(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ノズル本体と、該ノズル本体の先端部を囲む様に設けられた２次空気調整装置と、前記ノズル本体と同心に設けられた内筒ノズルと、該内筒ノズルの中心線上に配設された補助燃焼バーナとを有し、前記ノズル本体の周囲から燃焼用空気を噴出させ、前記ノズル本体と前記内筒ノズルの間の燃料導通空間から微粉炭を噴出させる微粉炭バーナと、ボイラ火炉の炉壁に前記微粉炭バーナと交互に配設され、高温燃焼用空気を噴出する空気ノズルと、前記補助燃焼バーナの燃焼状態、前記微粉炭バーナの燃焼状態及び前記空気ノズルの空気噴出状態を制御する制御装置とを具備し、該制御装置は、ボイラ火炉が低温の状態では前記空気ノズルを停止し、前記微粉炭バーナが前記補助燃焼バーナによる燃焼を行い、ボイラ火炉温度が第１設定値に昇温した状態で、且つ空気ノズルを停止させた状態で、前記２次空気調整装置から燃焼用空気を供給すると共に前記燃料導通空間から微粉炭を噴出し、前記微粉炭バーナが前記補助燃焼バーナによる燃焼から微粉炭燃焼へ移行させ、ボイラ火炉温度が第２設定値に達した状態で、前記微粉炭バーナが燃焼空気を停止し、該微粉炭バーナからは微粉炭を噴出させ、前記空気ノズルから高温空気を噴出させ、前記ボイラ火炉内部で高温空気と微粉炭とを混合接触させ、高温空気燃焼を実現させることを特徴とするボイラ装置。
【請求項２】
前記制御装置は、前記補助燃焼バーナによる燃焼から前記微粉炭バーナによる燃焼に移行する過程で、前記補助燃焼バーナと前記微粉炭バーナの混焼状態を介在させる請求項１のボイラ装置。
【請求項３】
前記制御装置は、前記混焼状態を高温空気燃焼が実現する前又は後の少なくとも一方に介在させる請求項２のボイラ装置。
【請求項４】
前記制御装置は、前記ボイラ火炉温度が前記第２設定値より降下する場合に、前記空気ノズルからの高温空気の噴出を停止し、前記微粉炭バーナへ燃焼空気を供給し、該微粉炭バーナによる燃焼に移行する請求項１のボイラ装置。
【請求項５】
前記制御装置は、前記ボイラ火炉温度が前記第２設定値より降下する場合に、前記空気ノズルからの高温空気の噴出を停止し、前記微粉炭バーナへの微粉炭の供給を停止すると共に前記微粉炭バーナへの燃焼空気を供給し、前記補助燃焼バーナによる燃焼に移行する請求項１のボイラ装置。
【請求項６】
前記空気ノズルへ高温空気を供給するダクトとボイラ煙道とを接続する排ガス導管が設けられ、前記高温空気には抽出された排ガスが混合される請求項１又は請求項４又は請求項５のボイラ装置。
【請求項７】
ボイラ火炉の炉壁に補助燃焼バーナを有する微粉炭バーナと、該微粉炭バーナと交互に配設され、高温燃焼用空気を噴出する空気ノズルと、前記補助燃焼バーナの燃焼状態、前記微粉炭バーナの燃焼状態及び前記空気ノズルの空気噴出状態を制御する制御装置とを具備し、該制御装置は、ボイラ火炉が低温の状態では前記空気ノズルを停止し、前記補助燃焼バーナによる燃焼を行い、ボイラ火炉温度が第１設定値に昇温した状態で、且つ空気ノズルを停止させた状態で、前記補助燃焼バーナから微粉炭バーナによる微粉炭燃焼へ移行させ、ボイラ火炉温度が第２設定値に達した状態で、前記微粉炭バーナへの燃焼空気を停止し、該微粉炭バーナからは微粉炭を噴出させ、前記空気ノズルから高温空気を噴出させ、高温空気燃焼を実現させ、前記ボイラ火炉温度が前記第２設定値より降下する場合に、前記空気ノズルからの高温空気の噴出を停止し、前記微粉炭バーナへ燃焼空気を供給し、該微粉炭バーナによる燃焼に移行することを特徴とするボイラ装置。
【請求項８】
ボイラ火炉の炉壁に補助燃焼バーナを有する微粉炭バーナと、該微粉炭バーナと交互に配設され、高温燃焼用空気を噴出する空気ノズルと、前記補助燃焼バーナの燃焼状態、前記微粉炭バーナの燃焼状態及び前記空気ノズルの空気噴出状態を制御する制御装置とを具備し、該制御装置は、ボイラ火炉が低温の状態では前記空気ノズルを停止し、前記補助燃焼バーナによる燃焼を行い、ボイラ火炉温度が第１設定値に昇温した状態で、且つ空気ノズルを停止させた状態で、前記補助燃焼バーナから微粉炭バーナによる微粉炭燃焼へ移行させ、ボイラ火炉温度が第２設定値に達した状態で、前記微粉炭バーナへの燃焼空気を停止し、該微粉炭バーナからは微粉炭を噴出させ、前記空気ノズルから高温空気を噴出させ、高温空気燃焼を実現させ、前記ボイラ火炉温度が前記第２設定値より降下する場合に、前記空気ノズルからの高温空気の噴出を停止し、前記微粉炭バーナへの微粉炭の供給を停止すると共に前記微粉炭バーナへの燃焼空気を供給し、前記補助燃焼バーナによる燃焼に移行することを特徴とするボイラ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高温空気燃焼させるボイラ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
高温の燃焼用空気を燃料とは分離した空気ノズルで供給し、高温状態とした炉内に燃料を噴射して燃焼させる高温空気燃焼方式のボイラ装置（以下、高温空気燃焼ボイラ装置）がある。高温空気燃焼ボイラ装置では、炉内を高温にできることから、火炉の小型化が可能であり、又酸素濃度の低い還元雰囲気で燃焼を行わせることができるので、窒素酸化物発生を抑制することができるという利点がある。
【０００３】
一方、高温空気燃焼ボイラ装置は歴史が浅い為、ボイラ始動から高温空気燃焼に至る運転をより円滑に行うことが望まれる。
【０００４】
尚、高温空気燃焼させるボイラ装置としては、特許文献１に示されるものがあり、特許文献１に示されるボイラ装置では上下方向に、下側から高温空気ノズル、燃料ノズル、２次空気ノズルが個別に配設され、前記燃料ノズルから微粉炭が噴出され、前記高温空気ノズルから高温空気が微粉炭流に向けて噴射されて微粉炭が着火燃焼し、火炎の上方の前記２次空気ノズルから２次空気が噴出され、未燃焼の燃料が燃焼する様になっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−２６５２９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は斯かる実情に鑑み、ボイラ始動から高温空気燃焼に至る運転をより円滑に行い得る高温空気燃焼用のボイラ装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、ボイラ火炉の炉壁に補助燃焼バーナを有する微粉炭バーナと、該微粉炭バーナと交互に配設され、高温燃焼用空気を噴出する空気ノズルと、前記補助燃焼バーナの燃焼状態、前記微粉炭バーナの燃焼状態及び前記空気ノズルの空気噴出状態を制御する制御装置とを具備し、該制御装置は、ボイラ火炉が低温の状態では前記空気ノズルを停止し、前記補助燃焼バーナによる燃焼を行い、ボイラ火炉温度が第１設定値に昇温した状態で、且つ空気ノズルを停止させた状態で、前記補助燃焼バーナから微粉炭バーナによる微粉炭燃焼へ移行させ、ボイラ火炉温度が第２設定値に達した状態で、前記微粉炭バーナへの燃焼空気を停止し、該微粉炭バーナからは微粉炭を噴出させ、前記空気ノズルから高温空気を噴出させ、高温空気燃焼を実現させるボイラ装置に係るものである。
【０００８】
又本発明は、前記制御装置が、前記補助燃焼バーナによる燃焼から前記微粉炭バーナによる燃焼に移行する過程で、前記補助燃焼バーナと前記微粉炭バーナの混焼状態を介在させるボイラ装置に係るものである。
【０００９】
又本発明は、前記制御装置が、前記混焼状態を高温空気燃焼が実現する前又は後の少なくとも一方に介在させるボイラ装置に係るものである。
【００１０】
又本発明は、前記制御装置が、前記ボイラ火炉温度が前記第２設定値より降下する場合に、前記空気ノズルからの高温空気の噴出を停止し、前記微粉炭バーナへ燃焼空気を供給し、微粉炭バーナによる燃焼に移行するボイラ装置に係るものである。
【００１１】
又本発明は、前記制御装置が、前記ボイラ火炉温度が前記第２設定値より降下する場合に、前記空気ノズルからの高温空気の噴出を停止し、前記微粉炭バーナへの微粉炭の供給を停止すると共に前記微粉炭バーナへの燃焼空気を供給し、補助燃焼バーナによる燃焼に移行するボイラ装置に係るものである。
【００１２】
又本発明は、前記空気ノズルへ高温空気を供給するダクトとボイラ煙道とを接続する排ガス導管が設けられ、前記高温空気には抽出された排ガスが混合されるボイラ装置に係るものである。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、ボイラ火炉の炉壁に補助燃焼バーナを有する微粉炭バーナと、該微粉炭バーナと交互に配設され、高温燃焼用空気を噴出する空気ノズルと、前記補助燃焼バーナの燃焼状態、前記微粉炭バーナの燃焼状態及び前記空気ノズルの空気噴出状態を制御する制御装置とを具備し、該制御装置は、ボイラ火炉が低温の状態では前記空気ノズルを停止し、前記補助燃焼バーナによる燃焼を行い、ボイラ火炉温度が第１設定値に昇温した状態で、且つ空気ノズルを停止させた状態で、前記補助燃焼バーナから微粉炭バーナによる微粉炭燃焼へ移行させ、ボイラ火炉温度が第２設定値に達した状態で、前記微粉炭バーナへの燃焼空気を停止し、該微粉炭バーナからは微粉炭を噴出させ、前記空気ノズルから高温空気を噴出させ、高温空気燃焼を実現させるので、ボイラ始動から高温空気燃焼に至る迄円滑に、又確実に移行できるという優れた効果を発揮する。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施例に係るボイラ装置を示す概略構成図である。
【図２】該ボイラ装置に用いられる微粉炭バーナと燃焼空気ノズルとの配置の一例を示す説明図である。
【図３】該ボイラ装置に用いられる微粉炭バーナの一例を示す概略断面図である。
【図４】本実施例の第１の燃焼の態様を示すタイミングチャートである。
【図５】本実施例の第２の燃焼の態様を示すタイミングチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、図面を参照しつつ本発明の実施例を説明する。
【００１６】
先ず、図１、図２に於いて、本実施例に係るボイラ装置について概略を説明する。
【００１７】
図１に於いて、１は火炉、２は排ガスの余熱を熱源とした熱交換器、３は微粉炭ミル、４は炉壁に設けられた所要数の微粉炭バーナ、５は炉壁に設けられた燃焼空気ノズル、６は１次空気を送出する１次空気送風機、７は２次空気を送出する２次空気送風機、８は排気ガスを排出する排ガス送風機、２３は制御装置を示している。前記微粉炭バーナ４と前記燃焼空気ノズル５とは水平方向に所定ピッチで交互に配設されている。又、前記微粉炭バーナ４、前記燃焼空気ノズル５は上下に複数段（図示では２段を例示している）配設され、前記微粉炭バーナ４と前記燃焼空気ノズル５は上下で隣接する配置となっている。即ち、前記微粉炭バーナ４と前記燃焼空気ノズル５とは、水平方向、上下方向でそれぞれ交互に配置されている。
【００１８】
尚、交互に配設された前記微粉炭バーナ４と前記燃焼空気ノズル５は、一段であってもよい。
【００１９】
前記熱交換器２には１次空気送風ダクト１１を介して前記１次空気送風機６が接続され、前記１次空気送風ダクト１１は前記熱交換器２で所定温度、例えば２００℃に加熱された１次空気を前記微粉炭ミル３に導くものである。該微粉炭ミル３は、塊状の石炭を微粉炭に粉砕し、１次空気を搬送媒体とし、微粉炭供給管１２を介し微粉炭混合流を前記微粉炭バーナ４に個別に送給する。又、各微粉炭供給管１２にはカットダンパ１３が設けられており、該カットダンパ１３により前記微粉炭供給管１２を個別に遮断、開放が可能となっており、前記微粉炭バーナ４に対して独立して微粉炭の供給停止が行える様になっている。
【００２０】
又、前記１次空気送風ダクト１１の前記熱交換器２の上流側と下流側とが１次空気バイパスダクト９によって接続されており、加熱前の低温の空気が加熱後の１次空気に混合される様になっている。前記１次空気バイパスダクト９には流量調整弁１０が設けられ、該流量調整弁１０により低温の空気の混合量が調整され、前記微粉炭ミル３に供給する１次空気の温度が調整される様になっている。
【００２１】
前記熱交換器２には２次空気送風ダクト１４が接続され、更に該２次空気送風ダクト１４は前記熱交換器２と前記微粉炭バーナ４と前記燃焼空気ノズル５とに個別に接続され、前記微粉炭バーナ４に接続される２次空気送風ダクト１４ａには第１流量調整ダンパ１７が設けられ、前記燃焼空気ノズル５に接続される２次空気送風ダクト１４ｂには第２流量調整ダンパ１８が設けられている。
【００２２】
前記２次空気送風機７から送出された２次空気は燃焼用空気として、前記２次空気送風ダクト１４を経て前記熱交換器２で加熱され、更に前記２次空気送風ダクト１４、前記２次空気送風ダクト１４ａを経て前記微粉炭バーナ４に送給される。
【００２３】
同様に、前記２次空気送風機７から送出された２次空気は燃焼用空気として、前記２次空気送風ダクト１４を経て前記熱交換器２で加熱され、更に前記２次空気送風ダクト１４、前記２次空気送風ダクト１４ｂを経て前記燃焼空気ノズル５に送給される。
【００２４】
又、前記火炉１の煙道１６と前記２次空気送風ダクト１４とは排ガス導管１５によって接続され、該排ガス導管１５には排ガス流量調整器２０が設けられている。前記排ガス導管１５は熱交換される前の高温の排ガスを前記煙道１６から抽出し、熱交換後の前記２次空気に混合させている。高温の排ガスが２次空気に混合されることで、前記熱交換器２により加熱される以上の高温の２次空気の温度が得られる。
【００２５】
前記排ガス流量調整器２０は流量調整機能と開閉機能を有し、後述する高温空気燃焼が行われる場合に開とされ、高温の排ガスが２次空気に混合され、高温となった２次空気は高温空気燃焼用の燃焼用空気として前記燃焼空気ノズル５に送給される。
【００２６】
ここで、排ガスが混合される前の２次空気温度は２５０℃〜３００℃であり、高温空気燃焼用として混合後の２次空気温度は５５０℃〜１３５０℃である。尚、高温空気燃焼の安定性、熱効率等を考慮すると、７５０℃〜８５０℃、例えば８００℃程度の温度とするのが好ましい。
【００２７】
前記第１流量調整ダンパ１７は、前記微粉炭バーナ４に送給する２次空気の流量を調整し、或は２次空気の供給の遮断を行う。又、前記第２流量調整ダンパ１８は、前記燃焼空気ノズル５への高温燃焼用２次空気の供給停止、更に流量調整を行う。又、前記第１流量調整ダンパ１７と前記第２流量調整ダンパ１８は、択一的に開閉され、前記第１流量調整ダンパ１７が開放されている時は、前記第２流量調整ダンパ１８が全閉され、該第２流量調整ダンパ１８が開放されている時は前記第１流量調整ダンパ１７は全閉とされる。
【００２８】
尚、前記微粉炭バーナ４には、２次空気に旋回流を与える風量調整羽根（後述）を有しており、該風量調整羽根の角度を調整することで、旋回力を調整し、２次空気の流量を調整する。更に、風量調整羽根同士を密着させることで２次空気の供給の遮断を行うこともできる。
【００２９】
前記微粉炭バーナ４は、補助燃焼バーナ（後述）を有しており、該補助燃焼バーナは油、又はガスを燃料とし、低温（例えば室温）で自立燃焼可能となっている。該補助燃焼バーナには燃料供給管１９が接続され、該補助燃焼バーナは前記燃料供給管１９を介して図示しない燃料供給源に接続されている。該燃料供給管１９には、油流量調整弁２１が設けられ、該油流量調整弁２１により燃料の供給量が調整され、又燃料の供給停止が行われる。
【００３０】
前記煙道１６には、排ガス温度を検出する温度検出器２２が設けられ、該温度検出器２２の検出結果は前記制御装置２３に入力される。又、該制御装置２３には、ボイラ装置本体の総合的な制御を行う、主制御装置からボイラ負荷状態に応じた燃焼状態を要求する燃焼制御指令が入力される。
【００３１】
前記制御装置２３は、前記温度検出器２２からの温度検出信号、及び燃焼制御指令に基づき、前記微粉炭ミル３、前記流量調整弁１０、前記カットダンパ１３、前記第１流量調整ダンパ１７、前記第２流量調整ダンパ１８、前記排ガス流量調整器２０、前記油流量調整弁２１を所要のタイミングで駆動、開閉を制御し、前記微粉炭バーナ４の燃焼状態、前記燃焼空気ノズル５からの高温空気の噴出を制御する。
【００３２】
図３は、本実施例に用いられる前記微粉炭バーナ４の一例を示している。以下、図３を参照して微粉炭バーナ４の概略を説明する。
【００３３】
火炉１の炉壁２４にスロート２５が設けられ、前記炉壁２４の反火炉側にウインドボックス２６が取付けられ、該ウインドボックス２６の内部に微粉炭バーナ４が前記スロート２５と同心に設けられている。
【００３４】
前記微粉炭バーナ４は、ノズル本体２７と該ノズル本体２７の先端部を囲む様に設けられた２次空気調整装置２８を具備している。
【００３５】
前記ノズル本体２７は、該ノズル本体２７と同心に設けられた内筒ノズル２９、該内筒ノズル２９の中心線上に配設されたオイルバーナ３１を具備している。前記ノズル本体２７と前記内筒ノズル２９間には中空筒状の空間で前記火炉１側端が開放された燃料導通空間３２が形成される。
【００３６】
前記ノズル本体２７の基部（反火炉１側の端部）には前記微粉炭供給管１２が連通し、該微粉炭供給管１２を介して微粉炭混合流３３が、前記燃料導通空間３２に接線方向から流入し、該燃料導通空間３２内部を旋回しながら先端に向って流れ、先端から噴出される。
【００３７】
前記ウインドボックス２６には前記２次空気送風ダクト１４が連通しており、該２次空気送風ダクト１４を介して燃焼用空気が２次燃焼用空気３４として流入する。又、前記内筒ノズル２９の基部には前記ウインドボックス２６の内部に開口する３次空気導入管３５が連通し、前記ウインドボックス２６に送給される燃焼用空気を取入れ、燃焼用補助空気即ち３次燃焼用空気３６として前記内筒ノズル２９に導いている。
【００３８】
前記２次空気調整装置２８は、基部の全周が前記ウインドボックス２６の内部に対して開口され、先端に向って縮径する２次空気ガイドダクト３７と、該２次空気ガイドダクト３７の基部に円周等間隔で設けられた風量調整羽根３８を有し、該風量調整羽根３８は水平な回転軸３９を中心に回転可能であり、全ての風量調整羽根３８は回転駆動機構４１によって同期駆動される様になっている。尚、前記２次空気ガイドダクト３７は、２次空気噴出ノズルとして機能する。
【００３９】
前記回転駆動機構４１により前記風量調整羽根３８を所要角度に維持することで、前記２次燃焼用空気３４に旋回流が与えられ、又前記風量調整羽根３８の角度によって旋回強さが調整され、又隣接する前記風量調整羽根３８を相互に密着させれば、前記２次空気ガイドダクト３７の基部の開口部を全閉することができる。尚、前記２次空気ガイドダクト３７の先端は、前記スロート２５に連続している。
【００４０】
上記微粉炭バーナでの燃焼について略述すると、前記オイルバーナ３１に燃料として油が供給され、油が噴霧されると共に着火され、補助燃焼が行われる。炉内が所定温度（予め設定した温度）に上昇する迄、補助燃焼が継続され、炉内が所定温度に達し、前記２次燃焼用空気３４が微粉炭を自立燃焼させるに充分な温度となった状態で、前記微粉炭供給管１２から微粉炭混合流３３が供給される。
【００４１】
該微粉炭混合流３３は、前記燃料導通空間３２を旋回しながら流動し、又該燃料導通空間３２を通過する過程で縮流され、前記ノズル本体２７の先端より噴出される。又、前記ウインドボックス２６から前記２次燃焼用空気３４が前記２次空気調整装置２８に送給され、前記２次燃焼用空気３４は前記風量調整羽根３８により旋回が与えられ、更に風量調整され、前記２次空気ガイドダクト３７を介して前記スロート２５から火炉１に噴出される。
【００４２】
前記オイルバーナ３１による補助燃焼と前記微粉炭バーナ４による微粉炭燃焼との混焼状態が継続され、前記微粉炭バーナ４による微粉炭燃焼が自立燃焼（定常燃焼）可能な状態となると、前記オイルバーナ３１による補助燃焼が停止され、前記微粉炭バーナ４による定常燃焼に移行する。
【００４３】
次に、図４を参照して本実施例に係るボイラ装置の作動について説明する。図４は、第１の高温空気燃焼の態様を示しており、以下の説明に於いて、応答性に起因するタイムラグは無視するものとする。
【００４４】
ボイラ始動時、炉内温度が低い場合（例えば室温Ｔａ）、前記制御装置２３により前記油流量調整弁２１が開かれ、油の供給が開始されると共に供給量の調整が行われる。又前記第１流量調整ダンパ１７が開放され、前記微粉炭バーナ４に２次空気が送給され、前記微粉炭バーナ４に設けられたオイルバーナ３１による補助燃焼が行われる。該オイルバーナ３１による補助燃焼が行われる状態では、前記第２流量調整ダンパ１８、前記排ガス流量調整器２０は閉塞され、前記カットダンパ１３も閉塞された状態となっている。
【００４５】
前記オイルバーナ３１による燃焼で炉内の温度が上昇し、前記温度検出器２２が検出する温度が予め設定された第１設定温度、例えば５００℃、或はボイラの負荷率が例えば３０％となったところで、前記微粉炭ミル３が起動され、又前記カットダンパ１３が開放され、前記微粉炭バーナ４に微粉炭が供給され、前記微粉炭バーナ４による微粉炭燃焼が開始される。尚、前記微粉炭バーナ４による微粉炭燃焼が始っても前記オイルバーナ３１による燃焼は、継続されており、該オイルバーナ３１と前記微粉炭バーナ４による混焼が行われる。又、前記第１設定温度、ボイラの負荷率は、ボイラの容量、運転状態等によって適宜設定されるものであり、５００℃或は３０％に限定されるものではない。
【００４６】
更に、炉内の温度が上昇し、前記温度検出器２２が検出する温度が予め設定された第２設定温度、例えば８００℃、或はボイラの負荷率が例えば７５％となったところで、前記オイルバーナ３１による燃焼が停止される。該オイルバーナ３１による燃焼の停止に伴い、前記油流量調整弁２１が閉となる。尚、前記第２流量調整ダンパ１８、前記排ガス流量調整器２０の閉状態は継続している。尚、前記混焼状態は、予め混焼時間を設定しておき、設定した混焼時間が終了した時点で前記オイルバーナ３１の燃焼を停止してもよい。又、前記第２設定温度、ボイラの負荷率も、ボイラの容量、運転状態等によって適宜設定されるものであり、８００℃或は７５％に限定されるものではない。
【００４７】
ここでは前記微粉炭バーナ４による定常燃焼が行われる。ボイラの燃焼の態様が、該微粉炭バーナ４の定常燃焼でよい場合、或は要求されるボイラの負荷率が低い場合は、前記微粉炭バーナ４の定常燃焼が継続される。
【００４８】
更に、高温空気燃焼に移行する場合は、前記温度検出器２２が検出する排気温度が、高温空気燃焼に移行する温度Ｔ１（第２設定温度）となった場合、前記第１流量調整ダンパ１７が閉じられ、２次空気の供給が停止される。２次空気の供給が停止されることで、前記微粉炭バーナ４の微粉炭燃焼は停止されるが、微粉炭は継続して噴射される。
【００４９】
前記排ガス流量調整器２０が開とされ、２次空気に高温の排ガスが混合され、２次空気の温度が高温空気燃焼に必要な温度に調整される。前記第２流量調整ダンパ１８が開とされ、前記燃焼空気ノズル５から高温空気が噴出される。前記微粉炭バーナ４から噴出された微粉炭は、隣接する前記燃焼空気ノズル５から噴出された高温空気と炉内部で混合接触して燃焼する。
【００５０】
従って、微粉炭の燃焼状態は、燃焼温度のピークのない、なだらかな燃焼となり、又酸素濃度の低い環境での燃焼となり、窒素酸化物（ＮＯx ）の発生を抑制できる。高温空気燃焼が定常状態に達すると、負荷率は１００％又は略１００％であり、この時の排気温度はＴｂである。
【００５１】
ボイラの負荷が低下し、排ガス温度が前記温度Ｔ１より低下した場合は、前記第２流量調整ダンパ１８が閉とされ、前記燃焼空気ノズル５からの高温空気の噴出が停止されると共に前記第１流量調整ダンパ１７が開とされ、温度の低い２次空気が前記微粉炭バーナ４に燃焼用空気として供給され、前記微粉炭バーナ４による微粉炭定常燃焼が行われる。
【００５２】
再び、排ガス温度が前記温度Ｔ１を超えた場合は、前記第１流量調整ダンパ１７が閉とされ、前記第２流量調整ダンパ１８、前記排ガス流量調整器２０が開とされ、前記微粉炭バーナ４からは微粉炭が噴出され、前記燃焼空気ノズル５からは高温燃焼用空気が噴出され、高温空気燃焼に移行する。
【００５３】
即ち、前記第１流量調整ダンパ１７、前記第２流量調整ダンパ１８、前記排ガス流量調整器２０の開閉の切替えにより、微粉炭定常燃焼と高温空気燃焼とが切替えられる。
【００５４】
尚、実際には、負荷が低下しても、炉内温度は敏感には低下しないので、高温空気燃焼に移行すると、負荷の変動があった場合でも、高温空気燃焼が継続する。
【００５５】
次に、図５を参照して本実施例に係るボイラ装置の作動について説明する。図５は、第２の高温空気燃焼の態様を示しており、以下の説明に於いても、応答性に起因するタイムラグは無視するものとする。
【００５６】
ボイラ始動時、前記微粉炭ミル３が停止状態で、前記カットダンパ１３が閉、前記第２流量調整ダンパ１８、前記排ガス流量調整器２０がそれぞれ閉の状態で、前記制御装置２３により前記油流量調整弁２１が開かれ、油の供給が開始されると共に供給量の調整が行われる。又、前記第１流量調整ダンパ１７が開放され、前記微粉炭バーナ４に２次空気が送給され、前記微粉炭バーナ４に設けられたオイルバーナ３１による燃焼が行われる。
【００５７】
前記オイルバーナ３１による燃焼で炉内の温度が上昇し、前記温度検出器２２により検出する排ガスの温度が温度Ｔ１となったところで、前記第１流量調整ダンパ１７が閉となり、前記微粉炭バーナ４への２次空気の供給が停止され、前記排ガス流量調整器２０、前記第２流量調整ダンパ１８が開かれ、排ガスが混合された高温の２次空気が前記燃焼空気ノズル５に供給される。
【００５８】
前記微粉炭バーナ４への２次空気の供給が停止されることで、前記オイルバーナ３１の燃焼が停止され、該オイルバーナ３１からは油のみが炉内に噴射される。又、隣接する燃焼空気ノズル５からは高温の燃焼用空気が噴出されており、油と高温空気による高温空気燃焼が行われる。
【００５９】
油による高温空気燃焼状態となり、所定時間経過したところで、前記微粉炭ミル３が稼働され、前記カットダンパ１３が開とされ、前記微粉炭バーナ４に微粉炭が供給され、前記微粉炭バーナ４からは油が噴出されると共に微粉炭が噴出され、油と微粉炭の混焼状態の高温空気燃焼となる。混焼状態が予め設定した時間を経過したところで、前記油流量調整弁２１が閉とされ、前記微粉炭バーナ４の微粉炭燃焼のみによる高温空気燃焼に移行する。
【００６０】
前記オイルバーナ３１による油燃焼で高温空気燃焼を実現した後、前記微粉炭バーナ４による微粉炭燃焼に移行する場合、短時間で高温空気燃焼に至り、又高温空気燃焼に到達する迄が硫黄分の少ない油燃焼であり、又高温空気燃焼状態で微粉炭燃焼に移行するので、微粉炭燃焼が最初から高温で、還元雰囲気での燃焼となり、窒素酸化物（ＮＯx ）の発生を最大限に抑制できる。即ち、前記オイルバーナ３１による油燃焼で高温空気燃焼を実現させることで、ボイラ始動から高温空気燃焼に至る迄の間に発生する窒素酸化物を大幅に低減できる。
【００６１】
ボイラの運転負荷低下の情報がボイラ装置の制御装置から前記制御装置２３に入力されると、前記油流量調整弁２１が開とされ、前記オイルバーナ３１による油燃焼が行われる。該オイルバーナ３１の油燃焼で高温空気燃焼が維持された状態で、前記カットダンパ１３が閉とされ、前記微粉炭バーナ４への微粉炭の供給が停止され、該オイルバーナ３１の油燃焼単独での高温空気燃焼が維持される。この状態で、ボイラ負荷が更に低下し、排ガス温度が温度Ｔ１より低くなったところで、前記第１流量調整ダンパ１７が開とされ、前記第２流量調整ダンパ１８、前記排ガス流量調整器２０が閉とされ、前記燃焼空気ノズル５への高温空気の供給が停止され、前記オイルバーナ３１による定常燃焼運転に移行する。
【００６２】
負荷が低下し、高温空気燃焼から定常燃焼へと移行する場合でも、高温空気燃焼が維持された状態で、前記微粉炭バーナ４での微粉炭燃焼が停止されるので、微粉炭燃焼は高温空気燃焼状態のみでの燃焼となり、やはり、窒素酸化物の発生を抑制できる。
【００６３】
次に、ボイラ負荷が上昇し、排ガス温度がＴ１を超えると、前記第１流量調整ダンパ１７が閉となり、前記第２流量調整ダンパ１８、前記排ガス流量調整器２０が開とされ、高温空気が前記燃焼空気ノズル５に供給される。この場合、上記した様に前記オイルバーナ３１による油燃焼で高温空気燃焼が実現された後、前記微粉炭バーナ４による微粉炭燃焼に移行してもよいが、図示では、微粉炭燃焼に移行せず、油燃焼単独で高温空気燃焼を維持している場合を示している。
【００６４】
本実施例では、高温空気燃焼を微粉炭燃焼で維持するか、或は油燃焼で維持するかを適宜、選択可能である。尚、上記実施例に於いて、補助バーナの燃料を油として説明したが、燃料はガスであってもよい。
【符号の説明】
【００６５】
１              火炉
２              熱交換器
３              微粉炭ミル
４              微粉炭バーナ
５              燃焼空気ノズル
９              １次空気バイパスダクト
１１            １次空気送風ダクト
１２            微粉炭供給管
１３            カットダンパ
１４            ２次空気送風ダクト
１５            排ガス導管
１７            第１流量調整ダンパ
１８            第２流量調整ダンパ
１９            燃料供給管
２０            排ガス流量調整器
２１            油流量調整弁
２２            温度検出器
２３            制御装置
２７            ノズル本体
２９            内筒ノズル
３１            オイルバーナ
３３            微粉炭混合流
３４            ２次燃焼用空気
３６            ３次燃焼用空気
３８            風量調整羽根
４１            回転駆動機構
【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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