JPS59208305A - 微粉炭燃焼バ−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、・く−す構造に係り、特に、燃焼時に発生す
るＮｏ　ｘ　＝低減するのに好適なバーナ構造に関する
。

〔発明の背景〕

石炭は固定炭素、揮発分、灰分、水分によって構成妊れ
ており、固定炭素量を揮発分のｆＪｊで割った値を燃料
比という。一般に、燃料比が２以上の石炭に筒燃料比炭
、燃料比か２以−Ｅの石炭は低燃料化炭と呼はれている
。尚燃料化炭はど燃焼性が悲いため、燃料比に合わせて
バーナ構造を決定する必要が必る。したがって、燃料比
の異なる石炭を燃焼する除、バーナ構造を選定する必要
があり、燃料比に依存しないバーナ構造の開発が８費で
ある。

新しい低ＮＯＸ微粉炭燃焼法の一つとして、微粉炭と微
粉炭搬送を兼ねた燃焼用免気（以下、−次空気と柄＼す
る）をバーナ中心部から旋回流で貞出し、バーナ外周か
ら二次空気を旋回して噴出する方法を提案した。この低
ＮＯＸ燃焼の原理は以下の迫りである。微粉炭を旋回流
で噴出することによって火炎外周＠は、微粉炭濃度分布
が冒〈低窒気領域となＩＩ）、ＮＯＸ還元性物買を発生
する。

火炎の中心部は倣粉炭誰度分布が低く、薗空気比領域と
なり、ＮＯｘを発生する。還元性物質とＮＯＸを火炎終
端部で（ｌイグＢ’ｔゐことによつ−て、Ｎ　ＯＸの発
生相を低減することができる。また、二次空気を旋回す
るのは、゛還元性物質とＮＯｘの混合する位置を調節す
るためである。

この原理で、１然刺比の８なる石炭徨に対してＮＱｘの
発生器を低減するのは、二次生気の旋回強度と旋回半径
を独立に変える必要がある。二次至急の旋回強度は１、
再循環領域の形状を変えるためにＮ　ＯＸ　Ｓ、元性物
質とＮＯｘを混合する丑での滞留時間に関係する。二次
至急の旋回半径は、微粉炭（震度分布の形状に関節する
ため、還元性物質とＮＯＸの発生量の割Ｂｖｃ関係する
。捷だ、石炭棟によって、石炭の熱分解に委する時間と
２ｉ元性物員の放出特性は異なるっしたがって、異なる
石炭（止に対しＮＯＸ発生発生量減低減には、二次柴気
の旋回強度と旋回半径の最適値を選択する必要がある。

従来、空気の旋回強度ｆ：変える目的で、バーナの半径
方向に案内翼を持ったエアレジスタを使用しているが、
エアレジスタは旋回強度によって圧力損失が異なり、望
見流量が変化するという欠、帳と、旋回強度と旋回半径
を独立に変えられぬ欠点がある。

〔発明の目的〕

不発明の目的は、二次空気の旋回強度と旋回半径を独立
に調節最適化することによって、石炭の種類の変化に対
応できる低ＮＯＸ倣粉炭バーナ全提供するにある。

〔発明のＴｒ京〕

本発明のバーナは、私利ノズル、二つの二次空気ノズル
、ノズル可動装置、補助燃料ノズルより構成さｆＬるこ
と金特歌とする。バーナの中心部には内管と外貨から成
る二重内管のノズルがある。

内管は；：Ｍｉ助燃料ノズルとして使用し、微粉炭を燃
焼するに必要な温要捷で燃焼炉そ加熱する目的に使用す
る。内管と外管から構成される環状の流路は燃料ノズル
であり、燃料の微粉炭と微粉炭の搬送を兼ねた一次望気
から成る混合気を噴出１−る。

控旧ノズルの出口には、軸流式の旋回流発生路を配（７
、混合気を旋回流にする。混合気の旋回強度は、旋回流
発生器の歎角度で調整する。バーナの外周部に二次空気
ノズルを配し、二次窒気ノスルに相流ノズルと旋回流ノ
ズルから構成される。細流ノズルは私利ノズルと同氾・
円」−に配置された円環状のノズルであり、このノズル
から供糺される軸流空気は直進流となって噴出する。旋
回流ノズルは８本の円管で佇Ｙ成さねる。円管ばＬ型に
成形ぢ７した葭、円管の方向に」゛日清の入口がバーナ
の中心軸と平行にし、軸流ノズルの外周のピンチサーク
ル上に等間隔で設置負される。このノズルから供給され
る旋回ｔ４１窒夕１は旋回流となって噴出する。

ノズル可動装置ｉ！、ｉは旋回流ノズルの出口方向を変
える。

〔発明の概要〕

本発明は、二次空気を軸直空気と應回流空気に分けるこ
とで旋回強度変化が軸流空気と旋回流至急の流量比調整
でｒｉＪ能である点と、旋回ノズル金ｉＪ動とすること
で二次空気の旋回半径が可変である点を利Ｈｊする。ま
た、石炭の種類の変化に対１り１．１ｋＮＵＸ做８ｙ炭
燃焼も、石炭棟に応じた二次空気の旋回半径と旋回う虫
１夏を適′Ｍ、選択フ゛ることでｉ」能である。

〔発明の実施例〕

以下、突ｈｌ！１例により本発明の詳細な説明する。

≠施しリ１）　第１図りこ本発明の一実施釦」のバーナ
を示ず。不実〃を例の・・−す（・址、燃料ノズル１１
、二つの二次窒気ノスル１３及び１４、ノスル町動装！
１〜”　５、ｒ’ｙ！＋助燃料ノズル１６から、溝成さ
水しる。

バーナ中心部に１ｒユ内・ｉと外管から１戎ろ二束円有
のノズルかめる。内１は補助燃料ノズル１６として使用
し、微粉炭を燃焼するに必要な温度に一秀でんイミ焼炉
ｈ！、を加熱する目的に使用さオ′シる。袖助私料Ｇ′
こは〕棋常、λ体、捷たば、液体燃料を使用する。内管
と外−から構成される環状の流路は、燃料ノズル１１で
あり、燃料の微粉炭と微粉炭の搬送をＡ）ξねた一次空
気かし成る混合気を噴出づ−る。燃料ノズル１１の出口
には軸流式の旋回＠発生装置ｉｍ：１２を配し、混合気
を旋回流にする目的で使用する。

バーナの外周部に二次空気ノズルを配する。二次空気ノ
ズル（ｒｉ軸流ノズル１３と旋回流ノズル１４からｊｊ
ｊ」成される。１ｌｉｌＪ流ノスル１３は燃料ノズル１
１と同心円上に配置された円慮状ノズルてあり、’ｊＱ
ＩＩ流ノズル１３から供給される個」光空気Ａｌづ一直
線流となって噴出する。旋回流ノズル１４は８本のＬ型
の円〒ｌ゛で前成妊れる１、円管の方向は円管の入口が
バーナ中心軸と平行で：りり、軸流ノズル１３の外周の
ビッナヅーータル上に秀間隔に叔ｂｈ′芒れる。このＩ
処回雌ノズル］４から供〆旨される空気ＣＡは旋回流と
なって１貝出する３、旋回流ノズル１４ば、ノズル可動
装血１５（によって、出口の方向を、ん′［回ｍし空気
がある半径金もって旋回できおように設定される。すな
わち、が〔回流ノズル１４はノズル出口方向に半面程を
描くことでイー！ｆられる六角形が内接円（以下仮想円
と祢する）をもつように設定される。

第２図は第１図の■−１［矢視ＩＸ＋であり、矢印に旋
回流ノズル１４から噴出する旋回流望気ＣＡの方向であ
る。

り３３図は、ノズル可動装置１５の一例であり、七の構
造全模型的に示したものである。ノズル可動装置１５ば
、８個の歯車３１、門歯＊、　３３、山車３２で構成さ
ハ、る。２崗車３１ばｈメを回ノズル１４を構成する８
本の円管３４の入口部に配し、円１１３４を１宿軍の軸
としている。山車３２は図中に）よい駆動（殻で回転し
同省−３４の可動量ケ調節する目的で設計者される。門
歯車３３（は歯車３２．８個の歯車３１がかみ合って３
す、山車３２の調節辰τ８１′向のｉ羽１ｉＬ３１に伝
達する目的で設置されている。

この娩コ構は、内含３４の可動量を８本全て均等にする
ことを可能とし、任意の仮想円半径ヲ１＜、ることかで
きる。矢印は円管３４の可動方向である。

第４図に、第１図で示し之バーナ（Ｃより微粉炭を燃焼
した時のＮＯＸ元生量を示す。第４図の横軸は、軸流空
気ＡＡの流量と旋回流空気ＣＡの流量のオ目で軸流空気
流量を割った４′８であり、二次空気中の直進成分の割
合を示す。縦軸は燃焼排ガス中のＮＯＸ濃度を示す。実
験条件は炉断面６００ｍｍ、１表５Ｉｎの燃焼炉で、石
炭供船ｉｋ　２４　ｋ　Ｊ］、黙読炉壁温度１１００〜
１２００℃、−次空気比０．３〜０．４３、燃焼炉出口
空気比的１．１、ＮＯＸ元生蚕ツングル位置が燃焼ガス
の滞留時間約４秒て゛ある。ここで、空気比とは燃料を
完全燃焼するに必要な理論空気量に対する実空気笛−で
ある。′″Ｘ：験は燃料比の異なる三ね！類の石炭、燃
料比の低（６順に石炭囚、（ト））、（ｅ）について行
なった。ＮＯＸ元生量は、各炭種（（ついてＮＯＸ発生
発生最小となる旋回流ノズル１４の仮セ円半径ケ検討し
た後、二次空気ＣＡの直進成分の割合を変化する手順で
固定された。実験結果４１ば、石炭Ｃ〕を燃焼した結果
であり、仮想円半径が８本の円管３４を配したピッチサ
ークルに等しい条件ｒ：得られた。実験結果４２．４３
は、そねそれ石炭０３）で仮想円半径が夫、験結果４１
の３／４、石炭Ｇ０で仮想円半径が実、験結果４１の２
／３の条件で得られた。第４［ン１より、仮想円半径と
二次空気中の直進成分の割合全最適化すれば、炭種によ
らず、微粉炭燃焼時に発生するＮＯＸは、最小値をとる
ことがわかる。

石炭Ｃユ低空気比領域で揮発分から還元剤を発生するの
で、揮発分の多い低燃料化炭は尚庸料化炭（Ｃ比べて還
元剤を多く発生する。また、尚燃料化炭は低燃料化炭に
比べて庶焼性が悪く、灰中未必分は尚くなる。このため
、微粉炭と空気の混合全良好にして燃焼効率金高くする
と、火炎中の市空気比領域の割合が尚くなす、ｉ＼１０
Ｘ発生鰯は発生する。本発明の一実施例によれは、高燃
料比炭に対する低へＱｘ燃焼効果があり、二次空気ＣＡ
の旋回強度１．旋回半径は石炭の燃料比に応して似粉炭
敲度分布を変化することができる。第５図は高燃料比炭
燃焼時の燃料分布であり、第６図は低燃料化炭燃焼時の
燃料分布である。高燃料比炭の燃焼時は、旋回流ノズル
の仮想円半径を大きくして低空気比の火炎外周部の燃料
割合を増加し、還元剤発生量を増加してＮ　ＯＸ発生量
を低減１−る。丑た、做粉、炭の、′缶届’ｔｌ−を間
を増加することで、固定炭素分の燃焼が促進さｒＬ１灰
甲未燃分の割合は低減される。低燃料化炭の未焼時に、
旋回流ノズルの仮想円半径を小さくし、火炎外周部の燃
利割合缶低炊してＣＯ発生を抑制し、燃焼性の向上全図
る。

実施例２） 実施例１の旋回流ノズル１４を可動にづ′る可動装置１
１４−ば、第７図に示す実施例２でも可能である。

第７１図は、町曵力装置の構造を模壓的に示す。矢印は
円′ｉ・３４の可動方向である。この実施例は、リンク
桜・前による同音３４の可動が４．３似であ２３゜−ｊ
なわち、円・百３４の入口部Ｇ′こ円筒１の半径方向Ｑ
′ｃ腕５４か句属しでおり、各々の腕５４の端部に連払
棒５３で連紹孕ｆ＋、ている。６）ｔ」及１」ざ゛■車
３２で力えられゎ（〕」％゛３４Ｕ川１拓ば、円管３４
の一つの入（］部シ′こ丁；］いた図ｉｉ」、　５２を
弁し、連コＸ）”ｉ５３て、８本の日付７こ伝わる。

〔発明の幼果〕 本発明によ７′Ｌば　、ｌｔ：：：、料の石炭刊（ＶＣ
，幻しに次空気の旋［！２１強度と旋回半径を治℃−選
択１−ろことによって、燃ハい〕に〉ｉ−生ずる（＼１
０ｘを１戸、減することかできな。

【図面の簡単な説明】

第１医は本発明の一実施例］のバーナの断面図、第２凶
は第１図のｎ−Ｉ＋矢視図、第３図は第１図に示したバ
ーナの旋回ノズル可動装置の斜視図、第４図は第１図に
示したバーナて石炭を燃廃した際の二次至急の直進成分
の割合とＮＯＸ発生発生４との特１４Ｆ凶、牙）５図は
菌名科化炭塵ｉ＝Ｑ時の倣粉炭のム度分布図、第６区は
低燃料死屍燃焼時の倣粉炭し度分Ａ’ｌ凶、第７（１１
は本発明の他ｏ′シ六泥し１」び）斜視図である。 １１・・−次、７１（ミ科ノズル、１２・・旋回１／ｌ
Ｔ、充生器、１３・・・軸ＩＪ’Ｌ　”　ル、１４・・
・旋回流ノズル、１５・・・６３（２） 佑／−４−（２） ２次堂気中べ負＠代冶ソ中１合 ｑも’７　ｒｈ 、３７ノー ３ノ 第１頁の続き ０発　明　者　相馬窓− 日立市幸町３丁目１番１号株式 ％式％ 日立市幸町３丁目１番１号株式 会社日立製作所日立研究所内 ０発　明　者　菱沼孝夫 日立市幸町３丁目１番１号株式 ％式％ ・■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、孕気噴出ノズルに旋回流発生手段を具備した微粉炭
   燃焼用バーナにおいて、微粉炭及びこの微粉炭の搬送を
   兼ねた一次燃焼用空気を噴出させる旋回流発生装置を具
   備した燃料ノズルを中心部に配し、二次生気ケ前記バー
   ナの内部もしく　ｉ、１．前記バーナの外部で分割し、
   その一方を前記燃料ノズルと同心円上に配した環状の軸
   流ノズルから噴出し、地方を前記軸流ノズルの外側に設
   けた旋回流発生手段を具備した旋回流ノズルから噴出す
   ０ことを特徴とする微粉炭燃焼バーナ。 ２、特許請求の範囲第１項において、前記旋回流ノズル
   を可動とすること全特徴とする微粉炭燃焼バーナ。