(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
微粉炭と空気の混合気をバーナに導く微粉炭管内に設置され、同微粉炭混合気の濃淡分離を行う微粉炭セパレータ装置において、水平又は或る角度から流れに沿って鉛直位置までひねりを加えたリボンスクリュウと、同リボンスクリュウによって左右に分離された濃淡微粉炭混合気のそれぞれを上下での微粉炭濃度を高くする横長の濃淡分離器とを配置し、同濃淡分離器は中央部に上流から下流に開通する中空切欠きスリットを設けたことを特徴とする微粉炭セパレータ装置。
【請求項２】
微粉炭と空気の混合気をバーナに導く微粉炭管内に設置され、同微粉炭混合気の濃淡分離を行う微粉炭セパレータ装置において、水平又は或る角度から流れに沿って鉛直位置までひねりを加えたリボンスクリュウと、同リボンスクリュウによって左右に分離された濃淡微粉炭混合気のそれぞれをさらに左右に濃淡分離する縦長の濃淡分離器とを配置し、同濃淡分離器は中央部に上流から下流に開通する中空切欠きスリットを設けたことを特徴とする微粉炭セパレータ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、微粉炭と空気の混合気、即ち微粉炭混合気をバーナに導く微粉炭管内に設けられ、微粉炭混合気に濃淡分離を与えるための微粉炭セパレータ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
産業用及び事業用ボイラにおける微粉炭焚きバーナでは、燃焼炉壁面を構成する伝熱チューブへの灰付着防止、ＮＯｘ発生量の低減、それに着火安定燃焼などの目的で、微粉炭焚きバーナへ供給される微粉炭混合気に濃淡分離を付与するため微粉炭セパレータ装置が用いられる。
【０００３】
従来の微粉炭セパレータの例を図１１〜図１４に示してある。これらの図において、０１はバーナに微粉炭混合気０３を導く微粉炭管、０５は微粉炭ノズル、０６は二次空気０７を導く二次空気ノズルである。微粉炭ノズル０５に燃焼用一次空気と共に一定の流速及び温度を保ちながら微粉炭混合気０３を導く微粉炭管０１内にはキッカブロック０２とリボンスクリュウ０４からなる微粉炭セパレータが配設されている。
【０００４】
キッカブロック０２は微粉炭管０１のベント部前の内側に設置され、流れ方向に対し傾斜した面を有している。微粉炭管０１のベント部下流の水平部分に配設されたリボンスクリュウ０４は、水平又は或る傾斜した角度から流れに沿って鉛直位置までひねりを加えられている。
【０００５】
このようなキッカブロック０２とリボンスクリュウ０４とによって構成された微粉炭セパレータ装置を配設した微粉炭管０１内を流れる微粉炭混合気０３は、ベント部により偏流を生じ、さらにキッカブロック０２の作用により微粉炭混合気０３に濃淡が生ずる。すなわち、図１１において、微粉炭管０１内にはそのベント部下流において外側（図の上側）で微粉炭濃度が高く、内側（図の下側）で微粉炭濃度が低いという濃淡が生ずる。このように濃淡を形成した微粉炭混合気０３はリボンスクリュウ０４に流入する。
【０００６】
リボンスクリュウ０４は、上流側で微粉炭管０１の水平軸方向に対し、微粉炭混合気０３の濃淡分離が形成される境界線に沿って濃淡を分離遮断するように入口面が配置され、下流側は微粉炭管０１の末端で完全に鉛直面となるよう流れに沿って徐々にひねりを加えてある。従って、リボンスクリュウ０４の出口では、微粉炭混合気０３は、出口側から見て、左側に微粉炭淡混合気、右側に微粉炭濃混合気を形成し微粉炭ノズル０５に達する。
【０００７】
一方、燃焼用二次空気０７は図示されていない二次空気供給設備から図１４に見られるように左右オフセットとなっている二次空気ノズル０６を介してそれぞれ流量が異なるコンク用二次空気０７Ｃ、及びウイーク用二次空気０７Ｗとして炉内に噴出される。
【０００８】
前者のコンク用二次空気０７Ｃは濃度の高い微粉炭混合気０３と接触混合し、微粉炭ノズル０５周囲で着火し微粉炭濃度の高いコンク炎を形成する。また、後者のウイーク用二次空気０７Ｗは濃度の低い微粉炭混合気０３と接触混合し微粉炭ノズル０５後流側（炉内）で着火燃焼し、微粉炭濃度の低いウイーク炎を形成する。
【０００９】
これらの作用により燃焼炉壁面ではウイーク炎、燃焼炉中央ではコンク炎を形成させ、燃焼炉壁面の伝熱チューブへの灰付着防止及びＮＯｘ発生量低減を達成し、かつ着火安定燃焼を可能にするものである。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
前記した従来の微粉炭セパレータ装置においては、送り込まれたきた微粉炭混合気０３は、微粉炭セパレータに設置されているリボンスクリュウ０４の作用で、微粉炭管０１末端（微粉炭ノズル０５直前）で左、右に濃淡分離された後、直ちに微粉炭ノズル０５に達し、助走距離が取れていない。このため、一旦微粉炭管内０１で濃淡分離したものの、微粉炭ノズル０５内では旋回流が残り再度分散され良好な濃淡分離が形成できず、ひいては着火安定性に欠け所期の目標達成が困難となる。
【００１１】
このように、従来の微粉炭セパレータ装置では濃淡分離作用が不充分なものであったことに鑑み、本発明は、微粉炭と空気とを含む微粉炭混合気をバーナに導く微粉炭管内に配置され、その微粉炭混合気の濃淡分離を行う微粉炭セパレータ装置において、着火安定性が良い濃淡微粉炭混合気を左右方向に確立させることのできる微粉炭セパレータ装置を提供することを課題としている。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するため、本発明は、リボンスクリュウの下流に、同リボンスクリュウによって左右に分離された濃淡微粉炭混合気のそれぞれを上下での微粉炭濃度を高くするよう濃淡分離する横長の濃淡分離器を配置し、同濃淡分離器は中央部に上流から下流に開通する中空切欠きスリットを設けた構成の微粉炭セパレータ装置を提供する。
【００１５】
このように構成した本発明の微粉炭セパレータ装置によれば、リボンスクリュウによって左右に濃淡分離された微粉炭混合気は更に上下での微粉炭濃度が高くなるように濃淡分離されるので、左右方向に形成された濃淡分離によって燃焼炉壁面の伝熱チューブへの灰付着低減を達成しつつ、左右の濃淡混合気のそれぞれにおいて上下に濃度の高い部分を形成されることとなり、濃淡各混合気における着火保炎性が一段と向上され、また、ＮＯｘの発生量も低減される。
しかも濃淡分離器の中央部に設けた上流から下流に開通する中空切欠きスリットにより同濃淡分離器の底面に発生し易い渦流によるよどみを解消する。
【００１６】
さらに本発明は、前記課題を解決するため、リボンスクリュウの下流に、そのリボンスクリュウによって左右に分離された濃淡微粉炭混合気をさらに左右に濃淡分離する縦長の濃淡分離器を微粉炭管内に配置し、同濃淡分離器は中央部に上流から下流に開通する中空切欠きスリットを設けた構成の微粉炭セパレータ装置を提供する。
【００１７】
本発明のこの微粉炭セパレータ装置によれば、左右方向に形成された濃淡微粉炭混合気の各々において更に左右に濃淡が形成され着火保炎性が向上された状態で燃焼炉壁面の伝熱チューブへの灰付着低減を達成することができる。
しかも濃淡分離器は中央部に設けた上流から下流に開通する中空切欠きスリットにより、同濃淡分離器の底面に発生し易い渦流によるよどみを解消する。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明による微粉炭セパレータ装置について図１、図２に示した参考例及び、図３〜図１０に示した実施の形態に基づいて具体的に説明する。なお、以下の実施の形態及び参考例において、図１１〜図１４に示した従来の装置と同じ構成の部分には説明を簡単にするため同じ符号を付してある。
【００１９】
（参考例）
まず、図１及び図２に示す参考例による微粉炭セパレータ装置について説明する。図１及び図２において、０８は整流板である。微粉炭管０１の内部に配置されたリボンスクリュウ０４は、図１１に示された従来のものよりもひねり角度を大きくしてあり、水平面の状態から鉛直面となる終端に達する迄の微粉炭管０１における軸方向長さが短くなっている。
【００２０】
そして、短くなったリボンスクリュウ０４の後流側にはリボンスクリュウ０４の末端と同形状の整流板０８が微粉炭管０１の末端（微粉炭ノズル０５の入口）までに亘って配設されている。
【００２１】
この整流板０８の設置長さ（Ｌ）は、微粉炭管０１の高さ（Ｈ）に対し、Ｌ＝０．３Ｈ〜０．８Ｈとするのがよいが、Ｌ＝０．６Ｈが好ましいことがわかった。図１及び図２に示した微粉炭セパレータのその他の構成は、図１１〜図１４に示したものと同等であり、その説明を省略する。
【００２２】
この参考例のものでは、前記したようにリボンスクリュウの長さを従来のものよりも短い区間でねじりを与えているが、このようにリボンスクリュウ０４はある程度短区間で収束させてもその効果が低下する事はない。そして、このリボンスクリュウ０４に沿って流れ、微粉炭管０１内で左右に濃淡分離された微粉炭混合気０３は整流板０８に導かれ一定の助走区間を経て微粉炭ノズル０５に達する。
【００２３】
整流板０８の効果により、リボンスクリュウ０４を出た微粉炭混合気０３は旋回流を緩和され、適度に整流された状態で微粉炭ノズル０５に達する。この効果により、濃淡分離された微粉炭混合気０３の再分散は解消され、目標性能を達成できるものとなる。
【００２４】
（第１実施形態）
次に、図３〜図７に示した第１実施形態による微粉炭セパレータ装置について説明する。図３〜図７において、０９はリボンスクリュウ０４の後流側に配設された濃淡分離器を示し、支柱１０によって微粉炭管０１内に固定されている。
【００２５】
この濃淡分離器０９は、図に示されているように流れ方向に断面形状に広がる面０９−１と、その後の水平な面０９−２と、水平軸心に対して直角な底面０９−３とを有し、水平軸心中央部に中空切欠きスリット０９−４を有している。また、その形状は微粉炭管０１内で幅方向が広く、高さ方向に狭くなっている。なお、リボンスクリュウ０４は、前記参考例の場合と同様、微粉炭管０１の軸方向に短い区間でねじりを与えられている。その他の構成は前記参考例のものと同様であり、その説明を省略する。
【００２６】
なお、この第１実施形態による微粉炭セパレータにおいて、濃淡分離器０９の各部寸法は、図６、図７に示す符号について、θ＝６０°〜９０°（好ましくは９０°）、Ｌ＝０．４〜０．６Ｈ（好ましくは０．５Ｈ）、ｈ１＝０．４〜０．６Ｈ（好ましくは０．５Ｈ）、Ｗ２＝Ｗ１（２ｍｍ〜６ｍｍ）（作動が可能な限り隙間が狭いほど好ましい）を選定するのがよい。
【００２７】
このように構成された第１実施形態による微粉炭セパレータ装置において、微粉炭管０１を通過中の微粉炭混合気０３はリボンスクリュウ０４の作用により、濃淡を左右に分離され、その後、濃淡混合気はそれぞれが濃淡分離器０９に衝突し微粉炭は慣性力を付与され微粉炭管０１の上、下内周面に集まる。
【００２８】
このため微粉炭管０１内の内周面（上下）では微粉炭濃度が高く、中央側は微粉炭濃度が低くなる。即ち軸方向の軸心を起点として微粉炭ノズル０５の左側、右側でさらに上下に濃淡分離が形成される。また、中空切欠きスリット０９−４により一部の微粉炭混合気０３を導き、濃淡分離器の底面０９−３に発生し易い渦流によるよどみを解消する。
【００２９】
この作用で、従来のコンク炎はさらに微粉炭濃度の高い超コンク炎と微粉炭濃度のうすいコンク炎を形成し、また、従来のウイーク炎はやや濃いウイーク炎と極めてうすいウイーク炎を形成する。前記作用により燃焼炉壁面の伝熱チューブへの灰付着を低減させながら、着火保炎性がさらに向上し、かつＮＯｘ発生量を低減できる。
【００３０】
（第２実施形態）
次に、図８〜図１０に示した第２実施形態による微粉炭セパレータ装置について説明する。これらの図において、０９はリボンスクリュウ０４の後流側に配設された濃淡分離器を示し、支柱１０によって微粉炭管０１内に固定されている。
【００３１】
この濃淡分離器０９は、第１実施形態のものと違って、縦（上下）方向に幅広く、横（左右）方向に狭い方を向けて配置されている。このため、この濃淡分離器０９により微粉炭混合気０３は左右に微粉炭を振り分ける。その他の構成は、第１実施形態のものと実質同じである。
【００３２】
この第２実施形態による微粉炭セパレータ装置では、リボンスクリュウ０４の作用で濃淡を左右に分離された微粉炭混合気０３は、濃淡分離器０９により微粉炭管０１内周面（左、右）に分離されて微粉炭ノズル０５に導かれ、より濃度の高いコンク炎及び、より濃度のうすいウイーク炎を形成する。
【００３４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明による微粉炭セパレータ装置は、水平又は或る角度から流れに沿って鉛直位置までひねりを加えたリボンスクリュウと、同リボンスクリュウによって左右に分離された濃淡微粉炭混合気のそれぞれを上下での微粉炭濃度を高くする横長の濃淡分離器とを微粉炭管内に配置し、同濃淡分離器は中央部に上流から下流に開通する中空切欠きスリットを設けたもので、これによれば、左右に濃淡分離された微粉炭混合気のそれぞれにおいて上下での微粉炭濃度を高くされるので、所期どおりの濃淡分離が与えられた着火保炎性の優れた微粉炭混合気流が形成され、しかもその際、濃淡分離器は中央部に設けた上流から下流に開通する中空切欠きスリットにより同濃淡分離器の底面に発生し易い渦流によるよどみを解消する。
【００３５】
更に、また、本発明による微粉炭セパレータ装置は、水平又は或る角度から流れに沿って鉛直位置までひねりを加えたリボンスクリュウと、同リボンスクリュウによって左右に分離された濃淡微粉炭混合気をさらに左右に濃淡分離する縦長の濃淡分離器とを微粉炭管内に配置し、同濃淡分離器は中央部に上流から下流に開通する中空切欠きスリットを設けたもので、これによれば、左右方向に形成された濃淡微粉炭混合気の各々において更に左右方向に濃淡が形成され、所期どおり濃淡分離されて着火保炎性のよい微粉炭混合気が形成され、しかもその際、濃淡分離器は中央部に設けた上流から下流に開通する中空切欠きスリットにより、同濃淡分離器の底面に発生し易い渦流によるよどみを解消する。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の参考例による微粉炭セパレータ装置の断面図。
【図２】図１に示した微粉炭セパレータ装置における整流板の配置状態を示す断面図。
【図３】  本発明の第１実施形態による微粉炭セパレータ装置の水平断面図。
【図４】図３のIV−IV線に沿う断面図。
【図５】図４のＶ−Ｖ線に沿う断面図。
【図６】図４に示した微粉炭セパレータ装置における濃淡分離器の寸法、形状を示した断面図。
【図７】図６のVII −VII 線に沿う断面図。
【図８】  本発明の第２実施形態による微粉炭セパレータ装置の断面図。
【図９】図８のIX−IX線に沿う断面図。
【図１０】図９のＸ−Ｘ線に沿う断面図。
【図１１】従来の微粉炭セパレータ装置の１例を示す断面図。
【図１２】図１１のXII −XII 線に沿う断面図。
【図１３】図１１のXIII−XIII線に沿う断面図。
【図１４】図１１のXIV −XIV 線に沿う断面図。
【符号の説明】
０１      微粉炭管
０２      キッカブロック
０３      微粉炭混合気
０４      リボンスクリュウ
０５      微粉炭ノズル
０６      二次空気ノズル
０７      二次空気
０７Ｃ    コンク用二次空気
０７Ｗ    ウイーク用二次空気
０８      整流板
０９      濃淡分離器
０９−１  広がる面
０９−２  水平な面
０９−３  底面
０９−４  中空切欠きスリット
１０      支柱
【図１】
0003716096.tif 000002
【図２】
0003716096.tif 000003
【図３】
0003716096.tif 000004
【図４】
0003716096.tif 000005
【図５】
0003716096.tif 000006
【図６】
0003716096.tif 000007
【図７】
0003716096.tif 000008
【図８】
0003716096.tif 000009
【図９】
0003716096.tif 000010
【図１０】
0003716096.tif 000011
【図１１】
0003716096.tif 000012
【図１２】
0003716096.tif 000013
【図１３】
0003716096.tif 000014
【図１４】
0003716096.tif 000015