(57)【要約】  固体燃料バーナ1の燃料ノズル10の外側に設けられる空気ノズルは周方向に複数の領域12〜17に分けられており、上下方向の分割したノズル12、13を流れる空気流量を調整する手段43、44を有する。前記ノズル（領域)12〜17は、ノズル壁19にのみ接続され、ノズル内部を周方向に複数区分する障害物20、21を備え、最外周空気ノズル内の個々の領域を流れる空気流量を変更することで、バーナ1の上下方向に運動量に偏差を生じさせ、火炎の形成位置を変更させ、火炉出口での燃焼ガス温度、火炉壁面に設置した伝熱管や前記伝熱管を流れる流体の温度、または火炉内やその下流側の煙道部に設けた伝熱管の温度や前記伝熱管を流れる流体の温度を一定になるように制御する。
2009125566.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
固体燃料とその搬送気体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側に配置され、燃焼用空気を噴出する少なくとも１つの空気ノズルを有する固体燃料バーナにおいて、
前記空気ノズルの内、少なくとも１つの空気ノズルは前記燃料ノズルの外周に環状に構成され、該環状空気ノズルの内部の空気流路が障害物により該環状空気ノズルの周方向に複数の領域に区分され、該区分された複数の領域のうち、少なくとも１つの領域を流れる空気流量を調整する流量調整手段を有することを特徴とする固体燃料バーナ。
【請求項２】
前記環状空気ノズル内部の空気流路を、該空気ノズルの周方向に複数の領域に区分するための障害物は、（ａ）該空気ノズルを構成する内周側の隔壁とだけ接続した障害物、（ｂ）該空気ノズルの外周側隔壁とだけ接続した障害物又は（ｃ）内周側の隔壁とだけ接続した障害物と外周側の隔壁とだけ接続した障害物を組み合わせた二重障害物であることを特徴とする請求項１記載の固体燃料バーナ。
【請求項３】
前記燃料ノズルの出口側の流路を横断する方向の断面形状が、該燃料ノズルの一方向の径方向の長さを相対的に短く、前記一方向の径方向に直交する径方向の長さを相対的に長くし、
前記空気ノズルの内、少なくとも１つの空気流路を構成する内周隔壁は、該空気流路を横断する方向の断面形状が、該空気ノズルの一方向の径方向の長さを相対的に短く、前記一方向の径方向に直交する径方向の長さを相対的に長くし、外周隔壁は一方向の径方向の長さと前記一方向の径方向に直交する径方向の長さが同一であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の固体燃料バーナ。
【請求項４】
前記燃料ノズル及び前記空気ノズルの一方向の径方向の長さが相対的に短い短辺側を鉛直方向に形成し、前記一方向の径方向に直交する径方向の長さが相対的に長い長辺側を水平方向に形成したことを特徴とする請求項３に記載の固体燃料バーナ。
【請求項５】
前記環状の空気ノズルに加え、該環状の空気ノズルの外側に配置される空気ノズルを有し、前記環状の空気ノズルの外側に配置される空気ノズルから噴出する空気量を調整する流量調整手段を有することを特徴とする請求項１記載の固体燃料バーナ。
【請求項６】
前記環状の空気ノズルの内部を前記空気ノズルの周方向に複数の領域に区分する障害物を、前記燃料ノズルの外側壁面に接続させたことを特徴とする請求項５に記載の固体燃料バーナ
【請求項７】
前記燃料ノズルの外周に環状に構成された空気ノズルの外周に設けられる前記複数の領域に区分された空気ノズルの一部は前記燃料ノズルの上側と下側にだけ空気流路を有し、該空気流路は、該空気流路の内周側隔壁とだけ接続した障害物を備え、該障害物は燃焼用空気の流れ方向の入口と出口だけを開放した閉鎖空間を形成したことを特徴とする請求項５記載の固体燃料バーナ。
【請求項８】
前記空気ノズルのうち少なくとも１つの空気ノズルの出口に空気の流れを燃料ノズルから離れた該空気ノズルの外周側方向に偏向させる誘導部材を設けたことを特徴とする請求項１記載の固体燃料バーナ。
【請求項９】
前記燃料ノズルの出口に前記燃料ノズルを流れる燃料噴流又は前記燃料ノズルに近接する空気ノズルを流れる空気の流れを妨げる障害物を設けたことを特徴とする請求項１記載の固体燃料バーナ。
【請求項１０】
請求項１記載の固体燃料バーナを炉壁に設置した火炉を有した燃焼装置において、
前記火炉出口での燃焼ガス温度、火炉壁面に設置した伝熱管の温度、前記伝熱管を流れる流体の温度、火炉内やその下流側の煙道部に設けた伝熱管の温度又は前記伝熱管を流れる流体の温度に基づき、前記固体燃料バーナの前記空気ノズルのうち、内部が前記燃料ノズルの周方向に障害物で複数の領域に区分された前記複数の領域のうち、少なくとも１つの領域を流れる空気流量を変更する制御装置を有することを特徴とする燃焼装置。
【請求項１１】
請求項１記載の固体燃料バーナを炉壁に設置した火炉を有する燃焼装置の運転方法であって、
前記火炉出口での燃焼ガス温度、火炉壁面に設置した伝熱管の温度、前記伝熱管を流れる流体の温度、または火炉内やその下流側の煙道部に設けた伝熱管の温度や前記伝熱管を流れる流体の温度に基づき、前記固体燃料バーナの前記空気ノズルを流れる空気量に対し、前記燃料ノズルの周方向で偏差を与えることを特徴とする燃焼装置の運転方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固体燃料を粉砕し、気流搬送し、浮遊燃焼させるのに適した固体燃料バーナ、固体燃料バーナを用いた燃焼装置とその運転方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃焼装置（ボイラなど）では高効率化のため、蒸気温度や圧力の上昇、再熱サイクルの利用がなされている。通常、ボイラに給水された水は火炉壁面に沿って設置された伝熱管を通り蒸発し、過熱器を通り主蒸気として蒸気タービンを駆動、その後、再熱蒸気として再熱器を通り、再加熱されて再び蒸気タービンを駆動、復水器を通り水となり、再び火炉に供給される。  
このように複雑な流体経路を通る場合、各伝熱部において規定の伝熱量を得ることが重要となる。規定の伝熱量を得るため、各伝熱部に対しては燃焼ガスの温度、流量を制御する必要が生じる。【０００３】
前記燃焼ガスの温度と流量の制御方法としては、従来よりバーナからの燃料の噴出方向を上下に変更させ、火炉内の温度分布を制御させる方法がある（特許文献１）。また、火炉の下流部分において、燃焼ガス流路を分割し、それぞれの流路を流れる燃焼ガス量をダンパなどの手段を用いて制御することで、各々の燃焼ガス流路に設置した伝熱部の伝熱量を調整する方法が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許明細書第６４３９１３６号（図３）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記した従来技術は、バーナからの燃料の噴出方向を変える場合には燃料ノズルの向きを機械的に変える必要がある。このため、駆動機構が大型化する課題があった。特に燃料として固体燃料を用いる場合、燃料ノズルの向きを機械的に変えるためには、燃料ノズルの向きを機械的に変えるための部材の磨耗、灰の固着に対し充分な考慮が必要となる。また、燃料ノズルからの燃料噴出方向を変えるには火炉に面する部分に駆動機構を設ける必要があり、この駆動機構にも熱変形に対する配慮が必要となる。【０００６】
また、燃料ノズルへ燃料を供給する燃焼ガス流路は、該ガス流路を分割し、各々のガス流路内を流れる燃焼ガス量を変更する場合も、燃焼ガス中の灰の固着に対する充分な考慮が必要となる。また、隔壁を設けるために個々の流路が狭まり、伝熱部の設置に充分な考慮が必要となる。【０００７】
本発明の課題は、比較的簡単な構造で前記空気ノズルを流れる空気流量により固体燃料バーナから火炉に噴出する燃料の方向を上下方向又は左右方向に制御して火炉内での火炎の形成位置を変えて火炉出口での燃焼ガス温度、火炉壁面に設置した伝熱管やその下流側の煙道部に設けた伝熱管の温度、前記伝熱管を流れる流体の温度を一定に維持することができる固体燃料バーナ、固体燃料バーナを用いた燃焼装置とその運転方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の本発明の課題を達成するため、本発明は、固体燃料とその搬送気体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側に配置され、燃焼用空気を噴出する少なくとも１つの空気ノズルを有する固体燃料バーナにおいて、前記空気ノズルの内、少なくとも１つの空気ノズルは前記燃料ノズルの外周に環状に構成され、内部の空気流路が障害物で該ノズルの周方向に複数の領域に区分されており、前記複数の領域のうち、少なくとも１つの領域を流れる流量を調整する流量調整手段を有する固体燃料バーナである。【０００９】
前記空気ノズルを複数の領域に区分し、個々の領域を流れる空気流量を変更することで、前記空気ノズルから噴出する流れに対し、前記燃料ノズルの周方向に流量や運動量の偏差を生むことができる。  
例えば、燃料ノズルの下側の空気ノズルを流れる空気流量を増加させると、ノズル出口での空気の流量と流速が上昇して運動量が増す。このとき、噴出する空気が周囲の気体を巻き込むことで燃料ノズルの下側の領域では負の圧力が生じる。このため、燃料ノズル周囲の周方向の圧力分布は、燃料ノズルの下側の領域で負の圧力が強まる。このため、燃料ノズルから火炉内に噴出する燃料は圧力分布により下向きの力が働くことで下向きに偏って流れ、火炎が通常よりも火炉内の下部に形成される。【００１０】
このため、火炉内の温度分布が下側に偏り、火炉での熱吸収量が増加し、火炉の下流側の煙道部に設けた伝熱管での熱吸収量を減少させることが可能となる。  
また、反対に燃料ノズルの上側の空気ノズルを流れる空気流量を増加させると、火炉内での火炎が通常よりも上部に形成されて火炉内の温度分布が上側に偏り、火炉での熱吸収量が減少し、火炉の下流部に設けた伝熱管での熱吸収量を増加させることが可能となる。【００１１】
上述のように空気ノズルを前記燃料ノズルの周方向に複数に分割させる場合、内周側隔壁と外周側隔壁を接続するために空気ノズルの径方向に隔壁に接続する障害物を設ける必要がある。しかし、固体燃料バーナでは前記空気ノズルの内周側隔壁と外周側隔壁間の距離が熱膨張などの影響により燃焼装置（ボイラなど）の運転中に変わる場合がある。例えば、通常、固体燃料バーナは最外周の流路の外周側隔壁を、火炉を構成する炉体の隔壁または水壁で構成する。【００１２】
一方、固体燃料バーナの最外周の流路の内周側隔壁は燃料ノズルやバーナの接続する風箱と接続する。火炉を構成する炉体の隔壁または水壁と燃料ノズルや風箱は、燃焼装置（ボイラなど）の運転中は温度が異なるため、熱膨張の割合に差がある。このため、固体燃料バーナでは前記空気ノズルの外周側の炉体の隔壁または水壁やそれと接続する隔壁（炉体側隔壁）と内周側の燃料ノズルや風箱と接続する隔壁（燃料ノズル側隔壁）とは温度により、その相対位置が変わる。このため、空気ノズルを構成する内周側隔壁と外周側隔壁とを接続する径方向に障害物を設けて流路を周方向に分割することは困難である。【００１３】
従って、本発明では前記空気ノズルの内部を周方向（ガス流れを横断する方向）に複数に区分する方法として、下記の（Ａ）から（Ｃ）のいずれかに示される構造を用いた。  
（Ａ）環状に構成された空気ノズルの内部を周方向に複数の領域に区分する障害物を有し、前記障害物は前記空気ノズルの内周側隔壁と接続し、外周側隔壁と接続しない。前記空気ノズルの複数の領域の少なくとも１つの領域を流れる流量を調整する流量調整手段を有し、前記空気ノズルから噴出する流れに対し、前記燃料ノズルの周方向に流量偏差を与える。  
このとき、一部の空気は障害物と外周側隔壁との間隔を通り抜けるが、大部分の空気は同じ領域内に留まる。前記空気ノズルから火炉内に噴出する空気の流れが周囲の気体を巻込むことで生じる燃料ノズル周囲の周方向の圧力分布は、前記流量偏差に従って圧力分布に差が生じる。このため、燃料ノズルから噴出する燃料は前記空気ノズルから噴出する空気量の多い方向に偏って流れる。【００１４】
（Ｂ）環状に構成された空気ノズルの内部を周方向に複数の領域に区分する障害物を有し、前記障害物は前記空気ノズルの外周側隔壁と接続し、内周側隔壁と接続しない。そして前記空気ノズルの複数の領域の少なくとも１つの領域を流れる流量を調整する流量調整手段を有し、前記空気ノズルから噴出する流れに対し、前記燃料ノズルの周方向に流量偏差を与える。  
この場合は、一部の空気は障害物と内周側隔壁との間隔を通りぬけるが、大部分の空気は同じ領域内に留まる。このため、（Ａ）の方法と同様に燃料ノズルから噴出する燃料は前記空気ノズルから噴出する空気量の多い方向に偏って流れる。【００１５】
（Ｃ）環状に構成された空気ノズルの内部を周方向に複数の領域に区分する障害物を有し、前記障害物は前記空気ノズルの外周側隔壁と接続して内周側隔壁と接続しない障害物と、前記空気ノズルの内周側隔壁と接続して外周側隔壁と接続しない障害物を設ける。前記空気ノズルの複数の領域の少なくとも１つの領域を流れる流量を調整する流量調整手段を有し、前記空気ノズルから噴出する流れに対して前記燃料ノズルの周方向に流量偏差を与える。  
この場合は、一部の空気は障害物と内周側または外周側隔壁との間隔を通りぬけるが、大部分の空気は同じ領域内に留まる。このため、（Ａ）や（Ｂ）の方法と同様に燃料ノズルから噴出する燃料は前記空気ノズルから噴出する空気量の多い方向に偏って流れる。【００１６】
また、前記（Ａ）から（Ｃ）で説明した空気ノズルの内部を周方向に複数の領域に区分する障害物は図８〜図１０に示す燃焼用空気が障害物と空気ノズル壁面の間を通り抜ける構成にとどまらず、障害物は燃焼用空気の流れ方向の入口と出口だけを開放した閉鎖空間を形成し、その閉鎖空間内をバーナ上流側から火炉側に向けて燃焼用空気を流す構成（分割型空気ノズルということがある）にしても良い。図３、図４に示す空気ノズル内周壁に接続した２つの障害物同士を接続して一体化している３次空気ノズル１２、１３がその具体例であり、前記（Ａ）で説明した空気ノズルの一実施態様である。また、図示していないが、前記（Ｂ）で説明した空気ノズルの外周壁に接続した２つの障害物同士を接続して一体化した分割型空気ノズルも本発明の範囲内に入る。【００１７】
燃料ノズルの外側に配置される前記分割型空気ノズルの内の少なくとも１つの空気ノズルを流れる空気流量を流量調整手段で調整することで、前記分割型空気ノズルから噴出する流れに対し、前記燃料ノズルの周方向に流量偏差を与えることができる。このため、燃料ノズルから噴出する燃料は前記空気ノズルから噴出する空気量の多い方向に偏って流れる。【００１８】
また、燃料ノズルの外側に配置される前記分割型空気ノズルを前記燃料ノズルに対し、上下方向に配置し、それぞれ上下の空気ノズルから火炉内に噴出する空気の流量と噴出流速を調整することで、空気流量とその噴出流速との積で求められる運動量がバーナ出口の上下方向で変わり、バーナの上下の前記空気ノズルから噴出する空気流量をバーナ出口の火炉内で上下方向に個別に制御することができる。このため、火炉内の温度分布がバーナ出口の上下方向で異なり、火炉での熱吸収量及び火炉の下流側の煙道部に設けた伝熱管での熱吸収量が変化する。  
このように燃料ノズルの上下に設けた分割型空気ノズルにより、バーナでの空気流量の制御性が高まる。【００１９】
また、図３、図４に示す分割型空気ノズルと図８〜図１０に示す２つの障害物を接続しない（分割型としない）空気ノズルを併用すると空気の流量や運動量の偏差を助長させることができる。  
なお、前記環状の空気ノズルに加え、前記環状ノズルの外側に空気ノズルを配置して環状の空気ノズルの内部の周方向に複数の領域に区分する障害物を配置し、前記環状ノズルの外側の空気ノズルから噴出する空気量を調整する流量調整手段を有する構成にしてもよい。【００２０】
また、本発明の固体燃料バーナは、燃料ノズル出口が一方向に相対的に短く、その反対方向に相対的に長い幅広（燃料ノズルの流路を横断する方向の断面は、直交する２方向のうち、１方向の径方向の長さが他方向の径方向の長さより長い）のノズルとなり、前記空気ノズルの内、少なくとも１つの流路を構成する内周隔壁も直交する２方向の長さが異なり、外周隔壁は直交する２方向の長さが同一である構成とすることもできる。【００２１】
燃料ノズルの出口を前記幅広のノズル形状とすることで、燃料ノズルから噴出する燃料は長辺方向に分散しやすくなる。例えば、長辺方向を燃焼装置（火炉）内のガスの流れ方向に対して直交する方向とした場合に火炉内で燃料が分散することで、火炉内の空間を有効に活用し、燃料の火炉内での滞留時間を従来に比べて増やすことができる。このため、窒素酸化物（ＮＯｘ）の排出量を減少させ、また、未燃焼分も低減させることが可能となる。【００２２】
さらに、燃料ノズルの出口が幅広のノズル形状となり、前記空気ノズルの内、少なくとも１つの空気流路を構成する内周隔壁は長辺方向と短辺方向の長さが異なり、外周隔壁は直交する２方向の長さが同一となる構成にすることで、空気ノズルの流路を横断する方向の断面は直交する２方向のうち、１方向の厚みが増す。このため、厚みが大きい部分に空気流量の偏差を与えた場合は、空気流量が多いため、空気ノズルから火炉内に噴出する空気流量の偏差により、燃料ノズルから噴出する燃料噴流を誘導しやすくなる。【００２３】
特に、内部を上下方向に燃焼ガスが流れる燃焼装置（火炉）において、固体燃料バーナの燃料ノズルの出口を水平方向に長辺側がある、いわゆる幅広のノズル形状とし、前述の空気ノズルの厚みを上下方向に厚くし、さらに上下方向に燃料流量の偏差を与えることで、前記固体燃料バーナから噴出する燃料噴流の向きを上下方向に変えることができる。このとき、燃焼装置（火炉）内を流れる燃焼ガスの滞留時間が変わるため、燃焼装置内での伝熱量が変わり、出口の燃焼ガスの温度を変更できる。【００２４】
また、本発明の固体燃料バーナは、前記燃料ノズルの外周側隔壁先端、または  前記燃料ノズルを内包する空気ノズルの内周側隔壁先端に、前記燃料ノズルを流れる混合流体、または前記空気ノズルを流れる空気の流れを妨げる障害物である保炎リングを設けることが望ましい。【００２５】
燃料ノズルと空気ノズルの間の隔壁に各ノズルから噴出する燃料や空気の流れに対して抵抗となる保炎リングを設けることで、保炎リングの下流には周囲を流れる流体の圧力により、負圧の領域が形成される。この負圧の部分には各ノズルから噴出する方向に対して逆方向（下流から上流）に向かう流れである循環流が形成される。【００２６】
前記循環流には燃焼により生じた高温のガスが下流から戻り、滞留し、周囲を流れる燃料粒子の着火を早める。この循環流により着火した燃料噴流が前記空気ノズルのうち、個々の領域の空気流量差により、上下方向に偏って流れることで、火炎の形成位置を変えられる。特に、火炎の着火が燃料ノズル出口の循環流の近傍で安定的に行われ、着火形成方向のみ変えられるので、火炉内の温度分布や火炉での熱吸収量、火炉の下流側の煙道部に設けた伝熱管での熱吸収量を制御しやすくなる。【００２７】
また、本発明の固体燃料バーナは、前記最外周空気ノズル出口に流れを外周側（燃料ノズルから離れた方向）に偏向させる誘導部材を設けることが望ましい。  
固体燃料の燃焼時に発生する窒素酸化物（ＮＯｘ）の抑制方法として、バーナ近傍での燃料と空気との混合を抑制し、燃料をバーナ近くでは空気不足の条件で燃焼させる方法がある。この方法を用いたバーナにおいて空気ノズルを流れる空気流量を減少させた場合には空気が燃料噴流に同伴されて中心軸側に向かって流れ、燃料との混合が早まる場合が考えられる。しかし空気ノズル先端に空気噴出流れの向きを外周側に誘導する誘導部材を設けることで、前記空気ノズルから噴出する空気の方向が外周側に固定される。このため、特に空気流量を減少させた場合にも燃料と空気とのバーナ近傍での混合を抑制することが可能となる。【００２８】
また、前記誘導部材は、バーナ軸方向への投影面積が前記空気ノズルの最小部（スロート部）での流路を横断する方向の断面積に対して９０％以上の投影面積を占めることが望ましい。９０％以上の投影面積とすることで、誘導部材により流れ方向が外周に誘導される。【００２９】
さらに、前記誘導部材により空気ノズルから噴出する空気に燃料ノズルの径方向外向きの流速成分を誘起させる。前記空気ノズルから火炉内に噴出する空気の流れが周囲の気体を前記外向きに巻込み易くなるため、空気ノズルと燃料ノズルの間の領域での気体圧力は前記誘導部材を設けない場合よりも低下する。このため前記空気ノズルから噴出する空気に前記燃料ノズルの周方向に流量偏差を与えた場合、燃料ノズルから噴出する燃料の偏りは強まる。【００３０】
本発明の要件により、前記空気ノズルを流れる空気流量の調整により、火炎の形成位置を燃料ノズル出口の火炉内で上下方向又は左右方向に制御することが可能となる。このとき、前記火炉出口での燃焼ガス温度、火炉壁面に設置した伝熱管の温度、前記伝熱管を流れる流体の温度、火炉内やその下流側の煙道部に設けた伝熱管の温度又は前記伝熱管を流れる流体の温度に基づき、前記固体燃料バーナの前記空気ノズルを流れる空気流量を上下方向に個別に制御することが望ましい。
【発明の効果】
【００３１】
本発明の固体燃料バーナによれば、前記空気ノズルを流れる空気流量により火炉内での火炎の形成位置を固体燃料バーナの上下方向又は左右方向に制御することが可能となり、燃焼装置（火炉）内を流れる燃焼ガスの滞留時間が変わるため、燃焼装置内での伝熱量が変わり、出口の燃焼ガスの温度を変更できる。【００３２】
また本発明の固体燃料バーナを備えた燃焼装置（火炉）及びその運転方法によれば、前記火炉出口での燃焼ガス温度、火炉壁面に設置した伝熱管の温度、前記伝熱管を流れる流体の温度、または火炉内やその下流側の煙道部（図１４参照）に設けた伝熱管の温度や前記伝熱管を流れる流体の温度を一定に維持するため、火炎の形成位置を変えることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の第１の実施形態を示す固体燃料バーナの断面を示す概略図である。
【図２】本発明の第１の実施形態を示す固体燃料バーナの断面を示す概略図である。
【図３】図１の固体燃料バーナのＡ−Ａ線断面矢視図である。
【図４】図１の固体燃料バーナのＢ−Ｂ線断面矢視図である。
【図５】図１の固体燃料バーナのＣ−Ｃ線断面矢視図である。
【図６】本発明の第１の実施形態の固体燃料バーナを備えた燃焼装置における、火炉出口でのガス温度挙動を示す図である。
【図７】本発明の第２の実施形態を示す固体燃料バーナの断面を示す概略図である。
【図８】図７の固体燃料バーナのＣ−Ｃ線断面矢視図である。
【図９】図７の固体燃料バーナの別の一例のＣ−Ｃ線断面矢視図である。
【図１０】図７の固体燃料バーナの別の一例のＣ−Ｃ線断面矢視図である。
【図１１】本発明の第３の実施形態を示す固体燃料バーナの断面を示す概略図である。
【図１２】図１１の固体燃料バーナのＣ−Ｃ線断面矢視図である。
【図１３】図１１の固体燃料バーナの別の一例のＣ−Ｃ線断面矢視図である。
【図１４】本発明の実施形態を示す固体燃料バーナを火炉壁に設けた燃焼装置の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
以下に本発明の実施例を図面と共に説明する。
【実施例１】
【００３５】
本発明の第１の実施形態を図１から図５を用いて説明する。  
図１は本発明の第１の実施形態を示す固体燃料バーナの断面を示す概略図である。また、図２は本発明の第１の実施形態を説明するため、図１の固体燃料バーナに対して空気ノズルから火炉内に噴出する空気流量に偏差を与えた場合の火炎形成状況を示すための概略図である。図３は図１に示す固体燃料バーナの火炉隔壁部分での断面矢視図（図１のＡ−Ａ線断面矢視図）であり、図４は図１に示す固体燃料バーナの風箱部分での断面矢視図（図１のＢ−Ｂ線断面矢視図）であり、図５は図１に示す固体燃料バーナの風箱部分での断面矢視図（図１のＣ−Ｃ線断面矢視図）である。【００３６】
図１において、固体燃料バーナ１の１次空気と共に固体燃料の混合流体を供給搬送する燃料ノズル１０は上流側で図示されていない搬送管に接続されており、該燃料ノズル１０の外周に環状の２次空気を噴出する２次空気ノズル１１が設けられている。２次空気ノズル１１の外周に３次空気を噴出する３次空気ノズル１２、１３が設けられている。また、３次空気ノズル１２、１３の外周に４次空気を噴出する４次空気ノズル１４〜１７が設けられている。本実施の形態の３次空気ノズル１２、１３は燃料ノズル１０を挟み上下方向に設けられた分割型空気ノズルとなる。また、４次空気ノズル１４〜１７は本実施例の固体燃料バーナ１において、最外周に流路を形成する最外周空気ノズルとなる。【００３７】
ここで、図３に基づき各ノズル１０〜１７の配置と、ノズル１０〜１７に設ける隔壁の構成を説明する。  
燃料ノズル１０を構成する隔壁１８は、燃料ノズル１０の外周に環状に設けられる２次空気ノズル１１の内周壁を兼ねている。また、２次空気ノズル１１の外周壁１９は３次空気ノズル１２、１３や４次空気ノズル１６、１７の内周壁を兼ねている。燃料ノズル１０を挟むように上側の３次空気ノズル１２と下側の３次空気ノズル１３が配置され、円筒状の隔壁１９と折曲板状の周壁障害物２０で上側の３次空気ノズル１２が構成され、円筒状の隔壁１９と折曲板状の障害物２１で下側の３次空気ノズル１３が構成される。４次空気ノズル１４〜１７は周壁障害物２０、２１で各々の領域に区分されるものの、外周側の隔壁２９と内周側の隔壁１９は分離している。４次空気ノズル１４は３次空気ノズル１２の外周上側に設けられ、４次空気ノズル１５は３次空気ノズル１３の外周下側に設けられ、４次空気ノズル１６は火炉側からに見て左側の３次空気ノズルの隔壁１９と障害物２０、２１の外側に設けられ、４次空気ノズル１７は火炉側からに見て右側の３次空気ノズルの隔壁１９と周壁障害物２０、２１の外側に設けられている。【００３８】
次に図１に基づきバーナの機器構成と燃焼状態を説明する。  
燃料（微粉炭）ノズル１０の中央部を貫通してオイルガン２４が設けられており、バーナ起動時や低負荷燃焼時に助燃のために使用される。固体燃料の逆火防止のために燃料ノズル１０内に絞り部２５が設けられている。また、燃料ノズル１０と２次空気ノズル１１を隔てる隔壁１８の先端に保炎リング２６が設けられており、該保炎リング２６は燃料（微粉炭）ノズル１０の先端部付近の火炉内で燃料と１次空気の混合流体と２次空気が混合して生じる循環流３３を拡大する機能がある。  
また火炉壁２８のバーナ１を設置する開口部はバーナスロート部２９であり、バーナスロート部２９は４次空気ノズル１４〜１７の外周隔壁を兼ねている。また、火炉壁２８のバーナスロート部２９以外の壁面には水管３０が設けられている。【００３９】
２次空気ノズル１１と３次空気ノズル１２、１３の間の隔壁１９の先端には２次空気と３次空気を燃料ノズル１０から離れる方向に誘導する誘導部材（ガイドスリーブ）３２が設けられ、また３次空気ノズル１２、１３と４次空気ノズル１４、１５の間のと周壁障害物２０、２１の先端には３次空気と４次空気を燃料ノズル１０から離れる方向に誘導する誘導部材（ガイドスリーブ）３４、３５がそれぞれ設けられている。  
またこれら燃焼用空気ノズル１１〜１７を流れる空気はバーナ１を取り囲む風箱３９から供給される。【００４０】
燃料（微粉炭）ノズル１０内には固体燃料と１次空気の混合流体の流れ３７が流れ、２次空気ノズル１１内には２次空気の流れ４１が流れる。また、３次空気ノズル１２、１３と４次空気ノズル１４〜１７の上流側は同一の空気流路となっており、流量調節器（ダンパ）３８ａ、３８ｂ、４３，４４で３次空気と４次空気として用いられる空気の流れ４２が調整される。【００４１】
また２次空気ノズル１１を流れる２次空気流４１の流量は流量調節器（ダンパ）４０で流量を調節し、流量調節器（ダンパ）３８で全体流量が調整された３次空気と４次空気として用いられる空気の流れ４２の中で、３次空気として用いられる３次空気ノズル１２、１３内の空気はそれぞれ流量調節器（ダンパ）４３、４４で調節する。【００４２】
燃料ノズル１０から火炉内に噴出される固体燃料と１次空気との混合流体（燃料噴流）の流れ４６と２次空気ノズル１１から火炉内に噴出される２次空気の流れ４８と３次空気ノズル１２、１３と４次空気ノズル１４〜１７から火炉内に噴出される３次空気と４次空気の流れ４９、５０（図１には火炉内での３次空気と４次空気を区別することなく上側の流れ４９と下側の流れ５０として示している。）が形成される。また、火炉内には火炎の外周部（燃料噴流）５１が形成される。【００４３】
固体燃料バーナ１での固体燃料の燃焼では、燃料ノズル１０と２次空気ノズル１１を隔てる隔壁１８の下流側領域の空気は、それぞれのノズル１０、１１から噴出する流れに巻込まれる。このため、隔壁１８の下流側の領域は圧力が低下し、下流から上流に向かう流れである循環流３３が形成される。【００４４】
隔壁１８の先端部に保炎リング２６を設ける場合、火炉内での燃料混合流体の流れ４６と２次空気の流れ４８は分離されて循環流３３は拡大する。この循環流３３内には高温のガスが滞留するため、燃料粒子の着火が進み、火炎の安定性が向上する。【００４５】
また、燃料ノズル１０の出口近傍に火炎が形成され、酸素の消費が進むことで、火炎内に酸素濃度の低い還元炎領域が広がる。この還元炎内では固体燃料に含有される窒素分がアンモニアやシアンのような還元物質として放出され、窒素酸化物（ＮＯｘ）を窒素に還元する還元剤として働く。このため、ＮＯｘ発生量を低減できる。【００４６】
また、着火が早まることで固体燃料の燃焼反応が進み、燃料灰中の未燃焼分（以下、未燃分と記す）も減少する。３次空気ノズル１２、１３や４次空気ノズル１４〜１７の出口にそれぞれの空気ノズルから噴出する空気を外周方向へ誘導するための誘導部材３２、３４、３５を設けることで、火炉内での燃料混合流体の流れ４６と２次空気の流れ４８と３次空気と４次空気の流れ４９、５０が離れて流れるため、バーナ近傍での燃料と３次空気と４次空気との混合が遅れて、還元炎領域が広がる。【００４７】
次に本実施形態の特徴について、図１、図２を用いて説明する。  
図１は、３次空気ノズル１２、１３から均等の噴出流速となるように空気を流した場合、図２はバーナ１の上側に設置した３次空気ノズル１２の流量調整ダンパ４３を操作し、他のノズルと比べて少量の空気を流した場合である。【００４８】
図２のようにバーナ１の下側の空気量を増加させた場合、３次空気ノズル１２、１３からの噴流は上側の空気ノズル１２からの空気流量と噴出流速が減り、下側の空気ノズル１３からの空気流量と噴出流速が増加する。流量と噴出流速との積で求められる運動量もバーナ１の上側に対してバーナ１の下側が増す。３次空気の噴流により、バーナ１の出口では周囲のガスが噴流に巻き込まれるため、負圧が生じる。図２のようにバーナ１の下側の空気ノズル１３の空気量を増加させた場合、３次空気ノズル１２、１３周囲の圧力分布は下側の３次空気ノズル１３の方が負圧は強まり、２次空気ノズル１１の外周部では上下方向に圧力に差が生じる。負圧の強い下側では２次空気４８が下向きに偏って流れやすくなる。このため、燃料ノズル１０の外周部も２次空気４８がバーナ１の下向きに偏って流れることにより、火炉内では下向きに負圧が強まる。このため、燃料噴流（火炎）５１も下向きに偏る。【００４９】
即ち、燃料噴流５１は３次空気ノズル１２、１３を流れる空気流量の偏差により、下向きの流れとして火炉内に形成される。また、燃料が下向きに流れることで、保炎リング２６の下流の循環流３３から形成される火炎も下向きに形成される。このため、火炉内の温度分布が下側に偏り、火炉での熱吸収量が増加、火炉の下流部に設けた伝熱管での熱吸収量を減少させることが可能となる。【００５０】
また、図２とは反対に、バーナ１の下側に設置した３次空気ノズル１３の流量調整ダンパ４４を操作し、相対的に上側の空気流量を増加させると、火炉内では火炎が通常よりも上部に形成され、火炉内の温度分布が上側に偏り、火炉内での熱吸収量が減少、火炉の下流側煙道に設けた伝熱管での熱吸収量を増加させることが可能となる。【００５１】
本実施例により、火炎５１の形成位置を、前記３次空気ノズル１２、１３を流れる空気流量に偏差を与えることで上下方向に制御することが可能となる。このため、前記火炉出口での燃焼ガス温度、火炉壁面に設置した伝熱管の温度、前記伝熱管を流れる流体の温度、または火炉内やその下流側の煙道部に設けた伝熱管の温度や前記伝熱管を流れる流体の温度に基づき、前記固体燃料バーナ１の前記３次空気ノズル１２、１３を流れる空気流量をバーナ１の上下方向に個別に制御することが可能となる。【００５２】
本実施例の固体燃料バーナ１は、燃料ノズル１０の外周側隔壁１８の先端には、前記燃料ノズル１０を流れる混合流体３７や前記２次空気ノズル１１を流れる空気の流れを妨げる保炎リング２６を設けている。また、３次空気ノズル１２、１３と４空気ノズル１４〜１７の出口に流れを外周側（燃料ノズル１０から離れた方向）に偏向させる誘導部材３２、３４、３５を設けている。【００５３】
保炎リング２６を設けることで火炉内には循環流３３が形成され、該循環流３３に高温ガスが滞留し、燃料を着火することで、火炎の着火を燃料ノズル１０の出口の保炎リング２６の下流側に安定的に形成させることが可能となる。このため、３次空気ノズル１２、１３から噴出する空気の流量に係わらず、着火位置を固定することができる。このため、３次空気ノズル１２、１３から噴出する空気流量偏差を与えた場合も、火炎５１の形成方向（角度）のみを変えることができる。火炎５１の形成開始位置は変わらず、火炎５１の角度のみ変わるため、火炉内の温度分布や火炉での熱吸収量、火炉の下流部に設けた伝熱管での熱吸収量を制御しやすくなる。【００５４】
また、誘導部材３２、３４、３５を設けたので前記空気ノズル１１〜１７から噴出する空気の方向がバーナ１の外周側に常に形成できる。このため、特に流量を減少させた場合にも火炉内での燃料と空気とのバーナ１の近傍での混合を抑制することが可能となる。従って火炉内での燃料と空気とのバーナ１の近くでの混合を抑制し、ＮＯｘを低減することができる。【００５５】
本実施の形態で空気流量の調整ダンパとして２次空気ノズル１１と３次空気ノズル１２、１３に対応した各ダンパ４０、４３、４４を図示しているが、図５に示すように、３次空気ノズル１２、１３と４次空気ノズル１４〜１７の空気量を調整する流量調整ダンパとして上下の４次空気ノズル１４、１５にそれぞれ設けられた流量調節ダンパ３８ａ、３８ｂと左右の４次空気ノズル１６、１７に設けられた流量調節ダンパ５６ａ、５６ｂとして設けても良い。【００５６】
この場合、流量調整ダンパ３８ａ、３８ｂ、５６ａ、５６ｂにより、３次空気ノズル１２、１３と４次空気ノズル１４〜１７を流れる空気流量に互いに偏差を与えることができる。図６に第１の実施形態の固体燃料バーナ１の４次空気ノズル１４、１５の空気量を調整する流量調整ダンパ３８ａ、３８ｂを操作してバーナ１の上下方向の流量に偏差を与えた場合と、３次空気ノズル１２、１３の流量調整ダンパ４３、４４を操作し、バーナ１の上下方向の流量に偏差を与えた場合の火炉出口でのガス温度変化をそれぞれ示す。【００５７】
図６に示す通り、バーナ１の空気ノズルの上下方向の空気流量の偏差により、火炉出口でのガス温度が変化する。火炉出口でのガス温度変化は火炉内での熱吸収の増減を示す。例えば、ガス温度が下がることは、火炉内での熱吸収が増え、燃焼ガスの冷却が進んだことを意味する。【００５８】
図６に示す結果から４次空気ノズル１４〜１７はお互いに流路が接続しているため、ダンパ３８、５６による流量調整の効果は３次空気ノズル１２、１３のダンパ４３、４４に比べ小さいが、同様の効果を得られることが判る。【００５９】
上記のように空気ノズル１２〜１７を周方向に複数に分割させる場合、隔壁１９、２９と周壁障害物２０、２１などを設ける必要がある。通常、固体燃料バーナ１は図３に示す４次空気ノズル１４〜１７のように、最外周の流路の外周側隔壁２９は火炉を構成する炉体隔壁２８または水壁３０である。一方、内周側隔壁１９、周壁障害物２０、２１は燃料ノズル１０やバーナ１の接続する風箱３９と接続する。炉体隔壁２８または水壁３０に対して燃料ノズル１０や風箱３９は、燃焼装置（ボイラ）の運転に伴う熱膨張に差がある。このため、固体燃料バーナ１では最外周の流路の外周側隔壁２９と内周側隔壁１９と周壁障害物２０、２１とは温度によりその相対位置が変わるため、両者を独立して設置する必要がある。このため、内周側隔壁１９と周壁障害物２０、２１と外周側隔壁２９とを接続することは困難である。このため、本実施の形態では、４次空気ノズル１４〜１７を３次空気ノズル１２、１３にだけ接続した障害物２０、２１により４つの領域に分割することで、流量調整の効果を与えている。
【実施例２】
【００６０】
図７は本発明の第２の実施形態を示す固体燃料バーナの断面を示す概略図である。また、図８は図７に示す固体燃料バーナのＣ−Ｃ線断面矢視図である。  
図１〜図５に示す第１の実施形態と異なる点は、図７、図８においては第１の実施形態の分割型の３空気ノズル１２、１３を持たず、最外周ノズル領域１４〜１７を周方向に区分していることである。【００６１】
最外周空気ノズルは障害物５３、５４により本バーナ１では３次空気に相当する空気が流れる領域１４〜１７に区分される。ウインドボックス３９に接続する領域１４〜１７は上領域１４と下領域１５と火炉側から見て左の領域１６と右の領域１７からなり、上下領域１４、１５にそれぞれ設けられた流量調節ダンパ３８ａ、３８ｂと左右領域１６、１７に設けられた流量調節ダンパ５６ａ、５６ｂによりそれぞれ個別に空気流量が調整できる。【００６２】
障害物５３、５４は最外周空気ノズルの内周側の隔壁１９に接続し、外周側の隔壁２９（火炉壁２８のバーナ１を設置する開口部であるバーナスロート部）には接続しない。障害物５３、５４を設けることで、領域１４〜１７の間での燃焼用空気の移動は妨げられる。このため、流量調節ダンパ３８ａ，３８ｂ、５６ａ，５６ｂの調整により、各領域１４〜１７から火炉内に噴出する空気量を調整できる
具体的には、ダンパ３８aを絞ることで上側の領域１４を流れる空気流量と空気噴出流速が減る。このため、他の領域１５〜１７の空気流量と空気噴出流速が増加する。このため、空気流量と空気噴出流速との積で求められる空気運動量は、燃料ノズル１０の周方向に対して下向きの運動量が増すことになる。最外周空気ノズルから火炉内に噴出する空気噴流により、最外周空気ノズル出口では周囲のガスが噴流に巻き込まれるため、負圧が生じる。最外周空気ノズルでの運動量が下向きに強まることで、最外周空気ノズル出口では下側の負圧が強まる。このため、最外周空気ノズルのそばを流れる火炉内の２次空気の流れ４８は火炉内で下向きに偏って流れる。さらに２次空気の流れ４８により循環流３３も下側の部分の負圧が強まるため、循環流３３の傍を流れる燃料噴流４６も下向きに偏る。【００６３】
すなわち、燃料噴流４６は最外周空気ノズルの各領域１４〜１７を流れる空気流量の偏差により、火炉内では下向きの流れとして形成される。また、燃料が下向きに流れることで、火炎５１も下向きに形成される。このため、火炉内の温度分布が下側に偏り、火炉内での熱吸収量が増加、火炉の下流側煙道に設けた伝熱管での熱吸収量を減少させることが可能となる。【００６４】
さらに、本実施の形態では、上記のように固体燃料バーナ１の燃焼用空気ノズルを周方向に複数に区分させる障害物５３、５４を設けた。通常、固体燃料バーナ１の外周側隔壁２９は火炉を構成する炉体隔壁２８または水壁３５で構成し、最外周空気ノズルの領域１４〜１７の内周側隔壁１９は燃料ノズル１０やバーナ１の接続する風箱３９と接続する。外周側隔壁２９と内周側隔壁１９は、燃焼装置（ボイラ）の運転に伴う熱膨張に差がある。このため、固体燃料バーナ１では外周側隔壁２９と内周側隔壁１９が温度により、その相対位置が変わるため、両者を独立して設置する必要がある。このため、内周側隔壁１９と外周側隔壁２９とを接続することは困難である。【００６５】
本実施の形態では最外周空気ノズルが複数の領域に区分されているが、障害物５３、５４は外周側隔壁２９とは接続しない。このため、熱膨張差による外周側隔壁２９と内周側隔壁１９の相対位置の変動に影響を受けることなく、燃料ノズル１０の周方向に流量偏差を与えることができる。また、上記説明では火炉内の上下方向への火炎の形成方向について述べたが、火炉内の左右方向への火炎の形成のためには領域１６、１７を流れる燃焼用空気の流量偏差を与えることで、火炎の形成方向を左右に偏向させることも可能である。【００６６】
図７と図８に示す第２の実施形態では障害物５３、５４は内周側隔壁１９から接続したが、図９に示すように障害物５３、５４を外周側隔壁２９と接続し、内周側隔壁１９と分離しても良い。または図１０に示すように障害物５３、５４は内周側隔壁１９とだけ接続し、障害物６０、６１は外周側隔壁２９とだけ接続し、内周側と外周側の双方と各々接続する障害物５３、５４、６０、６１を２重に設けても良い。２重に障害物を設けることで、各領域１４〜１７の間での空気の移動はさらに少なくなる。【００６７】
また、本実施の形態では２次空気ノズル１１を燃料ノズル１０の外周部に設けたが、２次空気ノズル１１を設けず、燃料ノズル１０と最外周空気ノズルの領域１４〜１７が接する場合も上記の空気流量偏差による火炎形成位置の偏向の効果は同様に得られる。
【実施例３】
【００６８】
図１１は本発明の第３の実施形態を示す固体燃料バーナの断面を示す概略図である。また、図１２は図１１のＣ−Ｃ線断面矢視図である。  
図１１、図１２に示す実施例と図７、図８に示す第２の実施形態と異なる点は、燃料ノズル１０と２次空気ノズル１１が、例えば上下方向の径は相対的に短く、これと直交する左右方向の径は相対的に長い、いわゆる幅広のノズルであることである。本実施形態では、燃料ノズル１０と２次空気ノズル１１は長辺側が水平方向に形成された例を示している。また、最外周空気ノズルの各領域１４〜１７の外周隔壁２９は上下方向と左右方向の長さが同一の円形形状となる。【００６９】
燃料ノズル１０と２次空気ノズル１１が、いわゆる扁平形状となるため、最外周空気ノズルの各領域１４〜１７の流路を横断する方向の断面方向の厚みは、直交する２方向のうち、１方向の方が厚い。このため、厚みが大きい部分に流量の偏差を与えた場合は、流量が多いため、最外周空気ノズルの領域１４〜１７から噴出する流量の偏差により、燃料ノズル１０から火炉内に噴出する燃料噴流を誘導しやすくなる。【００７０】
図１１、図１２に示す本発明の第３の実施形態では、空気ノズルを２次空気ノズル１１と最外周空気ノズルの領域１４〜１７としたが、図１３に示すように、最外周空気ノズルの領域１４〜１７の内側に分割型空気ノズルである３次空気ノズル１２、１３を設けても良い。この場合、図１３に示されるように、分割型の３次空気ノズル１２、１３の周壁障害物２０、２１を最外周空気ノズルの領域１４〜１７を区分する障害物として用いることも可能である。
【実施例４】
【００７１】
図１４は本発明の第１の実施形態を示す固体燃料バーナを火炉壁に設けた燃焼装置の概略図である。  
固体燃料バーナ１は燃料ノズル１０と空気ノズル１２、１３から構成される。本実施形態では、上下方向の空気量偏差について説明するため、空気ノズル１２、１３を上下に設けているが、前述の本発明の実施形態１から３の何れのバーナ１も適用できる。【００７２】
燃料ノズル１０はその上流の燃料搬送管６５を通り、固体燃料の粉砕機６６、搬送空気ファン６７、燃料ホッパ６８と接続する。また、空気ノズル１２、１３は流量調節弁７１、７２を介し、空気ファン７０と接続する。【００７３】
一般に火炉７４には上記固体燃料バーナ１が複数接続されるが、本実施例では固体燃料バーナ１が１台接続される場合を例に説明する。  
火炉７４を構成する隔壁２８は水管で構成されており、燃焼熱を吸収する。さらに火炉７４内の天井部から吊下げた伝熱面７６と火炉７４の下流側煙道に配置した伝熱面７６が配置されている。また、火炉７４の壁面の水管３０（図１参照）や前記伝熱面７６での熱吸収量を測定するため、水や蒸気の温度、又は水管３０や伝熱管を構成する材料の温度を計測する温度計（図示せず）がそれぞれ適所に複数個設置される。【００７４】
図１４は火炉７４の水管出口での蒸気温度と伝熱面７６の出口での蒸気温度を元に、流量調節弁７１、７２を制御する制御演算器７３を備える。図１４に示される実施形態では、上下に燃料ノズル１０を挟むように構成した空気ノズル１２、１３から空気を各々燃料ノズル１０と反対方向に傾けて噴出する。【００７５】
下側の空気ノズル１３の空気流量を増加させると、噴出流速も増加する。流量と噴出流速との積で求められる運動量も軸方向の運動量が強まる他、火炉７４内では下向きの運動量が増す。空気の噴流により、燃料ノズル１０の出口では周囲のガスが噴流に巻き込まれるため、負圧が生じ、その負圧により、空気噴流のそばを流れる燃料噴流も下向きに偏って流れる。【００７６】
即ち、燃料ノズル１０から噴出する燃料噴流が空気ノズル1２、1３から噴出する空気流量の偏差により、火炉のバーナ１の出口では下向きの流れとして形成される。また、燃料が下向きに流れることで、固体燃料バーナ１から火炉７４内で形成される火炎も下向きに形成される。このため、火炉７４内の温度分布が下側に偏り、火炉７４での熱吸収量が増加、火炉７４の下流側煙道に設けた伝熱面７６での熱吸収量を減少させることが可能となる。【００７７】
また、上側の空気ノズル１２の空気流量を増加させると、バーナ１の出口で形成される火炎が通常よりも上部に形成され、火炉７４内の温度分布が上側に偏り、火炉７４での熱吸収量が減少、火炉７４の下流部側煙道設けた伝熱面７６での熱吸収量を増加させることが可能となる。【００７８】
前述の本発明の第１の実施形態に示すバーナ構造を図１４に示す火炉７４に適用した場合の火炉出口でのガス温度の変化は図６に示した通りである。図６に示すように本発明の固体燃料バーナ１を火炉壁に設けた燃焼装置では、バーナ１の上下方向の空気流量の偏差により、火炉７４の出口でのガス温度が変化する。火炉７４の出口でのガス温度変化は火炉７４内での熱吸収の増減を示す。例えば、ガス温度が下がることは、火炉７４内での熱吸収が増え、燃焼ガスの冷却が進んだことを意味する。【００７９】
本実施の形態によると、制御演算器７３を介し、流量調節弁７１、７２を制御し、火炎の形成位置を変えることで、各伝熱面７６での熱吸収量を変えることが可能となる。火炉７４の壁や伝熱面７６を流れる蒸気の温度はその下流側に設置されるタービンや上流側の伝熱面の材料を保護するため、所定の設計温度が存在するが、熱吸収量を変えることで設計温度範囲を守ることができる。【００８０】
特に、伝熱面７６に付着した灰を除去すると、一時的に熱吸収量が増加することがある。この場合、蒸気温度が変動するが、上記のように火炎の形成位置を変えることで蒸気温度の変動を抑制できる。また、負荷変化や燃料種類の変化などによる蒸気温度の変動も抑制できる。
【産業上の利用可能性】
【００８１】
本発明は燃焼装置内での熱吸収位置を容易に変化させることができる固体燃料用バーナであり、燃焼効率の良いボイラなどの火炉に利用可能性が高い。
【符号の説明】
【００８２】
１  固体燃料バーナ      １０  燃料ノズル
１１  ２次空気ノズル
１２、１３  ３次空気ノズル
１４〜１７  ４次空気ノズル（最外周ノズル領域）
１８、１９  隔壁        ２０、２１  周壁障害物
２４  オイルガン        ２５  絞り部
２６  障害物（保炎リング）
２８  火炉壁（炉体隔壁）
２９  バーナスロート部（最外周流路の外周側隔壁）
３０  水壁（水管）
３２、３４、３５  誘導部材（ガイドスリーブ）
３３  循環流
３７  固体燃料と１次空気の混合流体の流れ
３８、４０、４３、４４  流量調節器（ダンパ）
３９  風箱              ４１  ２次空気の流れ
４２  ３次空気と４次空気として用いられる空気の流れ
４６  火炉内での混合流体（燃料噴流）の流れ
４８  火炉内での２次空気の流れ
４９、５０  火炉内での３次空気と４次空気の流れ
５１  火炉内での火炎外周部（燃料噴流）
５３、５４  障害物      ５６  流量調節ダンパ
６５  燃料搬送管        ６６  固体燃料の粉砕機
６７  搬送空気ファン    ６８  燃料ホッパ
７０  空気ファン        ７１、７２  流量調節弁
７３  制御演算器        ７４  火炉
７６  伝熱面
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【国際調査報告】
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