JPS62116811A

JPS62116811A - エツジ付バ−ナ装置

Info

Publication number: JPS62116811A
Application number: JP25544885A
Authority: JP
Inventors: Tadahisa Masai; 政井　忠久; Shigeki Morita; 茂樹森田; Shigeto Nakashita; 中下　成人
Original assignee: Babcock Hitachi KK
Current assignee: Mitsubishi Power Ltd
Priority date: 1985-11-14
Filing date: 1985-11-14
Publication date: 1987-05-28
Anticipated expiration: 2009-04-13
Also published as: JPH0627562B2

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）本発明はエツジ付バーナ装置に係り、特に微粉炭などの
固体燃料の燃焼時に低ＮＯｘ化とともに、安定な燃焼を
達成できるバーナ装置に関する。

（発明の背景）最近の燃料事情の変化により、火力発電所用大型ボイラ
を初めとする事業所用大型ボイラにおいても石炭を燃料
とするものが増加している。この場合、石炭は微粉砕さ
れ、例えば２００メツシュ通過量７０％程度の微粉炭と
され、燃焼性、制御性を向上させるようにしている。

しかしながら、周知のとおり、燃焼によって副生ずるＮ
Ｏｘは往々にして高負荷燃焼バーナにおいて発生しやす
く、これが大気汚染の元凶の一成分であるところから、
幾つかの基本的なバーナ改良または火炉全体の燃焼改善
が行なわれてきている。微粉炭燃焼において特に問題と
なるのは、微粉炭中に大量に（通常は１〜２ｗｔ％）含
有される有機形態の窒素（以下Ｆｕｅｌ　　Ｎと称す）
に起因するＮＯｘの大部分を占めている。

ここで、Ｆｕｅｌｌ　　ＮからＮＯｘとＮ２の生成反応
は各々次式（１）、（２）に示すとおりであリ、かつ両
反応が競合的に行なわれている。

したがってＮ２の生成を優先し、かつ高負荷燃焼を維持
させるためには、高温還元炎の確保が重要なポイントと
なる。

一般に二段燃焼と呼ばれる燃焼法は、この燃焼反応の応
用であり、火炉のバーナゾーンで空気不足状態をつくっ
て高温還元炎を形成させ、不足分の空気をバーナの後流
に設けられた、いわゆるアフタエアポートより投入して
完全燃焼させることにより、火炉全体で燃焼改善を行な
い、ＮＯｘ排出量を低減するものである。

しかしながら、上述の二段燃焼にあっては、空気不足な
バーナゾーンで燃え残りの石炭粒子（チャー）が生成し
、これをアフタエアによって完全燃焼せしめるには炉内
に大きな空塔部を必要とする。したがって上記燃焼法は
原理的には極めて有効な低ＮＯｘ燃焼法であるにもかか
わらず、ある程度の限界を有している。

このことから、ボイラ全体の燃焼を制御する代わりに、
各バーナが各々前記原理に基づいて低ＮＯｘ燃焼を行な
うよう構成した、いわゆるデュアルレジスタタイプのバ
ーナが開発されている。

しかしながら、この種のタイプのバーナでは、通常、２
次空気と３次空気はスリーブで分離され、それぞれ旋回
手段を通して供給されてはいるものの、実際にはバーナ
スロート出口近傍で微粉炭流、２次空気流および３次空
気流は容易に混合し、燃焼初期において高温還元炎を十
分に分離維持することが困難であることが判明した。ま
た、従来のタイプによる保炎は、いわゆる微粉炭の広角
度散布型インペラによるものであり、この種の保炎では
バーナ中心軸近傍に高温還元炎を集中して存在させるこ
とは極めて困難であった。

一方、石炭はその性状により燃焼性、排ガス特性が大幅
に変化する性質を有している。特に揮発分が少ない難燃
性石炭に対して、安定な燃焼を行なうためには種々の改
良が必要となってきている。

従来のバーナ装置は、１次スリーブ先端に保炎リング（
フレームキャップ）１６を設け、かつその内周の１次空
気口側に、第８図に示すように保炎リングの平面部を部
分的に延長した複数°個のエツジ部１６Ａを設けた構造
となっている。

（発明が解決しようとする問題点）従来技術による第１の欠点は、バーナスロート流速が速
くなると再循環領域の形成が破壊され、その結果、火炎
が不安定になることである。このためにバーナの最適流
速の範囲、すなわち火炎安定幅が狭くなるという欠点が
ある。

また従来技術による第２の欠点は、バーナ口のごく近傍
では、燃焼ガスの再循環域の形成が困難であるためにバ
ーナ口近くの火炎は、常にある空間的距離持っているこ
とである。つまり、火炎の前縁が常に固体面より離れて
おり、条件変化によっては火炎の吹き飛びが起こること
であった。

従来技術による第３の欠点は、上記第２の欠点から、火
炉内のドラフト変動が大きく、燃料がガスや油燃焼の場
合には、燃焼振動を起こすことがあった。

本発明の目的は、上記した従来技術の欠点をなくし、広
い燃焼条件に対して安定な火炎が得られるエツジ付バー
ナ装置を提供することにある。

（問題点を解決するための手段）要するに本発明は、バーナ口に特定の乱流エツジを有す
る保炎リング（フレームキャップまたはプランツボディ
）を挿入し、後流に生じる乱流渦によって火炎の安定化
を図るとともに、同時に乱流部への燃料の供給も同時に
行なわれるようにし、これにより、特に難燃性である高
燃料比炭にも対処できるようにしたものである。

すなわち、本発明は、燃料を１次空気とともに１次スリ
ーブに搬送し、その外側に同心状に設けられた２次スリ
ーブから燃焼用空気を供給するバーナ装置において、１
次空気口の微粉炭流に乱流を与える乱流エツジを設け、
かつ該乱流エツジ側部に流れが拡大するようなテーパ部
を設けたことを特徴とする特（実施例）第１図は、本発明の一実施例を示すバーナ装置の断面図
、第２図は、そのＡ視図、第３図は、第２図のＢ部を示
す拡大図である。このバーナ装置は、中心軸に油ガン１
１が挿入される１次スリーブ１７と、その先端に設けら
れた断面略し字状の保炎リング１６と、該保炎リング１
６の内周に間隔をおいて複数個設けられた乱流エツジ１
６Ａと、前記１次スリーブ１７の外側に同心状に設けら
れた２次スリーブ９と、その先端に設けられた２次ガイ
ドスリーブ９Ａと、該ガイドスリーブに設けられた２次
空気取入口５およびスライドダンパ４と、前記１次スリ
ーブ１７の内壁に設けられたベンチュリ１２と、２次ス
リーブ９内に設けられた２次ベーン６と、火炉壁３と、
２次スリーブ９の間に形成された２次空気通路に設けら
れたエアレジスタ８とから主として構成されている。風
箱１は、風箱壁２とボイラ壁３で構成されており、風箱
１内には１個または複数個のバーナが設置されている。

なお、７は２次空気口、１０は３次空気口、１２は重油
ノズル、１３は１次空気と微粉炭、１５は１次空気口で
ある。

第２図には、１次空気口１５の中に８個の乱流エツジ１
６Ａが設けられた状態が示されている。

また第３図および第４図には、乱流エツジ１６Ａの両側
に設けられたテーパ部１８が示されている。

このような構成において、燃焼用空気は押込通風機で加
圧され、空気加熱器で排ガスと熱交換して加熱され、ダ
ンパにて空気量調整を行なった後、ダクトで導かれて風
箱１へ供給される。風箱ｌに供給された燃焼空気の一部
は、２次スライドダンパ４で調整された２次空気取入口
５から２次スリーブの内に入り、２次ベーン６により旋
回流となり、２次空気ロアから火炉内へ供給される。残
りの燃焼空気は、３次エアレジスタ８で旋回流となり、
３次空気口１０から火炉内へ供給される。

一方、ミルで粉砕され、１次空気で搬送された微粉炭は
、１次空気による微粉炭ガス流１３としてバーナに供給
され、ベンチュリ１４で絞られて流れを整流された後、
１次空気口１５から火炉内へ供給される。なお、微粉炭
ボイラの起動時には、油が供給管１１を通り、油噴霧ノ
ズル１２から炉内へ供給される。

上記実施例によれば、保炎リングの内周に乱流エツジ１
６Ａを設けたことにより、バーナ口近傍に小さな乱流渦
が発生し、これにより燃焼速度が急激に増加し、火炎を
極めて安定化することができる。

すなわち、第３図および第４図に示すように、微粉炭流
１３は、乱流エツジ１６Ａにより、一旦絞られた後、急
激に拡大するために、乱流エツジ１７の後流側に後流渦
Ａ１９および後流渦Ｂ２０が発生し、これにより燃焼速
度が増加し、火炎が安定化する。テーパ部１８は、微粉
炭流１３の流れを急速に拡大し、乱れの発生を促進する
。

第５図は、第２図Ｂ部の他の具体例を示す説明図で、こ
こでは、乱流エツジ２１の間にスリット２２を設けた構
造のものとなっている。

第６図は、第５図のＤＤ断面を示したものであり、スリ
ット開口部２２での急速な減速とスリット渦２５の発生
を促進するために、第３図と同様にテーパ部１８を設け
ている。スリット部２２を流出する微粉炭は直ちに減速
し、スリット渦２５を形成し、乱流エツジ２１の後流の
乱流１９．２０の発生をさらに促進する。

このようにして乱流エツジ後流に小さな乱流渦をつくる
ことにより、燃焼を極めて安定化することができる。こ
の形式の乱流エツジ２１は、揮発分が少なく、天分の多
い難燃性の高燃料比炭に対して極めて効果的である。

第７図は、第２図のＢ部の他の実施例を示したものであ
る。乱流エツジ２４には、第３図、第５図と同様に両端
にテーパ部１８を有しているとともに、図示のように丸
型開口部２３が複数個設けられている。この断面形状は
第６図と同様に後流側を拡大した断面となっている。こ
の実施例によれば、小さな開口部２３を有するために流
れの減速が速く、乱流エツジ２４の後流側への燃料の供
給が迅速に行なわれ、火炎の安定化が達成される。

（発明の効果）本発明によれば、前述の乱流エツジによって乱れが増大
し、この部分より安定した火炎を形成することができる
。なお、これは１次空気のみによる保炎であり、２．３
次空気口の旋回による効果は影響を及ぼしていないため
、本発明によればバーナの最適流速の動作範囲が著しく
拡大されることになる。また乱流エツジによって乱流エ
ツジ部から火炎が形成されるので、火炎前縁が固定化さ
れ、火炎の吹き飛びが起こりにくくなる。さらに上記の
ように火炎前縁が固定化されるので、火炉内のドラフト
変動が小さくなり、静かな燃焼を行なうことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例を示すバーナ装置の断面図
、第２図は、第１図のＡ視図、第３図は、第２図のＢ部
の詳細図、第４図は、第３図のＣＣ線に沿った矢視方向
の断面図、第５図は、第２図のＢ部の他の実施例を示す
詳細図、第６図は、第５図のＤＤ線に沿った矢視方向の
断面図、第７図は、第２図のＢ部のさらに他の実施例を
示す詳細図、第８図は、従来のバーナ装置の保炎リング
の部分拡大図である。 ■・・・風箱、２・・・風箱壁、３・・・火炉壁、４・
・・２次スライドダンパ、５・・・２次空気取入口、６
・・・２次１０・・・３次空気口、１２・・・重油ノズ
ル、１３・・・１大空気＋微粉炭、１４・・・ベンチュ
リ、１５・・・１次空気口、１６・・・保炎リング、１
６Ａ、２１．２４・・・乱流エツジ、１７・・・１次ス
リーブ、１８・・・テーパ部、１９・・・後流渦Ａ、２
０・・・後流渦Ｂ１２２・・・スリット開口部、２３・
・・丸型開口部、２５・・・スリット渦。代理人　弁理士　川　北　武　長第１図　　　　第２図第３図　　　第４図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）燃料を１次空気とともに１次スリーブに搬送し、
その外側に同心状に設けられた２次スリーブから燃焼用
空気を供給するバーナ装置において、１次空気口の微粉
炭流に乱流を与える乱流エッジを設け、かつ該乱流エッ
ジ側部に流れが拡大するようなテーパ部を設けたことを
特徴とするエッジ付バーナ装置。
（２）特許請求の範囲第１項において、乱流エッジ内に
１個または複数個のスリットを設けたことを特徴とする
エッジ付バーナ装置。
（３）特許請求の範囲第１項または第２項において、乱
流エッジ内に１個または複数個の小孔を設けたことを特
徴とするエッジ付バーナ装置。