JPS6089606A - 粉状固形燃料の燃焼方法および燃焼装置 - 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】 本発明は燃焼室に導入され、旋回外方空気流によって制
限される再循環流の形状を形成する粉状の固形燃料、特
に石炭、泥炭等を燃焼する方法およびそのための装置に
関する。この目的のため、外方空気流は燃料入口を同心
的に取シ囲んだ空気入口を介して燃焼室に吹込まれる。

空気入口は空気流を旋回状態にする渦巻き要素を備えて
いる。

本発明の主旨は、特に、上記の固形燃料が水および／ま
たは油などのキャリヤ液と混合されてエマルジョンを形
成し、燃焼室に噴入されるときに出来るだけ完全なかつ
放出のない燃焼を確実にすることにある。通常、このよ
う々燃料のエマルゾョンは燃焼室内の羽口状開口を介し
て噴入され、次いでほとんど広がらない固形燃料の円錐
体を形成する。その結果、燃焼は比較的長い噴流炎をな
して行表われる。従って、燃料の比較的小さい自由表面
が生じるので、燃焼が不完全になる。そのうえ、非常に
長い燃焼室が必要である。

酉ドイツ特許出願第２，８０６，３６３号には、上記形
式の石炭ダスト炎を点火する方法およびそのための装置
が開示されている。この装置は石炭ダスト用中央ダクト
を備えてオシ、この中央ダクトを介して石炭が空気式で
（空気によって）装置の点火帯域に導入される。中空円
錐状ディフューザが石炭ダスト用ダクトの出口に配置さ
れておシ、送られた石炭ダストはこのディフューザによ
って中空の円錐形の流れにされる。

石炭ダスト用ダクトは二次空気用ツクイブ内に配置され
、かつ二次空気用の環状通路を形成するようにこのパイ
プと同軸に延びている。二次空気用パイプは燃焼室の外
方境界である分岐オリフィス部分を石炭ダスト用ディフ
ューザの領域に備えている。二次空気用パイプには、二
次空気流に装置の中心軸を中心とする旋回を与える渦巻
き要素が配置されている。温い燃焼ガスおよび未燃焼燃
料粒子の再循環は外方の二次空気流によって生じる。す
なわち、燃料入口に対する二次空気の逆流が得られる。

このようにして、より安定な炎が得られる。

実際に使用した結果、燃料エマ、ルジョンの燃料に関連
して適用される従来の手段は十分てはな（、炎の安定性
は種々の負荷時で不十分であった０ 従って、本発明の目的はあらゆる操作状態（点火、部分
負荷、全負荷）の間に非常に安定な炎が得られるととも
に、可能なかぎシ短い流路に沿って、すなわち極めて短
い燃焼室内で最大の燃焼をなすように従来の方法および
装置を改良することにある。

本発明によれば、この目的は特許請求の範囲第１項およ
び第１０項に記載された燃料エマルジョンを使用するこ
とによって達成される。

この燃料エマルゾョンを燃焼室に導入し、中空円錐状の
流れを形成することによυ、燃料の自由表面は容易に拡
大され、従って、完全燃焼が達成される。外方の二次空
気流を多数の同心部分流に分割することによシ、かつこ
れら部分流の生成量を変えることによシ、温燃焼ガスの
一部および未燃焼燃料粒子のわずかな残部の燃料入口へ
の最大の中央再循環が各・操作または負荷状態ごとに得
られる。それ故、炎の長さが最小成にされると共に、燃
料はほとんど完全に燃焼して残渣を残さない。本発明に
よれば、温燃焼ガスの一部および未燃焼燃料粒子のわず
かな残部を各操作または負荷状態ごとに中央に燃料入口
の直前まで案内することができ、それによ）、燃ｖ８室
内に噴入された燃料エマルジョンの早期点火が達成され
る。それによって、燃料入口からの炎の距離は最小限に
される。

未燃焼燃料粒子の再循環した残部も同時に燃焼する。両
効果によシ、炎の安定性が高まシ、炎が短かくなシ、よ
シ高い程度の燃焼がなされる。炎の領域は大よそリンゴ
状をなしている。

上記の部分流の流速は好ましくは内側から外側の方に減
少する。半径方向の内方部分流すなわち燃料入口に最も
近くに位置した流れは燃料の自由表面の拡大を得るため
には燃料の円錐を破壊する主作用がある。他方、半径方
向にいくらかさらに外側に位置した部分流は燃料の流れ
形状または炎を制限しかつ旋回状態にする主作用がある
ので、十分に大きい低圧が燃料入口の直後に生じ、この
低圧により、温燃焼ガスの一部および未燃焼燃料粒子の
わずかな残部の上記循環が開始される。さらに、半径方
向にいくらがさらに外側に位置した部分流は燃料入口を
備えた燃焼室の端壁の領域に低圧を発生させる作用をも
有しておシ、この低圧によシ、燃焼室内に噴入された燃
料エマルジョンが自発的に扇状に広がシ、故に、炎がさ
らに短かくなる。燃料流または炎の形状は燃料エマルジ
ョンまたは炎に作用する遠心力と周囲にかつ中心に作用
する「低圧」の力とのバランスによって定まる。外方の
低圧の発生は特許請求の範囲第５項に記載の特徴によっ
てさらに高められる。

以下、従属の特許請求の範囲における本方法および本装
置の改良についてさらに詳細に説明する。述るに特に値
する特徴は特許請求の範囲第７項乃至第９項および第１
６項に記載の特徴であシ、それによシ、燃料エマルゾョ
ンの流れ形状と燃料の自由または有効表面の相応の拡大
とに対しての外気流の極めて強い効果が最短の軸方向路
に沿って得られる。

固形の微粉状燃料流のキャリヤ液として水が使用される
ならば、温燃焼ガスの一部の本発明による循環は、解離
水の一部、故忙放出酸素が中央に燃料入口まで流れ戻シ
、それにょシ燃焼が燃料の噴霧中空円錐の内側から追加
的に開始されるとｂう追加の重要な利点がある。

石炭の燃焼時間が油または木材の燃焼時間に比較してｂ
かに長いかを考えるならば、本発明の意義はすぐさま明
らかになろう。従って、粒子路は比較的完全な程度の燃
焼を得るためには長くなければならない。これは以上で
述べた従来の長い燃焼室に生じるものである。本発明の
特徴としては、必須的に長い粒子路が燃料の噴霧中空円
錐の自発的な扇状広がシによって生じること、燃料粒子
から旋路に沿って搬送すなわち流れるということ、およ
び部分再循環があらゆる程度の負荷時でも燃料入口の直
前まで燃料入口または燃焼室の中心軸の方向に最短距離
で達成される。

また、燃焼を開始するのに、純粋な油がまず入口開口を
通して噴入され、次いで微粉状固形燃料例えば微粉状石
炭および必要に応じて水と次第に混合されることは述べ
ておく必要がある。

これはある程度まで被燃焼石炭等のコンシスチンシイに
よシ決まる。開始時の油噴入にょシ〜点火が容易になる
。燃焼を停止したいときはこれと反対のことが言える。

微粉状燃料流は油のみが燃料として残留するまで減少さ
れる。このようにして、装置を切換える時に燃料のかた
まシ作用および燃料入口の封鎖が回避される。主として
石炭は、例えば、無煙炭、歴背亜鉛、ガス質石炭または
それらの混合物は固形燃料として問題になる。

石炭／水／油混合物の燃焼挙動は長い間研究のテーマで
あった［　「Ｖｅｒｆａｈｒｅｎｓｔｅｃｈｎｉｓｈｅ
Ｂｅｒｉｃｈｔｅ　Ｊ　（技術報告書）、１９６７．６
４８頁を参照せよ〕。結果としては、このような燃料を
制御することは極めて困難であった。本発明はこのよう
な燃料を制御するための新規な好首尾の方法を開示する
ものである。

米国特許第４，０２３，９２１号には、入口と同心であ
る２種の二次空気流をオイルバーナに設けることが記載
されている。しかしながら、温燃焼ガスの一部および未
燃焼燃料のわずかの残部の最大再循環を種々の操作状態
で可能にするこれら二次空気流の部分流の旋回または生
成量の変化を与えるだめの特徴が記載されていない。

米国特許第４，０２３，９２１号による二次空気流は燃
料入口を冷却しかつ燃料の後燃焼のために燃焼室内の二
次燃焼帯域に十分な空気を吹込む作用がある。

以下図面を参照しながらこの発明の実施例について詳細
に説明する。

第１図は炭素粒子の燃焼時間が木材粒子または油滴の燃
焼時間よシもがなり長いことを示している。石炭、木材
および油の燃焼時間についての特性曲線は粒子サイズま
たは油滴サイズ、故に容量単位あたシの自由表面にょシ
等しい。

すなわち、微粉状石炭を完全燃焼させるのに、例えば油
を燃焼させるのに必要とするよりも大変長い粒子距離が
必要である。このため、従来の石炭バーナの燃焼室は関
連した長い噴流炎を収容することができるように非常に
長いものである。以上で述べられたかつ以下好ましい実
施例についてよシ詳細に説明する本発明の特徴によシ、
微粉状石炭の完全燃焼が非常に短い距離（すなわち、燃
焼室が極めて短い）にわたって達成される。

第２図に概略的な縦断面図に示された石炭バーナは燃焼
室２２内に開口した実質的に環状の入口１０を有する管
状羽口オリフィス３８を備えている。入口の幅は環状人
口１０を制限する側壁４６．４８の相対位置を変えるこ
とによって修正することができる。側壁４６．４８はこ
の実施例ではテーパ状になっておシ、従って、燃料エマ
ルジョンは環状人口１０を去るときには中空円錐形の流
れ形状をとる。次いで、この形状は扇状に大きく広がシ
、ベルまたはリンゴ状の形状をとる。

羽口オリフィス３８は第一ガス通路５０（第３図を参照
せよ）によって同心に囲まれておシ、第一ガス通路５０
０Å口１２は燃焼室２２内に開口しかつ燃料エマルジョ
ン用の入口１０と隣接している。−次流入空気として知
られる空気は、高温の燃焼ガスに富んでもよく、ガス通
路５０を通って流れる。入口１２を通過するガスは１０
０〜２００ｍ／秒、好ましくは約１３０ｍ／秒の流速を
有している。入口１２（第３図を参照せよ）を制限する
側壁４ｅ’、４ｔもまた燃料エマルジョン用の環状入口
１０を制限する側壁４６．４８と同様にテーノ４？状を
なしている「−次流入ガス」は流出する直前にガイドゾ
レートニヨって約７０度だけ偏向され、従って、入口１
０または燃焼室２２の長さ方向軸４０を中心とする回転
状態にさせられる。−次流入ガスは約１０００〜１２０
０ｖｍ水圧の圧力でがス室５゜内に吹込まれる。

ガス通路５０はさらにのガス通路５２（第３図を参照）
によって同心に囲まれており、燃焼室２２内に開口した
ガス通路５２の環状人口１４もまたテーノや状側壁４６
／／　、　４８１／　（第３図を参照せよ）によって制
限される。しかしながら、側壁４”＋４８”は環状人口
１４から流出するガス葡テーパ状の流れ形状にするよう
に配置され、このテーノ９状の流れ形状は環状人口１０
から流出する燃料エマルジョンまたは環状人口１２から
流出するガスのチーｔＪ？状流れ形状に侵入する。この
ため、かつ環状入口１０．１２が環状人口１４に対して
後方に設けられているため、閉鎖した中空円錐形の流れ
形状は環状人口１４から流出するガスによって破壊され
、次いですでに、回転状態にある燃料エマルジョンに達
する。従って、ぐの流れは羽ロオリフィ゛′スを去った
直後または燃焼室２２に入った直後に燃料の自由表面の
さらにの拡大を達成する。

また、ガス通路５２を流通する「二次流入ガス」も放出
される前に環状入口１４０領域に配置されたガイドプレ
ート２６によって羽口オリフィス３８の長さ方向軸４０
に対して約４０乃至４５反たけ偏向される、すなわち、
長さ方向軸４０を中心とした回転状態にさせられる。「
二次流入空気」の放出速度は約１２０〜１８０ｍ／抄、
好ましくは１４０ｍ／秒で必る。人口１４の環状隙間の
幅もまた人口１４を制限する側壁４６／／。

４８“の相対位置を修正することによって変えることが
できる。また、「二次流入空気」の放出速度も同様にし
てもちろん変えることができる。

「二次流入空気」はほぼ１０００〜１２０００水圧の圧
力で環状通路５２内にも吹込まれる。「二次流入空気」
は入口１２の領域に配置されたガイドブレード２４によ
るｌ−一次流入空気」の偏向と同じ方向にガイドブレー
ド２６によって偏向される。

好ましくは、「二次流入空気」は温燃焼ガスに富まない
。何故ならば、「二次流入空気」は燃焼室２２内に噴入
式れる燃料エマルジョン用のキャリヤとしてそれほどは
役に立たないが、その代シに燃料エマルジョンの自由表
面を拡大しかつ燃料粒子を酸素に富ませる（すなわち供
給する）働きをするからである。

羽口オリフィス３８と、これを直接に囲んでいる環状通
路５０と、「二次流入空気」が流通する環状通路５２と
よシなる構成要素５４は、燃焼室２２の端壁４２内また
は以下に述べるガスレジスタ５４，５６．５８（第３図
を参照せよ）内にユニットとして挿入することができ、
従って、相応のいくらか修正された構成要素と容易に交
替することができる。

「二次流入空気」用のガス通路５２は同心のガス通路５
４によって囲まれており、ガス通路５４はさらにの同心
ガス通路５６によって囲まれかつまた嘔らにの同心ガス
通路５８によって囲まれている。燃焼室２２内に開口し
たそれぞれの環状入口は第２図および第３図に参照番号
１６．１８．２０で示されている。好ましくは、空気は
選択的に環状通路５４，５６．５８を通過し、約２００
〜３００霧水圧の圧力で吹込まれる。空気は環状のガス
すなわち空気入口１６゜１８．２０から放出される前に
入口１６．１８゜２０の領域に配置されたがイドブレー
ド２８゜３０　、．９２によって偏向され、従って、ガ
イドブレード２４．２６による「−次流入空気」または
「二次流入空気」と同じ方向に長さ方向軸４０を中心と
する旋回状態にさせられる。

ガス流はガイドブレード２８によって約７０度だけ偏向
されることができる。ガイドブレード３０はガス流をそ
れぞれ約４０〜５０度および０〜４０度だけ偏向させと
。すべてのがイドグレード、特に外方ガイドブレード３
２はそれらの角位置に対して調節することができ、従っ
て、被燃焼燃料に合うように調節することができる。

環状入口１６から放出される空気流の速度は燃焼の開始
時で約４０ｍ／秒であシ、十分な負荷時で約７０ｍ／秒
である。環状入口１８．２０から放出される空気の流速
は燃焼の初めでのＯｍと十分な負荷時での７０ｍ／秒と
の開音変化する。

環状人口１２からの「−次流入空気」および環状人口１
４からの「二次流入空気」の放出速度はあらゆる操作状
態で開始時と全負荷時との間でほぼ同じ１まである。放
出量すなわち生成量だけが環状入口すなわち環状隙間１
２．１４の幅の適切な拡大または減少によって変えられ
る。環状入口すなわち隙間１２．１４の幅の修正は同じ
ようにして行なわれる。この目的で、２つの環状開口す
なわち隙間１２．１４間に配置され、かつ２つの環状開
口すなわち隙間１２゜１４に隣接した互いに向い合った
２つの側部４Ｂ’、４６“を備える環状オリフィス７８
は軸方向すなわち長さ方向軸４０の方向（第３図中の二
重矢印８２）に往復動可能であるように配置されている
。第２図および第３図による実施例における環状オリフ
ィス７８は２つの流入空気通路５０．５２を分離してい
るパイプスリーブ８０に連結されているので、環状オリ
フィス７８の軸方向の動きはパイプスリーブ８ｏを適当
に動かすことによって行なわれる。始動時には、第３図
における環状オリフィス７８を右側に向って動かして環
状入口すなわち隙間１２．１４の幅、故に流入空気の放
出量が最小になるようにする。全負荷時には、反対のこ
とが１゛える、すなわち、第３図における環状オリフィ
スを左側に向って動かして環状入口すなわ塾隙間１２゜
１４が最大に開口されるようにする。それによシ、−次
および二次流入空気の量もまた最大になる。

燃焼室２２内に開口した燃料エマルジョン用の入口開口
ｌθおよび噴入された燃料エマルソ目ンまたは個々のガ
ス流の旋回を発生させるガス流用の入口開口１２，１４
，１６．１８．２０の上記構成および形状によって、大
気圧に対してほぼ４００〜５００咽水圧の低い圧力が燃
料エマルジョン用の入口開口１０の直後の長さ方向軸４
０の領域に形成され、そして大気圧に対して約４０〜５
０ｗｎ水圧の低い圧力がガスレジスタ１６．１８．２０
の領域にその端部側に形成される。上述の低圧の範囲は
第２図に参照番号６０．６２で示されている。環状人口
１０の中央領域に形成された低圧に因り、温燃焼ガスの
一部および未燃焼燃料粒子の残部の再ＩＪｉ！（ｍが入
口１０に向って始動される。再循環６４はイル状または
リンゴ９状の流れ形状６６（炎領域）の全体にわたって
生じる。中央に再循環する温燃焼ガスは、１５００℃と
１７００℃との間に及ぶ温度を有し、環状人口１０内の
中央端表面で偏向させられて噴入燃料エマルジョンによ
って燃焼室２２内に吹き戻される。それにより、温燃焼
ガスは比較的に冷たい燃料エマルジョンを流出直後に点
火して、燃焼工程が比較的に燃料入口の近くで始動され
る。外方の流れ形状６６（炎領域）は、一方では、旋回
６８により生じる遠心力と端壁４２の領域６２における
流れ形状の外側に存在する低圧によって生じる力とでも
たらされるバランス、他方では、流れ形状６６内の領域
の中央の低圧によシ生じる反作用力によって定められる
。

２つの外方のガスすなわち空気通路５６．５８は燃焼が
開始すると閉じられる。環状開口１６はこの開口から流
出する空気の速度が約４０ｍ／秒に及ぶように調節され
る。環態オリフィス７８は以上で示したように燃焼室２
２に向う方向に動かされて、側壁４６’、　４　Ｂ’、
　４６“間の譲状隙間が減少させられ、それに、よシ、
−次および二次流入空気の流入量がいくらか増大した流
出速度で減少する。このいくらか高い流出速度によって
、特に環状人口１４から入ってくる「二次流入空気」の
速度によって、よシ高い「破壊効果」が得られる。始動
時では、流入空気は、約６０〜７０％、好ましくは９０
チが最も近くに隣接した環状人口１２で燃料入口１０か
ら流出し、そしてほんの約３０〜４０％好ましくは１０
％が次に近い環状人口１４がら流出するように分配され
る。

全負荷時では、「−次流入空気」と「二次流入空気」と
の間の量比は増大した全流入空気量の場合にほぼ３ニア
に及ぶ。このことは、燃料エマルジョンを破壊し、それ
によって燃焼をより容易に誘発させるためには、燃料ま
たは燃料エマルジョンの表面が拡大していることに因り
、燃料エマルゾョンのすぐ近傍の強い濃縮がス流が始動
時に必要とされることを示している。全容量すなわち流
出量を変えての一次流入空気と二次流入空気との量比の
修正は、例えば、第２図又は第３図のいずれかにおいて
説明したように、軸方向に可動な環状オリフィス７８の
適切な形状（はぼ台形の横断面を有する）によって簡単
に得られる。

第２図および第３図に示すように、環状人口１０内の中
央前方表面は再循環を持続させがっ温燃焼ガスを燃料エ
マルゾョンと混合させるための旋回すなわち環状バック
ルチャンネル４４を備えている。環状人口１０内の中央
前方表面は耐熱性材料、例えば、セラミックで被覆して
もよい。羽口オリフィス３８の完全な内方円錐７０は環
状人口１０の領域において好ましくは耐熱性材料、例え
ば、セラミックで形成される。

環状人口１０内の中央前方表面への再循燃焼ガス、特に
未燃焼粒子の衝突（これは沈着物または外皮がこの中央
前方表面に形成する原因となる）を回避するために、適
切な開口を前方表面に設けて、追加の空気を燃焼室に吹
込み、吹込まれた空気が中央前方表面全体にわたってほ
ぼら旋状に流れるようにすることができる。このように
して、中央前方表面の前方の低圧を調節しかつ変えるこ
とができる。さらに、中央に吹込まれる追加の空気（ガ
ス）は上記前方表面からの循環燃焼ガスおよび粒子を抑
制する。かくして、前方表面上にの沈着物および外皮の
蓄積は確実に回避することができる。

第４図に示された石炭バーナの概略縦断面は、第２図お
よび第３図に示された実施例と比較して修正されておシ
、略環状の入口１ｏを有する管状羽口オリフィス３８を
備えている。環状人口１０は燃焼室２２内に開口し、環
状入口１゜の隙間幅は環状人口１０を制限する側面４６
゜４８の相対位置を変えることによってイ＝圧すること
ができる。また、側壁４６．４８も本実施例ではテーノ
々状であるので、燃料エマルゾョンは環状入口１０から
放出した後に中空円錐形の流れ形状をとる。次いで、こ
の流れ形状は扇状に広がシ、ベル状またはリンゴ状の形
状をとる。

羽口オリフィス３８は第一ガス通路５０によって同心に
囲まれている。第一ガス通路５０の入口１２′は燃焼室
２２同に開口し、かつガス（「−次流入空気」）の流れ
が燃焼室２２内に開口した燃料エマルジョン用の入口１
００軸４０と直角に延びた平面で導入されるようにして
向けられている。（入口１２′全通して燃焼室２２内に
導入される「−次流入空気」が流れを示す矢印８４で示
されている第５図を特に参照せよ。

この流れは燃料の流れ形状３６に狭さくすなわちプント
３６′を与える。）すでに説明したように、いわゆる「
−次流入空気」はガス室５ｏを通って流れ、この空気は
高温の燃焼ガスに富んでもよい。入口１２′から放出さ
れたガス（空如は略１００〜２００ｍ／秒、好ましくは
略１３０ｍ／秒の流速を有している。第５図に示すよう
に、「−次流入空気」用の入口Ｊ　２’は多数の、例え
ば、２０個の流入口４７を備え、これら流入口４７は入
口１２′の周囲にわたって一様に分布されている。流入
口４７すべては半径方向軸に対して同じ角度αをなして
指向している。角度αは略１０〜２５度、好ましくは１
５度に及ぶ。このようにして、燃焼室２２内に導入され
た「−次流入空気」は長さ方向軸４０を中心とする旋回
状態にさせられ、次いでこの旋回は燃焼室２２内に噴入
された燃料エマルジョンに伝えられる。

「−次流入空気」は、通常、１０００〜１２００叫水圧
の圧力でがス室５０内に吹込まれる。いくらか粘シのあ
る燃料エマルジョンを燃焼したい場合、圧力は好ましく
は約２０００〜４０００ｍ水圧である。

ガス通路５０はさらにのガス通路５２（第２図および第
３図全参照せよ）によって同心に囲まれておシ、燃焼室
２２内に開口したガス通路５２の環状人口１４はテーパ
状の側壁４６“。

４８“によって制限でれる。側壁４６“、４８“は環状
人口１４から流出するガス流にテーパ状の流れ形状を与
え、この形状は環状人口１０から流出しかつ燃焼室２２
の方向に広がる燃料エマルジョンの中空円錐形の流れ形
状に侵入しようとする。このようにして、かつ譲状人口
１ｏおよび入口１２′が環状人口１４に対して後方に設
けられていることによって、その時に旋回状態になった
燃料エマルジョンの閉鎖中空円錐形の流れ形状３６は破
壊され、すなわち、羽口オリフィス３６から放出した直
後、あるいは燃焼室２２内に流入した直後に燃料の自由
すなわち有効表面のさらにの拡大を達成する。

ガス通路５２を通って流れるいわゆる「二次流入空気」
は、放出前に環状人口１４の領域に配置されたガイドブ
レード２６によって偏向させられ、この偏向は羽口オリ
フィス３８の長さ方向軸４０に対して４０度と４５度と
の間である。すなわち、この二次流入空気は長さ方向軸
４０を中心とする旋回状態にさせられる。二次流入空気
の放出速度は１２０ｍ／秒と１８０ｍ／秒との間、好ま
しくはｘ４ｏｍ／秒に及ぶ。入口１４の環状隙間幅は入
口１４を制限する側壁４６／ｌ　、　４　Ｂ１１の相対
位置を変えることによって修正することができる。同様
にして、二次流入空気の放出量（容量）もガス放出速度
を実質的に一定のままでもちろん変えることができる。

また、二次流入空気は略１０００〜１２００ｍ水圧の圧
力で環状通路５２内に吹込まれる。いくらか粘りのある
燃料エマルジョンを燃焼する場合、よシ高い圧力、例え
ば、約２０００〜４０００ｗｍ水圧の圧力を加えればよ
い。二次流入空気は半径方向軸に向けて傾けられた一次
空気用人口１２の開口４７による一次流入空気と同じ方
向に〃イドグレード２６によって偏向させられる。

二次流入空気は好ましくは温燃焼ガスにＭまない。例数
ならば、二次流入空気は燃焼室２２内に噴入された燃料
エマルジョン用のキャリヤーとしてそれほどは役に立た
ないが、その代りに燃料エマルジョンの自由すなわち有
効表面を拡大しかつ燃料粒子を酸素に富まぜる働きにす
るからである。

羽ロオリンイス３８と、このオリフィスを直接に囲む環
状通路と、二次流入空気が流通する環状通路５２とを備
えた構成要素５４′は燃焼室２２の端壁４２内にあるい
は以下に記載のがスレジスタ５４　、ｓ６．ｓｓ（第２
図を参照せよ）内にユニットとして挿入することができ
、従って相応のいくらか修正された構成要素と容易に交
替することができる。

二次流入空気用のガス通路５２は同心のガス通路５４に
よって囲まれ、ガス通路５４はさらにの同心ガス通路５
６によって囲まれ、ガス通路５６もまたさらにの同心ガ
ス通路５８によって囲まれている。燃焼室２２内に開口
したそれぞれの環状入口は第２図に参照番号１６　、１
８゜２０によって示されている。好ましくは、空気は選
択的に環状通路５４．５６．５８を通過し、２００〜３
００　ｔａｎ水圧の圧力で吹込まれる。この空気は環状
のガスすなわち空気入口１６’、１８゜２０から放出さ
れる前に入口１６　、　Ｉ　Ｅｌ’、　２０の領域に配
置されたガイドブレード２８，３０゜３２によって偏向
させられ、従って、−次流入空気または二次流入空気と
同じ方向に長さ方向軸４０を中心とする旋回状態にさせ
られる。

ガス流はガイドブレード２８によって約７０度だけ偏向
することができる。ガイドブレード３　ｏ　ｒ　３２　
ハ！　スｔＮ、にそれぞれ約４０〜５０度および０〜４
０度たけ偏向させる。すべてのガ’（ドア”ｌ／−ド、
特に外方ガイドグレード３２は、それらの角位置につい
て調節することができ、従って被燃焼燃料に合うように
調節することができる。

環状人口１６から放出される空気の流速は燃焼の開始時
で約４０ｓ／秒に及び、そして十分な負荷時で約７０ｓ
／秒に及ぶ。環状入口１８゜２Ｑから放出される空気の
流速は燃焼の初めでのＯｍ　７秒と全負荷時での７０　
ｍ　／抄との間で変化する。

傾斜人口４７からの一次流入空気と環状入口１４からの
二次流入空気との放出速度はあらゆる操作状態において
開始時と全負荷時との間でほぼ同じ−１まである。放出
量すなわち生成量のみが入口４７または環状人口１４の
自由横断面の適当な拡大または減少によって変えられる
。

入口４７．１４の自由横断面の修正は同じようにして行
なわれる。この目的で、２つの入口１２’、１４間に配
置された環状オリフィス２８は軸方向すなわち長さ方向
軸４０ａ方向（第３図における二重矢印８２）に往復動
可能であるように配置されている。第４図および第５図
による実施例における環状オリフィス７８は２つの流入
空気通路５０．５２を分離しているパイプスリー′ｊ″
８０に連結されて、二重矢印８２の方向への環状オリフ
ィス７８の軸方向移動がパ’ｒｆス＋）−ｆ８０を適切
に移動させることによって行なわれるようになっている
。環状オリフィス７８は二次流入空気を放出するための
環状人口１４と半径方向の内方側壁４６“と入口４５と
を備え、これら人口４５は燃焼室２２の長さ方向軸４０
にほぼ直角な平面で延びかつその自由横断面は各々の場
合にだいたい楕円形である。

環状オリフィス７８は、軸方向、つ−ｉｈ長さ方向軸４
０の方向すなわち二重矢印８２の方向の羽口オリフィス
３８のポット状延長部８６に往復動可能に設けられてお
シ、ポット状延長部８６は環状オリフィス７８に含まれ
る半径方向の入口４５に相当する入口５１を備えている
。環状オリフィス７８を羽口オリフィス３８に対して適
切に変位させることによって、２つの半径方向の入口４
５．５１を互いに一致させることがテキル。これは第５
図において環状オリフィス７８を左側に変位させること
によって達成される。開始時には、環状オリフィス７８
を右側（第５図における位置）に動がして、二次流入空
気用の環状人口１４の隙間幅および一次流入空気用の入
口１２′の自由横断面が各々最小になるようにする。全
負荷時には、これと反対のことが言える。すなわち、第
３図における環状オリフィスを左側に動かして、二次流
入空気用の環状人口１４および一次流入空気用の入口１
２′が各々最大になるようにする。この位置では半径方
向の入口４５．５１は互いに正確に一致する。また、−
次および二次流入空気の放出量もこの位置で最大になる
。

燃焼室２２内に開口した燃料エマルジョン用の入口１０
と、噴入燃料エマルジョンの旋回させるガス流または個
々のガス流用の入口１２′。

１４．１６．１Ｂ、２θとの上記構成および形状によっ
て、大気圧に対して約４００〜５００順水圧の低い圧力
が燃料エマルジョン用人口１θのすぐ後方の長さ方向軸
４ｏの領域に形成され、そして大気圧に対して４０〜５
（ｉｍ水圧の低い圧力ががスレジスタ１６．１８．２０
の領域にその端側に形成される。上述の低圧範囲は第４
図に参照番号６０．６２によって示されている。

環状入口１０の中央領域に形成された低圧に因シ、謳燃
焼ガスの一部と未燃焼燃料粒子の残部との再循環が長さ
方向中心軸４０に沿っ℃開始サレ、この再循環は燃料エ
マルジョン用の入口１０まで直接に続く。再循環は第４
図に示されたベル状またはリンゴ状の流れ形状６６（要
領域）の全体にわたって生じる。中央に再循環する温燃
焼ガスは、１５００″Ｃと１７００℃との間の温度を有
し、環状人口１θ内の中央端表面で偏向させられ、そし
て噴入燃料エマルジョンによって燃焼室２２内に送シ戻
される。それにより、温燃焼ガスは比較的に冷たい燃料
エマルジョンを流出直後に点火させて、燃焼工程が燃料
入口１０の後方に比較的に近いところで開始される。外
方の流れ形状６６（要領域）は、一方では、回転によシ
生じる遠心力と端壁４２の領域６２における流れ形状６
６の外側に存在する低圧によって生じる力とでもたらさ
れるバランスによって、他方では、流れ形状６６内の領
域における中央低圧によって生じる反作用力によって定
められる。

２つの外方のガスすなわち空気通路は燃焼が開始すると
閉じられる。環状開口１６はそこから流出する空気の速
度が約４０ｒｎ、／抄になるように調節される。環状オ
リフィス７８を上述のように燃焼室２２に向う方向に動
かして、側壁４６″、　４８“間の環状隙間および空気
入口１２′の自由横断面を減少させ（第５図における位
置を参照せよ）、それにより一次および二次流入空気の
流入量をいくらか増大した流出速度で減少させる。よシ
高い破壊効果はいくらか高い派出速度、特に環状人口１
４からの二次流入空気のいくらか高い流出速度によって
得られる。開始時には、流入孕気は約６０〜７０％、好
ましくは９０チが最も近くの隣接入口１２′で燃料人口
１０から流出し、そしてほんの約３０〜４０ｑ６、好ま
しくは１０チが環状人口１４から流出するように分配さ
れる。

全負荷時に獣、−次流入空気と二次流入空気との量比は
、第２図および第３図について説明したように、増大し
た全流入空気量の場合で略３ニアに及ぶ。このことは、
燃料エマルゾョンを破壊し、それにより燃焼をよυ容易
に銹発するためには、燃料または燃料エマルゾョンの拡
大表面に基因して、燃料エマルジョンのすぐ近傍の強い
濃縮ガス流が開始時に必要とされることを示している。

全容量すなわち流出量金変えての一次流入空気と二次流
入空気との量関係の修正は、第４図または第５図のいず
れかに示された軸方向に可動な環状オリフィス７８の適
当な形状によって簡単に得られる。第４図および第５図
に示すように、環状入口内の中央前号表面は平面である
ように形成されている。しかしながら、この中央前方表
面もまた第２図および第３図による実施例と同様に再循
環を持続させかつ温燃焼ガスを噴入燃料エマルジョンと
混合するための実質的に環状のバッフルを備えてもよい
。環状人口１０内の中央前方表面は耐熱材、例えば、セ
ラミックで被メしてもよい。羽口オリフィス３８の完全
な円方円錐は好ましくは環状人口１ｏの領域において耐
熱材、例えば、セラミックで形成してもよい。

環状入口１０内の中央前方表面（第５回においては参照
番号４４′）への再循環燃焼ガス特に未燃焼粒子の衝突
（これは沈沿物または外被が形成される原因となる）を
回避するために、適切な開口を前号表面に設けて、追加
の空気を燃ｌＡ室に吹込み、好ましくは、吹込まれた空
気が中央Ａｉｌ方表面表面４４′全 流れるようにすることができる。このようにして、中央
前方表面の前方の低圧を調節しかつ変えることができる
。さらに、中央に吹込まれる追加の空気（ガス）は上記
前方表面からの循環燃焼ガスおよび粒子を抑制する。か
くして、前方表面上にの沈着物および外皮の蓄積は確実
に回避することができる。

以上すでに説明したように、ガイドブレード３２によっ
て生じる半径方向の個々の外方ガス流の軸４０を中心と
する偏向はより小さいと言え、ゼロであってもよい。こ
のようにして、流れ形状すなわち炎領域６６の半径方向
の膨張が実質的に行なわれる。特に、燃料粒子が燃焼室
２２の側壁７４に沈着することが全く回避される。

石炭略５トン／時の燃焼量の場合、交替可能な構成要素
の外径は約２４４団に及び、外方環状通路５８の外径は
８００ｍと９０　０ｔｔａｎとの間に及ぶ。

以上説明した燃焼ガスの一次流入空気との混合は２つの
利点がある。第一に、燃料エマルシロンを通路５０の途
中で予熱することができる。

第二、所定量の後燃焼を達成することができ、これは燃
焼を効率的にする。これら２つの利点は低い酸素含有量
の欠点を償う。この欠点は残留する個々のガス流（二次
流入空気）を酸素に富ませることによって容易になくす
ことができる。

石炭／水混合物を使用する場合、好ましくは、石炭粒子
の水中への分配さえも確実し、それによ）エマルジョン
を形成する湿潤剤が添加される。

【図面の簡単な説明】

第１図は粒子サイズまたは油滴サイズによりそれぞれ決
まる油、木材および石炭の燃焼時間および燃料自由表面
のグラフ；第２図は本発明の装置（燃焼部＠）の概略縦
断面；第３図は第２図によるバーナの燃料およびガスレ
ジスタすなわち通路用の管状羽口の拡大図；第４図はバ
ーナ部分の変形例の概略Ｍ断四図；第５図は第４図によ
る中央バーナ部分の拡大断面図；および第６図は第５図
における線ＩＶ　−　ＩＶに沿ったバーナ部分の縮小断
面図である。 １０・・・燃料エマルジョン用の入口、１２。 １４、１６．１８．２０・・・ガス入口、２２・・・燃
焼室、２４．２（ン，　２　８　、　３０　、　３２・
・・ガイドブレード、３８・・・羽口オリフィス、４０
・・・長さ方向軸、４６．４８・・側壁、５０，５２，
５４。 ５６、５８−・・ガス通路、６４・・・再循環部分、６
６・・・外方流れ形状、７８・・・環状オリフィス、８
０・・・パイプスリーブ。 出願人代理人　弁理士　鈴　江　武　彦ＦＩＧ、　２ Ｆｌ（”、Ａ １・ １ 、＋　、！： 、／６６ 、、．３６ＦＩＧ、　６ 手続補正書（１刻 １．事件の表示 特願昭５９−００５８１６号 ２、発明の名称 粉状固形燃料の燃焼方法および燃焼装置３、補正をする
者 事件との関係　特許出願人 ケ　−　ｅ　コ　ン　ス　ル　ト ４、代理人 代表者の欄を設けたもの）。 委任状およびその訳文１図面、証明也 （１）図面の浄書（内容に変更なし） （２）委任状およびその訳文は別紙の通り（３）訂正−
１書に記載の通り、粕許出願人の欄で氏名を名称と訂正
し、代表者の相を設ける８、添付書類の目録

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、燃焼室に導入し、外方空気流を旋回することによっ
   て制限される再循環流れ形状を形成する粉状固形燃料の
   燃焼方法において、燃料を水および／まだは油などのキ
   ャリヤ液と混合してエマルジョンを形成し、これを燃焼
   室に導入する工程と、上記外方空気流を多数の同心部分
   流をなして燃焼室に導入する工程とを具備し、上記部分
   流を燃焼の量に応じて変化させ、かつ上記部分流の流速
   を内側から外側への移送につれて減少させることを特徴
   とする燃焼方法。 ２　燃焼ガスが少なくとも燃料入口に最も近い空気流に
   添加されることを特徴とする特許請求の範囲第１項に記
   載の燃焼方法。 ３、燃焼の開始時に、空気量が全負荷時の量の約２０％
   〜４０％に設定されることを特徴とする特許請求の範囲
   第１項または第２項に記載の燃焼方法。 ４、導入燃料に最も近い２つの空気流があらゆる操作状
   態時にほぼ等しい流速を有することを特徴とする特許請
   求の範囲第１項乃至第３項のいずれか１項に記載の燃焼
   方法。 ５、旋回部分流の一部、少なくとも外方の半径方向部分
   流を外側に向って半径方向に偏向させて燃焼室の燃料入
   口を有する壁（端壁）に接近して流れる二次空気を形成
   することを特徴とする特許請求の範囲第１項乃至第４項
   のいずれか１項に記載の燃焼方法。 ６　大気圧に対して約４００〜６００咽水圧の低い圧力
   を燃焼室内に開口した燃料エマルジョン用の入口のすぐ
   後方の流れ形状の内側に作用させて温燃焼ガスの略１０
   〜３０％、好ましくは略２０％を燃料入口まで逆流させ
   、および大気圧に対して約４０〜５０陥水圧の低い圧力
   を燃料の流れ形状の外側の入口平面の領域に作用させる
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項乃至第５項のい
   ずれか１項に記載の燃焼方法。 ７、燃料入口の最も近くに位置した空気流が燃料入口の
   軸に対して略直角に延びた平面に沿って燃焼室内に導入
   されることを特徴とする特許請求の範囲第１項乃至第６
   項のいずれか１項に記載の燃焼方法。 ８、燃料入口に隣接した空気流は半径方向軸に対して略
   １０〜３０度、好ましくは１５度の角度傾斜して導入さ
   れることを特徴とする特許請求の範囲第７項に記載の燃
   焼方法。 ９、半径方向外側に位置したガス流が中空円錐形状を有
   する燃料の流れ形状に向けられる中空円錐形の空気流形
   状を形成するように向けられ、この空気流形状が上記燃
   料流れ形状に浸入してその形状を破壊することを特徴と
   する特許請求の範囲第７項または第８項に記載の燃焼方
   法。 １０、燃料導入用入口が開口している燃焼室と、燃料入
   口を同心ＫＦ１５んでいる空気入口と、空気流を旋回状
   態にする渦巻き要素とを備えだ粉状固形燃料の燃焼装置
   において、空気入口が多数の同心空気入口を有するレノ
   スタとして形成され、これら空気入口の各々が渦巻き要
   素を備えておシ、上記燃料入口に最も隣接した２つの空
   気入口の環状隙間幅が調節可能であり、燃料入口から半
   径方向に離間した残りの空気入口が個個に開閉可能であ
   ることを特徴とする燃料装置。 １１、上記燃料入口が環状羽口オリフィス（３８）を備
   え、この環状羽口オリフィスは燃料入口の軸に沿って可
   動であシ、燃料入口は燃焼室の端壁に対して後方に位置
   するように配置されていることを特徴とする特許請求の
   範囲第１Ｏ項に記載の燃焼装置。 １２　空気を真空にするだめの調節手段および接続手段
   が上記略環状の燃料入口内に設けられていることを特徴
   とする特許請求の範囲第１１項に記載の燃焼装置。 １３、上記燃料入口内の端表面は平面であるように形成
   されるかちるいは再循環する燃焼ガス卦よび未燃焼燃料
   粒子の偏向を持続するための実質的に環状のバッフルを
   備えるかのいずれかであることを特徴とする特許請求の
   範囲第１０乃至第１２項のいずれか１項に記載の燃焼装
   置。 １４、上記燃料入口の環状隙間幅および燃料入口に最も
   隣接した２つの空気入口の環状隙間幅がこれら入口を制
   限する側壁の相対位置を変えることによっておのおの修
   正可能であることを特徴とする特許請求の範囲第１０項
   乃至第１４項のいずれか１項に記載の燃焼装置。 １５、上記燃料入口に最も隣接した２つの空気入口の環
   状隙間幅がこれら２つの空気入口の２つの隣接側壁を備
   えた環状オリフィスを燃料入口の接近方向に動かすこと
   によって修正可能であシ、環状オリフィスは好ましくは
   燃料入口に最も隣接した２つの部分空気流を互いに分離
   するスリーブの一部を形成することを特徴とする特許請
   求の範囲第１０項乃至第１４項のいずれか１項に記載の
   燃焼装置。 １６、上記燃料入口に最も隣接した空気入口が燃料入口
   の軸に対して略直角に延びる平面に配置されていること
   を特徴とする特許請求の範囲第１０項乃至第１５項のい
   ずれが１項に記載の燃焼装置。 １７、上記燃料入口に最も隣接した空気入口はその周囲
   にわたって一様に配置された多数の、少なくとも３個、
   好ましくは１２個の入口穴を備え、これら入口穴の中心
   軸はそれぞれ半径方向軸と約１０〜３０度、好ましくは
   １５度の角度をなしていることを特徴とする特許請求の
   範囲第１６項に記載の燃焼装置。 １８、上記燃料入口に最も隣接した空気入口は環状開口
   を備え、この環状開口はその周囲に一様に分布された多
   数のガイド翼を有し、これらガイド翼はそれぞれ半径方
   向軸と約１０〜３０度、好ましくは１５度をなしている
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１６項に記載の燃焼
   装置。 １９　上記燃料入口にそれぞれすぐ隣接し、次に最も近
   い空気入口は燃焼室の端壁内に沈下するように配置され
   るが、中央の燃料入口はどは沈下していないことを特徴
   とする特許請求の範囲第１０乃至第１８項のいずれか１
   項に記載の燃焼装置。 ２０、上記中央の燃料入口に２番目に最も近くに位置し
   た空気入口は、相応の空気流が燃料エマルジョンの中空
   円錐形の流れ形状に当てられた略中空円錐形の流れ形状
   をとるように向けられることを特徴とする特許請求の範
   囲第１０項乃至第１９項のいずれか１項に記載の燃焼装
   置。 ２１　上記中空円錐形の空気流形状のテーパ角度が略４
   ０〜１００度、好１しくは約８０度に及ぶことを特徴と
   する特許請求の範囲第２０項に記載の燃焼装置。 ２２、上記空気入口の自由横断面は可変でｓｂ、同期的
   に拡大まだは減少可能であることを特徴とする特許請求
   の範囲第１６項乃至第２１項のいずれか１項に記載の燃
   焼装置。