JPS6057104A - バーナ用ノズルチツプ - 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】 燃焼を利用した微粉炭燃焼炉のバーナに使用される傾動
自在なノズルチップに関する。

石炭燃焼式蒸気発生炉において、石炭を燃焼させる一つ
の一般的な方法として、ぐう角燃焼があることはよく知
られている。この方法によれば、微粉炭は、１次空気に
乗って、炉のコーナ部の風箱の中に配設された燃料−空
気噴出装置と呼ばれているバーナを通して炉の中へ導入
される。このバーナから噴出された微粉炭−空気流れは
、炉の燃焼室の中央の仮想円に対して接線的に向けられ
て、燃焼室内に火球と呼ばれる大きな炎を形成する。こ
の火球中に形成された燃焼生成物は、炉の燃焼室を去ず
と、すぐに、典型的には過熱器、再熱器及び他の熱吸収
表面を収容している対流伝熱区域を通過する。これによ
り、燃焼生成物は冷却され、壕だ過熱蒸気が発生する。

バーナから噴出した燃料−空気流れの収束により炉の燃
焼室内に”　形成される火球の」−下位置を変化させる
ことによって、過熱器及び再熱器を去る蒸気の温度を制
御することができる。複数のバーナノズルチップを一斉
に傾斜させることによって、火球を炉の燃焼室内で物理
的に上げ又は下げることができるので炉の水管壁による
熱吸収を減少させ又は増大させることができ、これによ
って、炉の燃焼室を去って過熱器及び再熱器表面を通過
する燃焼生成物の温度を上げ又は下げることができる。

対流伝熱区域に入る燃焼生成物の温度が変化すると、こ
れに比例して対流伝熱区域に配設されている熱吸収表面
内で発生する蒸気の温度も変化する。

ぐう角燃焼炉において、従来採用されている典型的な石
炭−空気噴出装置又はバーナは、石炭供給パイプと、空
気導管と、ノズルチップとを包含する。石炭供給パイプ
はしばしば石炭ノズルと呼ばれ、このパイプを通して１
次空気に乗った微粉炭が炉へ供給される。空気導管は石
炭供給パイプを囲繞し、この導管を通して２次空気が炉
へ供給される。ノズルチップは、垂直面内において傾斜
できるように石炭供給パイプに枢動自在に取付けられて
いる。このノズルチップを傾斜するによって、石炭供給
パイプを通して炉へ供給される微粉炭−空気流れ及び空
気導管を通過する２次空気を、要求される蒸気温度に応
じて、炉の燃焼室内へその流れ向きを変えて直接噴出す
ることができる。

従来技術による典型的なバーナーのノズルチップは、開
口端を有する内側シェルと開口端を有する外側シェルと
より形成される。内側シェルは、石炭供給パイプから送
られる微粉炭−空気流れを（３） 炉の燃焼室内へ供給する流路を限定する。捷た、外側シ
ェルは、内側シェルから間隔を置いているとともに、こ
の内側シェルを囲繞して、空気導管を去る空気を炉内へ
向ける環状ダクトを限定する。

さらに、前型的には、スプリッタ板と呼ばれる１枚又は
２枚以上のバッフルが、ノズルチップの内［１１，１シ
ェル内部にノズルチップの長手方向軸線と平行に整列す
るようにして配設されている。このようなバッフルによ
って、特にノズルチップが水平状態から傾かされている
ときに、内側シェルを通して噴出される石炭−空気流れ
に追加的に指向性のある力を細布し、これにより石炭−
空気流れを確実に均一にして拡散するようにしている。

しかして、以上述べたような構成のノズルチップを使用
する際に発生する問題として、１次空気によって搬送さ
れる石炭粒子が内側シェル内部の流路を通して炉の燃焼
室へ通過するときに内側シェルの内壁に衝突することに
より起きる内側シェル内壁の浸食がある。これにより、
特にノズルチップが水平状態から傾かされているときに
、内側（４） シェル内面の摩耗が増大する結果となる。したがって、
従来技術によるノズルチップは、好捷しくないほど頻繁
に交換が必要となる。

そこで、本発明は、微粉炭燃焼に伴って極度に浸食が起
きやすい環境下において使用されるバーナ用ノズルチッ
プにおいて、その寿命が非常に長くなるように改良した
ものである。

本発明によれば、ノズルチップは、内側シェルが石炭供
給パイプに接続されている領域において、内側シェル及
び外側シェル間の環状空間と内側シェル内部の流路とを
接続する空気通過手段を具備する。

もし、このような空気通過手段がなければ、空気は外側
シェル及び内側シェル間の環状空間を通して炉の燃焼室
へすべて通過してしまう。しかし、このような空気通過
手段を設けることにより、この手段によって空気の一部
を内側シェルの内面に沿って通過するように迂回させ、
これにより内側シェルの内壁に沿って石炭を含まない空
気の層を生成し、内側シェルの内面の浸食を減少させる
ことができろ。

以下添付図面を参照して本発明の好適な実施例について
詳述する。

第１〜３図において、参照符号１０は本発明にしたがっ
て作られた改良したバーナノズルチップを総括的示す。

このバーナーノズルチップ１０はぐう角燃焼を利用した
微粉炭燃焼炉において典型的に採用されている型式の燃
料−空気噴出装置に組み込まれて図示されているが、本
発明のノズルチップは本発明の範囲から外れることなく
簡単に他の燃料−空気噴出装置に組み込むことができる
ものである。

シカして、ノズルチップ１０は開口端を有する外側シェ
ル１４により囲繞された開口端を有する内側シェル１２
を包含し、外側シェル１４は複数のリブＪ６を介して内
側シェル１２から間隔を置かれている。リブ１６は外側
シェル１４の内面と内側シェル１２の外面との間に配設
されており、これによってノズルチップ１０の構造上の
骨組みを形成している。第２図に詳細に示すように、ノ
ズルチップ１０は、その後端側か燃料−空気噴出装置の
空気供給導管１Ｂの中に入れられて配設されているとと
もに、石炭供給パイプ２０の排出端に枢動自在で取付ら
れており、これによって、石炭供給パイプ２０の長手方
向軸線を横切る軸２２のまわりを傾動自在になっている
。

ノズルチップ１０は、石炭供給パイプ２０から排出され
ろ微粉炭及び空気供給導管１８を通して炉に供給される
空気に指向性のある力を付力するために手段を提供する
ものである。内側シェル１２は石炭供給パイプ２０の排
出端の周囲に嵌合するようになっていて、これにより流
路の役目を果たすダクト又はチャンバ２４を限定してし
・る。石炭供給パイプ２０かも排出される微粉炭−空気
流れは、炉に入る前に、このチャンバ２４を通過する。

環状ダクト２６が、内側シェル１２と外側シェル１４と
の間の空間に限定され、流路の役目を果たす。空気供給
導管１Ｂから排出される２次空気は、炉に入る前に、こ
の環状ダクト２６を通過する。

上述したように、ノズルチップ１０は、石炭供（７） 給パイプ２０の長手方向軸線を横切る軸２２のまわりを
傾動自在であり、これによって炉の燃焼室内部に生成さ
れる火球の位置を変化させて、蒸気温度を有効に制御す
ることができる。正規状態においては、ノズルチップ１
０は、その長手方向軸線が一般的に水平に配設されてい
る石炭供給ノ（イブ１８の長手方向軸線と一直線となる
ように位置決めされている。炉内部の火球位置を上げる
ためには、ノズルチップ１０を軸２２のまわりに回転さ
せて」二向きに傾斜させる。こうすることによって、チ
ャンバ２４を通過する微粉炭−空気流れ及び環状ダクト
２６を通過する空気を共に上方向に向けさせることがで
きる。同様にして、もし、炉の燃焼室内の火球位置を下
げるべきならば、ノズルチップ］０を軸２２のまわりに
回転させて下向きに傾斜させ、これによってチャンノく
２４を通過する微粉炭−空気流れ及び環状ダクト２６を
通過する空気を共に下方向に向けさせる。

粒子を含んだ空気流れがその方向を変える場合、空気流
れ中の軽い粒子は方向が変わることに対しく８） て抵抗が少なくて方向が変わっても空気流れと一緒に流
れようとするのに対し、空気流れ中の重し・粒子は曲が
り角の外側を通過しようとする。ノズルチップ】０が水
平状態から傾斜すると、石炭供給パイプ２０を出てチャ
ンノ（２４を通過する石炭−空気流れはノズルチップ１
０によって上方向又は下方向に偏向する。微粉炭−空気
流れが偏向することの結果として、２つの問題が発生す
る。第１の問題としては、微粉炭−空気流れが偏向する
ことによって、微粉炭がある程度層状になることである
。第２の問題としては、内側シェル１２の内面に衝突し
た微粉炭が、内側シ、エルＪ２の浸食を引き起こすこと
である。第１の問題である層状になることを除去するた
め、少なくとも１枚通常は２乃至３枚のスプリッタ板３
０と呼ばれる）（ツフルが内側シェル１２の内部に配設
されて、チトンバ２４を複数の流路に分割する。各スプ
リッタ板３０が、チャンノ（２４を通過する微粉炭−空
気流れの一部を偏向させる。６流路内にはまだし・くら
か石炭が層状に残るが、流路全体として（ま微粉炭の分
散が維持される。

チャンバ２４を通過する微粉炭−空気流れが偏向する際
、石炭粒子の中にはスプリッタ板３０に衝突するものが
あれば、そうでなければ内側シェル１２の内面に衝突す
るものもあるので、スプリッタ板３０によって内側シェ
ル１２の内面の浸食を減少することができるが、しかし
完全に除去することができるわけではない。内側シェル
１２の内面の浸食は、チャンバ２４を通過する微粉炭−
空気流れが下方向に向くようにノズルチップ１０を下方
向に傾けた場合においては、特にその上部内面（頂壁）
に著しく生じる。同様に、内側シェル１２の内面の浸食
は、チャンバ２４を通過する微粉炭−空気流れが上方向
に向くようにノズルチップ１０を上方向に傾けた場合に
おいては、特にその下部内面（底壁）に著しく生じる。

内側シェル１２の側壁も１だ石炭粒子の衝突によって浸
食される。側壁の浸食はさほど著しくないが、チャンバ
２４の水平断面が台形であって、微粉炭−空気流れがこ
の台形断面の一対の平行線分のうち長い方の線分側部分
から入ってきて、短い方の線分に向って実質的に垂直に
流れ、この短い線分側部分を出ていく場合には、台形断
面の劇線分すなわち内側シェル１２の側壁の浸食が増大
する。このように、台形断面であることが、内側シェル
の内面への石炭粒子の衝突をより一層悪化させている。

内側シェル１２の摩耗があまりにもひどくなれば、燃焼
炉の運転を停止させて、ノズルチップ１０の交換又は修
理をすることが必要となる。

しかして、本発明によれば、ノズルチップ１０には、環
状ダクト２６から内側ダクト１２の内部へ空気を通過さ
せて、内側ダクト１２の内面に沿って石炭が存在しない
空気の層を生成させる手段が設けられている。この空気
通過手段は、石炭供給管２０が微粉炭−空気流れを内側
シェル１２の内部に導入する箇所のすぐ上流に配設され
ている。

第１〜３図に示すように、本発明の好適な実施例によれ
ば、空気通過手段３２は、環状ダクト２６及びチャンバ
２４の双方を通る流れの方向におい（１１） て角度をつけられて内側シェルの壁を貫通する複数の開
口又は穴から成っている。空気通過手段３２は、第１図
に示すように穴によって構成できるが、しかし穴に限定
されるものではなく、スロットのような他の空気通過手
段を使うこともできる。

本発明の好適な実施例においては、スプリッタ板３０を
支持する内側シェル１２に配設される空気通過手段３２
は、内側シェル１２の内面上のスプリッタ板取付は位置
に隣接して配設されて℃・る。

このような特定の位置に配設された空気通過手段３２を
通過する空気によって、スプリッタ板３０の側線箇所に
おける浸食を防止することができる。

チャンバ２４内の圧力が、環状ダクト２６内の圧力に対
して同等又はそれ以上に大きい場合にむよ、デフレクタ
を使用して空気通過手段３２を通る空気流れを増大させ
る必要がある。このため、本発明の他の実施例によれば
、第４図に示すように、デフレクタ３４が設けられてい
る。このデフレクタ３４は、独立する部品に作って、内
側シェル１２に取付けることができるし、また、第４図
に示す（１２） ように、内側シェル１２の一部を空気通過手段３２を形
成するように切り起して設けることもできる。

更に他の実施例によれば、第５図に示すように、７’　
７　ｖフタ３４は外側シェル１４の内面上に取付られて
いる。

以上述べたように、本発明によれば、微粉炭燃焼に伴っ
て極度に浸食される環境下において使用されるノズルチ
ップにおいて、従来技術のノズルチップよりも一層長い
有効寿命を持つ改良したノズルチップが提供される。す
なわち、本発明は、前述した説明から明らかなように、
ノズルチップ１０の内側シェル１２の内面に泪って石炭
が存在しない空気の層を生成し、これによりチャンツク
２４を通過する微粉炭−空気流れが内側シェル１２の内
面に接触してこの内面を浸食することを防止する空気通
過手段３２を提供することを特徴としているものである
。

以上添付図面を参照して本発明の好適な実施例について
説明してきたが、本発明はこの特定の実施例に決して限
定されるものではなく、本発明の範囲を逸脱することな
しに種々の変形がなし得ることは勿論である。

【図面の簡単な説明】

第１図はぐう角燃焼を利用した微粉炭燃焼炉に採用され
ている典型的な石炭−空気噴出装置に糾み込捷れた本発
明によるバーナ用ノズルチップの一例を示す一部断面斜
視図、第２図は第１図に示したノズルチップの断面側面
図、第３図は第１図に示したノズルチップの断面平面図
、第４図は本発明によるノズルチップの他の例を示す断
面平面図、及び第５図は本発明によるノズルチップの更
に他の例を示す断面平面図である。 １０・・ノズルチップ、Ｊ２・・内側シェル、１４・・
外側シェル、１６・・リブ、１８・・空気供給導管、２
０・・石炭供給パイプ、２２・・軸、２４・・チャンバ
、２６拳・環状ダクト、３０・・スプリッタ板、３２・
・空気通過手段、３４・・デフレクタ。 代理人　木村正巳 ＦＩＧ、　２ ９１ 手続補正書（自発） 昭和５９年　８月２３日 特許庁長官　志　賀　学　殿 １、事件の表示　特願昭５９年１３７４３１号２、発明
の名称　バーナ用ノズルチップ３、補正をする者　事件
との関係　出願人名称　コンパッション・エンヂニアリ
ング・インコーホレーテッド ４、代理人　〒１００東京都千代田区有楽町−丁目８番
１号５、補正の対象　明細書の「発明の詳細な説明」の
欄６、補正の内容 明細書を次のように補正します。 （１）第３頁第６行「去す」を「去る」と訂正します。 （２）第４頁において、第１２行「傾斜するに」を［傾
斜することに−１と訂正し、第１６行「流れ向ト」を「
流れの向き−１と訂正します。 （３）第７頁第６行「総括的示す」を「総括的に示す」
と訂正します。 （４）第８頁第１０行Ｆために手段」を「ための手段」
と訂正します。 （５）第１１頁第４行「ものがあれば」を「ものもあれ
ぼ］と訂正します。 （２）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　開目端を有し、燃料及び空気の混合物を炉へ供給す
   る内側シェルと、開口端を有し、前記内側シェルから間
   隔を置いているとともに、この内側シェルを囲繞して、
   この内側シェルとの間に２次空気を前記炉へ導かせる環
   状流路を限定する外側シェルと、前記環状流路から前記
   内側シェルを通してこの内側シェル内部へ空気を通過さ
   せ、この内側シェル内面に治って石炭を含まない空気の
   層を生成させて、この内側シェル内面の浸食を防止する
   手段とを具備してなるバーナ用ノズルチップ。 ２　空気を環状流路から内側シェルを通してこの内側シ
   ェル内部へ通過させる手段は、燃料及び空気の混合物が
   前記内側シェルの内部へ導入される箇所の上流側にある
   特許請求の範囲第１項記載のバーナ用ノズルチップ。 ３　空気を環状流路から内側シェルを通してこの内側シ
   ェル内部へ通過させる手段は、前記内側シェルの周囲に
   形成された複数の互いに間隔を置いた穴から成る特許請
   求の範囲第１項記載のバーナ用ノズルチップ。 ４　空気を環状流路から内側シェルを通してこの内側シ
   ェル内部へ通過させる手段は、前記内側シェルをこの内
   側シェルの外面からこの内側シェルの内面への空気流れ
   の方向において角度をつけられて貫通する複数の穴から
   成る特許請求の範囲第１項記載のバーナ用ノズルチップ
   。