(57)【要約】      （修正有）【課題】濃度調整リングを用いずに、微粉炭の影響を受けることなく作動が可能であり、又摩耗の発生がない構造として、ランニングコストの減少、稼働率向上を図る。【解決手段】筒状の微粉炭ノズル８と、該微粉炭ノズルの内部に該微粉炭ノズルと同心に設けられた筒状の３次空気ノズル９とを具備し、前記微粉炭ノズルと前記３次空気ノズルとの間に形成される流路２２に微粉炭・１次空気混合流１５を供給し、ノズル先端より噴出して燃焼させる様にした微粉炭バーナ２に於いて、前記３次空気ノズルの先端部に、円周方向所定ピッチで穿設されたジェット噴出口２４を設け、該ジェット噴出口より空気を噴出して前記混合流に対して剥離域を形成する様にした。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒状の微粉炭ノズルと、該微粉炭ノズルの内部に該微粉炭ノズルと同心に設けられた筒状の３次空気ノズルとを具備し、前記微粉炭ノズルと前記３次空気ノズルとの間に形成される流路に微粉炭・１次空気混合流を供給し、ノズル先端より噴出して燃焼させる様にした微粉炭バーナに於いて、前記３次空気ノズルの先端部に、円周方向所定ピッチで穿設されたジェット噴出口を設け、該ジェット噴出口より空気を噴出して前記混合流に対して剥離域を形成する様にしたことを特徴とする微粉炭バーナ。
【請求項２】
前記３次空気ノズルの内部に内筒を設け、該内筒と前記３次空気ノズルとの間に空間を形成し、該空間に噴出用空気を供給し、該空間から前記ジェット噴出口より空気を噴出する様にした請求項１の微粉炭バーナ。
【請求項３】
前記３次空気ノズルの内部にリング状の空間を形成するノズルボックスを設け、該ノズルボックスに空気を供給し、該ノズルボックスから前記ジェット噴出口より空気を噴出する様にした請求項１の微粉炭バーナ。
【請求項４】
前記３次空気ノズルの先端を閉塞し、３次空気を前記ジェット噴出口より噴出する様にした請求項１の微粉炭バーナ。
【請求項５】
前記ジェット噴出口を軸心方向に複数列設け、前記ノズルボックスを摺動可能とすると共に該ノズルボックスと合致したジェット噴出口のみから空気を噴出する様にした請求項３の微粉炭バーナ。
【請求項６】
前記ジェット噴出口を軸心方向に複数列設け、前記３次空気ノズル内部に遮蔽リングを摺動可能に設け、該遮蔽リングに周方向に前記ジェット噴出口と合致可能な導通孔を設け、該導通孔と前記３次空気ノズルの先端を閉塞し、前記導通孔と合致したジェット噴出口のみから空気を噴出する様にした請求項４の微粉炭バーナ。
【請求項７】
前記ジェット噴出口から噴出される空気の圧力を調整して、形成される剥離域の大きさを制御する様にした請求項１〜請求項６のいずれか１つの微粉炭バーナ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、微粉炭を燃料とする石炭焚きボイラ等の火炉に設けられる微粉炭バーナに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
微粉物を燃料とする火炉、例えば石炭を燃料とする火炉の１つに、微粉炭機（ミル）により塊状の石炭を粉砕して微粉炭とし、微粉炭を１次空気と混合し、１次空気と共に微粉炭バーナに供給し、該微粉炭バーナより火炉に噴出して微粉炭を燃焼させるものがある。
【０００３】
微粉炭バーナに供給される微粉炭は、ボイラの負荷に応じて増減されるが、ミルから搬送される微粉炭量が減少した場合でも、１次空気の搬送力を確保する為、１次空気の流量は一定値以下に減少することができない。
【０００４】
この為、微粉炭の供給量が減少すると、微粉炭バーナに供給される微粉炭濃度が低下し、微粉炭バーナでの安定燃焼が得られなくなってしまう。
【０００５】
従来、微粉炭の供給量が減少した場合に、安定燃焼が得られる微粉炭バーナとして、特許文献１に示されるものがある。
【０００６】
図６により、従来の微粉炭バーナについて説明する。
【０００７】
図中、１は火炉、２は微粉炭バーナ、３は炉壁に設けられたスロートを示している。
【０００８】
スロート３と同心に微粉炭バーナ２が設けられ、該微粉炭バーナ２の周りに、該微粉炭バーナ２と同心にウインドボックス４が設けられている。
【０００９】
該ウインドボックス４は前記微粉炭バーナ２の周りに同心円状に配設されたアウタベーン５、インナベーン６を有し、該アウタベーン５、インナベーン６は送風機（図示せず）から送風された２次空気７に旋回を与えて前記スロート３に送出する。
【００１０】
前記微粉炭バーナ２は、先端部が細径に絞られた微粉炭ノズル８、該微粉炭ノズル８の内部に該微粉炭ノズル８と同心に設けられ、先端部が細径に絞られた３次空気ノズル９の２重筒構造となっており、該３次空気ノズル９の軸心上にはオイルバーナ１１が配置されている。
【００１１】
前記３次空気ノズル９の先端部には濃度調整リング１２が摺動自在に設けられている。該濃度調整リング１２は、半断面が鈍角を頂角とする３角形状となっており、前記濃度調整リング１２はシリンダ１３によって軸心方向の位置を変更される様になっている。
【００１２】
１次空気と混合して搬送された微粉炭は、１次空気・微粉炭混合流１５として前記微粉炭ノズル８基部の微粉炭供給口１４から接線方向に流入し、前記微粉炭ノズル８と前記３次空気ノズル９間の円筒状の空間を旋回しながら前記スロート３に噴出される。
【００１３】
又、前記２次空気７の一部は２次空気導入ダクト１６に接続された分岐流路１７により、前記３次空気ノズル９の内部に導かれ、流量調整弁１８により流量調整された３次空気１９として前記３次空気ノズル９の先端から噴出される。
【００１４】
前記濃度調整リング１２は、微粉炭濃度が濃いときは基端側（上流側）に位置しており、前記濃度調整リング１２を越えた微粉炭は、前記濃度調整リング１２の下流側で１次空気と均等に混合して前記スロート３に噴出される。
【００１５】
微粉炭濃度が小さい時は、前記濃度調整リング１２は下流側に位置される。該濃度調整リング１２が下流側に位置することで、該濃度調整リング１２を越えた微粉炭は微粉炭バーナ２の外周側に偏ったままで、即ち部分的に微粉炭濃度が濃いままで、前記スロート３に噴出され、前記２次空気７と混合して安定燃焼が行われる。
【００１６】
上記した従来の微粉炭バーナでは、微粉炭の流路に設けた前記濃度調整リング１２により、微粉炭の流れ方向を変更させるものであるので、微粉炭が濃度調整リング１２のスライド機構に詰り、濃度調整リング１２の移動ができなくなる等の問題があり、又微粉炭の衝突により前記濃度調整リング１２が摩耗することは避けられない。この為、微粉炭バーナを休止させ、定期的に濃度調整リング１２の交換が必要であり、ランニングコストが増大すると共に微粉炭バーナの稼働率低下の要因となっていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１７】
【特許文献１】特開平３−２４１２０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
本発明は斯かる実情に鑑み、濃度調整リングを用いずに、微粉炭の影響を受けることなく作動が可能であり、又摩耗の発生がない構造として、ランニングコストの減少、稼働率向上を図るものである。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
本発明は、筒状の微粉炭ノズルと、該微粉炭ノズルの内部に該微粉炭ノズルと同心に設けられた筒状の３次空気ノズルとを具備し、前記微粉炭ノズルと前記３次空気ノズルとの間に形成される流路に微粉炭・１次空気混合流を供給し、ノズル先端より噴出して燃焼させる様にした微粉炭バーナに於いて、前記３次空気ノズルの先端部に、円周方向所定ピッチで穿設されたジェット噴出口を設け、該ジェット噴出口より空気を噴出して前記混合流に対して剥離域を形成する様にした微粉炭バーナに係るものである。
【００２０】
又本発明は、前記３次空気ノズルの内部に内筒を設け、該内筒と前記３次空気ノズルとの間に空間を形成し、該空間に噴出用空気を供給し、該空間から前記ジェット噴出口より空気を噴出する様にした微粉炭バーナに係るものである。
【００２１】
又本発明は、前記３次空気ノズルの内部にリング状の空間を形成するノズルボックスを設け、該ノズルボックスに空気を供給し、該ノズルボックスから前記ジェット噴出口より空気を噴出する様にした微粉炭バーナに係るものである。
【００２２】
又本発明は、前記３次空気ノズルの先端を閉塞し、３次空気を前記ジェット噴出口より噴出する様にした微粉炭バーナに係るものである。
【００２３】
又本発明は、前記ジェット噴出口を軸心方向に複数列設け、前記ノズルボックスを摺動可能とすると共に該ノズルボックスと合致したジェット噴出口のみから空気を噴出する様にした微粉炭バーナに係るものである。
【００２４】
又本発明は、前記ジェット噴出口を軸心方向に複数列設け、前記３次空気ノズル内部に遮蔽リングを摺動可能に設け、該遮蔽リングに周方向に前記ジェット噴出口と合致可能な導通孔を設け、該導通孔と前記３次空気ノズルの先端を閉塞し、前記導通孔と合致したジェット噴出口のみから空気を噴出する様にした微粉炭バーナに係るものである。
【００２５】
又本発明は、前記ジェット噴出口から噴出される空気の圧力を調整して、形成される剥離域の大きさを制御する様にした微粉炭バーナに係るものである。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、筒状の微粉炭ノズルと、該微粉炭ノズルの内部に該微粉炭ノズルと同心に設けられた筒状の３次空気ノズルとを具備し、前記微粉炭ノズルと前記３次空気ノズルとの間に形成される流路に微粉炭・１次空気混合流を供給し、ノズル先端より噴出して燃焼させる様にした微粉炭バーナに於いて、前記３次空気ノズルの先端部に、円周方向所定ピッチで穿設されたジェット噴出口を設け、該ジェット噴出口より空気を噴出して前記混合流に対して剥離域を形成する様にしたので、剥離域を形成する部材を必要としないので、摩耗がなく、部材の保守交換の必要がなくなる、又可動部がなく微粉炭の詰りで機能が停止するということがない。
【００２７】
又本発明によれば、前記ジェット噴出口を軸心方向に複数列設け、前記ノズルボックスを摺動可能とすると共に該ノズルボックスと合致したジェット噴出口のみから空気を噴出する様にしたので、ノズルボックスの位置の変更によりジェット噴出口の位置が変更され、更に剥離域の位置が変更され、ノズル出口部分の微粉炭濃度分布を調整することができる。
【００２８】
又本発明によれば、前記ジェット噴出口を軸心方向に複数列設け、前記３次空気ノズル内部に遮蔽リングを摺動可能に設け、該遮蔽リングに周方向に前記ジェット噴出口と合致可能な導通孔を設け、該導通孔と前記３次空気ノズルの先端を閉塞し、前記導通孔と合致したジェット噴出口のみから空気を噴出する様にしたので、前記遮蔽リングの位置によりジェット噴出口の位置が変更され、更に剥離域の位置が変更され、ノズル出口部分の微粉炭濃度分布を調整することができる。
【００２９】
又本発明によれば、前記ジェット噴出口から噴出される空気の圧力を調整して、形成される剥離域の大きさを制御する様にしたので、ノズル出口部分の微粉炭濃度分布を調整することができるので、１次空気・微粉炭混合流の微粉炭濃度の変動に対して最適な状態で燃焼が行えるという優れた効果を発揮する。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の第１の実施例を示す概略断面図である。
【図２】（Ａ）（Ｂ）は微粉炭濃度が濃い状態での本発明の作用説明図である。
【図３】（Ａ）（Ｂ）は微粉炭濃度が薄い状態での本発明の作用説明図である。
【図４】本発明の第２の実施例を示す概略断面図である。
【図５】本発明の第３の実施例を示す概略断面図である。
【図６】従来の微粉炭バーナを示す概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
以下、図面を参照しつつ本発明の実施例を説明する。
【００３２】
先ず、図１を参照して本発明の第１の実施例を説明する。尚、図１中、図６中で示したものと同等のものには同符号を付し、その説明を省略する。
【００３３】
前記３次空気ノズル９の内側に内筒２１が設けられ、該内筒２１は前記３次空気ノズル９の先端近傍迄延出し、前記３次空気ノズル９との間に円筒状の空間２２が形成され、該空間２２の先端は閉塞され、空間２２は気密となっている。
【００３４】
前記３次空気ノズル９の先端絞り部２３より上流側にジェット噴出口２４を穿設し、該ジェット噴出口２４を前記空間２２と連通させる。前記ジェット噴出口２４は前記３次空気ノズル９の全周に亘って所定ピッチで設けられ、前記ジェット噴出口２４の孔形状は、円形、スリット状のいずれでもよく、後述する様に該ジェット噴出口２４から噴出される空気流により壁が形成される様になっていればよい。
【００３５】
前記２次空気導入ダクト１６に導管２５が接続され、該導管２５は前記空間２２に接続され、該空間２２に２次空気７の一部が供給される様にする。尚、前記導管２５は前記分岐流路１７より分岐させてもよい。
【００３６】
前記導管２５には圧力調整弁２６が設けられると共に該圧力調整弁２６の下流側に圧力計２７が設けられ、前記空間２２の圧力が前記圧力計２７によって検出されると共に前記圧力調整弁２６によって前記空間２２の圧力が調整可能となっている。
【００３７】
図２、図３を参照して本発明の作用について説明する。
【００３８】
前記導管２５により前記空間２２に空気を供給し、該空間２２内を所定の圧力とすることで、前記ジェット噴出口２４より前記３次空気ノズル９の外周面に対して垂直方向、好ましくは前記３次空気ノズル９の表面を流れる流れに対して垂直な方向に、ジェット流２８が噴出される。前記ジェット噴出口２４は３次空気ノズル９の全周に亘って穿設されているので、前記ジェット流２８により前記３次空気ノズル９の全周に亘って、所要高さの壁が形成される。又、壁の高さは、前記ジェット流２８の噴出強さ、即ち前記空間２２の圧力によって決定される。
【００３９】
図２（Ａ）は、微粉炭バーナが高負荷の場合、即ち微粉炭濃度が濃い状態の１次空気、及び微粉炭の流れ状態を示している。微粉炭濃度が濃い場合は、前記ジェット流２８による壁の高さを低く、即ち前記空間２２の圧力を低く設定する。
【００４０】
前記ジェット流２８により前記微粉炭ノズル８の表面を流れる微粉炭混合流が遮られ、該微粉炭混合流が前記微粉炭ノズル８の表面から剥離し、剥離域２９が形成される。
【００４１】
１次空気・微粉炭混合流は前記ジェット流２８を越える際に半径方向外側に偏り、半径方向外側に於ける微粉炭濃度が高くなる。又、前記ジェット流２８を通過したより下流側で１次空気・微粉炭混合流は、剥離域の下流で再付着するが、微粉炭は質量が大きく、微粉炭の流れ変化は空気流の変化に比べて緩慢である為、出口に於ける微粉炭濃度は外側が濃いままとなる。
【００４２】
微粉炭濃度が濃い場合は、前記ジェット流２８による剥離域２９が小さいので、再付着が早く、該剥離域２９より下流側での微粉炭の拡散が進み、出口に於ける微粉炭濃度分布は、図２（Ｂ）に示される様に、大きくない。
【００４３】
図３（Ａ）は、微粉炭バーナが低負荷の場合、即ち微粉炭濃度が薄い状態の１次空気、及び微粉炭の流れ状態を示している。微粉炭濃度が薄い場合は、前記ジェット流２８による壁の高さを高く、即ち前記空間２２の圧力を高く設定する。
【００４４】
この為、前記ジェット流２８を越える際に、１次空気・微粉炭混合流１５はより半径方向外側に偏流し、半径方向外側に於ける微粉炭濃度が一層高くなる。更に、前記ジェット流２８によって形成される剥離域２９は大きくなり、剥離域の下流での再付着は出口側に移動し、外側での微粉炭濃度が濃いままに出口に到達する。従って、図３（Ｂ）に見られる様に微粉炭濃度は内側に対して外側が大きく濃く、安定燃焼に充分な微粉炭濃度で噴出される。
【００４５】
上記した様に、微粉炭ノズル８の周囲から２次空気の旋回流が噴出されるので、噴出された微粉炭は２次空気と反応して安定した燃焼が維持される。
【００４６】
微粉炭濃度、即ちミルの負荷状態に応じた前記空間２２の最適な圧力を予め求めておき、制御部３１にミルの負荷状態を入力すると共に前記圧力計２７の検出結果を前記制御部３１に入力する様にし、前記制御部３１で前記空間２２の圧力が所定値になる様前記圧力調整弁２６を調整すれば、ミルの負荷状態に応じた最適な燃焼状態が得られる。
【００４７】
図４は、第２の実施例を示しており、図４中、図１中で示したものと同等のものには同符号を付し、その説明を省略する。
【００４８】
第２の実施例では、ジェット噴出口２４を軸心方向に複列、図示では３列、即ちジェット噴出口２４ａ，２４ｂ，２４ｃを設け、ジェット流２８を噴出するジェット噴出口２４ａ，２４ｂ，２４ｃをミルの負荷状態に応じて選択し、前記ジェット流２８の位置を変更する様にしたものである。
【００４９】
以下、具体的に説明する。
【００５０】
リング状に形成され、外周側が開口されたノズルボックス３２が、前記３次空気ノズル９に摺動自在に内嵌され、前記ノズルボックス３２は空間２２を形成する。又、前記ノズルボックス３２の基端側、先端側にはそれぞれ遮蔽リング３３ａ，３３ｂが連設され、該遮蔽リング３３ａ，３３ｂは前記３次空気ノズル９の内面に摺動可能に当接し、前記ジェット噴出口２４ａ，２４ｂ，２４ｃを閉塞可能となっている。
【００５１】
前記ノズルボックス３２には３次空気ノズル９の軸心と平行な中空ロッド３４が接続される。該中空ロッド３４は前記微粉炭バーナ２の基端板を貫通し、シリンダ３５に連結されている。前記中空ロッド３４の基端板貫通部はシール部３６によってシールされている。
【００５２】
前記中空ロッド３４には導管２５が接続され、該導管２５は前記空間２２に接続され、前記中空ロッド３４を介して前記空間２２に２次空気７の一部が供給される様にする。
【００５３】
以下、作用を説明する。
【００５４】
ミルの負荷状態に合わせて、前記ジェット噴出口２４ａ，２４ｂ，２４ｃのいずれかを選択する。図示では、ジェット噴出口２４ａが選択された状態を示している。
【００５５】
前記シリンダ３５を駆動して前記ノズルボックス３２の位置を、選択したジェット噴出口２４ａに合致させる。
【００５６】
前記ノズルボックス３２の空間２２には前記中空ロッド３４を介して２次空気７の一部が供給され、前記空間２２の圧力は圧力計２７によって検出され、圧力調整弁２６によって所定値に設定される。前記空間２２から前記ジェット噴出口２４ａを介してジェット流２８が噴出され、所定高さの壁が形成される。
【００５７】
壁の高さを一定とした場合、下流側の距離に応じて、微粉炭の拡散状態が変るので、前記ジェット噴出口２４ａ，２４ｂ，２４ｃの位置を選択することで、前記ジェット流２８より出口迄の距離が変化し、ノズル出口の微粉炭濃度分布を制御できる。
【００５８】
尚、前記空間２２の圧力を調整すれば、前記ジェット流２８の高さも調整でき、前記ジェット噴出口２４ａ，２４ｂ，２４ｃの位置の選択と合せ、更にきめ細かい濃度分布の制御が可能となる。
【００５９】
尚、前記ジェット噴出口２４ａ，２４ｂ，２４ｃの位置の選択の為の前記シリンダ３５、前記空間２２の圧力調整の為の前記圧力調整弁２６の駆動等は、制御部３１によって実行される。
【００６０】
尚、上記第２の実施例では、ジェット噴出口２４を複列に設けたが、該ジェット噴出口２４を一列とし、各ジェット噴出口２４を軸心方向に長い、例えばジェット噴出口２４ｂからジェット噴出口２４ｃ迄の長さを有するスリット孔とし、更に、前記ノズルボックス３２の開口を円周方向に連続するスリット孔とすれば、前記ノズルボックス３２の開口と前記ジェット噴出口２４が交差する部分が、ジェット噴出口となるので、前記ノズルボックス３２を移動させることで、任意の位置から前記ジェット流２８を噴出させることができる。
【００６１】
図５は、第３の実施例を示している。図５中、図４中で示したものと同等のものには同符号を付し、その説明を省略する。
【００６２】
第３の実施例では、前記３次空気ノズル９の先端を閉塞し、該３次空気ノズル９の内部を空間２２としたものである。３次空気は、前記オイルバーナ１１の冷却を主たる目的としているので、前記空間２２内の空気が流動すればよく、ジェット噴出口２４から３次空気が噴出されることで、前記オイルバーナ１１の冷却の目的が達せられる。
【００６３】
第３の実施例に於いても、第２の実施例と同様、ジェット噴出口２４が複列に設けられる。
【００６４】
前記３次空気ノズル９には遮蔽リング３３が摺動自在に内嵌され、該遮蔽リング３３はシリンダ３５によって軸心方向の位置が変更される様になっている。
【００６５】
前記遮蔽リング３３には、導通孔３７が一列設けられている。該導通孔３７は前記ジェット噴出口２４と周方向の位置が同じで、該ジェット噴出口２４と同一か、或は大きい開口となっている。
【００６６】
前記シリンダ３５により前記遮蔽リング３３を移動させ、前記ジェット噴出口２４ａ，２４ｂ，２４ｃの選択した１つに、前記導通孔３７を合致させることで、選択されたジェット噴出口２４からジェット流２８が噴出される。
【００６７】
尚、第３の実施例でも、前記空間２２の圧力を調整すれば、前記ジェット流２８の高さも調整でき、前記ジェット噴出口２４ａ，２４ｂ，２４ｃの位置の選択と合せ、更にきめ細かい濃度分布の制御が可能となる。
【００６８】
尚、第２、第３の実施例で、前記ジェット噴出口２４を一列とし、前記ノズルボックス３２を固定し、前記遮蔽リング３３を省略し、前記空間２２の圧力調整で濃度分布の制御を行う様にしてもよい。
【００６９】
上記した様に、本発明では、空気の噴出によって、微粉炭の出口濃度分布を調整するので、微粉炭の衝突によって摩耗することがなく、又、摺動部分は１次空気・微粉炭混合流の外部にあるので、微粉炭が摺動部に詰ることがなくなる。
【００７０】
尚、実施例では、ジェット噴出口を複列設けた場合、１列を選択する様にしたが、複列を選択し、複列のジェット噴出口２４から空気を噴射し、剥離域２９の大きさを調整するようにしてもよい。
【００７１】
又、前記空間２２に供給する空気は、別途空気供給源を設け、前記２次空気７とは別に供給する様にしてもよい。
【符号の説明】
【００７２】
１              火炉
２              微粉炭バーナ
３              スロート
４              ウインドボックス
８              微粉炭ノズル
９              ３次空気ノズル
１１            オイルバーナ
１５            １次空気・微粉炭混合流
１７            分岐流路
２１            内筒
２２            空間
２４            ジェット噴出口
２５            導管
２６            圧力調整弁
２７            圧力計
２８            ジェット流
２９            剥離域
３１            制御部
３２            ノズルボックス
３３            遮蔽リング
３４            中空ロッド
３５            シリンダ
３７            導通孔
【図１】
2011106726.tif 000003
【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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