JPH0113241Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案はボイラ装置の火炉に設置される燃焼空
気供給装置に関する。

近年、ボイラ装置では、その排ガス中に含まれ
る窒素酸化物（NO_x）を低減することが要求さ
れるようになつた。この窒素酸化物低減手段とし
ては、触媒を用いた脱硝装置等特別な装置を付加
する手段の他に、他に特別な装置を付加すること
なく窒素酸化物を低減する手段が採用されてい
る。このような手段として、二段燃焼法および炉
内脱硝法が挙げられる。

二段燃焼法は、ボイラ火炉に主バーナとアフタ
エアポートとを配置し、主バーナのうち、ボイラ
火炉内のガス流の上流に位置する主バーナの空気
比を１以下に絞つて窒素酸化物の発生を抑制する
とともに、この酸素不足のため生ずる未燃分を主
バーナの後流に位置するアフタエアポートから注
入されるアフタエアにより完全燃焼せしめるもの
である。

又、炉内脱硝法は、ボイラ火炉の主バーナの下
流に脱硝バーナ又は還元バーナと称する特殊バー
ナを配置し、さらにその下流にアフタエアポート
を配置するものであり、脱硝バーナを空気比１以
下の条件で燃焼せしめ、主バーナで生成した窒素
酸化物を還元した後、主バーナ又は脱硝バーナで
生成した未燃分をアフタエアポートから注入する
アフタエアにより完全燃焼するものである。

これら二段燃焼法および炉内脱硝法のいずれに
おいても、主バーナ又は脱硝バーナの後流には、
アフタエアポートが配置され、前記主バーナ又は
脱硝バーナ領域で発生する未燃分を完全燃焼させ
るためのアフタバーニングが行なわれる。そし
て、上記未燃分の炉内分布状態は、炉内の燃焼状
態によつて種々変化するため、アフタエアは未燃
分の炉内分布状態に応じて供給される必要があ
り、そうするためには、アフタエアの到達距離、
方向等に基づく主混合個所の調整範囲はできる限
り広範囲であることが望ましい。

第１図は第１の従来例の燃焼空気供給装置の断
面図である。図で、１はボイラ装置の火炉、２は
火炉の炉壁を構成する水壁、３は燃焼用空気が導
入されるウインドボツクス、４は水壁２に配置さ
れ、ウインドボツクス３から火炉１内に燃焼用空
気を供給するアフタエアポート、５はウインドボ
ツクス３内に設置され、燃焼用空気に適当な旋回
を与える旋回器である。ウインドボツクス３内に
導入された燃焼用空気は旋回器５により旋回せし
められ、矢印６に示すように旋回空気となつてア
フタエアポート４から火炉１内に供給される。

第２図はアフタエアポート部分におけるボイラ
火炉１の横断面図であり、７は火炉前壁、８は火
炉後壁、９は火炉側壁を示し、又、矢印１０はア
フタエアポート４から供給されるアフタエアの流
れ、１１は火炉１内に存在する未燃分を示す。一
般に、第１図に示すような旋回器５による旋回噴
流にあつては、その旋回度が増大すると噴流の拡
がり角が増大する反面、軸方向の速度は減少す
る。逆に、旋回噴流の旋回度を減少すると噴流の
拡がり角が減少する反面、軸方向の速度は増大す
る。即ち、アフタエアを火炉１の中央部まで到達
させようとして旋回度を減少すると、アフタエア
の噴流の拡がりは減少して第２図に示すように火
炉１のコーナー部に未燃分１１が残ることとな
り、逆に旋回度を増大して噴流の拡がりを増大す
れば、噴流の軸方向の運動量が減少して、第２図
に示す場合とは逆に火炉中央部における混合が低
下してこの部分に未燃分が残ることとなる。又、
旋回度を増大すると、アフタエアポート４におけ
る圧力損失が増大し、経済性の面からも得策では
ない。このように、第１図に示す従来装置では混
合個所の調整範囲が狭く、多量の酸素を必要とす
る未燃分の多い個所に、必要な空気を供給し得な
いという重大な欠点があつた。

第３図は第２の従来例の燃焼空気供給装置の断
面図である。図で、第１図に示す部分と同一部分
には同一符号が付されている。１２は旋回器５内
に設けられたプラグ、１３はプラグ１２と係合
し、これを前後に摺動する摺動軸である。摺動軸
１３を矢印イ方向に移動するとプラグ１２は実線
位置から破線位置へ移動し、矢印イと反対方向に
移動するとプラグ１２は破線位置から実線位置へ
戻る。このように、本従来例ではプラグ１２を移
動させることによりアフタエアポート４の断面積
を可変とし、噴出速度を変えて第１の従来例の欠
点を補なおうとするものである。しかしながら、
このような装置は、第１の従来例と同じく圧力損
失が大きく、かつ、プラグ１２の位置により旋回
流に与える影響が大きく異なり、摺動距離とアフ
タエアポート４を通過する空気量との関係が複雑
で調整困難であるという欠点があつた。

第４図は第３の従来例の燃焼空気供給装置の断
面図、第５図は第４図の矢印Ａ−Ａからみた正面
図である。図で、第１図に示す部分と同一部分に
は同一符号が付してある。１４は旋回器５の内側
に設けられアフタエアポート４の断面積を変化さ
せる絞り機構、１５は絞り機構１４と係合してそ
の絞りの大きさを調整する回転軸、１６は絞り機
構１４を構成する多数の絞り板、１７は絞り板１
６を結合するリンク、１８はその揺動により絞り
機構１４の絞りの大きさを変化させるラツク、１
９は回転軸１５と連動し、かつ、ラツク１８と噛
合するピニオンである。回転軸１５を回動する
と、ピニオン１９を介してラツク１８が揺動し、
絞り機構１４の絞りの大きさが変化する。しかし
ながら、このような装置は前記第１、第２の従来
例と同じく圧力損失が大であり、かつ、第２の従
来例と比較すると空気量の調整はやや容易になる
反面、機構が複雑になるという欠点があつた。

本考案の目的は、これら上記従来の欠点を除
き、簡単な構成と小さな圧力損失で、火炉内の未
燃分の分布状態に応じてアフタエアを効果的に注
入、混合することができる燃焼空気供給装置を提
供するにある。

この目的を達成するため、本考案は、ボイラ火
炉を囲む水壁に設けられたアフタエアポートと、
このアフタエアポートに燃焼用空気を供給するウ
インドボツクスと、前記燃焼用空気を旋回流とし
て前記ボイラ火炉内に供給する旋回器とを備えた
燃焼空気供給装置において、前記ウインドボツク
スに設置され前記旋回器内部に位置せしめられた
円筒と、この円筒の先端部にこの円筒軸に対して
傾斜して構成されるとともに燃焼用空気を前記ボ
イラ火炉内に供給する開口部と、前記円筒の後方
部分に前記ウインドボツクス内の燃焼用空気を導
入する空気導入手段と、この空気導入手段から導
入される空気の量を調節する空気導入量調節機構
と、前記円筒を回転させる円筒回転機構とを設け
たことを特徴とする。

以下、本考案を図示の実施例に基づいて説明す
る。

第６図は本考案の第１の実施例に係る燃焼空気
供給装置の断面図、第７図および第８図はそれぞ
れ第６図の線Ｂ−Ｂおよび線Ｃ−Ｃの断面図であ
る。これらの図で、第１図に示す部分と同一部分
には同一符号が付してある。２０はウインドボツ
クス３内において、旋回器５を貫通して設けられ
た円筒である。２１は円筒２０の先端部に形成さ
れたわん曲部、２２は円筒２０の開口部である。
円筒２０の軸は、第８図に示すようにアフタエア
ポート４の軸と一致して設けられており、又、開
口部２２の軸はわん曲部２１が形成された結果、
この円筒２０の軸に対して一定角度をもつて傾斜
している。２３は第７図に示すように円筒２０の
後端部において、その周壁に形成された切欠き
部、２４は円筒２０上に摺動可能に配置されたス
リーブである。２５は円筒２０に連結され、これ
を回転させる回転軸、２６はスリーブ２４に連結
され、これを摺動させる摺動軸である。なお、円
筒２０の開口部２２は、アフタエアポート４の最
小断面積部分よりも炉内側に位置せしめられ、炉
内への燃焼用空気の供給に支障のないようにされ
ている。又、旋回器５は半径流式の旋回器であ
り、そのベーン設定角度は広い範囲で可動調整可
能であることが望ましい。

ウインドボツクス３に導入された空気の一部
は、従来装置と同じく旋回器５により環状流とな
りアフタエアポート４から矢印２７に示すように
噴出し、火炉１の断面全体に平均的に空気を供給
する。一方、その他の空気は円筒２０の切欠き部
２３から第７図矢印２９に示すように円筒２０内
に入り、開口部２２から噴出する。この場合、開
口部２２は円筒軸に対して傾斜しているため、空
気の噴出方向もアフタエアポート４の中心軸に対
して傾斜し、開口部２２からの噴流は矢印２８に
示すようにいわゆる斜軸流となる。この斜軸流は
開口部２２の軸方向成分のみであるので、火炉１
内におけるある一定個所に対して局所的に空気を
供給することができる。即ち、火炉１内の未燃分
の状態に応じて回転軸２５を回動し、開口部２２
を未燃分の多い位置に向ければ、その部分に空気
を集中的に供給することができる。この場合、バ
ーナおよびアフタエアポートは通常、前壁又は前
壁と後壁に設けられるため、斜軸流の方向は左右
側壁又は火炉上下部方向において任意に選択する
ことができる。さらに、摺動軸２６を矢印ロで示
すように前後方向に摺動することにより切欠き部
２３をスリーブ２４で覆う割合を変化させて当該
切欠き部２３の面積を変え、円筒２０に導入する
空気の量、即ち、開口部２２からの斜軸流量を調
整することができる。

このように、本実施例では、ウインドボツクス
に円筒を設置し、この円筒を旋回器の内部に位置
せしめ、この円筒の先端部をわん曲させて円筒軸
に対して傾斜した開口部を形成し、円筒の後端部
には空気を円筒内に導入する切欠き部を形成し、
円筒を回転可能にするとともに摺動自在のスリー
ブで切欠き部を覆うことができるようにしたの
で、円筒からの噴流は旋回器からの環状流に囲ま
れ、ボイラ火炉内のガス流に干渉されることなく
火炉内の未燃分の分布状態に応じてアフタエアを
効果的に注入、混合することができ、しかも構造
簡単で大きな圧力損失を生じることはない。又、
旋回器の旋回力の強さ、および旋回器からの旋回
流と円筒からの噴流との配分比を独立して制御す
ることができる。即ち、例えば旋回器の旋回力を
増大させて旋回流の拡散を大きくする場合、スリ
ーブ位置をそのままにしておくと旋回流は絞ら
れ、相対的に抵抗が少なくなつた円筒からの噴流
が大きくなつて所望の旋回流量を得ることができ
なくなるが、スリーブで円筒の切欠き部をさらに
覆うことにより円筒からの噴流を絞つて抵抗を増
し旋回流量を増大させることができ、このよう
に、スリーブの位置を調節することにより、任意
の旋回力を有する旋回流を、噴流に対する任意の
空気量の配分比をもつて作り出すことができる。
さらに、円筒先端部にわん曲部が形成されている
ので、これが開口部からの噴流の助走区間とな
り、その噴出方向の変動を少なくすることができ
る。

第９図は本考案の第２の実施例に係る燃焼空気
供給装置の円筒位置を示す断面図である。本実施
例の装置がさきの実施例の装置と異なるのは、円
筒２０の配置のみであり、他の点については同じ
である。即ち、さきの実施例の装置においては、
第８図に示すように円筒２０の軸とアフタエアポ
ート４の軸とが一致しているのに対し、本実施例
の装置においては、第９図に示すように円筒２０
の軸とアフタエアポート４の軸とが偏心した状態
で円筒２０が配置されている。

このように、本実施例では円筒を、その軸がア
フタエアポートの軸とずれるように配置したの
で、さきの実施例と同じ効果に加えて、さらに、
円筒の開口部を偏心した方向に向けた場合に開口
部からの噴流が旋回器からの環状流を横切る距離
が短かくなり、したがつて、噴流と環状流の相互
干渉が小さくなり、噴流の到達距離を大きくする
ことができるという効果も有する。

第１０図は本考案の第３の実施例に係る燃焼空
気供給装置の円筒先端部分の断面図である。本実
施例の装置が第１の実施例と異なるのは、円筒の
先端部分の構成のみであり、他の点については同
じである。ただし、第１０図では円筒の先端部お
よびその近辺の断面のみが示され、他の部分につ
いては図示が省略されている。本実施例の円筒３
０は、その先端部にわん曲部が形成されておらず
真直に形成され、先端が閉じられている。３１は
開口部であり、この開口部３１は円筒３０の先端
を斜めに切断することにより形成される。開口部
３１は斜めに切断されているので、円筒３０の軸
に対して傾斜した状態で形成されることとなる。
したがつて、円筒３０を回動することにより開口
部３１からの噴流の方向を変化せしめることがで
きる。

このように、本実施例では、円筒の先端部にわ
ん曲部を形成せず、円筒を単に切断した形状とし
たので、第１の実施例のものと同じ効果（ただ
し、わん曲部による効果を除く）に加えて、さら
に、構造が簡単であり、かつ、円筒が焼損した場
合における修理、交換等のための着脱を極めて容
易に行なうことができるという効果も有する。

第１１図は本考案の第４の実施例に係る燃焼空
気供給装置の断面図である。図で、第６図に示す
部分と同一部分には同一符号が付してある。３２
はウインドボツクス３の後部に分岐して設けたダ
クト、３３はダクト３２の中途に設けられてこれ
を開閉するダンパである。ウインドボツクス３に
導入された空気の一部はダクト３２に入り、ダン
パ３３を通つて切欠き部２３から円筒２０内に導
入され、開口部２２から火炉１内に供給される。
前記第１、第２、第３の実施例が火炉１内への空
気の供給量をスリーブ２４および摺動軸２６で調
整したのに対して、本実施例ではダンパ３３によ
り調整するものである。即ち、ダンパ３３の開度
を大きくすれば切欠き部２３から円筒２０への空
気の流入量、したがつて火炉１内への空気の供給
量が多くなり、ダンパ３３の開度を小さくすれば
空気の供給量は少なくなる。

このように、本実施例では、ウインドボツクス
から分岐したダクトを設け、空気がダクトを通つ
て円筒内に流入するようにし、かつ、ダクトにダ
ンパを介在させて円筒内に流入する空気の量を調
整するようにしたので、第１の実施例のものと同
じ効果に加えて、さらに、スリーブおよび摺動軸
が不要となるので円筒の構造が簡単になり、か
つ、このためウインドボツクス自体を小型化する
ことができ、ボイラ装置の価格低減に貢献すると
いう効果も有する。

なお、上記各実施例において、開口部の円筒軸
に対する傾斜角度は、火炉の形状、バーナおよび
アフタエアポートの配置、炉内の未燃分の分布状
態等の条件を考慮して適宜設定される。又、旋回
器は半径流式のものとして説明したが、円筒軸と
アフタエアポート軸とが一致している場合は軸流
式のものを用いても何等差支えない。さらに、炉
内の未燃分の分布状態によつては、円筒を複数個
設置することもできる。さらに又、上記各実施例
に示される円筒の形状、配置および空気調整手段
については、適宜組合わせて実施することができ
るのは当然である。

以上述べたように、本考案では、ウインドボツ
クスに円筒を設置し、この円筒を旋回器の内部に
位置せしめ、この円筒の先端部に円筒軸に対して
傾斜した開口部を設け、この開口部から燃焼用空
気がボイラ火炉内に供給されるようにし、一方、
前記円筒の後方部分に燃焼用空気を円筒内に導入
する手段を設け、かつ、この円筒を回転させる回
転機構を設けたので、火炉内の未燃分の分布状態
に応じてアフタエアをボイラ火炉内のガス流に干
渉されることなく効果的に注入、混合することが
でき、しかも構造簡素である。又、円筒に空気導
入量調節機構を設けたので、旋回器の旋回力の強
さ、および旋回流量と円筒からの噴流量の配分比
を独立して制御することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は第１の従来例のアフタエア供給装置の
断面図、第２図はアフタエアポート部分における
ボイラ火炉の横断面図、第３図および第４図はそ
れぞれ第２および第３の従来例の燃焼空気供給装
置の断面図、第５図は第４図の線Ａ−Ａからみた
正面図、第６図は本考案の第１の実施例に係る燃
焼空気供給装置の断面図、第７図および第８図は
それぞれ第６図の線Ｂ−Ｂおよび線Ｃ−Ｃの断面
図、第９図は本考案の第２の実施例に係る燃焼空
気供給装置の円筒位置を示す断面図、第１０図は
本考案の第３の実施例に係る燃焼空気供給装置の
円筒先端部分の断面図、第１１図は本考案の第４
の実施例に係る燃焼空気供給装置の断面図であ
る。 １……火炉、２……水壁、３……ウインドボツ
クス、４……アフタエアポート、２０，３０……
円筒、２１……わん曲部、２２，３１……開口
部、２３……切欠き部、２４……スリーブ、２５
……回転軸、２６……摺動軸、３２……ダクト、
３３……ダンパ。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 １ ボイラ火炉を囲む水壁に設けられたアフタエ
   アポートと、このアフタエアポートの燃焼用空
   気を供給するウインドボツクスと、前記燃焼用
   空気を旋回流として前記ボイラ火炉内に供給す
   る旋回器とを備えた燃焼空気供給装置におい
   て、前記ウインドボツクスに設置され前記旋回
   器内部に位置せしめられた円筒と、この円筒の
   先端部にこの円筒軸に対して傾斜して構成され
   るとともに前記ウインドボツクス内の燃焼用空
   気を前記ボイラ火炉内に供給する開口部と、前
   記円筒の後方部分に前記燃焼用空気を導入する
   空気導入手段と、この空気導入手段から導入さ
   れる空気の量を調節する空気導入量調節機構
   と、前記円筒を回転させる円筒回転機構とを設
   けたことを特徴とする燃焼空気供給装置。 ２ 実用新案登録請求の範囲第１項において、前
   記円筒は前記アフタエアポートの軸と一致して
   設置されることを特徴とする燃焼空気供給装
   置。 ３ 実用新案登録請求の範囲第１項において、前
   記円筒は前記アフタエアポートの軸とは偏心し
   て設置されることを特徴とする燃焼空気供給装
   置。 ４ 実用新案登録請求の範囲第１項において、前
   記開口部はわん曲した先端部に形成されている
   ことを特徴とする燃焼空気供給装置。 ５ 実用新案登録請求の範囲第１項において、前
   記空気導入量調節機構は、前記円筒の後端に形
   成された開孔と、この開孔を含む前記円筒上を
   摺動するスリーブとで構成されていることを特
   徴とする燃焼空気供給装置。 ６ 実用新案登録請求の範囲第１項において、前
   記空気導入量調節機構は、前記円筒の後端に形
   成された開孔と、この開孔に燃焼用空気を導く
   ダクトと、このダクトに設けられた流量調節装
   置とで構成されていることを特徴とする燃焼空
   気供給装置。