JPH09159109A - Combustion method of pulverized coal, pulverized coal combustion device and pulverized coal combustion burner - Google Patents

Combustion method of pulverized coal, pulverized coal combustion device and pulverized coal combustion burner

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JPH09159109A
JPH09159109A JP32020395A JP32020395A JPH09159109A JP H09159109 A JPH09159109 A JP H09159109A JP 32020395 A JP32020395 A JP 32020395A JP 32020395 A JP32020395 A JP 32020395A JP H09159109 A JPH09159109 A JP H09159109A
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正行 谷口
Hirofumi Okazaki
洋文 岡▲崎▼
Hisayuki Orita
久幸 折田
Ken Amano
研 天野
Toshiyuki Tanaka
利幸 田中
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研滋 木山
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a combustion device which forms stable combustion flames only by the supply of pulverized coal or a pulverized coal combustion burner even under the condition which burns only nonflammable pulverized coal or under a low load condition. SOLUTION: An air nozzle 11, which feeds air in a swirling current, is laid out around the outer periphery of a fuel nozzle 10 which conveys pulverized coal by air. The fuel nozzle 10 forms a first recirculating current around the edge of the nozzle while the swirling current forms a second recirculating current on the outer periphery of a fuel jet, and forms a third recirculating current 22 in the peripheral direction of the second recirculating current 21 and the current 22, which is partially formed integrally with the first recirculating current 20. Since the third recirculating current 22 feeds a high temperature gas of the second recirculating current 21 to the fuel nozzle, it is possible to enhance the stability of flames of pulverized coal.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、微粉炭燃焼装置お
よび微粉炭燃焼バーナおよび微粉炭の燃焼方法に係わ
り、特に微粉炭を気流搬送する燃料ノズルの外周に同心
円状に空気ノズルを備えている微粉炭燃焼装置および微
粉炭燃焼バーナに関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a pulverized coal combustion apparatus, a pulverized coal combustion burner, and a combustion method for pulverized coal, and in particular, an air nozzle is concentrically provided on the outer periphery of a fuel nozzle for carrying pulverized coal by air flow. The present invention relates to a pulverized coal combustion device and a pulverized coal combustion burner.

【0002】[0002]

【従来の技術】微粉炭燃焼においては、窒素酸化物(N
Ox)の発生量を少なく抑えることが要求される。微粉
炭の燃焼時に発生するNOxは、ほとんどが石炭中に含
まれる窒素が酸化されて発生するNOxである。このN
Ox発生量を減らすために、従来から燃焼装置やバーナ
の構成、またその燃焼方法が種々工夫されてきた。
2. Description of the Related Art Nitrogen oxides (N
It is required to reduce the amount of Ox) generated. Most of NOx generated during combustion of pulverized coal is NOx generated by oxidation of nitrogen contained in coal. This N
In order to reduce the amount of Ox generated, various modifications have been made to the structure of the combustion device and the burner and the combustion method.

【0003】NOxの発生量を減らす一つの方法とし
て、バーナ内に酸化領域と還元領域を形成するいわゆる
火炎内二段燃焼方法がある。石炭中の窒素が燃焼初期の
熱分解時にシアン化水素(HCN)やアンモニア(NH
3)に分解され気相中へ放出される。これらの窒素化合
物は酸化されてNOxになる一方で、酸素濃度の低い領
域でNOxを還元する効果を有する。
As one method for reducing the amount of NOx produced, there is a so-called two-stage combustion method in a flame in which an oxidation region and a reduction region are formed in the burner. Nitrogen in coal produces hydrogen cyanide (HCN) and ammonia (NH) during thermal decomposition in the early stages of combustion.
It is decomposed into 3) and released into the gas phase. While these nitrogen compounds are oxidized to NOx, they have an effect of reducing NOx in a region where the oxygen concentration is low.

【0004】この火炎内二段燃焼方法は、NH3やHC
NのNOx前駆物質がNOxを還元する反応を火炎内で
効果的に実現したものである。つまりバーナを、微粉炭
を気流搬送する燃料ノズルと、その外周に同心円状に燃
焼用空気を旋回流で噴出する空気ノズルを設けた構造に
している。これにより、火炎内のバーナ近傍では空気不
足の燃料過剰燃焼を行って還元炎領域を拡大し、火炎の
後段では酸素濃度の高い燃焼を行って酸化炎領域形成す
るようにしたものである。このような形式のバーナは、
例えば特開昭60−226609号公報、特開昭61−
22105号公報あるいは特開昭61−280302号
公報などに開示されている。
This two-stage combustion method in flame is based on NH3 and HC.
The NOx precursor of N effectively reduces NOx in a flame. That is, the burner has a structure in which a fuel nozzle for conveying pulverized coal in an air stream and an air nozzle for concentrically ejecting combustion air in a swirling flow are provided around the fuel nozzle. As a result, in the vicinity of the burner in the flame, excess fuel combustion with insufficient air is performed to expand the reducing flame region, and in the latter stage of the flame, combustion with a high oxygen concentration is performed to form an oxidizing flame region. A burner of this type
For example, JP-A-60-226609 and JP-A-61-226609
No. 22105, JP-A No. 61-280302, and the like.

【0005】最近になり、燃料ノズルから供給される微
粉炭の火炎を安定に形成するために、微粉炭と搬送空気
の供給状態を変える試みがなされている。ノズル内に旋
回流を発生させて微粉炭粒子濃度を調整するバーナは、
例えば特開昭54−159741号公報および特開平3
−241208号公報に示されている。燃料ノズルの内
部に物体を配して粒子濃度を調節するバーナは、例えば
特開平3−110308号公報、特開平4−24404
号公報および特開平4−214102号公報に示されて
いる。
Recently, in order to stably form a flame of pulverized coal supplied from a fuel nozzle, attempts have been made to change the supply state of pulverized coal and carrier air. The burner that adjusts the pulverized coal particle concentration by generating a swirling flow in the nozzle,
For example, JP-A-54-159741 and JP-A-Hei-3
-241208. A burner for arranging an object inside the fuel nozzle to adjust the particle concentration is disclosed in, for example, JP-A-3-110308 and JP-A-4-24404.
Japanese Patent Application Laid-Open No. 4-214102.

【0006】他方、微粉炭の火炎を安定に形成するため
に、微粉炭の噴流の中に火炎を形成するための再循環領
域を形成する試みもなされている。この種のバーナは、
例えば特開平1−217109号公報や特開平2−11
0202号公報に示されている。また、燃焼用空気の流
れを分断して燃焼炉内のガスを噴流に供給することによ
り、燃料噴流と燃焼用空気噴流の混合を抑制するバーナ
としては、例えば特開平57−73305号公報が挙げ
られる。
On the other hand, in order to stably form the flame of the pulverized coal, attempts have been made to form a recirculation region for forming the flame in the jet stream of the pulverized coal. This kind of burner
For example, JP-A 1-217109 and JP-A 2-11
No. 0202 publication. Further, as a burner that suppresses the mixing of the fuel jet and the combustion air jet by dividing the flow of the combustion air and supplying the gas in the combustion furnace to the jet, for example, JP-A-57-73305 can be cited. To be

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】微粉炭ボイラの運用性
を高めるためには、油の助燃無しで微粉炭のみで安定に
火炎を形成できる(以下、専焼と称する)石炭の種類を
増やす必要がある。特に、高い発熱量の原料炭をも燃焼
できるバーナ構造であれば、専焼可能な石炭は飛躍的に
増大する。その一方で、このような原料炭は熱分解で生
ずる揮発分の含有割合が15〜25%であるために、着
火しにくい。
In order to improve the operability of a pulverized coal boiler, it is necessary to increase the number of types of coal that can stably form a flame only with pulverized coal without auxiliary combustion of oil (hereinafter, referred to as exclusive combustion). is there. In particular, if the burner structure is capable of burning the raw coal having a high calorific value, the number of coals that can be burned will dramatically increase. On the other hand, such a raw material coal is difficult to ignite because the content ratio of volatile components generated by thermal decomposition is 15 to 25%.

【0008】さらに、燃料供給量の少ない条件まで専焼
できれば、粉砕器を起動停止する操作が無くなり、ボイ
ラの負荷は変動し易くなるとともに、低負荷条件で微粉
炭と混焼される油を削減することができるようになる。
しかし、粒子が配管内で沈降することを防止する観点か
ら、粒子の搬送空気は最低流速を定められている。この
ため、低負荷の条件になると、燃料の濃度が希薄にな
り、バーナは安定な火炎を形成しにくくなる。
Further, if the fuel can be burnt exclusively to a condition where the fuel supply amount is small, the operation of starting and stopping the crusher is eliminated, the load of the boiler is likely to fluctuate, and the amount of oil mixed with pulverized coal under low load conditions is reduced. Will be able to.
However, from the viewpoint of preventing the particles from settling in the pipe, the minimum flow velocity of the carrier air for the particles is set. Therefore, under a low load condition, the concentration of fuel becomes lean, and it becomes difficult for the burner to form a stable flame.

【0009】このように高い燃料比の微粉炭を燃焼する
条件や、低負荷の燃焼条件では、微粉炭が燃焼し難くな
ることから、火炎の内部に酸素不足で燃焼する還元炎領
域は形成されなくなり、したがってこの種燃焼装置にお
いては、NOxが還元炎領域で還元されない分、火炉出
口のNOx濃度が増加する嫌いがあった。
Under such conditions of burning pulverized coal with a high fuel ratio or under low-load combustion conditions, it becomes difficult for the pulverized coal to burn, so that a reducing flame region is formed inside the flame where oxygen is deficient in combustion. Therefore, in this type of combustion apparatus, there is a dislike that the NOx concentration at the furnace outlet increases because NOx is not reduced in the reducing flame region.

【0010】本発明はこれに鑑みなされたもので、その
目的とするところは、たとえ難燃性の微粉炭を燃焼する
条件であっても、また負荷の低い条件でも、微粉炭の供
給のみで安定な燃焼火炎が形成されるこの種の燃焼装
置、また微粉炭燃焼バーナを提供するにある。また本発
明のもう一つの目的は、難燃性の微粉炭を燃焼する条件
であっても、また負荷の低い条件でも、安定な燃焼火炎
が形成されるとともに、火炉出口のNOx濃度を充分低
減することができる燃焼装置、また微粉炭バーナ装置を
提供するにある。
The present invention has been made in view of the above, and an object thereof is to supply only the pulverized coal even under the condition that the flame-retardant pulverized coal is burned and the load is low. The object is to provide a pulverized coal combustion burner and a combustion device of this kind in which a stable combustion flame is formed. Further, another object of the present invention is to form a stable combustion flame even under the conditions of burning flame-retardant pulverized coal and under a low load, and to sufficiently reduce the NOx concentration at the furnace outlet. The present invention is to provide a combustion device and a pulverized coal burner device.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】すなわち本発明は、火炉
の上流側に配置され、微粉炭を気流搬送する燃料ノズル
と、この燃料ノズルの外周に同心円状に配置され、燃焼
用空気を旋回流で供給する空気ノズルとを備え、旋回空
気とともに微粉炭を燃焼するようになした微粉炭燃焼装
置の燃焼方法において、前記微粉炭燃焼火炎を前記燃料
ノズル口縁の火炉側に旋回保持させ、かつ、この旋回流
火炎の高温ガスを、前記燃料ノズルの方向へ供給すると
ともに、この二つの循環流を周方向複数の位置で一体的
に燃焼するようにし所期の目的を達成するようにしたも
のである。
That is, the present invention is directed to a fuel nozzle arranged upstream of a furnace for carrying pulverized coal in an air stream, and concentrically arranged around the outer periphery of the fuel nozzle to swirl the combustion air. In the combustion method of a pulverized coal combustion apparatus, which is configured to burn pulverized coal with swirling air, the pulverized coal combustion flame is swirl-held on the furnace side of the fuel nozzle rim, and The high temperature gas of the swirling flame is supplied in the direction of the fuel nozzle and the two circulating flows are integrally burned at a plurality of positions in the circumferential direction to achieve the intended purpose. Is.

【0012】また、微粉炭を気流搬送する燃料ノズルの
外周に燃焼用空気を旋回流で供給する少なくとも1つの
空気ノズルを同心円状に備えた微粉炭バーナの燃焼方法
において、前記燃料ノズルから供給された微粉炭を着火
させる着火域を設け、かつこの着火域の下流側に酸素の
供給量を微粉炭の燃焼に必要な酸素量よりも少ない還元
炎領域を設けるとともに、この還元炎の外周側に酸素の
供給量を微粉炭の燃焼に必要な酸素量よりも多い酸化炎
領域を設け、かつ前記酸化炎領域と前記還元炎領域の境
界にNOxを窒素に変換するNOx還元領域を設け、か
つ前記着火域の周方向の少なくとも1つの領域が前記酸
化炎と隣接して燃焼するようにしたものである。
Further, in a combustion method of a pulverized coal burner, which is concentrically provided with at least one air nozzle for supplying combustion air in a swirling flow to the outer periphery of a fuel nozzle for carrying pulverized coal by air flow, the fuel is supplied from the fuel nozzle. An ignition zone for igniting the pulverized coal is provided, and a reducing flame region in which the amount of oxygen supplied is smaller than the oxygen amount required for combustion of the pulverized coal is provided on the downstream side of this ignition zone, and the reducing flame is provided on the outer peripheral side. An oxidizing flame region in which the amount of oxygen supplied is larger than the amount of oxygen required for combustion of pulverized coal is provided, and a NOx reducing region for converting NOx to nitrogen is provided at the boundary between the oxidizing flame region and the reducing flame region, and At least one region in the circumferential direction of the ignition region is configured to burn adjacent to the oxidizing flame.

【0013】また、火炉の上流側に配置され、微粉炭を
気流搬送する燃料ノズルと、この燃料ノズルの外周に同
心円状に配置され、燃焼用空気を旋回流で供給する空気
ノズルとを備えた微粉炭燃焼装置において、前記微粉炭
燃焼火炎を前記燃料ノズル口縁の火炉側に保持形成させ
る第一の再循環流形成手段と、前記第一の再循環流形成
手段により形成された旋回流火炎の高温ガスを、前記燃
料ノズルの方向へ供給する第二の再循環流形成手段とを
備え、前記第一の再循環流形成手段にて形成された循環
流と第二の再循環流形成手段にて形成された循環流とを
周方向複数の位置で一体的に形成させるようにしたもの
である。
Further, there are provided a fuel nozzle arranged upstream of the furnace for carrying pulverized coal by air flow, and an air nozzle arranged concentrically around the outer periphery of the fuel nozzle for supplying combustion air in a swirling flow. In a pulverized coal combustion device, a first recirculation flow forming means for holding and forming the pulverized coal combustion flame on the furnace side of the fuel nozzle opening, and a swirling flow flame formed by the first recirculation flow forming means. Second recirculation flow forming means for supplying the high temperature gas in the direction of the fuel nozzle, and the circulation flow formed by the first recirculation flow forming means and the second recirculation flow forming means. The circulation flow formed in 1 is integrally formed at a plurality of positions in the circumferential direction.

【0014】また、微粉炭を気流搬送する燃料ノズルの
外周に燃焼用空気を旋回流で供給する2つの空気ノズル
を同心円状に備えた微粉炭燃焼バーナにおいて、前記外
周の旋回流で形成した高温の再循環流を、分割して供給
する内周の燃焼用空気の流れの間を介して微粉炭の燃料
噴流へ供給するように形成したものである。
Further, in a pulverized coal combustion burner provided concentrically with two air nozzles for supplying combustion air in a swirl flow to the outer periphery of a fuel nozzle for conveying pulverized coal in a stream, a high temperature formed by the swirl flow of the outer periphery. The recirculation flow is formed so as to be supplied to the fuel jet of the pulverized coal through the flow of the combustion air on the inner periphery that is divided and supplied.

【0015】すなわち本発明の微粉炭燃焼バーナは、微
粉炭を気流搬送する燃料ノズルの外周に燃焼用空気を供
給する少なくとも一つの空気ノズルを同心円状に備え、
この空気ノズルの少なくとも一つに旋回を発生させる旋
回流発生手段を設け、この燃料ノズルは管壁の近傍に第
一の再循環流を形成する手段を設け、この旋回流によっ
て第一の循環流の下流側に第二の再循環流を形成すると
ともに、第二の循環流の一部と第一の再循環流を一体的
にした第三の再循環流を形成する手段を設けたものであ
る。
That is, the pulverized coal combustion burner of the present invention is concentrically provided with at least one air nozzle for supplying combustion air to the outer periphery of the fuel nozzle for carrying pulverized coal by air flow.
At least one of the air nozzles is provided with a swirl flow generating means for generating swirl, and the fuel nozzle is provided with a means for forming a first recirculation flow in the vicinity of the pipe wall, and the swirling flow causes the first circulation flow to be generated. And a means for forming a third recirculation flow that is a part of the second recirculation flow and the first recirculation flow, in addition to forming a second recirculation flow on the downstream side of is there.

【0016】第一の再循環流は燃料ノズル口縁に微粉炭
を着火する領域を形成し、第二の再循環流は微粉炭を酸
素の共存下で燃焼する酸化領域を形成し、第三の再循環
領域は該着火領域の外周側に酸化領域を形成することが
望ましい。酸化領域の内部には酸素不足で微粉炭を燃焼
する還元剤発生域を形成して、還元剤発生域で生じたN
H3とHCNと酸化領域で発生したNOxを反応させ窒
素に変換するNOx還元域を形成することが望ましい。
The first recirculation flow forms an area where the pulverized coal is ignited at the fuel nozzle rim, and the second recirculation flow forms an oxidation area where the pulverized coal is burned in the presence of oxygen. It is desirable that the recirculation region of 1) forms an oxidation region on the outer peripheral side of the ignition region. A reducing agent generation area for burning pulverized coal due to lack of oxygen is formed inside the oxidation area, and N generated in the reducing agent generation area is formed.
It is desirable to form a NOx reduction zone where H3, HCN and NOx generated in the oxidation zone react to convert into nitrogen.

【0017】前記第三の循環流を形成する手段の一つ
は、燃料ノズルの口縁に近い領域に周方向に複数個の微
粉炭濃度の高い領域を形成することで達成できる。燃料
濃度の高い領域は他の領域よりも火炎を安定に形成する
ことにより、第一の再循環流を流れ方向に伸長し、第二
の再循環流と一体的に形成することができる。
One of the means for forming the third circulation flow can be achieved by forming a plurality of regions having a high pulverized coal concentration in the circumferential direction in a region near the rim of the fuel nozzle. By forming the flame more stably in the high fuel concentration region than in the other regions, the first recirculation flow can be extended in the flow direction and can be formed integrally with the second recirculation flow.

【0018】前記第三の循環流を形成する手段の他の一
つは、旋回流を供給する最外周の空気ノズルと燃料ノズ
ルの間に固体壁面を設けるとともに、この固体壁面を燃
料ノズルの周方向に複数個設けることで達成できる。固
体壁はその後流側に圧力の低い領域を形成することがで
き、旋回流で形成された第二の再循環流をバーナ上流側
に拡張し、固体壁後流に形成された第一の再循環流と一
体的にすることができる。
Another one of the means for forming the third circulating flow is to provide a solid wall surface between the outermost air nozzle for supplying the swirling flow and the fuel nozzle, and to use this solid wall surface around the fuel nozzle. It can be achieved by providing a plurality in the direction. The solid wall can form a low-pressure region on the downstream side of the solid wall, and the second recirculation flow formed by the swirling flow is expanded to the upstream side of the burner, and the first recirculation flow formed on the solid wall downstream. It can be integrated with the circulating flow.

【0019】燃料濃度の高い領域は、燃料ノズルの口縁
の一部を中心軸の方へ折り曲げることにより形成するこ
とができる。さらに別の燃料濃度の高い領域を形成する
手段は、燃料ノズルの内部に旋回羽根を設け、旋回羽根
の下流に旋回成分を減衰させる手段を設けることを特徴
とする。燃料濃度の高い領域の数は旋回羽根の枚数で決
めることができる。旋回羽根で形成された燃料濃度の高
い領域は、燃料ノズルの口縁に設けた複数枚の衝突板に
位置させることが望ましい。
The high fuel concentration region can be formed by bending a part of the rim of the fuel nozzle toward the central axis. Another means for forming a region having a high fuel concentration is characterized in that a swirl vane is provided inside the fuel nozzle, and a means for attenuating the swirl component is provided downstream of the swirl vane. The number of regions with high fuel concentration can be determined by the number of swirl vanes. It is desirable that the region of high fuel concentration formed by the swirl vanes be located on a plurality of collision plates provided at the edge of the fuel nozzle.

【0020】すなわちこのような微粉炭の燃焼方法の循
環流の形成方法は、微粉炭焚きボイラにおいて、バーナ
の低負荷時の燃料濃度の希薄な条件や、揮発分の含有割
合が15〜25%と少ない石炭を燃焼する条件でも、石
炭のみで安定な火炎を形成するためには、燃料ノズル口
縁の近傍に第一の再循環流を設け、燃焼用空気の旋回流
で形成される第二の再循環流を第一の再循環流の後流側
に形成し、第二の再循環流の一部を第一の再循環流と一
体化した第三の再循環流にすることが重要である。
That is, such a method for forming a circulating flow in the pulverized coal combustion method is used in a pulverized coal burning boiler in which the burner has a low fuel concentration when the load is low and the volatile content is 15 to 25%. In order to form a stable flame only with coal even under the condition that a small amount of coal is burned, a first recirculation flow is provided in the vicinity of the fuel nozzle rim, and a second recirculation flow of combustion air is formed. It is important to form the second recirculation flow on the downstream side of the first recirculation flow and to make a part of the second recirculation flow into the third recirculation flow integrated with the first recirculation flow. Is.

【0021】燃料ノズルの口縁と、燃焼用空気ノズルの
内周側の端面との間に、固体壁を設けることが重要であ
る。固体壁は燃焼用空気の旋回流で形成される第二の再
循環流を燃料ノズルの口縁へ引き寄せることにより、第
二の循環流は燃料ノズル口縁に形成された第一の再循環
流と一体化して、第三の再循環流が形成する。第一の再
循環流は火炎の一部を燃料ノズル口縁へ戻すので、微粉
炭の着火領域を安定にすることができる。第二の再循環
流は、燃料噴流の一部を燃焼用空気の噴流と混合するこ
とにより、酸素濃度の高い条件で微粉炭を燃焼する酸化
炎領域を形成する。第三の再循環流は酸化炎領域で発生
した高温の燃焼ガスを燃料ノズルの口縁まで引き戻す。
これにより微粉炭はより一層着火し易くなるので、着火
領域は安定に形成される。
It is important to provide a solid wall between the rim of the fuel nozzle and the inner peripheral end surface of the combustion air nozzle. The solid wall draws the second recirculation flow formed by the swirling flow of the combustion air to the edge of the fuel nozzle, so that the second circulation flow is the first recirculation flow formed at the edge of the fuel nozzle. And a third recycle stream is formed. Since the first recirculation flow returns a part of the flame to the fuel nozzle rim, the ignition region of the pulverized coal can be stabilized. The second recirculation flow mixes a part of the fuel jet with the jet of combustion air to form an oxidative flame region that burns pulverized coal under conditions of high oxygen concentration. The third recirculation flow draws the hot combustion gases generated in the oxidizing flame region back to the rim of the fuel nozzle.
This makes it easier for the pulverized coal to ignite, so that the ignition region is stably formed.

【0022】酸化炎領域の燃焼ガスの一部が着火領域へ
供給されると、微粉炭は燃焼し易くなるので、着火域の
火炎の温度は高くなる。このため、酸化炎領域に内包さ
れた還元炎領域の温度も高くなり、微粉炭の熱分解が促
進され、NOx前駆物質であるNH3やHCNの発生が
促進される。この前駆物質は酸化炎領域の境界に形成さ
れる混合領域でNOxと反応するので、NOxは窒素に
還元される。これによって、低NOx燃焼が達成でき
る。
When a part of the combustion gas in the oxidizing flame region is supplied to the ignition region, the pulverized coal easily burns, so that the temperature of the flame in the ignition region rises. Therefore, the temperature of the reducing flame region included in the oxidizing flame region also rises, the thermal decomposition of pulverized coal is promoted, and the generation of NH3 and HCN which are NOx precursors is promoted. This precursor reacts with NOx in the mixed region formed at the boundary of the oxidative flame region, so that NOx is reduced to nitrogen. Thereby, low NOx combustion can be achieved.

【0023】三種類の再循環流を形成することや、酸化
炎領域の一部を着火域の外周に形成することは、所定の
微粉炭濃度よりも高い濃度の領域をノズル口縁に複数個
設けるとともに、所定の微粉炭濃度よりも低い濃度の領
域を燃料ノズル内に設けることによって促進される。
The formation of three kinds of recirculation flows or the formation of a part of the oxidizing flame region on the outer circumference of the ignition region means that a plurality of regions having a concentration higher than a predetermined pulverized coal concentration are provided at the nozzle edge. It is promoted by providing a region having a concentration lower than a predetermined concentration of pulverized coal in the fuel nozzle while being provided.

【0024】また、濃度の形成方法の1つは、燃料ノズ
ル口縁の一部を内側に折り曲げるた絞り板を設けるか、
或は、ノズル旋回流を発生させた後に旋回成分を無くす
ノズル構造にすることによって、所定の微粉炭濃度より
も高い濃度領域と、所定の微粉炭濃度よりも低い濃度領
域が燃料ノズル口縁に形成される。
Further, one of the methods for forming the concentration is to provide a diaphragm plate in which a part of the edge of the fuel nozzle is bent inward, or
Alternatively, by providing a nozzle structure that eliminates the swirling component after the nozzle swirling flow is generated, a concentration region higher than the predetermined pulverized coal concentration and a concentration region lower than the predetermined pulverized coal concentration are formed at the fuel nozzle rim. It is formed.

【0025】前記の絞り板は、絞り板に衝突する微粉炭
粒子を絞り板の無いノズル口縁に供給するので、所定の
微粉炭濃度よりも高い濃度領域が形成される。一方、燃
焼用空気が絞り板の外周面を沿うようにして燃料ノズル
へ供給されるので、所定の微粉炭濃度よりも低い濃度領
域が形成される。
The diaphragm plate supplies the pulverized coal particles that collide with the diaphragm plate to the nozzle rim without the diaphragm plate, so that a concentration region higher than a predetermined pulverized coal concentration is formed. On the other hand, since the combustion air is supplied to the fuel nozzle along the outer peripheral surface of the diaphragm plate, a concentration region lower than a predetermined pulverized coal concentration is formed.

【0026】もう1つの濃度の形成方法についてのべる
と、前記の旋回流は、燃料ノズルの内部に設けた旋回流
発生器で形成することができる。旋回流発生器には、軸
流型の旋回羽根を持つ構造が適している。旋回流発生器
は紡錐体の最外周部に旋回羽根を配した構造にすると、
旋回流の効果を高めることができる。
As to another method of forming the concentration, the swirl flow can be formed by a swirl flow generator provided inside the fuel nozzle. A structure having an axial flow type swirl vane is suitable for the swirl flow generator. When the swirl flow generator has a structure in which swirl vanes are arranged on the outermost periphery of the spindle,
The effect of the swirling flow can be enhanced.

【0027】旋回流発生器の上流側に設けたベンチュリ
は、旋回流発生器の効果をより一層高めることができ
る。ベンチュリはノズル内壁近くの粒子を流路中心部へ
集めるので、集まった粒子は旋回流発生器の紡錐体の前
縁に衝突する。これによって、粒子は旋回羽根に導かれ
るので、旋回成分を与えられる粒子は増加する。同時
に、旋回羽根の外周径は燃料ノズルの内径よりも小さく
することができるので、ノズルの圧力損失は小さくな
る。
The venturi provided on the upstream side of the swirl flow generator can further enhance the effect of the swirl flow generator. The venturi collects particles near the inner wall of the nozzle in the center of the flow path, so that the collected particles collide with the leading edge of the spindle of the swirl flow generator. As a result, the particles are guided to the swirl vanes, and the number of particles given the swirl component increases. At the same time, the outer diameter of the swirl vane can be made smaller than the inner diameter of the fuel nozzle, so that the pressure loss of the nozzle is reduced.

【0028】旋回流発生器の旋回羽根は複数枚とするこ
とが重要である。単位時間当り5t〜10tの微粉炭を
供給する燃料ノズルの場合、旋回羽根は6〜10枚にす
ることが望ましい。旋回流発生器の下流側には、整流器
を配して、旋回流の成分を無くす案内羽根を設けること
ができる。案内羽根は薄板をノズルの中心から放射状に
設けた構造が適している。
It is important that the swirl vanes of the swirl flow generator are plural. In the case of a fuel nozzle that supplies 5t to 10t of pulverized coal per unit time, it is desirable that the number of swirl blades is 6 to 10. A rectifier may be arranged downstream of the swirl flow generator to provide guide vanes that eliminate swirl flow components. The guide vane preferably has a structure in which thin plates are provided radially from the center of the nozzle.

【0029】整流器には、円筒を有して、燃料ノズルを
内管と外管に分配する構造にすることができる。さら
に、前記円筒の上流側の端面は、燃料ノズルの上流側へ
伸長して、内管と外管の流入口の面積比の比率を変える
ことができる。整流器をこのような構造にすると、燃料
ノズルの中心部(内管)と、その外周部(外管)の速度
をほぼ等しくすることができる。内外管の速度比が等し
ければ、内管と外管の燃料の混合は抑制される。
The rectifier may have a structure in which the fuel nozzle is divided into an inner pipe and an outer pipe by having a cylinder. Further, the upstream end surface of the cylinder can be extended to the upstream side of the fuel nozzle to change the ratio of the area ratios of the inner pipe and the outer pipe. With such a structure of the rectifier, the velocities of the central portion (inner tube) of the fuel nozzle and its outer peripheral portion (outer tube) can be made substantially equal. If the speed ratios of the inner and outer tubes are equal, the mixing of fuel in the inner tube and the outer tube is suppressed.

【0030】整流器に設けた放射状の板は、燃料ノズル
の口縁において燃料の衝突板を持った保炎器と組み合わ
せると、微粉炭の着火性能を向上できる。放射状の板は
旋回流で供給される微粉炭を集めるので、所定の濃度よ
りも高い微粉炭濃度の領域が放射状の板に沿って形成さ
れる。この濃度の高い粒子の流れは衝突板に衝突し、そ
の速度を低減し、かつ、乱れを助長するので、微粉炭は
着火し易くなる。これにより、燃料濃度の希薄な低負荷
の条件や、揮発分の少ない微粉炭を燃焼する条件におい
ても、燃料ノズルの口縁に安定な火炎を形成できる。
The radial plate provided on the rectifier can improve the ignition performance of pulverized coal when combined with a flame stabilizer having a fuel collision plate at the edge of the fuel nozzle. Since the radial plate collects the pulverized coal supplied in the swirling flow, a region having a pulverized coal concentration higher than a predetermined concentration is formed along the radial plate. This high-concentration particle flow collides with the collision plate, reduces its velocity, and promotes turbulence, so that the pulverized coal is easily ignited. As a result, a stable flame can be formed at the rim of the fuel nozzle even under a low load condition where the fuel concentration is low and a condition where pulverized coal having a low volatile content is burned.

【0031】微粉炭の濃度分布に合致した旋回羽根の枚
数を選ぶことができるので、例えば、微粉炭を燃料ノズ
ルの接線方向に供給することによって旋回流を発生する
バーナにありがちな只一つの微粉濃度の高い領域が筋状
になって流れることもない。微粉炭が筋状に流れると、
保炎の開始点が一ヶ所になるため、微粉炭濃度を高めた
効果は低減する。
Since it is possible to select the number of swirl vanes that matches the concentration distribution of the pulverized coal, for example, only one pulverized powder which is apt to be present in a burner which produces a swirl flow by supplying pulverized coal in the tangential direction of the fuel nozzle is selected. There is no streaky flow in the high-concentration region. When pulverized coal flows in a line,
Since there is only one starting point for flame holding, the effect of increasing the concentration of pulverized coal is reduced.

【0032】次に、燃料ノズル外周の固体壁について述
べると、保炎器の衝突板の外周側には、燃焼用空気ノズ
ルと燃料ノズルの間隔を離すことを特徴とする固体壁を
周方向に分割した形で取り付けることができる。固体壁
は燃焼用空気の旋回流で作成した第二の再循環流の一部
をバーナ側へ伸長して、保炎器で作成した第一の再循環
流と一体的な第三の再循環流を形成する。第三の再循環
流は酸化炎で発生した1200℃以上の燃焼ガスを燃料
ノズルの口縁にまで供給できるので、微粉炭の着火性能
は飛躍的に向上し、火炎は安定になる。
Next, the solid wall on the outer periphery of the fuel nozzle will be described. On the outer peripheral side of the impingement plate of the flame stabilizer, a solid wall characterized by a space between the combustion air nozzle and the fuel nozzle is provided in the circumferential direction. It can be installed in a divided form. The solid wall extends a part of the second recirculation flow created by the swirling flow of combustion air to the burner side, and the third recirculation integrated with the first recirculation flow created by the flame stabilizer. Form a stream. The third recirculation flow can supply combustion gas of 1200 ° C. or higher generated by the oxidative flame to the rim of the fuel nozzle, so that the ignition performance of the pulverized coal is dramatically improved and the flame becomes stable.

【0033】一方、固体壁の無い部分の燃料ノズルから
供給された微粉炭は、燃焼用空気と混じり易いので、着
火した微粉炭の燃焼を継続させることができ、火炎の温
度を1500℃以上に達成することができる。この温度
により、還元炎領域で酸素の無くなった条件でも、微粉
炭は水や二酸化炭素と反応して、水素や一酸化炭素を生
成することによって、強い還元雰囲気を作るので、NO
xの還元反応を促進させることができる。
On the other hand, since the pulverized coal supplied from the fuel nozzle in the portion without the solid wall is easily mixed with the combustion air, the ignited pulverized coal can continue to be burned, and the flame temperature is raised to 1500 ° C or more. Can be achieved. Due to this temperature, the pulverized coal reacts with water and carbon dioxide to generate hydrogen and carbon monoxide, thereby creating a strong reducing atmosphere even under the condition that oxygen is lost in the reducing flame region.
The reduction reaction of x can be promoted.

【0034】固体壁は、燃料ノズルと燃焼用空気ノズル
の間に周方向に分割した形で設けることができる。これ
により、特開平1−217109号公報や特開平2−1
10202号公報に示されるような燃料ノズルの流路内
に固体物を設けて再循環流を作成する場合にありがち
な、燃料がバーナの径方向に散逸して燃焼用空気と混合
することによって、NOxが多量に発生することもな
い。
The solid wall may be circumferentially divided between the fuel nozzle and the combustion air nozzle. As a result, Japanese Patent Application Laid-Open No. 1-217109 and Japanese Patent Application Laid-Open No. 2-1
When a solid material is provided in the flow path of a fuel nozzle as shown in Japanese Patent No. 10202 to create a recirculation flow, the fuel dissipates in the radial direction of the burner and mixes with the combustion air. No large amount of NOx is generated.

【0035】さらに、特開平57−73305号公報に
示されるように、燃焼用空気の流れを分断して燃焼炉内
のガスを噴流に供給することによって、燃焼用空気の旋
回流が阻害されることもない。旋回流の強度が減衰する
と、第二の再循環流は良好に形成されないので、火炎の
安定性能は悪くなる。再循環流により供給される微粉炭
の火炎の温度は燃焼炉内の気体の温度よりも高いのであ
るから、火炎の安定性は、再循環流と燃料を混合する方
が優れている。
Further, as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 57-73305, the swirling flow of the combustion air is obstructed by dividing the flow of the combustion air and supplying the gas in the combustion furnace to the jet flow. Nothing. If the intensity of the swirl flow is attenuated, the second recirculation flow will not be formed well and the stability of the flame will be poor. Since the temperature of the pulverized coal flame supplied by the recirculation flow is higher than the temperature of the gas in the combustion furnace, flame stability is better when the recirculation flow and fuel are mixed.

【0036】[0036]

【発明の実施の形態】以下図示した実施例に基づいて本
発明を詳細に説明する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described below in detail with reference to the illustrated embodiments.

【0037】[0037]

【実施例1】燃焼方法 図1は微粉炭噴流と燃焼用空気の流れを示す概念図で、
図2はこの図1に示した流れによってもたらされる火炎
の構造を示す概念図、また図3は燃料ノズルを火炉から
見たときの燃料の濃度分布を示す図である。
First Embodiment Combustion Method FIG. 1 is a conceptual diagram showing the flow of pulverized coal jet and combustion air.
FIG. 2 is a conceptual diagram showing the structure of the flame produced by the flow shown in FIG. 1, and FIG. 3 is a diagram showing the fuel concentration distribution when the fuel nozzle is viewed from the furnace.

【0038】火炉の上流側には、微粉炭を気流搬送する
燃料ノズル10が配置されており、そしてこの燃料ノズ
ル10の外周には、燃料ノズルと同心円状に、燃焼用空
気を供給する空気ノズル11が設けられている。この空
気ノズル11はノズルの上流側に旋回流発生器12を備
えている。
A fuel nozzle 10 for conveying pulverized coal in an air stream is arranged on the upstream side of the furnace, and an air nozzle for supplying combustion air concentrically with the fuel nozzle is provided on the outer periphery of the fuel nozzle 10. 11 is provided. The air nozzle 11 includes a swirl flow generator 12 on the upstream side of the nozzle.

【0039】前記燃料ノズル10は、ノズルの口縁に第
一の再循環流20を発生する再循環流発生手段を有す
る。旋回流発生器は12は、燃焼用空気14を旋回流で
供給することにより、第一の再循環流20の後流側に、
第二の再循環流21を形成する。さらに本実施例の燃焼
方法は、第一の再循環流の一部を大きくして、第一の再
循環流20と第二の再循環流21を一体的に形成した第
三の再循環流22を形成する第三の再循環流発生手段を
有する。
The fuel nozzle 10 has a recirculation flow generating means for generating the first recirculation flow 20 at the rim of the nozzle. The swirling flow generator 12 supplies the combustion air 14 in a swirling flow to the downstream side of the first recirculation flow 20.
A second recycle stream 21 is formed. Further, in the combustion method of the present embodiment, a part of the first recirculation flow is enlarged so that the first recirculation flow 20 and the second recirculation flow 21 are integrally formed. It has a third recirculation flow generating means forming 22.

【0040】第三の循環流を形成する方法の一つは、燃
料ノズルに図3に示すように、所定の濃度より高い濃度
領域をノズル口縁に複数個設けることである。高い濃度
の微粉炭を供給すると、微粉炭は着火し易くなると同時
に、火炎はバーナ径方向へ伝播され易くなる。火炎が形
成されると、ガスの粘性が温度の上昇により高くなる。
バーナの径方向の物質移動は抑制されるため、第一の再
循環流の大きさは火炉側へ拡大され、第二の再循環流と
一体的に形成される。
One of the methods for forming the third circulation flow is to provide a plurality of concentration regions having a concentration higher than a predetermined concentration at the nozzle edge, as shown in FIG. When pulverized coal having a high concentration is supplied, the pulverized coal is easily ignited, and at the same time, the flame is easily propagated in the burner radial direction. When a flame is formed, the viscosity of the gas increases with increasing temperature.
Since the mass transfer in the radial direction of the burner is suppressed, the size of the first recirculation flow is expanded to the furnace side and is formed integrally with the second recirculation flow.

【0041】一方、所定の微粉炭濃度よりも低い濃度領
域は、火炎を形成しにくい分、第一の再循環流の大きさ
は、所定の微粉炭濃度よりも高い濃度領域の第一の再循
環流よりも短くなる。これにより、燃焼用空気の一部2
4は第一の再循環流の後流で燃料噴流の流れ25と混合
することができる。これにより、微粉炭の燃焼領域の空
気の割合の調整と、燃料ノズル口縁に安定な火炎を形成
するという、相反する要件を同時に達成できる。
On the other hand, in the concentration region lower than the predetermined pulverized coal concentration, since it is difficult to form a flame, the size of the first recirculation flow is larger than the predetermined pulverized coal concentration in the first concentration region. It becomes shorter than the circulation flow. As a result, a part of the combustion air 2
4 can be mixed with the fuel jet stream 25 in the wake of the first recycle stream. Thus, the contradictory requirements of adjusting the ratio of air in the combustion region of pulverized coal and forming a stable flame at the fuel nozzle rim can be achieved at the same time.

【0042】所定の濃度よりも高い濃度領域はノズル口
縁に複数個設けることが重要である。これにより、ノズ
ル口縁における着火点が複数個できるので、火炎はノズ
ル口縁の複数ヶ所から広がることができる。所定の濃度
よりも希薄な濃度領域の燃料は、隣接した火炎から十分
な熱量を受け取ることができるので、熱分解は促進さ
れ、火炎は安定する。
It is important to provide a plurality of concentration regions having a concentration higher than a predetermined concentration at the nozzle edge. As a result, a plurality of ignition points can be formed at the nozzle edge, so that the flame can spread from a plurality of points on the nozzle edge. The fuel in the concentration region leaner than the predetermined concentration can receive a sufficient amount of heat from the adjacent flame, so that the thermal decomposition is promoted and the flame is stabilized.

【0043】さらに、燃料噴流は旋回の速度成分の無い
状態で供給する必要がある。これにより、燃料噴流の径
方向への散逸は抑制できるので、還元炎領域が火炎内に
形成され、低NOx燃焼を達成できる。旋回成分を持っ
た燃料噴流は、還元炎領域を形成できない。
Further, it is necessary to supply the fuel jet in a state where there is no swirl velocity component. As a result, the radial dispersion of the fuel jet can be suppressed, so that the reducing flame region is formed in the flame and low NOx combustion can be achieved. A fuel jet having a swirling component cannot form a reducing flame region.

【0044】第一の再循環流20は、燃料ノズル10の
口縁で微粉炭を着火させ、着火域を形成する。第二の再
循環流21は、燃料噴流の流れ25の一部を第二の再循
環流21へ巻込むことにより、酸化炎領域を形成する。
第三の再循環流22は酸化炎領域で発生した1500℃
以上の高温のガスを、燃料ノズル口縁へ供給し、微粉炭
を1200℃以上で着火させることができる。これによ
って、酸化炎領域の火炎温度は上昇するので、酸化炎領
域の内部に形成される還元炎領域の温度も上昇する。
The first recirculation flow 20 ignites pulverized coal at the edge of the fuel nozzle 10 to form an ignition zone. The second recirculation flow 21 forms an oxidizing flame region by entraining a portion of the fuel jet flow 25 into the second recirculation flow 21.
The third recycle stream 22 is 1500 ° C generated in the oxidative flame region.
The above high-temperature gas can be supplied to the rim of the fuel nozzle to ignite the pulverized coal at 1200 ° C or higher. As a result, the flame temperature in the oxidizing flame region rises, so that the temperature in the reducing flame region formed inside the oxidizing flame region also rises.

【0045】微粉炭のガスの固気反応を進めるために
は、火炎の温度を高めることが重要である。特に、微粉
炭が酸素を完全に消費した後に微粉炭と反応できるのは
二酸化炭素と水蒸気であり、両方のガスと微粉炭との反
応は高温ほど活性化される。特に、火炎温度が1500
℃以上の高温になると、微粉炭中の可燃成分は気相へ放
出され易くなる。
In order to promote the solid-gas reaction of the pulverized coal gas, it is important to raise the flame temperature. In particular, it is carbon dioxide and water vapor that can react with the pulverized coal after the pulverized coal has completely consumed oxygen, and the reaction between both gases and the pulverized coal is activated at higher temperatures. Especially, the flame temperature is 1500
When the temperature becomes higher than ℃, the combustible components in the pulverized coal are easily released to the gas phase.

【0046】これにより、気相側の空気比は0.9から
0.7まで低減し、還元炎領域が形成される。微粉炭中
の可燃成分の放出と同時に、微粉炭に含まれる窒素分は
同時に気相へ放出され、NOxの前駆物質であるHCN
やNH3を形成する。NOxの前駆物質は、還元炎領域
でNOxを窒素に転換するので、燃焼排ガス中のNOx
濃度は低下する。したがって、この実施例によれば、微
粉炭火炎を安定化して、火炎の中に還元炎領域を形成す
るので、低NOx燃焼を実現できる。
As a result, the air ratio on the gas phase side is reduced from 0.9 to 0.7, and a reducing flame region is formed. At the same time as the release of combustible components in the pulverized coal, the nitrogen content contained in the pulverized coal is simultaneously released into the gas phase, and HCN which is a precursor of NOx
Or NH3 is formed. Since the precursor of NOx converts NOx to nitrogen in the reducing flame region, NOx in the combustion exhaust gas is reduced.
The concentration decreases. Therefore, according to this embodiment, since the pulverized coal flame is stabilized and the reducing flame region is formed in the flame, low NOx combustion can be realized.

【0047】[0047]

【実施例2】バーナ構造1 次に、このような燃焼方法を行わせるバーナの構造を図
4から図6を用いて説明する。本実施例の微粉炭バーナ
は、中心部に取り付けられた燃料ノズル10と、燃料ノ
ズル10と同心円状に配置された燃焼用空気14−1を
供給する空気ノズル11−1と、空気ノズル11−1の
外周に取り付けられた燃焼用空気14−2を供給する空
気ノズル11−2とから構成される。
Second Embodiment Burner Structure 1 Next, a structure of a burner for performing such a combustion method will be described with reference to FIGS. 4 to 6. The pulverized coal burner of the present embodiment is provided with a fuel nozzle 10 attached at the center, an air nozzle 11-1 for supplying combustion air 14-1 arranged concentrically with the fuel nozzle 10, and an air nozzle 11-. 1 and the air nozzle 11-2 which supplies the combustion air 14-2 attached to the outer periphery of 1.

【0048】燃料ノズル10は一次空気と微粉炭の混合
気13を供給する。二つの空気ノズル11−1と11−
2は、ウインドボックス37へ供給された燃焼用空気を
火炉へ供給する流路である。燃料ノズル10は、1次ス
ロート31を外壁とする管状の流路である。本実施例の
場合、火炉39の内壁に取り付けられた水管を予熱する
ための助燃用のオイルガン30が燃料ノズル10の中心
部に取り付けられている。
The fuel nozzle 10 supplies a mixture 13 of primary air and pulverized coal. Two air nozzles 11-1 and 11-
Reference numeral 2 is a flow path for supplying the combustion air supplied to the wind box 37 to the furnace. The fuel nozzle 10 is a tubular flow path whose outer wall is the primary throat 31. In the case of this embodiment, an oil gun 30 for auxiliary combustion for preheating a water pipe attached to the inner wall of the furnace 39 is attached to the center of the fuel nozzle 10.

【0049】また、燃料ノズルの上流に配置されたベン
チュリ42は、図4に記載されていない微粉炭の供給装
置から送られた微粉炭が燃料ノズルの中心部で高くなる
ように制御する役割をになっている。空気ノズル11−
1は、1次スロート31を内周壁とし二次スロート32
を外周壁とする円環状の流路である。空気ノズル11−
1は、火炉39から上流に向かうにつれて、旋回流発生
器12−1と流量調節弁36を有する。
Further, the venturi 42 arranged upstream of the fuel nozzle has a role of controlling so that the pulverized coal sent from the pulverized coal supply device not shown in FIG. 4 becomes higher at the center of the fuel nozzle. It has become. Air nozzle 11-
1 has a secondary throat 32 with the primary throat 31 as an inner peripheral wall
Is an annular flow path having an outer peripheral wall. Air nozzle 11-
1 has a swirl flow generator 12-1 and a flow control valve 36 as it goes upstream from the furnace 39.

【0050】旋回流発生器12−1は、燃焼用空気14
−1を旋回流で供給する。この旋回流発生器12−1は
軸流型の旋回流発生器であり、流路の周方向に配した複
数の扇型の羽根と、この羽根と一体的に取り付けられた
支持棒から構成される。旋回流発生器12−1の旋回流
の強度は、図に示されない駆動装置によって羽根の角度
を変えて調整される。
The swirling flow generator 12-1 includes the combustion air 14
-1 is supplied in a swirling flow. The swirl flow generator 12-1 is an axial flow swirl flow generator, and is composed of a plurality of fan-shaped blades arranged in the circumferential direction of the flow path and a support rod integrally attached to the blades. It The intensity of the swirl flow of the swirl flow generator 12-1 is adjusted by changing the angle of the blades by a driving device (not shown).

【0051】流量調節弁36は燃焼用空気14−1の流
量を調節する。流量調節弁36は円筒状の形状をなし、
二次スロート32とウインドボックス37を連通する流
入孔の開口部を覆う位置に取り付けられている。流量調
節弁36は図4に示されていない調節装置によってバー
ナの中心軸方向に移動するので、前記流入孔の開口部の
面積が変化する。この動作によって、燃焼用空気14−
1と14−2の配分比率は調節される。
The flow rate control valve 36 controls the flow rate of the combustion air 14-1. The flow control valve 36 has a cylindrical shape,
The secondary throat 32 and the wind box 37 are attached to a position that covers an opening of an inflow hole that communicates with each other. Since the flow control valve 36 is moved in the central axis direction of the burner by an adjusting device not shown in FIG. 4, the area of the opening of the inflow hole is changed. By this operation, the combustion air 14-
The distribution ratio of 1 and 14-2 is adjusted.

【0052】燃焼用空気ノズル11−2には、二次スロ
ート31を内周壁とし、3次スロート33を外周壁とす
る円環状の流路である。ウインドボックス37の燃焼用
空気14−2は旋回流発生器12−2を介して火炉39
へ旋回流の形で供給される。
The combustion air nozzle 11-2 is an annular passage having the secondary throat 31 as an inner peripheral wall and the tertiary throat 33 as an outer peripheral wall. Combustion air 14-2 in the wind box 37 passes through the swirl flow generator 12-2 and enters into the furnace 39.
Is supplied in the form of a swirl flow.

【0053】二次スロート31の端面の一部は、複数の
遮蔽板34によって、燃料ノズル10の中心へ折り曲げ
られている。すなわち、遮蔽板34は1次スロート31
とオイルガン30の間隔を狭めるとともに、1次スロー
ト31と二次スロート32の間隔を広げている。
A part of the end face of the secondary throat 31 is bent toward the center of the fuel nozzle 10 by a plurality of shield plates 34. That is, the shielding plate 34 is the primary throat 31.
The oil gun 30 is narrowed and the primary throat 31 and the secondary throat 32 are widened.

【0054】燃料ノズル10は遮蔽板34によって流路
を狭められるため、空気よりも慣性の強い微粉炭粒子は
遮蔽板34の間を流れる。これに対し、空気は容易に流
入方向を変えられるために、燃料ノズル10の中心部へ
供給される。これにより、所定の微粉炭濃度よりも高い
濃度領域が、遮蔽板34の間のノズル口縁に形成され
る。
Since the flow path of the fuel nozzle 10 is narrowed by the shield plates 34, pulverized coal particles having a higher inertia than air flow between the shield plates 34. On the other hand, air is supplied to the central portion of the fuel nozzle 10 because the air can be easily changed in direction. As a result, a concentration region higher than the predetermined pulverized coal concentration is formed at the nozzle edge between the shield plates 34.

【0055】一方、燃焼用空気14−1の一部は遮蔽板
34に沿って燃料ノズルの方向へ供給される。この燃焼
用空気は微粉炭と混合するので、所定の微粉炭濃度より
も低い濃度領域が形成される。遮蔽板34により流路が
拡大すると、遮蔽板34の近傍を流れる燃焼用空気14
−1はその速度を減速しつつ燃焼ノズル10の口縁へ到
達する。低速化された燃焼用空気は燃料噴流と混合する
ことによって速度の低い乱れた第一の再循環流20を形
成できるので、微粉炭は燃料ノズル10の口縁に火炎を
作ることができる。
On the other hand, a part of the combustion air 14-1 is supplied to the fuel nozzle along the shield plate 34. Since this combustion air is mixed with pulverized coal, a concentration region lower than a predetermined pulverized coal concentration is formed. When the flow path is expanded by the shielding plate 34, the combustion air 14 flowing near the shielding plate 34
-1 reaches the rim of the combustion nozzle 10 while decelerating its speed. The pulverized coal can create a flame at the rim of the fuel nozzle 10 because the slowed combustion air can form a low velocity turbulent first recirculation flow 20 by mixing with the fuel jet.

【0056】上述した所定の微粉炭濃度よりも高い濃度
領域の燃料ノズル10の外周には、空気ノズル11−1
の流路を塞ぐようにして固体壁35が取り付けられてい
る。固体壁35の火炉側は燃料噴流の流れ25と燃焼用
空気の流れ23に狭まれており、流体は何等流れていな
いので、固体壁35は火炉側に第一の再循環流20を形
成する。所定の微粉炭濃度よりも高い微粉炭は固体壁3
5の下流における第一の再循環流20に供給されるの
で、微粉炭は遮蔽板34の下流よりも良好に着火され
る。したがって、固体壁35の下流に形成された第一の
再循環流20は、火炎温度を高めた分だけ第二の再循環
流21の方向へ伸長するので、両者は一体的に形成され
た第三の再循環流22となる。
An air nozzle 11-1 is provided on the outer periphery of the fuel nozzle 10 in a concentration region higher than the above-mentioned predetermined pulverized coal concentration.
The solid wall 35 is attached so as to close the flow path of. The solid wall 35 forms the first recirculation flow 20 on the furnace side because the furnace side of the solid wall 35 is narrowed by the fuel jet flow 25 and the combustion air flow 23 and no fluid flows. . Pulverized coal with a concentration higher than the specified pulverized coal concentration is solid wall 3
As it is supplied to the first recycle stream 20 downstream of 5, the pulverized coal is ignited better than downstream of the shield 34. Therefore, the first recirculation flow 20 formed downstream of the solid wall 35 extends in the direction of the second recirculation flow 21 by the amount by which the flame temperature is increased, so that both are formed integrally. It becomes the third recirculation flow 22.

【0057】第三の再循環流22は、酸化炎領域19の
燃焼ガスを燃料ノズル口縁へ供給するので、着火域16
の温度は高くなり、揮発成分の少ない難燃性の微粉炭も
着火できる。図6には、第二の実施例の微粉炭バーナを
用いて燃焼した時の、石炭専焼可能なバーナ最低負荷と
燃料比の関係を示している。石炭専焼とは、油などの助
燃剤を用いること無しに微粉炭火炎を安定に保持できる
状態を示す。また、燃料比とは工業分析で得られる石炭
の固体成分と揮発成分の割合を示し、燃料比の高い石炭
ほど燃焼し難くなる。従来例の場合、石炭専焼可能なバ
ーナ最低負荷は、燃料比1の石炭で30%程度であり、
燃料比とともに石炭専焼可能なバーナ最低負荷は上昇
し、燃料比3以上の石炭は助燃無しで安定な火炎を形成
できない。
The third recirculation flow 22 supplies the combustion gas in the oxidizing flame region 19 to the fuel nozzle rim, so that the ignition region 16
The temperature becomes high, and flame-retardant pulverized coal with few volatile components can be ignited. FIG. 6 shows the relationship between the minimum load of the burner capable of burning coal exclusively and the fuel ratio when the pulverized coal burner of the second embodiment is used for combustion. Exclusive combustion of coal refers to a state in which a pulverized coal flame can be stably maintained without using a combustion improver such as oil. Further, the fuel ratio indicates the ratio of solid components and volatile components of coal obtained by industrial analysis, and the higher the fuel ratio, the more difficult the combustion becomes. In the case of the conventional example, the minimum load of a burner capable of burning coal exclusively is about 30% with coal having a fuel ratio of 1,
The minimum load of burner that can burn coal exclusively increases with the fuel ratio, and coal with a fuel ratio of 3 or more cannot form a stable flame without auxiliary combustion.

【0058】これに対し、本実施例では、高い燃料比で
も石炭専焼可能であり、運用可能な石炭種を飛躍的に増
やせることが判る。例えば、バーナ負荷50%で石炭専
焼できる石炭種は、従来の燃料比2.5以下の石炭から
燃料比4.5以下の石炭にまで拡大することができる。
さらに、100%負荷の運用に限って言えば、本実施例
の微粉炭バーナは燃料比7の石炭でも助燃すること無し
に安定な火炎を形成できる。
On the other hand, in the present embodiment, it can be seen that even if the fuel ratio is high, the coal can be burned exclusively, and the number of coal types that can be operated can be dramatically increased. For example, the types of coal that can be burned exclusively at a burner load of 50% can be expanded from conventional coal having a fuel ratio of 2.5 or less to coal having a fuel ratio of 4.5 or less.
Further, as far as 100% load operation is concerned, the pulverized coal burner of this embodiment can form a stable flame without auxiliary combustion even with coal having a fuel ratio of 7.

【0059】次にもう一つのバーナの構造について説明
する。
Next, the structure of another burner will be described.

【0060】[0060]

【実施例3】バーナ構造2 ・ 燃料ノズルの構造 第三の実施例のバーナを、図7から図9を用いて説明す
る。図7は第三の実施例の微粉炭バーナの断面図であ
り、図8はこの微粉炭バーナの側面図であり、図9はこ
の微粉炭バーナの燃料ノズルの微粉炭濃度を示す分布図
である。第三の実施例の微粉炭バーナは、図7に示す燃
料ノズル10と、空気ノズル14−1と14−2の間に
設けた分離壁の部分のみが変わり、これ以外のバーナ構
造は第二の実施例のバーナ構造と同じである。
[Third Embodiment] Burner Structure 2 • Structure of Fuel Nozzle A burner according to a third embodiment will be described with reference to FIGS. 7 to 9. 7 is a sectional view of the pulverized coal burner of the third embodiment, FIG. 8 is a side view of the pulverized coal burner, and FIG. 9 is a distribution diagram showing the concentration of pulverized coal in the fuel nozzle of the pulverized coal burner. is there. The pulverized coal burner of the third embodiment is different from the fuel nozzle 10 shown in FIG. 7 only in the part of the separation wall provided between the air nozzles 14-1 and 14-2, and the burner structure other than this is the second structure. This is the same as the burner structure of the embodiment.

【0061】第三の実施例の燃料ノズル10は、上流か
ら、ベンチュリ42、旋回器56、分配器45と、整流
器46をその内部に有し、ノズルの口縁に保炎器40を
有する。
The fuel nozzle 10 of the third embodiment has a venturi 42, a swirler 56, a distributor 45, a rectifier 46 in its inside from the upstream, and a flame stabilizer 40 at the rim of the nozzle.

【0062】旋回器56は、紡錐体43の最外周面に旋
回羽根44を周方向に複数枚取り付けた構造を示す。紡
錐体43はオイルガン30によって燃料ノズル10の内
部に固定されている。燃料ノズル10の内周壁の径は、
紡錐体43によって下流側に向かうにつれて一旦増加し
た後に、再び減少しオイルガン30の外径と等しくな
る。旋回羽根44は蒲鉾型の形状をなした薄板をしてお
り、紡錐体43の最外周に一次空気に旋回流を発生させ
るような角度で取り付けられている。旋回羽根44の両
端の長さ、すなわち、旋回器56の最外周径はベンチュ
リ42の内径よりも小さくなるように設定されている。
The swirler 56 has a structure in which a plurality of swirl vanes 44 are attached to the outermost peripheral surface of the spindle 43 in the circumferential direction. The spindle 43 is fixed inside the fuel nozzle 10 by an oil gun 30. The diameter of the inner peripheral wall of the fuel nozzle 10 is
The spindle 43 increases once toward the downstream side and then decreases again to become equal to the outer diameter of the oil gun 30. The swirl vane 44 is a thin plate having a kamaboko shape, and is attached to the outermost periphery of the spindle 43 at an angle so as to generate a swirl flow in the primary air. The length of both ends of the swirl vane 44, that is, the outermost circumference diameter of the swirler 56 is set to be smaller than the inner diameter of the venturi 42.

【0063】分配器45は円筒状の機器であり、燃料ノ
ズル10の流路を内管49と外管50の円環状の流路に
分割する。内管49は分配器45とオイルガン30で構
成され、外管50は1次スロート31と分配器45で構
成される。分配器45の上流側の直径は下流側の直径と
異なるようにすることができる。
The distributor 45 is a cylindrical device, and divides the flow path of the fuel nozzle 10 into an annular flow path of an inner pipe 49 and an outer pipe 50. The inner pipe 49 is composed of the distributor 45 and the oil gun 30, and the outer pipe 50 is composed of the primary throat 31 and the distributor 45. The upstream diameter of the distributor 45 can be different than the downstream diameter.

【0064】整流器46は複数枚の板59と円筒47か
ら構成される。板59は燃料ノズル10の中心から放射
状に取り付けられている。板59の枚数は燃料ノズル1
0の内径に依存するが、単位時間当り5t〜10tの微
粉炭を供給する燃料ノズルの場合、旋回羽根は6〜10
枚にすることが望ましい。
The rectifier 46 is composed of a plurality of plates 59 and a cylinder 47. The plate 59 is attached radially from the center of the fuel nozzle 10. The number of plates 59 is the fuel nozzle 1
In the case of a fuel nozzle that supplies pulverized coal of 5t to 10t per unit time, the swirl vanes are 6 to 10 depending on the inner diameter of 0.
It is desirable to make one.

【0065】保炎器40は、衝突板48と、そらせ板6
0から構成される。衝突板48は、1次スロート31の
端面に取り付けられた複数枚の板である。衝突板48は
板59の枚数と一致させ、板5の下流側に位置すること
が望ましい。そらせ板60は空気ノズル14−1の内周
径を大きくする部材と、燃焼用空気14−1を燃焼用空
気14−2の方向へ向ける板材から構成される。
The flame stabilizer 40 includes a collision plate 48 and a baffle plate 6.
It consists of 0. The collision plate 48 is a plurality of plates attached to the end surface of the primary throat 31. The number of the collision plates 48 is preferably the same as the number of the plates 59 and is located downstream of the plates 5. The baffle plate 60 includes a member that increases the inner diameter of the air nozzle 14-1 and a plate member that directs the combustion air 14-1 toward the combustion air 14-2.

【0066】・ 燃料ノズルの作用および効果 ベンチュリ42はその縮流部で微粉炭粒子を燃料ノズル
10の内周方向へ移動させる。これにより、バーナの上
流側の曲管などによって生ずる燃料濃度の偏流を無くす
ことができる。さらに、ベンチュリ42の縮流部によっ
て、微粉炭粒子は燃料ノズル10の内周部に集まるの
で、紡錐体43に衝突する粒子は増加する。これによ
り、旋回羽根44が流路全体に位置せず、旋回羽根44
は1次スロート31の内壁との間に隙間を有しても、大
多数の粒子は旋回羽根を通過する。粒子が旋回流で供給
されると、粒子の慣性により、比較的大きな粒子は1次
スロート31の内周壁近傍を流れ、微細な粒子は燃料ノ
ズル10の流路全体に分散する。
Action and Effect of Fuel Nozzle The Venturi 42 moves the pulverized coal particles in the inner peripheral direction of the fuel nozzle 10 at its contracting portion. As a result, it is possible to eliminate the drift of the fuel concentration caused by the curved pipe on the upstream side of the burner. Further, since the pulverized coal particles are collected on the inner peripheral portion of the fuel nozzle 10 by the contracted flow portion of the venturi 42, the number of particles colliding with the spindle 43 is increased. As a result, the swirl vane 44 is not located in the entire flow path, and the swirl vane 44
Even if there is a gap with the inner wall of the primary throat 31, most of the particles pass through the swirl vanes. When the particles are supplied in a swirling flow, due to the inertia of the particles, relatively large particles flow near the inner peripheral wall of the primary throat 31, and fine particles are dispersed in the entire flow passage of the fuel nozzle 10.

【0067】同時に、燃料の濃度は1次スロート31の
内周壁へ近付くにつれて紛砕器の出口における濃度より
も高くなる。
At the same time, the concentration of fuel becomes higher than the concentration at the outlet of the crusher as it approaches the inner peripheral wall of the primary throat 31.

【0068】一次空気は燃料ノズル10の流路全体に広
がって流れることができるので、旋回羽根44を通過す
る空気は、一次空気の流量より少なくなる。旋回流とし
て供給される空気流量を少なくすることができるので、
旋回羽根44で発生する圧力損失を低減できる。
Since the primary air can spread and flow in the entire flow path of the fuel nozzle 10, the amount of air passing through the swirl vanes 44 is smaller than the flow rate of the primary air. Since the flow rate of air supplied as a swirling flow can be reduced,
The pressure loss generated in the swirl vane 44 can be reduced.

【0069】旋回器56の外径はベンチュリ42の内径
よりも小さいため、ベンチュリ42を取り外すことな
く、旋回器56を燃料ノズル10から取り出すことがで
きる。これにより、例えば、旋回羽根56の劣化等によ
り旋回器を交換する必要が生じた場合でも、短時間で旋
回器を交換できる。
Since the outer diameter of the swirler 56 is smaller than the inner diameter of the venturi 42, the swirler 56 can be taken out from the fuel nozzle 10 without removing the venturi 42. Thus, for example, even when the swirler needs to be replaced due to deterioration of the swirl vanes 56, the swirler can be replaced in a short time.

【0070】分配器45は、内管49および外管50の
流路面積が下流に向かうにつれて変化させることができ
るので、分配器45の下流における速度分布を所定の形
状にすることができる。例えば図7に示すように、内管
49の入口の面積が出口の面積よりも大きい場合、内管
49と外管50の流速差を小さくすることができる。
Since the distributor 45 can change the flow passage areas of the inner pipe 49 and the outer pipe 50 toward the downstream side, the velocity distribution downstream of the distributor 45 can have a predetermined shape. For example, as shown in FIG. 7, when the area of the inlet of the inner pipe 49 is larger than the area of the outlet, the flow velocity difference between the inner pipe 49 and the outer pipe 50 can be reduced.

【0071】これは、1次スロート31の内周壁の近傍
は、旋回流によって流速が増大するが、前述の分配器4
5にすることによって、外管50の流路面積が下流に向
かうにつれて増加するため、流速を減少することができ
る。一方、内管49は、流路面積を小さくすることによ
って、空気流速を増加させる。両者の相乗効果により、
分配器出口の速度分布を平滑化できる。
In the vicinity of the inner peripheral wall of the primary throat 31, the swirling flow increases the flow velocity, but the distributor 4 described above is used.
By setting the number to 5, the flow passage area of the outer pipe 50 increases toward the downstream side, so that the flow velocity can be reduced. On the other hand, the inner pipe 49 increases the air flow velocity by reducing the flow passage area. Due to the synergistic effect of both
The velocity distribution at the outlet of the distributor can be smoothed.

【0072】さらに、分配器45の上流側の端面の位置
を変えることにより、1次スロート31の内壁の近くを
流れる微粉炭を外管50へ供給し、これよりも内側を流
れる微粉炭を内管49へ供給する。外管50へ供給され
る微粉炭は高濃度の微粉炭であり、内管49は微細な粒
子で希薄な濃度の微粉炭を供給する。
Further, by changing the position of the upstream end surface of the distributor 45, the pulverized coal flowing near the inner wall of the primary throat 31 is supplied to the outer pipe 50, and the pulverized coal flowing inside the pulverized coal is supplied inside. Supply to tube 49. The pulverized coal supplied to the outer pipe 50 is a pulverized coal having a high concentration, and the inner pipe 49 supplies pulverized coal having a fine concentration and a small concentration.

【0073】旋回羽根44を複数枚設けると、所定の濃
度よりも高い濃度領域が設置した枚数に対応して形成さ
れる。図9に燃料の濃度分布を示す。図は燃料ノズル1
0の1/4の部分のみを示し、他の分は省略して示す。
図では、燃料の濃度高い方から順に、濃度A52から濃
度B55に四段階に分類して示す。濃度B53は、旋回
羽根44によって1次スロート31の内周壁に寄せられ
た粒子が供給される領域を示す。濃度C54は、分配器
45によって外管50と内管49に分配される燃料で、
濃度B54よりも希薄になる。
When a plurality of swirl vanes 44 are provided, a density region having a density higher than a predetermined density is formed corresponding to the number of installed disks. FIG. 9 shows the fuel concentration distribution. The figure shows the fuel nozzle 1
Only the 1/4 part of 0 is shown and other parts are omitted.
In the figure, the fuel concentration is shown in descending order, from concentration A52 to concentration B55 in four stages. The concentration B53 indicates a region where the particles attracted to the inner peripheral wall of the primary throat 31 by the swirl vanes 44 are supplied. The concentration C54 is the fuel distributed by the distributor 45 to the outer pipe 50 and the inner pipe 49,
It becomes thinner than the concentration B54.

【0074】濃度D55は、紡錐体43の外表面に沿っ
て流れる粒子であり、微細な粒子が最も希薄な条件で供
給される。濃度A52は、最も濃度の高い微粉炭の流れ
を示している。これは旋回流で供給された粒子を板59
で受け止めたために生じた濃度の領域である。慣性の大
きな粒子は板59の境界層に取り込まれるのに対し、一
次空気は板59で仕切られた流路内に広がるので、微粉
炭の濃度はさらに高まるので、濃度B53よりも高い濃
度になるのである。
The density D55 is particles flowing along the outer surface of the spindle 43, and fine particles are supplied under the most dilute condition. The concentration A52 indicates the flow of the pulverized coal having the highest concentration. This allows the particles supplied by the swirling flow to be transferred to the plate 59.
It is the region of the concentration that was generated because it was received at. Particles with large inertia are taken into the boundary layer of the plate 59, whereas primary air spreads in the flow path partitioned by the plate 59, so the concentration of pulverized coal is further increased, and thus the concentration is higher than the concentration B53. Of.

【0075】図9に示すように、板59が衝突板48と
重なるように配置するのが最も優れている。濃度A52
は、衝突板48に衝突して、減速し、保炎器40の後流
側に取り込まれる。一方、微粉炭の火炎はこの衝突板4
8から開始する。燃料の高濃度化との相乗効果により、
微粉炭の着火性能や、保炎性能を飛躍的に高めることが
できる。
It is best to arrange the plate 59 so as to overlap the collision plate 48 as shown in FIG. Concentration A52
Collides with the collision plate 48, decelerates, and is taken into the downstream side of the flame stabilizer 40. On the other hand, the flame of pulverized coal is generated by the collision plate 4
Start from 8. Due to the synergistic effect with high fuel concentration,
The ignition performance and flame holding performance of pulverized coal can be dramatically improved.

【0076】この結果、第一の再循環流20は微粉炭粒
子を多く含むことができるので、安定な火炎が形成され
る。これにより、第二の再循環流で形成される酸化炎領
域の温度は1500℃以上になり、酸化炎領域に内包さ
れた還元炎領域の温度も高まる。これにより、二酸化炭
素や水と石炭粒子の反応は活性化されるので、気相の空
気比を低減できる。
As a result, the first recirculation stream 20 can contain a large amount of pulverized coal particles, so that a stable flame is formed. As a result, the temperature of the oxidizing flame region formed by the second recirculation flow becomes 1500 ° C. or higher, and the temperature of the reducing flame region included in the oxidizing flame region also increases. This activates the reaction between carbon dioxide or water and the coal particles, so that the air ratio in the gas phase can be reduced.

【0077】・ 固体壁の構造、作用および効果 空気ノズル11−1と11−2の間には、円環状の分離
壁41を有し、さらに、空気ノズル11−1は円環状の
流路に固体壁35を周方向に4枚配置している。
Structure, action and effect of solid wall An annular separation wall 41 is provided between the air nozzles 11-1 and 11-2, and the air nozzle 11-1 has an annular flow path. Four solid walls 35 are arranged in the circumferential direction.

【0078】分離壁41は燃焼用空気14−2を旋回流
で供給して第二の再循環流21を安定に形成する。固体
壁35は燃焼用空気14−1の供給を阻害して、その後
流側の圧力を低下するので、第二の再循環流21を分離
壁41の近傍にまで伸長し、第三の再循環流22を形成
する。第三の再循環流22は酸化炎領域の燃焼ガスをバ
ーナ近傍まで供給する。この燃焼ガスは固体壁35の下
流側を図8に示した流れ51の方向から保炎器へ供給さ
れ、微粉炭の噴流を着火させる。
The separation wall 41 supplies the combustion air 14-2 in a swirling flow to stably form the second recirculation flow 21. Since the solid wall 35 hinders the supply of the combustion air 14-1 and lowers the pressure on the flow side thereafter, the second recirculation flow 21 is extended to the vicinity of the separation wall 41 and the third recirculation is performed. Stream 22 is formed. The third recirculation stream 22 supplies the combustion gas in the oxidizing flame region to the vicinity of the burner. This combustion gas is supplied to the flame stabilizer on the downstream side of the solid wall 35 from the direction of the flow 51 shown in FIG. 8, and ignites the pulverized coal jet.

【0079】この燃焼ガスは、酸化炎領域から供給され
たため、その温度は1200℃以上とすることができ
る。これにより、微粉炭の着火性能は高まり、燃焼用空
気14−2がバーナ近傍で混合を抑制されたこととあい
まって、1500℃以上の酸化炎領域を形成できる。こ
のような高温の火炎が形成されると、還元炎領域も同時
に高まり、酸素の無い条件でも、二酸化炭素や水により
石炭粒子を燃焼させることができる。この結果、還元炎
領域の気相の空気比は0.7から0.9の状態になり、
NOxの還元反応が進行し、低NOxの燃焼を達成でき
る。
Since this combustion gas was supplied from the oxidizing flame region, its temperature can be set to 1200 ° C. or higher. As a result, the ignition performance of the pulverized coal is improved, and the fact that the combustion air 14-2 is suppressed from being mixed in the vicinity of the burner makes it possible to form an oxidizing flame region of 1500 ° C. or higher. When such a high-temperature flame is formed, the reducing flame region is also increased at the same time, and it is possible to burn the coal particles with carbon dioxide or water even in the absence of oxygen. As a result, the air ratio of the gas phase in the reducing flame region becomes 0.7 to 0.9,
The reduction reaction of NOx proceeds, and low NOx combustion can be achieved.

【0080】以上説明してきたようにこのような燃焼バ
ーナであると、NOx濃度を低減することができ、また
微粉炭のみで燃焼できるバーナの負荷を広くすることに
よって油などの助燃材の使用量を少なくできる。さらに
また、難燃性の石炭も油を用いることなく燃焼できるの
で、使用炭種を多くできる。
As described above, with such a combustion burner, the NOx concentration can be reduced, and the load of the burner that can burn only with pulverized coal is widened to increase the amount of the auxiliary combustion material such as oil used. Can be reduced. Furthermore, since flame-retardant coal can be burned without using oil, it is possible to increase the types of coal used.

【0081】[0081]

【発明の効果】以上説明してきたように本発明によれ
ば、たとえ難燃性の微粉炭を燃焼する条件であっても、
また負荷の低い条件でも、微粉炭の供給のみで安定な燃
焼火炎が形成されるこの種の燃焼装置および燃焼方法、
また微粉炭燃焼バーナを得ることができる。
As described above, according to the present invention, even under the condition that flame-retardant pulverized coal is burned,
Further, even under a low load condition, a combustion apparatus and a combustion method of this kind in which a stable combustion flame is formed only by supplying pulverized coal,
Further, a pulverized coal combustion burner can be obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明による微粉炭と燃焼用空気の流れを示す
概念図である。
FIG. 1 is a conceptual diagram showing the flow of pulverized coal and combustion air according to the present invention.

【図2】図1の流れによってもたらされる火炎の構造を
示す概念図である。
FIG. 2 is a conceptual diagram showing the structure of a flame produced by the flow of FIG.

【図3】燃料ノズルを火炉から見たときの燃料の濃度分
布を示す分布図である。
FIG. 3 is a distribution diagram showing a fuel concentration distribution when a fuel nozzle is viewed from a furnace.

【図4】第二の実施例の微粉炭バーナの断面図である。FIG. 4 is a sectional view of a pulverized coal burner of a second embodiment.

【図5】図4の微粉炭バーナの側面図である。5 is a side view of the pulverized coal burner of FIG. 4. FIG.

【図6】図4の微粉炭バーナの性能を示す特性図であ
る。
FIG. 6 is a characteristic diagram showing the performance of the pulverized coal burner of FIG.

【図7】第三の実施例の微粉炭バーナの断面図である。FIG. 7 is a sectional view of a pulverized coal burner of a third embodiment.

【図8】図7の微粉炭バーナの側面図である。FIG. 8 is a side view of the pulverized coal burner of FIG. 7.

【図9】図7の微粉炭バーナの燃料ノズルの微粉炭濃度
を示す分布図である。
9 is a distribution chart showing the concentration of pulverized coal in the fuel nozzle of the pulverized coal burner of FIG. 7.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10…燃料ノズル、11…空気ノズル、12…旋回流発
生器、13…一次空気と微粉炭の混合気、14…燃焼用
空気、15…未着火燃料、16…着火域、17…還元炎
領域、18…NOx還元域、19…酸化炎領域、20…
第一の再循環流、21…第二の再循環流、22…第三の
再循環流、23…燃焼用空気の流れ、24…第一の再循
環流の後流で燃料と混合する燃焼用空気の流れ、25…
燃料噴流の流れ、26…所定の濃度よりも高濃度の領
域、30…オイルガン、31…1次スロート、32…二
次スロート、33…3次スロート、34…遮蔽板、35
…固体壁、36…流量調節弁、37…ウインドボック
ス、38…水管、39…火炉、40…保炎器、41…分
離壁、42…ベンチュリ、43…紡錐体、44…旋回羽
根、45…分配器、46…整流器、47…円筒、48…
衝突板、49…内管、5…外管、51…流れ、52…濃
度A、53…濃度B、54…濃度C、55…濃度D、5
6…旋回器、60…そらせ板。
10 ... Fuel nozzle, 11 ... Air nozzle, 12 ... Swirl flow generator, 13 ... Mixture of primary air and pulverized coal, 14 ... Combustion air, 15 ... Unfired fuel, 16 ... Ignition area, 17 ... Reduction flame area , 18 ... NOx reduction area, 19 ... Oxidizing flame area, 20 ...
First recirculation flow, 21 ... Second recirculation flow, 22 ... Third recirculation flow, 23 ... Combustion air flow, 24 ... Combustion mixed with fuel in downstream of first recirculation flow Air flow, 25 ...
Flow of fuel jet, 26 ... Higher concentration region than predetermined concentration, 30 ... Oil gun, 31 ... Primary throat, 32 ... Secondary throat, 33 ... Tertiary throat, 34 ... Shielding plate, 35
... Solid wall, 36 ... Flow control valve, 37 ... Wind box, 38 ... Water tube, 39 ... Furnace, 40 ... Flame stabilizer, 41 ... Separation wall, 42 ... Venturi, 43 ... Spindle, 44 ... Swivel blade, 45 ... Distributor, 46 ... Rectifier, 47 ... Cylinder, 48 ...
Collision plate, 49 ... Inner tube, 5 ... Outer tube, 51 ... Flow, 52 ... Concentration A, 53 ... Concentration B, 54 ... Concentration C, 55 ... Concentration D, 5
6 ... swirler, 60 ... baffle plate.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 岡▲崎▼ 洋文 茨城県日立市大みか町七丁目1番1号 株 式会社日立製作所日立研究所内 (72)発明者 折田 久幸 茨城県日立市大みか町七丁目1番1号 株 式会社日立製作所日立研究所内 (72)発明者 天野 研 茨城県日立市大みか町七丁目1番1号 株 式会社日立製作所日立研究所内 (72)発明者 田中 利幸 茨城県日立市大みか町七丁目1番1号 株 式会社日立製作所日立研究所内 (72)発明者 木山 研滋 広島県呉市宝町3番36号 バブコック日立 株式会社呉研究所内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Oka ▲ saki ▼ Western text 7-1, 1-1 Omika-cho, Hitachi City, Ibaraki Hitachi Ltd. Hitachi Research Laboratory (72) Inventor Hisayuki Orita Omika-cho, Hitachi City, Ibaraki Prefecture 7-1-1, Hitachi Ltd., Hitachi Research Laboratory (72) Inventor Ken Amano 7-1-1, Omika-cho, Hitachi, Hitachi, Ibaraki Prefecture Hitachi Ltd. Hitachi Research Laboratory (72) Inventor, Toshiyuki Tanaka Ibaraki Prefecture Hitachi City Omika-cho 7-1-1, Hitachi Ltd. Hitachi Research Laboratory (72) Inventor Kenji Kiyama 3-36 Takaracho, Kure City, Hiroshima Prefecture Babcock Hitachi Kure Research Laboratory

Claims (16)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 火炉の上流側に配置され、微粉炭を気流
搬送する燃料ノズルと、この燃料ノズルの外周に同心円
状に配置され、燃焼用空気を旋回流で供給する空気ノズ
ルとを備え、旋回空気とともに微粉炭を燃焼するように
なした微粉炭燃焼装置の燃焼方法において、 前記微粉炭燃焼火炎を前記燃料ノズル口縁の火炉側に旋
回保持させ、かつ、この旋回流火炎の高温ガスを、前記
燃料ノズルの方向へ供給するとともに、この二つの循環
流を周方向複数の位置で一体的に燃焼するようにしたこ
とを特徴とする微粉炭燃焼装置の燃焼方法。
1. A fuel nozzle arranged upstream of a furnace for carrying pulverized coal in an air stream, and an air nozzle arranged concentrically around the outer periphery of the fuel nozzle for supplying combustion air in a swirling flow, In a combustion method of a pulverized coal combustion apparatus adapted to burn pulverized coal with swirling air, the pulverized coal combustion flame is swirl-held on the furnace side of the fuel nozzle rim, and the high temperature gas of the swirling flow flame is A combustion method for a pulverized coal combustion apparatus, characterized in that the two circulating flows are integrally burned at a plurality of positions in the circumferential direction while being supplied in the direction of the fuel nozzle.
【請求項2】 微粉炭を気流搬送する燃料ノズルの外周
に燃焼用空気を旋回流で供給する少なくとも1つの空気
ノズルを同心円状に備えた微粉炭バーナの燃焼方法にお
いて、 前記燃料ノズルから供給された微粉炭を着火させる着火
域を設け、かつこの着火域の下流側に酸素の供給量が微
粉炭の燃焼に必要な酸素量よりも少ない還元炎領域を設
けるとともに、この還元炎の外周側に酸素の供給量が微
粉炭の燃焼に必要な酸素量よりも多い酸化炎領域を設
け、かつ前記酸化炎領域と前記還元炎領域の境界にNO
xを窒素に変換するNOx還元領域を設け、かつ前記着
火域の周方向の少なくとも1つの領域が前記酸化炎と隣
接して燃焼するようにしたことを特徴とする微粉炭燃焼
装置の燃焼方法。
2. A combustion method for a pulverized coal burner concentrically provided with at least one air nozzle for supplying combustion air in a swirling flow to the outer periphery of a fuel nozzle for conveying pulverized coal in a stream, comprising: supplying from said fuel nozzle. An ignition zone for igniting pulverized coal is provided, and a reducing flame region in which the amount of oxygen supplied is smaller than the amount of oxygen required for combustion of pulverized coal is provided on the downstream side of this ignition zone, and on the outer peripheral side of this reducing flame. An oxidizing flame region in which the amount of oxygen supplied is larger than the amount of oxygen required for combustion of pulverized coal is provided, and NO is provided at the boundary between the oxidizing flame region and the reducing flame region.
A combustion method for a pulverized coal combustion apparatus, characterized in that a NOx reduction region for converting x into nitrogen is provided, and at least one region in the circumferential direction of the ignition region is burned adjacent to the oxidizing flame.
【請求項3】 前記燃料ノズル口縁の少なくとも1つの
領域は、所定の濃度よりも高濃度の微粉炭を供給し、前
記燃料ノズルの他の領域は、所定の濃度よりも低濃度の
微粉炭を供給してなる請求項1または2記載の微粉炭燃
焼装置の燃焼方法。
3. The pulverized coal having a concentration higher than a predetermined concentration is supplied to at least one region of the rim of the fuel nozzle, and the pulverized coal having a concentration lower than the predetermined concentration is supplied to other regions of the fuel nozzle. The method for combusting a pulverized coal combustion apparatus according to claim 1 or 2, further comprising:
【請求項4】 前記空気ノズルを、前記燃料ノズルの外
周に同心円状に複数設けるとともに、外周の旋回流で形
成した高温の再循環流を、分割して供給する内周の燃焼
用空気の流れの間を介して微粉炭の燃料噴流へ供給する
ようにしてなる請求項1,2または3記載の微粉炭燃焼
装置の燃焼方法。
4. A plurality of the air nozzles are concentrically provided on the outer circumference of the fuel nozzle, and a high temperature recirculation flow formed by a swirling flow on the outer circumference is divided and supplied to an inner circumference flow of combustion air The combustion method of a pulverized coal combustion apparatus according to claim 1, 2 or 3, wherein the fuel is supplied to the fuel jet of the pulverized coal via the space.
【請求項5】 火炉の上流側に配置され、微粉炭を気流
搬送する燃料ノズルと、この燃料ノズルの外周に同心円
状に配置され、燃焼用空気を旋回流で供給する空気ノズ
ルとを備えた微粉炭燃焼装置において、 前記微粉炭燃焼火炎を前記燃料ノズル口縁の火炉側に保
持形成させる第一の再循環流形成手段と、前記第一の再
循環流形成手段により形成された旋回流火炎の高温ガス
を、前記燃料ノズルの方向へ供給する第二の再循環流形
成手段とを備え、前記第一の再循環流形成手段にて形成
された循環流と第二の再循環流形成手段にて形成された
循環流とを周方向複数の位置で一体的に形成させるよう
にしたことを特徴とする微粉炭燃焼装置。
5. A fuel nozzle arranged upstream of the furnace for carrying pulverized coal by air flow, and an air nozzle arranged concentrically around the outer periphery of the fuel nozzle for supplying combustion air in a swirling flow. In a pulverized coal combustion device, a first recirculation flow forming means for holding and forming the pulverized coal combustion flame on the furnace side of the fuel nozzle mouth edge, and a swirling flow flame formed by the first recirculation flow forming means. Second recirculation flow forming means for supplying the high temperature gas in the direction of the fuel nozzle, and the circulation flow formed by the first recirculation flow forming means and the second recirculation flow forming means. A pulverized coal combustion apparatus characterized in that it is formed integrally with the circulation flow formed in 1. at a plurality of positions in the circumferential direction.
【請求項6】 前記空気ノズルを、前記燃料ノズルの外
周に同心円状に複数設けるとともに、前記内周側に位置
する空気ノズルの環状の流路に、少なくとも1つの固体
壁を配してなる請求項5記載の微粉炭燃焼装置。
6. A plurality of the air nozzles are concentrically provided on the outer circumference of the fuel nozzle, and at least one solid wall is arranged in an annular flow path of the air nozzle located on the inner circumference side. Item 5. A pulverized coal combustion apparatus according to Item 5.
【請求項7】 微粉炭を気流搬送する燃料ノズルの外周
に燃焼用空気を旋回流で供給する2つの空気ノズルを同
心円状に備えた微粉炭燃焼バーナにおいて、 前記内周側の空気ノズルの環状の流路に、少なくとも1
つの固体壁を配したことを特徴とする微粉炭燃焼バー
ナ。
7. A pulverized coal combustion burner having concentrically provided two air nozzles for supplying combustion air to the outer periphery of a fuel nozzle for carrying pulverized coal by air flow, wherein the air nozzle on the inner peripheral side has an annular shape. At least 1 in the flow path
A pulverized coal combustion burner characterized by arranging two solid walls.
【請求項8】 微粉炭を気流搬送する燃料ノズルの外周
に燃焼用空気を旋回流で供給する2つの空気ノズルを同
心円状に備えた微粉炭燃焼バーナにおいて、 前記外周の旋回流で形成した高温の再循環流を、分割し
て供給する内周の燃焼用空気の流れの間を介して微粉炭
の燃料噴流へ供給するように形成したことを特徴とする
微粉炭燃焼バーナ。
8. A pulverized coal combustion burner concentrically provided with two air nozzles for supplying combustion air to the outer periphery of a fuel nozzle for conveying pulverized coal in an air flow, in a pulverized coal combustion burner, wherein The pulverized coal combustion burner is characterized in that the recirculation flow is supplied to the fuel jet flow of the pulverized coal through the flow of the combustion air on the inner periphery divided and supplied.
【請求項9】 前記燃料ノズルの外周壁の一部あるいは
全部を、前記燃料ノズルの内周方向へ傾斜してなる請求
項7記載の微粉炭燃焼バーナ。
9. The pulverized coal combustion burner according to claim 7, wherein a part or all of the outer peripheral wall of the fuel nozzle is inclined in the inner peripheral direction of the fuel nozzle.
【請求項10】 前記燃料ノズルの外周壁を燃料ノズル
の内周方向へ傾斜する位置は、前記固体壁の位置とは異
なる位置である請求項9記載の微粉炭燃焼バーナ。
10. The pulverized coal combustion burner according to claim 9, wherein a position where the outer peripheral wall of the fuel nozzle is inclined in the inner peripheral direction of the fuel nozzle is a position different from the position of the solid wall.
【請求項11】 微粉炭を気流搬送する燃料ノズルの外
周に燃焼用空気を旋回流で供給する2つの空気ノズルを
同心円状に備えた微粉炭燃焼バーナにおいて、 前記燃
料ノズルは燃料の流れ方向に従って、燃料ノズルの内径
が小さく形成されたベンチュリと、前記微粉炭の一部を
旋回流で供給する旋回器と、同心状の二重管の流路にす
る分配器と、旋回流を直進流に変換する整流器とを設け
たことを特徴とする微粉炭燃焼バーナ。
11. A pulverized coal combustion burner comprising, concentrically, two air nozzles for supplying combustion air in a swirling flow to the outer periphery of a fuel nozzle for conveying pulverized coal in an air stream, wherein the fuel nozzle is arranged in accordance with a fuel flow direction. A venturi having a small inner diameter of a fuel nozzle, a swirler for supplying a part of the pulverized coal in a swirl flow, a distributor for forming a concentric double pipe flow path, and a swirl flow for a straight flow A pulverized coal combustion burner, which is provided with a rectifier for converting.
【請求項12】 前記旋回器が、紡錐体状の部材の最外
周側に旋回羽根を備えている請求項11記載の微粉炭燃
焼バーナ。
12. The pulverized coal combustion burner according to claim 11, wherein the swirler includes swirl vanes on the outermost peripheral side of the spindle-shaped member.
【請求項13】 前記旋回器の最外周径は、前記ベンチ
ュリの最内周径よりも小さく形成されてなる請求項11
記載の微粉炭燃焼バーナ。
13. The outermost diameter of the swirler is smaller than the innermost diameter of the venturi.
Pulverized coal combustion burner described.
【請求項14】 前記燃料ノズルの端面に衝突板を複数
枚設けてなる請求項11記載の微粉炭燃焼バーナ。
14. The pulverized coal combustion burner according to claim 11, wherein a plurality of collision plates are provided on an end surface of the fuel nozzle.
【請求項15】 前記整流器が放射状に配した複数枚の
仕切り板で構成され、かつ前記仕切り板の下流側に衝突
板を設けてなる請求項11記載の微粉炭燃焼バーナ。
15. The pulverized coal combustion burner according to claim 11, wherein the rectifier is composed of a plurality of partition plates arranged radially and a collision plate is provided on the downstream side of the partition plate.
【請求項16】 前記旋回器は周方向に複数の微粉炭濃
度の高い流れを作成するとともに、前記微粉炭濃度の高
い流れを前記衝突板に衝突させてなる請求項14または
15記載の微粉炭燃焼バーナ。
16. The pulverized coal according to claim 14, wherein the swirler creates a plurality of pulverized coal high-concentration flows in the circumferential direction and collides the pulverized coal high-concentration flow with the collision plate. Combustion burner.
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WO2011134388A1 (en) * 2010-04-27 2011-11-03 烟台龙源电力技术股份有限公司 Pulverized coal burner and pulverized coal boiler having it
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