JP5369899B2 - バーナ - Google Patents

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Description

本発明は、ボイラ火炉の壁面に設けられ、微粉炭、石油等の燃料を燃焼させるバーナに関するものである。
ボイラ火炉の壁面は伝熱管によって構成され、又壁面には炉内で微粉炭、石油等の燃料を燃焼させるバーナが多数設けられている。
図10では、微粉炭を燃料とするボイラの概略を示している。
図中、1は石炭焚きボイラの火炉を示し、該火炉1の下部には複数段(図10では3段を示している)に微粉炭バーナ群2が配設されている。各微粉炭バーナ群2は壁面に沿って水平方向に所要数配設された微粉炭バーナ3を具備している。
前記微粉炭バーナ群2の上方(下流側)には所要段(図示では1段)のオーバエアポート群4が設けられている。各オーバエアポート群4は、水平方向に所要数配設されたオーバエアポート5によって構成される。各オーバエアポート群4は前記各微粉炭バーナ群2の前記微粉炭バーナ3と複数のオーバエアポート5を具備し、各オーバエアポート5は対応する前記微粉炭バーナ3の鉛直上方に位置する様に配設されている。
前記微粉炭バーナ群2には、燃焼用空気供給路6,7を介して燃焼用空気が供給される様になっている。更に、前記オーバエアポート群4には、前記燃焼用空気供給路6から分岐したオーバエアポート用空気燃焼炉8を介して2段燃焼用の空気が前記オーバエアポート群4に供給される。又、前記微粉炭バーナ3には、微粉炭粉砕器(図示せず)から微粉炭が燃焼用空気と共に供給される様になっている。
又、前記微粉炭バーナ3に接続された燃焼用空気供給路7、前記オーバエアポート5に接続されたオーバエアポート用空気燃焼炉8には、それぞれ風量調節用のダンパ9,10が設けられている。
次に、図11に於いて従来のバーナの一例を微粉炭バーナ3に於いて説明する。
図11中、1は火炉、12は該火炉1の炉壁を示している。
該炉壁12にスロート13が設けられ、前記炉壁12の反火炉1側にウインドボックス14が取付けられ、該ウインドボックス14の内部に微粉炭バーナ3が前記スロート13と同心に設けられている。又、前記ウインドボックス14には前記燃焼用空気供給路7が接続されている。
前記微粉炭バーナ3は、ノズル本体16と該ノズル本体16の先端部(炉内側の端部)を囲む様に設けられた2次空気調整装置17とを具備している。
前記ノズル本体16は、同心に設けられた外筒ノズル18、内筒ノズル19、該内筒ノズル19の中心線上に配設されたオイルバーナ20を具備している。前記外筒ノズル18、前記内筒ノズル19の断面形状はそれぞれ円形であり、前記外筒ノズル18と前記内筒ノズル19間には中空筒状の空間で前記火炉1側端が開放された燃料導通空間21が形成される。
前記外筒ノズル18の基部(前記反火炉1側の端部)には1次空気導入管22が、前記外筒ノズル18に接線方向から連通され、前記1次空気導入管22は微粉炭機(図示せず)に接続されている。該1次空気導入管22を介して1次空気24及び該1次空気24に運搬された微粉炭が、前記燃料導通空間21に接線方向から流入し、該燃料導通空間21内部を旋回しながら該燃料導通空間21の先端から噴出される。
又、前記内筒ノズル19の基部には3次空気導入管23の一端が開口し、該3次空気導入管23の他端は前記ウインドボックス14に開口し、該ウインドボックス14に供給される燃焼用空気を取入れ、燃焼用補助空気即ち3次燃焼用空気として前記内筒ノズル19に導いている。
前記2次空気調整装置17は、前記ノズル本体16の先端部を収納する補助空気調整機構25と、該補助空気調整機構25の外側に同心多重に設けられた主空気調整機構26から構成されている。
前記補助空気調整機構25は、先端に向って縮径する第1空気ガイドダクト28と回転自在に多数設けられたインナ空気ベーン29とを有し、該インナ空気ベーン29はリンク機構(図示せず)を介して同期回動可能であり、空気流れに対する傾斜角を変更可能となっている。又、前記主空気調整機構26は先端に向って縮径する第2空気ガイドダクト32と、円周等間隔で回転可能に多数設けられたアウタ空気ベーン33とを有し、該アウタ空気ベーン33は、前記インナ空気ベーン29と同様にリンク機構(図示せず)を介して同期回動可能であり、空気流れに対する傾斜角を変更可能となっている。
尚、前記第2空気ガイドダクト32の先端は、前記スロート13に連続し、前記第1空気ガイドダクト28の先端は前記炉壁12の内壁面から後退した位置にあり、前記外筒ノズル18、前記内筒ノズル19の先端は前記第1空気ガイドダクト28の先端より更に後退した位置となっている。
上記微粉炭バーナ3での燃焼について略述すると、前記1次空気24と共に微粉炭が前記1次空気導入管22より前記燃料導通空間21の基部に供給される。前記1次空気24は、前記燃料導通空間21を旋回しながら前記火炉1に向って流動し、又前記燃料導通空間21を通過する過程で縮流され、前記外筒ノズル18の先端より噴出される。前記ウインドボックス14には燃焼用補助空気である2次空気34が所要温度に昇温されて供給される。該2次空気34は前記アウタ空気ベーン33により旋回流が与えられ、前記第2空気ガイドダクト32を介して前記1次空気24、前記微粉炭と共に前記火炉1に噴出される。
前記微粉炭は、前記火炉1に噴出される過程で、前記燃料導通空間21で旋回することで均一化され、2次空気34により昇温され、更に前記火炉1内からの輻射熱を受けて加熱される。加熱によって、微粉炭から揮発分が放出され、該揮発分に着火して火炎が連続的に維持される。
尚、前記第2空気ガイドダクト32に取込まれた2次空気34の一部は前記インナ空気ベーン29を介して前記第1空気ガイドダクト28内部に取込まれ、2次補助空気として噴出される。又、前記インナ空気ベーン29は、空気流れに対して傾斜しており、取込んだ一部の2次空気34に旋回流を与える。
前記アウタ空気ベーン33の風量調整、前記インナ空気ベーン29による旋回流の強さの調整、風量調整で2次空気34の供給量流れの状態が変化し、微粉炭の燃焼状態が調整される。
又、2次空気34の一部は3次空気35として前記3次空気導入管23を介して前記内筒ノズル19に導かれ、該内筒ノズル19より噴出される。前記3次空気35が噴出されることで、微粉炭の燃焼状態が調整される。従って、2次空気34の調整、前記3次空気35の調整等により微粉炭の燃焼状態が最適となる様に調整される。
上記した従来の微粉炭バーナ3では、前記アウタ空気ベーン33、前記インナ空気ベーン29はそれぞれリンク機構で連結されているので、ガタツキなく、精度よく組立てるには部品の高い加工精度、更に熟練工による微妙な組立調整が必要である。この為、製作コストが掛り、コストの低減が難しい。
更に、リンク機構では経時的にガタが大きくなることが避けられず、前記インナ空気ベーン29、前記アウタ空気ベーン33の傾斜角が設定当初に対して変化し、旋回強度が大きく異なってしまう。又、風量、旋回流の強さを変更する為インナ空気ベーン29、アウタ空気ベーン33の角度を変更する場合に、入力した角度と実際の変更量とが対応しない、或は空気ベーン29,33の角度変更にタイムラグを生じる等の問題があった。この為、高精度に燃焼制御を行うことが難しくなることも考えられる。
特開平10−274405号公報 特開昭58−127005号公報 特開平11−44411号公報
本発明は斯かる実情に鑑み、構造を簡素化して製作コストの低減を図ると共に空気ベーン角度の経時的変化を防止し、安定した旋回流が得られ、安定した燃焼を実現すると共に保守コストの低減を図るものである。
本発明は、炉壁に設けられるバーナスロートの中心軸心上に設けられると共にウインドボックスに収納されるノズル本体の先端部に2次空気調整装置が設けられるバーナであって、前記2次空気調整装置は、前記ウインドボックスの炉心側側面との間に、周面が開口する円筒状空間を形成すると共に軸心方向に貫通する孔が穿設された端板と、軸心方向に貫通する孔が穿設され、周方向に回転して該端板の孔を開閉可能である回転ダンパと、前記円筒状空間を囲繞し、軸心方向にスライド可能なスライドダンパと、前記円筒状空間の円周に沿って所定の間隔で設けられ2次空気に旋回を与える空気ベーンと、前記回転スライドダンパを回転させる第1の駆動手段と、前記スライドダンパをスライドさせる第2の駆動手段とを具備するバーナに係るものである。
又本発明は、前記円筒状空間を軸心方向に仕切る仕切板と、仕切られた小円筒状空間毎に円周方向に沿って所定の間隔で設けられた2次空気に旋回を与える前記空気ベーンを設け、該空気ベーンは小円筒状空間毎に傾斜角が異なるバーナに係るものである。
又本発明は、前記小円筒状空間のうち、傾斜角の一番小さな前記空気ベーンが設けられた小円筒状空間以外に圧力調整手段を設けたバーナに係るものである。
又本発明は、前記端板の孔に圧力調整手段を設けたバーナに係るものである。
又本発明は、前記スライドダンパの軸長は、少なくとも前記小円筒状空間の1つを閉塞する長さを有しているバーナに係るものである。
又本発明は、前記スライドダンパは、同心多重円状に設けられた複数の円筒体から構成され、該各円筒体は独立してスライド可能であるバーナに係るものである。
又本発明は、前記スライドダンパは、前記複数の円筒体により前記円筒状空間を閉塞可能であるバーナに係るものである。
又本発明は、前記スライドダンパは、少なくとも3の円筒体から構成され、該各円筒体は独立してスライド可能であり、前記円筒状空間を任意の位置で、任意の幅で開口可能としたバーナに係るものである。
又本発明は、前記円筒状空間は、複数の仕切板により3以上の小円筒状空間に分割され、該各小円筒状空間毎にそれぞれ前記空気ベーンが設けられ、該空気ベーンは小円筒状空間毎に傾斜角が異なるバーナに係るものである。
更に又本発明は、前記ウインドボックスの炉心側側面と前記端板との間に掛渡って前記空気ベーンが設けられ、該空気ベーンは軸心方向に沿って傾斜角が変更されたバーナに係るものである。
本発明によれば、炉壁に設けられるバーナスロートの中心軸心上に設けられると共にウインドボックスに収納されるノズル本体の先端部に2次空気調整装置が設けられるバーナであって、前記2次空気調整装置は、前記ウインドボックスの炉心側側面との間に、周面が開口する円筒状空間を形成すると共に軸心方向に貫通する孔が穿設された端板と、軸心方向に貫通する孔が穿設され、周方向に回転して該端板の孔を開閉可能である回転ダンパと、前記円筒状空間を囲繞し、軸心方向にスライド可能なスライドダンパと、前記円筒状空間の円周に沿って所定の間隔で設けられ2次空気に旋回を与える空気ベーンと、前記回転スライドダンパを回転させる第1の駆動手段と、前記スライドダンパをスライドさせる第2の駆動手段とを具備するので、空気ベーンは固定的に作られ、構造が簡単であり、又経時的なガタの発生がなく、製作コストの低減を図れると共に安定した旋回流が得られ、安定した燃焼が実現可能となる。又、旋回を与えられた2次空気を周方向から供給し、旋回のない2次空気を軸心方向から供給することで、周方向のみの旋回強さよりも更に細かい旋回強さの調整が可能となる。
又本発明によれば、前記円筒状空間を軸心方向に仕切る仕切板と、仕切られた小円筒状空間毎に円周方向に沿って所定の間隔で設けられた2次空気に旋回を与える前記空気ベーンを設け、該空気ベーンは小円筒状空間毎に傾斜角が異なるので、旋回強さの異なる2次空気の風量を調整して混合させることで、旋回流の強さの調整が簡単な構造、簡単な作動により可能である。
又本発明によれば、前記小円筒状空間のうち、傾斜角の一番小さな前記空気ベーンが設けられた小円筒状空間以外に圧力調整手段を設けたので、2次空気に異なる旋回強さを与えた場合の圧損の差をなくすことができ、風量調整を簡素化できる。
又本発明によれば、前記端板の孔に圧力調整手段を設けたので、周方向及び軸心方向から供給される2次空気の圧損の差をなくすことができ、風量調整を簡素化できる。
又本発明によれば、前記スライドダンパの軸長は、少なくとも前記小円筒状空間の1つを閉塞する長さを有しているので、供給する2次空気の旋回強さの調整が可能となる。
又本発明によれば、前記スライドダンパは、同心多重円状に設けられた複数の円筒体から構成され、該各円筒体は独立してスライド可能であるので、円筒状空間の開口状態の多様化が図れ、多様な空気調整が可能となる。
又本発明によれば、前記スライドダンパは、前記複数の円筒体により前記円筒状空間を閉塞可能であるので、該円筒状空間に対して2次空気の停止が可能であり、2次空気供給系のダンパを省略することができる。
又本発明によれば、前記スライドダンパは、少なくとも3の円筒体から構成され、該各円筒体は独立してスライド可能であり、前記円筒状空間を任意の位置で、任意の幅で開口可能としたので、多様な空気調整が可能となる。
又本発明によれば、前記円筒状空間は、複数の仕切板により3以上の小円筒状空間に分割され、該各小円筒状空間毎にそれぞれ前記空気ベーンが設けられ、該空気ベーンは小円筒状空間毎に傾斜角が異なるので、前記円筒状空間を任意の位置で、任意の幅で開口することで、2次空気の風量、旋回強さの調整が可能である。
更に又本発明によれば、前記ウインドボックスの炉心側側面と前記端板との間に掛渡って前記空気ベーンが設けられ、該空気ベーンは軸心方向に沿って傾斜角が変更されたので、前記円筒状空間を任意の位置で、任意の幅で開口することで、2次空気の風量、旋回強さの調整が可能である等の優れた効果を発揮する。
本発明の第1の実施例に係る微粉炭バーナを示す概略断面図である。 図1のA−A矢視図であり、(A)は2次空気調整孔が全開状態を示し、(B)は半開状態を示し、(C)は全閉状態を示している。 図1のB−B矢視図である。 図1のC−C矢視図である。 本発明の第2の実施例に係る微粉炭バーナを示す概略断面図である。 本発明の第3の実施例に係る微粉炭バーナを示す概略断面図である。 (A)(B)(C)は、該第3の実施例に於ける作動を示す説明図である。 本発明の第4の実施例に係る微粉炭バーナを示す概略断面図である。 (A)(B)(C)(D)(E)(F)は、該第4の実施例に於ける作動を示す説明図である。 石炭焚きボイラの概略説明図である。 従来の微粉炭バーナを示す概略断面図である。
以下、図面を参照しつつ本発明の実施例を説明する。
図1〜図4は第1の実施例を示し、本発明を微粉炭バーナに実施した場合を示している。
尚、図中、図11中で示したものと同等のものには同符号を付し、その説明を省略する。
微粉炭バーナ15はウインドボックス14に収納され、又ノズル本体16の先端部を収納する様に空気調整装置36が設けられる。前記ウインドボックス14を経て前記空気調整装置36の周囲から、又前記微粉炭バーナ15の軸心方向から2次空気34が取込まれ、該2次空気34は前記空気調整装置36によって旋回が与えられ、スロート13に向って流出する。又、2次空気34の周囲或は軸方向からの流量を調整することで、旋回流の強さが調整される。
次に、前記空気調整装置36について説明する。
炉壁12の炉壁外面(又はウインドボックス14の炉心側側面)39から所要距離離れた位置に、端板37を外筒ノズル18に取付ける。前記端板37は、前記ノズル本体16の中心線と直交し、又該ノズル本体16と同心の円板形状をしている。又、前記端板37には円周方向に所定等間隔、例えば90°間隔で4箇所2次空気導入孔38が穿設されている。該2次空気導入孔38は前記ノズル本体16の中心と同心の円弧形状であり、中心角は45°より小さくなっている。
前記2次空気導入孔38の外周は、後述する炉外側空気導入室51の内端と同位置或は該内端よりも中心側に位置し、前記2次空気導入孔38は、前記端板37を円周8等分した部分に収るものとする。
前記端板37の炉外側には該端板37と同心且つ該端板37よりも外径の大きい円板形状の回転ダンパ42が回転可能に設けられ、該回転ダンパ42と前記端板37は気密に摺動可能となっている。又、前記回転ダンパ42の周縁には図示しないギヤ歯が刻設され、該ギヤ歯にピニオンギヤ44が噛合している。前記回転ダンパ42は前記ピニオンギヤ44を介して回転可能となっている。
又、前記回転ダンパ42には円周方向に所定等間隔、例えば90°間隔で4箇所2次空気導入孔45が穿設され、該2次空気導入孔45は前記2次空気導入孔38と相似形、或は略相似形であり、前記2次空気導入孔38よりも大きくなっている。
前記2次空気導入孔45は前記2次空気導入孔38と重なり合う位置に穿設され、重なり合った状態では前記2次空気導入孔45に遮られることなく前記2次空気導入孔38が全開する様になっている。又、重なり合った状態から前記回転ダンパ42を45°回転させることで、前記2次空気導入孔45と前記2次空気導入孔38が、それぞれ前記端板37と前記回転ダンパ42によって相互に全閉される様になっている。
尚、該回転ダンパ42は、前記2次空気導入孔45と前記2次空気導入孔38が重なり合った全開状態(図2(A)参照)から、前記2次空気導入孔45と前記2次空気導入孔38が、それぞれ前記端板37と前記回転ダンパ42とで遮られる全閉状態(図2(C)参照)迄回転できれば良いので、各2次空気導入孔38,45を4箇所に穿設した際には前記回転ダンパ42の周縁に図示しないギヤ歯を該回転ダンパ42が45°回転可能な分だけ刻設すれば良い。
前記炉壁外面39と前記端板37との間にリング状の仕切板41が設けられ、該仕切板41の外径は前記端板37と同径となっている。前記仕切板41と前記炉壁外面39との間に第1空気ベーン46が円周方向に所定間隔で設けられ、該第1空気ベーン46の内端は前記仕切板41の内周円に合致するか、又は所要寸法だけ外周側に後退している。
又、前記端板37と前記仕切板41との間には第2空気ベーン47が円周方向に所定間隔で設けられ、該第2空気ベーン47の内端は前記仕切板41の内周円に合致するか、又は所要寸法だけ外周側に後退している。
前記第1空気ベーン46及び前記第2空気ベーン47は、円周等分割で且つ前記微粉炭バーナ15の規模に対応し、10枚〜40枚程度の範囲で設けられている。前記第1空気ベーン46は、該第1空気ベーン46の内端を通過する円の接線に対して傾斜角αで傾斜しており、旋回流を生じさせる為に傾斜角αは25°±10°の範囲で設定される(図3参照)。又、前記第2空気ベーン47は、該第2空気ベーン47の内端を通過する円の接線に対して傾斜角βで傾斜しており、旋回流を生じさせる為に傾斜角βは45°±10°の範囲で設定される(図4参照)。
又、前記第1空気ベーン46と前記第2空気ベーン47は、前記炉壁外面39に遮られて炉内から直接見えない様になっており、炉内輻射熱による劣化が抑制される。
前記端板37は、前記炉壁外面39との間に前記外筒ノズル18と同心の円筒状空間48を形成し、該円筒状空間48は外周面が開放され、前記ウインドボックス14内部と連通し、前記円筒状空間48の外周部は前記仕切板41によって炉内側空気導入室49と炉外側空気導入室51に仕切られ、前記炉内側空気導入室49と前記炉外側空気導入室51とは内周部で連通する。
前記円筒状空間48と同心であり、該円筒状空間48を囲繞する様に短円筒状のスライドダンパ52が設けられる。該スライドダンパ52の幅(軸長)は、少なくとも前記仕切板41と前記端板37間の距離以上であり、該端板37、前記仕切板41に嵌合し、摺動自在となっている。
前記ウインドボックス14の外側面には、モータ等の第1アクチュエータ54が設けられている。該第1アクチュエータ54はロッド56を介して前記ピニオンギヤ44と連結され、前記第1アクチュエータ54の駆動により、前記ロッド56を介して前記ピニオンギヤ44が回転し、更に図示しないギヤ歯を介して前記回転ダンパ42が回転する様になっている。前記第1アクチュエータ54、前記ロッド56、前記ピニオンギヤ44は、前記回転ダンパ42を回転させる為の第1の駆動手段を構成している。
尚、該回転ダンパ42の回転量、即ち前記2次空気導入孔38の開度は、前記第1アクチュエータ54に設けたエンコーダ等の角度検出器によって検出される。又、前記ロッド56にハンドルを固着し、手動で前記回転ダンパ42を回転させる様にしてもよい。この場合、前記ウインドボックス14の外側面に前記回転ダンパ42の回転量を示す角度目盛りを設けてもよい。
又、前記ウインドボックス14の外側面には、油圧シリンダ等の第2アクチュエータ53が設けられている。該第2アクチュエータ53はロッド55を介して前記スライドダンパ52に連結され、前記第2アクチュエータ53の駆動により、前記スライドダンパ52がスライドする様になっている。前記第2アクチュエータ53、前記ロッド55は、前記スライドダンパ52をスライドさせる為の第2の駆動手段を構成している。
次に、第1の実施例の作動について説明する。
2次空気34に旋回流を与えて燃焼に供する場合は、前記第2アクチュエータ53により前記スライドダンパ52を前進、或は後退させることで旋回流強さを調整できる。又該スライドダンパ52の位置は図示しない検出器によって検出可能となっている。
又、前記回転ダンパ42を回転させることで、前記2次空気導入孔45、前記2次空気導入孔38から前記円筒状空間48に供給される旋回流を与えない2次空気34の量を調整できる。
先ず、前記回転ダンパ42により前記2次空気導入孔38を完全に閉塞した状態(図2(C)参照)とし、前記スライドダンパ52を後退させ、該スライドダンパ52により前記端板37と前記仕切板41間を閉塞した場合、2次空気34は前記第1空気ベーン46を通過し、該第1空気ベーン46を通過する過程で旋回が与えられ、強旋回の旋回流として前記スロート13に流出する。尚、この状態では旋回強さが最大となる。
又、前記スライドダンパ52を前進させ、該スライドダンパ52により前記仕切板41と前記炉壁外面39間を閉塞した場合、2次空気34は前記第2空気ベーン47を通過し、該第2空気ベーン47を通過する過程で旋回が与えられ、弱旋回の旋回流として前記スロート13に流出する。
更に、前記回転ダンパ42を回転させ、前記2次空気導入孔38と前記2次空気導入孔45とを重ね合せて全開状態(図2(A)参照)とすることで、2次空気34が旋回を与えられることなく前記円筒状空間48に供給され、旋回流のない軸流として前記スロート13に流出する。尚、前記スライドダンパ52により前記仕切板41と前記炉壁外面39間を閉塞し、前記回転ダンパ42を全開状態とした時に旋回強さが最小となる。
2次空気34の旋回強さを調整する場合には、前記スライドダンパ52の位置によって前記第1空気ベーン46に流入する風量、前記第2空気ベーン47に流入する風量の割合を調整すること、更に前記回転ダンパ42による前記2次空気導入孔38の開度を調整することの2つの調整方法の組合わせで行う。例えば、前記スライドダンパ52を図1に示す様に、中間位置とし、前記炉内側空気導入室49及び前記炉外側空気導入室51それぞれを部分的に開口し、前記端板37に遮られている前記2次空気導入孔45を部分的に開放する。
2次空気34の一部は前記炉内側空気導入室49に流入し、更に一部が前記炉外側空気導入室51に流入し、残部は前記2次空気導入孔38、前記2次空気導入孔45から直接前記円筒状空間48に供給される。
前記炉内側空気導入室49に流入した2次空気34は、前記第1空気ベーン46によって強旋回流が与えられ、前記炉外側空気導入室51に流入した2次空気34は、前記第2空気ベーン47によって弱旋回流が与えられる。前記炉外側空気導入室51から流出した弱旋回流は、前記炉内側空気導入室49から流出した強旋回流、前記2次空気導入孔38から流出する軸流と合流する。
前記炉内側空気導入室49からの強旋回流と、前記炉外側空気導入室51からの弱旋回流、前記2次空気導入孔38からの軸流が合流することで、それぞれの旋回流の強さが相殺され、前記スロート13へは旋回強さ、軸心方向の流れ強さが調整された旋回流が供給される。
而して、前記スライドダンパ52の位置を調整し、前記回転ダンパ42を調整することで、旋回流最大から旋回流最小迄の2次空気34を供給することができ、前記微粉炭バーナ15の燃焼状態、火炎の位置を調整することができる。
又、上記した前記微粉炭バーナ15に於いて、前記第1空気ベーン46及び前記第2空気ベーン47は固定的に設けられており、前記第1空気ベーン46及び前記第2空気ベーン47の傾斜角が経時的に変化することはない。更に、前記スライドダンパ52と前記ロッド55との連結箇所で可動部分はなく、経時的にガタが増大することもなく、前記第2アクチュエータ53が与える変位は正確に前記スライドダンパ52に伝達され、該スライドダンパ52の位置調整で、経時的に精度が低下することもない。更に、前記回転ダンパ42は回転支持されているので、経時的に発生するガタは少なく、前記スライドダンパ52のバックラッシが前記回転ダンパ42の回転に与える影響は小さく、やはり経時的に精度が低下することはない。
尚、上記第1の実施例に於いて、前記炉内側空気導入室49と炉外側空気導入室51の何れか一方、例えば該炉外側空気導入室51を閉塞し、前記スライドダンパ52の移動により前記炉内側空気導入室49に対する開口量を調整する様にし、前記スライドダンパ52の移動と前記回転ダンパ42の回転によって2次空気34の供給風量、旋回強さを調整する様にしても良い。この場合、前記2次空気導入孔38、前記炉内側空気導入室49をそれぞれ全閉とすることができ、2次空気34の供給を停止することができる。この様に、前記空気調整装置36が2次空気供給停止機能を持つことで、図10で示したダンパ9を省略することができ、設備の簡略化、制御系の簡素化を図ることができる。
図5は、第2の実施例を示している。尚、図5中、図1中で示したものと同等のものには同符号を付し、説明を省略する。
第2の実施例では、炉外側空気導入室51が開口する周面に、パンチングメタル、網等の多孔部材57を設けたものである。
該多孔部材57を設けていない状態では、第1空気ベーン46と第2空気ベーン47の傾斜角が異なるので、2次空気34が炉内側空気導入室49と前記炉外側空気導入室51を通過する際の圧力損失の程度に差がある。この為、前記炉内側空気導入室49を閉塞した場合と、前記炉外側空気導入室51を閉塞した場合とでは、供給風量が変化する。この為、前記スライドダンパ52による空気調整に併せて、1次空気24の供給側で送風風量の調整を行う必要がある。又は、2次空気34の供給側に設けた図示しない調整ダンパ(図10に示したダンパ9の相当)により、風量や圧力を調整する必要がある。
圧力調整手段である前記多孔部材57を設け、該多孔部材57による圧損と前記第2空気ベーン47による圧損を加えたものと、前記第1空気ベーン46による圧損とを同等とすることで、前記スライドダンパ52の位置に関わらず、空気調整装置36から送出される空気流量を所定の値に維持できる。
更に、2次空気導入孔38に前記多孔部材57を設け、前記2次空気導入孔38、2次空気導入孔45を通過する2次空気34の圧損を、前記第1空気ベーン46による圧損と、前記第2空気ベーン47と前記多孔部材57による圧損とを同等とすることで、前記スライドダンパ52と前記回転ダンパ42の位置に関わらず、前記空気調整装置36から送出される空気流量を所定の値に維持することができる。
図6は、第3の実施例を示している。尚、図6中、図1中で示したものと同等のものには同符号を付し、説明を省略する。又、回転ダンパ42を駆動する第1アクチュエータ54については図示を省略する。又、前記回転ダンパ42の回転による2次空気導入孔38の調整、作用については第1の実施例と同様であるので説明を省略する。
第3の実施例では、スライドダンパ52を複数の円筒体で構成される分割構造とし、空気調整装置36の空気調整の多様化を図ったものである。尚、図示では2分割の場合を示している。
前記スライドダンパ52は、スライドダンパ52aとスライドダンパ52bによって構成され、前記スライドダンパ52aと前記スライドダンパ52bとは多重円状に設けられ、相互に干渉することなく自在にスライド可能としたものである。又、前記スライドダンパ52a、前記スライドダンパ52bは、それぞれ第2アクチュエータ53a、第2アクチュエータ53bに連結され、前記第2アクチュエータ53a、前記第2アクチュエータ53bによって独立して駆動可能としたものである。
次に、図7により第3の実施例の作動態様を説明する。
前記スライドダンパ52aと前記スライドダンパ52bとを重合させ、前記スライドダンパ52aと前記スライドダンパ52bとを同期させ、一体に移動させれば、第1の実施例と同様な作動が得られる(図7(B)、図7(C)参照)。
次に、前記スライドダンパ52aにより炉内側空気導入室49を閉塞し、前記スライドダンパ52bにより炉外側空気導入室51を閉塞することで、前記空気調整装置36を全閉状態とすることができる(図7(A)参照)。
これは、該当する微粉炭バーナ15による燃焼を停止させた場合であり、前記空気調整装置36によって2次空気34の供給を停止することができる。
前記空気調整装置36が2次空気供給停止機能を持つことで、図10で示したダンパ9を省略することができ、設備の簡略化、制御系の簡素化を図ることができる。
又、前記スライドダンパ52aと前記スライドダンパ52bとを部分的に重合させ、更に重合代を調整することで、前記炉内側空気導入室49、前記炉外側空気導入室51それぞれの開口面積の調整が行え、旋回強さの調整と供給風量の調整を合わせて行うことができる。
更に、高い燃焼性を持つ燃料が供給され、前記炉内側空気導入室49を閉塞し、前記炉外側空気導入室51を全開にしても火炎が上手く発せられない場合には、前記炉内側空気導入室49と前記炉外側空気導入室51を閉塞し、前記回転ダンパ42を回転させることで、旋回のない軸流のみをスロート13に供給することができる。
図8は、第4の実施例を示している。尚、図8中、図1中で示したものと同等のものには同符号を付し、説明を省略する。又、回転ダンパ42及び該回転ダンパ42を駆動する第1アクチュエータ54、及びスライドダンパ52を駆動する第2アクチュエータ53については図示を省略する。
第4の実施例では、空気調整装置36の空気調整機能を更に多様化したものである。
第4の実施例に係る前記空気調整装置36では、円筒状空間48に仕切板41a,41b,41cを設け、前記円筒状空間48を軸心方向に4等分し、空気導入室58a,58b,58c,58dを形成したものである(図9参照)。
該空気導入室58a,58b,58c,58dにはそれぞれ空気ベーン59a,59b,59c,59dを設け、該空気ベーン59a,59b,59c,59dの傾斜角γa,γb,γc,γdを、γa<γb<γc<γdとし、炉外側に向って漸次傾斜角が大きく(旋回強さが小さく)なる様に設定したものである。
又、前記スライドダンパ52は3分割構造とし、前記円筒状空間48の1/4の軸長のスライドダンパ52a,52b、前記円筒状空間48の1/2の軸長のスライドダンパ52cから構成されている。
又、前記スライドダンパ52a,52b,52cは円周多重円構造で、相互に干渉することなく自在にスライド可能となっている。又、該スライドダンパ52a,52b,52cは、それぞれ個別にアクチュエータ(図示せず)に連結され、個々のアクチュエータの駆動により独立してスライド可能としたものである。
図9(A)は前記空気調整装置36の全閉状態を示し、前記スライドダンパ52a,52bにより前記空気導入室58a,58bを閉塞し、前記スライドダンパ52cにより前記空気導入室58c,58dを閉塞したものである。
図9(B)に示される様に、前記スライドダンパ52a,52bを前記スライドダンパ52cに重合させると、前記空気導入室58a,58bが開口され、前記空気ベーン59a,59bにより旋回が与えられた2次空気34がスロート13に導入される。前記空気ベーン59a,59bとは傾斜角度が異なるので、該空気ベーン59a,59bによって与えられる2つの旋回強さの中間的な旋回強さを持つ2次空気34が前記スロート13に導入される。
又、前記スライドダンパ52a,52bを前記スライドダンパ52cに重合させたまま一体に炉内側に移動させ、前記空気導入室58a,58bを閉塞し、前記空気導入室58c,58dを開口すると、前記空気ベーン59c,59dにより旋回が与えられた2次空気34が前記スロート13に導入される。前記空気ベーン59c,59dとは傾斜角度が異なるので、該空気ベーン59c,59dによって与えられる2つの旋回強さの中間的な旋回強さを持つ2次空気34が前記スロート13に導入される。
図9(C)に示される様に、図9(B)の状態から前記スライドダンパ52a,52bの何れか一方(図示ではスライドダンパ52a)で、前記空気導入室58bを閉塞すると前記空気導入室58aのみが開口され、前記空気ベーン59aで最大の旋回を与えられた2次空気34が前記スロート13に供給される。
図9(C)の状態で、前記スライドダンパ52aのみを後退させると、開口幅Wが拡大し、前記空気導入室58a、及び前記空気導入室58bの一部を通過した2次空気34が供給され、供給風量が増大する。
図9(D)に示される様に、図9(C)の状態から前記スライドダンパ52aを前進させ、前記空気導入室58aを閉塞すると、前記空気導入室58bのみが開口され、前記空気ベーン59bで2番目に強い旋回が与えられた2次空気34が前記スロート13に供給される。
図9(D)の状態で、前記スライドダンパ52b,52cを一体に後退させると、開口幅Wが拡大し、前記空気導入室58b、及び前記空気導入室58cの一部を通過した2次空気34が供給され、供給風量が増大する。
図9(E)に示される様に、図9(D)の状態から前記スライドダンパ52bを前進させ、前記空気導入室58bを閉塞し、前記スライドダンパ52cを後退させて前記空気導入室58cを開口する。
2次空気34は前記空気導入室58cに流入し、前記空気ベーン59cにより2番目に弱い旋回力が与えられて前記スロート13に供給される。
図9(E)の状態で、前記スライドダンパ52cを後退させると、或は前記スライドダンパ52bを前進させると、或は前記スライドダンパ52cを後退させると共に前記スライドダンパ52bを前進させると開口幅Wが拡大し、前記空気導入室58c、及び前記空気導入室58b、58dの一部を通過した2次空気34が供給され、供給風量が増大する。
図9(F)に示される様に、図9(E)の状態から前記スライドダンパ52cを前進させ、該スライドダンパ52cにより、前記空気導入室58c,58bを閉塞する様にすれば、前記空気導入室58dが開口する。
該空気導入室58dに流入した2次空気34は、前記空気ベーン59dによって最も弱い旋回力が与えられて前記スロート13に供給される。
この場合、供給風量を増大させたい場合は、前記スライドダンパ52cを前進させ、前記空気導入室58cの一部を開口する。一部の2次空気34が前記空気導入室58cを通過し、前記空気ベーン59cにより旋回を与えられ、前記空気導入室58dを通過した2次空気34に合流する。
尚、第4の実施例に於いて、前記仕切板41a,41b,41cを取除き、端板37と炉壁外面39間に連続した空気ベーン59を掛渡して設け、該空気ベーン59を炉心側で傾斜角を小さくし、後退するに従って漸次角度が大きくなる様に形成しても良い。又、前記スライドダンパ52の構造は同一とする。
前記空気調整装置36の開口位置が異なることで、2次空気34は前記空気ベーン59の異なる傾斜角の部分を通過することになり、前記空気調整装置36の開口位置を変えることで、2次空気34の旋回強さを調整することができる。尚、前記回転ダンパ42の回転により前記2次空気導入孔38の開度を調整することで、2次空気34の風量、旋回強さを更に調整できることは言う迄もない。
又、第4の実施例では前記スライドダンパ52を3等分したが、4等分以上としてもよい。
尚、本発明は、微粉炭バーナに限らず、石油等の燃料を燃焼させるバーナにも実施可能であることは言う迄もない。
1 火炉
12 炉壁
14 ウインドボックス
16 ノズル本体
18 外筒ノズル
34 2次空気
36 空気調整装置
37 端板
38 2次空気導入孔
39 炉壁外面
41 仕切板
42 回転ダンパ
45 2次空気導入孔
46 第1空気ベーン
47 第2空気ベーン
48 円筒状空間
49 炉内側空気導入室
51 炉外側空気導入室
52 スライドダンパ
53 第2アクチュエータ
54 第1アクチュエータ
57 多孔部材
58 空気導入室
59 空気ベーン

Claims (10)

  1. 炉壁に設けられるバーナスロートの中心軸心上に設けられると共にウインドボックスに収納されるノズル本体の先端部に2次空気調整装置が設けられるバーナであって、前記2次空気調整装置は、前記ウインドボックスの炉心側側面との間に、周面が開口する円筒状空間を形成すると共に軸心方向に貫通し、該円筒状空間と連通する孔が穿設された端板と、軸心方向に貫通する孔が穿設され、周方向に回転して前記端板の孔を開閉可能である回転ダンパと、前記円筒状空間を囲繞し、軸心方向にスライド可能なスライドダンパと、前記円筒状空間の円周に沿って所定の間隔で設けられ2次空気に旋回を与える空気ベーンと、前記回転ダンパを回転させる第1の駆動手段と、前記スライドダンパをスライドさせる第2の駆動手段とを具備し、前記回転ダンパの孔と前記端板の孔を介して前記円筒状空間に軸流を軸心方向から供給することを特徴とするバーナ。
  2. 前記円筒状空間を軸心方向に仕切る仕切板と、仕切られた小円筒状空間毎に円周方向に沿って所定の間隔で設けられた2次空気に旋回を与える前記空気ベーンを設け、該空気ベーンは小円筒状空間毎に傾斜角が異なる請求項1のバーナ。
  3. 前記小円筒状空間のうち、傾斜角の一番小さな前記空気ベーンが設けられた小円筒状空間以外に圧力調整手段を設けた請求項2のバーナ。
  4. 前記端板の孔に圧力調整手段を設けた請求項2又は請求項3のバーナ。
  5. 前記スライドダンパの軸長は、少なくとも前記小円筒状空間の1つを閉塞する長さを有している請求項2のバーナ。
  6. 前記スライドダンパは、同心多重円状に設けられた複数の円筒体から構成され、該各円筒体は独立してスライド可能である請求項1又は請求項4のバーナ。
  7. 前記スライドダンパは、前記複数の円筒体により前記円筒状空間を閉塞可能である請求項5のバーナ。
  8. 前記スライドダンパは、少なくとも3の円筒体から構成され、該各円筒体は独立してスライド可能であり、前記円筒状空間を任意の位置で、任意の幅で開口可能とした請求項5又は請求項6のバーナ。
  9. 前記円筒状空間は、複数の仕切板により3以上の小円筒状空間に分割され、該各小円筒状空間毎にそれぞれ前記空気ベーンが設けられ、該空気ベーンは小円筒状空間毎に傾斜角が異なる請求項1のバーナ。
  10. 前記ウインドボックスの炉心側側面と前記端板との間に掛渡って前記空気ベーンが設けられ、該空気ベーンは軸心方向に沿って傾斜角が変更された請求項1のバーナ。
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