WO2012105434A1 - 高温空気燃焼用バーナ装置 - Google Patents

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temperature
combustion
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secondary air
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田村　雅人
貴弘 小崎
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株式会社Ihi
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    • F23C1/00—Combustion apparatus specially adapted for combustion of two or more kinds of fuel simultaneously or alternately, at least one kind of fuel being either a fluid fuel or a solid fuel suspended in a carrier gas or air
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    • F23L9/00—Passages or apertures for delivering secondary air for completing combustion of fuel 
    • F23L9/02—Passages or apertures for delivering secondary air for completing combustion of fuel  by discharging the air above the fire
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    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
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    • F23C2900/00—Special features of, or arrangements for combustion apparatus using fluid fuels or solid fuels suspended in air; Combustion processes therefor
    • F23C2900/06041—Staged supply of oxidant

Definitions

  • the present invention relates to a burner device for high-temperature air combustion in which pulverized fuel is burned with high-temperature air.
  • Patent Document 1 discloses a burner device in which a high-temperature air nozzle, a fuel nozzle, and a secondary air nozzle are individually arranged in a vertical direction from the lower side on a wall surface of a furnace.
  • pulverized coal is ejected from the fuel nozzle
  • high-temperature air is injected from the high-temperature air nozzle toward the pulverized coal flow
  • the pulverized coal is ignited and combusted
  • secondary air is ejected from the secondary air nozzle above the flame.
  • unburned fuel burns.
  • the present invention provides a burner device for high-temperature air combustion that enables high-temperature air combustion with a simpler nozzle configuration.
  • the present invention is provided with a heat shield having a throat provided facing the furnace, a burner nozzle provided on the axis of the throat, and jetting a pulverized coal mixed flow into the furnace through the throat, and contains the burner nozzle.
  • a wind box provided at the end of the burner nozzle, an air register for injecting low-temperature secondary air from the wind box to the throat, and one end opened into the furnace through the heat shield.
  • a high-temperature air nozzle whose other end opens into the wind box, and low-temperature secondary air is ejected to the throat via the air register, or high-temperature secondary air is injected into the furnace via the high-temperature air nozzle.
  • a combustion air switching means for switching whether or not the air is to be ejected.
  • low-temperature secondary air is supplied to the air register by the combustion air switching means.
  • a pulverized coal mixed flow is ejected from the burner nozzle, and in high-temperature air combustion, high-temperature secondary air is ejected into the furnace through the high-temperature air nozzle by the combustion air switching means.
  • a burner device for high-temperature air combustion configured to eject a mixed pulverized coal flow from the burner nozzle is also provided.
  • the burner device for high temperature air combustion further comprises secondary air temperature adjusting means for adjusting the temperature of the secondary air by extracting the exhaust gas and mixing it with the secondary air flowing into the wind box.
  • the combustion air switching means closes the high-temperature air nozzle, and the secondary air is ejected through the air register to adjust the secondary air temperature.
  • the combustion air switching means closes the air register and ejects the secondary air through the high temperature air nozzle.
  • the low-temperature secondary air is blown from a blower and heat-exchanged with exhaust gas through a heat exchanger, and the high-temperature secondary air is exhausted into the low-temperature secondary air.
  • a burner device for high-temperature air combustion which is air that has been mixed and heated.
  • the combustion air switching means opens the high-temperature air nozzle stepwise, and the air register is made to correspond to the opening of the high-temperature air nozzle.
  • a burner device for hot air combustion that closes automatically is provided.
  • the present invention also provides a burner device for high-temperature air combustion, wherein the burner nozzle has a pulverized coal burner nozzle, and an oil burner nozzle provided concentrically with the pulverized coal burner nozzle inside the pulverized coal burner nozzle.
  • the burner device for high-temperature air combustion of the present invention having the above configuration, it is possible to execute steady combustion and high-temperature air combustion with a single high-temperature air combustion burner device with a simple nozzle configuration, and it is possible to reduce the device cost. Show the effect.
  • FIG. 1 shows an example of a burner device for high-temperature air combustion according to this embodiment.
  • the outline of the burner device for high-temperature air combustion will be described below with reference to FIG.
  • 1, 1 indicates a furnace
  • 2 indicates a furnace wall of the furnace 1
  • the right side of the furnace wall 2 is a core in FIG. 1.
  • the furnace wall 2 is provided with a high-temperature air combustion burner device 3, and the high-temperature air combustion burner device 3 forms a flame toward the core.
  • the hot air combustion burner device 3 is arranged in a plurality of stages at predetermined intervals in the horizontal direction or vertically. Moreover, the arrangement
  • positioning aspect is suitably determined by the scale of a furnace.
  • the hot air combustion burner device 3 has a burner housing 4.
  • the burner housing 4 has a cylindrical shape with a horizontal axis and is provided through the furnace wall 2. Further, the opening on the core side (hereinafter referred to as the front end side) of the burner housing 4 is closed by the heat shield 5, and a throat 6 is provided at the center of the heat shield 5.
  • a flange substrate 7 is provided in the opening on the counter-core side (hereinafter referred to as the base end side) of the burner housing 4, and a cylindrical or substantially cylindrical window box 8 passes through the center of the flange substrate 7. It is provided concentrically with the burner housing 4 via the substrate 7.
  • a burner nozzle 9 is provided on the center axis of the throat 6, and the burner nozzle 9 penetrates the base end plate 11 of the wind box 8, and the tip thereof reaches the vicinity of the throat 6.
  • the wind box 8 houses the burner nozzle 9 and forms a buffer space into which secondary air flows around the burner nozzle 9.
  • a disc-shaped swirl vane support substrate 12 is provided at a position retracted from the tip of the burner nozzle 9 by a predetermined distance, and the swirl vane support substrate 12 is provided with swirl vane rotating shafts 13 at a predetermined pitch on the same circumference.
  • a swirl vane 14 is fixed to each blade rotation shaft 13. Further, the individual rotary blade rotating shafts 13 and 13 are connected by a link mechanism 15 and rotate in synchronization by the link mechanism 15.
  • One of the swirl blade rotation shafts 13 is connected to an actuator such as an air cylinder, and the swirl blade rotation shafts 13 are rotated by the actuator, so that all the swirl blade rotation shafts 13 are connected to the actuators. Rotate synchronously with respect to 13. Further, due to the synchronous rotation of the swirl vane rotating shaft 13, the swirl vane 14 rotates synchronously.
  • the swirl vane rotating shaft 13, swirl vane 14, link mechanism 15, etc. constitute an air register 16, and the periphery of the swirl vane support substrate 12 forms a secondary air inlet 17, and the air register from the secondary air inlet 17.
  • the secondary air 18 flowing into 16 can be swirled by swirl vanes 14. Further, when the swirl vanes 14 are rotated to the maximum, the adjacent swirl vanes 14 overlap each other and the secondary air inflow cylinder 17 can be completely closed.
  • the burner nozzle 9 is composed of a pulverized coal burner nozzle 20 and an oil burner nozzle 21 provided on the center line of the pulverized coal burner nozzle 20, and a base end portion 20 a of the pulverized coal burner nozzle 20 is bent and separated from the oil burner nozzle 21. It is connected to a pulverized coal mill (not shown).
  • the oil burner nozzle 21 passes through the base end portion 20a and is connected to a fuel oil supply unit (not shown).
  • the pulverized coal burner nozzle 20 and the air register 16 and the like constitute a pulverized coal burner
  • the pulverized coal burner nozzle 20 and the oil burner nozzle 21 and the like constitute an oil burner
  • a hot air nozzle 23 bent in an S shape is provided between the wind box 8 and the burner housing 4.
  • a distal end portion 23 a of the high temperature air nozzle 23 penetrates the heat shield portion 5 and relates to the furnace 1, and a proximal end portion 23 b of the high temperature air nozzle 23 is opened inside the wind box 8.
  • the center axes of the distal end portion 23 a and the base end portion 23 b are parallel to the center axis of the throat 6.
  • the tip portion 23a is illustrated as being parallel to the center axis of the throat 6. However, the tip portion 23a is inclined in the horizontal and vertical directions so that optimum high-temperature air combustion can be obtained. Good.
  • the damper 24 is provided in the base end part 23b, and the rotating shaft 25 of the damper 24 penetrates the window box 8 and protrudes outside.
  • a bearing 26 is provided at a location where the rotary shaft 25 penetrates the window box 8, and the rotary shaft 25 is rotatably supported by the wind box 8 via the bearing 26.
  • An opening setting lever 27 is attached to the tip of the rotating shaft 25.
  • the opening setting plate 28 is provided at the tip of the bearing 26, and the outer surface of the opening setting plate 28 is parallel to the opening setting lever 27.
  • the opening setting plate 28 has a fan shape with the rotation shaft 25 as the center.
  • the opening setting plate 28 is formed with opening setting holes 29a to 29e on the same circumference at a predetermined angular pitch (22.5 ° in the drawing), and opening setting holes 29a and 29e located at both ends. Is 90 °.
  • the opening setting lever 27 is provided with an opening setting pin 31 at a position having the same radius as the circumference where the opening setting hole 29 is formed so as to be detachable toward the outer surface of the opening correction plate 28. Yes.
  • the opening setting pin 31 can be inserted into the opening setting hole 29 and opened by inserting the opening setting pin 31 into the opening setting hole 28 through the opening setting lever 27.
  • the degree setting lever 27 can be fixed at a predetermined angle. Further, since the opening setting lever 27 and the damper 24 rotate integrally through the rotating shaft 25, the opening setting pin 31 is inserted into any of the opening setting holes 29a to 29e, thereby setting the opening.
  • the lever 27 can be fixed at a predetermined angle, and the damper 24 can be fixed at a predetermined opening.
  • the damper 24 With the opening setting pin 31 inserted into the opening setting hole 29a, the damper 24 completely closes the base end portion 23b, and with the opening setting pin 31 inserted into the opening setting hole 29e, If the damper 24 completely closes the base end portion 23b, the opening setting lever 27 penetrates the opening setting pin 31 and the opening setting holes 29a to 29e into which the opening setting pin 31 is inserted are selected.
  • the opening degree of the damper 24 can be set stepwise from fully closed to fully open.
  • the damper 24 is rotated 45 ° from the fully closed or fully opened state, and is in a half open state.
  • two sets of the hot air nozzles 23 are provided at positions symmetrical with respect to the burner nozzle 9.
  • two sets are provided in the horizontal direction. In FIG. 1, only one set is shown on the upper side and the other is not shown so that the positional relationship between the burner nozzle 9 and the hot air nozzle 23 is clear.
  • the secondary air duct 33 communicates with the wind box 8, and the secondary air duct 33 is connected to a blower (not shown) via a secondary air supply line 34.
  • An exhaust gas extraction line 35 communicates with the secondary air supply line 34, the exhaust gas extraction line 35 is connected to a boiler flue (not shown), and the exhaust gas extraction line 35 is provided with a flow rate adjusting valve 36.
  • the exhaust gas extraction line 35 extracts high temperature exhaust gas 37 from the flue.
  • the extracted gas merges with the secondary air 18 in the secondary air supply line 34 to raise the temperature of the secondary air 18.
  • the flow rate adjusting valve 36 adjusts the amount of exhaust gas extracted, and the flow rate adjusting valve 36 adjusts the mixing ratio of the exhaust gas 37 and the secondary air 18. That is, the temperature of the secondary air 18 is adjusted by the flow rate adjusting valve 36.
  • the exhaust gas extraction line 35 and the exhaust gas 37 constitute secondary air temperature adjusting means for increasing the temperature of the secondary air 18 by mixing high temperature exhaust gas with the secondary air 18.
  • the secondary air 18 itself is heat-exchanged with exhaust gas by a gas-gas heat exchanger and heated to 200 ° C. to 350 ° C.
  • the burner device 3 for high-temperature air combustion is unitized by using the burner housing 4 and the flange substrate 7, but the wind box 8 and the air register 16 are not connected to the burner housing 4 and the flange substrate 7. It is also possible to provide it on the furnace wall 2. In this case, a part of the furnace wall 2 functions as the heat shield 5.
  • the damper 24 is in a state in which the high-temperature air nozzle 23 is fully closed at the time of starting the combustion of the burner device 3 for high-temperature air combustion and in the state of steady combustion (a state in which fuel and oxygen are mixed and burned).
  • Oil is supplied to the oil burner nozzle 21 as fuel, and the oil is injected toward the throat 6 and ignited to perform auxiliary combustion. Auxiliary combustion is continued until the inside of the furnace rises to a predetermined temperature, the inside of the furnace reaches the predetermined temperature, and the secondary air 18 is at a temperature sufficient to cause the pulverized coal to self-combust by heat exchange with the exhaust gas.
  • the pulverized coal mixed stream 38 is supplied to the pulverized coal burner nozzle 20.
  • the pulverized coal mixed flow 38 flows while swirling around the oil burner nozzle 21, and is ejected from the tip of the pulverized coal burner nozzle 20. Further, the secondary air 18 is supplied to the wind box 8 through the secondary air duct 33, and the secondary air 18 is jetted toward the throat 6 through the air register 16.
  • the flow rate of the secondary air 18 is adjusted and swirled by the swirl vanes 14 in the process of passing through the air register 16.
  • the pulverized coal mixed stream 38 ejected from the pulverized coal burner nozzle 20 is mixed with the secondary air 18, and the pulverized coal is ignited and burned (pulverized coal combustion).
  • the flow rate adjustment valve 36 is opened at a predetermined opening, and the exhaust gas 37 is extracted from a flue (not shown).
  • the secondary air 18 is mixed with the secondary air 18 flowing through the secondary air supply line 34 via the exhaust gas extraction line 35, and the temperature of the secondary air 18 is raised to a predetermined value, that is, a temperature at which high-temperature air combustion is possible, for example, 800 ° C.
  • the damper 24 is opened stepwise to correspond to the temperature rise state of the secondary air 18, the damper 24 is opened, and the air register 16 is stepped. It is preferable to close it.
  • damper 24 and the air register 16 constitute combustion air switching means for switching between low temperature steady combustion secondary air and high temperature high temperature combustion secondary air.
  • high-temperature air 18 ′ secondary air 18 having a high temperature from the high-temperature air nozzles 23 disposed on the left and right of the pulverized coal burner nozzle 20 is directed into the furnace and parallel to the pulverized coal mixed flow 38. Is erupted.
  • the pulverized coal mixed stream 38 is gradually mixed with the high-temperature air 18 'and burned slowly (high-temperature air combustion) under low oxygen and high temperatures.
  • the combustion state of pulverized coal becomes combustion in an environment with a low combustion concentration and no low oxygen concentration, and generation of nitrogen oxides (NO x ) can be suppressed.
  • auxiliary combustion with an oil burner may be used in combination.
  • the combustion mode can be shifted by one type of burner device 3 for high-temperature air combustion when shifting from the start of combustion to steady combustion and further to high-temperature air combustion.
  • the configuration of the burner device is simplified and the equipment such as piping associated with the burner can be simplified, the device cost can be reduced and the equipment cost when the burner is installed can be reduced.
  • the damper 24 is opened and closed by the actuator, and the actuator, the air register 16 and the flow rate adjusting valve 36 are driven by the control device, and the temperature at which the temperature of the exhaust gas is detected in the flue or furnace.
  • a detector is provided, and based on the result of the temperature detector, the actuator, the air register 16, and the flow rate adjustment valve 36 are controlled to automatically shift from the start of combustion to the steady combustion and from the steady combustion to the high temperature air combustion. You may do it.
  • the high temperature air nozzle 23 is provided so as to eject high temperature secondary air from the wind box 8 into the furnace.
  • a high temperature secondary air supply line is provided separately, and the high temperature secondary air supply line is connected to the high temperature air nozzle 23.
  • the high temperature secondary air may be connected directly to the high temperature air nozzle 23 without passing through the wind box 8.
  • steady combustion and high-temperature air combustion can be executed by a single high-temperature air combustion burner device with a simple nozzle configuration, and the device cost can be reduced.

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Abstract

　本発明に係る高温空気燃焼用バーナ装置は、火炉（１）に面して設けられ、スロート（６）を有する遮熱部（５）と、このスロートの軸心上に設けられ、微粉炭混合流（３８）を前記スロートを通して炉内に噴出するバーナノズル（９）と、このバーナノズルを収納する様に設けられたウインドボックス（８）と、前記バーナノズルの先端部に設けられ、低温の２次空気を前記ウインドボックスから前記スロートに噴出させるエアレジスタ（１６）と、一端が前記遮熱部を通して炉内に開口する高温空気ノズル（２３）と、低温の２次空気を前記エアレジスタを介して前記スロートに噴出させるか、高温の２次空気を前記高温空気ノズルを介して炉内に噴出させるかを切替える燃焼用空気切替え手段（１６，２４）とを具備し、定常燃焼では前記燃焼用空気切替え手段により低温の２次空気を前記エアレジスタを介して前記スロートに噴出させると共に前記バーナノズルより微粉炭混合流を噴出させ、高温空気燃焼では前記燃焼用空気切替え手段により高温の２次空気を前記高温空気ノズルを介して炉内に噴出させると共に前記バーナノズルより微粉炭混合流を噴出させる。

Description

高温空気燃焼用バーナ装置
　本発明は、微粉燃料を高温空気燃焼させる高温空気燃焼用バーナ装置に関する。
　本願は、２０１１年１月３１日に日本に出願された特願２０１１－１７５１８号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
　微粉燃料、例えば微粉炭を高温空気燃焼させる高温空気燃焼用バーナ装置は、例えば微粉炭焚きボイラ装置に設けられている。特許文献１には、火炉の壁面に高温空気ノズル、燃料ノズル、２次空気ノズルが下側から上下方向に個別に配設されたバーナ装置が示されている。このバーナ装置では、燃料ノズルから微粉炭が噴出され、高温空気ノズルから高温空気が微粉炭流に向けて噴射され微粉炭が着火燃焼し、火炎の上方の２次空気ノズルから２次空気が噴出され、未燃焼の燃料が燃焼する。
　特許文献１に示されるバーナ装置では、高温空気ノズル、燃料ノズル、２次空気ノズルの３種のノズルが設けられ、３種のノズルによって高温空気燃焼が実現されている。
特開２００５－２６５２９８号公報
　本発明は斯かる実情に鑑み、より簡単なノズル構成で高温空気燃焼を可能とした高温空気燃焼用バーナ装置を提供する。
　本発明は、火炉に面して設けられ、スロートを有する遮熱部と、このスロートの軸心上に設けられ、微粉炭混合流を前記スロートを通して炉内に噴出するバーナノズルと、このバーナノズルを収納する様に設けられたウインドボックスと、前記バーナノズルの先端部に設けられ、低温の２次空気を前記ウインドボックスから前記スロートに噴出させるエアレジスタと、一端が前記遮熱部を通して炉内に開口し、他端が前記ウインドボックス内に開口する高温空気ノズルと、低温の２次空気を前記エアレジスタを介して前記スロートに噴出させるか、高温の２次空気を前記高温空気ノズルを介して炉内に噴出させるかを切替える燃焼用空気切替え手段とを具備し、定常燃焼では前記燃焼用空気切替え手段により低温の２次空気を前記エアレジスタを介して前記スロートに噴出させると共に前記バーナノズルより微粉炭混合流を噴出させ、高温空気燃焼では前記燃焼用空気切替え手段により高温の２次空気を前記高温空気ノズルを介して炉内に噴出させると共に前記バーナノズルより微粉炭混合流を噴出させる様構成した高温空気燃焼用バーナ装置を提供する。
　又、この高温空気燃焼用バーナ装置は、排ガスを抽出して前記ウインドボックスに流入する２次空気に混合させ、２次空気の温度を調整する２次空気温度調整手段を更に具備し、２次空気温度調整手段が、排ガスを２次空気に混合させない状態では、前記燃焼用空気切替え手段が前記高温空気ノズルを閉止し、２次空気を前記エアレジスタを介して噴出させ、２次空気温度調整手段が、排ガスを２次空気に混合させた状態では、前記燃焼用空気切替え手段が前記エアレジスタを閉止し、２次空気を前記高温空気ノズルを介して噴出させる様構成されている。
　又、本発明は、前記低温の２次空気が、送風機から送風され、熱交換器を介して排ガスと熱交換された空気であり、前記高温の２次空気が前記低温の２次空気に排ガスが混合されて昇温された空気である高温空気燃焼用バーナ装置を提供する。
　又、本発明は、定常燃焼から高温空気燃焼への移行時に、前記燃焼用空気切替え手段が前記高温空気ノズルを段階的に開口し、この高温空気ノズルの開口に対応させ、前記エアレジスタを段階的に閉止する高温空気燃焼用バーナ装置を提供する。
　又、本発明は、前記バーナノズルが、微粉炭バーナノズルと、この微粉炭バーナノズルの内部に、微粉炭バーナノズルと同心に設けられたオイルバーナノズルとを有する高温空気燃焼用バーナ装置を提供する。
　上記構成を有する本発明の高温空気燃焼用バーナ装置によれば、簡単なノズル構成で定常燃焼と高温空気燃焼とを１つの高温空気燃焼用バーナ装置で実行でき、装置コストの低減が図れるという優れた効果を発揮する。
本発明の一実施例に係る高温空気燃焼用バーナ装置の断面図である。 図１の矢印Ａに沿った、高温空気燃焼用バーナ装置の一部側面図である。 図１の矢印Ｂに沿った、高温空気燃焼用バーナ装置の一部側面図である。
　以下、図面を参照しつつ本発明の実施例を説明する。
　図１は、本実施例に係る高温空気燃焼用バーナ装置の一例を示している。以下、図１を参照して高温空気燃焼用バーナ装置の概略を説明する。
　図１中、１は火炉を示しており、２は火炉１の炉壁を示し、図１中、炉壁２の右側が炉心となっている。
　炉壁２に高温空気燃焼用バーナ装置３が設けられ、高温空気燃焼用バーナ装置３は炉心に向かって火炎を形成する様になっている。高温空気燃焼用バーナ装置３は、水平方向に所定間隔で或は上下に複数段に配設される。又、配設の態様は火炉の規模によって適宜決定される。
　更に、前記高温空気燃焼用バーナ装置３について説明する。
　高温空気燃焼用バーナ装置３はバーナハウジング４を有する。バーナハウジング４は水平な軸心を有する円筒形状であり、炉壁２を貫通して設けられている。また、バーナハウジング４の炉心側（以下、先端側とする）の開口は遮熱部５によって閉塞され、遮熱部５の中心にはスロート６が設けられている。
　バーナハウジング４の反炉心側（以下、基端側とする）の開口にはフランジ基板７が設けられ、フランジ基板７の中心を円筒又は略円筒のウインドボックス８が貫通し、ウインドボックス８はフランジ基板７を介してバーナハウジング４と同心に設けられている。
　スロート６の中心軸心上にバーナノズル９が設けられ、バーナノズル９はウインドボックス８の基端板１１を貫通し、その先端がスロート６の近傍に達している。ウインドボックス８はバーナノズル９を収納すると共にバーナノズル９の周囲に２次空気が流入するバッファ空間を形成する。
　バーナノズル９の先端より所定距離後退した位置に円板状の旋回翼支持基板１２が設けられ、旋回翼支持基板１２には同一円周上に所定のピッチで旋回翼回転軸１３が設けられ、旋回翼回転軸１３にはそれぞれ旋回翼１４が固定されている。又、個々の旋回翼回転軸１３，１３は、リンク機構１５によって連結され、リンク機構１５によって同期して回転する。旋回翼回転軸１３の１つはエアシリンダ等のアクチュエータに連結され、旋回翼回転軸１３がアクチュエータによって回転されることで、全ての旋回翼回転軸１３は、アクチュエータに連結された旋回翼回転軸１３に対して同期して回転する。又、旋回翼回転軸１３の同期回転により、旋回翼１４が同期して回転する。
　旋回翼回転軸１３、旋回翼１４、リンク機構１５等は、エアレジスタ１６を構成し、旋回翼支持基板12の周囲は２次空気流入ロ１７を形成し、２次空気流入口１７よりエアレジスタ１６に流入する２次空気１８は、旋回翼１４によって旋回可能となっている。又、旋回翼１４を最大回転させると、隣接する旋回翼１４同士がオ－バラップし、２次空気流入ロ１７を完全に閉じることができる。
　バーナノズル９は、微粉炭バーナノズル２０と微粉炭バーナノズル２０の中心線上に設けられたオイルバーナノズル２１とから構成され、微粉炭バーナノズル２０の基端部２０ａは屈曲されてオイルバーナノズル２１から分離され、図示しない微粉炭ミルに接続されている。又、オイルバーナノズル２１は基端部２０ａを貫通し、図示しない燃料油供給部に接続されている。
　ここで、微粉炭バーナノズル２０とエアレジスタ１６等は微粉炭バーナを構成し、微粉炭バーナノズル２０とオイルバーナノズル２１等はオイルバーナを構成する。
　また、ウインドボックス８とバーナハウジング４とにかけて、Ｓ字状に屈曲した高温空気ノズル２３が設けられている。高温空気ノズル２３の先端部２３ａは遮熱部５を貫通して火炉１に関口し、高温空気ノズル２３の基端部２３ｂはウインドボックス８の内部に開口している。先端部２３ａ及び基端部２３ｂの中心軸心はそれぞれスロート６の中心軸心と平行となっている。尚、図示では、先端部２３ａがスロート６の中心軸心に対し平行な場合を例示したが、先端部２３ａを水平方向、鉛直方向に傾斜させ、最適な高温空気燃焼が得られる様にしてもよい。
　基端部２３ｂにはダンパ２４が設けられ、ダンパ２４の回転軸２５はウインドボックス８を貫通して外部に突出している。回転軸２５がウインドボックス８を貫通する箇所には軸受２６が設けられ、軸受２６を介して回転軸２５がウインドボックス８に回転自在に支持されている。回転軸２５の先端には開度設定レバー２７が取り付けられている。
　軸受２６の先端には開度設定板２８が設けられ、開度設定板２８の外面は開度設定レバー２７と平行となっている。
　図２Ｂに示される様に、開度設定板２８は回転軸２５を中心とした扇形状となっている。また、開度設定板２８には、同一円周上に、所定角度ピッチ（図示では２２．５°）で開度設定孔２９ａ～２９ｅが形成され、両端に位置する開度設定孔２９ａ、２９ｅがなす角度は９０°となっている。
　また、開度設定レバー２７には、開度設定孔２９が形成された円周と同半径の位置に、開度設定ピン３１が、開度改定板２８の外面に向け着脱可能に設けられている。開度設定ピン３１は、開度設定孔２９に対して挿入可能となっており、開度設定ピン３１を、開度設定レバー２７を貫通させて開度設定孔２８に挿入させることで、開度設定レバー２７を所定の角度で固定できる様になっている。又、開度設定レバー２７とダンパ２４とは回転軸２５を介して一体に回転することから、開度設定ピン３１を開度設定孔２９ａ～２９ｅのいずれかに挿入することで、開度設定レバー２７を所定の角度で固定でき、又、ダンパ２４を所定の開度で固定できる。
　尚、開度設定孔２９ａに開度設定ピン３１を挿入した状態で、ダンパ２４が基端部２３ｂを完全に閉じる様にし、開度設定孔２９ｅに開度設定ピン３１を挿入した状態で、ダンパ２４が基端部２３ｂを完全に閉じる様にすれば、開度設定レバー２７に開度設定ピン３１を貫通させ、開度設定ピン３１が挿入される開度設定孔２９ａ～２９ｅを選択することで、ダンパ２４の開度を、全閉から全開迄、段階的に設定することができる。
　尚、図２Ｂの状態では、ダンパ２４は、全閉又は全開の状態から４５°回転し、半開の状態となっている。
　又、高温空気ノズル２３は、図２Ａに示される様に、バーナノズル９に関して対称な位置に２組設けられる。図２Ａでは水平方向に２組設けられている。尚、図１では、バーナノズル9と高温空気ノズル２３の位置関係が明確となる様に、上側に１組のみ示し、他方は図示を省略している。
　ウインドボックス８には２次空気ダクト３３が連通し、２次空気ダクト３３は２次空気供給ライン３４を介して送風機（図示せず）に接続されている。２次空気供給ライン３４には排ガス抽出ライン３５が連通し、排ガス抽出ライン３５はボイラの煙道（図示せず）に接続され、排ガス抽出ライン３５には流量調整弁３６が設けられている。
　排ガス抽出ライン３５は、煙道から高温の排ガス３７を抽出する。抽出されたガスは２次空気供給ライン３４で２次空気１８と合流され、２次空気１８の温度を上昇させる。又、流量調渡弁３６は排ガスの抽出量を調整し、流量調整弁３６によって排ガス３７と２次空気１８の混合比が調整される。即ち、流量調整弁３６によって２次空気１８の温度が調整される。ここで、排ガス抽出ライン３５及び排ガス３７は、２次空気１８に高温の排ガスを混合して２次空気１８の温度を昇温させる為の２次空気温度調整手段を構成する。
　尚、２次空気１８自体は、ガス―ガスの熱交換器により排ガスと熱交換され、２００℃～３５０℃に加熱されている。
　また、上記実施例では、バーナハウジング４及びフランジ基板７を用いて高温空気燃焼用バーナ装置３をユニット化しているが、バーナハウジング４やフランジ基板７を介さず、ウインドボックス８及びエアレジスタ１６を炉壁２に設けることも可能である。この場合、炉壁２の一部が遮熱部５として機能する。
　次に、高温空気燃焼用バーナ装置３の作用について説明する。
　高温空気燃焼用バーナ装置３の燃焼始動時及び定常燃焼状憶（燃料と酸素が混合されて燃焼する状髄）では、ダンパ２４は高温空気ノズル２３を全閉した状態である。
　オイルバーナノズル２１に燃料として油が供給され、スロート６に向って油が噴射されると共に着火され、補助燃焼が行われる。炉内が所定温度に上昇する迄、補助燃焼が継続され、炉内が所定温度に達し、２次空気１８が排ガスとの熱交換で微粉炭を自立燃焼させるに充分な温度となった状態で、微粉炭バーナノズル２０に微粉炭混合流３８が供給される。
　微粉炭混合流３８は、オイルバーナノズル２１の周囲を旋回しながら流動し、微粉炭バーナノズル２０の先端より噴出される。又、ウインドボックス８には２次空気ダクト３３を経て２次空気１８が供給され、２次空気１８はエアレジスタ１６を経てスロート６に向かって噴出される。
　２次空気１８は、エアレジスタ１６を通過する過程で旋回翼１４によって流量調整されると共に旋回される。微粉炭バ－ナノズル２０から噴出された前記微粉炭混合流３８は２次空気１８と混合し、微粉炭が着火燃焼（微粉炭燃焼）する。
　補助燃焼と微粉炭燃焼との混燃状態が継続され、微粉炭混合流３８による微粉炭燃焼が自立燃焼（定常燃焼）可能な状態となると、オイルバーナノズル２１による補助燃焼が停止され、微粉炭バ－ナのみによる定常燃焼に移行する。
　定常燃焼により炉内温度が上昇し、排ガスの温度が、高温の所定温度に達した場合に、流量調整弁３６を所定開度で開口し、煙道（図示せず）から排ガス３７を抽出し、排ガス抽出ライン３５を経て２次空気供給ライン３４を流れる２次空気１８に混合させ、２次空気１８の温度を所定値、即ち高温空気燃焼可能な温度、例えば８００℃に昇温させる。
　そして、排ガス３７が２次空気１８に混合され、２次空気１８が高温空気燃焼可能な温度に達した状態でダンパ２４を全開し、更にエアレジスタ１６を全閉とする。その結果、微粉炭の高温空気燃焼が達成される。
　尚、定常燃焼から高温空気燃焼に円滑に移行させる為、２次空気１８の昇温状態に対応させ、ダンパ２４を段階的に開き、ダンパ２４の開度に対応させ、エアレジスタ１６を段階的に閉止することが好ましい。
　ここで、ダンパ２４とエアレジスタ１６とは、低温の定常燃焼用２次空気と高温の高温燃焼用２次空気との切替えを行う、燃焼用空気切替え手段を構成する。
　エアレジスタ１６が全閉されることで、スロート６への２次空気１８の供給は停止され、微粉炭バーナノズル２０から噴出される微粉炭混合流３８は、前記２次空気１８と混合することなくスロート６を通って炉内に噴出される。
　又、微粉炭バーナノズル２０の左右に配設された高温空気ノズル２３からは高温となった２次空気１８（以下高温空気１８′と称す）が、炉内に向け、微粉炭混合流３８と平行に噴出される。微粉炭混合流３８は高温空気１８′と徐々に混合し、低酸素下かつ高温下で緩慢に燃焼（高温空気燃焼）する。
　従って、微粉炭の燃焼状態は、燃焼温度のピークのない、酸素濃度の低い環境での燃焼となり、窒素酸化物（ＮＯＸ）の発生を抑制できる。
　尚、揮発分の少ない微粉炭、自立燃焼のできない微粉炭を使用する場合は、オイルバーナによる補助燃焼を併用してもよい。
　又、高温空気燃焼から定常燃焼に移行する場合は、定常燃焼から高温空気燃焼に移行する場合と逆の手順が実行される。
　上記した様に、本発明によれば、燃焼の始動から定常燃焼、更に高温空気燃焼に移行する場合に１種類の高温空気燃焼用バーナ装置３で燃焼形態の移行が可能である。また、バーナ装置の構成が簡単となり、バーナに付随する配管等の設備も簡略化できるため、装置コストの低減と、バーナを設置する場合の設備コストの低減が図れる。
　尚、上記実施例において、ダンパ２４の開閉をアクチュエータにより行い、アクチュエータ、エアレジスタ１６、流量調整弁３６の駆動を制御装置により実行する様にし、煙道又は炉内に排ガスの温度を検出する温度検出器を設け、この温度検出器の結果に基づき、アクチュエータ、エアレジスタ１６、流量調整弁３６の駆動を制御し、燃焼の始動から定常燃焼、定常燃焼から高温空気燃焼への移行を自動で行う様にしてもよい。
　又、高温空気ノズル２３はウインドボックス８から高温の２次空気を炉内に噴出する様に設けたが、高温２次空気供給ラインを別途設け、高温２次空気供給ラインを高温空気ノズル２３に接続し、高温２次空気を、ウインドボックス８を経ることなく、直接高温空気ノズル２３に供給する様にしてもよい。
　本発明の高温空気燃焼用バーナ装置によれば、簡単なノズル構成で定常燃焼と高温空気燃焼とを１つの高温空気燃焼用バーナ装置で実行でき、装置コストの低減が図れる。
１　火炉、２　炉壁、３　高温空気燃焼用バーナ装置、４　バーナハウジング、６　スロート、８　ウインドボックス、９　バーナノズル、１５　リンク機構、１６　エアレジスタ、１８　２次空気、１８′　高温空気、２０　微粉炭バーナノズル、２１　オイルバーナノズル、２３　高温空気ノズル、２４　ダンパ、２７　開度設定レバー、２８　開度設定板、３４　２次空気供給ライン、３５　排ガス抽出ライン、３６　流量調整弁、３７　排ガス、３８　微粉炭混合流

Claims (4)

  1. 　火炉に面して設けられ、スロートを有する遮熱部と、
    　このスロートの軸心上に設けられ、微粉炭混合流を前記スロートを通して炉内に噴出するバーナノズルと、
    　このバーナノズルを収納する様に設けられたウインドボックスと、
    　前記バーナノズルの先端部に設けられ、低温の２次空気を前記ウインドボックスから前記スロートに噴出させるエアレジスタと、
    　一端が前記遮熱部を通して炉内に開口し、他端が前記ウインドボックス内に開口する高温空気ノズルと、
    　低温の２次空気を前記エアレジスタを介して前記スロートに噴出させるか、高温の２次空気を前記高温空気ノズルを介して炉内に噴出させるかを切替える燃焼用空気切替え手段とを具備し、
    　定常燃焼では前記燃焼用空気切替え手段により低温の２次空気を前記エアレジスタを介して前記スロートに噴出させると共に前記バーナノズルより微粉炭混合流を噴出させ、高温空気燃焼では前記燃焼用空気切替え手段により高温の２次空気を前記高温空気ノズルを介して炉内に噴出させると共に前記バーナノズルより微粉炭混合流を噴出させる様構成し、更に、
    　排ガスを抽出して前記ウインドボックスに流入する２次空気に混合させ、２次空気の温度を調整する２次空気温度調整率段を具備し、
    　この２次空気温度調整手段が、排ガスを２次空気に混合させない状態では、前記燃焼用空気切替え手段が前記高温空気ノズルを閉止し、２次空気を前記エアレジスタを介して噴出させ、
    　２次空気温度調整手段が、排ガスを２次空気に混合させた状態では、前記燃焼用空気切替え手段が前記エアレジスタを閉止し、２次空気を前記高温空気ノズルを介して噴出させる様構成した、高温空気燃焼用バーナ装置。
  2. 　前記低温の２次空気が、送風機から送風され、熱交換器を介して排ガスと熱交換された空気であり、前記高温の２次空気が前記低温の２次空気に排ガスが混合されて昇温された空気である請求項１の高温空気燃焼用バーナ装置。
  3. 　定常燃焼から高温空気燃焼への移行時に、前記燃焼用空気切替え手段が前記高温空気ノズルを段階的に開口し、この高温空気ノズルの開口に対応させ、前記エアレジスタを段階的に閉止する請求項１の高温空気燃焼用バーナ装置。
  4. 　前記バーナノズルが、微粉炭バーナノズルと、この微粉炭バーナノズルの内部に、微粉炭バーナノズルと同心に設けられたオイルバーナノズルとを有する請求項１の高温空気燃焼用バーナ装置。
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