JP4261401B2 - Burner, fuel combustion method and boiler remodeling method - Google Patents

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Description

本発明は、バーナとそのバーナによる燃料燃焼方法に関する。また、既存のバーナを備えたボイラを本発明のバーナを備えたボイラに改造する方法に関する。   The present invention relates to a burner and a fuel combustion method using the burner. The present invention also relates to a method for remodeling a boiler having an existing burner into a boiler having a burner according to the present invention.

ボイラなどで使用されるバーナには、負荷変化対応、多炭種対応、窒素酸化物(NOx)濃度低減、未燃分低減などが求められており、こうした要求に応えるために、燃焼状態を制御する種々の方法が開発されている。例えば、エアレジスタによる2次、3次空気の流量配分、スワール数変化などである。   Burners used in boilers, etc. are required to respond to load changes, support multiple coal types, reduce nitrogen oxide (NOx) concentration, reduce unburned components, etc., and control the combustion state to meet these requirements. Various methods have been developed. For example, the distribution of secondary and tertiary air flow by the air register, the swirl number change, and the like.

燃焼状態を制御する方法の1つとして、2次空気と3次空気を隔てる隔壁を移動可能にして2次空気流量を調整し、空気の噴出方向を調整する方法が提案されている(例えば、参考文献1参照)。   As one of the methods for controlling the combustion state, a method has been proposed in which the partition wall separating the secondary air and the tertiary air is movable so as to adjust the secondary air flow rate and adjust the air ejection direction (for example, (See Reference 1).

特公昭60−26922号公報(特許請求の範囲)Japanese Patent Publication No. 60-26922 (Claims)

特許文献1には、隔壁を進退させることにより、2次空気の流れをコントロールすることができるので、2次火炎の燃焼を、低NOxと燃焼効率の面から最良の条件で行うことができると記載されている。   In Patent Document 1, since the flow of the secondary air can be controlled by moving the partition back and forth, the combustion of the secondary flame can be performed under the best conditions in terms of low NOx and combustion efficiency. Are listed.

本発明の目的は、低NOx化を図りながら、更にバーナを冷却できるようにすることにある。   An object of the present invention is to further cool the burner while reducing NOx.

本発明は、燃料と1次空気を供給する1次ノズルの外側に前記1次ノズルを取り囲むように、または1次ノズルと接するように管状の2次ノズルを有し、前記2次ノズルの外側に前記2次ノズルを取り囲むように、または2次ノズルと接するように管状の3次ノズルを有し、前記2次ノズルと前記3次ノズルの間に両ノズルを仕切る管状の隔壁を有するバーナにおいて、前記隔壁に前記3次ノズルを流れる流体が外向きに噴出するようにした流路変更部材を設け、かつ、前記隔壁をバーナ軸に対して平行に移動可能にしたものである。前記2次ノズルには2次空気が供給され、3次ノズルには3次空気が供給される。なお、本発明において、バーナ軸とは、管状の1次ノズルの中心軸を意味する。   The present invention has a tubular secondary nozzle so as to surround or contact the primary nozzle outside the primary nozzle that supplies fuel and primary air, and the outside of the secondary nozzle. A burner having a tubular tertiary nozzle so as to surround the secondary nozzle or in contact with the secondary nozzle, and having a tubular partition wall separating the nozzles between the secondary nozzle and the tertiary nozzle. The partition wall is provided with a flow path changing member that allows the fluid flowing through the tertiary nozzle to be ejected outward, and the partition wall can be moved in parallel with the burner axis. Secondary air is supplied to the secondary nozzle, and tertiary air is supplied to the tertiary nozzle. In the present invention, the burner axis means the central axis of the tubular primary nozzle.

流路変更部材を備えた隔壁をバーナ軸に対して平行な方向に移動することによって、3次ノズルの3次空気噴出断面積が変化し、3次空気の流量、流速が変化する。3次空気の流量が変われば、それに伴って2次空気の流量、流速が変わる。3次空気の流量或いは2次空気の流量が変わることによって燃焼状態が変化し、これに伴ってバーナ先端部の加熱温度も変化する。この結果、バーナ構成部品の温度を下げることが可能になる。   By moving the partition provided with the flow path changing member in the direction parallel to the burner axis, the tertiary air ejection cross-sectional area of the tertiary nozzle changes, and the flow rate and flow velocity of the tertiary air change. If the flow rate of the tertiary air changes, the flow rate and flow rate of the secondary air change accordingly. The combustion state changes as the flow rate of the tertiary air or the flow rate of the secondary air changes, and the heating temperature of the burner tip also changes accordingly. As a result, the temperature of the burner component can be lowered.

本発明が対象としている3重管構造のバーナは、1次空気で燃料を着火し還元炎を形成して低NOx化を図り、この還元炎に2次空気と3次空気を混合して還元炎に含まれる未燃分を燃焼するようにしたものであり、火炎内2段燃焼式バーナとして知られている。このバーナにおいて、3次空気の混合を遅らせると還元炎の領域が大きくなり、低NOx化が促進される。この構造のバーナは、特許文献1にも見られるように、管状の1次ノズルの出口に保炎器を設けたものが多く、本発明でも1次ノズルの出口に保炎器を設けることができる。保炎器には、管状1次ノズルの出口内側にリング状の突起を形成した内部保炎器と、管状1次ノズルの出口外側にバーナ軸方向に張り出すように筒状の突起を設けた外部保炎器とがあり、これらの両方を備えることが望ましい。保炎器を設けると、その後流に乱流渦による循環流領域が形成され、燃料例えば微粉炭粒子を巻き込んで高温ガスの火種となって微粉炭の着火が促進される。ここで2次空気は、保炎器の冷却および燃料と空気の混合割合を調整する役割を担う。   The triple tube structure burner targeted by the present invention ignites fuel with primary air to form a reducing flame to reduce NOx, and this reducing flame is mixed with secondary air and tertiary air for reduction. The unburned portion contained in the flame is burned and is known as a two-stage combustion burner in the flame. In this burner, if the mixing of the tertiary air is delayed, the area of the reducing flame becomes larger, and the reduction of NOx is promoted. As seen in Patent Document 1, many burners having this structure are provided with a flame holder at the outlet of the tubular primary nozzle. In the present invention, a flame holder is also provided at the outlet of the primary nozzle. it can. The flame holder is provided with an internal flame holder in which a ring-shaped protrusion is formed on the inner side of the outlet of the tubular primary nozzle, and a cylindrical protrusion so as to protrude in the burner axial direction on the outer side of the outlet of the tubular primary nozzle. There is an external flame holder, and it is desirable to have both of these. When the flame holder is provided, a circulation flow region by turbulent vortices is formed in the subsequent flow, and fuel, for example, pulverized coal particles is entrained to become a high-temperature gas fire type and ignition of the pulverized coal is promoted. Here, the secondary air plays a role of cooling the flame holder and adjusting the mixing ratio of fuel and air.

流路変更部材としては、3次空気がバーナ軸に対して平行な流れから次第に外側に向きを変えて流れるようにテーパ状の斜面を有するものが望ましい。また、流路変更部材の裏面側すなわち2次空気に接する側は、3次ノズル側の斜面に沿って傾斜するように形成されていることが望ましい。このようにすれば、3次空気の噴出断面積が小さくなるように流路変更部材を移動したときに、それにつれて2次空気の噴出断面積が増加するようになる。   As the flow path changing member, a member having a tapered slope so that the tertiary air flows from the flow parallel to the burner axis to the outside gradually changes. Further, it is desirable that the back surface side of the flow path changing member, that is, the side in contact with the secondary air is formed so as to be inclined along the inclined surface on the tertiary nozzle side. In this way, when the flow path changing member is moved so that the ejection cross-sectional area of the tertiary air is reduced, the ejection cross-sectional area of the secondary air is increased accordingly.

バーナの構造を複雑にすることなく前記隔壁を容易に移動できるようにするために、隔壁を固定壁と可動壁とから構成し、固定壁の表面を可動壁がスライドして移動するように構成することが望ましい。具体的には、3次空気がバーナ軸に対して平行に流れる部分は固定壁にし、バーナ軸に対して平行な流れから外側に向きを変える部分、すなわち流路変更部材が設けられている部分は、可動壁にすることが望ましい。固定壁には、可動壁の移動を助けるためにガイドローラを備えることが望ましい。また、固定壁と可動壁の一方或いは両方に、可動壁の移動を停止するためのストッパーを設けることが望ましい。さらに流路変更部材およびその近傍の隔壁は高温に加熱されやすいので、そこには冷却用のフィンを設けておくことが望ましい。さらに、可動壁を移動させる手段として、可動壁に棒状の部材を取り付け、これを手動または自動で前後に移動させると良い。この時に棒状の部材の先端をバーナのウインドボックスの外に出るように長くすると、メンテナンスがし易く、故障しにくい。棒状の部材の先端を手動で引いたり、押したりして移動させることができる。さらに、棒状の部材の先に歯車を設置し、この歯車に合うようなギアとギアに取り付けたハンドルを用いて、前後に移動させると容易に移動できる。さらに、ハンドルの代わりにモータを備えると移動を省力化でき、制御による自動化が可能になる。   In order to make it easy to move the partition without complicating the structure of the burner, the partition is composed of a fixed wall and a movable wall, and the movable wall slides and moves on the surface of the fixed wall. It is desirable to do. Specifically, the part where the tertiary air flows parallel to the burner axis is a fixed wall, and the part whose direction is changed from the flow parallel to the burner axis to the outside, that is, the part provided with the flow path changing member Is preferably a movable wall. The fixed wall is preferably provided with a guide roller to assist the movement of the movable wall. Moreover, it is desirable to provide a stopper for stopping the movement of the movable wall on one or both of the fixed wall and the movable wall. Furthermore, since the flow path changing member and the partition wall in the vicinity thereof are easily heated to a high temperature, it is desirable to provide a cooling fin there. Further, as a means for moving the movable wall, it is preferable to attach a rod-shaped member to the movable wall and move it back and forth manually or automatically. At this time, if the tip of the rod-like member is extended so as to go out of the burner's wind box, maintenance is easy and failure is unlikely. The tip of the rod-shaped member can be moved manually by pulling or pushing. Furthermore, if a gear is installed at the end of the rod-shaped member and moved to the front and rear using a gear that fits the gear and a handle attached to the gear, it can be easily moved. Further, if a motor is provided instead of the handle, the movement can be saved, and automation by control becomes possible.

本発明のバーナは、燃料として油、ガス、微粉炭などを使用するものに使用できるが、特に微粉炭を使用するものに適する。なお、微粉炭バーナでは、1次ノズル内に助燃用の油バーナを設けて、負荷が低いときに助燃することがあるが、本発明のバーナでもこのように油バーナを備えることができる。   The burner of the present invention can be used for fuels that use oil, gas, pulverized coal, etc., but is particularly suitable for those that use pulverized coal. In the pulverized coal burner, an oil burner for assisting combustion is provided in the primary nozzle to assist combustion when the load is low, but the oil burner can also be provided in this manner in the burner of the present invention.

本発明のバーナには、3次空気の一部が他のノズルにバイパスするようにした3次空気バイパス機構を付加することができる。この3次空気バイパス機構は、2次ノズルと3次ノズルを仕切る隔壁が所定の位置に移動したときに、3次空気が他のノズルにバイパスして流れるように形成される。前記可動壁に孔をあけ、一方、この可動壁が所定の位置に移動したときに前記孔と連通するように固定壁に孔をあければ、3次空気の一部がバイパスして2次ノズルに流れるようになる。可動壁或いは固定壁にあける孔は、1個でもよいが、3次空気の流量を多くするために、円周方向に沿って複数個の孔を設けることが望ましい。   The burner of the present invention can be added with a tertiary air bypass mechanism in which a part of the tertiary air is bypassed to other nozzles. This tertiary air bypass mechanism is formed such that when the partition wall that partitions the secondary nozzle and the tertiary nozzle moves to a predetermined position, the tertiary air bypasses and flows to the other nozzles. If a hole is made in the movable wall, and a hole is made in the fixed wall so as to communicate with the hole when the movable wall moves to a predetermined position, a part of the tertiary air is bypassed and the secondary nozzle is bypassed. To flow into. Although the number of holes in the movable wall or the fixed wall may be one, it is desirable to provide a plurality of holes along the circumferential direction in order to increase the flow rate of the tertiary air.

1次ノズルに孔をあけ、この孔と前記固定壁に設けられた孔との間をバイパス管で接続すれば、3次空気を1次ノズルに流すことができる。3次空気が1次ノズルの内壁を燃料の流れ方向に沿って噴出するように前記バイパス管を構成すれば、1次ノズル内を流れる3次空気によって保炎器を冷却することができる。   If a hole is formed in the primary nozzle and the hole and the hole provided in the fixed wall are connected by a bypass pipe, the tertiary air can be flowed to the primary nozzle. If the bypass pipe is configured such that the tertiary air is ejected from the inner wall of the primary nozzle along the fuel flow direction, the flame holder can be cooled by the tertiary air flowing through the primary nozzle.

本発明は、前記バーナを使用して燃料を燃焼する際に、流路変更部材の温度が設定温度よりも高くなったならば、2次ノズルと3次ノズルを仕切る隔壁を移動して3次ノズルの3次空気噴出断面積を小さくし、3次空気の流速を増加させる燃焼方法を提供する。また、燃焼時にバーナに灰が付着するようになったら、前記隔壁を移動し3次ノズルの3次空気噴出断面積を大きくして3次空気の流速を遅くする燃焼方法を提供する。さらにバーナに燃料を供給しない休止時には、前記隔壁を移動して3次ノズルの3次空気噴出断面積を小さくし、2次空気の流量を増加させる方法を提供する。また、バーナへの燃料供給を停止しているときに、3次ノズルに供給される3次空気の一部をバイパスさせて2次ノズル或いは1次ノズルへ流す方法を提供する。また、NOx濃度が高い場合や燃焼性の悪い燃料を使用する場合は、3次空気の運動量を増加するために3次空気の噴出断面積を小さくし、3次空気量を増加する操作を行う方法を提供する。   In the present invention, when the fuel is burned using the burner, if the temperature of the flow path changing member becomes higher than the set temperature, the partition partitioning the secondary nozzle and the tertiary nozzle is moved to move the tertiary. Provided is a combustion method for reducing the tertiary air ejection cross-sectional area of a nozzle and increasing the flow rate of the tertiary air. Further, the present invention provides a combustion method in which when ash comes to adhere to the burner during combustion, the partition wall is moved to increase the tertiary air ejection cross-sectional area of the tertiary nozzle to slow the tertiary air flow rate. Further, a method is provided in which the partition wall is moved to reduce the tertiary air ejection cross-sectional area of the tertiary nozzle and to increase the flow rate of the secondary air when the fuel is not supplied to the burner. Further, there is provided a method of bypassing a part of the tertiary air supplied to the tertiary nozzle and flowing it to the secondary nozzle or the primary nozzle when the fuel supply to the burner is stopped. In addition, when the NOx concentration is high or fuel with poor flammability is used, an operation for increasing the tertiary air amount is performed by reducing the cross-sectional area of the tertiary air in order to increase the momentum of the tertiary air. Provide a method.

さらに、本発明は、2次ノズルと3次ノズルを隔てる管状の隔壁が固定された状態になっている既存のバーナを備えたボイラにおいて、前記隔壁の一部ないしは全部を取り除き、そこへ流路変更部材が設けられた管状の隔壁を移動可能に設置するようにしたボイラ改造方法を提供する。   Furthermore, the present invention provides a boiler having an existing burner in which a tubular partition wall that separates the secondary nozzle and the tertiary nozzle is fixed. Provided is a boiler remodeling method in which a tubular partition wall provided with a changing member is movably installed.

本発明のバーナは、火炎内2段燃焼方式であり、NOxを低減するのに優れている。本発明によれば、低NOx化を図りつつ、バーナを冷却でき、バーナへの灰付着或いは熱によるバーナの損傷を抑制することが可能になる。本発明において、3次空気の噴出方向を外向きに一定とし、3次空気の運動量を変化させることで、循環流の大きさを、小さくならない範囲で最適化することができ、燃焼状態を良好に保つことが可能になる。また、3次空気流量を一定としても、ガイドスリーブ先端の流速を高くすることができるのでガイドスリーブを冷却できる。更に、3次空気の運動量と流量を独立に制御することで、主に運動量により決まる火炎の大きさと循環流の大きさ、および流量により決まる還元域の大きさを独立に制御でき、良好な燃焼状態を保つことができる。   The burner of the present invention is a two-stage combustion system in a flame and is excellent in reducing NOx. According to the present invention, it is possible to cool the burner while reducing NOx, and to suppress burner damage due to ash adhesion or heat on the burner. In the present invention, the direction of the tertiary air ejection is constant outward and the momentum of the tertiary air is changed, so that the size of the circulating flow can be optimized within a range that does not become small and the combustion state is good. It becomes possible to keep on. Moreover, even if the tertiary air flow rate is constant, the guide sleeve can be cooled because the flow velocity at the tip of the guide sleeve can be increased. Furthermore, by controlling the momentum and flow rate of the tertiary air independently, the size of the flame, which is mainly determined by the momentum, the size of the circulating flow, and the size of the reduction zone, which is determined by the flow rate, can be controlled independently. Can keep the state.

以下、図面を用いて、本発明のバーナおよびその使用方法について説明する。   Hereinafter, a burner of the present invention and a method of using the same will be described with reference to the drawings.

図1、2、3、4は、本発明によるバーナの一実施形態を示す断面図である。本バーナは、1次ノズル4と2次ノズル8と3次ノズル9よりなる3重管構造を有する。1次ノズル4から、1次空気と微粉炭が矢印11のように流れる。本実施例では、燃料として微粉炭を用いた場合を示しているが、油、ガスなどでも同じである。1次ノズル4は管状であり、断面が円や四角の形をしている。2次ノズル8と3次ノズル9との間には隔壁があり、この隔壁は固定壁1と可動壁2とから構成されている。可動壁2の先端には、ガイドスリーブ3が取り付けられている。このガイドスリーブ3は、3次空気の流れを外向きに変える働きをする。2次ノズル8から2次空気が矢印12のように流れる。また、3次ノズル9から3次空気が矢印13のように流れる。可動壁2は、移動制御棒5と接続部14にて接続されており、ウインドボックスの壁28の外に操作をするためのハンドル33がついている。   1, 2, 3, and 4 are cross-sectional views showing an embodiment of a burner according to the present invention. This burner has a triple pipe structure comprising a primary nozzle 4, a secondary nozzle 8 and a tertiary nozzle 9. From the primary nozzle 4, primary air and pulverized coal flow as indicated by an arrow 11. In the present embodiment, the case where pulverized coal is used as the fuel is shown, but the same applies to oil, gas, and the like. The primary nozzle 4 is tubular and has a circular or square cross section. There is a partition between the secondary nozzle 8 and the tertiary nozzle 9, and this partition is composed of a fixed wall 1 and a movable wall 2. A guide sleeve 3 is attached to the tip of the movable wall 2. The guide sleeve 3 serves to change the flow of tertiary air outward. Secondary air flows from the secondary nozzle 8 as indicated by an arrow 12. Further, tertiary air flows from the tertiary nozzle 9 as indicated by an arrow 13. The movable wall 2 is connected to the movement control rod 5 at the connection portion 14, and a handle 33 for operation is attached to the outside of the wall 28 of the wind box.

1次ノズル4の先端には、筒形状をした保炎器10が設けられている。また、3次ノズル9の上流にはエアレジスタ7が設けられている。さらに、3次ノズルの上流には3次ダンパー35と、2次ノズルの上流には2次ダンパー34が取り付けられている。   A cylindrical flame holder 10 is provided at the tip of the primary nozzle 4. An air register 7 is provided upstream of the tertiary nozzle 9. Further, a tertiary damper 35 is attached upstream of the tertiary nozzle, and a secondary damper 34 is attached upstream of the secondary nozzle.

可動壁2とこの先端に設置したガイドスリーブ3が、前後すなわちバーナ軸に対して平行な方向に移動することで、3次空気の流量と流速、2次空気の流量と流速、3次空気流量と2次空気流量の割合を変化させ、燃焼状態を制御することが可能になる。このことは、3次空気と2次空気の運動量の比率を変化させることと同じである。本発明では、3次空気の噴出角度を一定に保ち、3次空気の出口断面積を変化させることで、3次空気の流速と運動量を変化できる。3次空気を常に外側に向けることで、保炎器10、ガイドスリーブ3の下流に形成される循環流の大きさを常に大きくすることができるので、燃焼状態を良好に保つことができる。3次空気の運動量は、火炎の大きさや循環流の大きさを決める主な要因であり、3次空気の流量は還元域の大きさを決める主な要因である。3次空気の運動量と流量を独立に制御できることで、保炎性向上、NOx低減などに好適な燃焼状態にすることができる。さらに、3次空気の運動量と2次空気流量を独立して変更できる。これにより2次空気は保炎器10の冷却や、1次ノズル4を流れる燃料への空気供給などの別の目的に使用できる。   The movable wall 2 and the guide sleeve 3 installed at the tip thereof move in the front-rear direction, that is, in a direction parallel to the burner axis, so that the flow rate and flow rate of the tertiary air, the flow rate and flow rate of the secondary air, and the tertiary air flow rate. It is possible to control the combustion state by changing the ratio of the secondary air flow rate. This is the same as changing the ratio of the momentum of the tertiary air and the secondary air. In the present invention, the flow rate and momentum of the tertiary air can be changed by keeping the ejection angle of the tertiary air constant and changing the outlet cross-sectional area of the tertiary air. By always directing the tertiary air to the outside, the size of the circulating flow formed downstream of the flame stabilizer 10 and the guide sleeve 3 can always be increased, so that the combustion state can be kept good. The momentum of the tertiary air is the main factor that determines the size of the flame and the size of the circulating flow, and the flow rate of the tertiary air is the main factor that determines the size of the reduction zone. Since the momentum and flow rate of the tertiary air can be controlled independently, it is possible to achieve a combustion state suitable for improving flame holding properties and reducing NOx. Furthermore, the momentum of the tertiary air and the secondary air flow rate can be changed independently. Thereby, the secondary air can be used for other purposes such as cooling the flame holder 10 and supplying air to the fuel flowing through the primary nozzle 4.

図3は図1のA−A断面図を示す。図4は図1のB−B断面図を示す。可動壁2がスムーズに移動するようにタイヤ23が取り付けられている。この例では、移動制御棒5は4つ備えられており、バーナの軸に対して並行に移動させるのに好適である。タイヤ23は、固定壁1に設置しているが、可動壁2に設置しても良い。   FIG. 3 is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG. FIG. 4 is a cross-sectional view taken along the line BB in FIG. A tire 23 is attached so that the movable wall 2 moves smoothly. In this example, four movement control rods 5 are provided, which is suitable for moving in parallel with the burner axis. The tire 23 is installed on the fixed wall 1, but may be installed on the movable wall 2.

可動壁2は、3次空気の流量が少ないと、温度が上昇する可能性がある。部材の温度が、材料の耐熱温度以上になると焼損や変形が生じやすくなる。そこで、可動壁には耐熱温度の高い材料を用いると良い。   The movable wall 2 may increase in temperature when the flow rate of the tertiary air is small. When the temperature of the member is equal to or higher than the heat resistance temperature of the material, burning and deformation are likely to occur. Therefore, it is preferable to use a material having a high heat resistance temperature for the movable wall.

以下では、初めに、バーナの試運転時の調整方法について説明する。ボイラにバーナを設置した直後には、思った流量が流れないことがある。これには、バーナの製作誤差、上流ダクトの非対称性、バーナに設置したレジスタ、ダンパーなどの設定誤差などが原因として考えられる。また、バーナ毎の燃料の偏りに応じた空気流量の設定も必要となる場合がある。そこで、3次ノズルのエアレジスタ7、3次ダンパー35、2次ダンパー34、可動壁2を調整して、NOx,CO,未燃分,煤及び腐食の低減、バーナ部のメタル温度低減に適した燃焼状態にする。以下では調整方法の例を示す。
(例1)保炎性が悪い場合には、保炎性を向上させるために以下のような操作をする。
(1・1)3次空気の運動量が低い場合:可動壁2を手前側(図1の左側方向)に移動させ、3次ノズルの流路面積を狭くする。このままでは、3次空気の圧力損失が大きくなるので3次空気流量が低下し、2次空気流量が増加する。流量を変化させないために、3次ノズルのエアレジスタ7または、3次ダンパー35を開く。もしくは、2次ダンパー34を閉じて2次空気が流れないようにする。3次空気の運動量増加により、保炎器10の後流の循環領域が大きくなり保炎性が高められる。
(1・2)2次空気運動量が低い場合:2次空気量が増加しても良い場合は、3次ノズルのエアレジスタ7を閉めて旋回を強くするか、可動壁2を手前に移動させて3次空気流速を高くすると良い。2次空気の流量と運動量が増加することで、保炎器10の下流の循環領域が大きくなり保炎性が高められる。しかし、2次空気を多くしすぎると、逆に循環流を小さくする場合がある。2次空気には最適な流量が存在する。図2では、可動壁2を移動したことで、保炎器10とガイドスリーブ3の間の最小流路面積が広がっている。このために、2次空気の噴出流速が低くなる可能性がある。流速が低いと保炎器10の冷却効果が低下するので、可動壁2が移動しても、この最小流路面積が変わらないように、保炎器10を可動壁2の移動方向に長くしておくと良い。
(例2)NOx濃度が高い場合には、以下の方法で調整する。
(2・1)保炎性を高くするとNOx濃度は低下するので、上記の保炎性を向上する設定にする。
(2・2)十分、保炎しているが、さらにNOx濃度を低下させたい場合は、空気の混合を遅らせることが有効である。混合を遅らせるには、2次空気を低下して、3次空気の流量を増加することが有効である。そのためには、2次ダンパー34を閉める、または、可動壁2を開けることが考えられる。また、3次空気の運動量を増加しても良い。3次ノズルのエアレジスタ7を閉めて3次空気の旋回を強くすることでも、混合を遅らせることができる。この場合、3次空気の流量が低下しないように、2次ダンパー34を閉じる必要がある。
(例3)未燃分が高い場合には、以下の方法で調整する。
(3・1)保炎していないと未燃分が高くなる可能性がある。そこで、保炎性の向上と同様の設定をすることが有効である。
(3・2)十分保炎しているが、さらに未燃分を低減したい場合は、2次空気を増加することが有効である。この場合、2次ダンパー34を開けると、3次空気の運動量が低下し保炎性が低下する可能性がある。そこで、可動壁2を手前に移動させて3次空気流速を上げるか、3次ノズルのエアレジスタ7を閉めて旋回を強くすることが有効である。
(3・3)未燃分の低減には、バーナ空気比を上昇させることが有効である。バーナ空気比を上げると空気流量が増加し、燃料と空気の混合が良くなり、NOx濃度が高くなる。NOx濃度を低くするために、例2に示した方法を適用する。
(例4)腐食の低減を図るためには、以下の方法で調整する。
(4・1)壁付近の空気が不足していると還元性ガスの濃度が高くなり、腐食速度が高くなる。壁付近に空気を供給するために、3次空気流量を増加することが有効である。そこで、可動壁2を開けて3次ノズルの流路面積を広くし、3次空気流量を多くすることが有効である。さらに3次空気の運動量を増加して、壁付近まで空気を到達させるために、2次ダンパー34を閉じても良い。
(4・2)保炎を悪くして、還元性ガスを低減しても良いので、例1と逆の操作をしても良い。
(4・3)腐食しやすい壁に近いバーナの空気量を増やしても還元性ガスを低減でき、腐食を低減できる。そこで、バーナ毎に可動壁2、レジスタ、ダンパーを調整し、空気を増やした方が良いバーナの圧力損失を低減する運用状態にし、空気配分を調整することが有効である。
(例5)燃料の種類を大幅に変化させたい場合は、以下の方法で調整する。
(5・1)燃料の種類が大幅に変わると、粉砕性や燃料中の揮発成分の量が変わるので、保炎性維持やNOx低減のためにダンパー開度、可動壁2の位置、エアレジスタ7の設定を変えると良い。燃料を、燃焼性の良い燃料から燃焼性の悪い燃料に変えた場合は、保炎性が低下する可能性がある。この場合、保炎性を良くする操作をすると良い。
(5・2)燃焼性の悪い燃料では、NOx濃度が高くなる可能性が高いので、NOxを低減する操作をするとよい。
(例6)燃料中の灰が付着する場合は、以下の方法で操作する。
(6・1)保炎性は良好であり、燃料中の灰分が溶融してバーナ付近に付着する場合は、可動壁2を前に移動させ、3次空気の出口断面積を大きくして3次空気の流速を低下させ、保炎性を低下させる。このようにすると、燃焼温度が低下するので、灰の付着は低減される。同時に、2次空気も増加し、保炎器近傍の温度が低下し、灰が溶融することを防止できる。
(6・2)溶融灰がボイラの壁に付着する場合は、壁付近に空気を供給するようにすると良い。このために、可動壁2を手前に移動させ、3次空気の噴出方向を外向きに変え、壁付近に空気が供給されるようにすると良い。
(例7)保炎器の温度が高い場合は、以下の操作をする。
Below, the adjustment method at the time of the test run of a burner is demonstrated first. Immediately after installing the burner in the boiler, the expected flow rate may not flow. This may be due to burner manufacturing errors, asymmetry of the upstream duct, setting errors of the resistors and dampers installed in the burner, and the like. Also, it may be necessary to set the air flow rate according to the fuel bias for each burner. Therefore, by adjusting the air register 7, the tertiary damper 35, the secondary damper 34, and the movable wall 2 of the tertiary nozzle, it is suitable for reducing NOx, CO, unburned matter, soot and corrosion, and reducing the metal temperature of the burner section. Set to a burning state. Below, the example of the adjustment method is shown.
(Example 1) When the flame holding property is poor, the following operation is performed to improve the flame holding property.
(1.1) When the momentum of the tertiary air is low: The movable wall 2 is moved to the near side (the left side in FIG. 1) to narrow the channel area of the tertiary nozzle. If this is the case, the pressure loss of the tertiary air increases, so the tertiary air flow rate decreases and the secondary air flow rate increases. In order not to change the flow rate, the air register 7 or the tertiary damper 35 of the tertiary nozzle is opened. Alternatively, the secondary damper 34 is closed so that the secondary air does not flow. By increasing the momentum of the tertiary air, the circulation region of the wake flow of the flame holder 10 is increased and the flame holding performance is improved.
(1.2) When the secondary air momentum is low: When the secondary air amount may be increased, close the air register 7 of the tertiary nozzle to strengthen the turning, or move the movable wall 2 toward you. The tertiary air flow rate should be increased. By increasing the flow rate and momentum of the secondary air, the circulation region downstream of the flame holder 10 is increased and the flame holding property is improved. However, if the secondary air is excessively increased, the circulating flow may be reduced. There is an optimal flow rate in the secondary air. In FIG. 2, the movement of the movable wall 2 increases the minimum flow path area between the flame holder 10 and the guide sleeve 3. For this reason, the ejection flow rate of secondary air may be lowered. If the flow velocity is low, the cooling effect of the flame holder 10 is reduced. Therefore, even if the movable wall 2 moves, the flame holder 10 is lengthened in the moving direction of the movable wall 2 so that the minimum flow path area does not change. It is good to keep.
(Example 2) When the NOx concentration is high, adjustment is made by the following method.
(2.1) Since the NOx concentration decreases when the flame holding property is increased, the above flame holding property is set to be improved.
(2.2) Although the flame is sufficiently retained, if it is desired to further reduce the NOx concentration, it is effective to delay the mixing of air. In order to delay the mixing, it is effective to lower the secondary air and increase the flow rate of the tertiary air. For this purpose, it is conceivable to close the secondary damper 34 or open the movable wall 2. Further, the momentum of the tertiary air may be increased. Mixing can also be delayed by closing the air register 7 of the tertiary nozzle to strengthen the swirling of the tertiary air. In this case, it is necessary to close the secondary damper 34 so that the flow rate of the tertiary air does not decrease.
(Example 3) If the unburned content is high, adjust by the following method.
(3.1) If the flame is not held, there is a possibility that the unburned content will be high. Therefore, it is effective to make the same setting as that for improving the flame holding property.
(3.2) Although the flame is sufficiently retained, it is effective to increase the secondary air when it is desired to further reduce the unburned amount. In this case, if the secondary damper 34 is opened, there is a possibility that the momentum of the tertiary air is lowered and the flame holding property is lowered. Therefore, it is effective to increase the tertiary air flow rate by moving the movable wall 2 to the front or to close the air register 7 of the tertiary nozzle to strengthen the turning.
(3.3) Increasing the burner air ratio is effective in reducing the unburned content. Increasing the burner air ratio increases the air flow rate, improves the mixing of fuel and air, and increases the NOx concentration. In order to reduce the NOx concentration, the method shown in Example 2 is applied.
(Example 4) In order to reduce corrosion, the following method is used.
(4.1) If the air near the wall is insufficient, the concentration of the reducing gas increases and the corrosion rate increases. To supply air near the wall, it is effective to increase the tertiary air flow rate. Therefore, it is effective to open the movable wall 2 to increase the flow area of the tertiary nozzle and increase the tertiary air flow rate. Further, the secondary damper 34 may be closed to increase the momentum of the tertiary air so that the air reaches the vicinity of the wall.
(4.2) Since the flame holding may be deteriorated to reduce the reducing gas, the operation reverse to that in Example 1 may be performed.
(4.3) Reducing gas can be reduced and corrosion can be reduced even if the amount of air in the burner close to the corrosive wall is increased. Therefore, it is effective to adjust the air distribution by adjusting the movable wall 2, the resistor, and the damper for each burner so as to reduce the pressure loss of the burner, which is better to increase the air.
(Example 5) If the type of fuel is to be changed significantly, adjustment is made by the following method.
(5.1) When the type of fuel changes drastically, the pulverization and the amount of volatile components in the fuel change, so the damper opening, the position of the movable wall 2, the air register to maintain flame holding and reduce NOx Change the setting of 7. If the fuel is changed from a fuel having good combustibility to a fuel having poor combustibility, the flame holding ability may be lowered. In this case, it is better to perform an operation to improve flame holding properties.
(5.2) Since fuel with poor flammability is highly likely to have a high NOx concentration, an operation for reducing NOx may be performed.
(Example 6) When ash in the fuel adheres, the following method is used.
(6.1) The flame holding property is good, and when the ash in the fuel melts and adheres to the vicinity of the burner, the movable wall 2 is moved forward to increase the outlet cross-sectional area of the tertiary air. The flow rate of the secondary air is reduced to reduce the flame holding property. In this way, the combustion temperature is lowered, so ash adhesion is reduced. At the same time, the secondary air also increases, the temperature in the vicinity of the flame holder decreases, and the ash can be prevented from melting.
(6.2) When molten ash adheres to the boiler wall, it is preferable to supply air near the wall. For this purpose, it is preferable to move the movable wall 2 to the front, change the ejection direction of the tertiary air to the outside, and supply air near the wall.
(Example 7) When the temperature of the flame holder is high, the following operation is performed.

保炎器10の温度が高い場合は、2次空気の流速を高めることが有効である。2次空気の流量を増加するために、3次ダンパー35もしくはエアレジスタ7を閉じる。この場合、3次空気の運動量が低下し、保炎性が低下する可能性がある。そこで、3次ダンパー35とエアレジスタ7を閉じる代わりに、可動壁2を手前に移動させる。これにより、保炎性と保炎器温度の低下を両立できる。
(例8)ボイラ最低負荷の低減は、以下のようにする。
When the temperature of the flame holder 10 is high, it is effective to increase the flow rate of the secondary air. In order to increase the flow rate of the secondary air, the tertiary damper 35 or the air register 7 is closed. In this case, there is a possibility that the momentum of the tertiary air is lowered and the flame holding property is lowered. Therefore, instead of closing the tertiary damper 35 and the air register 7, the movable wall 2 is moved forward. Thereby, the flame holding property and the decrease in the flame holder temperature can both be achieved.
(Example 8) The boiler minimum load is reduced as follows.

ボイラの負荷は常に100%ではなく、電力の需要に合わせて変化させる。非常に低い負荷で運転できれば、ボイラの運用性は向上する。通常のバーナは100%負荷で性能が良くなるように設計されている。負荷が低い場合は、バーナから入る燃料流量、空気流量が低下することで、運動量のバランスが崩れ、保炎性の低下を生じる可能性がある。例えば、3次空気の運動量が低い場合には、可動壁2を手前に移動させて3次空気の運動量を増加させることが有効である。この操作は例1に示した保炎性向上の方法と同様である。しかし、低い負荷で保炎性を向上させた場合には、逆に高い負荷で燃焼性が悪くなることがある。高い負荷でも燃焼状態が悪化しないような範囲で設定すると良い。   The boiler load is not always 100%, but is changed according to the power demand. If it can be operated at a very low load, the operability of the boiler will be improved. Normal burners are designed to improve performance at 100% load. When the load is low, the flow rate of fuel entering from the burner and the flow rate of air are reduced, and the balance of momentum is lost, which may cause a decrease in flame holding properties. For example, when the momentum of the tertiary air is low, it is effective to increase the momentum of the tertiary air by moving the movable wall 2 forward. This operation is the same as the method for improving the flame holding property shown in Example 1. However, when the flame holding property is improved at a low load, the combustibility may deteriorate at a high load. It is good to set in the range where the combustion state does not deteriorate even at high load.

図5は、本発明によるバーナの実施形態の一例を示した断面図である。実施例1との違いは、モータボックス6を設置し、可動壁2の移動を電動にした点である。また、この図5では、モータボックスをウインドボックス内に設置しているが、ウインドボックスの外でも良い。また、2次ノズル8にエアレジスタ15を設置した。エアレジスタ15と2次ダンパー34を組み合わせることで、流量と旋回力を制御可能である。   FIG. 5 is a cross-sectional view showing an example of an embodiment of a burner according to the present invention. The difference from the first embodiment is that the motor box 6 is installed and the movable wall 2 is moved electrically. In FIG. 5, the motor box is installed in the window box, but it may be outside the window box. An air register 15 is installed in the secondary nozzle 8. By combining the air register 15 and the secondary damper 34, the flow rate and the turning force can be controlled.

電動により可動壁2を移動させるメリットは、実施例1で示した燃焼調整のアルゴリズムに従い、可動壁2を制御し、常に最適な燃焼状態に保つことができる点である。その他にも、以下に示すように、流量条件を変化することで好適な運用状態にすることができる。   The merit of moving the movable wall 2 by electric power is that the movable wall 2 can be controlled according to the combustion adjustment algorithm shown in the first embodiment, and can always be kept in an optimal combustion state. In addition, as shown below, a suitable operation state can be obtained by changing the flow rate condition.

バーナは燃料が供給されない休止の状態になることがある。このような状態では、他の点火バーナからの輻射熱で休止バーナが加熱されて、ガイドスリーブ3や保炎器10等の温度が上昇する可能性がある。これを防ぐために、バーナには、休止でも空気を供給する必要がある。この休止時にバーナに供給する空気流量が多いと、他の点火バーナへの空気調整量が少なくなる。そこで、休止バーナの空気流量を少なくする必要がある。可動壁2を固定したまま流量を低減すると、2次空気、3次空気の流速が低下し、ガイドスリーブ3と保炎器10を十分に冷却できない。   The burner may enter a dormant state where no fuel is supplied. In such a state, the rest burner is heated by the radiant heat from the other ignition burners, and there is a possibility that the temperature of the guide sleeve 3 and the flame holder 10 will rise. In order to prevent this, it is necessary to supply air to the burner even during a pause. If the flow rate of air supplied to the burner during the pause is large, the amount of air adjustment to the other ignition burners decreases. Therefore, it is necessary to reduce the air flow rate of the pause burner. If the flow rate is reduced while the movable wall 2 is fixed, the flow rates of the secondary air and the tertiary air are lowered, and the guide sleeve 3 and the flame stabilizer 10 cannot be sufficiently cooled.

そこで、本発明では、バーナが休止状態のときに図6に示すような状態にする。すなわち、可動壁2を手前に移動し、3次空気の噴出部の面積をほとんどゼロにする。ガイドスリーブ3の先端の流速は速いので、3次空気が少量でもガイドスリーブを冷却できる。また、2次空気の流量を増加することで、2次空気の流速を高め、保炎器10を効率的に冷却できる。2次空気は3次空気に比べて流量が少ないので、2次空気を増加しても全体の流量を低減できる。   Therefore, in the present invention, the state shown in FIG. 6 is set when the burner is in a resting state. That is, the movable wall 2 is moved forward, and the area of the tertiary air ejection portion is made almost zero. Since the flow velocity at the tip of the guide sleeve 3 is fast, the guide sleeve can be cooled even with a small amount of tertiary air. Further, by increasing the flow rate of the secondary air, the flow rate of the secondary air can be increased and the flame holder 10 can be efficiently cooled. Since the secondary air has a smaller flow rate than the tertiary air, the overall flow rate can be reduced even if the secondary air is increased.

今までの例では、3次ノズルにエアレジスタ7を備えているが、エアレジスタ7は無くても良い。エアレジスタ7は、3次空気を旋回させて燃焼場を制御するためのものである。本発明では、可動壁2が前後に移動することで、同じ効果を得ることができるためである。さらに、2次ノズルのエアレジスタ15も必須ではない。この場合、2次空気の流量調整方法がなくなるので、2次ダンパー34が必要である。   In the examples so far, the air register 7 is provided in the tertiary nozzle, but the air register 7 may be omitted. The air register 7 is for controlling the combustion field by turning the tertiary air. This is because the same effect can be obtained by moving the movable wall 2 back and forth in the present invention. Further, the air register 15 of the secondary nozzle is not essential. In this case, the secondary damper 34 is necessary because there is no method for adjusting the flow rate of the secondary air.

実施例2の場合に使用する制御装置の構造を図7に示す。制御装置101には、計測装置からの信号を受け取り、バーナ102の可動部を移動させる信号を送信する。例えば可動壁移動モータ111、エアレジスタ7の可動モータ112、3次ダンパー可動モータ113、2次ダンパー可動モータ114、或いはエアレジスタ15の可動モータ115等を駆動する信号である。制御装置101には、実施例1に示したアルゴリズムを実現するソフトウェアが組み込まれている。バーナ102に設置した計測装置には、フレームディテクタ107、バーナのメタル温度計108、燃焼用空気の圧力計109、バーナ空気の流量計110などがある。ボイラ116に設置した計測装置には、蒸気温度計103、灰付着センサー104、NOxセンサー105、CO濃度や固体の燃え残りを測定する未燃分センサー106などがある。例えば、保炎性を調べるために、フレームディテクタ107を使用するとよい。フレームディテクタの中でも、火炎の発光強度を測定できるものが良い。発光の強度で保炎性の良さを評価し、保炎性が低下したならば保炎性を良くする運用条件に変化できる。NOxセンサー105は反応の終了したボイラ116の下流側に設置すると良い。複数個のNOxセンサー105を設置し、濃度分布を調べながらバーナ毎の可動壁2やレジスタ、ダンパーを調整すると良い。未燃分センサー105もNOxセンサーと同様に、ボイラ116の下流に設置すると良い。   FIG. 7 shows the structure of the control device used in the case of the second embodiment. The control device 101 receives a signal from the measurement device and transmits a signal for moving the movable part of the burner 102. For example, it is a signal for driving the movable wall moving motor 111, the movable motor 112 of the air register 7, the tertiary damper movable motor 113, the secondary damper movable motor 114, the movable motor 115 of the air register 15, or the like. The control device 101 incorporates software that implements the algorithm shown in the first embodiment. Measuring devices installed in the burner 102 include a frame detector 107, a burner metal thermometer 108, a combustion air pressure gauge 109, a burner air flow meter 110, and the like. The measurement device installed in the boiler 116 includes a steam thermometer 103, an ash adhesion sensor 104, a NOx sensor 105, an unburned sensor 106 for measuring CO concentration and solid unburned residue, and the like. For example, the frame detector 107 may be used to check the flame holding property. Among frame detectors, those that can measure the light emission intensity of the flame are good. It is possible to evaluate the good flame-holding property by the intensity of light emission, and if the flame-holding property is lowered, the operation conditions can be changed to improve the flame-holding property. The NOx sensor 105 may be installed on the downstream side of the boiler 116 that has finished the reaction. It is preferable to install a plurality of NOx sensors 105 and adjust the movable wall 2, register, and damper for each burner while examining the concentration distribution. The unburned component sensor 105 may be installed downstream of the boiler 116, similarly to the NOx sensor.

図8,9,10、11は、本発明によるバーナの他の実施形態を示す断面図である。図8の例は、2次ノズルと3次ノズルを仕切る隔壁の固定壁1と可動壁2に、それぞれ3次空気バイパス用の孔16,32が設けられており、これらの孔を通って3次空気が矢印17で示すように流れて2次ノズル8にバイパスするようになっている。この場合、常に3次空気がバイパスするのではなく、図8に示すように可動壁2が、手前側に来ている燃料供給休止の状態で流れるようにすると良い。このようにすると、可動壁2を手前に引き、かつ、2次空気を絞ってしまった場合でも、自動的に2次ノズル8に空気が供給され、保炎器10の温度が上昇するのを防ぐことができる。3次空気バイパス用の孔16,32は1個ではなく、複数個設けた方が流量を多くすることができる。   8, 9, 10 and 11 are sectional views showing other embodiments of the burner according to the present invention. In the example of FIG. 8, holes 16 and 32 for tertiary air bypass are respectively provided in the fixed wall 1 and the movable wall 2 of the partition wall that partitions the secondary nozzle and the tertiary nozzle, and 3 through these holes. The secondary air flows as indicated by an arrow 17 and bypasses to the secondary nozzle 8. In this case, the tertiary air is not always bypassed, and the movable wall 2 is preferably allowed to flow in a state where the fuel supply is stopped as shown in FIG. In this way, even when the movable wall 2 is pulled forward and the secondary air is squeezed, the air is automatically supplied to the secondary nozzle 8 and the temperature of the flame holder 10 rises. Can be prevented. The number of tertiary air bypass holes 16 and 32 is not one, but a plurality of holes can be used to increase the flow rate.

図9は、バイパスした3次空気が1次ノズルに供給される例を示す。この例では、1次ノズル4の管壁に孔を設け、固定壁に設けた孔と1次ノズルに設けた孔との間をバイパス管18で接続している。バーナが休止の場合は、1次ノズル内にはほとんど空気が供給されない。そのために、保炎器の内側を冷却することができない。そこで、図9に示すように休止状態で、1次ノズルの壁に沿って3次空気を供給する。   FIG. 9 shows an example in which the bypassed tertiary air is supplied to the primary nozzle. In this example, a hole is provided in the pipe wall of the primary nozzle 4, and a bypass pipe 18 connects the hole provided in the fixed wall and the hole provided in the primary nozzle. When the burner is at rest, almost no air is supplied into the primary nozzle. For this reason, the inside of the flame holder cannot be cooled. Therefore, as shown in FIG. 9, tertiary air is supplied along the wall of the primary nozzle in a resting state.

燃料を搬送している1次空気の酸素濃度が低い場合は、可動壁2が手前に来て、3次ノズルの3次空気噴出断面積が小さいときほど、バイパス空気流量が増加する構造にすると良い。褐炭などでは、燃料が発火しやすいために、排ガスで燃料を搬送する。バーナの負荷が高い場合は、1次空気の酸素濃度が低くても、燃焼装置例えばボイラ内のガス温度が高いので安定的に燃焼できる。しかし、負荷が低下すると、燃焼装置内のガス温度が低下し、1次空気の酸素濃度が高くないと未燃分の上昇や失火が生じる。このような負荷の低い場合に、3次空気が1次ノズルへ流れることで、安定的に燃焼させることができる。常に、3次空気が1次ノズル4にバイパスする構造も考えられるが、負荷が高い場合に燃焼が促進され、爆発や灰付着の可能性が高くなるので、負荷が低下するほど空気流量を増加させる仕組みの方が良い。   When the oxygen concentration of the primary air transporting the fuel is low, the bypass air flow rate increases as the movable wall 2 comes to the front and the tertiary air ejection cross-sectional area of the tertiary nozzle is smaller. good. In brown coal and the like, the fuel is easily ignited, so the fuel is transported by exhaust gas. When the load of the burner is high, even if the oxygen concentration of the primary air is low, the combustion apparatus, for example, the gas temperature in the boiler is high, so that stable combustion is possible. However, when the load decreases, the gas temperature in the combustion device decreases, and if the oxygen concentration of the primary air is not high, the unburned content increases and misfires occur. When such a load is low, the tertiary air flows to the primary nozzle, so that stable combustion can be achieved. A structure in which tertiary air is always bypassed to the primary nozzle 4 is also conceivable, but combustion is accelerated when the load is high, and the possibility of explosion and ash adhesion increases, so the air flow rate increases as the load decreases. The mechanism to let you do is better.

図10は、バイパスした2次空気が1次ノズルに供給される例を示す。この例では、1次ノズル4の管壁に孔を設け、バイパス管18で、2次ノズルから1次ノズルに空気を供給可能にしている。バーナが休止の場合は、可動壁2を手前に移動させるとともに、エアレジスタ15を閉めることで、1次ノズルの壁に沿って2次空気を供給する。   FIG. 10 shows an example in which the bypassed secondary air is supplied to the primary nozzle. In this example, a hole is provided in the tube wall of the primary nozzle 4 so that air can be supplied from the secondary nozzle to the primary nozzle by the bypass tube 18. When the burner is at rest, the movable wall 2 is moved forward and the air register 15 is closed to supply secondary air along the wall of the primary nozzle.

また、図9の例と同様に、1次空気の酸素濃度が低い場合には、バイパスする空気量を増加することで安定的に燃焼させることができる。燃焼速度を低下させたい場合は、バイパス空気の取り入れ口における圧力を低下させるとよい。例えば、可動壁2を移動して3次空気の噴出面積を広くするか、エアレジスタ15を開くとよい。   Similarly to the example of FIG. 9, when the oxygen concentration of the primary air is low, it can be stably burned by increasing the amount of air to be bypassed. If it is desired to reduce the combustion rate, the pressure at the intake of bypass air may be reduced. For example, the movable wall 2 may be moved to widen the tertiary air ejection area, or the air register 15 may be opened.

図11は、1次ノズル4内に設けた微粉炭濃縮器20の冷却にバイパス3次空気を使用した例である。微粉炭濃縮器20は、1次ノズルの流路を一時的に狭めた後に、再び流路を広げるように構成されており、1次ノズルの壁面側の微粉炭濃度を高める作用をする。休止状態では、1次空気流量が少ないので、微粉炭濃縮器20を冷却することが難しい。そこで、休止状態では3次空気が微粉炭濃縮器20に流れるようにする。このために、図11では固定壁1の孔と1次ノズルの孔とを連結し、さらに微粉炭濃縮器20まで延びているバイパス管19を設けている。微粉炭濃縮器の冷却に使った空気は、微粉炭濃縮器20の先端から火炉に投入する。   FIG. 11 shows an example in which bypass tertiary air is used for cooling the pulverized coal concentrator 20 provided in the primary nozzle 4. The pulverized coal concentrator 20 is configured to widen the flow path again after temporarily narrowing the flow path of the primary nozzle, and acts to increase the pulverized coal concentration on the wall surface side of the primary nozzle. In the rest state, since the primary air flow rate is small, it is difficult to cool the pulverized coal concentrator 20. Therefore, the tertiary air is allowed to flow to the pulverized coal concentrator 20 in the resting state. For this purpose, in FIG. 11, a bypass pipe 19 is provided which connects the hole of the fixed wall 1 and the hole of the primary nozzle and further extends to the pulverized coal concentrator 20. The air used for cooling the pulverized coal concentrator is input to the furnace from the tip of the pulverized coal concentrator 20.

微粉炭バーナには、助燃用の油21をアトマイザ31から噴霧するようにした油バーナ30が設置されている場合がある。図11は、そのような例を示す。可動壁2を移動させることで、外側を流れる空気流量とバーナの中心部を流れる空気流量の割合を変化できる。これにより、NOx、煤の発生を制御できるようになる。   The pulverized coal burner may be provided with an oil burner 30 that sprays the auxiliary combustion oil 21 from the atomizer 31. FIG. 11 shows such an example. By moving the movable wall 2, the ratio between the air flow rate flowing outside and the air flow rate flowing through the center of the burner can be changed. As a result, generation of NOx and soot can be controlled.

図12は、他の実施形態に関するバーナの断面図を示している。この例では、モータボックス6をウインドボックスの壁28の外に設置している。2次空気および3次空気は300℃以上の高温で、灰を含んでいる場合がある。このようなところに、モータボックス6を設置すると故障する可能性があり、また故障した場合に修理が困難である。また、本実施例では、固定壁1が図5の場合よりも短くしてある。このようにすれば、熱により可動壁2の先頭に近い部分が変形しても、固定壁1と接する部分がバーナの奥にあるので移動を妨げる可能性が低くなる。   FIG. 12 shows a cross-sectional view of a burner according to another embodiment. In this example, the motor box 6 is installed outside the wall 28 of the wind box. The secondary air and the tertiary air may have a high temperature of 300 ° C. or higher and may contain ash. If the motor box 6 is installed in such a place, there is a possibility of failure, and if it fails, repair is difficult. In this embodiment, the fixed wall 1 is shorter than that in the case of FIG. In this way, even if the portion near the top of the movable wall 2 is deformed by heat, the portion in contact with the fixed wall 1 is in the back of the burner, so that the possibility of hindering movement is reduced.

さらに、可動壁2にはストッパー24を設けると良い。センサーの故障などで、可動壁2が前に出すぎることを防ぐことができる。図12には示さないが、同様の方法で、可動壁2を引き過ぎないようにストッパーを設けることも有効である。   Further, it is preferable to provide a stopper 24 on the movable wall 2. It is possible to prevent the movable wall 2 from protruding too far forward due to a sensor failure or the like. Although not shown in FIG. 12, it is also effective to provide a stopper so as not to pull the movable wall 2 by a similar method.

さらに、図12では、可動壁2およびガイドスリーブ3に冷却フィン22を設置することで、冷却効率を高めている。この冷却フィンは、強度を増す働きもある。   Further, in FIG. 12, the cooling efficiency is enhanced by installing the cooling fins 22 on the movable wall 2 and the guide sleeve 3. This cooling fin also has the function of increasing the strength.

図12には、ガイドスリーブ3と保炎器10に温度センサー29が取り付けられている。この温度センサーの値に基づいて、可動壁2の位置を制御できる。この場合、ガイドスリーブの先端の温度が制限値よりも高い場合は、3次空気の流速が低いので、2次空気を絞って3次空気の流速を上げる操作をするとよい。また、保炎器の温度が制限値よりも高い場合は、実施例1の例7の運転状態にするとよい。ガイドスリーブおよび保炎器の温度がいずれも制限値よりも高い場合は、空気流量全体を増加させるとよい。   In FIG. 12, a temperature sensor 29 is attached to the guide sleeve 3 and the flame holder 10. Based on the value of the temperature sensor, the position of the movable wall 2 can be controlled. In this case, when the temperature at the tip of the guide sleeve is higher than the limit value, the flow rate of the tertiary air is low, and therefore, it is preferable to reduce the secondary air and increase the flow rate of the tertiary air. Further, when the temperature of the flame holder is higher than the limit value, the operation state of Example 7 of Example 1 may be set. When the temperature of the guide sleeve and the flame holder are both higher than the limit value, the entire air flow rate may be increased.

図13、14、15は図12のC−C断面における各種の形態例を示したものである。図13〜15の構造は、図12のバーナに限らず、図1の構造のバーナにも適用できる。図13は、モータ25が1つで、ギア26と動力伝達シャフト27により、4個の移動制御棒5を移動させた例である。モータの数を少なくでき、かつ常に移動制御棒5の移動量を同じにできるというメリットがある。図14は、図13で示したモータ25を使用しないで、手回しハンドル37で移動制御棒5を移動させた例である。図15はモータ25を4個使用し、1つのモータが故障しても残りのモータで運用可能にした例である。   13, 14, and 15 show various examples in the CC cross section of FIG. 12. The structure of FIGS. 13 to 15 can be applied not only to the burner of FIG. 12 but also to the burner having the structure of FIG. FIG. 13 shows an example in which one motor 25 is used and four movement control rods 5 are moved by the gear 26 and the power transmission shaft 27. There is an advantage that the number of motors can be reduced and the movement amount of the movement control rod 5 can always be the same. FIG. 14 shows an example in which the movement control rod 5 is moved by the handwheel handle 37 without using the motor 25 shown in FIG. FIG. 15 shows an example in which four motors 25 are used and operation is possible with the remaining motors even if one motor fails.

図16,17,18は、本発明によるバーナの他の実施形態を示す断面図である。図17は図16のD−D断面図であり、図18は図16のE−E断面図である。図1との違いは、バーナが3重管ではなく、1次ノズル4、2次ノズル8が四角形の管になっており、3次ノズル9がバーナの上下2箇所に分かれて設置されていることである。この場合でも、実施例1と同様に、ガイドスリーブ3を有する可動壁2を前後に移動することで、最適な運用状態にすることができる。本実施例では、可動壁2は上下に分かれているので、連動して前後に移動しない可能性がある。そこで、図17に示すように、連結板36で可動壁2を連結すると良い。本実施例では、図18に示すように、ハンドル33を4箇所に設置し、手動で可動壁2を移動させたが、実施例2のように電動で移動させても良い。   16, 17, and 18 are sectional views showing other embodiments of the burner according to the present invention. 17 is a DD cross-sectional view of FIG. 16, and FIG. 18 is a EE cross-sectional view of FIG. The difference from FIG. 1 is that the burner is not a triple pipe, the primary nozzle 4 and the secondary nozzle 8 are square pipes, and the tertiary nozzle 9 is divided into two places at the top and bottom of the burner. That is. Even in this case, as in the first embodiment, the movable wall 2 having the guide sleeve 3 can be moved back and forth to achieve an optimum operation state. In the present embodiment, since the movable wall 2 is divided into upper and lower parts, there is a possibility that the movable wall 2 does not move back and forth in conjunction. Therefore, as shown in FIG. 17, the movable wall 2 may be connected by a connecting plate 36. In the present embodiment, as shown in FIG. 18, the handle 33 is installed at four places and the movable wall 2 is moved manually, but it may be moved electrically as in the second embodiment.

本発明によるバーナの他の使用例について説明する。図19の横軸は、バーナの負荷を示している。バーナ負荷が0%でも冷却用の空気を流すが、この場合、保炎器を冷却するために可動壁2を3次空気出口が全閉に近い状態にしている。石炭焚きバーナでは、負荷が低いときに油で助燃し、油と石炭を投入する。石炭だけで燃焼できる負荷に達すると、油の流量をゼロにする。油を燃焼している場合は、油を投入している中心部に近い場所の空気を増やした方が良いので、可動壁2を手前に移動させ、3次空気出口を全閉に近い状態にしている。石炭の流量の増加と共に、供給する空気流量は増加する。3次空気の運動量が低くても安定して燃焼できるので、可動壁2を手前に移動し、3次空気出口を大きくして全開に近づける。   Another example of use of the burner according to the present invention will be described. The horizontal axis in FIG. 19 indicates the burner load. Even if the burner load is 0%, cooling air is allowed to flow. In this case, the movable wall 2 is in a state where the tertiary air outlet is almost fully closed in order to cool the flame holder. Coal-burning burners are supplemented with oil when the load is low, and oil and coal are input. When reaching a load that can be burned only with coal, the oil flow is reduced to zero. If you are burning oil, it is better to increase the air near the center where the oil is being injected, so move the movable wall 2 toward you and make the tertiary air outlet close to full closure. ing. As the coal flow rate increases, the supplied air flow rate increases. Even if the momentum of the tertiary air is low, stable combustion is possible. Therefore, the movable wall 2 is moved to the front, and the tertiary air outlet is enlarged and brought close to full opening.

本発明により、燃焼状態を最適な状態に制御してNOx低減を図りつつ、バーナを冷却することが可能になった。バーナの熱損傷を少なくする上で、本発明のバーナの利用可能性は大である。   According to the present invention, it is possible to cool the burner while controlling the combustion state to an optimum state and reducing NOx. In order to reduce the thermal damage of the burner, the applicability of the burner of the present invention is great.

本発明の一実施例によるバーナの断面図である。It is sectional drawing of the burner by one Example of this invention. 本発明によるバーナの一使用例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the usage example of the burner by this invention. 図1のバーナのA−A断面図である。It is AA sectional drawing of the burner of FIG. 図1のバーナのB−B断面図である。It is BB sectional drawing of the burner of FIG. 本発明によるバーナの他の使用例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the other usage example of the burner by this invention. 本発明によるバーナの更に他の使用例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the further another usage example of the burner by this invention. 本発明によるバーナの制御装置の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the control apparatus of the burner by this invention. 本発明によるバーナの他の例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the other example of the burner by this invention. 本発明によるバーナの他の例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the other example of the burner by this invention. 本発明によるバーナの他の例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the other example of the burner by this invention. 本発明によるバーナの他の例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the other example of the burner by this invention. 本発明によるバーナの他の例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the other example of the burner by this invention. 図12のバーナのC−C断面における一形態を示す図である。It is a figure which shows one form in CC cross section of the burner of FIG. 図12のバーナのC−C断面における他の形態を示す図である。It is a figure which shows the other form in CC cross section of the burner of FIG. 図12のバーナのC−C断面における更に他の形態を示す図である。It is a figure which shows the further another form in CC cross section of the burner of FIG. 本発明によるバーナの他の例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the other example of the burner by this invention. 図16のバーナのD−D断面図である。It is DD sectional drawing of the burner of FIG. 図16のバーナのE−E断面図である。It is EE sectional drawing of the burner of FIG. バーナから供給される燃料および空気流量がバーナ負荷によって変化する様子を示す線グラフである。It is a line graph which shows a mode that the fuel and air flow supplied from a burner change with burner loads.

符号の説明Explanation of symbols

1…固定壁、2…可動壁、3…ガイドスリーブ、4…1次ノズル、5…移動制御棒、6…モータボックス、7…エアレジスタ、8…2次ノズル、9…3次ノズル、10…保炎器、15…エアレジスタ、16…孔、18…バイパス管、19…バイパス管、20…微粉炭濃縮器、22…冷却フィン、23…タイヤ、24…ストッパー、25…モータ、26…ギア、29…温度センサー、30…油バーナ、31…アトマイザ、32…孔、33…ハンドル、34…2次ダンパー、35…3次ダンパー、101…制御装置、102…バーナ、116…ボイラ。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Fixed wall, 2 ... Movable wall, 3 ... Guide sleeve, 4 ... Primary nozzle, 5 ... Movement control rod, 6 ... Motor box, 7 ... Air register, 8 ... Secondary nozzle, 9 ... Tertiary nozzle, 10 ... Flame holder, 15 ... Air register, 16 ... Hole, 18 ... Bypass pipe, 19 ... Bypass pipe, 20 ... Pulverized coal concentrator, 22 ... Cooling fin, 23 ... Tire, 24 ... Stopper, 25 ... Motor, 26 ... Gear, 29 ... temperature sensor, 30 ... oil burner, 31 ... atomizer, 32 ... hole, 33 ... handle, 34 ... secondary damper, 35 ... tertiary damper, 101 ... control device, 102 ... burner, 116 ... boiler.

Claims (19)

燃料と1次空気を供給する1次ノズルと、前記1次ノズルの外側に設けられた2次空気供給用の2次ノズルと、前記2次ノズルの外側に接するように設けられた3次空気供給用の3次ノズルとを有し、前記2次ノズルと前記3次ノズルとが隔壁によって仕切られているバーナにおいて、前記隔壁に3次空気をバーナ軸方向に沿った流れから外向きに流れを変えて噴出させる流路変更部材を設け、かつ、前記隔壁をバーナ軸方向へ移動できるように構成したことを特徴とする燃料燃焼用バーナ。   A primary nozzle for supplying fuel and primary air, a secondary nozzle for supplying secondary air provided outside the primary nozzle, and tertiary air provided in contact with the outside of the secondary nozzle A burner having a tertiary nozzle for supply, wherein the secondary nozzle and the tertiary nozzle are partitioned by a partition wall, and the tertiary air flows outwardly from the flow along the burner axial direction in the partition wall A fuel combustion burner, characterized in that a flow path changing member for changing the gas flow rate is provided, and the partition wall can be moved in the burner axial direction. 請求項1において、前記隔壁の先端に前記流路変更部材としてガイドスリーブを有することを特徴とする燃料燃焼用バーナ。   The fuel combustion burner according to claim 1, wherein a guide sleeve is provided as the flow path changing member at a tip of the partition wall. 請求項1において、前記1次ノズルが微粉炭を1次空気により気流搬送するノズルよりなることを特徴とする燃料燃焼用バーナ。   2. The burner for fuel combustion according to claim 1, wherein the primary nozzle is a nozzle that conveys pulverized coal by air flow using primary air. 請求項1において、前記隔壁が所定の位置に移動したときに、3次空気が他のノズルにバイパスするように、前記隔壁に3次空気の一部をバイパスする機構が設けられていることを特徴とする燃料燃焼用バーナ。   In Claim 1, when the said partition moves to a predetermined position, the mechanism which bypasses a part of tertiary air is provided in the said partition so that tertiary air may bypass to another nozzle. Characteristic fuel combustion burner. 請求項1において、前記隔壁が固定壁と可動壁とから構成され、前記可動壁に前記流路変更部材が設けられていることを特徴とする燃料燃焼用バーナ。   2. The fuel combustion burner according to claim 1, wherein the partition wall includes a fixed wall and a movable wall, and the flow path changing member is provided on the movable wall. 請求項5において、前記可動壁と前記固定壁にそれぞれ3次空気がバイパスする孔が設けられ、両者の孔は前記可動壁が所定の位置に移動したときに連通することを特徴とする燃料燃焼用バーナ。   6. The fuel combustion according to claim 5, wherein a hole for bypassing tertiary air is provided in each of the movable wall and the fixed wall, and the holes communicate with each other when the movable wall moves to a predetermined position. Burner. 請求項6において、前記1次ノズルの外壁に孔が設けられ、前記可動壁と前記固定壁に形成された前記孔を通った3次空気が前記1次ノズルに流れるように、前記固定壁の孔と前記1次ノズルの孔との間にバイパス管が設けられていることを特徴とする燃料燃焼用バーナ。   7. The fixed wall according to claim 6, wherein a hole is provided in an outer wall of the primary nozzle, and tertiary air that has passed through the hole formed in the movable wall and the fixed wall flows to the primary nozzle. A burner for fuel combustion, wherein a bypass pipe is provided between the hole and the hole of the primary nozzle. 請求項7において、前記1次ノズルに流入した3次空気が前記1次ノズルの内壁に沿って流れるように、前記バイパス管の噴出口が形成されていることを特徴とする燃料燃焼用バーナ。   8. The fuel combustion burner according to claim 7, wherein a jet outlet of the bypass pipe is formed so that the tertiary air flowing into the primary nozzle flows along the inner wall of the primary nozzle. 請求項7において、前記1次ノズルが微粉炭を供給するノズルであり、前記1次ノズルの内部に流路断面積を縮小して微粉炭を濃縮する微粉炭濃縮器が設けられ、前記1次ノズルに流れた3次空気が前記微粉炭濃縮器の表面に沿って流れるように前記バイパス管が前記微粉炭濃縮器まで延長されていることを特徴とする燃料燃焼用バーナ。   In Claim 7, The said primary nozzle is a nozzle which supplies pulverized coal, The pulverized coal concentrator which reduces a flow-path cross-sectional area inside the said primary nozzle and concentrates pulverized coal is provided, The said primary The burner for fuel combustion, wherein the bypass pipe is extended to the pulverized coal concentrator so that the tertiary air flowing to the nozzle flows along the surface of the pulverized coal concentrator. 請求項1において、前記流路変更部材およびその近傍の隔壁を冷却するためのフィンが前記流路変更部材およびその近傍の隔壁に設けられていることを特徴とする燃料燃焼用バーナ。   2. The fuel combustion burner according to claim 1, wherein fins for cooling the flow path changing member and the partition wall in the vicinity thereof are provided in the flow path changing member and the partition wall in the vicinity thereof. 請求項5において、前記固定壁の表面を前記可動壁がスライドするように構成され、前記固定壁に前記可動壁を案内するためのガイドローラが設けられていることを特徴とする燃料燃焼用バーナ。   6. The fuel combustion burner according to claim 5, wherein the movable wall is configured to slide on a surface of the fixed wall, and a guide roller for guiding the movable wall is provided on the fixed wall. . 請求項5において、前記可動壁および前記固定壁の少なくとも一方に前記可動壁の移動を停止するためのストッパーが設けられていることを特徴とする燃料燃焼用バーナ。   6. The fuel combustion burner according to claim 5, wherein a stopper for stopping movement of the movable wall is provided on at least one of the movable wall and the fixed wall. 請求項1において、更に2次空気と3次空気を供給するウインドボックスを備え、前記隔壁を移動させる機構を該ウインドボックスの外に設置したことを特徴とする燃料燃焼用バーナ。   2. The fuel combustion burner according to claim 1, further comprising a wind box for supplying secondary air and tertiary air, and a mechanism for moving the partition wall is provided outside the wind box. 燃料と1次空気を供給する1次ノズルの外側に2次空気供給用の2次ノズルを有し、前記2次ノズルの外側に前記2次ノズルに接するように3次空気供給用の3次ノズルを有し、前記2次ノズルと前記3次ノズルを隔壁によって仕切り、前記隔壁に3次空気の流れをバーナ軸に沿った流れから外向きに変える流路変更部材を有し、前記隔壁をバーナの軸方向へ移動可能に構成したバーナによる燃料燃焼方法であって、負荷の変動、バーナ先端部の温度、燃料の性状、窒素酸化物濃度、未燃分の濃度および燃料供給停止のいずれかの状態に応じて前記隔壁を移動し、前記3次ノズルから供給される3次空気の流量を調整することを特徴とする燃料燃焼方法。   A secondary nozzle for supplying secondary air is provided outside the primary nozzle for supplying fuel and primary air, and the tertiary for supplying tertiary air is in contact with the secondary nozzle outside the secondary nozzle. Having a nozzle, partitioning the secondary nozzle and the tertiary nozzle by a partition, and having a flow path changing member for changing the flow of tertiary air from the flow along the burner axis to the partition. A fuel combustion method using a burner configured to be movable in the axial direction of the burner, and any one of load fluctuation, burner tip temperature, fuel properties, nitrogen oxide concentration, unburned component concentration, and fuel supply stoppage The fuel combustion method characterized by adjusting the flow rate of the tertiary air supplied from the tertiary nozzle by moving the partition wall according to the state of. 請求項14において、前記バーナへの燃料供給停止時に、前記3次ノズルの3次空気噴出断面積が小さくなるように前記隔壁を移動し、前記2次ノズルの2次空気流速を増加させることを特徴とする燃料燃焼方法。   15. The fuel cell according to claim 14, wherein when the fuel supply to the burner is stopped, the partition wall is moved so that the tertiary air ejection cross-sectional area of the tertiary nozzle is reduced, and the secondary air flow velocity of the secondary nozzle is increased. A fuel combustion method. 請求項14において、前記バーナによる燃料燃焼時に前記流路変更部材の温度が設定温度よりも高くなったならば、前記隔壁を3次空気の噴出断面積が減少するように移動して3次空気の流速を増加させることを特徴とする燃料燃焼方法。   15. The tertiary air according to claim 14, wherein if the temperature of the flow path changing member becomes higher than a set temperature during fuel combustion by the burner, the partition air is moved so that the cross-sectional area of the tertiary air is reduced, and the tertiary air is moved. A fuel combustion method characterized by increasing the flow rate of the fuel. 請求項14において、前記バーナへの燃料供給停止時に、前記3次ノズルに供給される3次空気の一部をバイパスさせて前記2次ノズルに流すことを特徴とする燃料燃焼方法。   15. The fuel combustion method according to claim 14, wherein when the fuel supply to the burner is stopped, a part of the tertiary air supplied to the tertiary nozzle is bypassed and allowed to flow to the secondary nozzle. 請求項14において、前記バーナへの燃料供給を停止している時に、前記3次ノズルに供給される3次空気の一部をバイパスさせて前記1次ノズルの内壁に沿って流すことを特徴とする燃料燃焼方法。   15. The method according to claim 14, wherein when the fuel supply to the burner is stopped, a part of the tertiary air supplied to the tertiary nozzle is bypassed and flows along the inner wall of the primary nozzle. To burn fuel. 燃料と1次空気を供給する1次ノズルの外側に前記1次ノズルを包囲するように管状の2次空気供給用の2次ノズルを有し、さらにその外側に3次空気を供給する管状の3次ノズルを有し、前記2次ノズルと前記3次ノズルの間に管状の隔壁を有し前記隔壁が固定されているバーナを炉壁に備えたボイラの改造方法であって、前記隔壁の少なくとも先端部分を取り除き、そこへ3次空気の流れをバーナ軸に沿った流れから外向きに変える流路変更部材を備えた管状の隔壁を、バーナ軸方向に移動できるように設置したことを特徴とするボイラの改造方法。
A tubular secondary air supply secondary nozzle is provided outside the primary nozzle for supplying fuel and primary air so as to surround the primary nozzle, and the tubular air for supplying tertiary air to the outside is provided. A boiler remodeling method comprising a tertiary nozzle, a tubular partition wall between the secondary nozzle and the tertiary nozzle, and a burner to which the partition wall is fixed. A tubular partition wall provided with a flow path changing member that removes at least the tip portion and changes the flow of tertiary air from the flow along the burner axis to the outside is installed so as to be movable in the burner axis direction. How to remodel the boiler.
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