TWI618893B - Solid fuel burner - Google Patents

Abstract

本發明的固體燃料燃燒器(1)，係設有噴嘴(13)、第一旋流器(6)、以及第二旋流器(7)；該噴嘴(13)，具備：繞燃燒器中心軸周圍而設，並具有面向爐膛(13)呈開口的直管部(2)、以及連續於直管部的曲管部(5)，該噴嘴(13)是用以從開口將流經曲管部(5)的固體燃料與其搬運用氣體的混合流體往爐膛(13)噴出；該第一旋流器(6)，是在直管部(2)的燃燒器中心軸側對混合流體施予旋流；該第二旋流器(7)，是在第一旋流器(6)之下游的燃燒器中心軸側，對混合流體施予與第一旋流器(6)相反的旋流。並且藉由第一旋流器(6)，使從曲管部(5)流來的混合流體，從中心軸朝向徑向移動，藉由第二旋流器(7)施加逆旋流，藉此使旋流強度降低。

Description

固體燃料燃燒器

本發明，是關於將煤炭或者生物質等作為燃料的固體燃料燃燒器。

在使用固體燃料的燃燒裝置中，為了達成安定的著火及火焰安定，被要求要將含有充分濃度之燃料的混合流體(燃料與其搬運用氣體的混合流體)供給至燃燒器出口的火焰安定部。作為在燃燒器內部謀求固體燃料之濃縮的先前技術者，有後述之專利文獻1及專利文獻2。

於專利文獻1，揭示出一種微粉煤燃燒器，是對於將固體燃料及其搬運用氣體的混合流體予以噴出之具有曲管部及直管部的微粉煤管，在緊接於曲管部之後，設有靠近中心軸節流流路的節流部，並藉由直管部之出口前方的旋流器(swirler)對流體的流動施予旋流之後，朝爐膛噴出，進行燃燒。

於專利文獻2，揭示有如第21圖所示的微粉煤燃燒器21。對於將固體燃料及其搬運用氣體的混合流體予以噴出之具有曲管部25及直管部22的微粉煤供給管29， 在直管部22的中心軸設有液體燃料噴射管28，並於微粉煤供給管29的周圍配置有二次空氣供給管23和三次空氣供給管24，來朝向爐膛13供給二次空氣氣流和三次空氣氣流。再者，揭示有以下的構成：藉由在曲管部25之混合流體之流動的下游設置旋流葉片26使周方向的微粉煤濃度均一，在燃燒器出口近旁設置旋流度調整葉片27來降低流動的旋流強度，並藉由貼近直線流體使微粉煤之火焰的著火性提昇。

[先前技術文獻]

[專利文獻]

[專利文獻1]日本特開平2-50008號公報

[專利文獻2]日本發明專利第2756098號公報

依據上述專利文獻1所記載的構成，是藉由出口部前方的旋流器對混合流體施予旋流，來使之分散於爐膛內，而確保著火性及火焰安定性。但是，當混合流體在爐內過度擴散開時，會過早與二次空氣或是三次空氣等之燃燒用空氣混合，就會不利於降低氮氧化物(NOx)。

依據上述專利文獻2所記載之構成，藉由微粉煤供給管之彎曲部附近的旋流葉片與出口附近的調整葉片，可以將投入於爐內的混合流體調整至最佳的旋流度。

另一方面，微粉煤，在混合流體的流動場域中會從微粉煤之局部濃度較濃的部分著火，然後火焰燃燒擴展於周圍。亦即，為了使微粉煤的著火性提昇，在流動場域中必須做出局部性微粉煤濃度較濃的部分。此乃特別是對於在微粉煤的平均濃度較低的低負載時，在用以提升燃燒安定性上極為重要。

因此，混合流體中之微粉煤濃度以具有某種程度的不均一為佳，藉由在燃燒器的開口緣部(燃料噴嘴的端緣部)或是在設於該處的火焰安定器，以形成微粉煤濃度較濃的部分之方式，可以提高著火性，並即使在低負載下也可以使其安定燃燒。

然而，在上述專利文獻2中，是主要著眼於使周方向的微粉煤濃度均一，但在特別較低負載之情形時亦會有下降至均一著火下限濃度以下的時候。其結果，火焰的著火就變得困難，也就變得不能維持安定燃燒。

又，專利文獻2的調整葉片，是以與微粉煤供給管的軸心成為大致平行之方式來將複數個葉片安裝在管內壁的整流板。因此，板在軸心方向的長度若沒有長到某一長度的話，就無法取得用以降低旋流度的作用，故葉片大型化，進而導致燃燒器的大型化。再者，由於旋流葉片與調整葉片的設置及安裝上費時費工，故維修性或設置成本這方面也不甚理想。

本發明的課題，係在於提供一種即使燃料濃度在較低的低負載時，具有優秀的著火性及火焰安定性，且以低成 本，維修性優秀的固體燃料燃燒器。

上述本發明之課題，是可以藉由採用後述之構成而達成。

請求項1所記載的發明，是在爐膛(13)之壁面的開槽(13a)所設置的固體燃料燃燒器(1)，其特徵為設有：燃料噴嘴(9)，其具備：繞燃燒器中心軸周圍而設並朝向爐膛(13)具有開口的直管部(2)、以及連續於該直管部(2)的曲管部(5)，用以從直管部(2)的開口將被供給至曲管部(5)的固體燃料與其搬運用氣體的混合流體往爐膛(13)噴出；及第一旋流手段(6)，其設置於上述直管部(2)內的燃燒器中心軸側，並且從上述燃料噴嘴(9)的內壁(9a)間離開地設置，用以對混合流體施予旋流；以及第二旋流手段(7)，其設於上述第一旋流手段(6)之混合流體的流動方向下游的燃燒器中心軸側，並且從上述燃料噴嘴(9)的內壁(9a)間離開地設置，並對混合流體施予與第一旋流手段(6)相反方向的旋流，且以上述第二旋流手段(7)所致之旋流成分不會殘留的方式，從上述直管部(2)朝向上述混合流體的搬運方向的上游側隔著預先設定的間隔進行配置。

請求項2所記載的發明，是如申請專利範圍第1項的固體燃料燃燒器，其中，於上述直管部(2)的開口外周設有火焰安定器(10)。

請求項3所記載的發明，是在爐膛(13)之壁面的開槽(13a)所設置的固體燃料燃燒器(1)，其特徵為設有：燃料噴嘴(9)，其具備：繞燃燒器中心軸周圍而設並朝向爐膛 (13)具有開口的直管部(2)、以及連續於該直管部(2)的曲管部(5)，用以從直管部(2)的開口將被供給至曲管部(5)的固體燃料與其搬運用氣體的混合流體往爐膛(13)噴出；及第一旋流器(6)，其設置於上述直管部(2)內，由設置於周方向的複數個葉片(6a)所構成，並且從上述燃料噴嘴(9)的內壁(9a)間離開地設置，用以對混合流體施予旋流；以及第二旋流器(7)，其設於上述直管部(2)內之第一旋流器(6)之混合流體的流動方向下游，由設置於周方向的複數個葉片(7a)所構成，並且從上述燃料噴嘴(9)的內壁(9a)間離開地設置，並與上述第一旋流器(6)之葉片(6a)的設置方向為相反方向所設置，且以上述第二旋流器(7)所致之旋流成分不會殘留的方式，從上述直管部(2)朝向上述混合流體的搬運方向的上游側隔著預先設定的間隔進行配置。

請求項4所記載的發明，是如申請專利範圍第3項的固體燃料燃燒器，其中，於上述直管部(2)的開口外周設有火焰安定器(10)。

請求項5所記載的發明，是如申請專利範圍第3項或第4項所述的固體燃料燃燒器，其中，上述第二旋流器(7)之各葉片(7a)之相對於燃燒器中心軸方向的設置角度，是以與第一旋流器(6)之各葉片(6a)之相對於燃燒器中心軸方向的設置角度相同或是比其還小的方式，來設置上述第二旋流器(7)的各葉片(7a)。

請求項6所記載的發明，是如申請專利範圍第3項或第4項所述的固體燃料燃燒器，其中，上述第二旋流器(7)之各葉片(7a)的徑向長度，是與第一旋流器(6)之各葉片 (6a)的徑向長度相同或是比其還短。

請求項7所記載的發明，是如申請專利範圍第3項或第4項所述的固體燃料燃燒器，其中，上述第二旋流器(7)之各葉片(7a)的橫向寬度，是與第一旋流器(6)之各葉片(6a)的橫向寬度相同或是比其還小。

請求項8所記載的發明，是如申請專利範圍第1至4項中之任一項所述的固體燃料燃燒器，其中，於上述曲管部(5)內設有固體燃料粒子的分散器(14)。

請求項9所記載的發明，是如申請專利範圍第8項所述的固體燃料燃燒器，其中，上述分散器(14)，是設置在：於燃燒器中心軸所設置之油燃燒器(8)其之與混合流體的流動相對向之側的側面。

(作用)

為了使微粉煤等之固體燃料的著火性提昇，必須使燃燒器出口緣部、或是於該處所設之火焰安定器近旁的燃料濃度增加。藉由火焰安定器形成渦流，由於藉此可在火焰安定器近旁形成作為恆常燃燒之種火的火焰，因而可促進燃料的燃燒。渦流係促進固體燃料與搬運用氣體的混合，並且由於亦具有逆向的流動，故具有易於保持火焰的作用。而且，在使燃料著火時，由於必須使燃料濃度達到某一定值以上，所以在燃料的平均濃度較低的低負載時，使位在燃燒器出口緣部、或是火焰安定器近旁的燃料濃度增加此事是特別地重要。

發明者們，思考到使用由混合流體的旋流流所產生的離心效果，來使位在燃料噴嘴之出口外周的火焰安定器附 近的燃料濃度增加。故為了使在火焰安定器近旁的燃料濃度增加，而使在燃料噴嘴的中心部流動的燃料朝向外周側移動是重要的。另一方面，流動在燃料噴嘴之外周側(噴嘴的內壁近旁)的燃料則不必使之移動。

在固體燃料所通過之流路的燃燒器入口的曲管部，受到由離心力所產生的偏流影響，固體燃料濃度容易產生從較高區域至較低區域為止的濃度分布。因此，在曲管部之下游的燃燒器中心軸側，設置第一旋流手段，可使流動在燃燒器中心部的燃料朝向徑向(外周側)移動。

另一方面，當在燃料噴嘴的出口對混合流體施加較強的旋流時，則固體燃料會朝向爐膛內之燃燒器外周側飛散。當此現象發生時，火焰的安定性會降低，並增加NOx的排出量。因此，混合流體在朝向爐膛內噴出之前，必須減弱旋流強度。在此，藉由在第一旋流手段之混合流體的流動方向的下游，設置用以朝向與第一旋流手段相反方向施加旋流的第二旋流手段，可以將旋流強度一口氣地降低。

亦即，依據請求項1所記載的發明，藉由第一旋流手段，使受到曲管部影響而產生濃度分布的混合流體，從中心軸朝向徑向移動，而使內壁近旁的燃料濃度增加，再藉由第二旋流手段施以逆旋流，藉此可以一口氣降低旋流強度。因此，不必要確保混合流體的流路長度，故不會招致燃料噴嘴或者燃燒器大型化的情形。並且，由於混合流體的旋流力減弱，因而位在燃料噴嘴出口的著火性良好，並使火焰的安定性提升。

又，依據請求項3所記載的發明，藉由第一旋流手段對受到曲管部影響而產生濃度分布的混合流體施加旋流，藉此可使內壁近旁的燃料濃度增加，再藉由第二旋流手段施以逆旋流，藉此可以一口氣降低旋流強度。再者，使第一旋流器與第二旋流器，分別由設置於周方向的複數根葉片所構成，而成為精簡的構成，而可以容易地形成此等的旋流器。

再者，依據請求項1或者請求項3所記載的發明，第一旋流手段或第二旋流手段(第一旋流器或第二旋流器)，是從燃料噴嘴的內壁間離開地設置。因此，使流動在燃燒器中心部的燃料朝向徑向移動，而流動在葉片的端部與燃料噴嘴的內壁之間，燃料噴嘴之內壁近旁的混合流體幾乎不會受到由旋流所產生的作用，如此保持直線前進地成為朝向出口的流動。因此，減弱旋流強度的作用亦較大，而可以防止內壁近旁的固體燃料朝向燃燒器外周飛散。並且，可使各旋流器之葉片的設置或者卸取下變得容易。

又，依據請求項1或者請求項3所記載的發明，第二旋流手段(第二旋流器)，是以第二旋流器所致之旋流成分不會殘留的方式，從直管部朝向混合流體的搬運方向的上游側隔著預先設定的間隔進行配置。因此，能夠抑制煤炭粒子廣闊地分散在火爐內，並能夠抑制NOx濃度變高。

再者，依據請求項2或者請求項4所記載的發明，除了上述請求項1或者請求項3所記載之發明的作用，再加上設於燃料噴嘴出口的火焰安定器，藉此可使火焰的著火性或者火焰安定性更加良好，對火焰安定性的提升效果尤 其較高。

又，藉由第二旋流器在對已受第一旋流器施以旋流的混合流體施加逆旋流時，藉由將第二旋流器之各葉片之相對於燃燒器中心軸方向的設置角度或者各葉片的徑向長度、各葉片的橫向寬度等，實施成與第一旋流器之各葉片的該等物理量不同之方式，可以變更旋流的強度。

將第二旋流器之各葉片的設置角度，實施成比第一旋流器之各葉片的設置角度還大之情形時、或者是將第二旋流器之各葉片的徑向長度，實施成比第一旋流器之各葉片的徑向長度還長之情形時、或者是將第二旋流器之各葉片的橫向寬度，實施成比第一旋流器之各葉片的橫向寬度還大之情形時，不僅對於靠近中心軸者，對於外周側的混合流體也能夠施加較強的逆旋流。

在此，依據請求項5所記載的發明，除了上述請求項3或請求項4所記載之發明的作用，再加上使第二旋流器之各葉片的設置角度，實施成與第一旋流器之各葉片的設置角度相同或是比其更小，藉此對混合流體不會施加強的逆旋流，而可以適當地保持位在燃料噴嘴出口的旋流強度。

又，即使依據請求項6所記載的發明，亦是除了上述請求項3或請求項4所記載之發明的作用，再加上使第二旋流器之各葉片的徑向長度，實施成與第一旋流器之各葉片的徑向長度相同或是比其更短，藉此對混合流體不會施加強的逆旋流，而可以適當地保持位在燃料噴嘴出口的旋流強度。

又，即使依據請求項7所記載的發明，亦是除了上述請求項3或請求項4所記載之發明的作用，再加上使第二旋流器之各葉片的橫向寬度，實施成與第一旋流器之各葉片的橫向寬度相同或是比其較小，藉此對混合流體不會施加強的逆旋流，而可以適當地保持位在燃料噴嘴出口的旋流強度。

又，混合流體，由於是藉由經由曲管部，使離心力作用，故通過曲管部後的固體燃料，成為偏向離心力的作用方向之狀態。在此，依據請求項8所記載的發明，除了上述請求項1至請求項4中之任一項所記載之發明的作用，再加上於曲管部設置固體燃料粒子的分散器，而可以降低混合流體中之固體燃料粒子的偏流不均。

再者，依據請求項9所記載的發明，除了上述請求項8所記載之發明的作用，再加上將分散器設置在：於燃燒器中心軸的油燃燒器之與混合流體的流動相對向之側的側面，藉此由於可使混合流體在碰撞於分散器之後，從燃燒器中心軸而朝向徑向迂迴，故可以使固體燃料粒子分散於燃料噴嘴的外周側。

本發明的固體燃料燃燒器，係可以使燃料濃度在較低的低負載時的火焰安定性提昇。具體而言，可達成以下的效果。

依據請求項1所記載的發明，可使燃料噴嘴之內壁近旁的燃料濃度增加，並且藉由減弱在燃料噴嘴出口之混合流體的旋流力，來使著火性或者火焰安定性提升。而且， 不會招致燃料噴嘴或者燃燒器的大型化。

又，藉由請求項3所記載的發明，亦可使內壁近旁的燃料濃度增加，並且藉由減弱在燃料噴嘴出口之混合流體的旋流力，來使著火性或者火焰安定性提升。再者，依第一旋流器及第二旋流器為精簡的構成，不會招致燃燒器的大型化，而可以容易地以低成本來設置此等旋流器。

再者，依據請求項1或請求項3所記載的發明，可以防止固體燃料朝向燃燒器外周飛散，而更進一步提升火焰的安定性，並降低NOx排出量。又，各旋流器之葉片的設置及拆卸變得容易，可使維修性提升。

又，依據請求項1或請求項3所記載的發明，第二旋流手段(第二旋流器)，是以第二旋流器所致之旋流成分不會殘留的方式，從直管部朝向混合流體的搬運方向的上游側隔著預先設定的間隔進行配置。因此，能夠抑制煤炭粒子廣闊地分散在火爐內，並能夠抑制NOx濃度變高。

再者，依據請求項2或請求項4所記載的發明，除了上述請求項1或請求項3所記載之發明的效果之外，藉由火焰安定器，可以使位在燃料噴嘴出口之火焰的著火性或者火焰安定性更加良好，而可更加提高火焰之安定性的提升效果。

依據請求項5至請求項7所記載的發明，除了上述請求項3或請求項4所記載之發明的效果之外，可以適當地保持位在燃料噴嘴出口的旋流強度而提升著火性及火焰的安定性。

依據請求項8所記載的發明，除了上述請求項1至請 求項4中之任一項所記載之發明的效果之外，由於藉由分散器可使固體燃料粒子的偏流不均情形降低，而可以更加提高位在比分散器更下游側的旋流效果。

再者，依據請求項9所記載的發明，除了上述請求項8所記載之發明的作用之外，由於混合流體是藉由分散器而從燃燒器中心軸朝向徑向方向進一步地往周方向流動，使固體燃料粒子分散於燃料噴嘴的外周側，藉此可以使固體燃料燃燒器進行安定燃燒。

1、21‧‧‧固體燃料燃燒器

2、22‧‧‧直管部

3‧‧‧二次空氣噴嘴

4‧‧‧三次空氣噴嘴

5、25‧‧‧曲管部

6‧‧‧第一旋流器

6a、7a‧‧‧葉片

7‧‧‧第二旋流器

8‧‧‧油燃燒器

9‧‧‧一次空氣噴嘴

9a、29a‧‧‧內壁

10‧‧‧火焰安定器

13‧‧‧爐膛

13a‧‧‧開槽

14‧‧‧粒子分散器

23‧‧‧二次空氣供給管

24‧‧‧三次空氣供給管

26‧‧‧旋流葉片

27‧‧‧調整葉片(整流板)

28‧‧‧液體燃料噴射管

29‧‧‧微粉煤供給管

A‧‧‧混合流體的流動方向

L1、L2‧‧‧微粉煤的流線

S1、S2‧‧‧視圖方向

第1圖是顯示作為本發明之一實施例的固體燃料燃燒器其部分剖面的側面圖(實施例1)。

第2圖，其中，第2圖(A)是第1圖之第一旋流器的正面圖(從爐膛側所觀察的圖面)；第2圖(B)是第2圖(A)之箭頭S1的視圖；第2圖(C)是第1圖之第二旋流器的正面圖；第2圖(D)是第2圖(C)之箭頭S2的視圖。

第3圖，其中，第3圖(A)是顯示實施例1之燃燒器之半徑方向上的粒子濃度分布的圖；第3圖(B)是顯示作為比較所使用之燃燒器之半徑方向上的粒子濃度分布的圖。

第4圖是顯示實施例1的燃燒器與比較例的燃燒器，在燃燒器出口近旁的旋流強度分布的圖。

第5圖是在高負載時，比較實施例1的燃燒器與比較例的燃燒器，其出口外周側濃度在周方向分布的圖。

第6圖是在低負載時，比較實施例1的燃燒器與比較 例的燃燒器，其出口外周側濃度在周方向分布的圖。

第7圖是顯示作為本發明之另一實施例的固體燃料燃燒器其部分剖面的側面圖(實施例2)。

第8圖，其中，第8圖(A)是第7圖之第一旋流器的正面圖；第8圖(B)，是第8圖(A)之箭頭S1的視圖；第8圖(C)是第7圖之第二旋流器的正面圖；第8圖(D)是第8圖(C)之箭頭S2的視圖。

第9圖是顯示作為本發明之另一實施例的固體燃料燃燒器其部分剖面的側面圖(實施例3)。

第10圖，其中，第10圖(A)是第9圖之第一旋流器的正面圖；第10圖(B)，是第10圖(A)之箭頭S1的視圖；第10圖(C)是第9圖之第二旋流器的正面圖；第10圖(D)是第10圖(C)之箭頭S2的視圖。

第11圖是顯示作為本發明之另一實施例的固體燃料燃燒器其部分剖面的側面圖(實施例4)。

第12圖，其中，第12圖(A)是第11圖之第一旋流器的正面圖；第12圖(B)，是第12圖(A)之箭頭S1的視圖；第12圖(C)是第11圖之第二旋流器的正面圖；第12圖(D)是第12圖(C)之箭頭S2的視圖。

第13圖是顯示改變旋流器情形時之燃燒器出口近旁的旋流強度分布的圖。

第14圖是顯示作為本發明之另一實施例的固體燃料燃燒器其部分剖面的側面圖(實施例4)。

第15圖是顯示作為本發明之另一實施例的固體燃料燃燒器其部分剖面的側面圖(實施例5)。

第16圖，其中，第16圖(A)是第15圖之主要部位的立體圖；第16圖(B)是第15圖之主要部位的放大圖；第16圖(C)，是從第16圖(B)之A-A線箭頭方向所觀察的斷面圖；第16圖(D)，是從第16圖(B)之B-B線箭頭方向所觀察的斷面圖。

第17圖是顯示沒有粒子分散器時之混合流體的流動場域的圖；第17圖(A)是側面圖；第17圖(B)是正面圖。

第18圖是顯示具有粒子分散器時之混合流體的流動場域的圖；第18圖(A)是側面圖；第18圖(B)是正面圖。

第19圖是在低負載時，比較實施例5的燃燒器與比較例的燃燒器，其出口外周側濃度在周方向分布的圖。

第20圖是顯示作為本發明之另一實施例的固體燃料燃燒器其部分剖面的側面圖(實施例5)。

第21圖顯示以往之固體燃料燃燒器的部分剖面的側面圖。

於以下，顯示本發明的實施形態。

[實施例1]

於第1圖是顯示藉由本發明之一實施例的固體燃料燃燒器的部分斷部的側面圖(概略圖)。

在爐膛13之壁面的開槽13a所設置的固體燃料燃燒器1，係具有：帶有大約90°之彎曲部的曲管部5與連續 於曲管部5的直管部2，且具備斷面為圓形之燃料供給用的噴嘴9，該噴嘴9可供微粉燃料與搬運用氣體的混合流體(固相-氣相二相流)流動，並於直管部2的中心軸上設置有油燃燒器8。

又，作為固體燃料者，是煤炭或生物質、或是此等的混合物亦可。又，作為固體燃料之搬運用氣體者，雖可使用一般空氣，不過亦可適用燃燒排氣與空氣的混合氣體等，並不限定燃料種類及搬運用氣體的種類。在本實施形態中，作為固體燃料是以使用微粉煤，作為搬運用氣體是以使用空氣為例示，燃料供給用的噴嘴9亦稱為一次空氣噴嘴9。

直管部2的前端是朝向爐膛13開口，在一次空氣噴嘴9中，從箭頭A方向(從下方)所供給的微粉煤與一次空氣的混合流體是通過曲管部5改變大致90°方向，從直管部2朝向爐膛13流動，而從上述開口(一次空氣噴嘴9的出口)噴出。曲管部5其縱向斷面形狀可以是L字型也可以是U字型，如圖示例般地在複數處具有角部者亦可。又，曲管部5之彎曲部的角度不限於90°，可以比此角度大或小皆無妨。作為曲管部5者，可採用肘管、彎管(bend)等。

再者，於一次空氣噴嘴9的周圍，同心圓狀地配置有二次空氣噴嘴3和三次空氣噴嘴4，並朝向爐膛13供給二次空氣和三次空氣。此等的氣流是以朝向外周方向擴開的方式噴出。再者，朝向爐膛13側為末端擴開狀(圓錐 狀)的火焰安定器(火焰安定環)10，是設置在一次空氣噴嘴9的出口周圍，且是設置在一次空氣噴嘴9與二次空氣噴嘴3之間。又，沒有設置火焰安定器10的燃燒器亦被包含在本實施形態中。

於火焰安定器10的下游側(爐膛13側)形成有循環氣流，於循環氣流中流入、並滯留有：從一次空氣噴嘴9所噴出之燃料與空氣的混合氣、二次空氣、高溫的燃燒氣體等。又，承受到來自爐膛13的輻射熱而使得燃料粒子的溫度上昇。藉由此等效果，固體燃料是在火焰安定器10的下游側著火，並保持火焰。油燃料是從被設置在一次空氣噴嘴9之中心軸上的油燃燒器8的前端所供給。油燃料是使用在使固體燃料燃燒器1起動時。

又，被供給至二次空氣噴嘴3及三次空氣噴嘴4的空氣，是藉由沒有圖示出的流量調整構件(節風門或風量調節器等)，而能夠調整、控制空氣的流量及流速。

為了使微粉煤的著火性提昇，必須使位在燃燒器出口的火焰安定器10近旁的燃料濃度增加。微粉煤在著火時，由於必須使微粉煤濃度達到某一定值以上，所以在微粉煤的平均濃度較低的低負載時，使位在火焰安定器10近旁的燃料濃度增加此事是特別地重要。

在此，藉由對混合流體施予旋流，利用其離心效果能夠使位在火焰安定器10近旁的燃料濃度增加。為了達成此事，重要的是使流動在一次空氣噴嘴9之中心部(圓筒狀之噴嘴斷面的中心軸側)之油燃燒器8周邊的微粉煤流 動至外周側(徑向外側，內壁9a近旁)。另一方面，流動在一次空氣噴嘴9之內壁9a近旁的微粉煤就沒必要使其移動。

在此，在緊接曲管部5之後的直管部2的入口部，且是在一次空氣噴嘴9的中心部，設有第一旋流器6，其用以使在一次空氣噴嘴9的中心部流動的微粉煤朝向外周側移動。第一旋流器6，是由安裝在油燃燒器8之外周的複數個板狀葉片6a所構成。又，在一通過曲管部5所緊接的區域中，由於對於流動在一次空氣噴嘴9之內壁9a近旁的混合流體不必施予旋流，所以葉片6a的端部是從內壁9a間離開地設置。

若在一次空氣噴嘴9的出口處對混合流體施加較強的旋流時，由於微粉煤粒子在爐膛13內朝向固體燃料燃燒器1的外周側飛散，如上所述地造成火焰安定性降低，並增加NOx排出量。因此，混合流體在噴出至爐膛13內之前必須減弱旋流強度。在本實施形態中，是於第一旋流器6的下游側，與第一旋流器6同樣地，將複數個板狀葉片7a安裝於油燃燒器8的外周來作為第二旋流器7。此等旋流器6、7之其各葉片是以不會移動之固定式者來實施。

於第2圖，是顯示第1圖之第一旋流器及第二旋流器的圖面。第2圖(A)及(C)，是分別顯示其正面圖；於第2圖(B)是第2圖(A)之箭頭S1的視圖；第2圖(D)是第2圖(C)之箭頭S2的視圖。又，為了減少不與旋流器6、7碰撞就平白通過的粒子，故各旋流器6、7在從爐膛13觀察 時，如第2圖(A)及(C)所示，各葉片6a、7a雖是以沒有重複(重疊)的方式所設置，但並非特別地限定於此配置。

如第2圖如所示，藉由將第二旋流器7之葉片7a的朝向實施成與第一旋流器6之葉片6a的朝向相反，可以減弱一次空氣噴嘴9在出口之混合流體的旋流強度。

在第1圖的例子中，葉片6a及葉片7a之葉片的朝向(繞中心軸的旋流方向)雖為相互相反，不過各葉片6a、7a的形狀或大小等是全部設為相同，各葉片6a、7a之相對於燃燒器中心軸方向的設置角度亦設為相同。又，在圖示例中，雖是將各葉片6a、7a的數目設為各有4片，不過亦可以比此多或是比此少，只要依燃燒器1的大小進行適當地變更即可。又，雖然是沒有必要將各葉片6a、7a均等地設置於周方向，但藉由設為均等，可以消弭僅局部被施加較強的旋流。

又，葉片6a與葉片7a的朝向若為相反的話，葉片6a與葉片7a的形狀、大小、或設置角度等即使不同亦可。又，葉片6a與葉片7a並沒必要都得設置在燃燒器中心軸上，或雖然是可以接觸於內壁9a，但從以下的理由，以設置在燃燒器中心軸上、或以從內壁9a間離開地設置為理想。

混合流體，係由於通過曲管部5，會在圓筒狀之噴嘴斷面的周方向及半徑方向上產生濃度分布。並且，已產生濃度分布的混合流體之中，通過第一旋流器6之葉片6a與內壁9a之間的空隙的氣流流動，其在周方向所產生的 濃度分布會成為朝向噴嘴出口持續進行的氣流流動。

另一方面，流動在中心軸側的混合流體，藉由第一旋流器6的葉片6a，在其下游側，會朝向圓筒狀之噴嘴斷面的半徑方向外側擴散，使微粉煤成為往內壁9a側進行濃縮的氣流流動。

因此，流動在內壁9a近旁的混合流體，在上述二種流動重疊的結果，並受到由旋流所產生之或多或少的攪拌效果下，顯示出具有：在周方向所產生的濃度分布是朝向噴嘴出口一面被持續，同時微粉煤濃度被愈加提高下去的傾向。

在此，在第二旋流器7的下游側，藉由葉片7a的作用，若以圓筒狀之噴嘴斷面整體來看，旋流氣流雖然被減弱(或是消失)，但流動在噴嘴內壁9a近旁之混合流體的微粉煤濃度係藉由作用於朝向微粉煤粒子之流動方向的慣性力，顯示出具有：持續維持至噴嘴出口部(端緣部)的傾向。

如第2圖所示，藉由將葉片6a及葉片7a從內壁9a間離開地設置，流動在各葉片6a、7a的端部與內壁9a之間的混合流體，由於成為仍保持持續朝向噴嘴出口的氣流流動，故可以較高地保持內壁9a近旁的燃料濃度。

各葉片6a、7a的徑向長度雖並沒有特別地限定，但以將葉片的直徑設為一次空氣噴嘴9之內徑的50~75%為理想。若各葉片6a、7a的直徑比75%還大時，則旋流成分容易殘留於流動在一次空氣噴嘴9之外周側的流體。 又，若各葉片6a、7a的直徑太大時，會難以進行此等葉片的設置或拆卸，因而會降低維修性。另一方面，若各葉片6a、7a的直徑比50%還小時，則粒子往一次空氣噴嘴9之外周側的濃縮就會不夠充分。

於第3圖(A)是顯示第1圖的燃燒器1之半徑方向上的粒子濃度分布；於第3圖(B)，是顯示作為比較所使用之燃燒器之半徑方向上的粒子濃度分布。以使燃燒器在額定負載條件量下的空氣與微粉煤，從第1圖的箭頭A方向進行流動的條件下，實施了依照k-ε模型進行流體解析，計算出一次空氣噴嘴9之出口的微粉煤粒子的濃度分布。

又，作為比較所使用的燃燒器，為完全沒有設置旋流器，是從第1圖之構造的燃燒器卸除掉旋流器6、7的構造。各圖的橫軸原點，是一次空氣噴嘴9的中心軸，也就是油燃燒器8的設置部，且半徑方向的距離愈大是表示愈靠近噴嘴內壁9a。亦即，愈朝向橫軸的箭頭方向(右方向)是表示離中心軸的徑向距離愈大者。又，第3圖(A)與第3圖(B)之各軸的比例大小是相同的。微粉煤濃度，是在半徑方向的距離為相同的位置所測量的濃度，且為周方向上的平均值。愈往縱軸的箭頭方向(上方向)，是表示濃度愈高。從第3圖(A)，可以知道藉由第一旋流器6及第二旋流器7所產生的旋流作用，內壁9a近旁的微粉煤濃度較高。

為了與第21圖的燃燒器21進行比較，以下更進一步驗證了本實施例的效果。

第21圖的燃燒器21，其在微粉煤供給管29內設置有旋流葉片26此點是與第1圖的燃燒器1為共通點。又，為了減弱旋流力，故在燃燒器出口設置有整流板27。不過，在第21圖的燃燒器21其旋流葉片26是接觸地安裝於微粉煤供給管29的內壁29a，於旋流葉片26與內壁29a之間並沒有空隙。整流板27亦同樣地，是安裝於內壁29a，且是從中心軸間離開地設置。

於第4圖是顯示第1圖的燃燒器1與比較例的燃燒器，在燃燒器出口近旁的旋流強度分布。對於第1圖的燃燒器，以及對於與第1圖的燃燒器構造雖相同但改變旋流器的形狀及設置方法的燃燒器，以使額定負載條件量下的空氣與微粉煤，從第1圖的A方向進行流動的條件下，與第3圖的情形同樣地實施了依照k-ε模型進行流體解析。並且，計算出在一次空氣噴嘴9內之燃燒器出口斷面處之空氣的旋流強度分布。在該流體解析中，演算出微粉煤的濃度分布與旋流強度分布雙方的數值。

第4圖的原點，是一次空氣噴嘴9的中心軸(油燃燒器8的設置部)。橫軸是表示離中心軸之半徑方向的距離，半徑方向的距離愈大表示愈接近內壁9a。在本專利說明書中，所謂旋流強度，是指在半徑方向的距離為相同的位置所測量的旋流強度(旋流方向(周方向)流速成分/主流方向(軸方向)流速成分)，且為周方向平均值。

對於旋流方向，由於從爐膛13觀察下，有順時鐘旋轉與逆時鐘旋轉，於第4圖中為使旋流方向明瞭，故以雙 軸線方向(縱軸)表示。

實線B，是顯示第1圖之燃燒器1(將第一旋流器6及第二旋流器7從內壁9a間離開地設置)的旋流強度分布；一點鎖線C，是顯示第1圖之燃燒器1沒有第二旋流器7之情形時(具有第一旋流器6，且從內壁9a間離開地設置)的旋流強度分布(比較例1)；虛線D，是顯示第1圖之燃燒器1沒有第二旋流器7，且將第一旋流器6以接觸於內壁9a的方式設置之情形時(比較例2)的旋流強度分布。

於比較例1(一點鎖線C)中，一次空氣噴嘴9之中心部(原點側)的旋流強度雖強，但一次空氣噴嘴9之外周側的旋流強度變弱。此乃是第一旋流器6的葉片6a只有設置在一次空氣噴嘴9的中心部的緣故。不過，即便如此，其外周側的旋流強度仍可說相對較強。

另一方面，在將實施例(實線B)的兩個旋流器6、7相互使其葉片6a、7a的朝向以成為相反的方式安裝之情形時，雖在中心部被施加旋流，不過在外周側並無被施加旋流。流動在一次空氣噴嘴9之中心部的混合流體，由於在中心部被施加旋流，因此會往外周側移動。

藉此，一次空氣噴嘴9之火焰安定器10近旁的粒子濃度會變高。又，由於在一次空氣噴嘴9的外周側沒有被施加旋流，故往外周側移動後的微粉煤粒子在爐膛13內，不會有往燃燒器1的外周飛散的情形。

相對於此，於比較例2(虛線D)中，是在一次空氣噴嘴9的外周側施加有較強的旋流。由於在一次空氣噴嘴9 的中心部亦施加有旋流，因此具有提高一次空氣噴嘴9之火焰安定器10近旁之粒子濃度的效果。不過，由於一次空氣噴嘴9之外周側的旋流強度較強，所以要調整燃燒器出口的旋流強度也變得較難。因此，於第21圖所示的燃燒器21，亦會由於旋流葉片26或者整流板27是接觸於微粉煤供給管29的內壁29a，所以可說會產生同樣的問題。

其次，計算微粉煤的濃度分布，將進一步驗證本實施例之效果的結果揭示於第5圖及第6圖。第5圖是微粉煤的平均濃度較高情形之高負載時的濃度分布，第6圖是微粉煤的平均濃度較低情形之低負載時的濃度分布。如第5圖(A)及第6圖(A)所示，是將一次空氣噴嘴9之最外周側的濃度分布，以沿著周方向表示。從爐膛13觀察時，是以左側橫向位置作為0°繞順時鐘方向測量濃度，並以角度來表示其位置。於第5圖(B)及第6圖(B)，是顯示於第1圖的燃燒器1中之微粉煤的濃度分布；於第5圖(C)及第6圖(C)，是顯示於比較例2的燃燒器中之微粉煤的濃度分布。縱軸的微粉煤濃度，是愈往箭頭方向(上方向)表示濃度愈高。

與第3圖的情形同樣地依照k-ε模型進行的流體解析，來計算出第1圖的燃燒器與比較例2的燃燒器在額定負載條件量下之微粉煤的濃度分布。

在此等燃燒器中，由於微粉煤藉由在曲管部5的離心效果而被濃縮，故上側(彎曲部的外側)的微粉煤濃度會有 容易變高的傾向。

在比較例2的情形，粒子濃度是及於全周地大致均等。亦即，由於第一旋流器6的葉片6a是接觸於內壁9a，所以一次空氣噴嘴9之外周側的旋流強度較強，使外周側的微粉煤被攪拌而成為均等的濃度。因此，如第5圖(C)或第6圖(C)所示，在周方向沒有濃度變化。另一方面，在第1圖的燃燒器1中，雖然一次空氣噴嘴9之中心部的旋流力較強，而外周部並沒有被施加該種程度的旋流，所以外周側的微粉煤並不太被攪拌。因此，若以周方向的濃度分布來看的話，就會產生微粉煤濃度較高的部分與較低的部分。

於第5圖及第6圖，是配合著火下限濃度E來顯示。為了要在燃燒器進行安定燃燒，必須至少要有一部分的微粉煤濃度超過著火下限濃度E。當具有微粉煤濃度超過著火下限濃度E之處，便可在該處形成火焰，且火焰朝向周圍傳播。在負載較高，平均微粉煤濃度較高的條件下，如第5圖(B)、(C)所示地，都是微粉煤濃度可超過著火下限濃度E，於此兩者並無差異。

在負載較低，平均微粉煤濃度較低的條件之情形時，在比較例2中，如第6圖(C)所示，沒有局部性微粉煤濃度較高之處，由於微粉煤濃度在所有的區域中是低於著火下限濃度E，所以是不能安定燃燒。又，微粉煤濃度並不必要在所有的位置皆超過著火下限濃度E，如第6圖(B)所示，只要局部性地具有微粉煤濃度較高的區域，其濃度 只要超過著火下限濃度E，即使在負載較低的條件下仍能夠安定燃燒。

依據以上說明事項，依照本實施例，藉由第一旋流器6使利用曲管部5產生濃度分布的混合流體，從中心部朝向徑向外側移動，而使內壁9a近旁的燃料濃度增加，再進一步地藉由第二旋流器7施加逆向旋流，藉此可以一下子就降低旋流強度。因此，即使沒有火焰安定器10的燃燒器1，只要內壁9a近旁的燃料濃度較高，旋流強度被降低的狀態下，就可以使一次空氣噴嘴9出口的著火性良好。此外，也不必要確保混合流體的流路長度，故不會有導致一次空氣噴嘴9或者燃燒器1大型化的情形。

再者，藉由在一次空氣噴嘴9出口設置火焰安定器10，可使著火性及火焰安定性更加良好，可以更進一步提升火焰的安定性以及對NOx排出量的抑制效果。又，藉由將各葉片6a、7a安裝於油燃燒器8的外周此種簡易的構成，可以容易地形成此等第一旋流器6與第二旋流器7。又，藉由從內壁9a間離開地安裝葉片6a、7a，亦提高火焰之安定性的提升效果，而能夠安定燃燒。再者，葉片6a、7a的設置及拆卸變得容易，可提升維修性。

[實施例2]

於第7圖，是顯示作為本發明之另一實施例的固體燃料燃燒器1其部分剖面的側面圖(概略圖)。於第8圖，是顯示第7圖之第一旋流器及第二旋流器的圖面；第8圖 (A)及(C)，是顯示各別的正面圖；於第8圖(B)是顯示第8圖(A)之箭頭S1的視圖；於第8圖(D)是顯示第8圖(C)之箭頭S2的視圖。

在本實施例中，是將第二旋流器7之葉片7a之相對於燃燒器中心軸方向的設置角度，設成比第一旋流器6之葉片6a的設置角度還小，除此以外的構成，是與實施例1的固體燃料燃燒器1相同。如此地，改變第二旋流器7之葉片7a的設置角度和第一旋流器6之葉片6a的設置角度，亦可達成與實施例1相同的效果。

又，由於第一旋流器6與第二旋流器7在軸方向上的位置並沒有特別地限制，是可以顯示各式各樣的例子。特別是在作用效果上並無相異。在其他的實施例中亦同樣。

[實施例3]

於第9圖，是顯示作為本發明之另一實施例的固體燃料燃燒器1其部分剖面的側面圖(概略圖)。於第10圖，是顯示第9圖之第一旋流器及第二旋流器的圖面；第10圖(A)及(C)，是顯示各別的正面圖；於第10圖(B)是顯示第10圖(A)之箭頭S1的視圖；於第10圖(D)是顯示第10圖(C)之箭頭S2的視圖。

在本實施例中，是將第二旋流器7之葉片7a的徑向長度，設成比第一旋流器6之葉片6a的徑向長度還短，因而整體變小。除此以外的構成，是與實施例1的固體燃料燃燒器1相同。因此，葉片6a與葉片7a的設置角度及 形狀為相同。如此地，改變第二旋流器7之葉片7a的徑向長度和第一旋流器6之葉片6a的徑向長度，亦可達成與實施例1相同的效果。

[實施例4]

於第11圖，是顯示作為本發明之另一實施例的固體燃料燃燒器1其部分剖面的側面圖(概略圖)。於第12圖，是顯示第11圖之第一旋流器及第二旋流器的圖面；第12圖(A)及(C)，是顯示各別的正面圖；於第12圖(B)是顯示第12圖(A)之箭頭S1的視圖；於第12圖(D)是顯示第12圖(C)之箭頭S2的視圖。

在本實施例中，是將第二旋流器7之葉片7a的橫向寬度，設成比第一旋流器6之葉片6a的橫向寬度還小，而成為狹細形狀。除此以外的構成，是與實施例1的固體燃料燃燒器1相同。因此，葉片6a與葉片7a的設置角度及半徑方向上的長度相同。如此地，改變第二旋流器7之葉片7a的橫向寬度和第一旋流器6之葉片6a的橫向寬度，亦可達成與實施例1相同的效果。

於以下，是改變第一旋流器6及第二旋流器7之各葉片6a、7a的設置角度、徑向長度、橫向寬度等三個條件，更進一步地顯示重複驗證的結果。於第13圖，是顯示改變旋流器情形時之燃燒器出口近旁的旋流強度分布。以使額定負載條件量下的空氣與微粉煤，從第1圖的A方向進行流動的條件下，與第4圖的情形同樣地實施了依照 k-ε模型進行流體解析。

虛線F，是顯示在排氣流動方向的上游側、下游側皆將各葉片6a、7a的直徑設為一次空氣噴嘴9之內徑的75%，並將設置角度設為30°之情形。一點鎖線G，是顯示將上游側之葉片6a的直徑設為一次空氣噴嘴9之內徑的75%，並將設置角度設為45°，且將下游側之葉片7a的直徑設為一次空氣噴嘴9之內徑的75%，並將設置角度設為25°之情形。實線H，是顯示將上游側之葉片6a的直徑設為一次空氣噴嘴9之內徑的75%，並將設置角度設為30°，且將下游側之葉片7a的直徑設為一次空氣噴嘴9之內徑的50%，並將設置角度設為45°之情形。又，虛線J，是顯示將上游側之葉片6a的直徑設為一次空氣噴嘴9之內徑的75%，並將設置角度設為30°，且將下游側之葉片7a的直徑設為一次空氣噴嘴9之內徑的75%，並將設置角度設為45°之情形。又，各葉片6a、7a的橫向寬度設為相同。

與第4圖之情形相同樣地，計算了在一次空氣噴嘴9內之燃燒器出口斷面處之空氣的旋流強度分布。

在提升火焰安定性及抑制NOx排出量上所必要的條件，是在於儘可能地縮小一次空氣噴嘴9之最外周側的旋流強度。由於一次空氣噴嘴9之最外周側的微粉煤濃度較高，所以當該區域的旋流強度較強時，由於最外周側的微粉煤會飛散於燃燒器1的周圍，而降低火焰的安定性，且使NOx濃度變高。另一方面，由於在一次空氣噴嘴9之 中心部附近不太存在有微粉煤，故即使中心部的旋流強度較強，對燃燒性能給予的影響較小。

在虛線F(實施例1)，雖然一次空氣噴嘴9之中心部的旋流強度相對較大，但旋流強度在一次空氣噴嘴9的外周側處大致成為0。又，在一點鎖線G(實施例2)，一次空氣噴嘴9之中心部的旋流強度較小。外周側的旋流強度雖然稍稍大於虛線F，但仍為微小值。另一方面，將第二旋流器7之葉片7a的設置角度較大之情形以虛線J顯示，惟此情形下，旋流強度在一次空氣噴嘴9的外周側還是稍微較大。

不過，如實線H所示，即使第二旋流器7之葉片7a的設置角度較大，在葉片7a的直徑較小之情形時，旋流強度分布是與一點鎖線G類似。又，從中心部至外周部的全區域中若採用旋流強度之平均值的話，則大致為0。

又，雖然沒有圖示出，在縮小第二旋流器7之葉片7a的橫向寬度，其他條件則設為與第一旋流器6的葉片6a相同之情形下(實施例4)的旋流強度分布，亦會成為與實施例2(一點鎖線G)類似的旋流強度分布。因此，由此等檢驗，可以得知第二旋流器7之葉片7a的橫向寬度較小時與較大時之差異，是與第二旋流器7之葉片7a的設置角度或者直徑大小不同時同樣地具有作用上的差異。

由以上所說明，第一旋流器6之下游側的第二旋流器7的葉片7a，係以滿足以下條件為佳。

(1)葉片7a的徑向長度，是與第一旋流器6之葉片6a的徑 向長度相等、或是比其還小。

(2)葉片7a的設置角度，是與葉片6a的設置角度相等、或是比其還小。

(3)葉片7a的橫向寬度，是與葉片6a的橫向寬度相等、或是比其還小。

又，第一旋流器6與第二旋流器7之設置位置在間隔上並沒有特別地限制。此點在所有的實施例皆可共通。例如，如第14圖所示，是可以將第一旋流器6與第二旋流器7以比其他的圖示例更加間離開地設置。又，當於燃燒器出口近旁設置第二旋流器7時，由於考量到會在燃燒器出口殘留有較強的旋流成分，因而煤炭粒子會廣闊地分散在爐膛13內，並使得NOx濃度變高，故以離開出口若干距離較佳。

[實施例5]

於第15圖，是顯示作為本發明之另一實施例的固體燃料燃燒器其部分剖面的側面圖。第16圖(A)，是顯示第15圖之主要部分(噴嘴9的內部)的立體圖；於第16圖(B)，是顯示第15圖之主要部分的圖面；於第16圖(C)，是顯示從第16圖(B)之A-A線箭頭方向所觀察的斷面圖；於第16圖(D)，是顯示從第16圖(B)之B-B線箭頭方向所觀察的斷面圖。

本實施例的固體燃料燃燒器1，是在第一旋流器6的上游側，也就是在位於油燃燒器8的根基側之曲管部5的 空間內，配置有微粉煤粒子的分散器14此點，以及沒有設置火焰安定器10此點是與上述各實施例的固體燃料燃燒器不同。具體上，如第16圖所示，分散器14為具有平面部的板狀構件，其平面部是以朝向曲管部5之彎曲部的上游側之方式安裝在油燃燒器8的側面。

亦即，平面部的朝向，是與被導入於曲管部5的固體燃料與該搬運用氣體的混合流體的氣流相對向。又，第一旋流器6與第二旋流器7，從爐膛13所觀察，各葉片6a、7a是以重疊的方式所設置，不過如實施例1等所示，亦能夠以不重疊的方式來配置亦可。

於第17圖中，是顯示出：沒有分散器14，並依據第1圖之燃燒器1的混合流體的氣流場的模式圖；第17圖(A)為側面圖；第17圖(B)為正面圖。又，於第18圖，是具有分散器14，為用以顯示表示第15圖之燃燒器1之混合流體之流動場所的模式圖；第18圖(A)為側面圖；第18圖(B)為正面圖。

在第17圖及第18圖中，是顯示藉由分散器14的有無所形成之混合流體的氣流場域的不同。首先，對於沒有第17圖之分散器14之情形時的氣流場域進行說明。從曲管部5的下方所供給的混合流體，是經由曲管部5而藉此使朝向直管部2之出口方向(一次空氣噴嘴9的中心軸方向)流動的氣流方向大致彎曲90°。此時，由於對混合流體作用有離心力，故將通過曲管部5後之一次空氣噴嘴9予以剖面進行觀察時，微粉煤會如流線L1般地，成為偏向 離心力的作用方向的狀態。在圖示例中，一次空氣噴嘴9之上半部的內壁9a近旁的微粉煤濃度為較高的部分。在此情形時，藉由前述之第一旋流器6及第二旋流器7的應用，即使低負載時等之平均微粉煤濃度較低時，微粉煤濃度雖然可以形成超過著火下限濃度E的狀態(第6圖(B))，不過從燃燒器的安定燃燒的觀點而言，仍期望可使微粉煤濃度超過著火下限濃度E的區域更加擴大。

其次，對於具有第18圖之分散器14之情形時的氣流場域進行說明。在本實施例中，藉由將分散器14配置於曲管部5，若從被供給至曲管部5之混合流體的觀點而言，分散器14成為障礙物。藉此，混合流體其流動的方向會改變成在分散器14進行迂迴的方向(周方向)。又，一部分的微粉煤會衝撞於分散器14的平面部，進而緩和微粉煤在曲管部5因受離心效果形成集中於一次空氣噴嘴9的上側(彎曲部的外側)之情形。其結果，如流線L2般地，具有使微粉煤的高濃度區域朝向由第一旋流器6與第二旋流器7所形成之噴嘴外周側的周方向擴大的效果。

於第19圖，是顯示在低負載時，平均微粉煤濃度較低時的濃度分布。是與第3圖之情形同樣地實施了依照k-ε模型進行流體解析。第19圖(B)，是在第6圖(B)中追加了由本實施例的燃燒器1所形成之濃度分布(以一點鏈線M顯示)的圖面；第19圖(C)，是與第6圖(C)為相同圖面。

依據本實施例，藉由分散器14可使微粉煤濃度集中 於一次空氣噴嘴9上側的狀態緩和，發揮使微粉煤的高濃度區域朝向周方向擴展的作用。因此，即使在平均微粉煤濃度較低時，藉由使混合流體分散於一次空氣噴嘴9的外周側，使微粉煤濃度超過著火下限濃度E的區域成為較寬廣範圍，而使燃燒器能夠安定燃燒。

又，於第15圖等之中，雖是顯示第二旋流器7之葉片7a的徑向長度較短於第一旋流器6之葉片6a的徑向長度之情形，不過第一旋流器6與第二旋流器7之各葉片6a、7a的設置角度、徑向長度、橫向寬度是可分別相同、或是不同，當然皆屬本實施例的範圍。又，如第20圖所示，亦可將火焰安定器10設置第15圖的燃燒器1中，此情形時可使火焰安定性的提升及NOx排出量的抑制效果更加提高。

[產業上的可利用性]

依上述所說明，以本發明作為使用固體燃料的燃燒器裝置，係具有可利用性。

1‧‧‧固體燃料燃燒器

2‧‧‧直管部

3‧‧‧二次空氣噴嘴

4‧‧‧三次空氣噴嘴

5‧‧‧曲管部

6‧‧‧第一旋流器

7‧‧‧第二旋流器

8‧‧‧油燃燒器

9‧‧‧一次空氣噴嘴

9a‧‧‧內壁

10‧‧‧火焰安定器

13‧‧‧爐膛

13a‧‧‧開槽

A‧‧‧混合流體的流動方向

Claims (9)

1. 一種固體燃料燃燒器，是在爐膛之壁面的開槽所設置的固體燃料燃燒器，其特徵為設有：燃料噴嘴，其具備：繞燃燒器中心軸周圍而設並朝向爐膛具有開口的直管部、以及連續於該直管部的曲管部，用以從直管部的開口將被供給至曲管部的固體燃料與其搬運用氣體的混合流體往爐膛噴出；及第一旋流手段，其設置於上述直管部內的燃燒器中心軸側，並且從上述燃料噴嘴的內壁間離開地設置，用以對混合流體施予旋流；以及第二旋流手段，其設於上述第一旋流手段之混合流體的流動方向下游的燃燒器中心軸側，並且從上述燃料噴嘴的內壁間離開地設置，並對混合流體施予與第一旋流手段相反方向的旋流，且以上述第二旋流手段所致之旋流成分不會殘留的方式，從上述直管部朝向上述混合流體的搬運方向的上游側隔著預先設定的間隔進行配置。
2. 如申請專利範圍第1項的固體燃料燃燒器，其中，於上述直管部的開口外周設有火焰安定器。
3. 一種固體燃料燃燒器，是在爐膛之壁面的開槽所設置的固體燃料燃燒器，其特徵為設有：燃料噴嘴，其具備：繞燃燒器中心軸周圍而設並朝向爐膛具有開口的直管部、以及連續於該直管部的曲管部，用以從直管部的開口將被供給至曲管部的固體燃料與其搬運用氣體的混合流體往爐膛噴出；及 第一旋流器，其設置於上述直管部內，由設置於周方向的複數個葉片所構成，並且從上述燃料噴嘴的內壁間離開地設置，用以對混合流體施予旋流；以及第二旋流器，其設於上述直管部內之第一旋流器之混合流體的流動方向下游，由設置於周方向的複數個葉片所構成，並且從上述燃料噴嘴的內壁間離開地設置，並與上述第一旋流器之葉片的設置方向為相反方向所設置，且以上述第二旋流器所致之旋流成分不會殘留的方式，從上述直管部朝向上述混合流體的搬運方向的上游側隔著預先設定的間隔進行配置。
4. 如申請專利範圍第3項的固體燃料燃燒器，其中，於上述直管部的開口外周設有火焰安定器。
5. 如申請專利範圍第3項或第4項所述的固體燃料燃燒器，其中，上述第二旋流器之各葉片之相對於燃燒器中心軸方向的設置角度，是以與第一旋流器之各葉片之相對於燃燒器中心軸方向的設置角度相同或是比其還小的方式，來設置上述第二旋流器的各葉片。
6. 如申請專利範圍第3項或第4項所述的固體燃料燃燒器，其中，上述第二旋流器之各葉片的徑向長度，是與第一旋流器之各葉片的徑向長度相同或是比其還短。
7. 如申請專利範圍第3項或第4項所述的固體燃料燃燒器，其中，上述第二旋流器之各葉片的橫向寬度，是與第一旋流器之各葉片的橫向寬度相同或是比其還小。
8. 如申請專利範圍第1至4項中之任一項所述的固 體燃料燃燒器，其中，於上述曲管部內設有固體燃料粒子的分散器。
9. 如申請專利範圍第8項所述的固體燃料燃燒器，其中，上述分散器，是設置在：於燃燒器中心軸所設置之油燃燒器其之與混合流體的流動相對向之側的側面。