JPH1144411A - 微粉炭燃焼バーナ - Google Patents

微粉炭燃焼バーナ

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JPH1144411A
JPH1144411A JP9198489A JP19848997A JPH1144411A JP H1144411 A JPH1144411 A JP H1144411A JP 9198489 A JP9198489 A JP 9198489A JP 19848997 A JP19848997 A JP 19848997A JP H1144411 A JPH1144411 A JP H1144411A
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研滋 木山
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正 神保
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    • F23DBURNERS
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23CMETHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN  A CARRIER GAS OR AIR 
    • F23C2202/00Fluegas recirculation
    • F23C2202/40Inducing local whirls around flame
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23CMETHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN  A CARRIER GAS OR AIR 
    • F23C2900/00Special features of, or arrangements for combustion apparatus using fluid fuels or solid fuels suspended in air; Combustion processes therefor
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Abstract

(57)【要約】 【課題】窒素酸化物濃度を低減するのに好適な微粉炭燃
焼バーナを提供する。 【解決手段】微粉炭と空気との混合物を噴出する微粉炭
ノズル10と、該微粉炭ノズル10の外周に同心的に設
けられた複数の空気ノズル11,12とを有し、隣接す
る2つの空気ノズルを隔てている隔壁のうちの少なくと
も1つの先端部20が外側に拡管している微粉炭燃焼バ
ーナにおいて、前記隔壁を外周壁とする空気ノズル内
に、空気噴出口近傍の流路を狭くして空気の流速を高め
る流路縮小部材65と、該流路縮小部材によって流速が
高められた空気の流れを前記微粉炭と空気との混合物の
流れに対して平行な方向から外向きの方向に変える案内
板30とを設け、該案内板を当該空気ノズルの内周壁に
設けたことを特徴とする微粉炭燃焼バーナ。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、微粉炭を気流搬送
して燃焼させるバーナに係わり、特に、窒素酸化物(以
下NOxと記す)濃度を低減するのに好適な微粉炭燃焼
バーナに関する。
【0002】
【従来の技術】一般に、燃焼バーナにおいて、燃焼時に
発生するNOxの抑制が課題となる。特に、石炭は窒素
含有量が気体燃料や液体燃料に比べて多い。そのため、
微粉炭燃焼バーナの燃焼時に発生するNOxを減少させ
ることは、気体燃料や液体燃料の場合以上に重要であ
る。
【0003】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NO
x、いわゆるフーエルNOxである。このNOxを減ら
すために、従来より種々のバーナ構造や燃焼方法が検討
されてきた。
【0004】燃焼方法の1つとして、火炎内に酸素濃度
の低い領域を形成し、NOxを還元する方法がある。例
えば、特開平1−305206号公報、特開平3−21
1304号公報、特開平3−110308号公報等に
は、低酸素濃度雰囲気の火炎を形成し、かつ石炭を完全
燃焼させる方法、さらには、微粉炭を気流搬送する燃料
ノズルを中心とし、その外側に空気を噴出させる空気ノ
ズルを備える構造が開示されている。これらの従来技術
によれば、火炎の内部に酸素濃度の低い還元炎領域を形
成しており、還元炎領域でNOx の還元反応を進行さ
せ、火炎内で発生するNOx量を少なくしている。ま
た、特開平1−305206号公報には、微粉炭ノズル
の出口端部に気体の流れ方向に対する障害物を設けて火
炎を安定させる方法が示されている。また、特開平3-
211304号公報および特開平3-110308号公
報には、微粉炭ノズルの先端に保炎リングを設けて火炎
を安定させることが記載されている。これらの従来技術
によれば、微粉炭ノズルの先端部に保炎リングあるいは
障害物を設けることにより、微粉炭ノズルの先端部下流
側に循環流を形成している。この循環流内には高温のガ
スが滞留するため、微粉炭の着火が進み、火炎の安定性
を高めることができる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来技術
では、未だ、NOx発生の抑制、および石炭燃焼灰中の
未燃分を減少させることが十分でない。また、一般に、
石炭はそれ自体の着火性が悪く、また石炭粒子の濃度が
高く、高温雰囲気中に供給しないと着火しにくい問題が
ある。このため、石炭火力発電プラントでは出力が低い
低負荷時には石炭のみでは燃焼させることができない。
そのため、低負荷時はオイルガンを用いて助燃し、高負
荷時に石炭専焼に切り替えるようにしている。通常の発
電プラントでは石炭専焼で対応できる最低負荷は40%
程度である。
【0006】本発明は、上記従来技術の問題点を改善し
て、NOx発生量や石炭の燃焼灰中に残る未燃分の少な
い微粉炭燃焼バーナを提供すると共に、低負荷で石炭を
専焼し、着火性や保炎性の良好な微粉炭燃焼バーナを提
供することを目的とするものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記の課題を
解決するために、次のような手段を採用した。
【0008】微粉炭と空気との混合物を噴出する微粉炭
ノズルと、該微粉炭ノズルの外周に同心的に設けられた
複数の空気ノズルとを有し、隣接する2つの空気ノズル
を隔てている隔壁のうちの少なくとも1つの先端部が外
側に拡管している微粉炭燃焼バーナにおいて、前記隔壁
を外周壁とする空気ノズル内に、空気噴出口近傍の流路
を狭くして空気の流速を高める流路縮小部材と、該流路
縮小部材によって流速が高められた空気の流れを前記微
粉炭と空気との混合物の流れに対して平行な方向から外
向きの方向に変える案内板とを設け、該案内板を当該空
気ノズルの内周壁に設けたことを特徴とする。
【0009】また、請求項1に記載の微粉炭燃焼バーナ
において、前記流路縮小部材と前記案内板とを有する空
気ノズルにおける空気の噴出方向が、該空気ノズルの外
周に位置する空気ノズルの空気の噴出方向よりも外側を
向くように前記案内板を配置したことを特徴とする。
【0010】また、微粉炭と空気との混合物を噴出する
微粉炭ノズルと、該微粉炭ノズルの外周に同心的に設け
られた複数の空気ノズルとを有し、隣接する2つの空気
ノズルを隔てている隔壁のうちの少なくとも1つの先端
部が外側に拡管している微粉炭燃焼バーナにおいて、前
記隔壁を外周壁とする空気ノズル内に下記(1)ないし
(3)の何れか1つの手段を設けたことを特徴とする。
【0011】(1)空気の流れを乱す障害物を設ける。
【0012】(2)外周壁に向かって気体を噴出する気
体噴出ノズルを設け、空気の流れを外周壁側の寄せる。
【0013】(3)空気の流れを外周壁側の誘導する誘
導部材を設ける。
【0014】また、請求項1に記載の微粉炭燃焼バーナ
において、前記微粉炭ノズルの内壁面に微粉炭と空気と
の混合物の一部が衝突する障害物を有し、該微粉炭ノズ
ルに隣接して設けられた空気ノズルに前記流路縮小部材
と前記案内板とを有し、該流路縮小部材と該障害物とを
バーナ軸方向に離して設けたことを特徴とする。
【0015】また、請求項1に記載の微粉炭燃焼バーナ
において、前記流路縮小部材及び前記案内板を有する空
気ノズルにおける空気流路断面積が、前記流路縮小部材
がある位置と前記案内板の先端部がある位置とで異な
り、前記流縮小部材を有する位置での空気流路断面積の
方が大きいことを特徴とする。
【0016】また、請求項1に記載の微粉炭燃焼バーナ
において、前記微粉炭ノズルの内壁面に微粉炭と空気と
の混合物の一部が衝突する障害物を有し、該微粉炭ノズ
ルに隣接して設けられた空気ノズルに前記流路縮小部材
と前記案内板とを有し、該流路縮小部材と該案内板の少
なくとも一方に複数の切欠きを設けたことを特徴とす
る。
【0017】
【発明の実施の形態】以下に、本発明の第1の実施形態
を図1および図2を用いて説明する。
【0018】図1(a)は本実施形態に係わる微粉炭燃
焼バーナの概略図、図1(b)は図1(a)に示すノズ
ル先端域の空気流およぶ循環流を説明するための拡大図
である。
【0019】これらの図において、10は、上流側で図
示されていない搬送管に接続され、1次空気と共に微粉
炭を供給搬送する微粉炭ノズル、11は、微粉炭ノズル
10とガイドスリーブ間に、微粉炭ノズル10の外周に
同心円状に流路が形成され、微粉炭を完全燃焼するため
の2次空気を供給する2次空気ノズル、12は、ガイド
スリーブと火炉壁間に、2次空気ノズル11の外周に同
心円状に流路が形成され、微粉炭を完全燃焼するための
3次空気を供給する3次空気ノズル、13は流入する微
粉炭および1次空気、14は流入する2次空気、15は
流入する3次空気、16は微粉炭ノズル10を貫通して
バーナ起動時または低負荷燃焼時の助燃のためのオイル
ガン、17は微粉炭の逆火を防止するための微粉炭ノズ
ル10のノズル内径を狭める絞り部、18は、隔壁先端
に設けられ、1次空気と2次空気とを分離し循環流を拡
大するために設けられる保炎リング、19は火炉壁を構
成するバーナスロート、20は2次空気と3次空気との
隔壁を構成するガイドスリーブ、21は2次空気と3次
空気との隔壁を構成する側板、22は3次空気を1次空
気に対して旋回方向の流速を誘起するための旋回器の通
常レジスタ羽根と呼ばれる3次空気旋回羽根、23は2
次空気を流入する側板、24は火路壁19に設けられる
水管、25は2次空気が導入されるウィンドボックス、
26は2次空気を調節するダンパ、27は2次空気を1
次空気に対して旋回方向に流速を誘起するための旋回器
の通常ベーンと呼ばれる3次空気旋回羽根、28は微粉
炭ノズル10と2次空気ノズル11間の隔壁、30は2
次空気ノズル11先端部に設けられ、2次空気を外周側
方向に噴出するための案内板、31は1次空気ノズル1
0と2次空気ノズル11の噴出域間に形成される循環
流、52は2次空気ノズル11の噴出される2次空気
流、53は3次空気ノズル12の噴出される3次空気流
である。
【0020】図2は、図1(b)に示す微粉炭燃焼バー
ナと対比するために示した従来の微粉炭燃焼バーナのノ
ズル先端域の空気流およぶ循環流を説明するための拡大
図である。なお、図2に示す構成は、図1(a)に示す
ものと、案内板30が設けられていない点で相違する
が、その他の構成は同一である。
【0021】次に本実施形態の燃焼動作を図1(a)〜
図1(b)に基づいてについて説明する。
【0022】微粉炭燃焼バーナが燃焼を始めると、微粉
炭ノズル10と2次空気ノズル11の隔壁28の下流は
圧力が低下し、循環流が形成される。隔壁28の先端部
には保炎リング18を設けているので、1次空気と2次
空気が分離され、循環流は拡大する。この循環流内には
高温のガスが滞留するため、微粉炭の着火が進み、火炎
の安定性が高まる。さらにこの火炎内では酸素の消費が
進み、還元炎領域が広がり、NOx発生量を少なくする
ことができる。また、石炭の燃焼が進むため、燃焼灰中
の未燃焼物(以下、未燃物と記す)も減少する。さらに
空気旋回羽根22,27を設けているので、2次空気や
3次空気が旋回流として噴出するので、遠心力により保
炎リング18下流の負圧は高まり、循環流はさらに拡大
する。また、バーナ近傍での2次空気や3次空気と微粉
炭との混合が遅れ、火炎内の酸素濃度が減少するため、
還元炎領域は広がる。
【0023】本実施形態では、さらに、2次空気ノズル
11から噴出する空気流を2次空気ノズル11の外周側
に偏向させる手段として、2次空気ノズル11の先端部
に案内板30を設けるようにしたので、2次空気は外周
側方向に噴出し、2次空気や3次空気と微粉炭流との混
合は遅れ、保炎リング18下流の循環流を拡大する。こ
のため、この循環流域での微粉炭の燃焼が促進され、N
Oxや未燃分の発生をさらに減少させることができる。
【0024】この時の燃焼状態を従来の案内板30が設
けられていない図2と対比して説明する。図2におい
て、3次空気53は、テーバ状の円筒に形成されたガイ
ドスリーブ20によって流路が曲げられ、外周側に噴出
される。その結果、2次空気ノズル11はガイドスリー
ブ20によりノズル出口部で流路が外周側に広がる。空
気は慣性により直進するため、ガイドスリーブ20に沿
って流れの噴出方向とは逆方向に圧力が低下(以下、逆
圧勾配と記す)が生じ、ガイドスリーブ20下流には循
環流54が形成される。この循環流54により3次空気
53は中心に向かう流れが誘起され、3次空気53と微
粉炭との混合が早まり還元炎領域が狭まる。
【0025】それに対して、本実施形態では、図1
(b)に示すように、案内板30により2次空気52は
外周方向へ噴出する。このため、2次空気ノズル11と
3次空気ノズル12を隔てるガイドスリーブ20の下流
での循環流の形成が抑制される。また、外周方向へ噴出
する2次空気52の運動量により、特に、2次空気52
は3次空気53より外周側に向けて噴出するように構成
したので、3次空気53は外周へ向かって流れる。この
ため、バーナ近傍での2次空気や3次空気と微粉炭との
混合が遅れ、火炎内の酸素濃度が減少し、さらに、火炎
内の還元炎領域が広がることにより、火炎内で発生する
NOxを低減することができる。また、燃焼用空気5
2,53とが外周側へ噴出することにより、1次空気と
燃焼用空気52,53は離れて流れる。
【0026】本実施形態では、燃焼用空気を2次と3次
に分割して供給する微粉炭バーナを適用例としている
が、燃焼用空気をさらに多段に分割して供給するバーナ
や微粉炭ノズルを挟むように燃焼用空気ノズルを設置す
る形式のバーナにも適用可能である。
【0027】このように、本実施形態によれば、案内板
により空気ノズルから噴出する空気は外周方向へ噴出
し、空気ノズル間の隔壁下流での逆圧勾配が小さくなる
ため、空気ノズルの外周側の空気ノズルから噴出する空
気も外周方向へ噴出する。このため、バーナ近傍では微
粉炭と燃焼用空気との混合が抑制され、微粉炭はバーナ
近傍で低酸素濃度雰囲気の状態で燃焼し、NOxの発生
量を減少させることができる。
【0028】次に、本発明の第2の実施形態を図3を用
いて説明する。
【0029】図3は本実施形態に係わる微粉炭燃焼バー
ナのノズル先端部の概略図である。
【0030】本実施形態は、図1(a)〜図1(b)に
示す第1の実施形態と比べて、案内板30の角度55と
ガイドスリーブ20の角度56とを調整可能に構成した
点で相違し、その他の構成は同一である。
【0031】本実施形態によれば、案内板30の角度5
5とガイドスリーブ20の角度56とを調整することに
より、供給される微粉炭、1次空気量や燃焼用空気量に
応じて、案内板30やガイドスリーブ20の角度を調整
し、第1の実施形態に比べて、さらに最適な循環流域を
形成し、効果的にNOxや未燃分を減少させることがで
きる。
【0032】次に、本発明の第3の実施形態を図4に示
す。
【0033】図4は本実施形態に係わる微粉炭燃焼バー
ナのノズル先端部の概略図である。
【0034】本実施形態は、図4に示すように、2次空
気ノズル11から噴出する空気流を2次空気ノズル11
の外周側に偏向させる手段として、2次空気ノズル11
の出力域にテーパ状のリング61を設けたことを特徴と
する。その他の構成は偏向手段を除いて第1の実施形態
と略同一構成である。
【0035】本実施形態によれば、2次空気の1部をガ
イドスリーブ20に沿って外周側に誘導する効果をもた
らす。そのため、3次空気53は外周へ向かって流れ、
バーナ近傍での2次空気や3次空気と微粉炭との混合が
遅れ、火炎内の酸素濃度が減少し、さらに、火炎内の還
元炎領域が広がることにより、火炎内で発生するNOx
を低減することができ、効果的にNOxや未燃分を減少
させることができる。
【0036】次に、本発明の第4の実施形態を図5に示
す。
【0037】図5は本実施形態に係わる微粉炭燃焼バー
ナのノズル先端部の概略図である。
【0038】本実施形態は、図5に示すように、2次空
気ノズル11から噴出する空気流を2次空気ノズル11
の外周側に偏向させる手段として、2次空気ノズル11
の出力部のガイドスリーブ20内壁に障害物62を設け
ることを特徴とする。その他の構成は偏向手段を除いて
第1の実施形態と略同一構成である。
【0039】通常、空気は慣性により直進しようとする
ため、ノズル出口近くで流路が曲がる場合、ノズルから
噴出する空気の流速は内周側より外周側が遅くなる。そ
こで、本実施形態によれば、障害物62を設けることに
より、流路内での気体の混合が進め、外周側の流速を早
めることができる。その結果、2次空気はガイドスリー
ブ20に沿って噴出し、2次空気を外周側に誘導する効
果をもたらす。そのため、この場合も、3次空気53は
外周へ向かって流れ、バーナ近傍での2次空気や3次空
気と微粉炭との混合が遅れ、火炎内の酸素濃度が減少
し、さらに、火炎内の還元炎領域が広がることにより、
より最適な循環流域を形成することができ、効果的にN
Oxや未燃分を減少させることができる。なお、障害物
としては、突起や溝などがある。
【0040】次に、本発明の第5の実施形態を図6に示
す。
【0041】図6は本実施形態に係わる微粉炭燃焼バー
ナのノズル先端部の概略図である。
【0042】本実施形態は、図6に示すように、2次空
気ノズル11から噴出する空気流を2次空気ノズル11
の外周側に偏向させる手段として、2次空気ノズル11
内またはノズル出口域に気体を外周に向かって噴出する
気体噴出ノズル63を設けることを特徴とする。その他
の構成は偏向手段を除いて第1の実施形態と略同一構成
である。
【0043】本実施形態によれば、気体噴出ノズル63
から噴出する気体の運動量により、2次空気ノズル11
から噴出する空気は外周に沿って流がれる。運動量を高
めるために、気体噴出ノズル63から噴出する気体の流
速は2次空気ノズル11から噴出する空気の流速より速
いことが望ましい。この場合も、2次空気はガイドスリ
ーブ20に沿って噴出し、2次空気が外周側に誘導され
る。そのため、隔壁28下流に形成される循環流が広が
り、循環流により微粉炭の着火が促進され、酸素の消費
が進み、火炎内の低酸素濃度雰囲気の領域は拡大するこ
とができ、効果的にNOxや未燃分を減少させることが
できる。次に、本発明の第6の実施形態を図7に示す。
【0044】図7は本実施形態に係わる微粉炭燃焼バー
ナのノズル先端部の概略図である。
【0045】本実施形態は、図7に示すように、2次空
気ノズル11から噴出する空気流を2次空気ノズル11
の外周側に偏向させる手段として、2次空気ノズル内1
1に2次空気を外周側に誘導する旋回羽根64を設ける
ことを特徴とする。その他の構成は偏向手段を除いて第
1の実施形態と略同一構成である。
【0046】本実施形態によれば、2次空気は、旋回羽
根64により旋回され、遠心力により外周側に偏って流
れる。このため、2次空気はガイドスリーブ20に沿っ
て外周側に噴出し、2次空気が外周側に誘導され、より
最適な循環流域が形成され、効果的にNOxや未燃分を
減少させることができる。以上のごとく、上記の各実施
形態の微粉炭燃焼バーナによれば、空気ノズルから噴出
する空気流を空気ノズルの外周側に偏向させる手段を設
けたので、空気が外周側方向へ流れ、空気ノズルとその
外周側に位置する空気ノズルとの隔壁の下流側に形成さ
れる循環流が外周側に移動し、その大きさも小さくな
る。循環流の領域では流れの噴出方向とは逆方向に圧力
低下(以下逆圧勾配と記す)をもたらす。このため、循
環流に沿って流れる空気は逆圧勾配により流れ方向が変
わり、循環流の外側を流れる空気は1次空気側へと流れ
る。燃焼用空気が外周側へ噴出することで、1次空気と
燃焼用空気は離れて流れる。このため、微粉炭ノズルと
空気ノズルの隔壁下流では逆圧勾配が強まり、逆圧勾配
の領域に形成する循環流は広がる。この1次空気と燃焼
用空気流との間に形成される循環流内には高温の気体が
滞留し、微粉炭の着火や火炎の安定化をもたらす。循環
流が広がることで、高温の気体による微粉炭の着火は促
進される。着火により酸素の消費が進むため、火炎内の
低酸素濃度雰囲気の領域は拡大し、NOxの発生量を減
少させると共に、燃焼灰中の未燃分も減少させることが
できる。
【0047】また、微粉炭の着火や火炎の安定性が向上
することで、燃焼に必要な距離は短くなり、装置本体を
小型化できる。さらに、低負荷での燃焼時のように微粉
炭の濃度が減少する場合においても火炎が安定するた
め、微粉炭燃焼バーナでの微粉炭専焼の可能範囲が広が
る。
【0048】次に、本発明の第7の実施形態を図8に示
す。
【0049】図8は本実施形態に係わる微粉炭燃焼バー
ナの概略図である。
【0050】本実施形態は、図8に示すように、2次空
気ノズル11から噴出する空気流を2次空気ノズル11
の外周側に偏向させると共に隔壁28下流に循環流を形
成する手段として、微粉炭ノズル10と2次空気ノズル
11の隔壁28の先端部に、1次空気と2次空気の流れ
方向に対し垂直な平面を有するリング30を設けること
を特徴とする。その他の構成は前記手段を除いて第1の
実施形態と略同一構成である。
【0051】図において、リング30は、微粉炭ノズル
10側に形成される内部リング301と2次空気ノズル
11側に形成される外部リング302から形成され、リ
ング30によって1次空気と2次空気に乱れが生じ、リ
ング30下流に形成される循環流31は発達する。本実
施形態では、さらに、内部リング301と外部リング3
02の位置を流れ方向に離して設ける。その結果、リン
グ30下流に形成される循環流は微粉炭流側と空気流側
で流れ方向にずれが生じ、循環流31が流れ方向に伸
び、下流側から気体が巻戻るように形成される。
【0052】本実施形態によれば、このようにして、循
環流域を拡大することができ、火炎内の低酸素濃度雰囲
気の領域も拡大することができるので、NOxの発生量
および燃焼灰中の未燃分を効果的に減少させることがで
きる。
【0053】また、微粉炭の着火や火炎の安定性も向上
することができ、燃焼に必要な距離を短くすることがで
き、装置本体を小型化することができる。さらに、低負
荷での燃焼時のように微粉炭の濃度が減少する場合にお
いても火炎が安定するため、微粉炭燃焼バーナでの微粉
炭専焼の可能範囲が広がる。
【0054】次に、本発明の第8の実施形態を図9に示
す。
【0055】図9は本実施形態に係わる微粉炭燃焼バー
ナの概略図である。
【0056】本実施形態は、図9に示すように、燃焼用
空気ノズルとして2次空気ノズル11のみを設け、3次
空気ノズルを設けていない点で相違する。その他の構成
は前記手段を除いて第7の実施形態と略同一構成であ
る。本実施形態においても、リング30下流に形成され
る循環流域31を拡大して形成することができ、第7の
実施形態と同様に、循環流域を拡大することができ、火
炎内の低酸素濃度雰囲気の領域も拡大することができる
ので、NOxの発生量がおよび燃焼灰中の未燃分を効果
的に減少させることができると共に、微粉炭の着火や火
炎の安定性を向上させることができる。
【0057】次に、本発明の第9の実施形態を図10に
示す。
【0058】図10は本実施形態に係わる微粉炭燃焼バ
ーナの概略図である。
【0059】本実施形態は、図10に示すように、2次
空気ノズル11から噴出する空気流を2次空気ノズル1
1の外周側に偏向させると共に隔壁28下流に循環流を
形成する手段として、隔壁28の先端部に設けられるリ
ング30の2次空気ノズル11内壁側にリング30の肉
厚部(例えば、10mm厚)303を設けることを特徴
とする。その他の構成は前記手段を除いて第7の実施形
態と略同一構成である。
【0060】本実施形態によれば、肉厚部303によっ
て、2次空気はこの肉厚部303を通過するとき流速が
速められ、さらに外部リング302に衝突して外周側に
噴出する。その結果、循環流31を拡大して形成するこ
とができ、火炎内の低酸素濃度雰囲気の領域も拡大する
ことができるので、NOxの発生量および燃焼灰中の未
燃分を効果的に減少させることができ、微粉炭の着火や
火炎の安定性を向上させることができる。
【0061】なお、第7〜第9の各実施形態において、
リング30の外部リング302を一様なリングとした
が、必要に応じて、外部リング302を、その先端側
で、かつその周方向沿って切り欠き状の凹凸状に形成し
てもよい。このように形成することにより、外部リング
302の下流側の乱れが増大し、より循環流が発達す
る。また、凹凸状の切り欠きを外部リング302側に設
けたが、必要に応じて内部リング301側に設けてもよ
い。
【0062】次に、本発明の第10の実施形態を図11
に示す。
【0063】図11は本実施形態に係わる微粉炭燃焼バ
ーナの概略図である。
【0064】本実施形態は、図11に示すように、2次
空気ノズル11から噴出する空気流を2次空気ノズル1
1の外周側に偏向させると共に隔壁28下流に循環流を
形成する手段として、2次空気ノズル11内にガイドス
リーブ12に、空気流の流れ方向に対し流路を狭める狭
隘部65を周方向に複数個設けることを特徴とする。そ
の他の構成は前記手段を除いて第7の実施形態と略同一
構成である。
【0065】本実施形態によれば、2次空気は、この狭
隘部65で流速が速められると共に、狭隘部65の無い
拡大部によって空気流が乱され、比較的周波数の大きい
一定の乱れを発生させることができる。このため、下流
側に形成される循環流31は発達する。また、狭隘部6
5で流速の増した2次空気は外部ノズル302に衝突
し、外周側に向かう流速を増すことができる。そのた
め、2次空気はバーナ中心部を流れる微粉炭から離れ、
空気と微粉炭とのバーナ近傍での混合を遅らすことがで
き、そのため、火炎中の還元炎領域が広がり、NOxの
発生量および燃焼灰中の未燃分を効果的に減少させるこ
とができと共に、微粉炭の着火や火炎の安定性を向上さ
せることができる。
【0066】
【発明の効果】上記のごとく、本発明によれば、空気ノ
ズルから噴出する空気流を空気ノズルの外周側に偏向さ
せると共に循環流を形成する手段を設けたので、空気流
が外周側方向へ流れ、微粉炭ノズルと空気ノズルとの隔
壁の下流側に形成される循環流は外周側に移動し、その
大きさも大きくすることができる。その結果、バーナ近
傍では微粉炭と燃焼用空気との混合が抑制され、微粉炭
は、バーナ近傍の低酸素濃度雰囲気の状態で燃焼し、N
Oxの発生量および燃焼灰中の未燃分を効果的に減少さ
せることができると共に、微粉炭の着火や火炎の安定性
を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1の実施形態に係わる微粉炭燃焼バーナの概
略図である。
【図2】第1の実施形態と対比するために示した従来技
術に係わる微粉炭燃焼バーナのノズル先端部の概略図で
ある。
【図3】第2の実施形態に係わる微粉炭燃焼バーナの概
略図である。
【図4】第3の実施形態に係わる微粉炭燃焼バーナのノ
ズル先端部の概略図である。
【図5】第4の実施形態に係わる微粉炭燃焼バーナのノ
ズル先端部の概略図である。
【図6】第5の実施形態に係わる微粉炭燃焼バーナのノ
ズル先端部の概略図である。
【図7】第6の実施形態に係わる微粉炭燃焼バーナのノ
ズル先端部の概略図である。
【図8】第7の実施形態に係わる微粉炭燃焼バーナの概
略図である。
【図9】第8の実施形態に係わる微粉炭燃焼バーナの概
略図である。
【図10】第9の実施形態に係わる微粉炭燃焼バーナの
概略図である。
【図11】第10の実施形態に係わる微粉炭燃焼バーナ
の概略図である。
【符号の説明】
10 微粉炭ノズル 11 2次空気ノズル 12 3次空気ノズル 30 案内板,リング 301 外部リング 302 内部リング 303 肉厚部 31 循環流 61 リング 62 障害物 63 気体噴出ノズル 64 旋回羽根 65 狭隘部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 津村 俊一 広島県呉市宝町6番9号 バブコツク日立 株式会社呉工場内 (72)発明者 木山 研滋 広島県呉市宝町6番9号 バブコツク日立 株式会社呉工場内 (72)発明者 神保 正 広島県呉市宝町6番9号 バブコツク日立 株式会社呉工場内 (72)発明者 倉増 公治 広島県呉市宝町6番9号 バブコツク日立 株式会社呉工場内 (72)発明者 森田 茂樹 広島県呉市宝町6番9号 バブコツク日立 株式会社呉工場内 (72)発明者 野村 伸一郎 広島県呉市宝町6番9号 バブコツク日立 株式会社呉研究所内 (72)発明者 森 三紀 広島県呉市宝町6番9号 バブコツク日立 株式会社呉研究所内

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 微粉炭と空気との混合物を噴出する微粉
    炭ノズルと、該微粉炭ノズルの外周に同心的に設けられ
    た複数の空気ノズルとを有し、隣接する2つの空気ノズ
    ルを隔てている隔壁のうちの少なくとも1つの先端部が
    外側に拡管している微粉炭燃焼バーナにおいて、 前記隔壁を外周壁とする空気ノズル内に、空気噴出口近
    傍の流路を狭くして空気の流速を高める流路縮小部材
    と、該流路縮小部材によって流速が高められた空気の流
    れを前記微粉炭と空気との混合物の流れに対して平行な
    方向から外向きの方向に変える案内板とを設け、該案内
    板を当該空気ノズルの内周壁に設けたことを特徴とする
    微粉炭燃焼バーナ。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載の微粉炭燃焼バーナにお
    いて、 前記流路縮小部材と前記案内板とを有する空気ノズルに
    おける空気の噴出方向が、該空気ノズルの外周に位置す
    る空気ノズルの空気の噴出方向よりも外側を向くように
    前記案内板を配置したことを特徴とする微粉炭燃焼バー
    ナ。
  3. 【請求項3】 微粉炭と空気との混合物を噴出する微粉
    炭ノズルと、該微粉炭ノズルの外周に同心的に設けられ
    た複数の空気ノズルとを有し、隣接する2つの空気ノズ
    ルを隔てている隔壁のうちの少なくとも1つの先端部が
    外側に拡管している微粉炭燃焼バーナにおいて、 前記隔壁を外周壁とする空気ノズル内に下記(1)ない
    し(3)の何れか1つの手段を設けたことを特徴とする
    微粉炭燃焼バーナ。 (1)空気の流れを乱す障害物を設ける。 (2)外周壁に向かって気体を噴出する気体噴出ノズル
    を設け、空気の流れを外周壁側の寄せる。 (3)空気の流れを外周壁側の誘導する誘導部材を設け
    る。
  4. 【請求項4】 請求項1に記載の微粉炭燃焼バーナにお
    いて、前記微粉炭ノズルの内壁面に微粉炭と空気との混
    合物の一部が衝突する障害物を有し、該微粉炭ノズルに
    隣接して設けられた空気ノズルに前記流路縮小部材と前
    記案内板とを有し、該流路縮小部材と該障害物とをバー
    ナ軸方向に離して設けたことを特徴とする微粉炭燃焼バ
    ーナ。
  5. 【請求項5】 請求項1に記載の微粉炭燃焼バーナにお
    いて、 前記流路縮小部材及び前記案内板を有する空気ノズルに
    おける空気流路断面積が、前記流路縮小部材がある位置
    と前記案内板の先端部がある位置とで異なり、前記流縮
    小部材を有する位置での空気流路断面積の方が大きいこ
    とを特徴とする微粉炭燃焼バーナ。
  6. 【請求項6】 請求項1に記載の微粉炭燃焼バーナにお
    いて、 前記微粉炭ノズルの内壁面に微粉炭と空気との混合物の
    一部が衝突する障害物を有し、該微粉炭ノズルに隣接し
    て設けられた空気ノズルに前記流路縮小部材と前記案内
    板とを有し、該流路縮小部材と該案内板の少なくとも一
    方に複数の切欠きを設けたことを特徴とする微粉炭燃焼
    バーナ。
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