JPS633112A - スラリ−燃料燃焼用バ−ナ - 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】 産業上の利用分野 本発明は、燃料としてスラリー燃料を使用するボイラ、
化学工業炉等で使用される燃焼用バーナに関する。

従来の技術 第４図は、従来のスラリー燃料燃焼用バーナを示したも
のである。第４図において、ｌはバーナ風箱本体で、中
心部に燃料コンパートメント２が配置されている。４は
補助空気コンパートメントで、燃料コンパートメント２
の上下に配置されている。５は燃料空気ノズル、７は補
助空気ノズル、８は保炎器、１０はバーナガンである。

１２は燃焼用空気本管で、燃料部空気管１５と、補助空
気管１７に分岐される。１３はスラリー燃料本管で、ス
ラリー燃料管１８に接続される。１４は噴霧媒体本管で
、噴霧媒体管２０に接続される。２２は燃焼用空気、２
３はスラリー燃料、２４は噴霧媒体、２５は燃料部空気
、２７は補助空気、３２は火炎を夫々示している。３４
は炉内、３５は風量調節用ダンパ、３６はアトマイザで
あり、これらが図示の如く配置されて、スラリー燃料燃
焼用バーナを構成している。

次に、このように構成されたバーナの作用を説明する。

図示されていない通風装置により、燃焼用空気本管１２
を通して送風されて来た燃焼用空気２２はバーナ風箱本
体ｌに送り込まれる。

バーナ風箱本体ｌに送り込まれた燃焼用空気２２は燃料
部空気２５と補助空気２７とに分れ、バーナ風箱本体ｌ
に内蔵された風ｆｆ１Ｍ節用ダンパ３５によって夫々所
定流量に設定される。

燃料部空気２５は、燃料コンパートメント２の出口部に
設けられた燃料空気ノズル５から炉内３４へ吹込まれ、
補助空気２７は補助空気コンパートメント４の出口部に
設けられた補助空気ノズル７から炉内３４へ吹込まれて
燃焼に供される。

−方、スラリー燃料２３は、図示されていないスラリー
燃料供給装置によりスラリー燃料本管１３を通して燃料
コンパートメント２に設けられたバーナガン１．０に送
り込まれ、バーナガンｌＯ先端に取付けられたアトマイ
ザ３６へ達する。

噴霧媒体（蒸気又は圧縮空気）２４は図示されてない噴
霧媒体発生装置により噴霧媒体本管１４を通して燃料コ
ンパートメント２に設けられたバーナガン１０に送り込
まれ、バーナガンｌＯ先端に取付けられたアトマイザ３
６へ達する。

アトマイザ３６へ送り込まれたスラリー燃料２３と噴霧
媒体２４は混合して炉内３４へ噴射され、別途燃料空気
ノズル５及び補助空気ノズル７から吹込まれた燃料部空
気２５及び補助空気２７と拡散混合しつ＼燃焼し、火炎
３２を形成するが、火炎３２の着火点近傍の燃焼は燃料
部空気２５中の酸素によって行なわれ、それ以降の燃焼
は補助空気２７中の酸素によって行なわれる。

発明が解決しようとする問題点 従来のスラリー燃焼用バーナでは、補助空気２７がアト
マイザ３６で噴霧媒体２４と混合し、噴射されたスラリ
ー燃料２３に近接して吹込まれるため、仮に燃料部空気
２５の投入割合を減じてもスラリー燃料２３によって形
成された火炎３２に対する補助空気２７の拡散混合が速
くなって高温のＮ０ｘ（窒素酸１ヒ物）反応領域が形成
されＮＯｘ発生量が増大すると云った欠点を有していた
。

すなわち、第３図に示されているように、空気比（燃焼
用空気量／スラリー燃料量×理論空気量）λとＮＯＸの
関係において、空気比λ≧１．０の範囲では空気比の増
加に比例してＮＯｘが上昇する傾向にあることは一般に
よく知られていることである。

問題点を解決するための手段 上記の問題点を解決するために、本発明では、中心部に
燃料過剰コンパートメントが配置されるとともに、その
上下方向に配置された燃料稀薄コンパートメントおよび
補助空気コンパートメントを有するバーナ風箱本体と、
前記燃料過剰コンパートメントに設けられ、全スラリー
燃料の６０〜８０％を炉内へ噴射させる第１のバーナガ
ンに取付けられた第１のアトマイザと、前記燃料稀薄コ
ンパートメントに設けられ、全スラリー燃料の２０〜４
０％を炉内へ噴射させる第２のバーナガンに取付けられ
た第２のアトマイザと、前記補助空気コンパートメント
に設けられ、前記第１のアトマイザによる火炎方向へ向
かないように傾斜させた補助空気ノズルと、前記第１の
バーナガンによって形成される火炎の空気比を０．１〜
０．５に、前記第２のバーナガンによって形成される火
炎の空気比を０．５〜１．０に設定する設定手段とを備
えたスラリー燃料燃焼用バーナを提供する。

作用 上記の手段では、バーナ風箱本体を３つのコンパートメ
ントに分割し、かつ燃料コンパートメントを燃料過剰コ
ンパートメントと燃料稀薄コンパートメントに分けて、
残りを補助空気コンパートメントとし、これらを、中心
部に燃料過剰コンパートメントを配置してその上下に燃
料稀薄コンパートメントと補助空気コンパートメントを
配置している。従って、燃料稀薄コンパートメントと補
助空気コンパートメントとは位置が離れるので、高空気
比の燃料稀薄コンパートメントによる火炎と補助空気コ
ンパートメントからの補助空気との干渉が防止される。

また、補助空気コンパートメントに隣接配置されていて
補助空気との干７歩が避は難い燃料過剰コンパートメン
トによる火炎に対しては、空気比を低く設定するととも
に、補助空気コンパートメントの補助空気ノズルを、燃
料過剰コンパートメントによる火炎方向を向かないよう
に傾斜させることによって、その火炎と補助空気との拡
散混合を緩やかにして、ＮＯｘか増大するのを防止して
いる。

実施例 以下本発明の一実施例を第１図、第２図を参照して詳細
に説明する。

第１図は本発明に係るスラリー燃料燃焼用バーナの一実
施例を示したもので、１０１はバーナ風箱本体であり、
中心部に燃料過剰コンパートメント１０２が配置されて
いる。この燃料過剰コンパートメント１０２の上下に夫
々燃料稀薄コンパートメント１０３および補助空気コン
パートメント１０４が配置されている。各コンパートメ
ント１０２．１０３．１０４には夫々燃料過剰部空気ノ
ズル１０５、燃料稀薄部１１０は、燃料過剰コンパート
メント１０２のバーナガンであり、先端にアトマイザ１
３６が取付けられているとともに、バーナガン１１０先
端部の周りに保炎器１０８が設けられている。

１１１は燃料稀薄コンパートメント１０３のバーナガン
であり、先端にアトマイザ１３７が取付けられていると
ともに、バーナガン１１１の先端部の周りに保炎器１０
９が設けられている。

なお、アトマイザ１３６．１３７は、夫々空気ノズル１
０５、１０６の先端より５０〜１５０ＩＩ１ｍ奥の方に
設けられており、かつ噴霧角を３５゛以下に設定しであ
る。

１１２は燃焼用空気本管で、燃料過剰部空気管１１５、
燃料種薄部空気管１１６、補助空気管１１７に分岐され
ている。

１１３はスラリー燃料本管で、燃料過剰部スラリー燃料
管１１８と燃料稀薄部スラリー燃料管１１９に分岐され
ている。

１１４は噴霧媒体本管で、燃料過剰部噴霧媒体管１２０
および燃料種薄部噴霧媒体管１２１に分岐されている。

１２２は燃焼用空気、１２３はスラリー燃料、１２４は
噴霧媒体、１２５は燃料過剰部空気、１２６は燃料種薄
部空気、１２７は補助空気、１２８は燃料過剰部スラリ
ー燃料、１２９は燃料稀薄部スラリー燃料、１３０は燃
料過剰部噴霧媒体、１３１は燃料種薄部噴霧媒体、１３
２は燃料過剰部火炎、１３３は燃料種薄部火炎を夫々示
している。

また、１３４は炉内、１３５は風量調節用ダンパであり
、これらが図示の如く配置されて、スラリー燃料燃焼用
バーナを構成している。

次に、このように構成された本発明に係るスラリー燃料
燃焼用バーナについて、各アトマイザ１３６、１３７の
燃料流量比や空気比の設定を含めその作用を説明する。

図示されていない通風装置によって燃焼用空気本管１１
２を通して送り込まれて来た燃焼用空気１２２は燃料過
剰部空気１２５、燃料種薄部空気１２６及び補助空気１
２７に分かれ、バーナ風箱本体１０１に内蔵された風量
調節用ダンパ１３５によって夫々、所定流量に設定され
る。

燃料過剰部空気１２５は燃料過剰コンパートメント１０
２の出口部に設けられた燃料過剰部空気ノズル［０５か
ら炉内１３４へ吹込まれて燃焼に供されるが、その流量
は別途、燃料過剰コンパートメント１０２のバーナガン
１１０から炉内１３４へ噴射され、火炎１３２を形成す
るスラリー燃料１２８の量に対し、空気が０１〜０５と
なるように設定される。

−方、燃料種薄部空気１２６は燃料稀薄コンパートメン
ト１０３の出口部に設けられた燃料種薄部空気ノズル１
０６から炉内１３４へ吹込まれて燃焼に供されるか、そ
の流量は別途、燃料稀薄コンパートメント１０３のバー
ナガン１１１から炉内１３４へ噴射され、火炎１３３を
形成するスラリー燃料１２９の竜に対し、空気比λ８が
０．５〜ＩＯとなるよう設定される。

そして、補助空気１２７は、補助空気コンパートメント
１０４の出口部に設けられた補助空気ノズル１０７から
炉内１３４へ吹込まれるが、その流量は全スラリー燃料
の燃焼に対し、燃料過剰部空気１２５及び燃料槽薄部空
気１２６の供給で不足する分とする。

さて、スラリー燃料１２３は図示されてないスラリー燃
料供給装置によりスラリー燃料本管１１３を通して燃料
過剰コンパートメント１０２及び燃料稀薄コンパートメ
ント１０３に夫々設けられたバーナガン１１０及び１１
１へ夫々燃料過剰部スラリー燃料１２８及び燃料稀薄部
スラリー燃料１２９として、送り込まれる。そして、各
スラリー燃料１２８．１２９は各バーナガン１１０．１
１１の先端に取付けられたアトマイザ１３６及び１３７
へ達するが、それ等の原虫比率はバーナガン＋１０には
全スラリー燃料の６０〜８０％に、バーナガン１１１に
は４０〜２０％に設定する。

この理由は、ＮＯｘの発生量が少なくかつ未燃損失も少
ないという条件を満足させるためである。

すなわち、第２図は本発明のバーナにおいて、燃料過剰
部スラリー燃料１２８の量の全スラリー燃料（燃料過剰
部スラリー燃料＋燃料稀薄部スラリー燃料）の量に対す
る比率Ｑを種々変化させた場合のＮＯＸの発生ｆｉＡと
未燃損失Ｂを示したものである。

この図から明らかなように、Ｑが５０％以下になると燃
焼は良好で未燃損失は減少するものの、ＮＯｘの発生量
が急激に増加するため不適であり、−方Ｑが９０％を越
えると空気比が極端に低下して燃焼悪化を来すこととな
って不適である。結局Ｑが６０〜８０％の範囲が燃焼が
良好で未燃損失が少なく、ＮＯｘの発生量ら少ない好適
な範囲であるということができる。

噴霧媒体（蒸気又は圧縮空気）１２４は図示されていな
い噴霧媒体発生装置により噴霧媒体本管１１４を通して
燃料過剰コンパートメント１０２及び燃料稀薄コンパー
トメント１０３に設けられたバーナガン１１０及び１１
１に夫々燃料過剰部噴霧媒体１３０、燃料稀薄部噴霧媒
体１３１として送り込まれ、各バーナガンの先端に取付
けられたアトマイザ１３６及び１３７へ達する。

アトマイザ１３６及び１３７へ送り込まれたスラリー燃
料１２８．１２９と噴霧媒体１３０．１３１は夫々、混
合して炉内１３４へ噴射され、別途、燃料過剰部空気ノ
ズル１０５及び燃料種薄部空気ノズル１０６から吹込ま
れた燃料過剰部空気１２５及び燃料槽薄部空気１２６と
拡散混合しつ＼燃焼し、火炎１３２及び火炎１３３を形
成する。なお、火炎１３２及び１３３は、夫々、燃料過
剰部空気ノズル１０５及び燃料種薄部空気ノズル１０６
に設けられた保炎器１０８及び保炎器１０９により、両
空気ノズル１０５．１０６の先端近くで、しっかりと着
火し、それ等の保炎が確保される。

この様にして形成された火炎１３２及び１３３は夫々、
燃料過剰部空気１２５及び燃料種薄部空気１２６中の酸
素のみでは燃焼を完了出来ないので、その不足分は補助
空気ノズル１０７から炉内１３４へ吹込まれる補助空気
１２７によってまかなわれる。

第３図にＮＯｘと空気比λとの関係を示しである。

この第３図は一般に知られた関係線図であるが、ＮＯＸ
は、λ〉１０の領域ではλの上昇に伴い、急激な増加傾
向にある。

館述の如く、火炎１３３の空気比λ８は０５〜１０に設
定されており、火炎１３３の高温域と新たな空気との干
渉か起これば、火炎１３３の空気比はλ８〉１０となり
、ＮＯＸ発生量が増大しゃすい状聾にある。

しかし、火炎１３２は火炎１３３に比べ、空気比をλ　
＝０．１〜０．５と低く設定しており、λ、４＞１．Ｏ
の領域に達する迄には火炎１３３に比へて余裕がある。

このためバーナ風箱本体ｌｏｔは燃料稀薄コンパートメ
ント１０３と補助空気コンパ−トメノド１０４との４間
に燃料過剰コンパートメント１０２を設けて、火炎１３
３の高温域と補助空気１２７の干渉を避け、且つ、コン
パートメントが隣接して干渉が避は難い火炎１３２に対
しては急激な拡散ｌ見合を仕ぬよう補助空気ノズル１０
７の吹出方向を外向き（反火炎１３２方向で、吹出角度
θは例えば５〜３０°）にしである。

燃料過剰部空気１２５及び燃料槽薄部空気１２８は火炎
１３２及び１３３の着火部から高温域にかけての燃焼に
供されるが、燃料過剰コンパートメント１０２を燃料稀
薄コンパートメント１０３と補助空気コンパートメント
１０４の間に配したことにより、僅かの空気の干渉でも
ＮＯｘが増加しやすい、高空気比の火炎１３３と補助空
気１２７の干渉が防止出来、コンパ−トメノドが補助空
気コンパートメント１０４と接していて補助空気１２７
との干渉が避は難い火炎については空気比を低く設定し
、補助空気ノズル１０７を外向き（反火炎１３２方向）
にすることにより、火炎１３２と補助空気１２７の拡散
、混合を緩やかにしてＮＯＸの増大を防止する。

また、アトマイザ１３６．１３７および保炎器１０８゜
１０９は、燃料過剰部空気ノズル１０５および燃料種薄
部空気ノズル１０６の先端より５０〜１５０ｍｍ奥に設
けられている。アトマイザ１３６．１３７より噴霧され
たスラリー燃料１２８．１２９は、それぞれの空気ノズ
ル１０５、１０６の内で空気１２５．１２６と予混合し
、そこで乾燥される。

スラリー燃料を使う場合、耐摩耗性を考慮してアトマイ
ザの少なくとも一部にセラミックを使用している。アト
マイザをノズルの奥に入れることにより、熱衝撃が緩和
され、高温にさらされることもなく、硬度劣化が保止さ
れる。

アトマイザ１３６．１３７の位置を燃料過剰部空気ノズ
ノ１０５及び燃料種薄部空気ノズル１０６の先端から夫
々５０〜１５０ｍｍ内部に引込めｆこことにより、アト
マイザの噴霧角を大きくしすぎるとスラリー燃料がノズ
ルに衝突して燃焼劣化を来す。

アトマイザから噴射されたスラリー燃料が良好な燃焼を
行なうためには上記両空気ノズル１０５゜１０６から吹
出された空気流を突き抜けないことが肝要で、このため
にはアトマイザ１３６．１３７の噴霧角を成る一定の値
以下に抑える必要がある。このアトマイザの最大噴霧許
容角が３５°である。

発明の効果 以上詳述したように、本発明によれば、ＩＮのバーナに
２本のバーナガンを設け、空気比が異なる２種類の火炎
を形成させて、８１１助空気を空気比が大きい方の火炎
から離して投入し、更に火炎と補助空気の拡散混合を緩
やかにすることによりＮＯｘの発生を抑制することが出
来るスラリー燃料燃焼用バーナが提供される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るスラリー燃料燃焼用バーナの一実
施例の系統図、第２図は本発明に係るバーナの特性を説
明するための特性図、第３図はＮＯｘと空気比との関係
を説明する特性図、第４図は従来のスラリー燃料燃焼用
バーナの系統図である。 １０１・・バーナ風箱大体、１０２・・燃料過剰コンパ
−トメノド、１０３　・・燃料稀薄コンパートメント、
１０４・・補助空気コンパートメント、１０５・・燃料
過剰部空気ノズル、１０８　・・燃料種薄部空気ノズル
、１０７・・補助空気ノズル、１０８．１０９　・・保
炎器、１１０．１１１・・バーナガン、１３４　・・炉
内、１３５・・風ｆｆ１ｉＩＮ整用ダンパ、１３６　、
１３７・・アトマイザ。 第？図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 中心部に燃料過剰コンパートメントが配置されるととも
   に、その上下方向に配置された燃料稀薄コンパートメン
   トおよび補助空気コンパートメントを有するバーナ風箱
   本体と、前記燃料過剰コンパートメントに設けられ、全
   スラリー燃料の６０〜８０％を炉内へ噴射させる第１の
   バーナガンに取付けられた第１のアトマイザと、前記燃
   料稀薄コンパートメントに設けられ、全スラリー燃料の
   ２０〜４０％を炉内へ噴射させる第２のバーナガンに取
   付けられた第２のアトマイザと、前記補助空気コンパー
   トメントに設けられ、前記第１のアトマイザによる火炎
   方向へ向かないように傾斜させた補助空気ノズルと、前
   記第１のバーナガンによって形成される火炎の空気比を
   ０．１〜０．５に、前記第２のバーナガンによって形成
   される火炎の空気比を０．５〜１．０に設定する設定手
   段とを備えたスラリー燃料燃焼用バーナ。