JP5493782B2

JP5493782B2 - 多燃料用バーナ装置

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Publication number: JP5493782B2
Application number: JP2009273878A
Authority: JP
Inventors: 雅人田村; 真次渡辺; 龍之介糸数; 崇夫黒瀬
Original assignee: IHI Corp
Current assignee: IHI Corp
Priority date: 2009-12-01
Filing date: 2009-12-01
Publication date: 2014-05-14
Anticipated expiration: 2029-12-01
Also published as: JP2011117637A

Description

本発明は組成の大きく異なる燃料ガスを同時燃焼可能とした多燃料用バーナ装置に関するものである。

近年では、資源の有効利用を図る為、石油、石炭等の高カロリ燃料以外の、化学プラント或は製鉄所等、各種プラントから排出される副生ガスが燃料として使用される様になっている。又、副生ガスは、生成の過程の相違から、組成が大きく異なっており、更に、低カロリから高カロリ迄発熱量も大きく異なっており、これらガスの燃焼用のバーナも供給される燃料に適合したバーナが要求されている。

従来は、組成の大きく異なる燃料を１つのバーナで燃焼させることは困難である為、組成の異なる燃料が供給される状況では、燃料に適合する複数種のバーナがボイラに設置され、供給される燃料に合わせてバーナが使い分けられるか、或は異なるバーナ毎にボイラが複数設置され、燃料に対応させて使用するボイラを使い分ける等している。

この為、設備が複雑となり設備費が高価となると共に使用されないバーナ、ボイラが存在することとなり、不経済であった。

斯かる状態に対応する為、複数種の燃料に対応した複数種のバーナを具備した多燃料用バーナ装置が提案されている。

多燃料用バーナ装置に於ける複数種のバーナの１つとして、冷却が必要なバーナ、例えば高カロリガスを燃料とするスパットバーナがある。

該スパットバーナは多燃料用バーナ装置の中心線の周囲に複数配設された棒状のバーナであり、高カロリガス、中カロリガスを燃料とし、又硫黄分を含むガスも燃料としており、周囲雰囲気中に硫黄分が存在することもあり、燃焼中高温下で硫黄分を含むガスに曝されることから高温腐食が進行する。更に、スパットバーナによる燃焼が行われていない状態でも、炉内からの高温の輻射熱を受け、熱応力に絶えず曝される。この為、スパットバーナの高温腐食、熱応力の軽減を図る為、冷却が必要とされる。

スパットバーナの冷却構造としては、空気を冷却媒体としてスパットバーナの周囲に流通させることが考えられるが、複数のスパットバーナにそれぞれ冷却空気用の配管を接続することは構造が複雑となると共に配管をする為の大きな空間を必要とすることになる。

更に、スパットバーナ以外のバーナ或は部位でも冷却が必要な場合もあり、冷却を必要とする各部位に冷却空気用の配管を設置することは、更に複雑で設置スペース、配管作業用スペースが必要となり、多燃料用バーナ装置の大型化が避けられなかった。

特開昭６２−１１６８１８号公報

本発明は斯かる実情に鑑み、冷却部位への冷却空気の供給の為の配管を省略し、冷却空気の供給構造を簡略化し、配管作業を容易とすると共に冷却空気の供給構造の占有スペースを小さくして多燃料用バーナ装置の小型化を図るものである。

本発明は、スロートに向けて開口する中空の筒ノズルと、該筒ノズルの反スロート端を閉塞する様に設けられたバーナ支持部と、該バーナ支持部を前記筒ノズルの軸心と平行に貫通する棒状バーナノズルとを具備し、前記筒ノズルから燃焼用空気が供給され、前記バーナ支持部は軸心方向に複層構造となっていると共に少なくとも層の１つは気密な中空室であり、該中空室は冷却空気源と接続され、前記中空室より棒状バーナノズルの冷却部位に冷却空気が供給される様構成した多燃料用バーナ装置に係るものである。

又本発明は、前記棒状バーナノズルは、２重管構造の棒状ガスバーナノズルであり、燃料を噴出する内管の周囲に冷却空気の流路が形成され、該流路と前記中空室とが連通され、該中空室から前記流路に冷却空気が供給される様構成した多燃料用バーナ装置に係るものである。

又本発明は、前記バーナ支持部を気密に貫通するノズルホルダが設けられ、前記棒状ガスバーナノズルは前記ノズルホルダを挿脱可能に貫通し、該ノズルホルダを介して前記バーナ支持部に支持され、前記ノズルホルダは前記中空室に連通する連絡孔を有し、前記流路は前記連絡孔を介して前記中空室と連通した多燃料用バーナ装置に係るものである。

又本発明は、前記棒状バーナノズルは油バーナであり、前記バーナ支持部の中心を貫通して油バーナサポートが設けられ、前記油バーナは前記油バーナサポートに挿脱可能であると共に該油バーナサポートを介して前記バーナ支持部に支持され、前記バーナサポートと前記中空室とが連通され、該中空室より前記油バーナサポートに冷却ガスを兼ねるシールガスが供給される様構成された多燃料用バーナ装置に係るものである。

又本発明は、前記バーナ支持部は、２層の気密に分離した第１中空室と第２中空室とを具備し、前記第１中空室は冷却空気源に接続され、前記第２中空室はシールガス源に接続され、前記バーナ支持部を貫通して複数のノズルホルダが設けられると共に前記バーナ支持部の中心を貫通して油バーナサポートが設けられ、前記ノズルホルダに２重管構造の棒状ガスバーナノズルが挿通して設けられ、前記油バーナサポートに棒状油バーナが挿通して設けられ、前記棒状ガスバーナノズルの内部に形成される冷却流路に前記第１中空室から前記ノズルホルダを介して冷却空気が供給され、前記第２中空室から前記油バーナサポートにシールガスが供給される様構成された多燃料用バーナ装置に係るものである。

本発明によれば、スロートに向けて開口する中空の筒ノズルと、該筒ノズルの反スロート端を閉塞する様に設けられたバーナ支持部と、該バーナ支持部を前記筒ノズルの軸心と平行に貫通する棒状バーナノズルとを具備し、前記筒ノズルから燃焼用空気が供給され、前記バーナ支持部は軸心方向に複層構造となっていると共に少なくとも層の１つは気密な中空室であり、該中空室は冷却空気源と接続され、前記中空室より棒状バーナノズルの冷却部位に冷却空気が供給される様構成したので、冷却部位への冷却空気の供給の為の配管が省略でき、冷却空気の供給構造を簡略化し、配管作業を容易とすると共に冷却空気の供給構造の占有スペースを小さくして多燃料用バーナ装置の小型化が図れる。

又本発明によれば、前記バーナ支持部を気密に貫通するノズルホルダが設けられ、前記棒状ガスバーナノズルは前記ノズルホルダを挿脱可能に貫通し、該ノズルホルダを介して前記バーナ支持部に支持され、前記ノズルホルダは前記中空室に連通する連絡孔を有し、前記流路は前記連絡孔を介して前記中空室と連通したので、配管の着脱作業を行うことなく、棒状ガスバーナノズルの保守交換が行え、保守作業性が向上する。

又本発明によれば、前記棒状バーナノズルは油バーナであり、前記バーナ支持部の中心を貫通して油バーナサポートが設けられ、前記油バーナは前記油バーナサポートに挿脱可能であると共に該油バーナサポートを介して前記バーナ支持部に支持され、前記バーナサポートと前記中空室とが連通され、該中空室より前記油バーナサポートに冷却ガスを兼ねるシールガスが供給される様構成されたので、配管の着脱作業を行うことなく、油バーナの保守交換が行え、保守作業性が向上する。

又本発明によれば、前記バーナ支持部は、２層の気密に分離した第１中空室と第２中空室とを具備し、前記第１中空室は冷却空気源に接続され、前記第２中空室はシールガス源に接続され、前記バーナ支持部を貫通して複数のノズルホルダが設けられると共に前記バーナ支持部の中心を貫通して油バーナサポートが設けられ、前記ノズルホルダに２重管構造の棒状ガスバーナノズルが挿通して設けられ、前記油バーナサポートに棒状油バーナが挿通して設けられ、前記棒状ガスバーナノズルの内部に形成される冷却流路に前記第１中空室から前記ノズルホルダを介して冷却空気が供給され、前記第２中空室から前記油バーナサポートにシールガスが供給される様構成されたので、複数箇所に、又異なる気体の供給を簡単な構造で行うことができ、冷却空気の供給構造の占有スペースを小さくして多燃料用バーナ装置の小型化が図れるという優れた効果を発揮する。

本発明の実施例に係る多燃料用バーナ装置の一部を破断した正面図である。同前正断面図である。同前平断面図である。同前背面図である。前記多燃料用バーナ装置に用いられる第２ガスバーナノズルの前端部の断面図である。

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、本発明が実施される多燃料用バーナ装置の一例を示し、低カロリガスと高カロリガスの２種のガスを燃焼させる多燃料用バーナ装置１を示している。又、図中、２はボイラ炉壁、３はボイラ炉壁に設けられた伝熱管を示している。尚、図１〜図３に於いて、図中右側が炉心側であり、以下の説明では、炉心側を前端、反炉心側を後端とする。

前記ボイラ炉壁２にスロート４が設けられ、該スロート４と同心に前記多燃料用バーナ装置１が設けられる。該多燃料用バーナ装置１は主にバーナ５と該バーナ５の先端部を囲む様に設けられた燃焼空気調整装置６から構成されている。

該燃焼空気調整装置６は、前記スロート４と同心に設けられたウインドボックス７、第１空気調整部８、第２空気調整部９を具備し、ダクトフランジ１０を介して図示しない燃焼用空気供給源に接続されている。又、前記燃焼空気調整装置６は他の燃焼空気調整装置６と前記ダクトフランジ１０を介して接続可能であり、前記多燃料用バーナ装置１は前記ダクトフランジ１０を介して連設可能となっている。

前記ウインドボックス７は前記バーナ５の周囲にダクト空間１１を形成し、前記第１空気調整部８は前記バーナ５の先端部に同心円状に設けられ、前記ダクト空間１１から３次空気導入口３０を介して取入れた燃焼用空気を３次空気６４として前記バーナ５の中心部より供給し、又スライドダンパ６３により前記３次空気導入口３０の開口度を調整することで３次空気６４の供給量が調整される様になっている。

前記第２空気調整部９は前記第１空気調整部８より先端側に設けられ、前記バーナ５の先端の周囲を囲繞する２次空気導入空間７２を形成し、該２次空気導入空間７２は前記ダクト空間１１に連通していると共にベーン７９を有している。燃焼用の２次空気７３は、前記ベーン７９によって旋回流が与えられ、前記バーナ５の周囲から供給される様になっている。又旋回流は、前記ベーン７９の角度によって調整される。

前記ウインドボックス７の前記スロート４と対向する面は正面板１２となっており、該正面板１２には前記スロート４からの輻射熱を遮断し、又前記ウインドボックス７の高温空気からの断熱の目的で断熱材１３が設けられている。又、前記正面板１２の中心部には円筒状のバーナ固定フランジ１４が設けられ、該バーナ固定フランジ１４に前記バーナ５が固定されている。

先ず、該バーナ５について説明する。

該バーナ５は外筒ノズル１５及び内筒ノズル１６の２重筒構造となっており、前記外筒ノズル１５はノズル前端部１７と外筒ノズル本体１８の２分割構造であり、前記ノズル前端部１７は耐腐食性金属製となっている。又、該ノズル前端部１７と前記外筒ノズル本体１８とはフランジ部１９によって締結されているが、前記外筒ノズル本体１８の前端部はテーパ形状となっており、前記フランジ部１９の外径は前記バーナ固定フランジ１４の内径よりも小さくなっている。

前記外筒ノズル本体１８の後端を閉塞する端板２１は、軸心に対して傾斜しており、前記外筒ノズル本体１８の後端部の前記端板２１が前記正面板１２から離反する部分に第１燃料ガス導入口２２が設けられている。該第１燃料ガス導入口２２は図示しない第１ガス供給源に接続され、該第１燃料ガス導入口２２より第１燃料ガス２３が供給される。該第１燃料ガス２３は、例えば５００ｋｃａｌ／ｍ³〜６００ｋｃａｌ／ｍ³程度の自燃できない低カロリガスとなっている。尚、前記第１燃料ガス２３には燃焼安定化の為の蒸気を注入可能となっており、例えば、前記第１燃料ガス導入口２２に蒸気噴出ノズル（図示せず）が設けられる。

前記外筒ノズル１５の中途部、即ち前記正面板１２より後端側の位置に固定フランジ２４が設けられ、該固定フランジ２４は前記バーナ固定フランジ１４に締結され、前記外筒ノズル本体１８及び前記ノズル前端部１７が一体に固定される様になっている。

前記内筒ノズル１６は、前記外筒ノズル１５の内部に該外筒ノズル１５と同心に配置され、後端部が前記端板２１に固着される。前記内筒ノズル１６の先端は前記ノズル前端部１７に内嵌し、先端の半径方向は該ノズル前端部１７によって位置決めされるが、先端は軸心方向について変位が自在となっている。前記内筒ノズル１６と前記外筒ノズル１５との間には筒状の空間が形成され、該空間は前記第１燃料ガス２３の導入流路２５となっている。

前記内筒ノズル１６と前記外筒ノズル１５との間に円筒管である３次空気導入ダクト２６が半径方向に設けられる。該３次空気導入ダクト２６は、３次空気導入口３０を形成し、前記正面板１２より前端側の、更に円周所要等分した位置、図示では４等分した位置に設けられ、前記内筒ノズル１６の内部と前記ダクト空間１１とを連通する。前記３次空気導入口３０は前記外筒ノズル本体１８にスライド可能に設けられたスライドダンパ６３によって開度が調整され、該スライドダンパ６３はスライド駆動部６５によって位置が変更される。

又、前記内筒ノズル１６の前記外筒ノズル本体１８先端部のテーパ部と対向する部分は同様にテーパ部となっており、又該テーパ部より前端側に位置する内筒前端部２７は直円筒形状となっている。

前記内筒ノズル１６は前記端板２１と前記３次空気導入ダクト２６によって前記外筒ノズル本体１８に支持される。前記内筒ノズル１６の前記端板２１と前記３次空気導入ダクト２６との間には伸縮可能なエキスパンション２８が設けられ、前記外筒ノズル１５と前記内筒ノズル１６間の熱膨張差は前記エキスパンション２８によって吸収される様になっている。

前記内筒ノズル１６の後端は、端板を兼ねるバーナ支持部２９によって閉塞されている。該バーナ支持部２９は軸心方向に沿って３層構造となっており、前端層は断熱層３１、又中間層は第２中空室としての中間室３２、後端層は第１中空室としての後端室３３であり、前記中間室３２、前記後端室３３は気密に分離されそれぞれ中空となっている。前記断熱層３１は、炉内の熱が前記中間室３２、前記後端室３３に及ばない様にすると共に前記内筒ノズル１６の端部、即ち前記バーナ支持部２９から放出されるのを防止する。

前記バーナ支持部２９には複数本、図示では４本のノズルホルダ３５が水平方向に貫通して設けられ、該ノズルホルダ３５は同一円周上、４等分した位置に配設されている。

前記ノズルホルダ３５を貫通し、スパットバーナとしての第２ガスバーナノズル３４が、挿脱可能に設けられる。該第２ガスバーナノズル３４は前記内筒ノズル１６の内部を前方に向って延出し、前端が前記スロート４迄達する。

前記内筒ノズル１６の内面からノズルサポート４０が中心に向けて突設され、該ノズルサポート４０に前記第２ガスバーナノズル３４が抜差し可能に挿通し、該第２ガスバーナノズル３４の中途部が前記ノズルサポート４０によって支持されている。又、前記ノズルサポート４０のノズル支持部は筒体であり、又両端部が拡大した形状となっている。

前記ノズルホルダ３５の前端部、後端部にはシール部材（図示せず）が設けられ、該シール部材によって前記第２ガスバーナノズル３４と前記ノズルホルダ３５間は気密にシールされている。又、該ノズルホルダ３５の前記後端室３３に臨接する部位で、且つ前後のシール部材でシールされた部位には、連絡孔４２が穿設されている。

図５に示す様に、前記第２ガスバーナノズル３４はノズル内管３６を同心に収納する２重管構造であり、前記第２ガスバーナノズル３４と前記ノズル内管３６との間には同心円筒状の隙間３６ａが前記第２ガスバーナノズル３４全長に亘って形成され、前記隙間３６ａは冷却流路として機能する。

前記第２ガスバーナノズル３４の前記ノズルホルダ３５との嵌合部分で前記シール部材（図示せず）によってシールされた部位には冷却空気導入孔（図示せず）が穿設されており、該冷却空気導入孔、前記連絡孔４２を介して前記隙間３６ａは前記後端室３３に連通している。

前記後端室３３に冷却空気供給管４３が連通し、該冷却空気供給管４３は図示しない冷却空気供給源に接続され、前記後端室３３には前記冷却空気供給管４３を介して冷却空気４４が供給される様になっている。尚、前記冷却空気供給源を燃焼用空気供給源とし、燃焼用空気の一部を冷却空気として供給する様にすれば、別途冷却空気供給源を設ける必要がない。

従って、複数の第２ガスバーナノズル３４の隙間３６ａは、それぞれ前記後端室３３に連通し、該第２ガスバーナノズル３４から冷却ガスの供給が行われる。前記第２ガスバーナノズル３４を前記ノズルホルダ３５に挿入することで、前記第２ガスバーナノズル３４は前記ノズルホルダ３５に保持され、更に該ノズルホルダ３５を介して冷却ガスの供給が受けられる様になっている。又、前記後端室３３は、複数の第２ガスバーナノズル３４に同時に冷却ガスを供給することになり、冷却ガス分配室として機能している。

前記第２ガスバーナノズル３４の後端部は前記ノズルホルダ３５より後方に突出し、前記ノズル内管３６の後端部は前記第２ガスバーナノズル３４より更に後方に突出している。前記ノズル内管３６の後端は、連結管３７を介してリングヘッダ３８に連結されている。前記連結管３７はＵ字状に屈曲され、後端側から着脱作業が可能であると共に前記連結管３７は後端側に取外しが可能となっている。

上記した様に、前記第２ガスバーナノズル３４の先端は前記スロート４迄達し、ガスが噴出される前記ノズル内管３６の先端部は斜に切断された形状をしており、先端面の斜面には所要数、例えば５〜８のガス噴出孔５６が前記斜面に対して垂直に穿設されている。更に、前記斜面は、斜面の垂線が前記スロート４の中心に向う様に、更に半径線に対して所定角度傾斜しており、後述する様に、前記第２ガスバーナノズル３４からの噴出ガスによって形成される火炎が互いに交差する様に、例えば火炎が井桁状となる様に前記斜面の向きが設定されている。

又、それぞれの前記第２ガスバーナノズル３４の隙間３６ａに供給された冷却空気は、前記第２ガスバーナノズル３４の前方に向って流れ、該第２ガスバーナノズル３４を全長に亘って冷却する。更に、前記第２ガスバーナノズル３４の前端には、前記ノズル内管３６の斜面一部を覆う前端面３４ａが形成され、該前端面３４ａが前記隙間３６ａを流れて前端に達した冷却空気を、前記ノズル内管３６の斜面に沿う様偏向し、冷却空気４４は該第２ガスバーナノズル３４の先端斜面を冷却しつつ流出する。

前記リングヘッダ３８は前記バーナ支持部２９に設けられ、前記リングヘッダ３８には第２燃料ガス供給管３９が連通（図４参照）する。該第２燃料ガス供給管３９は図示しない第２燃料ガス源に接続され、該第２燃料ガス源から前記第２燃料ガス供給管３９を介して前記リングヘッダ３８に第２燃料ガス４１が供給され、更に前記リングヘッダ３８から複数の前記ノズル内管３６に第２燃料ガス４１が分配して供給される。前記ノズル内管３６に前記リングヘッダ３８を介して第２燃料ガス４１を供給することで、特に流量調整弁等を用いることなく、複数の前記ノズル内管３６に均等に前記第２燃料ガス４１が供給される。

ここで、前記第２燃料ガス４１としては、例えば２５００ｋｃａｌ／ｍ³程度若しくはそれ以上の自燃可能な高カロリガスとなっている。

前記バーナ支持部２９の中心部を貫通し、油バーナサポート４６が設けられ、該油バーナサポート４６に低カロリガス助燃バーナ（油バーナ）４５が挿通され、前記油バーナサポート４６を介して前記油バーナ４５が前記バーナ支持部２９に支持される。

前記油バーナ４５は前記内筒ノズル１６の軸心上を前方に延出し、前端は前記第２ガスバーナノズル３４と同様、前記スロート４に到達している。

前記油バーナ４５は油バーナサポート４６に対して挿脱可能であり、前記油バーナ４５と前記油バーナサポート４６との間はシールされていると共に前記油バーナ４５と前記油バーナサポート４６との間には間隙が形成され、該間隙には冷却ガスを兼ねるシールガス５０が供給される。尚シールガスとしては、燃焼用空気の一部を用いることで、コストの上昇が抑制される。

前記中間室３２にはシール空気供給管４７が連通され、該シール空気供給管４７は図示しないシールガス供給源に接続され、前記中間室３２と前記油バーナサポート４６とは連絡管４８によって接続されている。前記中間室３２から前記連絡管４８を通って前記油バーナサポート４６にシールガスが供給され、該シールガスによって該油バーナサポート４６と前記油バーナ４５との間がガスシールドされると共に油バーナサポート４６が冷却される。

前記後端室３３と前記中間室３２とは気密に分離されているので、前記後端室３３と前記中間室３２には異なる気体、例えば、圧力の異なる気体、更に空気、窒素ガス等種類の異なる気体をそれぞれ分別して供給可能である。

上記説明では、前記バーナ支持部２９に設けた、ガス分配の為の中空室を２層で示したが、３層、或は４層以上としてもよく、多数の箇所に異なる気体の分配を区分して、又配管を用いずに行うことができる。

該油バーナ４５の先端には円板形状のスワラ４９が固着され、該スワラ４９は前記内筒前端部２７に摺動自在に嵌合している。従って、前記油バーナ４５は、前記油バーナサポート４６によって支持され、又前記スワラ４９を介して前記内筒前端部２７に支持されている。前記スワラ４９は放射状に設けられた所要数枚の旋回羽根を有しており、該スワラ４９を通過するガスに旋回流を与える様になっている。

尚、前記第２ガスバーナノズル３４の先端部が前記スワラ４９を貫通して、前記スロート４迄突出しており、前記スワラ４９は前記第２ガスバーナノズル３４と干渉しない様に逃げ部５１が形成されている。

前記油バーナ４５の後端部は連結部５２を介して直動アクチュエータ、例えばエアシリンダ５３に連結され、該エアシリンダ５３の伸長で前記油バーナ４５が前記油バーナサポート４６に案内されて後退し、前記エアシリンダ５３の短縮で前記油バーナ４５が前進する。又、該油バーナ４５の進退と一体に前記スワラ４９が前記内筒前端部２７に案内されて進退する。又、リミットスイッチ５４等の位置検出器により前記連結部５２の動きを介して前記油バーナ４５の位置又は設置状態が検出される様になっており、前記油バーナ４５が燃焼作動位置にセットされた時に前記リミットスイッチ５４により検出信号が発せられる様になっている。図中、２点鎖線で示すスワラ４９は後退した位置を示している。

前記油バーナ４５の後端には、切替弁を兼ねる流体接続用のコネクタ５５が設けられ、該コネクタ５５を介して油供給源及び蒸気供給源（いずれも図示せず）と接続されており、該コネクタ５５を介して前記油バーナ４５に油、又は蒸気、或は油と蒸気が選択供給可能となっている。尚、前記油バーナ４５で燃焼させる燃料としては、重油、軽油、或はピッチ等であってもよい。

図１中、５８はクリンカ監視用窓であり、図３中、５９は火炎方向に向けられ、火炎の状態を検出、或は監視する火炎検出器であり、又６０は始動時に燃料を着火させる為の点火トーチであり、該点火トーチ６０にはＬＰＧ等の点火用燃料ガス又は油等の液体燃料及び燃焼用空気が供給され、又点火用燃料にスパーク等を発する着火電極が設けられ、着火時には火炎を前記スロート４に向け噴出する様になっている。

以下、上記多燃料用バーナ装置１の作用について説明する。

使用される燃料ガスに対応して、前記第１空気調整部８により前記３次空気導入口３０の開度が調整され、３次空気６４の供給量が調整される。更に、前記第２空気調整部９の前記ベーン７９の角度が設定され、旋回流の強さが設定される。尚、前記３次空気導入口３０の開口度、前記ベーン７９の角度については、予め燃焼試験等でデータを取得しておく。

先ず、点火トーチ６０が点火される。

前記ダクトフランジ１０から前記ダクト空間１１に燃焼用空気が流入し、前記ダクト空間１１に流入した燃焼用空気の一部は、前記スライドダンパ６３により流量が調整され、前記３次空気導入口３０より前記内筒ノズル１６の内部に流入し、軸心方向の流れとなって前記スワラ４９に至り、該スワラ４９を通過することで、旋回が与えられて油バーナ４５の周囲から、又前記第２ガスバーナノズル３４の中心から３次空気６４として噴出する。

次に、前記エアシリンダ５３を短縮し、前記油バーナ４５を点火位置迄前進させる。所定位置に到達したかどうかは、前記リミットスイッチ５４からの信号によって確認される。

前記油バーナ４５から油が噴出され、前記点火トーチ６０によって油が点火される。

第１燃料ガス導入口２２から低カロリの前記第１燃料ガス２３が供給され、前記第２燃料ガス供給管３９から高カロリの前記第２燃料ガス４１が供給される。

前記点火トーチ６０によって、前記第２ガスバーナノズル３４から噴出される第２燃料ガス４１が着火される。前記第２ガスバーナノズル３４によって形成される火炎は、第２ガスバーナノズル３４相互で交差する様に設定されているので、１つの第２ガスバーナノズル３４に着火し、燃焼が行われることで、他の第２ガスバーナノズル３４についても着火を誘引し、燃焼状態に至る。又、１つが失火したとしても、他の第２ガスバーナノズル３４の火炎が火種となって、再び燃焼状態に至る。

前記第１燃料ガス導入口２２からは前記第１燃料ガス２３が供給され、該第１燃料ガス２３は前記端板２１に沿って軸方向の流れとなり、前記内筒ノズル１６と前記外筒ノズル１５間の前記導入流路２５を通って噴出する。

前記ダクト空間１１に流入した燃焼用空気の残りは、回転ダンパ８９により流量が調整され、前記２次空気導入空間７２に流入し、前記ベーン７９によって旋回が与えられ、前記スロート４に向って２次空気７３として流出する。

上記した様に、２次空気７３、３次空気６４は同一のウインドボックス７を介して供給され、更に２次空気７３、３次空気６４はここで流量調整可能としたので、ボイラ全体の燃焼空気の制御系に外乱を与えることなく多燃料用バーナ装置１単体でそれぞれ最適な燃焼用空気の供給が可能となる。

燃焼が開始されることで、前記外筒ノズル１５と前記内筒ノズル１６間で温度差が生じ、温度差に基づく熱膨張差が発生する。又、前記内筒ノズル１６は前記端板２１と前記３次空気導入ダクト２６によって前記外筒ノズル１５に拘束されているが、この熱膨張差は前記エキスパンション２８の伸縮によって吸収される。

燃焼状態は、前記火炎検出器５９によって確認され、前記第１燃料ガス２３が安定燃焼状態となると、前記油バーナ４５による燃焼を停止することも可能である。前記エアシリンダ５３が駆動され、前記油バーナ４５が前記スワラ４９と共に後退され、該スワラ４９、前記油バーナ４５の熱損傷が防止される。

又、前記冷却空気供給管４３から供給された冷却空気４４は、前記後端室３３に供給され、更に連絡孔４２、前記ノズルホルダ３５を介して複数の各前記第２ガスバーナノズル３４の隙間３６ａに流入する。更に冷却空気４４は、該ノズル内管３６を前端に向って流れ、更に前端から流出し、又前記ノズル内管３６の斜面に沿って流れる。冷却空気４４によって、前記第２ガスバーナノズル３４、特に先端部が冷却され、該第２ガスバーナノズル３４の焼損を防止して延命化が図れる。

又、前記シール空気供給管４７から供給された前記シールガス５０は、前記中間室３２に流入し、更に前記連絡管４８を経て前記油バーナサポート４６にシールガスとして供給される。

而して、自燃ができない低カロリの燃料ガスの燃焼が可能となり、副生ガスの有効利用が図れる。

尚、燃焼状態の改善、安定に蒸気を供給することが有効であり、燃焼状態に応じて前記油バーナ４５より適宜蒸気を供給する。

又、上記説明では、前記第１燃料ガス２３（低カロリガス）の助燃として、前記第２ガスバーナノズル３４により前記第２燃料ガス４１（高カロリガス）を燃焼させたが、前記第２ガスバーナノズル３４による燃焼に代え、前記油バーナ４５により油を燃焼させてもよい。

次に、上記多燃料用バーナ装置１の保守について説明する。

先ず、前記第２ガスバーナノズル３４の保守を行う場合は、対象となる第２ガスバーナノズル３４に連結されている連結管３７を取外す。該連結管３７を取外すことで、前記第２ガスバーナノズル３４を固定するものはなくなり、該第２ガスバーナノズル３４は後端方向に引抜くことができる。又、該第２ガスバーナノズル３４は個々に引抜くことも可能である。

保守の完了した第２ガスバーナノズル３４を装着する場合は、上記手順の逆を行えばよく、作業は極めて簡単である。又、前記第２ガスバーナノズル３４への冷却空気４４の供給は、前記後端室３３、前記ノズルホルダ３５を介して行われるので、冷却空気４４の給排の為の配管作業は必要ない。

又、前記油バーナ４５の保守についても、該油バーナ４５を前記油バーナサポート４６から引抜き、或は挿入することで行うことができ、この場合のシールガス５０の給排についても、前記中間室３２、前記油バーナサポート４６を介して行われるので、配管作業は必要ない。

更に、大規模な保守を行う場合、多燃料用バーナ装置１に対して接続された配管系を切離せば、前記バーナ５を固定するものは、前記固定フランジ２４部分のみであり、又、前記外筒ノズル１５は前端側に向って外径が漸次減少しているので、前記固定フランジ２４を前記バーナ固定フランジ１４から取外せば、前記バーナ５は後端側に引出すことができる。

１多燃料用バーナ装置
２ボイラ炉壁
３伝熱管
４スロート
５バーナ
６燃焼空気調整装置
７ウインドボックス
８第１空気調整部
９第２空気調整部
１５外筒ノズル
１６内筒ノズル
１７ノズル前端部
１８外筒ノズル本体
２３第１燃料ガス
２５導入流路
２６３次空気導入ダクト
２７内筒前端部
２８エキスパンション
２９バーナ支持部
３８リングヘッダ
４１第２燃料ガス
４２連絡孔
４３冷却空気供給管
４４冷却空気
４５油バーナ
４７シール空気供給管
４８連絡管
４９スワラ
５０シールガス
６３スライドダンパ
６５スライド駆動部
７２２次空気導入空間
７９ベーン

Claims

スロートに向けて開口する中空の筒ノズルと、該筒ノズルの反スロート端を閉塞する様に設けられ軸心方向に沿って３層構造となっているバーナ支持部と、該バーナ支持部を前記筒ノズルの軸心と平行に貫通する棒状バーナノズルとを具備し、前記筒ノズルから燃焼用空気が供給され、前記バーナ支持部は前端層の断熱層と２層の気密に分離した第１中空室と第２中空室とを有し、前記第１中空室は冷却空気源に接続され、前記第２中空室はシールガス源に接続され、前記バーナ支持部を気密に貫通して複数のノズルホルダが設けられると共に前記バーナ支持部の中心を貫通して油バーナサポートが設けられ、前記ノズルホルダに２重管構造の棒状ガスバーナノズルが挿通して設けられ、前記油バーナサポートに棒状油バーナが挿通して設けられ、前記第２中空室と前記油バーナサポートが前記断熱層内に設けられた連絡管を介して接続され、前記第１中空室より前記棒状ガスバーナノズルの冷却部位に冷却空気が供給され、前記第２中空室から前記連絡管を介して前記油バーナサポートにシールガスが供給される様構成したことを特徴とする多燃料用バーナ装置。
前記棒状ガスバーナノズルは、燃料を噴出する内管の周囲に冷却空気の流路が形成され、該流路と前記第１中空室とが連通され、該第１中空室から前記流路に冷却空気が供給される様構成した請求項１の多燃料用バーナ装置。
前記棒状ガスバーナノズルは前記ノズルホルダを挿脱可能に貫通し、該ノズルホルダを介して前記バーナ支持部に支持され、前記ノズルホルダは前記第１中空室に連通する連絡孔を有し、前記流路は前記連絡孔を介して前記第１中空室と連通した請求項２の多燃料用バーナ装置。