(57)【要約】【課題】火炎内部に低温領域が形成されることを防止または抑制することにより、火炎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となる旋回燃焼ボイラを提供する。【解決手段】微粉炭及び空気を炉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、バーナ２０が、微粉炭及び１次空気を投入する微粉炭バーナ２１と、微粉炭バーナ２１の周囲に配置された２次空気投入用の２次空気投入ポート３０とを備え、微粉炭バーナ２１が、１次空気の中に２次空気の一部を吹き込む燃料バーナ内２次空気ポート２４を備えている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
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、粉体燃料及び１次空気を投入する燃料バーナと、該燃料バーナの周囲に配置された２次空気投入用の２次空気投入ポートとを備え、
前記燃料バーナが、１次空気の中に２次空気の一部を吹き込む１または複数の燃料バーナ内２次空気ポートを備えていることを特徴とする旋回燃焼ボイラ。
【請求項２】
前記２次空気投入ポート及び前記燃料バーナ内２次空気ポートは、ポート毎の２次空気量を調整可能な流量調整手段を備えていることを特徴とする請求項１に記載の旋回燃焼ボイラ。
【請求項３】
前記燃料バーナ内２次空気ポートから投入される２次空気は、前記１次空気と流速差をもって投入されることを特徴とする請求項１または２に記載の旋回燃焼ボイラ。
【請求項４】
前記燃料バーナが濃淡分離機構を有しており、前記燃料バーナ内２次空気ポートから投入される２次空気は、前記粉体燃料の流量割合が高い領域に投入されることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の旋回燃焼ボイラ。
【請求項５】
前記燃料バーナ内２次空気ポートは、水平方向の２次空気量を調整可能な流量調整手段を備えていることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の旋回燃焼ボイラ。
【請求項６】
前記２次空気投入ポートは、周囲の各ポートを複数に分割した２次空気分割ポートを備え、該２次空気分割ポート毎の２次空気量を調整可能な流量調整手段を備えていることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の旋回燃焼ボイラ。
【請求項７】
前記２次空気分割ポートは、投入する２次空気の流速調整手段を備え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】
前記燃料バーナの適所に串歯構造が設けられていることを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載の旋回燃焼ボイラ。
【請求項９】
前記燃料バーナ内２次空気ポートは、複数に分割した先端出口から２次空気を外向きに投入することを特徴とする請求項１から８のいずれかに記載の旋回燃焼ボイラ。
【請求項１０】
前記燃料バーナ内２次空気ポートは、先端出口面積が拡大または縮小されていることを特徴とする請求項１から８のいずれかに記載の旋回燃焼ボイラ。
【請求項１１】
前記燃料バーナが保炎器を備えていることを特徴とする請求項１から１０のいずれかに記載の旋回燃焼ボイラ。
【請求項１２】
前記バーナ部の上部に追加空気投入部を備え、前記バーナ部から前記追加空気等入部までの領域を還元雰囲気とする空気の多段投入が行われることを特徴とする請求項１から１１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燃料を焚くボイラに適用される旋回燃焼ボイラに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、微粉炭焚きボイラとしては、旋回燃焼ボイラ及び対向燃焼ボイラが知られている。
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。なお、２次空気投入用の２次空気ポートは、オイルバーナを兼ねる場合もある。
【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】
従来の対向燃焼ボイラにおいては、バーナから燃料とともに投入される１次空気内に２次空気を導入することにより、空気導入量の微調整を図ることが行われている。このような対向燃焼ボイラの場合、２次空気あるいは３次空気は保炎のために旋回をかけることから、火炎が広がり、２次空気を中央に投入しても火炎の伝播あるいは空気の拡散に限度があった。（たとえば、非特許文献１参照）
【０００５】
【非特許文献１】B&W's AireJetTM Burner for Low NOx Emissions A. LaRue,D. Rowley, H. Sarv, W. Kahle and A. Sayre The Babcock & Wilcox CompanyBarberton, Ohio, U.S.A. S. Lesmeister Black Hills Generation, Inc. Gillette,Wyoming, U.S.A. Presented to 2006 Power-Gen International November 28-30, 2006 Orland,Florida, U.S.A.
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来の旋回燃焼ボイラにおいては、１次空気の外側に２次空気ポートが配置されているので、バーナから形成される火炎に対して、火炎外周側から火炎内部まで空気が拡散するには時間を要していた。
このため、空気が拡散しにくい火炎内部では、低温領域が形成されることにより素酸化物（ＮＯｘ）の還元は進まない。一方、火炎外周では、窒素酸化物の発生要因となる高温酸素残存領域を強めることとなる。
【０００７】
このように、上述した従来の旋回燃焼ボイラにおいては、火炎内部には低温領域が形成され、一方、火炎外周には高温酸素残存領域の形成を助長してＮＯｘ発生量を増加させるので、火炎内部における低温領域及び火炎外周の高温酸素残存領域の形成を防止または抑制できる旋回燃焼ボイラの開発が望まれる。
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、火炎内部に低温領域が形成されることを防止または抑制し、かつ、火炎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となる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】
【０００８】
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、粉体燃料及び１次空気を投入する燃料バーナと、該燃料バーナの周囲に配置された２次空気投入用の２次空気投入ポートとを備え、前記燃料バーナが、１次空気の中に２次空気の一部を吹き込む１または複数の燃料バーナ内２次空気ポートを備えていることを特徴とするものである。
【０００９】
このような旋回燃焼ボイラによれば、前記バーナが、粉体燃料及び１次空気を投入する燃料バーナと、該燃料バーナの周囲に配置された２次空気投入用の２次空気投入ポートとを備え、前記燃料バーナが、１次空気の中に２次空気の一部を吹き込む１または複数の燃料バーナ内２次空気ポートを備えているので、火炎の内部に吹き込まれた２次空気を短時間で拡散させることができる。この場合、燃料バーナ内２次空気ポートが複数あれば、粉体燃料と空気との撹拌効率を向上させることができる。
【００１０】
上記の旋回燃焼ボイラにおいて、前記２次空気投入ポート及び前記燃料バーナ内２次空気ポートは、ポート毎の２次空気量を調整可能な流量調整手段を備えていることが好ましく、これにより、２次空気投入量の配分をポート毎に適正化することができる。
【００１１】
上記の旋回燃焼ボイラにおいて、前記燃料バーナ内２次空気ポートから投入される２次空気は、前記１次空気と流速差をもって投入されることが好ましく、これにより、火炎内における２次空気の拡散や粉体燃料と空気との撹拌効率をより一層向上させることができる。この場合、どちらの流速を速く設定してもよいが、拡散をより一層促進するためには２次空気の流速を速くすることが望ましい。
【００１２】
上記の旋回燃焼ボイラにおいて、前記燃料バーナが濃淡分離機構を有しており、前記燃料バーナ内２次空気ポートから投入される２次空気は、前記粉体燃料の流量割合が高い領域に投入されることが好ましい。すなわち、濃淡分離機構により粉体燃料の流量割合が高くなった領域に対して、燃料バーナ内２次空気ポートから２次空気の一部を投入することが望ましい。
【００１３】
上記の旋回燃焼ボイラにおいて、前記燃料バーナ内２次空気ポートは、水平方向の２次空気量を調整可能な流量調整手段を備えていることが好ましく、これにより、燃料バーナ内２次空気ポートから投入される２次空気流量を水平（左右）方向に調整することができるので、たとえば炉壁側の２次空気量を増して酸素濃度を上げ、炉壁の硫化腐食を防止することができる。
【００１４】
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、周囲の各ポートを複数に分割した２次空気分割ポートを備え、該２次空気分割ポート毎の２次空気量を調整可能な流量調整手段を備えていることが好ましく、これにより、火炎の内外で２次空気流量を適正に調整できるようになり、火炎の高温酸素残存領域形成をより精密に調整することが可能になる。
この場合、前記２次空気分割ポートは、投入する２次空気の流速調整手段を備えていることが好ましく、これにより、火炎の高温酸素残存領域形成をより精密に調整することが可能になる。
【００１５】
上記の旋回燃焼ボイラにおいて、前記燃料バーナの適所に串歯構造を設けることが好ましく、これにより、串歯構造が粉体燃料及び空気の流れを乱して、着火及び混合を促進し、火炎面を内部に早期に形成することができる。
【００１６】
上記の旋回燃焼ボイラにおいて、前記燃料バーナ内２次空気ポートは、複数に分割した先端出口から２次空気を外向きに投入することが好ましく、これにより、２次空気の拡散性をより一層向上させることができる。
【００１７】
上記の旋回燃焼ボイラにおいて、前記燃料バーナ内２次空気ポートは、先端出口面積を拡大または縮小させたものが好ましく、これにより、先粉体燃料と空気との混合を促進するとともに、再循環域の形成により着火性を向上させることもできる。より望ましくは、前記燃料バーナ内２次空気ポートの先端を広げた方が内部に火炎を巻き込んで着火を促進させることができる。
【００１８】
上記の旋回燃焼ボイラにおいて、前記燃料バーナは保炎器を備えていることが好ましく、これにより、粉体燃料の衝突による摩耗のない状態で保炎が可能となり、保炎の強化により還元力を強めることができる。
【００１９】
上記の旋回燃焼ボイラにおいて、前記バーナ部の上部に追加空気投入部を備え、前記バーナ部から前記追加空気等入部までの領域を還元雰囲気とする空気の多段投入が行われることが好ましく、これにより、火炎外周に形成される高温酸素残存領域の抑制による窒素酸化物低減と、還元雰囲気にして燃焼排ガス中の窒素酸化物を低減することとの相乗効果により、窒素酸化物の発生量をより一層低減することができる。
【発明の効果】
【００２０】
上述した本発明によれば、火炎内部に低温領域が形成されることを防止または抑制し、かつ、火炎外周に形成される高温酸素残存領域を抑制してＮＯｘ発生量の低減を可能にした旋回燃焼ボイラを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明に係る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９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り、以下の説明では、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する。
【００２２】
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。そして、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２１と、該微粉炭バーナ２１の周囲となる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。
【００２３】
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の上下には、２次空気投入用として各々独立した２次空気投入ポート３０が設けられている。そして、微粉炭バーナ２１には、１次空気の中に２次空気の一部を吹き込むため、コール１次ポート２２の内部に１または複数の燃料バーナ内２次空気ポート（以下、「バーナ内２次ポート」と呼ぶ）２４が設けられている。なお、図１に示す実施例では、１本のバーナ内２次ポート２４がコール１次ポート２２の略中心位置に配設されているが、２本または３本以上を配設してもよい。
【００２４】
このような旋回燃焼ボイラ１０によれば、バーナ２０の微粉炭バーナ２１が、微粉炭とともに流れる１次空気の中に２次空気の一部を吹き込むバーナ内２次ポート２４を備えているので、火炎Ｆの内部に吹き込まれた２次空気を短時間で拡散させることができる。
具体的に説明すると、微粉炭バーナ２１から投入された微粉炭は、１次空気及び２次空気を得て火炉１１内で燃焼し、火炉１１内に延在して旋回する火炎Ｆを形成する。バーナ内２次ポート２４がない従来構造のバーナを採用した場合、火炎Ｆの内部にはコール１次ポート２２の外周から投入された２次空気が拡散しにくい領域、すなわち低温領域Ｌが火炎内部に存在する。しかし、上述したバーナ内２次ポート２４から２次空気の一部を投入することにより、火炎Ｆの内部に対する２次空気の拡散が促進されて低温領域Ｌの形成を防止または抑制することができる。換言すれば、火炎Ｆの内部にバーナ内２次ポート２４から２次空気の一部が投入されるので、火炎内部において２次空気を短時間で拡散させることができる。
【００２５】
この結果、火炎Ｆの内部に形成される低温領域Ｌにおいては、燃焼温度及び酸素濃度が上昇することになるので、低温領域Ｌの形成が防止または抑制され、火炎内部のＮＯx を高温で還元して低ＮＯｘ化に貢献する。さらに、低温領域Ｌの形成が防止または抑制されることにより、ＮＯｘの発生要因となる火炎外周の高温酸素残存領域Ｈも緩和されて低ＮＯｘ化に貢献する。
このように、本発明の旋回燃焼ボイラ１０は、１次空気の中に２次空気の一部を吹き込むバーナ内２次ポート２４を設けることにより、火炎Ｆの内部に低温領域Ｌが形成されることを防止または抑制したので、火炎Ｆの外周に形成される高温酸素残存領域Ｈを抑制してＮＯｘ発生量の低減が可能になる。また、バーナ内２次ポート２４を旋回燃焼に用いることで、旋回火炎の流れを乱すことなく、ＮＯｘの低減が可能である。また、火炎Ｆは一般に対向燃焼に比べて狭く、空気のより早期の拡散が期待できる。
【００２６】
また、１次空気の中に２次空気の一部を吹き込むバーナ内２次ポート２４を複数設けることにより、火炎Ｆの内部に複数の空気流が投入されることになる。この結果、火炎Ｆの内部においては、投入された複数の空気流により流れが乱され、微粉炭と空気との撹拌効率が向上することとなる。このような撹拌効率の向上は、未燃分の少ない良好な燃焼の促進に有効である。
【００２７】
ところで、上述した本実施形態の旋回燃焼ボイラ１０は、たとえば図２に示すように、２次空気投入ポート３０及びバーナ内２次ポート２４は、ポート毎の２次空気量を調整可能な流量調整手段として開度調整可能なダンパ４０を備えていることが望ましい。図示の構成例において、上述したコール２次ポート２３、バーナ内２次ポート２４及び２次空気投入ポート３０は、各ポートが図示しない空気供給源を有する空気供給ライン５０に接続されており、各ポートに連通する流路に各々設けられているダンパ４０の開度を調整することにより、ポート毎に独立した２次空気供給量の調整が可能となっている。
【００２８】
このような旋回燃焼ボイラ１０によれば、各バーナ２０が、微粉炭及び空気を投入する微粉炭バーナ２１、バーナ内２次ポート２４及び２次空気投入ポート３０のポート毎にダンパ４０の開度を調整し、投入する２次空気量の配分をポート毎に適正化することが可能になる。この結果、火炎Ｆの精密な調整が可能になり、火炎Ｆに形成される低温領域Ｌの抑制及び高温酸素残存領域Ｈの緩和を容易かつ確実に実施できるようになる。
【００２９】
また、上述した本実施形態の旋回燃焼ボイラ１０において、バーナ内２次ポート２４から投入される２次空気は、コール１次ポート２２から微粉炭とともに投入される１次空気と流速差をもって投入されることが好ましい。すなわち、バーナ内２次ポート２４から投入される２次空気の流速と、コール１次ポート２２から微粉炭とともに投入される１次空気の流速とは、いずれか一方の流速が速く設定されていればよい。
このような流速差を設けることにより、火炎Ｆの内部においては、２次空気の拡散や微粉炭と空気との撹拌効率がより一層向上する。この場合、１次空気及び２次空気のどちらの流速を速く設定してもよいが、拡散をより一層促進するためには、バーナ内ポート２４から投入される２次空気の流速を速くしたほうがより効果的である。
【００３０】
また、上述した旋回燃焼ボイラ１０において、バーナ内２次ポート２４から投入される２次空気は、微粉炭バーナ２１のコール１次ポート２２内で微粉炭濃度の高い領域に投入されることが望ましい。このため、濃淡分離機構を設け、微粉炭の流量割合が高い領域に２次空気の一部を投入するようにバーナ内２次ポート２４を配置すればよい。従って、バーナ内２次ポート２４の位置は、コール１次ポート２２の流路断面において中心部に限定されることはない。
【００３１】
上述した濃淡分離機構の一例としては、たとえば図１（ｃ）に示す微粉炭バーナ２１′のバーナ内２次ポート２４′のように、出口側のポート径を途中で広げたものがある。このようなバーナ内２次ポート２４′を採用することにより、バーナ内２次ポート２４′の外側には微粉炭の流量割合が高い領域（ハッチング部）Ｃが形成される。なお、濃淡分離機構としては、図１（ｃ）に示した構成に限定されることはない。
【００３２】
また、上述した旋回燃焼ボイラ１０において、バーナ内２次ポート２４は、たとえば図３に示す第１変形例のように、水平方向の２次空気量を調整可能な流量調整手段を備えていることが好ましい。すなわち、図示の変形例においては、２分割されたバーナ内２次ポート２４Ｌ，２４Ｒがコール１次ポート２２内において水平方向の同一レベルに配設されるとともに、両ポートが流量調整手段としてのダンパ（不図示）を備えている。
このような構成とすれば、左右一対のバーナ内２次ポート２４Ｌ，２４Ｒから投入される２次空気流量を各々調整することにより、水平（左右）方向における２次空気投入量を調整して最適化することができる。すなわち、水平方向において火炉１１内の炉壁側に投入される２次空気量が増すようにオフセットすることにより、炉壁側の酸素濃度を上昇させて炉壁の硫化腐食を防止することができる。
【００３３】
また、上述した旋回燃焼ボイラ１０においては、たとえば図４に示す第２変形例のように、２次空気投入ポート３０を複数に分割した２次空気分割ポート３０Ａを採用してもよい。図示のバーナ２０Ａにおいて、２次空気分割ポート３０Ａは、上下のポートを３分割した構成例であり、微粉炭バーナに近い位置から順に、内部２次空気ポート３１ａ，３１ｂ、中間２次空気ポート３２ａ，３２ｂ及び外部２次空気ポート３３ａ，３３ｂが設けられている。これらの各ポートは、図示しない空気供給源を有する空気供給ラインに接続されており、各ポートに連通する流路に各々設けられたダンパを備えている。
なお、２次空気分割ポート３０Ａの分割数については、上述した３分割に限定されることはない。
【００３４】
このような構成のバーナ２０Ａとすることにより、２次空気分割ポート３０Ａの各ポートにおいて２次空気分配量を上下方向に調整することが可能になるので、すなわち、火炎Ｆの内外で２次空気流量を適正に調整できるようになるので、火炎Ｆの外周に形成される高温酸素残存領域Ｈを緩和して低ＮＯｘ化を図ることができる。
具体的には、火炎Ｆから遠い外部２次空気ポート３１ａ，３１ｂの２次空気分配割合を増し、火炎Ｆに近い内部２次空気ポート３３ａ，３３ｂの２次空気分配割合を小さくすることにより、火炎Ｆの外周に形成される高温酸素残存領域Ｈをより精密に調整して緩和することができるので、低ＮＯｘ化の促進が可能になる。
【００３５】
この場合、上述した２次空気分割ポート３０Ａは、たとえばダンパのような投入する２次空気の流速調整手段を備えていることが好ましい。このような流速調整手段を設けることにより、２次空気分割ポート３０Ａの各ポートに供給される２次空気の流速をポート毎に調整して適正化できるので、火炎Ｆに形成される高温酸素残存領域Ｈについてより精密な調整が可能になる。すなわち、火炎Ｆの外周に形成される高温酸素残存領域形成Ｈをより精密に調整して緩和することができるので、低ＮＯｘ化の促進が可能になる。
【００３６】
また、上述した実施形態の旋回燃焼ボイラ１０においては、たとえば図５に示す第３変形例のように、微粉炭バーナ２１Ａの適所に串歯構造を設けることが好ましい。
図示の構成例では、コール１次ポート２２の上下内壁面に串歯構造部６０を取り付けてある。この串歯構造部６０は、コール１次ポート２２内を流れる流体、すなわち微粉炭及び空気の流れを乱す機能を有している。この結果、串歯構造部６０の下流側では、微粉炭及び空気を撹拌する流れが形成されて混合を促進し、さらに、串歯構造部６０の下流側近傍（特に谷部の近傍）には再循環域が形成されて着火を促進するので、内部に火炎面を形成し、未燃分の少ない良好な燃焼及び低ＮＯｘ化が可能になる。また、旋回火炎との組合せによる格別の効果として、串歯構造は火炎を広げることなく保炎が可能である。すなわち、火炎内への空気の拡散がより早期に起こり、結果として低ＮＯｘを実現できる。
【００３７】
ところで、上述した串歯構造部６０は、コール１次ポート２２の上下内壁面に設けられているが、これに限定されることはない。従って、上述した串歯構造６０は、コール１次ポート２２の内側壁面、コール１次ポート２２の外側壁面及びコール２次ポート２３の内側壁面について、少なくともいずれかの１面に設けられてもよいし、全ての面に設けられてもよい。すなわち、コール１次ポート２２及び／またはコール２次ポート２３を流れる流体（微粉炭及び空気）に影響を及ぼす位置について、すくなくとも一箇所に設けられていればよい。
【００３８】
また、上述した実施形態の旋回燃焼ボイラ１０において、微粉炭バーナ２１Ｂは、たとえば図６に示す第４変形例のように、バーナ内２次ポート２４Ａが２またはそれ以上の複数に分割した先端出口から２次空気を外向きに投入する。図示の構成例では、バーナ内２次ポート２４Ａの先端出口は、上下方向外向きの出口開口２４ａ，２４ｂに２分割されている。
このような構成とすることにより、バーナ内２次ポート２４Ａから投入される２次空気の拡散性をより一層向上させることができるので、低温領域Ｌの形成をより一層効率よく防止または抑制することができる。
【００３９】
また、上述した実施形態の旋回燃焼ボイラ１０において、微粉炭バーナ２１Ｃは、たとえば図７に示す第５変形例のように、バーナ内２次ポート２４Ｂが先端出口面積を広げた先端出口から２次空気を投入する。図示の構成例では、バーナ内２次ポート２４Ｂの先端出口を拡径して広げた出口開口２４ｃが採用されている。
このような構成とすることにより、バーナ内２次ポート２４Ｂから投入される２次空気により、微粉炭バーナ２１Ｃの前方となる火炎Ｆの内部に再循環域が形成されるので、微粉炭と空気との混合が促進されるとともに、着火性を向上させることができる。
なお、バーナ内２次ポート２４Ｂの先端出口については、径を絞った出口開口を採用しても同様の作用効果が期待できる。
【００４０】
また、上述した実施形態の旋回燃焼ボイラ１０においては、たとえば図８に示す第６変形例のように、バーナ２０Ｂの微粉炭バーナ２１Ｄが保炎器２５を備えている。この保炎器２５は、微粉炭バーナ２１Ｄのコール２次ポート２３について、出口開口部を外向きに広げて拡径したものである。
このような構成とすることにより、保炎器２５に対して微粉炭がほとんど衝突しないので、微粉炭の衝突による摩耗がない状態で保炎できるようになり、保炎の強化により火炎Ｆの還元力を強めることができる。また、保炎器と前記串歯構造を両方設けた場合、格別な効果として着火が強化され、火炎内部に早期に火炎面が形成される。このため、火炎伝播が迅速に起こり、火炎内部が有効に利用できる。
【００４１】
また、上述した旋回燃焼ボイラ１０において、２次空気投入ポート３０から投入される２次空気量は、バーナ部１２からＡＡ部１４までの領域を還元雰囲気とする空気の多段投入との間で分配されることが望ましい。すなわち、２次空気投入ポート３０から投入する２次空気量については、ＡＡ部１４から空気を多段投入する二段燃焼との併用により、２次空気投入ポート３０から投入される２次空気量を低減できる。従って、火炎Ｆの外周に形成される高温酸素残存領域Ｈの抑制による低ＮＯｘ化と、還元雰囲気にして燃焼排ガスの低ＮＯｘ化を図ることとの相乗効果により、ＮＯｘの発生量をより一層低減することができる。
【００４２】
ところで、上述した実施形態では、バーナ部１２からＡＡ部１４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。
また、上述した実施形態及び各変形例については、適宜選択して組合せることが可能であり、組み合わせた構成に応じて互いの作用効果を得ることができる。
そして、上述した旋回燃焼ボイラ１０に関する本発明は、保炎に旋回を用い、火炎が広がる中に空気を吹き込む対向燃焼ボイラのバーナとは異なり、保炎に旋回を用いることはできないので、上述した内部保炎構造や保炎器の設置により、保炎を図っている。
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、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。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明に係る旋回燃焼ボイラの一実施形態を示す図で、（ａ）はバーナの構成例を示す縦断面図、（ｂ）は（ａ）のバーナを火炉内から見た正面図、（ｃ）は燃料バーナ内２次空気ポートの出口側途中でポート径を広げた濃淡分離機構の一例を示す図である。
【図２】図１に示すバーナに対して空気を供給する空気供給系統を示す図である。
【図３】図１に示したバーナの第１変形例を示す図で、バーナ内２次ポートが水平方向の２次空気量を調整可能な構成例を示す微粉炭バーナの正面図である。
【図４】図１示したバーナの第２変形例を示す図で、（ａ）はバーナの構成例を示す縦断面図、（ｂ）は（ａ）のバーナを火炉内から見た正面図である。
【図５】図１に示したバーナの第３変形例を示す図で、コール１次ポートに串歯構造部を備えた構成例を示す微粉炭バーナの正面図である。
【図６】図１に示したバーナの第４変形例を示す図で、バーナ内２次ポートの出口先端部を２分割した構成例を示す断面図である。
【図７】図１に示したバーナの第５変形例を示す図で、バーナ内２次ポートの先端出口面積を広げた構成例を示す断面図である。
【図８】図１に示したバーナの第６変形例を示す図で、微粉炭バーナが保炎器を有する構成例を示す断面図である。
【図９】追加空気投入部を備えて空気を多段投入する旋回燃焼ボイラの構成例を示す図である。
【符号の説明】
【００４４】
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，２０Ｂ    バーナ
２１，２１′，２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃ，２１Ｄ    微粉炭バーナ
２２    コール１次ポート
２３    コール２次ポート
２４，２４′    燃料バーナ内２次空気ポート（バーナ内２次ポート）
２４Ｌ，２４Ｒ，２４Ａ，２４Ｂ    バーナ内２次ポート
２５    保炎器
３０    ２次空気投入ポート
３０Ａ    ２次空気分割ポート
４０    ダンパ
６０    串歯構造部
Ｆ    火炎
Ｈ    高温酸素残存領域
Ｌ    低温領域
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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