WO2022024386A1 - Cyclone burner, nozzle unit, and cyclone burner alteration method - Google Patents
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23D—BURNERS
- F23D1/00—Burners for combustion of pulverulent fuel
- F23D1/02—Vortex burners, e.g. for cyclone-type combustion apparatus
Abstract
The purpose of the present invention is to improve ignition in a cyclone burner. A cyclone burner (100, 200) that is inserted in a burner slot (31) drilled in a wall part (30) of a furnace (21) is composed of: a cylindrical part (2a) that is supplied with a mixed fluid of a solid fuel and primary air from a tangential direction; and a hollow truncated cone part (2b) that decreases in diameter towards the tip end side thereof, and is provided at the tip end part of the cylindrical part. The cyclone burner further comprises: a cyclone-type concentrator (2) positioned coaxially with the central axis (C) of the cyclone burner; a fuel nozzle (6) that discharges the mixed fluid and is provided at the tip end part of the cyclone-type concentrator; a combustion air nozzle (10) that discharges combustion air and is provided concentrically with the fuel nozzle on the outer peripheral side of the fuel nozzle; and a flame stabilizer (17) that is provided on the outer peripheral side of the tip end part of the fuel nozzle.
Description
本発明は、微粉炭などの固体燃料を燃焼させるサイクロンバーナ、サイクロンバーナの先端部に取り付けられるノズルユニット、および既設のボイラ装置に取り付けられたサイクロンバーナの改造方法に関する。
The present invention relates to a cyclone burner that burns solid fuel such as pulverized coal, a nozzle unit attached to the tip of the cyclone burner, and a method for modifying the cyclone burner attached to an existing boiler device.
本技術分野の背景技術として、例えば特許文献１には、円筒外部バレルにより形成されたハウジングと、中空円錐台と、円筒注入ノズル（燃料ノズル）と、を備えたサイクロンバーナが記載されている。特許文献１に記載のサイクロンバーナでは、円筒外部バレルに接線方向から固体燃料と一次空気との混合流体が供給され、中空円錐台部出口までに旋回流による遠心力で固体燃料が濃縮される。そして、濃縮された固体燃料を含む混合流体は、円筒注入ノズルの出口にて高温のスリーブエア（燃焼用空気）と混合し、円筒注入ノズルから火炉内に噴出する。これにより、固体燃料の着火の促進が図られている。
As a background technique in the present technical field, for example, Patent Document 1 describes a cyclone burner including a housing formed by a cylindrical outer barrel, a hollow truncated cone, and a cylindrical injection nozzle (fuel nozzle). In the cyclone burner described in Patent Document 1, a mixed fluid of solid fuel and primary air is supplied to the outer cylinder of the cylinder from the tangential direction, and the solid fuel is concentrated by centrifugal force due to a swirling flow to the outlet of the hollow truncated cone portion. Then, the mixed fluid containing the concentrated solid fuel is mixed with the high-temperature sleeve air (combustion air) at the outlet of the cylindrical injection nozzle, and is ejected from the cylindrical injection nozzle into the furnace. This promotes the ignition of solid fuel.
しかしながら、特許文献１では、せっかく濃縮された固体燃料がバーナ出口でスリーブエアと混合されるため、固体燃焼の濃度が低下し、固体燃料が火炉内で十分に着火しない場合もある。特に、ボイラ装置の低負荷運転時には、固体燃料に対する一次空気の割合が増加するため、固体燃料が十分に着火しない可能性が高い。
However, in Patent Document 1, since the concentrated solid fuel is mixed with the sleeve air at the burner outlet, the concentration of solid combustion decreases, and the solid fuel may not be sufficiently ignited in the furnace. In particular, during low-load operation of the boiler device, the ratio of primary air to solid fuel increases, so there is a high possibility that the solid fuel will not ignite sufficiently.
そこで、本発明は、サイクロンバーナの着火改善を図ることを目的とする。
Therefore, the present invention aims to improve the ignition of the cyclone burner.
上記目的を達成するために、本発明の一態様は、火炉の壁部に穿設されたバーナスロートに挿入されるサイクロンバーナであって、固体燃料と一次空気との混合流体が接線方向から供給される円筒部と、前記円筒部の先端部に設けられ、先端側に向かうに連れて縮径する中空の円錐台部と、を含んで構成されると共に、前記サイクロンバーナの中心軸と同軸上に配置されるサイクロン式濃縮器と、前記サイクロン式濃縮器の先端部に設けられ、前記混合流体を噴出する燃料ノズルと、前記燃料ノズルの外周側に前記燃料ノズルと同心円状に設けられ、燃焼用空気を噴出する燃焼用空気ノズルと、前記燃料ノズルの先端部の外周側に設けられる保炎器と、を備えたことを特徴とする。
In order to achieve the above object, one aspect of the present invention is a cyclone burner inserted into a burner throat drilled in a wall of a furnace, in which a mixed fluid of solid fuel and primary air is supplied from a tangential direction. It is configured to include a cylindrical portion to be formed and a hollow conical base portion provided at the tip portion of the cylindrical portion and whose diameter is reduced toward the tip side, and is coaxial with the central axis of the cyclone burner. A cyclone-type concentrator arranged in the above, a fuel nozzle provided at the tip of the cyclone-type concentrator, and a fuel nozzle for ejecting the mixed fluid, and a fuel nozzle concentrically provided on the outer peripheral side of the fuel nozzle to burn. It is characterized by being provided with a combustion air nozzle for ejecting fuel air and a flame holder provided on the outer peripheral side of the tip of the fuel nozzle.
本発明によれば、サイクロンバーナの着火改善を図ることができる。なお、上記した以外の課題、構成および効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。
According to the present invention, the ignition of the cyclone burner can be improved. Issues, configurations and effects other than those described above will be clarified by the following description of the embodiments.
以下、本発明の各実施形態について図面を参照して説明する。図１は本発明の各実施形態に係るサイクロンバーナが適用されるボイラ装置の全体構成を示す側面図である。図１に示すボイラ装置は、下部火炉２１と、上部火炉２５と、火炉出口２６とを備える。下部火炉２１の肩部には、複数のサイクロンバーナ１００が噴出方向を下向きにして設けられている。
Hereinafter, each embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a side view showing an overall configuration of a boiler device to which a cyclone burner according to each embodiment of the present invention is applied. The boiler device shown in FIG. 1 includes a lower furnace 21, an upper furnace 25, and a furnace outlet 26. A plurality of cyclone burners 100 are provided on the shoulder of the lower furnace 21 with the ejection direction facing downward.
各サイクロンバーナ１００には、微粉炭（固体燃料）と一次空気（搬送用空気）との混合流体１が供給される。各サイクロンバーナ１００からの微粉炭と一次空気の混合流体噴流３は、下部火炉２１内にて燃焼され、点線矢印で示される火炎流動パターン２４に沿って上部火炉２５を流れた後、火炉出口２６から図示しない後部伝熱管領域を経てボイラ出口に到達し、燃焼排ガスとして排出される。ボイラ出口の下流には、図示しない排ガス処理装置が設置されており、燃焼排ガスは、排ガス処理装置にて無害化された後に、大気に排出される。なお、本実施形態では、微粉炭として、低揮発分固体燃料である無煙炭を用いているが、その他の種類の石炭やバイオマス等の固体燃料を用いても良い。
A mixed fluid 1 of pulverized coal (solid fuel) and primary air (transport air) is supplied to each cyclone burner 100. The mixed fluid jet 3 of pulverized coal and primary air from each cyclone burner 100 is burned in the lower furnace 21 and flows through the upper furnace 25 along the flame flow pattern 24 indicated by the dotted arrow, and then the furnace outlet 26. It reaches the boiler outlet through the rear heat transfer tube region (not shown) and is discharged as combustion exhaust gas. An exhaust gas treatment device (not shown) is installed downstream of the boiler outlet, and the combustion exhaust gas is discharged to the atmosphere after being detoxified by the exhaust gas treatment device. In the present embodiment, anthracite, which is a low volatile solid fuel, is used as the pulverized coal, but other types of coal, solid fuel such as biomass, etc. may be used.
下部火炉２１の肩部には、風箱１２が設けられている。風箱１２には、燃焼用空気１１が供給される。風箱１２には複数の空気流量調整装置１３（ダンパとも称される）が設けられており、これら空気流量調整装置１３により、下部火炉２１に供給される燃焼用空気１１の流量が調整される。燃焼用空気１１は、各サイクロンバーナ１００に供給されるほか、追加空気１５として下部火炉２１内に噴出される。
A wind box 12 is provided on the shoulder of the lower furnace 21. Combustion air 11 is supplied to the air box 12. The air box 12 is provided with a plurality of air flow rate adjusting devices 13 (also referred to as dampers), and these air flow rate adjusting devices 13 adjust the flow rate of the combustion air 11 supplied to the lower furnace 21. .. The combustion air 11 is supplied to each cyclone burner 100 and is ejected into the lower furnace 21 as additional air 15.
なお、下部火炉２１の下部には灰処理装置２３が設けられており、微粉炭の燃焼により生成された灰は、下部火炉２１内を落下し、火炉ホッパ２２を介して灰処理装置２３で捕集冷却後、系外に排出される。
An ash treatment device 23 is provided in the lower part of the lower furnace 21, and the ash generated by the combustion of pulverized coal falls in the lower furnace 21 and is captured by the ash treatment device 23 via the furnace hopper 22. After collecting and cooling, it is discharged to the outside of the system.
［第１実施形態］
次に、本発明の第１実施形態に係るサイクロンバーナについて説明する。図２Ａは本発明の第１実施形態に係るサイクロンバーナの構成図、図２Ｂは図２ＡのＩＩＢ－ＩＩＢ断面図、図２Ｃは図２ＡのＩＩＣ－ＩＩＣ断面図である。図２Ａに示すように、サイクロンバーナ１００は、そのノズル先端（バーナ出口側）が下部火炉２１（図１参照）の壁部である水壁３０に穿設されたバーナスロート３１の内側に下向きに挿入されるように取り付けられる。なお、バーナスロート３１は、円筒状に形成された開口部である。 [First Embodiment]
Next, the cyclone burner according to the first embodiment of the present invention will be described. 2A is a block diagram of a cyclone burner according to the first embodiment of the present invention, FIG. 2B is a sectional view taken along line IIB-IIB of FIG. 2A, and FIG. 2C is a sectional view taken along line IIC-IIC of FIG. 2A. As shown in FIG. 2A, thecyclone burner 100 has its nozzle tip (burner outlet side) facing downward inside the burner throat 31 bored in the water wall 30 which is the wall portion of the lower furnace 21 (see FIG. 1). Attached to be inserted. The burner throat 31 is an opening formed in a cylindrical shape.
次に、本発明の第１実施形態に係るサイクロンバーナについて説明する。図２Ａは本発明の第１実施形態に係るサイクロンバーナの構成図、図２Ｂは図２ＡのＩＩＢ－ＩＩＢ断面図、図２Ｃは図２ＡのＩＩＣ－ＩＩＣ断面図である。図２Ａに示すように、サイクロンバーナ１００は、そのノズル先端（バーナ出口側）が下部火炉２１（図１参照）の壁部である水壁３０に穿設されたバーナスロート３１の内側に下向きに挿入されるように取り付けられる。なお、バーナスロート３１は、円筒状に形成された開口部である。 [First Embodiment]
Next, the cyclone burner according to the first embodiment of the present invention will be described. 2A is a block diagram of a cyclone burner according to the first embodiment of the present invention, FIG. 2B is a sectional view taken along line IIB-IIB of FIG. 2A, and FIG. 2C is a sectional view taken along line IIC-IIC of FIG. 2A. As shown in FIG. 2A, the
サイクロンバーナ１００は、サイクロン式濃縮器２と、円筒状の燃料ノズル６と、燃料濃縮器８と、位置調整ロッド９と、保炎器１７と、円筒状の燃焼用空気ノズル１０と、燃焼用空気案内板１８と、燃焼用空気縮流部材１９と、を備える。
The cyclone burner 100 includes a cyclone type concentrator 2, a cylindrical fuel nozzle 6, a fuel concentrator 8, a position adjusting rod 9, a flame holder 17, a cylindrical combustion air nozzle 10, and combustion. An air guide plate 18 and a combustion air contraction member 19 are provided.
サイクロン式濃縮器２は、円筒部２ａと、円筒部２ａの先端部（下端部）に設けられ、先端側（バーナ出口側）に向かうに連れて縮径する中空の円錐台部２ｂと、円筒部２ａの接線方向に沿って設けられる入口部２ｃと、含んで構成される（図２Ｂ参照）。サイクロン式濃縮器２は、その中心軸がサイクロンバーナ１００のバーナ中心軸Ｃと同軸上となるように配置される。
The cyclone type concentrator 2 has a cylindrical portion 2a, a hollow truncated cone portion 2b provided at the tip end portion (lower end portion) of the cylinder portion 2a and whose diameter is reduced toward the tip end side (burner outlet side), and a cylinder. It is configured to include an inlet portion 2c provided along the tangential direction of the portion 2a (see FIG. 2B). The cyclone type concentrator 2 is arranged so that its central axis is coaxial with the burner central axis C of the cyclone burner 100.
サイクロン式濃縮器２の入口部２ｃには、図示しないミルから供給される微粉炭と一次空気との混合流体１が供給される。混合流体１は、円筒部２ａの接線方向に向かって流れ、円筒部２ａの内周面および円錐台部２ｂの内周面に沿って旋回し、サイクロン式濃縮器２の先端側に位置する燃料ノズル６に向かって流れる。その際、微粉炭は円錐台部２ｂの内周面に沿って下方に流れる一方で、一次空気の一部は上昇し、ベントノズル４を介して排気され、ベント噴流５として下部火炉２１に戻される（図１参照）。これにより、混合流体１中の微粉炭は、サイクロン式濃縮器２によって濃縮される。
A mixed fluid 1 of pulverized coal and primary air supplied from a mill (not shown) is supplied to the inlet portion 2c of the cyclone type concentrator 2. The mixed fluid 1 flows in the tangential direction of the cylindrical portion 2a, swirls along the inner peripheral surface of the cylindrical portion 2a and the inner peripheral surface of the truncated cone portion 2b, and is a fuel located on the tip side of the cyclone type concentrator 2. It flows toward the nozzle 6. At that time, while the pulverized coal flows downward along the inner peripheral surface of the truncated cone portion 2b, a part of the primary air rises, is exhausted through the vent nozzle 4, and is returned to the lower furnace 21 as a vent jet 5. (See Fig. 1). As a result, the pulverized coal in the mixed fluid 1 is concentrated by the cyclone type concentrator 2.
サイクロン式濃縮器２によって濃縮された微粉炭と一次空気の混合流体１は、後述する燃料濃縮器８によってさらに濃縮された後、燃料ノズル６の先端部（出口）から微粉炭と一次空気の混合流体噴流３として下部火炉２１内に噴出する。
The mixed fluid 1 of pulverized coal and primary air concentrated by the cyclone type concentrator 2 is further concentrated by the fuel concentrator 8 described later, and then the pulverized coal and primary air are mixed from the tip (outlet) of the fuel nozzle 6. It is ejected into the lower furnace 21 as a fluid jet 3.
燃料ノズル６の内周面には、複数（本実施形態では４枚）の第１旋回抑止板７が設けられている。第１旋回抑止板７は、燃料ノズル６の軸方向の長さと略等しい長さで形成された板状の部材である。図２Ｃに示すように、第１旋回抑止板７は、燃料ノズル６の円周方向に沿って等間隔（本実施形態では９０度毎）に配置され、溶接等により燃料ノズル６の内周面に固定されている。これら第１旋回抑止板７によって混合流体１の旋回方向の流れが抑止され、混合流体１はバーナ中心軸Ｃに平行な広がりが抑制された流れが形成される。
A plurality of (four in this embodiment) first turning restraining plates 7 are provided on the inner peripheral surface of the fuel nozzle 6. The first turning restraint plate 7 is a plate-shaped member formed with a length substantially equal to the axial length of the fuel nozzle 6. As shown in FIG. 2C, the first turning restraint plates 7 are arranged at equal intervals (every 90 degrees in this embodiment) along the circumferential direction of the fuel nozzle 6, and the inner peripheral surface of the fuel nozzle 6 is formed by welding or the like. It is fixed to. The flow of the mixed fluid 1 in the swirling direction is suppressed by the first swirl restraining plate 7, and the mixed fluid 1 is formed with a flow in which the spread parallel to the burner central axis C is suppressed.
燃料濃縮器８は、先端側に向かうに連れて拡径する拡径部８ａと、円筒状の胴体部８ｂと、先端側に向かう連れて縮径する縮径部８ｃとを有する。サイクロン式濃縮器２によって濃縮された微粉炭と一次空気の混合流体１は、拡径部８ａによって燃料ノズル６の内面に押し付けられるように流れる。固体である石炭粒子の密度は１２００～１７００ｋｇ／ｍ３、気体である空気の密度は１．２９３ｋｇ／ｍ３Ｎであり、両者には大きな差がある。胴体部８ｂ通過後の縮径部８ｃにおいて、密度が高い微粉炭の流れは同じ方向に流れ易い慣性が高い。一方、密度の低い空気は慣性が低く、流路の状態に従って流れやすい特性を有する。この特性の差により、縮径部８ｃにおいては、微粉炭は燃料ノズル６の内面近傍を直進的に流れるのに対し、空気は流路の広がりに応じて燃料ノズル６のバーナ中心軸Ｃ側にも広がりながら流れる。この微粉炭と空気の流動の差の結果として、微粉炭は燃料ノズル６の内面近傍で着火・保炎に十分な燃料濃度になるまでさらに濃縮される。その後、混合流体１は、バーナ中心軸Ｃに平行に流れるような流れが形成され、バーナ中心軸Ｃ側で微粉炭濃度が低く外側で微粉炭濃度が高い分布を有する混合流体噴流３として下部火炉２１に噴出する。
The fuel concentrator 8 has a diameter-expanded portion 8a whose diameter increases toward the tip side, a cylindrical body portion 8b, and a diameter-reduced portion 8c whose diameter decreases toward the tip side. The mixed fluid 1 of the pulverized coal and the primary air concentrated by the cyclone type concentrator 2 flows so as to be pressed against the inner surface of the fuel nozzle 6 by the enlarged diameter portion 8a. The density of solid coal particles is 1200 to 1700 kg / m 3 , and the density of gaseous air is 1.293 kg / m 3 N, and there is a big difference between the two. In the reduced diameter portion 8c after passing through the body portion 8b, the flow of pulverized coal having a high density has a high inertia that easily flows in the same direction. On the other hand, low-density air has low inertia and has the property of easily flowing according to the state of the flow path. Due to this difference in characteristics, in the reduced diameter portion 8c, the pulverized coal flows straight in the vicinity of the inner surface of the fuel nozzle 6, while the air flows to the burner central axis C side of the fuel nozzle 6 according to the expansion of the flow path. Also spreads and flows. As a result of this difference in flow between the pulverized coal and the air, the pulverized coal is further concentrated near the inner surface of the fuel nozzle 6 until the fuel concentration is sufficient for ignition and flame retention. After that, the mixed fluid 1 is formed to flow in parallel with the burner central axis C, and the lower furnace is a mixed fluid jet 3 having a distribution in which the pulverized coal concentration is low on the burner central axis C side and the pulverized coal concentration is high on the outside. It spouts at 21.
燃料濃縮器８には、位置調整ロッド９がバーナ中心軸Ｃに沿って設けられており、位置調整ロッド９により燃料濃縮器８の軸方向の位置の調整が可能である。位置調整ロッド９を操作して燃料濃縮器８の軸方向の位置を調整することで、微粉炭の濃縮度を変化させ着火状態を調整することも可能である。
The fuel concentrator 8 is provided with a position adjusting rod 9 along the central axis C of the burner, and the position adjusting rod 9 can adjust the position of the fuel concentrator 8 in the axial direction. By operating the position adjusting rod 9 to adjust the axial position of the fuel concentrator 8, it is also possible to change the enrichment of the pulverized coal and adjust the ignition state.
燃料ノズル６の先端には、保炎器１７が設けられている。保炎器１７は、詳しくは後述するが、保炎器１７の下流側に循環渦を形成して、微粉炭の着火性と保炎効果を高めるためのものである。保炎器１７は、燃料ノズル６の外周面に沿って設けられ、バーナ中心軸Ｃに対して直交する略水平面を有するリング状壁部１７ａと、リング状壁部１７ａの外周縁からバーナ中心軸Ｃに沿って下方に延びる案内リング１７ｂとを有する。案内リング１７ｂはバーナ中心軸Ｃに対して角度θで外方に傾いた状態でリング状壁部１７ａから突出するように取り付けられている。
A flame holder 17 is provided at the tip of the fuel nozzle 6. The flame holding device 17 is for forming a circulating vortex on the downstream side of the flame holding device 17 to enhance the ignitability and the flame holding effect of the pulverized coal, which will be described in detail later. The flame holder 17 is provided along the outer peripheral surface of the fuel nozzle 6, and has a ring-shaped wall portion 17a having a substantially horizontal plane orthogonal to the burner center axis C and a burner center axis from the outer peripheral edge of the ring-shaped wall portion 17a. It has a guide ring 17b extending downward along C. The guide ring 17b is attached so as to project from the ring-shaped wall portion 17a in a state of being inclined outward at an angle θ with respect to the burner central axis C.
保炎器１７の下流側に十分な循環渦を形成するために、角度θは、例えば５度～４５度の範囲で任意の角度に定められる。なお、本実施形態では、サイクロンバーナ１００を下部火炉２１の肩部に下向きで設ける構成であるため、微粉炭と一次空気の混合流体を下向きに比較的遠くまで噴出させる必要がある。そのため、本実施形態では、角度θは５度～２０度の範囲に設定されることが好ましい。
The angle θ is set to an arbitrary angle in the range of, for example, 5 degrees to 45 degrees in order to form a sufficient circulating vortex on the downstream side of the flame holder 17. In this embodiment, since the cyclone burner 100 is provided on the shoulder of the lower furnace 21 downward, it is necessary to eject the mixed fluid of pulverized coal and primary air downward to a relatively long distance. Therefore, in the present embodiment, the angle θ is preferably set in the range of 5 degrees to 20 degrees.
燃料ノズル６の外周側には、燃焼用空気１１が流れる燃焼用空気ノズル１０が燃料ノズル６と同心円状に設けられている。燃焼用空気ノズル１０と燃料ノズル６との間の空間が、燃焼用空気が流れる燃焼用空気供給流路１６となる。そして、燃焼用空気ノズル１０の入口部（上端部）には燃焼用空気縮流部材１９が設けられている。この燃焼用空気縮流部材１９は、燃焼用空気１１の流れの上流側から下流側に向かうに連れて縮径する漏斗状の部材から成り、燃焼用空気の入口流路断面積を次第に小さくする。
On the outer peripheral side of the fuel nozzle 6, a combustion air nozzle 10 through which the combustion air 11 flows is provided concentrically with the fuel nozzle 6. The space between the combustion air nozzle 10 and the fuel nozzle 6 becomes the combustion air supply flow path 16 through which the combustion air flows. A combustion air contraction member 19 is provided at the inlet (upper end) of the combustion air nozzle 10. The combustion air contraction member 19 is composed of a funnel-shaped member whose diameter is reduced from the upstream side to the downstream side of the flow of the combustion air 11, and the cross-sectional area of the inlet flow path of the combustion air is gradually reduced. ..
燃焼用空気１１は、燃焼用空気縮流部材１９にて流量が絞られた後、燃焼用空気供給流路１６を流れて、下部火炉２１内に燃焼用空気噴流１４として噴出する。ここで、燃焼用空気１１は、通常は一次空気と同様に空気が使用されるが、燃焼排ガスや富酸素ガス、またはこれらのガスや空気との２以上の混合気体等も適用できる。
The combustion air 11 flows through the combustion air supply flow path 16 after the flow rate is throttled by the combustion air contraction member 19, and is ejected as the combustion air jet 14 into the lower furnace 21. Here, as the combustion air 11, air is usually used in the same manner as the primary air, but combustion exhaust gas, rich oxygen gas, or a mixed gas of two or more of these gases and air can also be applied.
燃焼用空気ノズル１０の内周側の出口近傍であって、保炎器１７の外周側の位置には、燃焼用空気案内板１８が設けられている。この燃焼用空気案内板１８は、バーナ中心軸Ｃから径方向の外側に所定の角度で傾斜して設けられる。燃焼用空気案内板１８は、燃焼用空気１１の流れをバーナ中心軸Ｃから離れる方向（径方向の外側）に案内する。
A combustion air guide plate 18 is provided near the outlet on the inner peripheral side of the combustion air nozzle 10 and at a position on the outer peripheral side of the flame holder 17. The combustion air guide plate 18 is provided so as to be inclined at a predetermined angle to the outside in the radial direction from the burner central axis C. The combustion air guide plate 18 guides the flow of the combustion air 11 in a direction away from the burner central axis C (outside in the radial direction).
ここで、所定の角度は、例えば保炎器１７の案内リング１７ｂの角度θと同じ角度かそれより若干大きい角度に設定されるのが好ましい。保炎器１７の下流側に形成される循環渦を良好に保って、微粉炭の着火性と保炎効果を高めるためである。なお、燃焼用空気案内板１８は、バーナ中心軸Ｃと同軸上に異なる径で複数設けても良い。
Here, it is preferable that the predetermined angle is set to, for example, an angle equal to or slightly larger than the angle θ of the guide ring 17b of the flame holder 17. This is to maintain good circulation vortices formed on the downstream side of the flame holder 17 and enhance the ignitability and flame retention effect of the pulverized coal. A plurality of combustion air guide plates 18 may be provided coaxially with the burner central axis C with different diameters.
本実施形態では、４枚の第１旋回抑止板７を有する燃料ノズル６と、保炎器１７と、燃焼用空気案内板１８と、燃焼用空気ノズル１０と、燃焼用空気縮流部材１９と、が一体化されてノズルユニットＮＵを構成している。そして、このノズルユニットＮＵが、サイクロン式濃縮器２の円錐台部２ｂの先端に対して溶接等により固定されている。
In the present embodiment, the fuel nozzle 6 having four first turning suppression plates 7, the flame holding device 17, the combustion air guide plate 18, the combustion air nozzle 10, and the combustion air condensing member 19 , Are integrated to form the nozzle unit NU. The nozzle unit NU is fixed to the tip of the truncated cone portion 2b of the cyclone type concentrator 2 by welding or the like.
なお、燃焼用空気案内板１８は、燃料ノズル６の外周面に固定されてユニット化されているが、燃焼用空気ノズル１０の内周面に固定されていても良い。
Although the combustion air guide plate 18 is fixed to the outer peripheral surface of the fuel nozzle 6 and unitized, it may be fixed to the inner peripheral surface of the combustion air nozzle 10.
また、ノズルユニットＮＵを燃料側ノズルユニットと燃焼用空気側ノズルユニットの２つで構成して、燃料側ノズルユニットはサイクロン式濃縮器２の円錐台部２ｂの先端に、燃焼用空気側ノズルユニットは下部火炉外壁構成部材である水壁（壁部）３０に、それぞれ溶接等により固定しても良い。この場合、例えば、燃料側ノズルユニットは、燃料ノズル６および保炎器１７で構成し、燃焼用空気側ノズルユニットは、燃焼用空気案内板１８、燃焼用空気ノズル１０、および燃焼用空気縮流部材１９で構成することができる。
Further, the nozzle unit NU is composed of two nozzle units, a fuel side nozzle unit and a combustion air side nozzle unit, and the fuel side nozzle unit is located at the tip of the conical base portion 2b of the cyclone type concentrator 2, and the combustion air side nozzle unit. May be fixed to the water wall (wall portion) 30, which is a constituent member of the outer wall of the lower furnace, by welding or the like. In this case, for example, the fuel side nozzle unit is composed of a fuel nozzle 6 and a flame holder 17, and the combustion air side nozzle unit is a combustion air guide plate 18, a combustion air nozzle 10, and a combustion air contraction. It can be composed of the member 19.
（作用・効果）
次に、第１実施形態に係るサイクロンバーナの作用効果について、従来技術と比較して説明する。図３Ｂは、従来技術（特許文献１）に係るサイクロンバーナのノズル先端域の混合流体の流れを示す図である。図３Ｂに示すように、従来のサイクロンバーナは、中空円錐台を旋回しながら流れた微粉炭と一次空気の混合流体は、中空円錐台出口までに旋回流による遠心力で固体燃料が濃縮され、円筒注入ノズル（燃料ノズル）から噴出する。また、円筒注入ノズルの外周側にはスリーブエア（燃焼用空気）が流れており、スリーブエアは、円筒注入ノズルの出口で微粉炭と一次空気の混合流体と混合した後、炉内に噴出する。 (Action / effect)
Next, the action and effect of the cyclone burner according to the first embodiment will be described in comparison with the prior art. FIG. 3B is a diagram showing the flow of the mixed fluid in the nozzle tip region of the cyclone burner according to the prior art (Patent Document 1). As shown in FIG. 3B, in the conventional cyclone burner, the mixed fluid of pulverized coal and primary air flowing while swirling the hollow cone is concentrated as solid fuel by the centrifugal force due to the swirling flow to the outlet of the hollow cone. It ejects from a cylindrical injection nozzle (fuel nozzle). In addition, sleeve air (combustion air) flows on the outer peripheral side of the cylindrical injection nozzle, and the sleeve air is ejected into the furnace after being mixed with a mixed fluid of pulverized coal and primary air at the outlet of the cylindrical injection nozzle. ..
次に、第１実施形態に係るサイクロンバーナの作用効果について、従来技術と比較して説明する。図３Ｂは、従来技術（特許文献１）に係るサイクロンバーナのノズル先端域の混合流体の流れを示す図である。図３Ｂに示すように、従来のサイクロンバーナは、中空円錐台を旋回しながら流れた微粉炭と一次空気の混合流体は、中空円錐台出口までに旋回流による遠心力で固体燃料が濃縮され、円筒注入ノズル（燃料ノズル）から噴出する。また、円筒注入ノズルの外周側にはスリーブエア（燃焼用空気）が流れており、スリーブエアは、円筒注入ノズルの出口で微粉炭と一次空気の混合流体と混合した後、炉内に噴出する。 (Action / effect)
Next, the action and effect of the cyclone burner according to the first embodiment will be described in comparison with the prior art. FIG. 3B is a diagram showing the flow of the mixed fluid in the nozzle tip region of the cyclone burner according to the prior art (Patent Document 1). As shown in FIG. 3B, in the conventional cyclone burner, the mixed fluid of pulverized coal and primary air flowing while swirling the hollow cone is concentrated as solid fuel by the centrifugal force due to the swirling flow to the outlet of the hollow cone. It ejects from a cylindrical injection nozzle (fuel nozzle). In addition, sleeve air (combustion air) flows on the outer peripheral side of the cylindrical injection nozzle, and the sleeve air is ejected into the furnace after being mixed with a mixed fluid of pulverized coal and primary air at the outlet of the cylindrical injection nozzle. ..
このように、従来技術に係るサイクロンバーナでは、バーナ出口で微粉炭と一次空気とスリーブエアとが混合されるため、混合流体はスリーブエアにより加熱される。そのため、従来技術に係るサイクロンバーナは、微粉炭の着火を促進させる側面もある。しかし、旋回流による遠心力で濃縮された燃料がサイクロンバーナ出口でスリーブエアにより希釈化される（燃料濃度が下がる）ため、微粉炭の着火を悪化させる側面もある。
As described above, in the cyclone burner according to the prior art, the pulverized coal, the primary air, and the sleeve air are mixed at the burner outlet, so that the mixed fluid is heated by the sleeve air. Therefore, the cyclone burner according to the prior art also has an aspect of promoting the ignition of pulverized coal. However, since the fuel concentrated by the centrifugal force due to the swirling flow is diluted by the sleeve air at the outlet of the cyclone burner (the fuel concentration decreases), the ignition of the pulverized coal is deteriorated.
次に、第１実施形態に係るサイクロンバーナ１００のノズル先端域の混合流体の流れについて、図３Ａを用いて説明する。図３Ａは、本発明の第１実施形態に係るサイクロンバーナのノズル先端域の混合流体の流れを示す図である。図３Ａに示すように、微粉炭と一次空気の混合流体噴流３の向きはバーナ中心軸Ｃに沿って下向きである。これに対して、燃焼用空気１１は、保炎器１７のリング状壁部１７ａと案内リング１７ｂに衝突して、バーナ中心軸Ｃに対して概ね角度θで燃料ノズル６の径方向外側に偏向される。また、燃焼用空気１１は燃焼用空気案内板１８によって、バーナ中心軸Ｃから径方向の外側に概ね角度θだけ偏向される。その結果、燃焼用空気噴流１４の向きは、バーナ中心軸Ｃに対して概ね角度θだけ離れる方向となる。
Next, the flow of the mixed fluid in the nozzle tip region of the cyclone burner 100 according to the first embodiment will be described with reference to FIG. 3A. FIG. 3A is a diagram showing the flow of the mixed fluid in the nozzle tip region of the cyclone burner according to the first embodiment of the present invention. As shown in FIG. 3A, the direction of the mixed fluid jet 3 of the pulverized coal and the primary air is downward along the central axis C of the burner. On the other hand, the combustion air 11 collides with the ring-shaped wall portion 17a of the flame holder 17 and the guide ring 17b, and is deflected outward in the radial direction of the fuel nozzle 6 at a substantially angle θ with respect to the central axis C of the burner. Will be done. Further, the combustion air 11 is deflected by the combustion air guide plate 18 from the burner central axis C to the outside in the radial direction by an angle θ. As a result, the direction of the combustion air jet 14 is a direction substantially separated from the burner central axis C by an angle θ.
この流れにより、サイクロンバーナ１００のバーナ出口近傍において、微粉炭と一次空気の混合流体噴流３と、燃焼用空気噴流１４との間に循環渦４０が形成される。その結果、高温ガスの再循環４１の流れが生じ、微粉炭の着火が従来技術と比べて大幅に促進され、保炎効果が高まる。よって、第１実施形態に係るサイクロンバーナ１００は、従来技術に比べて着火改善を図ることができる。
Due to this flow, a circulation vortex 40 is formed between the mixed fluid jet 3 of pulverized coal and primary air and the combustion air jet 14 in the vicinity of the burner outlet of the cyclone burner 100. As a result, the flow of the recirculation 41 of the high temperature gas is generated, the ignition of the pulverized coal is greatly promoted as compared with the prior art, and the flame holding effect is enhanced. Therefore, the cyclone burner 100 according to the first embodiment can improve ignition as compared with the prior art.
ここで、第１旋回抑止板７の働きについて説明する。もし第１旋回抑止板７が存在しなければ、サイクロン式濃縮器２内で形成された旋回流れは燃料ノズル６出口まで維持される。下部火炉２１へ噴出された旋回噴流は遠心力によってバーナ中心軸Ｃから離れる方向に広がる特性を有する。そのため、旋回を有する混合流体噴流３は燃料ノズル６を出るとすぐに広がり、循環渦４０の形成を妨げる。第１旋回抑止板７はサイクロン式濃縮器２内で形成された旋回流れを抑止し、下向き直進流へと変化させる。その結果、混合流体噴流３は直進性を維持したまま下部火炉２１へ投入されるため、循環渦４０並びに高温ガスの再循環４１が安定的に形成される。
Here, the function of the first turning restraint plate 7 will be described. If the first swivel restraint plate 7 is not present, the swivel flow formed in the cyclone type concentrator 2 is maintained up to the outlet of the fuel nozzle 6. The swirling jet ejected to the lower furnace 21 has a characteristic of spreading in a direction away from the burner central axis C due to centrifugal force. Therefore, the mixed fluid jet 3 having a swirl spreads as soon as it exits the fuel nozzle 6 and hinders the formation of the circulating vortex 40. The first swirl restraining plate 7 suppresses the swirling flow formed in the cyclone type concentrator 2 and changes it into a downward straight flow. As a result, the mixed fluid jet 3 is charged into the lower furnace 21 while maintaining the straightness, so that the circulation vortex 40 and the recirculation 41 of the high temperature gas are stably formed.
特に、ボイラ装置の低負荷運転時には、燃料である微粉炭の一次空気に対する割合が減少して微粉炭濃度が低下するため、着火性能が低下するが、本実施形態では、保炎器１７により循環渦４０が形成されて高温ガスを燃料ノズル６出口近傍まで再循環させるため、着火が促進される。その結果、低負荷運転時においても着火性能の改善を図ることができる。
In particular, during low-load operation of the boiler device, the ratio of pulverized coal as fuel to the primary air decreases and the pulverized coal concentration decreases, so that the ignition performance deteriorates. Ignition is promoted because the vortex 40 is formed and the high temperature gas is recirculated to the vicinity of the outlet of the fuel nozzle 6. As a result, the ignition performance can be improved even during low load operation.
また、先に説明の燃料濃縮器８の働きによって、燃料ノズル６出口部では、混合流体噴流３の表面近傍に微粉炭が濃縮され、その部分に高温ガスが再循環されるので相乗的な効果で着火性が飛躍的に向上している。
Further, by the action of the fuel concentrator 8 described above, pulverized coal is concentrated near the surface of the mixed fluid jet 3 at the outlet of the fuel nozzle 6, and the high temperature gas is recirculated in that portion, which is a synergistic effect. The ignitability is dramatically improved.
また、本実施形態では、４枚の第１旋回抑止板７が設けられた燃料ノズル６と、保炎器１７と、燃焼用空気ノズル１０と、燃焼用空気案内板１８と、燃焼用空気縮流部材１９と、がユニット化されているため、後述するように、改造工事が簡単になる。
Further, in the present embodiment, the fuel nozzle 6 provided with the four first turning restraint plates 7, the flame holder 17, the combustion air nozzle 10, the combustion air guide plate 18, and the combustion air shrinkage. Since the flow member 19 and the flow member 19 are unitized, the remodeling work becomes easy as described later.
また、４枚の第１旋回抑止板７が燃料ノズル６の内周面に設けられているため、燃料ノズル６の剛性を高めることができる。即ち、各第１旋回抑止板７は混合流体１の旋回方向の流れを抑止する機能に加えて、燃料ノズル６の補強部材としても機能する。さらには、着火性が向上すると燃料ノズル６近傍に火炎が形成されて燃料ノズル６および保炎器１７が高温化する。第１旋回抑止板７は冷却フィンとしての効果も有するので、燃料ノズル６および保炎器１７の冷却にも効果を有する。
Further, since the four first turning restraint plates 7 are provided on the inner peripheral surface of the fuel nozzle 6, the rigidity of the fuel nozzle 6 can be increased. That is, each first turning restraining plate 7 functions as a reinforcing member of the fuel nozzle 6 in addition to the function of suppressing the flow of the mixed fluid 1 in the turning direction. Further, when the ignitability is improved, a flame is formed in the vicinity of the fuel nozzle 6, and the temperature of the fuel nozzle 6 and the flame holder 17 becomes high. Since the first turning restraint plate 7 also has an effect as a cooling fin, it also has an effect on cooling the fuel nozzle 6 and the flame holder 17.
（サイクロンバーナの改造工事）
次に、既設のボイラ装置に設けられたサイクロンバーナのノズル先端部分を、第１実施形態に係るノズルユニットＮＵに交換する改造工事の手順について説明する。図４は、既設のボイラ装置に取り付けられたサイクロンバーナの改造手順を示す図である。 (Remodeling work of cyclone burner)
Next, a procedure for remodeling work in which the nozzle tip portion of the cyclone burner provided in the existing boiler device is replaced with the nozzle unit NU according to the first embodiment will be described. FIG. 4 is a diagram showing a procedure for modifying a cyclone burner attached to an existing boiler device.
次に、既設のボイラ装置に設けられたサイクロンバーナのノズル先端部分を、第１実施形態に係るノズルユニットＮＵに交換する改造工事の手順について説明する。図４は、既設のボイラ装置に取り付けられたサイクロンバーナの改造手順を示す図である。 (Remodeling work of cyclone burner)
Next, a procedure for remodeling work in which the nozzle tip portion of the cyclone burner provided in the existing boiler device is replaced with the nozzle unit NU according to the first embodiment will be described. FIG. 4 is a diagram showing a procedure for modifying a cyclone burner attached to an existing boiler device.
（工程１）
既設のボイラ装置に取り付けられたサイクロンバーナは固定したままで、ノズル先端部分Ａをガス切断等により切除する。このとき、既設のサイクロンバーナに取り付けられたコアも取り外す。 (Step 1)
The cyclone burner attached to the existing boiler device remains fixed, and the nozzle tip portion A is excised by gas cutting or the like. At this time, the core attached to the existing cyclone burner is also removed.
既設のボイラ装置に取り付けられたサイクロンバーナは固定したままで、ノズル先端部分Ａをガス切断等により切除する。このとき、既設のサイクロンバーナに取り付けられたコアも取り外す。 (Step 1)
The cyclone burner attached to the existing boiler device remains fixed, and the nozzle tip portion A is excised by gas cutting or the like. At this time, the core attached to the existing cyclone burner is also removed.
（工程２）
既設のボイラ装置のバーナスロートを所定の口径Ｄを有する円筒状に改造する。具体的には、既設のボイラ装置の炉壁のバーナスロート部を構成する水壁管の一部を切断し、所定の口径Ｄを有する円筒状バーナスロートを構成する新規の水壁管を溶接により取り付ける。部分的に鋼材や耐火材を用いてバーナスロートを構成しても良い。こうして、バーナスロートを円筒状の開口部にする。勿論、既設のボイラ装置のバーナスロートが所定の口径Ｄを有する円筒状である場合には、この工程２は省略可能な場合もある。 (Step 2)
The burner throat of the existing boiler device is modified into a cylindrical shape having a predetermined diameter D. Specifically, a part of the water wall pipe constituting the burner throat portion of the furnace wall of the existing boiler device is cut, and a new water wall pipe constituting a cylindrical burner throat having a predetermined diameter D is welded. Install. The burner throat may be partially constructed of steel or refractory material. Thus, the burner throat is made into a cylindrical opening. Of course, if the burner throat of the existing boiler device has a cylindrical shape having a predetermined diameter D, thisstep 2 may be omitted.
既設のボイラ装置のバーナスロートを所定の口径Ｄを有する円筒状に改造する。具体的には、既設のボイラ装置の炉壁のバーナスロート部を構成する水壁管の一部を切断し、所定の口径Ｄを有する円筒状バーナスロートを構成する新規の水壁管を溶接により取り付ける。部分的に鋼材や耐火材を用いてバーナスロートを構成しても良い。こうして、バーナスロートを円筒状の開口部にする。勿論、既設のボイラ装置のバーナスロートが所定の口径Ｄを有する円筒状である場合には、この工程２は省略可能な場合もある。 (Step 2)
The burner throat of the existing boiler device is modified into a cylindrical shape having a predetermined diameter D. Specifically, a part of the water wall pipe constituting the burner throat portion of the furnace wall of the existing boiler device is cut, and a new water wall pipe constituting a cylindrical burner throat having a predetermined diameter D is welded. Install. The burner throat may be partially constructed of steel or refractory material. Thus, the burner throat is made into a cylindrical opening. Of course, if the burner throat of the existing boiler device has a cylindrical shape having a predetermined diameter D, this
（工程３）
第１実施形態に係るノズルユニットＮＵを準備し、サイクロンバーナの切除されたノズル先端部分にノズルユニットＮＵを溶接等により取り付ける。また、第１実施形態に係る燃料濃縮器８を準備し、位置調整ロッドに取り付ける。なお、先に説明のように、ノズルユニットＮＵは燃料側ノズルユニットと燃焼用空気側ノズルユニットとに分けて、燃料側ノズルユニットはサイクロンバーナ側に取付け、燃焼用空気側ノズルユニットはバーナスロート側に取付けることも可能である。 (Step 3)
The nozzle unit NU according to the first embodiment is prepared, and the nozzle unit NU is attached to the cut nozzle tip portion of the cyclone burner by welding or the like. Further, thefuel concentrator 8 according to the first embodiment is prepared and attached to the position adjusting rod. As described above, the nozzle unit NU is divided into a fuel side nozzle unit and a combustion air side nozzle unit, the fuel side nozzle unit is attached to the cyclone burner side, and the combustion air side nozzle unit is on the burner throat side. It is also possible to attach it to.
第１実施形態に係るノズルユニットＮＵを準備し、サイクロンバーナの切除されたノズル先端部分にノズルユニットＮＵを溶接等により取り付ける。また、第１実施形態に係る燃料濃縮器８を準備し、位置調整ロッドに取り付ける。なお、先に説明のように、ノズルユニットＮＵは燃料側ノズルユニットと燃焼用空気側ノズルユニットとに分けて、燃料側ノズルユニットはサイクロンバーナ側に取付け、燃焼用空気側ノズルユニットはバーナスロート側に取付けることも可能である。 (Step 3)
The nozzle unit NU according to the first embodiment is prepared, and the nozzle unit NU is attached to the cut nozzle tip portion of the cyclone burner by welding or the like. Further, the
以上で既設のボイラ装置のサイクロンバーナの改造工事が完了する。
This completes the remodeling work of the cyclone burner of the existing boiler device.
以上の手順により、既設のボイラ装置に取り付けられたサイクロンバーナを、第１実施形態に係るサイクロンバーナ１００と同様の構成に改造できる。よって、既設のサイクロンバーナの着火改善が見込める。しかも、既設のボイラ装置に取り付けられたサイクロンバーナのノズル先端部分を、第１実施形態に係るノズルユニットＮＵに交換するだけで済むので、サイクロンバーナ全体を交換する場合に比べて、改造コストを低減できる。
By the above procedure, the cyclone burner attached to the existing boiler device can be remodeled into the same configuration as the cyclone burner 100 according to the first embodiment. Therefore, the ignition improvement of the existing cyclone burner can be expected. Moreover, since it is only necessary to replace the nozzle tip portion of the cyclone burner attached to the existing boiler device with the nozzle unit NU according to the first embodiment, the modification cost is reduced as compared with the case of replacing the entire cyclone burner. can.
［第２実施形態］
第１実施形態では燃料ノズル６の内周面に複数の第１旋回抑止板７を設けたが、第２実施形態では、複数の第２旋回抑止板３７を燃料濃縮器８に設けた点が第１実施形態と相違する。以下、主に相違点を中心に説明し、第１実施形態と重複する説明は省略する。 [Second Embodiment]
In the first embodiment, a plurality of firstturning restraining plates 7 are provided on the inner peripheral surface of the fuel nozzle 6, but in the second embodiment, a plurality of second turning restraining plates 37 are provided in the fuel concentrator 8. It differs from the first embodiment. Hereinafter, the differences will be mainly described, and the description overlapping with the first embodiment will be omitted.
第１実施形態では燃料ノズル６の内周面に複数の第１旋回抑止板７を設けたが、第２実施形態では、複数の第２旋回抑止板３７を燃料濃縮器８に設けた点が第１実施形態と相違する。以下、主に相違点を中心に説明し、第１実施形態と重複する説明は省略する。 [Second Embodiment]
In the first embodiment, a plurality of first
図５Ａは本発明の第２実施形態に係るサイクロンバーナの構成図、図５Ｂは図５ＡのＶＢ－ＶＢ断面図である。図５Ａ、図５Ｂに示すように、第２実施形態に係るサイクロンバーナ２００は、燃料濃縮器８の胴体部８ｂの外周面に複数の第２旋回抑止板３７が設けられている。本実施形態では４枚の第２旋回抑止板３７が円周方向に等間隔で設けられているが、その枚数は複数であれば良く、４枚に限定されない。この第２実施形態によっても、混合流体１の旋回方向の流れを抑止でき、第１実施形態と同様の作用効果を奏することができる。
FIG. 5A is a block diagram of a cyclone burner according to a second embodiment of the present invention, and FIG. 5B is a sectional view taken along line VB-VB of FIG. 5A. As shown in FIGS. 5A and 5B, the cyclone burner 200 according to the second embodiment is provided with a plurality of second turning restraining plates 37 on the outer peripheral surface of the body portion 8b of the fuel concentrator 8. In the present embodiment, four second turning restraint plates 37 are provided at equal intervals in the circumferential direction, but the number thereof may be a plurality and is not limited to four. Also by this second embodiment, the flow of the mixed fluid 1 in the swirling direction can be suppressed, and the same effect as that of the first embodiment can be obtained.
（その他の実施形態への言及）
次に、本発明の変形例に係るサイクロンバーナについて説明する。図６は本発明の変形例に係るサイクロンバーナの要部断面図である。なお、図６に示す断面図は、図５ＡのＶＢ－ＶＢと同じ位置で切断した図である。 (References to other embodiments)
Next, the cyclone burner according to the modified example of the present invention will be described. FIG. 6 is a cross-sectional view of a main part of a cyclone burner according to a modified example of the present invention. The cross-sectional view shown in FIG. 6 is a view cut at the same position as VB-VB in FIG. 5A.
次に、本発明の変形例に係るサイクロンバーナについて説明する。図６は本発明の変形例に係るサイクロンバーナの要部断面図である。なお、図６に示す断面図は、図５ＡのＶＢ－ＶＢと同じ位置で切断した図である。 (References to other embodiments)
Next, the cyclone burner according to the modified example of the present invention will be described. FIG. 6 is a cross-sectional view of a main part of a cyclone burner according to a modified example of the present invention. The cross-sectional view shown in FIG. 6 is a view cut at the same position as VB-VB in FIG. 5A.
図６に示すように、燃料ノズル６の内周面に複数の第１旋回抑止板７を設け、さらに、燃料濃縮器８の胴体部８ｂに複数の第２旋回抑止板３７を設け、第１旋回抑止板７と第２旋回抑止板３７とが円周方向に交互に設ける構成としても良い。この構成によれば、より一層、混合流体１の旋回方向の流れを抑止できる。
As shown in FIG. 6, a plurality of first turning restraining plates 7 are provided on the inner peripheral surface of the fuel nozzle 6, and a plurality of second turning restraining plates 37 are provided on the body portion 8b of the fuel concentrator 8, and the first The turning restraining plate 7 and the second turning restraining plate 37 may be alternately provided in the circumferential direction. According to this configuration, the flow of the mixed fluid 1 in the swirling direction can be further suppressed.
なお、本発明は上記した実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能であり、特許請求の範囲に記載された技術思想に含まれる技術的事項の全てが本発明の対象となる。前記実施形態は、好適な例を示したものであるが、当業者ならば、本明細書に開示の内容から、各種の代替例、修正例、変形例あるいは改良例を実現することができ、これらは添付の特許請求の範囲に記載された技術的範囲に含まれる。
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the gist of the present invention, and all the technical matters included in the technical idea described in the claims are all. It is the subject of the present invention. Although the above-described embodiment shows a suitable example, those skilled in the art can realize various alternative examples, modified examples, modified examples, or improved examples from the contents disclosed in the present specification. These are included in the technical scope set forth in the appended claims.
例えば、燃料濃縮器８の軸方向の位置を調整する必要がない場合には、位置調整ロッド９に代えて、燃料濃縮器８を所定の位置に固定する固定ロッドを用いても良い。また、燃焼用空気案内板１８および燃焼用空気縮流部材１９は、必要に応じて適宜用いれば良い。燃焼用空気縮流部材１９を設けない場合には、燃料ノズル６の外周側に形成された燃焼用空気供給流路１６に直接、燃焼用空気１１を供給すれば良い。
For example, when it is not necessary to adjust the axial position of the fuel concentrator 8, a fixed rod for fixing the fuel concentrator 8 to a predetermined position may be used instead of the position adjusting rod 9. Further, the combustion air guide plate 18 and the combustion air contraction member 19 may be appropriately used as needed. When the combustion air condensing member 19 is not provided, the combustion air 11 may be directly supplied to the combustion air supply flow path 16 formed on the outer peripheral side of the fuel nozzle 6.
１ 微粉炭（固体燃料）と一次空気との混合流体
２ サイクロン式濃縮器
２ａ 円筒部
２ｂ 円錐台部
２ｃ 入口部
６ 燃料ノズル
７ 第１旋回抑止板（旋回抑止板）
８ 燃料濃縮器
８ａ 拡径部
８ｂ 胴体部
８ｃ 縮径部
９ 位置調整ロッド
１０ 燃焼用空気ノズル
１１ 燃焼用空気
１６ 燃焼用空気供給流路
１７ 保炎器
１７ａ リング状壁部
１７ｂ 案内リング
１８ 燃焼用空気案内板
１９ 燃焼用空気縮流部材
２１ 下部火炉（火炉）
２５ 上部火炉（火炉）
２６ 火炉出口（火炉）
３０ 水壁（壁部）
３１ バーナスロート
３７ 第２旋回抑止板
４０ 循環渦
１００，２００ サイクロンバーナ
Ｃ バーナ中心軸
ＮＵ ノズルユニット
1 Mixing fluid of pulverized coal (solid fuel) andprimary air 2 Cyclone type concentrator 2a Cylindrical part 2b Cone base part 2c Inlet part 6 Fuel nozzle 7 First swivel restraint plate (swivel restraint plate)
8Fuel concentrator 8a Enlarged part 8b Body part 8c Reduced part 9 Position adjustment rod 10 Combustion air nozzle 11 Combustion air 16 Combustion air supply flow path 17 Flame holder 17a Ring-shaped wall part 17b Guide ring 18 For combustion Air guide plate 19 Combustion air condensing member 21 Lower furnace (flame furnace)
25 Upper furnace (fire furnace)
26 Reactor outlet (reactor)
30 Water wall (wall)
31Burna Throat 37 Second Swivel Suppression Plate 40 Circulation Vortex 100,200 Cyclone Burner C Burner Central Axis NU Nozzle Unit
２ サイクロン式濃縮器
２ａ 円筒部
２ｂ 円錐台部
２ｃ 入口部
６ 燃料ノズル
７ 第１旋回抑止板（旋回抑止板）
８ 燃料濃縮器
８ａ 拡径部
８ｂ 胴体部
８ｃ 縮径部
９ 位置調整ロッド
１０ 燃焼用空気ノズル
１１ 燃焼用空気
１６ 燃焼用空気供給流路
１７ 保炎器
１７ａ リング状壁部
１７ｂ 案内リング
１８ 燃焼用空気案内板
１９ 燃焼用空気縮流部材
２１ 下部火炉（火炉）
２５ 上部火炉（火炉）
２６ 火炉出口（火炉）
３０ 水壁（壁部）
３１ バーナスロート
３７ 第２旋回抑止板
４０ 循環渦
１００，２００ サイクロンバーナ
Ｃ バーナ中心軸
ＮＵ ノズルユニット
1 Mixing fluid of pulverized coal (solid fuel) and
8
25 Upper furnace (fire furnace)
26 Reactor outlet (reactor)
30 Water wall (wall)
31
Claims (11)
- 火炉の壁部に穿設されたバーナスロートに挿入されるサイクロンバーナであって、
固体燃料と一次空気との混合流体が接線方向から供給される円筒部と、前記円筒部の先端部に設けられ、先端側に向かうに連れて縮径する中空の円錐台部と、を含んで構成されると共に、前記サイクロンバーナの中心軸と同軸上に配置されるサイクロン式濃縮器と、
前記サイクロン式濃縮器の先端部に設けられ、前記混合流体を噴出する燃料ノズルと、
前記燃料ノズルの外周側に前記燃料ノズルと同心円状に設けられ、燃焼用空気を噴出する燃焼用空気ノズルと、
前記燃料ノズルの先端部の外周側に設けられる保炎器と、を備えたことを特徴とするサイクロンバーナ。 A cyclone burner inserted into a burner throat drilled in the wall of a furnace.
It includes a cylindrical portion to which a mixed fluid of solid fuel and primary air is supplied from the tangential direction, and a hollow truncated cone portion provided at the tip portion of the cylindrical portion and whose diameter is reduced toward the tip side. A cyclone-type concentrator that is configured and is arranged coaxially with the central axis of the cyclone burner.
A fuel nozzle provided at the tip of the cyclone type concentrator and ejecting the mixed fluid, and a fuel nozzle.
A combustion air nozzle provided on the outer peripheral side of the fuel nozzle concentrically with the fuel nozzle and ejecting combustion air,
A cyclone burner provided with a flame holding device provided on the outer peripheral side of the tip of the fuel nozzle. - 請求項１に記載のサイクロンバーナにおいて、
前記保炎器は、
前記燃料ノズルの外周面に設けられ、前記サイクロンバーナの中心軸と直交する略水平面を有するリング状壁部と、
前記リング状壁部の外周縁から前記サイクロンバーナの中心軸に沿って下方に延びる案内リングと、を含み、
前記燃焼用空気ノズルを流れる燃焼用空気は、前記案内リングにより前記サイクロンバーナの中心軸に対して平行ないし当該中心軸から離れる方向に広がって噴出することを特徴とするサイクロンバーナ。 In the cyclone burner according to claim 1,
The flame holder is
A ring-shaped wall portion provided on the outer peripheral surface of the fuel nozzle and having a substantially horizontal plane orthogonal to the central axis of the cyclone burner.
Including a guide ring extending downward along the central axis of the cyclone burner from the outer peripheral edge of the ring-shaped wall portion.
A cyclone burner characterized in that the combustion air flowing through the combustion air nozzle is ejected by the guide ring in a direction parallel to or away from the central axis of the cyclone burner. - 請求項１または２に記載のサイクロンバーナにおいて、
前記燃料ノズルの内周面に設けられ、前記混合流体の旋回方向の流れを抑止する複数の第１旋回抑止板をさらに備えたことを特徴とするサイクロンバーナ。 In the cyclone burner according to claim 1 or 2.
A cyclone burner provided on the inner peripheral surface of the fuel nozzle and further provided with a plurality of first swivel restraining plates for restraining the flow of the mixed fluid in the swirling direction. - 請求項３に記載のサイクロンバーナにおいて、
前記混合流体の流れ方向に沿って、先端側に向かうに連れて拡径する拡径部と、円筒状の胴体部と、先端側に向かう連れて縮径する縮径部とを有する燃料濃縮器を前記燃料ノズルの内部に設置したことを特徴とするサイクロンバーナ。 In the cyclone burner according to claim 3,
A fuel concentrator having a diameter-expanded portion that expands in diameter toward the tip side along the flow direction of the mixed fluid, a cylindrical body portion, and a diameter-reduced portion that decreases in diameter toward the tip side. A cyclone burner characterized in that the fuel nozzle is installed inside the fuel nozzle. - 請求項１、２または４に記載のサイクロンバーナにおいて、
前記混合流体の流れ方向に沿って、先端側に向かうに連れて拡径する拡径部と、円筒状の胴体部と、先端側に向かう連れて縮径する縮径部とを有する燃料濃縮器の外周面に、前記混合流体の旋回方向の流れを抑止する複数の第２旋回抑止板を備えたことを特徴とするサイクロンバーナ。 In the cyclone burner according to claim 1, 2 or 4.
A fuel concentrator having a diameter-expanded portion that expands in diameter toward the tip side along the flow direction of the mixed fluid, a cylindrical body portion, and a diameter-reduced portion that decreases in diameter toward the tip side. A cyclone burner characterized in that a plurality of second swivel restraining plates for restraining the flow of the mixed fluid in the swirling direction are provided on the outer peripheral surface of the above. - 請求項４または５に記載のサイクロンバーナにおいて、
前記燃料濃縮器の軸方向の位置を調整する位置調整ロッドを備えたことを特徴とするサイクロンバーナ。 In the cyclone burner according to claim 4 or 5.
A cyclone burner including a position adjusting rod for adjusting the axial position of the fuel concentrator. - 請求項３ないし６の何れか１項に記載のサイクロンバーナにおいて、
前記燃焼用空気ノズルの先端部に設けられ、前記燃焼用空気を前記サイクロンバーナの中心軸に対して離れる方向に案内する燃焼用空気案内板をさらに備えたことを特徴とするサイクロンバーナ。 In the cyclone burner according to any one of claims 3 to 6.
A cyclone burner provided at the tip of the combustion air nozzle, further provided with a combustion air guide plate that guides the combustion air in a direction away from the central axis of the cyclone burner. - 請求項７に記載のサイクロンバーナにおいて、
前記燃焼用空気ノズルの入口部に設けられ、前記燃焼用空気の流路断面積を次第に小さくする燃焼用空気縮流部材をさらに備えたことを特徴とするサイクロンバーナ。 In the cyclone burner according to claim 7.
A cyclone burner provided at an inlet portion of the combustion air nozzle and further provided with a combustion air condensing member that gradually reduces the cross-sectional area of the flow path of the combustion air. - 固体燃料と一次空気との混合流体が接線方向から供給される円筒部と、前記円筒部の先端部に設けられ、先端側に向かうに連れて縮径する中空の円錐台部と、を含むサイクロン式濃縮器を備えたサイクロンバーナの先端部に取り付けられるノズルユニットであって、
前記サイクロン式濃縮器の先端部に設けられ、前記混合流体を噴出する燃料ノズルと、
前記燃料ノズルの外周側に前記燃料ノズルと同心円状に設けられ、燃焼用空気を噴出する燃焼用空気ノズルと、
前記燃料ノズルの先端部の外周側に設けられる保炎器と、
前記燃焼用空気ノズルの先端部に設けられ、前記燃焼用空気を前記サイクロンバーナの中心軸に対して離れる方向に案内する燃焼用空気案内板と、
前記燃料ノズルの内周面に設けられ、前記混合流体の旋回方向の流れを抑止する複数の旋回抑止板と、を備えたことを特徴とするノズルユニット。 A cyclone including a cylindrical portion to which a mixed fluid of solid fuel and primary air is supplied from the tangential direction, and a hollow truncated cone portion provided at the tip portion of the cylindrical portion and whose diameter is reduced toward the tip side. A nozzle unit attached to the tip of a cyclone burner equipped with a type concentrator.
A fuel nozzle provided at the tip of the cyclone type concentrator and ejecting the mixed fluid, and a fuel nozzle.
A combustion air nozzle provided on the outer peripheral side of the fuel nozzle concentrically with the fuel nozzle and ejecting combustion air,
A flame holder provided on the outer peripheral side of the tip of the fuel nozzle,
A combustion air guide plate provided at the tip of the combustion air nozzle and guiding the combustion air in a direction away from the central axis of the cyclone burner.
A nozzle unit provided on the inner peripheral surface of the fuel nozzle and provided with a plurality of swivel restraining plates for restraining the flow of the mixed fluid in the swirling direction. - 既設のボイラ装置に取り付けられ、サイクロン式濃縮器を備えたサイクロンバーナの改造方法であって、
前記既設のボイラ装置に設置された前記サイクロンバーナのノズル先端部分を切断する工程と、
前記ノズル先端部分が切断された前記サイクロンバーナに対して、新たなノズルユニットを取り付ける工程と、を含み、
前記新たなノズルユニットは、
前記サイクロン式濃縮器の先端部に設けられ、固体燃料と一次空気との混合流体を噴出する燃料ノズルと、
前記燃料ノズルの外周側に前記燃料ノズルと同心円状に設けられ、燃焼用空気を噴出する燃焼用空気ノズルと、
前記燃料ノズルの先端部の外周側に設けられる保炎器と、
前記燃料ノズルの内周面に設けられ、前記混合流体の旋回方向の流れを抑止する複数の旋回抑止板と、を備えて構成されることを特徴とするサイクロンバーナの改造方法。 It is a method of modifying a cyclone burner equipped with a cyclone type concentrator, which is attached to an existing boiler device.
A step of cutting the nozzle tip portion of the cyclone burner installed in the existing boiler device, and
A step of attaching a new nozzle unit to the cyclone burner from which the tip portion of the nozzle has been cut is included.
The new nozzle unit is
A fuel nozzle provided at the tip of the cyclone type concentrator and ejecting a mixed fluid of solid fuel and primary air,
A combustion air nozzle provided on the outer peripheral side of the fuel nozzle concentrically with the fuel nozzle and ejecting combustion air,
A flame holder provided on the outer peripheral side of the tip of the fuel nozzle,
A method for modifying a cyclone burner, which is provided on the inner peripheral surface of the fuel nozzle and is provided with a plurality of swivel restraining plates for restraining the flow of the mixed fluid in the swirling direction. - 既設のボイラ装置に取り付けられ、サイクロン式濃縮器を備えたサイクロンバーナの改造方法であって、
前記既設のボイラ装置に設置された前記サイクロンバーナのノズル先端部分を切断する工程と、
前記ノズル先端部分が切断された前記サイクロンバーナに対して、新たな燃料側ノズルユニットを取り付ける工程と、
火炉水壁に穿設して設けられたバーナスロートに対して、新たな燃焼用空気側ノズルユニットを取り付ける工程と、を含み、
前記新たな燃料側ノズルユニットは、
前記サイクロン式濃縮器の先端部に設けられ、固体燃料と一次空気との混合流体を噴出する燃料ノズルと、
前記燃料ノズルの先端部の外周側に設けられる保炎器と、
前記燃料ノズルの内周面に設けられ、前記混合流体の旋回方向の流れを抑止する複数の旋回抑止板と、を備えて構成され、
前記新たな燃焼用空気側ノズルユニットは、
前記燃料ノズルの外周側に前記燃料ノズルと同心円状に設けられ、燃焼用空気を噴出する燃焼用空気ノズルと、
前記燃焼用空気ノズルの先端部に設けられ、前記燃焼用空気を前記サイクロンバーナの中心軸に対して離れる方向に案内する燃焼用空気案内板と、を備えて構成されることを特徴とするサイクロンバーナの改造方法。 It is a method of modifying a cyclone burner equipped with a cyclone type concentrator, which is attached to an existing boiler device.
A step of cutting the nozzle tip portion of the cyclone burner installed in the existing boiler device, and
A process of attaching a new fuel side nozzle unit to the cyclone burner from which the nozzle tip portion has been cut, and
Including the process of attaching a new combustion air side nozzle unit to the burner throat provided by drilling in the water wall of the furnace.
The new fuel side nozzle unit is
A fuel nozzle provided at the tip of the cyclone type concentrator and ejecting a mixed fluid of solid fuel and primary air,
A flame holder provided on the outer peripheral side of the tip of the fuel nozzle,
A plurality of swivel restraining plates provided on the inner peripheral surface of the fuel nozzle and restraining the flow of the mixed fluid in the swirling direction are provided.
The new combustion air side nozzle unit is
A combustion air nozzle provided on the outer peripheral side of the fuel nozzle concentrically with the fuel nozzle and ejecting combustion air,
A cyclone provided at the tip of the combustion air nozzle and provided with a combustion air guide plate for guiding the combustion air in a direction away from the central axis of the cyclone burner. How to modify the burner.
Priority Applications (2)
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|---|---|---|---|
| PCT/JP2020/029560 WO2022024386A1 (en) | 2020-07-31 | 2020-07-31 | Cyclone burner, nozzle unit, and cyclone burner alteration method |
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