JP3986230B2

JP3986230B2 - 倒立型ボイラ装置

Info

Publication number: JP3986230B2
Application number: JP2000039438A
Authority: JP
Inventors: 章泰岡元; 利光一ノ瀬; 英明太田; 健次郎山本; 博菅沼; 裕一金巻; 学宮本
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2000-02-17
Filing date: 2000-02-17
Publication date: 2007-10-03
Anticipated expiration: 2020-02-17
Also published as: JP2001227702A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ボイラ本体の上部に燃料ノズル及び主空気ノズルが設けられたバーナ風箱を配置し、前記バーナ風箱の下方に付加空気供給用の付加空気ノズルを設け、ボイラ本体の最下部に配置された燃焼ガス出口から燃焼排ガスを排出するように構成された倒立型ボイラ装置における付加空気ノズルの配置構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
発電用等のボイラ装置においては、ボイラ本体の上部に燃料ノズル及び主空気ノズルが設けられたバーナ風箱を配置し、前記バーナ風箱の下方に付加空気供給用の付加空気ノズルを設け、ボイラ本体の最下部に配置された燃焼ガス出口から燃焼排ガスを排出するように構成された倒立型ボイラ装置が採用されるようになってきた。
【０００３】
かかる倒立型ボイラ装置の一つとして、特開平６−５０５０７号の発明がある。
かかる発明においては、ボイラ本体の上部に燃料ノズル及び主空気ノズルが設けられたバーナ風箱を配置し、主燃焼用空気を前記主空気ノズルから火炉内に吹き込み、前記燃料ノズルから前記火炉内に噴射される燃料の燃焼に供して、該燃料と主燃焼用空気とによる燃焼火炎が生成し燃焼が継続する。
前記火炉内での燃焼においては、主燃焼用空気量を燃料の理論燃焼空気量以下に設定して還元燃焼をせしめ、燃料の燃焼によって発生した窒素酸化物（以下ＮＯｘという）を還元させ消滅せしめる。
【０００４】
前記燃焼による燃焼排ガスあるいは燃焼火炎は下方に流動し、バーナ風箱の下方に配置された付加空気ノズルの位置で該付加空気ノズルから付加空気が投入され、前記還元燃焼での残存可燃物及び中間生成物の酸化が行なわれ、最下部の燃焼ガス出口までに燃焼を完了する。
かかる倒立型ボイラ装置にあっては、火炉における燃焼ガスの流れと逆方向に浮力が生じるので、還元域及び酸化域の双方の領域においても燃焼ガスの滞留時間が長くなり、ＮＯｘ及び未燃物の燃焼が十分になされ、これらの量が低減される。
また、かかる倒立型ボイラ装置は、蒸気加熱器等の重量の大きい部材が下側に配置されることから、ボイラ本体を吊り下げる装置が不要となり、ボイラ装置の設置に要する鉄骨量が低減されるとともに設置作業も簡単となり、設置コストが低減されるという利点を有する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、かかる倒立型ボイラ装置にあっては、前記のような利点を備えている反面、次のような解決すべき問題点を有している。
即ち、図６〜７に示されるように、かかる倒立型ボイラ装置においては、付加空気ノズル２ａは、火炉１０２の炉壁５の周方向に沿って等間隔に複数個（この例では４個）設けられ、該付加空気ノズル２ａから、還元燃焼における残存可燃物及び中間生成物等の未燃物の量が多い炉壁５寄りの部位に付加空気１２０ａを噴出せしめ、かかる部位における前記未燃物を燃焼せしめている。
【０００６】
しかしながら、かかる従来技術にあっては、前記のように、付加空気ノズル２ａからの付加空気１２０ａは炉壁５寄りの部位に方向づけて噴出されているため、火炉１０２内の中央寄りの部位には供給され難く、また、図６に示されるように、同図にＺにて示されている付加空気１２０ａの先端部近傍の炉内温度が還元域１２１よりも低く、この部分の空気の密度が大きくなるため、該付加空気１２０ａの先端部が下向きに垂れる形態となって、空気の直進性が低下し、これらによって前記中央寄りの部位に前記残存可燃物及び中間生成物等の未燃物が残存することとなり、燃焼が悪化するとともに前記未燃物による有害物質の排出をみる。
【０００７】
本発明はかかる従来技術の課題に鑑み、倒立型ボイラ装置において火炉内の全面に均等に付加空気を供給可能として、火炉内における空気の拡散を促進することにより、未燃物を完全燃焼し、燃焼を改善するとともに有害物質の排出を防止することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明はかかる課題を解決するため、請求項１記載の発明として、ボイラ本体の上部に配置されたバーナ風箱に設けられた燃料ノズル及び主空気ノズルから、火炉内に燃料及び燃焼用空気を夫々供給して理論空気量以下の還元雰囲気で燃焼させ、その燃焼ガス中に前記バーナ風箱よりも下方に配置された付加空気ノズルから付加空気を噴出させて残存可燃物を燃焼せしめ、ボイラ本体の最下部に配置された燃焼ガス出口から燃焼排ガスを排出するように構成された倒立型ボイラ装置において、前記付加空気ノズルを前記ボイラ本体の高さ方向に複数段設け、少なくとも前記バーナ風箱に最も近い最上位置に設けられた上流段の付加空気ノズルは前記火炉内の炉壁寄りの部位に付加空気を噴出するように配置され、これに隣り合う下方位置に設けられた燃焼排ガス流動方向下流段の付加空気ノズルは上位置の前記上流段の付加空気ノズルよりも前記火炉内の中央寄りの部位に付加空気を噴出するように配置され、前記付加空気ノズルそれぞれからの付加空気の噴出流速を、該付加空気ノズルが単段の場合における噴出流速６０ｍ／ｓより大きくして１・１〜２・０倍の範囲に設定するとともに、前記複数段の付加空気ノズルの段毎に噴出速度を前記範囲内において異なるように設定して、火炉内を下向きに流れる燃焼火炎に対する付加空気の貫徹力および拡散力が最適になるように構成したことを特徴とする倒立型ボイラ装置を提案する。
【０００９】
請求項２記載の発明は、請求項１において、前記複数段の付加空気ノズルは３段以上設置され、前記バーナ風箱に最も近い上流段の付加空気ノズルが前記火炉内の炉壁寄りの部位に付加空気を噴出するように配置され、該上流段の付加空気ノズルから燃焼排ガス流動方向下流段になるに従い該付加空気ノズルの付加空気噴出方向が前記火炉内の中央寄りの部位になるように配置されてなることを特徴とする。
【００１０】
【００１１】
【００１２】
【００１３】
かかる発明によれば、上流段の付加空気ノズルから火炉内に噴出される付加空気は、火炉内の炉壁寄りの部位に方向づけて噴出され、還元域に近く、かつ炉壁寄りの部位における残存可燃物及び中間生成物等の未燃物を酸化、燃焼せしめる。
また、下流段の付加空気ノズルからの付加空気は、火炉内の中央寄りに向けて噴出されるため、上流段の付加空気ノズルによっては付加空気が供給され難かった中央寄りの部位に、該下流段の付加空気ノズルからの付加空気が供給され、中央寄りの部位における未燃物を酸化、燃焼せしめる。
【００１４】
従って、かかる発明によれば、上流段の付加空気ノズルからの付加空気によって火炉内の、還元域に近くかつ炉壁寄りの未燃物を酸化、燃焼せしめるとともに、下流段の付加空気ノズルからの付加空気によって、上流段の付加空気ノズルによっては付加空気が供給され難かった中央寄りの部位の前記未燃物を酸化、燃焼せしめることができ、火炉内の全面に均等に付加空気が供給されることとなって、該火炉内における空気の拡散が促進され、前記未燃物の燃焼が促進され、燃焼が改善されるとともに有害な未燃物の排出が防止される。
【００１５】
また、請求項２記載の発明によれば、前記付加空気ノズルを３段以上設け、該付加空気ノズルからの付加空気の噴出方向を、バーナ風箱に近い上流側が炉壁寄りになるようにし、下流側になるに従い徐々に中央寄りに変向させて行くことにより、付加空気を炉壁寄りの部位から中央部までくまなく供給することができ、均一な燃焼が得られる。
【００１６】
また、請求項１記載の発明は、前記付加空気ノズルからの付加空気の噴出流速を、該付加空気ノズルが単段の場合における噴出流速６０ｍ／ｓ程度より大きくして１・１〜２・０倍に設定したことを特徴とする。
【００１７】
かかる構成によれば、前記噴出流速ｖを従来技術における単段の場合の値ｖ_０（ｖ_０＝６０ｍ／ｓ程度）よりも大きくし、前記範囲ｖ／ｖ_０＝１・１〜２・０のように設定することにより、火炉内における付加空気の直進性が上昇し、該空気の貫徹力が上昇して、付加空気の先端部が下向きに垂れる形態となるのが回避され、火炉内における空気の拡散がさらに促進される。
【００１８】
さらに、請求項１記載の発明は、前記付加空気の噴出流速を、前記噴出流速の範囲内で前記複数段の付加空気ノズルの段毎に異なるように設定したことを特徴とする。
かかる構成によれば、一方側の段の付加空気ノズルにより火炉内の炉壁寄りの部位に噴出される付加空気の噴出流速と、他方側の段の付加空気ノズルにより中央寄りの部位に噴出される付加空気の噴出流速とを、該付加空気の貫徹力及び拡散力が最適になるように設定でき、さらなる付加空気の均一な拡散が得られる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図に示した実施例を用いて詳細に説明する。但し、この実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは特に特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
【００２０】
図１は本発明の実施形態における、第１実施例に係る付加空気ノズルの平面配置図で、（Ａ）は図２のＡ−Ａ矢視図、（Ｂ）は図２のＢ−Ｂ矢視図である。図２は本発明が適用される倒立型ボイラ装置の全体構成図である。図３は第１実施例の作用説明用平面図で、（Ａ）は図２のＡ−Ａ矢視該略図、（Ｂ）は図２のＢ−Ｂ矢視該略図である。図４は第２実施例に係るボイラ本体の要部縦断面図である。図５は第２実施例に係る付加空気ノズルの平面配置図で、（Ａ）は図４のＥ−Ｅ矢視図、（Ｂ）は図４のＤ−Ｄ矢視図、Ｃは図４のＣ−Ｃ矢視図である。また図８は、付加空気ノズルの実験結果を示す線図である。
【００２１】
本発明に係る倒立型ボイラ装置の全体構成を示す図２において、１はボイラ本体で、最上部に火炉１０２が設けられ、燃焼排ガスが該火炉１０２から下方に流れて、最下部に設けられた燃焼ガス出口１３０から排出されるように構成された倒立型のボイラ本体となっている。
４は前記ボイラ本体１の火炉１０２に対向して設置されたバーナ風箱、３及び３ａは、該バーナ風箱４内に縦方向に複数段かつ周方向に複数列夫々設けられた燃料ノズル及び主空気ノズルである。
【００２２】
１２５は前記燃料ノズル３に接続されて該燃料ノズル３に燃料を供給するための燃料供給管である。１１６は前記バーナ風箱４の主空気ノズル３ａに接続される空気通路で、該空気通路１１６から分岐された付加空気通路６が後述する付加空気ノズル２ａ、２ｂに接続されている。
１０７は前記ボイラ本体１下部の燃焼ガス出口１３０に接続される排ガス通路、１０８は該排ガス通路１０７に設置された蒸気加熱管、１０９はエコノマイザ、１１０は脱硝装置、１１１は前記排ガス通路を通る排ガス１２４により前記空気通路１１６に送られる燃焼用空気１１８を予熱する空気加熱器、１１２は集塵器、１１４は煙突である。
【００２３】
以上の基本構成は従来技術と同様である。本発明は付加空気ノズル（２ａ、２ｂ）の配置態様の改良に係るものである。
【００２４】
即ち、前記ボイラ本体１の、前記バーナ風箱４の下方部位つまり燃焼排ガス下流部位には２段の付加空気ノズル、即ち上流側の付加空気ノズル２ａ及び下流側の付加空気ノズル２ｂが炉壁５の周方向等間隔に夫々４個（複数個であればよい）設置されており、前記ボイラ本体１内は、前記火炉１０２と該付加空気ノズル２ａ、２ｂ設置部との間に還元燃焼を行う還元域１２１、該付加空気ノズル２ａ、２ｂ設置部と前記燃焼ガス出口１３０との間に酸化燃焼を行う酸化域１２２が夫々形成される。
１２９は前記燃料供給管１２５から分岐されて前記付加空気ノズル２ａ、２ｂに接続される温調用燃料供給管である。尚、該温調用燃料供給管１２９は必要に応じて設けるものとする。
【００２５】
前記付加空気ノズル２ａ、２ｂの平面配置を示す図１において、前記バーナ風箱４に最も近い側にある上流段の付加空気ノズル２ａは、図１（Ａ）に示すように、前記火炉１０２内の炉壁５寄りの部位に付加空気１２０を噴出するように配置され、また、これに隣り合う燃焼排ガス流動方向下流段の付加空気ノズル２ｂは、図１（Ｂ）に示すように、前記上流段の付加空気ノズル２ａよりも前記火炉１０２内の中央寄りの部位に付加空気１２０を噴出するように配置されている。即ち、図１において、前記上流段の付加空気ノズル２ａは、（Ａ）のように、夫々の空気噴出方向線０２が直径Ｄ１の円の接線方向となり、また前記下流段の付加空気ノズル２ｂは、（Ｂ）のように、夫々の空気噴出方向線０２が前記直径Ｄ１よりも小さい直径Ｄ２の円の接線方向となるように配置されている。
【００２６】
また、前記付加空気ノズルは、前記火炉１０２内の炉壁５寄りの部位に付加空気を噴出するように配置された上流段の付加空気ノズル２ａと、前記火炉１０２内の中央寄りの部位に付加空気を噴出するように配置された下流段の付加空気ノズル２ｂとを、前記ボイラ本体１の高さ方向に交互に設置する、つまり、図２のような、前記上流段の付加空気ノズル２ａと下流段の付加空気ノズル２ｂとを１組として、これをボイラ本体１の高さ方向に複数組設けることもできる。
【００２７】
かかる構成からなる倒立型ボイラ装置の運転時において、空気加熱器１１１にて排ガス１２４との熱交換により昇温された燃焼用空気１１８は、主燃焼用空気１１９と付加空気１２０とに分流され、主燃焼用空気１１９はバーナ風箱４の主空気ノズル３ａへ、付加空気１２０は付加空気通路６を通って前記付加空気ノズル２ａ、２ｂへ送られる。
前記主燃焼用空気１１９は主空気ノズル３ａから前記火炉１０２内に吹き込まれ、前記燃料ノズル３から火炉１０２内に噴射される燃料の燃焼に供される。そして、図示しない着火源によって前記燃料が着火し該燃料と主燃焼用空気１１９とによる燃焼火炎が生成され、燃焼が継続される。
【００２８】
前記火炉２内における燃焼時において、前記燃焼火炎の燃焼継続に使用される主燃焼用空気１１９の量は、通常、燃料ノズル３から投入される燃料の理論燃焼空気量以下に設定される。その結果、前記付加空気ノズル２ａ、２ｂよりも上流側の火炉２内には還元雰囲気の還元域１２１が形成される。
前記還元域１２１では、前記燃料の燃焼によって発生した窒素酸化物(以下ＮＯｘという)が還元されて消滅し、代わってシアン、アンモニア等の中間生成物が発生する。また、理論燃焼空気量以下での燃焼であるため、投入された燃料の完全燃焼は不可能であり、燃焼排ガス中には可燃物が残存する。尚、前記還元燃焼ゾーンにおける空気比は低い程、前記ＮＯｘの還元効果は大きいが、前記のように、燃焼排ガス中の残存可燃物の量が増大する。
【００２９】
前記燃焼により燃焼排ガスあるいは燃焼火炎は、燃焼を継続しながら下降し、前記２段の付加空気ノズル２ａ、２ｂの位置で該付加空気ノズル２ａ及び２ｂから付加空気１２０が投入され、前記残存可燃物及び中間生成物の酸化が行なわれ、最下部の燃焼ガス出口１３０までに燃焼を完了する。
前記燃焼による排ガス１２４前記は燃焼ガス出口１３０から蒸気加熱管１０８に送られ、ここで該蒸気加熱管１０８の管内を流れる水と熱交換して蒸気を発生させた後、エコノマイザ１０９、脱硝装置１１０、空気加熱器１１１、集塵器１１２等を経て、煙突１１４から大気中に放出される。
【００３０】
前記のように、還元域１２１においては、理論空気量以下の還元雰囲気で燃焼を行い、これによりＮＯｘの発生量が抑制される。そして、この燃焼ガスは燃焼を継続しながら下降し、前記２段の付加空気ノズル２ａ、２ｂの位置で該付加空気ノズル２ａ及び２ｂから付加空気１２０ａ及び１２０ｂが投入され、前記還元域１２１での燃焼による残存可燃物及び中間生成物の酸化が行なわれる。
【００３１】
かかる燃焼時において、前記バーナ風箱４に最も近い側、つまり前記残存可燃物及び中間生成物の量が多い還元域１２１寄りにある上流段の付加空気ノズル２ａから火炉１０２内に噴出される付加空気１２０ａは、図３（Ａ）に示すように、火炉１０２内の炉壁５寄りの部位に方向づけて噴出され、還元域１２１に近く、かつ炉壁５寄りの前記残存可燃物及び中間生成物等を酸化、燃焼せしめる。
しかしながら、図３に示されるように、前記上流段の付加空気ノズル２ａからの付加空気１２０ａは炉壁５寄りの部位に方向づけているため、火炉１０２内の中央寄りの部位には供給され難く、また、図６に示されるように、付加空気１２０ａの先端部近傍の炉内温度が前記還元域１２１よりも低くこの部分の空気の密度が大きくなるため、該付加空気１２０ａの先端部が下向きに垂れる形態となって、空気の直進性が低下し、これらによって前記中央寄りの部位に前記残存可燃物及び中間生成物等の未燃物が残存する。
【００３２】
然るに、かかる実施例においては、前記上流段の付加空気ノズル２ａの下流側に配置された下流段の付加空気ノズル２ｂから前記火炉１０２内の中央寄りの部位に付加空気１２０ｂが噴出せしめられる。即ち図３（Ｂ）に示すように、該下流段の付加空気ノズル２ｂからの付加空気１２０ｂは火炉１０２内の中央寄りに向けて噴出されるため、上流段の付加空気ノズル２ａによっては付加空気が供給され難かった中央寄りの部位に、該下流段の付加空気ノズル２ｂからの付加空気１２０ｂが供給されることとなる。
従って、前記上流段の付加空気ノズル２ａからの付加空気１２０ａによって火炉１０２内の、還元域１２１に近くかつ炉壁５寄りの前記未燃物を酸化、燃焼せしめるとともに、前記下流段の付加空気ノズル２ｂからの付加空気１２０ｂによって、上流段の付加空気ノズル２ａによっては付加空気が供給され難かった中央寄りの部位の前記未燃物を酸化、燃焼せしめることができ、火炉１０２内の全面に均等に付加空気１２０が供給されることとなって、火炉１０２内における空気の拡散が促進され、前記未燃物の燃焼が促進される。
【００３３】
ここで、本発明においては、前記付加空気ノズル２ａ、２ｂからの付加空気１２０ａ、１２０ｂの噴出流速を、該付加空気ノズル２が単段の場合における噴出流速の１・１〜２・０倍に設定する。かかる噴出流速の設定根拠は次のとおりである。
即ち、従来技術に係る付加空気ノズルが単段の場合における付加空気１２０の噴出流速ｖは、６０ｍ／ｓ程度であるが、該噴出流速ｖを大きくすると付加空気１２０の直進性が上昇し、前記のような直進性の低下によって、付加空気１２０の先端部が下向きに垂れて該付加空気１２０が火炉１０２内全面に行き渡らなくなるのが回避される。
しかしながら、その一方で、該噴出流速ｖを大きくすると付加空気ノズル２ａ、２ｂの圧力損失が増大する。
【００３４】
そこで、発明者らは、かかるボイラー装置を模した燃焼装置において、前記２段の付加空気ノズル２ａ、２ｂを用いて燃焼実験を行い、前記噴出流速ｖを変化させて燃焼状態及び前記付加空気ノズル２ａ、２ｂの圧力損失を計測した。その結果を図８に示す。
図８に示すように、前記未燃物の量Ｑは、前記噴出流速ｖを前記単段の場合の値ｖ０＝６０ｍ／ｓから大きくするに従って減少してｖ／ｖ_０＝１．１〜１．３程度で最小値となり、その値からやや平行線になった後増大に転じ，また前記付加空気ノズル２ａ、２ｂの圧力損失は、前記噴出流速ｖ増大とともに増大しｖ／ｖ_０＝２・０以上になると圧力損失限界の許容値を超える。
以上の結果より、前記噴出流速ｖの許容範囲は、ｖ／ｖ_０＝１・１〜２・０であり、最適範囲はｖ／ｖ_０＝１．１〜１．３とする。
前記噴出流速ｖを従来技術における単段の場合の値ｖ０＝６０ｍ／ｓよりも大きくし、前記範囲ｖ／ｖ_０＝１・１〜２・０のように設定することにより、火炉１０２内における付加空気１２０の直進性が上昇し該空気の貫徹力が上昇して、前記のように付加空気１２０の先端部が下向きに垂れる形態となるのが回避され、火炉１０２内における空気の拡散がさらに促進される。
【００３５】
尚、前記付加空気１２０の噴出流速ｖを前記範囲ｖ／ｖ_０＝１・１〜２・０に設定し、前記２段の付加空気ノズル２ａ、２ｂの噴出流速ｖを前記範囲内において前記２つの段で異なるように設定することもできる。
このようにすれば、前記付加空気ノズル２ａにより火炉１０２内の炉壁５寄りの部位に噴出される付加空気１２０ａの噴出流速と、付加空気ノズル２ｂにより中央寄りの部位に噴出される付加空気１２０ｂの噴出流速とを、該付加空気の貫徹力及び拡散力が最適になるように設定できる。
【００３６】
図４〜５に示す第２実施例においては、図４に示すように、前記付加空気ノズルは３段設けられており、各段の付加空気ノズル２ａ、２ｃ、２ｂは、前記第２実施例と同様に、炉壁５の周方向等間隔に夫々４個（複数個であればよい）設置されている。
そして、前記上流段の付加空気ノズル２ａは、図５（Ａ）のように、夫々の空気噴出方向線０２が直径Ｄ１の円の接線方向となり、また中間段の付加空気ノズル２ｃは、図５（Ｂ）のように、夫々の空気噴出方向線０２が前記直径Ｄ１よりも小さい直径Ｄ３の円の接線方向となり、さらに前記下流段の付加空気ノズル２ｂは、図５（Ｃ）のように、夫々の空気噴出方向線０２が前記直径Ｄ３よりもさらに小さい直径Ｄ２の円の接線方向となるように配置されている。
【００３７】
即ち、かかる第２実施例においては、前記３段の付加空気ノズル２ａ、２ｃ、２ｂは、前記バーナ風箱４に最も近い上流段の付加空気ノズル２ａが前記火炉１０２内の炉壁５寄りの部位に付加空気１２０を噴出するように配置され、該上流段の付加空気ノズル２ａから燃焼排ガス流動方向下流段の付加空気ノズル２ｃ、２ｂになるに従い該付加空気ノズル２ｃ、２ｂの付加空気の空気噴出方向線０２が前記火炉１０２内の中央寄りの部位になるように配置されている。
尚、前記付加空気ノズルを４段以上設けて、最上流段の付加空気ノズル２ａの空気噴出方向線０２を炉壁５寄りにし、下流段になるに従い空気噴出方向線０２が中央寄りになるように設定することもできる。
【００３８】
かかる実施例によれば、前記付加空気ノズルを多段設け、該付加空気ノズルからの付加空気１２０の噴出方向を、前記バーナ風箱４に近い上流側が炉壁５寄りになるようにし、下流側になるに従い徐々に中央寄りに変向させて行くことにより、付加空気１２０を炉壁５寄りの部位から中央部までくまなく供給することができ、均一な燃焼が得られる。
【００３９】
【発明の効果】
以上記載の如く本発明によれば、上流段の付加空気ノズルからの付加空気によって火炉内の、還元域に近くかつ炉壁寄りの未燃物を酸化、燃焼せしめるとともに、下流段の付加空気ノズルからの付加空気によって、上流段の付加空気ノズルによっては付加空気が供給され難かった中央寄りの部位の前記未燃物を酸化、燃焼せしめることができ、火炉内の全面に均等に付加空気が供給されることとなって、該火炉内における空気の拡散が促進され、未燃物の燃焼が促進され、燃焼が改善されるとともに有害な未燃物の排出が防止される。
【００４０】
特に請求項２のように構成すれば、前記付加空気ノズルを３段以上設け、該付加空気ノズルからの付加空気の噴出方向を、バーナ風箱に近い上流側が炉壁寄りになるようにし、下流側になるに従い徐々に中央寄りに変向させて行くことにより、付加空気を炉壁寄りの部位から中央部までくまなく供給することができ、さらに均一な燃焼が得られる。
【００４１】
また、請求項１記載の発明のようにすれば、前記噴出流速ｖを従来技術における単段の場合の値ｖ_０（ｖ_０＝６０ｍ／ｓ程度）よりも大きくし、前記範囲ｖ／ｖ_０＝１・１〜２・０のように設定することにより、火炉内における付加空気の直進性が上昇し、該空気の貫徹力が上昇して、付加空気の先端部が下向きに垂れる形態となるのが回避され、火炉内における空気の拡散がさらに促進される。
【００４２】
さらに請求項１記載の発明のように構成すれば、一方側の段の付加空気ノズルにより火炉内の炉壁寄りの部位に噴出される付加空気の噴出流速と、他方側の段の付加空気ノズルにより中央寄りの部位に噴出される付加空気の噴出流速とを、該付加空気の貫徹力及び拡散力が最適になるように設定でき、さらなる付加空気の均一な拡散が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態における、第１実施例に係る付加空気ノズルの平面配置図で、（Ａ）は図２のＡ−Ａ矢視図、（Ｂ）は図２のＢ−Ｂ矢視図である。
【図２】本発明が適用される倒立型ボイラ装置の全体構成図である。
【図３】第１実施例の作用説明用平面図で、（Ａ）は図２のＡ−Ａ矢視該略図、（Ｂ）は図２のＢ−Ｂ矢視該略図である。
【図４】第２実施例に係るボイラ本体の要部縦断面図である。
【図５】第２実施例に係る付加空気ノズルの平面配置図で、（Ａ）は図４のＥ−Ｅ矢視図、（Ｂ）は図４のＤ−Ｄ矢視図、Ｃは図４のＣ−Ｃ矢視図である。
【図６】従来技術を示す図４対応図である。
【図７】従来技術を示す図３対応図である。
【図８】付加空気ノズルの実験結果を示す線図である。
【符号の説明】
１ボイラ本体
２ａ、２ｂ、２ｃ付加空気ノズル
３燃料ノズル
３ａ主空気ノズル
４バーナ風箱
４ａ空気ノズル
５炉壁
６付加空気通路
８空気加熱器
１０２火炉
１０７排ガス通路
１０８蒸気加熱管
１１１空気加熱器
１１６空気通路
１１８燃焼用空気
１１９主燃焼用空気
１２０、１２０ａ、１２０ｂ付加空気
１２１還元域
１２２酸化域
１２４排ガス
１２５燃料供給管
１３０燃焼ガス出口

Claims

ボイラ本体の上部に配置されたバーナ風箱に設けられた燃料ノズル及び主空気ノズルから、火炉内に燃料及び燃焼用空気を夫々供給して理論空気量以下の還元雰囲気で燃焼させ、その燃焼ガス中に前記バーナ風箱よりも下方に配置された付加空気ノズルから付加空気を噴出させて残存可燃物を燃焼せしめ、ボイラ本体の最下部に配置された燃焼ガス出口から燃焼排ガスを排出するように構成された倒立型ボイラ装置において、前記付加空気ノズルを前記ボイラ本体の高さ方向に複数段設け、少なくとも前記バーナ風箱に最も近い最上位置に設けられた上流段の付加空気ノズルは前記火炉内の炉壁寄りの部位に付加空気を噴出するように配置され、これに隣り合う下方位置に設けられた燃焼排ガス流動方向下流段の付加空気ノズルは上位置の前記上流段の付加空気ノズルよりも前記火炉内の中央寄りの部位に付加空気を噴出するように配置され、前記付加空気ノズルそれぞれからの付加空気の噴出流速を、該付加空気ノズルが単段の場合における噴出流速６０ｍ／ｓより大きくして１・１〜２・０倍の範囲に設定するとともに、前記複数段の付加空気ノズルの段毎に噴出速度を前記範囲内において異なるように設定して、火炉内を下向きに流れる燃焼火炎に対する付加空気の貫徹力および拡散力が最適になるように構成したことを特徴とする倒立型ボイラ装置。
前記複数段の付加空気ノズルは３段以上設置され、前記バーナ風箱に最も近い上流段の付加空気ノズルが前記火炉内の炉壁寄りの部位に付加空気を噴出するように配置され、該上流段の付加空気ノズルから燃焼排ガス流動方向下流段になるに従い該付加空気ノズルの付加空気噴出方向が前記火炉内の中央寄りの部位になるように配置されてなることを特徴とする請求項１記載の倒立型ボイラ装置。