(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
バーナからの微粉炭を高温の火炉内に向けて噴出するために炉壁に開口され、かつ耐火材によりスロート状に形成された開口部に、その耐火材の表面に向けて空気等の冷却体を噴出する噴出口を設け、該噴出口に、クリンカの経時的な部分付着の抑制及び上記噴出口の清掃を行うための高圧のアスピレート用空気を供給できるように構成したことを特徴とするバーナスロート部。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明はボイラ等の火炉の炉壁に開口されるバーナスロート部に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
火炉例えばボイラは、炉内で燃料を燃焼させ、この燃焼熱により蒸気等を発生させるものである。その炉壁には、図３に示すように、耐火材３０でスロート状に形成された開口部（バーナスロート部）３１が設けられている。
【０００３】
バーナスロート部３１にはこれを通して高温（例えば約1200〜1300℃）の炉２内に向けて燃料（微粉炭）を噴出する微粉炭燃焼バーナ３が設けられている。微粉炭燃焼バーナ３の外筒７の外周には、噴出される微粉炭に沿って炉２内へ向けて燃焼用空気を送り込むための環状の通風路１０が設けられ、この通風路１０には燃焼用空気の速度分布を変えるためのベーン１２が設けられている。
【０００４】
従って、微粉炭が微粉炭燃焼バーナ３から炉２内へ向けて噴出され、油バーナ５によって点火されて火炎となり炉２内を加熱する。また、この時の燃焼用空気が通風路１０から送り込まれて微粉炭の燃焼を調整している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前述のバーナスロート部３１は、火炉２内が高温例えば約1200〜1300℃になるため、耐熱性の面からＳＵＳなどの鋼板ではもたないので耐火材３０により形成されるが、耐火材３０であると微粉炭燃焼の場合には燃焼ガス中に浮遊する融けた灰（燃焼に伴って発生した灰やスラグ）がその表面に付着、いわゆるクリンカ３２が付着・生長する。このようなクリンカ３２の付着・生長は、バーナ３の噴霧角を阻害し、燃焼のアンバランス、及び経時的に生長したクリンカ３２の脱落による炉壁の損傷などの二次的な弊害を起こすことから従来から問題視されていた事象であり、これを解決する有効な手段はなかった。例えば、図３に示すように、空気溜３３に周方向に所定の間隔を隔てて火炉２に向かって空気を噴出する噴出ノズル３４を設けることが提案されるが、この場合、空気が正常に流れていてもクリンカの生成を抑えきれず生長堆積し、クリンカに貫通孔３５ができる程度で時間の経過と共に噴出ノズル３４の閉塞を起す。このため、停缶（ボイラ停止）時にはクリンカ３２落とし及び灰出し作業をかならず行わなければならなかった。
【０００６】
そこで、本発明は、このような事情を考慮してなされたものであり、その目的は、クリンカの付着、生長を抑制することができるバーナスロート部を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、本発明のバーナスロート部は、バーナからの微粉炭を高温の火炉内に向けて噴出するために炉壁に開口され、かつ耐火材によりスロート状に形成された開口部に、その耐火材の表面に向けて空気等の冷却体を噴出する噴出口を設け、該噴出口に、クリンカの経時的な部分付着の抑制及び上記噴出口の清掃を行うための高圧のアスピレート用空気を供給できるように構成したものである。
【０００８】
【作用】
微粉炭燃焼における耐火材へのクリンカの付着は火炎（約1200〜1300℃）からうける輻射熱による耐火材表面温度の上昇が主な要因である。このため、噴出口から空気等の冷却体を耐火材の表面に向けて噴出することで、耐火材の表面及びスロート部の雰囲気の温度が低下するので、クリンカの付着・生長が抑制される。さらに、噴出口に高圧のアスピレート用空気を供給できるようにしたので、クリンカの経時的な部分付着の抑制及び噴出口の清掃を行うことができる。
【０００９】
。
【実施例】
以下、本発明の一実施例を添付図面に基づいて詳述する。
【００１０】
図１及び図２において、１はボイラ等の火炉２の炉壁を示し、この炉壁１は水管壁によって形成される。炉壁１には、微粉炭燃焼バーナ３からの微粉炭を高温の火炉２内に向けて噴出するために開口部（バーナスロート部）４が開口されている。
【００１１】
微粉炭燃焼バーナ３は、中心に設けられた起動用の油バーナ（重油等の油を燃料とするバーナ）５と、その油バーナ５の外側に所定の間隔を隔てて配設され、一次空気を供給する内筒６と、その内筒６の外側に所定の間隔を隔てて配設され、微粉炭を供給する外筒７とから主になっており、その外側に油バーナ５の点火を行うための点火バーナ２６が備えられている。内筒６と外筒７は、ほぼ同軸上に設けられると共に出口側がそれぞれ順次縮径されている。内筒６には一次空気供給管８が接続されていると共に、外筒７には微粉炭供給管９が接続されており、一次空気と微粉炭とが混合されて噴出されるようになっている。
【００１２】
また、外筒７の先端部外側には、二次空気を供給する環状の通風路１０が設けられ、この通風路１０は多数のバーナ３（火炉２例えばボイラには通常多数のバーナ３が備えられている）に空気を分岐して送給する空気ダクトに接続されている。
【００１３】
通風路１０の内部には、多数のバーナベーン１２が環状に配置され、これらバーナベーン１２は、通風路１０に形成されたベーン取付板１３にベーン軸１４を介して回動可能に取り付けられている。また、バーナベーン１２には回動アーム１５が取り付けられ、この回動アーム１５の外側端部間がリンク１６によりピンを介して連結されて環状のリンク機構１７が構成されている。前記ベーン軸１４の１つが図に示すように駆動軸１８を介してベーン駆動装置１９に連結されており、ベーン駆動装置１９の駆動によりリンク機構１７を介して多数のバーナベーン１２の角度を一斉に変え、バーナベーン１２相互間の間隔を広げたり狭めたりしてベーン開度を調整し、バーナ３に供給する空気の旋回力を強くしたり弱くしたりして燃焼状態を変化させることができるようになっている。
【００１４】
このように、内筒６と外筒７から噴出された混合体が、その周囲から供給された二次空気とよく混合して、高温（例えば約1200〜1300℃）の火炉２内に噴出  （例えば、噴出角度θは約27°である）されるようになっており、噴出された微粉炭が油バーナ５によって点火されて火炎となり炉２内を加熱する。これにより、炉壁１である水管壁内を通るプロセス流体が加熱される。
【００１５】
炉壁１に開口された開口部４はスロート状に形成されている。これは、バーナ３側の縮径部４ａとスロート平行部４ｂとが鋼板（ＳＵＳ３１０など）により、火炉側の縮径部４ｃが耐火材２０によりそれぞれ形成されている。バーナ３側の縮径部４ａの内側全周には空気溜（空気チャンバ）２１が形成され、この空気チャンバ２１にはスロート冷却用の空気を供給する空気管２２が接続されており、空気供給装置（図示せず）からファン等により所定の圧力（例えば 1.1kg／cm  2 ）になった空気が常時（ボイラ運転時（相当するバーナの運転が停止しているときでも））空気管２２を介して空気チャンバ２１に供給されるようになっている。空気管２２には、経時的な部分付着の抑制および噴出口２３の清掃のための高圧（例えば４〜７kg／cm2 ）のアスピレート用の空気を供給するアスピレート空気管２４が接続されている。アスピレート用の空気は、▲１▼バーナ３が多数例えば２０個備えられている場合で、運転されていないバーナ３のバーナスロート部４に通じる空気チャンバ２１に例えば５秒間隔で間欠的に供給されると共に、▲２▼火炉２（ボイラ）運転停止直後、火炉２内がまだ高温の時に供給されるようにする。
【００１６】
また、スロート平行部４ｂを区画する鋼板は空気チャンバ２１に接続されたリング状の空気噴出管２５の一部として形成されており、スロート平行部４ｂとバーナ３側の縮径部４ａを区画する鋼板は空気により常時ほぼ均一に冷却されるようになっている。
【００１７】
空気噴出管２５の噴出口２３は、火炉２側の縮径部４ｃの表面全周（耐火材２０の表面）に向けて空気を噴出するように形成されており、噴出口２３からの空気によって耐火材２０の表面及びスロート部４の雰囲気が冷却されるようになっている。
【００１８】
次に本実施例の作用を述べる。
【００１９】
まず、石炭ミル（図示せず）等により粉砕された微粉炭がバーナ３の外筒７から噴出されると共に、内筒６から一次空気が、通風路１０から二次空気がそれぞれ噴出され、微粉炭が油バーナ５によって点火されて火炎となり火炉２内を加熱する。これにより、炉壁１である水管壁内を通るプロセス流体が加熱される。
【００２０】
この高温（例えば約1200〜1300℃）の火炉２内では、燃焼に伴って大量の灰が発生し、燃焼ガス中に融けた灰が浮遊する。このとき、火炉２（火炎）からうける輻射熱によるバーナスロート部４（耐火材２０）の表面温度が上昇しすぎると、その表面にクリンカが付着・生長するが、噴出口２３から常時空気が耐火材２０の表面（火炉２側の縮径部の全周全面）に向けて噴出されるため、クリンカの付着・生長が抑制される。
【００２１】
すなわち、噴出口２３から常温の空気を耐火材２０の表面に噴出すると、耐火材２０の表面が冷却されて表面温度が低くなると共に、スロート部４の雰囲気温度が低下する。これにより、溶けた灰がその表面に衝突すると表面温度が低いので灰が急冷されて固化状態になると考えられるため、灰が耐火材２０に衝突しても付着、成長しにくくなり、耐火材２０へのクリンカの付着・生長が抑制される。
【００２２】
また、バーナスロート部４の平行部４ｂを鋼板により形成することで、鋼板はクリンカが付着・生長しにくいので、クリンカの付着範囲を最少限に抑えることができる。また、スロート平行部４ｂ及びバーナ３側の縮径部４ａを区画する鋼板は、空気噴出管２５及び空気チャンバ２１としても兼ねているため、空気により常時ほぼ均一に冷却されるので、火炉２内が例えば約1200〜1300℃の高温となってその輻射熱をうけても、鋼板の延命を図れる。
【００２３】
従って、バーナスロート部４の平行部４ｂを鋼板により形成すると共に、火炉２側の耐火材２０により形成される縮径部４ｃに向けて空気を噴出することで、バーナスロート部４へのクリンカの付着・生長を抑制することができる。これにより、クリンカの付着による火炎の不安定及び複数バーナ相互の燃焼アンバランスが解消し、安定燃焼の確立を達成できると共に、火炉壁収熱のアンバランスを解消することができ、クリンカの付着による二次弊害を軽減することができる。また、バーナスロート部４へのクリンカの付着・生長が抑制されるので、停缶  （ボイラ停止）時における炉壁の清掃（クリンカ落とし）及び灰出し作業の工数の低減が図れる。
【００２４】
さらに、火炉２（ボイラ）運転時であって、運転が停止されているバーナ３のバーナスロート部４に通じる空気チャンバ２１に、例えば５秒間隔で間欠的に高圧例えば７kg／cm2 のアスピレート用の空気をアスピレート空気管２４及び空気管２１を介して供給する。これにより、アスピレート用の空気がバーナスロート部４の耐火材２０の全周表面に噴出されて、その表面上に付着しているクリンカが飛散して除去される。また、アスピレート用の空気は、火炉２（ボイラ）運転停止直後、火炉２内がまだ高温の時に空気チャンバ２１に供給され、バーナスロート部４の耐火材２０の全周表面に噴出される。これにより、バーナスロート部４の耐火材２０の表面上に付着しているクリンカを冷却されて固着する前に飛散することが可能となる。よって、アスピレート用の空気を常備することで、経時的な部分付着の抑制および噴出口２３の清掃を行える。
【００２５】
なお、本実施例では噴出口から空気を噴出させて耐火材の表面を冷却したが、耐火材の表面を冷却することができるならばどのような冷却体でも良く、例えば蒸気を用いてもよい。
【００２６】
【発明の効果】
以上要するに本発明によれば、バーナスロート部ヘのクリンカの付着・生長を抑制できると共にクリンカの経時的な部分付着の抑制及び噴出口の清掃を行えるという優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例を示す断面図である。
【図２】本発明の要部の拡大断面図である。
【図３】従来の一例を示す断面図である。
【符号の説明】
１  炉壁
２  火炉
３  バーナ
４  開口部
２０  耐火材
２３  噴出口
【図１】
0003668989.tif 000002
【図２】
0003668989.tif 000003
【図３】
0003668989.tif 000004