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
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Abstract
Description
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)
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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、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。
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。
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。
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)
- 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。 - 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。 - 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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