JPH01189407A - 燃焼装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、燃焼装置に係り、特に排ガス中の未燃分を低
減するのに好適な燃焼装置に関する。

〔従来の技術〕

微粉炭焚ボイラは、第３図に示す構成になっている。

図中の３１は重油タンク、３２は軽油タンク、３３はミ
ル、３４はコールバンカ、３５はエアヒータ、３６はボ
イラ火炉、３９は微粉炭供給管、４０は風箱、４５はバ
ーナである。

ボイラのコールドスタートの際には、まず、軽油点火バ
ーナにより、重油起動バーナ３７（第４図参照）に点火
する。そして、重油バーナのみによって、ボイラ負荷の
２５〜３５％まで焚きあげる。そして、火炉内温度が十
分に上った時点で、ミル３３から微粉炭燃料を送り、微
粉炭専焼に徐々に切り換える。

微粉炭の搬送に用いられる空気は、エアヒータ３５によ
って、ボイラ排ガスと熱交換された後、ミル３３に送ら
れ、コールバンカ３４から供給される塊炭に付着した水
分の除去と、ミル３３に付設した分級器の作動エアとし
て、さらには、ミル３３で粉砕された微粉炭をバーナ４
５まで搬送するための空気として使用される。

第４図には、従来型の微粉炭用バーナを示した。

このバーナは、点火バーナ３８と起動バーナ３７が付属
して微粉炭バーナを構成している。燃焼用空気は、４２
の２次エアレジスタと、４１の３次エアレジスタにより
、旋回が加えられた後、炉内に投入される。一方、微粉
炭は、３９の供給管を通り、バーナノズル４３へ送られ
るが、その間に４４のベンチュリ一部を通過するのみで
、はぼ自由噴流に近い状態で炉内に吹き込まれることに
なる。

このバーナの特長は保炎器がな（、燃焼用空気の旋回に
よって逆流域が生じ、火炎の伝播速度以下の低流速域で
、火炎が保持されるのみであった。

したがって粒子の分散は、良好なものの、火炎が不安定
であり、バーナの空気側の操作条件に極めて左右されや
すいという欠点があった。

そこで、バーナ近傍の火炎安定化とともに、低ＮＯｘ化
を計るために、第５図に示す外周保炎器付バーナと、第
６図に示す火炎分割用■型保炎器付バーナ等が考案され
た。

第５図に示すのは外周保炎器付バーナで、図中の２１は
起動用油バーナ、２２は２次空気、２３は３次空気、２
４は微粉炭供給管、２５は外周保炎器、２６は空気旋回
器である。

保炎器内部２５に、常に低流速で微粉炭が循環するため
に火炎が存在し、この領域における発熱が着火源となっ
て火炎伝播する。一方、燃焼用空気は強旋回によって少
し遅れて微粉炭火炎に混合するために、バーナ近傍の火
炎は強運元状態となる。したがって、このようなバーナ
構造で瀝青炭のように揮発分の多い燃料を燃す場合につ
いては低ＮＯｘ化が容易であったが、微粉炭流の中心部
に酸化剤である空気が入り難く未燃分の増加を抑制でき
ないという欠点があった。

第６図に示したバーナは、Ｖ型保炎器２７を燃料管出口
に設けることによって、微粉炭粒子の噴出速度の低下を
計り、さらに燃料が２方向に分岐されるために、火炎の
表面積が増加して、粒子の拡散性に優れる。しかし、火
炎の安定性に欠ける難点があった。

なお、図中の２８は、高濃度火炎、２９は低濃度火炎で
ある。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記従来技術は、高燃料比炭のように、難燃性の固体燃
料燃焼の際、未燃分対策について配慮されておらず、バ
ーナ近傍における着火保炎性に問題があり、バーナの負
荷変化等の燃焼条件変化時において、火炎の安定が十分
計れなかった。

本発明の目的は、燃焼条件の変化に応じて保炎器内部の
容積を変化させて、保炎器内部における発熱量を変え、
火炎の安定化を計り、揮発分の極めて少ない、高燃料比
炭の燃焼においても、火炉出口部における灰中未燃分を
低下させることにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的は、微粉炭バーナノズル部において、これより
直径が大きい外周保炎器を有し、この内部で微粉炭流が
剥離し、逆流が生ずる微粉炭バーナにおいて、外周保炎
器がバーナ軸方向にスライドし、微粉炭ノズルと外周保
炎器で形成される保炎器内部容積を変えられるバーナ構
造とすることで達成される。

〔作用〕

保炎器の容積を変えることは、保炎器内部への微粉炭の
循環量が変わることであり、微粉炭主流に対して与える
輻射熱を中心とした熱量を調節できる。したがって、 ■　燃料種の変化への対応 ■　粒度変化への対応 ■　負荷変化すなわち、微粉炭流量及び搬送用空気流量
、流速の変化への対応 が容易であり、常に安定した保炎燃焼状態を保持するこ
とが可能である。

〔実施例〕

第１図に本発明の実施例に係るバーナの断面構造を示す
。なお、第２図は、その正面図である。

微粉炭１は、ミルから空気によって搬送され、第１図の
ベンチュリー６を通過後、保炎器５によって着火・保炎
された後、火炉４へ投入される。−方、燃焼用空気は、
風箱９からエアレジスタ７を通って旋回がかけられた後
、炉内へ投入される。

一方、保炎器の内部容積Ｖ、（第１図の１１の師分）を
可変とする手法として、第１図の１２の保炎器スライド
レバーを設けた構造とした。

なお、図中の２は２次空気、３は３次空気、８はバーナ
スロート、１０はレバー、１３は内筒である。

ここでは、外周保炎器５をスライドさせて保炎器５の内
部容積を変える方法としたが、外周保炎リングの位置を
固定しておいて、内筒１３をスライドしても同様の効果
を得ることもできる。

第１１図に外周保炎器を使用した場合の微粉炭燃焼の模
式図を示した。ここでは、燃焼用空気の投入系統につい
ては省略した。微粉炭１４は内筒１３で供給され、ノズ
ル部１５から噴流となって炉内へ投入されるが、デイフ
ユーザ１６と外周保炎器５の構成によって、火炎が保持
される。すなわち、ノズル部１５で剥離した微粒子は、
循環域１７に入り低速で移動循環するため、安定した状
態で発熱する。ここでの発熱量は、粒径１粒子速度、燃
焼用空気等によって変わるが、これらのパラメータを一
定とすると、その容積１１　（第１図参照）にほぼ比例
すると考えられる。

この保炎器５の個所を拡大して第７図に示した。

ここでは、保炎器の容積■ｏと■、の２つのケースにつ
いて示し、Ｖｏ＞Ｖ、の関係にある。保炎器径が大きく
なると、内部容積も大きくなり、ここでの発熱量も増加
するために、粒子への着火が容易となる。ただし、微粉
炭粒子の加熱は、はとんど輻射によって行なわれるため
に、伝熱は保炎器内部のコーン状の保炎器内部循環域表
面積Ｓ（Ｓ、、Ｓ、）にほぼ比例する。保炎器の直径が
大きくなるにつれて、容積■はｄの３乗で太き（なるが
、Ｓの方はｄの２乗で増加する。したがって、あまり径
を大きくすると、保炎器内部における発熱量が伝熱を上
回る傾向となるため、バーナのバーンアウトにもつなが
るため、燃料側の条件に合わせた適切な保炎器の大きさ
が存在する。

さて、この保炎器５内部での燃焼が着火域Ａとすると、
保炎器５の外部における燃焼、特に揮発分の燃焼域が１
火燃焼域Ｂであり、さらにチャーの燃焼を２火燃焼域Ｃ
と称すことにする。

高燃料比炭の燃焼においては、燃料中の揮発分が極めて
少ないために、この１火燃焼域Ｂは、あまり期待できな
い。瀝青炭の燃焼においては、揮発分の燃焼速度がチャ
ーの燃焼と比較して大きいために、微粉炭の粒子速度が
大きくても、着火保炎はこの１火燃焼域Ｂがバーナ近傍
に存在することで、火炎のリフト等をさけることができ
る。

一方、高燃料比炭の場合は、はとんどチャー〇燃焼に近
（、保炎器で着火火炎の安定を計らなければならず必然
的に保炎器構造は大きくなる。

第８図は、保炎器の容積を増大した場合の炉出口部の未
燃分の傾向を示したものであり、小型燃焼炉における実
験データである。第８図から保炎器容積を増大すると、
特に燃料比（ＦＲ）が４以上の高燃料比炭の燃焼に関し
て未燃分低減に有効なことがわかる。

第９図には、多数バーナを使用した場合のバーナ負荷す
なわち、微粉炭流量を変えた場合の炉出口部における灰
中未燃分の動向を示した。第９図の■。＋　Ｖ　Ｉは第
７図で示した保炎器内部容積であり、■。＞Ｖ、の関係
にある。この図からも保炎器内容積を増やした方が未燃
分低減に有効なことがわかる。

第１０図には、バーナ負荷と火炎の不安定化が起因する
炉内圧力変動との関係について、それぞれの保炎器を使
用した場合で比較した。第１０図の■１は、バーナ負荷
に応じて保炎器容積を変えた場合を示す。保炎器が小さ
い場合、負荷が低い場合、火炎が不安定であり、また保
炎器が大きいと、負荷が大きくなるにっれ保炎器内に灰
が付着し、火炎が不安定化するとともに、焼損の可能性
がでてくる。

本発明の他の実施例を、第１２図、第１３図。

第１５図に示す。第１４図は第１３図の正面図である。

第１２図は保炎器内部の容積を変える方法として、内筒
１３をスライドさせる構造とする。この構造は、構造が
単純で同様の効果が期待できる。

さらに第１３図には、可動する保炎板５ａを有する保炎
器５の構造を示す。この保炎器５の特長は、内部容積が
可変なことの他に２次空気２を微粉炭流１４に混合でき
る構造のために、微粉炭粒子の分散効果が優れる点が挙
げられる。第１４図はその正面図で、図中の１８は開口
部を示す。第１５図は第１４図に示した保炎器５におい
て、保炎板５ａを通過する２次空気量を変えるために、
保炎板を２枚有し、それぞれを回転することによって２
次空気２の通過断面積を変えることができる。この構造
によって、保炎器内部容積と共に、粒子濃度も調整する
ことができる効果が挙げられ、火炎の安定化向上による
未燃分の低減が期待できる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、保炎器内部容積を可変できるので、以
下の項目につき効果がある。

ｆｉｌ　　燃料比が１未満から１０以上の石炭につき、
連続燃焼が可能。

（２）連続燃焼のまま、バーナ負荷を２５％から１００
％の間で可変。

（４）火炎の安定化が向上するために、（ａ）　　火炉
内静圧変動が低下 （ｂ）　　火炉出口部未燃分低下すなわち、燃焼効率の
向上 等が計れる。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明の一実施例に係る燃焼装置の側断面図、
第２図はその正面図、第３図はボイラ燃焼系統図、第４
図は従来型微粉炭バーナの側断面図、第５図は従来型外
周保炎器付微粉炭バーナの側断面図、第６図（ａ）、　
（ｂ）は従来型Ｖ型インペラ付微粉炭バーナの断面図な
らびに火炎説明図、第７図（ａ）、　（ｂ）は前記一実
施例に係るバーナの外周保炎部の断面図、第８図は保炎
器の容積と炉出口部における未燃分との関係を示す特性
図、第９図はバーナ負荷と炉出口部灰中未燃分との関係
を示す特性図、第１Ｏ図はバーナ負荷と炉内圧力変動と
の関係を示す特性図、第１１図はバーナ近傍における燃
焼模式図、第１２図は本発明の他の実施例を示すバーナ
の側断面図、第１３図は同しく他の実施例を示す側断面
図、第１４図はその正面図、第１５図Ｔａｇ、　（ｂ）
はその他の実施例を示すバーナの側断面図ならびに正面
図である。 １−・・−微粉炭、４−・−−−−一火炉、５−−−−
−−一保炎器、１１−・−保炎器内容積、１２−・・−
レバー、１３−−−−−・・内筒。 Ｎ 第１図 第２図 第３図 第４図 第５図 （０）　　　　　　（ｂ） 第７図 第８図 イ禾炎＃罐７積 第９図 第１０図 ハ“−１ｐ六 第１１図 第１２図 第１３図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 微粉状の固体燃料を火炉内に噴出する内筒を備えた燃料
   噴出部の下流側に保炎器を設けた燃焼装置において、前
   記内筒に対して保炎器の保炎筒を軸方向に移動可能にす
   ることにより、保炎器の内部容積を可変にしたことを特
   徴とする燃焼装置。