(57)【要約】【課題】燃料噴射量の調整範囲を拡大する。【解決手段】オイルバーナー装置は、液体燃料とアトマイズ流体とを混合して噴射するオイルバーナー装置であって、液体燃料を供給するための第１流路及び第２流路、並びにアトマイズ流体を供給するための第３流路、が内部に形成されるバーナー本体と、バーナー本体に接続されるバーナーチップであって、第１流路により供給された液体燃料と第３流路により供給されたアトマイズ流体とを混合して噴射する少なくとも一つの第１ミキシングノズル、及び第２流路により供給された液体燃料と第３流路により供給されたアトマイズ流体とを混合して噴射する少なくとも一つの第２ミキシングノズルであって、第１ミキシングノズルの噴射孔よりも小さな噴射孔を有する少なくとも一つの第２ミキシングノズル、を含むバーナーチップと、を備えている。【選択図】図４
2019117024.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体燃料とアトマイズ流体とを混合して噴射するオイルバーナー装置であって、
前記液体燃料を供給するための第１流路及び第２流路、並びに前記アトマイズ流体を供給するための第３流路、が内部に形成されるバーナー本体と、
前記バーナー本体に接続されるバーナーチップであって、
前記第１流路により供給された前記液体燃料と前記第３流路により供給された前記アトマイズ流体とを混合して噴射する少なくとも一つの第１ミキシングノズル、及び
前記第２流路により供給された前記液体燃料と前記第３流路により供給された前記アトマイズ流体とを混合して噴射する少なくとも一つの第２ミキシングノズルであって、前記第１ミキシングノズルの噴射孔よりも小さな噴射孔を有する少なくとも一つの第２ミキシングノズル、を含むバーナーチップと、
を備えることを特徴とするオイルバーナー装置。
【請求項２】
前記液体燃料は、第１液体燃料と、前記第１液体燃料とは異なる種類の燃料である第２液体燃料と、を含む、
ことを特徴とする請求項１に記載のオイルバーナー装置。
【請求項３】
前記第１液体燃料の供給源である第１供給源と、
前記第２液体燃料の供給源である第２供給源と、
前記第１供給源から前記第１流路に前記第１液体燃料を供給するための第１燃料供給ラインと、
第２供給源から前記第２流路に前記第２液体燃料を供給するための第２燃料供給ラインと、をさらに備える、
ことを特徴とする請求項２に記載のオイルバーナー装置。
【請求項４】
前記第３流路は、前記バーナー本体の軸線方向に沿って延在し、
前記第１流路、及び前記第２流路は、前記軸線方向に対して直交する断面において環状に形成され、
前記第１流路は前記第２流路の外側に配置される
ことを特徴とする請求項３に記載のオイルバーナー装置。
【請求項５】
前記第１燃料供給ラインと前記第２燃料供給ラインとを連通するバイパス流路と、
前記バイパス流路を開閉可能に配置されたバイパス弁と、をさらに備える、
ことを特徴とする請求項３又は４に記載のオイルバーナー装置。
【請求項６】
前記アトマイズ流体は空気又は蒸気である
ことを特徴とする請求項１〜５の何れか一項に記載のオイルバーナー装置。
【請求項７】
請求項１〜６の何れか一項に記載のオイルバーナー装置と、
前記オイルバーナー装置から前記液体燃料と前記アトマイズ流体とが混合されて噴射される火炉と、
を備えることを特徴とするボイラ。
【請求項８】
前記ボイラは、
前記火炉内に配置された蒸気発生器をさらに備え、
前記液体燃料は、第１液体燃料と、前記第１液体燃料とは異なる種類の燃料である第２液体燃料と、を含み、
前記オイルバーナー装置は、
前記第１液体燃料の供給源である第１供給源と、
前記第２液体燃料の供給源である第２供給源と、
前記第１供給源から前記第１流路に前記第１液体燃料を供給するための第１燃料供給ラインと、
第２供給源から前記第２流路に前記第２液体燃料を供給するための第２燃料供給ラインと、
前記蒸気発生器で発生された蒸気を抽気する抽気ラインと、
前記抽気ラインからの前記蒸気により前記第１液体燃料を加熱する加熱装置と、をさらに備える、
ことを特徴とする請求項７に記載のボイラ。
【請求項９】
液体燃料とアトマイズ流体とを混合して噴射するオイルバーナー装置であって、
前記液体燃料を供給するための第１流路及び第２流路、並びに前記アトマイズ流体を供給するための第３流路、が内部に形成されるバーナー本体と、
前記バーナー本体に接続されるバーナーチップであって、
前記第１流路により供給された前記液体燃料と前記第３流路により供給された前記アトマイズ流体とを混合して噴射する少なくとも一つの第１ミキシングノズル、及び
前記第２流路により供給された前記液体燃料と前記第３流路により供給された前記アトマイズ流体とを混合して噴射する少なくとも一つの第２ミキシングノズル、を含むバーナーチップと、を備えるオイルバーナー装置と、
前記オイルバーナー装置から前記液体燃料とアトマイズ流体とが混合されて噴射される火炉と、
を備えるボイラの運転方法であって、
前記液体燃料は、第１液体燃料と、前記第１液体燃料とは異なる種類の燃料であって前記第１液体燃料よりも低い粘度を有する第２液体燃料と、を含み、
前記ボイラの運転方法は、
前記オイルバーナー装置により、前記第２液体燃料と前記アトマイズ流体としての空気とを混合して前記火炉に噴射することで前記ボイラを起動するステップと、
前記ボイラの起動により発生した蒸気によって前記第１液体燃料を加熱するステップと、
加熱された前記第１液体燃料と前記アトマイズ流体としての前記蒸気とを混合して前記火炉に噴射することで前記ボイラを運転するステップと、
を備えることを特徴とするボイラの運転方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、オイルバーナー装置、ボイラ及びボイラの運転方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、油焚きボイラに用いられるオイルバーナー装置として、複数の流路から供給される液体燃料をアトマイズ流体により微粒子化して噴射するためのバーナーチップを備えた構成が知られている。例えば、特許文献１には、高重質液体燃料又は軽質液体燃料と、これらを微粒子化するためのアトマイズ流体とを夫々混合する専用の流路を備えたバーナーチップが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−１５６１０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、上記特許文献１に記載のバーナーチップは、燃料を噴射する各々の噴射孔の口径が等しいことから燃料噴射量の調整範囲に制限があり、さらなる改善が望まれていた。
【０００５】
上記事情に鑑み、本発明における幾つかの実施形態では、燃料噴射量の調整範囲を拡大することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
（１）本発明の少なくとも一実施形態に係るオイルバーナー装置は、
液体燃料とアトマイズ流体とを混合して噴射するオイルバーナー装置であって、
前記液体燃料を供給するための第１流路及び第２流路、並びに前記アトマイズ流体を供給するための第３流路、が内部に形成されるバーナー本体と、
前記バーナー本体に接続されるバーナーチップであって、
前記第１流路により供給された前記液体燃料と前記第３流路により供給された前記アトマイズ流体とを混合して噴射する少なくとも一つの第１ミキシングノズル、及び
前記第２流路により供給された前記液体燃料と前記第３流路により供給された前記アトマイズ流体とを混合して噴射する少なくとも一つの第２ミキシングノズルであって、前記第１ミキシングノズルの噴射孔よりも小さな噴射孔を有する少なくとも一つの第２ミキシングノズル、を含むバーナーチップと、
を備えている。
上記（１）の構成によれば、第１ミキシングノズルの噴射孔と第２ミキシングノズルの噴射孔とが異なる大きさを有することにより、第１ミキシングノズルからの液体燃料の噴射量と第２ミキシングノズルからの液体燃料の噴射量とを容易に異ならせることができる。これにより、例えば定格運転の際は、第１ミキシングノズルと第２ミキシングノズルの双方、又は、第１ミキシングノズルのみから液体燃料を噴射してオイルバーナー装置を稼働させることができる。また、例えば低負荷で運転する際は、噴射孔の小さな第２ミキシングノズルのみから液体燃料を噴射することにより、第１ミキシングノズルから噴射するよりも少量の液体燃料で運転することができる。よって、同一のバーナー入口圧力の範囲内において運転可能な燃料噴射量の範囲、すなわちターンダウン比を従来よりも大幅に拡大することができる。また、仮に第１液体燃料と異なる燃料を第２液体燃料として用いる場合にもバーナーチップを取り換える必要がないから、燃料の種類を切り替える際の作業性の向上を図るとともに失火を抑制してオイルバーナー装置の稼働率向上を図ることができる。
【０００７】
（２）幾つかの実施形態では、上記（１）に記載の構成において、
前記液体燃料は、第１液体燃料と、前記第１液体燃料とは異なる種類の燃料である第２液体燃料と、を含む。
上記（２）の構成によれば、同一のバーナーチップを用いて種類の異なる２種類の液体燃料を燃焼させることができる。よって、燃料の種類を切り替える際にバーナーチップを取り換える必要がなく、作業性の向上を図ることができる。また、燃料切替えの際の失火を抑制してオイルバーナー装置の稼働率向上を図ることができる。さらに、このように構成されたバーナーチップを用いて、例えば燃焼性の異なる２種類の燃料を同時に燃やした場合は、燃焼性の高い燃料による助燃効果を得て燃焼性の低い燃料を効率的に燃焼させることができる。
【０００８】
（３）幾つかの実施形態では、上記（２）に記載の構成において、
オイルバーナー装置は、
前記第１液体燃料の供給源である第１供給源と、
前記第２液体燃料の供給源である第２供給源と、
前記第１供給源から前記第１流路に前記第１液体燃料を供給するための第１燃料供給ラインと、
第２供給源から前記第２流路に前記第２液体燃料を供給するための第２燃料供給ラインと、をさらに備える。
上記（３）の構成によれば、第１ミキシングノズルから噴射するための第１液体燃料と、第２ミキシングノズルから噴射するための第２液体燃料とに関し、各々の供給源と供給ラインとをバーナー本体よりも上流側において別々に確保することができる。よって、第１供給源及び第２供給源にそれぞれ貯留する液体燃料を選択することで、第１ミキシングノズル及び第２ミキシングノズルからそれぞれ噴射される液体燃料を任意に設定することができる。例えば、燃焼性は低いが経済性に優れた燃料を第１液体燃料として、第１燃料供給ライン及び第１流路を介して相対的に大きい噴射孔を有する第１ミキシングノズルから噴射するように設定することができる。或いは、経済的に高コストであるが燃焼性が高い燃料を、相対的に小さな噴射孔を有する第２ミキシングノズルから噴射する第２液体燃料として設定することができる。つまり、噴射孔が大きい第１ミキシングノズルから、燃焼性は低くても経済性に優れた液体燃料を主燃料として第１ミキシングノズルから大量に噴射可能としつつ、高コストでも燃焼性の高い液体燃料を補助燃料として第２ミキシングノズルから噴射できるから、経済性と燃焼性とを両立し得るオイルバーナー装置を実現することができる。
【０００９】
（４）幾つかの実施形態では、上記（３）に記載の構成において、
前記第３流路は、前記バーナー本体の軸線方向に沿って延在し、
前記第１流路、及び前記第２流路は、前記軸線方向に対して直交する断面において環状に形成され、
前記第１流路は前記第２流路の外側に配置される。
上記（４）の構成によれば、第１流路を第２流路よりも外側に配置することで第１流路の断面積を大きく確保することができる。よって、第１流路を介して第１液体燃料を第１ミキシングノズルに円滑に供給することができる。これにより、例えば粘度の高い液体燃料を第１液体燃料とし、主として第１液体燃料を大量に燃焼させるように設定することができる。
【００１０】
（５）幾つかの実施形態では、上記（３）又は（４）に記載の構成において、
オイルバーナー装置は、
前記第１燃料供給ラインと前記第２燃料供給ラインとを連通するバイパス流路と、
前記バイパス流路を開閉可能に配置されたバイパス弁と、をさらに備える。
上記（５）の構成によれば、バイパス弁を開放することで第１流路及び第２流路の双方から同種の燃料を供給することができる。例えば、第１液体燃料のみを供給するように設定し、且つ、バイパス弁を開放した場合は、第１流路及び第２流路の双方から第１液体燃料を供給することができる。一方、第２液体燃料のみを供給するように設定し、且つ、バイパス弁を開放した場合は、第１流路及び第２流路の双方から第２液体燃料を供給することができる。したがって、バーナーチップを取り換えることなく、供給する液体燃料を運転状況に応じて第１液体燃料又は第２液体燃料に円滑に切り替えることができる。
【００１１】
（６）幾つかの実施形態では、上記（１）〜（５）の何れか一つに記載の構成において、
前記アトマイズ流体は空気又は蒸気である。
上記（６）の構成によれば、空気又は蒸気を用いて第１液体燃料又は第２液体燃料を噴射することにより、上記（１）〜（５）の何れか一つで示した効果が得られるオイルバーナー装置を実現することができる。
【００１２】
（７）本発明の少なくとも一実施形態に係るボイラは、
上記（１）〜（６）の何れか一項に記載のオイルバーナー装置と、
前記オイルバーナー装置から前記液体燃料と前記アトマイズ流体とが混合されて噴射される火炉と、
を備える。
上記（７）の構成によれば、上記（１）〜（６）の何れか一つで述べた作用効果を奏するボイラを実現することができる。
【００１３】
（８）幾つかの実施形態では、上記（７）に記載の構成において、
前記ボイラは、
前記火炉内に配置された蒸気発生器をさらに備え、
前記液体燃料は、第１液体燃料と、前記第１液体燃料とは異なる種類の燃料である第２液体燃料と、を含み、
前記オイルバーナー装置は、
前記第１液体燃料の供給源である第１供給源と、
前記第２液体燃料の供給源である第２供給源と、
前記第１供給源から前記第１流路に前記第１液体燃料を供給するための第１燃料供給ラインと、
第２供給源から前記第２流路に前記第２液体燃料を供給するための第２燃料供給ラインと、
前記蒸気発生器で発生された蒸気を抽気する抽気ラインと、
前記抽気ラインからの前記蒸気により前記第１液体燃料を加熱する加熱装置と、をさらに備える。
上記（８）の構成によれば、蒸気発生器で発生した蒸気を抽気ラインで抽気して加熱装置で用いることにより、第１液体燃料を、第１流路に供給する前に加熱することができる。つまり、第１液体燃料の粘度を第１流路に供給される前に低下させることができる。これにより、例えば粘度の高い液体燃料を第１液体燃料として設定した場合であっても、オイルバーナー装置の外部に別の熱源を必要とすることなく、第１液体燃料の輸送性及び燃焼性を向上させることができる。
【００１４】
（９）本発明の少なくとも一実施形態に係るボイラの運転方法は、
液体燃料とアトマイズ流体とを混合して噴射するオイルバーナー装置であって、
前記液体燃料を供給するための第１流路及び第２流路、並びに前記アトマイズ流体を供給するための第３流路、が内部に形成されるバーナー本体と、
前記バーナー本体に接続されるバーナーチップであって、
前記第１流路により供給された前記液体燃料と前記第３流路により供給された前記アトマイズ流体とを混合して噴射する少なくとも一つの第１ミキシングノズル、及び
前記第２流路により供給された前記液体燃料と前記第３流路により供給された前記アトマイズ流体とを混合して噴射する少なくとも一つの第２ミキシングノズル、を含むバーナーチップと、を備えるオイルバーナー装置と、
前記オイルバーナー装置から前記液体燃料とアトマイズ流体とが混合されて噴射される火炉と、
を備えるボイラの運転方法であって、
前記液体燃料は、第１液体燃料と、前記第１液体燃料とは異なる種類の燃料であって前記第１液体燃料よりも低い粘度を有する第２液体燃料と、を含み、
前記ボイラの運転方法は、
前記オイルバーナー装置により、前記第２液体燃料と前記アトマイズ流体としての空気とを混合して前記火炉に噴射することで前記ボイラを起動するステップと、
前記ボイラの起動により発生した蒸気によって前記第１液体燃料を加熱するステップと、
加熱された前記第１液体燃料と前記アトマイズ流体としての前記蒸気とを混合して前記火炉に噴射することで前記ボイラを運転するステップと、
を備える。
上記（９）の方法によれば、ボイラは、第１液体燃料よりも粘度の低い第２液体燃料と空気とを燃焼させることで容易に起動される。ボイラの起動に伴い生成された蒸気を用いて第２液体燃料よりも粘度の高い第１液体燃料を予め加熱することができる。つまり、第１液体燃料の供給前に該第１液体燃料の粘性を予め低下させることができるので、第１液体燃料の輸送性及び燃焼性を向上させることができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の幾つかの実施形態によれば、燃料噴射量の調整範囲を拡大することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】一実施形態に係るボイラを含む火力発電プラントの構成例を示す概略図である。
【図２】一実施形態に係るオイルバーナー装置の構成を示す概略図である。
【図３】一実施形態に係るオイルバーナー装置の構成例を示す側面図である。
【図４】一実施形態におけるバーナーチップの構成（燃料投入口）を示す図であり、（ａ）は側面図、（ｂ）は正面図である。
【図５】一実施形態に係るオイルバーナー装置による予想噴射量特性を示すグラフである。
【図６】他の実施形態に係るオイルバーナー装置の構成例を示す概略図である。
【図７】他の実施形態に係るオイルバーナー装置の構成例を示す概略図である。
【図８】他の実施形態に係るオイルバーナー装置を簡略的に示す概略図である。
【図９】一実施形態に係るボイラの運転方法を示すタイムチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、添付図面を参照して本発明の幾つかの実施形態について説明する。ただし、実施形態として記載されている又は図面に示されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、本発明の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
例えば、「ある方向に」、「ある方向に沿って」、「平行」、「直交」、「中心」、「同心」或いは「同軸」等の相対的或いは絶対的な配置を表す表現は、厳密にそのような配置を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の角度や距離をもって相対的に変位している状態も表すものとする。
例えば、「同一」、「等しい」及び「均質」等の物事が等しい状態であることを表す表現は、厳密に等しい状態を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の差が存在している状態も表すものとする。
例えば、四角形状や円筒形状等の形状を表す表現は、幾何学的に厳密な意味での四角形状や円筒形状等の形状を表すのみならず、同じ効果が得られる範囲で、凹凸部や面取り部等を含む形状も表すものとする。
一方、一の構成要素を「備える」、「具える」、「具備する」、「含む」、又は、「有する」という表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。
【００１８】
図１は、一実施形態に係るボイラを含む火力発電プラントの構成例を示す概略図であり、図２は、一実施形態に係るオイルバーナー装置の構成を示す概略図である。
図１に非限定的に例示するように、火力発電プラント１は、ボイラ２と、ボイラ２で発生した熱により加熱されて生成された蒸気によって駆動される蒸気タービン３と、蒸気タービン３により駆動されて発電する発電機４と、発電に寄与し仕事を終えた蒸気を液相に戻す復水器５と、復水器５で液化された水を循環させるポンプ６と、ボイラ２からの排気を排出する煙突８と、を備えている。なお、火力発電プラント１は、上記構成以外にも必要に応じて種々の構成を備え得る。
【００１９】
蒸気タービン３は、ボイラ２からの高温ガスにより火炉伝熱管、節炭器及び過熱器等の熱交換器７を介して熱媒体としての水が加熱され、これにより得られた高圧蒸気（高圧ＳＴ）を利用して回転される高圧タービン３Ａと、高圧タービン３Ａを回転させた後の低圧蒸気（低圧ＳＴ）により回転されて駆動される低圧タービン３Ｂと、を含み得る。
【００２０】
図１に非限定的に例示するように、本開示の少なくとも一実施形態に係るボイラ２は、オイルバーナー装置２０と、該オイルバーナー装置２０から液体燃料５０とアトマイズ流体５５とが混合されて噴射される火炉１０と、を備えている。
【００２１】
火炉１０は、内部で燃料と燃焼用空気とを反応させて燃焼させるための筒状の中空体であり、例えば、円筒状や四角柱状等、種々の形態をとり得る。幾つかの実施形態において、火炉１０は、炉壁部１２及び炉底部１３を含んでいてもよい。火炉１０は、燃焼ガスの流れ方向Ａの下流側、即ち、当該火炉１０の上方側に煙道１４を備えている。煙道１４は、火炉１０で生成された燃焼ガスを導くためのガス流路として構成され得る。
【００２２】
オイルバーナー装置２０は、火炉１０外から火炉１０内に、液体燃料５０とアトマイズ流体５５とを混合して供給可能に構成されている。
アトマイズ流体５５は、液体燃料５０を微粒子化するための媒体であり、例えば空気５５Ａ又は蒸気５５Ｂであってもよい（図２参照）。このように構成すれば、空気５５Ａ又は蒸気５５Ｂを用いて液体燃料５０を噴射することにより、本開示の何れかの実施形態で示した効果が得られるオイルバーナー装置２０を実現することができる。
幾つかの実施形態において、オイルバーナー装置２０は、火炉１０における燃焼ガスの流れ方向Ａにおける上流側（例えば、上下方向に長尺な火炉１０にあっては該火炉１０の下部側）に配設される。幾つかの実施形態では、複数のオイルバーナー装置２０が設けられていてもよく、これら複数のオイルバーナー装置２０はそれぞれ、火炉１０内における燃焼ガスの流れ方向Ａにおいて異なる位置に設置され得る。このように、オイルバーナー装置２０を備えることで、本開示の何れかの実施形態で述べる作用効果を奏するボイラ２を実現することができる。
【００２３】
ここで、本開示の少なくとも一実施形態に係るオイルバーナー装置２０について詳しく説明する。
図３は、一実施形態に係るオイルバーナー装置の構成例を示す概略図である。図４は、一実施形態におけるバーナーチップ（燃料投入口）の構成を示す図であり、（ａ）は側面図、（ｂ）は正面図である。
図３、図４（ａ）及び図４（ｂ）に非限定的に例示するように、オイルバーナー装置２０は、内部に少なくとも３つの流路を有する３流路オイルバーナーとして構成される。このオイルバーナー装置２０は、液体燃料５０を供給するための第１流路３２及び第２流路３４、並びに上記アトマイズ流体５５を供給するための第３流路３６、が内部に形成されるバーナー本体３０と、このバーナー本体３０に接続されるバーナーチップ４０と、を備えている。
【００２４】
バーナー本体３０は、上記第１流路３２、第２流路３４及び第３流路３６が軸線方向Ｘに沿って平行に配置されている。
バーナーチップ４０は、バーナー本体３０のうち火炉１０側の端部に接続されており、内部に少なくとも一つの第１ミキシングノズル４２と少なくとも一つの第２ミキシングノズル４４とを含む。
第１ミキシングノズル４２は、第１流路３２により供給された液体燃料５０と第３流路３６により供給されたアトマイズ流体５５とを混合して噴射するように構成された混合流路である。この第１ミキシングノズル４２は、上記軸線方向Ｘ又はこれと交差する方向に向けて開口された複数の噴射孔４６Ａを含む。噴射孔４６Ａは、軸線方向Ｘの周方向に沿って間隔を空けて配置されていてもよい。
第２ミキシングノズル４４は、第２流路３４により供給された液体燃料５０と第３流路３６により供給されたアトマイズ流体５５とを混合して噴射するように構成された混合流路である。この第２ミキシングノズル４４は、上記軸線方向Ｘ又はこれと交差する方向に向けて開口された複数の噴射孔４６Ｂを含む。噴射孔４６Ｂは、軸線方向Ｘの周方向に沿って間隔を空けて配置されていてもよい。噴射孔４６Ｂの口径Ｄ２は、噴射孔４６Ａの口径Ｄ１よりも小さく設定されている（Ｄ２＜Ｄ１）。すなわち、第２ミキシングノズル４４は、第１ミキシングノズル４２の噴射孔４６Ａよりも小さな噴射孔４６Ｂを有している。
【００２５】
上記構成のオイルバーナー装置２０によれば、第１ミキシングノズル４２の噴射孔４６Ａと第２ミキシングノズル４４の噴射孔４６Ｂとが異なる大きさを有することにより、第１ミキシングノズル４２からの液体燃料５０の噴射量と第２ミキシングノズル４４からの液体燃料５０の噴射量とを容易に異ならせることができる。これにより、例えば定格運転の際は、第１ミキシングノズル４２と第２ミキシングノズル４４の双方、又は、第１ミキシングノズル４２のみから液体燃料５０を噴射してオイルバーナー装置２０を稼働させることができる。また、例えば低負荷で運転する際は、小さな噴射孔４６Ｂを有する第２ミキシングノズル４４のみから液体燃料５０を噴射することにより、第１ミキシングノズル４２から噴出するよりも少量の液体燃料５０で運転することができる。
このように、第１ミキシングノズル４２と第２ミキシングノズル４４とを必要に応じて使い分けることにより、例えば、図５に非限定的に例示するように、同一のバーナー入口圧力の範囲内において運転可能な燃料噴射量の範囲、すなわちターンダウン比を従来よりも大幅に拡大することができるのである。
さらに、仮に第１液体燃料５１と異なる燃料を第２液体燃料５２として用いる場合にもバーナーチップ４０を取り換える必要がなく、燃料の種類を切り替える際の作業性の向上を図るとともに失火を抑制してオイルバーナー装置２０の稼働率向上を図ることができる。
なお、上記噴射孔４６Ａ及び噴射孔４６Ｂは、軸線方向Ｘの周方向に沿ってそれぞれ任意の数配置されるように設定され得る。噴射孔４６Ａ及び噴射孔４６Ｂの各々の数を設定することにより、各噴射孔４６Ａ、４６Ｂから噴射される燃料の量の比を変更することができる。このように、各々の噴射孔４６Ａ，４６Ｂの口径（或いは断面積）や数を適切に設定することにより、燃焼性の向上を図ることができる。
【００２６】
幾つかの実施形態では、上記の構成において、液体燃料５０は、第１液体燃料５１と、該第１液体燃料５１とは異なる種類の燃料である第２液体燃料５２と、を含んでもよい。
このようにすれば、同一のバーナーチップ４０を用いて種類の異なる２種類の液体燃料５１，５２を燃焼させることができる。本開示の構成によれば、燃料の種類を第１液体燃料５１と第２液体燃料５２とで切り替える際にバーナーチップ４０を取り換える必要がなく、作業性の向上を図ることができる。また、燃料切替えの際の失火を抑制してオイルバーナー装置２０の稼働率向上を図ることができる。さらに、このように構成されたバーナーチップ４０を用いて、例えば燃焼性の異なる２種類の燃料を同時に燃やした場合は、燃焼性の高い燃料による助燃効果を得て燃焼性の低い燃料を効率的に燃焼させることができる。
なお、第１液体燃料５１は、例えば、常温において高粘度（例えば、動粘度５０〜１０００ｍｍ２／ｓ）で流動性は低いが、加熱により粘度が低下し、配管等を介した輸送に好適な流動性を獲得し得る燃料を用いてもよい。つまり、第１液体燃料５１としては、例えば、Ｃ重油、廃油、減圧残渣油（ｖａｃｕｕｍ  ｒｅｓｉｄｕｅ：ＶＲ）又は超重質油等、燃焼性が低く燃え難い燃料を適用し得る。このような燃料は、一般に安価で経済性に優れた燃料であることが多く、ボイラ２の燃料として好適に用いられ得る。
第２液体燃料５２は、例えば、常温における粘度が低く（例えば、動粘度２０ｍｍ２／ｓ以下）、加熱することなく配管等を介して好適に輸送可能な流動性を有する燃料を採用し得る。第２液体燃料５２としては、例えば、軽油、Ａ重油、Ｂ重油、Ｃ重油等の石油系燃料を採用してもよい。
【００２７】
図６は、他の実施形態に係るオイルバーナー装置の構成例を示す概略図である。
幾つかの実施形態において、オイルバーナー装置２０は、例えば図６に非限定的に例示するように、第１液体燃料５１の供給源である第１供給源６１と、第２液体燃料５２の供給源である第２供給源６２と、第１供給源６１から第１流路３２に第１液体燃料５１を供給するための第１燃料供給ライン７１と、第２供給源６２から第２流路３４に第２液体燃料５２を供給するための第２燃料供給ライン７２と、をさらに備えていてもよい。
このように構成すれば、第１ミキシングノズル４２から噴射するための第１液体燃料５１と、第２ミキシングノズル４４から噴射するための第２液体燃料５２とに関し、各々の供給源６１，６２と供給ライン７１，７２とをバーナー本体３０（図２及び図３参照）よりも上流側において別々に確保することができる。よって、第１供給源６１及び第２供給源６２にそれぞれ貯留する液体燃料５１，５２を選択することで、第１ミキシングノズル４２及び第２ミキシングノズル４４からそれぞれ噴射される液体燃料５１，５２を任意に設定することができる。
具体的には、例えば、燃焼性は低いが経済性に優れた燃料を第１液体燃料５１として、第１燃料供給ライン７１及び第１流路３２を介して口径が大きい第１ミキシングノズル４２から噴射するように設定してもよい。或いは、経済的に高コストであるが燃焼性が高い燃料を、相対的に小さな噴射孔４６Ｂを有する第２ミキシングノズル４４から噴射する第２液体燃料５２として設定することができる。つまり、噴射孔４６Ａの口径Ｄ１が大きい第１ミキシングノズル４２から、燃焼性は低くても経済性に優れた液体燃料５０（第１液体燃料５１）を主燃料として第１ミキシングノズル４２から大量に噴射可能としつつ、高コストでも燃焼性の高い液体燃料５０（第２液体燃料５２）を補助燃料として第２ミキシングノズル４４から噴射できるから、経済性と燃焼性とを両立し得るオイルバーナー装置２０を実現することができるのである。
【００２８】
幾つかの実施形態では、上記の構成において、第３流路３６は、バーナー本体３０の軸線方向Ｘに沿って延在し、第１流路３２、及び第２流路３４は、軸線方向Ｘに対して直交する断面において環状に形成され、第１流路３２は第２流路３４の外側に配置されてもよい（例えば図３参照）。
つまりオイルバーナー装置２０は、例えば軸線方向Ｘを中心として内側から第３流路３６、第２流路３４及び第１流路３２が順に配置された３重管構造を有する３重オイルバーナーとして構成されてもよい。
このように構成すれば、第１流路３２を第２流路３４よりも外側に配置することで第１流路３２の断面積を大きく確保することができる。よって、第１流路３２を介して第１液体燃料５１を第１ミキシングノズル４２に円滑に供給することができる。また、例えば粘度の高い液体燃料５０を第１液体燃料５１とし、主として第１液体燃料５１を大量に燃焼させるように設定することができる。
なお、他の実施形態では、第１流路３２、第２流路３４及び第３流路３６がそれぞれ環状ではなくバーナー本体３０の軸線方向Ｘに沿って平行に配置された所謂平行ガンタイプのオイルバーナーとしてオイルバーナー装置２０を構成してもよい（例えば図７参照）。
【００２９】
幾つかの実施形態において、オイルバーナー装置２０は、第１燃料供給ライン７１と第２燃料供給ライン７２とを連通するバイパス流路７３と、該バイパス流路７３を開閉可能に配置されたバイパス弁７４と、をさらに備えていてもよい（例えば図６参照）。
このように構成すれば、バイパス弁７４を開放することで第１流路３２及び第２流路３４の双方から同種の燃料を供給することができる。例えば、第１液体燃料５１のみを供給するように設定し、且つ、バイパス弁７４を開放した場合は、第１流路３２及び第２流路３４の双方から第１液体燃料５１を供給することができる。一方、第２液体燃料５２のみを供給するように設定し、且つ、バイパス弁７４を開放した場合は、第１流路３２及び第２流路３４の双方から第２液体燃料５２を供給することができる。したがって、バーナーチップ４０を取り換えることなく、供給する液体燃料５０を運転状況に応じて第１液体燃料５１又は第２液体燃料５２に円滑に切り替えることができる。
【００３０】
幾つかの実施形態では、上記の何れかに記載の構成において、ボイラ２は、火炉１０内に配置された蒸気発生器８２をさらに備えていてもよく、液体燃料５０は、第１液体燃料５１と、該第１液体燃料５１とは異なる種類の燃料である第２液体燃料５２と、を含んでもよい（例えば図６参照）。
そして、オイルバーナー装置２０は、例えば図６に非限定的に例示するように、第１液体燃料５１の供給源である第１供給源６１と、第２液体燃料５２の供給源である第２供給源６２と、第１供給源６１から第１流路３２に第１液体燃料５１を供給するための第１燃料供給ライン７１と、第２供給源６２から第２流路３４に第２液体燃料５２を供給するための第２燃料供給ライン７２と、蒸気発生器８２で発生された蒸気５５Ｂを抽気する抽気ライン８４と、抽気ライン８４からの蒸気５５Ｂにより第１液体燃料５１を加熱する加熱装置８６と、をさらに備えていてもよい。
【００３１】
蒸気発生器８２は、火炉１０内の燃焼で生じた熱との熱交換によって蒸気５５Ｂを発生し得るものであればよく、例えば、上述した熱交換器７であってもよい。
抽気ライン８４は、蒸気発生器８２（又は熱交換器７）で生じた蒸気５５Ｂを抽気し、必要に応じて設置された加熱装置８６に導くことにより、加熱装置８６に熱を供給する。
加熱装置８６は、第１供給源６１又は第１供給ライン７１において内部の第１液体燃料５１を加熱可能に配置され得る。
このように、蒸気発生器８２、抽気ライン８４及び加熱装置８６を備えた構成によれば、蒸気発生器８２で発生した蒸気５５Ｂを抽気ライン８４で抽気して加熱装置８６で用いることにより、第１流路３２に供給する前に第１液体燃料５１を加熱することができる。つまり、第１液体燃料５１の粘度を第１流路３２に供給される前に低下させることができる。これにより、例えば粘度の高い液体燃料５０を第１液体燃料５１として設定した場合であっても、オイルバーナー装置２０の外部に別の熱源を必要とすることなく、第１液体燃料５１の輸送性及び燃焼性を向上させることができる。
【００３２】
図８は、他の実施形態に係るオイルバーナー装置の構成例を簡略的に示す概略図である。図９は、一実施形態に係るボイラの運転方法を示すタイムチャートである。
図８及び図９に非限定的に例示するように、本開示の少なくとも一実施形態に係るボイラの運転方法は、本開示の何れかに示す構成を含むオイルバーナー装置２０と、該オイルバーナー装置２０から液体燃料５０とアトマイズ流体５５とが混合されて噴射される火炉１０と、を備えるボイラ２の運転方法であって、オイルバーナー装置２０により、第２液体燃料５２とアトマイズ流体５５としての空気５５Ａとを混合して火炉１０に噴射することでボイラ２を起動するステップ（図９に例示するＡ〜Ｂの区間）と、ボイラ２の起動により発生した蒸気によって第１液体燃料５１を加熱するステップ（図９に例示するＢ〜Ｃの区間）と、加熱された第１液体燃料５１とアトマイズ流体５５としての蒸気５５Ｂとを混合して上記火炉１０に噴射することでボイラ２を運転するステップ（図９に例示するＣ〜Ｄの区間）と、を備えている。
【００３３】
上記の方法によれば、ボイラ２は、第１液体燃料５１よりも粘度の低い第２液体燃料５２と空気５５Ａとを燃焼させることで容易に起動される。ボイラ２の起動に伴い生成された蒸気５５Ｂを用いて第２液体燃料５２よりも粘度の高い第１液体燃料５１を予め加熱することができる。つまり、第１液体燃料５１の供給前に該第１液体燃料５１の粘性を予め低下させることができるので、第１液体燃料５１の輸送性及び燃焼性を向上させることができる。
【００３４】
幾つかの実施形態では、蒸気５５Ｂの発生後に空気５５Ａの供給を停止するステップ（図９に例示するＥ以降の区間）と、第２液体燃料５２の供給開始後に第１液体燃料５１の供給を停止するステップ（図９に例示するＦ以降の区間）と、をさらに備えていてもよい。この方法によれば、ボイラ２の起動後、十分に時間が経過した際には、主に第２液体燃料５２よりも燃焼性の低い第１液体燃料５１とアトマイズ流体５５としての蒸気５５Ｂとを用いてボイラ２を運転することができる。よって、燃焼性は低くても経済的な第１液体燃料５１を効率的に燃焼させることができる。
【００３５】
以上述べたように、本発明の幾つかの実施形態によれば、燃料噴射量の調整範囲を拡大することができる。
【００３６】
本発明は上述した実施形態に限定されることはなく、上述した実施形態に変更を加えた形態や、これらの形態を組み合わせた形態も含む。
【符号の説明】
【００３７】
１  火力発電プラント
２  ボイラ
３  蒸気タービン
３Ａ  高圧タービン（蒸気タービン）
３Ｂ  低圧タービン（蒸気タービン）
４  発電機
５  復水器
６  ポンプ
７  熱交換器
８  煙突
１０  火炉
１２  炉壁部
１３  炉底部
２０  オイルバーナー装置
３０  バーナー本体
３２  第１流路
３４  第２流路
３６  第３流路
４０  バーナーチップ
４２  第１ミキシングノズル
４４  第２ミキシングノズル
４６Ａ，４６Ｂ  噴射孔
５０  液体燃料
５１  第１液体燃料
５２  第２液体燃料
５５  アトマイズ流体
５５Ａ  空気
５５Ｂ  蒸気
６１  第１供給源
６２  第２供給源
７１  第１燃料供給ライン
７２  第２燃料供給ライン
７３  バイパス流路
７４  バイパス弁
８２  蒸気発生器
８４  抽気ライン
８６  加熱装置
Ｘ  軸線方向
【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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