JPS59195011A - 微粉炭バ−ナ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明はバーナ構造に係り、特に微粉状の石炭の燃焼時
に発生する留素酸化物（以下Ｎ　Ｏｘと称する）を低減
するのに好適な微粉炭バーナに関する。

微粉炭の燃焼時に発生するＮ　Ｏｘを低減するのに有効
な燃焼法として、燃焼火炎の初期領域において、空気比
（投入空気量と燃料を完全燃焼させるのに必要な最低空
気量との比）が１以上の高空気比領域と、空気比が１以
下の低空気比領域とを同時に形成する燃焼法が有効であ
る。ｅ粉炭の燃焼時に発生するＮＯｘのほとんどは、燃
料である石炭中に含ま１しる窒素分が酸化されて発生す
るものであり、このＮ　Ｏｘの発生量は火炎中の酸素濃
度に大きく依存する。即ち、空気比が高くなるにつれて
、ＮＯｘの発生量は増加する。上記燃焼法のＮＯｘ抑制
の原理は、高空気比領域で発生するＮ０ｘｋ、低空気比
領域で燃料から発生する還元性物質によって、無害な窒
素に還元することにある。

−の燃焼法を実現するには、微粉炭を２つに分シロして
噴出させ、一方の微粉炭を高空気比火炎用の燃料、他方
の微粉炭を低空気比火炎用の燃料とし、高空気比燃焼と
還元性物質の発生を明瞭に区バーナに燃料を供給、噴出
するノズルを２本設置し、それぞれのノズルに微粉炭を
供給する微粉炭供給管を取付ける構造のものと、微粉炭
のバーナへの供給管Ｖまひとっであるが、バーナのノズ
ル内で微粉炭を２分割して噴出させる構造のバーナがあ
る。

前者の例としては、バーナへ微粉炭を供給する前に、サ
イクロン等によシ微粉炭を微粉と粗粉とに分割し、それ
ぞれを異なる供給管でバーナへ供給し、淑粉用及び粗粉
用のノズルから噴出する米国特許第４，２０６，７１２
号に示込れるバーナがある。

この種のバーナば、思想に忠実であるため、ＮｏＸ低奴
には有効であるが、微粉炭の供給管が従来のバーナに比
べて２倍になる点で経済的に不利である。たとえば、バ
ーナが５０台以上も設置される大型ボイラにこのバーナ
を採用する場合には、５０本以上の微粉炭供給管が増加
することになる。

従って、経済的には、バーナのノズル構造を改良するこ
とによシ、微粉炭を分割して供給するバーナと同等の効
果を得られるバーナが有効である。

この種のバーナは数多〈発明されており、微粉炭ノズル
内に仕切シ板等を設置するバーナ（実開昭５４−７３５
３１号公報、特開昭５６−１１３９０７号公報、特開昭
５７−１２２０９号公報）や、旋回羽根を設置するバー
ナ（特開昭５４−１５９７４１−１！公報）がある。し
かしながら、単にノズル内で微粉炭を分割するだけでは
、前記の低ＮＯｘ燃焼法の性能を有効に発揮させること
は不可能である。

即ち、燃焼の初期領域で形成する高空気比及び低空気比
火炎は、それ“それ独立して形成させ、火炎の後流にお
いて両者を混合するのが低ＮＯｘ燃焼法を実現するため
の鍵である。これには、外炎を高空気比、内炎を低空気
比火炎とし、外炎を旋回流、内炎を直進流とするのが有
効である。外炎と内炎の流れの方向を変えることによシ
、両者の初期領域における混合を遅クシ、火炎後流にお
いて、両者の混合を図る方法である。この火炎を実現す
るには、微粉炭ノズル内で微粉炭を分割する際、内炎用
の微粉炭を直進流、外炎用の微粉炭を旋回流とする必要
がある。これに対して、既に公知である、微粉炭ノズル
に仕切シ板を設置するバーナや、旋回羽根を設置するバ
ーナでは、上記の目的を達成できない。

また、ＮＯｘ濃度調節と種々の石炭銘柄に応じて安定な
燃焼火炎を得るには、外炎用と内炎用との燃料配分比が
容易に調整可能な微粉炭ノズル構造であることが必要で
ある。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、前記課題を解決するために１従来の微
粉炭燃焼バーナの微粉炭ノズル構造を改良することによ
り、燃焼時に発生するＮＯｘ’ｅ効果的に低減できるバ
ーナを提供することにある。

〔発明の概要〕

即ち、本発明の特徴は、微粉炭と混合気を噴出させる微
粉炭ノズルにおいて、前記混合気が噴出されるノズル部
分を同心状に少なくとも二重に形成し、最内周のノズル
はその流路を直進状に形成し、またその外周部分のノズ
ルの流路には旋回羽根を形成し、しかも最内周のノズル
流路には流路断面積を調整する手段を設けた微粉炭バー
ナにある。

〔発明の実施例〕

以下、添付の図面を用いて本発明の詳細な説明する。第
１図は、不発明によるバーナの一例の断面図である。バ
ーナ１０は、燃焼室１１を構成する燃焼炉壁１２に設け
られた燃焼炉壁開口部１３に取伺けられている。燃焼炉
壁１２は、通常、断熱材で作られてお９、燃焼室１１内
の熱が外部へ放出されるのを防止している。バーナ１０
が、水魚″Ａ発生用のボイラに使用さ扛る揚台には、燃
焼炉壁１２の燃焼室１１側の表面に、燃焼室１１内に光
満する火炎からの輻射伝熱によって、水を加熱するため
の水雷群が設置される。

バーナ１０は、燃焼用空気を噴出するだめの空気ノズル
、燃焼用空気と燃料でめる微粉炭を嘱出するための微粉
炭ノズル、微粉炭？、着火するだめの補助バーナから構
成される。

バーナｌＯの最外周は燃焼用空気を噴出させるための２
次空気ノズル１５が形成されている。燃焼用空気ば、風
箱１４から２次空気ノズル１５へ供給され、燃焼炉壁開
口部１３′ｆ：通して燃焼室１１内へ噴出される。２次
空気ノズル１５の燃焼空気入口部には、旋回羽根１６が
設置されている。

旋回羽根１６は、２次空気ノズル１５よシ噴出する空気
の流れを旋回流とするためのものである。

本図に示す旋回流発生器は、レジスタ型もしくは半径流
式の旋回流発生器と呼ばれるものであり、ノズルから噴
出する空気の流れに対して直角の半径方向から、空気が
流入する。旋回の強度は、風箱１４から２次空気ノズル
１５へ流入する空気の流れ方向に対する旋回羽根１６の
角度を変化させることによって調節される。

バーナ１０の中心には、補助燃料ノズル１７と補助燃料
ノズルの保護管１８が取付けられている。

補助燃料は、燃焼装置の起動時に、燃焼室１１の予熱及
び微粉炭の看火に使用されたものであり、通常、重油等
の液体燃料が利用される。補助燃料は、微粉炭の燃焼火
炎が安定した時点で供給が停止される。補助燃料ノズル
１７は、補助燃料の使用を停止した後には、ノズルの焼
損及び微粉炭によるノズル先端の閉塞等を防止するため
に、ツク−す外へ抜き出される。保護管１８は、補助燃
料ノズル１７の外周に取付けられている。この保護管１
８は、微粉炭ノズル１９に設けた保護管固定円管２０と
フランジ２１によって、微粉炭ノズル２６内に設置され
ている。保護管１８は、第１図において、フランジ２１
を緩めることによって左右へ移動可能でおシ、保護管、
１８の位置を設定後、フランジ２１を締め付けることに
よシ、グラ牟ンドパッキン２２によって位置を固定され
る。保護管１８の固定部は、第１図の場合、グラントノ
くツキン２２に工って固定する構造となっているが、勿
論、Ｏリング等による固定も可能である。保護管１８の
芯出しはガイド２３によって行なわれ、左右への移動は
ガイド２３に沿って行なわれる。

微粉炭ノズル２６は補助燃料ノズル１７と２次空気ノズ
ル１５の間に設置されている。微粉炭とこれを搬送する
ための空気（以下これを１次空気と称する。）とから盛
る混合気が、微粉炭ノズル２６よシ燃焼室１１内へ噴出
される。微粉炭ノズル２６の混合気入口部には、混合気
が偏流となって流入する場合、これを整流するため、ベ
ンチュリ一部２４が形成されている。またノズル出口に
は、混合気の流れを同心状に分岐するための流量分割器
２５が設置されている。流量分割器２５は、混合気を、
１次燃料と２次燃料とに分割するだめのものである。

第２図及び第３図に微粉炭ノズル２６先端の構造を詳細
に示す。流量分割器２５によって、微粉炭ノズル２６の
出口は、１次燃料ノズル２８と２次燃料ノズル２９とに
同心状に分けられている。

１次燃料ノズル２８は、流量分割器２５の内壁と、保護
管１８の外壁とから構成される。１次燃料ノズル２８内
を流れる微粉炭と１次空気との混合気を１次燃料３１と
称する。１次燃料ノズル２８の外壁２７は、１次燃料を
直進流として噴出させるよう噴出端が最も小径となる円
錐状に形成されている。このように１次燃料ノズル外壁
２７が円錐状に形成されているため保護管１８を第２図
におＡて左右に移動させることによシ、ノズル断面積の
大きさが調整可能である。

２次燃料ノズル２９は１次燃料ノズル２８の外周に設置
され、流量分割器２５の外壁と微粉炭ノズル２６の内壁
からその流路が構成される。２次燃料ノズル２９内を流
れる微粉炭と１次空気との混合気を２次燃料３２と称す
る。２次燃料ノズル２９は、２次燃料を旋回流として噴
出させる構造をとり、ノズル内には、娯回羽根３０が取
付けられている。第２図に示す２次燃料ノズル２９は、
軸流式の旋回流発生器の構造をとり、旋回羽根３００角
度を変えることにより、旋回強度が調整できる。

微粉炭の１次燃料及び２次燃料への分割４合の調整は補
助燃料ノズル１７の移動によって行なわれる。微粉炭と
１次空気との混合気３３は、燃料分割器２５によって、
１次燃料３１と２次燃料３２とに分割される。２次燃料
ノズル２９には旋回羽根３０が取付けられるため、たと
えば、１次燃料ノズル２８と２次燃料ノズル２９の流路
断面積を同じにして、同一流量の流体を流を場合には、
２次燃料ノズル２９での通風損失が、１次燃料ノズル２
８よりも犬きくなる。従って、この通風損失の違い夕よ
って、１次燃料ノズル２８の方が２次燃料ノズル２９よ
シも流体が流れ易くなる。しかし、保護管１８の移動に
よって、１次燃料ノズル２８のノズル斯面積は容易に変
化させることができる。即ち、保護管１８がａの位置に
ある時よりもｂの位置にある時の方が、保護管１８とノ
ズル外壁２７とのすき間ｄが小さくなり、ノズルの流路
断面積は縮少する。従って、ｂの位置にある時の方が、
１次燃料ノズル２８での通風損失が大きくなるため、１
次燃料は流れ難くなシ、２次燃料流量が増加する。また
、１次燃料ノズル２８での通風損失と２次燃料ノズル２
９での通風損失が同じになるように保護管１８の位置を
設定すれば、１次及び２次燃料流量を同−流量とするこ
とができる。

この燃料分割４合を調整できる機構を付加することによ
り、ＮＯＸの発生量調整及び石炭の種類変化に対応する
ことが容易になる。本発明によるバーナを使用する燃焼
構造では、燃料分割４合が燃焼に及ぼす影響が非常に大
きい、、１次燃料と２次燃料の流量がほぼ等しい時にＮ
　Ｏｘの発生量が最小になり、また１次燃料を増加する
と、可燃性未燃分の放出量が増加し、燃焼効率が低下す
る。

従って、ＮＯｘ、ｃｏ等の燃焼生成物を検知し、この瑛
知信号を処理する処理装置から送られる信号によって、
自動的に保訟管１８を移動させる装置等を更に付加する
こ、とにょｊｌ）、ＮＯｘ、未燃分の発生等が最適な状
態になるよう火炎を制御することは容易である。また、
燃焼性の悪い低揮発分の石炭を燃料とする場合には、２
次燃料を増加させて燃＃、効率を高くする必要があり、
このよりな」ｂ合にも保護Ｗ１８の移動によって対応が
できる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、旋回流と直進流とに燃料を分割するこ
とにより、直進流の内炎と旋回流との外炎とからなる微
粉炭燃焼火炎を容易に実現することができ、従って、Ｎ
Ｏ〉この発生量の少ない燃焼を行なうことができる。ま
た、直進流用の燃料ノズルの流路断面積の大きさ＋ｍ整
可能とすることにより、内炎と外炎用との燃料配分の制
御ができるため、ＮＯｘ発生量の調整及び種々な石炭の
種類に応じた最適配分比の設定が容易に行なえる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による微粉炭バーナの断面図、第２図は
第１図微粉炭ノズルの出口部分の一部破析斜視図、第３
図は微粉炭ノズル出口の断面図である。 １０・・・バーナ、１１・・・燃焼室、１２・・・燃焼
炉壁、１４・・・風箱、１５・・・２次空気ノズル、１
６・・・旋回羽根、１７・・・補助燃料ノズル、１８・
・・保護管、２５・・・流賞分割器、２６・・・微粉炭
ノズル、２７・・・１次燃料ノズル外壁、２８・・・１
次燃料ノズル、２９・・・２次燃料ノズル、３ｏ・・・
旋回羽根。 代理人　弁理士　高橋明夫 早　　／　　口 第　２　　日 日立市幸町３丁目１番１号株式 ％式％ 呉市宝町６番９号バブコック日 立株式会社呉工場内 ■出　願　人　バブコック日立株式会社東京都千代田区
大手町２丁目６ 番２号

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、微粉炭と空気の混合気を噴出させる微粉炭ノス／ｌ
   ／　において、前記混合気が噴出されるノズル部分を同
   心状に少なくとも二重に形成し、最内周のノズルはその
   流路を直進状に形成し、またその外周部分のノズルの流
   路には旋回羽根を形威し、しかも最内周のノズル流路に
   は流路断面積を調整する手段を設けたことを特徴とする
   微粉炭バーナ。 ２、特許請求の範囲第１項記載において、最内周のノズ
   ル流路を噴出端が最も小径となる円錐状に形成したこと
   を特許とする微粉炭バーナ。