JPS63500735A - 粒状固形燃料の高圧バーナー - 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】 粒状固形燃料の高圧サイク王ｙ基片１基並びにパニ丈二衾所Ω貫景 本発明は粒状固形材料を効果的に燃焼させてきれいな高温高圧の放出ガスを作り 出すための高圧サイクロン燃焼方法並びにバーナーに関する。本発明は特に、固 形燃料を長時間燃焼させるためらせん流動パターンを使用し且つ燃焼を改善し発 生する放出ガスの温度を制御するため、中間のチョーク地区と空気冷却工程を使 用する円筒形高圧バーナーに関する。

粒状固形燃料用の種々型弐のバーナーが以前から次のように提５７３号、シモン ズ（Ｓｉｍｍｏｎｓ）の米国特許第２．７６９，４１１号、ロンッ（Ｌｏｔｚ） の米国特許第２，８８１，７２０号は一層完全な燃焼を行わせるためバーナーの 中の固形物を長く保持するように計画された接線方向せん回流動バクーン並びに せまい出口孔を使用している。また不ソテル（Ｎｅｔｔｅｌ）の米国特許第３， １９９．．１７６号は細粒と粗粒の石炭粒子のための二つの接線方向入口と、燃 焼ガスのせまいのど出口とスラグを除去するための下部ドレーン孔とを備えた類 似の石炭用バーナーを示している。その他の類似のバーナーがクレソシエ（Ｋ　 Ｉｏｅｃｈｅｒ）の米国特許第３，２４４，２２０号とバーデン（Ｂｕｒｄｅｎ ）の米国特許第３，４５３，９７６号及び米国特許第３．４７２，１８５号に記 載されているが、これらの特許はせまい出口を持たず且つ高圧作動用として計画 されていない。リュー）　（Ｌｕｔｅ）等の米国特許第３，７７７゜６７８号と 第４，０５３，５０５号は可燃性固形ｔＪ　Ｆ４のための水平サイクロン型バー ナーを示しており、このバーナーにおいて燃料は燃焼室の中のその入口から接線 方向に導入され且つ燃焼用空気はバーナーの長さに沿って接線方向に導入され且 つ前記バーナーはせまいチョーク出口を備えている。またロスキン（Ｒｏｓｋｉ ｎ）の米国特許は１端に接線方向に導入される固形燃料の水平円筒形バーナーを 示しているが、下部に燃料の流動層を保持している。更にまたＣｏｅｎ　ＤＡＺ バーナーのようなスクロール又はデュアルレジスター水平燃焼型バーナーが空気 搬送固形微粒子の燃焼に使用されてきた。このようなバーナーは同心のルーバー を備えたデュアルレジスターを有し、該ルーバーは空気の流れを互にこすり合う 二つの逆回転の同心流に分割し、二重空気流の間の環状スペース内に４人される 燃料を乱流混合させるようになっている。

これらの従来波（＋ｊのバーナーは粒状固形物を焼却し、また熱エネルギー回収 するのに特に大気圧で燃焼させるのに有効であることが分っている。しかしなが ら、大気圧以上の圧力で粒状固形材料を燃焼させる上で、また、燃料の処理量を 大きくし、バーナー内の放熱速度を大きくして、動力回収装置に適する比較的固 形物の少ない高圧高温の放出ガスをつくりだすためのバーナーの設計の上で、更 に改良することが必要とされている。

固形燃料を燃焼させることは蒸発性で揮発性の液状燃料を燃焼させるのと違って 、完全燃焼させるのに桁違いに長い反応時間定数を必要とする。すなわち、質量 拡散率は固形燃料の急速酸化時の制御速度である。この長い燃焼時間は歴史的に 固形物の大きさを小さくすることによりすなわち大きな石炭又はれん炭の代りに 微粉状石炭を燃焼することによって減少された。このように大きさを小さくする ことは便利であるが、非固形燃料の燃焼速度に近い速度で固形燃料を燃焼させる ことはできない、この差は種々の熱発生器の容積エネルギーの放散を比較すれば もっと明らかとなる。

バーナー内での燃料粒子の滞留時間を増大させるため、この時間の一定の放熱に 対し燃焼器の大きさに逆比例する。固形粒状燃料に対して長い二相残留時間を増 大するための新規な方法を開発した。この方法において、大きな体積を有する固 形粒状燃料が体積の小さい可燃性の揮発性ガス状材料に比較して非常に長い時間 、燃焼室の内径のおよそ２倍以上長いアスペクト比を有する円筒形燃焼室の中に 保留されている０粒状固形材料はこの燃焼室の入口端近くに希薄状態で接線方向 に導入される。バーナーの中の燃料の接線速度が非常に速いのでバーナーの内周 をせん回している粒状燃料に高い遠心力が作用し、一方ガス状材料はこのような 遠心が作用せず且つ分子運動による運動によって急速燃焼しながらバーナーの長 手方向軸線に沿って自由に移動し、つぎにバーナーの出口端に在る調節用のせま い孔から逃げる。

固形粒状燃料はこのらせん流動パターンで維持され且つ相対的に大きい体積と高 回転速度によって捕集されて、ゆっくりらせん状に且つ高レイノルズ数状態で燃 焼室の出口に向って移動する。

この長い燃焼通路は高速度でバーナーの長手方向軸線に沿った燃焼用空気の接線 方向の導入によって顕著に伸長される。この燃焼用空気は高接線速度とそれに関 連した高レイノルズ数の状態で導入されるので、軌道をえかいて回っている粒状 燃料の流動抵抗に起因するいかなる速度低下にも充分打ち勝つほどの付加的な接 線加速度を粒状燃料に与えることができる。したがって、この燃焼法は粒状燃料 が充分に破かいされてガス状製品を発生ずるまで高レイノルズ数の状態で続けら れ、このガス状製品は燃焼室の中で遠心力が作用せずバーナーの出口端から排出 する。

燃焼室の中のガスの残留時間は流量のみの函数であるが、しかし固形燃料の残留 時間は通路によって変り且つ燃焼室の状況と粒状物の速度によって分割される回 転数によって決まる。したがって、粒状物は揮発性燃料及び前記粒状物を同伴す る燃焼生成物よりも長い時間バーナーの中に保持されて破かいされる。

この進歩した燃焼方法はまた循環粒状物を燃焼室の高温輻射内面に接近させるこ とによって固形燃料の一層迅速な燃焼を促進する。この輻射表面は粒状物に比較 して迩かに広く、また燃焼に必要な最小エネルギーを絶えず提供することによっ て反応を続けさせる作用をする。粒状燃料のらせん状通路に沿って加速空気を加 えることによって、反応を受けつつある粒状固形材料のすぐ近くに新鮮な酸素を 連続的に供給して急速な酸化を促進する。

燃焼室の長さに沿って接線方向に燃焼用空気を加えることにより、バーナー室の 内面をライニングしている高耐熱性材料の表面を非常に高温の燃焼生成物から緩 衝させることによってバーナーの機械的強さに付加的に貢献する。この空気の追 加によって断熱面が破かい温度になるのを防止する。この空気を吹き流す作用は 空気流入用羽目の設計と設備によって強化される。

したがって本発明の目的は、高接線速度と高遠心力と高レイノルズ数の状態で粒 状燃料を長時間燃焼させる粒状固形燃料のための高圧サイクロン燃焼方法並びに バーナー装置を提供することである。別の目的は高乱流状態並びに高レイノルズ 数で作動し且つ液体燃料及びガス状燃料に近い非常に高い容積放熱速度を提供す るバーナーを提供することである。別の目的は動力製造法に使用するのに適した きれいな高温高圧の放熱ガス流を作り出すことができる、木片のような固形粒状 燃料のためのバーナーを提供することである。

溌ｙ坏と１点 本発明は固形物の含有量の少ない高温高圧の放出ガスを作り出すために粒状固形 材料を高圧燃焼させるための進歩した燃焼方法とバーナー装置を提供する。本発 明の方法において主要寸法が約０．７０インヂ（１，７，８ｍｍ）より小さい粒 状物を有する粒状固形材料が加圧され且つ少くとも約３気圧（絶対）ｉＪ１１常 ２０常圧０気圧ない圧力で作動しているバーナーの一次燃焼室の中に接線方向に 空気力で送入される。バーナーの一次燃焼室の中に燃料を搬入する表面ガス速度 は少くとも約８０フイート／秒（２４００ｃＩＩＩ／秒）、なるべくは約９０− １２０フィート／秒（２７００−３６００Ｃ１１１／秒）であるべきである。ま た酸素を含んだ燃焼用ガスが約１００　’フィート／秒（３０００■／秒）の高 接線速度並びに羽目に対し約９００．０００以上のレイノルズ数で、多数の羽口 から接線方向に燃焼室の中に供給される。燃焼室の中の粒状燃料と燃焼用ガスは 約１００フイート／秒（３０００ｃｍ／秒）以上の速度でらせん状パターンで燃 焼室に流入し、約１４０ｇ以上の高遠心力を粒状燃料に与える。粒状燃料に回転 運動と高遠心力が作用するので、本発明のバーナーは燃焼室の中の粒状物を従来 技術のバーナーよりも相当長い時間高温壁の近くに保持するので、固形燃ネ４が 一層急速に且つ完全に燃焼させられる。また、この高回転速度と高遠心力流動パ ターンが粒状固形物をバーナーの中に長く保持して完全燃焼させるだけでなく。

付加的に約１５０，０００以」二のレイノルド数の流れを達成し且つ従来技術に よる固形燃料バーナーで得られた放熱速度を遥かに越える約４００，０００　Ｂ ｔｕ／ｈｒ　ｆｔ’以上の高容積放熱速度をバーナーの中に提供する。更に、本 バーナーはガスタービンや内燃機関において液状又はガス燃料を燃焼させる場合 の放熱速度に匹敵できる放熱速度を固形燃料を燃焼させるときに提供する。

したがって、本発明の重要な特徴は粒状燃料が完全燃焼してガスになるまで大き さが小さくなっている時その中のすべての揮発性分が連続的に放出されるまで燃 焼室の高温輻射壁の近くに留まることである。またバーナーの内側の長さと直径 の比率は少くとも約２．５であり、約１０まで比率を上げることができ、この円 筒形はバーナーの一次燃焼地区の中の粒状燃料を長く留めておいて従来のバーナ ー形状よりも一層完全に燃焼させることに貢献する。

−次燃焼地区に発生する高温高圧の放出ガスは通常約２１００−２８００’Ｆ　 （１１４９−１５３８℃）であり、且つこのガスを冷却地区において冷却ガス例 えば付加的な空気や蒸気と混合して必要な低温、例えば動力回収タービンの特性 によってのみ制限される低温５通常は約１４００−２０００’Ｆ　（７６０−９ ８２℃）に低下させる。放出ガスの中の残留固形物はを効な動力を発生するガス タービン内で膨張させる前のガス・固形物分離段階において除去できる。

図示の実施例において、バーナーを去る放出ガスの中の残留粒状固形物はサイク ロン分離器の中でガスから機械的に分離され、きれいなガスはその後にバーナー に必要とする高圧燃焼用空気を供給するコンプレッサーを駆動するためのガスタ ービンを通じて低圧に膨張させられる。このガスタービンは負荷、すなわち通常 は発電ｉである負荷を駆動するための正味の的出力を提供する。

また、本発明は高温高圧の放出ガス又は製品ガスを作るため粒状固形燃料を高圧 燃焼させるバーナー装置を提供する。前記バーナーは細長い円筒形の加圧可能な 外側金属ケーシングと、細長い一次燃焼室を作るため前記ケーシングの内壁に接 近して配置した耐火性内側ライニングと、粒状燃料を一次燃焼室の中に接線方向 に供給するためバーナーの入口端近くに配置した接線方向の孔と、それぞれ少く とも約２＝１のアスペクト比を有しバーナーの長さに沿って軸線方向に相へだて られていて燃焼室の中に燃焼用ガスを接線方向に導入するため接線方向に向いた 複数個の孔と、燃焼室出口端に設けたチョーク孔と、チョーク孔に接線方向に配 置した少くとも一つの孔とを包含し、この孔はなるべく燃焼室の入口端の接線方 向の孔と反対方向を向き、したがって粒状燃料が高回転速度並びに高容積放熱速 度で急速に燃焼され、その結果生じた高温放出ガスが冷却されて低温高圧の製品 ガスになる。チョークの下流において円筒形の二次燃焼室が一次燃焼室の外側ケ ーシングに耐密性に連結されている。二つの室の間のチョーク地区は外方に傾斜 して二次室に入り、そこを流れる製品ガスの回復不能の圧力差を最小にするよう になっている。

本発明のバーナーの多種類の可燃性粒状固形材料例えばのこくず、木片、トリム 、かんなくず、オイルコークス、それから混合物を燃焼させるのに有用である。

前記バーナーは特に約０．７０インチ（１７，８ｒｍ）より小さく、なるべ（主 要寸法が約０．１３０インチ（３，３＋ｕ）より小さい木片を燃焼させるのに有 用である。バーナーに存在する高い長さ／直径の比率と粒状燃料に対して達成さ れた高回転速度と遠心力の理由で、粒状固形物がバーナーの中に非常に長い時間 音まって一層完全な燃焼を行い、か（して高い容積放熱速度ときれいな製品ガス を作り出すことが本発明の高圧燃焼方法とバーナー装置の特徴である。バーナー の中の可燃性粒状物は高回転速度であり、その結果高速心力が生ずるので、バー ナーは実質的に重力によって影響されず且つどんな方向を向いても作動できる。

また発生した高温の放出ガスは効果的に空気や蒸気やその混合物で冷却されるの で、前記放出ガスは制御された低スから動力を回収するのに好都合である。

皿型■旦皇り置所 本発明を添付図面を参照して更に説明する。

第１図は一次燃焼室と二次燃焼室を含む本発明のサイクロンバ−ナー組立体の長 手方向断面図、 第２図は第１図の線２−２に沿ったバーナー人口の断面図、第３図は第１図の線 ３−３に沿ったバーナーチョーク地区の断面図、 第４図は類似の従来ρバーナーに比較した遠心力対接線速度を示すグラフ、 第５図は類似の従来のバーナーに比較した本発明のバーナーの容積放熱速度対内 部圧力を示すグラフ、第６図は第１図のバーナーを含んだシステムの略図である 。

（実施例） 粒状固形燃料を長時間高圧燃焼させるため本発明に基づいて製作し且つ作動させ る高圧サイクロン式バーナーが第１図に図示されている０図示の好適な実施例に おいて、バーナー組立体１ｏは円筒形加圧式外側金属ケーシング１２とへ７ド１ ３を備え、これらケーシングとヘッドはボルトしめフランジ１２ａによって固定 されている。耐火性ライニング１４がケーシング１２の内壁に接近して且つヘッ ド１３の内側に配置されて一次燃焼室を形成し、前記ライニングは約３０００° Ｆ（１６４９℃）以上の温度に耐える。

好ましくは主要寸法が約０．１３０インチ（３，３ｆｉ）より小さい木片によう な粒状固形燃焼材料が適当な装置（図示せず）によってバーナー−次燃焼室１５ の中に、該バーナーの人口端ヘッド１３の近くに設けた接線方向インレットコネ クションすなわち燃料入口１６から均一に供給される。前記燃焼室の中において 前記固形材料は少くとも約８０フイート／秒（２４００ｃｍ／秒）で、好ましく は１００−２００フィート／秒（３００−６００■／秒）の接線速度で空気と一 緒に吹き込まれる。所望であれば、前記燃焼室に入る固形粒子の着火を改善する ため、耐火性ライニング１４の端壁１４ａを凸状に作り且つ第１図に点線で示す ように燃料入口１６の平面をバーナーの内径の約半分以下越えた位置まで燃焼室 の中を軸線方向に延びるように作ってもよい。この構造によって固形材料を高温 の耐火壁に接近して移動させ、この材料を一層効果的に輻射加熱することができ るようにする。

燃焼用空気を燃焼室の中に供給するためケーシング１２とライニング１４を貫い て且つバーナーの長さ方向に沿って互に隔たって多くの接線方向の入口すなわち 羽口１８ａ、１８ｂ、１８ｃ・・−が設けられている０羽口１８ａ、１８ｂ、１ ８Ｃ・−はなるべく第２図の断面図に示すよう複列に設けられ、その各列には少 くとも３個通常は２０個以下の羽口が設けられている０羽口１８ａはバーナーの 長手方向軸線に平行な方向で細長く作られている。好ましくは羽口は長さ幻輻の 比率が約２：１以上、なるべくは３：１から５：１の範囲に在る。

燃焼用空気は羽口から約１００フイート／秒（３０００■／秒）以上の速度で、 且つ羽口に対して約９００．０００以上のレイノルズ数で羽口から供給される。

燃焼用空気はなるべく接線速度１１〇−１５０フィーｔ−／秒（３３００−４５ ０Ｑｃｍ／秒）で、且つレイノルズ数１，０００，０００−３，０００，０００ で羽目から供給される。フランジを備えた掃除口１７がヘッド１３の下部を介し て設けられ、この掃除口は取外し自在の耐火性プラグ１７ａを備えている。また 室１５内の燃焼状況を見るため、ヘッド１３の上部を介してのぞき管１９が設け られている。

燃焼室１５は約３　２０ａｔｍ、好ましくは４　１０ａｔｍの内部圧力で作動す る。燃焼用空気の粒状燃料に対する有効な重量比は理論値の約１．０乃至４．０ 倍である。

バーナー燃焼室１５の出口の中央にチョークエレメント２０が設けられている。

このチョークエレメントは円筒形孔２０ａが貫通しており、且つ燃焼室１５の断 面積より遥かに小さい断面積を備えている。チョーク２０の孔２０ａは一次燃焼 室の中に燃焼固形物を循環させておくのを助は燃焼室内に固形物を長時間残留さ せて完全燃焼できるよう充分に小さく作るべきであるが、この孔２０ａはチョー クを通る放出ガスに望ましくない圧力差を著しく増大させる程に小さくすべきで ない、チョーク２０の断面積は少くとも燃焼室１５の少くとも約３０％にすべき であり、通常は燃焼室の断面積の４０〜５０％である。また、−次燃焼室から灰 を容易に取出したい場合チョークの孔２０ａを燃焼室の下部近くに設けるか、又 はこの孔の一部分が燃焼室の下壁に向って下方に延びるようにこの孔を非円形に 作ってもよい。このチョーク２０は通常環状に作られ且つ好ましくは耐火性ライ ニング１４より一層摩擦抵抗性を有する鋳造自在の耐火性材料で作る。チョーク ２０は、周囲の耐火性材料２４内の所定位置に保持するため、湾曲した入口面２ ０ｂと傾斜状外面２０Ｃを備えている。また所望であれば、前記チョークを所定 位置に保持するためチョークエレメント２０と周囲の耐火性材料２４との間に耐 火性セメント材料２１を使用することができる。

本発明のバーナーを観察した結果、燃焼作動中のバーナー内の固形の粒状燃料は バーナーの長手方向軸線に殆んど垂直ならせん状通路を移動しておることが分り 、したがってバーナーの軸線に対する粒状燃料の通路のらせん角は９０度より僅 かに小さいことを示している。この流動パターンによって粒状燃料は完全に揮発 性分を抜かれてすなわち脱揮されて消耗されるまでバーナーの一次燃焼室の中で 多数回せん回することを示している。また粒状燃料は回転速度のためバーナー内 に発生する高遠心力を受け、燃焼によるガス状生成物は非常に大きいレイノルズ 数を受ける。本発明の形体のバーナーを使用することによって、粒状固形燃料を 高圧燃焼させるための容積放熱速度は普通の型式のバーナーよりも遥かに高く、 且つ内燃機関で液状燃料又はガス状燃料を燃焼するときの放熱速度に近づ（。

バーナーの一次燃焼室１５内で粒状固形燃料に作用する高接線速度及び高遠心力 のため、この粒状燃料はバーナー内で非常に多く回転し且つこのためにすべての 粒状燃料が揮発物を抜かれて燃焼されるまで相当長い滞留時間燃焼地区内で耐火 性ライニング１４に隣接して留まっており、これによって、容積高い放熱速度が 得られる。燃焼する粒状固形燃料に作用する遠心力は地球の重力“ｇ′の凡そ１ ４０倍であり、これは、好ましくは約１５０−３００ｇであり、また高温放出ガ スのレイノルズ数は少くとも約１５０．０００であり、好ましくは２００，００ ０−５００，０００である。バーナーの一次燃焼室の中の容積放熱速度は一次燃 焼室の容積１立方フィート当り少くとも約４００，０００　Ｂｔｕ／ｈｒであり 、好ましくは５００゜０００乃至３，０００，０００　Ｂｔｕ／ｈｒである。

円筒形の二次燃焼室２５を好ましくは一次燃焼室１５とチョーク２０の下流に設 け、この二次燃焼室の中で全燃焼の約２５％が行われる。二次燃焼室２５は耐火 性ライニング２４を包囲する円筒形金属ケーシング２２を有する。前記ケーシン グ２２はボルトしめフランジ２６によって一次燃焼室１５のケーシング１２に耐 密性に連結され且つ所望であればフランジ２７によって下流の管に耐密性に、連 結することができる。また耐火性ライニング２４はチョーク２０から半径方向外 方の位置において耐火性ライニング１４に当接している。チョーク２０のさぐ下 流に設けである小径の中間地区２８の長さと直径の比率は約１：１乃至１．５： １である。中間地区２８の次に外方傾斜地区２９が存在し、この地区２９は一次 燃焼室１５と大体同一の内径を備えた二次室２５の全直径地区に連結している。

チョークから出る高温放出ガスを冷却するため、チョーク２ｏのすぐ下流に耐火 性ライニング２４を貫いて設けである少くとも１個の孔３ｏがら冷却ガス例えば 付加的な高圧空気や高圧蒸気が二次室２５の中に入れられる。通常２個の孔３０ を設け、なるべくは−火燃焼室１５の中の燃焼用空気の燃料入口１６及び多数孔 １８と反対の接線方向に向りられる。したがって導管３２から孔３ｏを通って接 線方向に流れる冷却ガスの反対向きの流れによって二次室２４の上流の冷却ガス と高温放出ガスに対し高速剪断型混合流動を作り、したがって高温放出ガスと冷 却ガスを非常に効果的の混合させ前記高温放出ガスの温度を約２，７００　’Ｆ 　（１，４８２℃）から低温、例えばガスタービンに通ずるに適した１５００− １８００’Ｆ　（８１５−９８２℃）ニ下ケル。

好適な冷却ガスはその全体的な信頼性の故に高圧空気が良い。冷却空気のチョー ク２０の上流の燃焼ガスに対する有効な重量比は約０．８乃至１．５である。蒸 気を冷却ガスとして使用する場合、使用する蒸気の状態と量はガスタービン排出 物の中に凝縮物が存在しないようにすべきである。また−火燃焼室１５の下部か ら一次燃焼室２５に灰が容易に移るようにするため、チョーク２ｏをバイパスす る通路を設ける。

本発明の高圧サイクロン燃焼方法並びにバーナー装置を次の実例を参照して更に 説明するが、これは本発明の範囲を限定するも表１に示すような本発明に係る構 造上の特徴と性能特性を有するように円筒形のサイクロン高圧テストバーナーを 組立てた。この表■は粒状固形燃料を燃焼するために使用され且つ類似の公称又 は全放熱速度を有する２個の類似の従来の水平バーナーと模範的円筒形サイクロ ンバーナーとの比較を示す。この新式のテストバーナーは約０．１２５インチ（ ３，１８■）より小さい粒状の木片を燃焼することによって作動され、この木片 は表１に示すように高圧作動条件のもとでバーナー内に接線方向に送入された。

このバーナーの比較において粒状燃料が周囲の温度で各バーナーに導入される。

孔からバーナーの作動を色々と観察して、−火燃焼室の中の固形粒状燃料がバー ナーの中のらせん状通路をなくなるまで旋回したことが判明した。また表■は他 の類似の普通の非加圧式バーナーの性能特性に比較したテストバーナーの作動結 果を示す。

上述のバーナー構造特性と性能特性の比較から次のことが判明する。本発明の進 歩した高圧サイクロンバーナーの一次燃焼室は類似の公知のサイクロン型固形燃 料バーナーに比較して大きなアスペクト比と大きなチョーク制限比を有すること が判明した。また本発明のバーナーは一次燃焼室に入る燃焼用空気に対し非常に 大きなレイノルズ数を提供し、また第４図に付加的に示されるように燃焼しつつ あるらせん流動中の固形粒状燃料に対し大なる接線流動速度と非常に大きな遠心 力を提供することが判明する。更に、本発明のバーナーは類似の従来のバーナー に比較して、高圧の一次と二次の燃焼室から流れる高温放出ガス材料に対し相当 大きな容積放熱速度と高レイノルズ数を提供することが分る。容積放熱速度の比 較を第５図のグラフにも示す。このような高圧作動状態における優秀なバーナー 性能は予期されず、また本発明は例えば動力発生方法に使用するような固形粒状 燃料の高圧燃焼に関するバーナーの設計と性能について顕著で新規な進歩を燃焼 産業にもたらした。

バーナー内の火焔を安定させるに必要な５−１０％補充燃料第６図を参照すれば 、第１図のバーナーを組入れたシステムが記載されている。

ソース１１０が主要寸法約０．７０インヂ（１７，８ｍｍ）なるべくは約０．１ ．３０インチ（３，３１ｍ）より小さい寸法の木片を供給する。

前記木片１１１はほぼ大気圧に保たれたホッパー１１２の中に奨められる。前記 木片１１１はモータ１１４ａで駆動される可変速スチリューコンベヤー１１４に よってホッパー１１２から垂直シュート１１５の中に供給され、次に粒状固形木 材を高圧搬送導管１１８に送り込むための適当なフィーダー装置１１６に通され る。

前記フィーダー１１６はなるべく、前記粒状固形材料を重力によってシュート１ 】５から約３　２０ａｔｍ　（絶対）好ましくは４４−１５ａｔの導管１１８に 運ぶように直列に連結配置された２個の回転弁１１６ａ、１１６ｂからできてい る。高圧搬送空気は導管１１７から導管１１８の中に４０−１２０フィート／秒 （１２００−３６００ｃ＋ｎ／秒）の表面速度、好ましくは６０−１００フイー 　１□／秒（１８００−３０００■／秒）の速度で流入し且つ空気の力によって 前記粒状固形材料を接線方向に高圧バーナー１０に運ぶ。

前記粒状固形材料はバーナー１０の入口端近くに空気力で送られ、約８０フイー ト／秒（２４００ｃｍ／秒）以上の表面ガス速度、なるべく９０−１５０フィー ト／秒（２７００−４５００国／秒）の速度で接線方向入口１６から一次燃焼室 １５に送られる。室１５の長さ方向に沿って軸線方向に配置された相へだたった 多数開口すなわち羽口１．８　ａ、１８ｂ、１８ｃｍ・−を通って付加的な燃焼 用空気が１００フイート／秒（３０００■／秒）以上好ましくは１１０−１５０ フィート／秒（３３００−４５００ｃｍ／秒）の表面速度で一次燃焼室１５の中 に入れられる。導管１１８の中で前記固形物を予熱又は乾燥する必要があれば、 このような予熱は細長い熱交換器を包囲するジャケットを通過するタービン排ガ スのような任意の便利な熱源を使用した熱交換器１１９の中で行われる。

燃焼室１５の中で前記固形燃料は約８０フイート／秒（２４００ｃｍ／秒）以」 −好ましくは１００−１５０フィート／秒（３０００−４５００ｃ、ｍ７秒）の 高回転速度で旋回さセられて約１４０ｇ　（重力加速度）以上の遠心力を発生し 、また一方前記粒状燃料は急速に高温の室壁Ｃコよって加熱され且つ徐々に揮発 分を抜かれて燃焼され約２　］、　００−２８００°Ｆ　（１１４９−１５３８ ℃）の高温放出ガスを生ずる。また前記粒状材料は高遠心力によるばかりでなく 、−火室１５の出口端に在るチョーク孔２０ａの作用によって一火室１５の中に 長時間燃焼するよう効果的に保留されている。

チョーク孔２０ａは燃焼室１５よりも断面積が狭くなって粒状燃料の燃焼時間を 長びかせてそれを完全燃焼させ、−次燃焼室の容積当り約４００，０００　Ｂｔ ｕ／ｈｒｆ　Ｌ’　、なるべく　５００，０００−３，０００，０００Ｂｔｕ／ ｂｒｆｔ’の非常に高い容積放熱速度を作り出す。

−次燃焼室１５は長さ／直径アスペクト比が少くとも約２５＝１であるべきであ り、通常は固形燃料に適正な燃焼時間を与えるには約１０＝１を越える必要がな い。燃焼室の内径は可燃性固形材料について相当の処理速度を達成するため少く とも約１．５フイート（４５■）であるべきであり、且つ固形粒状燃料に適正な 回転速度を与えるため約３フイー）（９０ｃｍ）の直径を越えるべきでない。

室１５のチョーク地区２０において高温放出ガスを導管３２から得られる付加的 な燃焼用空気と混合されて前記高温放出ガスを冷却して、ガスタービンに使用す るに適する例れば１５００−１８００”Ｆ　（８１６−９８２℃）の低温にする 。

−次燃焼室１５の中の中の羽口１８と反対向きの接線方向を向いた二重孔３０か らチョーク地区に二次空気すなわち冷却空気が導入され、かくして二次燃焼地区 ２５に通ずるチョーク地区の中に二つの流れの高度の乱流剪断型の混合作用を発 生させる。導管３２における補助空気の流れは羽口１８ａ、１８ｂ、１８ｃ・・ ・に通ずる導管１２３ａ、１２３ｂ、１２３ｃｍの中の燃焼用空気に対してコン トローラー１３２によってコントロールされる。前記コントローラー１３２は流 量計１３１ａ、１３１ｂにおける空気の流れを監視して導管３２の制御弁】２９ を作動させる。

このようにして二次燃焼室２５の中にできた低温の放出ガスはなお非常に少量の 不燃性粒状固形物を含んでいるが、このような微細固形物を殆んど完全に除くた めサイクロン型のセパレーター装置３４を通過させられる。このサイクロンセパ レーク−３４はなるべく軸流型工ｌ／メント３５を使用して一層簡潔なセパレー ター構造にする。セパレーター３４から、きれいな高温、１５００−１８００″ ’Ｆ　（８１６−９８２℃）の放出ガスが位置３６において取り出され、また除 かれた粒状固形物は適当に捨てるため弁３７から構される装 装置３６に在る３−１０気圧のきれいな放出ガスは導管３８からガスタービン４ ０の入口に通される。前記ガスタービン４０は羽口１８における燃焼用空気及び 管３２における冷却空気のための高圧空気管４４に送気するためエヤーコンプレ ッサー４２に連結されている。また管４４における高圧空気の一部分は、通常周 囲空気との熱交換によって粒状固形物の燃焼を防ぐ充分な温度例えば約２００° Ｆ（９３℃）まで流れ４５ａにさからって熱交換器４５において冷却される。更 に管４７における空気はなるべく容積移送式コンプレッサー４６で例えば２　１ ０ｐｓｉなるべくは４−８ｐｓｉまでの差圧に圧縮され、木片をバーナーｌＯに 空気力で運ぶため導管１１．８の中に必要な高圧空気を提供する。

またタービン４０は通常電力を発生する発電機である負荷装置５０を回転させる 。タービン４０から大気圧に近＜　９００−１０００”Ｆ　（４８２−５３８℃ ）の温度の排出流４１が熱回収段階５２に通され且つ蒸気を発生ずるため又は加 熱目的に使用する別の流体を加熱するための熱源として、又は熱交換器１１９の 中の粒状材料を予熱並びに（又は）乾燥するだめの高温ガスとして使用される。

ガスタービンユニット４０は二つの別々のタービンに分割することができ、それ ぞれのタービンが異った軸速度で回転し、第１タービン４０ａはコンプレッサー ４２を高速度で駆動するために使用され、第１タービン４０ａから出る中間排出 ガス流４１ａは、発電機５０を低速度で駆動するためこの発電機に歯車連結され ている。またその代りに、単一軸型式のタービンコンプレッサーを使用して、１ 個のタービンで駆動されるコンブ１７ンサーと発電機の両方に使用できる。

前述の方法の始動時に例えばプロパンのような炭化水素燃料を使用した補助バー ナー（図示せず）を使用して先ず初めに一次燃焼室１０の耐火壁を加熱して、入 口】６から導入した粒状固形燃料を充分着火させ得る温度にする。また補助の駆 動モータ５４を使用してコンプレッサー４２を回転させて最初に燃焼に必要な高 温空気を提供する。またコンプレッサー４６で更に圧縮した空気を使用して粒状 固形ｊＷ　１４を導管１１８からバーナー１０に通気力の木片とかんなくずが大 気圧収集ホッパーから縦並びにロークリフィーダバルブを通って約５気圧で作動 する高圧搬送パイプの中に送られる。木片は約８０フイート／秒（２４００ｃＩ ！Ｉ／秒）の表面速度で空気力で運ばれ表Ｈに示すような寸法を持った水平向き 円筒形サイクロンバーナー−次燃焼室の入口端に接続方向に供給される。また高 圧の燃焼用空気が燃焼室の長さに沿って軸線方向に相へたたった６組の二重羽口 を通って約１００フイート／秒（３０００ｃｍ／秒）の表面ガス速度で燃焼室の 中へ接線方向に供給される。監視孔からバーナーの作動を色々と観察した結果次 のことが判明した。すなわち粒状固形材料が燃焼室の中で燃えつくすまで約１０ ０フイート／秒（３０００Ｃ，ｎ／秒）の予定接線速度でらせん状流通路をせん 回していることが分った。

−次燃焼室において、高速せん口中の粒状木片は約２００ｇの遠心力を発生し、 このため前記木片を高レイノルズ数で長時間にわたって燃焼させ約１，８００， ０００　Ｂｔｕ／ｈｒ　ｆｔ”の高容積放熱速度を出した。このようにして固形 粒状燃料は２速に脱揮されて燃焼し２７００−２８００’Ｆ　（１４８２−１５ ３８℃）の高温放出ガスを出した。このガスは燃焼室の出口端のせまいチョーク 孔を通過した。

このようにして発生した約２７００−２８００’Ｆ　（１４８２−１５３８℃） 高温放出ガスはチョーク孔ののど部の中に接線方向に注入される付加的な高圧二 次空気によって冷却された。この冷却空気は一次燃焼室から出るぜん回流動の放 出ガスの方向と反対の接線方向で注入され、かくして二つのガス流を高度に乱流 剪断状に混合させ、その結果高温放出ガスは効果的に約１７００’Ｆ（９７２℃ ）に冷却され、つぎにチョークのすぐ下流に在る二次燃焼室に通された。

二次燃料室から、約２５００ｐｐｍ（ｗｔ、）の微細粒状固形物を含むきれいな 放出ガスの一部分が遠心力型のガス・固形物セパレーターに通され、この中でガ ス中の微細粒状固形物が殆んどすべて遠心分離されて除去された。

つぎにこのように冷却したきれいな約１６００’Ｆ（８７１℃）のガスはガスタ ービンを通じて片影させられる。このガスタービンは高圧の搬送用並びに燃料用 空気を供給する回転式エヤーコンプレッサーを駆動しまた電力を発生する電気発 電機を駆動する。

バーナーの作動データ及びそれに関連した経験に基づいて、この方法の連続作動 時間は３０，０００時間を越える。

本発明の動力発生法に対する高圧燃焼段階と性能について得られたデータを表■ に示す。

表１ 固形燃料高圧燃焼並びにプロセスの特性孟ス±３ニフト　狭亘梨 一次燃焼室： 内径　インチ　２ｏ２７ 長さ／直径　比　３〉３ チヨーク直径　インチ　６６．５ 木片供給速度　ボンド／時間　２０２０　６１００搬送用並びに燃焼用空気速度 ボンド／時間　２６，３００　８５．５００燃焼圧力　ｐｓｉａ　６６　９５ 燃焼圧力　気圧　絶対　４．５　６．５容積放熱速度　Ｂｔｕ／ｈｒ　ｆｔ３１ ，８６６．０００　１，９００，０００冷却空気速度　ボンド／時間　９，００ ０　８５，０００二次燃焼室放出ガス： ガス温度　”Ｆ　１７８０　１７８０ 固形物集中度ｐｐｍ（ｗｔ、）　２５０　２５（１セバレ−ｖ−放出ガスの固形 物集中度ｐｐｍ　（ｗ　ｔ　、　）　３８　３０ガスタービン： 入口温度　”　Ｆ　１７００ 人口圧力　ｐｓｉａ９０ 搬出温度　”　Ｆ　９００ 搬出圧力　ｐｓｉａ　１５ ガス速度　ボンド／時間　１７６．６００正味発生電力　ｋｗ　３０００ 上記データから次のことが分る。本発明のプロセスはバーナーの中に高容積放熱 速度を作るために木片やその他の可燃性粒状固形材料を高圧燃焼させている。ま た前記プロセスは電力を作り出すためガスタービンに広く使用するに適したきれ いな高圧放出ガスを作るためガスと固形物の分離を行うと共に高温放出ガスを効 果的に冷却することを利用している。

本発明を広く説明し且つ好適な実施例に関して説明したが請求の範囲に示す本発 明の精神並びに範囲内において色々の修正変更を行えることが理解される。

放出ガス 粒状燃料 ＦＩＧ、２ ＦＩＧ、　３ 粒状燃料への遠心力／バーナー内への接線速度ＦＩＧ、４ バーナー容積 ＦＩＧ、　５ 国際調査報告 ＋、＋、、−ｕ−、、−＋　Ａ、＋＋：、Ｉｌニーｓ−，ＰＣＴ／ＬＩＳ８５１ ０２５５９肌　Ｓ、Ａｐｐｌｉｃａｅｉｏｎ　５ｅｒｉａｌ　Ｎｏ、０６／７７ ２，５６０　ｉｓ　ａ　ｃｏｎｅｉｎ−Ｓｅｒｉａｌ　Ｎｏ、０６／６２５，７ ０７　ｗａｓ　ｆｉｌｅｄ　ｕｎｄｅｒ　ＰＣＴ　ａｓ　Ｉｎｅｅｒｎａｅｉｏ ｎａｌ

Claims (49)

【特許請求の範囲】
1. １．（ａ）主要寸法が約０．７０インチ（１７．８ｍｍ）より小さい粒状固形燃 料を少くとも約３ａｔｍ．に加圧して、バーナーの円筒形の一次燃焼室の入口端 に接線方向に供給する工程、（ｂ）バーナーの長さに沿って間隔を隔てられ、少 くとも約２：１のアスペクト比を有する復数の羽口を介して前記燃焼室の中に接 線方向に、前記固形燃料を高接線速度で且つ約１４０ｇ（重力単位）以上の遠心 力でらせん状パターンでせん回させるように羽口において約９００，０００以上 のレイノルズ数を有する酸素含有燃焼ガスを導入して、約４００，０００Ｂｔｕ ／ｈｒｆｔ３以上の容積放熱速度を発生する工程、 （ｃ）発生した高温放出ガスを燃焼室の出口端近くに配置した、燃焼室の断面積 の約２０−５０％の断面積を有する孔を備えたチョーク地区を通過させて高温高 圧の放出ガス製品を作り出す工程、を包含することを特徴とする高温高圧の燃焼 ガスを作るため粒状固形燃料を高圧燃焼する方法。
2. ２．前記粒状燃料が約０．１３０インチ（３．３ｍｍ）を越えない主要寸法を有 する木片である請求の範囲第１項記載の高圧燃焼方法。
3. ３．前記燃焼室の内部圧力が３−２０ａｔｍ．であり、且つ一次燃焼室に導入さ れる燃焼空気の表面ガス速度が約１００フィート／秒（３０００ｃｍ／秒）を越 える請求の範囲第１項記載の高圧燃焼方法。
4. ４．燃焼ガスが空気であり且つ燃焼ガス対粒状燃料の重量比が理論値の１．０倍 乃至約４．０倍である請求の範囲第１項記載の高圧燃焼方法。
5. ５．燃焼ガスが約１，０００，０００〜３，０００，０００の間のレイノルズ数 で一次燃焼室に導入される請求の範囲第１項記載の高圧燃焼方法。
6. ６．一次燃焼室の中の粒状固形物が約１５０−２００ｇの遠心力を受ける請求の 範囲第１項記載の高圧燃焼方法。
7. ７．燃焼室の中の放出ガスが１５０，０００〜５００，０００のレイノルズ数を 有する請求の範囲第１項記載の高圧燃焼方法。
8. ８．燃焼室の中の容積放熱速度が約５００，０００乃至３，０００，０００Ｂｔ ｕ／ｈｒｆｔ３である請求の範囲第１項記載の高圧燃焼方法。
9. ９．一次燃焼室への固形燃料の導入方向と反対の回転方向で冷却ガス流が前記チ ョーク地区に導入され、その結果放出ガスの温度を約２０００°Ｆ（１０９３℃ ）を越えないように制限する請求の範囲第１項記載高圧燃焼方法。
10. １０．燃焼ガスを前記チョーク地区から二次燃焼室に通過させて更に燃焼させ１ ４００−２０００°Ｆ（７６０−９８２℃）に冷却する請求の範囲第１項記載の 高圧燃焼方法。
11. １１．（ａ）主要寸法が約０．１３０インチ（３．３ｍｍ）より小さい木片を３ −２０ａｔｍ．に加圧し且つ前記木片固形物をバーナーの円筒形一次燃焼室の入 口に接線方向に供給する工程、（ｂ）８０−１２０フィート／秒（２４００−３ ６００ｃｍ／秒）の接線速度で燃料固形物にらせん状流動パターンを作り、約４ ０，０００Ｂｔｕ／ｈｒｆｔ３以上の容積放熱速度を燃焼室の中に作り出すため 、バーナーの長さに沿って間隔を隔てられた複数個の羽口から９００，０００乃 至３，０００，０００の範囲のレイノルズ数で燃焼用空気を燃焼室の中に接線方 向に導入する工程、（ｃ）このようにして生成した高温放出ガスを燃焼室出口に 設けた燃焼室の断面積の約２０−４０％の断面積を有する孔を有するチョーク地 区に通して高温高圧の放出ガスを発生する工程、（ｄ）高温放出ガス温度を約２ ０００°Ｆ（９８２℃）を越えない温度に制限するため前記チョーク地区に冷却 空気流を導入し、前記冷却空気は一次燃焼室への固形燃料の方向と反対の回転方 向で導入されて剪断型混合パターンを作り、かくして制御された温度の高温高圧 放出ガス製品を作る工程、を包含することを特徴とする高温高圧の燃焼ガスを作 るため粒状固形木材を高圧燃焼する方法。
12. １２．（ａ）円筒形の加圧可能な外側金属ケーシング、（ｂ）組長い円筒形一次 燃焼室を内部に形成するため前記ケーシングの内壁に隣接して配置した内側耐火 性ライニング、（ｃ）前記燃焼室に燃料を接線方向に導入するため、前記燃焼室 入口端に接線方向に配置した接線方向の孔、（ｄ）燃焼ガスを前記燃焼室の中に 接線方向で導入するため接線方向に配向した、それぞれ少くとも約２：１のアス ペクト比を有し、且つ前記燃焼室の長さに沿って長手方向に間隔を隔てられた複 数個の羽口、 （ｅ）前記一次燃焼室の出口端に設けたチョーク孔、（ｆ）高温放出ガスのらせ ん状流動に対する冷却ガスの流れのために配向され、これによって粒状燃料が高 回転速度で且つ高放熱速度で急速に燃焼され且つその結果生成した高温製品ガス が冷却されて低温の高圧製品ガスを提供する、前記チョーク孔に配置した少くと も１個の孔と を包含することを特徴とする高圧の放出ガスを作るため粒状の可燃性燃料を燃焼 するためのバーナー装置。
13. １３．前記一次燃焼室の内側長さの直径に対する比率が約２：１乃至１０：１の 間に在る請求の範囲第１２項記載のバーナー装置。
14. １４．前記羽口がそれぞれ約３：１乃至５：１の間のアスペクト比を有する請求 の範囲第１２項記載のバーナー装置。
15. １５．前記内側耐火性ライニングが凸状に作られ且つ燃料を導入する前記接線方 向孔を過ぎた横断面まで燃焼室内に延びている請求の範囲第１２項記載のバーナ ー装置。
16. １６．前記チョーク孔が一次燃焼室の断面積の約３０−５０％の断面積を有する 請求の範囲第１項記載のバーナー装置。
17. １７．一次燃焼室内の耐火面上で燃料がスラグ状態になるの避けるため、一次燃 焼室の耐火性ライニングが充分に熱が周囲に流れるように選択されている請求の 範囲第１２項記載のバーナー。
18. １８．円筒形の二次燃焼室が前記チョークの孔から下流において耐密状にバーナ ーに連結されている請求の範囲第１２項記載のバーナー装置。
19. １９．前記チョーク孔が、チョーク孔を流れる放出ガスの回復不能の圧力差を最 小にするため前記二次燃焼室の中に外方にテーパしている請求の範囲第１２項記 載のバーナー装置。
20. ２０．前記チョーク孔が耐摩耗性耐火性材料でできた取外し自在の環状エレメン トで作られる請求の範囲第１２項記載のバーナー装置。
21. ２１．前記チョーク孔に設けた前記孔が、前記一次燃焼室入口端における前記接 線方向孔と反対向きの接線方向に配向され、ガス流を乱流剪断状に混合させる請 求の範囲第１２項記載のバーナー装置。
22. ２２．１本の通路が一次燃焼室の下部からチョークより下流の二次燃焼地区に延 びている請求の範囲第１２項記載のバーナー装置。
23. ２３．（ａ）加圧可能な円筒形外側金属ケーシング、（ｂ）細長い円筒形一次燃 焼室を提供するように形成され、前記ケーシングの内壁に隣接して配置した内側 耐火性ライニング。 （ｃ）前記燃焼室内に燃料を接線方向に導入するためバーナーの入口端近くで前 記バーナー円筒壁に接線方向に配置した孔、（ｄ）燃焼ガスを燃焼室に接線方向 に導入するためバーナーの長さに沿って間隔を隔てられた複数個の接線方向に配 向された羽口、（ｅ）一次燃焼地区の出口端に配置したチョーク孔、（ｆ）バー ナーの外側ケーシングの出口端に圧力密に連結された二次燃焼室、 （ｇ）前記孔は高温放出ガスのらせん状流動と反対の方向で冷却ガスを接線方向 に流動させるため燃焼室の入口端の接線方向の孔と反対方向を向いており、これ によって粒状燃料が高速並びに高放熱速度で急速燃焼され且つかくして生成した 高温放出ガスを効果的に冷却されて低温高圧の製品ガスとなる、前記チョーク孔 に接線方向に配置した二つの孔、 を包含する高圧の放出ガスを作るため粒状可燃性燃料を燃焼するバーナー装置。
24. ２４．（ａ）粒状固形可燃性材料を周囲圧力の源から計量装置を介して供給し、 この可燃性材料を約３−２０ａｔｍ．のの圧力で搬送管の中に移送する工程、 （ｂ）前記高圧粒状固形材料を高圧搬送空気液と混合し且つ前記粒状固形材料を 約８０フィート／秒（２４００ｃｍ／秒）以上の表面ガス速度で接線方向に円筒 形サイクロンバーナーの燃焼室に空気力で搬入する工程、 （ｃ）高圧燃焼用空気を一次室の中に供給し、約４００，０００ｂｔｕ／ｈｒｆ ｔ３以上の高容積放熱速度を提供するように前記粒状固形材料を前記室の中で高 回転速度で燃焼し、微小な粒状固形物を含む高温高圧放出ガスを作り出す工程、 （ｄ）前記高温放出ガスを二次燃焼室の中で充分な冷却空気と混合して冷却し、 ２０００°Ｆ（９８２℃）を越えない温度のガス混合物を作り出す工程、 （ｅ）きれいな低温高圧の製品ガス流を作るため、前記ガス混合物流から粒状固 形物を遠心分離する工程、（ｆ）前記高圧搬送燃焼空気を作るためのエヤーコン プレツサーを回転するガスタービンを通じて低温ガス液を膨膨させる工程、前記 ガスタービンはまた正味出力を作る機械的負荷を駆動する、を包含する動力を作 るため粒状固形可燃性材料を加圧燃焼する方法。
25. ２５．一次燃焼室が４−１５ａｔｍ．である請求の範囲第２４項記載の高圧燃焼 動力発生方法。
26. ２６．一次燃焼室が４−１５ａｔｍ．である請求の範囲第２４項記載の高圧燃焼 動力発生方法。
27. ２７．粒状固形可燃性材料が１００−２００フィート／秒（３０００−６０００ ｃｍ／秒）の表面速度で燃焼室に供給される請求の範囲第２４項記載の高圧燃焼 動力発生方法。
28. ２８．一次燃焼室の中の粒状固形物が約１４０ｇ以上の遠心力を受ける請求の範 囲第２４項記載の高圧燃焼動力発生方法。
29. ２９．バーナーの中の容積放熱速度が５００，０００−３，０００，０００Ｂｔ ｕ／ｈｒｆｔ３である請求の範囲第２４項記載の高圧燃焼動力発生方法。
30. ３０．冷却空気の流れが燃焼用空気の流れに対し制御される請求の範囲第２４項 記載の高圧燃焼動力発注方法。
31. ３１．前記ガス冷却工程が前記チョーク地区を流れる放出ガスのらせん状波動と 反対向きの接線方向に流れる冷却空気によって行われる請求の範囲第２４項記載 の高圧燃焼動力発生方法。
32. ３２．前記ガス・固形物分離工程が遠心力式分離装置で行われる請求の範囲第２ ４項記載の高圧燃焼動力発生方法。
33. ３３．きれいな混合ガスがエヤーコンプレツサーを軸の第１回転速度で駆動する ため第１ガスタービンの中で膨膨され、つぎに電力を作るため軸の第２の低回転 速度が発電機を駆動するため第２ガスタービンの中で膨膨される請求の範囲第２ ４項記載の高圧燃焼動力発注方法。
34. ３４．粒状固形物をバーナーに空気力で運ぶための高温高圧空気が前記粒状固形 物の着火温度以下に冷却される請求の範囲第２４項記載の高圧燃焼動力発生方法 。
35. ３５．前記固形可燃性材料が、直列に連結した２個の回転フィーダバルブによっ て前記高圧搬送管の中に搬入される請求の範囲第２４項記載の高圧燃焼動力発生 方法。
36. ３６．前記固形可燃性材料が前記管を通って燃焼室に空気力で運ばれているとき にガスタービンの排気ガスの熱を利用して予熱される請求の範囲第２４項記載の 高圧燃焼動力発生方法。
37. ３７．前記高圧燃焼用ガスの一部分が前記搬送空気流を作るため１−１０ｐｓｉ （７０３．０７ｋｇ／ｍ２−７０．３１ｋｇ／ｃｍ２）の圧力差に更に圧縮され る請求の範囲第２４項記載の高圧燃焼動力発生方法。
38. ３８．二次燃焼室に入る冷却空気の流れが一次燃焼室に供給される燃焼用空気に 対し制御される請求の範囲第２４項記載の高圧燃焼動力発生方法。
39. ３９．（ａ）主要寸法が約０．１３０インチ（３．３ｍｍ）より小さい粒状寸法 を有する木片を周囲の圧力ソースから約４−１５ａｔｍ．の圧力で、搬送管内に 可燃性材料を搬送する回転計量装置を通じて供給する工程、 （ｂ）前記高圧木片を高圧搬送空気流と混合して該木片を円筒形サイクロンバー ナーの一次燃焼室に接線方向に空気力で運ぶ工程、（ｃ）前記一次燃焼室の中に 高圧燃焼空気を供給し且つ前記一次燃焼室の中で前記粒状木片を高回転速度で過 剰の二次空気により燃焼させて５００，０００−３，０００，０００Ｂｔｕ／ｈ ｒｆｔ３の高容積放熱速度を提供し且つ微小粒状固形物を含む高温高圧放出ガス を作る工程、（ｄ）前記高温放出ガスを二次燃焼室の中で充分な冷却空気と混合 して冷却し約１４００−２０００°Ｆ（７６０−９８２℃）の温度のガス混合物 を生成する工程、 （ｅ）されいな低温高圧製品ガス流を作るため前記ガス混合流から微細粒状固形 物を遠心力で分離する工程、（ｆ）前記高圧搬送空気と燃焼用空気を提供するた めエヤーコンプレッサーを駆動するように配置され、更に正味の電力を発注する 発電機を駆動するガスタービンを通じて前記低温ガス流を膨膨させる工程、 を包含する動力を発注するため粒状の可燃性材料を高圧燃焼する方法。
40. ４０．円筒形一次燃焼室と円筒形二次燃焼室と前記一次と二次の燃焼室の間の小 径のチョーク孔とを形成する側壁を有するハウス、前記二次燃焼室は前記チョー ク孔を通じて前記一次燃焼室と流体連通しており、 前記チョーク孔と反対側の前記一次燃焼室の端部は端壁装置によって閉じられ、 前記チョーク孔と反対側の前記二次燃焼室の端部は高温ガスを利用装置に通すた めの出口を有し、 高圧の粒状燃料を接線方向に一次燃焼室の内壁に接線方向に且つ一次燃焼室の軸 線に対し横方向に導入して前記粒状材料を前記チョーク孔に向って一次燃焼室の 内壁に沿ってらせん通路上を移動させて前記チョーク孔を通って二次燃焼室へ向 う高温高圧ガスを発生させるため前記一次燃焼室の端壁の近くで該燃焼室に設け た燃料孔、 高圧の燃焼支援ガスを前記一次燃焼室の中にその内壁に接線方向に且つその軸線 に横方向に導入して前記燃焼支持ガスを粒状燃料の通路に同一のらせん状通路上 を移動させるため前記燃料孔と前記チョーク孔との間において前記一次燃焼室の 側壁に設けた複数個の羽口、 前記粒状燃料と燃焼支援ガスのらせん状通路が前記粒状燃料に一次燃焼室内で多 数回回転させ、粒状材料を一次燃焼室の中に長く留まらせてその燃焼を助け、 前記チョーク孔の縮小径がまた前記一次燃焼室内の粒状材料の滞留時間を長びか せてその燃焼を助け、前記チョークの側壁にあけた少くとも１個の冷却ガス孔は その孔を通って二次室に流れる高温ガスを利用装置に適する温度に冷却するため 冷却ガスを導入するために開けられていること、を包含する高圧ガスを作るため 粒状燃料を燃焼する装置。
41. ４１．前記一次燃焼室の内壁が耐火性材料で作られ、この耐火性材料が内壁に沿 ったらせん状通路を通る粒状燃料を加熱して燃焼させる請求の範囲第４０項記載 の装置。
42. ４２．前記冷却ガス孔が前記一次燃焼室に入る高温ガスのらせん状通路と反対の 方向に前記チョーク孔の内壁に接線方向に冷却ガスを前記チョーク孔に導入する よう配置されている請求の範囲第４１項記載の装置。
43. ４３．高圧空気と同伴した粒状燃料を前記燃料孔から一次燃焼室へ導入する燃料 源装置、 前記燃料支援ガスを前記冷却ガス孔から一定の速度で一次燃焼室へ導入するため の燃焼支援ガス源装置、前記冷却ガスを前記冷却ガス孔から前記チョーク孔に導 入するための冷却ガス源装置、 を包含する請求の範囲第４２項記載の装置。
44. ４４．前記一次燃焼室の長さと直径、チョーク孔の大きさ、前記燃料孔と羽口の 位置は前記燃料源装置と前記燃焼支援が久源装置が粒状燃料のらせん状通路のら せん角を９０度より僅かに小さくするように構成されている請求の範囲第４３項 記載の装置。
45. ４５．利用装置で使用するきれいなガスを作るため二次燃焼室から出る高温ガス から粒状固形物を分離するため二次燃焼室の出口に連結した装置を包含する請求 の範囲第４３項記載の装置。
46. ４６．利用装置で使用するきれいなガスを作るため二次燃焼室から出る高温ガス から粒状固形物を分離するため二次燃焼室の出口に連結した装置を包含する請求 の範囲第４４項記載の装置。
47. ４７．円筒形一次燃焼室と円筒形二次燃焼室と前記一次と二次の燃焼室の間の小 径のチョーク孔とを形放する側壁装置を有するハウジングを包含し、前記二次燃 焼室が前記チョーク孔を通って前記一次燃焼室と流体連通し、前記チョーク開口 と反対の前記一次燃焼室の端部が端壁装置によって閉じられ、前記チョーク孔と 反対側の二次燃焼室の端部が高温ガスを利用装置に通す出口孔を備え、燃料孔が 前記一次燃焼室の側壁と前記端壁装置を通って形成され、複数個の羽口が一次燃 焼室の側壁を貫いて前記燃料孔と前記チョーク孔の間に形成され、少くとも１個 の冷却ガス孔が前記チョーク孔の前記側壁を貫いて形成されている粒状燃料を燃 焼させるバーナーの作動方法において； 前記粒状材料を前記チョーク孔に向って一次燃焼室の内壁に沿ってらせん通路上 を移動させて燃焼させ前記チョーク孔から二次燃焼室に流れる高温高圧ガスを作 るため高圧の粒状燃料を一次燃焼室の中に前記燃料孔を通って前記一次燃焼室の 内壁を接線方向に貫いて且つ前記一次燃焼室の軸線に対し横方向に導入する工程 、燃焼支援ガスが粒状燃料と同一のらせん状通路を移動するように高圧の燃料支 援ガスを前記羽口から前記一次燃焼室の中へ前記一次燃焼室の内壁に接線方向に 且つ前記一次燃焼室の軸線に対し横方向に導入する工程、 粒状燃料が前記チョーク孔に到達する前に前記一次燃焼室の中で複数の回転を行 いほとんど完全燃焼して前記チョーク孔から出る高温ガスを作るように前記一次 燃焼室の内壁に沿って粒状燃料をらせん状通路上で流動させる工程、 前記粒状燃料の一次燃焼室内におけるらせん状通路のらせん角が前記一次燃焼室 の軸線に対し９０度より僅かに小さく、前記チョーク孔から前記二次室に流れる 高温ガスを利用装置で使用するに適する温度に冷却するため冷却ガスを前記冷却 ガス孔から前記チョーク孔に導入する工程、 を包含する粒状燃料を燃焼するバーナーの作動方法。
48. ４８．前記冷却ガスが前記チョーク孔の中に該チョーク孔の内壁に接線方向に且 つその軸線に対し横方向に且つ前記一次燃焼室の高温ガスのらせん状通路と反対 の方向に導入される請求の範囲第４７項記載の方法。
49. ４９．高温ガスを前記二次燃焼室からその出口を通って分離装置に流通する工程 を包含し、且つ前記分離装置において前記二次燃焼室から流れてくる高温ガスか ら粒状固形物を分離して利用装置で使用するためのきれいなガスを作る請求の範 囲第４８項記載の方法。