JPH018803Y2

JPH018803Y2 -

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Publication number: JPH018803Y2
Application number: JP1985123624U
Authority: JP
Priority date: 1982-04-27
Filing date: 1985-08-13
Publication date: 1989-03-09
Also published as: CA1195878A; GB2119081A; GB8311278D0; DE3330373A1; ES8500417A1; AU1809083A; DE3330373C2; GB2119081B; JPS6158515U; ES521862A0; US4412496A; AU557888B2; JPS5912209A

Description

【考案の詳細な説明】本考案は、石炭炊きの炉に関し、特に主燃料と
して石炭を使用する炉に関する。

一般的な石炭炊きにおいては、粒状石炭が石炭
粉砕機から石炭ノズルへ一時空気と共に浮遊状態
で送給され、燃焼を維持するのに十分な空気を供
給するために二次空気が送給される。最初に石炭
に点火された後は、その燃焼過程から生じるガス
および火炎の局部的循環により、そして炉内の火
炎および炉壁からの輻射、および炉内の火炎から
の対流によつて石炭の燃焼が維持される。

この種の構成においては、炉がかなり長時間に
亘つて作動された後であれば、石炭は容易に燃え
る。しかしながら、始動の際に点火用火炎を得る
ためには、そして炉壁、対流表面および空気予熱
器をウオーム・アツプするためには、在来の主バ
ーナから噴射される一次空気と石炭の混合物は通
常、希薄すぎて、そのような冷温状態のもとでは
燃焼しにくい。従つて、従来は、炉壁、対流表面
および空気予熱器をウオーム・アツプするために
石油またはガス炊き点火器および／またはガンを
設けるのが普通であつた。なぜなら石油やガスな
どの燃料は、着火し易いという利点を有してお
り、従つて、燃焼を開始させるのに必要な熱が少
なくてすむからである。点火器は通常、電気火花
器によつて始動され、ガンは、点火器または高エ
ネルギーまたは高電圧の電気器具によつて点火さ
れる。

石炭炊きの炉に補助燃料を用いるもう１つの用
例は、石炭の供給量が減少され、従つて石炭の火
炎の安定度が減少する低負荷条件のときである。
このような条件のもとでは、石油またはガス点火
器および／またはガンは、炉内の火炎の安定を維
持し、従つて、炉内に未燃焼の石炭粉塵が堆積す
るのを回避するために使用される。

しかしながら、近年、石油またはガス炊きのウ
オーム・アツプおよび低負荷用点火器またはガン
の上述の利点は、それらの燃料の価格の高騰と供
給不足によつて帳消しにされてしまつた。このよ
うな自体は、石炭炊きのバーナの作動の変動が、
在来の基本負荷モードから周期的作動またはシフ
ト式作動モードへと増大していることによつて一
層複雑になつている。周期的作動モードやシフト
式作動モードは、その作動を維持するために補助
の石油およびガス装置にかかる負担が更に大きく
なるからである。

従つて、本考案の目的は、ウオーム・アツプ始
動および低負荷時の安定作動を達成するために石
油やガスなどの補助燃料を実質的に減少させる
か、その必要性を回避することである。

本考案の他の目的は、より稠密相（高濃度）の
粒状石炭を別個のノズルへ送給し、始動時、ウオ
ーム・アツプ時および低負荷時に使用するために
点火するようにした上記形式の装置を提供するこ
とである。

本考案の更に他の目的は、粉砕機からの粉砕石
炭と空気の通常の混合物から空気を分離し、その
結果得られた、ノズルから噴出する濃厚な粒状石
炭に対してその燃焼を支持するように上記分離し
た空気を導入するようにした上記形式の装置を提
供することである。

略述すれば、本考案の装置は、石炭粉砕機から
の石炭と空気の混合物を２つの流れに分割するた
めの分割手段と、該分割手段に連結され、上記分
割された石炭と空気の混合物の２つの流れの一方
を受け取り、その混合物流れから一定量の空気を
分離するための分離器と、該分離器に連結され、
該一方の混合物流れの分離された石炭を炉内へ噴
出させるためのノズルと、該分離器に連結され、
前記分離された空気を炉内へ噴出させるための別
のノズルを備えている。上記分離された石炭に点
火し、上記分離された空気が石炭の燃焼を支持す
るようにする。更に、上記石炭と空気の混合物の
他方の流れを受取り、それを炉内へ噴出させて高
い負荷または全負荷の作動を可能にさせるための
更に別のノズルを導管を介して前記分割手段に連
結する。

以下に添付図を参照して本考案の好ましい実施
例を説明する。

第１図を参照すると、空気流を受取るための入
口１２と、原料石炭の流れを受取るための入口１
２ａを有する石炭粉砕機１０が示されている。空
気流も、石炭の流れも、負荷制御装置（図示せ
ず）の制御により粉砕機内へ導入される。粉砕機
１０は、慣用の態様で作動し、石炭を乾燥させ比
較的微細な粒子に粉砕するものであり、その上方
部分には粉砕された石炭と空気の混合物を排出さ
せるために導管１４の一端に連結された出口を有
している。導管１４には、該導管の他端に接続さ
れたエルボ１７へ、そして該エルボに接続された
分割器１８への石炭・空気混合物の流れを制御す
る遮断弁１６を設ける。エルボ１７は、長方形の
断面形状を有するものとし、石炭は、遠心力によ
りエルボの屈曲部の外側部分の方へ移動されるよ
うにする。従つて、流れが分割器１８に流入する
時点では、石炭は、相当に濃厚化されており、エ
ルボ部分１７ａの屈曲部の外側面に沿つて広が
る。図には簡略にするために１本の導管１４だけ
しか示されていないが、粉砕機１０は、通常、数
個の出口を有しており、それらの出口に数本の導
管１４が接続され、各導管にそれぞれエルボ１７
および分割器１８が接続される。出口、導管、エ
ルボおよび分割器の数は炉に設けられたバーナの
本数に対応する。

第２図および３図に詳細に示されるように、分
割器１８は、エルボ１７の端部に連結する連結フ
ランジ２０を有している。分割器１８の内部に
は、その室をエルボ１７の端部と直線状に整列す
る室２４と、室１４に隣接して延長する室２６と
に分割するダンパー２２を設ける。分割器１８
は、室２４および２６にそれぞれ整合し、導管３
６，３８に連結するための連結フランジ３２，３
４を備えた２つの出口２８，３０を有している。
ダンパー２２は、室２４と２６との間の流量比率
を変えるために制御装置（図示せず）の制御によ
り軸２２ａの周りに枢動されるようになされてい
る。第２図に示されるように、ダンパー２２は、
その自由端とそれに対応する分割器１８の壁との
間に空間が形成され、ダンパーが第２図に実線で
示された位置におかれたときにも入口室から室２
４へのある程度の流れを許し、またダンパーが第
２図に破線で示された位置におかれたときにも入
口室から室２６へのある程度の流れを許すよう
に、寸法づけされ、位置づけされている。この理
由については後述する。

再び第１図を参照して説明すると、導管３８を
分割器１８からサイクロン型分離器４２へ延長さ
せ、導管３６を分離器１８から直接バーナー・ノ
ズル組立体４０へ延長させる。サイクロン型分離
器４２は、かくして、導管３８から粉砕石炭と空
気の混合物を受取り、慣用の態様で作動して、混
合物から大部分の空気を分離する。この分離され
た石炭（１％程度の僅かな空気を包含している）
は、分離器４２から低負荷用導管４４へ排出さ
せ、一方、分離された空気は、通気導管４６へ排
出させる。導管４４および４６は、後に詳述する
ような態様でバーナー・ノズル組立体４０に接続
し、導管４４と４６の間での空気の流れを制御す
るためのダンパー４８を導管４６内に設ける。

バーナー・ノズル組立体４０は、例えば蒸気発
生装置の一部を構成する慣用の炉の前壁５４に穿
設された貫通開口５２に同軸的に整列させて取り
付ける。周知のように、炉は、側壁および後壁
（図示せず）を有しており、開口５２に隣接する
燃焼室５６を画定している。前壁５４ならびに炉
の他の壁には、断熱材５８が施されており、特に
図示はしないが、燃焼室３６の周壁には、ボイラ
ー管を配列することができ、それらのボイラー管
を通して水などの流体を通流させることにより蒸
気を生成することができることは周知である。

炉壁５４に平行に垂直壁６０が配設されてお
り、その垂直壁に形成された開口にバーナー・ノ
ズル組立体４０が受容される。図示されていない
が、周知のように垂直壁６０の他に頂壁、底壁お
よび両側壁も設けられていて、いわゆる「二次空
気」と称される燃焼維持空気を受取るための充気
室即ち風箱を形成する。

前壁５４と壁６０との間でバーナー・ノズル組
立体４０（以下、単にバーナーまたはノズルとも
称する）を囲繞する環状板６２を設け、板６２と
炉壁５４との間に板６２に平行にもう１つの環状
板６４を設ける。板６４の内側面から開口５２と
バーナー４０の間に空気分流スリーブ６６を延長
させ、２つの空気流通路６８と７０を画定する。

風箱から空気流通路６８，７０への二次空気の
渦流を制御するために前壁５４と板６２との間に
複数の外側レジスター羽根７２を枢動自在に取付
ける。同様にして、環状通路７０を通る二次空気
の渦流を更に調整するための複数の内側レジスタ
ー羽根７４を板６２と６４の間に枢動自在に取付
ける。第１図には二枚のレジスター羽根７２，７
４だけしか示されていないが、図示の羽根に対し
て円周方向に間隔をおいて数枚の羽根が環状に配
列されている。また、羽根７２，７４の枢動取り
付けは、例えば羽根を軸に固定し、その軸を前壁
５４および板６２に設けた軸受に支承させるなど
の任意の慣用の態様によつて行うことができる。
また、羽根７２，７４の角度位置は、周知のよう
にクランクなどにより調整することができる。こ
の種の機構は慣用のものであるから、ここでは詳
述しない。

バーナー・ノズル組立体４０は、導管４４に接
続されたノズル８０と、導管４６に接続されたノ
ズル８２と、導管３６に接続された主ノズル８４
を備えている。かくして、ノズル８０は、分離器
４２から導管４４を通して濃厚な粒状石炭を受取
り、炉壁５４の開口５２を通して噴射させる。ノ
ズル８２は、ノズル８０を同軸的に囲繞し、従つ
て環状の通路を画定しており、分離器４２から導
管４６を通して空気を受取り、それを後述するよ
うな態様でノズル８０から噴射される濃厚相の石
炭に対し燃焼維持関係をなして噴出させる。外側
ノズル８４は、ノズル８２を同軸的に囲繞して環
状に通路を画定しており、分割器１８から導管３
６を通して石炭と空気の混合物を受取る。ノズル
８４は、切頭円錐形であり、従つてその内側面と
空気ノズル８２の外側面との間の通路は、石炭と
空気の混合物が排出される方向に断面積が漸次減
少している。

開口５２へ噴出される空気に渦を付与するため
にノズル８０と８２の間に環状通路内に複数の渦
流羽根８６を設ける。羽根８６は、慣用の設計の
ものであつてよく、半径方向内方へテーパーさせ
てあり、ノズル８０と８２の間の環状通路内にそ
こを通る空気に渦を付与するように配設する。

第４図に示されるように、導管３６とノズル８
４との接続は接線方向であるから、ノズル８２と
８４の間の環状通路を通る空気／石炭混合物に渦
流が付与され、混合物は開口５２に向けて噴射さ
れる。

図を簡略化するために図示されていないが、ノ
ズル８０から噴出される濃厚相の石炭粒子に短時
間の間点火エネルギーを与えるためのいろいろな
装置を設けることができる。例えば、アーク点火
器のような高エネルギー火花発生器や、小型の石
油またはガス炊きガン（銃型）点火器をバーナ
ー・ノズル組立体に担持させることができる。

上述の炉が蒸気発生装置の一部を構成するもの
として、その蒸気発生装置を始動させる場合、粉
砕機１０に、それぞれ入口１２および１２ａを通
して空気流および少量の石炭を送給する。粉砕機
は、石炭を所定の細かさに粉砕し、空気と粉砕さ
れた石炭の希薄混合物を上部出口から導管１４お
よび弁１６を通し、エルボ１７を通して分割器１
８の室２６内へ送る。粒状石炭は、エルボ１７内
を通る際先に述べたようにエルボの外側面の方へ
移動するので、エルボ１７から分割器１８の室の
下方部分に流入する石炭・空気混合物の大部分は
空気であり、該室の上方部分に流入する混合物の
大部分は石炭である。その結果、分割器のダンパ
ー２２が第２図に実線で示される閉鎖位置にある
状態では、室２６内の空気は、分離器４２および
その下流の部品によつて課せられる流れ抵抗のた
めにダンパー２２の下をくぐつて室２４へ流入す
る。一方、分割器１８の上面近くにある石炭は、
室２６を通つて導管３８内へ向けられる。室２６
へ搬入されなかつた若干の石炭と共に室２４へ流
入した一次空気は、導管３６を通つてノズル８４
へ流入する。

室２６を通る石炭・空気混合物（上述の構成に
より始動時に粉砕された石炭の大部分を含む）
は、導管３８を通つて分離器４２内へ入り、分離
器内で濃厚相の粒状石炭と空気とに分離され、そ
れぞれ導管４４および４６を通してノズル８０お
よび８２へ送られる。ノズル８０から噴出される
濃厚相の粒状石炭と、ノズル８２から噴出される
一次空気とは、羽根８６によつて空気に付与され
る旋回運動と、それによつて創生される渦巻の逆
流効果によりノズル８０および８２の前方で互い
に混合せしめられ、先に述べた、例えば高エネル
ギー火花または石油またはガス点火器などによつ
て容易に点火される濃厚な混合物となる。粉砕機
１０からの始動時における石炭送給量は低いが、
石炭即ち燃料流れの濃度が濃いので、着火点で必
要な高濃度の混合物が得られる。また、この構成
によつて形成される渦巻は、燃料（石炭）の燃焼
によつて生じた燃焼生成物を再循環させ、点火帯
域に入つてくる新しい燃料に点火するための熱を
提供する。

次いで、同じ共通の粉砕機１０または他の粉砕
機からの混合物の供給によつて他のバーナーをも
始動させることにより装置の負荷を増大させるこ
とができる。所望数の粉砕機およびバーナーが作
動され、負荷を更に増大させたい場合は、各粉砕
機の石炭の流量を増大させる。それと同時に、各
粉砕機１０に関連する分割器ダンパー２２を室２
６の方へ回動させて、分割器１８の上方部分に集
中した粒状石炭の一部を一定量の一次空気と共に
室２４内へ導き、導管３６を通してノズル８４へ
送給する。

石炭の供給流量を最大限にまで増大させるとと
もに、ダンパー２２を第２図に破線で示される全
開位置にまで室２６の方へ回動させる。

この位置では、室２４内への石炭・空気混合物
の最大限の流れが得られ、その混合物の一部は、
ダンパー２２の下側を通り抜け、室２６を通つて
分離器４２内へ流れる。粉砕機からの排出量とと
もに分割器のダンパー２２の位置を調節すること
により、分離器４２へ、従つて低負荷用ノズル８
０，８２への石炭および燃焼維持空気の量を低い
熱入力値（全負荷の約５〜20％）に維持すること
ができ、また主ノズル８４の負荷を必要に応じて
増減させることができる。負荷が増大するにつれ
て、主レジスター７２，７４の作用および二次空
気流の流れパターンがバーナーの全体的安定性を
助成する。

本考案のこの構成は、燃料（石炭）の含水量に
応じて空気の予熱を必要とする場合と、必要とし
ない場合とがある。必要な場合は、慣用の任意の
ダクト空気加熱技法により粉砕機１０へ入つてく
る一次空気の温度を上昇させるようにすればよ
い。

また、本考案は、上述した結果が得られる限
り、ここに例示した特定のバーナー・ノズル構成
に限定されるものではない。また、上述したサイ
クロン型分離器以外の他の形式の分離器を用いる
ことも本考案の範囲内である。

上述の本考案の構成からいろいろに利点が得ら
れる。例えば、点火器に消費されるエネルギー消
費は、ノズル８０から噴射される濃厚相の粒状石
炭に直接点火するのに必要とされる短時間の間し
か行われず、点火後の始動およびウオーム・アツ
プ操作は、ノズル８２から噴出する渦巻空気によ
つて助成される濃厚相の粒状石炭の燃焼だけによ
つて完了される。また、低負荷用ノズル８０から
の濃厚相粒状石炭は、広範囲の負荷条件において
主ノズル８４からの燃料の火炎を安定化させる役
割を果たし、作動の融通性を大きくし、補助燃料
の操作の必要性を少なくする。

ここに述べた装置は、大低の既存の装置及び新
しく製造する設備に適用することができる。なぜ
なら、ながれがいろいろな平行流路に分割され、
圧力損失の増大が最少限に抑制されるからであ
る。

以上、本考案の実施例を説明したが、本考案は
これに限定されるものではなく、本考案の精神お
よび範囲から逸脱することなく、いろいろな変型
が可能であることは当業者には明らかであろう。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本考案の燃焼装置の概略図、第２図
は第１図の装置に使用される分割器の平面図、第
３図は第２図の線３−３に沿つてみた断面図、第
４図は第１図の線４−４に沿つてみた部分後面図
である。図中、１０は粉砕機、１８は分割器、２２はダ
ンパー、４２は分離器、８０，８２，８４はノズ
ル。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】石炭炊きの炉のための燃焼装置において、粉砕された石炭と空気の混合物の供給源と、該
混合物を２つの別個の流れに分割するための分割
器と、該分割器に連結されており、前記分割され
た２つの流れの一方を受取つて前記炉内へ噴出さ
せるための第１ノズルと、前記分割器に連結され
ており、前記２つの流れの他方を受取り、該他方
の流れの石炭と空気の混合物から一定量の空気を
分離するための分離器と、該分離器に連結されて
おり、該分離器から前記混合物の残りの部分を前
記炉内へ噴出させるための第２ノズルと、該分離
器に連結されており、前記一定量の空気を前記混
合物の残りの部分に対して燃焼維持関係をなすよ
うに前記炉内へ噴出させるための第３ノズルとか
ら成る燃焼装置。