KR20200006094A - 고체 연료 버너 및 연소 장치 - Google Patents

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고스케 기타카제
쇼헤이 미토
히토시 기쿠치
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Abstract

연료 노즐(21) 내의 혼합 유체의 유로(24)를 유로 단면에 있어서의 중심을 향하여 좁히는 벤투리(33)와, 혼합 유체에 연료 노즐(21)의 중심으로부터 멀어지는 방향의 속도 성분을 부여하는 연료 농축기(34)와, 연료 노즐(21)의 유로를 내측과 외측으로 구획하는 유로 구획 부재(36)를 구비하며, 유로 구획 부재(36)는 외측 유로(24a)의 단면적이 상류단(S1)보다 하류단(S2) 쪽에서 확대되는 형상을 가지며, 연료 농축기(34)의 상류단(C1)을 벤투리(33)의 확대부(33c)의 상류단(V3)으로부터 하류단(V4) 사이에 마련한 고체 연료 버너(7)에 의해 바이오매스 연료를 분쇄한 고체 연료 입자가 노즐 내부에 부착, 퇴적되는 것을 억제한다.

Description

고체 연료 버너 및 연소 장치
본 발명은 고체 연료를 반송하고 연소시키는 고체 연료 버너 및 고체 연료 버너를 구비한 연소 장치에 관한 것이며, 특히 바이오매스 입자와 같이 입경이 큰 연료 입자에 적합한 고체 연료 버너 및 연소 장치에 관한 것이다.
화력 발전 플랜트 등의 보일러에 이용되는 고체 연료 버너의 착화성의 향상, 화염의 안정성을 높이는 방법으로서는, 연료 농도를 높이거나 또는 연료 반송 기체의 산소 농도를 높이는 방법이 있다.
예를 들면, 특허문헌 1(일본 특허 공개 제 2016-133224 호 공보)에서는, 버너의 개구부에 설치된 보염기(16)의 주변에 고체 연료 입자를 농축시켜, 집중시키는 연료 농축 유로(12)가 마련된 고체 연료 버너가 기재되어 있다. 특허문헌 1에는, 연료 농축 유로(12)는 하류측으로 전진함에 따라서 유로 단면적이 직경방향으로 넓어지는 구성이 기재되어 있으며, 연료 농축 유로 출구(12b)의 유속을 입구(12a)보다 느리게 하여, 고체 연료의 고농도화나, 속도 저감에 의한 착화성, 연소성을 향상시키는 것이 기재되어 있다.
특허문헌 1: 일본 특허 공개 제 2016-133224 호 공보(식별번호 [0023] 내지 [0026] 및 [0034] 내지 [0035], 도 1) 특허문헌 2: 일본 특허 제 4919844 호 공보(식별번호 [0021] 내지 [0023]) 특허문헌 3: 일본 특허 공개 제 2010-242999 호 공보(식별번호 [0033])
상기 특허문헌 1에 기재된 종래 기술에서 사용되는 고체 연료로서 바이오매스 연료를 사용하는 경우, 현재 일본 내의 화력 발전 석탄(미분탄) 연소 보일러에 있어서의 혼연용의 연료로서는, 목질계의 원료를 펠릿으로 한 것이 다용(多用)되고 있다. 여기에서, 펠릿은 그대로 사용되는 것이 아닌, 석탄용 밀(mill)(미분탄기)을 베이스로 한 개량 밀(분쇄기·분급기)로 분쇄·분급하여 얻은 연료 입자를 반송 기체로 고체 연료 버너에 반송하고, 연료 입자와 반송 기체의 혼합 유체가 버너에 공급되어, 미분탄과 마찬가지로 연소된다.
그렇지만, 바이오매스 연료는 석탄에 비해 미분쇄하기 어려워, 밀의 분쇄 동력이 다대(입경 50㎜의 목질 팁으로부터 석탄과 동일한 입도(粒度)로 하는데 대체로 석탄의 10배 정도의 동력이 필요)하게 되어, 현재 상태의 미분탄과 동일 레벨까지 미립화하는 것은 곤란하다. 또한, 바이오매스 연료를 미분화하면 급속 연소의 가능성이 높아져, 그 방지 대책도 필요하다. 이 때문에, 바이오매스 연료는 석탄에 비해, 꽤 굵은 입자 상태로 밀로부터 배출된다(일본 특허 제 4919844 호 공보, 일본 특허 공개 제 2010-242999 호 공보 등 참조).
특허문헌 1에 기재된 구성에서는 연료 농축 유로에서 유속을 저하시키고 있지만, 입자가 굵은 바이오매스 연료에서, 버너(연료 노즐)의 상류측에서 유속을 너무 낮추면, 노즐 내부의 구조물 등에 연료 입자가 부착·퇴적될 우려가 있다.
본 발명은 바이오매스 연료를 분쇄한 고체 연료 입자가 노즐 내부에 부착, 퇴적되는 것을 억제하는 것을 기술적 과제로 한다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위해서, 청구항 1에 기재된 발명의 고체 연료 버너는,
고체 연료와 그 반송 기체의 혼합 유체가 흐르고, 화로를 향하여 개구되는 연료 노즐과,
상기 연료 노즐의 외주측에 배치되며, 연소용 기체를 분출시키는 연소용 가스 노즐과,
상기 연료 노즐에 마련되며, 상기 연료 노즐 내의 상기 혼합 유체의 유로를 유로 단면에 있어서의 중심을 향하여 좁히는 벤투리와,
상기 연료 노즐의 상기 중심측에 마련되며, 상기 혼합 유체에 상기 연료 노즐의 중심으로부터 멀어지는 방향의 속도 성분을 부여하는 연료 농축기와,
상기 연료 노즐의 유로를 유로 단면에 있어서의 내측과 외측으로 구획하는 유로 구획 부재를 구비한 고체 연료 버너로서,
상기 유로 구획 부재는 외측 유로의 단면적이 상류단보다 하류단 쪽에서 확대되는 형상을 가지며,
상기 벤투리는 적어도 상기 혼합 유체의 유로의 단면적이 하류측으로 감에 따라서 작아지는 축소부와, 상기 축소부의 하류측에 배치되며 또한 상기 혼합 유체의 유로의 단면적이 하류측으로 감에 따라서 커지는 확대부를 가지며,
상기 연료 농축기의 상류단을 상기 벤투리의 상기 확대부의 상류단으로부터 하류단 사이에 마련한 것을 특징으로 한다.
청구항 2에 기재된 발명은, 청구항 1에 기재된 고체 연료 버너에 있어서,
상기 혼합 유체의 흐름방향을 따라서 상기 유로 구획 부재의 하류 단부와 상기 고체 연료 버너의 화로측의 개구 단부의 거리가 상기 연료 노즐 내경의 1/2 내지 2배의 범위로 설정되어 있는 것을 특징으로 한다.
청구항 3에 기재된 발명은, 청구항 1에 기재된 고체 연료 버너에 있어서,
상기 연료 노즐의 내벽측으로부터 지지 부재에 의해 지지된 상기 유로 구획 부재를 구비한 것을 특징으로 한다.
청구항 4에 기재된 발명은, 청구항 3에 기재된 고체 연료 버너에 있어서,
상기 지지 부재는 상기 연료 노즐의 개구면측으로부터 본 경우에, 복수의 판 형상의 부재가 선형상이 되도록 배치된 것을 특징으로 한다.
청구항 5에 기재된 발명은, 청구항 3에 기재된 고체 연료 버너에 있어서,
상기 지지 부재는 상기 연료 노즐 둘레방향의 유로 폭이 하류측으로 감에 따 라서 좁아지도록 폭이 크게 형성되어 최대 폭에 도달한 후, 하류측으로 감에 따라서 유로 폭이 서서히 확대되도록 폭이 작게 형성된 것을 특징으로 한다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위해서, 청구항 6에 기재된 발명의 연소 장치는,
화로의 측벽면의 상하방향으로 복수 단, 또한 각 단에서 노 폭 방향으로 복수의 버너를 구비한 연소 장치로서,
청구항 1에 기재된 고체 연료 버너를 적어도 하나 이상 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
청구항 7에 기재된 발명은, 청구항 6에 기재된 연소 장치에 있어서,
청구항 1에 기재된 고체 연료 버너를 적어도 최상단에 하나 이상 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
청구항 1, 6에 기재된 발명에 의하면, 외측 유로의 단면적이 상류단보다 하류단 쪽에서 확대되는 형상을 유로 구획 부재가 가지며, 연료 농축기의 상류단이 벤투리의 확대부의 상류단으로부터 하류단 사이에 마련되어 있으므로, 유체의 유속이 맥동하도록 증감하는 것이 저감된다. 연료 입자의 부착, 퇴적, 체류가 염려되는 저유속 영역의 발생이 억제되어, 매끄럽게 유속이 감속된다. 따라서, 바이오매스 연료를 분쇄한 고체 연료 입자가 노즐 내부에 부착, 퇴적되는 것을 억제할 수 있다.
청구항 2에 기재된 발명에 의하면, 청구항 1에 기재된 발명의 효과에 부가하여, 유로 구획 부재의 하류 단부와 고체 연료 버너의 화로측의 개구 단부의 거리가 연료 노즐 내경의 1/2배 미만의 경우에 비해, 화로로부터의 복사에 의한 손상이 경감된다. 또한, 유로 구획 부재의 하류 단부와 고체 연료 버너의 화로측의 개구 단부의 거리가 연료 노즐 내경의 2배보다 큰 경우에 비해, 고체 연료 버너가 대형화, 장대화(長大化)되는 것을 저감할 수 있다.
청구항 3에 기재된 발명에 의하면, 청구항 1 또는 청구항 2에 기재된 발명의 효과에 부가하여, 유로 구획 부재가 연료 노즐의 내벽측으로부터 지지 부재로 지지되지 않는 경우(예를 들면, 오일 건에 지지되는 경우)에 비해, 예를 들면, 고체 연료 버너의 유지 보수 등으로 오일 건을 연료 노즐에 대해서 축방향으로 꽂고 뺄 때에 유로 구획 부재가 방해가 되지 않아, 고체 연료 버너의 조립이나 분해의 작업을 용이하게 실행할 수 있다.
청구항 4에 기재된 발명에 의하면, 청구항 3에 기재된 발명의 효과에 부가하여, 지지 부재가 혼합 유체의 흐름을 방해하는 것을 억제할 수 있다. 또한, 연료 노즐의 개구면측으로부터 본 경우에, 복수의 판형상의 부재가 선형상이 되도록 배치되지 않는 경우에 비해, 와류의 발생이 억제되어, 연료의 지지 부재로의 부착이나, 부착된 연료의 착화에 의한 각 부재의 손상이 저감된다.
청구항 5에 기재된 발명에 의하면, 청구항 3에 기재된 발명의 효과에 부가하여, 지지 부재가 혼합 유체의 흐름을 방해하는 것을 억제할 수 있다. 또한, 폭이 크게 형성된 부위에서 둘레방향으로 연료를 농축할 수 있다. 또한, 폭이 작아지는 하류측의 부위를 갖지 않는 경우에 비해, 와류의 발생이 억제되어, 연료의 지지 부재로의 부착이나, 부착된 연료의 착화에 의한 각 부재의 손상이 저감된다.
청구항 7에 기재된 발명에 의하면, 청구항 6에 기재된 발명의 효과에 부가하여, 바이오 매스 연료가 미착화인 그대로 화로의 노 바닥에 낙하하는 것을 억제할 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－IVB 선단면도이다.
도 5는 본 발명의 실시예의 다른 형태의 설명도로서, 도 5의 (A)는 도 2에 대응하는 도면이며, 도 5의 (B)는 도 3에 대응하는 도면이며, 도 5의 (C)는 도 4에 대응하는 도면이다.
도 6은 본 발명의 고체 연료 버너를 구비한 보일러(연소 장치)의 설명도로서, 도 6의 (A)는 캔(보일러) 전후 각 3단의 고체 연료 버너 중 캔 전방측 및 캔 후방측의 최상단에 바이오매스 연료를 사용하는 본 발명의 고체 연료 버너를 마련한 경우의 설명도이며, 도 6의 (B) 및 도 6의 (D)는 캔 전방측의 최상단에 바이오매스 연료를 사용하는 본 발명의 고체 연료 버너를 마련한 경우의 설명도이며, 도 6의 (C) 및 도 6의 (E)는 캔 후방측의 최상단에 바이오매스 연료를 사용하는 본 발명의 고체 연료 버너를 마련한 경우의 설명도이다.
다음에 도면을 참조하면서, 본 발명의 실시형태의 구체적인 예(이하, 실시예라 기재함)를 설명하지만, 본 발명은 이하의 실시예에 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, 바이오매스 연료(고체 연료)가 벙커(연료 호퍼)(4)에 수용되어 있다. 벙커(4)의 바이오매스 연료는 밀(분쇄기)(5)에서 분쇄된다. 분쇄된 연료는 보일러(화로)(6)의 고체 연료 버너(7)에 연료 배관(8)을 통하여 공급되고, 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 가스 히터(gas-gas heater)(열회수기)(13)를 통과할 때에 열이 회수되어 저온화된다.
가스 가스 히터(열회수기)(13)를 통과한 배기 가스는 건식 집진기(14)에서 배기 가스 중의 티끌 등이 회수, 제거된다.
건식 집진기(14)를 통과한 배기 가스는 탈황 장치(15)로 이송되어 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 가스 히터(재가열기)(17)에서 재가열된다.
가스 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 Ⅲ 방향으로부터 본 도면이다.
도 2 및 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, 연료 배관(8)이 상류단에 접속된다. 연료 노즐(21)은 중공의 통형상으로 형성되어 있으며, 연료 노즐(21)의 내부에는 고체 연료(분쇄된 바이오매스 연료)와, 반송 기체가 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 마련되어 있다. 각 연소용 가스 노즐(26, 27)은 윈드 박스(바람상자)(28)로부터의 공기를 화로(22) 내를 향하여 분출한다. 실시예 1에서는 내측 연소용 가스 노즐(26)의 하류단에는 연료 노즐(21)의 중심에 대하여 직경방향 외측으로 경사지는(하류측으로 감에 따라서 직경이 확대) 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 및 도 3에 있어서, 보염기(31)에는 내주측 돌기(31a)가 형성되어 있다. 내주측 돌기(31a)는 연료 노즐(21)의 중심측을 향하여 돌출되어 형성되어 있고, 또한 내주측 돌기(31a)는 둘레방향을 따라서 간격을 두고 주기적으로 배치되어 있다(도 3 참조).
도 2 및 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(21a)에 지지된 충돌판(32a)에 관통된 상태로 지지되어 있다.
도 2에 있어서, 연료 노즐(21)의 내벽면에는 벤투리(33)가 설치되어 있다. 벤투리(33)는 상류측의 직경 축소부(33a)와, 직경 축소부(33a)의 하류측에 연속하는 최소 직경부(33b)와, 최소 직경부(33b)의 하류측에 연속하는 직경 확대부(33c)를 갖는다. 직경 축소부(33a)는 연료 노즐(21)의 내벽면에 대해서, 하류측으로 감에 따라서 유로 단면의 직경방향 중심측으로 경사져 형성되어 있다. 따라서, 직경 축소부(33a)의 상류단(V1)으로부터 하류단(V2)을 향함에 따라서, 유로(24)의 내경은 축소된다. 또한, 최소 직경부(33b)는 연료 노즐(21)의 축방향에 평행하게 형성되어 있다. 직경 확대부(33c)는 하류측으로 감에 따라서 직경방향 외측으로 경사져 형성되어 있다. 따라서, 직경 확대부(33c)의 상류단(V3)으로부터 하류단(V4)을 향함에 따라서, 유로(24)의 내경은 확대된다.
따라서, 실시예 1의 벤투리(33)에서는 연료 노즐(21)에 공급된 연료와 반송 기체의 혼합 유체가 직경 축소부(33a)를 통과할 때에 직경방향의 내측으로 좁아진다. 따라서, 연료 노즐(21)의 내벽면 근방에 편향된 연료를 중심측으로 이동시키는 것이 가능하다.
벤투리(33)의 하류측에는, 연료 농축기(34)가 점화 버너(32)의 외표면에 설치되어 있다. 연료 농축기(34)는 상류측의 직경 확대부(34a)와, 직경 확대부(34a)의 하류측에 연속하는 최대 직경부(34b)와, 최대 직경부(34b)의 하류측에 연속하는 직경 축소부(34c)를 갖는다. 직경 확대부(34a)는 점화 버너(32)의 외면에 대해서, 하류측으로 감에 따라서 유로 단면의 직경방향 외측으로 경사져 형성되어 있다. 따라서, 직경 확대부(34a)의 상류단(C1)으로부터 하류단(C2)을 향함에 따라서, 직경 확대부(34a)의 외경이 확대된다. 또한, 최대 직경부(34b)는 연료 노즐(21)의 축방향에 평행하게 형성되어 있다. 직경 축소부(34c)는 하류측으로 감에 따라서 직경방향 중심측으로 경사져 형성되어 있다. 따라서, 직경 축소부(34c)의 상류단(C3)으로부터 하류단(C4)을 향함에 따라서, 직경 축소부(34c)의 외경은 축소된다.
따라서, 실시예 1의 연료 농축기(34)에서는 연료와 반송 기체의 혼합 유체에 직경 확대부(34a)를 통과할 때에, 직경방향의 외측으로 향하는 속도 성분이 부여된다. 따라서, 연료가 연료 노즐(21)의 내벽면을 향하여 농축된다.
도 4는 실시예 1의 유로 구획 부재의 설명도로서, 도 4의 (A)는 측면도이며, 도 4의 (B)는 도 4의 (A)의 IVB－IVB선 단면도이다.
도 2 및 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 및 도 4에 있어서, 지지 부재(37)는 직경방향을 따라서 연장되는 판형상으로 형성되어 있다. 지지 부재(37)는 둘레방향에 대하여 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 유로 구획 부재(36)의 상류단(S1)이, 연료 농축기(34)의 직경 확대부(34a)의 연장선(41)이 연료 노즐(21)의 내벽에 도달하는 위치(Rp)보다 하류측에 설정되어 있다. 따라서, 연료 농축기(34)의 직경 확대부(34a)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 반사되어 다시 중심축측을 향하려고 하여도 유로 구획 부재(36)에서 저지된다. 따라서, 연료 농축기(34)에서 농축된 연료가 유로 단면에서 균일하게 재분산되는 것이 억제된다.
또한, 실시예 1에서는 연료 농축기(34)의 직경 확대부(34a)의 하류단(C2)보다 하류측에서는, 혼합 유체의 연료 노즐(21)의 중심축방향의 속도가 저하되어 간다. 따라서, 연료 입자는 위치(Rp)보다 좀 더 상류측에서 노즐의 내주벽에 도달한다고 고려할 수 있다. 따라서, 유로 구획 부재(36)의 상류단(S1)은 위치(Rp)보다 하류측에 설정하는 것이 바람직하지만, 이에 한정되지 않으며, 위치(Rp)와 동일한 위치, 또는, 약간 상류측의 위치로 하는 것도 가능하다.
그러나, 유로 구획 부재(36)의 상류단(S1)의 위치를 지나치게 상류측에 설정하면, 직경방향 외측을 향하여 흐르고 있는 연료 입자의 방해가 된다. 따라서, 실시예 1에서는 연료 농축기(34)의 최대 직경부(34b)의 하류 단부(C3)보다 하류측, 즉, 직경방향 외측을 향하여 흐르는 연료 입자의 유선(연장선(41))과 중복되지 않는 영역에 유로 구획 부재(36)의 상류단(S1)을 설정하고 있다.
유로 구획 부재(36)의 상류단(S1)의 위치가, 위치(Rp)에 대해서 지나치게 하류측이면, 일단 연료 농축기(34)에 의해 연료 노즐(21)의 내주벽측에 연료 입자가 농축되어, 연료 노즐(21)의 중심축측으로부터 직경방향 외측을 향하여 연료 농도가 높아지는 농도 분포가 가능한 혼합 유체에 있어서, 연료 입자가 내벽에서 반사되어 다시 노즐 중심축측을 향하는 등에 의해, 농도 분포가 감소하는 문제가 있다.
또한, 예를 들면 혼합 유체의 유속이, 연료 노즐(21) 내의 전단면(全斷面)에 있어서 완전히 느려지는 연료 농축기(34)의 직경 축소부(34c)의 하류단(C4)보다 하류측이면, 유로 구획 부재(36)의 외측 유로(24a)에 있어서의 혼합 유체의 유속은 상류단(S1)으로부터 하류단(S2)에 도달하는 사이 더욱 저감되는 결과, 유속이 너무 느려져 연료 입자의 부착·퇴적의 가능성이 높아진다.
또한, 유로 구획 부재(36)는 그 본래의 기능을 발휘시키기 위해서는, 어느 정도의 길이가 필요하다. 따라서, 유로 구획 부재(36)의 길이를 확보하려고 하면, 하류단(S2)의 위치가, 연료 노즐(21)의 개구단(버너 축방향 위치)(fs) 또는 버너 개구면(개구단 위치)(ne)에 가까워진다. 여기에서, 유로 구획 부재(36)의 상류단(S1)을 위치(Rp)에 대해서 너무 하류측에 배치하면, 연료 노즐(21), 고체 연료 버너(7) 전체의 축방향 길이가 길어지는 문제가 있다. 이것은, 고체 연료 버너(7)의 대형(장대)화로 이어지며, 비용 증가, 다른 기기·노외 구조물과의 간섭이 있거나, 이러한 이유로 설치 장소의 제약을 받기 때문에 바람직하지 않다.
따라서, 실시예 1에서는 유로 구획 부재(36)의 상류단(S1)은 적어도 연료 농축기(34)의 직경 축소부(34c)의 하류단(C4)보다 상류측에 설정되어 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 코니칼 형상으로 되어 있다. 이와 같은 경사 형상이면, 축방향을 따른 통형상의 경우보다 고체 연료 입자가 경사면을 따라서 이동하기 쉬워져, 상면에 퇴적되기 어려워진다.
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 점검시 등에, 충돌판(32a)과 함께 충돌판 플랜지(21a)로부터 분리하고 노외로 인발할 때, 유로 구획 부재(36)와 지지 부재(37)를 분리하지 않으면 벤투리(33)를 통과하지 못한다. 즉, 보수 점검 작업의 작업성이 저하되는 문제가 있다. 이에 반하여, 실시예 1에서는 유로 구획 부재(36)가 연료 노즐(21)의 내주벽측으로부터 지지되어 있으며, 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(fs) 또는 고체 연료 버너(7)의 화로(22) 벽면 개구부(ne)로부터 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)로부터는 연료 노즐(21)의 화로측 개구 단부(fs)에서의 내경(D1)의 1/4 이상, 또는 고체 연료 버너(7)의 화로 벽면 개구부(ne)로부터 내경(D1)의 1/2 이상 멀어진 위치에 유로 구획 부재(36)의 하류단(S2)의 위치가 설정되어 있다.
따라서, 유로 구획 부재(36) 등이 화로(노내)(22)로부터의 복사를 받아 고온이 되어, 열에 의해 직접적으로 손상을 받기 쉬워지는 것이 경감된다. 또한, 연료 입자가, 특히 유로 구획 부재(36)의 상면 등에 부착·퇴적된 경우라도 발화하는 리스크나 부착 퇴적에 도달하지 않고도 체류 경향이 되어 연료 노즐(21) 내에서 착화되는 리스크를 경감할 수도 있어서, 착화역(ignition region)을 보염기(31)의 하류측에 만들기 쉽게 할 수 있다.
또한, 유로 구획 부재(36)의 하류단(S2)을 각 위치(fs, ne)로부터 너무 이격시켜 놓으면, 유로 구획 부재(36)에서의 유속 저감후의 구간이 길어진다. 유속 저감후의 구간이 길어지면, 연료 입자가 연료 노즐(21)의 벽면에 부착 퇴적될 가능성이 높아지거나, 연료 노즐(21)이 장대화되어 고체 연료 버너(7)가 대형화되는 것과 같은 문제가 있다. 따라서, 현실적으로는 위치(ne)로부터 유로 구획 부재(36)의 하류단(S2)까지의 거리를 내경(D1)의 2배 정도까지 하는 것이 바람직하다.
또한, 실시예 1에서는 연료 농축기(34)의 상류단(C1)은 벤투리(33)의 직경 확대부(33c)(V3 내지 V4의 사이)에 설정되어 있다. 특히, 연료 농축기(34)의 직경 확대부(34a)의 하류단(C2)이 벤투리(33)의 직경 확대부(33c)의 하류단(V4)보다 상류측에 배치되어 있다.
여기에서, 혼합 유체의 유속(F)에 대해서, 상류측으로부터 F를 관찰해 나가면, 우선 벤투리(33)의 상류단(V1)에서 F0인 것이 직경 축소부(33a)에서 서서히 가속되어, 최소 직경부(33b)에서 가장 빨라진 후, 직경 확대부(33c)에서 연료 노즐(21)의 축방향 단면적의 증대와 함께 서서히 감속된다.
연료 농축기(34)의 상류단(C1)으로부터 직경 확대부(34a)의 하류단(C2)에 걸쳐서는 연료 노즐(21)의 축방향 단면적의 증대 정도가 작아지지만 감속된다.
또한, 실시예 1에서는 연료 농축기(34)의 직경 확대부(34a)의 하류단(C2)에 있어서의 축방향 단면적은 벤투리의 직경 확대부(33c)의 상류단(V3)에 있어서의 축방향 단면적의 2배 정도까지 커지도록 설정되어 있다.
그리고, 연료 농축기(34)의 직경 확대부(34a)의 하류단(C2)이 벤투리(33)의 하류단(V4)과 동일하거나 상류측에 설정되어 있으면, 유속(F)은 위치(V3)로부터 V4에 도달할 때까지 감속되는 경향이 계속되어, 가속으로 변하는 일이 없다. 그리고, 벤투리(33)의 하류단(V4)으로부터 연료 농축기(34)의 최대 직경부(34b)의 하류단(C3)까지의 사이, 유속(F)은 일정하며, 하류단(C3) 이후, 직경 축소부(34c)의 외경의 축소에 따라서, 유속(F)은 더욱 감속되어 간다.
만일, 연료 농축기(34)의 상류단(C1)이 벤투리(33)의 하류단(V4)보다 하류측에 설정되어 있는 경우(특허문헌 1의 경우), 벤투리(33)의 하류단(V4)까지 감속된 유속(F)은, 연료 농축기(34)의 직경 확대부(34a)의 상류단(C1)으로부터 하류단(C2)의 사이, 가속으로 변한다. 벤투리(33)의 직경 확대부(33c)에서 일단 감속된 연료 입자를 다시 가속시키는, 말하자면, 맥동과 같은 흐름이 형성되는 유로 단면적의 프로파일(상류측으로부터 하류측을 향한 유로 단면적의 변화)로 하면, 유속(F)이 너무 저하되는 영역이 생겨, 연료 입자의 퇴적, 체류가 염려된다. 설계 수치상도 벤투리(33)의 하류단(V4)에서, 연료 노즐(21)의 중심축측에 연료 농축기(34)가 존재하지 않는 케이스에서는 유속(F)이 너무 느려져, 연료 입자의 퇴적, 체류가 염려되는 영역이 된다.
이에 반하여, 실시예 1에서는 연료 농축기(34)의 상류단(C1)은 벤투리(33)의 직경 확대부(33c)(V3 내지 V4의 사이)에 설정되어 있다. 따라서, 벤투리(33)의 직경 확대부(33c)의 상류단(V3) 이후, 유로 구획 부재(36)의 상류단(S1)에 도달할 때까지 맥동과 같은 흐름이 발생하지 않아, 유속(F)은 연료 입자의 퇴적, 체류가 염려되는 저유속 영역에 빠지는 일 없이 매끄럽게 감속된다. 따라서, 실시예 1의 고체 연료 버너(7)에서는 연료 노즐(21)의 내부는 벤투리(33)의 직경 확대부(33c)의 상류단(V3)으로부터 하류단(개구부 fs, ne)을 향하여, 유속(F)이 증대되지 않도록(단조 감소 또는 동일하게 되는 것), 단면적이 단조 증가 또는 동일하게 되도록(감소되지 않도록) 설정되어 있다.
도 2 내지 도 4에 있어서, 실시예 1의 지지 부재(37)는 직경방향으로 연장되는 방사상의 판형상으로 형성되어 있으며, 혼합 유체에 대해서 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 이에 한정되지 않으며, 판이 복수로 나누어져 있어도, 봉형상의 부재로 하는 것도 가능하다.
여기에서, 특허문헌 1에는, 장애물(14)은 혼합 유체의 흐름에 대해서, 쐐기형상의 입체적인 구조물을 설치하는 예를 개시하고 있다. 특허문헌 1에 기재된 구성과 같이, 혼합 유체의 흐름방향에 대해서, 둘레방향의 유로가 가장 좁아진 직후에 장애물(14)이 끊어진 공간으로 연결되고, 유로가 단번에 확대되는 형태이면, 상기 장애물(14)의 화로로의 개구부에 면한 벽면 또는 공간을 향하여, 혼합 유체가 역류하는 와류가 발생한다. 상기 면형상의 부위는 화로로부터의 복사를 받아 고온이 되기 때문에, 내열성의 높은 부재의 사용·피복 등의 대책을 고려할 필요가 있다. 전술의 와류 발생에 의해 연료 입자가 부착, 성장 또는 체류될 가능성도 있다.
이에 반하여, 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 기재된 구성에 비해, 혼합 유체가 역류하는 와류가 발생하기 어려워, 연료 입자가 부착, 성장 또는 체류되는 것을 억제할 수 있다. 또한, 화로(22)로부터의 복사를 받아 고온이 되는 경우의 대책도 적어도 되어 경제적이다.
또한, 실시예 1의 지지 부재(37)는, 보염기(31)의 내주측 돌기(31a)와 중첩되지 않는 위치에 배치되어 있어, 중첩되는 경우에 비해, 혼합 기체의 흐름의 저항이 저감되어 있다.
또한, 실시예 1에서는, 연료 노즐(1차 노즐)(21)의 내경에 관하여, 개구부(하류단)에서의 내경(D1)(보염기(31)의 내주측 돌기(31a)를 제외함)은, 벤투리(33)의 상류단(V1)에서의 내경(D2)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 반하여, 착화성·보염성의 관점에서 연료 노즐(1차 노즐)(21)의 개구부에서는 유속을 충분히 저감할 필요가 있다. 따라서, 실시예 1에서는 하류단에서의 내경(D1)이 벤투리(33)의 상류단(V1)에서의 내경(D2)보다 크게 설정되어 있다.
도 5는 본 발명의 실시예의 다른 형태의 설명도로서, 도 5의 (A)는 도 2에 대응하는 도면이며, 도 5의 (B)는 도 3에 대응하는 도면이며, 도 5의 (C)는 도 4에 대응하는 도면이다.
도 2 내지 도 4에 도시하는 지지 부재(37)의 형태로 변경하고, 도 5에 도시하는 지지 부재(37')는 연료 노즐(21)의 둘레방향의 유로 폭이 하류측으로 감에 따라서 좁아지도록 지지 부재(37')의 폭이 크게 형성된 상류부(37a')와, 최대 폭(위치(Sm))에 도달한 후, 하류측으로 감에 따라서 유로 폭이 서서히 확대되도록 지지 부재(37')의 폭이 작게 형성된 하류부(37b')를 갖는다. 따라서, 지지 부재(37')는, 도 5의 (C)에 도시하는 바와 같이, 직경방향 단면이 다이아몬드형상으로 형성되어 있지만, 이에 한정되지 않으며, 연료 노즐(21) 내를 흐르는 혼합 유체에 대해서 유선형 등의 형태로 하는 것도 가능하다.
또한, 전술의 최대 폭부의 폭은 노즐 직경방향으로 일정할 필요는 없으며, 노즐 개구로부터 본 지지 부재(37')의 단면 형상이 대략 사다리꼴형상으로 되어 있어도 좋다.
도 5의 형태의 지지 부재(37')에서는 도 2 내지 도 4에 도시하는 경우에 비해, 연료 노즐(21)의 둘레방향의 연료 농축 기능이 향상하는 동시에, 특허문헌 1과 상이하게, 유로 폭이 서서히 축소하는 하류부(37b')를 갖기 때문에 와류가 발생하기 어려워, 연료 입자의 부착, 성장 또는 체류가 억제된다.
도 6은 본 발명의 고체 연료 버너를 구비한 보일러(연소 장치)의 설명도로서, 도 6의 (A)는 캔(보일러) 전후 각 3단의 고체 연료 버너 중 캔 전방측 및 캔 후방측의 최상단에 바이오매스 연료를 사용하는 본 발명의 고체 연료 버너를 마련한 경우의 설명도이며, 도 6의 (B) 및 도 6의 (D)는 캔 전방측의 최상단에 바이오매스 연료를 사용하는 본 발명의 고체 연료 버너를 마련한 경우의 설명도이며, 도 6의 (C) 및 도 6의 (E)는 캔 후방측의 최상단에 바이오매스 연료를 사용하는 본 발명의 고체 연료 버너를 마련한 경우의 설명도이다.
도 6의 (A)에 도시하는 형태에서는 고체 연료 버너(7) 중, 최상단의 고체 연료 버너(7)에는 바이오매스 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 단에서, 고체 연료 버너(7)는 연소 장치(1)의 노 폭 방향을 따라서 복수 설치되어 있다.
고체 연료 버너(7')의 형태는 반드시 상술한 본 발명의 고체 연료 버너가 아니어도 좋다.
도 1에 도시하는 바와 같이, 바이오매스 연료를 사용한 경우, 입자 직경이 큰 바이오매스 연료가 미착화인 그대로 노 바닥에 낙하하는 경우가 있다. 미착화의 바이오매스 연료가 노 바닥에 쌓이면, 유지 보수의 빈도를 높게 하지 않으면 안되게 되어 연료의 낭비가 많아지거나 하는 문제가 있다.
이에 반하여, 도 6의 (A)에 도시하는 형태에서는 최상단의 고체 연료 버너(7)에서만 바이오매스 연료가 사용된다. 따라서, 최상단의 고체 연료 버너(7)에서 미착화의 바이오매스 연료가 발생하여도, 노 바닥에 낙하할 동안, 중단과 하단의 고체 연료 버너(7')에서 착화되어 완전히 불타기 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 바이오매스 연료를 사용하면, 하단의 고체 연료 버너로 바이오매스 연료를 사용하는 경우에 비해, 미착화의 바이오매스 연료가 발생하기 어렵다. 따라서, 도 6의 (A)에 도시하는 형태에서는 미착화의 바이오매스 연료가 노 바닥에 낙하하기 어려워, 연료의 낭비 등을 억제할 수 있다.
또한, 캔 전방측 및 캔 후방측에 각 3단의 고체 연료 버너를 구비한 기설의 연소 장치(1)에서, 최상단의 고체 연료 버너(7)에서만 바이오매스 연료를 사용하도록 변경하는 것도 가능하다. 따라서, 기설의 석탄만을 사용하는 연소 장치(1)를 바이오매스 연료를 사용하는 연소 장치(1)로 용이하게 전환할 수 있다.
또한, 도 6의 (B) 및 도 6의 (C)에 도시하는 바와 같이, 고체 연료 버너(7, 7')의 단 수가 캔 전후에서 상이한 구성(또는, 동수 단 구비하고 있지만, 1개 휴지시키고 있는 구성)에서도, 캔 전방측 또는 캔 후방측의 최상단의 하나의 고체 연료 버너(7)에서만 바이오매스 연료를 사용하도록 변경하는 것도 가능하다.
또한, 도 1 및 도 6에 있어서, 고체 연료 버너(7, 7')를 상하방향으로 3단 구비한 구성을 예시했지만 이에 한정되지 않는다. 2단 또는 4단 이상의 구성으로 하는 것도 가능하다.
이 때, 바이오매스 연료를 사용하는 고체 연료 버너(7)는 최상단으로 하는 것이 바람직하지만, 이에 한정되지 않는다. 최상단과 중단의 2단 이상으로 하는 것도 가능하다.
또한, 예를 들면, 도 6의 (D) 및 도 6의 (E)와 같이 최상단에서, 한쪽의 고체 연료 버너(7)에서는 바이오매스 연료를 사용하고, 다른쪽의 고체 연료 버너(7')에서는 미분탄을 사용하는 구성으로 하는 것도 가능하다. 즉, 바이오매스 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 실시예에 한정되는 것이 아니며, 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 요지의 범위에서 여러 가지의 변경을 실행하는 것이 가능하다.
예를 들면, 최소 직경부(33b)나 최대 직경부(34b)를 갖는 구성을 예시했지만, 갖지 않는 구성으로 하는 것도 가능하다.
또한, 2차 연소용 가스 노즐(26)과 3차 연소용 가스 노즐(27)을 갖는 2단의 연소용 가스 노즐(26, 27)의 구성을 예시했지만, 이에 한정되지 않으며, 연소용 가스 노즐은 1단 또는 3단 이상으로 하는 것도 가능하다.
1: 연소 장치 4, 4': 연료 벙커
5, 5': 분쇄기 7, 7': 고체 연료 버너
8: 연료 배관 21: 연료 노즐
22: 화로 24: 혼합 유체의 유로
24a: 외측 유로 26, 27: 연소용 가스 노즐
33: 벤투리 33a: 축소부
33c: 확대부 34: 연료 농축기
36: 유로 구획 부재 37, 37': 지지 부재
C1: 연료 농축기의 상류단 D1: 연료 노즐 내경
ne: 고체 연료 버너의 화로측의 개구 단부
S2: 유로 구획 부재의 하류 단부 V3: 벤투리의 확대부의 상류단
V4: 벤투리의 확대부의 하류단

Claims (7)

  1. 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 노즐에 마련되며, 상기 연료 노즐 내의 상기 혼합 유체의 유로를 유로 단면에 있어서의 중심을 향하여 좁히는 벤투리와,
    상기 연료 노즐의 상기 중심측에 마련되며, 상기 혼합 유체에 상기 연료 노즐의 중심으로부터 멀어지는 방향의 속도 성분을 부여하는 연료 농축기와,
    상기 연료 노즐의 유로를 유로 단면에 있어서의 내측과 외측으로 구획하는 유로 구획 부재를 구비한 고체 연료 버너에 있어서,
    상기 유로 구획 부재는, 외측 유로의 단면적이 상류단보다 하류단 쪽에서 확대된 형상을 가지며,
    상기 벤투리는 상기 혼합 유체의 유로의 단면적이 하류측으로 감에 따라서 작아지는 축소부와, 상기 축소부의 하류측에 배치되며 또한 상기 혼합 유체의 유로의 단면적이 하류측으로 감에 따라서 커지는 확대부를 적어도 가지며,
    상기 연료 농축기의 상류단을 상기 벤투리의 상기 확대부의 상류단으로부터 하류단 사이에 마련한 것을 특징으로 하는
    고체 연료 버너.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 혼합 유체의 흐름방향을 따라서 상기 유로 구획 부재의 하류 단부와 상기 고체 연료 버너의 화로측의 개구 단부의 거리가 상기 연료 노즐 내경의 1/2 내지 2배의 범위로 설정되어 있는 것을 특징으로 하는
    고체 연료 버너.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 연료 노즐의 내벽측으로부터 지지 부재에 의해 지지된 상기 유로 구획 부재를 구비한 것을 특징으로 하는
    고체 연료 버너.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 지지 부재는, 상기 연료 노즐의 개구면측으로부터 본 경우에, 복수의 판형상의 부재가 선형상이 되도록 배치된 것을 특징으로 하는
    고체 연료 버너.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 지지 부재는, 상기 연료 노즐 둘레방향의 유로 폭이 하류측으로 감에 따라서 좁아지도록 폭이 크게 형성되어, 최대 폭에 도달한 후, 하류측으로 감에 따라서 유로 폭이 서서히 확대되도록 폭이 작게 형성된 것을 특징으로 하는
    고체 연료 버너.
  6. 화로의 측벽면의 상하방향으로 복수 단, 또한, 각 단에서 노 폭 방향으로 복수의 버너를 구비한 연소 장치에 있어서,
    제 1 항에 기재된 고체 연료 버너를 적어도 하나 이상 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는
    연소 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    제 1 항에 기재된 고체 연료 버너를 적어도 최상단에 하나 이상 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는
    연소 장치.
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2020152867A1 (ja) * 2019-01-25 2020-07-30 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

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11281010A (ja) * 1998-03-26 1999-10-15 Babcock Hitachi Kk 固体燃料燃焼バーナと固体燃料燃焼装置
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
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
JP4919844B2 (ja) 2007-03-16 2012-04-18 バブコック日立株式会社 燃料調整装置および燃料調整方法
JP2012122653A (ja) * 2010-12-07 2012-06-28 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 燃焼バーナ
JP2012255600A (ja) * 2011-06-09 2012-12-27 Babcock Hitachi Kk 固体燃料バーナ及びそれを備えた燃焼装置
JP2013019573A (ja) * 2011-07-08 2013-01-31 Babcock Hitachi Kk 固体燃料バーナ及び該バーナを備えたボイラ
JP2016133224A (ja) 2015-01-15 2016-07-25 三菱日立パワーシステムズ株式会社 固体燃料バーナ

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS4919844B1 (ko) 1969-04-15 1974-05-21
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
US5799594A (en) * 1993-11-08 1998-09-01 Ivo International Oy Method and apparatus for reducing nitrogen oxide emissions from burning pulverized fuel
JP3073396B2 (ja) * 1994-06-17 2000-08-07 三菱重工業株式会社 微粉炭バーナ
JP3099109B2 (ja) * 1996-05-24 2000-10-16 株式会社日立製作所 微粉炭バーナ
ATE288051T1 (de) * 1996-07-19 2005-02-15 Babcock Hitachi Kk Brenner und eine damit versehene verbrennungsvorrichtung
CN1128949C (zh) * 1996-08-22 2003-11-26 巴布考克日立株式会社 燃烧器及装设有所述燃烧器的燃烧设备
US6699031B2 (en) * 2001-01-11 2004-03-02 Praxair Technology, Inc. NOx reduction in combustion with concentrated coal streams and oxygen injection
CA2410725C (en) * 2001-11-16 2008-07-22 Hitachi, Ltd. Solid fuel burner, burning method using the same, combustion apparatus and method of operating the combustion apparatus
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
JP2020030037A (ja) * 2018-08-20 2020-02-27 三菱日立パワーシステムズ株式会社 固体燃料バーナ

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11281010A (ja) * 1998-03-26 1999-10-15 Babcock Hitachi Kk 固体燃料燃焼バーナと固体燃料燃焼装置
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
JP2005024136A (ja) * 2003-06-30 2005-01-27 Babcock Hitachi Kk 燃焼装置
JP4919844B2 (ja) 2007-03-16 2012-04-18 バブコック日立株式会社 燃料調整装置および燃料調整方法
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
JP2012122653A (ja) * 2010-12-07 2012-06-28 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 燃焼バーナ
JP2012255600A (ja) * 2011-06-09 2012-12-27 Babcock Hitachi Kk 固体燃料バーナ及びそれを備えた燃焼装置
JP2013019573A (ja) * 2011-07-08 2013-01-31 Babcock Hitachi Kk 固体燃料バーナ及び該バーナを備えたボイラ
JP2016133224A (ja) 2015-01-15 2016-07-25 三菱日立パワーシステムズ株式会社 固体燃料バーナ

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