JP3643461B2

JP3643461B2 - Pulverized coal combustion burner and combustion method thereof

Info

Publication number: JP3643461B2
Application number: JP07965597A
Authority: JP
Inventors: 洋文岡▲崎▼; 啓信小林; 正行谷口; 研二山本; 研滋木山
Original assignee: Babcock Hitachi KK
Current assignee: Mitsubishi Power Ltd
Priority date: 1997-03-31
Filing date: 1997-03-31
Publication date: 2005-04-27
Anticipated expiration: 2017-03-31
Also published as: JPH10274405A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は微粉炭燃焼バーナおよびその燃焼方法の改良に係わり、特に窒素酸化物（以下ＮＯｘと記す）濃度を低減するに好適な微粉炭燃焼バーナに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
燃焼においては、燃焼時に発生する窒素酸化物（以下ＮＯｘと記す）の抑制が課題となる。特に、石炭は気体燃料や液体燃料に比べて窒素含有量が多い。このため、微粉炭の燃焼時に発生するＮＯｘは、気体燃料や液体燃料の燃焼時に発生するＮＯｘより多く、このＮＯｘを減らすことが求められる。
【０００３】
微粉炭の燃焼時に発生するＮＯｘは、ほとんどが石炭中に含まれる窒素が酸化されて発生するいわゆるフーエルＮＯｘである。このＮＯｘを減らすために、従来よりバーナの構造や燃焼方法が検討されてきた。ＮＯｘを抑制する方法の１つとして、火炎内に酸素濃度が高く、空気比が１以上の酸化炎領域と、酸素濃度が低く、空気比が１以下の還元炎領域を形成するいわゆる火炎内二段燃焼方法がある。
【０００４】
石炭中の窒素分は燃焼初期の熱分解反応時にシアン化水素（以下ＨＣＮと記す）やアンモニア（以下ＮＨ３と記す）として気相中に放出される。これらの窒素化合物は酸化されてＮＯｘになる一方で、酸素濃度に低い条件ではＮＯｘを還元する効果を持つ。火炎内二段燃焼方法はこの窒素化合物によるＮＯｘの還元反応を利用したものである。
【０００５】
燃焼のような高温条件下では、この窒素化合物によるＮＯｘの還元反応は雰囲気が低酸素濃度になるほど進行しやすい。したがって、微粉炭燃焼において発生するＮＯｘを低減するには、低酸素濃度の雰囲気の形成が課題となる。また、石炭を完全燃焼させるため、火炎の下流側で酸素濃度の高い領域を設ける必要がある。
【０００６】
火炎内にこのような低酸素濃度雰囲気の火炎を形成し、かつ、石炭を完全燃焼させる方法として、例えば特開昭６０−２２６６０９号公報、特開昭６１−２２１０５号公報、特開昭６１−２８０３０２号公報、および特開平１−５７００４号公報等がある。これらに開示されている燃焼バーナは、微粉炭を気流搬送する燃料ノズルを中心とし、その外周に燃焼用空気を旋回流で噴出させる空気ノズルを備えた構成をなしている。
【０００７】
このように形成されている燃焼器バーナでは、燃焼用の空気を２次空気ノズルおよび３次空気ノズルと分割して供給することにより、火炎内の酸素濃度を調節することができる。また、燃焼用の空気を旋回流として供給することにより、燃焼用の空気は旋回の中心部を流れる微粉炭との混合が遅れる。このため、バーナ近傍では空気量の不足した燃料過剰状態となり、還元炎が形成される。また、旋回流により旋回の中心近くは負圧となるため、火炎の下流側では燃焼用の空気は旋回の中心に向かって流れる。このため、火炎の下流側では燃焼用の空気と微粉炭が迅速に混合し、酸化炎が形成され火炎の長炎化や燃焼率の低下が防げる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来の燃焼器バーナは、燃焼用空気を旋回流として供給することで、ＮＯｘの抑制と燃焼率の向上を図るものである。この燃焼用空気に旋回を与える方法として、通常２つの方法が考えられる。一つは空気を径方向に導入し、旋回に対し接線方向に傾けた案内羽根により旋回力を与える旋回流発生器（レジスタ）を用いる方法である。もう一つは、空気を軸方向に導入し、軸方向に対し傾けて取り付けた案内羽根により旋回力を与える旋回流発生器（ベーン）を用いる方法である。どちらも案内羽根を可動にすることで任意に旋回力を変えることができる。レジスタ方式は旋回流を発生させる効率（旋回効率）がベーン方式より一般に高いが、設置体積は大きくなる傾向がある。
【０００９】
このため、流路の狭い場合はベーン方式が用いられる。しかし、ベーン方式では案内羽根の角度を大きくすると旋回効率が悪い。特に、案内羽根を流れる空気流速が低い場合には強い旋回を与えることは困難となる。
【００１０】
また、微粉炭ボイラにおいて、負荷を変動させる場合、微粉炭バーナに供給する微粉炭と空気の量を変化させ、微粉炭バーンの運用範囲を低負荷に広げる方法とバーナを停止させる方法がある。このうち微粉炭バーナの運用範囲を広げる方法は迅速に負荷を変えられる。
【００１１】
しかし、微粉炭バーナにおいては、微粉炭粒子の堆積防止のため微粉炭搬送管内を流れる微粉炭粒子の流速をある一定流速以下にさげることはできない。このため、微粉炭バーナの運用範囲を低負荷まで広げる方法では、空気の流量を低下させる際、ある程度の負荷以下では微粉炭搬送空気の流量を一定にし、空気ノズルに供給する空気の流量を減少させることで対応しなくてはならない。
【００１２】
空気ノズルに供給する空気の流量が減少すると、空気に与える旋回力が弱まる。このため、空気はバーナ近傍で微粉炭と混ざることになり、微粉炭火炎内に空気量の不足した還元炎が形成されにくくなる。したがってこの状態では微粉炭火炎内で生成されるＮＯｘ量が多くなる恐れがある。
【００１３】
本発明はこれに鑑みなされたもので、その目的とするところは、低負荷燃焼時であっても空気に与える旋回力を維持し、微粉炭火炎内に空気量の不足した還元炎を形成することで、ＮＯｘや未燃分の排出量を抑制することができるこの種の微粉炭燃焼バーナを提供することにある。またもう一つの目的は、以下の何れかの要件を満たす微粉炭バーナの燃焼方法を提供することにある。すなわち、（１）低負荷燃焼時に空気に与える旋回力を維持し、微粉炭火炎内に空気量の不足した還元炎を形成すること、（２）油による助燃時に燃焼用空気と燃料との混合を促進すること、（３）バーナカット時に目的部の冷却を促進し、冷却用空気流量を減少することである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
すなわち本発明は、微粉炭とその搬送用空気との混合物を噴出する微粉炭ノズルと、この微粉炭ノズルの外周に配置された燃焼用空気ノズルと、この燃焼用空気ノズルの内部に設けられ、流通する空気に旋回を与える旋回流発生器とを備え、前記燃焼用空気ノズルから噴射される空気に旋回が与られ燃焼するように形成されている微粉炭燃焼バーナにおいて、前記燃焼用空気ノズルの空気流路内部に、空気ノズルの出口部流路断面積よりも小さい流路断面積となる部分を設けるとともに、この小さい断面積の流路部分若しくはその上流側近傍流路部分に、前記旋回流発生器を設けるようにし所期の目的を達成するようにしたものである。
【００１５】
またこの場合、前記旋回流発生器を周方向に並設された案内羽根群にて形成するとともに、この案内羽根群を前記燃焼用空気の流れ方向に移動可能に形成するようにしたものである。また、燃焼用空気に旋回を与える前記旋回流発生器を、その旋回流強度の変更が可能なように形成するとともに、その強度の変更を、前記燃焼用空気の流れ方向への流路の投影面積に対する旋回流発生器の占める投影面積との比を変えるか、又は前記小さい流路断面積となる部分と前記旋回流発生器との距離を変える若しくは前記旋回流発生器を案内羽根にて形成し、かつ案内羽根の角度を変えるのいずれか若しくはこれらの組合せとしたものである。
【００１６】
また、前記小さい断面積の流路部分を形成するに際し、空気流路の外周もしくは内周部に流れ方向に緩やかに流路が変化するテーパ状の構造物を設ける又は流路の外周もしくは内周部から挿入される仕切り板（ゲート）を前記旋回流発生器の上流部に設ける或いは前記旋回流発生器を案内羽根にて形成し、かつ案内羽根の内いづれかの羽根を他の羽根とは別個の角度とするのいずれか若しくはこれらの組合せとしたものである。
【００１７】
また、前記燃焼用空気流路内に設けられた案内羽根の燃焼用空気の流れ方向への投影面積を、前記燃焼用空気流路の小さい断面積の流路部分での投影面積より小さく形成するようにしたものである。また、前記燃焼用空気流路内に設けられた案内羽根の上流側に円筒型の仕切り板を設けるようにしたものである。
【００１８】
また、微粉炭とその搬送用空気との混合物を噴出する微粉炭ノズルと、この微粉炭ノズルの外周に配置された燃焼用空気ノズルと、この燃焼用空気ノズルの内部に設けられ、流通する空気に旋回を与える旋回流発生器とを備え、前記燃焼用空気ノズルから噴射される空気に旋回を与えつつ噴出させ燃焼するようにした微粉炭燃焼バーナの燃焼方法において、前記燃焼用空気ノズルの空気流路内部に、空気ノズルの出口部流路断面積よりも小さい流路断面積となる部分を設けるとともに、この小さい断面積の流路部分若しくはその上流側近傍流路部分に、前記旋回流発生器を空気の流通方向に移動可能に設け、かつ前記微粉炭バーナを低負荷で運用する際、前記燃焼用空気の流れ方向への流路の投影面積に対する旋回流発生器の占める投影面積との比を大きくするか若しくは前記燃焼用空気流路内に設けた流路縮小部と旋回流発生器との距離を小さくし燃焼するようにしたものである。
【００１９】
また、微粉炭とその搬送用空気との混合物を噴出する微粉炭ノズルと、この微粉炭ノズルの外周に配置された燃焼用空気ノズルと、この燃焼用空気ノズルの内部に設けられ、流通する空気に旋回を与える旋回流発生器とを備え、前記燃焼用空気ノズルから噴射される空気に旋回を与えつつ噴出させ燃焼するようにした微粉炭燃焼バーナの燃焼方法において、前記燃焼用空気ノズルの空気流路内部に、空気ノズルの出口部流路断面積よりも小さい流路断面積となる部分を設けるとともに、この小さい断面積の流路部分若しくはその上流側近傍流路部分に、前記旋回流発生器を空気の流通方向に移動可能に設け、かつ前記微粉炭バーナを油で助燃する際、前記燃焼用空気の流れ方向への流路の投影面積に対する旋回流発生器の占める投影面積との比を小さくするか若しくは前記燃焼用空気流路内に設けた流路縮小部と旋回流発生器との距離を大きくし燃焼するようにしたものである。
【００２０】
すなわちこのように形成された微粉炭燃焼バーナおよび微粉炭燃焼バーナの燃焼方法であると、流路内にノズルの出口部流路断面積よりも小さい流路断面積となる部分，すなわち流路縮小部を設けることで空気の軸方向流速を変えられる。旋回流発生器としてベーンを流路内に設け、ベーンの設置位置を流路断面積に対し変えることでベーン部を通過する空気の軸方向流速を変えることができる。通常、燃焼用空気の旋回強度を変える際、ベーンの角度を変動させるが、本発明によれば、ベーン部を通過する空気の軸方向流速を変えることで発生する旋回流速を変えることができる。
【００２１】
また、バーナの負荷に対し変動する燃焼用空気の供給量に対応し、適切な旋回流速を発生できる軸方向流速が存在する位置にベーンを設置することで、微粉炭火炎内に空気量の不足した還元炎を形成することで、ＮＯｘの発生量を少なくすることができる。
【００２２】
さらに本発明では、ベーンの案内羽根角度を固定とすることも可能である。この場合、角度可動のベーンが可動のためのすき間を有するため旋回効率が低下するのに対し、ベーンの案内羽根が固定のため、ベーン部のすき間をなくすことが可能となる。また、角度可動のベーンで旋回強度を強めようと角度を大きくすると、旋回効率は悪化するのに対し、本発明では旋回強度を強める際には、ベーン部を通過する空気流速が増すので、旋回効率は変わらない。このため、空気ノズルでの圧力損失は低減できる。
【００２３】
さらに本発明では、前記燃焼用空気流路内の外周側に流れ方向に緩やかに流路が変化するテーパ状の構造物，すなわちベンチュリ状の流路縮小部を設け、バーナカット時や油などによる助燃時にベーンを流路縮小部から遠ざけることで、空気ノズルの内周の空気流速を高めることができる。バーナカット時は微粉炭ボイラの運用上、停止バーナに供給する冷却用空気を少なくすることが望ましい。本発明では、ベンチュリにより空気ノズル内周の空気流速を高められるので、冷却用空気量を低減できる。
【００２４】
また、微粉炭焚きボイラにおいて、油による助燃を行う際に、煤の発生を防止するには、燃料と燃焼用空気のバーナノズル近傍での混合を促進させる必要がある。本発明によると燃焼用空気流路の外周側にベンチュリなどの障害物を設け、さらにベーンを離すことで、空気ノズル内周の空気流速を高められ、ノズル噴出後の燃料とのバーナノズル近傍での混合を促進させることができるのである。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下図示した実施例に基づいて本発明を詳細に説明する。図１にはその微粉炭燃焼バーナが断面で示されている。１０が微粉炭ノズルであり、１１が２次空気ノズル、１３が３次空気ノズルである。すなわち、本実施例のバーナは微粉炭と一次空気との混合流を噴出する微粉炭ノズルをバーナ中心に有する。さらに燃焼用空気の噴出口として微粉炭ノズルの外周に同心円状に２次空気を噴出する２次空気ノズルおよび３次空気を噴出する３次空気ノズルを有する。
【００２６】
また、この実施例では、微粉炭ノズルを貫通してオイルガンが設けられており、バーナ起動時あるいは低負荷燃焼時に助燃できるようにしている。微粉炭ノズルは上流側で微粉炭の搬送管（図示せず）に接続される。微粉炭ノズルの内部にはノズルの内径を狭める絞り部がある。絞り部を設け、一時的に流速を高めることで、微粉炭の逆火を防げる。２次空気と３次空気からなる燃焼用空気はブロア（図示せず）により風箱に導入され、旋回器により旋回流となりそれぞれ２次空気ノズルおよび３次空気ノズルより噴出される。
【００２７】
３次空気流路は、隔壁と火炉壁により構成された環状の流路である。２次空気流路は、微粉炭ノズルと隔壁により構成された環状の流路である。３次空気流路には旋回器として、径方向に空気を導入する際にレジスタ羽根と呼ばれる案内羽根により接線方向に流速を誘起し、旋回流を発生されるレジスタが用いられる。
【００２８】
本実施例では２次空気流路に案内羽根を固定したベーンを設け、流路の外周にはなだらかに流路断面積を変えるベンチュリ状の障害物を設ける。このときベーンは流れ方向（軸方向）に移動可能である。また、ベーンに設けた案内羽根の径方向の長さは流路の径方向長さに比べて短い。
【００２９】
保炎板は１次空気と２次空気の流れに対し障害物として存在するため保炎板の下流は負圧となり循環流が形成される。この循環流には高温の燃焼ガスが滞留し、そばを流れる微粉炭を着火する働きを持つ。さらに２次空気や３次空気を旋回流として噴出すると、遠心力により保炎板の下流の負圧はさらに高くなり、循環流は大きくなり、安定に存在する。また、２次空気や３次空気を旋回流として噴出することで、燃焼用空気と微粉炭とのバーナ近傍での混合が遅れる。このため、着火が促進され、燃焼用空気の消費が進み還元炎を迅速に形成し、ＮＯｘの生成量を抑制できる。
【００３０】
従来の方法では、２次空気に与える旋回流の強さは案内羽根の角度により変える。このとき、図２に示される案内羽根により誘起される旋回流速は理想的には案内羽根の角度と軸方向流速の大きさから決まる。
【００３１】
しかし、案内羽根の角度を変えられる従来方法では、案内羽根を動かすために内，外壁に接する部分は図２の（ｂ）に示されるようにベーンの案内羽根と流路のあいだにすき間をあける必要がある。旋回を加える際は案内羽根は空気の流れに対し障害となるため、このすき間を通過する空気は多くなる。特に強旋回流速を得ようとするとすき間部は大きくなり、この部分を流れる空気が多くなる。
【００３２】
また、角度がある値より大きいと案内羽根の下流側面に沿って生じる逆流が大きくなり、下流側の乱れが強まる。このため、強旋回の条件では旋回効率は落ち、また圧力損失も増加する。特に、バーナの負荷を下げ、燃焼用空気量を減らした場合、空気量に比例して軸流速が低下するため、強旋回流速を得ることは困難となることがある。
【００３３】
それに対し、図１に示す本発明の実施例では、ベーンを通過する空気の流速が高いため、効率良く旋回を与えられる。この図では、ベーンの位置を軸方向に移動し、流路に設けたベンチュリ状の障害物との距離を変更できる。ベーンを障害物に近づけると、障害物により流路は狭まるため、軸方向の流速は高まる。また、軸方向の流路の投影面積に占めるベーン部の面積は増し、ベーンを流れる空気の割合は増える。
【００３４】
このため、流路を流れる２次空気に加わる旋回力は強まる。特に、流路を狭めることで軸流速の高い部分を作るため、バーナ負荷が低く、燃焼用空気流量が低下する場合でも、この高流速部にベーンを設置することで、強い旋回流速を得られる。また、本実施例では旋回強度を変えるのに本実施例ではベーンの位置を軸方向に移動するため、機械的に構造が簡単である。このため、保守性や耐久性が高まる。
【００３５】
本実施例によると低負荷時でも燃焼用の２次空気に適切な旋回流速を発生できる。このため、微粉炭火炎内に空気量の不足した還元炎を形成することができる。また、２次空気の旋回により保炎板の下流に形成される循環流は大きくなる。この循環流内には、火炎でのＮＯｘの発生量を少なくすることができる。
【００３６】
さらに本実施例では、前記２次空気流路内の外周側にベンチュリ状の流路縮小部を設けている。このため、図３に示されるようにベーンを流路縮小部から遠ざけることで、２次空気に旋回を与えず、ベンチュリにより内周に空気を寄せることで、２次空気ノズルの内周の空気流速を高めることができる。
【００３７】
バーナカット時は微粉炭ボイラの運用上、停止バーナに供給する冷却用空気を少なくすることが望ましい。本実施例によると、ベンチュリにより２次空気ノズル内周の空気流速を高められる。このため、２次空気ノズル内周に設けた保炎板に２次空気を衝突できるので、効果的に冷却し、冷却用空気量を低減できる。
【００３８】
また、微粉炭焚きボイラにおいて、油による助燃を行う際に、煤の発生を防止するには、燃料と燃焼用空気のバーナノズル近傍での混合を促進させる必要がある。本発明によると燃焼用空気流路の外周側にベンチュリなどの障害物を設け、さらにベーンを離すことで、空気ノズル内周の空気流速を高められ、ノズル噴出後の燃料とのバーナノズル近傍での混合を促進させることができる。
【００３９】
本実施例では燃焼用空気を２次、３次と分割して供給する微粉炭バーナを適用例としているが、燃焼用空気を１つのノズルから噴出させるバーナや、燃焼用空気をさらに多段に分割して供給するバーナに適用することが可能である。
【００４０】
図４に本発明の他の実施例が示されている。この実施例では、２次空気流路にベーンを設け、流路の内周にはなだらかに流路断面積を変える紡錘体状の障害物を設ける。このときベーンは流路の外周に沿って設けられ、流れ方向（軸方向）に移動可能である。また、ベーンに設けた案内羽根の径方向の長さは流路の径方向長さに比べて短い。
【００４１】
本実施例においても図１に示す実施例と同様に、ベーンを通過する空気の流速は高いため効率良く旋回を与えられる。ベーンの位置は軸方向に移動し、流路に設けた紡錘体状の障害物との距離を変更できる。ベーンを障害物に近づけると、障害物により流路は狭まるため、軸方向の流速は高まる。また、軸方向の流路の投影面積に占めるベーン部の面積は増し、ベーンを流れる空気の割合は増える。このため、流路を流れる２次空気に加わる旋回力は強まる。
【００４２】
特に、流路を狭めることで軸流速の高い部分を作るため、バーナ負荷が低く、燃焼用空気流量が低下する場合でも、この高流速部にベーンを設置することで、強い旋回流速を得られる。
【００４３】
本実施例によると低負荷時でも燃焼用の２次空気に適切な旋回流速を発生できる。このため、微粉炭火炎内に空気量の不足した還元炎を形成することができる。また、２次空気の旋回により保炎板の下流に形成される循環流は大きくなる。この循環流内には、火炎でのＮＯｘの発生量を少なくすることができる。
【００４４】
図５は本発明のさらに他の実施例を示す微粉炭燃焼バーナの概略図である。本実施例では２次空気流路に案内羽根の流れ方向に対する角度を可変となるベーンを設け、流路の外周にはなだらかに流路断面積を変えるベンチュリ状の障害物を設ける。本実施例のように、角度可変のベーンを設けると、旋回流発生器において発生する旋回流の強度を変えるに際し、前記燃焼用空気流路内に設けた流路縮小部と旋回流発生器との距離を変え、旋回流発生器での軸方向の空気流速を変える方法の他に、前記旋回流発生器に設けた案内羽根の角度を変える方法を併用できる。
【００４５】
図６はさらに本発明の別の実施例を示す微粉炭燃焼バーナの概略図である。本実施例では２次空気流路にベーンを設け、流路の外周には流路断面積を変えるベンチュリ状の障害物を設ける。このときベーンと障害物は、流れ方向（軸方向）に移動可能である。
【００４６】
本実施例ではベーンの位置もしくは障害物の何れかを軸方向に移動することで障害物により流路は狭まるため、軸方向の流速は高まる。また、軸方向の流路の投影面積に占めるベーン部の面積は増し、ベーンを流れる空気の割合は増える。このため、流路を流れる２次空気に加わる旋回力は強まる。
【００４７】
さらに本実施例において、角度可変のベーンを設けると、旋回流発生器において発生する旋回流の強度を変えるに際し、前記燃焼用空気流路内に設けた流路縮小部と旋回流発生器との距離を変え、旋回流発生器での軸方向の空気流速を変える方法の他に、前記旋回流発生器に設けた案内羽根の角度を変える方法を併用できる。
【００４８】
図７は本発明の別の実施例を示す微粉炭燃焼バーナの概略図である。この実施例では２次空気流路にベーンを設け、ベーンの上流側にゲートを設け流路断面積を変えられる。本実施例ではゲートにより流路は狭まるため、軸方向の流速は高まる。また、軸方向の流路の投影面積に占めるベーン部の面積は増し、ベーンを流れる空気の割合は増える。このため、流路を流れる２次空気に加わる旋回力は強まる。
【００４９】
さらに本実施例において、角度可変のベーンを設けると、旋回流発生器において発生する旋回流の強度を変えるに際し、旋回流発生器での軸方向の空気流速を変える方法の他に、前記旋回流発生器に設けた案内羽根の角度を変える方法を併用できる。
【００５０】
図８は本発明の別の実施例を示す微粉炭燃焼バーナのベーン部の概略図である。本実施例では２次空気流路に設けたベーンの案内羽根のうち、いくつかの羽根につき他の羽根とは別個に角度を変えることで、ベーン部の流路を狭め、ベーン部の軸方向の流速を変えられる。軸方向の流速を高めると流路を流れる２次空気に加わる旋回力は強まる。
【００５１】
図９は本発明の別の実施例を示す微粉炭燃焼バーナの概略図である。本実施例では２次空気流路にベーンを設け、流路の外周には流路断面積を変えるベンチュリ状の障害物を設ける。このとき、ベーンは流れ方向（軸方向）に移動可能である。さらに、本実施例ではベーンの上流側に円筒型の仕切り板を設けている。
【００５２】
この実施例のように、ベーンの上流側で流路を分割することで、ベーンを流れる空気の割合を増減できる。図９のように上流側に向かって仕切り板をテーパ状に広げている場合、ベーン部を流れる流量は増して、流路全体での空気の旋回力は強くなる。
【００５３】
図１０は本発明の別の実施例を示す微粉炭燃焼バーナの概略図である。本実施例では２次空気流路にベーンを設け、ベーンに設けた案内羽根は流れ方向（軸方向）に対する角度を変更可能である。さらに、ベーンの下流では流路を拡大する構造となる。
【００５４】
本実施例のように、ベーンの下流側で流路を拡大すると、ベーン部では軸流速が高いため、案内羽根により誘起される旋回流速も高まる。また、下流側で流路を拡大することで、軸流速は低下する。軸流速が低下するため、旋回力を示す指標である空気の旋回方向と軸方向の運動量の比であるスワール数は高まる。また、遠心力により流路外周により多くの空気が流れる。このため、ノズルから噴出する空気は外周ほど多くなり、バーナノズル近傍での燃料との混合は遅れる。このため、バーナノズルの近傍では空気量の少ない還元炎が形成され、ＮＯｘの排出量を低減することができるのである。
【００５５】
【発明の効果】
以上説明してきたように本発明によれば、低負荷燃焼時であっても空気に与える旋回力を維持し、微粉炭火炎内に空気量の不足した還元炎を形成することができ、ＮＯｘや未燃分の排出量を抑制することができるこの種の微粉炭燃焼バーナを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の微粉炭燃焼バーナの一実施例を示す縦断側面図である。
【図２】旋回流発生装置の要部部を示す斜視図である。
【図３】本発明の微粉炭燃焼バーナの他の実施例を示す縦断側面図である。
【図４】本発明の微粉炭燃焼バーナの他の実施例を示す縦断側面図である。
【図５】本発明の微粉炭燃焼バーナの他の実施例を示す縦断側面図である。
【図６】本発明の微粉炭燃焼バーナの他の実施例を示す縦断側面図である。
【図７】本発明の微粉炭燃焼バーナの他の実施例を示す縦断側面図である。
【図８】本発明の微粉炭燃焼バーナの旋回流発生部の要部を示す断面図である。
【図９】本発明の微粉炭燃焼バーナの他の実施例を示す縦断側面図である。
【図１０】本発明の微粉炭燃焼バーナの他の実施例を示す縦断側面図である。
【符号の説明】
１０…微粉炭ノズル、１１…２次空気ノズル、１２…３次空気ノズル、１３…１次空気と微粉炭の混合気、１４…２次空気、１５…３次空気、１６…オイルガン、１７…ベンチュリ、１８…１次スロート、１９…保炎板、２０…２次スロート。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an improvement of a pulverized coal combustion burner and a combustion method thereof, and more particularly to a pulverized coal combustion burner suitable for reducing a nitrogen oxide (hereinafter referred to as NOx) concentration.
[0002]
[Prior art]
In combustion, suppression of nitrogen oxides (hereinafter referred to as NOx) generated during combustion becomes a problem. In particular, coal has a higher nitrogen content than gaseous and liquid fuels. For this reason, NOx generated during combustion of pulverized coal is larger than NOx generated during combustion of gaseous fuel or liquid fuel, and it is required to reduce this NOx.
[0003]
Most of the NOx generated during combustion of pulverized coal is so-called fuel NOx generated by oxidation of nitrogen contained in coal. In order to reduce this NOx, the structure of the burner and the combustion method have been studied conventionally. As one of the methods for suppressing NOx, so-called two flames are formed in which an oxygen flame region having a high oxygen concentration and an air ratio of 1 or more and a reducing flame region having a low oxygen concentration and an air ratio of 1 or less are formed in the flame. There is a stage combustion method.
[0004]
Nitrogen in the coal is released into the gas phase as hydrogen cyanide (hereinafter referred to as HCN) or ammonia (hereinafter referred to as NH3) during the thermal decomposition reaction in the early stage of combustion. While these nitrogen compounds are oxidized to NOx, they have the effect of reducing NOx under conditions where the oxygen concentration is low. The in-flame two-stage combustion method utilizes this NOx reduction reaction by nitrogen compounds.
[0005]
Under high temperature conditions such as combustion, the NOx reduction reaction by the nitrogen compound tends to proceed as the atmosphere becomes lower in oxygen concentration. Therefore, in order to reduce NOx generated in pulverized coal combustion, formation of an atmosphere having a low oxygen concentration becomes a problem. Further, in order to completely burn the coal, it is necessary to provide a region having a high oxygen concentration on the downstream side of the flame.
[0006]
As a method of forming a flame having such a low oxygen concentration atmosphere in a flame and completely burning coal, for example, JP-A-60-226609, JP-A-61-2105, JP-A-61-1 No. 280302 and JP-A-1-57004. The combustion burners disclosed in these publications have a configuration in which a fuel nozzle that transports pulverized coal in airflow is a center, and an air nozzle that ejects combustion air in a swirling flow around the outer periphery thereof.
[0007]
In the combustor burner thus formed, the oxygen concentration in the flame can be adjusted by supplying combustion air separately from the secondary air nozzle and the tertiary air nozzle. Further, by supplying combustion air as a swirling flow, mixing of the combustion air with pulverized coal flowing through the center of the swirling is delayed. For this reason, in the vicinity of the burner, a fuel excess state in which the amount of air is insufficient is formed, and a reducing flame is formed. Further, since the swirl flow causes negative pressure near the center of the swirl, the combustion air flows toward the swirl center on the downstream side of the flame. For this reason, the combustion air and pulverized coal are rapidly mixed on the downstream side of the flame, and an oxidation flame is formed, thereby preventing the flame from becoming long and the combustion rate from being lowered.
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
The conventional combustor burner described above is intended to suppress NOx and improve the combustion rate by supplying combustion air as a swirling flow. Two methods are generally conceivable as methods for imparting swirl to the combustion air. One is a method using a swirling flow generator (register) that introduces air in a radial direction and applies a swirling force by guide vanes inclined in a tangential direction with respect to swirling. The other is a method of using a swirling flow generator (vane) that introduces air in the axial direction and applies a swirling force by guide vanes that are attached to be inclined with respect to the axial direction. In both cases, the turning force can be arbitrarily changed by making the guide vanes movable. The register method generally has higher efficiency (swing efficiency) for generating a swirling flow than the vane method, but the installation volume tends to be larger.
[0009]
For this reason, a vane system is used when the flow path is narrow. However, when the angle of the guide vanes is increased in the vane method, the turning efficiency is poor. In particular, when the flow velocity of air flowing through the guide vanes is low, it is difficult to give strong turning.
[0010]
Further, when changing the load in a pulverized coal boiler, there are a method of changing the amount of pulverized coal and air supplied to the pulverized coal burner to widen the operating range of the pulverized coal burn to a low load and a method of stopping the burner. Among them, the method of expanding the operating range of the pulverized coal burner can change the load quickly.
[0011]
However, in the pulverized coal burner, the flow rate of the pulverized coal particles flowing in the pulverized coal transport pipe cannot be reduced below a certain flow rate in order to prevent the accumulation of pulverized coal particles. For this reason, in the method of extending the operating range of the pulverized coal burner to a low load, when reducing the air flow rate, the flow rate of the pulverized coal conveyance air is kept constant below a certain load and the flow rate of air supplied to the air nozzle is reduced. We have to deal with it.
[0012]
When the flow rate of air supplied to the air nozzle is reduced, the turning force applied to the air is weakened. For this reason, air will be mixed with pulverized coal in the vicinity of the burner, and it will be difficult to form a reducing flame with an insufficient amount of air in the pulverized coal flame. Therefore, in this state, the amount of NOx generated in the pulverized coal flame may increase.
[0013]
The present invention has been made in view of this, and the object of the present invention is to maintain the turning force applied to the air even during low-load combustion, and to form a reducing flame with an insufficient amount of air in the pulverized coal flame. Thus, an object of the present invention is to provide this kind of pulverized coal combustion burner capable of suppressing the emission amount of NOx and unburned matter. Another object is to provide a method for burning a pulverized coal burner that satisfies any of the following requirements. That is, (1) maintaining the turning force applied to the air during low load combustion and forming a reducing flame with a short amount of air in the pulverized coal flame, (2) mixing of combustion air and fuel during combustion with oil (3) The cooling of the target part is promoted at the time of burner cutting, and the cooling air flow rate is reduced.
[0014]
[Means for Solving the Problems]
That is, the present invention is provided in a pulverized coal nozzle for ejecting a mixture of pulverized coal and its conveying air, a combustion air nozzle disposed on the outer periphery of the pulverized coal nozzle, and the combustion air nozzle, A pulverized coal combustion burner configured to swirl the air injected from the combustion air nozzle and combust it. A portion having a flow passage cross-sectional area smaller than the flow passage cross-sectional area of the outlet portion of the air nozzle is provided inside the air flow passage, and the swirling flow is generated in the flow passage portion having the small cross-sectional area or the flow passage portion near the upstream side thereof. A vessel is provided to achieve the intended purpose.
[0015]
Further, in this case, the swirl flow generator is formed by a group of guide blades arranged in the circumferential direction, and the guide blade group is formed so as to be movable in the flow direction of the combustion air. . Further, the swirl flow generator for swirling the combustion air is formed so that the swirl flow strength can be changed, and the change in the strength is projected to the flow direction of the combustion air. Change the ratio of the swirling flow generator to the projected area occupied by the area, or change the distance between the small flow passage cross-sectional area and the swirling flow generator, or form the swirling flow generator with guide vanes And changing the angle of the guide vanes or a combination thereof.
[0016]
Further, when forming the flow path portion having a small cross-sectional area, a tapered structure in which the flow path gradually changes in the flow direction is provided on the outer circumference or inner circumference of the air flow path, or the outer circumference or inner circumference of the flow path. A partition plate (gate) inserted from the section is provided in the upstream portion of the swirl flow generator, or the swirl flow generator is formed by guide vanes, and any one of the guide vanes is separated from the other vanes Or any combination thereof.
[0017]
Further, the projected area of the guide vanes provided in the combustion air flow path in the flow direction of the combustion air is formed smaller than the projected area in the flow path portion having a small cross-sectional area of the combustion air flow path. It is what I did. Further, a cylindrical partition plate is provided on the upstream side of the guide vanes provided in the combustion air flow path.
[0018]
Moreover, the pulverized coal nozzle which ejects the mixture of pulverized coal and its conveyance air, the combustion air nozzle arrange | positioned in the outer periphery of this pulverized coal nozzle, and the air which is provided in this combustion air nozzle and distribute | circulates In the combustion method of the pulverized coal combustion burner, the air of the combustion air nozzle is provided with a swirling flow generator for swirling the air, and the air injected from the combustion air nozzle is blown while being swirled to burn. A portion having a cross-sectional area smaller than the outlet cross-sectional area of the outlet of the air nozzle is provided inside the flow path, and the swirl flow generator When the pulverized coal burner is operated at a low load, the projected area occupied by the swirling flow generator relative to the projected area of the flow path in the flow direction of the combustion air It is the distance of the ratio between the larger either or the combustion air flow the flow path reduction portion provided in the passage and the swirling flow generator small that as burns.
[0019]
Moreover, the pulverized coal nozzle which ejects the mixture of pulverized coal and its conveyance air, the combustion air nozzle arrange | positioned in the outer periphery of this pulverized coal nozzle, and the air which is provided in this combustion air nozzle and distribute | circulates In the combustion method of the pulverized coal combustion burner, the air of the combustion air nozzle is provided with a swirling flow generator for swirling the air, and the air injected from the combustion air nozzle is blown while being swirled to burn. A portion having a cross-sectional area smaller than the outlet cross-sectional area of the outlet of the air nozzle is provided inside the flow path, and the swirl flow generator And the projected area occupied by the swirling flow generator with respect to the projected area of the flow path in the flow direction of the combustion air when the pulverized coal burner is supplemented with oil. Increasing the distance between the small either or said a channel reduction unit provided in the combustion air flow path swirling flow generator is obtained so as to burn.
[0020]
That is, in the pulverized coal combustion burner formed in this way and the combustion method of the pulverized coal combustion burner, a portion having a channel cross-sectional area smaller than the nozzle outlet channel cross-sectional area in the channel, that is, the channel reduction The axial flow velocity of air can be changed by providing the portion. As a swirl flow generator, a vane is provided in the flow path, and the axial flow velocity of the air passing through the vane portion can be changed by changing the installation position of the vane with respect to the cross-sectional area of the flow path. Normally, when changing the swirling strength of the combustion air, the angle of the vane is changed. However, according to the present invention, the swirling flow velocity generated by changing the axial flow velocity of the air passing through the vane portion can be changed.
[0021]
In addition, the amount of air in the pulverized coal flame is insufficient by installing a vane at a position where there is an axial flow velocity that can generate an appropriate swirl flow velocity, corresponding to the supply amount of combustion air that fluctuates with respect to the load of the burner. By forming the reduced flame, the amount of NOx generated can be reduced.
[0022]
Furthermore, in the present invention, the vane guide vane angle can be fixed. In this case, the angularly movable vane has a gap for movement, and thus the turning efficiency is lowered. On the other hand, since the vane guide vanes are fixed, the gap in the vane portion can be eliminated. In addition, when the angle is increased to increase the turning strength with the angle-movable vane, the turning efficiency is deteriorated. On the other hand, when the turning strength is increased in the present invention, the air flow rate passing through the vane portion increases. Efficiency does not change. For this reason, the pressure loss in an air nozzle can be reduced.
[0023]
Furthermore, in the present invention, a tapered structure in which the flow path gradually changes in the flow direction in the flow direction in the combustion air flow path, that is, a venturi-shaped flow path reducing portion is provided, and burner cut or oil is used. By moving the vane away from the flow path reducing portion during the auxiliary combustion, the air flow velocity on the inner periphery of the air nozzle can be increased. When the burner is cut, it is desirable to reduce the cooling air supplied to the stop burner for the operation of the pulverized coal boiler. In the present invention, the air flow rate in the inner periphery of the air nozzle can be increased by the venturi, so the amount of cooling air can be reduced.
[0024]
In addition, in the pulverized coal fired boiler, in order to prevent soot from being generated when oil is supplemented, it is necessary to promote the mixing of fuel and combustion air in the vicinity of the burner nozzle. According to the present invention, by providing an obstacle such as a venturi on the outer peripheral side of the combustion air flow path, and further releasing the vane, the air flow velocity at the inner periphery of the air nozzle can be increased, and the fuel after the nozzle injection near the burner nozzle Mixing can be promoted.
[0025]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described in detail based on the illustrated embodiments. FIG. 1 shows the pulverized coal combustion burner in section. 10 is a pulverized coal nozzle, 11 is a secondary air nozzle, and 13 is a tertiary air nozzle. That is, the burner of the present embodiment has a pulverized coal nozzle for ejecting a mixed flow of pulverized coal and primary air at the center of the burner. Furthermore, it has a secondary air nozzle that ejects secondary air concentrically around the outer periphery of the pulverized coal nozzle, and a tertiary air nozzle that ejects tertiary air as an outlet for combustion air.
[0026]
Further, in this embodiment, an oil gun is provided through the pulverized coal nozzle so that combustion can be promoted when the burner is started or when the low load combustion is performed. The pulverized coal nozzle is connected to a pulverized coal conveyance pipe (not shown) on the upstream side. Inside the pulverized coal nozzle is a throttle that narrows the inner diameter of the nozzle. By providing a throttle and temporarily increasing the flow velocity, the backfire of pulverized coal can be prevented. Combustion air composed of secondary air and tertiary air is introduced into a wind box by a blower (not shown), and is swirled by a swirler and ejected from the secondary air nozzle and the tertiary air nozzle, respectively.
[0027]
The tertiary air flow path is an annular flow path constituted by a partition wall and a furnace wall. The secondary air flow path is an annular flow path constituted by a pulverized coal nozzle and a partition wall. As the swirler for the tertiary air flow path, a resistor that generates a swirling flow by inducing a flow velocity in a tangential direction by guide vanes called register vanes when air is introduced in the radial direction is used.
[0028]
In this embodiment, a vane with guide vanes fixed to the secondary air flow path is provided, and a venturi-like obstacle that gently changes the cross-sectional area of the flow path is provided on the outer periphery of the flow path. At this time, the vane is movable in the flow direction (axial direction). The radial length of the guide vanes provided on the vane is shorter than the radial length of the flow path.
[0029]
Since the flame holding plate exists as an obstacle to the flow of the primary air and the secondary air, the downstream side of the flame holding plate becomes a negative pressure and a circulation flow is formed. High-temperature combustion gas stays in this circulating flow, and has the function of igniting the pulverized coal flowing by the side. Further, when secondary air or tertiary air is ejected as a swirling flow, the negative pressure downstream of the flame holding plate is further increased due to the centrifugal force, and the circulating flow becomes large and exists stably. Moreover, by mixing secondary air or tertiary air as a swirl flow, mixing of the combustion air and pulverized coal in the vicinity of the burner is delayed. For this reason, ignition is promoted, consumption of combustion air proceeds, a reducing flame is rapidly formed, and the amount of NOx produced can be suppressed.
[0030]
In the conventional method, the strength of the swirling flow given to the secondary air varies depending on the angle of the guide vanes. At this time, the swirling flow velocity induced by the guide vanes shown in FIG. 2 is ideally determined from the angle of the guide vanes and the axial flow velocity.
[0031]
However, in the conventional method in which the angle of the guide vanes can be changed, a gap between the vane guide vanes and the flow path is opened as shown in FIG. 2 (b) in order to move the guide vanes. There is a need. When turning, the guide vanes obstruct the air flow, so that the air passing through the gap increases. In particular, when trying to obtain a strong swirling flow velocity, the gap portion becomes large, and the air flowing through this portion increases.
[0032]
On the other hand, when the angle is larger than a certain value, the backflow generated along the downstream side surface of the guide vane becomes large, and the disturbance on the downstream side becomes strong. For this reason, under strong turning conditions, turning efficiency decreases and pressure loss also increases. In particular, when the load of the burner is reduced and the amount of combustion air is reduced, the axial flow velocity decreases in proportion to the air amount, so that it may be difficult to obtain a strong swirl flow velocity.
[0033]
On the other hand, in the embodiment of the present invention shown in FIG. 1, since the flow velocity of the air passing through the vane is high, the swirl is efficiently given. In this figure, the position of the vane can be moved in the axial direction to change the distance from the venturi-like obstacle provided in the flow path. When the vane is brought close to the obstacle, the flow path is narrowed by the obstacle, so that the axial flow velocity increases. In addition, the area of the vane portion occupying the projected area of the axial flow path increases, and the proportion of air flowing through the vane increases.
[0034]
For this reason, the turning force added to the secondary air which flows through a flow path becomes strong. In particular, by creating a portion with a high axial flow velocity by narrowing the flow path, even when the burner load is low and the combustion air flow rate decreases, a strong swirl flow velocity can be obtained by installing a vane in this high flow velocity portion . Further, in the present embodiment, although the turning strength is changed, the vane position is moved in the axial direction in the present embodiment, so that the structure is mechanically simple. For this reason, maintainability and durability are enhanced.
[0035]
According to the present embodiment, it is possible to generate an appropriate swirling flow velocity in the secondary air for combustion even at a low load. For this reason, a reducing flame with an insufficient amount of air can be formed in the pulverized coal flame. Further, the circulating flow formed downstream of the flame holding plate by the swirling of the secondary air becomes large. In this circulating flow, the amount of NOx generated in the flame can be reduced.
[0036]
Further, in this embodiment, a venturi-like channel reducing portion is provided on the outer peripheral side in the secondary air channel. For this reason, as shown in FIG. 3, by moving the vane away from the flow path reducing portion, the secondary air is not swirled, but the air is drawn to the inner periphery by the venturi, so that the air on the inner periphery of the secondary air nozzle The flow rate can be increased.
[0037]
When the burner is cut, it is desirable to reduce the cooling air supplied to the stop burner for the operation of the pulverized coal boiler. According to this embodiment, the air flow velocity in the inner periphery of the secondary air nozzle can be increased by the venturi. For this reason, since secondary air can collide with the flame-holding plate provided in the inner periphery of the secondary air nozzle, it can cool effectively and the amount of cooling air can be reduced.
[0038]
In addition, in the pulverized coal fired boiler, in order to prevent soot from being generated when oil is supplemented, it is necessary to promote the mixing of fuel and combustion air in the vicinity of the burner nozzle. According to the present invention, by providing an obstacle such as a venturi on the outer peripheral side of the combustion air flow path, and further releasing the vane, the air flow velocity at the inner periphery of the air nozzle can be increased, and the fuel after the nozzle injection near the burner nozzle Mixing can be promoted.
[0039]
In this embodiment, a pulverized coal burner that supplies combustion air divided into secondary and tertiary is used as an application example. However, the burner that jets combustion air from one nozzle and the combustion air are further divided into multiple stages. Thus, the present invention can be applied to a burner to be supplied.
[0040]
FIG. 4 shows another embodiment of the present invention. In this embodiment, a vane is provided in the secondary air flow path, and a spindle-shaped obstacle that gently changes the cross-sectional area of the flow path is provided on the inner periphery of the flow path. At this time, the vane is provided along the outer periphery of the flow path and is movable in the flow direction (axial direction). The radial length of the guide vanes provided on the vane is shorter than the radial length of the flow path.
[0041]
Also in this embodiment, as in the embodiment shown in FIG. 1, the flow velocity of the air passing through the vane is high, so that the swirl can be given efficiently. The position of the vane moves in the axial direction, and the distance from the spindle-shaped obstacle provided in the flow path can be changed. When the vane is brought close to the obstacle, the flow path is narrowed by the obstacle, so that the axial flow velocity increases. In addition, the area of the vane portion occupying the projected area of the axial flow path increases, and the proportion of air flowing through the vane increases. For this reason, the turning force added to the secondary air which flows through a flow path becomes strong.
[0042]
In particular, by creating a portion with a high axial flow velocity by narrowing the flow path, even when the burner load is low and the combustion air flow rate decreases, a strong swirl flow velocity can be obtained by installing a vane in this high flow velocity portion .
[0043]
According to the present embodiment, it is possible to generate an appropriate swirling flow velocity in the secondary air for combustion even at a low load. For this reason, the reducing flame with insufficient air amount can be formed in the pulverized coal flame. Further, the circulating flow formed downstream of the flame holding plate by the swirling of the secondary air becomes large. In this circulating flow, the amount of NOx generated in the flame can be reduced.
[0044]
FIG. 5 is a schematic view of a pulverized coal combustion burner showing still another embodiment of the present invention. In this embodiment, a vane whose angle with respect to the flow direction of the guide vanes is variable is provided in the secondary air flow path, and a venturi-like obstacle that gently changes the cross-sectional area of the flow path is provided on the outer periphery of the flow path. When a variable angle vane is provided as in the present embodiment, when the strength of the swirl flow generated in the swirl flow generator is changed, the flow path reducing portion provided in the combustion air flow path, the swirl flow generator, In addition to the method of changing the axial distance of the swirling flow generator and the axial flow velocity of the swirling flow generator, a method of changing the angle of the guide vanes provided in the swirling flow generator can be used in combination.
[0045]
FIG. 6 is a schematic view of a pulverized coal combustion burner showing still another embodiment of the present invention. In this embodiment, a vane is provided in the secondary air flow path, and a venturi-like obstacle that changes the cross-sectional area of the flow path is provided on the outer periphery of the flow path. At this time, the vane and the obstacle can move in the flow direction (axial direction).
[0046]
In this embodiment, since the flow path is narrowed by the obstacle by moving either the vane position or the obstacle in the axial direction, the flow velocity in the axial direction is increased. In addition, the area of the vane portion occupying the projected area of the axial flow path increases, and the proportion of air flowing through the vane increases. For this reason, the turning force added to the secondary air which flows through a flow path becomes strong.
[0047]
Furthermore, in the present embodiment, when a vane having a variable angle is provided, when the strength of the swirling flow generated in the swirling flow generator is changed, the flow path reducing portion provided in the combustion air flow path and the swirling flow generator In addition to the method of changing the distance and changing the air flow velocity in the axial direction of the swirling flow generator, a method of changing the angle of the guide vanes provided in the swirling flow generator can be used in combination.
[0048]
FIG. 7 is a schematic view of a pulverized coal combustion burner showing another embodiment of the present invention. In this embodiment, a vane is provided in the secondary air flow path, and a gate is provided on the upstream side of the vane to change the flow path cross-sectional area. In this embodiment, since the flow path is narrowed by the gate, the flow velocity in the axial direction is increased. In addition, the area of the vane portion occupying the projected area of the axial flow path increases, and the proportion of air flowing through the vane increases. For this reason, the turning force added to the secondary air which flows through a flow path becomes strong.
[0049]
Further, in this embodiment, when a vane having a variable angle is provided, in order to change the strength of the swirling flow generated in the swirling flow generator, in addition to the method of changing the air flow velocity in the axial direction in the swirling flow generator, A method of changing the angle of the guide blade provided in the generator can be used in combination.
[0050]
FIG. 8 is a schematic view of a vane portion of a pulverized coal combustion burner showing another embodiment of the present invention. In this embodiment, among the vane guide vanes provided in the secondary air flow path, by changing the angle of some of the vanes separately from the other vanes, the flow path of the vane part is narrowed, and the axial direction of the vane part is reduced. The flow rate of can be changed. When the flow velocity in the axial direction is increased, the turning force applied to the secondary air flowing through the flow path increases.
[0051]
FIG. 9 is a schematic view of a pulverized coal combustion burner showing another embodiment of the present invention. In this embodiment, a vane is provided in the secondary air flow path, and a venturi-like obstacle that changes the cross-sectional area of the flow path is provided on the outer periphery of the flow path. At this time, the vane is movable in the flow direction (axial direction). Further, in this embodiment, a cylindrical partition plate is provided on the upstream side of the vane.
[0052]
As in this embodiment, the ratio of the air flowing through the vanes can be increased or decreased by dividing the flow path on the upstream side of the vanes. When the partition plate is widened toward the upstream side as shown in FIG. 9, the flow rate flowing through the vane portion is increased, and the swirl force of air in the entire flow path is increased.
[0053]
FIG. 10 is a schematic view of a pulverized coal combustion burner showing another embodiment of the present invention. In this embodiment, a vane is provided in the secondary air flow path, and the angle of the guide vanes provided in the vane with respect to the flow direction (axial direction) can be changed. Furthermore, it becomes a structure which expands a flow path downstream of a vane.
[0054]
When the flow path is enlarged downstream of the vane as in the present embodiment, the axial flow velocity is high in the vane portion, and the swirling flow velocity induced by the guide vanes is also increased. Moreover, the axial flow velocity decreases by enlarging the flow path on the downstream side. Since the axial flow velocity decreases, the swirl number, which is the ratio of the air swirling direction and the momentum in the axial direction, which is an index indicating the turning force, increases. Further, more air flows around the outer periphery of the flow path due to the centrifugal force. For this reason, the amount of air ejected from the nozzle increases toward the outer periphery, and mixing with fuel in the vicinity of the burner nozzle is delayed. For this reason, a reducing flame with a small amount of air is formed in the vicinity of the burner nozzle, and the amount of NOx discharged can be reduced.
[0055]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, it is possible to maintain the turning force applied to the air even during low load combustion, and to form a reducing flame with an insufficient amount of air in the pulverized coal flame. This type of pulverized coal combustion burner that can suppress the amount of unburned matter discharged can be obtained.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a longitudinal side view showing an embodiment of a pulverized coal combustion burner of the present invention.
FIG. 2 is a perspective view showing a main part of a swirling flow generating device.
FIG. 3 is a longitudinal side view showing another embodiment of the pulverized coal combustion burner of the present invention.
FIG. 4 is a longitudinal side view showing another embodiment of the pulverized coal combustion burner of the present invention.
FIG. 5 is a longitudinal side view showing another embodiment of the pulverized coal combustion burner of the present invention.
FIG. 6 is a longitudinal side view showing another embodiment of the pulverized coal combustion burner of the present invention.
FIG. 7 is a longitudinal side view showing another embodiment of the pulverized coal combustion burner of the present invention.
FIG. 8 is a cross-sectional view showing a main part of a swirl flow generating portion of the pulverized coal combustion burner of the present invention.
FIG. 9 is a longitudinal side view showing another embodiment of the pulverized coal combustion burner of the present invention.
FIG. 10 is a longitudinal side view showing another embodiment of the pulverized coal combustion burner of the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Pulverized coal nozzle, 11 ... Secondary air nozzle, 12 ... Tertiary air nozzle, 13 ... Mixture of primary air and pulverized coal, 14 ... Secondary air, 15 ... Tertiary air, 16 ... Oil gun, 17 ... Venturi, 18 ... primary throat, 19 ... flame plate, 20 ... secondary throat.

Claims

A pulverized coal nozzle that ejects a mixture of pulverized coal and its conveying air, a combustion air nozzle arranged on the outer periphery of the pulverized coal nozzle, and a swirl to the circulating air provided inside the combustion air nozzle A pulverized coal combustion burner comprising a swirl flow generator for providing swirl to air injected from the air nozzle,
A portion having a cross-sectional area smaller than the cross-sectional area of the outlet portion of the air nozzle is provided inside the air flow path of the combustion air nozzle, and the flow-path portion having the small cross-sectional area or the upstream-side adjacent flow-path portion A pulverized coal combustion burner characterized in that the swirl flow generator is provided.

2. The pulverized coal combustion according to claim 1, wherein the swirl flow generator is formed by a group of guide blades arranged side by side in the circumferential direction, and the guide blade group is formed to be movable in the flow direction of the combustion air. Burner.

The swirl flow generator that swirls the combustion air is formed so that the swirl flow intensity can be changed, and the change in the strength is applied to the projected area of the flow path in the flow direction of the combustion air. Change the ratio of the swirling flow generator to the projected area, or change the distance between the small flow passage cross-sectional area and the swirling flow generator, or form the swirling flow generator with guide vanes, and guide The pulverized coal combustion burner according to claim 1, wherein the angle of the blade is changed or a combination thereof.

When forming the flow path portion having the small cross-sectional area, a tapered structure in which the flow path gradually changes in the flow direction is provided on the outer circumference or inner circumference of the air flow path, or from the outer circumference or inner circumference of the flow path. A partition plate (gate) to be inserted is provided upstream of the swirl flow generator, or the swirl flow generator is formed by guide vanes, and any one of the guide vanes has a different angle from the other vanes. The pulverized coal combustion burner according to claim 1, which is any one of or a combination thereof.

The projected area of the guide vanes provided in the combustion air flow path in the flow direction of the combustion air is formed to be smaller than the projected area in the flow path portion having a small cross-sectional area of the combustion air flow path. The pulverized coal combustion burner according to claim 2, 3 or 4.

The pulverized coal combustion burner according to claim 2, 3 or 4, wherein a cylindrical partition plate is provided upstream of a guide vane provided in the combustion air flow path.

A pulverized coal nozzle that ejects a mixture of pulverized coal and its conveying air, a combustion air nozzle arranged on the outer periphery of the pulverized coal nozzle, and a swirl to the circulating air provided inside the combustion air nozzle In a combustion method of a pulverized coal combustion burner, wherein the air jetted from the combustion air nozzle is jetted and burned while being swirled.
A portion having a cross-sectional area smaller than the cross-sectional area of the outlet portion of the air nozzle is provided inside the air flow path of the combustion air nozzle, and the flow-path portion having the small cross-sectional area or the upstream-side adjacent flow-path portion When the swirl flow generator is movably provided in the air flow direction and the pulverized coal burner is operated at a low load, the swirl flow generator with respect to the projected area of the flow path in the flow direction of the combustion air Pulverized coal combustion characterized in that combustion is performed by increasing the ratio to the projected area occupied by the air or by reducing the distance between the flow path reducing portion provided in the combustion air flow path and the swirling flow generator Burner burning method.

A pulverized coal nozzle for ejecting a mixture of pulverized coal and its conveying air, a combustion air nozzle disposed on the outer periphery of the pulverized coal nozzle and formed concentrically with the pulverized coal nozzle, and the combustion air Combustion of a pulverized coal combustion burner provided inside the nozzle and provided with a swirl flow generator for swirling the circulating air, and jetting and burning while swirling the air injected from the combustion air nozzle In the method
A portion having a cross-sectional area smaller than the cross-sectional area of the outlet portion of the air nozzle is provided inside the air flow path of the combustion air nozzle, and the flow-path portion having the small cross-sectional area or the upstream-side adjacent flow-path portion In addition, when the swirl flow generator is movably provided in the air flow direction and the pulverized coal burner is supplemented with oil, the swirl flow generator with respect to the projected area of the flow path in the flow direction of the combustion air A pulverized coal combustion burner characterized in that combustion is performed by reducing the ratio with respect to the projected area occupied or by increasing the distance between the flow path reducing portion provided in the combustion air flow path and the swirling flow generator. Combustion method.