WO2013073366A1 - 油焚きバーナ、固体燃料焚きバーナユニット及び固体燃料焚きボイラ - Google Patents

油焚きバーナ、固体燃料焚きバーナユニット及び固体燃料焚きボイラ Download PDF

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burner
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啓吾 松本
和宏 堂本
直文 阿部
潤 葛西
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    • F23D11/38—Nozzles; Cleaning devices therefor

Definitions

  • the present invention relates to a warming oil-burning burner applied to a boiler equipped with a solid fuel-burning burner that burns solid fuel (pulverized fuel) such as pulverized coal, and a solid-fuel burning burner unit equipped with the oil-burning burner. And a solid fuel-fired boiler.
  • solid fuel pulverized fuel
  • solid fuel-fired boilers include, for example, pulverized coal-fired boilers that burn pulverized coal (coal) as solid fuel.
  • pulverized coal-fired boiler two types of combustion methods are known: a swirl combustion boiler and an opposed combustion boiler, and both methods require a warm-up operation before burning solid fuel.
  • the swirl combustion boiler oil-burning burners for boiler warming are installed above and below the pulverized coal burner.
  • the oil burning burner described above is, for example, in the front view of the wind box 50 viewed from inside the furnace, as in the configuration example shown in FIG. 5, from the upper stage, the secondary air input port 51, the oil burning burner 30, the pulverized coal burner 52,
  • the oil burning burner 30 is arranged in the order of the pulverized coal burner 52 and the auxiliary air charging port 53.
  • the oil-burning burner 30 described above is an oil in which the tip shape of the nozzle main body 31 (cross-sectional shape of the main body) viewed from the furnace is rectangular, and fuel oil is injected into the center of the outlet opening.
  • a nozzle tip 32a of the gun 32 is disposed.
  • a secondary air input port (nozzle) 33 is provided inside the nozzle body 31 so as to surround the outer periphery of the nozzle tip 32a having a substantially circular cross section.
  • the secondary air input port 33 has a substantially rectangular shape with the vertical direction slightly narrowed so that the opening area is slightly smaller than the tip shape of the nozzle body 31.
  • symbol 34 in a figure is the substantially cone-shaped diffuser formed in the circumference
  • an oil-burning burner is installed immediately above and below the pulverized coal burner. Only the secondary air is introduced. That is, only the fuel oil injection is stopped in the oil-burning burner after the end of warming, so the secondary air is input as it is during pulverized coal combustion. Accordingly, the secondary air is diffused toward the outer peripheral portion of the flame in which the pulverized coal input from the pulverized coal burner burns and is quickly supplied.
  • the flame at the time of pulverized coal combustion becomes a high temperature oxygen residual region (high temperature high oxygen region) in the vicinity of the oil-burning burner, and particularly in a region where secondary air is concentrated, the high temperature oxygen residual region becomes strong. This is a factor that increases the amount of NOx generated.
  • the secondary air input port 33 of the oil burning burner is designed to be thin, sufficient air will not be supplied around the diffuser installed in the center of the opening. There is concern about the generation of smoke.
  • the secondary air introduced from the oil burner is kicked by the diffuser in the direction of the outer pulverized coal flow and diffused, so it is introduced from the adjacent pulverized coal burner. It has come to act directly on the pulverized coal flow, thus causing a high temperature oxygen residual region to form around the flame periphery. That is, in the pulverized coal burner, ignition occurs at the outer periphery of the flame, and a large amount of air is mixed at the outer periphery of the flame. Therefore, NOx is generated around the flame periphery.
  • the present invention has been made to solve the above-described problems, and the object of the present invention is to ensure combustibility during oil combustion and to be supplied from an oil-burning burner during solid fuel combustion such as pulverized coal. It is intended to provide an oil burning burner that prevents or suppresses early diffusion of secondary air toward the flame periphery, a solid fuel burning burner unit including the oil burning burner, and a solid fuel burning boiler.
  • An oil-burning burner is a warming oil-burning burner disposed adjacent to the outer periphery of a solid fuel-burning burner that inputs pulverized fuel and air into the furnace.
  • the oil-burning burner includes an oil gun for oil fuel introduction disposed at the center of the outlet opening of the nozzle body having a substantially rectangular cross section, and a secondary air introduction port provided so as to surround the outer periphery of the oil gun.
  • a secondary air input port is provided continuously on both sides of the central arc portion, which is substantially similar to the circular diffuser attached to the tip end side of the oil gun, and spaced from the solid fuel burner. It is constituted by a rectangular portion in which the space between adjacent directions is narrowed so as to increase the distance.
  • the oil-burning burner includes an oil gun for introducing oil fuel disposed at the center of the outlet opening of the nozzle body having a substantially rectangular cross section, and a secondary air input provided so as to surround the outer periphery of the oil gun And a secondary air input port is provided in a continuous manner on both sides of the central arc portion, which is substantially similar to a circular diffuser attached to the tip end side of the oil gun, and on both sides of the central arc portion. Since it is composed of a rectangular part with a narrower space between adjacent surfaces so as to increase the separation distance from the burner, the central arc part of the secondary air input port wraps the circular diffuser at a relatively close position. It is formed. For this reason, at the time of warming in which fuel oil is burned by the oil burning burner, sufficient secondary air is supplied to the diffuser. As a result, the combustibility of oil combustion is improved and it becomes difficult to generate smoke due to air shortage.
  • the secondary air input port so as to wrap the diffuser, the secondary air input from this region covers the secondary air kicked outward by the diffuser so that it does not face the flame of the fixed fuel burning burner.
  • the rectangular portion of the secondary air input port is formed by the combustion of the solid fuel by increasing the distance from the adjacent solid fuel burner, that is, by narrowing the port width outside the region surrounding the diffuser as much as possible. It is possible to prevent or suppress secondary air from diffusing early toward the outer periphery of the flame.
  • the solid fuel-burning burner unit according to the second aspect of the present invention is an air-burning burner according to claim 1, wherein at least one unit is disposed at a central position in the vertical direction in the wind box, and a pulverized fuel. And a solid fuel-fired burner for introducing air into the furnace, and a secondary air supply to the solid fuel-fired burner that is installed at both upper and lower ends of the wind box so as to be positioned above and below the solid fuel-fired burner 2
  • the oil burning burner and the solid fuel burning burner are alternately arranged in the vertical direction so that the solid fuel burning burner is positioned above and below the oil burning burner.
  • a solid fuel burning burner unit one oil burning burner, two solid fuel burning burners, and a burner unit in which a pair of upper and lower secondary air input ports are housed in a wind box, or a plurality of oil burning burners. It is possible to provide a burner unit in which a burning burner, a plurality of solid fuel burning burners, and a pair of upper and lower secondary air input ports are housed in a wind box.
  • the unit structure in which the number of oil burning burners installed in the wind box is small allows the required number of solid fuel burning burner units to be arranged vertically and the presence of a furnace wall between the units. It becomes possible to improve the strength of the boiler body by the divided wind box method.
  • the secondary air input port may have a multistage configuration.
  • a solid fuel-fired boiler according to a third aspect of the present invention is characterized in that the solid fuel-fired burner unit according to claim 2 in which powder fuel and air are introduced into a furnace is disposed at a corner portion or a wall surface portion in the furnace. Has been.
  • Such a solid fuel-fired boiler adopts a split wind box system, so that durability and reliability are improved by improving the strength of the boiler body as compared to a single continuous wind box system in which the vertical wind box is continuous in the vertical direction. improves.
  • the secondary air introduced from the oil-burning burner diffuses toward the outer periphery of the flame formed by the combustion of the solid fuel. In addition, it can be prevented or suppressed from being supplied quickly and directly to the outer periphery of the flame. Further, at the time of warming in which fuel oil is burned by the oil-burning burner, a sufficient amount of air is supplied to ensure the combustibility of oil combustion, and smoke and the like due to air shortage can be prevented.
  • FIG. 3 is a horizontal (horizontal) cross-sectional view of FIG. 2. It is explanatory drawing which shows the outline
  • an embodiment of an oil burning burner, a solid fuel burning burner unit, and a solid fuel burning boiler according to the present invention will be described with reference to the drawings.
  • a solid fuel burning burner provided with a warming oil burning burner
  • pulverized coal which is a powder solid fuel
  • the swirl combustion boiler 10 shown in FIG. 2 to FIG. 4 reduces the region from the burner section 12 to the additional air input section (hereinafter referred to as “AA section”) 14 by inputting air into the furnace 11 in multiple stages.
  • the atmosphere is designed to reduce NOx in combustion exhaust gas.
  • Reference numeral 20 in the figure denotes a solid fuel-fired burner that inputs pulverized coal (powdered solid fuel) and air
  • reference numeral 15 denotes an additional air injection nozzle that inputs additional air.
  • a pulverized coal mixture transport pipe 16 for conveying pulverized coal by primary air and an air supply duct 17 for supplying secondary air are connected to the solid fuel burning burner 20, and additional air is supplied.
  • An air supply duct 17 that supplies secondary air is connected to the nozzle 15.
  • the above-described swirl combustion boiler 10 is of the swirl combustion type in which the solid fuel-burning burner 20 for charging the pulverized coal (coal) and air of the pulverized fuel into the furnace 11 is arranged at each corner portion of each stage.
  • the burner unit 12 is adopted, and a swirl combustion method is employed in which one or more swirl flames are formed in each stage.
  • An oil-burning burner 30A shown in FIG. 1 is for warming that is disposed adjacent to the outer periphery of a pulverized coal burner that is a solid fuel-burning burner that inputs pulverized coal and air into the furnace, for example.
  • a pulverized coal burner (not shown) is arranged adjacent to the lower side of the oil burning burner 30A. That is, when the swirl combustion boiler 10 is started, a warming operation is performed in which fuel oil is burned by the oil burning burner 30A until the inside of the boiler such as the pulverized coal burner reaches a predetermined temperature. In this warming operation, pulverized coal is not burned by the pulverized coal burner.
  • the oil burning burner 30A has a substantially rectangular tip shape of the nozzle body 31 viewed from inside the furnace. That is, the nozzle body of the oil burning burner 30A has a substantially rectangular longitudinal cross-sectional shape, and an oil gun 32 for oil fuel injection is disposed in the axial direction at the center of the outlet opening.
  • a nozzle tip 32 a having a substantially circular cross section for injecting fuel oil is attached to the furnace-side tip of the oil gun 32.
  • a diffuser 34 is attached to the distal end side of the oil gun 32 so as to surround the outer periphery of the nozzle tip 32a.
  • the diffuser 34 is a member obtained by forming a plate material into a substantially conical shape, and the shape seen from the inside of the furnace is a concentric circle with the nozzle tip 32a.
  • a cylindrical ignition air flow path 35 is provided on the outer periphery of the diffuser 34 so as to surround the oil gun 32 and the diffuser 34.
  • a secondary air input port 40 is provided so as to surround (enclose) the outer periphery of the nozzle tip 32 a, the diffuser 34, and the ignition air flow path 35 installed at the tip of the oil gun 32. Is provided.
  • the secondary air input port 40 includes a central arc portion 41 and rectangular portions 42L and 42R that are continuously provided on the left and right end portions of the central arc portion 41.
  • the secondary air inlet port 40 has a central arc portion 41 substantially similar to the circular diffuser 34, and rectangular portions 42L and 42R are continuously provided on both sides of the central arc portion 41.
  • the rectangular portions 42L and 42R are narrowed between the surfaces in the vertical direction (adjacent direction) so as to increase the distance from the adjacent pulverized coal burner. Therefore, in the illustrated secondary air input port 40, the dimension between the upper and lower surfaces of the rectangular portions 42L and 42R is narrower than that of the conventional structure of FIG.
  • the illustrated secondary air inlet port 40 has a central arc portion 41 formed so that the dimension between the upper and lower surfaces of the rectangular portions 42L and 42R is narrower than the rectangular cross section of the nozzle body 31 and encloses the diffuser 34. It has an opening shape that bulges up and down substantially concentrically with the diffuser 34.
  • the secondary air input port 40 has a central arc 41 that is substantially similar to the circular diffuser 34 attached to the tip of the oil gun 32, and a central arc 41 Since it is composed of rectangular portions 42L and 42R which are continuously provided on both sides and are narrowed between adjacent surfaces so as to increase the distance from the pulverized coal burner, the central arc portion of the secondary air input port 40 41 is formed so as to wrap around the circular diffuser 34 at a relatively close position. That is, as compared with the conventional one having a rectangular cross section, the secondary air input port 40 exists at a position close to the end of the diffuser 34.
  • the secondary air supplied from the secondary air input port 40 is sufficiently supplied to the diffuser 34 during warming in which fuel oil is burned by the oil burning burner 30A. That is, since the secondary air supplied to the diffuser 34 is input to the entire circumference from a region close to the diffuser 34 of the secondary air input port 40, a sufficient amount of air can be secured. As a result, during the warming operation, the combustibility of oil combustion is improved, and it becomes difficult to generate smoke due to air shortage.
  • the secondary air input from this region is It interferes with the secondary air kicked outward by the diffuser 34.
  • the secondary air introduced from the oil-burning burner 30A is covered so as not to face the flame of the pulverized coal burner. That is, since the secondary air introduced from the oil burning burner 30A and guided to the outside by the diffuser 34 collides with the secondary air introduced from the periphery of the diffuser 34 and changes its flow direction, the flame of the pulverized coal burner The amount of secondary air heading to can be reduced.
  • the secondary air is brought forward toward the outer periphery of the flame formed by the combustion of the pulverized coal. Diffusion can be prevented or suppressed.
  • the amount of secondary air supplied to the pulverized coal flow of the pulverized coal burner and the flame from the secondary air input port 40 of the oil-burning burner 30A can be reduced, the high temperature oxygen remaining region formed on the outer periphery of the flame This is effective for reducing the amount of NOx generated from the coal fired boiler.
  • the oil burning burner 30A described above is used by being incorporated into, for example, a solid fuel burning burner unit (hereinafter referred to as “burner unit”).
  • the burner unit includes a wind box having a vertically long rectangular opening when viewed from inside the furnace, a single oil-burning burner 30A arranged at the center in the vertical direction in the wind box, and the upper and lower sides of the oil-burning burner 30A in the wind box.
  • the two pulverized coal burners are placed at the top and bottom of the wind box so that they are positioned above and below the two pulverized coal burners.
  • a secondary air input port for supplying secondary air to the charcoal burner.
  • the pair of upper and lower secondary air input ports are disposed above the pulverized coal burner on the upper end side in the wind box, and are disposed below the pulverized coal burner on the lower end side in the wind box.
  • the burner unit is a unit obtained by incorporating one oil-burning burner 30A, a pair of pulverized coal burners, and a pair of secondary air input ports in a relatively small wind box. Install the required number in the vertical direction. At this time, an appropriate interval is provided between the burner units adjacent in the vertical direction. As a result, a furnace wall surface is formed between the burner units.
  • the burner unit for introducing pulverized coal and air into the furnace adopts the divided wind box method and is disposed at the corner portion or the wall surface portion in the furnace. .
  • durability and reliability improve by the strength improvement of a boiler main body compared with the wind box which continues in the up-down direction with one continuous wind box system.
  • the burner unit according to the present embodiment can be configured in a split wind box system in which a required number of burner units are arranged vertically according to boiler specifications and the like. Since the furnace wall is present, the strength of the boiler body is improved and is less likely to be damaged as compared with the configuration of the continuous air box system.
  • the burner unit described above has one oil-burning burner 30A disposed in a relatively small wind box, and a pair of pulverized coal burners and a pair of secondary air input ports are incorporated above and below the oil-burning burner 30A.
  • the length of the wind box is extended in the vertical direction, and two or more oil-burning burners 30A and three or more pulverized coal burners are alternately arranged in the vertical direction in the wind box to form a unit. May be.
  • the oil burning burner 30A is arranged at the center in the vertical direction in the wind box, and since there are always pulverized coal burners above and below the oil burning burner 30A, the number of pulverized coal burners is always higher than that of the oil burning burner 30A.
  • the secondary air input ports for supplying secondary air to the pulverized coal burner are located at the upper and lower end portions in the wind box so as to be positioned above and below the pulverized coal burner, that is, in the wind box. Is disposed above the pulverized coal burner on the upper end side, and is disposed below the pulverized coal burner on the lower end side in the wind box.
  • the secondary air input port is installed in a direction away from the upper and lower sides. That is, the secondary air input port installed at the upper end of the wind box is angled upward from the horizontal direction. Conversely, the secondary air input port installed at the lower end of the wind box is The angle of the direction is given. If it does in this way, the secondary air thrown in from the secondary air throwing-in port will be thrown in the direction away from the flame formed by combustion of pulverized coal. For this reason, it can suppress or prevent that a high temperature high oxygen area
  • the secondary air input port may have a multistage configuration.
  • the amount of secondary air supplied from the above-described oil burning burner 30A that is, the amount of secondary air supplied from the oil burning burner 30A to the pulverized coal burner is equal to the amount of air supplied from the secondary air input port. It is desirable to be set to. That is, half of the amount of secondary air introduced into the oil-burning burner 30A is supplied to the pulverized coal burner located above, and the remaining half is supplied to the pulverized coal burner located below. Therefore, substantially the same amount of secondary air is supplied to the pair of upper and lower pulverized coal burners from above and below each pulverized coal burner.
  • the secondary air input from the oil burning burner 30A is It is possible to prevent or suppress the diffusion toward the outer periphery of the flame formed by the combustion of pulverized coal or the like (solid fuel) and the rapid and direct supply to the outer periphery of the flame. Further, at the time of warming in which fuel oil is burned by the oil-burning burner 30A, a sufficient amount of air is supplied to ensure combustibility of oil combustion, and smoke generation due to air shortage can be prevented.

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Abstract

微粉炭及び空気を炉内へ投入する微粉炭バーナの外周に隣接して配置されるウォーミング用の油焚きバーナ（３０Ａ）が、略矩形断面としたノズル本体（３１）の出口開口中心に配置した油燃料投入用のオイルガン（３２）と、オイルガン（３２）の外周を取り囲むように設けた２次空気投入ポート（４０）とを備え、２次空気投入ポート（４０）は、オイルガン（３２）の先端部側に取り付けられた円形のディフューザ（３４）と略相似形にした中央円弧部（４１）と、中央円弧部（４１）の両側に連続して設けられ、微粉炭バーナとの離間距離を増すように隣接方向の面間を狭めた矩形部（４２Ｌ，４２Ｒ）とにより構成されている。

Description

油焚きバーナ、固体燃料焚きバーナユニット及び固体燃料焚きボイラ
　本発明は、たとえば微粉炭等の固体燃料（粉体燃料）を焚く固体燃料焚きバーナを備えたボイラに適用されるウォーミング用の油焚きバーナ、この油焚きバーナを備えた固体燃料焚きバーナユニット及び固体燃料焚きボイラに関する。
　従来、固体燃料焚きのボイラには、たとえば固体燃料として微粉炭（石炭）を焚く微粉炭焚きボイラがある。このような微粉炭焚きボイラにおいては、旋回燃焼ボイラ及び対向燃焼ボイラという二種類の燃焼方式が知られており、いずれの方式においても、固体燃料を燃焼させる前にウォーミングアップ運転が必要となる。
　このうち、旋回燃焼ボイラにおいては、微粉炭バーナの上下にボイラウォーミング用の油焚きバーナが設置されている。（たとえば、特許文献１を参照）
　上述した油焚きバーナは、たとえば図５に示す構成例のように、火炉内から見た風箱５０の正面図において、上段から二次空気投入ポート５１、油焚きバーナ３０、微粉炭バーナ５２、油焚きバーナ３０・・・微粉炭バーナ５２、補助空気投入ポート５３の順に配置されており、油焚きバーナ３０及び微粉炭バーナ５２を複数組上下方向に組み合わせることにより、火炉高さ方向に連続した一体型として使用されている。
　上述した油焚きバーナ３０は、たとえば図６に示すように、火炉内から見たノズル本体３１の先端形状（本体の断面形状）が矩形とされ、出口開口中央部に燃料油を噴射投入するオイルガン３２のノズルチップ３２ａが配置されている。そして、ノズル本体３１の内部には、略円形断面となるノズルチップ３２ａの外周を取り囲むようにして、二次空気投入ポート（ノズル）３３が設けられている。この二次空気投入ポート３３は、ノズル本体３１の先端形状より若干小さな開口面積となるように上下方向を若干絞った略同形状の矩形とされる。
　なお、図中の符号３４は、ノズルチップ３２ａの周囲に形成された略円錐形状のディフューザであり、ディフューザ３４の外周を取り囲むようにして円筒形状の着火用空気流路３５が設けられている。
特開２０１０－９１２４４号公報
　上述した従来の微粉炭バーナ構造では、微粉炭バーナの上下直近に油焚きバーナが設置されているため、ボイラのウォーミング終了後に微粉炭バーナで微粉炭を燃焼させる際、油焚きバーナからは２次空気のみが投入される。すなわち、ウォーミング終了後の油焚きバーナは、燃料油の噴射のみが停止されることになるので、２次空気は微粉炭燃焼時にそのまま投入される。
　従って、この２次空気は、微粉炭バーナから投入された微粉炭が燃焼する火炎の外周部に向けて拡散し、迅速に供給される状況となる。
　この結果、微粉炭燃焼時の火炎は、油焚きバーナ近傍の火炎外周部が高温酸素残存領域（高温高酸素領域）となり、特に２次空気が集中する領域では、高温酸素残存領域が強くなってＮＯｘ発生量を増加させる要因となる。
　一方、油焚きバーナの二次空気投入ポート３３を細く設計すると、開口部中央に設置されるディフーザの周囲に十分な空気が供給されなくなるので、ボイラ起動時のウォーミング等においては、空気不足により発煙を生じることが懸念される。
　特に、ディフューザ形式の油焚きバーナを採用した場合、油焚きバーナから投入された２次空気は、ディフューザにより外側の微粉炭流方向に蹴られて拡散するので、隣接する微粉炭バーナから投入された微粉炭流に直接作用するようになり、従って、火炎外周に高温酸素残存領域を形成する原因となっていた。すなわち、微粉炭バーナでは火炎の外周で着火が起こり、火炎の外周において大量の空気が混合されることになるので、火炎外周の燃焼は、火炎外周の高温酸素残存領域において酸素濃度が高い高温状態で進行することになり、従って、ＮＯｘは火炎外周で発生する。
　こうして火炎外周の高温酸素残存領域で発生したＮＯｘは、火炎外周を通過するため火炎内部と比較して還元が遅れることとなり、これが石炭焚きボイラからＮＯｘを発生させる要因となっていた。
　このような背景から、油焚きバーナを備えた固体燃料焚きバーナにおいては、油焚きバーナから投入される２次空気が、微粉炭の燃焼により形成される火炎の外周部に向けて拡散し、火炎外周部に対して迅速かつ直接に供給されることを防止または抑制することが望まれる。また、油焚きバーナで燃料油を燃焼させるウォーミング時においては、空気不足による発煙等を生じないようにするため、油燃焼の燃焼性を確保することが求められる。
　本発明は、上記の課題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、油燃焼時の燃焼性を確保でき、しかも、微粉炭等の固体燃料燃焼時に油焚きバーナから投入される２次空気が、火炎外周に向けて早期に拡散することを防止または抑制した油焚きバーナ、この油焚きバーナを備えた固体燃料焚きバーナユニット及び固体燃料焚きボイラを提供することにある。
　本発明は、上記の課題を解決するため、下記の手段を採用した。
　本発明の第１の態様に係る油焚きバーナは、粉体燃料及び空気を炉内へ投入する固体燃料焚きバーナの外周に隣接して配置されるウォーミング用の油焚きバーナであって、前記油焚きバーナが、略矩形断面としたノズル本体の出口開口中心に配置した油燃料投入用のオイルガンと、該オイルガンの外周を取り囲むように設けた２次空気投入ポートとを備え、前記２次空気投入ポートが、前記オイルガンの先端部側に取り付けられた円形のディフューザと略相似形の中央円弧部と、該中央円弧部の両側に連続して設けられ、前記固体燃料バーナとの離間距離を増すように隣接方向の面間を狭めた矩形部とにより構成されている。
　前記第１の態様に係る油焚きバーナが、略矩形断面としたノズル本体の出口開口中心に配置した油燃料投入用のオイルガンと、該オイルガンの外周を取り囲むように設けた２次空気投入ポートとを備え、２次空気投入ポートが、オイルガンの先端部側に取り付けられた円形のディフューザと略相似形の中央円弧部と、該中央円弧部の両側に連続して設けられ、固体燃料バーナとの離間距離を増すように隣接方向の面間を狭めた矩形部とにより構成されているので、２次空気投入ポートの中央円弧部は、比較的近い位置で円形のディフューザを包み込むように形成される。このため、油焚きバーナで燃料油を燃焼させるウォーミング時には、ディフューザに十分な２次空気が供給されるようになる。この結果、油燃焼の燃焼性が向上して空気不足による発煙等を生じにくくなる。
　また、ディフューザを包むように２次空気投入ポートを形成することにより、この領域から投入された２次空気は、ディフューザにより外側に蹴られた２次空気が固定燃料焚きバーナの火炎に向かわないようカバーする。
　さらに、２次空気投入ポートの矩形部は、隣接する固体燃料バーナとの距離が増したことにより、すなわち、ディフューザを取り囲む領域以外のポート幅を極力狭めたことにより、固体燃料の燃焼により形成される火炎の外周に向けて２次空気が早期に拡散することを防止または抑制できる。
　本発明の第２の態様に係る固体燃料焚きバーナユニットは、風箱と、前記風箱内の上下方向中心位置に少なくとも１台を配置した請求項１に記載の油焚きバーナと、粉体燃料及び空気を炉内へ投入する固体燃料焚きバーナと、前記固体燃料焚きバーナの上下に位置するよう前記風箱内の上下両端部に設置され、前記固体燃料焚きバーナに２次空気を供給する２次空気投入ポートとを備え、前記油焚きバーナ及び前記固体燃料焚きバーナは、前記油焚きバーナの上下に前記固体燃料焚きバーナが位置するよう上下方向へ交互に配置されている。
　このような固体燃料焚きバーナユニットによれば、１台の油焚きバーナ、２台の固体燃料焚きバーナ及び上下一対の２次空気投入ポートを風箱内に収納したバーナユニットや、複数台の油焚きバーナ、複数台の固体燃料焚きバーナ及び上下一対の２次空気投入ポートを風箱内に収納したバーナユニットとすることが可能である。特に、風箱内に設置する油焚きバーナの数が少ないユニット構造とすることにより、必要な数の固体燃料焚きバーナユニットを上下に配設する構成が可能となり、ユニット間に炉壁を存在させる分割風箱方式によりボイラ本体の強度を向上させることが可能になる。
　この場合、２次空気投入ポートは、上下に離間する方向へ向けて設置することが望ましく、これにより、固体燃料の燃焼により形成される火炎の外周に形成される高温高酸素領域の抑制または防止が可能になり、しかも、固体燃料焚きバーナユニットのコンパクト化にも有効である。
　なお、固体燃料焚きバーナユニットの上下方向距離を増すため、２次空気投入ポートを多段構成としてもよい。
　本発明の第３の態様に係る固体燃料焚きボイラは、粉体燃料及び空気を炉内へ投入する請求項２に記載の固体燃料焚きバーナユニットが、前記炉内のコーナ部あるいは壁面部に配置されている。
　このような固体燃料焚きボイラは、分割風箱方式を採用したことにより、上下方向に連続する風箱が１つの連続風箱方式と比較して、ボイラ本体の強度向上により耐久性や信頼性が向上する。
　上述した本発明の油焚きバーナによれば、微粉炭等の固体燃料が燃焼する際、油焚きバーナから投入される２次空気が固体燃料の燃焼により形成される火炎の外周部に向けて拡散し、火炎外周部に対して迅速かつ直接に供給されることを防止または抑制できる。
　また、油焚きバーナで燃料油を燃焼させるウォーミング時においては、十分な空気量を供給して油燃焼の燃焼性を確保し、空気不足による発煙等を防止できる。
本発明に係る油焚きバーナの一実施形態を示す図であり、（ａ）は火炉内から見た油焚きバーナ及び固体燃料焚きバーナの正面図、（ｂ）は油焚きバーナの縦断面図である。 本発明に係る固体燃料焚きボイラ（石炭焚きボイラ）の構成例を示す縦断面図である。 図２の横（水平）断面図である。 追加空気投入部を備えて空気を多段投入する固体燃料焚きボイラの概要を示す説明図である。 従来の油焚きバーナを備えた固体燃料焚きバーナについて、連続風箱方式の構成例を火炉内から見た正面図である。 油焚きバーナの従来例を示す図であり、（ａ）は火炉内から見た正面図、（ｂ）は（ａ）の縦断面図である。
　以下、本発明に係る油焚きバーナ、固体燃料焚きバーナユニット及び固体燃料焚きボイラの一実施形態を図面に基づいて説明する。なお、本実施形態では、ウォーミング用の油焚きバーナを備えた固体燃料焚きバーナの一例として、旋回燃焼ボイラに適用された微粉炭（粉体の固体燃料である石炭）を燃料とする固体燃料焚きバーナ（微粉炭バーナ）について説明するが、これに限定されることはない。
　図２～図４に示す旋回燃焼ボイラ１０は、火炉１１内へ空気を多段で投入することにより、バーナ部１２から追加空気投入部（以下、「ＡＡ部」と呼ぶ）１４までの領域を還元雰囲気にして燃焼排ガスの低ＮＯｘ化を図っている。
　図中の符号２０は微粉炭（粉体の固体燃料）及び空気を投入する固体燃料焚きバーナ、１５は追加空気を投入する追加空気投入ノズルである。固体燃料焚きバーナ２０には、たとえば図２に示すように、微粉炭を１次空気で搬送する微粉炭混合気輸送管１６及び２次空気を供給する送気ダクト１７が接続され、追加空気投入ノズル１５には、２次空気を供給する送気ダクト１７が接続されている。
　このように、上述した旋回燃焼ボイラ１０は、粉体燃料の微粉炭（石炭）及び空気を火炉１１内へ投入する固体燃料焚きバーナ２０が各段の各コーナ部に配置される旋回燃焼方式のバーナ部１２とされ、各段にそれぞれ１または複数の旋回火炎が形成される旋回燃焼方式を採用している。
　図１に示す油焚きバーナ３０Ａは、たとえば微粉炭及び空気を炉内へ投入する固体燃料焚きバーナである微粉炭バーナの外周に隣接して配置されるウォーミング用である。
　図示の構成例では、油焚きバーナ３０Ａの下方に隣接して微粉炭バーナ（不図示）が配置されている。すなわち、旋回燃焼ボイラ１０を起動する際には、微粉炭バーナ等のボイラ内が所定の温度に到達するまで、油焚きバーナ３０Ａにて燃料油を燃焼させるウォーミング運転が行われる。なお、このウォーミング運転では、微粉炭バーナによる微粉炭の燃焼は行われない。
　油焚きバーナ３０Ａは、図１（ａ）に示すように、火炉内から見たノズル本体３１の先端形状が略矩形である。すなわち、油焚きバーナ３０Ａのノズル本体は、縦断面形状が略矩形となり、その出口開口中心位置には、油燃料投入用のオイルガン３２が軸方向に配置されている。オイルガン３２の火炉側先端には、燃料油を噴射する略円形断面のノズルチップ３２ａが取り付けられている。
　そして、オイルガン３２の先端部側には、ノズルチップ３２ａの外周部を囲むようにしてディフューザ３４が取り付けられている。このディフューザ３４は、板材を略円錐形状に成形した部材であり、火炉内から見た形状がノズルチップ３２ａと同心の円形となる。
　また、ディフューザ３４の外周には、オイルガン３２及びディフューザ３４を取り囲むようにして、円筒形状の着火用空気流路３５が設けられている。
　オイルガン３２の先端部近傍には、オイルガン３２の先端に設置されたノズルチップ３２ａ、ディフューザ３４及び着火用空気流路３５の外周を取り囲む（包む）ようにして、２次空気投入ポート４０が設けられている。この２次空気投入ポート４０は、中央円弧部４１と、中央円弧部４１の左右両端部側に連続して設けられた矩形部４２Ｌ、４２Ｒとにより構成されている。
　すなわち、２次空気投入ポート４０は、中央円弧部４１が円形のディフューザ３４と略相似形となり、この中央円弧部４１の両側に連続して矩形部４２Ｌ、４２Ｒが設けられている。この矩形部４２Ｌ、４２Ｒは、隣接する微粉炭バーナとの離間距離を増すように、上下方向（隣接方向）の面間が狭められている。従って、図示の２次空気投入ポート４０は、矩形部４２Ｌ，４２Ｒの上下面間寸法が図６の従来構造と比較して狭められている。換言すれば、図示の２次空気投入ポート４０は、矩形部４２Ｌ，４２Ｒの上下面間寸法がノズル本体３１の矩形断面より絞られ、かつ、ディフューザ３４を包むように形成された中央円弧部４１がディフューザ３４と略同心円状に上下方向へ膨出した開口形状となっている。
　このように構成された油焚きバーナ３０Ａは、２次空気投入ポート４０が、オイルガン３２の先端部に取り付けられた円形のディフューザ３４と略相似形の中央円弧部４１と、中央円弧部４１の両側に連続して設けられ、微粉炭バーナとの離間距離を増すように隣接方向の面間を狭めた矩形部４２Ｌ，４２Ｒとにより構成されているので、２次空気投入ポート４０の中央円弧部４１は、比較的近い位置で円形のディフューザ３４を包み込むように形成される。すなわち、従来の全体が矩形断面のものと比較すれば、ディフューザ３４の端部と近い位置に２次空気投入ポート４０が存在することとなる。
　このため、油焚きバーナ３０Ａで燃料油を燃焼させるウォーミング時には、２次空気投入ポート４０から投入される２次空気が、ディフューザ３４に対して十分に供給されるようになる。すなわち、ディフューザ３４に供給される２次空気は、２次空気投入ポート４０のディフューザ３４に近い領域から全周に投入されるため、十分な空気量を確保することが可能になる。
　この結果、ウォーミング運転時においては、油燃焼の燃焼性が向上して空気不足による発煙等を生じにくくなる。
　一方、２次空気投入ポート４０の矩形部４２Ｌ，４２Ｒは、微粉炭バーナとの離間距離を増すように隣接方向の面間が狭められているので、この領域から投入された２次空気は、ディフューザ３４により外側に蹴られた２次空気と干渉する。この結果、ウォーミング運転終了後の通常運転時においては、油焚きバーナ３０Ａから投入される２次空気が微粉炭バーナの火炎に向かわないようカバーする。すなわち、油焚きバーナ３０Ａから投入されてディフューザ３４により外側に導かれた２次空気は、ディフューザ３４の周囲から投入された２次空気と衝突して流れ方向が変化するので、微粉炭バーナの火炎に向かう２次空気量を低減できる。
　また、２次空気投入ポート４０の矩形部４２Ｌ，４２Ｒは、隣接する微粉炭バーナとの離間距離が増したので、微粉炭の燃焼により形成される火炎の外周に向けて２次空気が早期に拡散することを防止または抑制できる。
　このようにして、油焚きバーナ３０Ａの２次空気投入ポート４０から微粉炭バーナの微粉炭流や火炎に供給される２次空気量を低減できると、火炎外周に形成される高温酸素残存領域が抑制され、石炭焚きボイラから発生するＮＯｘ量の低減に有効となる。
　また、上述した油焚きバーナ３０Ａは、たとえば固体燃料焚きバーナユニット（以下、「バーナユニット」と呼ぶ）に組み込んで使用される。
　バーナユニットは、火炉内から見て縦長の矩形開口部とした風箱と、風箱内の上下方向中心位置に配置した１台の油焚きバーナ３０Ａと、風箱内で油焚きバーナ３０Ａの上下に配置され、微粉炭流（微粉炭及び空気）を炉内へ投入する２台の微粉炭バーナと、両微粉炭バーナの上下に位置するよう風箱内の上下両端部に設置され、両微粉炭バーナにそれぞれ２次空気を供給する２次空気投入ポートとを備えている。なお、上下一対の２次空気投入ポートは、風箱内の上端部側において微粉炭バーナの上方に配置され、風箱内の下端部側において微粉炭バーナの下方に配置されている。
　すなわち、バーナユニットは、比較的小さな風箱内に１台の油焚きバーナ３０Ａ、一対の微粉炭バーナ及び一対の２次空気投入ポートを組み込んでユニット化したものであり、このバーナユニットを火炉内の上下方向に必要数を複数並べて設置する。このとき、上下方向に隣接するバーナユニット間には、適宜間隔を設けて設置する。この結果、バーナユニット間には、炉壁面が形成されている。
　上述したように、本実施形態の旋回燃焼ボイラ１０は、微粉炭及び空気を炉内へ投入するバーナユニットが、分割風箱方式を採用して炉内のコーナ部あるいは壁面部に配置されている。このため、上下方向に連続する風箱が１つの連続風箱方式と比較して、ボイラ本体の強度向上により耐久性や信頼性が向上する。すなわち、本実施形態のバーナユニットは、ボイラ仕様等に応じて必要数のバーナユニットを上下に配設する分割風箱方式の構成が可能となり、このような分割風箱方式は、バーナユニット間に炉壁が存在する方式となるため、連続風箱方式の構成と比較すれば、ボイラ本体の強度が向上して破損しにくくなる。
　ところで、上述したバーナユニットは、比較的小さな風箱内に１台の油焚きバーナ３０Ａを配設し、油焚きバーナ３０Ａの上下に一対の微粉炭バーナ及び一対の２次空気投入ポートを組み込んでユニット化したが、風箱の長さを上下方向に延長し、この風箱内に２台以上の油焚きバーナ３０Ａ及び３台以上の微粉炭バーナを上下方向へ交互に配設してユニット化してもよい。
　この場合、油焚きバーナ３０Ａは風箱内の上下方向中心位置に配置され、油焚きバーナ３０Ａの上下には必ず微粉炭バーナが存在するので、微粉炭バーナの台数は、油焚きバーナ３０Ａより必ず１台多くなる。なお、このようなバーナユニットにおいても、微粉炭バーナに２次空気を供給する２次空気投入ポートは、微粉炭バーナの上下に位置するよう風箱内の上下両端部に、すなわち、風箱内の上端部側において微粉炭バーナの上方に配置され、風箱内の下端部側において微粉炭バーナの下方に配置されている。
　また、この場合の２次空気投入ポートは、上下に離間する方向へ向けて設置することが望ましい。すなわち、風箱の上端部に設置された２次空気投入ポートは、水平方向より上向きの角度がつけられ、反対に、風箱の下端部に設置された２次空気投入ポートは、水平方向よりした向きの角度がつけられている。
　このようにすれば、２次空気投入ポートから投入される２次空気は、微粉炭の燃焼により形成される火炎から離間する方向へ投入される。このため、微粉炭が燃焼する火炎の外周に高温高酸素領域が形成されることを抑制または防止でき、バーナユニットのコンパクト化にも有効である。
　また、バーナユニットの上下方向距離を増すため、２次空気投入ポートを多段構成としてもよい。
　また、上述した油焚きバーナ３０Ａから投入される２次空気量は、すなわち、油焚きバーナ３０Ａから微粉炭バーナに供給する２次空気量は、２次空気投入ポートから投入される空気量と同等に設定されていることが望ましい。すなわち、油焚きバーナ３０Ａ形投入される２次空気量は、その半分が上方に位置する微粉炭バーナに供給され、残る半分が下方に位置する微粉炭バーナに供給される。従って、上下一対の微粉炭バーナに対し、各微粉炭バーナの上下から、略同量の２次空気が投入されることとなる。
　上述したように、本実施形態の油焚きバーナ、固体燃料焚きバーナユニット及び固体燃料焚きボイラによれば、微粉炭等の固体燃料が燃焼する際、油焚きバーナ３０Ａから投入される２次空気が微粉炭等（固体燃料）の燃焼により形成される火炎の外周部に向けて拡散し、火炎外周部に対して迅速かつ直接に供給されることを防止または抑制できる。
　また、油焚きバーナ３０Ａで燃料油を燃焼させるウォーミング時においては、十分な空気量を供給して油燃焼の燃焼性を確保し、空気不足による発煙等を防止できる。
　　従って、上述した油焚きバーナ３０Ａの採用により、最終的に固体燃料焚きボイラから排出されるＮＯｘ量を低減することができる。
　なお、本発明は上述した実施形態に限定されることはなく、その要旨を逸脱しない範囲内において適宜変更することができる。
　１０　　旋回燃焼ボイラ
　１１　　火炉
　１２　　バーナ部
　１４　　追加空気投入部（ＡＡ部）
　２０　　固体燃料焚きバーナ
　３０，３０Ａ　　油焚きバーナ
　３１　　ノズル本体
　３２　　オイルガン
　３２ａ　　ノズルチップ
　３３，４０　　２次空気投入ポート
　３４　　ディフューザ
　４１　　中央円弧部
　４２Ｌ，４２Ｒ　　矩形部

Claims (3)

  1. 　粉体燃料及び空気を炉内へ投入する固体燃料焚きバーナの外周に隣接して配置されるウォーミング用の油焚きバーナであって、
    　前記油焚きバーナが、略矩形断面としたノズル本体の出口開口中心に配置した油燃料投入用のオイルガンと、該オイルガンの外周を取り囲むように設けた２次空気投入ポートとを備え、
    　前記２次空気投入ポートが、前記オイルガンの先端部側に取り付けられた円形のディフューザと略相似形の中央円弧部と、該中央円弧部の両側に連続して設けられ、前記固体燃料バーナとの離間距離を増すように隣接方向の面間を狭めた矩形部とにより構成されている油焚きバーナ。
  2. 　風箱と、前記風箱内の上下方向中心位置に少なくとも１台を配置した請求項１に記載の油焚きバーナと、粉体燃料及び空気を炉内へ投入する固体燃料焚きバーナと、前記固体燃料焚きバーナの上下に位置するよう前記風箱内の上下両端部に設置され、前記固体燃料焚きバーナに２次空気を供給する２次空気投入ポートとを備え、
    　前記油焚きバーナ及び前記固体燃料焚きバーナは、前記油焚きバーナの上下に前記固体燃料焚きバーナが位置するよう上下方向へ交互に配置されている固体燃料焚きバーナユニット。
  3. 　粉体燃料及び空気を炉内へ投入する請求項２に記載の固体燃料焚きバーナユニットが、前記炉内のコーナ部あるいは壁面部に配置されている固体燃料焚きボイラ。
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