TW201930783A - 固體燃料噴燃器及固體燃料噴燃器用燃燒穩定器 - Google Patents
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Abstract
固體燃料噴燃器(1)，其具備：導引構件(34)，其配置在第1氣體噴嘴(10)的前端外周部，將流動在第2流路(11a)的流體往徑方向之外側導引；以及縮流形成構件(50)，其對於第2流路(11a)的流動方向，配置在導引構件(34)的上游側，使第2流路(11a)的剖面積變窄，對於第2氣體噴嘴(11)之外周壁的內徑(L1)，使導引構件(34)的外徑(L2)形成為較小，第1氣體噴嘴(10)、導引構件(34)及縮流形成構件(50)，是構成為可沿著第1氣體噴嘴(10)的軸方向朝向爐外一體地裝卸，藉此確保火炎的穩定性或充分的循環流，並提升維護性。
Description
本發明是關於固體燃料噴燃器及固體燃料噴燃器用燃燒穩定器，特別是，關於維護性優異的固體燃料噴燃器及固體燃料噴燃器用燃燒穩定器的構造。
設置在鍋爐等之火爐壁面，且將粉碎煤炭而得到的微粉炭等之固體燃料粒子予以燃燒的固體燃料噴燃器中，已知有一種噴燃器，是採用以下構造：從朝向火爐開口之筒狀的燃料噴嘴來噴出固體燃料粒子與其搬送用氣體的固氣兩相流，從在該燃料噴嘴的外周側形成同軸圓筒狀的燃燒用氣體噴嘴來朝向火爐噴出燃燒用氣體。
在這種噴燃器中，於燃料噴嘴之火爐開口側的前端部，大多設有燃燒穩定器，來作為促進點火、謀求火炎之穩定化的構件。而且，該燃燒穩定器，是採用對於燃料流動方向往徑方向成為階梯狀，或是帶著角度擴張之構造的情況較多。(下述之專利文獻1～5所記載的技術為公知)。
在這種噴燃器中，於燃料噴嘴之火爐開口側的前端部，大多設有燃燒穩定器，來作為促進點火、謀求火炎之穩定化的構件。而且，該燃燒穩定器，是採用對於燃料流動方向往徑方向成為階梯狀，或是帶著角度擴張之構造的情況較多。(下述之專利文獻1～5所記載的技術為公知)。
又，上述之搬送用氣體的慣用語為1次空氣：Primary Air，燃燒用氣體的慣用語為2次空氣：Secondary Air，以下，有時會這樣稱呼，但實際上並不一定只有空氣，亦有空氣與其他氣體，例如使用與燃燒廢氣的混合氣體的情況。
且，關於燃燒穩定器：flame stabilizer之用語，是將環狀的燃燒穩定器稱為燃燒穩定環：Flame Stabilization Ring, Ring Stabilizer，有時將作為燃燒穩定器之一部分的環狀構件記載為環、環構件。
且，關於燃燒穩定器：flame stabilizer之用語，是將環狀的燃燒穩定器稱為燃燒穩定環：Flame Stabilization Ring, Ring Stabilizer，有時將作為燃燒穩定器之一部分的環狀構件記載為環、環構件。
於燃料噴嘴的內部，作為使固氣兩相流的流速提高來防止回火用的限縮部(文氏管)，特別是即使在低負載時亦能保持燃料的點火性、火炎的穩定性而使固體燃料粒子往燃料噴嘴的內壁側濃縮的手段，多設置有朝向徑方向外側使噴嘴內流路縮窄的燃料濃縮器或旋流器等之內裝物。
且，於噴嘴前端部的燃燒穩定器，多形成有導引構件(導引板)，其將從外周側噴出的燃燒用氣體(2次空氣)之流動從噴嘴中心軸側向外擴展。導引板亦有使用折流板之名稱的情況。
這個目的是，使固氣兩相流與燃燒用氣體的流動分離，而在燃燒穩定器的火爐側形成較大的循環流，藉此謀求燃料粒子的點火促進、火炎的穩定性提升，或是謀求還原炎區域的擴大所伴隨之NOx的發生量降低、未燃燒部分的降低等。
且，於噴嘴前端部的燃燒穩定器，多形成有導引構件(導引板)，其將從外周側噴出的燃燒用氣體(2次空氣)之流動從噴嘴中心軸側向外擴展。導引板亦有使用折流板之名稱的情況。
這個目的是，使固氣兩相流與燃燒用氣體的流動分離，而在燃燒穩定器的火爐側形成較大的循環流，藉此謀求燃料粒子的點火促進、火炎的穩定性提升，或是謀求還原炎區域的擴大所伴隨之NOx的發生量降低、未燃燒部分的降低等。
典型的例子，是如專利文獻1(第9實施形態、圖10、厚壁部(303))、專利文獻2(圖1；燃燒穩定器母材(23a)、燃燒穩定器套筒(23b))所記載般，在燃燒穩定器的始端部使燃燒用氣體(2次空氣)的流動往外周側縮小地形成有燃燒用氣體噴嘴(2次空氣噴嘴)的流路。
藉由這種流路構造，使流動在燃燒穩定器及其導引構件附近的燃燒用氣體之流速提高，藉此促進燃燒穩定器及其導引構件的冷卻而謀求抑制其燒損，使前述之循環流擴大藉此謀求點火的穩定化。
[先前技術文獻]
[專利文獻]
藉由這種流路構造，使流動在燃燒穩定器及其導引構件附近的燃燒用氣體之流速提高，藉此促進燃燒穩定器及其導引構件的冷卻而謀求抑制其燒損，使前述之循環流擴大藉此謀求點火的穩定化。
[先前技術文獻]
[專利文獻]
[專利文獻1] 日本專利第3344694號公報(「0019」、「0064」-「0065」、圖1、圖11)
[專利文獻2] 日本特開2013-29270號公報(圖1、圖3、圖4)
[專利文獻3] 日本特開昭62-80409號公報(圖1)
[專利文獻4] 日本實開平2-115618號公報(圖1、圖3)
[專利文獻5] 日本專利第3643461號公報(圖1)
[專利文獻2] 日本特開2013-29270號公報(圖1、圖3、圖4)
[專利文獻3] 日本特開昭62-80409號公報(圖1)
[專利文獻4] 日本實開平2-115618號公報(圖1、圖3)
[專利文獻5] 日本專利第3643461號公報(圖1)
[發明所欲解決的課題]
但是，設在燃料噴嘴內之上述的內裝物或燃燒穩定器等之各構件，無法避免伴隨使用的損耗，有必要定期地點檢，進行補修或交換等之保養。
特別是燃燒穩定器與其導引構件，是受到來自火爐的輻射，曝露於顯著的高溫，故保養的必要性較高。
特別是燃燒穩定器與其導引構件，是受到來自火爐的輻射，曝露於顯著的高溫，故保養的必要性較高。
另一方面，燃燒穩定器和其導引構件為了充分達成上述的功能、目的，重要的是使通過狹窄的流路藉此使噴嘴軸方向的速度成分提高後的燃燒用氣體(2次空氣)之流動方向確實地朝向徑方向外側偏向，而與固氣兩相流(1次空氣)的流動分離，在燃燒穩定器的火爐側產生較大的循環流。
因此，作為使導引構件成為從該火爐開口側觀看時的投影面為充分地大者，有必要將其流路構成為，燃燒用氣體(2次空氣)的流動不會從噴嘴上游側朝向火爐側直進、貫通。
因此，作為使導引構件成為從該火爐開口側觀看時的投影面為充分地大者，有必要將其流路構成為，燃燒用氣體(2次空氣)的流動不會從噴嘴上游側朝向火爐側直進、貫通。
如此一來，燃燒穩定器及其導引構件的最外徑，會變得比燃燒用氣體噴嘴(2次空氣噴嘴)的內徑還大。
燃燒穩定器及其導引構件是由一體的鑄造品所構成，在燃料噴嘴的開口端部透過安裝構件來安裝的情況較多。
此時，如專利文獻1、2所記載的構造般，在燃燒穩定器或導引構件的外徑比2次空氣噴嘴之外周壁的內徑還大的情況，是沒辦法將包含燃燒穩定器等的燃料噴嘴之部分，直接沿著軸方向往爐外之側拔出。於是，有必要在鍋爐火爐內側設置立足點等，來拆卸燃燒穩定器及其導引構件，有著維護性之提升的需求。
燃燒穩定器及其導引構件是由一體的鑄造品所構成，在燃料噴嘴的開口端部透過安裝構件來安裝的情況較多。
此時，如專利文獻1、2所記載的構造般，在燃燒穩定器或導引構件的外徑比2次空氣噴嘴之外周壁的內徑還大的情況，是沒辦法將包含燃燒穩定器等的燃料噴嘴之部分，直接沿著軸方向往爐外之側拔出。於是，有必要在鍋爐火爐內側設置立足點等，來拆卸燃燒穩定器及其導引構件，有著維護性之提升的需求。
本發明，其技術性課題在於實現可同時達成以下之1)～3)的固體燃料噴燃器用的燃燒穩定器及具備此的固體燃料噴燃器。
1)性能面：在燃燒穩定器的火爐側形成較大的循環流，藉此謀求燃料粒子的點火促進、火炎的穩定性提升，或是謀求還原炎區域的擴大所伴隨之NOx的發生量降低、未燃燒部分的降低等。
2)可靠性：促進燃燒穩定器及其導引構件的冷卻而謀求抑制其燒損。
3)維護性：不將燃燒穩定器及其導引構件從燃料噴嘴拆下，而是與燃料噴嘴一體地往爐外側拔出。
[用以解決課題的手段]
1)性能面：在燃燒穩定器的火爐側形成較大的循環流，藉此謀求燃料粒子的點火促進、火炎的穩定性提升，或是謀求還原炎區域的擴大所伴隨之NOx的發生量降低、未燃燒部分的降低等。
2)可靠性：促進燃燒穩定器及其導引構件的冷卻而謀求抑制其燒損。
3)維護性：不將燃燒穩定器及其導引構件從燃料噴嘴拆下，而是與燃料噴嘴一體地往爐外側拔出。
[用以解決課題的手段]
上述本發明的課題，是採用下述的構造而可達成。
請求項1所記載的發明，是一種固體燃料噴燃器，其特徵為，具備：第1氣體噴嘴，其具有供固體燃料與該固體燃料之搬送氣體的混合流體流動的筒狀之流路；第2氣體噴嘴，其構成有供前述固體燃料的燃燒用氣體流動，且形成在前述第1氣體噴嘴之外周側的第2流路；導引構件，其配置在前述第1氣體噴嘴的前端外周部，將流動在前述第2流路的流體往徑方向之外側導引；以及縮流形成構件，其對於前述第2流路的流動方向，配置在前述導引構件的上游側，使前述第2流路的剖面積變窄；對於前述第2氣體噴嘴之外周壁的內徑，使前述導引構件的外徑形成為較小，前述第1氣體噴嘴、前述導引構件及前述縮流形成構件，是構成為可沿著前述第1氣體噴嘴的軸方向朝向爐外一體地裝卸。
請求項1所記載的發明，是一種固體燃料噴燃器，其特徵為，具備：第1氣體噴嘴，其具有供固體燃料與該固體燃料之搬送氣體的混合流體流動的筒狀之流路；第2氣體噴嘴，其構成有供前述固體燃料的燃燒用氣體流動，且形成在前述第1氣體噴嘴之外周側的第2流路；導引構件，其配置在前述第1氣體噴嘴的前端外周部，將流動在前述第2流路的流體往徑方向之外側導引；以及縮流形成構件，其對於前述第2流路的流動方向，配置在前述導引構件的上游側，使前述第2流路的剖面積變窄；對於前述第2氣體噴嘴之外周壁的內徑，使前述導引構件的外徑形成為較小，前述第1氣體噴嘴、前述導引構件及前述縮流形成構件，是構成為可沿著前述第1氣體噴嘴的軸方向朝向爐外一體地裝卸。
請求項2所記載的發明，是如請求項1所述之固體燃料噴燃器，其中，使前述第2氣體噴嘴之外周壁的內徑為L1，使前述導引構件的外徑為L2，使前述縮流形成構件的內徑為L4的情況時，為L1＞L2＞L4的關係。
請求項3所記載的發明，是如請求項1或2所述之固體燃料噴燃器，其具備鰭片構件，是配置在前述縮流形成構件與前述導引構件之間，將流動在前述第2流路的2次空氣予以整流。
請求項4所記載的發明，是如請求項3所述之固體燃料噴燃器，其具備支撐在前述鰭片構件的前述縮流形成構件。
請求項5所記載的發明，是一種固體燃料噴燃器用燃燒穩定器，為設置在固體燃料噴燃器之燃料噴嘴開口端部的燃燒穩定器，其特徵為，於該燃燒穩定器的圓周方向具備：環狀的縮流形成構件，其將流動於該燃燒穩定器之外周側的燃燒用氣體之流路從外側往內側縮小；以及複數個鰭片構件，其沿著前述燃燒用氣體之流動的方向延伸；設有導引構件，其使通過前述環狀之縮流形成構件後的燃燒用氣體之流動往外側偏向，前述導引構件的外徑，是比前述環狀之縮流形成構件的內徑還大。
[發明的效果]
[發明的效果]
根據請求項1記載的發明，是對於前述第2氣體噴嘴之外周壁的內徑，使前述導引構件的外徑形成為較小，而使導引構件不會卡到第2氣體噴嘴，可將第1氣體噴嘴朝向爐外拔出。藉此，就沒有必要在爐內組裝立足點，可提升維護性。且，在第2流路中，通過縮流形成構件之流體的流速是以成為高速的狀態到達導引構件而被往徑方向的外側導引，這與沒有縮流形成構件的情況相比之下，徑方向的偏向較強，即使是導引構件的外徑比第2氣體噴嘴之外周壁的內徑還小，亦可降低循環流變小的情況。藉此，可確保火炎的穩定性，可確保充分的循環流，可確保低NOx性。此外，流體是以高速到達導引構件，故能促進導引構件及燃燒穩定器的冷卻，謀求抑制燒損。藉此，可提升可靠性。於是，根據請求項1所記載的發明，可同時達成性能面、可靠性、維護性。
根據請求項2記載的發明，是符合L1＞L2＞L4的關係，而可將第1氣體噴嘴拔出，亦可確保充分的循環流。
根據請求項3記載的發明，除了上述請求項1或2所記載之發明的效果以外，還以鰭片構件來將縮流時變亂的流體予以整流，藉此可使徑方向的偏向變強，可確保火炎的穩定性或循環流。
根據請求項4記載的發明，除了上述請求項3所記載之發明的效果以外，還將縮流形成構件支撐在鰭片構件，藉此就沒有必要另外設置支撐縮流形成構件的支撐構件，可刪減零件數量。
根據請求項5記載的發明，是在設置於燃燒穩定器的縮流形成構件，設有導引構件，其在燃燒穩定器的圓周方向具備沿著燃燒用氣體之流動的方向來延伸的複數個鰭片構件，而使通過環狀之縮流形成構件後的燃燒用氣體之流動往外側偏向，導引構件的外徑，是比環狀之縮流形成構件的內徑還大，故可跟支撐有燃燒穩定器的噴嘴一起朝向爐外拔出。藉此，就沒有必要在爐內組裝立足點，可提升維護性。且，通過縮流形成構件之流體的流速是以成為高速的狀態到達導引構件而被往徑方向的外側導引，這與沒有縮流形成構件的情況相比之下，徑方向的偏向較強。藉此，可確保火炎的穩定性，可確保充分的循環流，可確保低NOx性。此外，流體是以高速到達導引構件，故能促進導引構件及燃燒穩定器的冷卻，謀求抑制燒損。藉此，可提升可靠性。於是，根據請求項5所記載的發明，可同時達成性能面、可靠性、維護性。
以下，表示本發明的實施形態。
[實施例1]
[實施例1]
圖1是本發明之一實施例之固體燃料噴燃器的側視圖(部分剖面)，圖1(A)是全體圖，圖1(B)是前端部分的擴大圖，圖1(C)是說明前端部分之各部之位置關係的圖。
圖2是圖1(B)之固體燃料噴燃器的II-II線剖面圖。
圖2是圖1(B)之固體燃料噴燃器的II-II線剖面圖。
在圖1中，本發明之實施例1的固體燃料噴燃器1，具有燃料噴嘴(第1氣體噴嘴)10。燃料噴嘴10是基部側連接於含有燃料之流體配管(未圖示)的筒狀構件，其內部成為固體燃料與搬送用氣體(在本實施例使用空氣)之固氣兩相流(混合流體13)的流路10a。而且，固體燃料是與搬送用氣體一起噴出。作為固體燃料，為煤炭(微粉炭)或生物質能等之固體或粉體，或是該等的混合物亦可。在本實施例，是表示出使用微粉炭作為固體燃料，使用空氣作為搬送氣體的例子，將流動在燃料噴嘴10內的搬送氣體稱為一次空氣13，且亦將燃料噴嘴10稱為一次空氣噴嘴10。
在燃料噴嘴10的外周設有形成二次空氣流路(第2流路)11a的二次空氣噴嘴(第2氣體噴嘴)11，於二次空氣噴嘴11的外周設有形成三次空氣流路12的三次空氣噴嘴(噴燃器喉、第3氣體噴嘴)19。該等二次空氣14及三次空氣15是燃燒用氣體，與上述搬送氣體同樣地通常是使用空氣，但燃燒排氣體或富氧氣體，或該等之氣體與空氣之兩種以上的混合氣體等亦可適用。且，二次空氣14及三次空氣15的二次及三次，只是與前述一次空氣13做區別用而已。
從噴燃器出口側(火爐17側)的正面來觀看燃料噴嘴10與二次空氣噴嘴11與三次空氣噴嘴19的話，是以燃料噴嘴10為中心而在其外側以同心圓狀地配置有環狀的二次空氣噴嘴11，於二次空氣噴嘴11的外側以同心圓狀地配置有環狀的三次空氣噴嘴19。三次空氣噴嘴19是構成最外周空氣噴嘴。
又，實施例1，是在三次空氣流路12的入口部分，配置有對流體賦予旋流的旋流器22，但亦可為不設置旋流器22的構造。
又，實施例1，是在三次空氣流路12的入口部分，配置有對流體賦予旋流的旋流器22，但亦可為不設置旋流器22的構造。
於燃料噴嘴10的內部，設有貫通燃料噴嘴10的點火噴燃器(油槍)16，在噴燃器起動時或低負載燃燒時使用來助燃。又，因固體燃料噴燃器1的構造，亦有不設置點火噴燃器16的情況。
於燃料噴嘴10的開口端部(=火爐17側出口)，設有使一次空氣13與二次空氣14之間的循環流31擴大用的燃燒穩定器23。該燃燒穩定器23，是在燃料噴嘴10的前端部設置成環狀，而在該燃燒穩定器23的下游側形成循環流31來提高點火性與燃燒穩定效果。且，於燃料噴嘴10側，使用形成鯊齒狀的突起者亦可。
於燃料噴嘴10的開口端部(=火爐17側出口)，設有使一次空氣13與二次空氣14之間的循環流31擴大用的燃燒穩定器23。該燃燒穩定器23，是在燃料噴嘴10的前端部設置成環狀，而在該燃燒穩定器23的下游側形成循環流31來提高點火性與燃燒穩定效果。且，於燃料噴嘴10側，使用形成鯊齒狀的突起者亦可。
前述點火噴燃器16、燃料噴嘴10、二次空氣噴嘴11及三次空氣噴嘴19，是從設在火爐17之壁(由未圖示的水管所形成)17a的火爐開口部17b朝向火爐17內噴出各自的噴出物。且，該等點火噴燃器16、燃料噴嘴10、二次空氣噴嘴11及三次空氣噴嘴19，是配置在圍繞著火爐開口部17b而將微粉炭或燃燒用空氣從燃燒用空氣流路(未圖示)供給的風箱(Wind box)25內。分隔壁18，是將風箱25的內部空間與爐外26予以分隔的壁狀構件，在分隔壁18之中，設置有燃料噴嘴10的前板27是對於分隔壁18以螺栓或螺絲、鉤件等支撐成可裝卸，而在噴燃器的維護時與燃料噴嘴10一體地拔出。
而且，於二次空氣噴嘴11的出口前端，設有對於噴燃器中心軸C往徑方向擴管的(末端擴張形狀的)導引套筒(第2導引構件)20。在實施例1，二次空氣噴嘴11與導引套筒20是以一體構造來構成。藉由導引套筒20，來使空氣流往離開噴燃器中心軸C的方式向外側導引而噴出。
前述燃燒穩定器23，是隨著往火爐17的內側，而對點火噴燃器16的中心軸C形成為往徑方向之外側傾斜的錐壁狀。於燃燒穩定器23的前端外周部，配置有往徑方向之外側延伸之環狀的導引環(導引構件)34。導引環34，是使二次空氣14往徑方向之外側偏向來噴出。
在圖1、圖2中，於實施例1的燃燒穩定器23，使沿著二次空氣14之流動方向延伸的板狀之鰭片構件36，被支撐在二次空氣流路11a內。鰭片構件，是沿著燃燒穩定器23的圓周方向空出間隔來複數配置，且由放射狀的板材所構成。鰭片構件36，是將與燃燒穩定器23的上游端衝突而變亂的二次空氣予以整流。
在圖1、圖2中，於實施例1的燃燒穩定器23，使沿著二次空氣14之流動方向延伸的板狀之鰭片構件36，被支撐在二次空氣流路11a內。鰭片構件，是沿著燃燒穩定器23的圓周方向空出間隔來複數配置，且由放射狀的板材所構成。鰭片構件36，是將與燃燒穩定器23的上游端衝突而變亂的二次空氣予以整流。
於鰭片構件36的上游側，配置有縮流形成構件50。縮流形成構件50，具有：對於噴燃器中心軸C往徑方向延伸的上游壁部50a、從上游壁部50a之徑方向的內端往二次空氣14之流動方向下游側延伸的筒壁部50b。因此，實施例1的縮流形成構件50，是形成為：使沿著軸方向的剖面形狀形成為L字狀的環狀氣體流路。
又，實施例1的縮流形成構件50，是使筒壁部50b固定支撐於鰭片構件36。因此，縮流形成構件50，是成為可與鰭片構件36一體地移動的構造。又，在縮流形成構件50與二次空氣噴嘴11之間，形成有可移動之程度的微小的間隙、活動區。又，於該微小的間隙，以二次空氣14不洩漏的方式成為填充有耐火材的構造亦可。且，以固體燃料噴燃器1之使用時的熱膨張來填滿間隙，且伴隨著維護前的冷卻而以熱收縮來形成間隙的方式，來調整間隙的大小亦可。
又，實施例1的縮流形成構件50，是使筒壁部50b固定支撐於鰭片構件36。因此，縮流形成構件50，是成為可與鰭片構件36一體地移動的構造。又，在縮流形成構件50與二次空氣噴嘴11之間，形成有可移動之程度的微小的間隙、活動區。又，於該微小的間隙，以二次空氣14不洩漏的方式成為填充有耐火材的構造亦可。且，以固體燃料噴燃器1之使用時的熱膨張來填滿間隙，且伴隨著維護前的冷卻而以熱收縮來形成間隙的方式，來調整間隙的大小亦可。
圖3是實施例之縮流形成構件的說明圖，圖3(A)是實施例1之縮流形成構件的說明圖，圖3(B)是縮流形成構件之其他形態的說明圖。
特別是，在實施例1，縮流形成構件50，是設置在二次空氣噴嘴11之流路的外周側，藉此使流動方向暫時朝向徑方向中心軸限縮(亦即，使第2流路的剖面積變窄)，之後，反轉而形成向外擴張的流動。又，實施例1的縮流形成構件50，是與二次空氣噴嘴11分離的構件且從燃燒穩定器23側支撐。
在圖3(A)中，實施例1的縮流形成構件50，是於圓周方向全體呈同樣之圓環狀(環狀)之一體的(單個)構件所構成。又，亦可為圖3(B)所示的形態。
如圖3所示般，縮流形成構件50，是由在圓周方向沒有區分的1個構件所構成為佳，但亦可為在圓周方向可分割成複數的構造。又，縮流形成構件50，以與燃燒穩定器23形成一體為佳。燃燒穩定器23，一般為鑄造品，可將縮流形成構件50與燃燒穩定器23作為單件物來製作。
特別是，在實施例1，縮流形成構件50，是設置在二次空氣噴嘴11之流路的外周側，藉此使流動方向暫時朝向徑方向中心軸限縮(亦即，使第2流路的剖面積變窄)，之後，反轉而形成向外擴張的流動。又，實施例1的縮流形成構件50，是與二次空氣噴嘴11分離的構件且從燃燒穩定器23側支撐。
在圖3(A)中，實施例1的縮流形成構件50，是於圓周方向全體呈同樣之圓環狀(環狀)之一體的(單個)構件所構成。又，亦可為圖3(B)所示的形態。
如圖3所示般，縮流形成構件50，是由在圓周方向沒有區分的1個構件所構成為佳，但亦可為在圓周方向可分割成複數的構造。又，縮流形成構件50，以與燃燒穩定器23形成一體為佳。燃燒穩定器23，一般為鑄造品，可將縮流形成構件50與燃燒穩定器23作為單件物來製作。
又，在圖1(C)中，噴嘴中心軸方向，是以縮流形成構件50之上游壁部50a之始端部(上游端部)的位置為X1，以燃燒穩定器23之對燃料噴嘴的安裝部分之始端部(上游端部)的位置為X2，以縮流形成構件50之筒壁部50b之終端部(下游端部)的位置為X3的情況時，在同圖，是從上游側以X2、X1、X3的順序來配置。又，使位置X1配置在比位置X2還上游側(爐外側)亦可，但即使是該情況，還是使位置X3配置在比位置X2還下游側(爐內側)較妥當。
且，關於X1、X2、X3的位置關係，X1，是盡可能設定在二次空氣流動的上游側，從上游側以X1、X2、X3的順序排列來構成為佳。
亦即，如前述般，在縮流形成構件50與二次空氣噴嘴11之間，形成有可供縮流形成構件50對二次空氣噴嘴11移動之程度的微小的間隙、活動區的情況，雖為少量但還是會發生二次空氣從間隙洩漏的流動。該流動，是沿著噴嘴軸方向直進的流動。該流動，有著阻礙由配置在燃燒穩定器23之前端部的導引環34給往外側偏向並噴出之二次空氣的流動之虞。
在此，若使X1設定在二次空氣流動(二次空氣噴嘴11)的下游側之接近噴嘴開口端的部位的話，這種作用會變得更強。另一方面，若設定在上游側的話，洩漏的流動會衰減，可使其作用變弱。
亦即，如前述般，在縮流形成構件50與二次空氣噴嘴11之間，形成有可供縮流形成構件50對二次空氣噴嘴11移動之程度的微小的間隙、活動區的情況，雖為少量但還是會發生二次空氣從間隙洩漏的流動。該流動，是沿著噴嘴軸方向直進的流動。該流動，有著阻礙由配置在燃燒穩定器23之前端部的導引環34給往外側偏向並噴出之二次空氣的流動之虞。
在此，若使X1設定在二次空氣流動(二次空氣噴嘴11)的下游側之接近噴嘴開口端的部位的話，這種作用會變得更強。另一方面，若設定在上游側的話，洩漏的流動會衰減，可使其作用變弱。
在實施例1，是對於二次空氣噴嘴11的內徑L1，使導引環34及縮流形成構件50之外徑之較大那側的長度L2設定為較小(L2＜L1)。又，在實施例1，導引環34的外徑與縮流形成構件50的外徑是設定成相同外徑L2。且，在實施例1，是對於前板27的外徑(分隔壁18的內徑)L3，使前述長度L2設定為較小(L2＜L3)。且，在實施例1，是對於導引環34的外徑(L2)，使縮流形成構件50的內徑(從中心軸到筒壁部50b之間的距離)L4設定為較小(L2＞L4)。亦即，在實施例1，是設定成L1＞L2＞L4。
於是，在將前板27從分隔壁18拆下，而抽出燃料噴嘴10的情況時，燃料噴嘴10與燃燒穩定器23、導引環34、鰭片構件36、縮流形成構件50是構成為可一體地朝向爐外26抽出。又，在不必完全抽出燃料噴嘴10等，只要抽出成使縮流形成構件50位在比分隔壁18還要靠爐內側(風箱25內)之程度即可的情況，亦可將前板27的外徑L3設定成比長度L2還小，亦可不設置前板27，而使燃料噴嘴10成為可對分隔壁18移動的構造。
(實施例1的作用)
圖4是實施例1的固體燃料噴燃器中，將第1氣體噴嘴之部分予以抽出之狀態的說明圖。
具備前述構造的實施例1之固體燃料噴燃器1，是如前述般，對於二次空氣噴嘴11的內徑L1，使導引環34及縮流形成構件50的外徑L2設定為較小。在鍋爐的定期檢査，分解固體燃料噴燃器1的工程中，導引環34不會卡到二次空氣噴嘴11，而可與燃料噴嘴10等一起拔出。於是，如專利文獻1、2所記載的構造那般在火爐17的內部設置立足點等的工程就不需要，而提升維護性。
圖4是實施例1的固體燃料噴燃器中，將第1氣體噴嘴之部分予以抽出之狀態的說明圖。
具備前述構造的實施例1之固體燃料噴燃器1，是如前述般，對於二次空氣噴嘴11的內徑L1，使導引環34及縮流形成構件50的外徑L2設定為較小。在鍋爐的定期檢査，分解固體燃料噴燃器1的工程中，導引環34不會卡到二次空氣噴嘴11，而可與燃料噴嘴10等一起拔出。於是，如專利文獻1、2所記載的構造那般在火爐17的內部設置立足點等的工程就不需要，而提升維護性。
又，若單純地使導引環34的外徑L2比二次空氣噴嘴11的內徑L1還小，而使導引環34不會卡到二次空氣噴嘴11便可與燃料噴嘴10等一起拔出的話，二次空氣之往徑方向的偏向會變弱，循環流31會縮小，亦會損及火炎的穩定性。對此，在實施例1，是在導引環34的上游側配置有縮流形成構件50。於是，二次空氣14，在通過縮流形成構件50之際，流速會變成高速，來與導引環34高速衝突，並往徑方向外側偏向。因此，在實施例1的構造，即使導引環34的外徑L2較小，所噴出之二次空氣14之往徑方向的偏向會變強，而確保循環流31。藉此，可使火炎穩定並防止燃燒穩定器23的燒損。
圖5是固體燃料噴燃器之循環流之區域的說明圖，圖5(A)是實施例1之構造的說明圖，圖5(B)是比較例1之構造的說明圖，圖5(C)是比較例2之構造的說明圖，圖5(D)是比較例3之構造的說明圖，圖5(E)是燃燒穩定器之基端部的剖面之二次空氣之流速的說明圖，圖5(F)是循環流之區域之大小的說明圖。
在圖5(A)、圖5(D)中，實施例1的固體燃料噴燃器1，是在導引環34的上游側配置縮流形成構件50，藉此即使導引環34的外徑L2比比較例3還小，亦可確保與比較例3同等的循環流31區域(NOx還原區域)。
在圖5(A)、圖5(B)、圖5(E)、圖5(F)中，比較例1是與實施例1同樣地，使二次空氣噴嘴11的流路構造，成為使燃燒用氣體(二次空氣)的流動不會從二次空氣噴嘴11上游側朝向火爐側直進、貫通的構造。但是，在比較例1，是與實施例1不同，沒有設置縮流形成構件50，因此二次空氣的流速，會比實施例1或比較例3還低速，有著循環流31的區域變小的問題。
在圖5(A)、圖5(B)、圖5(E)、圖5(F)中，比較例1是與實施例1同樣地，使二次空氣噴嘴11的流路構造，成為使燃燒用氣體(二次空氣)的流動不會從二次空氣噴嘴11上游側朝向火爐側直進、貫通的構造。但是，在比較例1，是與實施例1不同，沒有設置縮流形成構件50，因此二次空氣的流速，會比實施例1或比較例3還低速，有著循環流31的區域變小的問題。
且，在圖5(C)、圖5(E)、圖5(F)中，比較例2，雖設有縮流形成構件50，但導引環34的外徑較小(L4＞L2)。因此，與實施例1不同，二次空氣噴嘴11的流路構造，是使燃燒用氣體(二次空氣)的流動容易從二次空氣噴嘴11上游側朝向火爐側直進、貫通，故即使二次空氣的流速為高速，亦有著循環流31的區域變小的問題。
此外，在圖5(A)、圖5(D)中，比較例3雖沒有設置縮流形成構件50，但與實施例1不同，導引環34的外徑L2比二次空氣噴嘴11的內徑L1還大(L2＞L1)。於是，二次空氣噴嘴11的流路構造，是使燃燒用氣體(二次空氣)的流動難以從二次空氣噴嘴11上游側朝向火爐側直進、貫通。但是，由於L2＞L1，故沒辦法使導引環34不卡到二次空氣噴嘴11就將燃料噴嘴10拔出。
此外，在圖5(A)、圖5(D)中，比較例3雖沒有設置縮流形成構件50，但與實施例1不同，導引環34的外徑L2比二次空氣噴嘴11的內徑L1還大(L2＞L1)。於是，二次空氣噴嘴11的流路構造，是使燃燒用氣體(二次空氣)的流動難以從二次空氣噴嘴11上游側朝向火爐側直進、貫通。但是，由於L2＞L1，故沒辦法使導引環34不卡到二次空氣噴嘴11就將燃料噴嘴10拔出。
(與專利文獻1之相異處的說明)
又，於專利文獻1的圖11(第10實施形態)，記載有形成狹窄部(65)。但是，於專利文獻1的說明書段落編號「0064」，記載著「在二次空氣噴嘴11內的導引套筒12，於圓周方向設置複數個對於空氣流的流動方向使流路變窄的狹窄部65」，其是否為本發明之實施例1那般之圓環狀的構件，亦即，是否為於圓周方向全體呈同樣的單個構件，並不明確。
且，在實施例1是從燃料噴嘴10側來支撐、固定縮流形成構件50，而可從二次空氣噴嘴11分離，但在專利文獻1中，從用來將狹窄部(65)於圓周方向設置複數個的構件相關的圖式及相關的記載，並無法解讀成可分離。
於是，在專利文獻1所記載的構造中，相當於實施例1之長度L4的狹窄部(65)之內徑與相當於長度L2的導引板、環(30)之外徑的關係為L4＜L2的情況，在將導引板、環(30)與燃料噴嘴一體地往爐外側拔出時，會無法通過狹窄部(65)。
又，於專利文獻1的圖11(第10實施形態)，記載有形成狹窄部(65)。但是，於專利文獻1的說明書段落編號「0064」，記載著「在二次空氣噴嘴11內的導引套筒12，於圓周方向設置複數個對於空氣流的流動方向使流路變窄的狹窄部65」，其是否為本發明之實施例1那般之圓環狀的構件，亦即，是否為於圓周方向全體呈同樣的單個構件，並不明確。
且，在實施例1是從燃料噴嘴10側來支撐、固定縮流形成構件50，而可從二次空氣噴嘴11分離，但在專利文獻1中，從用來將狹窄部(65)於圓周方向設置複數個的構件相關的圖式及相關的記載，並無法解讀成可分離。
於是，在專利文獻1所記載的構造中，相當於實施例1之長度L4的狹窄部(65)之內徑與相當於長度L2的導引板、環(30)之外徑的關係為L4＜L2的情況，在將導引板、環(30)與燃料噴嘴一體地往爐外側拔出時，會無法通過狹窄部(65)。
此外，在實施例1，是在具有形成為錐壁狀之部分的燃燒穩定器23之前端部，配置有往徑方向的外側延伸的環狀之導引環(導引構件)34，來作為使二次空氣14往徑方向之外側偏向來噴出用的偏向構件，但於專利文獻5並沒有記載。在專利文獻5的圖1、3、5、6、9中，在相當於實施例1之燃燒穩定器23的構件，雖看得到形成為錐壁狀的部分，但在其前端部，沒有揭示出相當於本發明之導引環的偏向構件。
(與專利文獻5之相異處的說明)
專利文獻5的圖1、3、5、6、9之文氏管(21)，在噴嘴中心軸側使二次空氣噴嘴(11)的流路變窄這點，與實施例1的縮流形成構件50類似。
但是，至少在以下2點，兩者為不同。
1)(縮流形成)構件與二次空氣噴嘴的關係(構件的支撐形態)
在實施例1是從燃料噴嘴10側來支撐、固定縮流形成構件50，而可從二次空氣噴嘴11分離這點，於專利文獻5之文氏管(21)的圖式及相關記載中，並沒有這樣的記載。
2)暫時形成縮流的後流側之流路形態(二次空氣的流動)
專利文獻5的文氏管(21)，是以逐漸使流路往外周側擴張的方式來設有錐壁部分。
亦即，在文氏管(21)的後流側，是使二次空氣的流動在噴嘴的徑方向成為一樣。
專利文獻5的圖1、3、5、6、9之文氏管(21)，在噴嘴中心軸側使二次空氣噴嘴(11)的流路變窄這點，與實施例1的縮流形成構件50類似。
但是，至少在以下2點，兩者為不同。
1)(縮流形成)構件與二次空氣噴嘴的關係(構件的支撐形態)
在實施例1是從燃料噴嘴10側來支撐、固定縮流形成構件50，而可從二次空氣噴嘴11分離這點，於專利文獻5之文氏管(21)的圖式及相關記載中，並沒有這樣的記載。
2)暫時形成縮流的後流側之流路形態(二次空氣的流動)
專利文獻5的文氏管(21)，是以逐漸使流路往外周側擴張的方式來設有錐壁部分。
亦即，在文氏管(21)的後流側，是使二次空氣的流動在噴嘴的徑方向成為一樣。
相對於此，在實施例1，是在暫時縮流的流動尚未往二次空氣噴嘴11之徑方向的外側擴散前，就與設在前方的導引環(導引構件)34衝突，藉此使二次空氣往徑方向的外側偏向來噴出，在這點有所不同。
因此，縮流形成構件50的內徑L4與導引環34的外徑L2之關係成為L4＜L2。
在專利文獻5，相當於長度L4的文氏管(21)之內徑與相當於長度L2的部分之長度的關係是否為L4＜L2並不明確。即使為L4＜L2(因為文氏管(21)是否可從二次空氣噴嘴分離且從燃料噴嘴側來支撐、固定並不明確)，在將相當於燃燒穩定器的構件與燃料噴嘴一體地往爐外側拔出時，會與文氏管(21)發生干涉。
因此，縮流形成構件50的內徑L4與導引環34的外徑L2之關係成為L4＜L2。
在專利文獻5，相當於長度L4的文氏管(21)之內徑與相當於長度L2的部分之長度的關係是否為L4＜L2並不明確。即使為L4＜L2(因為文氏管(21)是否可從二次空氣噴嘴分離且從燃料噴嘴側來支撐、固定並不明確)，在將相當於燃燒穩定器的構件與燃料噴嘴一體地往爐外側拔出時，會與文氏管(21)發生干涉。
相對於此，在具有上述特徵的實施例1之固體燃料噴燃器1中，與循環流31之區域相關的NOx還原區域，亦與專利文獻1、2的情況形成為同等，故可提升維護性，並達成與以往同等的低NOx性能。
特別是，在實施例1，是在縮流形成構件50的下游側配置有鰭片構件36，二次空氣14是以被整流的狀態來與導引環34衝突。於是，與縮流形成構件50或燃燒穩定器23衝突而變亂的二次空氣14會以被整流的狀態來與導引環34衝突，故與沒有被整流的情況相比之下，往徑方向的偏向會變強，容易促進循環流31的形成。因此，與沒有鰭片構件36的情況相比之下，更容易使火炎穩定，防止燃燒穩定器23的燒損。
圖6是縮流形成構件之變形例的說明圖，圖6(A)是變形例1的說明圖，圖6(B)是變形例2的說明圖，圖6(C)是變形例3的說明圖，圖6(D)是變形例4的說明圖，圖6(E)是變形例5的說明圖，圖6(F)是變形例6的說明圖。
圖6中，縮流形成構件50的形狀，並不限定於圖1所示的剖面L字狀，可為圖6(A)所示之剖面三角形狀、圖6(B)所示般的剖面四角形狀、圖6(C)所示般的剖面U字形狀、圖6(D)所示般的剖面90度圓弧狀。且，可為圖6(E)所示般之左右反轉的L字狀、圖6(F)所示般之上下反轉的T字狀等之可形成縮流之任意的形狀。
圖6中，縮流形成構件50的形狀，並不限定於圖1所示的剖面L字狀，可為圖6(A)所示之剖面三角形狀、圖6(B)所示般的剖面四角形狀、圖6(C)所示般的剖面U字形狀、圖6(D)所示般的剖面90度圓弧狀。且，可為圖6(E)所示般之左右反轉的L字狀、圖6(F)所示般之上下反轉的T字狀等之可形成縮流之任意的形狀。
若如圖6(B)、(C)所示般使縮流形成構件50與二次空氣噴嘴11之間的間隙、活動區的部分形成為較長或是形成為雙重之形態的話，該間隙的壓力損失會變大，(前述提到之)就抑制流動於此處之二次空氣的洩漏流動來說較適合。
另一方面，在縮流形成構件50與二次空氣噴嘴11之間的間隙可調整為較窄的情況，就不限於此。例如噴燃器容量較小，亦即噴燃器尺寸較小的情況，相對地上述間隙可精度良好地製作成較小。於是，在上述的間隙洩漏之流動會受到抑制，對往外側偏向而噴出的二次空氣之流動14的影響亦受到抑制。在這種情況中，亦可選擇圖6(E)或(F)所例示的縮流形成構件50。該等與(A)～(D)的例子相比之下，為簡單的構造，故製作較容易而造成裝置成本的降低。
另一方面，在縮流形成構件50與二次空氣噴嘴11之間的間隙可調整為較窄的情況，就不限於此。例如噴燃器容量較小，亦即噴燃器尺寸較小的情況，相對地上述間隙可精度良好地製作成較小。於是，在上述的間隙洩漏之流動會受到抑制，對往外側偏向而噴出的二次空氣之流動14的影響亦受到抑制。在這種情況中，亦可選擇圖6(E)或(F)所例示的縮流形成構件50。該等與(A)～(D)的例子相比之下，為簡單的構造，故製作較容易而造成裝置成本的降低。
(其他的變形例)
以上，雖詳述本發明的實施例，但本發明，並不限定於前述實施例，只要在申請專利範圍所記載之本發明的主旨的範圍內，可進行各種的變更。將本發明的變形例(H01)～(H03)例示如下述。
(H01)前述實施例中，將縮流形成構件50予以支撐在鰭片構件36的構造，就零件個數不會增加這點來說較佳，但並不限定於此。例如，與鰭片構件36個別地設置支撐縮流形成構件50用的構件(支架、撐桿)，來成為支撐縮流形成構件50的構造亦可。因此，雖期望著設置有鰭片構件36的構造，但不具有鰭片構件的構造亦可。
以上，雖詳述本發明的實施例，但本發明，並不限定於前述實施例，只要在申請專利範圍所記載之本發明的主旨的範圍內，可進行各種的變更。將本發明的變形例(H01)～(H03)例示如下述。
(H01)前述實施例中，將縮流形成構件50予以支撐在鰭片構件36的構造，就零件個數不會增加這點來說較佳，但並不限定於此。例如，與鰭片構件36個別地設置支撐縮流形成構件50用的構件(支架、撐桿)，來成為支撐縮流形成構件50的構造亦可。因此，雖期望著設置有鰭片構件36的構造，但不具有鰭片構件的構造亦可。
(H02)前述實施例中，如專利文獻2所記載的構造般，成為在燃料噴嘴10設置燃料濃縮器的構造亦可。
(H03)前述實施例中，雖例示出燃料噴嘴的流路剖面形狀為正圓狀之噴燃器的構造，但並不限定於此。例如，亦可適用流路剖面形狀為扁平形狀(參照日本專利第5832653號公報等)的噴燃器。
[產業上的可利用性]
(H03)前述實施例中，雖例示出燃料噴嘴的流路剖面形狀為正圓狀之噴燃器的構造，但並不限定於此。例如，亦可適用流路剖面形狀為扁平形狀(參照日本專利第5832653號公報等)的噴燃器。
[產業上的可利用性]
作為使用固體燃料的噴燃器裝置，有著可利用性。
1‧‧‧固體燃料噴燃器
10‧‧‧第1氣體噴嘴
10a‧‧‧供混合流體流動的流路
11‧‧‧第2氣體噴嘴
11a‧‧‧第2流路
14‧‧‧二次空氣
25‧‧‧風箱
34‧‧‧導引構件
36‧‧‧鰭片構件
50‧‧‧縮流形成構件
50a‧‧‧縮流形成構件、上壁部
50b‧‧‧縮流形成構件、下壁部
L1‧‧‧第2氣體噴嘴之外周壁的內徑
L2‧‧‧導引構件及縮流形成構件的外徑
L3‧‧‧前板、1次噴嘴拔出部徑
L4‧‧‧縮流形成部位的內徑
圖1是本發明之一實施例之固體燃料噴燃器的側視圖(部分剖面)，圖1(A)是全體圖，圖1(B)是前端部分的擴大圖，圖1(C)是說明前端部分之各部之位置關係的圖。
圖2是圖1(B)之固體燃料噴燃器的II-II線剖面圖。
圖3是實施例之縮流形成構件的說明圖，圖3(A)是實施例1之縮流形成構件的說明圖，圖3(B)是縮流形成構件之其他形態的說明圖。
圖4是實施例1的固體燃料噴燃器中，將第1氣體噴嘴之部分予以抽出之狀態的說明圖。
圖5是固體燃料噴燃器之循環流之區域的說明圖，圖5(A)是實施例1之構造的說明圖，圖5(B)是比較例1(專利文獻3～5)之構造的說明圖，圖5(C)是比較例2之構造的說明圖，圖5(D)是比較例3(專利文獻1、2)之構造的說明圖，圖5(E)是燃燒穩定器之基端部的剖面之二次空氣之流速的說明圖，圖5(F)是循環流之區域之大小的說明圖。
圖6是縮流形成構件之變形例的說明圖，圖6(A)是變形例1的說明圖，圖6(B)是變形例2的說明圖，圖6(C)是變形例3的說明圖，圖6(D)是變形例4的說明圖，圖6(E)是變形例5的說明圖，圖6(F)是變形例6的說明圖。
Claims (5)
- 一種固體燃料噴燃器，其特徵為，具備： 第1氣體噴嘴，其具有供固體燃料與該固體燃料之搬送氣體的混合流體流動的筒狀之流路； 第2氣體噴嘴，其構成有供前述固體燃料的燃燒用氣體流動，且形成在前述第1氣體噴嘴之外周側的第2流路； 導引構件，其配置在前述第1氣體噴嘴的前端外周部，將流動在前述第2流路的流體往徑方向之外側導引；以及 縮流形成構件，其對於前述第2流路的流動方向，配置在前述導引構件的上游側，使前述第2流路的剖面積變窄； 對於前述第2氣體噴嘴之外周壁的內徑，使前述導引構件的外徑形成為較小， 前述第1氣體噴嘴、前述導引構件及前述縮流形成構件，是構成為可沿著前述第1氣體噴嘴的軸方向朝向爐外一體地裝卸。
- 如請求項1所述之固體燃料噴燃器，其中， 使前述第2氣體噴嘴之外周壁的內徑為L1，使前述導引構件的外徑為L2，使前述縮流形成構件的內徑為L4的情況時， 為L1＞L2＞L4的關係。
- 如請求項1或2所述之固體燃料噴燃器，其具備： 鰭片構件，是配置在前述縮流形成構件與前述導引構件之間，將流動在前述第2流路的2次空氣予以整流。
- 如請求項3所述之固體燃料噴燃器，其具備： 支撐在前述鰭片構件的前述縮流形成構件。
- 一種固體燃料噴燃器用燃燒穩定器， 為設置在固體燃料噴燃器之燃料噴嘴開口端部的燃燒穩定器，其特徵為，在該燃燒穩定器的圓周方向具備： 環狀的縮流形成構件，其將流動於該燃燒穩定器之外周側的燃燒用氣體之流路從外側往內側縮小；以及 複數個鰭片構件，其沿著前述燃燒用氣體之流動的方向延伸； 設有導引構件，其使通過前述環狀之縮流形成構件後的燃燒用氣體之流動往外側偏向， 前述導引構件的外徑，是比前述環狀之縮流形成構件的內徑還大。
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