JP5386230B2 - Fuel burner and swirl combustion boiler - Google Patents
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Description
本発明は、たとえば微粉炭等の粉体(固体)燃料を焚く固体燃料焚きの旋回燃焼ボイラに関する。 The present invention relates to a swirl combustion boiler that burns solid fuel such as pulverized coal.
従来、固体燃料焚きのボイラには、たとえば固体燃料として微粉炭を焚く石炭焚ボイラがある。このような石炭焚ボイラにおいては、旋回燃焼ボイラ及び対向燃焼ボイラという二種類の燃焼方式が知られている。
このうち、微粉炭焚きの旋回燃焼ボイラにおいては、燃料の微粉炭とともに石炭バーナから投入される1次空気の上下に2次空気投入用の2次空気投入ポートを設置し、石炭バーナ周囲の2次空気について流量調整を行っている。(たとえば、特許文献1参照)
Conventionally, solid fuel-fired boilers include, for example, coal-fired boilers that burn pulverized coal as solid fuel. In such a coal fired boiler, two types of combustion systems are known: a swirl combustion boiler and an opposed combustion boiler.
Of these, in the pulverized coal-fired swirl combustion boiler, secondary air input ports for secondary air input are installed above and below the primary air input from the coal burner together with the pulverized coal of fuel. The flow rate is adjusted for the secondary air. (For example, see Patent Document 1)
上述した1次空気は、燃料の微粉炭を搬送するために必要な空気量であり、石炭を粉砕して微粉炭とするローラミル装置において空気量が規定される。
上述した2次空気は、旋回燃焼ボイラ内において火炎全体を形成するために必要となる空気量を吹き込むものである。従って、旋回燃焼ボイラの2次空気量は、概ね微粉炭の燃焼に必要な全空気量から1次空気量を差し引いたものとなる。
The primary air described above is an amount of air necessary for conveying pulverized coal as fuel, and the amount of air is defined in a roller mill device that pulverizes coal into pulverized coal.
The secondary air mentioned above blows in the air quantity required in order to form the whole flame in a swirl combustion boiler. Therefore, the secondary air amount of the swirl combustion boiler is approximately the total air amount necessary for the combustion of the pulverized coal minus the primary air amount.
一方、対向燃焼ボイラのバーナにおいては、1次空気(微粉炭供給)の外側に2次空気及び3次空気を導入して空気導入量の微調整を行うことが提案されている。(たとえば、特許文献2参照) On the other hand, in the burner of the opposed combustion boiler, it has been proposed to finely adjust the air introduction amount by introducing secondary air and tertiary air outside the primary air (pulverized coal supply). (For example, see Patent Document 2)
ところで、上述した従来の旋回燃焼ボイラにおいては、窒素酸化物(NOx)を低減するため、一般的には追加空気投入(Additional Air;AA)を用いた二段燃焼を行い、バーナ付近では還元燃焼が行われている。
また、従来のバーナでは、微粉炭バーナの外周に保炎機構(先端角部の調整、旋回等)を設置し、さらに、微粉炭バーナのすぐ外周に近接して2次空気、あるいは3次空気を投入するための空気投入ポートを設置した構成が一般的である。このため、微粉炭バーナにおいては、投入された微粉炭への着火が火炎外周で起こり、火炎外周の着火領域では空気投入ポートからの空気が多量に混合されることとなる。
By the way, in the conventional swirl combustion boiler described above, in order to reduce nitrogen oxides (NOx), in general, two-stage combustion using additional air (AA) is performed, and reduction combustion is performed in the vicinity of the burner. Has been done.
Further, in the conventional burner, a flame holding mechanism (adjustment of the tip corner, turning, etc.) is installed on the outer periphery of the pulverized coal burner, and further, the secondary air or the tertiary air is adjacent to the outer periphery of the pulverized coal burner. In general, a configuration in which an air input port for supplying air is installed is provided. For this reason, in the pulverized coal burner, the charged pulverized coal is ignited on the outer periphery of the flame, and a large amount of air is mixed in the ignition region on the outer periphery of the flame.
この結果、微粉炭バーナの火炎には、火炎外周にNOxを発生させる高温酸素残存領域が形成される。この高温酸素残存領域は、酸素濃度が高くなり、高温での燃焼が進行する火炎外周の領域であるから、NOxを発生しやすい燃焼環境となっている。従って、従来の微粉炭バーナに形成される火炎においては、高温酸素残存領域を形成する火炎外周からのNOx発生量が多くなる。
こうして、微粉炭バーナの火炎外周から発生したNOxは、そのまま火炎外周を通過することになるので、燃焼環境が異なる火炎内部と比較すれば、還元が遅れることとなる。この結果、火炎外部で発生したNOxは還元されずに残り、この残存したNOxが従来の微粉炭バーナ及び旋回燃焼ボイラにおけるNOx発生の原因となっている。
As a result, in the flame of the pulverized coal burner, a high-temperature oxygen residual region that generates NOx is formed on the outer periphery of the flame. This high temperature oxygen residual region is a flame outer periphery region where the oxygen concentration becomes high and combustion at a high temperature proceeds, and therefore, it is a combustion environment in which NOx is likely to be generated. Therefore, in the flame formed in the conventional pulverized coal burner, the amount of NOx generated from the outer periphery of the flame forming the high temperature oxygen residual region increases.
In this way, NOx generated from the outer periphery of the flame of the pulverized coal burner passes through the outer periphery of the flame as it is, so that the reduction is delayed as compared with the inside of the flame having a different combustion environment. As a result, NOx generated outside the flame remains without being reduced, and the remaining NOx is a cause of NOx generation in the conventional pulverized coal burner and the swirl combustion boiler.
このような背景から、微粉炭等の固体燃料を焚く旋回燃焼ボイラにおいては、火炎の外周に形成される高温酸素残存領域を抑制し、NOx発生量を低減することが望まれる。
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、火炎の外周に形成される高温酸素残存領域を抑制(弱く)することにより、NOx発生量の低減を可能にした燃料バーナ及びこれを備えた固体燃料焚きの旋回燃焼ボイラを提供することにある。
From such a background, in a swirl combustion boiler that burns solid fuel such as pulverized coal, it is desired to suppress the high-temperature oxygen remaining region formed on the outer periphery of the flame and reduce the amount of NOx generated.
The present invention has been made in view of the above circumstances, and its object is to reduce the amount of NOx generated by suppressing (weakening) the high temperature oxygen remaining region formed on the outer periphery of the flame. Another object of the present invention is to provide a fuel burner and a solid fuel-fired swirl combustion boiler having the fuel burner.
本発明は、上記の課題を解決するため、下記の手段を採用した。
本発明に係る燃料バーナは、粉体燃料を焚くボイラの火炉内へ粉体燃料及び空気を投入して燃焼させるバーナの燃料バーナが、前記粉体燃料を1次空気で搬送して前記火炉内へ投入する燃料流路先端部に、流れ方向の角度を流路断面中央部に向けて絞るガイドを備え、前記ガイドが内側に凸の翼断面形状を有していることを特徴とするものである。
In order to solve the above problems, the present invention employs the following means.
The fuel burner according to the present invention is a burner fuel burner for injecting and burning powdered fuel and air into a furnace of a boiler that burns powdered fuel. The fuel flow path to be fed into the fuel flow path is provided with a guide for narrowing the angle in the flow direction toward the flow path cross-sectional central part, and the guide has a blade cross-sectional shape protruding inward. is there.
このような本発明の燃料バーナによれば、粉体燃料を1次空気で搬送して火炉内へ投入する燃料流路先端部に、流れ方向の角度を流路断面中央部に向けて絞るガイドを備えているので、バーナ先端で火炎中央部に濃炎を形成して保炎することができる。このため、火炎の広がりが抑制され、しかも、火炎内部で粉体燃料に着火するので、NOxは火炎内部で発生して迅速に還元される。
そして、ガイドが内側に凸の翼断面形状を有していることにより、ガイド内側(流路断面中央側)の静圧を下げて粉体燃料を巻き込むので、粉炭燃料を中央部に集めて効率よく濃炎を形成することができる。
According to such a fuel burner of the present invention, the guide for narrowing the angle in the flow direction toward the center of the cross section of the flow path at the front end of the fuel flow path where the pulverized fuel is transported by primary air and introduced into the furnace. Therefore, it is possible to form a concentrated flame at the center of the flame at the tip of the burner and hold the flame. For this reason, the spread of the flame is suppressed, and the pulverized fuel is ignited inside the flame, so that NOx is generated inside the flame and quickly reduced.
Since the guide has an inwardly convex blade cross-sectional shape, the pulverized fuel is entrained by lowering the static pressure inside the guide (flow passage cross-section center side). A rich flame can be formed well.
上記の燃料バーナにおいて、前記ガイドを絞る角度αは20度以上に設定されていることが好ましく、これにより、剥離領域に渦が発生して流れを乱すため、着火性を向上させることができる。 In the fuel burner described above, the angle α for narrowing the guide is preferably set to 20 degrees or more. As a result, a vortex is generated in the separation region and the flow is disturbed, so that the ignitability can be improved.
上記の燃料バーナにおいて、前記ガイドの先端部にリブを設けることが好ましく、これにより、流れの乱れをさらに促進して着火性を向上させることができる。
上記の燃料バーナにおいて、前記ガイドの位置は、バーナ先端位置からガイド先端までの軸方向距離Xをバーナ高さ寸法hの2倍以上(X≧2h)に設定することが好ましく、これにより、中央部の流速を低減することができる。
In the fuel burner described above, it is preferable to provide a rib at the tip of the guide, whereby the turbulence of the flow can be further promoted to improve the ignitability.
In the fuel burner, the guide position is preferably set such that the axial distance X from the burner tip position to the guide tip is set to be not less than twice the burner height dimension h (X ≧ 2h). The flow rate of the part can be reduced.
本発明に係る旋回燃焼ボイラは、粉体燃料及び空気を炉内へ投入するバーナが各段の各コーナ部あるいは壁面部に配置される旋回燃焼方式のバーナ部とされ、各段にそれぞれ1または複数の旋回火炎が形成される旋回燃焼ボイラにおいて、前記バーナが、請求項1から4のいずれかに記載の燃料バーナと、該燃料バーナの上下または左右に各々配置されて流量調整手段を有する2次空気投入ポートとを備えていることを特徴とするものである。 In the swirl combustion boiler according to the present invention, the burner for charging pulverized fuel and air into the furnace is a burner unit of a swirl combustion method in which each burner portion is disposed at each corner portion or wall surface portion. In a swirl combustion boiler in which a plurality of swirl flames are formed, the burner includes a fuel burner according to any one of claims 1 to 4 and a flow rate adjusting means 2 disposed above and below or right and left of the fuel burner. And a secondary air input port.
このような本発明の旋回燃焼ボイラによれば、バーナが、請求項1から4のいずれかに記載の燃料バーナと、燃料バーナの上下または左右に各々配置されて流量調整手段を有する2次空気投入ポートとを備えているので、バーナ先端で火炎中央部に濃炎を形成して保炎することができる。このため、火炎の広がりが抑制され、しかも、火炎内部で粉体燃料に着火するので、NOxは火炎内部で発生して迅速に還元される。 According to such a swirl combustion boiler of the present invention, the burner is a fuel burner according to any one of claims 1 to 4 , and secondary air having flow rate adjusting means arranged above and below or on the left and right of the fuel burner. Since the injection port is provided, it is possible to hold the flame by forming a concentrated flame at the center of the flame at the tip of the burner. For this reason, the spread of the flame is suppressed, and the pulverized fuel is ignited inside the flame, so that NOx is generated inside the flame and quickly reduced.
上記の旋回燃焼ボイラにおいて、前記燃料バーナと前記2次空気投入ポートとの間には、前記燃料バーナから炉内へ向けて形成される火炎に前記2次空気投入ポートから投入される2次空気が干渉しない程度の離間距離を設けることが好ましく、これにより、2次空気投入ポートから火炎に対する2次空気の供給を緩慢にして火炎中の酸素濃度を下げるとともに、低温の2次空気による火炎の温度低下(冷却)を最小限に抑えることができる。 In the swirl combustion boiler described above, the secondary air that is input from the secondary air input port to the flame formed from the fuel burner into the furnace is provided between the fuel burner and the secondary air input port. It is preferable to provide a separation distance so as not to interfere with each other, thereby slowing the supply of secondary air to the flame from the secondary air input port to lower the oxygen concentration in the flame and reducing the flame by the low-temperature secondary air. Temperature drop (cooling) can be minimized.
上記の旋回燃焼ボイラにおいて、前記2次空気投入ポートは、前記燃料バーナの軸中心から外向きの角度θとなるように設置されていることが好ましく、これにより、2次空気投入ポートの設置位置を燃料バーナに近づけても、燃料バーナから炉内へ向けて形成される火炎に2次空気投入ポートから投入される2次空気が干渉しないため、バーナ高さの低減が可能になる。
また、2次空気投入ポートが隣接する場合には、2次空気を火炎に対して斜めに投入することにより、2次空気と火炎との混合を遅延させることができる。
In the above-described swirl combustion boiler, it is preferable that the secondary air input port is installed at an angle θ outward from the axial center of the fuel burner. Even if the fuel is close to the fuel burner, the secondary air introduced from the secondary air input port does not interfere with the flame formed from the fuel burner into the furnace, so that the burner height can be reduced.
Further, when the secondary air input port is adjacent, the mixing of the secondary air and the flame can be delayed by injecting the secondary air obliquely with respect to the flame.
上記の旋回燃焼ボイラにおいて、前記2次空気投入ポートの流路内部には、リブを設けてもよいし、あるいは、旋回羽根を設けてもよい。
ここで、2次空気投入ポートの流路内部に、たとえば流路内側(燃料バーナ側)にリブを設けることにより、火炎に対する2次空気の混合を調整することができる。また、流路内部に旋回羽根車を設けることにより、バーナ高さを抑制して2次空気の流れが火炎と干渉しないように離すことも可能になる。
In the above-described swirl combustion boiler, a rib may be provided inside the flow path of the secondary air input port, or a swirl blade may be provided.
Here, by providing a rib inside the flow path of the secondary air input port, for example, on the inner side (fuel burner side) of the flow path, the mixing of the secondary air to the flame can be adjusted. Further, by providing a swirling impeller inside the flow path, it is possible to suppress the burner height and separate the flow so that the flow of secondary air does not interfere with the flame.
上述した本発明によれば、微粉炭等の固体燃料を焚く旋回燃焼ボイラにおいて、火炎の外周に形成される高温酸素残存領域を抑制し、NOx発生量を低減するという顕著な効果が得られる。
すなわち、本発明の燃料バーナは、粉体燃料を1次空気で搬送して火炉内へ投入する燃料流路先端部に流れ方向の角度を流路断面中央部に向けて絞るガイドを備えているので、バーナ先端から粉体燃料を火炎中央部に集中投入することで、火炎中央に濃炎を形成して保炎することができる。このため、火炎の広がりが抑制され、低酸素濃度の環境下においても粉体燃料を安定燃焼させることができるようになり、しかも、火炎内部で粉体燃料に着火するので、火炎内部で発生したNOxが迅速に還元されて排出量は低減される。
According to the present invention described above, in a swirl combustion boiler that burns solid fuel such as pulverized coal, the remarkable effect of suppressing the high temperature oxygen remaining region formed on the outer periphery of the flame and reducing the amount of NOx generated can be obtained.
That is, the fuel burner of the present invention includes a guide for narrowing the angle of the flow direction toward the center of the cross section of the flow path at the front end of the fuel flow path where the pulverized fuel is conveyed by primary air and introduced into the furnace. Therefore, concentrated powder can be formed in the center of the flame to hold the powder by intensively charging the pulverized fuel from the tip of the burner into the center of the flame. For this reason, the spread of the flame is suppressed, the powdered fuel can be stably burned even in a low oxygen concentration environment, and the powdered fuel is ignited inside the flame, so that it occurred inside the flame. NOx is rapidly reduced, and the emission amount is reduced.
また、火炎と干渉しない程度に離間して配置された2次空気投入ポートから2次空気が緩慢に供給されるため、低温の2次空気による火炎の温度低下(冷却)を最小限に抑え、火炎が空気不足の状況にあるにもかかわらず、高温の火炎を維持して安定した着火が継続される。従って、本発明の旋回燃焼ボイラは、高温かつ低酸素濃度の環境下での燃焼が可能になり、NOx及び未燃分ともに大幅に低下させた燃焼が可能になる。 In addition, since the secondary air is slowly supplied from the secondary air input port arranged so as not to interfere with the flame, the temperature drop (cooling) of the flame due to the low temperature secondary air is minimized, Despite the lack of air in the flame, stable ignition is continued while maintaining a high temperature flame. Therefore, the swirl combustion boiler according to the present invention can be burned in an environment of high temperature and low oxygen concentration, and can be burned with greatly reduced NOx and unburned content.
以下、本発明に係る燃焼バーナ及び旋回燃焼ボイラの一実施形態を図面に基づいて説明する。
図3及び図4に示す旋回燃焼ボイラ10は、火炉11内へ空気を多段で投入することにより、バーナ部12から追加空気投入部(以下、「AA部」と呼ぶ)14までの領域を還元雰囲気にして燃焼排ガスの低NOx化を図っている。還元雰囲気となるバーナ部12からAA部14までの距離については、すなわち、還元燃焼ゾーンの距離(高さ)については、長くなるほど燃焼ガスの滞留時間が長くなってNOx発生量は小さくなる。なお、図中の符号20は微粉炭等の粉体燃料及び空気を投入するバーナ、15は追加空気を投入する追加空気投入ノズルである。
Hereinafter, an embodiment of a combustion burner and a swirl combustion boiler according to the present invention will be described with reference to the drawings.
The
以下の実施形態では、旋回燃焼ボイラ10が粉体燃料として微粉炭を使用する微粉炭焚きとして説明するが、これに限定されることはない。従って、微粉炭焚きのバーナ20には、微粉炭を1次空気で搬送する微粉炭混合気輸送管16及び2次空気を供給する送気ダクト17が接続され、追加空気投入ノズル15には、2次空気を供給する送気ダクト17が接続されている。
In the following embodiments, the
このように、上述した旋回燃焼ボイラ10は、微粉炭(粉体燃料)及び空気を火炉11内へ投入するバーナ20が各段の各コーナ部に配置される旋回燃焼方式のバーナ部12とされ、各段にはそれぞれ1または複数(図示の例では1個)の旋回火炎が形成される旋回燃焼方式を採用している。すなわち、図3及び図4に示す旋回燃焼ボイラ10は、微粉炭及び空気を火炉11の内部(炉内)へ投入するバーナ20が、略正方形とした断面形状を有する火炉11内で各段の各コーナ部に配置されることにより、1個の旋回火炎を形成するものである。しかし、以下に説明する本発明は、たとえば長方形断面形状を有する火炉11内のコーナ部及び壁面部にバーナ20を配置することにより、2個の旋回火炎を形成する旋回燃焼方式のバーナ部等にも適用可能であり、特に限定されることはない。
In this way, the above-described
本実施形態の旋回燃焼ボイラ10において、バーナ部12の各バーナ20は、たとえば図1に示すように、微粉炭及び空気を投入する微粉炭バーナ(燃料バーナ)21と、該微粉炭バーナ21の上下に各々配置されて2次空気を投入する2次空気投入ポート30とを備えている。
微粉炭バーナ21は、1次空気により搬送された微粉炭を投入する矩形状のコール1次ポート22と、コール1次ポート22の周囲を取り囲むように設けられて2次空気の一部を投入するコール2次ポート23とを備えている。微粉炭バーナ21から投入される微粉炭は、火炉11内へ向けて略真っ直ぐに流れる。
In the
The pulverized
微粉炭バーナ21の上下には、2次空気投入用として2次空気投入ポート30が略平行に設けられている。この2次空気投入ポート30は、各々が独立した流路及びポートに分割されており、2次空気投入ポート30から投入される2次空気は、火炉11内へ向けて略真っ直ぐに流れる。
2次空気投入ポート30の各流路及びコール2次ポート23には、たとえば図2に示すように、送気ダクト17から各々分岐した流路を介して供給される2次空気の流量調整手段として、開度調整可能なダンパ40が設けられている。なお、2次空気投入ポート30の位置については、微粉炭バーナ21の上下に限定されることはなく、左右であってもよい。
Secondary
As shown in FIG. 2, for example, as shown in FIG. 2, the flow rate adjusting means of the secondary air supplied to each flow path of the secondary
図示の構成例では、バーナ20の微粉炭バーナ21が、旋回燃焼方式とした石炭焚ボイラの火炉11内に微粉炭及び空気を投入して燃焼させるため、微粉炭を1次空気で搬送して火炉11内へ投入する燃料流路となるコール1次ポート22の先端部に、流れ方向の角度を流路断面中央部に向けて絞るガイド24を備えている。このガイド24は、コール1次ポート22内に上下一対が設けられている。
In the illustrated configuration example, the pulverized
このガイド24は、内側に(流路断面中心側)に凸の翼断面形状(曲面)とされ、上下一対のガイド24間において内側となる流路断面中央側(内部)の静圧を下げる。
このため、静圧が低下した流路断面中心側の領域に微粉炭を巻き込むことにより、コール1次ポート22の中央部に微粉炭を効率よく集めることができる。すなわち、上下一対のガイド24間に形成される流路断面積は、上流側から下流側へ角度αで傾斜するガイド24によって絞られているので、微粉炭をコール1次ポート22の中央部に集めて火炎中央へ集中投入することが可能になるが、翼断面のガイド24を採用することにより、微粉炭の集中度をより一層高めた集中投入が可能になる。
The
For this reason, the pulverized coal can be efficiently collected in the central portion of the coal
従って、上述した微粉炭バーナ21は、コール1次ポート22の先端部に流れ方向の角度αを流路断面中央部に向けて絞るガイド24を設けたので、バーナ20の先端から火炎中央部に微粉炭を集中投入することにより、火炎中央部に濃炎を形成して保炎することが可能になる。このため、火炎の広がりを抑制し、しかも、火炎内部で微粉炭に着火するようになるので、燃焼により生成されるNOxは火炎内部で発生して迅速に還元される。
Therefore, the above-described pulverized
ところで、上述した実施形態のガイド24は、内側に凸の翼断面形状を有するものとして説明したが、たとえば角度αで傾斜させた板材の採用が可能であるなど、これに限定されることはない。
また、上述した微粉炭バーナ21において、ガイド24を絞る角度αは20度以上に大きく設定することが望ましい。これは、ガイド24の外側が剥離領域となり、この剥離領域に渦が発生して流れを乱すため、着火性の向上に有効となるためである。このような渦の発生は、角度αが大きいほど顕著になる。
By the way, although the
Moreover, in the pulverized
また、図5(a)に示す第1変形例の燃料バーナ21では、ガイド24の先端部にリブ25が設けられている。このリブ25は、ガイド24の先端部内側に突出させた部分であり、上下一対のガイド24間を流れる微粉炭の流れ対して障害となる。このため、上下一対のガイド24間で絞られて乱れを生じた微粉炭の流れは、リブ25によってさらに乱れることとなる。すなわち、リブ25は、微粉炭の流れに生じる乱れをさらに促進し、火炎に投入された微粉炭の着火性をさらに向上させることができる。
In addition, in the
また、燃料バーナ21と2次空気投入ポート30との間には、燃料バーナ21から火炉11内へ向けて形成される火炎に2次空気投入ポート30から投入される2次空気が干渉しない程度の離間距離Lが設けられている。この離間距離Lは、2次空気投入ポート30から投入される2次空気の供給を緩慢にして火炎中の酸素濃度を下げるものであり、換言すれば、離間距離Lは、低温の2次空気が火炎に到達しにくい適度な距離である。すなわち、離間距離Lは、2次空気が火炎に混合されることを抑制できる程度の距離であり、2次空気を投入する圧力等の諸条件にもよるが、燃料バーナ21の高さ寸法h(図1参照)を基準にして1h〜3h程度が必要となる。
このような離間距離Lを設けることにより、火炎に混合される2次空気量が減少するので、火炎内の酸素濃度を減少させるとともに、火炎温度の低下を最小限に抑えて比較的高温の状態に維持することができる。
Further, between the
By providing such a separation distance L, the amount of secondary air mixed into the flame is reduced, so that the oxygen concentration in the flame is reduced, and the temperature of the flame is kept relatively low while minimizing the drop in the flame temperature. Can be maintained.
このように、上述した微粉炭バーナ21は、ガイド24を設けたことにより、バーナ20の先端から火炎中央部に微粉炭を集中投入することで、火炎中央に濃炎を形成して保炎することができる。このため、火炎の広がりが抑制され、酸素濃度が低い火炎内部の燃焼環境下でも微粉炭を安定燃焼させることができ、しかも、火炎内部で微粉炭に着火するので、火炎内部で発生したNOxを迅速に還元してNOx発生量を低減している。
このとき、微粉炭バーナ21と2次空気投入ポート30との間に設けた離間距離Lが火炎と2次空気との干渉を抑制しているので、火炎の中心部で着火する微粉炭は、2次空気投入ポート30から火炎に対して2次空気が緩慢に供給されるため、火炎内部の酸素濃度が低い状態で燃焼する。
As described above, the pulverized
At this time, since the separation distance L provided between the pulverized
また、離間距離Lを設けて配置した2次空気投入ポート30から2次空気が緩慢に供給されることにより、低温の2次空気による火炎の温度低下を最小限に抑えることができ、従って、火炎が空気不足で低酸素濃度の状況にあるにもかかわらず、火炎が高温化して安定した着火を継続し、高温かつ低酸素濃度での燃焼が可能になる。すなわち、火炎の外周に形成されていた局所的な高温酸素残存領域が抑制されることで小さく弱いものとなるので、NOx及び未燃分を大幅に低減した燃焼が可能になる。
Further, since the secondary air is slowly supplied from the secondary
また、図5(b)は、ガイド24の設置位置に関する変形例を示す縦断面図である。この変形例では、ガイド24の位置が、バーナ先端位置からガイド先端までの軸方向距離Xをバーナ高さ寸法hの2倍以上(X≧2h)に設定している。この結果、コール1次流路22の中央部では流速が低減されるので、バーナ20の設置角度を上下方向に変化させても、すなわち、バーナ20を水平配置から上下方向に角度をつけて設置しても、安定した濃淡分離が可能となる。
図示の構成例では、ガイド24が微粉炭バーナ21の先端から上流側に十分な距離を有する位置にある微粉炭管26内に設置されている。なお、図中の符号27はガイド24の先端からバーナ先端位置まで設けられた仕切板であり、この仕切板27の先端部にリブ25が設けられている。
FIG. 5B is a longitudinal cross-sectional view showing a modified example related to the installation position of the
In the illustrated configuration example, the
続いて、図6に示すバーナ20Aは、第1変形例の2次空気投入ポート30Aを備えたバーナ構造例を示している。
この変形例では、バーナ20Aの2次空気投入ポート30Aが、微粉炭バーナ21の軸中心と平行なバーナ外壁21aから上下方向外向きに、角度θだけ傾斜して設置されている。なお、図6に示す構成例は、図5に示した第1変形例の微粉炭バーナ21を採用しているが、これに限定されることはなく、上述した実施形態及び第1変形例とのく見合わせでもよい。
Subsequently, the
In this modification, the secondary
このように、上下方向外向きに傾斜させた2次空気投入ポート30Aを採用すると、2次空気投入ポート30Aの設置位置を微粉炭バーナ21に近づけても、微粉炭バーナ21から火炉11内へ向けて形成される火炎に2次空気投入ポート30Aから投入される2次空気が干渉しないため、バーナ高さの低減が可能になる。すなわち、2次空気投入ポート30Aから投入された2次空気は、火炎から離間する方向に流れるので、諸元を同じにして比較する場合、図6に示す最大の離間距離L1を平行配置の離間距離Lよりも小さく設定することが可能になる。
この結果、微粉炭ノズル21の上下に2次空気投入ポート30Aが配設されたバーナ20は、離間距離L1が低減されたことにより、バーナ20の全高寸法を小さくすることができる。
As described above, when the secondary
As a result, the
また、図7に示す2次空気投入ポートの第2変形例では、傾斜配置した2次空気投入ポート30Aの流路内部にリブ31を設けてある。すなわち、図示の例では、2次空気投入ポート30Aの出口内側(微粉炭ノズル21側)にリブ31を設けてあり、2次空気の流れをリブ31に衝突させることにより、2次空気の流れに変化が生じるようになっている。特に、2次空気投入ポート30Aの出口内側に設けたリブ31は、2次空気の流れを火炎から離間させる方向に変化させるので、リブ31の高さ等を適宜調整することにより、火炎に対する2次空気の混合を調整することができる。
Further, in the second modification of the secondary air input port shown in FIG. 7,
また、図8に示す2次空気投入ポートの第3変形例では、2次空気投入ポート30Bの流路内に複数の旋回羽根32を設けてある。この場合の2次空気投入ポート30Bは、微粉炭バーナ21の軸線と平行に形成されている。そして、2次空気投入ポート30Bの流路内には、旋回羽根32が設けられている。この旋回羽根32は、たとえば翼型断面を有するものであり、2次空気の流れを火炎から効率よく離間させることができる。
このような構成を採用すれば、バーナ高さを最小限に抑えて2次空気の流れが火炎と干渉しないように離間させることも可能になる。
Further, in the third modified example of the secondary air input port shown in FIG. 8, a plurality of
By adopting such a configuration, it is possible to keep the burner height to a minimum and to separate the secondary air flow so as not to interfere with the flame.
また、図9に示す2次空気投入ポートの第4変形例は、2次空気投入ポート30Cが隣接する左吹出口30L,右吹出口30Rを備えている場合であり、2次空気を火炎に対して斜めに投入することにより、2次空気と火炎との混合を遅延させることができる。
すなわち、図9(a)に示す第4変形例では、平面視がY字状に分岐して左吹出口30L,右吹出口30Rから火炉11内に2次空気を投入する2次空気投入ポート30Cとされ、微粉炭バーナ21の軸線から左右方向外向きに傾斜した左吹出口30L及び右吹出口30Rが隣接して配置されているので、2次空気は火炎から離間する方向に流出して混合が遅延する。
Moreover, the 4th modification of the secondary air injection | throwing-in port shown in FIG. 9 is a case where the secondary air injection | throwing-in
That is, in the fourth modification shown in FIG. 9 (a), the secondary air input port for supplying secondary air into the
また、このような2次空気投入ポート30Cにおいても、たとえば図10に示す2次空気投入ポートの第5変形例のように、左吹出口30L,右吹出口30Rの出口内側(微粉炭ノズル21の軸中心側)にリブ31を設けてもよい。このようなリブ31を設けることにより、2次空気の流れがリブ31に衝突して流れに変化を生じるので、2次空気の混合において遅延が大きい場合など、リブ31の高さ等を適宜調整して火炎に対する2次空気の混合を調整することができる。
Also in such a secondary
このように、上述した実施形態及び各変形例の旋回燃焼ボイラ10によれば、微粉炭等の固体燃料を焚く旋回燃焼ボイラにおいて、火炎の外周に形成される高温酸素残存領域を抑制してNOx発生量の低減が可能になる。すなわち、微粉炭バーナ21から投入される微粉炭(粉体燃料)は、ガイド24による火炎中央部への集中投入により濃炎を形成して保炎するので、火炎の広がりが抑制されて火炎内部で着火するようになり、火炎内で発生したNOxを迅速に還元してNOx発生量を低減できる。
Thus, according to the above-described embodiment and the
さらに、火炎と干渉しない程度に離間して配置された2次空気投入ポート30から2次空気が緩慢に供給されるため、低温の2次空気による火炎の温度低下(冷却)を最小限に抑えることができる。このため、2次空気の供給が緩慢で空気不足の状況にある火炎の内部においても、高温の火炎を維持して安定した着火を継続できる。従って、本発明の旋回燃焼ボイラ10は、高温かつ低酸素濃度の環境下でも微粉炭等の粉体燃料を燃焼させることができ、しかも、NOx及び未燃分ともに大幅に低下させた燃焼が可能になる。
Further, since the secondary air is slowly supplied from the secondary
ところで、上述した各実施形態及び変形例は、図示に基づいて説明した以外にも適宜組合せが可能である。また、上述した実施形態では、バーナ部12からAA14までの領域を還元雰囲気とする空気の多段投入の旋回燃焼ボイラ10として説明したが、本発明はこれに限定されることはない。
なお、本発明は上述した実施形態に限定されることはなく、たとえば粉体燃料が微粉炭に限定されないなど、その要旨を逸脱しない範囲内において適宜変更することができる。
By the way, each embodiment and modification mentioned above can be combined suitably besides having been demonstrated based on illustration. Further, in the above-described embodiment, the
In addition, this invention is not limited to embodiment mentioned above, For example, pulverized fuel is not limited to pulverized coal, For example, it can change suitably in the range which does not deviate from the summary.
10 旋回燃焼ボイラ
11 火炉
20,20A バーナ
21 微粉炭バーナ(燃料バーナ)
22 コール1次ポート(燃料流路)
23 コール2次ポート
24 ガイド
25,31 リブ
30,30A,30B,30C 2次空気投入ポート
32 旋回羽根
DESCRIPTION OF
22 Cole primary port (fuel flow path)
23 Cole
Claims (9)
前記ガイドが内側に凸の翼断面形状を有していることを特徴とする燃料バーナ。 A fuel burner of a burner that injects and burns pulverized fuel and air into a furnace furnace of a pulverized fuel conveys the pulverized fuel by primary air and inputs it into the furnace. And a guide for narrowing the flow direction angle toward the center of the cross section of the flow path ,
A fuel burner characterized in that the guide has an inwardly convex blade cross-sectional shape .
前記バーナが、請求項1から4のいずれかに記載の燃料バーナと、該燃料バーナの上下または左右に各々配置されて流量調整手段を有する2次空気投入ポートとを備えていることを特徴とする旋回燃焼ボイラ。 The burner for charging pulverized fuel and air into the furnace is a swirl combustion type burner portion disposed at each corner portion or wall surface portion of each stage, and the swirl where one or more swirl flames are formed at each stage. In the combustion boiler,
The burner comprises: the fuel burner according to any one of claims 1 to 4 ; and a secondary air input port having a flow rate adjusting means disposed on the top and bottom or the left and right of the fuel burner, respectively. Swirl combustion boiler.
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