JPS63311007A - 石炭燃料の炉のためのバーナ組立体 - 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】 九肛Δ光」 本発明は大きな蒸気発生装置、すなわちボイラーのため
のバーナ組立体に関する。各組立体は粉砕された石炭及
び空気をそれを燃やす炉に供給する。このようなボイラ
ーは典型的に、多くの小さなボイラーを有する特定の応
用に使用している間、パワーの発生または熱の生成のな
めに地面に置かれている。

１刊！リリト 典型的に、炉の壁は、水が循環し、過熱され、蒸気に変
換され、通常は炉の上の大きなドラムに集められ水管ま
たはパイプと整列されている。多量な水を加熱するため
に、複数のバーナ組立体を使用でき、それを工場の設計
に会わせて炉の少なくとも１つの壁、各コーナまたは上
部に挿入された。バーナは、少なくとも、燃焼の熱が偏
りなく広がるようにその燃焼が炉の内部の中心付近てな
されように配置される。

石炭燃料は石炭ノズルを通過して炉に供給される前に、
粉砕される。そして、燃焼は、石炭の着火に必要な温度
を与える僅なガスまたはオイルのの炎により開始しする
。粉砕された石炭を運ぶための空気に加え、他の空気が
空気またはウィンドボックスを通って供給され、バーナ
組立体が位置する大きな導管内を循環する。この空気が
粉砕された石炭の周りを取り囲むようにして炉の中に入
リ、適正な燃焼のための空気源になる。さらに、より多
くの空気を他の空気源から炉の中に供給できる。石炭の
ノズル口付近で燃え始め、炉の中心まで伸びるように燃
焼が制御される。燃焼が適当に制御されないと、炎はそ
の先端からある距離までしか始まらず、ジェットまたは
トーチのような細い形でしか燃えない。これが生じると
、石炭の一部が燃え残り、炉の床に落ちるかまたは炉を
通過し、熱交換器の表面に付着する。このことは装置を
致命的にする。燃焼につれて、炎は炉の中心を越えて、
むらが生じ遠くの壁にある管の幾つかに達し、良好な燃
焼を行えなくなる。さらに、細い、鉛筆のような炎は広
く広がったものと同じエネルキを要することが分かって
いる。石炭バーナの動作には、炉に燃料と空気の総量が
供給することが含まれている。燃料及び空気についての
個々の制御は、粉砕機の容量、主な送風された流れにつ
いてのマクロな調節により行われる。石炭と空気を適切
に混合するために、いろいろに設計され、いろいろな形
状のレジスタドアが使用された。これらレジスタドアは
一般に炉の石炭の投入し１から離れ、あるバーナｌ＼の
送風／停市ゲートのうよに機能するものて、制御装置で
はない。在来のバーナは、完全て最大の燃焼が生しるよ
うに十分な空気を石炭粒子に供給するために粉砕された
石炭を取り囲み、その間を通過し、掻き乱す空気源、導
管及び渦巻（ｓＩＩＩｉｒｌｉｎｇ）装置をいろいろに
組み合わせたものを使用する。尤も、十分で完全な燃焼
は、石炭バーナ／炉の境界面の特定の位置て適性に混合
された空気と燃料との正しい量を供給することのみによ
り達成される。

今日、バーナ組立体が使用され、いろいろな設計がなさ
れ、炎の制御、調節かなされとにもかかわらず、多くの
時間、石炭燃料が浪費され、多くの場合、最大の燃焼効
率を得ることができなかった。燃焼効率を高めるために
、バーナ組立体は複雑化する一方で周期的な移動、分解
、クリーニング、置き換えを要する部品のためにその炉
には多くの労力と時間が必要となる。

発明の開示 したがって、本発明の目的は、熱及び蒸気を発生させる
ために石炭燃料を燃焼させるための炉などに対するバー
ナ組立体を提供することである。

本発明の他の目的は、石炭燃料をより燃焼させるたのバ
ーナ組立体を提供することである。

さらに、本発明の目的は、制御され、改良された炎のパ
ターンを与えるバーナ組立体を提供することである。

さらに、本発明の他の目的は、より効率的て、保守管理
に費用がかからないバーナ組立体を提供することである
。

さらに、本発明の他の目的は、粉砕された石炭燃料の効
率を改良する方法を提供することである。

さらに、本発明の他の目的は、炎のパターンを制御し、
改良するための燃料方法を提供することである。

既知のバーナ組立体の利点とともに、以下で説明で明ら
かになるこれらおよび他の目的は以下の説明および特許
請求の範囲の発明により達成される。

一般に、炉において粉砕された石炭の燃料のためのバー
ナ組立体は、第１の空気源を炉の内部に提供する手段と
、粉砕された石炭を炉の壁を通してその内部に送り込む
供給手段と、第２の空気流を前記供給手段を通り第１の
空気流から離して炉の中に供給する手段と、複数の羽根
を有する渦巻き手段とから成る。その渦巻き手段が有す
る羽根は、第１の空気流がその羽根のまわりを通過する
ことて、回転し粉砕された石炭を貫通するように、供給
手段のまわりに挿入されている。

燃料効率を高めるバーナ組立体により粉砕された石炭お
よび空気を炉の中に供給する方法も提供する。このよう
な方法は、第１の空気流を炉の内部に提供する工程と、
円錐状に広かった粉砕された石炭を炉の壁を通して燃料
供給手段により炉の内部に送り込む工程と、第２の空気
流を供給手段を通し、第１の空気流から離して炉の内部
に送風する工程と、空気流の一部が炉の内部へ軸線方向
に進む一方で、他の部分が回転を受けるように第１の空
気流を阻止する工程と、円錐状の石炭が炉の中に入ると
外に粉砕された石炭を取り囲み、それと同時に、両方の
空気流を掻き乱すために円錐状の石炭を第２の空気流に
より拡張させる工程とから成る。

火ｌｌ引 第１図において、符号１０て示されているバーナ組立体
１０が炉１２の壁１１に取り付けられている。炉の内部
１３には、水が循環し、過熱され蒸気への変換を行う複
数の管１４が壁にそって並べられている。

第１図には、水／蒸気管を有する炉が示されているが、
説明のため炉の上部はなく、蒸気の循環のための及び水
の循環のための蒸気ドラムも示されていない。本発明は
、炉や蒸気の発生に関するものではなく、そこて使用し
うる改良されたバーナ組立体に関するものである。した
がって、本発明が３つの組立体あるいは複数のものに限
定さえれるものではなく、１つの組立体に利用すること
ができることは理解できよう。さらに、その組立体は炉
の側壁や角に取り付けることかてきる。

石炭はホッパ１５から供給され、シュート１６を通り石
炭粉砕機１８に送られる。その粉砕機は在来のものであ
り、石炭を所望の大きさに砕くための適切な破砕手段を
内部１３に設けられている。ファン空気はファン１９を
通って粉砕機に供給され、そのため石炭粒子は石炭パイ
プ２０に送られる。所望の大きさの石炭粒子を排出する
なめに粉砕機の中にスクリーンまたは分類機が通常設け
られている。

空気はまた、送風機２１及びバイブ２２により石炭燃料
に供給される。ウィンドボックス２３がまた、粉砕され
た石炭を燃焼するためにファン２４により多量の空気を
炉の内部に供給するためのマニホルドと成るように設け
られている。各バーナ組立体は、組立体の分解、組立が
可能なようにボルトやフランジく図示せず）により壁１
１ののと部２５に取り付けられている。第２図に、バー
ナ組立体１０が示されている。それは、ウィンドボック
ス２３または他の空気供給源、石炭管供給手段３０、第
２の空気供給手段及び渦巻機３２から成る。ウィンドボ
ックス２３は、第１図で示したよう大きなダクトのよう
な構造物であり、炉１２の内部へのと部２５を通って送
風される加圧された空気のための容積を確保する。

それは、炉が燃焼熱を有するようにシールされるので粉
砕された石炭の燃焼のための主な空気源である。

通常は、レジスタドア３３が、特定のバーナ組立体１０
が使用されないとき、のど部２５を通過した流れを乱ず
ためにウィンドボックス内に設けられている。これらド
アは、ロッド３５によりほぼ′円形のフレーノ、３４に
枢着されている。連結手段（図示せず）が、ドアを開閉
位置と閉鎖位置のとの間を回転するように動作される。

主要な空気源が必要とされ、上述されているが、本発明
のバーナ組立体がその動作においてレジスタドア３３を
必要としないことは理解されよう。バーナ組立体が点火
されると、それらは燃焼させるときは開けられ、その他
のときは閉じられる。

石炭管または供給手段３０は直径が８乃至２４インチ（
２０乃至６０）の金属管である。それは炉ののど部２５
を通過し、炉の内部の端部３６で開放される。

反対の端部３８で供給手段３０が粉砕機１８により管２
０に連結されている。供給手段３０裏壁４０にある開口
部３９を導管３１が通過している。

第２図において、空気の主な量はウィンドボックス２３
からのと部２５を通り直接炉の内部に供給される。渦巻
機３２（空気を吹き飛ばすものではないが）炉の壁１１
を貫通ずる開口の中に設けられている。その渦巻機３２
は、供給手段３０の端部３６に取り付けられている複数
の羽根４４から成る。その羽根４４はのど部２５の内壁
４５に向がっ゛Ｃ放射方向に伸びている。狭い軸方向の
スペースが各羽根４４の最外端４８と内壁４５との間に
形成されている。このスペースはのど部２５を移動する
空気を渦巻機３２の回りを通過し、軸線方向に流すため
に必要である。渦巻機の直径は、のど部２５の内径より
もかなり小さく、外側環状リングか羽根の端部４８を取
り囲む。

したがって、のど部２５を通って軸線方向に流れる相当
な量が渦巻機３２０回りを流れる。渦巻機３２の直径を
のと部２５の直径まて徐々に増加させると、炎のパター
ン全体にわたって制御できるとともに、燃焼効率を改良
することかてきる。外側リングを無くし、スペース４６
を設けると、空気のいくらかを渦巻機のまわりに流すこ
とができ、制御および効率にかなり寄与することができ
る。

第３および第５図において、渦巻機３２が詳細に示され
ている。各羽根４４は曲げられ、凹状裏面５０と凸状表
面５１（それは炉の内部に向けられている。）を有する
。各羽根はまた、のど部２５の中に拘束される先端５２
及び炉の内部に向けられ末端５３がある。この羽根が、
１つの羽根の先端５２が次の羽根の末端５３とオーバー
ラツプするオーバーラツプ形状となるように管の端部３
６にそれぞれ取り付けられている。

このように、のど部２５を通過する空気はどの羽根も真
っずぐに通過することができず、裏面５０とまず接触す
る。空気が羽根の先端５２のまわりを移動すると、その
経路は隣接する羽根の末端５３により押し進められる。

羽根がそれぞれ曲げられているので、それらによって形
成され曲がった通路５４を通過しそれが炉に入ったとき
回転した流れになる。導管３１は、１つまたはそれ以上
のスパイダー５５により石炭管の中て中心をきわされ、
支持されている。導管３１の口５６は石炭管３０の口５
８の僅が内側で終わっている。その目的は、第２の空気
源を炉の中に押し入れられる粉砕された石炭の粉流の中
心にもっていくことである。しかし、渦巻機（空気を前
進させるものてはない）６０を口５６の中て使用するこ
とができる。

渦巻機６０が、軸６２に溶接される複数の羽根を有する
。羽根の最外端６３はそのいくつがか適所にびＪう溶接
され得るように導管３１の内壁６４に直接伸びている。

各羽根６１は凹状裏面６５、凸状表面６６、並ひに先端
及び末端６８及び６９を有する。渦巻機６０の寸法が渦
巻機３２より小さいけれども、その池は類似している。

渦巻機は、主要な空気の流れが一方向、たとえば時計方
向に回転するが、第２の空気の流れが他方向、たとえば
反時計方向に回転するように好適に構成される。もちろ
ん、寸法が小さいため、渦巻機６０と導管３１の内壁６
４との間に軸線方向のスペースは設けられていない。こ
のことについて、第４図はいろいろな流れのパターンを
図形にして示している。まず、粉砕された石炭と空気の
混合は石炭管供給手段３０の口５８を出て行き、そこて
はそれは末広がりの円錐またはしょうごＡのように外に
向かって広がる。のど部２５を通過する第１の空気は満
巻機３２と接触し、円錐Ｂ内で円錐Ａの粉砕された石炭
燃料を取り囲む。円錐Ｂ内の空気は矢印Ｃの方向に回転
し、空気による石炭燃料の分散を容易にする。同時に第
２の空気は、導管３１を通過してＤの所に送られ、円錐
Ａの中に直接に入る。第４図に示されていない渦巻機６
０により、第２の空気のが矢印Ｅの方向に回転し、第１
の空気の円錐Ｂがそれを掻き乱すときに燃料の円錐Ａを
開くようにする。これらの結果、石炭管供給手段３０の
口のところに空気が非常に集中し、空気は前に進むので
はなく燃料の円錐Ａを形成し、それは空気の円錐Ｂ及び
Ｄを貫通し、燃料効率が最大限になるように石炭粒子が
空気と混合される。

したがって、本発明により、使用可能な空気を粉砕され
た石炭粒子の流れのごく近傍に送風する構造を利用する
改良バーナ組立体が提供される。

前述のバーナ組立体を使用することにより、燃焼効率を
高めるために空気を粉砕された石炭に供給する本発明の
方法を容易にする。前述したように、このような方法は
、粉砕された石炭の円錐Ａを炉１２の壁１１を通過させ
て、燃料供給する手段３０によりその内部に送り、第２
の空気りの流れをその供給手段を通過させて、第１の空
気流れから離して炉の中に供給し、空気の一部が炉の内
部に軸線方向に進み、たの一部が回転するように第１の
空気の流れを妨け、両方の空気の流れにより炉の中の石
炭の円錐を乱すために、石炭の円錐が炉に入るときに粉
砕された石炭の円錐を第１の空気により取り囲み、それ
と同時に石炭の円錐を第２の空気の流れにより伸長させ
ることにより実施できる。

したがって、ここで説明してきたようなバーナ組立体が
構成され、組み立てられ、使用される仕方は当業者であ
れば明らかであろう。前述の開示に基づいて、説明され
た組立体の使用が前述の目的を達成することも明らかて
あろう。本発明のバーナ組立体がいろいろなタイプの炉
に利用することができることも明らかであろう。

特許請求の範囲内でいろいろに変形することができ、し
たがって、前述の技術思想から逸脱することなく特定の
構成要素を選択てきる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、石炭燃料および空気源を有する３つのバーナ
組立体を組み込んだ蒸気発生器の炉の全体の斜視図であ
る。 第２図は、本発明を実施した、第１図の２−２線に沿っ
たバーナ組立体の部分拡大断面図である。 第３図は、第２図のバーナ組立体から見た空気渦巻機の
正面図である。 第４図は、本発明のバーナ組立体から噴出した空気およ
び燃料の混合物の概略図である。 第５図は、第３図の３−３線に沿った空気渦巻機の羽根
の拡大図である。 ［主要符号の説明］ １０・・・バーナ組立体　　１２・・・炉１５・・・粉
砕機　　　　　２１・・・送風機２３・・・ウインドボ
ックス ２５・・・のど部　　　　　３０・・・石炭供給器３２
．６０・・・渦巻機　　　３３・・・レジスタドア４４
．６１・・・羽根 Ａ・・・石炭の流れ　　　Ｂ・・・第１の空気流Ｃ・・
・回転方向　　　　Ｄ・・・第２の空気流Ｅ・・・回転
方向 特許出願人　　　コントロール・システムズ・カンパニ
ー 代理人　弁理士　　竹　内　澄　夫 ＦＩＧ、　５

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、炉内で粉砕された石炭を燃焼させるためのバーナ組
   立体であって、 第１の空気流を前記炉の内部に供給する手 段と、 円錐状の粉砕された石炭を前記炉の壁を通 してその内部に送る送り込み手段と、 第２の空気流を前記供給手段を通し、前記 第１の空気流から離して前記炉内に供給す手段と、 前記第１の空気流が羽根の周りを通過する ことで、回転し、前記円錐状の粉砕された石炭の中を貫
   通するように、前記供給手段のまわりに配置される複数
   の羽根を有する渦巻手段と、 から成る組立体。 ２、請求項１記載の組立体であって、 炉が前記バーナ組立体のためのポートを有 し、 前記第１の空気流を与える手段が前記ポー トを通るウインドボックス開口から成る、 ところの組立体。 ３、請求項２記載の組立体であって、 前記供給手段が前記ウインドボックスを貫 通し、前記ポートを通過して伸びる口を有する、 ところの組立体。 ４、請求項３記載の組立体であって、 前記渦巻手段が前記供給手段の口により支 承される、 ところの組立体。 ５、請求項３記載の組立体であって、 前記羽根の最外端が前記空気流の一部が通 過する軸線方向のスペースを形成するため、前記ポート
   の内壁から僅かに離れたところに位置する、ところの組
   立体。 ６、請求項３記載の組立体であって、 前記第２の空気流供給手段が前記送り込み 手段を通過する、ところの組立体。 ７、請求項６記載の組立体であって、 前記第１の空気流内に挿入される複数の羽 根を有し、前記第２の空気流を前記複数の羽根を通過さ
   せ、前記第２の空気に回転を与え前記円錐状の石炭を伸
   長させるための第２の渦巻手段を更に有する、 ところの組立体。 ８、燃焼効率が高められるように、バーナ組立体により
   粉砕された石炭及び空気を炉内に供給する方法であって
   、 前記炉内に第１の空気流を送風する工程と、燃料送り込
   み手段により円錐状の粉砕され た石炭を前記炉の壁を通して、その内部に送り込む工程
   と、 第２の空気流を前記送り込み手段の中を通 過させ、前記第２の空気流から離して前記炉の内部に送
   風する工程と、 前記空気流の一部が前記炉の内部へと軸線 方向に進み、他の一部が回転するように前記空気流を妨
   げる工程と、 前記両空気流により前記炉１２の内部の前記円錐状の石
   炭を乱すために、前記円錐状の石炭が前記炉に入るとき
   に前記円錐状の粉砕された石炭を取り囲み、それと同時
   に前記円錐状の石炭が前記第２の空気流により伸長させ
   られる工程と、 から成る方法。 ９、請求項８記載方法であって、 前記空気流を回転させることにより妨げる ところの工程を更に有する、 ところの方法。