(57)【要約】【課題】火炎の外周に形成される高温酸素残存領域を抑制することにより、ＮＯｘ発生量の低減を可能にした微粉炭（固体燃料）焚きの燃料バーナを提供する。【解決手段】微粉炭を焚くボイラの火炉内へ微粉炭及び空気を投入して燃焼させるバーナ２０の微粉炭バーナ２１においては、微粉炭を１次空気で搬送して火炉内へ投入するコール１次ポート２２に、出口流速の速度分布を流路断面中央部２２ａで低速とする流速調整部２４が設けられている。【選択図】図１
2010270990.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
粉体燃料を焚くボイラの火炉内へ粉体燃料及び空気を投入して燃焼させるバーナの燃料バーナが、前記粉体燃料を１次空気で搬送して前記火炉内へ投入する燃料流路に、出口流速の速度分布を流路断面中央部で低速とする流速調整部を備えていることを特徴とする燃料バーナ。
【請求項２】
前記流速調整部は、前記燃料流路の先端部を出口開口へ向けて絞るノズル部と、前記燃料流路の先端部で前記流路断面中央部を区分する仕切部材とを備え、前記流路断面中央部の断面積が流れ方向に一定であることを特徴とする請求項１に記載の燃料バーナ。
【請求項３】
前記仕切部材の出口側先端部に前記流路断面中央部の断面積を出口開口側へ拡大させるディフューザ部が設けられていることを特徴とする請求項２に記載の燃料バーナ。
【請求項４】
前記仕切部材が保炎機能を有するスプリット部材であることを特徴とする請求項２に記載の燃料バーナ。
【請求項５】
粉体燃料及び空気を炉内へ投入するバーナが各段の各コーナ部あるいは壁面部に配置される旋回燃焼方式のバーナ部とされ、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ボイラにおいて、
前記バーナが、請求項１から４のいずれかに記載の燃料バーナと、該燃料バーナの上下または左右に各々配置されて流量調整手段を有する２次空気投入ポートとを備えていることを特徴とする旋回燃焼ボイラ。
【請求項６】
前記燃料バーナと前記２次空気投入ポートとの間には、前記燃料バーナから炉内へ向けて形成される火炎に前記２次空気投入ポートから投入される２次空気が干渉しない程度の離間距離が設けられていることを特徴とする請求項５に記載の旋回燃焼ボイラ。
【請求項７】
前記２次空気投入ポートは、前記燃料バーナの軸中心から外向きの角度となるように設置されていることを特徴とする請求項６に記載の旋回燃焼ボイラ。
【請求項８】
前記２次空気投入ポートの流路内部にリブを設けたことを特徴とする請求項５から７のいずれかに記載の旋回燃焼ボイラ。
【請求項９】
前記２次空気投入ポートの流路内部に旋回羽根を設けたことを特徴とする請求項５から７のいずれかに記載の旋回燃焼ボイラ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、たとえば微粉炭等の粉体（固体）燃料を焚く固体燃料焚きの旋回燃焼ボイラに関する。
【背景技術】
【０００２】
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を焚く石炭焚きボイラがある。このような石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いる。
このうち、微粉炭焚きの旋回燃焼ボイラにおいては、燃料の微粉炭とともに石炭バーナから投入される１次空気の上下に２次空気投入用の２次空気投入ポートを設置し、石炭バーナ周囲の２次空気について流量調整を行っている。（たとえば、特許文献１参照）
【０００３】
上述した１次空気は、燃料の微粉炭を搬送するために必要な空気量であり、石炭を粉砕して微粉炭とするローラミル装置において空気量が規定される。
上述した２次空気は、旋回燃焼ボイラ内において火炎全体を形成するために必要となる空気量を吹き込むものである。従って、旋回燃焼ボイラの２次空気量は、概ね微粉炭の燃焼に必要な全空気量から１次空気量を差し引いたものとなる。
【０００４】
一方、対向燃焼ボイラのバーナにおいては、１次空気（微粉炭供給）の外側に２次空気及び３次空気を導入して空気導入量の微調整を行うことが提案されている。（たとえば、特許文献２参照）
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第３６７９９９８号公報
【特許文献２】特開２００６−１８９１８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、上述した従来の旋回燃焼ボイラにおいては、窒素酸化物（ＮＯｘ）を低減するため、一般的には追加空気投入（Additional Air；ＡＡ）を用いた二段燃焼を行い、バーナ付近では還元燃焼が行われている。
また、従来のバーナでは、微粉炭バーナの外周に保炎機構（先端角部の調整、旋回等）を設置し、さらに、微粉炭バーナのすぐ外周に近接して２次空気、あるいは３次空気を投入するための空気投入ポートを設置した構成が一般的である。このため、微粉炭バーナにおいては、投入された微粉炭への着火が火炎外周で起こり、火炎外周の着火領域では空気投入ポートからの空気が多量に混合されることとなる。
【０００７】
この結果、微粉炭バーナの火炎には、火炎外周にＮＯｘを発生させる高温酸素残存領域が形成される。この高温酸素残存領域は、酸素濃度が高くなり、高温での燃焼が進行する火炎外周の領域であるから、ＮＯｘを発生しやすい燃焼環境となっている。従って、従来の微粉炭バーナに形成される火炎においては、高温酸素残存領域を形成する火炎外周からのＮＯｘ発生量が多くなる。
こうして、微粉炭バーナの火炎外周から発生したＮＯｘは、そのまま火炎外周を通過することになるので、燃焼環境が異なる火炎内部と比較すれば、還元が遅れることとなる。この結果、火炎外部で発生したＮＯｘは還元されずに残り、この残存したＮＯｘが従来の微粉炭バーナ及び旋回燃焼ボイラにおけるＮＯｘ発生の原因となっている。
【０００８】
このような背景から、微粉炭等の固体燃料を焚く旋回燃焼ボイラにおいては、火炎の外周に形成される高温酸素残存領域を抑制し、ＮＯｘ発生量を低減することが望まれる。
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、火炎の外周に形成される高温酸素残存領域を抑制（弱く）することにより、ＮＯｘ発生量の低減を可能にした燃料バーナ及びこれを備えた固体燃料焚きの旋回燃焼ボイラを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
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。
本発明に係る燃料バーナは、粉体燃料を焚くボイラの火炉内へ粉体燃料及び空気を投入して燃焼させるバーナの燃料バーナが、前記粉体燃料を１次空気で搬送して前記火炉内へ投入する燃料流路に、出口流速の速度分布を流路断面中央部で低速とする流速調整部を備えていることを特徴とするものである。
【００１０】
このような本発明の燃料バーナによれば、粉体燃料を１次空気で搬送して火炉内へ投入する燃料流路に、出口流速の速度分布を流路断面中央部で低速とする流速調整部を備えているので、火炎内部の流速を下げて保炎することができる。このため、火炎の広がりが抑制され、しかも、火炎内部で粉体燃料に着火するので、ＮＯｘは火炎内部で発生して迅速に還元される。
【００１１】
上記の燃料バーナにおいて、前記流速調整部は、前記燃料流路の先端部を出口開口へ向けて絞るノズル部と、前記燃料流路の先端部で前記流路断面中央部を区分する仕切部材とを備え、前記流路断面中央部の断面積が流れ方向に一定であることが好ましく、これにより、流路断面積の減少により流速を増した周囲と比較して、流路断面積に変動のない流路断面中央部の流速が相対的に低い出口流速の速度分布を形成することができる。
【００１２】
上記の燃料バーナにおいて、前記仕切部材の出口側先端部に前記流路断面中央部の断面積を出口開口側へ拡大させたディフューザ部を設けることが好ましく、これにより、流路断面中央部の流速をより一層低下させるだけでなく、流れに乱れを発生させることもできる。
【００１３】
上記の燃料バーナにおいて、前記仕切部材として保炎機能を有するスプリット部材を採用することが好ましく、これにより、燃料バーナに形成された内部保炎機構により安定着火が可能になる。
【００１４】
本発明に係る旋回燃焼ボイラは、粉体燃料及び空気を炉内へ投入するバーナが各段の各コーナ部あるいは壁面部に配置される旋回燃焼方式のバーナ部とされ、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ボイラにおいて、前記バーナが、請求項１から４のいずれかに記載の燃料バーナと、該燃料バーナの上下または左右に各々配置されて流量調整手段を有する２次空気投入ポートとを備えていることを特徴とするものである。
【００１５】
このような本発明の旋回燃焼ボイラによれば、バーナが、請求項１から４のいずれかに記載の燃料バーナを備えているので、燃料バーナの出口流速は流路断面中央部で低速の速度分布となる。このため、火炎内部の流速を下げて保炎することができるため火炎の広がりを抑制し、しかも、火炎内部で粉体燃料に着火するためＮＯｘは火炎内部で発生して迅速に還元される。
【００１６】
上記の旋回燃焼ボイラにおいて、前記燃料バーナと前記２次空気投入ポートとの間には、前記燃料バーナから炉内へ向けて形成される火炎に前記２次空気投入ポートから投入される２次空気が干渉しない程度の離間距離を設けることが好ましく、これにより、２次空気投入ポートから火炎に対する２次空気の供給を緩慢にして火炎中の酸素濃度を下げるとともに、低温の２次空気による火炎の温度低下（冷却）を最小限に抑えることができる。
【００１７】
上記の旋回燃焼ボイラにおいて、前記２次空気投入ポートは、前記燃料バーナの軸中心から外向きの角度となるように設置されていることが好ましく、これにより、２次空気投入ポートの設置位置を燃料バーナに近づけても、燃料バーナから炉内へ向けて形成される火炎に２次空気投入ポートから投入される２次空気が干渉しないため、バーナ高さの低減が可能になる。
また、２次空気投入ポートが隣接する場合には、２次空気を火炎に対して斜めに投入することにより、２次空気と火炎との混合を遅延させることができる。
【００１８】
上記の旋回燃焼ボイラにおいて、前記２次空気投入ポートの流路内部には、リブを設けてもよいし、あるいは、旋回羽根を設けてもよい。
ここで、２次空気投入ポートの流路内部に、たとえば流路内側（燃料バーナ側）にリブを設けることにより、火炎に対する２次空気の混合を調整することができる。また、流路内部に旋回羽根車を設けることにより、バーナ高さを抑制して２次空気の流れが火炎と干渉しないように離すことも可能になる。
【発明の効果】
【００１９】
上述した本発明によれば、微粉炭等の固体燃料を焚く旋回燃焼ボイラにおいて、火炎の外周に形成される高温酸素残存領域を抑制し、ＮＯｘ発生量を低減するという顕著な効果が得られる。
すなわち、本発明の燃料バーナは、粉体燃料を火炉内へ投入する燃料流路に流速調整部を設け、流路断面中央部の出口流速が低速となる速度分布を形成しているので、火炎内部に投入される粉体燃料の流速を下げて保炎するため火炎の広がりを抑制でき、低酸素濃度の環境下においても粉体燃料を安定燃焼させることができる。そして、粉体燃料の着火が火炎の内部で行われるので、火炎内部で発生したＮＯｘが迅速に還元されて排出量は低減される。
【００２０】
また、火炎と干渉しない程度に離間して配置された２次空気投入ポートから２次空気が緩慢に供給されるため、低温の２次空気による火炎の温度低下（冷却）を最小限に抑え、火炎が空気不足の状況にあるにもかかわらず、高温の火炎を維持して安定した着火が継続される。従って、本発明の旋回燃焼ボイラは、高温かつ低酸素濃度の環境下での燃焼が可能になり、ＮＯｘ及び未燃分ともに大幅に低下させた燃焼が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明に係る燃料バーナの一実施形態を示す図であり、（ａ）は燃料バーナ及び２次空気投入ポートにより構成されるバーナ構造の縦断面図、（ｂ）は（ａ）のバーナ構造を火炉内から見た正面図、（ｃ）は燃料バーナにおける出口流速の流速分布を示す説明図、（ｄ）はコール２次ポートの変形例を示す縦断面図である。
【図２】図１（ａ）に示したバーナ構造に対する２次空気の供給系統図である。
【図３】本発明に係る旋回燃焼ボイラの構成例を示す縦断面図である。
【図４】図３の横（水平）断面図である。
【図５】第１変形例の燃料バーナを備えたバーナ構造例を示す縦断面図である。
【図６】第２変形例の燃料バーナを備えたバーナ構造例を示す縦断面図である。
【図７】第１変形例の２次空気投入ポートを備えたバーナ構造例を示す縦断面図である。
【図８】第２変形例の２次空気投入ポートを備えたバーナ構造例を示す縦断面図である。
【図９】第３変形例の２次空気投入ポートを備えたバーナ構造例を示す縦断面図である。
【図１０】第４変形例の２次空気投入ポートを備えたバーナ構造例を示す図であり、（ａ）はバーナ構造の平面図、（ｂ）はバーナ構造を火炉内から見た正面図である。
【図１１】第５変形例の２次空気投入ポートを備えたバーナ構造例を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明に係る燃焼バーナ及び旋回燃焼ボイラの一実施形態を図面に基づいて説明する。
図３及び図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。還元雰囲気となるバーナ部１２からＡＡ部１４までの距離については、すなわち、還元燃焼ゾーンの距離（高さ）については、長くなるほど燃焼ガスの滞留時間が長くなってＮＯｘ発生量は小さくなる。なお、図中の符号２０は微粉炭等の粉体燃料及び空気を投入するバーナ、１５は追加空気を投入する追加空気投入ノズルである。
【００２３】
以下の実施形態では、旋回燃焼ボイラ１０が粉体燃料として微粉炭を使用する微粉炭焚きとして説明するが、これに限定されることはない。従って、微粉炭焚きのバーナ２０には、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。
【００２４】
このように、上述した旋回燃焼ボイラ１０は、微粉炭（粉体燃料）及び空気を火炉１１内へ投入するバーナ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、各段にはそれぞれ１または複数（図示の例では１個）の旋回火炎が形成される旋回燃焼方式を採用している。すなわち、図３及び図４に示す旋回燃焼ボイラ１０は、微粉炭及び空気を火炉１１の内部（炉内）へ投入するバーナ２０が、略正方形とした断面形状を有する火炉１１内で各段の各コーナ部に配置されることにより、１個の旋回火炎を形成するものである。しかし、以下に説明する本発明は、たとえば長方形断面形状を有する火炉１１内のコーナ部及び壁面部にバーナ２０を配置することにより、２個の旋回火炎を形成する旋回燃焼方式のバーナ部等にも適用可能であり、特に限定されることはない。
【００２５】
本実施形態の旋回燃焼ボイラ１０において、バーナ部１２の各バーナ２０は、たとえば図１に示すように、微粉炭及び空気を投入する微粉炭バーナ（燃料バーナ）２１と、該微粉炭バーナ２１の上下に各々配置されて２次空気を投入する２次空気投入ポート３０とを備えている。
微粉炭バーナ２１は、１次空気により搬送された微粉炭を投入する矩形状のコール１次ポート２２と、コール１次ポート２２の周囲を取り囲むように設けられて２次空気の一部を投入するコール２次ポート２３とを備えている。微粉炭バーナ２１から投入される微粉炭は、火炉１１内へ向けて略真っ直ぐに流れる。
【００２６】
微粉炭バーナ２１の上下には、２次空気投入用として２次空気投入ポート３０が略平行に設けられている。この２次空気投入ポート３０は、各々が独立した流路及びポートに分割されており、２次空気投入ポート３０から投入される２次空気は、火炉１１内へ向けて略真っ直ぐに流れる。
２次空気投入ポート３０の各流路及びコール２次ポート２３には、たとえば図２に示すように、送気ダクト１７から各々分岐した流路を介して供給される２次空気の流量調整手段として、開度調整可能なダンパ４０が設けられている。なお、２次空気投入ポート３０の位置については、微粉炭バーナ２１の上下に限定されることはなく、左右であってもよい。
【００２７】
図示の構成例では、バーナ２０の微粉炭バーナ２１が、旋回燃焼方式とした石炭焚きボイラの火炉１１内に微粉炭及び空気を投入して燃焼させるため、微粉炭を１次空気で搬送して火炉１１内へ投入する燃料流路となるコール１次ポート２２に、出口流速の速度分布を流路断面中央部で低速とする流速調整部２４を備えている。この流速調整部２４は、コール１次ポート２２内に形成された燃料流路を出口開口へ向けて絞るノズル部２５と、コール１次ポート２２内に形成された燃料流路の先端部で流路断面中央部２２ａを区分する仕切部材２６とを備えている。
図１（ａ）に示す構成例では、コール２次ポート２３がノズル部２５の絞りと略平行に形成されているが、たとえば図１（ｄ）に示すように、コール２次空気を火炉１内へ向けて略真っ直ぐに投入することが好ましい。すなわち、コール２次ポート２３の出口を軸中心方向へ傾斜させると、微粉炭バーナ２１から火炉１１内へ向けて略真っ直ぐに投入される微粉炭に向けてコール２次空気を投入することになるので、コール２次空気が火炎を吹き消す方向に作用する。
【００２８】
ノズル部２５は、コール１次ポート２２が火炉１１内に開口する先端部において、流路断面積が徐々に小さくなるように絞った部分であり、図示の構成例では、微粉炭バーナ２１の上下部材を流路断面中央方向へ傾斜させて流路断面積を狭めている。従って、コール１次ポート２２の上下に形成されたコール２次ポート２３についても、流路断面積に変化はないものの、２次空気の流出方向が平行から流路断面中央方向へ傾斜している。
仕切部材２６は、たとえば所定の間隔ａをもって水平方向に平行配置された一対の板状部材であり、流路断面中央部２２ａの流路断面積は、燃料流路内の流れ方向において一定となっている。この仕切部材２６は、中央の流速増加を抑えるため、上述したノズル部２５の絞りが開始される位置より上流側まで延長しておくことが望ましい。なお、仕切部材２６で区画された流路断面中央部２２ａの上下には、流路断面積を絞られたノズル部２５のノズル出口２２ｂが開口している。
【００２９】
このように構成された微粉炭バーナ２１は、流路断面積の減少により増速される上下のノズル出口２２ｂで流速を増すのに対し、流路断面積の変動がない流路断面中央部２２ａでは流速の変動はほとんどない。この結果、たとえば図１（ｃ）に示すように、流路断面積の減少により流速を増した上下のノズル出口２２ｂと比較して、流路断面積の変動がない流路断面中央部２２ａの流速が相対的に低い出口流速の速度分布を形成する。
図１（ｃ）に示す例では、ノズル部２５が流路断面積を１／３に絞り、流路断面中央部２２ａ及びノズル出口２２ｂを同じ出口面積にした場合、すなわち流路断面中央部２２ａの出口断面積を出口面積全体の１／３にした場合の速度分布例が示されている。この速度分布例では、流路断面中央部２２ａの出口流速（Ｖｃ）が上下の出口流速（Ｖｏ）よりも低く（Ｖｃ＜Ｖｏ）なっている。
なお、仕切部材２６がノズル部２５の絞り開始位置より出口側にしかない場合、ノズル出口２２ｂの流路断面積が狭くなる分だけ圧力損失は大きくなるので、流路断面中央部２２ａの流量増加により流速が増加する。
【００３０】
このような微粉炭バーナ２１は、微粉炭を１次空気で搬送して火炉１１内へ投入する燃料流路に設けた流量調整部２４が出口流速の速度分布を流路断面中央部２２ａで相対的に低速とするため、火炎内部の流速を下げて、すなわち、微粉炭バーナ２１の軸中心から火炉１１の内部へ向けて形成される火炎の軸中心付近に投入される微粉炭の流速を下げて、火炎の広がりを抑制して保炎することができる。換言すれば、火炎中心から火炎を外向きに広げて大きくする方向の流速が低減されるので、火炎の広がりが抑制されて保炎が可能になる。しかも、火炎の軸中心付近に投入された微粉炭は、火炎内部の中心付近で着火するため、ＮＯｘは火炎内部で発生して迅速に還元される。
【００３１】
また、燃料バーナ２１と２次空気投入ポート３０との間には、燃料バーナ２１から火炉１１内へ向けて形成される火炎に２次空気投入ポート３０から投入される２次空気が干渉しない程度の離間距離Ｌが設けられている。この離間距離Ｌは、２次空気投入ポート３０から投入される２次空気の供給を緩慢にして火炎中の酸素濃度を下げるものであり、換言すれば、離間距離Ｌは、低温の２次空気が火炎に到達しにくい適度な距離である。すなわち、離間距離Ｌは、２次空気が火炎に混合されることを抑制できる程度の距離であり、２次空気を投入する圧力等の諸条件にもよるが、燃料バーナ２１の高さ寸法ｈ（図１参照）を基準にして１ｈ〜３ｈ程度が必要となる。
このような離間距離Ｌを設けることにより、火炎に混合される２次空気量が減少するので、火炎内の酸素濃度を減少させるとともに、火炎温度の低下を最小限に抑えて比較的高温の状態に維持することができる。
【００３２】
このように構成されたバーナ２０では、コール１次ポート２２内を流れる微粉炭の流れについて、流速調整部２４が流路断面中央部２２ａの出口流速を相対的に低速の状態にしてから火炎内部へ向けた燃料投入を行うので、火炎内部の流速も低下して保炎される。このため、火炎が大きく広がることはなく、微粉炭は火炎の内部で着火して燃焼するので、ＮＯｘは火炎内部に発生して迅速に還元される。
このとき、微粉炭バーナ２１と２次空気投入ポート３０との間に設けた離間距離Ｌが火炎と２次空気との干渉を抑制しているので、火炎の中心部で着火する微粉炭は、２次空気投入ポート３０から火炎に対して２次空気が緩慢に供給されるため、火炎内部の酸素濃度が低い状態で燃焼する。
【００３３】
また、離間距離Ｌを設けて配置した２次空気投入ポート３０から２次空気が緩慢に供給されることにより、低温の２次空気による火炎の温度低下を最小限に抑えることができ、従って、火炎が空気不足で低酸素濃度の状況にあるにもかかわらず、火炎が高温化して安定した着火を継続し、高温かつ低酸素濃度での燃焼が可能になる。すなわち、火炎の外周に形成されていた局所的な高温酸素残存領域が抑制されることで小さく弱いものとなるので、ＮＯｘ及び未燃分を大幅に低減した燃焼が可能になる。
【００３４】
ところで、上述したバーナ２０の微粉炭バーナ２１は、たとえば図５に示す第１変形例のように、流路断面中央部２２ａの断面積を出口開口側へ拡大させるディフューザ部２７を追加してもよい。すなわち、流速調整部２４Ａの仕切部材２６Ａは、出口側先端部に流路断面中央部２２ａの断面積を出口開口側へ拡大させるディフューザ部２７を備えたものでもよく、このようなディフューザ部２７を設けることにより、流路断面積の拡大に伴って流路断面中央部２２ａの出口流速が低下する。このため、相対的な出口流速をより一層低下させることができるので、保炎やＮＯｘ発生量の低減作用はより一層向上する。
さらに、ディフューザ部２７は、特にノズル出口２２ｂから投入される微粉炭の流れを乱すので、火炎内部における着火性を向上させることができる。
【００３５】
また、上述したバーナ２０の微粉炭バーナ２１は、たとえば図６に示す第２変形例のように、上述した仕切部材２６に代えて、保炎機能を有する一対のスプリット部材２８を採用してもよい。このようなスプリット部材２８を採用した流速調整部２４Ｂは、微粉炭バーナ２１の先端出口部に配設されたスプリット部材２８が内部保炎機構を形成するので、安定した着火の維持が可能になる。
【００３６】
続いて、図７に示すバーナ２０Ａは、第１変形例の２次空気投入ポート３０Ａを備えたバーナ構造例を示している。
この変形例では、バーナ２０Ａの２次空気投入ポート３０Ａが、微粉炭バーナ２１の軸中心と平行なバーナ外壁２１ａから上下方向外向きに、角度θだけ傾斜させて設置されている。なお、図７に示す構成例は、図６に示した第２変形例の微粉炭バーナ２１を採用しているが、これに限定されることはなく、上述した実施形態及び第１変形例とのく見合わせでもよい。
【００３７】
このように、上下方向外向きに傾斜させた２次空気投入ポート３０Ａを採用すると、２次空気投入ポート３０Ａの設置位置を微粉炭バーナ２１に近づけても、微粉炭バーナ２１から火炉１１内へ向けて形成される火炎に２次空気投入ポート３０Ａから投入される２次空気が干渉しないため、バーナ高さの低減が可能になる。すなわち、２次空気投入ポート３０Ａから投入された２次空気は、火炎から離間する方向に流れるので、諸元を同じにして比較する場合、図７に示す最大の離間距離Ｌ１を平行配置の離間距離Ｌよりも小さく設定することが可能になる。
この結果、微粉炭ノズル２１の上下に２次空気投入ポート３０Ａが配設されたバーナ２０は、離間距離Ｌ１が低減されたことにより、バーナ２０の全高寸法を小さくすることができる。
【００３８】
また、図８に示す２次空気投入ポートの第２変形例では、傾斜配置した２次空気投入ポート３０Ａの流路内部にリブ３１を設けてある。すなわち、図示の例では、２次空気投入ポート３０Ａの出口内側（微粉炭ノズル２１側）にリブ３１を設けてあり、２次空気の流れをリブ３１に衝突させることにより、２次空気の流れに変化が生じるようになっている。特に、２次空気投入ポート３０Ａの出口内側に設けたリブ３１は、２次空気の流れを火炎から離間させる方向に変化させるので、リブ３１の高さ等を適宜調整することにより、火炎に対する２次空気の混合を調整することができる。
【００３９】
また、図９に示す２次空気投入ポートの第３変形例では、２次空気投入ポート３０Ｂの流路内に複数の旋回羽根３２を設けてある。この場合の２次空気投入ポート３０Ｂは、微粉炭バーナ２１の軸線と平行に形成されている。そして、２次空気投入ポート３０Ｂの流路内には、旋回羽根３２が設けられている。この旋回羽根３２は、たとえば翼型断面を有するものであり、２次空気の流れを火炎から効率よく離間させることができる。
このような構成を採用すれば、バーナ高さを最小限に抑えて２次空気の流れが火炎と干渉しないように離間させることも可能になる。
【００４０】
また、図１０に示す２次空気投入ポートの第４変形例は、２次空気投入ポート３０Ｃが隣接する左吹出口３０Ｌ，右吹出口３０Ｒを備えている場合であり、２次空気を火炎に対して斜めに投入することにより、２次空気と火炎との混合を遅延させることができる。すなわち、図１０（ａ）に示す第４変形例では、平面視がＹ字状に分岐して左吹出口３０Ｌ，右吹出口３０Ｒから火炉１１内に２次空気を投入する２次空気投入ポート３０Ｃとされ、微粉炭バーナ２１の軸線から左右方向外向きに傾斜した左吹出口３０Ｌ及び右吹出口３０Ｒが隣接して配置されているので、２次空気は火炎から離間する方向に流出して混合が遅延する。
【００４１】
また、このような２次空気投入ポート３０Ｃにおいても、たとえば図１１に示す２次空気投入ポートの第５変形例のように、左吹出口３０Ｌ，右吹出口３０Ｒの出口内側（微粉炭ノズル２１の軸中心側）にリブ３１を設けてもよい。このようなリブ３１を設けることにより、２次空気の流れがリブ３１に衝突して流れに変化を生じるので、２次空気の混合において遅延が大きい場合など、リブ３１の高さ等を適宜調整して火炎に対する２次空気の混合を調整することができる。
【００４２】
このように、上述した実施形態及び各変形例の旋回燃焼ボイラ１０によれば、微粉炭等の固体燃料を焚く旋回燃焼ボイラにおいて、火炎の外周に形成される高温酸素残存領域を抑制してＮＯｘ発生量の低減が可能になる。すなわち、微粉炭バーナ２１から投入される微粉炭（粉体燃料）は、流速調整部２４により火炎中央部に投入される流速が低速になるので、火炎の広がりが抑制されて火炎内部で着火するようになり、火炎内で発生したＮＯｘを迅速に還元してＮＯｘ発生量を低減できる。
【００４３】
さらに、火炎と干渉しない程度に離間して配置された２次空気投入ポート３０から２次空気が緩慢に供給されるため、低温の２次空気による火炎の温度低下（冷却）を最小限に抑えることができる。このため、２次空気の供給が緩慢で空気不足の状況にある火炎の内部においても、高温の火炎を維持して安定した着火を継続できる。従って、本発明の旋回燃焼ボイラ１０は、高温かつ低酸素濃度の環境下でも微粉炭等の粉体燃料を燃焼させることができ、しかも、ＮＯｘ及び未燃分ともに大幅に低下させた燃焼が可能になる。
【００４４】
ところで、上述した各実施形態及び変形例は、図示に基づいて説明した以外にも適宜組合せが可能である。また、上述した実施形態では、バーナ部１２からＡＡ１４までの領域を還元雰囲気とする空気の多段投入の旋回燃焼ボイラ１０として説明したが、本発明はこれに限定されることはない。
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、たとえば粉体燃料が微粉炭に限定されないなど、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。
【符号の説明】
【００４５】
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）
２０，２０Ａ    バーナ
２１    微粉炭バーナ（燃料バーナ）
２２    コール１次ポート（燃料流路）
２３    コール２次ポート
２４，２４Ａ，２４Ｂ    流速調整部
２５    ノズル部
２６，２６Ａ    仕切部材
２７    ディフューザ部
２８    スプリット部材
３０，３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃ    ２次空気投入ポート
３１    リブ
３２    旋回羽根
【図１】
2010270990.tif 000003
【図２】
2010270990.tif 000004
【図３】
2010270990.tif 000005
【図４】
2010270990.tif 000006
【図５】
2010270990.tif 000007
【図６】
2010270990.tif 000008
【図７】
2010270990.tif 000009
【図８】
2010270990.tif 000010
【図９】
2010270990.tif 000011
【図１０】
2010270990.tif 000012
【図１１】
2010270990.tif 000013