JP3752215B2 - 微粉状燃料燃焼装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は微粉状燃料燃焼装置に関し、火力発電用ボイラー火炉や化学工業炉等に適用される微粉炭炊きバーナーなどの微粉状燃料燃焼装置に適用して有用なものである。
【０００２】
【従来の技術】
立型角筒状の火炉の側面に設けられ、微粉炭と空気の混合流を噴出するバーナーノズルと、このバーナーノズルに連結されて微粉炭と空気を供給する微粉炭供給管と、この微粉炭供給管の周囲に燃焼補助空気供給路を形成する風箱とを備え、且つ、前記混合流の噴出方向軸線を通る鉛直面が前記火炉の側面に直交せずに傾斜している微粉炭炊きバーナーにおいて、従来はバーナーノズルの形状が前記鉛直面に対して左右対称であった。
【０００３】
ところが、この対称バーナーノズルを有する微粉炭炊きバーナーでは、火炉壁管パネルやバーナーパネルの工作が容易でない、火炉壁支持構造物が複雑な構造となる、メンテナンス性が悪いなどの問題があった。そこで、これらの問題を解決するため、バーナーノズルの形状が前記鉛直面に対して左右非対称であり、且つ、バーナーノズルの先端部開口面が火炉の側面と同一又は平行な平面内に位置する非対称バーナーノズルを備えた微粉炭炊きバーナーが開発された（特許文献１参照）。
【０００４】
一方、従来は別々に設けられていたコンクバーナーとウイークバーナを１本のバーナにしてバーナー全体を簡略化することや、着火性能の向上、ＮＯｘ低減、未燃分減少などを目的として、バーナーノズル内に濃淡分離器を備えた微粉炭炊きバーナーも開発された（特許文献２参照）。但し、このときのバーナーノズルは噴出方向軸線を通る鉛直面に対して左右対称なものであり、濃淡分離器も前記鉛直面に対して左右対称なものである。
【０００５】
【特許文献１】
特開平９−４９６１３号公報
【特許文献２】
特許第２７８１７４０号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、本願発明者等は、より高性能な微粉炭炊きバーナーを実現するため、特許文献１に示されているような非対称バーナーノズルを有する微粉炭炊きバーナーにおいて、特許文献２に示されているような濃淡分離器を備えることを検討した。ところが、この濃淡分離器を非対称バーナーノズル内に単に取り付けた場合、即ち、非対称バーナーノズル内に濃淡分離器を噴出方向軸線と直交するように配置した場合には濃淡分離器の機能が十分に発揮されず、微粉炭濃度がアンバランスになり、その結果、着火点不良、バーナーノズルへのスラグ（溶融灰）付着、ＮＯX ・未燃分性能不良が生じてしまった（図６（ａ）参照、詳細後述）。
【０００７】
従って本発明は上記の事情に鑑み、非対称バーナーノズルを有する微粉炭炊きバーナーなどの微粉状燃料燃焼装置において、濃淡分離器の機能が十分に発揮され、微粉状燃料（微粉炭）濃度のアンバランスが解消されて良好な着火燃焼性能が得られる微粉状燃料燃焼装置を提供することを課題とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決する本発明の微粉状燃料燃焼装置は、立型角筒状の火炉の側面に設けられ、微粉状燃料と空気の混合流を噴出するバーナーノズル又はバーナースロートと、このバーナーノズル又はバーナースロートに連結されて微粉状燃料と空気を供給する微粉状燃料供給管と、この微粉状燃料供給管の周囲に燃焼補助空気供給路を形成する風箱とを備えるとともに、前記混合流の噴出方向軸線を通る鉛直面が前記火炉の側面に直交せずに傾斜し、前記バーナーノズル又はバーナースロートの形状が前記鉛直面に対して左右非対称であり、前記バーナーノズル又はバーナースロートの先端部開口面が前記火炉の側面と同一又は平行な平面内に位置し、且つ、前記バーナーノズル又はバーナースロート内又は前記微粉炭供給管内に濃淡分離器が水平に設けられた微粉状燃料燃焼装置において、
前記濃淡分離器は、断面形状が、前記混合流の下流側に向かって徐々に上下方向に拡大し、その後、前記噴出方向軸線に平行となった後、鉛直方向の平面で終わり、且つ、前記混合流の噴出方向に貫通する切り欠きスリットを有する構造であって、前記火炉の側面に略平行となるように設けられ、前記鉛直面に対して左右非対称であることを特徴とする。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づき詳細に説明する。
【００１０】
＜実施の形態１＞
図１は本発明の実施の形態１に係る微粉炭炊きバーナーを上方からみた構成を示す水平断面図、図２は本発明の実施の形態１に係る火炉壁管の構造概念図、図３は前記微粉炭炊きバーナーの近傍の流動状態を模試的に説明した図、図４は前記微粉炭炊きバーナーに備えた濃淡分離器の構成図である。また、図５及び図６は前記濃淡分離器の作用効果を示す説明図である。
【００１１】
図１に示すように、立型角筒状の火炉３０（図では一部を示している）の側面７にはバーナーノズル１が設けられており、このバーナーノズル１の後端部には微粉状燃料供給管としての微粉炭供給管３が連結されている。微粉状燃料としての微粉炭と搬送空気との混合流Ａは、微粉炭供給管３を通過してバーナーノズル１に導かれ、バーナーノズル１の先端部開口面２から火炉３０内に向かって噴出される。風箱５は微粉炭供給管３の周囲に燃焼補助空気供給路４を形成している。燃焼補助空気は、燃焼補助空気供給路４を通過してバーナーノズル１に導かれ、微粉炭や搬送空気と同様にバーナーノズル開口面２から火炉３０内に向かって噴出される。
【００１２】
前記混合流Ａの噴出方向軸線（仮想線）８を通る（含む）鉛直面（仮想面）は、火炉３０の側面７に直交せず、傾斜している。火炉３０内に噴出された微粉炭と搬送空気ならびに燃焼補助空気は火炉３０内で拡散・混合しながら火炎を形成する。なお、前記混合流Ａの噴出方向軸線８は、燃焼補助空気の噴出方向軸線と同軸を成している。
【００１３】
バーナーノズル２は噴出方向軸線８を通る鉛直面（仮想面）に対して左右非対称な非対称バーナーノズルとなっている。このようなバーナーノズル形状を採用することにより、図示のようにバーナーノズル開口面２を火炉側面７と同一平面内に位置させることができるため、従来の対称バーナーノズルを用いた場合のように火炉壁管を火炉側面と角度を持たせて風箱側に向けて配置する必要がなく、図１及び図２に示すような火炉壁管６の構造にしても、火炎が火炉壁管６に衝突したり、火炉壁管６を舐めたりする現象を生じさせずに燃焼させることができる。
【００１４】
このため、火炉壁管６ならびにバーナーパネルの工作が容易になり、低コストで簡素な構造の火炉壁管支持構造物が採用できる。更に、大容量バーナー、大容量ボイラーの場合にも、火炉壁管周囲へのアクセスを容易にすることができ、また、バーナーノズルの位置を従来の対称バーナーノズルよりも火炉内部側に配置することができるため、メンテナンス性が良好となる。
【００１５】
図３において、１５は微粉炭供給管もしくは燃焼補助空気供給路の模式図、１６はバーナーノズル様式図、１７の矢印は微粉炭と搬送空気もしくは燃焼補助空気の火炉内部への噴出方向軸線方向の速度分布、１８は火炉側面とαの角度で風箱側へ向かって配置された火炉壁管の模式図、１９の矢印は火炉内旋回火炎の模式図である。
【００１６】
本実施の形態１の微粉炭炊きバーナーは、対称バーナーノズルを用いた従来の微粉炭炊きバーナーに比べて、バーナー近傍における基本的な流動状態が異なる。まず、図３（ａ）に示すように微粉炭と搬送空気の火炉内部への噴出方向軸線８に垂直な面に対してバーナーノズル開口面２がβの角度を有する本実施の形態１においては、微粉炭と搬送空気もしくは燃焼補助空気の噴流の流路が長くなるバーナーノズル壁面２０では、逆側の壁面、即ち、微粉炭と搬送空気もしくは燃焼補助空気の噴流の流路長が短くなるバーナーノズル壁面２１よりも、噴流の圧力損失が大きくなるから、同噴流の噴出方向は噴出方向軸線８から逸れて壁面２１側に矢印２２のように偏向する。その偏向の度合は角度βならびに壁面２０，２１の摩擦抵抗係数によって異なる。
【００１７】
また、図３（ｂ）に示すように対称バーナーノズルを用いた従来の微粉炭炊きバーナーでは、火炉側面とαの角度で風箱側に向かって配置された火炉壁管１８の影響によって、噴流が噴出方向軸線８から２３で示すように偏向する傾向にあったが、本実施の形態１においては、そのような火炉壁管１８とは火炉壁管の配置が異なるため、偏向の度合が小さくなり、噴流は２４で示すようになる。
【００１８】
このように従来の対称バーナーノズルを用いた微粉炭炊きバーナーとはバーナー近傍の流動様式が異なる影響に併せて、火炉旋回火炎１９が噴流に与える影響によって、最終的に本実施の形態１における微粉炭炊きバーナーの噴流２２の噴出方向は、実際には噴出方向軸線８から最大１５度ないし２０度偏向すると推定される。かかる非対称バーナーノズルを用いた微粉炭炊きバーナーは、対称バーナーノズルを用いた従来の微粉炭炊きバーナーに比べて、着火燃焼性能も良好なものである。
【００１９】
そして、本実施の形態１では、このような非対称のバーナーノズル１を有する微粉炭炊きバーナーにおいて、中子式の濃淡分離器３１を備えている。この濃淡分離器３１は、図示しない固定金具などの取付部材により、バーナーノズル１内（図示例の場合）又は微粉炭供給管３内の中央部に水平に設けられている。しかも、濃淡分離器３１は、火炉３０の側面７に平行となるように設けられ、噴出方向軸線８を通る鉛直面に対して左右非対称となっている。
【００２０】
ここで図４に基づき、濃淡分離器３１の構造について詳述する。図４（ａ）は濃淡分離器の平面図、図４（ｂ）は図４（ａ）のＢ方向矢視図、図４（ｃ）は図４（ａ）のＣ−Ｃ線矢視断面図である。
【００２１】
濃淡分離器３１は、図４（ｃ）のように断面形状が、微粉炭と搬送空気の混合流Ａの下流側に向かって徐々に上下方向に拡大し（傾斜面３１ｂ，３１ｃ部分）、その後、前記混合流Ａの噴出方向軸線８に平行（水平面３１ｄ，３１ｅ部分）となった後、鉛直方向の平面で終わり（鉛直面３１ｆ部分）、且つ、前記混合流Ａの噴出方向に貫通する切り欠きスリット３１ａを有する構造となっている。
【００２２】
更に詳述すると、図４（ａ）に示すように濃淡分離器３１は、上面視において噴出方向軸線８と平行な左右両側の短辺と、噴出方向軸線８に対して傾斜している前後の長辺とを有する細長い平行四辺形状である。そして、濃淡分離器３１は、その長手方向が水平になるようにバーナーノズル１内に配置され、且つ、前記長手方向が火炉３０の側面７に平行（即ちバーナーノズル開口面２と平行）となるように設けられて噴出方向軸線８を通る鉛直面に対して左右非対称となっている。
【００２３】
また、図４（ｃ）に示すように濃淡分離器３１は、前端側（混合流Ａの上流側）には、混合流Ａの下流側に向かって徐々に上下方向に広がる平面（傾斜面）３１ｂ，３１ｃを有し、後端側（混合流Ａの下流側）には、傾斜面３１ｂ，３１ｃにそれぞれ連続し且つ噴出方向軸線８に平行な平面（水平面）３１ｄ，３１ｅを有し、後面は水平面３１ｄ，３１ｅに連続する鉛直方向の平面（鉛直面）３１ｆとなっており、中心部には混合流Ａの噴出方向に貫通し且つ水平方向の幅が広い（図４（ｂ）参照）切り欠きスリット３１ａを有している。また、図４（ｂ）に示すように濃淡分離器３１の左右の側面３１ｇ，３１ｈは湾曲している。
【００２４】
この濃淡分離器３１の作用により、微粉炭と搬送空気の混合流Ａは、バーナーノズル１内で外周側の微粉炭濃度の高い混合流と、中央側の微粉炭濃度の低い混合流とに分離される。微粉炭濃度の高い混合流は燃焼補助空気と接触し、バーナーノズル１内の外周側で万遍なく着火して良好な火炎を形成する。一方、微粉炭濃度度の低い混合流はバーナーノズル１内の中央部を吹き抜け、バーナーノズル１の後流側（火炉内）で着火燃焼して、微粉炭濃度の低い火炎を形成する。ここで、主として着火に寄与する領域は、バーナーノズル１の内周面の循環渦にとり込まれる混合流（微粉炭流）である。中央部を吹き抜ける混合流（微粉炭流）は、これより遅れて火炎伝播する。このようにバーナーノズル１内で混合流に微粉炭の濃淡を形成することにより、従来以上の良好な燃焼火炎となり、更にバーナ火炎内でのＮＯｘ還元領域が増大する。
【００２５】
ここで図５に基づき、更に具体的に濃淡分離器３１の作用を説明する。図５（ａ）は図４（ｃ）に相当する断面図であって濃淡分離の様子を示す説明図、図５（ｂ）は図５（ａ）のＤ方向矢視図である。なお、図５中の点は微粉炭を表現している。
【００２６】
これらの図に示すように、微粉炭供給管３内を流れてきた微粉炭と搬送空気の混合流Ａが、濃淡分離器３１の傾斜面３１ｂ，３１ｃに衝突すると、混合流Ａ内の微粉炭は慣性力が付与されてバーナーノズル１の内壁面近傍に集まる。一方、空気は濃淡分離器３１で一旦分離された後、濃淡分離器３１の後方でバーナーノズル１内の軸心部（中央部）に戻る。従って、バーナーノズル１内の外周部（Ｅ部）では微粉炭濃度が高く、軸心部（Ｆ部）では微粉炭濃度が低くなる。このとき濃淡分離器３１の後流側に回り込んだ空気は渦流を発生し易いが、混合流Ａの一部を切り欠きスリット３１ａ内に導いて下流側に流すことにより、前記渦流の発生を防止して前記渦流による淀みを解消し、均一な流速分布を形成して、濃淡分離効果を促進することができる。
【００２７】
次に、濃淡分離器３１の形状寸法について説明する。ここで図４に示すように濃淡分離器３１の幅をｄ1 、直管部長さをＬ1 、後面高さをｈ1 、混合流Ａの流れ方向に対する角度をθとし、切り欠きスリット３１ａの幅をｄ2 、入口部高さをｈ2 、出口部高さをｈ3 とする。また、バーナーノズル１の高さをｄ3 、幅をｄ4 とし、バーナーノズル１の先端から濃淡分離器３１までの長さをＬ2 とする。
【００２８】
濃淡分離器３１の設置位置については、Ｌ2 ／ｄ3 を１〜４、好ましくは２〜３とするが、最適値はＬ2 ／ｄ3 ＝３である。バーナーノズル開口面２では噴出流速が均一で、微粉炭の濃淡分布だけ生じるのが理想的である。Ｌ2 ／ｄ3 が小さいほど濃淡分布は生じるが、流速分布は不均一になる。逆にＬ2 ／ｄ3 が大きくなると、流速は均一になるが濃淡分布は生じなくなる。従って、Ｌ2 ／ｄ3 ＝１〜４の範囲が適正範囲である。また、濃淡分離器３１の横幅ｄ1 とバーナーノズル１の内幅ｄ4 の関係は、ｄ1 ／ｄ4 ＝０．９〜１．０が好ましい。
【００２９】
濃淡分離器３１の角度θは３５°〜４５°の範囲とすることができるが、θ＝４５°が最も好ましい。θが大きいほど分離効率は向上するが、圧力損失も増加する。また、濃淡分離器３１の幅ｄ1 と切り欠きスリット３１ａの幅ｄ2 の関係はｄ2 ／ｄ1 ＝０．７〜１．０が望ましく、ｄ2 ／ｄ1 ＝０．９が最も好ましい。ｄ2 ／ｄ1 が小さいと濃淡分離器３１の側面に渦が生じ、微粉炭の巻き込みが増大するからである。更に、濃淡分離器３１の後面高さｈ1 と直管部長さＬ1 の関係はｈ1 ／Ｌ1 ＝１〜２の範囲とするが、ｈ1 ／Ｌ1 ＝２が好ましい。ｈ1 ／Ｌ1 が大き過ぎると濃淡分離器後流部の渦が大きくなり、微粉炭の巻き込みが増大して分離効率が低下するからである。また、切り欠きスリット３１ａの高さｈ2 ，ｈ3 と濃淡分離器３１の後面高さｈ1 との関係はｈ1 ＝２．５ｈ3 ，ｈ3 ＝２ｈ2 が好ましい。
【００３０】
そして、本実施の形態１では、かかる濃淡分離器３１を、噴出方向軸線８を通る鉛直面と直交するように配置するのではなく、上記のように火炉３０の側面７に平行となるように設けて前記鉛直面に対して左右非対称としているため、微粉炭と搬送空気の混合流がバーナーノズル開口面２から火炉３０内に噴出されるとき、外周側の微粉炭濃度の濃い領域における微粉炭濃度分布を均一にすることができる。
【００３１】
つまり、図６（ａ）に示すように濃淡分離器３１を噴出方向軸線８を通る鉛直面と直交するように配置した場合には、濃淡分離器３１の左右両端部からバーナーノズル開口面２までの距離Ｌ3 ，Ｌ4 に大きな差があるため、バーナーノズル開口面２から微粉炭と搬送空気の混合流が噴出されるとき、外周側の微粉炭濃度の濃い領域における微粉炭濃度分布が、濃淡分離器３１の左右両端部に対応する左右両側Ｅ1 ，Ｅ2 においてアンバランスとなってしまう。即ち、Ｅ1 側の方が微粉炭濃度が濃く、Ｅ2 側の方が微粉炭濃度が薄くなってしまう。このため、微粉炭濃度の薄いＥ2 側では着火点不良が生じ、バーナーノズル１へのスラグ（溶融灰）付着が生じる。また、ＮＯX ・未燃分性能も不良となる。
【００３２】
図６（ｂ）に示すように濃淡分離器３１を少し傾けた場合、即ち、図６（ｃ）のように濃淡分離器３１を火炉３０の側面７と平行にしたときの濃淡分離器３１と前記鉛直面との成す角度をθ（例えば３８°）としたとき、θ／２（例えば１９℃）だけ傾けた場合にも、多少の改善はみられたものの、あまりＥ1 側とＥ2 側の微粉炭濃度のアンバランスを解消することはできなっかた。
【００３３】
これに対し、図６（ｃ）のように濃淡分離器３１を火炉３０の側面７と平行にした場合、即ち、濃淡分離器３１と前記鉛直面との成す角度を、バーナーノズル開口面２と前記鉛直面との成す角度θ（例えば３８°）と同じにした場合には、濃淡分離器３１の左右両端部からバーナーノズル開口面２までの距離Ｌ3 ，Ｌ4 が等しくなることから、Ｅ1 側とＥ2 側の微粉炭濃度のアンバランスが解消され、外周側の微粉炭濃度の濃い領域において均一な微粉炭濃度分布が得られる。その結果、着火点不良がなくなって良好な着火燃焼性能が得られ、バーナーノズル１へのスラグ（溶融灰）付着やＮＯX ・未燃分性能不良も解消された。
【００３４】
＜実施の形態２＞
図７は本発明の実施の形態２に係る微粉炭炊きバーナーを上方からみた構成を示す水平断面図である。本実施の形態２の微粉炭炊きバーナーは、上記実施の形態１のバーナーノズル１の代わりにバーナースロートを採用した例である。図７において、９はバーナースロート、１０はバーナースロート９の先端部開口面、１１は火炉側面７の延長面（仮想面）であり、その他の符号は図１と同様に定義される。
【００３５】
バーナースロート９は耐火材などで形成することができる。バーナースロート９の形状は、図１の場合と同様に噴出方向軸線８を通る鉛直面を対称面として左右非対称となっている。本実施の形態２はバーナースロート開口面１０が火炉側面７ならびに火炉側面７の延長面１１と同一平面内になく、これら両面近傍の平行平面内に位置するケースである。
【００３６】
そして、この微粉炭炊きバーナーでも、図１の場合と同様に濃淡分離器３１が、図示しない固定金具などの取付部材により、バーナースロート９内（図示例の場合）又は微粉炭供給管３内の中央部に水平に配置され、且つ、火炉側面７に平行となるように設けられて、噴出方向軸線８を通る鉛直面に対して左右非対称となっている。
【００３７】
従って、本実施の形態２の微粉炭炊きバーナーにおいても、上記実施の形態１と同様の作用効果が得られる。
【００３８】
＜実施の形態３＞
図８は本発明の実施の形態３に係る微粉炭炊きバーナーを上方からみた構成を示す水平断面図である。本実施の形態３の微粉炭炊きバーナーは、微粉炭供給管３に連結される屈曲部１２もしくは屈曲部１２のバーナーノズル１側にスワラ式分散器１３を設置したものである。屈曲部１２に矢印方向から流入してきた微粉炭と搬送空気の混合流は、屈曲部１２における遠心力によって濃淡分布を生じ、屈曲部１２の外周側において微粉炭の濃度が濃くなり、逆に内周側において微粉炭の濃度が薄くなるが、この濃淡分布が生じた混合流を、スワラ式分散器１３の作用によって微粉炭濃度分布が均一になるように分散させる。
【００３９】
そして、かかる微粉炭炊きバーナーでも、図１の場合と同様に濃淡分離器３１が、図示しない固定金具などの取付部材により、バーナーノズル１内（図示例の場合）又は微粉炭供給管３内の中央部に水平に配置され、且つ、火炉側面７に平行となるように設けられて、噴出方向軸線８を通る鉛直面に対して左右非対称となっている。
【００４０】
従って、本実施の形態３の微粉炭炊きバーナーにおいても、上記実施の形態１と同様の作用効果が得られる。
【００４１】
なお、上記実施の形態にように濃淡分離器３１は火炉側面７と平行にすることが最も好ましいと考えられるが、必ずしもこれに限定するもではなく、火炉側面７と略平行であればよい。即ち、濃淡分離器３１の傾斜角度を、例えば図６（ｃ）のようにθとした場合の他、θよりも少し小さくした場合やθよりも少し大きくした場合でも効果が期待できる。
【００４２】
【発明の効果】
以上、実施の形態とともに具体的に説明したように、本発明の微粉状燃料燃焼装置によれば、立型角筒状の火炉の側面に設けられ、微粉状燃料と空気の混合流を噴出するバーナーノズル又はバーナースロートと、このバーナーノズル又はバーナースロートに連結されて微粉状燃料と空気を供給する微粉状燃料供給管と、この微粉状燃料供給管の周囲に燃焼補助空気供給路を形成する風箱とを備えるとともに、前記混合流の噴出方向軸線を通る鉛直面が前記火炉の側面に直交せずに傾斜し、前記バーナーノズル又はバーナースロートの形状が前記鉛直面に対して左右非対称であり、前記バーナーノズル又はバーナースロートの先端部開口面が前記火炉の側面と同一又は平行な平面内に位置し、且つ、前記バーナーノズル又はバーナースロート内又は前記微粉炭供給管内には濃淡分離器が水平に設けられた微粉状燃料燃焼装置において、前記濃淡分離器は、断面形状が、前記混合流の下流側に向かって徐々に上下方向に拡大し、その後、前記噴出方向軸線に平行となった後、鉛直方向の平面で終わり、且つ、前記混合流の噴出方向に貫通する切り欠きスリットを有する構造であって、前記火炉の側面に略平行となるように設けられ、前記鉛直面に対して左右非対称であることを特徴とするため、微粉炭と搬送空気の混合流がバーナーノズル開口面から火炉内に噴出されるとき、外周側の微粉炭濃度の濃い領域における微粉炭濃度分布を均一にすることができ、その結果、着火点不良がなくなって良好な着火燃焼性能が得られ、バーナーノズル又はバーナースロートへのスラグ（溶融灰）付着やＮＯX ・未燃分性能不良も解消することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１に係る微粉炭炊きバーナーを上方からみた構成を示す水平断面図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係る火炉壁管の構造概念図である。
【図３】前記微粉炭炊きバーナーの近傍の流動状態を模試的に説明した図である。
【図４】前記微粉炭炊きバーナーに備えた濃淡分離器の構成図である。
【図５】前記濃淡分離器の作用効果を示す説明図である。
【図６】前記濃淡分離器の作用効果を示す説明図である。
【図７】本発明の実施の形態２に係る微粉炭炊きバーナーを上方からみた構成を示す水平断面図である。
【図８】本発明の実施の形態３に係る微粉炭炊きバーナーを上方からみた構成を示す水平断面図である。
【符号の説明】
１ バーナーノズル
２ バーナーノズル開口面
３ 微粉炭供給管
４ 燃焼補助空気供給路
５ 風箱
６ 火炉壁管
７ 火炉側面
８ 混合流の噴出方向軸線
９ バーナースロート
１０ バーナースロート開口面
１１ 火炉側面の延長面
１２ 屈曲部
１３ スワラ式分散器
１５ 微粉炭供給管もしくは燃焼補助空気供給路の模式図
１６ バーナーノズル様式図
１７ 速度分布
１８ 火炉壁管の模式図
１９ 火炉内旋回火炎の模式図
２０，２１ バーナーノズル壁面
２２，２３，２４ 噴流方向
３０ 火炉
３１ 濃淡分離器
３１ａ 切り欠きスリット
３１ｂ，３１ｃ 傾斜面
３１ｄ，３１ｅ 水平面
３１ｆ 後面（鉛直方向の平面）
３１ｇ，３１ｈ 側面
【発明の属する技術分野】
本発明は微粉状燃料燃焼装置に関し、火力発電用ボイラー火炉や化学工業炉等に適用される微粉炭炊きバーナーなどの微粉状燃料燃焼装置に適用して有用なものである。
【０００２】
【従来の技術】
立型角筒状の火炉の側面に設けられ、微粉炭と空気の混合流を噴出するバーナーノズルと、このバーナーノズルに連結されて微粉炭と空気を供給する微粉炭供給管と、この微粉炭供給管の周囲に燃焼補助空気供給路を形成する風箱とを備え、且つ、前記混合流の噴出方向軸線を通る鉛直面が前記火炉の側面に直交せずに傾斜している微粉炭炊きバーナーにおいて、従来はバーナーノズルの形状が前記鉛直面に対して左右対称であった。
【０００３】
ところが、この対称バーナーノズルを有する微粉炭炊きバーナーでは、火炉壁管パネルやバーナーパネルの工作が容易でない、火炉壁支持構造物が複雑な構造となる、メンテナンス性が悪いなどの問題があった。そこで、これらの問題を解決するため、バーナーノズルの形状が前記鉛直面に対して左右非対称であり、且つ、バーナーノズルの先端部開口面が火炉の側面と同一又は平行な平面内に位置する非対称バーナーノズルを備えた微粉炭炊きバーナーが開発された（特許文献１参照）。
【０００４】
一方、従来は別々に設けられていたコンクバーナーとウイークバーナを１本のバーナにしてバーナー全体を簡略化することや、着火性能の向上、ＮＯｘ低減、未燃分減少などを目的として、バーナーノズル内に濃淡分離器を備えた微粉炭炊きバーナーも開発された（特許文献２参照）。但し、このときのバーナーノズルは噴出方向軸線を通る鉛直面に対して左右対称なものであり、濃淡分離器も前記鉛直面に対して左右対称なものである。
【０００５】
【特許文献１】
特開平９−４９６１３号公報
【特許文献２】
特許第２７８１７４０号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、本願発明者等は、より高性能な微粉炭炊きバーナーを実現するため、特許文献１に示されているような非対称バーナーノズルを有する微粉炭炊きバーナーにおいて、特許文献２に示されているような濃淡分離器を備えることを検討した。ところが、この濃淡分離器を非対称バーナーノズル内に単に取り付けた場合、即ち、非対称バーナーノズル内に濃淡分離器を噴出方向軸線と直交するように配置した場合には濃淡分離器の機能が十分に発揮されず、微粉炭濃度がアンバランスになり、その結果、着火点不良、バーナーノズルへのスラグ（溶融灰）付着、ＮＯX ・未燃分性能不良が生じてしまった（図６（ａ）参照、詳細後述）。
【０００７】
従って本発明は上記の事情に鑑み、非対称バーナーノズルを有する微粉炭炊きバーナーなどの微粉状燃料燃焼装置において、濃淡分離器の機能が十分に発揮され、微粉状燃料（微粉炭）濃度のアンバランスが解消されて良好な着火燃焼性能が得られる微粉状燃料燃焼装置を提供することを課題とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決する本発明の微粉状燃料燃焼装置は、立型角筒状の火炉の側面に設けられ、微粉状燃料と空気の混合流を噴出するバーナーノズル又はバーナースロートと、このバーナーノズル又はバーナースロートに連結されて微粉状燃料と空気を供給する微粉状燃料供給管と、この微粉状燃料供給管の周囲に燃焼補助空気供給路を形成する風箱とを備えるとともに、前記混合流の噴出方向軸線を通る鉛直面が前記火炉の側面に直交せずに傾斜し、前記バーナーノズル又はバーナースロートの形状が前記鉛直面に対して左右非対称であり、前記バーナーノズル又はバーナースロートの先端部開口面が前記火炉の側面と同一又は平行な平面内に位置し、且つ、前記バーナーノズル又はバーナースロート内又は前記微粉炭供給管内に濃淡分離器が水平に設けられた微粉状燃料燃焼装置において、
前記濃淡分離器は、断面形状が、前記混合流の下流側に向かって徐々に上下方向に拡大し、その後、前記噴出方向軸線に平行となった後、鉛直方向の平面で終わり、且つ、前記混合流の噴出方向に貫通する切り欠きスリットを有する構造であって、前記火炉の側面に略平行となるように設けられ、前記鉛直面に対して左右非対称であることを特徴とする。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づき詳細に説明する。
【００１０】
＜実施の形態１＞
図１は本発明の実施の形態１に係る微粉炭炊きバーナーを上方からみた構成を示す水平断面図、図２は本発明の実施の形態１に係る火炉壁管の構造概念図、図３は前記微粉炭炊きバーナーの近傍の流動状態を模試的に説明した図、図４は前記微粉炭炊きバーナーに備えた濃淡分離器の構成図である。また、図５及び図６は前記濃淡分離器の作用効果を示す説明図である。
【００１１】
図１に示すように、立型角筒状の火炉３０（図では一部を示している）の側面７にはバーナーノズル１が設けられており、このバーナーノズル１の後端部には微粉状燃料供給管としての微粉炭供給管３が連結されている。微粉状燃料としての微粉炭と搬送空気との混合流Ａは、微粉炭供給管３を通過してバーナーノズル１に導かれ、バーナーノズル１の先端部開口面２から火炉３０内に向かって噴出される。風箱５は微粉炭供給管３の周囲に燃焼補助空気供給路４を形成している。燃焼補助空気は、燃焼補助空気供給路４を通過してバーナーノズル１に導かれ、微粉炭や搬送空気と同様にバーナーノズル開口面２から火炉３０内に向かって噴出される。
【００１２】
前記混合流Ａの噴出方向軸線（仮想線）８を通る（含む）鉛直面（仮想面）は、火炉３０の側面７に直交せず、傾斜している。火炉３０内に噴出された微粉炭と搬送空気ならびに燃焼補助空気は火炉３０内で拡散・混合しながら火炎を形成する。なお、前記混合流Ａの噴出方向軸線８は、燃焼補助空気の噴出方向軸線と同軸を成している。
【００１３】
バーナーノズル２は噴出方向軸線８を通る鉛直面（仮想面）に対して左右非対称な非対称バーナーノズルとなっている。このようなバーナーノズル形状を採用することにより、図示のようにバーナーノズル開口面２を火炉側面７と同一平面内に位置させることができるため、従来の対称バーナーノズルを用いた場合のように火炉壁管を火炉側面と角度を持たせて風箱側に向けて配置する必要がなく、図１及び図２に示すような火炉壁管６の構造にしても、火炎が火炉壁管６に衝突したり、火炉壁管６を舐めたりする現象を生じさせずに燃焼させることができる。
【００１４】
このため、火炉壁管６ならびにバーナーパネルの工作が容易になり、低コストで簡素な構造の火炉壁管支持構造物が採用できる。更に、大容量バーナー、大容量ボイラーの場合にも、火炉壁管周囲へのアクセスを容易にすることができ、また、バーナーノズルの位置を従来の対称バーナーノズルよりも火炉内部側に配置することができるため、メンテナンス性が良好となる。
【００１５】
図３において、１５は微粉炭供給管もしくは燃焼補助空気供給路の模式図、１６はバーナーノズル様式図、１７の矢印は微粉炭と搬送空気もしくは燃焼補助空気の火炉内部への噴出方向軸線方向の速度分布、１８は火炉側面とαの角度で風箱側へ向かって配置された火炉壁管の模式図、１９の矢印は火炉内旋回火炎の模式図である。
【００１６】
本実施の形態１の微粉炭炊きバーナーは、対称バーナーノズルを用いた従来の微粉炭炊きバーナーに比べて、バーナー近傍における基本的な流動状態が異なる。まず、図３（ａ）に示すように微粉炭と搬送空気の火炉内部への噴出方向軸線８に垂直な面に対してバーナーノズル開口面２がβの角度を有する本実施の形態１においては、微粉炭と搬送空気もしくは燃焼補助空気の噴流の流路が長くなるバーナーノズル壁面２０では、逆側の壁面、即ち、微粉炭と搬送空気もしくは燃焼補助空気の噴流の流路長が短くなるバーナーノズル壁面２１よりも、噴流の圧力損失が大きくなるから、同噴流の噴出方向は噴出方向軸線８から逸れて壁面２１側に矢印２２のように偏向する。その偏向の度合は角度βならびに壁面２０，２１の摩擦抵抗係数によって異なる。
【００１７】
また、図３（ｂ）に示すように対称バーナーノズルを用いた従来の微粉炭炊きバーナーでは、火炉側面とαの角度で風箱側に向かって配置された火炉壁管１８の影響によって、噴流が噴出方向軸線８から２３で示すように偏向する傾向にあったが、本実施の形態１においては、そのような火炉壁管１８とは火炉壁管の配置が異なるため、偏向の度合が小さくなり、噴流は２４で示すようになる。
【００１８】
このように従来の対称バーナーノズルを用いた微粉炭炊きバーナーとはバーナー近傍の流動様式が異なる影響に併せて、火炉旋回火炎１９が噴流に与える影響によって、最終的に本実施の形態１における微粉炭炊きバーナーの噴流２２の噴出方向は、実際には噴出方向軸線８から最大１５度ないし２０度偏向すると推定される。かかる非対称バーナーノズルを用いた微粉炭炊きバーナーは、対称バーナーノズルを用いた従来の微粉炭炊きバーナーに比べて、着火燃焼性能も良好なものである。
【００１９】
そして、本実施の形態１では、このような非対称のバーナーノズル１を有する微粉炭炊きバーナーにおいて、中子式の濃淡分離器３１を備えている。この濃淡分離器３１は、図示しない固定金具などの取付部材により、バーナーノズル１内（図示例の場合）又は微粉炭供給管３内の中央部に水平に設けられている。しかも、濃淡分離器３１は、火炉３０の側面７に平行となるように設けられ、噴出方向軸線８を通る鉛直面に対して左右非対称となっている。
【００２０】
ここで図４に基づき、濃淡分離器３１の構造について詳述する。図４（ａ）は濃淡分離器の平面図、図４（ｂ）は図４（ａ）のＢ方向矢視図、図４（ｃ）は図４（ａ）のＣ−Ｃ線矢視断面図である。
【００２１】
濃淡分離器３１は、図４（ｃ）のように断面形状が、微粉炭と搬送空気の混合流Ａの下流側に向かって徐々に上下方向に拡大し（傾斜面３１ｂ，３１ｃ部分）、その後、前記混合流Ａの噴出方向軸線８に平行（水平面３１ｄ，３１ｅ部分）となった後、鉛直方向の平面で終わり（鉛直面３１ｆ部分）、且つ、前記混合流Ａの噴出方向に貫通する切り欠きスリット３１ａを有する構造となっている。
【００２２】
更に詳述すると、図４（ａ）に示すように濃淡分離器３１は、上面視において噴出方向軸線８と平行な左右両側の短辺と、噴出方向軸線８に対して傾斜している前後の長辺とを有する細長い平行四辺形状である。そして、濃淡分離器３１は、その長手方向が水平になるようにバーナーノズル１内に配置され、且つ、前記長手方向が火炉３０の側面７に平行（即ちバーナーノズル開口面２と平行）となるように設けられて噴出方向軸線８を通る鉛直面に対して左右非対称となっている。
【００２３】
また、図４（ｃ）に示すように濃淡分離器３１は、前端側（混合流Ａの上流側）には、混合流Ａの下流側に向かって徐々に上下方向に広がる平面（傾斜面）３１ｂ，３１ｃを有し、後端側（混合流Ａの下流側）には、傾斜面３１ｂ，３１ｃにそれぞれ連続し且つ噴出方向軸線８に平行な平面（水平面）３１ｄ，３１ｅを有し、後面は水平面３１ｄ，３１ｅに連続する鉛直方向の平面（鉛直面）３１ｆとなっており、中心部には混合流Ａの噴出方向に貫通し且つ水平方向の幅が広い（図４（ｂ）参照）切り欠きスリット３１ａを有している。また、図４（ｂ）に示すように濃淡分離器３１の左右の側面３１ｇ，３１ｈは湾曲している。
【００２４】
この濃淡分離器３１の作用により、微粉炭と搬送空気の混合流Ａは、バーナーノズル１内で外周側の微粉炭濃度の高い混合流と、中央側の微粉炭濃度の低い混合流とに分離される。微粉炭濃度の高い混合流は燃焼補助空気と接触し、バーナーノズル１内の外周側で万遍なく着火して良好な火炎を形成する。一方、微粉炭濃度度の低い混合流はバーナーノズル１内の中央部を吹き抜け、バーナーノズル１の後流側（火炉内）で着火燃焼して、微粉炭濃度の低い火炎を形成する。ここで、主として着火に寄与する領域は、バーナーノズル１の内周面の循環渦にとり込まれる混合流（微粉炭流）である。中央部を吹き抜ける混合流（微粉炭流）は、これより遅れて火炎伝播する。このようにバーナーノズル１内で混合流に微粉炭の濃淡を形成することにより、従来以上の良好な燃焼火炎となり、更にバーナ火炎内でのＮＯｘ還元領域が増大する。
【００２５】
ここで図５に基づき、更に具体的に濃淡分離器３１の作用を説明する。図５（ａ）は図４（ｃ）に相当する断面図であって濃淡分離の様子を示す説明図、図５（ｂ）は図５（ａ）のＤ方向矢視図である。なお、図５中の点は微粉炭を表現している。
【００２６】
これらの図に示すように、微粉炭供給管３内を流れてきた微粉炭と搬送空気の混合流Ａが、濃淡分離器３１の傾斜面３１ｂ，３１ｃに衝突すると、混合流Ａ内の微粉炭は慣性力が付与されてバーナーノズル１の内壁面近傍に集まる。一方、空気は濃淡分離器３１で一旦分離された後、濃淡分離器３１の後方でバーナーノズル１内の軸心部（中央部）に戻る。従って、バーナーノズル１内の外周部（Ｅ部）では微粉炭濃度が高く、軸心部（Ｆ部）では微粉炭濃度が低くなる。このとき濃淡分離器３１の後流側に回り込んだ空気は渦流を発生し易いが、混合流Ａの一部を切り欠きスリット３１ａ内に導いて下流側に流すことにより、前記渦流の発生を防止して前記渦流による淀みを解消し、均一な流速分布を形成して、濃淡分離効果を促進することができる。
【００２７】
次に、濃淡分離器３１の形状寸法について説明する。ここで図４に示すように濃淡分離器３１の幅をｄ1 、直管部長さをＬ1 、後面高さをｈ1 、混合流Ａの流れ方向に対する角度をθとし、切り欠きスリット３１ａの幅をｄ2 、入口部高さをｈ2 、出口部高さをｈ3 とする。また、バーナーノズル１の高さをｄ3 、幅をｄ4 とし、バーナーノズル１の先端から濃淡分離器３１までの長さをＬ2 とする。
【００２８】
濃淡分離器３１の設置位置については、Ｌ2 ／ｄ3 を１〜４、好ましくは２〜３とするが、最適値はＬ2 ／ｄ3 ＝３である。バーナーノズル開口面２では噴出流速が均一で、微粉炭の濃淡分布だけ生じるのが理想的である。Ｌ2 ／ｄ3 が小さいほど濃淡分布は生じるが、流速分布は不均一になる。逆にＬ2 ／ｄ3 が大きくなると、流速は均一になるが濃淡分布は生じなくなる。従って、Ｌ2 ／ｄ3 ＝１〜４の範囲が適正範囲である。また、濃淡分離器３１の横幅ｄ1 とバーナーノズル１の内幅ｄ4 の関係は、ｄ1 ／ｄ4 ＝０．９〜１．０が好ましい。
【００２９】
濃淡分離器３１の角度θは３５°〜４５°の範囲とすることができるが、θ＝４５°が最も好ましい。θが大きいほど分離効率は向上するが、圧力損失も増加する。また、濃淡分離器３１の幅ｄ1 と切り欠きスリット３１ａの幅ｄ2 の関係はｄ2 ／ｄ1 ＝０．７〜１．０が望ましく、ｄ2 ／ｄ1 ＝０．９が最も好ましい。ｄ2 ／ｄ1 が小さいと濃淡分離器３１の側面に渦が生じ、微粉炭の巻き込みが増大するからである。更に、濃淡分離器３１の後面高さｈ1 と直管部長さＬ1 の関係はｈ1 ／Ｌ1 ＝１〜２の範囲とするが、ｈ1 ／Ｌ1 ＝２が好ましい。ｈ1 ／Ｌ1 が大き過ぎると濃淡分離器後流部の渦が大きくなり、微粉炭の巻き込みが増大して分離効率が低下するからである。また、切り欠きスリット３１ａの高さｈ2 ，ｈ3 と濃淡分離器３１の後面高さｈ1 との関係はｈ1 ＝２．５ｈ3 ，ｈ3 ＝２ｈ2 が好ましい。
【００３０】
そして、本実施の形態１では、かかる濃淡分離器３１を、噴出方向軸線８を通る鉛直面と直交するように配置するのではなく、上記のように火炉３０の側面７に平行となるように設けて前記鉛直面に対して左右非対称としているため、微粉炭と搬送空気の混合流がバーナーノズル開口面２から火炉３０内に噴出されるとき、外周側の微粉炭濃度の濃い領域における微粉炭濃度分布を均一にすることができる。
【００３１】
つまり、図６（ａ）に示すように濃淡分離器３１を噴出方向軸線８を通る鉛直面と直交するように配置した場合には、濃淡分離器３１の左右両端部からバーナーノズル開口面２までの距離Ｌ3 ，Ｌ4 に大きな差があるため、バーナーノズル開口面２から微粉炭と搬送空気の混合流が噴出されるとき、外周側の微粉炭濃度の濃い領域における微粉炭濃度分布が、濃淡分離器３１の左右両端部に対応する左右両側Ｅ1 ，Ｅ2 においてアンバランスとなってしまう。即ち、Ｅ1 側の方が微粉炭濃度が濃く、Ｅ2 側の方が微粉炭濃度が薄くなってしまう。このため、微粉炭濃度の薄いＥ2 側では着火点不良が生じ、バーナーノズル１へのスラグ（溶融灰）付着が生じる。また、ＮＯX ・未燃分性能も不良となる。
【００３２】
図６（ｂ）に示すように濃淡分離器３１を少し傾けた場合、即ち、図６（ｃ）のように濃淡分離器３１を火炉３０の側面７と平行にしたときの濃淡分離器３１と前記鉛直面との成す角度をθ（例えば３８°）としたとき、θ／２（例えば１９℃）だけ傾けた場合にも、多少の改善はみられたものの、あまりＥ1 側とＥ2 側の微粉炭濃度のアンバランスを解消することはできなっかた。
【００３３】
これに対し、図６（ｃ）のように濃淡分離器３１を火炉３０の側面７と平行にした場合、即ち、濃淡分離器３１と前記鉛直面との成す角度を、バーナーノズル開口面２と前記鉛直面との成す角度θ（例えば３８°）と同じにした場合には、濃淡分離器３１の左右両端部からバーナーノズル開口面２までの距離Ｌ3 ，Ｌ4 が等しくなることから、Ｅ1 側とＥ2 側の微粉炭濃度のアンバランスが解消され、外周側の微粉炭濃度の濃い領域において均一な微粉炭濃度分布が得られる。その結果、着火点不良がなくなって良好な着火燃焼性能が得られ、バーナーノズル１へのスラグ（溶融灰）付着やＮＯX ・未燃分性能不良も解消された。
【００３４】
＜実施の形態２＞
図７は本発明の実施の形態２に係る微粉炭炊きバーナーを上方からみた構成を示す水平断面図である。本実施の形態２の微粉炭炊きバーナーは、上記実施の形態１のバーナーノズル１の代わりにバーナースロートを採用した例である。図７において、９はバーナースロート、１０はバーナースロート９の先端部開口面、１１は火炉側面７の延長面（仮想面）であり、その他の符号は図１と同様に定義される。
【００３５】
バーナースロート９は耐火材などで形成することができる。バーナースロート９の形状は、図１の場合と同様に噴出方向軸線８を通る鉛直面を対称面として左右非対称となっている。本実施の形態２はバーナースロート開口面１０が火炉側面７ならびに火炉側面７の延長面１１と同一平面内になく、これら両面近傍の平行平面内に位置するケースである。
【００３６】
そして、この微粉炭炊きバーナーでも、図１の場合と同様に濃淡分離器３１が、図示しない固定金具などの取付部材により、バーナースロート９内（図示例の場合）又は微粉炭供給管３内の中央部に水平に配置され、且つ、火炉側面７に平行となるように設けられて、噴出方向軸線８を通る鉛直面に対して左右非対称となっている。
【００３７】
従って、本実施の形態２の微粉炭炊きバーナーにおいても、上記実施の形態１と同様の作用効果が得られる。
【００３８】
＜実施の形態３＞
図８は本発明の実施の形態３に係る微粉炭炊きバーナーを上方からみた構成を示す水平断面図である。本実施の形態３の微粉炭炊きバーナーは、微粉炭供給管３に連結される屈曲部１２もしくは屈曲部１２のバーナーノズル１側にスワラ式分散器１３を設置したものである。屈曲部１２に矢印方向から流入してきた微粉炭と搬送空気の混合流は、屈曲部１２における遠心力によって濃淡分布を生じ、屈曲部１２の外周側において微粉炭の濃度が濃くなり、逆に内周側において微粉炭の濃度が薄くなるが、この濃淡分布が生じた混合流を、スワラ式分散器１３の作用によって微粉炭濃度分布が均一になるように分散させる。
【００３９】
そして、かかる微粉炭炊きバーナーでも、図１の場合と同様に濃淡分離器３１が、図示しない固定金具などの取付部材により、バーナーノズル１内（図示例の場合）又は微粉炭供給管３内の中央部に水平に配置され、且つ、火炉側面７に平行となるように設けられて、噴出方向軸線８を通る鉛直面に対して左右非対称となっている。
【００４０】
従って、本実施の形態３の微粉炭炊きバーナーにおいても、上記実施の形態１と同様の作用効果が得られる。
【００４１】
なお、上記実施の形態にように濃淡分離器３１は火炉側面７と平行にすることが最も好ましいと考えられるが、必ずしもこれに限定するもではなく、火炉側面７と略平行であればよい。即ち、濃淡分離器３１の傾斜角度を、例えば図６（ｃ）のようにθとした場合の他、θよりも少し小さくした場合やθよりも少し大きくした場合でも効果が期待できる。
【００４２】
【発明の効果】
以上、実施の形態とともに具体的に説明したように、本発明の微粉状燃料燃焼装置によれば、立型角筒状の火炉の側面に設けられ、微粉状燃料と空気の混合流を噴出するバーナーノズル又はバーナースロートと、このバーナーノズル又はバーナースロートに連結されて微粉状燃料と空気を供給する微粉状燃料供給管と、この微粉状燃料供給管の周囲に燃焼補助空気供給路を形成する風箱とを備えるとともに、前記混合流の噴出方向軸線を通る鉛直面が前記火炉の側面に直交せずに傾斜し、前記バーナーノズル又はバーナースロートの形状が前記鉛直面に対して左右非対称であり、前記バーナーノズル又はバーナースロートの先端部開口面が前記火炉の側面と同一又は平行な平面内に位置し、且つ、前記バーナーノズル又はバーナースロート内又は前記微粉炭供給管内には濃淡分離器が水平に設けられた微粉状燃料燃焼装置において、前記濃淡分離器は、断面形状が、前記混合流の下流側に向かって徐々に上下方向に拡大し、その後、前記噴出方向軸線に平行となった後、鉛直方向の平面で終わり、且つ、前記混合流の噴出方向に貫通する切り欠きスリットを有する構造であって、前記火炉の側面に略平行となるように設けられ、前記鉛直面に対して左右非対称であることを特徴とするため、微粉炭と搬送空気の混合流がバーナーノズル開口面から火炉内に噴出されるとき、外周側の微粉炭濃度の濃い領域における微粉炭濃度分布を均一にすることができ、その結果、着火点不良がなくなって良好な着火燃焼性能が得られ、バーナーノズル又はバーナースロートへのスラグ（溶融灰）付着やＮＯX ・未燃分性能不良も解消することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１に係る微粉炭炊きバーナーを上方からみた構成を示す水平断面図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係る火炉壁管の構造概念図である。
【図３】前記微粉炭炊きバーナーの近傍の流動状態を模試的に説明した図である。
【図４】前記微粉炭炊きバーナーに備えた濃淡分離器の構成図である。
【図５】前記濃淡分離器の作用効果を示す説明図である。
【図６】前記濃淡分離器の作用効果を示す説明図である。
【図７】本発明の実施の形態２に係る微粉炭炊きバーナーを上方からみた構成を示す水平断面図である。
【図８】本発明の実施の形態３に係る微粉炭炊きバーナーを上方からみた構成を示す水平断面図である。
【符号の説明】
１ バーナーノズル
２ バーナーノズル開口面
３ 微粉炭供給管
４ 燃焼補助空気供給路
５ 風箱
６ 火炉壁管
７ 火炉側面
８ 混合流の噴出方向軸線
９ バーナースロート
１０ バーナースロート開口面
１１ 火炉側面の延長面
１２ 屈曲部
１３ スワラ式分散器
１５ 微粉炭供給管もしくは燃焼補助空気供給路の模式図
１６ バーナーノズル様式図
１７ 速度分布
１８ 火炉壁管の模式図
１９ 火炉内旋回火炎の模式図
２０，２１ バーナーノズル壁面
２２，２３，２４ 噴流方向
３０ 火炉
３１ 濃淡分離器
３１ａ 切り欠きスリット
３１ｂ，３１ｃ 傾斜面
３１ｄ，３１ｅ 水平面
３１ｆ 後面（鉛直方向の平面）
３１ｇ，３１ｈ 側面
Claims (1)
- 立型角筒状の火炉の側面に設けられ、微粉状燃料と空気の混合流を噴出するバーナーノズル又はバーナースロートと、このバーナーノズル又はバーナースロートに連結されて微粉状燃料と空気を供給する微粉状燃料供給管と、この微粉状燃料供給管の周囲に燃焼補助空気供給路を形成する風箱とを備えるとともに、前記混合流の噴出方向軸線を通る鉛直面が前記火炉の側面に直交せずに傾斜し、前記バーナーノズル又はバーナースロートの形状が前記鉛直面に対して左右非対称であり、前記バーナーノズル又はバーナースロートの先端部開口面が前記火炉の側面と同一又は平行な平面内に位置し、且つ、前記バーナーノズル又はバーナースロート内又は前記微粉炭供給管内に濃淡分離器が水平に設けられた微粉状燃料燃焼装置において、
前記濃淡分離器は、断面形状が、前記混合流の下流側に向かって徐々に上下方向に拡大し、その後、前記噴出方向軸線に平行となった後、鉛直方向の平面で終わり、且つ、前記混合流の噴出方向に貫通する切り欠きスリットを有する構造であって、前記火炉の側面に略平行となるように設けられ、前記鉛直面に対して左右非対称であることを特徴とする微粉状燃料燃焼装置。
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