JPH09296908A - 丸型バーナ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 石炭中灰分によるスラッギングを防止し、着
火と燃焼を安定させると共に低ＮＯｘ化を達成可能な石
炭燃焼バーナを提供する。 【解決手段】 この丸型バーナでは、中心部に油バーナ
５を配置し、その外周に保護筒７、コールノズル１０、
２次空気ノズル２０、及び３次空気ノズル４０をこの順
に配設し、保護筒７の先端部を炉内に向かって先細形状
に形成している。コールノズル１０には、基端部に接線
方向に石炭・１次空気を導入するコール搬送管１１を接
続し、中央部内壁には旋回防止板１３を設けるととも
に、先端部を炉内に向かって先細形状に形成している。
２次空気ノズル２０からは２次空気が炉内に直進方向に
噴出される。また、３次空気ノズル４０からは３次空気
が炉内に旋回しつつ噴出される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、事業用、産業用の
ウォールファイアリングボイラに低ＮＯｘバーナとして
用いて好適な石炭燃焼丸型バーナに関する。

【０００２】

【従来の技術】図３に従来のバーナの構成を示してい
る。図３において、５は油バーナで、その外側に保護筒
７がある。１０はコールノズルで、その接線方向に石炭
を導入するコール搬送管１１が設けられている。コール
ノズル１０の内壁には旋回羽根１２が設けられている。
３０は燃焼用空気ノズルで、その入口側に可変用旋回ベ
ーン３１が設けられている。

【０００３】図３のバーナは以上の構成となっており、
コールノズル１０にコール搬送管１１から導かれた石炭
は、コールノズル１０内壁に設置された旋回羽根１２に
より旋回が与えられコールノズル１０の先端から噴出す
る。コールノズル１０内部の油バーナ５、保護筒７は直
管である。

【０００４】コールノズル１０の外周には燃焼用空気が
燃焼用空気ノズル３０から噴出される。燃焼用空気ノズ
ル３０には前流側に可変用旋回ベーン３１が設けられて
いるので、燃焼用空気にはこの旋回ベーン３１で旋回が
加えられバーナ口から噴出される。

【０００５】このように従来のバーナでは、コールノズ
ル１０及び燃焼用空気ノズル３０ともに旋回が加わる構
造であり、旋回が加えられた石炭及び燃焼用空気は短時
間で拡散混合し燃焼が行なわれる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】前記従来技術におい
て、低ＮＯｘ高信頼性を達成する為には次の課題を解決
する必要がある。

【０００７】（１）石炭の燃焼火炎が広がり過ぎず、バ
ーナスロートでの石炭中灰分によるスラッギングを防止
すること。

【０００８】（２）バーナの部分負荷から全負荷まで広
負荷範囲において石炭への着火を良くし安定燃焼を行な
うこと。

【０００９】（３）石炭中の揮発分（約３０〜４０％）
燃焼に必要な最小限の燃焼用空気をバーナ噴出部で石炭
に与え、揮発分燃焼によるＮＯｘ発生を極力抑制するこ
と。

【００１０】（４）揮発分放出後の石炭チャー分を効率
良く燃やし切る為に燃焼用空気ノズルからの燃焼用空気
のうち、揮発分燃焼に必要な分以外の空気を、揮発分燃
焼後、即、石炭チャー分に供給すること。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は、前記課題を解
決したバーナを提供する為に次の手段をとる。

【００１２】（１）バーナスロートでのスラッギング防
止の為に燃焼火炎を広げ過ぎない様にする必要がある。
この対策のため本発明のバーナでは燃焼用空気を２分割
し、コールノズルに近い方の２次空気を直進成分のみと
して石炭噴出の広がりを抑える。

【００１３】また、コールノズル内には石炭＋１次空気
の旋回成分を消す旋回防止板を設け石炭＋１次空気も直
進成分のみでノズルから噴出する。これにより、燃焼空
気の外側（３次空気）は旋回させるものの、内側（２次
空気）とコールの直進成分により火炎の広がりは抑制さ
れバーナスロートにスラッギングが発生することが無く
なる。

【００１４】（２）バーナの高負荷範囲で着火、燃焼性
を安定させうるバーナとする為に、本発明のバーナでは
コールノズルからの噴出石炭濃度を着火に最も有利な空
気比（空気／石炭比）にもっていく。すなわち、まずコ
ールノズル入口でコール搬送管からの石炭を接線方向に
導くことで遠心力による外周石炭高濃度化が達成でき
る。

【００１５】しかしこのままでは前項の火炎広がりに結
びつくので、コールノズル内壁に旋回防止板を設け旋回
を止める。ここで、コールノズル内部は、外側は石炭高
濃度、内側は希薄の状態のままである。

【００１６】そしてコールノズル先端を絞り、また油バ
ーナ保護筒も先突形状にしコールノズル外側の高濃度石
炭の流線を内向きに変えることによりノズル先端外周で
はさらに高濃度の、着火に有利な空気比を達成し着火安
定性を増すことができる。

【００１７】また、本発明によるバーナでは３次空気に
強旋回を加えることにより、バーナ中心部にバキュウム
が立ち石炭燃焼火炎はバーナノズル部に引き寄せられ着
火点は安定となる。

【００１８】（３）石炭中揮発分燃焼で発生するＮＯｘ
を抑制する為に、本発明によるバーナでは揮発分燃焼に
必要な最小限の空気を１次空気及び２次空気で供給す
る。燃焼用空気を２次と３次に分割するのはこの意味も
ある。また、揮発分燃焼には不要の３次空気には旋回を
かけ外側に廻り込ませることにより、次項の石炭チャー
分の燃え切り空気として使用する。

【００１９】（４）本発明によるバーナでは、石炭チャ
ー分の燃え切り用空気には３次空気を使用する。３次空
気には強旋回をかけ、火炎内の石炭中揮発分燃焼が完了
した点で供給されるようにする。これにより、揮発分燃
焼による発生ＮＯｘは抑制され、石炭チャー分の燃え切
りも促進される。

【００２０】こうして本発明によれば、石炭中灰分によ
るスラッギングを防止し、着火と燃焼を安定させると共
に低ＮＯｘ化を達成可能な石炭燃焼バーナが提供され
る。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、本発明による丸型バーナに
ついて図１，図２に示した実施の形態に基づいて具体的
に説明する。なお、以下の実施の形態において、図３に
示した従来の装置と同じ構成の部分には説明を簡単にす
るため同じ符号を付してあり、それらについての重複す
る説明は省略する。

【００２２】図１及び図２において、１３は、石炭と１
次空気を導入するコール搬送管の中央部内壁に設けられ
た旋回防止板である。２０は、コールノズル１０の外側
に設けられた２次空気ノズルで、その外側には３次空気
ノズル４０が設けられている。３次空気ノズル４０の前
流側には可変用旋回ベーン３１が設けられている。５０
は点火トーチを示している。

【００２３】以上のとおり構成された図１，図２のバー
ナによる燃焼について説明する。コール搬送管１１から
送られてきた石炭はコールノズル１０入口に接線方向に
導入され、遠心力により外周を石炭高濃度化して外側高
濃度、内側希薄が達成される。これによりコールノズル
１０からの噴出石炭濃度を着火に最も有利な空気比（空
気／石炭比）にもっていき、高負荷範囲で着火、燃焼性
を安定させる。

【００２４】燃焼火炎の広がりを防止するため、コール
ノズル１０内壁に石炭＋１次空気の旋回成分を消す旋回
防止板１３を設け、コールノズル１０出口部の先端を絞
り、油バーナ５の保護筒７も先突形にしてコールノズル
１０外側の高濃度石炭の流線を内向きに変えることによ
り、外周がより石炭高濃度化され、着火に有利な条件が
整う。

【００２５】さらに燃焼用空気を２次空気ノズル２０と
３次空気ノズル４０に２分割し、３次空気（外側）は旋
回ベーン３１により強旋回を加えるが、コールノズル１
０に近い２次空気（内側）を直進成分のみでコールと噴
出させることにより、火炎の広がりを抑制してバーナス
ロート部におけるスラッギング発生を防止する。

【００２６】２次空気の流速は他のコールとコール１次
空気及び３次空気より格段に遅く３〜１５m/s 内とす
る。また、石炭中の揮発分（約３０〜４０％）燃焼に必
要な最小限の燃焼用空気を１次空気及び２次空気で供給
し、バーナ噴出部で石炭に与えて揮発分燃焼によるＮＯ
ｘ発生を抑制する。

【００２７】一方、旋回ベーン３１により強旋回を加え
たバーナ最外周の３次空気は石炭チャー分の燃え切り空
気として使用し、揮発分燃焼が完了後、即、石炭チャー
分に供給する。これにより揮発分燃焼によるＮＯｘも抑
制され、揮発分放出後の石炭チャー分の燃え切りを促進
させる。

【００２８】バーナノズル全体は、ボイラ炉内壁より引
込めて配置し、それによってノズル先端の焼損を避ける
ことができる。

【００２９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の丸型バー
ナによれば、次のような種々の効果を奏することができ
る。

【００３０】（１）本発明の丸型バーナでは燃焼用空気
を２分割し、コールノズルに近い方の２次空気を直進成
分のみとして石炭噴出の広がりを抑えると共に、コール
ノズル内には石炭＋１次空気の旋回成分を消す旋回防止
板を設け、石炭＋１次空気も直進成分のみでノズルから
噴出させるので火炎の広がりは抑制されバーナスロート
にスラッギングが発生しない。

【００３１】（２）本発明の丸型バーナではコールノズ
ル入口でコール搬送管からの石炭を接線方向に導くこと
で遠心力により外周での石炭高濃度化が達成できる。そ
してコールノズル先端を絞り、また油バーナ保護筒も先
突形状にしてあるのでコールノズル外側の高濃度石炭の
流線が内向きに変えられ、ノズル先端外周ではさらに高
濃度の、着火に有利な空気比を達成することができる。
このようにして着火と燃焼の安定化が達成される。

【００３２】（３）本発明による丸型バーナでは、石炭
中の揮発分燃焼に必要な最小限の空気を１次空気及び２
次空気で供給し燃焼させる。これによって揮発分燃焼に
よるＮＯｘ発生が抑制される。そして、３次空気には強
旋回をかけられていて、火炎内の石炭中揮発分燃焼が完
了した点で供給され、これにより、揮発分燃焼による発
生ＮＯｘは抑制されると共に石炭チャー分の燃え切りが
促進される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の一形態に係る丸型バーナの構成
を示す縦断面図。

【図２】図１のII−II矢視の正面図。

【図３】従来のバーナの構成を示す縦断面図。

【符号の説明】

５ 油バーナ ７ 保護筒 １０ コールノズル １１ コール搬送管 １２ 旋回羽根 １３ 旋回防止板 ２０ ２次空気ノズル ３１ 可変用旋回ベーン ４０ ３次空気ノズル ５０ 点火トーチ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大栗 正浩 長崎市深堀町５丁目717番地１ 長菱エン ジニアリング株式会社内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 中心部に油バーナを配置し、その外周に
   順次、保護筒、コールノズル、２次空気ノズル、及び３
   次空気ノズルを配設し、前記保護筒の先端部を炉内に向
   かって先細形状に形成し、前記コールノズルには、基端
   部に接線方向に石炭・１次空気を導入するコール搬送管
   を接続し、中央部内壁には旋回防止板を設けるととも
   に、先端部を炉内に向かって先細形状に形成し、前記２
   次空気ノズルには２次空気が炉内に直進方向に噴出され
   るように２次空気が導入され、前記３次空気ノズルには
   ３次空気が炉内に旋回しつつ噴出されるように３次空気
   が導入される構成としたことを特徴とする丸型バーナ。