KR102603016B1 - 고체 연료 버너 - Google Patents
고체 연료 버너 Download PDFInfo
- Publication number
- KR102603016B1 KR102603016B1 KR1020217025984A KR20217025984A KR102603016B1 KR 102603016 B1 KR102603016 B1 KR 102603016B1 KR 1020217025984 A KR1020217025984 A KR 1020217025984A KR 20217025984 A KR20217025984 A KR 20217025984A KR 102603016 B1 KR102603016 B1 KR 102603016B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- fuel
- flow path
- nozzle
- swirler
- fuel nozzle
- Prior art date
Links
- 239000004449 solid propellant Substances 0.000 title claims abstract description 88
- 239000000446 fuel Substances 0.000 claims abstract description 314
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims abstract description 62
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 claims description 57
- 238000005192 partition Methods 0.000 claims description 42
- 239000000567 combustion gas Substances 0.000 claims description 23
- 239000012159 carrier gas Substances 0.000 claims description 12
- 230000001965 increasing effect Effects 0.000 claims description 6
- 238000007664 blowing Methods 0.000 claims description 3
- 239000002245 particle Substances 0.000 abstract description 56
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 39
- 239000002028 Biomass Substances 0.000 abstract description 38
- 238000010298 pulverizing process Methods 0.000 abstract description 4
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 20
- 239000003245 coal Substances 0.000 description 18
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 18
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 18
- MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N nitrogen oxide Inorganic materials O=[N] MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 17
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 14
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 12
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 description 11
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 7
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 6
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 6
- 238000007689 inspection Methods 0.000 description 5
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 5
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 5
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 5
- 239000008188 pellet Substances 0.000 description 5
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 5
- 239000011362 coarse particle Substances 0.000 description 4
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 4
- 229910003460 diamond Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000010432 diamond Substances 0.000 description 4
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 4
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 description 3
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 3
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 3
- 230000008030 elimination Effects 0.000 description 3
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 description 3
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 3
- 230000003313 weakening effect Effects 0.000 description 3
- 230000004323 axial length Effects 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 230000008602 contraction Effects 0.000 description 2
- 238000006477 desulfuration reaction Methods 0.000 description 2
- 230000023556 desulfurization Effects 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 2
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 2
- 238000009499 grossing Methods 0.000 description 2
- 230000005764 inhibitory process Effects 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 2
- 238000004904 shortening Methods 0.000 description 2
- 230000007480 spreading Effects 0.000 description 2
- 238000003892 spreading Methods 0.000 description 2
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 2
- 239000002023 wood Substances 0.000 description 2
- 241000209140 Triticum Species 0.000 description 1
- 235000021307 Triticum Nutrition 0.000 description 1
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 238000005094 computer simulation Methods 0.000 description 1
- 230000002708 enhancing effect Effects 0.000 description 1
- 239000002737 fuel gas Substances 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 description 1
- 238000010248 power generation Methods 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 230000001629 suppression Effects 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23D—BURNERS
- F23D1/00—Burners for combustion of pulverulent fuel
- F23D1/02—Vortex burners, e.g. for cyclone-type combustion apparatus
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Meat, Egg Or Seafood Products (AREA)
Abstract
연료 노즐(21) 내의 혼합 유체의 유로(24)를 유로 단면에 있어서의 중심을 향하여 수축되는 벤투리(33)와, 혼합 유체에 연료 노즐(21)의 중심으로부터 이격되는 방향의 속도 성분을 부여하는 연료 농축기(34)와, 연료 노즐(21)의 유로를 내측과 외측으로 구획하는 유로 구획 부재(36)를 구비하고, 혼합 유체에 선회를 부여하며, 또한, 연료 노즐(21)의 내측에 전면 고정되지 않는 복수의 블레이드(34c, 34d)에 의해, 바이오 매스 연료를 분쇄한 고체 연료 입자를 사용하는 경우라도, 연료의 농축 효과를 확보할 수 있다.
Description
본 발명은 고체 연료를 반송하고 연소시키는 고체 연료 버너에 관한 것으로서, 특히 바이오 매스 입자와 같이 입경이 큰 연료 입자에 적절한 고체 연료 버너에 관한 것이다.
화력 발전 플랜트 등의 보일러에 이용되는 고체 연료 버너의 착화성을 향상시켜, 화염의 안정성을 높이기 위해, 연료 농도를 국부적으로 높이는 것이 실행되고 있다.
일반적으로 미분탄 등을 연료로 하는 고체 연료 버너에서는, 연료 반송 가스와 연료 입자의 혼합 유체에 대해, 연료 노즐 내에서 노즐 내벽면을 향하는 속도 성분을 부여하여, 연료 입자가 노즐 내벽면을 따라서 농축하는 것 같은 연료 농축기를 마련하는 일이 많다.
예를 들면, 특허문헌 1(일본 특허 제 6231047 호 명세서: JP 6231047 B2)에서는, 연료 노즐(1차 공기 노즐이라 칭하는 일도 있음)(9)의 중심부에, 혼합 유체에 선회를 부여하는 제 1 선회기(6)와, 제 1 선회기(6)와는 역방향의 선회를 부여하는 제 2 선회기(7)를 마련하는 기술이 기재되어 있다. 특허문헌 1 기재의 기술에서는, 제 1 선회기(6)에서 혼합 유체에 강한 선회를 가하여, 고체 연료 입자를 연료 노즐의 외주측(연료 노즐의 내벽면을 따라서)으로 이동시킨다.
계속해서, 제 2 선회기(7)에서 제 1 선회기(6)와는 역방향의 선회를 부여하는 것에 의해, 혼합 유체의 선회를 약하게 한다.
따라서, 버너의 개구부, 연료 노즐의 선단부에 설치된 보염기(10)의 주변에서 고체 연료 입자가 농축된 상태가 유지되어, 버너에 공급되는 연료 농도가 낮은 저부하시라도 연료 입자의 착화성이 높아져, 화염의 안정성이 향상된다.
동시에, 선회가 약해진 혼합 유체가 개구부로부터 분출되므로, 혼합 유체가 화로 내에 과도하게 넓어지는 일이 없어, 2차 공기나 3차 공기 등의 연소용 가스(공기)와의 혼합을 부드럽게 하여 질소산화물(NOx) 생성의 억제가 도모된다.
화력 발전 석탄(미분탄) 연소 보일러에 있어서의 혼연용의 연료(fuel for mixing)로서는, 목질계 원료를 펠릿으로 한 것이 다용되고 있다. 여기에서, 펠릿은 그대로 사용되는 것이 아니라, 분쇄 장치로서 석탄용 밀(mill)(미분탄기)을 베이스로 한 개량 밀(분쇄기·분급기)에서 분쇄·분급하여 얻은 연료 입자를 반송 기체로 고체 연료 버너에 반송하고, 연료 입자와 반송 기체의 혼합 유체가 버너에 공급되며, 미분탄과 마찬가지로 연소된다.
그렇지만, 바이오 매스 연료는 석탄에 비해 미분쇄되기 어려워, 밀의 분쇄 동력이 다대(입경 50㎜의 목질 칩으로부터 석탄과 같은 입도로 하는데, 대략 석탄의 10배 정도의 동력이 필요)하게 되어, 현상의 미분탄과 동일한 레벨까지 미립화하는 것은 곤란하다. 또한, 바이오 매스 연료를 미분화하면, 급속 연소의 가능성이 높아져, 그 방지 대책도 필요하게 된다. 그러므로, 바이오 매스 연료는 석탄에 비해, 상당히 굵은 입자 상태로 밀로부터 배출된다(특허문헌 2: 일본 특허 제 4919844 호 공보, 일본 특허 문헌 3: 일본 특허 공개 제 2010-242999 호 공보 등 참조).
결과적으로, 입자가 굵은 바이오 매스 연료는 미분탄에 비해 착화성이 낮게 되어 있다.
한편, 착화성이 낮은 연료를 사용하는 경우에, 혼합 유체의 유속을 떨어뜨리면 착화되기 쉬워지지만, 입자가 큰 바이오 매스 연료에 대해 유속을 떨어뜨려, 분쇄 장치로부터 버너까지 반송하는 것은, 반송 계통 내에서의 체류를 초래할 가능성이 있기 때문에, 현실적이지 않다.
따라서, 버너로 연소시키기 직전까지는 혼합 유체(연료 반송 기체)의 유속을 높게 유지할 필요가 있다.
이 때문에, 연료 노즐의 유로 단면적을 상류측, 즉 분쇄 장치로부터 접속되는 연료 반송 계통(연료 반송 배관과의 접속부)측에서는 작게, 하류측, 즉 화로 개구부측에서는 상류측보다 크게 하여 유속을 저감하는 것에 의해, 착화성을 향상시키는 것을 고려할 수 있다.
여기에서, 특허문헌 3은 혼합 유체의 연료 농축을 도모하기 위한 기구로서, 벤투리와 연료 노즐의 중심으로부터 이격되는 방향의 속도 성분을 부여하는 연료 농축기를 구비하고, 연료 노즐의 화로측 개구부의 내경이, 벤투리의 상류단의 내경보다 크게 형성된 고체 연료 버너를 개시하고 있다. 이와 같은 구성이면, 반송 계통 내에서는 혼합 유체의 유속을 높게 보지하면서, 연료 입자를 버너로 연소시키기 직전에 유속을 저감할 수 있으므로, 착화성의 향상이 도모된다.
한편, 특허문헌 3에 기재의 고체 연료 버너의 연료 노즐 상류측, 밀로부터 버너에 이르는 연료 반송 배관과의 접속부에는 곡관부가 마련되어 있다. 혼합 유체는, 연료 반송 배관으로부터 곡관부을 거쳐서 연료 노즐의 직관부로 연통하는 유로를 흐르게 된다.
발명자들의 시뮬레이션 모델 등에 의한 해석 결과, 이와 같은 구성에서는, 곡관부를 통과한 고속 유체는 상면에 충돌 후, 반사되도록 하방으로 흐르기 쉬우며, 특히 벤투리에서 노즐 중심축측에 연료를 농축한 후, 방추 형상의 연료 농축기에 의해, 연료 노즐의 중심으로부터 이격되는 방향의 속도 성분을 부여하면, 둘레방향의 연료 입자의 편향이 생겨, 연료 노즐 각 부의 길이의 설정 등에 따라서는, 연료 노즐의 상측의 유체의 유속이 과도하게 느려지기 쉬운 것이 판명되었다. 그리고, 유속이 과도하게 느려지면, 연료의 자중으로 연료가 직경방향의 중앙부를 향하여 편향되기 쉬워지고, 연료 노즐의 출구 근방에서는, 상측의 직경방향 외측에 있어서, 연료의 농도가 낮은 영역이 발생하여, 연료의 농축 효과가 낮아질 가능성이 있는 것을 알 수 있었다.
본 발명은 고체 연료 버너에 있어서, 바이오 매스 연료(목질계 원료를 펠릿으로 한 것 등)를 밀에서 분쇄하여 얻어지는 것과 같은 입자가 굵은 연료를 사용하는 경우라도, 연료 노즐 내에 마련된 연료 농축기에 의한 연료의 농축 효과를 확보하여, 착화성과 화염의 안정성을 향상시키는 것을 기술적 과제로 한다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위해서,
제 1 항에 기재된 발명의 고체 연료 버너는,
고체 연료와 그 반송 기체의 혼합 유체가 흐르며, 화로를 향하여 개구되는 연료 노즐과,
상기 연료 노즐의 외주측에 배치되며, 연소용 기체를 분출시키는 연소용 가스 노즐과,
상기 연료 노즐의 중심측에 마련되며, 상기 연료 노즐의 중심으로부터 이격되는 방향의 속도 성분을 상기 혼합 유체에 부여하는 연료 농축기를 구비한 고체 연료 버너에 있어서,
상기 연료 농축기는, 상기 혼합 유체에 선회를 부여하는 복수의 블레이드를 가지며, 각각의 블레이드가 연료 노즐의 내측에 전면 고정되는 일이 없이 상기 연료 노즐의 내면으로부터 이격되어 배치되는 것으로서, 상기 혼합 유체의 흐름방향의 상류측에 배치되는 제 1 선회기와, 상기 제 1 선회기에 대해 상기 혼합 유체의 흐름방향의 하류측에 배치되며, 상기 복수의 블레이드의 선회방향이 상기 제 1 선회기와는 역방향인 제 2 선회기를 가지며,
상기 제 2 선회기에 대해 상기 혼합 유체의 흐름방향의 하류측에, 상기 연료 노즐의 유로를 유로 단면에 있어서의 내측과 외측으로 구획하는 유로 구획 부재가 마련되어 있는 것을 특징으로 한다.
제 2 항에 기재된 발명은 제 1 항에 기재된 고체 연료 버너에 있어서,
상기 제 1 선회기 및 상기 제 2 선회기의 외경은 상기 유로 구획 부재의 상류단의 내경 이하인 것을 특징으로 한다.
제 3 항에 기재된 발명은 제 1 항에 기재된 고체 연료 버너에 있어서,
상기 유로 구획 부재는, 상류단의 내경이 하류단의 내경보다 큰 형상인 것을 특징으로 한다.
제 4 항에 기재된 발명은 제 3 항에 기재된 고체 연료 버너에 있어서,
상기 제 2 선회기의 외경이, 상기 유로 구획 부재의 상류단의 내경보다 작고, 하류단의 내경보다 큰 것을 특징으로 한다.
제 5 항에 기재된 발명의 고체 연료 버너는,
고체 연료와 그 반송 기체의 혼합 유체가 흘러, 화로를 향하여 개구되는 연료 노즐과,
상기 연료 노즐의 외주측에 배치되며, 연소용 기체를 분출시키는 연소용 가스 노즐과,
상기 연료 노즐의 상기 중심측에 마련되며, 상기 연료 노즐의 중심으로부터 이격되는 방향의 속도 성분을 상기 혼합 유체에 부여하는 연료 농축기를 구비한 고체 연료 버너에 있어서,
상기 연료 농축기는, 상기 혼합 유체에 선회를 부여하는 복수의 블레이드를 가지며, 각각의 블레이드가 연료 노즐의 내측에 전면 고정되는 일이 없이 상기 연료 노즐의 내면으로부터 이격되어 배치되는 것으로서, 상기 혼합 유체의 흐름방향의 상류측에 배치되는 제 1 선회기와, 상기 제 1 선회기에 대해 상기 혼합 유체의 흐름방향의 하류측에 배치되며, 상기 복수의 블레이드의 선회방향이 상기 제 1 선회기와는 역방향인 제 2 선회기를 가지며,
상기 연료 노즐의 유로는, 내경이, 상기 제 1 선회기의 상류측에서는 동일 또는 단조(單調) 증가의 상류부와, 상기 상류부의 하류측에 연통하며 내경이 서서히 확대되는 확관부와, 상기 확관부의 하류측에 연통하며 내경이 일정한 하류부를 갖는 것을 특징으로 한다.
제 6 항에 기재된 발명은, 제 5 항에 기재된 고체 연료 버너에 있어서,
상기 제 1 선회기의 적어도 일부가 상기 연료 노즐 유로의 상류부의 범위에 위치하며,
상기 제 2 선회기의 적어도 일부가 상기 연료 노즐 유로의 하류부의 범위에 위치하는 것을 특징으로 한다.
제 7 항에 기재된 발명은 제 6 항에 기재된 고체 연료 버너에 있어서,
상기 연료 노즐 유로의 하류부의 범위에 상기 연료 노즐의 유로를, 유로 단면에 있어서의 내측과 외측으로 구획하는 유로 구획 부재를 구비한 것을 특징으로 한다.
제 8 항에 기재된 발명은, 제 7 항에 기재된 고체 연료 버너에 있어서,
상기 유로 구획 부재는, 상류단의 내경이 하류단의 내경보다 큰 형상이며,
상기 제 2 선회기의 외경이, 상기 유로 구획 부재의 상류단의 내경보다 작고, 상기 유로 구획 부재의 하류단의 내경보다 큰 것을 특징으로 한다.
제 9 항에 기재된 발명은, 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 기재된 고체 연료 버너에 있어서,
상기 각 선회기의 외경은, 상기 연료 노즐 유로의 상류부의 내경 미만인 것을 특징으로 한다.
제 1 항에 기재된 발명에 의하면, 2개의 선회기를 갖는 연료 농축기와 유로 구획 부재를 갖는 것에 의해, 고체 연료 버너에 있어서, 바이오 매스 연료(목질계 원료를 펠릿으로 한 것 등)를 밀에서 분쇄하여 얻어지는 것과 같은 입자가 굵은 연료를 사용하는 경우라도, 연료 노즐 내에 마련된 연료 농축기에 의한 연료의 농축 효과를 확보하여, 착화성과 화염의 안정성을 향상시킬 수 있다.
제 2 항에 기재된 발명에 의하면, 제 1 항에 기재된 발명의 효과에 부가하여, 각 선회기의 블레이드의 외경이 유로 구획 부재의 상류단의 내경보다 큰 경우에 비해, 연료를 외주측에 가깝게 댄 그대로 반송 가스를 내주측으로 분산시킬 수 있기 때문에, 외주측의 연료의 농축 효과를 향상시킬 수 있다. 또한, 제 2 항 기재된 발명에 의하면, 유로 구획 부재를 통과하는 혼합 유체의 가스측의 유속을 더 저감시킬 수 있어서, 착화성이나 보염성을 향상시킬 수 있다.
제 3 항에 기재된 발명에 의하면, 노즐 개구부를 향하여 외주측(노즐 내벽측) 유로의 내경이 작아지는 것에 의해, 유로 구획 부재와 노즐의 내벽 사이의 혼합 유체의 유로 단면적이 확장되게 되어, 연료 입자의 유속이 감속되고, 착화성과 화염의 안정성을 더욱 향상시킬 수 있다.
제 4 항, 제 8 항에 기재된 발명에 의하면, 유로 구획 부재의 내주측(노즐 중심측)에 있어서, 제 2 선회기에 의한 선회의 해소 효과를 직경방향 전체에 골고루 미치게 할 수 있다. 따라서, 선회가 약해진 혼합 유체를 버너 개구부로부터 분출시켜, 혼합 유체가 화로 내에 과도하게 확산되는 일이 없어, 2차 공기나 3차 공기 등의 연소용 가스(공기)와의 혼합을 부드럽게 하여, 질소산화물(NOx) 생성의 억제 작용을 높일 수 있다.
제 5 항에 기재된 발명에 의하면, 연료 노즐이, 제 1 선회기의 상류측에서는 동일 또는 단조 증가의 직관 형상이며, 그 하류측에 연통하며 내경이 서서히 확대되는 확관부, 또한, 확관부의 하류측에 연통하며 내경이 상류측보다 큰 직관 형상의 하류부를 갖고 있으며, 반송 배관 내에서는, 입경이 큰 연료 입자의 체류를 초래하지 않도록 고(高)유속으로 반송하면서, 화로 개구부측에서는 상류측보다 유로 단면적이 크게 유속이 저감되는 것에 의해, 연료의 농축 효과를 확보하면서, 착화성과 화염의 안정성이 향상될 수 있다.
제 6 항에 기재된 발명에 의하면, 제 1 선회기에 대해서는, 연료 노즐 외측(내벽을 따라서)으로의 연료 입자의 농축, 제 2 선회기에 대해서는, 선회의 해소를 유효하게 작용시킬 수 있다. 즉, 제 1 선회기는 그 블레이드가 길이방향의 적어도 일부에 있어서 상류부에 걸쳐져 있으며, 상류부를 흘러 온 혼합 유체에 대해 효율적으로 직경방향 외부를 향한 속도 성분을 부여할 수 있다.
제 7 항에 기재된 발명에 의하면, 유로 구획 부재를 갖지 않는 경우에 비해, 연료 노즐 외측(내벽을 따라서)으로의 연료 입자의 농축 효과를 높일 수 있으며, 또한, 그 효과가 소실되기 어려우므로, 연료 농축기로서의 제 1 선회기와 제 2 선회기의 조합에 있어서, 과잉인 선회 부여와 그 해소의 필요가 없어진다. 따라서, 버너의 압력 손실을 저감할 수 있다. 또한, 연료 농축기로서의 제 1 선회기와 제 2 선회기의 조합을 콤팩트화하고, 연료 노즐의 전체 길이를 짧게 할 수도 있으며, 부재의 사용량 억제에도 이어진다.
제 9 항에 기재된 발명에 의하면, 연료 농축기를 연료 노즐의 축방향으로 인발하여, 보수, 점검을 실행할 수 있다. 따라서, 보수, 점검의 작업성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예 1의 연소 시스템의 전체 설명도이다.
도 2는 실시예 1의 고체 연료 버너의 설명도이다.
도 3은 도 2의 화살표 Ⅲ 방향으로부터 본 도면이다.
도 4는 실시예 1의 유로 구획 부재의 설명도로서, 도 4의 (A)는 측면도이며, 도 4의 (B)는 도 4의 (A)의 ⅣB-ⅣB선 단면도이며, 도 4의 (C)는 변경예 1의 도 4의 (B)에 대응하는 도면이며, 도 4의 (D)는 변경예 2의 도 4의 (B)에 대응하는 도면이다.
도 5는 비교예의 설명도이다.
도 6은 시뮬레이션 결과의 설명도이다.
도 7은 본 발명의 고체 연료 버너를 구비한 보일러(연소 장치)의 설명도로서, 도 7의 (A)는 캔(보일러) 전후 각 3단의 고체 연료 버너 중 캔 전방측 및 캔 후방측의 최상단에 바이오 매스 연료를 사용하는, 본 발명의 고체 연료 버너를 마련한 경우의 설명도이며, 도 7의 (B) 및 도 7의 (D)은 캔 전방측의 최상단에 바이오 매스 연료를 사용하는, 본 발명의 고체 연료 버너를 마련한 경우의 설명도이며, 도 7의 (C) 및 도 7의 (E)은 캔 후방측의 최상단에 바이오 매스 연료를 사용하는, 본 발명의 고체 연료 버너를 마련한 경우의 설명도이다.
도 2는 실시예 1의 고체 연료 버너의 설명도이다.
도 3은 도 2의 화살표 Ⅲ 방향으로부터 본 도면이다.
도 4는 실시예 1의 유로 구획 부재의 설명도로서, 도 4의 (A)는 측면도이며, 도 4의 (B)는 도 4의 (A)의 ⅣB-ⅣB선 단면도이며, 도 4의 (C)는 변경예 1의 도 4의 (B)에 대응하는 도면이며, 도 4의 (D)는 변경예 2의 도 4의 (B)에 대응하는 도면이다.
도 5는 비교예의 설명도이다.
도 6은 시뮬레이션 결과의 설명도이다.
도 7은 본 발명의 고체 연료 버너를 구비한 보일러(연소 장치)의 설명도로서, 도 7의 (A)는 캔(보일러) 전후 각 3단의 고체 연료 버너 중 캔 전방측 및 캔 후방측의 최상단에 바이오 매스 연료를 사용하는, 본 발명의 고체 연료 버너를 마련한 경우의 설명도이며, 도 7의 (B) 및 도 7의 (D)은 캔 전방측의 최상단에 바이오 매스 연료를 사용하는, 본 발명의 고체 연료 버너를 마련한 경우의 설명도이며, 도 7의 (C) 및 도 7의 (E)은 캔 후방측의 최상단에 바이오 매스 연료를 사용하는, 본 발명의 고체 연료 버너를 마련한 경우의 설명도이다.
다음에 도면을 참조하면서, 본 발명의 실시형태의 구체예(이하, 실시예라 기재함)를 설명하지만, 본 발명은 이하의 실시예로 한정되는 것은 아니다. 또한, 이하의 도면을 사용한 설명에 있어서, 이해의 용이를 위해, 설명에 필요한 부재 이외의 도시는 적절히 생략되어 있다.
실시예 1
도 1은 본 발명의 실시예 1의 연소 시스템의 전체 설명도이다.
도 1에 있어서, 화력 발전소 등에서 사용되는 실시예 1의 연소 시스템(연소 장치)(1)에서는, 바이오 매스 연료(고체 연료)가 벙커(연료 호퍼)(4)에 수용되어 있다. 벙커(4)의 바이오 매스 연료는 밀(분쇄기)(5)에서 분쇄된다. 분쇄된 연료는 보일러(화로)(6)의 고체 연료 버너(7)에 연료 배관(8)을 통하여 공급되며, 연소된다. 또한, 고체 연료 버너(7)는 보일러(6)에 복수 설치되어 있다.
보일러(6)로부터 배출된 배기 가스는 탈질 장치(9)에서 탈질된다. 탈질된 배기 가스는 공기 예열기(10)를 통과한다. 공기 예열기(10)에서는, 블로어(11)로부터 이송된 공기와 배기 가스의 열교환이 실행된다. 따라서, 배기 가스가 저온화되는 동시에, 블로어(11)로부터의 공기가 가열된다. 블로어(11)로부터의 공기는, 공기 배관(12)을 통하여, 고체 연료 버너(7) 및 보일러(6)에 연소용 공기로서 공급된다.
공기 예열기(10)를 통과한 배기 가스는, 가스 히터(열 회수기)(13)를 통과할 때에 열이 회수되고 저온화된다.
가스 히터(열회수기)(13)를 통과한 배기 가스는, 건식 집진기(14)에서 배기 가스 중의 먼지 등이 회수, 제거된다.
건식 집진기(14)를 통과한 배기 가스는, 탈황 장치(15)로 이송되고, 탈황된다.
탈황 장치(15)를 통과한 배기 가스는, 습식 집진기(16)에서 배기 가스 중의 티끌 등이 회수, 제거된다.
습식 집진기(16)를 통과한 배기 가스는, 가스 히터(재가열기)(17)에서 재가열된다.
가스 히터(재가열기)(17)를 통과한 배기 가스는, 굴뚝(18)으로부터 대기로 배기된다.
또한, 밀(5) 자체의 구성은, 종래 공지된 여러 가지의 구성을 사용 가능하며, 예를 들면, 일본 특허 공개 제 2010-242999 호 공보 등에 기재되어 있으므로, 상세한 설명은 생략한다.
도 2는 실시예 1의 고체 연료 버너의 설명도이다.
도 3은 도 2의 화살표 Ⅲ방향으로부터 본 도면이다.
도 2, 도 3에 있어서, 실시예 1의 고체 연료 버너(7)는, 반송 기체가 흐르는 연료 노즐(21)을 갖는다. 연료 노즐(21)의 하류단의 개구는, 보일러(6)의 화로(22)의 벽면(화로벽, 수관벽)(23)에 마련되어 있다. 연료 노즐(21)은 반송 기체의 흐름방향의 상류 단부에 곡관부의 일 예로서의 엘보(20)가 형성되어 있다. 엘보(20)에서는, 혼합 유체의 흐름방향이 대략 90° 굽혀지도록 굴곡되어 있다. 엘보(20)의 상류단에는 연료 배관(8)이 접속된다. 연료 노즐(21)은 중공의 통형상으로 형성되어 있으며, 연료 노즐(21)의 내부에는, 고체 연료(분쇄된 바이오 매스 연료)와 반송 기체로 이루어지는 혼합 유체가 흐르는 유로(24)가 형성되어 있다.
연료 노즐(21)의 외주에는, 연소용 공기를 화로(22)에 분출하는 내측 연소용 가스 노즐(2차 연소용 가스 노즐)(26)이 설치되어 있다. 또한, 내측 연소용 가스 노즐(26)의 외주측에는, 외측 연소용 가스 노즐(3차 연소용 가스 노즐)(27)이 설치되어 있다. 각 연소용 가스 노즐(26, 27)은 윈드 박스(바람 상자)(28)로부터의 공기를 화로(22) 내를 향하여 분출한다. 실시예 1에서는, 내측 연소용 가스 노즐(26)의 하류단에는, 연료 노즐(21)의 중심에 있어서, 직경방향 외측으로 경사(하류측으로 감에 따라서 직경이 확대)지는 가이드 베인(26a)이 형성되어 있다. 또한, 외측 연소용 가스 노즐(27)의 하류부에는, 축방향을 따른 스로트부(27a)와, 가이드 베인(26a)에 평행한 확대부(27b)가 형성되어 있다. 따라서, 각 연소용 가스 노즐(26, 27)로부터 분출된 연소용 공기는, 축방향의 중심으로부터 확산되도록 분출된다.
또한, 연료 노즐(21)의 하류단의 개구부에는, 보염기(31)가 지지되어 있다.
도 2, 도 3에 있어서, 연료 노즐(21)의 유로 단면의 중심부에는, 점화 버너(오일 건)(32)가 관통되어 배치되어 있다. 점화 버너(32)는 연료 노즐(21)의 충돌판 플랜지(20a)에 지지된 충돌판(32a)에 관통된 상태로 지지되어 있다.
연료 노즐(21)에는, 혼합 유체의 흐름방향에 대해, 엘보(20)의 하류측에 상류부의 일 예로서의 직관부(21a)가 마련되어 있다. 직관부(21a)는 유로(24)의 단면적이 동일한 직관 형상으로 형성되어 있다.
직관부(21a)의 하류측에는, 하류측을 감에 따라서 내경(즉, 단면적)이 확대되는 확대부(21b)가 접속되어 있다. 확대부(21b)의 하류측에는, 하류단을 향하며 단면적이 동일한 직관 형상의 하류부(21c)가 접속되어 있다.
실시예 1에서는, 확대부(21b)의 내벽이 직관부(21a)의 연장선에 대해 이루는 각(θ1)은 10° 내지 15°로 설정되어 있다. θ1이 10° 미만의 경우, 연료 노즐(21)의 축방향의 길이가 길어지고, θ1이 15°를 초과하는 경우, 혼합류의 흐름에 박리가 발생하고, 흐름에 정체가 발생하여, 정체된 부분에 연료가 저류되기 쉬워지는 문제가 있기 때문에, θ1은 10° 내지 15°가 바람직하다.
연료 노즐의 형상이 상류측으로부터 직관부(21a)(=상류부), 확대부(21b), 하류부(21c)와 같이, 직관, 확관, 직관과 같이 연통하는 것은 반드시 필수는 아니다. 예를 들면, 후술의 유로 구획 부재가 마련되어 있으면, 착화성 및 화염의 안정성이 향상되어, 전체를 통틀어 직관 형상이어도 문제 없는 경우도 있다.
노즐 전체를 통하여, 바이오 매스 연료와 같은 입자가 굵은 연료를 사용하여도 선회를 과도하게 강하게 할 필요가 없어, 압력 손실이나 연료 입자의 선회기(34a, 34b)로의 부착을 할 수 있도록 구성되어 있으면 좋다.
연료 노즐(21)의 내부에는, 연료 농축기(34)가 배치되어 있다. 연료 농축기(34)는 점화 버너(32)에 지지되어 있다. 연료 농축기(34)는 상류측의 제 1 선회기(34a)와, 하류측의 제 2 선회기(34b)를 갖는다.
제 1 선회기(34a)는 점화 버너(32)를 축으로 하는 나선형상으로 형성된 복수매의 제 1 선회 블레이드(34c)를 갖는다. 또한, 제 2 선회기(34b)는 제 1 선회 블레이드(34c)와는 역방향(역감김(reversely winding)의 나선형상)으로 경사지는 제 2 선회 블레이드(34d)를 갖는다. 각 선회 블레이드(34c, 34d)는 연료 노즐(21)의 내면에 고정되어 있지 않으며, 선회 블레이드(34c, 34d)의 외주단은 연료 노즐(21)의 내면으로부터 이격되어 설치되어 있다.
따라서, 실시예 1의 연료 농축기(34)에서는, 연료와 반송 기체의 혼합 유체에 제 1 선회기(34a)를 통과할 때에, 직경방향의 외측을 향하는 선회가 부여된다. 따라서, 연료가 연료 노즐(21)의 내벽면을 향하여 농축된다. 그리고, 제 2 선회기(34b)를 통과할 때에 역의 선회가 부여되어 선회가 약해진다. 따라서, 연료 농축기(34)의 하류측에서는, 혼합 유체는 연료가 외주측으로 농축되며, 또한, 직진류에 가까운 흐름으로 되어 있다.
이와 같은 확관 형상을 갖는 연료 노즐(21) 내에 제 1 선회기(34a)와 제 2 선회기(34b)를 배치할 때에, 제 1 선회기(34a)에 대해서는, 연료 노즐(21) 외측(내벽을 따라서)으로의 연료 입자의 농축, 제 2 선회기(34b)에 대해서는, 선회의 해소가 유효하게 작용하여, 연료의 농축 효과 및 선회의 해소 효과가 손상되기 어려워지게 되도록 연료 노즐 내의 배치를 적절히 설정하는 것이 바람직하다.
제 1 선회기(34a)는 그 블레이드(34c)가 길이방향(의 적어도 일부)에 있어서 상류부(직관부(21a))에 걸쳐져 있는 것이 바람직하다. 이에 의해, 상류부(21a)를 흘러온 혼합 유체에 대해 효율적으로 직경방향 외부 방향(노즐 내벽 방향)의 속도 성분을 부여할 수 있다.
또한, 제 1 선회기(34a)는 그 블레이드(34c)의 길이방향(연료 노즐의 축방향) 하류측 단부가 연료 노즐(21)의 상류부(상류측의 직관부(21a))와 확대부(21b)(상류부에 연통하는 확관부)의 경계부와 동일한 위치나, 그보다 하류측, 즉 확대부(21b)측에 위치하도록 마련되는 것이 바람직하다. 이것은, 연료 입자의 노즐 내벽으로부터의 반동을 줄여, 농축 효과를 높이기 때문이다. 과잉인 선회를 부여하지 않아도 되므로, 제 2 선회기(34b)에 의한 선회의 해소 작용도 그다지 높이지 않고 억제할 수 있어서, 2개의 선회기(34a, 34b)를 통한 연료 노즐(21)의 유로 내의 압력 손실의 증대를 억제하는데도 효과가 있다.
또한, 제 2 선회기(34b)에 대해서는, 그 블레이드(34d)가 길이방향(의 적어도 일부)에 있어서, 하류부(21c)(하류측의 직관부)에 걸쳐져 있는 것이 바람직하다. 즉, 그 블레이드의 길이방향(연료 노즐(21)의 축방향) 하류측 단부가 연료 노즐(21)의 하류부(21c)(하류측의 직관부)측에 위치하도록 마련되는 것이 바람직하다. 이에 의해, 제 2 선회기(34b)로서 압력 손실을 억제하면서, 선회의 해소 효과가 충분한 것을 제 1 선회기(34a)와의 적절한 간격을 두고 배치할 수 있다.
실시예 1에서는, 제 1 선회 블레이드(34c)의 외경(DW1)은 직관부의 내경(D1)에 대해, 일 예로서 70%로 설정되어 있지만, 60% 내지 85%로 설정하는 것이 바람직하다. 60% 미만에서는, 부여되는 선회가 약하여 연료의 농축 효과가 낮아진다. 또한, 85%를 초과하면, 선회류가 너무 강해지는 경우가 있다.
제 2 선회 블레이드(34d)의 외경(DW2)은 제 1 선회 블레이드(34c)의 외경(DW1) 이상의 크기로 형성되어 있다(즉, DW2≥DW1). 또한, 실시예 1에서는, 외경(DW2)＜내경(D1)으로 형성되어 있다. 또한, 제 2 선회 블레이드(34d)의 외경(DW2)은 하류부(21c)의 내경(D2)에 대해, 일 예로서 65%로 설정되어 있으며, 55% 내지 80%로 설정하는 것이 바람직하다. 55% 미만에서는, 역선회로 선회를 해소하는 효과가 낮아진다. 또한, 80%를 초과하면, 메인터넌스시에 점화 버너(32)를 연료 노즐(21)로부터 인발하는 것이 곤란하게 된다. 따라서, 점화 버너(32)를 인발하지 않는 구성의 경우는, 외경(DW2)이 내경(D2)의 80%를 초과하거나, 외경(DW2)≥내경(D1)으로 하는 것도 가능하다.
또한, 실시예 1에서는 혼합류의 흐름방향에 대하여, 연료 노즐(21)의 하류단(fs)으로부터 직관부(21a)의 하류단(=확대부(21b)의 상류단)까지의 거리를 L1로 하고, 연료 노즐(21)의 하류단(fs)으로부터 하류부(21c)의 상류단(=확대부(21b)의 하류단)까지의 거리를 L2로 하고, 연료 노즐(21)의 하류단(fs)으로부터 제 2 선회기(34b)의 중앙부까지의 거리를 L4로 하고, 연료 노즐(21)의 하류단(fs)으로부터 제 1 선회기(34a)의 중앙부까지의 거리를 L5로 한 경우에, 실시예 1에서는, 일 예로서, 이하와 같이 설정되어 있다.
(1) L2=L4
(2) L5-L4=0.7×D2
(3) L5-L1=0.1×D2
또한, (1)에 대해서는, L2≠L4로 하는 것도 가능하다.
(2)에 대해서는, 0.7×D2 내지 1.3×D2가 바람직한 것이 연소 시험으로 확인되었다. 0.7 미만이 되면, 제 1 선회기(34a)의 선회로 연료가 외경측에 충분히 도달하기 전에, 제 2 선회기(34b)에서 선회가 해소되게 되어, 연료의 농축 효과가 저감된다. 1.3을 초과하면, 선회의 해소가 느려져, 연료 노즐(21)의 하류단에서 선회가 강하게 남아, NOx가 증가하는 문제가 있었다.
(3)에 대해서는, 0×D2 내지 0.5×D2로 하는 것이 바람직하다. 0 미만, 즉, L5-L1＜0의 경우는, 제 1 선회기(34a)의 대부분이 확대부(21b)에 배치되게 되어, 연료 노즐(21)의 내경에 대해 제 1 선회 블레이드(34c)의 외경의 비율이 상대적으로 저하하여, 연료의 농축 효과가 낮아진다. 한편, 0.5를 초과하면, 제 1 선회기(34a)에서 부여된 선회로 외주측으로 편향시킨 연료가, 연료 노즐(21)의 내주면에 충돌하여, 반사되는 형태로 직경방향 내측으로 복귀되기 쉬워, 연료의 농축 효과가 저하한다.
즉, 실시예 1에서는 제 1 선회기(34a)는 적어도 일부가 연료 노즐(21)의 직관부(상류부)(21a)의 범위에 위치한다. 또한, 제 2 선회기(34b)는 적어도 일부가 연료 노즐(21)의 하류부(21c)의 범위에 위치한다. 따라서, 확관 형상(확대부(21b))을 갖는 연료 노즐(21) 내에 제 1 선회기(34a)와 제 2 선회기(34b)를 배치할 때에, 제 1 선회기(34a)에 대해서는, 연료 노즐 외측(내벽을 따라서)으로의 연료 입자의 농축, 제 2 선회기(34b)에 대해서는, 선회의 해소가 유효하게 작용하여, 연료가 손상되기 어렵게 되어 있다.
제 1 선회기(34a)는 그 블레이드(34c)가 길이방향(의 적어도 일부)에 있어서, 상류부(직관부(21a))에 걸쳐져 있어, 상류부(21a)를 흘러온 혼합 유체에 대해 효율적으로 직경방향 외향(노즐 내벽 방향)의 속도 성분을 부여할 수 있다.
도 4는 실시예 1의 유로 구획 부재의 설명도로서, 도 4의 (A)는 측면도이며, 도 4의 (B)는 도 4의 (A)의 ⅣB-ⅣB 선단면도이며, 도 4의 (C)는 변경예 1의 도 4의 (B)에 대응하는 도면이며, 도 4의 (D)는 변경예 2의 도 4의 (B)에 대응하는 도면이다.
도 2, 도 3에 있어서, 연료 농축기(34)의 하류측에는 유로 구획 부재(36)가 배치되어 있다. 유로 구획 부재(36)는 지지 부재(37)에 의해 연료 노즐(21)의 내면에 지지되어 있다. 실시예 1의 유로 구획 부재(36)는, 상류단(S1)으로부터 하류단(S2)을 향함에 따라서 내경이 축소되는 부분 원추형(코니칼 형상)으로 형성되어 있다. 따라서, 유로 구획 부재(36)는 유로(24)를 외측 유로(24a)와 내측 유로(24b)로 구획한다.
도 3, 도 4에 있어서, 지지 부재(37)는 직경방향을 따라서 연장되는 판형상으로 형성되어 있다. 지지 부재(37)는 둘레방향에 대해 간격을 두고 복수 배치되어 있다. 도 3에 있어서, 실시예 1에서는, 지지 부재(37)는 보염기(31)의 내주측 돌기(31a)끼리의 사이에 대응하는 위치에 배치되어 있다.
도 2에 있어서, 실시예 1의 고체 연료 버너(7)에서는, 연료 농축기(34)의 하류측에 유로 구획 부재(36)가 배치되어 있다. 따라서, 실시예 1의 고체 연료 버너(7)에서는, 제 2 선회기(34b)에 의해 노즐 중심측의 유체의 선회가 약해진 하류측에 유로 구획 부재(36)가 배치되어 있으며, 유로가 외주측(노즐 내벽측)과 내주측(노즐 중심측)으로 구획·분리된다. 따라서, 연료 농축기(34)의 제 1 선회 블레이드(34c)에서 연료 노즐(21)의 내주벽을 향하여 농축된 연료의 대부분이 외측 유로(24a)에 공급된다. 따라서, 연료 농축기(34)에 의해 직경방향의 외측을 향하게 된 입자의 흐름을 유로 구획 부재(36)가 방해하기 어려운 동시에, 외측 유로(24a)에 있어서, 직경방향 외측을 향하는 연료가 내주벽에서 반사되고 다시 중심축측을 향하려고 하여도, 유로 구획 부재(36)에서 저지된다. 따라서, 제 1 선회기(34a)에 의해 일단 외주측(노즐 내벽측)에 농축된 연료 입자가 재분산되는 것이 억제되어, 농축 효과가 노즐 개구부 근방까지 보지된다.
따라서, 유로 구획 부재(36)를 갖지 않는 특허문헌 1에 기재의 구성에 비해, 착화성이 좋지 않은 바이오 매스 연료를 분쇄한 고체 연료 입자를 사용하는 경우라도, 연료의 농축 효과를 확보할 수 있다.
특히, 실시예 1에서는, 연료 농축기(34)가 연료 노즐(21)의 내면에 전면 고정되어 있지 않다. 연료 농축기(34)를 연료 노즐(21)의 내면에 지지하는 구성에서는, 지지하는 부위가 농축되는 연료 입자의 충돌에 의해 마모된다. 따라서, 지지하는 부위를 내마모성의 특수 재료로 구성할 필요가 있어, 비용이 증대되는 문제가 있다. 이에 대해 실시예 1에서는, 연료 농축기(34)가 연료 노즐(21)에 지지되어 있지 않아, 마모하는 부위가 없으며, 비용의 증대를 억제 가능하다.
또한, 실시예 1의 고체 연료 버너(7)에서는, 연료 노즐(21) 내에 벤투리, 즉 노즐 중심 방향으로 연료 입자의 속도 성분을 부여하는 부재가 곡관부(엘보(20))를 거친 직후에 없으며, 계속해서, 그 하류측에 연료 노즐의 중심으로부터 이격되는 방향의 속도 성분을 부여하는 연료 농축기가 배치되는 구성은 아니다. 즉, 특허 문헌 3에 기재의 구성과는 상이하다. 특허문헌 3의 기술에서는, 일단 벤투리에서 노즐 중심 방향으로 연료 입자의 속도 성분을 부여하고, 이어서, 방추 형상의 연료 농축기에 의해 연료 노즐의 중심으로부터 이격되는 방향의 속도 성분을 부여하도록, 방향이 반전되는 2단계의 농축 작용을 실행하게 된다. 이 때문에, 연료 노즐의 길이를 어느 정도 확보할 필요가 있지만, 다른 노외 기기, 배관, 구조물과의 관계상, 이것을 짧게 하기 위해서는, 벤투리의 수축이나 연료 농축기의 직경방향의 확대를 급격한 것으로 설정할 필요가 있게 된다. 연료 노즐 상류측의 곡관부에서는 혼합 유체가 급격하게 굽혀지기 때문에, 노즐 단면 내에 있어서의 연료 입자의 분포에 편향이 생기지만, 벤투리의 수축이나 연료 농축기의 직경방향의 확대를 급격한 것으로 설정하면, 이 편향이 그대로 하류측에 잔존하기 쉽다.
이에 대해, 실시예 1에 기재의 고체 연료 버너(7)에서는, 혼합 유체는 곡관부를 거친 유로에 있어서, 연료 노즐(21)의 중심 방향의 작용을 받는 일이 없이, 제 1 선회기(34a)에 의해, 연료 노즐(21)의 중심으로부터 이격되는 방향의 속도 성분이 부여되고, 농축 작용이 1단계에서 완료되므로, 연료 노즐(21)의 길이를, 특허 문헌 3에 기재의 구성에 비해 단축할 수 있다. 연료 노즐(21)의 길이를 단축할 수 있으면, 버너 설치의 자유도가 증가하여, 다른 노외 기기, 배관, 구조물과의 간섭을 회피할 수 있는 이점이 있다. 또한, 선회의 효과에 의해 둘레방향(노즐 내벽 가)의 혼합이 촉진되므로, 둘레방향의 연료 입자의 분포에 편향이 생기기 어려워, 착화성과 화염의 안정성 향상에 효과가 있다.
또한, 실시예 1의 고체 연료 버너(7)에서는, 유로 구획 부재(36)를 갖고 있으며, 연료 노즐(21) 외측(내벽을 따라서)으로의 연료 입자의 농축 효과가 높고, 또한, 그 효과가 소실되기 어려우므로, 연료 농축기(34)로서의 제 1 선회기(34a)와 제 2 선회기(34b)의 조합에 있어서, 과잉인 선회 부여와 그 해소의 필요가 없어지므로, 버너의 압력 손실의 저감에 효과가 있다. 또한, 연료 농축기(34)로서의 제 1 선회기(34a)와 제 2 선회기(34b)의 조합을 콤팩트화하여, 연료 노즐(21)의 전체 길이를 짧게 할 수도 있으며, 부재의 사용량 억제로도 이어진다.
또한, 실시예 1의 고체 연료 버너(7)에서는, 특허문헌 1의 기술에 비해, 입경이 굵은 연료 입자를 포함하는 혼합 유체에 대해, 연료 노즐(21) 내벽을 따라서 연료 입자의 농축과 그 버너 개구 단부까지의 보지 효과를 보다 적은 선회의 부여로 실현할 수 있다. 즉, 일단 연료 노즐(21) 내벽을 따라서 농축된 연료 입자가 노즐 중심측으로 재분산되기 어렵거나, 혹은 유속의 저감에 의한 개구단의 보염기(31) 근방에서의 착화성의 향상에 의해, 제 1 선회기(34a)에 있어서의 선회의 강함, 즉, 제 1 선회 블레이드(34c)의 각도 등을 상대적으로 부드러운 것으로 할 수 있다. 이것은, 제 2 선회기(34b)에 있어서의 선회의 해소 효과를 상대적으로 부드럽게 할 수 있는 것에 이어진다. 이들에 의해, 연료 노즐(21) 내의 압력 손실의 저감이 도모된다. 또한, 목질계 원료의 펠릿을 분쇄한 것 같은 입자가 굵은 바이오 매스 연료라도, 국부적인 혼합 유체의 체류가 생기기 어려우므로, 선회기(선회 블레이드)로의 연료 입자의 부착 억제가 도모된다.
그리고, 실시예 1에서는 유로 구획 부재(36)가 코니칼 형상으로 형성되어 있으며, 유로 구획 부재(36)를 통과하는 사이에, 유로 구획 부재(36)와 연료 노즐(21) 사이를 통과하는 유체의 유속이 저하한다. 그리고, 농축된 연료는 유속이 저하한 상태에서 화로(6)에 공급된다. 따라서, 착화성이 낮은 바이오 매스 연료라도 착화성을 확보할 수 있다.
또한, 실시예 1의 유로 구획 부재(36)는 하류단(S2)에 있어서의 혼합 유체의 유속이 상류단(S1)에 있어서의 유속보다 저감되도록, 하류단(S2)에 있어서의 외측 유로(24a)의 단면적이 상류단(S1)에 있어서의 외측 유로(24a)의 단면적보다 확대되는 것과 같은 코니칼 형상으로 되어 있다. 즉, 실시예 1에서는 유로 구획 부재(36)의 상류단의 내경(DS1)은 하류단의 내경(DS2)보다 크게 형성되어 있다. 이와 같은 경사 형상이면, 축방향을 따른 통형상의 경우보다, 고체 연료 입자가 경사면을 따라서 이동하기 쉬워, 상면에 퇴적되기 어려워진다. 또한, DS1＞DS2로 하는 것에 의해, 노즐 개구부를 향하여 외주측(노즐 내벽측) 유로의 단면적이 서서히 확장하게 되어, 연료 입자의 유속이 감속되고, 착화성과 화염의 안정성의 향상에 한층 효과가 있다.
또한, 유로 구획 부재(36)가 축방향에 대해 경사지는 경사각(θ2)을, 10° 내지 15°로 하는 것이 바람직하다. 또한, θ2를 10° 내지 15°로 하는 것이 바람직한 이유는 θ1의 경우와 마찬가지이다.
또한, 유로 구획 부재(36)의 상류단(S1)의 내경(DS1)은, 제 1 선회 블레이드(34c)의 외경(DW1) 및 제 2 선회 블레이드(34d)의 외경(DW2) 이상으로 설정되어 있다. DS1＜DW2의 경우, DS1의 외주 유로에 반송 가스도 유입되어 버려, 입자 농도 농축 효과가 약해진다. 그 때문에, DS1≥DW2로 하는 것에 의해, 입자는 외주측에 유입되고, 반송 가스는 외주 및 내주에 분배되기 때문에, 유로 구획 부재(36)를 통과하는 입자 농도를 농축하는 효과가 있다. 다른 관점에서 보면, 제 2 선회기(34b)에 의한 선회의 해소 효과가 유로 내주측(노즐 중심측)으로 억제되므로, 외주측(노즐 내벽측)에 있어서의 연료 입자 농축의 보지 효과를 한층 높게 유지할 수 있다.
또한, 실시예 1에서는, 유로 구획 부재(36)의 하류단의 내경(DS2)은 제 2 선회 블레이드(34d)의 외경(DW2)보다 작게 형성되어 있다. 즉, DW2＞DS2로 설정되어 있다. DW2＞DS2로 하는 것에 의해, 유로 구획 부재(36)의 내주측(노즐 중심측)에 있어서, 제 2 선회기(34b)에 의한 선회의 해소 효과를 직경방향 전체에 미치게 할 수 있다. 이에 의해, 선회를 약해진 혼합 유체를 버너 개구부로부터 분출시켜, 혼합 유체가 화로(6) 내에 과도하게 확산되는 일이 없으며, 2차 공기나 3차 공기 등의 연소용 가스(공기)와의 혼합을 부드럽게 하여 질소산화물(NOx) 생성의 억제 작용을 높일 수 있다.
또한, 실시예 1의 유로 구획 부재(36)는 연료 노즐(21)의 내주벽측으로부터 지지 부재(37)에 의해 지지되어 있다. 만일, 중심축(점화 버너(32))측으로부터 유로 구획 부재(36)를 지지하면, 점화 버너(32) 및/또는 연료 농축기(34)의 보수 점검 등 시에, 충돌판(32a)과 함께 충돌판 플랜지(20a)로부터 분리되어 노외로 인발할 때, 유로 구획 부재(36)와 지지 부재(37)를 분리하지 않으면, 직관부(21a)를 통과시킬 수 없다. 즉, 보수 점검 작업의 작업성이 저하하는 문제가 있다. 이에 대해, 실시예 1에서는, 유로 구획 부재(36)가 연료 노즐(21)의 내주벽측으로부터 지지되어 있어, 점화 버너(32) 및/또는 연료 농축기(34)의 보수·점검을 용이하게 실행할 수 있다.
또한, 실시예 1에서는, 유로 구획 부재(36)와 지지 부재(37)(및 연료 농축기(34))를, 연료 노즐(21)의 화로(22)측 개구 단부(하류단)(fs) 내지는 고체 연료 버너(7)의 화로(22) 벽면 개구부로부터 거리를 두고 연료 노즐(21) 내의 유체 흐름방향 상류측, 즉, 화로(22)의 외측에 설치되어 있다. 보다 구체적으로는, 도 2에 도시하는 바와 같이, 연료 노즐(21)의 화로측 개구 단부(fs)로부터 유로 구획 부재(36)의 하류단까지의 거리를 L3으로 한 경우, 거리 L3은 연료 노즐(21)의 화로측 개구 단부(fs)에 있어서의 내경(D2)에 대해, 0.15×D2 내지 1.0×D2의 범위로 하는 것이 바람직하다. 0.15 미만에서는, 유로 구획 부재(36)가 화로로부터의 복사를 받기 쉬워진다.
따라서, 0.15×D2 이상으로 설정하는 것에 의해, 유로 구획 부재(36) 등이 화로(노내)(22)로부터의 복사의 영향을 경감하여, 빈번한 보수가 필요하게 될 가능성을 저감할 수 있다. 또한, 연료 입자가 특히 유로 구획 부재(36)의 상면 등에 부착·퇴적된 경우라도 발화될 리스크나, 부착 퇴적에 도달하지 않고도 체류 경향이 되어 연료 노즐(21) 내에서 착화될 리스크를 경감할 수도 있어서, 착화역을 보염기(31)의 하류측으로 하기 쉽게 할 수 있다.
또한, 1.0×D2를 초과하면, 유로 구획 부재(36)의 하류단(S2)이 각 위치(fs) 및 화로 벽면 개구부로부터 너무 이격된다. 따라서, 유로 구획 부재(36)에서의 유속 저감 후의 구간이 길어진다. 유속 저감 후의 구간이 길어지면, 연료 입자가 연료 노즐(21)의 벽면에 부착 퇴적될 가능성이 높아지거나, 연료 노즐(21)이 장대화 되어, 고체 연료 버너(7)가 대형화된다는 문제가 있다.
실시예 1에서는, 연료 노즐(21)은 직관부(21a), 확대부(21b), 하류부(21c)에 걸쳐서, 유로(24)의 단면적이 동일 또는 단조 증가하는 구성, 즉, 단면적이 감소하는 구간이 없는 구성으로 되어 있다. 만일, 연료 농축기(34)의 상류단으로부터 유로 구획 부재(36)의 상류단(S1)까지의 사이에서 연료 노즐(21)의 단면적이 감소하는 구간이 있으면, 단면적이 감소하는 구간에서는 유속이 증대(가속)하게 된다. 그리고, 그 후의 유로 구획 부재(36)의 위치에서 유속이 감속하면, 말하자면, 맥동과 같은 흐름이 형성된다. 이와 같은 경우, 유속(F)이 너무 저하하는 영역이 생겨, 연료 입자의 퇴적, 체류가 염려된다.
이에 대해, 실시예 1에서는, 유로(24)의 단면적이 감소하는 구간이 없어, 맥동과 같은 흐름이 발생하지 않으며, 유속(F)은 연료 입자의 퇴적, 체류가 염려되는 저류속의 영역에 빠지는 일이 없이 매끄럽게 감속(점감(漸減))된다. 따라서, 실시예 1의 고체 연료 버너(7)에서는, 연료 노즐(21)의 내부는 유속(F)이 증대되지 않도록(단조 감소 또는 동일하게 되도록), 단면적이 단조 증가 또는 동일하게 되도록(감소하지 않도록) 설정되어 있다.
따라서, 연료 농축 후는 단면적이 감소하지 않고, 유속이 증대와 감소를 반복하지 않기 때문에, 연료의 퇴적, 체류가 저감되고, 농축된 그대로 감속되어 화로(6)를 향하여 공급된다. 즉, 연료 노즐(21)의 배관 내에서는, 입경이 큰 연료 입자의 체류를 초래하지 않도록 고유속으로 반송하면서, 화로(6) 개구부측에서는 상류측보다 유로 단면적이 크게 유속이 저감되는 것에 의해, 착화성과 화염의 안정성이 향상된다.
도 2 내지 도 4에 있어서, 실시예 1의 지지 부재(37)는 직경방향으로 연장되는 방사상의 판형상으로 형성되어 있으며, 혼합 유체에 대해 극히 그 흐름을 방해하지 않는 형태로 되어 있다. 또한, 실시예 1에서는, 지지 부재(37)는 길이방향의 길이가 유로 구획 부재(36)와 동일한 길이의 1매의 판형상의 부재를 사용하고 있지만 이것으로 한정되지 않으며, 판이 복수로 나누어져 있어도, 봉형상의 부재로 하는 것도 가능하다.
노즐 축방향으로 본 지지 부재의 단면형상은 흐름을 방해하지 않는 것이면 특별히 한정되지 않으며, 유선형의 날개형상(도 4의 (C) 참조), 마름모형(도 4의 (D)) 등이어도 좋다. 날개형상, 마름모형상의 경우, 흐름방향을 따라서, 유로가 일단 축소되기 때문에, 연료 입자의 농축이 더욱 증강되고, 착화·보염성이 향상되는 효과가 있다.
여기에서, 지지 부재(37)의 형상이, 하류측일수록 둘레방향의 두께가 큰 쐐기 형상의 구조의 경우, 혼합 유체의 흐름방향에 대해, 지지 부재의 화로로의 개구부에 면한 벽면 내지 공간을 향하여, 혼합 유체가 역류하는 와류가 발생한다. 상기 면형상의 부위는 화로로부터의 복사를 받아, 고온이 되기 때문에, 내열성이 높은 부재의 사용·피복 등의 대책을 고려할 필요가 있다. 전술의 와류 발생에 의해 연료 입자가 부착, 성장 내지 체류될 가능성도 있다.
이에 대해, 실시예 1의 지지 부재(37)에서는, 두께방향이 화로(22)에 대향하는 판형상으로 형성되어 있으며, 연료 노즐(21)의 개구면측으로부터 본 경우에, 복수의 판형상의 지지 부재(37)가 선형상이 되도록 배치되어 있다. 따라서, 특허문헌 1에 기재의 구성에 비해, 혼합 유체가 역류하는 와류가 발생하기 어려워, 연료 입자가 부착, 성장 내지 체류되는 것을 억제할 수 있다. 또한, 화로(22)로부터의 복사를 받아, 고온이 되는 것으로의 대책도 적어도 되어 경제적이다.
또한, 실시예 1의 지지 부재(37)는, 보염기(31)의 내주측 돌기(31a)와 중첩되지 않는 위치에 배치되어 있으며, 중첩되는 경우에 비해, 혼합 기체의 흐름의 저항이 저감되어 있다.
한편, 노즐 축방향으로 본 지지 부재(37)의 단면형상이 유선형의 날개형상, 마름모형 등의 흐름방향을 따라서, 유로가 일단 축소되는 예(도 4의 (C), (D)에 도시하는 예)에서는, 유로가 일단 축소되어 연료 입자가 농축된(즉, 분포가 생긴) 영역의 하류에 보염기의 돌기가 위치하기 때문에, 착화·보염성이 향상되는 효과가 있다.
또한, 실시예 1에서는, 연료 노즐(1차 노즐)(21)의 내경에 관하여, 개구부(하류단)에 있어서의 내경(D2)은 직관부(21a)의 내경(D1)보다 크게 설정되어 있다. 연료 노즐(21)의 상류측(연료 반송관)에서는 유로 내부에서 연료 입자가 부착 퇴적되는 것을 방지하기 위해, 혼합 유체의 유속을 어느 정도 높게 유지할 필요가 있는 것에 대해, 착화성·보염성의 관점에서, 연료 노즐(1차 노즐)(21)의 하류단에 있어서는 유속을 충분히 저감할 필요가 있다. 따라서, 실시예 1에서는, 하류단에 있어서의 내경(D2)이 직관부(21a)의 내경(D1)보다 크게 설정되어 있으며, D1≤D2의 경우에 비해, 착화성·보염성이 향상되어 있다.
(시뮬레이션 결과)
도 5는 비교예의 설명도이다.
다음에, 실시예 1의 효과를 확인하는 실험(컴퓨터 시뮬레이션)을 실행했다. 실험예 1에서는, 실시예 1의 구성에 있어서, 제 1 선회 블레이드(34c)의 외경(DW1)과 제 2 선회 블레이드(34d)의 외경(DW2)을 동일하게 했다. 또한, 실험예 2에서는, 제 2 선회 블레이드(34d)의 외경(DW2)이 제 1 선회 블레이드(34c)의 외경(DW1)보다 큰 경우로 했다. 또한, 비교예 1에서는, 도 5의 구성에서 실험을 실행했다. 즉, 도 5의 구성에서는, 실시예 1의 확대부(21b)나 하류부(21c)를 갖지 않는다. 또한, 도 5의 구성에서는, 연료 농축기로서, 선회 블레이드가 아닌, 연료 노즐의 단면적이 감소하여 연료를 직경방향의 내측에 농축한 후, 점화 버너에 지지된 하류측으로 갈수록 직경이 커지는 부재로 연료를 직경방향 외측으로 이동시키는 것에 의해, 직경방향의 외측에 연료를 농축하는 벤투리(01)를 갖는다.
시뮬레이션에서는, 연료 노즐(21)의 하류단에 있어서, 직경방향의 연료의 분포(비율)를 측정했다. 결과를 도 6에 도시한다.
도 6은 시뮬레이션 결과의 설명도이다.
도 6에 있어서, 비교예 1에서는, 직경방향의 외측의 영역 ①의 연료의 비율이 적고, 직경방향의 중간의 영역 ②의 연료의 비율이 많은 결과가 되었다. 즉, 외주측에 연료가 농축되어 있지 않아, 연료의 농축 효과가 불충분했다.
한편, 실험예 1에서는, 외주측의 영역 ①의 연료의 비율이, 영역 ① 내지 영역 ③의 전체 영역 중에서 가장 많이 외주측에 연료가 농축되어 있었다. 또한, 실험예 2에서는, 실험예 1보다 더욱 영역 ①의 연료의 비율이 많은 결과가 얻어진다.
따라서, 비교예 1과 같이, 유로 구획 부재(36)가 마련되어 있으며, 연료 농축기가 마련되어 있어도, 확대부(21b)를 갖지 않는 구성에서는, 연료의 농축 효과가 충분하지 않다. 이에 비해, 실시예 1(실험예 1, 2)과 같이 확대부(21b)를 갖는 구성으로 하는 것에 의해, 단면적이 확대되는 확대부(21b)를 통하여 유속이 저감되어 착화성이 향상되는 동시에, 비교예 1의 구성에 비해, 연료의 농축 효과가 향상되어 외주측에 연료가 농축되는 것에 의해, 착화성, 보염성이 더욱 향상되어 있다.
도 7은 본 발명의 고체 연료 버너를 구비한 보일러(연소 장치)의 설명도로서, 도 7의 (A)는 캔(보일러) 전후 각 3단의 고체 연료 버너 중 캔 전방측 및 캔 후방측의 최상단에 바이오 매스 연료를 사용하는, 본 발명의 고체 연료 버너를 마련한 경우의 설명도이며, 도 7의 (B) 및 도 7의 (D)은 캔 전방측의 최상단에 바이오 매스 연료를 사용하는, 본 발명의 고체 연료 버너를 마련한 경우의 설명도이며, 도 7의 (C) 및 도 7의 (E)은 캔 후방측의 최상단에 바이오 매스 연료를 사용하는, 본 발명의 고체 연료 버너를 마련한 경우의 설명도이다.
도 7의 (A)에 도시하는 형태에서는, 고체 연료 버너(7) 중, 최상단의 고체 연료 버너(7)에는, 바이오 매스 연료가 공급된다. 한편, 중단과 하단의 고체 연료 버너(7')에는, 고체 연료의 일 예로서의 석탄이 공급된다. 석탄은 벙커(4')에 수용된 것이 밀(5')에서 분쇄되어 미분탄이 되고, 중단과 하단의 고체 연료 버너(7)에 공급된다. 또한, 각 단에 있어서, 고체 연료 버너(7)는 연소 장치(1)의 노 폭방향을 따라서 복수 설치되어 있다.
고체 연료 버너(7')의 형태는, 반드시 상술한 본 발명의 고체 연료 버너가 아니어도 좋다.
도 1에 도시하는 바와 같이, 바이오 매스 연료를 사용한 경우, 입자 직경이 큰 바이오 매스 연료가 미착화된 그대로 노 바닥에 낙하하는 일이 있다. 미착화의 바이오 매스 연료가 노 바닥에 쌓이면, 메인터넌스의 빈도를 높게 하지 않으면 안되거나, 연료의 낭비가 많아지는 문제가 있다.
이들에 대해, 도 7의 (A)에 도시하는 형태에서는, 최상단의 고체 연료 버너(7)에서만 바이오 매스 연료가 사용된다. 따라서, 최상단의 고체 연료 버너(7)에서 미착화의 바이오 매스 연료가 발생하여도, 노 바닥에 낙하할 때까지의 사이에, 중단과 하단의 고체 연료 버너(7')에서 착화되어 다 연소되기 쉽다. 특히, 보일러(6)에 있어서, 고체 연료 버너(7, 7')가 설치되어 있는 영역에서는, 상방일수록 고온이 되기 쉽다. 따라서, 최상단의 고체 연료 버너(7)에서 바이오 매스 연료를 사용하면, 하단의 고체 연료 버너에서 바이오 매스 연료를 사용하는 경우에 비해, 미착화의 바이오 매스 연료가 발생하기 어렵다. 따라서, 도 7의 (A)에 도시하는 형태에서는, 미착화의 바이오 매스 연료가 노 바닥에 낙하하기 어려워, 연료의 낭비 등을 억제할 수 있다.
또한, 캔 전방측 및 캔 후방측에 각 3단의 고체 연료 버너를 구비한 기존에 설치된 연소 장치(1)에 있어서, 최상단의 고체 연료 버너(7)에서만 바이오 매스 연료를 사용하도록 변경하는 것도 가능하다. 따라서, 기존에 설치된 석탄만을 사용하는 연소 장치(1)를 바이오 매스 연료를 사용하는 연소 장치(1)로 용이하게 전환할 수 있다.
또한, 도 7의 (B), 도 7의 (C)에 도시하는 바와 같이, 고체 연료 버너(7, 7')의 단(段) 수가 캔 전후에서 상이한 구성(혹은, 동수 단 구비하고 있지만, 1개 휴지시키고 있는 구성)에 있어서도, 캔 전방측 또는 캔 후방측의 최상단의 하나의 고체 연료 버너(7)에서만 바이오 매스 연료를 사용하도록 변경하는 것도 가능하다.
또한, 도 1, 도 7에 있어서, 고체 연료 버너(7, 7')를 상하방향으로 3단 구비한 구성을 예시했지만, 이것으로 한정되지 않는다. 2단 또는 4단 이상의 구성으로 하는 것도 가능하다.
이 때, 바이오 매스 연료를 사용하는 고체 연료 버너(7)는, 최상단으로 하는 것이 바람직하지만, 이것으로 한정되지 않는다. 최상단과 중단의 2단 이상으로 하는 것도 가능하다.
또한, 예를 들면, 도 7의 (D), 도 7의 (E)과 같이 최상단에 있어서, 한쪽의 고체 연료 버너(7)에서는 바이오 매스 연료를 사용하고, 다른쪽의 고체 연료 버너(7')에서는 미분탄을 사용하는 구성으로 하는 것도 가능하다. 즉, 바이오 매스 연료를 사용하는 고체 연료 버너(7)와, 미분탄을 사용하는 고체 연료 버너(7')를 대향시키는 구성으로 하는 것도 가능하다.
이상, 본 발명의 실시예를 상술했지만, 본 발명은 상기 실시예로 한정되는 것은 아니며, 청구범위에 기재된 본 발명의 요지의 범위에서, 여러 가지의 변경을 실행하는 것이 가능하다.
예를 들면, 지지 부재(37)의 형상은 판형상으로 한정되지 않으며, 쐐기 형상이나 마름모형, 사다리꼴 형상 등 임의의 형상으로 변경 가능하다.
또한, 2차 연소용 가스 노즐(26)과 3차 연소용 가스 노즐(27)을 갖는 2단의 연소용 가스 노즐(26, 27)의 구성을 예시했지만, 이것으로 한정되지 않으며, 연소용 가스 노즐은 1단 또는 3단 이상으로 하는 것도 가능하다.
또한, 연료 농축기(34)로서, 제 1 선회기(34a)와 제 2 선회기(34b)를 2개 갖는 구성을 예시했지만 이것으로 한정되지 않는다. 3개 이상 마련하는 것도 가능하며, 1개로 하는 것도 가능하다. 또한, 선회기를 1개로 한 경우라도, 유로 구획 부재(36)에 있어서, 선회가 약해지기 때문에, 유로 구획 부재(36)를 통과 후의 혼합 유체는 선회가 약해진 상태에서 분출된다. 또한, 유로 구획 부재(36)에서의 선회의 약화를 고려하여, 제 2 선회기(34b)의 역선회를 부여하는 성능을 제 1 선회기(34a)의 선회를 부여하는 성능보다 낮게 하는 것도 가능하다. 즉, 제 2 선회 블레이드(34d)의 외경을 짧게 하거나, 경사각을 작게 하거나, 축방향의 길이를 짧게 하는 등의 변경이 가능하다.
또한, 연료 노즐(21)로서, 하류부(21c)를 갖는 구성으로 하는 것이 바람직하지만, 이것으로 한정되지 않는다. 하류부(21c)를 갖지 않으며, 확대부(21b)의 하류단이 연료 노즐(21)의 하류단이 되는 구성으로 하는 것도 가능하다. 이 때는, L2=0이 되기 때문에, L2≠L4가 된다.
7: 고체 연료 버너 21: 연료 노즐
22: 화로 24: 혼합 유체의 유로
24a: 외측 유로 26, 27: 연소용 가스 노즐
34: 연료 농축기 34c, 34d: 블레이드
36: 유로 구획 부재
22: 화로 24: 혼합 유체의 유로
24a: 외측 유로 26, 27: 연소용 가스 노즐
34: 연료 농축기 34c, 34d: 블레이드
36: 유로 구획 부재
Claims (9)
- 고체 연료와 그 반송 기체의 혼합 유체가 흘러, 화로를 향하여 개구되는 연료 노즐과,
상기 연료 노즐의 외주측에 배치되며, 연소용 기체를 분출시키는 연소용 가스 노즐과,
상기 연료 노즐의 중심측에 마련되며, 상기 연료 노즐의 중심으로부터 이격되는 방향의 속도 성분을 상기 혼합 유체에 부여하는 연료 농축기를 구비한 고체 연료 버너에 있어서,
상기 연료 농축기는, 상기 혼합 유체에 선회를 부여하는 복수의 블레이드를 가지며, 각각의 블레이드가 연료 노즐의 내측에 전면 고정되는 일이 없이 상기 연료 노즐의 내면으로부터 이격되어 배치되는 것으로서, 상기 혼합 유체의 흐름방향의 상류측에 배치되는 제 1 선회기와, 상기 제 1 선회기에 대해 상기 혼합 유체의 흐름방향의 하류측에 배치되며, 상기 복수의 블레이드의 선회 방향이 상기 제 1 선회기와는 역방향인 제 2 선회기를 가지며,
상기 제 2 선회기에 대해, 상기 혼합 유체의 흐름방향의 하류측에 상기 연료 노즐의 유로를 유로 단면에 있어서의 내측과 외측으로 구획하는 유로 구획 부재가 마련되어 있고,
상기 제 1 선회기의 외경은 상기 유로 구획 부재의 상류단의 내경 이하이고,
상기 제 1 선회기에서 상기 연료 노즐의 내벽면을 향해 농축된 상기 고체 연료를 상기 유로 구획 부재의 외측에 공급하고,
상기 유로 구획 부재는, 상류단의 내경이 하류단의 내경보다 큰 형상이고,
상기 제 2 선회기의 외경이, 상기 유로 구획 부재의 상류단의 내경보다 작고, 하류단의 내경보다 큰 것을 특징으로 하는
고체 연료 버너. - 제 1 항에 있어서,
상기 연료 노즐의 유로는, 내경이, 상기 제 1 선회기의 상류측에서는 동일 또는 단조 증가의 상류부와, 상기 상류부의 하류측에 연통하며 내경이 서서히 확대되는 확관부와, 상기 확관부의 하류측에 연통하며 내경이 일정한 하류부를 갖는 것을 특징으로 하는
고체 연료 버너. - 제 2 항에 있어서,
상기 제 1 선회기의 적어도 일부가 상기 연료 노즐의 유로의 상류부의 범위에 위치하며,
상기 제 2 선회기의 적어도 일부가 상기 연료 노즐의 유로의 하류부의 범위에 위치하는 것을 특징으로 하는
고체 연료 버너. - 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
상기 각 선회기의 외경은 상기 연료 노즐의 유로의 상류부의 내경 미만인 것을 특징으로 하는
고체 연료 버너. - 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PCT/JP2019/002549 WO2020152867A1 (ja) | 2019-01-25 | 2019-01-25 | 固体燃料バーナおよび燃焼装置 |
| JPPCT/JP2019/002549 | 2019-01-25 | ||
| PCT/JP2020/002138 WO2020153404A1 (ja) | 2019-01-25 | 2020-01-22 | 固体燃料バーナ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20210113370A KR20210113370A (ko) | 2021-09-15 |
| KR102603016B1 true KR102603016B1 (ko) | 2023-11-15 |
Family
ID=71736216
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020217025984A KR102603016B1 (ko) | 2019-01-25 | 2020-01-22 | 고체 연료 버너 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP7413284B2 (ko) |
| KR (1) | KR102603016B1 (ko) |
| AU (1) | AU2020210392B2 (ko) |
| TW (1) | TWI748336B (ko) |
| WO (2) | WO2020152867A1 (ko) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116772199B (zh) * | 2023-06-25 | 2024-04-05 | 北京天地融创科技股份有限公司 | 一种稳燃器 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003240227A (ja) * | 2002-02-14 | 2003-08-27 | Hitachi Ltd | 固体燃料バーナと固体燃料バーナの燃焼方法 |
| JP6231047B2 (ja) * | 2015-06-30 | 2017-11-15 | 三菱日立パワーシステムズ株式会社 | 固体燃料バーナ |
| WO2018207559A1 (ja) * | 2017-05-11 | 2018-11-15 | 三菱日立パワーシステムズ株式会社 | 固体燃料バーナおよび燃焼装置 |
Family Cites Families (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS4919844B1 (ko) | 1969-04-15 | 1974-05-21 | ||
| JPS53132258A (en) * | 1977-04-25 | 1978-11-17 | Toshiba Corp | Manufacture for shadow mask |
| JPS6231047U (ko) | 1985-08-10 | 1987-02-24 | ||
| JP2954659B2 (ja) * | 1990-05-21 | 1999-09-27 | バブコツク日立株式会社 | 微粉炭バーナ |
| JP3765429B2 (ja) * | 1995-10-17 | 2006-04-12 | バブコック日立株式会社 | 微粉炭バーナ |
| JPH1038216A (ja) * | 1996-07-22 | 1998-02-13 | Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd | 微粉炭バーナ |
| JP2005024136A (ja) * | 2003-06-30 | 2005-01-27 | Babcock Hitachi Kk | 燃焼装置 |
| JP2010242999A (ja) | 2009-04-02 | 2010-10-28 | Babcock Hitachi Kk | 木質バイオマス直接粉砕燃焼方法と装置とボイラシステム |
| WO2012042693A1 (ja) * | 2010-09-30 | 2012-04-05 | バブコック日立株式会社 | 酸素燃焼システム及びその運転方法 |
| EP3058276B1 (en) * | 2013-10-17 | 2020-01-15 | Hatch Pty Ltd | A solid fuel burner with dispersion apparatus |
| CN106907709B (zh) * | 2017-02-23 | 2019-08-16 | 中国科学院工程热物理研究所 | 一种旋流数和湍流度可调的喷嘴、喷嘴阵列和燃烧器 |
-
2019
- 2019-01-25 WO PCT/JP2019/002549 patent/WO2020152867A1/ja active Application Filing
-
2020
- 2020-01-22 AU AU2020210392A patent/AU2020210392B2/en active Active
- 2020-01-22 JP JP2020568185A patent/JP7413284B2/ja active Active
- 2020-01-22 WO PCT/JP2020/002138 patent/WO2020153404A1/ja active Application Filing
- 2020-01-22 TW TW109102656A patent/TWI748336B/zh active
- 2020-01-22 KR KR1020217025984A patent/KR102603016B1/ko active IP Right Grant
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003240227A (ja) * | 2002-02-14 | 2003-08-27 | Hitachi Ltd | 固体燃料バーナと固体燃料バーナの燃焼方法 |
| JP6231047B2 (ja) * | 2015-06-30 | 2017-11-15 | 三菱日立パワーシステムズ株式会社 | 固体燃料バーナ |
| WO2018207559A1 (ja) * | 2017-05-11 | 2018-11-15 | 三菱日立パワーシステムズ株式会社 | 固体燃料バーナおよび燃焼装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2020153404A1 (ja) | 2020-07-30 |
| AU2020210392B2 (en) | 2023-06-01 |
| JPWO2020153404A1 (ja) | 2021-11-18 |
| AU2020210392A1 (en) | 2021-08-05 |
| WO2020152867A1 (ja) | 2020-07-30 |
| JP7413284B2 (ja) | 2024-01-15 |
| KR20210113370A (ko) | 2021-09-15 |
| TWI748336B (zh) | 2021-12-01 |
| TW202033912A (zh) | 2020-09-16 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR101486690B1 (ko) | 연소 버너, 고체 연료 연소 버너 및 고체 연료 연소 보일러, 보일러 및 보일러의 운전 방법 | |
| JP5886031B2 (ja) | バイオマス燃料燃焼方法 | |
| AU2004229021A1 (en) | Solid fuel burner, solid fuel burner combustion method, combustion apparatus and combustion apparatus operation method | |
| KR101972247B1 (ko) | 연소 버너 및 보일러 | |
| JP2009079794A (ja) | 固体燃料バーナ、固体燃料バーナを用いた燃焼装置とその運転方法 | |
| KR102603016B1 (ko) | 고체 연료 버너 | |
| US5526758A (en) | Distribution cone for pulverized coal burners | |
| KR102343982B1 (ko) | 고체 연료 버너 및 연소 장치 | |
| AU2002238385B2 (en) | Burner for the combustion of particulate fuel | |
| WO2023188589A1 (ja) | バーナ、及びボイラ | |
| WO2022024386A1 (ja) | サイクロンバーナ、ノズルユニット、およびサイクロンバーナの改造方法 | |
| WO2023127121A1 (ja) | サイクロンバーナ、サイクロンバーナユニット、及びサイクロンバーナの改造方法 | |
| KR20210134356A (ko) | 고체 연료 버너 | |
| JPH08285231A (ja) | 低ＮＯｘ微粉炭バーナと微粉炭燃焼装置 | |
| KR20200037254A (ko) | 스팀 발생 장치용 석탄 노즐 조립체 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant |