JPH0480288B2 - - Google Patents

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【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は新規な石炭・水スラリ燃焼用ボイラに
係り、特に高圧の空気又は水蒸気等の噴霧媒体に
よつて石炭・水スラリを噴霧するのに好適なアト
マイザ及びバーナを備えた石炭・水スラリ燃焼用
ボイラに関する。

〔従来の技術〕

石炭の流体化技術の一つに石炭・水スラリ（以
下CWMと略記する）がある。これは、微粉炭に
代わる新しい石炭の利用形態であり、電力用又は
産業用ボイラへの利用が進められている。CWM
は、石炭を従来の石油系燃料と同様にポンプでバ
ーナまで供給できるため、微粉炭の空気搬送と比
較して、流量制御の簡便さと燃料供給管径の縮少
などの輸送面での利点がある。また、ボイラ用の
燃料として発熱量を高くする必要性から、CWM
に含まれる石炭の濃度を60〜70wt％に高くした
高濃度のCWMがボイラ用燃料として使用される
ようになつて来た。

CWMは石油に比べて燃えにくく、また燃料中
に含まれる窒素分の割合も高い。このため、噴霧
粒子の燃え切り時間は長く、火炎を安定に形成す
ることは難しく、さらに燃料中のＮ分が燃焼雰囲
気中で酸化される時に生ずる窒素酸化物（NOx）
の割合も高い。従つて、CWMを良好に燃焼させ
るには、燃料の微細化を促進して噴霧粒子の径を
小さくし噴霧粒子の重量に対し表面積の割合を大
きくすることで噴霧粒子の加熱を促進し、かつ、
噴霧粒子の燃焼に要する時間を短くすることが必
要となる。

NOxを低減するには、着火性能を向上させて
安定な火炎を形成させ、燃焼用の空気が全て混合
する前にCWMに含まれているＮ分を放出させ、
還元性雰囲気を形成させて徐々に燃焼用空気を混
合させる必要がある。ここで、燃焼を良好にさせ
るための微粒化の促進と、NOxを低減させるた
めの着火保炎性の促進とは互いに相乗作用を有し
ている。

CWMを微粒化して噴霧するには高圧の空気又
は蒸気で微細化する二流体のアトマイザによつて
なされる。燃焼性の悪い燃料を微細化するには、
噴霧媒体を少なくして噴霧粒子の速度を低くする
とともに、噴霧粒子径を小さくすることが必要で
ある。燃料と噴霧媒体の混合を良好にするには、
アトマイザの内部にCWMと噴霧媒体の混合する
混合室を設け混合室の壁面に複数個の穴を用けて
噴出孔とするものがある。その例として実開昭
95145号公報、特開昭60−36811号公報に記載され
ている。これらの公知例に記載されているアトマ
イザは、混合室の上流側に燃料と噴霧媒体を予め
混合する部屋（以後混合前室と称する）を作り、
一度微細化した後に混合室へ供給し、さらに混合
室にて噴霧媒体と燃料の混合を促進して、混合室
に開孔した噴出孔から噴霧粒子として噴出するも
のである。

これらの公知例に記載されたアトマイザは、燃
料の重量流量に対する噴霧媒体の重量流量の高い
微粒化できる条件では、混合前室内で燃料と噴霧
媒体は良好に混合できるので、微細な噴霧粒子を
得ることができる。

ところが、気液流量比を小さくした条件になる
と、燃料の持つ運動量は噴霧媒体の持つ運動量に
比べ飛躍的に大きくなる。このため、噴霧媒体は
噴霧媒体の噴出方向に噴出されたにもかかわら
ず、燃料の持つ運動量によつて混合前室の下流側
すなわち混合室方向に曲げられてしまう。そし
て、混合前室内の局所的な気液流量比を見ると、
混合前室の壁側ではアトマイザへ投入した見掛け
の気液流量比よりも高い条件になつているのに対
して、混合前室の中心部は見掛けの気液流量比よ
りも低い条件となつて、混合前室の中心部は粗粒
子を生成し、壁面部は微粒子を生成する。この結
果、混合前室を設けたにもかかわらず、混合室に
粗粒子が供給され、微粒化特性は劣る。

また粗粒子の生成を抑制する目的で、前記混合
前室の断面積を小さくすると、CWMは混合室内
で閉塞し、良好に微粒化されない問題を生ずる。

CWM燃焼は、空気不足の状態で噴出され積極
的に燃焼用空気の混合を促進することによつて、
着火性を向上させて、火炎の後退を防止して、低
NOx燃焼を達成することが考えられる。噴霧と
燃焼用空気の混合を促進して着火性を良好にした
バーナとして、例えば、特開昭57−202402号公
報、特公昭58−19929号公報に記載されている。
これらのバーナは、燃料管をバーナ軸芯に配設
し、燃料管から噴出する燃料噴出口の周囲の同一
平面上に複数個の空気噴出口を設け、該燃料管及
び空気噴出口をバーナタイルの火炉側開口部の反
対側の壁面に設けたものである。これらのバーナ
は、微粉炭等の燃焼のような燃料噴出速度が10〜
30m／ｓ程度の比較的低流速の条件で、燃料と空
気の混合促進及び、バーナタイル内の高温化等の
効果を有するために、着火性は向上する。しかし
ながら、CWMの噴霧の速度は、微粉炭の５〜10
倍程度の100〜200数10m／ｓとなるため、CWM
の噴霧流の外周近傍は負圧となつて、バーナタイ
ルの外側から内部への逆流循環が生ずる。また、
空気はCWM噴霧流の周囲を複数個噴流となつて
流れるために、高速のCWM噴霧流の周辺の近傍
の圧力分布は均一にならず、安定均一な逆流循環
は生じない。このため、CWMの噴霧流は、バー
ナタイル壁面に衝突する問題が生ずる。

また、CWMは多くの灰分を含む。このため、
CWM噴霧がバーナタイル壁面に衝突すると、壁
面に灰分の固まりを生じ、バーナタイル内の圧力
分布は増々不均一になり、増々衝突しやすくな
り、バーナタイル内に灰分が固着する問題も生ず
るものである。

したがつて、CWMを燃焼する際には、燃焼用
空気の混合を促進するとともに、バーナタイル等
のバーナ壁面にCWM噴霧の付着を防止すること
が重要となる。

従来のバーナの一例として、特開昭59−145405
号公報、実公昭58−18007号公報に記載されてい
る。これらの公報に記載されたバーナはバーナタ
イルを設けるとともに、燃焼空気をバーナタイル
開口部と反対側の壁面から旋回流で供給するもの
である。しかし、これらの方法による燃焼用空気
は、バーナ構造上の理由で軸方向の速度分布を有
し、一般に噴流の速度の減衰は、噴流のまわりの
流れとの相対速度が大きいほど早くなるので、こ
れらのバーナにおいて燃焼用空気を噴出すると、
CWM噴霧流の速度の減衰は遅くなつて、着火位
置が後退する問題が生ずる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記の従来技術は、アトマイザ並びにバーナの
個々の性能を向上させる考えに基づいているが、
アトマイザとバーナを含めた燃焼装置という観点
で液状燃料の燃焼性の向上やNOxの低減を図る
という点について配慮がされておらず、微細化さ
れた噴霧粒子の状態に合つた燃焼用空気の混合が
されぬために、燃焼を良好にさせる微粒化の促進
とNOxを低減させる着火保炎の促進とが相乗効
果を持つて作用されていないという問題があつ
た。

前述の如く従来のアトマイザは、CWM燃料と
噴霧媒体が良好に混合せぬことに起因する大きな
噴霧粒子（一般に直径100μm以上の噴霧粒子）を
生成する。大きな噴霧粒子はその速度の減衰が小
さく、火炉内の滞留時間が極めて短く燃焼に関与
することなく火炉外へ排出され、未燃分の増加の
原因となつている。

また、液状燃料がダイラタント流体の場合には
大きな噴霧粒子を生じ易く、流動特性によらず微
粒化を生ぜしめるアトマイザが必要となる。

また従来のバーナはCWMの噴霧と燃焼用空気
の混合を促進すべくバーナタイルを設け、バーナ
タイル内部に空気を噴出しているが、この空気は
噴霧粒子の噴出される方向の速度成分を有するた
めに噴霧粒子の速度の減衰は阻害され、火炎がバ
ーナから後退する問題があつた。

バーナタイルの外周から供給される空気は前述
の火炎の後退を防ぐために、噴霧と混合させる必
要があり、これがNOxを低減できぬ一因となつ
ていた。

本発明の目的は、微細な噴霧粒子を低速で噴出
させ着火を促進させるとともに、噴霧粒子の速度
を一層減衰させ、更に灰分等の付着を防止し、燃
焼用空気の最適な投入によりNOxを低減する石
炭・水スラリ燃焼ボイラを供給するにある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は、石炭・水スラリを噴霧媒体により噴
霧するアトマイザと該アトマイザから噴霧された
石炭・水スラリを空気流と混合して火炎を形成さ
せるバーナとを火炉本体炉壁に複数個備え、該火
炉内に石炭燃焼ガスによつて加熱される水蒸気加
熱用配管を備えたボイラであつて、前記アトマイ
ザは石炭・水スラリ供給管と噴霧媒体供給管と、
これら供給管と連通する断面環状の混合前室と、
該混合前室と連通し石炭・水スラリと噴霧媒体と
の混合物を前記バーナ内に噴霧する噴出孔付きの
混合室とを備え、該混合前室の周壁に石炭・水ス
ラリと噴霧媒体の一方を該混合前室を流れる流体
と交叉するように供給する孔を備え、前記アトマ
イザと前記バーナとが同心的に配置され、該バー
ナは前記アトマイザの先端側から末広がりの円錐
状に形成された一次予備燃焼室と、該一次予備燃
焼室の前方に形成された二次予備燃焼室と、前記
一次予備燃焼室の外側から該二次予備燃焼室内に
一次空気を噴出する一次空気ノズルと、前記二次
予備燃焼室の外側から前記火炉内に二次空気を噴
出する二次空気ノズルとを有することを特徴とす
る石炭・水スラリ燃焼ボイラにある。また、石
炭・水スラリを噴霧媒体により噴霧するアトマイ
ザと該アトマイザから噴霧された石炭・水スラリ
を空気流と混合して火炎を形成させるバーナとを
火炉本体炉壁に複数個備え、該火炉内に石炭燃焼
ガスによつて加熱される水蒸気加熱用配管を備え
たボイラであつて、前記アトマイザは石炭・水ス
ラリ供給管と噴霧媒体供給管と、これら供給管と
連通する断面環状の混合前室と、該混合前室と連
通し石炭・水スラリと噴霧媒体との混合物を前記
バーナ内に噴霧する噴出孔付きの混合室とを備
え、該混合前室の周壁に石炭・水スラリと噴霧媒
体の一方を該混合前室を流れる流体と交叉するよ
うに供給する孔を備え、前記アトマイザと前記バ
ーナとが同心的に配置され、該バーナは前記アト
マイザの先端側から末広がりの円錐状に形成され
た一次予備燃焼室と、該一次予備燃焼室の前方に
形成された二次予備燃焼室と、前記一次予備燃焼
室を経て該二次予備燃焼室中に一次空気を噴出す
る一次空気ノズルと、前記二次予備燃焼室を経て
前記火炉内に二次空気を噴出する二次空気ノズル
とを有することを特徴とする石炭・水スラリ燃焼
ボイラにある。

本発明に係るアトマイザは、混合室がアトマイ
ザの軸方向に対して直角な切断面の形状が細長で
あり、細長の部分がスラリの流れる方向に石炭・
水スラリと噴霧媒体との十分な混合が得られるよ
うにそれらの飛翔距離を有する長さを有するもの
である。

本発明に係るアトマイザは噴霧噴霧された石
炭・水スラリの平均粒径が65μm以下となるよう
に十分に噴霧媒体を混合され、噴霧孔より噴射さ
れる。その結果、本発明に係るボイラ本体の火炉
の燃焼ガスの流れを絞るノーズにまで距離を従来
の火炉に比べて短縮することができ、定格出力
100MW当り2.5m以下とすることができる。

本発明に係るアトマイザは、燃料を供給する燃
料供給路と、燃料と混合される噴霧媒体を供給す
る噴霧媒体供給路と燃料と混合される噴霧媒体を
供給せずる噴射媒体供給路と、燃料供給路およ噴
霧媒体供給路と連通される混合室と、燃料および
噴霧媒体を混合室から噴霧する噴霧孔とを備え、
燃料供給路と噴霧媒体供給路とは断面環状の混合
前室を介して混合室に接続され、混合前室にて予
め燃料と噴霧媒体とを混合することを特徴とす
る。

本発明に係るアトマイザの好適な実施態様によ
れば、燃料又は噴霧媒体供給路は、燃料又は噴霧
媒体供給路から前記混合前室へ噴出する燃料又は
噴霧媒体の噴出方向が混合前室周壁の接線方向に
沿う成分を有するとともに、混合前室の上流端側
に配設された供給孔からなり、混合前室に旋回流
を形成させるのが好ましい。環状の混合前室のリ
ングの空間部の厚さは４mm以下が好ましく、その
部分の長さは厚さの２倍以上で、特に３〜６倍が
好ましい。特に、厚さは１〜４mmが好ましい。こ
れらの条件によつて石炭・水スラリの平均粒径が
65μm以下の細かい噴霧が得られる。

本発明は、石炭・水スラリを噴霧媒体により噴
霧するアトマイザ、該アトマイザにより噴霧され
た石炭・水スラリを旋回する空気と混合し火炎を
形成させる火炉本体炉壁に設けられた複数個のバ
ーナ及び前記火炉本体内に燃焼ガスによつて加熱
される水蒸気加熱用配管を有するボイルにおい
て、アトマイザは石炭・水スラリと噴霧媒体とを
混合して複数個の噴出口より噴霧する混合室と、
石炭・水スラリと噴霧媒体とを混合室にて混合す
る前に予め環状の混合室にて混合する混合前室を
有し、バーナはアトマイザと同心的に設けられ、
アトマイザの先端側から末広がりの円錐形に形成
された一次予備燃焼室と、一次予備燃焼室の前方
に配置された二次予備燃焼室と、一次予備燃焼室
の外周上に配置され二次予備燃焼室内に一次空気
をアトマイザの軸線をその中心とした旋回流とし
て噴出する円環状の一次空気ノズルと、二次予備
燃焼室の外周に配置され二次空気火炉内に前記ア
トマイザの軸線をその中心とした旋回流として噴
射する二次空気ノズルとを有することを特徴とす
る石炭・水スラリ燃焼ボイラにある。

本発明に係るバーナは更にアトマイザの軸線を
その中心とした旋回流で注入する隙間を複数個有
する保炎器によつて画定される一次予備燃焼室を
設けることができる。

本発明に係るバーナの好適な実施態様によれ
ば、一次予備燃焼室の開き角度は石炭・水スラリ
噴霧流の噴射角より大きくすること、一次空気は
石炭の完全燃焼させるに必要な量より少ない供給
量であること、二次空気は石炭の完全燃焼に必要
な十分な供給量であることが好ましい。更に、本
発明に係るバーナに設けられる保炎器は燃料噴射
方向に延在した複数の羽根を有しており、各羽根
は台形であり、側面は傾斜面であり、隣接する羽
根は所定の隙間をもつて配置されていて、シール
エアを前記一次燃焼室内に注入する通路を形成し
ていること、保炎器は大きさの異なる複数の円錐
台リングから成つており、各円錐台リングは大径
側端部が隣接した大きい円錐台リングの小径側端
部の内側に所定の環状隙間を有して位置するよう
に配列されており、保炎器に接続されたスリーブ
パイプにはシールエアを旋回させる旋回流発生器
が設けられること、アトマイザの噴出孔と保炎器
の先端部とを結ぶ線に対して断面凹状又は凸状に
されることが好ましい。

〔作 用〕

本発明に係るアトマイザの作用について説明す
る。

CWMを噴霧するアトマイザの噴出孔の上流に
位置する混合室へCWMと噴霧媒体を供給する際
に、あらかじめCWMと噴霧媒体を混合する大径
内周壁および小径外周壁によつて形成される断面
環状の混合前室は、大径内周壁又は小径外周壁に
開口された噴霧媒体供給孔から噴出する噴霧媒体
と、前記混合前室の混合室側開口部と反対側の壁
面に開口されたCWM供給孔から噴出するCWM
を、ある角度をもつて良好に接触せしめる。この
ため、混合前室内部の気液流量比は一様になり、
部分的に気液流量比が小さくなつたことに起因す
る粗粒子の生成は効果的に防止される。

また、CWMの閉塞を防止できる最小の環状流
路幅は、混合前室の断面が円形の場合の直径より
も小さくできるので、CWMと噴霧媒体の混合を
促進して、微粒化を良好にすることができる。

CWMは微粒化された状態で混合室へ供給され
る。噴霧粒子の持つ表面張力は噴霧粒子径が小さ
くなるとともに大きくなるため、微小な噴霧粒子
は合体されることなく、噴射孔から噴出される。
噴霧の粗粒子は混合前室な合体するが、噴射孔の
内壁における剪断力を受けて極めて微細な噴霧粒
子となる。

本発明に係るアトマイザの断面環状の混合前室
を流れる燃料は、断面環状の液膜状の流れ（すな
わち薄い層の流れ）となつている。そして、燃料
又は噴霧媒体は、液膜状の燃料の流れをよぎる方
向（すなわち燃料の流れる方向に垂直な成分を有
する方向）に噴出させることにより、高速で流れ
る燃料又は噴霧媒体の持つ乱流による乱れの力及
び運動量による力によつて、効果的に液膜を分裂
せしめることができるのである。例えば、燃料を
噴霧媒体と平行に噴出する場合の微粒化は、主と
して乱れの力に基づいているが、本発明のよう
に、燃料が液膜状の噴霧媒体流をよぎる方向に噴
出される場合の微粒化は、乱れの力と運動量によ
る力と２つの力を用いているため、噴霧媒体の流
動特性の影響は受けにくくなつている。それによ
つて、液膜状の燃料は、それがたとえ非ニユート
ンで流体の流動特性を有する燃料であつても、良
好に噴霧媒体と接触できるので、混合前室内にお
ける気液流量比は局所的な差がなくなる。このた
め、部分的に気液流量比が小さくなつた場合に生
じる霧化燃料の粗粒子の生成を防止することがで
きる。

また、本発明によるアトマイザの好適な実施態
様によれば、前記燃料供給給路が前記上流端側の
混合前室に配設されているので、燃料供給孔から
噴出される燃料は、混合前室内周壁面に激しく衝
突し、燃料の持つ運動量による力によつて再微粒
化されるのである。

本発明によるアトマイザの好適な実施態様によ
れば、前記燃料又は噴霧媒体供給路は、燃料又は
噴霧媒体供給路から前記混合前室へ流入する燃料
又は噴霧媒体の流入方向が前記大径内周壁の接線
方向に沿う成分を有する方向を向いているので、
前記燃料又は噴霧媒体供給路から噴霧される混合
物は前記混合前室へ旋回流として供給されること
になる。したがつて、前記液膜状燃料と噴霧媒体
とが接触した際に生じた霧化燃料粒子は、前記下
流端側内周壁面の全周に均等に分散して衝突する
とともに、旋回流の作用によつて霧化燃料粒子を
混合室内に分散させることができる。

次に、本発明に係るバーナの作用について説明
する。

従来、理論空気量の20〜30％の空気が１次空気
として１次燃焼室内に噴出されるが、これは、安
定な火炎を得るには、CWM燃焼の場合逆効果で
ある。本発明に係るバーナでは２次空気を着火用
及び低空気比火災形成用空気として使用する。従
来、２次空気は30〜60度の拡がり角をもつて炉内
に噴出されるため、燃料の混合は良くない。本発
明では、２次空気のバーナ近傍での外周への拡が
りを防ぐために、内壁を水平に形成した２次燃焼
室を設け、ここで１次燃焼室内に巻き込まれずに
残つた２次空気と、燃料との混合及び、これによ
る燃焼が促進される。本発明の２次燃焼室は、２
次空気と燃料との混合を促進するために設置する
ものである。

従来、２次空気を旋回として投入するのに、固
定式の旋回流発生器が設置されているが、CWM
の場合には、揮発分の多い石炭から少ない石炭ま
で種々炭種が変化し、炭種毎に着火性が異なるた
め、本発明のように、２次空気の旋回強度は可変
型、即ち調整可能である。２次空気を旋回流とし
て噴出すると、流れ中心部は負圧となり、ここに
循環流が形成されるため、保炎性が一般には向上
するが、炭種に応じて最適な２次空気量が異なる
ため、旋回の運動量も適宜調整の必要がある。ま
た、旋回強度が強くなりすぎると、火炎は外側へ
拡がり易くなり不安定な燃焼になるが、本発明の
２次燃焼室は拡がりを抑制する効果があり、循環
流を効果的に形成させる作用を有する。

３次空気については、従来複数個の３次空気ノ
ズルより、火炎を冷却する目的で噴出される。こ
れは、油の低NOx燃焼の場合には、サーマル
NOxの抑制が主目的であるために、火災の冷却
が低NOxの原理であるが、石炭の場合の様に、
フユーエルNOxが大半を占める場合には、火炎
の冷却はほとんど効果がない。本発明における３
次空気は完全燃焼用の空気である。通常、２次空
気の流量は、完全燃焼に必要な理論空気量の40〜
60％であり、更に必要な燃焼空気は３次空気とし
て投入される。本発明に係るバーナでは、３次空
気は、円環状のノズルから噴出され、更に低空気
比火炎との混合を調整するために、その旋回強度
が変えられるよう、旋回流発生器が設置される。

〔実施例〕

第１図は本発明による石炭・水スラリ用ボイラ
の系統図である。ボイラ２０１は火炉２０２の相
対する壁面に配されたウインドボツクス２０４に
備えられた複数段・複数列のバーナ２０３及びバ
ーナスロート２０５、各バーナ２０３に備えられ
たアトマイザ２０６、火炉２０２の上部に備えら
れた排ガス煙道207に配された蒸気加熱器２０８、
空気加熱器２０９、蒸気加熱器２０８とアトマイ
ザ２０６に介された調圧器２１３、空気加熱器２
０８とウインドボツクス２０４との間に配された
フアン２１２、空気流量を調整する入口ダンパ２
１７、CWMを供給するCWMポンプ２１０、
CWMの供給される圧力を調整する調圧器２１１
からなる。

CWMを燃焼するのに使用される空気２１５
は、空気加熱器２０９で加熱された後、フアン２
１２で加圧されて、入口ダンパ２１７にて流量を
調節されてウインドボツクス２０４まで供給され
る。ウインドボツクス２０４は火炉２０２の壁面
の全面配置され、複数段、複数列に配置されたバ
ーナへの空気を供給するものである。

火炉内壁によつて形成された蒸気２１４は蒸気
加熱器２０８にて加熱された後、調圧器２１３に
て蒸気圧が所定の値になるように調整されてアト
マイザ２０６へ供給される。

CWM２１６はポンプ２１０にて加圧され、調
圧器２１１で所定の供給圧に調整されアトマイザ
２０６に供給される。

第２図は本発明の一例を示すCWM燃焼ボイラ
の構成図である。ボイラ２０１は火炉２０２内に
設けられた二次加熱器２１８、再熱器２１９、一
次加熱器２２０及び節炭器２２１が設けられ、こ
れらの配管によつて水蒸気が製造される。水蒸気
は節炭器２２１で加熱され、順次再熱器２１９、
一次加熱器２２０及び二次加熱器２１８の順に加
熱される。得られた高温高圧の水蒸気はタービン
を回転させるのに用いられる。燃焼ガスはノーズ
２２２で絞られ、均一なガス流として各種の蒸気
加熱器に送られる。燃焼ガスは一次通風機２２３
によつて一次空気予熱器２０９に送られた空気を
予熱するとともに、空気予熱器２０９で更に加熱
し、排気される。燃焼ガスの一部はガス再循環送
風機２１２で火炉２０２及びバーナ２０３に送ら
れる。本実施例における最終段バーナ２０３より
ノーズ２２２までの距離は定格出力100MW当り
2.6mである。本実施例によれば、後述するアト
マイザ及びバーナを用いているので、火炎の長さ
を短縮できることからノーズ２２２までの高さを
前述の如く低くできる。

第３図及び第４図は本発明に係るバーナの一実
施例を示す断面図である。２０６は石炭・水スラ
リの燃料を微粒化して噴出させるアトマイザ、４
はアトマイザ２０６と同芯上に配置され、かつ、
アトマイザ２０６の先端部から末広がりの円錐形
状に形成した１次予備燃焼室、２は前記１次予備
燃焼室４の外周上に設置され、燃焼用空気をアト
マイザの軸線をその中心とした旋回流として噴出
する円環状の１次空気ノズルであり、この１次空
気ノズル２の内筒は１次予備燃焼室４の外周面と
兼用している。また、この１次空気ノズルの内筒
はその外筒より燃料噴出方向に対して短く形成さ
れている。５は１次予備燃焼室４の前方に１次空
気ノズル２の外筒により形成された２次予備燃焼
室である。３は２次予備燃焼室５の外周上に設置
され、燃焼用空気と同じく旋回流として噴出する
円環状の２次空気ノズルであり、この２次空気ノ
ズル３の円筒は１次空気ノズル２の外筒と兼用し
ている。３０７，３０８はノズル２，３の入口に
夫々設けられている旋回流発生器（エアレジス
タ）で、ノズル２，３から噴出される空気は旋回
流として噴出される。７は１次予備燃焼室のブロ
ツク部分を示し、９は燃焼炉を示すものである。

上記構成において、燃料のCWMは、アトマイ
ザ２０６により平均粒径が50〜100μm程度に微粒
化されて噴出される。微粒化されたCWMは、ア
トマイザ２０６の外周に設置された円錐状の１次
予備燃焼室４内で着火され、次に１次予備燃焼室
４後流に設けられた円筒状の２次予備燃焼室５内
で一次空気により燃焼された後に、燃焼炉内で２
次空気により完全燃焼される。CWMの噴出速度
は、微粒化を促進するため、通常、燃焼空気流速
の３〜５倍以上の高速にとられる。さらに１次空
気はアトマイザ２０６の軸線を中心とした旋回流
として噴出される。このため、CWM噴流外周の
静圧が負圧になり、１次空気の一部すなわち１次
予備燃焼室よりも高温の２次予備燃焼室内の雰囲
気ガスを１次予備燃焼室４内に引き戻す。この雰
囲気ガスがCWMの水分除去と着火に使用され
る。着火に使用されずに残つた１次空気は、
CWMが２次空気と混合する前に、２次予備燃焼
室５内でCWMと混合され、低空気比で燃焼され
る。その結果還元領域が形成され、NOxが低減
される。次に２次空気ノズル３からの２次空気と
混合して完全燃焼される。１次空気ノズル２の空
気噴出口は、２次予備燃焼室５を形成するため、
２次空気ノズル３の空気噴出口より内側に設置さ
れる。１次空気の１次予備燃焼室４内に巻き込ま
れる割合と、２次予備燃焼室５内に消費される割
合の制御は、１次空気の旋回強度によつて制御さ
れ、安定な火災の形成には、適切な旋回強度が選
定される。１次空気はこの様にCWMの着火及び
低空気比火炎の形成に使用されるものであり、
CWMの完全燃焼に必要な空気流量よりも少ない
流量に設定される。

１次予備燃焼室４を構成するブロツク７の材質
は、鋼材でも可能であるが、耐熱性のセラミツ
ク、レンガ等が蓄熱性及び焼損による寿命を考え
ると有効である。通常、CWMの燃焼装置は、燃
焼炉がCWMの火炎を形成するのに十分な温度に
達するまで、気体または液体燃料を用いて予熱さ
れる。従つて、蓄熱性の高い材料でブロツク７を
構成すると、予熱時にこれに熱が貯えられ、
CWMの着火がこの熱により容易になる。また、
セラミツクヒータ等の発熱体をブロツク７の材料
を用いると、発熱体によつてCWM噴流を加熱で
き、発熱量により着火を制御することが可能であ
る。ブロツク７の材質を、この様に、蓄熱性ある
いは発熱性の面から選定すれば、CWM投入開始
時の着火性が改善される。一旦、安定な火炎が形
成されると、火炎からの伝熱によりブロツク７が
加熱されるため、CWMの着火性の問題は小さく
なる。

また、この着火用の熱の供給の他に、第３図に
示すような１次予備燃焼室４を設置すると、高速
で噴出されるCWMは、２次予備燃焼室５におい
て一次空気と混合する前に、その流速が減衰する
ため、空気混合時の滞留時間が長くなり、着火位
置をバーナ面に近付けるのに有効である。即ち、
２次予備燃焼室５内での火炎の形成が容易にな
る。従つて、１次予備燃焼室４は、CWM流速の
減衰を図る意味でも、できるだけ大きく作ること
が望ましいが、大きく作りすぎると、後述する様
な噴流の偏りの他に内壁にCWM粒子が付着する
恐れが高くなり適切な大きさに設計することが要
求される。また、１次予備燃焼室４の開き角α
は、CWM粒子の付着を防止するために、CWM
のアトマイザ２０６の噴霧角より大きくとること
が好ましい。

２次予備燃焼室５は、円環状の２次空気ノズル
３の内筒によつて形成され、１次予備燃焼室４の
後流に設置される。既に述べたように、この２次
予備燃焼室５は、１次空気によりCWMを燃焼す
るのに利用される。低NOx燃焼には、低空気比
火炎によつて得られる還元領域の形成が重要であ
ることは前述の通りである。２次予備燃焼室５の
設置は、この低空気火炎を形成し易くし、更に１
次、２次空気の作用を明瞭にする。２次空気の噴
出口は２次予備燃焼室５の後流であるため、２次
空気との混合が遅くなる。また、１次空気の流れ
は２次予備燃焼室５の内壁（即ち、２次空気ノズ
ル３の内筒）によつて外周に拡がるのを防止され
るため、CWMとの混合が促進され、低空気比火
炎の形成が容易になる。また、二次空気あるいは
２次空気ノズルの材質は、鋼材を使用するのが普
通であるが、ブロツク７と同様、低空気比燃焼を
促進するため、内壁を蓄熱性の高い耐熱性セラミ
ツク、あるいはセラミツクヒータ等の発熱体で構
成するのも有効である。

以上の如く、第３図のバーナによれば、CWM
の着火性が改善されるために、安定な火炎を得る
のが容易になり、燃焼性が向上される。また、低
空気比火炎の形成が容易になると同時に、２次空
気の混合が遅くなる分だけ、還元領域を大きくと
ることができ、第３図のバーナは、NOxの排出
抑制に有効である。更に付け加えれば、２次空気
の混合を遅くするのは、火炎が長炎化する即ち、
燃焼装置が大きくなる欠点を有する。これには、
２次空気を旋回流として噴出することが重要にな
る。旋回流として噴出すると、旋回流内部が負圧
になるために、火炎後流において、下流から燃焼
装置側に向う逆向きの流れが形成される。これに
より、後流における２次空気とCWMとの混合が
促進され、火炎の長炎化が防止される。

他の実施例として１次予備燃焼室４の形状が第
３図と異なり、燃焼室の大きさを大きくとるため
に、CWMを噴霧するアトマイザ２０６周囲の１
次予備燃焼室の拡がりを大きくし、断面拡大後の
円筒部が長くとることができる。１次予備燃焼室
４をこのような形状にとると、１次予備燃焼室４
の効果は大きくなるが、燃焼室の中心軸とアトマ
イザ２０６の中心軸を良く一致させないと、１次
空気の引き戻し量が偏り、CWMの噴流が中心よ
りずれ易くなり、バーナ部品の製作及び組み立て
に注意を要する。

第５図に第３図に示したバーナでCWMを燃焼
した結果を示す。図には、特開昭59−208305号公
報で示した微粉炭用のNOxバーナを用い、微粉
炭ノズルの替りに、CWMの噴出ノズルを設置し
てCWMを燃焼した時の結果を比較のために併記
した。使用したアトマイザは両者のバーナとも同
じである。図の横軸は、燃焼炉出口において採取
した燃焼灰中に含まれる未燃分の割合を示し、こ
の値が小さければ、燃焼率が高いことになる。縦
軸は燃焼炉出口で測定したNOxの濃度を、６％
のO₂濃度基準に換算した値を示す。一般に、灰
中未燃分が高くなると、Ｎ分の灰中に残る量が増
すために、NOx濃度は低くなる。従つて、灰中
未燃分を少なくすると同時に、NOxも低減する
バーナが最も望ましく、燃焼特性が良いことにな
る。使用したCWMは、63重量％の太平洋炭と37
重量％の水より成る。図中、□印で示したものが
微粉炭用の低NOxバーナを用いた時の結果であ
る。微粉炭は、CWMに比べて、着火性が良く、
燃焼用空気と燃料の混合を比較的長くしても、特
開昭59−208305のバーナにより、高い燃焼性が得
られると同時にNOxの低減を図ることができる。
これに対して、CWMを微粉炭用のバーナを用い
て燃焼すると、図よりNOx低減と高効率燃焼と
を、同時に達成するのが困難であることがわか
る。〇印で示したのは、第１図に示したバーナで
燃焼した結果である。従来の微粉炭用バーナで燃
焼した結果に比べ、第３図に示したバーナによれ
ば灰中未燃分量の少ない所でCWMを燃焼でき、
このバーナは燃焼率の向上に有効であることがわ
かる。また、NOxについても、燃焼率を高く維
持した状態でその排出量を低減できることがわか
る。このNOx排出量の調整は、１次及び２次空
気の流量配分、及びそれぞれの空気の旋回強度選
定によつて行われる。この第５図の結果から、本
発明によるバーナは、CWMの燃焼に有効である
ことがわかる。

第６図は本発明に係るアトマイザの一例の断面
図である。本実施例のアトマイザはCWM供給管
１０２、噴霧媒体供給管１０１、アトマイザヘツ
ド１０３、２つのノズルチツプ１０４，１０５、
押えボルト１０６、スプレーヤプレート１０７、
キヤツプナツト１０８からなる。

アトマイザの中心に配された円管は噴霧媒体を
供給する噴霧媒体供給管１０１であり、円管の内
部が噴霧媒体流路１０９である。噴霧媒体供給管
１０１を内管とし、同心円状に配されたCWM供
給管１０２を外管とする円環状の流路はCWM流
路１１０である。CWM供給管１０２及び噴霧媒
体供給管１０１の下流側にアトマイザヘツド１０
３が位置する。アトマイザヘツド１０３の中心部
にはノズルチツプ１０５を固定するためのステン
レス鋼等の金属製のネジが設けられている。上記
ネジを中心としてその外周の円周上には、断面が
管状の流路が１個又は複数個配されており、該流
路は噴霧媒体を下流側の混合前室１１３へ供給す
る噴霧媒体供給孔１１１である。さらに上記噴霧
媒体供給孔１１１の外周の同心円上には、断面が
管状の流路が複数個配されており、該流路は
CWMをCWM供給路１１０からノズルチツプ１
０４とアトマイザヘツド１０３を壁面とする
CWM供給孔１１２へ供給する。CWMと噴霧媒
体が接触する混合前室１１３は、ノズルチツプ１
０４の中心部に開孔した管状部を大径内周壁と
し、ノズルチツプ１０５を小径外周壁とする断面
環状の部屋である。この混合前室１１３の大径内
周壁にCWM供給孔１１２が設けられており、該
混合前室１１３の上流側に噴霧媒体供給孔１１１
が開孔されている。混合前室１１３の下流側には
混合室１１４が連絡されており、その径は混合前
室１１３の大径内周壁径より大きくなるように設
けられている。混合室１１４はスプレーヤプレー
ト１０７及びノズルチツプ１０４，１０５の壁面
で構成されている。スプレーヤプレート１０７の
混合室１１４下流側の壁面には、複数個の噴出孔
１１５が開孔している。これらの噴出孔１１５
は、放射状にCWM噴霧粒子を広げるように、あ
る角度を互いになすように配置されている。一
方、チツプナツト１０８は、スプレーヤプレート
１０７、ノズルチツプ１０４、アトマイザヘツド
１０３を内部に納めて、噴霧媒体供給管１０２に
設けられたネジによつて締め付け、噴霧媒体及び
CWMの漏れを防止しているのである。また、ノ
ズルチツプ１０４，１０５、さらにスプレーヤプ
レート１０７で、高速で噴霧されるCWM噴霧粒
子による壁面の摩耗を防止する目的で、セラミツ
クス等の耐摩耗性の高い材料で製作されている。
セラミツクスとして、SiC、Al₂O₃、Si₃N₄、
Si₃N₄−Al₂O₃等の焼結体が用いられる。

第７図は第６図の−矢視図である。CWM
は、複数個で断面管状のCWM流路２０１から供
給され、アトマイザヘツド１０３を内壁ノズルチ
ツプ１０４を外壁とする環状部で合流し、ノズル
チツプ１０４のアトマイザ中心軸直角の側面に衝
突して流れ方向をアトマイザ中心軸直角方向（半
径方向）に変更される。その後、CWMはノズル
チツプ１０４とアトマイザヘツド１０３を壁面と
するCWM供給孔１１２から混合前室１１３に供
給される。噴霧媒体は混合前室１１３の上流側壁
面に設けられた噴霧媒体供給孔１１１から供給さ
れる。

アトマイザの内部でCWMと噴霧媒体を混合し
て噴霧するアトマイザの平均粒径は、混合室上流
部に配された混合前室の噴霧媒体密度及び流速の
増加、又は幾何学的流路幅の減少によつて低減さ
れる。ここで、幾何学的流路幅とは、断面環状の
混合前室においてはその環状流路幅が相当し、断
面円形の混合前室においてはその直径に相当す
る。一方、CWMは固体粒子を含む流体であるた
め、むやみに幾何学的流路幅を減少すると閉塞等
の問題を生ずる。そこで、断面環状及び断面円形
の混合前室について、閉塞限界の幾何学的流路幅
を検討すると、断面環状の混合前室の幾何学的流
路幅は断面円形の約１／２にまですることができ
た。このため、断面環状の混合前室１１３とする
ことによつて、CWMと噴霧媒体の混合は非常に
良くなり、局所的に気液流量比が低くなつたこと
に起因する粗粒子の生成を効果的に防止すること
ができる。環状混合前室の流路幅は４mm以下が好
ましい。特に、1.5〜2.5mmの幅が好ましく、部分
的にリング状になつていればよい。本実施例では
環状混合前室の長さは流路幅1.5mm又は２mmの２
種について各々６mm又は10mmとした。

また、CWMを噴霧媒体は混合前室１１３に
て、ある角度を持つて接触できるために、擬塑性
及びダイラタント等のCWMの流動特性の影響を
受けにくく微粒化することができる。特に、
CWMと噴霧媒体の噴出方向が90゜をなす場合に
は、CWMは噴霧媒体の強い剪断力を受けて微粒
化するため、CWMの流動特性をほとんど受けず
に微粒化することができる。

本実施例は、噴霧媒体とCWMを単に混合した
状態で混合室１１４へ供給するのでなく、混合前
室１１３において噴霧化した状態で混合室１１４
へ供給する。このため、混合室１１４における
CWMと噴霧媒体の混合は極めて良好になり、噴
霧の平均粒径を顕著に低減する。また、気液流量
比を一定に保ち、CWMの供給量を減少した場合
においても、混合前室１１２においてCWMと噴
霧媒体を極めて良好に混合することができる。こ
のため、気液流量比一定の条件下で噴霧の平均粒
径をある値以下に保つことができるCWMの最近
供給量と最大供給量の比（所謂、ターンダウン
比）を大きくすることができる。これは、火炉の
負荷変動幅を大きく取れる効果を有する。

CWM供給孔１１２はアトマイザの軸直角方向
のノズルチツプ１０４の側壁及びアトマイザヘツ
ド１０３の側壁で構成されており、CWMの噴出
方向が噴霧媒体の噴出方向と90゜をなすように設
けられている。このCWM供給孔１１２は上記の
様な形状に限るものではなく、混合前室の大径内
周壁に設けた複数個の断面管状の供給孔でも同等
の効果を得ることができる。さらに、CWM供給
孔１１２を混合前室の小径外周壁に設ける構造に
しても同様の効果が得られる。CWM供給孔１１
２は混合前室１１３内でCWMが旋回流を形成す
るように混合前室１１３外周面の接線方向に噴射
されるように設けることがよい。

本実施例の噴霧媒体供給孔１１１は混合前室１
１３の下流方向に開孔しているが、混合前室１１
３の内部で旋回流を形成するように開孔すること
ができる。この場合、CWMと噴霧媒体はより一
層均等に混合できるとともに、さらに噴霧媒体の
有する旋回力が混合前室１１３におけるCWMの
微粒化へ効果的に作用するので、混合前室１１３
の微粒化が促進される。

混合室１１４は円筒のカツプ状になつており、
その空間の体積を直径で割つた値を平均長さと
し、その長さを直径の0.5とした。噴出孔１１５
は混合物が広がる方向に形成されている。前述の
セラミツクス焼結体からなるのが好ましく、その
外周部をステンレス鋼等の金属で被い、保護する
ことが好ましい。

第８図はアトマイザ２０６が配されている他の
例のバーナ２０３の構造を示す。バーナ２０３
は、CWM及び蒸気を供給するバーナガン３０
１、アトマイザ２０６、アトマイザ２０６を中心
として同心円状にその径が大きくなるように順次
配されたアトマイザスリーブ３０４、一次スリー
ブ３０５、スロート３０６、アトマイザスリーブ
３０４の先端を一次スリーブ３０５の先端とをロ
ート状に配された旋回羽３０３、一次スリーブ３
０５の火炉側と反対側に配された一次エアレジス
タ３０７、スロートの火炉側と反対側の端に配さ
れた２次エアレジスタ３０８、スロート３０６の
火炉側開口部に接続されかつ径が火炉側に向けて
次第に大きくなる保炎キヤスタ３１０、保炎キヤ
スタ３１０の内部に配された複数本の水壁管３０
９からなる。

バーナガン３０１及びアトマイザ３０２はアト
マイザスリーブ３０４の内部に納められている。
アトマイザスリーブ３０４と１次スリーブ３０５
によつて形成された環状流路は１次エアレジスタ
３０７によつて流量を制御された１次空気３１１
を通過させる。環状流路の出口には、台形状の薄
板を複数個円周方向に互いに重なり合わせ、かつ
薄板の重なり部は所定のすき間を有する旋回羽３
０３が備えられている。更に、旋回羽３０３の外
周部の端側はアトマイザの先端よりも火炉側に位
置している。１次空気３１１は前記すき間から旋
回羽３０３の薄板の表面を流れる様に噴出され、
旋回流を形成する。２次空気３１２は、２次エア
レジスタ３０８にて旋回流を形成され、スロート
３０６と１次スリーブ３０５によりなる環状流路
から噴出される。保炎キヤスタ３１０はCWM噴
霧火炎からの輻射により加熱され、その一部を伝
熱にて水壁管に伝える。

上述の如く、CWMを良好に噴霧できるアトマ
イザを第８図に示す如くバーナ２０３に配置する
ことにより、一次空気は旋回羽３０３を構成する
台形状の薄板により形成されるすき間から旋回羽
３０３の薄板の表面を流れるように旋回流で噴出
される。この１次空気はCWM噴霧粒子の速度成
分を有せず大噴出されるので、CWM噴霧粒子と
混合する際に効果的に噴霧の速度を減衰させる。
また、旋回流の１次空気が形成するガス循環流は
火炎の高温ガスを旋回羽３０３の方向へ移動させ
るため、噴霧粒子に含まれる水分を急速に蒸発さ
せる。さらにまた、噴霧粒子は旋回羽等に付着し
て、バーナまわりの空気流れを変化させ、火炎を
不安定にさせる等の問題を生ずるが、旋回流でか
つ旋回羽３０３の薄板の表面を流れる空気流は、
付着した噴霧粒子を排出させるので、上記の問題
は生ずることなく安定な火炎が形成される。

２次空気は２次エアレジスタ３０８で強旋回流
で噴出されるので、CWM噴霧粒子の着火保炎が
良好になる。さらに、２次空気の一部は火炎の後
流部で混合されるので、バーナ近傍にNOxを還
元する雰囲気が形成され、火炉から排出される
NOx濃度は効果的に低減されるのである。

保炎キヤスタ３１０は火炎からの輻射は、伝熱
により加熱され、２次空気を伝熱により加熱する
とともに、輻射によりCWM噴霧粒子を加熱す
る。このため、CWM噴霧粒子の水の蒸発は促進
され急速に着火されるようになる。

本実施例の燃焼装置は、アトマイザ及びバーナ
の相乗作用により、CWM噴霧の着火・保炎性の
向上並びにNOxの低減が図れる。

第９図は本発明に係るバーナの他の実施例の構
造を示したものである。本実施例のバーナは第６
図に示した構造のアトマイザを有し、第１図に示
された石炭・水スラリ用ボイラに取付けられてい
る。

本実施例のバーナはCWM及び蒸気を供給する
バーナガン３０１とアトマイザ３０２からなるア
トマイザ２０６と、アトマイザを中心として同心
円状にその径が大きくなるように順次配されたア
トマイザスリーブ３０４と１次スリーブ３０５と
２次スリーブ６０１とスロート３０６と、アトマ
イザスリーブ３０４と１次スリーブ３０５のなす
環状部に配された旋回羽３０３と、１次スリーブ
の火炉側に配された１次エアレジスタと、１次ス
リーブ３０５と２次スリーブ６０１のなす環状部
の火炉側開口部を閉ぐように配された保炎キヤス
タ６０２とスロートの火炉側と反対側の端に配さ
れた２次エアレジスタ３０８と、スロート３０６
の火炉側開口部に接続されかつ径が火炉側に向け
て次第に大きくなる保炎キヤスタと、保炎キヤス
タの内部に配された複数本の水壁管からなる。

バーナガン３０１及びアトマイザ３０２はアト
マイザスリーブ３０４の内部に納められている。
アトマイザスリーブ３０４と１次スリーブ３０５
によつて形成された環状流路は１次エアレジスタ
３０７によつて流量を制御された１次空気３１１
を通過させる。前記環状流路の出口には、台形状
の薄板を複数個円周方向に互いに重なり合わせ、
かつ、薄板の重なり部は所定のすき間を有するこ
とを特徴とする旋回羽３０３が備えられている。
１次空気３１１は前記すき間から旋回羽３０３の
薄板の表面を流れる様に噴出され、旋回流を形成
する。２次空気３１２は、２次エアレジスタ３０
８にて旋回流を形成され、スロート３０６と１次
スリーブ３０５によりなる環状流路から噴出され
る。保炎キヤスタ３１０はCWM噴霧火炎からの
輻射により加熱され、その一部を伝熱にて水壁管
に伝える。保炎キヤスタ６０２はCWM噴霧火炎
からの輻射により加熱され、噴霧粒子を加熱する
とともに、２次空気の噴霧火炎への混合を遅延さ
せる。

アトマイザ３０２で良好に微粒化された噴霧粒
子は、旋回羽３０３から供給される１次空気によ
り速度を減衰され、また１次空気の形成する高温
のガス循環流により噴霧粒子の水分の蒸発が促進
されるので、急速に着火することができる。

アトマイザ３０２の微粒化促進と旋回羽３０３
の１次空気供給の相乗作用による着火促進によ
り、２次空気は噴霧の着火促進する必要がなくな
り、NOxを低減するように投入されることが可
能となる。すなわち、旋回羽３０３の外周部に保
炎キヤスタ６０２を設け、２次空気と噴霧の混合
を遅延させることにより、旋回羽３０３の火炎側
の部分に酸素不足の燃焼領域が形成される。この
領域では、NOxを還元するに有効なNH₃、CO、
H₂等の還元性ガスを生成するので、噴霧の燃焼
初期に生成されたNOxはこの酸素不足の燃焼領
域で効果的にN₂へ還元される。また保炎キヤス
タ６０２の火炎側にはガス循環流が形成され、噴
霧火炎の保炎性を向上させる。

２次空気は２次エアレジスタ３０８にて強旋回
で噴出されるので、上記の酸素不足の燃焼領域に
火炎後流から旋回羽３０３へ向うガス循環流が形
成され、NOxの還元反応を促進する。また、２
次空気の一部は上記の酸素不足の燃焼領域の後流
側で急速に混合するので、噴霧粒子の燃焼を促進
させ、燃焼灰に含まれる未燃分は低減される。

保炎キヤスタ３１０は火炎からの輻射し伝熱に
より加熱され、２次空気を伝熱により加熱すると
ともに、輻射によりCWM噴霧粒子を加熱する。
このため、CWM噴霧粒子の水の蒸発は促進され
急速に着火されるようになる。

第９図のバーナの保炎キヤスタ６０２の形状
は、その火炉側の表面が環状の平板である場合に
ついて述べたが、保炎キヤスタ６０２の形状は２
次空気の混合遅延及び噴霧火炎の保炎の目的を満
足するように任意に変えられる。保炎キヤスタ６
０２の変形例を第１０図に示す。保炎キヤスタ６
０２は２次スリーブ６０１と接する所に、径が火
炉側に向けて漸次大きくなる形状を有する保炎リ
ング７０１を有する。保炎リング７０１は、２次
空気と噴霧の混合を遅らせるとともに保炎キヤス
タ６０２の火炎側に形成されるガス循環流を発達
させるので、CWM噴霧火炎の保炎性は一層向上
されるのである。

燃料にCWMを用いる場合について記したが、
本発明の燃焼装置は、CWMに限らず、石油中に
石炭粒子を懸濁させた石炭・油スラリ、石油ピツ
チの粒子と水を混合した石油ピツチスラリ、など
の固体粒子の燃料を含む液状の燃料や、残渣油な
どの油より燃焼しにくい液体燃料を燃焼する際に
も、上記実施例と同等の効果を有することは言う
までもない。

〔発明の効果〕

本発明によれば、アトマイザは内部の局所的な
気液流量比を小さくすることができ、従来のアト
マイザに比べ大きな噴霧粒子の生成を抑制し、か
つ、CWMの流動特性の影響を受けにくい状態で
微粒化するので、従来のアトマイザよりも着火が
促進される。さらに、着火用の一次空気は噴霧粒
子の速度を減衰しかつ灰分の付着が防止され、燃
焼用の２次空気は、酸素不足の燃焼火炎が形成さ
れるので、CWM噴霧粒子の燃焼率は向上し、火
炉から排出されるNOx濃度は低減される効果が
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る石炭・水スラリ燃焼ボイ
ラの系統図、第２図は本発明に係る石炭・水スラ
リ燃焼ボイラの構成図、第３図は本発明に係るバ
ーナの断面図、第４図は空気の旋回流を形成させ
る送風機の斜視図、第５図は灰中未燃分とNOx
量との関係を示す線図、第６図は本発明に係るア
トマイザの断面図、第７図は第６図の−断面
図、第８図及び第９図は本発明に係るバーナの他
の実施例を示す断面図、第１０図は本発明に係る
バーナの保炎キヤスタ部の詳細を示す断面図であ
る。 ２…２次空気ノズル、３…３次空気ノズル、４
…１次予備燃焼室、５…二次予備燃焼室、１０１
…噴霧媒体供給管、１０２…CWM供給管、１０
３…アトマイザヘツド、１０４，１０５…ノズル
チツプ、１０６…押えボルト、１０７…スプレー
ヤプレート、１０８…キヤツプナツト、１０９…
噴霧媒体流路、１１０…CWM流路、１１１…噴
霧媒体供給孔、１１２…CWM供給孔、１１３…
混合前室、１１４…混合室、１１５…噴出孔、２
０１…ボイラ、２０２…火炉、２０３…バーナ、
２０４…ウインドボツクス、２０５…スロート、
２０６…アトマイザ、２０７…排ガス煙道、２０
８…蒸気加熱器、２０９…空気加熱器、２１０…
CWMポンプ、２１１…調圧器、２１２…フア
ン、２１３…調圧器、２１４…蒸気、２１５…空
気、２１６…CWM、２１７…入口ダンパ、３１
０…保炎キヤスタ、３１１…１次空気、３１２…
２次空気、４０１…噴霧媒体流路、６０１…２次
スリーブ、６０２…保炎キヤスタ、７０１…保炎
リング。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 石炭・水スラリを噴霧媒体により噴霧するア
   トマイザと該アトマイザから噴霧された石炭・水
   スラリを空気流と混合して火炎を形成させるバー
   ナとを火炉本体炉壁に複数個備え、該火炉内に石
   炭燃焼ガスによつて加熱される水蒸気加熱用配管
   を備えたボイラであつて、 前記アトマイザは石炭・水スラリ供給管と噴霧
   媒体供給管と、これら供給管と連通する断面環状
   の混合前室と、該混合前室と連通し石炭・水スラ
   リと噴霧媒体との混合物を前記バーナ内に噴霧す
   る噴出孔付きの混合室とを備え、該混合前室の周
   壁に石炭・水スラリと噴霧媒体の一方を該混合前
   室を流れる流体と交叉するように供給する孔を備
   え、前記アトマイザと前記バーナとが同心的に配
   置され、 該バーナは前記アトマイザの先端側から末広が
   りの円錐状に形成された一次予備燃焼室と、該一
   次予備燃焼室の前方に形成された二次予備燃焼室
   と、前記一次予備燃焼室の外側から該二次予備燃
   焼室内に一次空気を噴出する一次空気ノズルと、
   前記二次予備燃焼室の外側から前記火炉内に二次
   空気を噴出する二次空気ノズルとを有することを
   特徴とする石炭・水スラリ燃焼ボイラ。 ２ 特許請求の範囲第１項において、前記バーナ
   の一次空気ノズルから一次空気が前記アトマイザ
   の軸心をその中心とした旋回流として噴射される
   ように旋回手段を有することを特徴とする石炭・
   水スラリ燃焼ボイラ。 ３ 特許請求の範囲第１項において、前記アトマ
   イザの混合前室を構成する周壁の接線方向に石
   炭・水スラリ又は噴霧媒体の一方を噴出する孔が
   開口し、該孔から噴出された流体に旋回運動が与
   えられるようにしたことを特徴とする石炭・水ス
   ラリ燃焼ボイラ。 ４ 特許請求の範囲第１項において、前記断面環
   状の混合前室の内周壁と外周壁との幅が４mm以
   下、1.5mm以上よりなることを特徴とする石炭・
   水スラリ燃焼ボイラ。 ５ 石炭・水スラリを噴霧媒体により噴霧するア
   トマイザと該アトマイザから噴霧された石炭・水
   スラリを空気流と混合して火炎を形成させるバー
   ナとを火炉本体炉壁に複数個備え、該火炉内に石
   炭燃焼ガスによつて加熱される水蒸気加熱用配管
   を備えたボイラであつて、 前記アトマイザは石炭・水スラリ供給管と噴霧
   媒体供給管と、これら供給管と連通する断面環状
   の混合前室と、該混合前室と連通し石炭・水スラ
   リと噴霧媒体との混合物を前記バーナ内に噴霧す
   る噴出孔付きの混合室とを備え、該混合前室の周
   壁に石炭・水スラリと噴霧媒体の一方を該混合前
   室を流れる流体と交叉するように供給する孔を備
   え、前記アトマイザと前記バーナとが同心的に配
   置され、 該バーナは前記アトマイザの先端側から末広が
   りの円錐状に形成された一次予備燃焼室と、該一
   次予備燃焼室の前方に形成された二次予備燃焼室
   と、前記一次予備燃焼室を経て該二次予備燃焼室
   内に一次空気を噴出する一次空気ノズルと、前記
   二次予備燃焼室を経て前記火炉内に二次空気を噴
   出する二次空気ノズルとを有することを特徴とす
   る石炭・水スラリ燃焼ボイラ。