JPS599155Y2 - バ−ナ - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は固体，液体，気体燃料の如く相の異なる種々の
燃料を任意の割合で同時的に、或いは夫々単独に円滑に
燃焼せしめることを可能としたバーナに関するものであ
る。

コストの高い重油等の石油系燃料の代替燃料とし石炭が
見直されつつあるが、このような代替燃料として石炭を
用いる場合その燃焼率を高めるため細かく粉砕した、所
謂微粉炭の状態で利用されるのが普通である。

ただ微粉炭として用いる場合も、微粉炭単独では安定し
た燃焼が得られないため、微粉炭を空気、その他の気体
をキャリャガスに用いて燃焼炉内に噴射すると共に、重
油等の液体燃料、或いは各種ガス燃料等の助燃剤を噴射
して、これら助燃剤と混焼させることとしている。

ところが燃焼炉内に噴射された微粉炭は飛散するため、
安定した火炎を得難く、窒素酸化物，未燃物の発生量が
多く、そのうえ溶融灰が炉壁、或いはバーナ周辺部に付
着する、所謂タリンカ現象が発生して燃焼炉の運転に支
障をきたす外、ターンダウン性も悪く、継続的な安定し
た燃焼が得られず、更に、微粉炭等の固体燃料と、液体
燃料，気体燃料の如く燃焼性に著しい相違のある燃料を
混焼するため、途中での吹消え、失火、逆火、爆発等を
生じ易い等の難点があった。

本考案はかかる事情に鑑みなされたものであって、その
目的とするところは粉状燃料をキャリャガスと共に噴射
する粉状燃料噴射管の外側にガス燃料噴射管を、更にガ
ス燃料噴射管の外側に複数の空気導入管を夫々同心状に
配設する一方、これらの先端に連らなる火口部の外囲に
前記一の空気導入管と連通ずる複数のスリット状の空気
噴出口、又は周方向に開口面積を変化させた環状の空気
噴出口を配設することとし、高温燃焼ガスの自己循環効
果、２段燃焼効果によって燃焼性を促進しつつ、ＮＯｘ
発生量、未燃物の発生量を抑制し、燃焼性の異なる固体
，液体，気体等の燃料を同時的或いは単独に安定して燃
焼せしめ得るようにしたバーナを提供するにある。

以下本考案をその実施例を示す図面に基いて具体的に説
明する。

第１図は本考案に係るバーナ（以下本案品という）を示
す模式的断面図、第２図は第１図のＩＩ−ＩＩ線による
正面図であり、図中１は燃焼炉の炉壁、２はバーナタイ
ル、３はこのバーナタイル２に形或された火口部、４は
バーナ本体を示している。

バーナタイル２は耐火性に優れた素材にて形威されてお
り、炉壁１と同厚の円盤部２１とこの外周にこれと同心
状に配設されたリング部２２とからなる。

円盤部２１にはその中心部に炉外面から炉内面に貫通し
、且つ直径が炉外面から炉内面に向けて漸次拡径された
円錐台形をなす火口部３が形威され、又リング部２２は
外径が炉壁１の孔１１の直径と等しく、また内径が円盤
部２１の直径よりも若干大きく設定されており、リング
部２２はその外周面を孔１１の周面に接着せしめた状態
で装着され、一方円盤部２１はリング部２２内にリング
部２２の内周面との間に充填材２３を複数個所に介在せ
しめた状態でリング部２２と略同心状に配設されている
。

充填材２３は円盤部２１の周面とノング部２２の内周面
との間に、周方向に所要の長さであって、軸長方向の全
体にわたるよう介在せしめられており、各充填材２３相
互の間には後述する３次空気導入管４４に連通ずるスリ
ット状の空気噴出口２４が火口部３の外囲に火口部とＱ
’ｉｌ：７ｓ状をなす円に沿う態様で等間隔に形威せし
められている。

勿論、上述の充填材２３は円盤部２１とリング部２２と
の間の隙間を閉塞する態様で介在させる代りに、隙間の
幅を狭くする態様で介在せしめてもよく、この場合は、
空気噴出口は周方向の複数個所に開口幅の縮小部分を有
する一連の環状をなすよう形或されることとなる。

上述の如く火口部３の外囲に複数の空気噴出口２４を火
口部３と同心の円に沿うよう配設し、或いは周方向に開
口面積を変化させた環状の空気噴出口を設けることによ
って、ここから噴出される３次空気はその周方向に所要
の圧力差が形威された状態となり、充填材２３が介在し
て円盤部２１とリング部２２との間の隙間を閉塞し、或
いはその開口幅を狭搾せしめた部分と対応する部位には
、炉内の高温ガスが逆流し、燃焼ガスに自己循環を行な
わせて、燃焼域中に噴出せしめられた微粉炭の加熱分解
並びにガス化を促進するようにしてある。

バーナ本体４は中心部に液体燃料の噴霧管４０を着脱可
能に装着し得るようにした粉状燃料たる微粉炭を空気そ
の他の気体をキャリャガスとして噴射する微粉炭噴射管
４１の外周に、ガス燃料噴射管４２，２次空気導入管４
３及び３次空気導入管劇を夫々同心状であって、且つ相
互の間に所要の間隙が形或されるよう配設して全体とし
て５重管をなすよう構威されている。

噴射管４１，４２、導入管４３，劇はこの順序で軸長方
向の長さを短かく設定してあり、これらの各先端面はバ
ーナタイル２の炉外面に当接し得るよう面一に整列せし
められ、また基端面は閉鎖されてその周面近傍の連接管
４１ａ ，４２ ａ ，４３ ａ ，４４ ａを介して
夫々想像線で示す如く、微粉炭供給管４１ｂ，ガス燃料
供給管４２ ｂ及び共用の空気供給管４３ｂ，４４ｂに
連結されている。

微粉炭供給管４１ ｂは微粉炭ホッパ及びキャリャガス
タンク又はブロワ（いずれも図示せず）に連結され、ま
たガス燃料供給管４２ ｂは炭化水素系等のガスタンク
（図示せず）に連結され、更に空気供給管４３ｂ，４４
ｂはブロワ（図示せず）に連結されており、微粉炭、ガ
ス燃料は図示しない流量制御弁によって、また燃焼用空
気量はダンパ４３ Ｃ ，４４ Ｃによって調節される
ようにしてある。

噴噴管４１，４２及び導入管４３の先端部はその先端近
傍において相互に同心状態を維持したまま緩縮径されて
おり、噴射管４１の先端開口面積は後述する（１）式で
与えられるように、また導入管４３の内径はバーナタイ
ル２の炉外面側における火口部直径と等しくなるよう設
定してあり、噴射管４１．４２及び導入管４３の先端開
口部はいずれも火口部３にこれと同心状に連通せしめて
ある。

なお３次空気の導入管４４はその内径がリング部２２の
内径と略等しく形成されており、前記空気噴出口２４に
連通せしめてある。

液体燃料噴霧管４０は微粉炭噴射管４１における基端壁
の外面にこれと同心状に設けた支持筒４１ｄに挿通せし
め、先端部を火口部３内に僅かに突出せしめ、また基端
部を支持筒４１ ｄの後方に位置せしめた状態で微粉炭
噴射管４１内にこれと同心状に位置するよう止ねじ４１
ｅにて支持筒４１ ｄに対し着脱可能に片持ち支持さ
れている。

液体燃料噴霧管４０の先端には液体燃料を霧状に噴射す
るノズル（図示せず）を備え、また基端末は閉鎖され、
この基端末近傍周壁に連結した連接管４０ ａを通して
液体燃料供給管４０ ｂに連結されている。

４５はガス燃料噴射管４２の先端側外周面と、空気導入
管４３先端側内周面との間に形威した旋回羽根であって
、空気導入管４３を経て給送される空気を周方向へ旋回
させつつ火口部３内に噴射せしめ、助燃燃料の燃焼及び
排ガスの自己循環効果によって熱分解及びガス化された
微粉炭と衝突して急速に混合燃焼せしめられることとな
り、微粉炭の燃焼性が促進されてＮＯｘが低減されるこ
ととなる。

噴射管４１，４２、導入管４３ ，４４、更には噴霧管
４０の先端開口部面積、或いは微粉炭等の噴射速度、噴
射量等については燃焼炉として必要な熱量が得られ、ま
た可及的に高い燃焼率が得られるよう適宜、実験的、経
験的に定めればよい。

ちなみに微粉炭噴射管４１の先端開口面積Ｓ（ｍ２）は
次の如くにして決定するのが望ましい。

即ち、一次空気温度をＴ（゜Ｋ）、石炭燃焼量をＦｃ（
ｋｇ／時）とすると、バーナにおいて安定した火炎を得
るためには下記（１）式を満足することが望ましいこと
を本発明者等は見い出した。

（１）式において左側の項を８以上としたのは８以下に
なると着火性が悪く、また火炎が火口部３から離れた状
態で火炎が形威される所謂吹き飛び、息つきが発生して
安定性が損われることが多いためである。

なお上記数値は５０以上となっても燃焼性は良好である
が圧損が大きくなり燃焼用２次空気圧力以上の圧力が微
粉炭輸送に必要となるため、通常は５０以下にしておく
ほうが経済的である。

従って上述の如く（１）式の右辺の数値は石炭最小燃焼
時でも８以下とならず石炭最大燃焼時でも５０を大幅に
越えぬよう先端開口部断面積Ｓを決定する。

なお一次空気量は微粉炭輸送に必要な最小限とするのが
望ましい。

上述の如く構戊された本案品にあっては、噴射管４１か
らはキャリャガスたる一次空気と共に微粉炭が、その内
側からは液体燃料が霧状に、更にその外側からはガス燃
料が噴射され、旋回を与えられて導入管４３から噴射さ
れる２次空気のもとて攪拌機能を受けつつ分解，ガス化
されているため３次空気のもとて容易に燃焼されて未燃
焼物の発生が抑制され、また微粉炭の燃焼域が２次空気
，３次空気によって間接的に規制されるため、溶融灰が
燃焼炉内に飛散゛して火口部３，炉壁部等に付着するの
も阻止できる。

更に３次空気流に形威される部分的な低圧力部分を経て
燃焼炉内の高温ガスが微粉炭の燃焼域内に流入すること
により微粉炭の分解，ガス化が一層迅速に促進されて、
燃焼性も大幅に向上せしめられる。

次に本案品の燃焼試験結果について説明する。

本考案としては第１，２図に示すものを用いて下記に示
す条件で試験を行った。

なお参照のため、３次空気噴出口２４を有しないバーナ
を用いたものを比較例として示した。

試験条件 １．石炭性状： 表１による ２．石炭粒度：２００メッシュ篩通過物が７０重量％ ３．ガス燃料： コークス炉ガス（４６００Ｋｃａ ｌ
／Ｎｍ３） ４．燃焼炉仕様： 幅ｌ．３ｍ，高さ１．３ｍ，長さ６
ｍ５．燃焼用空気温度： １６℃ 結果は表２に示す通りである。

表２から明らかな如く、空気比が１．２の時は石炭専焼
の場合にあっては比較例よりも本案品の方が２０％以上
ＮＯｘ生戊量の低減が図れており、また熱量換算３％の
ガス燃料を助玖した場合にあっては、４０％以上ＮＯｘ
生戒量の低｝威を図り得た。

更に空気比が０．９の時は、石炭専焼の場合において１
／１０に、またガス燃焼を助燃すると、更に１／３ＮＯ
ｘ生戒量の低減を図り得た。

なお、具体的に表としては示さないが、ガス燃料，軽質
油を夫々専焼した際には２段燃焼効果が大きく、ＮＯｘ
は略２０〜３０％程度低減出来、またＣ重油等の重質油
を専焼するとＮＯｘ生或量及び媒塵発生量を共に低減出
来、例えばＮＯｘ生或量は略３０〜５０％低減し得るこ
とが確認された。

なお上述の実施例では粉状燃料として微粉炭を用いた場
合を示したが、他の固体燃料、例えば粉コークス等を用
いてもよいことは勿論である。

また液体燃料を用いない場合は噴霧管４０を微粉炭噴射
管４１から取り外してもよく、これによって一次空気量
即ち石炭燃焼量を増大せしめることが可能となる。

以上の如く本案品にあっては燃焼性が著しく異なり、従
って吹消え、失火等を生じ易く安定した燃焼を得難い固
体、液体、気体燃料の混焼を安定して継続することが出
来ることは勿論、夫々の燃料を単独で専焼することも出
来、燃焼効率が向上し、ＮＯｘ，媒塵の生戒量を大幅に
低減出来る利用範囲の広いバーナとなっている。

【図面の簡単な説明】

図面は本考案の実施例を示すものであって、第１図は本
案品の模式的断面図、第２図は第１図のＩＩ − ＩＩ
線による正面図である。 １・・・・・・炉壁、２・・・・・・バーナタイル、３
・・・・・・火口部、４・・・・・・バーナ本体、２４
・・・・・・空気噴射口、４０・・・・・・液体燃料噴
霧管、４１・・・・・・微粉炭噴射管、４２・・・・・
・ガス燃料噴射管、４３・・・・・・２次空気導入管、
４４・・・・・・３次空気導入管、４５・・・・・・旋
回羽根。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 粉状燃料をキャリャガスと共に噴射する粉状燃料噴射管
   の外側にガス燃料噴射管を、更にガス燃料噴射管の外側
   に複数の空気導入管を夫々同心状に配設する一方、これ
   らの先端に連なる火口部の外囲に、前記一の空気導入管
   と連通ずる複数の空気噴出口又は周方向に開口面積を変
   化させた環状の空気噴出口を配設してなることを特徴と
   するバーナ。