(57)【要約】【課題】冷却水を用いることなく、高粘結性の固体燃料粒子が燃料ノズルの内壁面等に付着、堆積するのを抑制することができる固体燃料バーナを提供する。【解決手段】本発明の固体燃料バーナ１は、粒子状の固体燃料と該固体燃料を搬送する燃焼用気体との固気混合流体９を噴出する燃料ノズル５と、燃料ノズル５の外周に同心状に配置され、燃料ノズル５の先端から噴出される前記固気混合流体の周囲に燃焼用気体を噴出する燃焼用気体ノズル７とを備え、燃料ノズル５は、ノズル壁５ａの上流側の内周面から先端に向けて気体を噴き出す気体噴出口１５を備えてなる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
粒子状の固体燃料と該固体燃料を搬送する燃焼用気体との固気混合流体を噴出する燃料ノズルと、前記燃料ノズルの外周に同心状に配置され、前記燃料ノズルの先端から噴出される前記固気混合流体の周囲に燃焼用気体を噴出する燃焼用気体ノズルとを備え、
前記燃料ノズルは、ノズル壁の上流側の内周面から前記先端に向けて気体を噴き出す気体噴出口を有してなる固体燃料バーナ。
【請求項２】
前記気体噴出口から噴き出す前記気体は、前記固気混合流体よりも低温であることを特徴とする請求項１に記載の固体燃料バーナ。
【請求項３】
前記気体噴出口から噴き出す気体の流速は、前記固気混合流体の流速よりも高速であることを特徴とする請求項１又は２に記載の固体燃料バーナ。
【請求項４】
前記気体噴出口は、前記ノズル壁の内周面の周方向に沿って環状に形成されていることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の固体燃料バーナ。
【請求項５】
前記気体噴出口は、前記ノズル壁の周方向に形成された複数の気体導入孔と、複数の前記気体導入孔を包囲する環状のカバー部材と、前記ノズル壁と該ノズル壁に対向する前記カバー部材の縁部とにより前記先端に向けて形成されたスリットとを有してなることを特徴とする請求項４に記載の固体燃料バーナ。
【請求項６】
複数の前記気体導入孔は、それぞれ気体供給管及びヘッダー管を介して気体供給源に連結され、該気体供給源は、前記気体を設定温度に冷却する冷却器を備えてなる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】
前記気体噴出口は、前記ノズル壁の周方向に形成された複数の気体導入孔と、該気体導入孔の位置よりも上流側の前記ノズル壁の内周面に、周方向に沿って鉛直に固定された環状の板部材と、該板部材の外周縁から前記内壁面に沿って前記先端方向に延びる筒状部材とで形成されてなることを特徴とする請求項４に記載の固体燃料バーナ。
【請求項８】
複数の前記気体導入孔は、それぞれ気体供給管及びヘッダー管を介して気体供給源に連結され、該気体供給源は、前記気体を設定温度に冷却する冷却器を備えてなることを特徴とする請求項７に記載の固体燃料バーナ。
【請求項９】
さらに、前記燃料ノズルと前記燃焼用気体ノズルとを隔てる隔壁先端に設けられた保炎器を有することを特徴とする請求項１乃至８の何れか１項に記載の固体燃料バーナ。
【請求項１０】
さらに、前記燃料ノズルの内壁部に配置され、前記固気混合流体の流れを前記燃料ノズルの中心軸方向に絞るベンチュリと、該ベンチュリの下流側の前記燃料ノズルの中心軸に配置され、前記固気混合流体の流れを内壁側に拡大する濃縮器とを備えてなることを特徴とする請求項１乃至８の何れか１項に記載の固体燃料バーナ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固体燃料バーナに係り、特に粒子状の固体燃料とその固体燃料を搬送する燃焼用気体との固気混合流体を燃料ノズルから噴出させて燃焼させる固体燃料バーナに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般の石炭炊きボイラに用いられる固体燃料バーナには、特許文献１に記載されているように、粒子状の固体燃料である微粉炭と酸素を含む燃焼用気体との固気混合流体を噴出する燃料ノズルと、その燃料ノズルの外周に同心状に配置された燃焼用気体ノズルとを備えて構成され、ボイラの火炉壁に設置されるものがある。一般に、燃料ノズルから噴出される固気混合流体に含まれる燃焼用気体は一次燃焼用気体と称され、燃焼用気体ノズルから噴出される燃焼用気体は二次燃焼用気体と称される。二次燃焼用気体は、燃料ノズルの先端に形成される不足酸素の還元炎の外周領域に噴出され、固体燃料の燃焼を促進する燃焼用気体である。
【０００３】
また、石炭炊きボイラに用いられる固体燃料には、炭種に応じて異なる性質を有し、中には温度上昇した際に溶融、膨張する性質を呈する粘桔性を有するものがある。一方、燃料ノズルにおける火炉内に近い一定の範囲（例えば、ベンチュリや濃縮器などの固体燃料粒子の偏流部材の下流側）のノズル内壁、あるいは先端に設けられる保炎器は、火炉からの輻射により高温となる。
【０００４】
一般に、燃料ノズル内を搬送される固体燃料粒子は、ノズル内壁に接触し、あるいは衝突しながら先端に搬送され、さらに保炎器に衝突するものがある。そのため、高い粘桔性を有する固体燃料粒子を含む固気混合流体を噴出する燃料噴射ノズルの場合、高温のノズル内壁又は保炎器に固体燃料粒子が衝突して加熱され、固体燃料粒子が溶融、膨張する。固体燃料粒子が高温のノズル内壁又は保炎器に付着して溶融すると、付着した固体燃料粒子の層が成長して、燃料ノズルを閉塞させるという問題が起こりうる。
【０００５】
このような問題に対応するため、特許文献２には、燃料ノズルの外周壁に接して冷却水流路を設け、その冷却水流路に冷却水を循環させて燃料ノズルの壁面の温度上昇を抑えることを提案している。これによれば、ノズル内壁面又は保炎器の温度上昇を抑えることができるから、それらに衝突する固体燃料粒子の付着及び溶融等を抑えて、ノズル内壁又は保炎器に固体燃料粒子が付着溶融して、付着層が成長するのを防止することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１２−２４７１７６号公報
【特許文献２】特開２００９−１２７９７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、特許文献１のような固体燃料バーナの場合、燃料ノズルの外周に同心状に配置された燃焼用気体ノズルを備えているから、特許文献２のように、燃料ノズルの外周に接して冷却水流路を設けることは構造的に難しい。すなわち、燃料ノズルの外周に冷却水流路を設けると、燃焼用気体ノズルの径が大きくなるから、燃料ノズルに形成される還元炎の外周領域に二次燃焼用気体を噴出して、固体燃料の完全燃焼を促進させる機能に影響を及ぼすおそれがある。また、燃料ノズルの外周壁を冷却水により冷却するために、水の冷却装置及び排水設備等を設ける必要がある。
【０００８】
本発明が解決しようとする課題は、冷却水を用いることなく、高粘結性の固体燃料粒子が燃料ノズルの内壁面等に付着、堆積するのを抑制することができる固体燃料バーナを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の課題を解決するため、本発明の固体燃料バーナは、粒子状の固体燃料と該固体燃料を搬送する燃焼用気体との固気混合流体を噴出する燃料ノズルと、前記燃料ノズルの外周に同心状に配置され、前記燃料ノズルの先端から噴出される前記固気混合流体の周囲に燃焼用気体を噴出する燃焼用気体ノズルとを備え、前記燃料ノズルは、ノズル壁の上流側の内周面から前記先端に向けて気体を噴き出す気体噴出口を備えてなることを特徴とする。
【００１０】
このような構成を有する本発明の固体燃料バーナによれば、前記気体噴出口から燃料ノズルの内周面に沿って先端に至る気体噴出流が形成されるから、その気体噴出流の冷却作用により、ノズル壁の温度上昇を抑えることができる。また、気体噴出口よりも下流側の内周面に衝突ないし接触しようとする固体燃料粒子は、その気体噴出流によって吹き飛ばされるから、固体燃料粒子がノズル内周面に付着し、堆積するのを抑制あるいは防止することができる。
【００１１】
ここで、気体噴出口から噴き出す気体の流速は、固気混合流体の流速よりも高速であることが望ましい。これにより、ノズル内周面に衝突ないし接触する固体燃料粒子を吹き飛ばす効果を向上することができる。
【００１２】
また、気体噴出口から噴き出す気体は、前記固気混合流体よりも低温であること、または設定温度に冷却されていることが望ましい。これにより、燃料ノズルのノズル壁を効率よく冷却して温度上昇を抑え、高粘桔性を有する固体燃料粒子がノズル内壁面に付着して溶融し、さらに溶融して堆積するのを抑制あるいは防止することができる。
【００１３】
また、前記気体噴出流は、前記固体燃料粒子の搬送用の前記燃焼用気体と同一の気体を用いることが望ましい。これにより、前記気体噴出流を形成するために、格別の気体源を設ける必要がないので、設備を簡素化できる。
【００１４】
前記気体噴出口は、前記ノズル壁の内周面の周方向に沿って環状に形成されていることが望ましい。これにより、ノズル内壁面の周方向全体にわたって、高粘桔性を有する固体燃料粒子の溶融、膨張を防いで、固体燃料粒子のノズル壁への付着、堆積を防止することができる。
【００１５】
環状の前記気体噴出口は、前記ノズル壁の周方向に形成された複数の気体導入孔と、複数の前記気体導入孔を包囲する環状のカバー部材と、前記ノズル壁と該ノズル壁に対向する前記カバー部材の縁部とにより前記先端に向けて形成されたスリットとを有してなるものとすることができる。これにより、気体噴出口から先端に至る気体噴出流をノズル壁の内周面に沿って安定して形成することができる。
【００１６】
さらに、環状の前記気体噴出口は、前記ノズル壁の周方向に形成された複数の気体導入孔と、該気体導入孔の位置よりも上流側の前記ノズル壁の内周面に周方向に沿って鉛直に固定された環状の板部材と、該板部材の外周縁から前記内壁面に沿って前記先端方向に延びる筒状部材とで形成することができる。これにより、気体噴出口から先端に至る気体噴出流をノズル壁の内周面に沿って安定して形成することができる。
【００１７】
複数の前記気体導入孔は、それぞれ気体供給管及びヘッダー管を介して気体供給源に連結され、該気体供給源は、前記気体を設定温度に冷却する冷却器を備えて形成することができる。
【００１８】
なお、環状の気体噴出口に代えて、複数の円弧状又は円管状の気体噴出口をノズル内壁面の周方向に沿って分散配置してもよく、あるいは横方向に向けて設置される燃料ノズルの場合は、下部側（底部側）に位置するノズル内壁に複数の円弧状又は円管状の気体噴出口を配置してもよい。要は、高粘桔性の固体燃料粒子が付着しやすいノズル内壁面に気体流を噴出することが好ましい。
【００１９】
また、本発明の固体燃料バーナは、前記燃料ノズルと前記燃焼用気体ノズルとを隔てる隔壁先端に設けられた保炎器を有して構成してもよい。
【００２０】
さらに、本発明の固体燃料バーナは、前記燃料ノズルの内壁部に配置され、前記固気混合流体の流れを前記燃料ノズルの中心軸方向に絞るベンチュリと、該ベンチュリの下流側の前記燃料ノズルの中心軸に配置され、前記固気混合流体の流れを内壁側に拡大する濃縮器とを備えて構成してもよい。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、冷却水を用いることなく、高粘結性の固体燃料粒子が燃料ノズルの内壁面に付着、堆積するのを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の実施形態１の固体燃料バーナの側断面図である。
【図２】本発明の実施形態２の固体燃料バーナの側断面図である。
【図３】本発明の実施形態３の固体燃料バーナの側断面図である。
【図４】本発明の実施形態４の固体燃料バーナの側断面図である。
【図５】図１又は図２の実施形態１又は２に適用可能な一実施例の気体噴出口の拡大詳細図である。
【図６】図１又は図２の実施形態１又は２に適用可能な他の実施例の気体噴出口の拡大詳細図である。
【図７】図３の実施形態３の気体噴出口の拡大詳細図である。
【図８】図４の実施形態４の気体噴出口の拡大詳細図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明を実施形態に基づいて説明する。
【実施形態１】
【００２４】
図１は、本発明を適用してなる実施形態１の構造を示す側断面図である。本実施形態の固体燃料バーナ１は、ボイラの火炉壁２に設けられたバーナ取付開口に、固体燃料バーナ１の先端を火炉内４に向けて取り付けられている。固体燃料バーナ１は、バーナの中心に位置する円筒状の燃料ノズル５と、燃料ノズル５の軸心に位置させて設けられた着火用のオイルガン６と、燃料ノズル５の外周に同心状に配置された二次燃焼用気体を噴出する円筒状の燃焼用気体ノズル７と、燃焼用気体ノズル７の外周に同心状に配置された三次燃焼用気体を噴出する円筒状の燃焼用気体ノズル８とを備えて構成される。燃焼用気体ノズル７と燃焼用気体ノズル８の先端は、それぞれバーナ取付開口から火炉内４に向けて取り付けられている。
【００２５】
燃料ノズル５の燃料流入端は、燃料供給管１０を介して図示していない燃料供給源に連結されている。燃料供給源は、粒子状の固体燃料である石炭の微粉炭と、酸素を含む燃焼用気体との固気混合流体９を生成して、燃料供給管１０を介して燃料ノズル５の燃料流入端に供給するようになっている。ここで、酸素を含む燃焼用気体としては、空気又はボイラ排ガスに空気又は酸素を混合した混合気体を用いることができる。一方、燃焼用気体ノズル７の気体流入端は、燃焼用気体が供給されるウインドボックス１１内に開口されている。燃焼用気体ノズル８の気体流入端は、燃焼用気体ノズル８の先端から火炉内４に噴出する三次燃焼用気体に旋回流を付与して、燃焼用気体ノズル７から火炉内に噴出される燃焼用気体を旋回させるエアレジスタ１２を介してウインドボックス１１内に開口されている。
【００２６】
燃料ノズル５の先端には、円管状に形成された周知の保炎器１３が設けられている。保炎器１３は燃料ノズル５から噴出される固気混合流体９の流れ及び燃焼用気体ノズル７から噴出する燃焼用気体の流れを妨げる金属製の部材である。すなわち、保炎器１３の内周側は燃料ノズル５のノズル内に突出され、外周側はラッパ状に拡径されている。保炎器１３の形状に合わせて、燃焼用気体ノズル７の先端と燃焼用気体ノズル８の先端は、先端に向かうにつれて拡径して形成されている。なお、保炎器１３の形状は本実施形態に限られるものではなく、種々の形状のものを採用することができ、それに合わせて燃焼用気体ノズル７と燃焼用気体ノズル８の先端の形状も種々の形状を採用することができる。また、火炉壁２の内面側には、ボイラの水管１４が設けられている。
【００２７】
次に、本発明の特徴部である気体噴出口１５について詳細に説明する。本実施形態の気体噴出口１５は、燃料ノズル５の先端よりも上流側のノズル壁５ａの内周面に位置させて、内周面に沿って環状に形成されている。このように形成される気体噴出口１５は、複数本の気体供給管１７を介して気体供給源１８に連通されている。気体供給源１８は、図示していない気体１９の圧縮機を備えて形成され、例えば空気を設定圧に昇圧し、気体供給管１７を介して気体噴出口１５に供給するようになっている。これにより、気体噴出口１５から燃料ノズル５の先端に至る内周面に沿って、環状の気体噴出流１６を形成することができるようになっている。なお、気体噴出口１５から噴出する気体１９として、空気に代えてボイラ排ガスと空気又は酸素の混合ガスを用いることができる。
【００２８】
図５に、本実施形態の気体噴出口１５を拡大した断面図を示す。同図に示すように、気体噴出口１５は、燃料ノズル５のノズル壁５ａの周方向に形成された複数の気体導入孔２０と、複数の気体導入孔２０を包囲する環状のカバー部材２１と、ノズル壁５ａの内周面に対向するカバー部材２１の縁部とによりスリット２２が形成されている。スリット２２は、燃料ノズル５の先端に向けて設けられている。本実施例のカバー部材２１は、内周面の周方向から見た断面がほぼ台形状に形成され、台形状の上辺部２１ｂを挟んで、脚辺部２１ａと脚辺部２１ｃとを有している。一方の脚辺部２１ａの一端は、気体導入孔２０よりも燃料ノズル５の上流側の内周面に固定されている。これにより、上辺部２１ｂが気体導入孔２０にほぼ対向し、他方の脚辺部２１ｃの縁部と内周面との間に、円管状に延びるスリット２２が形成されている。また、複数の気体導入孔２０は、それぞれ又はヘッダー管などにより適宜まとめて、気体供給管１７を介して気体供給源１８に連結されている。また、気体供給管１７を途中で複数に分岐させて、複数の気体導入孔２０にそれぞれ連結してもよい。
【００２９】
なお、図５のカバー部材２１を備えた気体噴出口１５に代えて、図６に示す構成の気体噴出口１５を採用することができる。図６に示す実施例の気体噴出口１５は、複数の気体導入孔２０を備えている点で図５の実施例と同様である。図５の実施例とは、複数の気体導入孔２０を包囲する環状のカバー部材２４の形状が異なる点である。すなわち、本実施例のカバー部材２４は、気体導入孔２０の位置よりも上流側のノズル壁５ａの内周面に、周方向に沿って鉛直に固定された環状の板部材２４ａと、板部材２４ａの外周縁から内周面に沿って燃料ノズル５の先端に方向に延びる筒状部材２４ｂとで形成される。そして、筒状部材２４ｂの周縁部とノズル壁５ａの内壁面とにより円管状のスリット２５が形成されている。
【００３０】
このように、気体噴出口１５が構成されることから、図５又は図６の気体噴出口１５によれば、気体供給管１７から供給される気体１９は、スリット２２又は２５から円管状の気体噴出流１６となって燃料ノズル５の内壁面に沿って噴出される。特に、スリット２２又は２５から噴出される気体噴出流１６は、燃料ノズル５の内壁面全周に均一に行きわたらせることができるから、燃料ノズル５の内周面に沿った厚みの薄い気体噴出流を形成することができる。
【００３１】
ここで、気体１９及び気体噴出流１６の条件について説明する。気体１９は、空気でもよく、またボイラの排ガスに空気又は酸素を混合した混合気体でもよい。いずれにしても、燃料ノズル５、燃焼用気体ノズル７等から噴出する燃焼用気体に合わせることにより、気体１９専用の供給源を設ける必要がないので、設備費を軽減できる。ただし、燃焼用気体よりも高速の気体噴出流１６を形成するために、気体供給源１８は気体１９を高圧に昇圧する圧縮機を備えることが望ましい。
【００３２】
また、気体供給源１８には、気体１９の冷却器を設けることが好ましい。冷却器は、圧縮機の気体１９の吸込み側又は吐出側の少なくとも一方に設けることができる。気体噴出口１５から噴出される気体１９の温度は、燃料ノズル５内の固気混合流体９の温度よりも低温が望ましいので、例えば０〜３０℃の範囲で設定する。また、気体噴出流１６の流速は、燃料ノズル５内の固気混合流体９の流速よりも高速が望ましいので、例えば２０〜６０ｍ／ｓの範囲で設定する。この流速の設定範囲は、固体燃料バーナの一般的な固気混合流体の流速２０ｍ／ｓよりは速く、三次燃焼用気体の流速６０ｍ／ｓよりは遅くすることにより、固体燃料バーナの火炎を乱さないためである。
【００３３】
これにより、燃料ノズル５のノズル壁５ａを冷却して、燃料ノズル５の内周壁に付着する、あるいは付着しようとする固体燃料粒子の付着を抑制することができる。さらに、気体噴出流１６は、燃料ノズル５の内周壁に付着する、あるいは付着しようとする固体燃料粒子を吹き飛ばし、固体燃料粒子が燃料ノズル５の内周壁に付着するのを抑制ないし未然に防止することができる。その結果、燃料ノズル５の閉塞を抑制できる。内周壁に沿った厚みの薄い空気流であるため、燃料ノズル５の先端における固体燃料粒子の着火性低下を引き起こし難くすることができる。
【００３４】
また、図５又は図６の実施例によれば、気体導入孔２０を包囲する環状のカバー部材２１，２４を設けたことから、気体１９の供給を停止した際などに、固体燃料粒子が気体導入孔２０に侵入し、あるいは堆積等することを回避できる。しかし、本発明はこれらに限られるものではなく、燃料ノズル５の内周面に沿って円管状の気体噴出流を吹き出すことができればよく、種々の変形が可能である。また、これに代えて、固体燃料粒子の付着、成長が起こりやすい部位（例えば、ノズル壁５ａの底部側など）に集中的に気体１９を噴出する形態を採用できることは言うまでもない。
【００３５】
このように形成されることから、図１の本実施形態の固体燃料バーナによれば、気体噴出口１５から燃料ノズル５のノズル壁５ａの内周面に沿って先端に至る気体噴出流１６が形成される。その結果、気体噴出流１６の冷却作用により、ノズル壁５ａの温度上昇を抑えることができる。また、気体噴出口１５よりも下流側の内周面に衝突ないし接触しようとする固体燃料粒子は、気体噴出流１６によって先端側に吹き飛ばされ、固体燃料粒子が内周面に付着するのを抑制することができる。
【００３６】
特に、気体１９を冷却器により冷却すれば、気体噴出流１６の冷却作用を向上でき、ノズル壁５ａの温度上昇を一層抑えることができる。また、気体１９を圧縮機で高圧にすることにより、噴出流１６の流速を高くできることから、内周面に衝突ないし接触しようとする固体燃料粒子は、気体噴出流１６によって先端５ａに強く吹き飛ばされ、固体燃料粒子が内周面に付着するのを確実に抑制又は防止することができる。
【００３７】
本実施形態のように、燃料ノズル５と燃焼用気体ノズル７の先端の隔壁に、円管状に形成された保炎器１３が設けられている場合、燃料ノズル５内を直進する固体燃料粒子と燃焼用気体の固気混合流体９が保炎器１３に衝突しやすい。また、保炎器１３は火炉内４に噴出流とは逆向きの流れ（循環流）を形成させるので、固体燃料粒子の付着、成長を引き起こしやすい。この点、本実施形態によれば、保炎器１３に固体燃料粒子が付着、成長するのを効果的に抑制することができる。
【実施形態２】
【００３８】
図２は、本発明の実施形態２の構造を示す側断面図である。本実施形態が図１の実施形態１と異なる点は、燃料ノズル５内にベンチュリ３０と濃縮器４０を備えた固体燃料バーナに適用した例である。したがって、図１の実施形態１と同一の構成を有する部分に同一の符号を付して説明を省略し、以下に相違する部分のみを説明する。
【００３９】
図２に示すように、燃料ノズル５のノズル壁５ａの内周面に、固気混合流体９の流れを燃料ノズル５の軸心側に絞るベンチュリ３０が設けられている。また、ベンチュリ３０の下流側にオイルガン６と同軸（燃料ノズル５の中心軸）に濃縮器４０が設けられている。ベンチュリ３０は、燃料ノズル５内の流路断面を緩やかに縮小した後、再び緩やかに拡大するように形成されている。濃縮器４０は、燃料ノズル５内の軸心部の流路断面を遮断し、固気混合流体９の流れを内周面側の円環領域に偏らせる形状に形成されている。これにより、燃料ノズル５の内周面側の固気混合流体９の流速が加速される。また、一旦加速された固気混合流体９中の固体燃料粒子は、搬送用の燃焼用気体に比べて質量が大きい。そのため、濃縮器４０の下流側の流路拡大部において直進する傾向があり、内周面側の固体燃料粒子の濃度が濃縮される。これにより、燃料ノズル５の先端に配置された保炎器１３に衝突し、保炎器１３の火炉内４側で循環流を生じさせるので、固体燃料粒子の着火性を高めることができる。
【００４０】
本実施形態によれば、ベンチュリ３０と濃縮器４０を経てノズル壁５ａの内周面側の領域に、固体燃料粒子が高度に濃縮されることから、実施形態１に比べ、さらに固体燃料粒子の内周面への付着、成長の可能性が高まる。しかし、本実施形態によれば、実施形態１と同様に、気体噴出口１５から燃料ノズル５のノズル壁５ａの内周面に沿って先端に至る気体噴出流１６が形成されるから、その気体噴出流１６の冷却作用により、ノズル壁５ａの温度上昇を抑えることができる。また、気体噴出口１５よりも下流側のノズル内周面に衝突あるいは接触しようとする固体燃料粒子は、その気体噴出流１６によって先端側に吹き飛ばされ、固体燃料粒子が内周面に付着して成長するのを抑制することができる。
【実施形態３】
【００４１】
図３は、本発明の実施形態３の構造を示す側断面図である。本実施形態が図２の実施形態２と異なる点は、気体噴出口１５を、ベンチュリ３０に一体的に設けたことにある。そこで、図２の実施形態２と同一の構成を有する部分に同一の符号を付して説明を省略し、以下に相違する部分のみを説明する。
【００４２】
本実施形態の気体噴出口１５は、ベンチュリ３０の下流側の一部の内部に気体１９の流路が形成されている。すなわち、図７（ａ）の拡大断面図及び図７（ｂ）に示すように、断面が台形の筒状の断面が台形の筒状のベンチュリ３０は、ノズル壁５ａの内周面に固定される台形の底辺部に、気体１９を噴出するスリット３１が形成されている。ベンチュリ３０は、燃料ノズル５の下流側の端部から一定の距離Ｌ１に渡って外径を小さくした段差部３２が形成されている。そして、段差部３２と対向する燃料ノズル５の内周面との間に形成される空間に、ノズル壁５ａに形成された気体導入孔２０が開口され、気体導入孔２０に気体供給管１７が連結されている。これにより、段差部３２と対向する燃料ノズル５の内周面とで形成される空間が、気体１９を噴出するスリット３１とされている。なお、図７（ｂ）は、図７（ａ）の矢印Ｘ−Ｘから見た矢視図である。
【００４３】
なお、本実施形態では、スリット３１は円筒状のベンチュリ３０の下流側の全周に渡って形成されているが、これに限られるものではない。例えば、複数の気体供給管１７に対応させて、複数の気体導入孔２０を設け、各気体導入孔２０に気体１９の噴出口を連結した溝状の流路をベンチュリ３０の外周面の軸方向に形成して、各流路の先端を複数の気体噴出口としてもよい。これによれば、気体噴出口が燃料ノズル５の内周面の周方向に離散的に配置されることになる。しかし、複数の気体噴出口から噴出される気体の噴出流の流速及び広がりを考えると、気体噴出流の冷却作用により、ノズル壁５ａの温度上昇を抑えることができる。また、気体噴出口の下流側の内周面に衝突ないし接触しようとする固体燃料粒子は、その噴出流によって吹き飛ばすことにより、固体燃料粒子がノズル内周面に付着するのを抑制することができる。
【実施形態４】
【００４４】
図４は、本発明の実施形態４の構造を示す側断面図である。本実施形態が図２の実施形態２の実施形態２と相違する点は、気体噴出口１５を、濃縮器４０を燃料ノズル５のノズル壁５ａに支持するサポート部材４１に一体的に形成したことにある。その他の点は、実施形態２の構成と同一である。そこで、実施形態２と同一の構成を有する部分に同一の符号を付して説明を省略し、以下に相違する部分のみを説明する。
【００４５】
濃縮器４０を支えるサポート部材４１は、火炉壁２に対してノズル軸を略水平にしてバーナ取付開口に取り付けられた燃料ノズル５のノズル壁５ａの底部を支持するように設けられている。サポート部材４１は、図８（ａ），（ｂ）の拡大図に示すように、ノズル壁５ａの内周面の周方向に沿って円弧状に形成されたベース部材４１ａと、ベース部材４１ａの両端から濃縮器４０の軸心に向かって一体形成された一対の柱部材４１ｂを備え、柱部材４１ｂの下端はノズル壁５ａの内周面に固定され、上端は濃縮器４０の外周面に固定されている。
【００４６】
このように形成されたサポート部材４１のベース部材４１ａに、気体噴出口１５が一体形成されている。すなわち、円弧状のベース部材４１ａの下面に、燃料ノズル５の先端側から一定の距離Ｌ２だけ下面の外径を小さく形成した凹所４２が設けられている。そして、円弧状のベース部材４１ａの下面はノズル壁５ａの内周面に溶接又は係止部材（ボルト／ナット等）で固定されている。したがって、凹所４２は、円弧状のベース部材４１ａの燃料ノズル５の先端側にスリット状の気体噴出口４３が開口され、さらにノズル壁５ａの内周面で閉塞される。また、凹所４２に対向するノズル壁５ａに気体導入孔２０が開口され、これによって凹所４２に気体供給管１７から、気体１９が供給されるようになっている。
【００４７】
本実施形態によれば、サポート部材４１に形成された気体噴出口１５から噴出される気体噴出流１６によって、サポート部材４１から燃料ノズル５の先端に至るノズル壁５ａの底部の内周面が冷却されて、温度上昇を抑制することができる。気体噴出流１６によって気体噴出口１５の下流側の底部の内周面に衝突ないし接触しようとする固体燃料粒子は、その噴出流によって吹き飛ばされるから、固体燃料粒子がノズル内周面に付着、堆積するのを抑制することができる。特に、本実施形態のようにサポート部材４１を有する場合、サポート部材４１の下流側の固気混合流体の流れが淀みやすく、内周面に固体燃料粒子が付着、堆積しやすいので、本実施形態によれば、効果的に固体燃料粒子の付着、堆積を抑制することができる。
【００４８】
以上、本発明を実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、本発明の主旨の範囲で変形又は変更された形態で実施することが可能であることは、当業者にあっては明白なことである。また、そのような変形又は変更された形態が本願の特許請求の範囲に属することは言うまでもない。
【符号の説明】
【００４９】
１    固体燃料バーナ
２    火炉壁
４    火炉内
５    燃料ノズル
６    オイルガン
７、８    燃焼用気体ノズル
９    固気混合流体
１０  燃料供給管
１１  ウインドボックス
１２  エアレジスタ
１３  保炎器
１５  気体噴出口
１６  気体噴出流
１７  気体供給管
１８  気体供給源
１９  気体
２０  気体導入孔
２１  カバー部材
２２、２５  スリット
４０  濃縮器
４１  サポート部材
【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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