(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
炭素含有固体燃料と一次空気とを混合した燃料ガスを噴射する燃料ガス噴射口と、前記燃料ガス噴射口が設けられた端部を含む燃料ガス流路とを有する燃料ノズルと、
前記燃料ガス噴射口の周囲に配置され所定の温度に昇温された二次空気を噴射する二次空気噴射口と、前記二次空気噴射口が設けられた端部を含む二次空気流路とを有する二次空気ノズルと、
前記燃料ガス流路に配置され、前記燃料ガスよりも温度が高い酸素を含む高温ガスを、前記燃料ガス噴射口より前記燃料ガスの上流側の前記燃料ガス流路内に供給する供給口を有する供給部材と、
を備え、
前記燃料ガス流路内で、前記供給口から供給された前記高温ガスで内部保炎するように、前記供給口は、前記燃料ガス噴射口から、前記燃料ガス流路の上流側に所定距離離れた位置に配置され、
前記供給部材の軸方向の前記燃料ガスの流れ方向断面での長さをＥとしたとき、
前記所定距離は、前記長さＥの３．５倍以上５倍以下である燃焼バーナ。
【請求項２】
前記供給部材は、前記二次空気流路に配置された流入口と、前記流入口と前記供給口とを連通する供給流路とを有し、
前記高温ガスは、前記二次空気流路からの前記二次空気を含む、
請求項１に記載の燃焼バーナ。
【請求項３】
前記供給部材は、前記供給口と連通する供給流路を有し、
前記二次空気ノズルとは別の位置に配置されている高温ガス供給装置が前記供給流路と接続され、
前記高温ガスは、前記二次空気よりも酸素濃度が高いガスを含む、
請求項１に記載の燃焼バーナ。
【請求項４】
前記燃料ガス流路の中心軸と直交する断面で鉛直方向上側と下側とが対称になるとともに、前記中心軸を含む第１の中心面と、前記第１の中心面に直交し前記中心軸を含む第２の中心面に対して、前記燃料ガス流路は、第１内面と、前記第１の中心面を挟み前記第１内面と対向する第２内面と、前記第１面に直交する第３内面と、前記第２の中心面を挟み前記第３内面と対向する第４内面とで囲まれ、
前記第１内面と前記第２内面とは、前記燃料ガス噴射口に向かって、前記第１の中心面との距離が同じであり、
前記第３内面と前記第４内面とは、前記燃料ガス噴射口に向かって、前記第２の面との距離が同じである、
請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の燃焼バーナ。
【請求項５】
前記二次空気流路の前記二次空気ノズルの内面と前記第１の中心面とがなす角度は、０°以上で３０°以下である、
請求項４に記載の燃焼バーナ。
【請求項６】
前記供給部材は、前記第２の中心面と直交する方向に関して、所定の間隔をあけて互いに平行に複数配置される、
請求項４又は５に記載の燃焼バーナ。
【請求項７】
前記第２の中心面と直交する方向に関して両側の端に配置される前記供給部材の前記供給口を開閉可能な閉塞部材を備え、
供給される前記炭素含有固体燃料の量に応じて、前記閉塞部材により前記供給口が開閉される、
請求項６に記載の燃焼バーナ。
【請求項８】
第２の中心面と直交する方向に関して、前記第２の中心面を含む前記燃料ガス流路の中央部における前記供給口の配置密度は、前記第２の中心面に対して前記中央部の外側の前記燃料ガス流路の周縁部における前記供給口の配置密度よりも高い、
請求項６に記載の燃焼バーナ。
【請求項９】
前記供給部材は、前記燃料ガス流路の内面の第１位置から前記燃料ガス流路の中心軸を含む第１の中心面側に突出する第１供給部材と、前記第１位置と対向する前記燃料ガス流路の内面の第２位置から前記第１の中心面側に突出する第２供給部材と、を含み、
前記第１位置と前記第２位置とは、前記第１の中心面を挟むように設けられる、
請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の燃焼バーナ。
【請求項１０】
前記第１供給部材及び前記第２供給部材のそれぞれは、前記供給流路に面する内面と、前記内面の反対側を向く外面とを有し、
前記第１供給部材及び第２供給部材の少なくとも一方の前記供給口に続く前記外面は、前記中心軸と平行な仮想線に対して前記燃料ガス流路の下流側を向く方向へ前記仮想線との距離が大きくなるよう傾斜する第１傾斜面と、前記燃料ガス流路の下流側を向く方向へ向かって前記第１傾斜面との距離が大きくなるように傾斜する第２傾斜面と、を含む、
請求項１から請求項９のいずれか一項に記載の燃焼バーナ。
【請求項１１】
前記供給口は、第１供給口と、前記燃料ガス流路の中心軸と直交する断面において前記燃料ガス流路の中心から前記第１供給口よりも離れている第２供給口と、を含み、
前記第１供給口からの前記高温ガスの供給量は、前記第２供給口からの前記高温ガスの供給量よりも多い、
請求項１から請求項１０のいずれか一項に記載の燃焼バーナ。
【請求項１２】
前記供給口からの前記高温ガスの供給量を調整する調整装置を備える、
請求項１から請求項１１のいずれか一項に記載の燃焼バーナ。
【請求項１３】
少なくとも前記燃料ガス流路の上流側を向く前記供給部材の外周面に設けられ、前記微粉炭から前記供給部材を保護する保護膜を有する、
請求項１から請求項１２のいずれか一項に記載の燃焼バーナ。
【請求項１４】
前記供給部材は、前記二次空気流路に配置された流入口と、前記流入口において前記二次空気流路の内部に突出する流路関止め部と、前記流入口と前記供給口とを連通する供給流路とを有し、
前記高温ガスは、前記二次空気流路からの前記二次空気を含む、
請求項１に記載の燃焼バーナ。
【請求項１５】
前記供給部材は、前記二次空気流路に配置された流入口と、前記二次空気流路の内部に配置され前記二次空気流路の前記二次空気を前記流入口に収集するガス収集部と、前記流入口と前記供給口とを連通する供給流路とを有し、
前記高温ガスは、前記二次空気流路からの前記二次空気を含む、
請求項１に記載の燃焼バーナ。
【請求項１６】
請求項１から請求項１５のいずれか一項に記載の燃焼バーナを備えるボイラ。
【請求項１７】
燃料ガス噴射口に向かう燃焼ノズルの燃料ガス流路に、炭素含有固体燃料と一次空気とを混合した燃料ガスを供給して、前記燃焼ノズルの前記燃料ガス噴射口から前記燃料ガスを噴射することと、
二次空気ノズルの二次空気流路に、所定温度に昇温させた二次空気を供給して、前記二次空気ノズルの二次空気噴射口から前記二次空気を噴射することと、
前記燃料ガス流路において前記燃料ガス噴射口より前記燃料ガスの上流側に配置された供給部材の供給口から前記燃料ガスよりも温度が高い酸素を含む高温ガスを供給して、前記燃料ガス流路内で内部保炎状態とすることと、
を含み、
前記燃料ガス流路内で、前記供給口から供給された前記高温ガスで内部保炎するように、前記供給口は、前記燃料ガス噴射口から、前記燃料ガス流路の上流側に所定距離離れた位置に配置され、
前記供給部材の軸方向の前記燃料ガスの流れ方向断面での長さをＥとしたとき、
前記所定距離は、前記長さＥの３．５倍以上５倍以下である燃料ガスの燃焼方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃焼バーナ、ボイラ、及び燃料ガスの燃焼方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
炭素含有固体燃料の一例として石炭を用いて、微粉炭焚きボイラに使用される燃焼バーナとして、特許文献１及び特許文献２に開示されているような微粉炭バーナが知られている。特許文献１は、燃料バーナの流路前方部に内部保炎機構として機能するスプリット部材を設ける技術を開示する。特許文献１のスプリット部材は、微粉炭バーナの出口開口中央付近に設置されており、微粉炭及び空気の流路を分割して流れを内部で乱すとともにスプリットの前方に再循環域を形成して、内部保炎機構として機能する。特許文献２は、流路にスプリットを設け、微粉炭燃料と空気の混合気体を混合流体供給路から燃料ノズルに供給して、スプリットで混合流体の流路を分岐し、微粉炭燃料濃度を高める技術を開示する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−１２７８３６号公報
【特許文献２】特開２００９−２０４２５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来技術は、ノズル出口に循環渦を生成する保炎装置を設置することによって、着火を確保する。この場合、空気と燃料の混合割合や渦の強さを支配する流れの物理量にその作用が大きく影響され、使用条件に制限を受けることが多い。そのため、常に安定した着火を得るためには万全でない。
【０００５】
本発明の態様は、内部保炎を強化して、安定した着火を得ることができる燃焼バーナ、ボイラ、及び燃料ガスの燃焼方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の第１の態様に従えば、炭素含有固体燃料と一次空気とを混合した燃料ガスを噴射する燃料ガス噴射口と、前記燃料ガス噴射口が設けられた端部を含む燃料ガス流路とを有する燃料ノズルと、前記燃料ガス噴射口の周囲に配置され所定の温度に昇温された二次空気を噴射する二次空気噴射口と、前記二次空気噴射口が設けられた端部を含む二次空気流路とを有する二次空気ノズルと、前記燃料ガス流路に配置され、前記燃料ガスよりも温度が高い酸素を含む高温ガスを、前記燃料ガス噴射口より前記燃料ガスの上流側の前記燃料ガス流路内に供給する供給口を有する供給部材と、を備える燃焼バーナが提供される。
【０００７】
本発明の第１の態様によれば、燃料ガス流路内で、供給部材の供給口から酸素を含む高温ガスが供給されるので、温度及び酸素という２つの効果で、内部保炎を安定して実現でき、燃料ノズルの燃料ガス噴射口で安定した着火を得ることができる。供給部材は、内部保炎を実現する保炎部材として機能する。内部保炎とは、燃料ガス流路内で、火炎が生成される状態をいう。内部保炎においては、外部保炎に比べて、低温低酸素空間で火炎が生成される。そのため、ＮＯｘの発生量を抑制することもできる。
【０００８】
本発明の第１の態様において、前記供給部材は、前記二次空気流路に配置された流入口と、前記流入口と前記供給口とを連通する供給流路とを有し、前記高温ガスは、前記二次空気流路からの前記二次空気を含んでもよい。
【０００９】
これにより、簡易な構造で燃料ガス流路に酸素を含む高温ガスを供給することができる。また、簡易な構造なので、メンテナンス性の向上にも寄与する。
【００１０】
本発明の第１の態様において、前記供給部材は、前記供給口と連通する供給流路を有し、前記二次空気ノズルとは別の位置に配置されている高温ガス供給装置が前記供給流路と接続され、前記高温ガスは、前記二次空気よりも酸素濃度が高いガスを含んでもよい。
【００１１】
これにより、燃料ガス流路の内側で、確実に火炎を生成することができ、内部保炎を安定して実現することができる。
【００１２】
本発明の第１の態様において、前記燃料ガス流路の中心軸と直交する断面で鉛直方向上側と下側とが対称になるとともに、前記中心軸を含む第１の中心面と、前記第１の中心面に直交し前記中心軸を含む第２の中心面に対して、前記燃料ガス流路は、第１内面と、前記第１の中心面を挟み前記第１内面と対向する第２内面と、前記第１面に直交する第３内面と、前記第２の中心面を挟み前記第３内面と対向する第４内面とで囲まれ、前記第１内面と前記第２内面とは、前記燃料ガス噴射口に向かって、前記第１の中心面との距離が同じであり、前記第３内面と前記第４内面とは、前記燃料ガス噴射口に向かって、前記第２の面との距離が同じでもよい。
【００１３】
これにより、内部保炎が安定して実現される。第１内面と前記第２内面とは、燃料ガス噴射口に向かって、第１の中心面との距離が同じであり、第３内面と第４内面とは、燃料ガス噴射口に向かって、第２の面との距離が同じなので、燃料ガスの流れが安定し、安定した内部保炎が実現される。
【００１４】
本発明の第１の態様において、前記二次空気流路の前記二次空気ノズルの内面と前記第１の中心面とがなす角度は、０°以上で３０°以下でもよい。
【００１５】
これにより、二次空気が流れる二次空気流路は、入口部よりも出口部である二次空気噴射口が絞られた形になる。このため、二次空気噴射口の上流側より下流側の流速を速くして、供給部材に二次空気を流入させることができる。角度が３０°以上の場合、炉内へ対する角度が大きくなり、受ける輻射熱量が増加する。また、出口流速を一定とすると入口側の流速が遅くなり、熱伝達率が減少する。そのため、ノズルの温度上昇による高温酸化及びこれに伴う変形が懸念される。また、先端部に向かうほど流速が増加するように設計すると、逆火を防ぐ効果もある。このため、概ね３０°以内に制限することが好ましい。
【００１６】
本発明の第１の態様において、前記供給部材は、前記第２の中心面と直交する方向に関して、所定の間隔をあけて互いに平行に複数配置されてもよい。
【００１７】
これにより、内部保炎を安定して実現することができる。燃料ガスの流れが乱れると、外部保炎となる可能性が高くなる。供給部材が所定の間隔をあけて平行に複数配置されることにより、燃料ガスの流れの乱れが抑制される。そのため、内部保炎が安定して実現される。所定の間隔とは、相互干渉することなくバーナ内部で燃料ガスの全量を着火できる間隔であり、管径の１．０倍以上３．０倍以下が例示される。所定の間隔を最適値に設定するには、実験によって求めることができるし、燃焼バーナの構造及び寸法などに基づいて、シミュレーションによって求めることができる。
【００１８】
本発明の第１の態様において、前記第２の中心面と直交する方向に関して両側の端に配置される前記供給部材の前記供給口を開閉可能な閉塞部材を備え、供給される前記炭素含有固体燃料の量に応じて、前記閉塞部材により前記供給口が開閉されてもよい。
【００１９】
これにより、両側の端の供給口が閉じられると、供給口からの高温ガスは、第２の中心面と中心軸との交点に近い領域である燃料ガス流路の中央部に集中的に供給される。その結果、火炎は、専ら、燃料ガス流路の中央部で生成され、火炎がより第２の中心面に近い領域である中央部へと集中して安定した内部保炎が実現される。また、ボイラの負荷が低く、炭素含有固体燃料（給炭量）が少なく燃料ガス流量が少ない場合、閉塞部材による閉塞が解除され、供給部材の全ての供給口が開けられることにより、供給口からの高温ガスが燃料ガス流路全体に対してより均一に供給される。燃料ガス流量が少ない場合でも火炎は、燃料ガス流路において均一に生成される。また、火炎が均一に生成されることにより、着火性が低い難燃性の炭素含有固体燃料が用いられても、その炭素含有固体燃料を安定して着火させることができる。
【００２０】
本発明の第１の態様において、第２の中心面と直交する方向に関して、前記第２の中心面を含む前記燃料ガス流路の中央部における前記供給口の配置密度は、前記第２の中心面に対して前記中央部の外側の前記燃料ガス流路の周縁部における前記供給口の配置密度よりも高くてもよい。
【００２１】
これにより、酸素を含む高温ガスは、第２の中心面と中心軸との交点に近い領域である燃料ガス流路の中央部に集中的に供給される。その結果、火炎は、専ら、燃料ガス流路の中央部で生成され、火炎がより第２の中心面に近い領域である中央部へと集中して安定した内部保炎が実現される。また、確実な内部保炎により、還元物質によるＮＯｘの還元が促進され、ＮＯｘの低減に有効である。
【００２２】
本発明の第１の態様において、前記供給部材は、前記燃料ガス流路の内面の第１位置から前記燃料ガス流路の中心軸を含む第１の中心面側に突出する第１供給部材と、前記第１位置と対向する前記燃料ガス流路の内面の第２位置から前記第１の中心面側に突出する第２供給部材と、を含み、前記第１位置と前記第２位置とは、前記第１の中心面を挟むように設けられてもよい。
【００２３】
これにより、供給口から供給される二次空気の噴出し位置とその方向を制御できるので、火炎が偏ることなく、内部保炎を安定させることができる。
【００２４】
本発明の第１の態様において、前記第１供給部材及び前記第２供給部材のそれぞれは、前記供給流路に面する内面と、前記内面の反対側を向く外面とを有し、前記第１供給部材及び第２供給部材の少なくとも一方の前記供給口に続く前記外面は、前記中心軸と平行な仮想線に対して前記燃料ガス流路の下流側を向く方向へ前記仮想線との距離が大きくなるよう傾斜する第１傾斜面と、前記燃料ガス流路の下流側を向く方向へ向かって前記第１傾斜面との距離が大きくなるように傾斜する第２傾斜面と、を含んでもよい。
【００２５】
これにより、燃料ガスは、第１傾斜面及び第２傾斜面に沿って流れた後、燃料ガス流路の下流側に設けた供給部材の前面側に巻き込むように流れる。燃料ガスは、供給部材から離れずに、供給口が設けられた供給部材の前面側に流れ込むので、供給部材の前面において内部保炎を確実に実現することができる。
【００２６】
本発明の第１の態様において、前記供給口は、第１供給口と、前記燃料ガス流路の中心軸と直交する断面において前記燃料ガス流路の中心から前記第１供給口よりも離れている第２供給口と、を含み、前記第１供給口からの前記高温ガスの供給量は、前記第２供給口からの前記高温ガスの供給量よりも多くてもよい。
【００２７】
これにより、燃料ガス流路の中央部における高温ガスの供給量が増大し、安定した内部保炎が実現される。
【００２８】
本発明の第１の態様において、前記供給口からの前記高温ガスの供給量を調整する調整装置を備えてもよい。
【００２９】
これにより、供給口における火炎の強さを調整することができるので、火炎を燃料ガス流路の中央部でより生成されるようにして、内部保炎を確実に実現することができる。
【００３０】
本発明の第１の態様において、少なくとも前記燃料ガス流路の上流側を向く前記供給部材の外周面に設けられ、前記微粉炭から前記供給部材を保護する保護膜を有してもよい。
【００３１】
これにより、微粉炭などの固体燃料粉体の衝突による供給部材の劣化を抑制することができる。
【００３２】
本発明の第１の態様において、前記供給部材は、前記二次空気流路に配置された流入口と、前記流入口において前記二次空気流路の内部に突出する流路関止め部と、前記流入口と前記供給口とを連通する供給流路とを有し、前記高温ガスは、前記二次空気流路からの前記二次空気を含んでもよい。
【００３３】
これにより、二次空気流路の二次空気の一部は、流路関止め部に衝突して流れ方向を供給流路内へと変換する。一方、二次空気流路の二次空気の流れは、流路関止め部が流れの抵抗になるので、圧力損失が発生する。このため、二次空気の一部が供給流路を経由して供給口から燃料ガス流路に供給される流れと、二次空気流路を流れて流路関止め部で流れの抵抗を受けた後に二次空気噴出口へと流出する二次空気の流れと、流量分配のバランスを安定して容易に取れるので、二次空気の一部を効率良く供給流路に流入させることができる。これにより、供給口における二次空気流量を安定して供給することができるので、内部保炎を安定して実現することができる。
【００３４】
本発明の第１の態様において、前記供給部材は、前記二次空気流路に配置された流入口と、前記二次空気流路の内部に配置され前記二次空気流路の前記二次空気を前記流入口に収集するガス収集部と、前記流入口と前記供給口とを連通する供給流路とを有し、前記高温ガスは、前記二次空気流路からの前記二次空気を含んでもよい。
【００３５】
これにより、二次空気流路の二次空気の一部は、ガス収集部に導入されて供給流路内へと導入する。一方、二次空気流路の一部の二次空気が、ガス収集部を回避して流れる際に流れの抵抗が発生して、圧力損失が発生する。このため、二次空気の一部がガス収集部に導入されて供給口から燃料ガス流路に供給されるまでの流れと、二次空気流路を流れてガス収集部周辺を流れた後に二次空気噴出口へと流出する二次空気の流れと、流量分配のバランスを安定して容易に取ることができるようになり、二次空気の一部を効率良く供給流路に流入させることができる。これにより、供給口における二次空気流量を安定して供給することができるので、内部保炎を安定して実現することができる。
【００３６】
本発明の第１の態様において、前記燃料ガス流路内で、前記供給口から供給された前記高温ガスで内部保炎するように、前記供給口は、前記燃料ガス噴射口から、前記燃料ガス流路の上流側に所定距離離れた位置に配置され、前記供給部材の軸方向の前記燃料ガスの流れ方向断面での長さをＥとしたとき、前記所定距離は、前記長さＥの３．５倍以上５倍以下でもよい。
【００３７】
これにより、二次空気噴出口へと流出する二次空気の流れの影響を受けずに、安定した内部保炎が実現される。
【００３８】
本発明の第２の態様に従えば、第１の態様の燃焼バーナを備えるボイラが提供される。
【００３９】
本発明の第２の態様によれば、ＮＯｘの発生量を抑制することができる。
【００４０】
本発明の第３の態様に従えば、燃料ガス噴射口に向かう燃焼ノズルの燃料ガス流路に、炭素含有固体燃料と一次空気とを混合した燃料ガスを供給して、前記燃焼ノズルの前記燃料ガス噴射口から前記燃料ガスを噴射することと、二次空気ノズルの二次空気流路に、所定温度に昇温させた二次空気を供給して、前記二次空気ノズルの二次空気噴射口から前記二次空気を噴射することと、前記燃料ガス流路において前記燃料ガス噴射口より前記燃料ガスの上流側に配置された供給部材の供給口から前記燃料ガスよりも温度が高い酸素を含む高温ガスを供給して、前記燃料ガス流路内で内部保炎状態とすることと、を含む燃料ガスの燃焼方法が提供される。
【００４１】
本発明の第３の態様によれば、ＮＯｘの発生量を抑制することができる。
【発明の効果】
【００４２】
本発明の態様によれば、内部保炎を強化して、安定した着火を得ることができる燃焼バーナ、ボイラ、及び燃料ガスの燃焼方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】図１は、第１実施形態に係るボイラの一例を示す概略構成図である。
【図２】図２は、第１実施形態に係る燃焼バーナの一例を示す側断面図である。
【図３】図３は、第１実施形態に係る燃焼バーナの一例を示す正面図である。
【図４】図４は、第１実施形態に係る燃料ノズルの内面の一部を拡大した図である。
【図５】図５は、第１実施形態に係る燃料ガスの燃焼方法を説明するための模式図である。
【図６】図６は、比較例に係る燃料ガスの燃焼方法を説明するための模式図である。
【図７】図７は、第２実施形態に係る供給部材の一例を示す図である。
【図８】図８は、第２実施形態に係る供給部材の一例を示す図である。
【図９】図９は、第３実施形態に係る供給部材の一例を示す図である。
【図１０】図１０は、第３実施形態に係る供給部材の一例を示す図である。
【図１１】図１１は、第４実施形態に係る燃焼バーナの一例を示す側断面図である。
【図１２】図１２は、第４実施形態に係る燃焼バーナの一例を示す正面図である。
【図１３】図１３は、第５実施形態に係る供給部材の一例を示す側断面図である。
【図１４】図１４は、第６実施形態に係る供給部材の一例を示す断面図である。
【図１５】図１５は、第６実施形態に係る供給部材の一例を示す断面図である。
【図１６】図１６は、第６実施形態に係る供給部材の一例を示す断面図である。
【図１７】図１７は、第７実施形態に係る燃焼バーナの一例を示す側断面図である。
【図１８】図１８は、第８実施形態に係る燃焼バーナの一例を示す模式図である。
【図１９】図１９は、第９実施形態に係る燃焼バーナの一例を示す断面図である。
【図２０】図２０は、図１９のＡ−Ａ線断面図である。
【図２１】図２１は、第１０実施形態に係る燃焼バーナの一例を示す断面図である。
【図２２】図２２は、図２１のＢ−Ｂ線断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００４４】
以下、本発明に係る実施形態について図面を参照しながら説明するが、本発明はこれに限定されない。以下で説明する各実施形態の構成要素は、適宜組み合わせることができる。また、一部の構成要素を用いない場合もある。
【００４５】
＜第１実施形態＞
第１実施形態について説明する。図１は、本実施形態に係るボイラ１００の一例を示す概略構成図である。ボイラ１００は、炭素含有固体燃料の一例として、粉砕された石炭である微粉炭を使用する微粉炭焚きボイラである。
【００４６】
図１に示すように、ボイラ１００は、微粉炭を焚いて燃焼ガスを生成する火炉１１０と、微粉炭を燃焼させる燃焼装置１２０と、火炉１１０で生成された燃焼ガスの熱エネルギーを用いて蒸気を生成する蒸気発生装置１４０とを備えている。
【００４７】
火炉１１０は、燃焼室１１１と、燃焼室１１１の上方に配置される煙道１１２とを有する。燃焼室１１１において、微粉炭が燃焼されることにより、燃焼ガスが生成される。
【００４８】
燃焼装置１２０は、燃焼バーナ１と、燃焼バーナ１に微粉炭を供給する微粉炭供給装置１２１と、燃焼バーナ１に二次空気を供給する空気供給装置１２２とを備えている。燃焼バーナ１は、火炉１１０に複数設けられる。
【００４９】
微粉炭供給装置１２１は、微粉炭を生成する微粉炭機１２３と、微粉炭機１２３と燃焼バーナ１とを接続する微粉炭供給管１２４とを含む。微粉炭機１２３は、石炭を粉砕して微粉炭を生成するミルを含む。微粉炭機１２３で生成された微粉炭は、微粉炭供給管１２４を介して、燃焼バーナ１に供給される。
【００５０】
空気供給装置１２２は、送風機１２５と、風箱１２６と、送風機１２５と風箱１２６とを接続する空気供給管１２７とを含む。送風機１２５は、空気供給管１２７を介して、風箱１２６に空気を供給する。風箱１２６は、送風機１２５からの空気を、燃焼バーナ１に供給する。
【００５１】
蒸気発生装置１４０は、火炉１１０で生成された燃焼ガスとボイラへの給水との熱交換を行って、蒸気を生成する。蒸気発生装置１４０は、過熱器１４１と、再熱器１４２と、節炭器１４３とを有する。過熱器１４１、再熱器１４２、及び節炭器１４３は、煙道１１２に配置される。
【００５２】
煙道１１２は、排ガス流路１１３と接続されている。蒸気発生装置１４０において給水との熱交換を行った燃焼ガス（排ガス）は、排ガス流路１１３に送られる。排ガス流路１１３に、エアヒータ１１４が設けられている。エアヒータ１１４は、排ガス流路１１３を流れる燃焼ガスの熱を使って、空気供給管１２７を流れる二次空気を加熱する。これにより、燃焼バーナ１に供給される二次空気の温度が上昇する。
【００５３】
なお、不図示であるが、排ガス流路１１３には、脱硝装置、電気集塵機、及び脱硫装置などが設けられている。排ガス流路１１３は、煙突と接続される。
【００５４】
次に、ボイラ１の動作の一例について説明する。微粉炭機１２３で生成された微粉炭は、一次空気（搬送用空気）と一緒に微粉炭供給管１２４を流れ、燃焼バーナ１に供給される。エアヒータ１１４で加熱された二次空気（燃焼用空気）は、空気供給管１２７を流れた後、風箱１２６を介して、燃焼バーナ１に供給される。図２に示すように、燃焼バーナ１は、微粉炭と一次空気とが混合された燃料ガスＧａを燃焼バーナ１内に噴射する。また、燃焼バーナ１は、二次空気Ｇｂの一部を燃料ガス流路３の燃料ガス噴射口２より上流側の供給口８から噴射させる。これにより、燃料ガスＧａが供給口８から噴射した二次空気Ｇｂにより着火して、火炎が生成され、燃焼ガスが生成される。燃焼ガスＧａは火炎となって、火炉１１０の燃焼室１１１へと噴射する。二次空気噴射口５から噴出した二次空気Ｇｂは火炎に供給されて燃焼が完結する。ここで、燃焼バーナ１の鉛直上側と下側に設置した補助空気ノズル２２に二次空気Ｇｂを分けてこの補助空気ノズル２２から噴出する補助空気Ｇｄの供給を受けて燃焼が完結するようにしてもよい。燃焼室１１１で生成された燃焼ガスは、煙道１１２を流れる。
【００５５】
蒸気発生装置１４０は、燃焼室１１１からの燃焼ガスと、図示しない給水ポンプにより供給されたボイラへの給水との熱交換を行って、蒸気を発生する。給水ポンプにより供給された給水は、節炭器１４３で予熱された後、火炉１１０に設けられている水管を流れる間に加熱されて、飽和蒸気となる。飽和蒸気は、蒸気ドラムに供給される。蒸気ドラムの飽和蒸気は、過熱器１４１に供給される。過熱器１４１の飽和蒸気は、燃焼ガスによって過熱されて過熱蒸気となる。過熱器１４１で生成された過熱蒸気は、図示しない発電プラントの図示しない蒸気タービンに供給される。また、蒸気タービンで仕事をした蒸気は、図示しない復水器で水凝縮した後に、再び給水ポンプによりボイラへの給水として再熱器１４２に供給され、再度過熱されて蒸気タービンに供給される。
【００５６】
煙道１１２の節炭器１４３を通過した燃焼ガスは、排ガス流路１１３に配置されている図示しない脱硝装置に供給される。脱硝装置は、触媒により、燃焼ガスに含まれるＮＯｘなどの有害物質を除去する。また、燃焼ガスは、排ガス流路１１３に配置されている図示しない電気集塵機及び図示しない脱硫装置に供給される。電気集塵機は、燃焼ガスに含まれる粒子状物質を除去する。脱硫装置は、燃焼ガスに含まれる硫黄分を除去する。脱硝装置、電気集塵機、及び脱硫装置などによりクリーン化された空気は、図示しない煙突から大気中に排出される。
【００５７】
なお、微粉炭と一次空気とが混合された燃料ガスＧａの一次空気の内部で着火させ、火炎が還元雰囲気に保持されることで、ＮＯｘの発生量が抑制される。また、二次空気Ｇｂ、補助空気Ｇｄが供給された後においても火炎の還元雰囲気を燃維持し、燃焼室１１１まで拡大させて、微粉炭の燃焼により発生したＮＯｘが燃焼室１１１において還元され、その後、アディショナルエアポート１４４からアディショナルエアが追加供給されることによって、微粉炭の酸化燃焼が完結されてもよい。これにより、微粉炭の燃焼によるＮＯｘの発生量が抑制される。
【００５８】
次に、本実施形態に係る燃焼バーナ１について説明する。図２は、本実施形態に係る燃焼バーナ１の一例を示す側断面図である。図３は、本実施形態に係る燃焼バーナ１の一例を示す正面図である。
【００５９】
図２及び図３に示すように、燃焼バーナ１は、燃料ガスＧａを噴射する燃料ノズル４と、二次空気Ｇｂを噴射する二次空気ノズル７と、燃料ガスＧａよりも温度が高い高温ガスを供給する供給口８を有する供給部材９とを備えている。
【００６０】
燃料ガスＧａとは、炭素含有固体燃料である微粉炭と搬送用空気である一次空気とが混合されたガスである。二次空気Ｇｂは、燃焼用空気である。二次空気Ｇｂはエアヒータ１１４などにより所定の温度にまで加熱昇温され、二次空気Ｇｂの温度は、燃料ガスＧａの温度よりも高い。二次空気Ｇｂの温度は、例えば、３００［℃］以上３５０［℃］以下である。燃料ガスＧａの温度は、微粉炭が着火しないような温度であり、例えば、６０［℃］以上８０［℃］以下である。
【００６１】
燃料ノズル４は、燃料ガスＧａを噴射する燃料ガス噴射口２と、燃料ガス噴射口２から噴射される燃料ガスＧａが流れる燃料ガス流路３とを有する。燃料ガス噴射口２は、燃料ガス流路３の端部に設けられる。燃料ガス流路３の断面積は、燃料ガス噴射口２に向かって同一となる。
【００６２】
二次空気ノズル７は、二次空気Ｇｂを噴射する二次空気噴射口５と、二次空気噴射口５から噴射される二次空気Ｇｂが流れる二次空気流路６とを有する。二次空気噴射口５は、二次空気流路６の端部に設けられる。二次空気噴射口５は、燃料ガス噴射口２の周囲に配置される。
【００６３】
供給部材９の少なくとも一部は、燃料ガス流路３に配置される。供給口８は、燃料ガス流路３に配置される。供給口８は、燃料ガス流路３の内面１３よりも内側の中心軸ＡＸ側に配置される。
【００６４】
本実施形態において、供給部材９は、例えば耐熱性、耐酸化性に優れたステンレス鋼製である。
【００６５】
供給口８は、燃料ガスＧａよりも温度が高い酸素を含む高温ガスを燃料ガス流路３に供給する。上述のように、燃料ガスＧａの温度は、例えば、６０［℃］以上８０［℃］以下である。高温ガスの温度は、例えば、３００［℃］以上３５０［℃］以下である。高温ガスの温度は、自然着火が可能な温度である。
【００６６】
本実施形態において、供給口８から供給される酸素を含む高温ガスは、二次空気流路６からの二次空気Ｇｂを含む。供給部材９は、二次空気流路６に配置された流入口１０と、流入口１０と供給口８とを連通する供給流路１１とを有する。二次空気流路６の二次空気Ｇｂの一部が、流入口１０を介して供給流路１１に流入し、供給口８から燃料ガス流路３に供給される。
【００６７】
本実施形態において、燃料ガス流路３に供給される一次空気の供給量は、燃料ガスが燃料ガス流路３ですぐに着火することがなく、燃料となる微粉炭を停滞することなく搬送できるような空気量（酸素量）を設定する。このため、燃料ガス流路３に供給された一次空気の供給量と、二次空気流路６に供給された二次空気の供給量との和であるノズル投入空気量を１００［％］とした場合、ノズル投入空気量は燃料である微粉炭との理論燃焼空気量とその過剰量から設定され、燃料ガス流路３に供給される一次空気の供給量は、例えば６０［％］以上９０[％]以下であり、これに伴い二次空気流路６に供給される二次空気の供給量は、１０［％］以上４０［％］以下である。二次空気流路６に供給された二次空気のうち、ノズル投入空気量の４［％］以上１６［％］以下の二次空気Ｇｂが、流入口１０を介して供給流路１１に流入する。供給流路１１に流入し二次空気噴射口５から噴射される空気量は、内部保炎を安定して実現することが出来る流量であり、これによりＮＯｘの低減を図ることが出来る。二次空気噴射口５から噴射される空気量は、増加しすぎると着火が良くなるが、火炎温度が上昇してＮＯｘが増加するので好ましくない。一方、減少しすぎると内部保炎が不安定となるとともに、燃焼されない未燃分の微粉炭の量が多くなり、二次空気噴射口５から噴射される二次空気Ｇｂにより微粉炭の酸化燃焼が増加し、この部分で火炎温度が高くなるため、ＮＯｘの発生量が増大する可能性があるので好ましくない。
【００６８】
そのため、本実施形態において、ノズル投入空気量のうち、６０［％］の空気が燃料ガスＧａとして燃料ガス噴射口２から噴射される場合、二次空気流路６に供給される二次空気の供給量は４０［％］となり、２４［％］以上３６［％］以上の空気が二次空気Ｇｂとして二次空気噴射口５から噴射され、４［％］以上１６[％]以下の空気が供給口８から供給される。
【００６９】
なお、これらの空気の割合は、燃料ガス流路３の流入口の大きさ、二次空気流路６の流入口の大きさ、流入口１０の大きさ、及び供給口８の大きさなどを調整することによって調整することができる。
【００７０】
燃料ガス流路３は、中心軸ＡＸを有する。燃料ノズル４は、中心軸ＡＸの周囲に配置される。二次空気ノズル７は、燃料ノズル４の周囲に配置される。
【００７１】
以下の説明において、中心軸ＡＸと平行な方向を適宜、軸方向と、称する。また、中心軸ＡＸと直交する面内の燃焼バーナ１の幅方向としての第１軸と平行な方向を適宜、横方向、と称し、中心軸ＡＸ及び第１軸の両方と直交する第２軸と平行な方向を適宜、縦方向、と称する。また、中心軸ＡＸを含み横方向に伸びる面を第１の中心面、第１面と直交し中心軸ＡＸを含み縦方向に伸びる面を第２の中心面と称する。
【００７２】
燃料ガス流路３の内面１３は、縦方向で上側の第１内面１３１と、燃料ガス流路３の間隙を介して第１内面１３１と対向する縦方向で下側の第２内面１３２と、を含む。また、燃料ガス流路３の内面１３は、横方向の一側の第３内面１３３と、燃料ガス流路３の間隙を介して第３内面１３３と対向する横方向で他側の第４内面１３４と、を含む。第１内面１３１と第２内面１３２とは、縦方向に配置される。第３内面１３３と第４内面１３４とは、横方向に配置される。
【００７３】
従い、燃料ガス流路３は、第１内面１３１と第１の中心面を挟み対向する第２内面１３２と、第１面に直交する第３内面１３３と第２の中心面を挟み対向する第４内面１３４とで囲まれ、燃料ガス流路３の断面は矩形形状となっている。
【００７４】
図３に示すように、本実施形態において、供給部材９は、第１内面１３１に接続される第１端部９Ａと、第２内面１３２に接続される第２端部９Ｂとを有する管部材である。供給部材９の長手の軸方向は第１の中心面に直交し、横方向に関して、間隔をあけて平行に複数配置される。複数の供給部材９は、供給部材９の相互の間隔を等間隔で配置される。供給部材９の相互の間隔（配置ピッチ）に対して、横方向で両端に位置する供給部材９と第３内面１３３または第４内面１３４との間隔は、広くなる配置としても良い。本実施形態において、供給部材９は、５つ配置される。複数の供給部材９の数は、必ずしも５つではなく、適宜必要な数を選定するものであり、２つ以上が好ましい。また複数の供給部材９は、中心軸ＡＸを含む第２の中心面に対して対称に配置されることが好ましい。また、横方向で両端に位置する供給部材９の一方と第３内面１３３との距離、および両端の供給部材９の他方と第４内面１３４との距離は、供給部材９の相互間の距離よりも長く設定してもよい。
【００７５】
供給部材９は、供給部材９の軸方向で燃料ガスＧａの下流側方向に複数の供給口８を有する。複数の供給口８の大きさは、等しい。複数の供給口８は、供給部材９の軸方向に等間隔で配置される。本実施形態において、供給部材９は、供給部材９の軸方向に３つの供給口８を有する。
【００７６】
本実施形態において、供給口８は、円形である。なお、供給口８は、矩形のような多角形でもよいし、楕円形でもよい。
【００７７】
燃料ガス流路３の内面１３は、燃料ガス噴射口２に向かって、燃料ガス流路３の中心軸ＡＸに対して平行である。第１内面１３１及び第２内面１３２のそれぞれは、軸方向に関して、燃料ガス噴射口２に向かって、第１の中心面と第１内面１３１との距離が一定で、また第１の中心面と第２内面１３２との距離が一定である。第３内面１３３及び第４内面１３４のそれぞれは、軸方向に関して、燃料ガス噴射口２に向かって、第２の中心面と第３内面１３３との距離が一定であり、また第２の中心面と第４内面１３４との距離が一定である。すなわち、燃料ガス流路３の断面積は燃料ガス噴射口２に向かって一定である。
【００７８】
図４は、内面１３の一部を拡大した図である。図４に示すように、本実施形態において、中心軸ＡＸを含む第２の中心面で内面１３と中心軸ＡＸとは平行である。また、二次空気ノズル７の二次空気ノズル第１内面７１が第１の中心面と平行な面となす角度θは、風箱１２６のノズル出口での所定の流速になるように、０°以上３０°以下の間の適切な角度が選定される。燃焼炉出口で理論燃焼空気量より若干の過剰な空気（酸素）を供給する空気過剰率になるように空気量設定される。この空気量に対して、一次空気ノズルと二次空気ノズルの出口部断面積は、風箱１２６のノズル出口流速である流速が得られるように選定される。
【００７９】
このとき、二次空気ノズル７は先端部の断面積が入口部よりも小さくなるように絞った形で選定され、中心軸ＡＸに対する角度θａが概ね３０°以下となるように設計される。二次空気ノズル７の出口部分の断面積が入口部より小さくなるよう絞った形状になることで、二次空気噴射口５の上流側より下流側の流速が速くなり、供給部材９に二次空気Ｇｂを流入することができる。二次空気流路６は、二次空気噴射口５から噴射される二次空気Ｇｂが乱れて、火炎が不安定にならないように二次空気ノズル第１内面７１から二次空気が剥離しないよう３０°以下が好ましい。また、角度が３０°以上の場合、炉内へ対する角度が大きくなり、受ける輻射熱量が増加する。また、出口流速を一定とすると入口側の流速が遅くなり、熱伝達率が減少する。そのため、ノズルの温度上昇による高温酸化及びこれに伴う変形が懸念される。また、先端部に向かうほど流速が増加するように設計すると、逆火を防ぐ効果もある。このため、概ね３０°以内に制限することが好ましい。
【００８０】
次に、本実施形態に係る燃焼バーナ１を使って燃料ガスＧａを燃焼させる方法について説明する。本実施形態において、燃焼バーナ１は、内部保炎するように、火炎を生成する。
【００８１】
内部保炎とは、燃料ノズル４の燃料ガス流路３の燃料ガス噴射口２よりも燃料ガス流れ方向の上流側の位置となる内部空間で、火炎が生成される状態をいう。燃料ガス流路３の内部空間とは、内面１３によって規定される空間であり、内面１３が面する空間である。内部保炎は、中心軸ＡＸを含む燃料ガス噴射口２の縦方向面または横方向面の中心軸ＡＸを含む面に近い領域である縦方向中央部領域または横方向中央部領域で火炎が生成される状態を含む。
【００８２】
一方、外部保炎とは、燃料ノズル４の燃料ガス噴射口２の周囲で、火炎が生成される状態をいう。外部保炎は、燃料ガス噴射口２近傍の燃料ガス流路３の内面１３近傍で、火炎が生成される状態を含む。
【００８３】
本実施形態においては、供給口８から高温ガスである二次空気Ｇｂの一部が分岐されて供給される。これにより、内部保炎が安定して実現される。また、燃料ガス流路３の断面積が燃料ガス噴射口２に向かって一定で同じになるように、燃料ガス流路３の内面１３は第１の中心面と平行となる。これによっても、内部保炎が安定して実現される。また、供給口８は、燃料ガス噴射口２以外の位置に配置され、燃料ガス噴射口２から、燃料ガス流路３の上流側に所定距離Ｄ離れた位置に配置されている。これによっても、内部保炎が安定して実現される。
【００８４】
所定距離Ｄは、本実施形態では、例えば、供給部材９の軸方向の燃料ガス流れ方向断面での長さＥの３．５倍以上５倍以下の間の適値を選定したものである。長さＥは、中心軸ＡＸと平行な方向における供給部材９の寸法である。所定距離Ｄが３．５倍より短いと燃料ガス噴射口２の二次空気Ｇｂの吹出しにより外部保炎に移行し易い。例えば、供給部材９の供給口８が燃料ガス噴射口２付近（出口開口付近）に設けられ、所定距離Ｄが小さい場合、外部保炎に移行し易い。また、所定距離Ｄが５倍より長いと火炎位置が燃料ガス流路３の上流側（燃料ガス流路３の流入口側）になり過ぎて、燃料ガス流路３の内面１３の温度が過度に上昇するため好ましくない。
【００８５】
図５は、本実施形態に係る燃料ガスＧａの燃焼方法を説明するための模式図である。燃料ガス噴射口２に向かって断面積が小さくなる燃焼ノズル４の燃料ガス流路３に、微粉炭と一次空気とを混合した燃料ガスＧａが供給され、燃焼ノズル４の燃料ガス噴射口２から燃料ガスＧａが噴射される。
【００８６】
また、二次空気ノズル７の二次空気流路６に、二次空気Ｇｂが供給され、二次空気ノズル７の二次空気噴射口５から二次空気Ｇｂが噴射される。
【００８７】
また、燃料ガス流路３に配置された供給部材９の供給口８から、燃料ガスＧａよりも温度が高い高温ガスである二次空気Ｇｂが供給流路１１を経由して供給される。
【００８８】
火炎は、燃料ガス流路３の内側に配置されている供給部材９の供給口８の近傍において燃料ガスＧａへ高温ガスである二次空気Ｇｂが供給されることにより着火して生成される。これにより、内部保炎が実現される。すなわち本実施形態においては、供給部材９が、燃料ガス流路３の内側に配置された保炎器（保炎部材）として機能する。図５では火炎は燃料ノズル噴射口２付近のみ記載され、火炉１１０の燃焼室１１１へと伸びる炎の記載は省略されている。
【００８９】
燃料ガス流路３の温度は、二次空気流路６の温度よりも低い。また、燃料ガス流路３の内側の酸素量は、燃料ガス流路３の外側の二次空気Ｇｂの酸素量よりも少ない。火炎が燃料ガス流路３の内側で生成される内部保炎の場合、低温低酸素空間で火炎が生成されることとなる。そのため、火炎温度の上昇が抑制されてＮＯｘの発生量を抑制することができる。
【００９０】
燃料ガス流路３の内側に、所定量（本実施形態においては、ノズル投入空気量の４［％］）の二次空気Ｇｂが供給口８から供給される。これにより、供給口８の近傍において、二次空気Ｇｂの熱により、微粉炭に含まれる可燃性の揮発分の気化が促進される。気化した揮発分は、低温でも着火されやすい。また、供給口８から供給された二次空気Ｇｂに含まれる酸素の効果により、揮発分の着火が安定して行われる。これにより、燃料ガス流路３の内側において、火炎を生成することができる。また、揮発分の一部が燃料ガス流路３の内側で着火しなくても、その揮発分は、燃料ノズル噴射口２において、確実に着火される。内部保炎では、供給口８からの酸素供給量が微粉炭の供給量に対して理論空気量未満となり、火炎の付近が還元雰囲気に保持されて、微粉炭の燃焼により発生したＮＯｘが還元されてＮＯｘの発生量を抑制する。内部保炎が実現された状態で、燃料ガスＧａが燃料ガス噴射口２から噴射され、二次空気Ｇｂが二次空気噴射口５から噴射されることにより微粉炭の酸化燃焼が行われる。このため、ＮＯｘの発生量を抑制しつつ、確実な着火となる。
【００９１】
図６は、比較例に係る燃焼バーナ１による燃料ガスＧａの燃焼方法を説明するための模式図である。図６に示す燃焼バーナ１は、供給部材９を備えていない。この場合、火炎は、燃料ノズル４の燃料ガス噴射口２の周囲で生成される外部保炎が実現されてしまう。外部保炎の場合、燃料ガスＧａが二次空気Ｇｂの高温高酸素なガスと混合された空間で火炎が生成されるため、ＮＯｘの発生量が増加する可能性が高い。図６の火炎は図５と同様に燃料ノズル噴射口２付近のみ記載され、火炉１１０の燃焼室１１１へと伸びる炎の記載は省略されている。
【００９２】
本実施形態においては、内部保炎が実現されるので、火炎温度の上昇が抑えられてＮＯｘの発生量が抑制される。また、内部保炎の場合、ＨＣＮ、ＣＮ、及びＮＨ２のような還元物質が生成される可能性が高くなる。還元物質により、ＮＯｘが生成されても、そのＮＯｘは、Ｎ２に還元される。内部保炎においては、還元物質の生成が期待できるので、これによっても、ＮＯｘの発生が抑制される。
【００９３】
なお、本実施形態において、供給口８から供給される二次空気Ｇｂの供給量が多い場合（例えば、ノズル投入空気量の４［％］の５倍となる２０[％]を超える多量の二次空気Ｇｂが供給口８から供給される場合）、着火性は良くなるものの、火炎温度が高くなるため、ＮＯｘの発生量が増大する可能性がある。供給口８から供給される二次空気Ｇｂの供給量が少ない場合（例えば、ノズル投入空気量の４［％］より少ない３[％]に至らない少量の二次空気Ｇｂが供給口８から供給される場合）、火炎温度が低下してＮＯｘの発生量は抑制されるものの、着火性が低くなり火炎の保炎が不安定になるとともに、燃焼されない未燃分の微粉炭の量が多くなり、二次空気噴射口５から噴射される二次空気Ｇｂにより微粉炭の酸化燃焼が増加し、この部分で火炎温度が高くなるため、ＮＯｘの発生量が増大する可能性がある。そのため、未燃分の微粉炭の量の増大を抑制しつつ、ＮＯｘの発生量が抑制されるように、ノズル投入空気量に対する供給口８から供給される二次空気Ｇｂの供給量の割合が最適値に設定される。ノズル投入空気量に対する供給口８から供給される二次空気Ｇｂの供給量の割合の最適値は、実験によって求めることができるし、燃焼バーナ１の構造及び寸法などに基づいて、シミュレーションによって求めることができる。
【００９４】
供給口８の位置が、燃料ガス噴射口２に近過ぎたり、供給口８が燃料ガス噴射口２の外側に配置されたりすると、内部保炎が安定して実現されない可能性がある。本実施形態においては、燃料ガス流路３の内側で、供給口８から供給された二次空気Ｇｂで内部保炎するように、供給口８は、燃料ガス噴射口２から、燃料ガス流路３の上流側に所定距離Ｄ離れた位置に配置される。一方、所定距離Ｄが長過ぎると、燃料ガス流路３の上流側（燃料ガス流路３の流入口側）で火炎が生成されることとなる。その結果、燃料ノズル４の温度が過度に上昇する可能性がある。そのため、燃料ノズル４の過度な温度上昇を抑制しつつ、内部保炎が安定して実現されるように、所定距離Ｄが最適値に設定される。所定距離Ｄの最適値は、実験によって求めることができるし、燃焼バーナ１の構造及び寸法などに基づいて、シミュレーションによって求めることができる。
【００９５】
また、本実施形態においては、燃料ガス流路３は、燃料ガス噴射口２に向かって、断面積が同じとなる。燃料ガス噴射口２の近傍で、燃料ガス流路３が窄まらせていると、流速が上昇し、内部保炎が出来ずに外部保炎に成り易い。逆に燃料ガス噴射口２の近傍で、燃料ガス流路３が広がっていると、流れが剥離して循環が始まり、この循環による渦で保炎することになり外部保炎に移行する。本実施形態においては、燃料ガス流路３を拡げずに、また窄まらせずにいるので、内部保炎が安定して実現される。
【００９６】
以上説明したように、本実施形態によれば、内部保炎が実現され、着火が安定し、ＮＯｘの発生量を抑制することができる。
【００９７】
＜第２実施形態＞
第２実施形態について説明する。以下の説明において、上述の実施形態と同一又は同等の構成部分については同一の符号を付し、その説明を簡略又は省略する。
【００９８】
図７及び図８は、本実施形態に係る供給部材９の一例を示す図である。図３に示したように、上述の実施形態においては、供給部材９の相互の間隔が横方向に等間隔で配置され、燃料ガス流路３において供給部材９が配置されている密度がほぼ均一であることとした。複数の供給部材９は、図に示す５本や３本である必要は必ずしもなく、適宜必要な本数を選定するものである。また複数の供給部材９は、中心軸ＡＸを含む第２の中心面に対して対称に配置されることが好ましい。
【００９９】
図７に示すように、複数の供給部材９のうち、横方向に関して両側の端に配置されている供給部材９の供給口８が、閉塞部材１４で閉じられてもよい。これにより、燃料ガス流路３の横方向中央部において、供給口８からの二次空気Ｇｂの供給量を多くすることができる。
【０１００】
例えば、ボイラ１００の負荷が高く、供給する微粉炭の量（給炭量）が多い運用をする場合、図７に示すように、両側の端に配置されている供給部材９の供給口８が、閉塞部材１４で閉じられて、供給口８からの二次空気Ｇｂが、燃料ガス流路３の横方向で第２の中心面と中心軸ＡＸとの交点に近い領域である横方向中央部に集中的に供給されてもよい。これにより、火炎は、専ら、燃料ガス流路３の横方向中央部で生成され、少なくとも横方向において二次空気噴射口５から噴出す二次空気Ｇｂにより火炎が着火することなくなるため、火炎がより第２の中心面に近い領域である横方向中央部へと集中して安定した内部保炎が実現される。また、確実な内部保炎により、還元物質によるＮＯｘの還元が促進され、ＮＯｘの低減に有効である。
【０１０１】
一方、ボイラ１００の運用条件が変化してボイラ１００の負荷が低く、給炭量を少なくする場合は燃料ガス流量も少なくなる。この場合、閉塞部材１４による閉塞が解除され、複数（本実施形態では５つ）の供給部材９の全ての供給口８が開けられてもよい。すなわち、図３に示した状態にしてもよい。これにより、供給口８からの二次空気Ｇｂは、燃料ガス流路３全体に対して、図７に示した状態よりも平均的に供給される。供給口８からの二次空気Ｇｂが、燃料ガス流路３に均一に供給されるので、火炎も、燃料ガス流路３において均一に生成される。また、火炎が均一に生成されることにより、着火性が低い難燃性の微粉炭が用いられても、その微粉炭を安定して着火させ内部保炎することができる。
【０１０２】
ボイラ１００の運用条件として、ボイラ１００の負荷や供給する微粉炭の量（給炭量）に合わせて両側の端に配置されている供給部材９の供給口８を開閉させるには、例えば、供給部材９内に供給口８に合致した位置に貫通穴のある図示しない供給部材内管を挿入しておき、これを図示しない回転駆動を燃焼バーナ１の外部から導入して、供給口８の開閉を実施してもよい。また、例えば、供給部材９の第１内面１３１に接続される第１端部９Ａと、第２内面１３２に接続される第２端部９Ｂ部分に図示しない蓋板を設置しておき、図示しない直進駆動を燃焼バーナ１の外部から導入して蓋板をスライド移動させて、両側の端に配置されている供給部材９へのガスの導通を遮断しても良い。両側の端に配置されている供給部材９の供給口８を開閉させる機構は、これらに限定されることはなく別形態でも良い。
【０１０３】
ボイラ１００の運用条件として、ボイラ１００の負荷や供給する微粉炭の量（給炭量）に合わせて、適切で安定した火炎形成が出来るので、好ましい。
【０１０４】
なお、着火性が良い微粉炭が用いられる場合、図７に示した状態にすることにより、燃料ガス流路３の横方向中央部に集めて着火させることができ、安定した内部保炎が実現される。また、内部保炎により、還元物質によるＮＯｘの還元が促進される。
【０１０５】
図８は、燃料ガス流路３の横方向で中心軸ＡＸを含む第２の中心面に近い領域である横方向中央部において供給部材９（供給口８）が配置されている配置密度が、燃料ガス流路３の周縁部において供給部材９（供給口８）が配置されている配置密度よりも高い例を示す。図８に示す例においても、供給口８からの二次空気Ｇｂは、燃料ガス流路３の横方向中央部に集中的に供給される。火炎は、専ら、燃料ガス流路３の横方向中央部で生成される。
【０１０６】
ボイラ１００の負荷や供給する微粉炭の量（給炭量）が所定の範囲に決定されているものについては、供給部材９を初めから供給口８を横方向中央部に集中的に設置するので、複雑な機構を設けることなく、安定した内部保炎が実現されるので好ましい。また、内部保炎の更なる安定化により、還元物質によるＮＯｘの還元が促進される。
【０１０７】
以上説明したように、供給部材９（供給口８）の配置を調整することができる。供給部材９（供給口８）の配置が調整されることによって、火炎の生成位置を調整することができる。
【０１０８】
なお、複数の供給部材９は、横方向に配置されてもよいし、縦方向に配置されてもよい。複数の供給部材が縦方向に配置される場合、供給部材９の第１端部９Ａは、第３内面１３３と接続され、供給部材９の第２端部９Ｂは、第４内面１３４と接続される。
【０１０９】
なお、図３及び図７は、供給部材９が５つ配置される例を示し、図８は、供給部材９が３つ配置される例を示した。供給部材９の数は、任意である。供給部材９の数は、例えば２つ以上５つ以下の範囲で定めることができる。
【０１１０】
また、上述の例では、各供給部材９に３つの供給口８が供給口の相互間の距離が同じとなるよう等間隔の配置位置で設けられることとした。供給部材９に設けられる供給口３の数は任意である。また各供給部材９の供給口３は、中心軸ＡＸを含む第１の中心面に対して対称に配置されることが好ましい。
【０１１１】
なお、供給口８の数が多い場合、着火性が良くなるが、供給部材９の縦方向上側付近と下側付近で燃料ガス流路３の内側で生成される火炎と、二次空気噴射口５から噴射された二次空気Ｇｂとの距離が短くなるため、火炎の温度が上昇しやすくなりＮＯｘの発生量が増加する可能性がある。供給部材９の縦方向で最上部の供給口８と第１内面１３１との距離、および縦方向で最下部の供給口８と第２内面１３２との距離は、供給口の相互間の距離よりも長く設定してもよい。供給口８の数が少ない場合、内部保炎が安定し、ＮＯｘの発生量を低減できるが、着火性が低くなる。そのため、使用する微粉炭の着火性（難燃性又は非難燃性）などを考慮して、ＮＯｘの発生量が低減されるように、供給口８の数と配置位置が設定されてもよい。
【０１１２】
＜第３実施形態＞
第３実施形態について説明する。以下の説明において、上述の実施形態と同一又は同等の構成部分については同一の符号を付し、その説明を簡略又は省略する。
【０１１３】
図９及び図１０は、本実施形態に係る供給部材９の一例を示す図である。図３などに示したように、上述の実施形態においては、複数の供給口８の大きさが、等しいこととした。
【０１１４】
図９に示すように、複数の供給口８の大きさが、異なってもよい。図９に示す例では、供給口８は、第１供給口８１と、第２供給口８２と、を含む。本実施形態では、第１供給口８１は中心軸ＡＸを含む第１の中心面に設置され、縦方向の上下に第２供給口８２が設置されている。第１供給口８１の開口サイズは、第２供給口８２の開口サイズよりも大きい。このため、第１供給口８１から供給される二次空気Ｇｂの供給量は、第２供給口８２から供給される二次空気Ｇｂの供給量よりも多い。
【０１１５】
第２供給口８２は、燃料ガス流路３の軸方向に垂直な断面において、燃料ガス流路３の中心軸ＡＸから第１供給口８１よりも離れた位置に配置される。第１供給口８１は、第２供給口８２よりも、燃料ガス流路８の中心軸ＡＸを含む第１の中心面に近い領域である縦方向中央部側に配置される。
【０１１６】
供給口８の大きさが調整されることによって、供給口８から供給される二次空気Ｇｂの供給量が調整される。図９に示した例によれば、燃料ガス流路８の縦方向中央部における供給口８から噴出す二次空気Ｇｂの供給量が増大するので、燃料ガス流路３の縦方向中央部において、着火の安定した強い火炎を生成することができる。これにより、安定した内部保炎が実現される。また、第１供給口８１の周囲の少なくとも一部に配置された第２供給口８２から、第１供給口８１から供給される二次空気Ｇｂよりも少ない供給量で二次空気Ｇｂが供給されるので、火炎の周辺においては、より還元雰囲気になるので、火炎におけるＮＯｘの還元効果を高めることができる。そのため、ＮＯｘの発生量を抑制することができる。
【０１１７】
図１０は、燃料ガス流路３の中心軸ＡＸを含む第１の中心面に近い領域である縦方向中央部において供給口８が配置されている配置密度が、燃料ガス流路３の縦方向周縁部において供給口８が配置されている配置密度よりも高い例を示す。図１０は、供給部材９の縦方向の中央部に供給口８が３つ集中して配置され、供給部材９の縦方向の両端部に供給口８が１つずつ配置される例を示す。図１０に示す例においても、燃料ガス流路３の縦方向中央部における供給口８から噴出す二次空気Ｇｂの供給量が増大するので、燃料ガス流路３の縦方向中央部において、着火の安定した強い火炎を生成することができる。また縦方向の両端部の第２供給口８２から供給される二次空気Ｇｂは少ないので、火炎の周辺においては、より還元雰囲気になるので、火炎におけるＮＯｘの還元効果を高めることがで、ＮＯｘの発生量を抑制することができる。
【０１１８】
＜第４実施形態＞
第４実施形態について説明する。以下の説明において、上述の実施形態と同一又は同等の構成部分については同一の符号を付し、その説明を簡略又は省略する。
【０１１９】
図１１は、本実施形態に係る燃焼バーナ１の一例を示す側断面図である。図１２は、本実施形態に係る燃焼バーナ１の一例を示す正面図である。
【０１２０】
図１１及び図１２に示すように、供給部材９は、燃料ガス流路３の内面１３の第１位置Ｑ１から第１の中心面側である縦方向中央部へと突出する第１供給部材９１と、第１位置Ｑ１と対向する燃料ガス流路３の内面１３の第２位置Ｑ２から第１の中心面側である縦方向中央部へと突出する第２供給部材９２と、を含む。
【０１２１】
供給口８は、燃料ガス流路３の横方向中央部に配置される。供給口８の形状は、配管断面のままの円形や、横方向へ偏平化した楕円形や、また図１２に示すように、供給口８の形状は、矩形でもよい。これにより、供給口８から供給される二次空気の噴出し位置とその噴出し方向を容易に制御できるので、火炎が偏ることなく、内部保炎を安定させることができる。
【０１２２】
以上説明したように、供給部材９（第１供給部材９１及び第２供給部材９２）は、内面１３から横方向中央部へと突出する突出部材でもよい。本実施形態においても、供給口８を軸方向に自由に適宜配置することができる。
【０１２３】
燃料ガス流路３の中心軸ＡＸを挟むように配置された第１供給部材９１及び第２供給部材９２から高温ガスである二次空気Ｇｂが燃料ガスＧｂに供給されることによって、二次空気Ｇｂの噴出し位置とその方向を制御できるので、火炎が偏ることなく、内部保炎を安定させることができる。また、ＮＯｘの発生量が抑制され、可燃性の揮発性の気化が促進される。
【０１２４】
なお、本実施形態においては、第１供給部材９１が第１内面１３１から突出するように設けられ、第２供給部材９２が第２内面１３２から突出するように設けられることとした。第１供給部材９１及び第２供給部材９２の一方が第３内面１３３から第２の中心面側である横方向中央部へと突出するように設けられ、他方が第４内面１３４から第２の中心面側である横方向中央部へと突出するように設けられてもよい。
【０１２５】
なお、本実施形態においては、２つの供給部材９（第１供給部材９１及び第２供給部材９２）が配置されることとした。内面１３から突出する、３つ以上の任意の数の供給部材９が配置されてもよい。それら供給部材９は、第１内面１３１から突出するように設けられてもよいし、第２内面１３２から突出するように設けられてもよいし、第３内面１３３から突出するように設けられてもよいし、第４内面１３４から突出するように設けられてもよい。
【０１２６】
＜第５実施形態＞
第５実施形態について説明する。以下の説明において、上述の実施形態と同一又は同等の構成部分については同一の符号を付し、その説明を簡略又は省略する。
【０１２７】
図１３は、本実施形態に係る第１供給部材９１と、第２供給部材９２の少なくとも一方の一例を示す側断面図であり、図１３は特に第２供給部材９２を示している。第４実施形態と同様、第１供給部材９１は第１内面１３１から、第２供給部材９２は第２内面１３２から第１の中心面側である縦方向中央部へと突出するように設けられる。
【０１２８】
第１供給部材９１及び第２供給部材９２のそれぞれは、供給流路に面する内面と、内面の反対側を向く外面とを有する。  本実施形態において、第１供給部材９１と第２供給部材９２の高温ガスを噴出する部分である供給口８に続く外面は、中心軸ＡＸと平行な仮想線Ｌ１に対して燃料ガス流路３の下流側を向く方向へ仮想線Ｌ１との距離が大きくなるよう傾斜する第１傾斜面１５Ａと、燃料ガス流路３の下流側を向く方向へ向かって第１傾斜面１５Ａとの距離が大きくなるように傾斜する第２傾斜面１５Ｂと、燃料ガス流路３の下流側を向く前面１５Ｄと、を含む。供給口８は、供給部材９の前面１５Ｄに設けられる。
【０１２９】
本実施形態において、供給部材９の高温ガスを噴出す部分の断面の外形は、三角形（楔形）である。第１傾斜面１５Ａと第２傾斜面１５Ｂとの間のコーナー部（頂点）は、燃料ガス流路３の上流側を向く。供給部材９の高温ガスを噴出す部分は横方向に長い三角柱形状であってもよいし、円錐形状であってもよい。
【０１３０】
また供給部材９の高温ガスを噴出す部分の断面の外形は、三角形（楔形）でなくても、角部分を丸くした疑似三角形や、さらに角部分に曲率を設けた疑似半円状であってもよい。
【０１３１】
燃料ガス流路３で下流側へと流れる燃料ガスＧａは、供給部材９のコーナー部において縦方向で上下方向へと分離され、２つの方向に流れる。燃料ガスＧａの一部は、第１傾斜面１５Ａに沿って流れる。燃料ガスＧａの一部は、第２傾斜面１５Ｂに沿って流れる。燃料ガスＧａは、第１傾斜面１５Ａ及び第２傾斜面１５Ｂに沿って流れた後、燃料ガス流路の下流側に設けた供給部材９の前面１５Ｄ側に巻き込むように流れる逆流域が発生する。供給部材９のコーナー部に当たった燃料ガスＧａは、供給部材９から離れずに、供給口８が設けられた供給部材９２の前面１５Ｄ側に大きな逆流域として流れ込む。そのため、供給部材９２の前面１５Ｄにおいて、保炎状態がより確実に実現される。
【０１３２】
すなわち、供給流路１１は、供給口８から供給される二次空気の噴出しによる保炎機構に加えて、第１傾斜面１５Ａと第２傾斜面１５Ｂと前面１５Ｄによる逆流域として流れ込む保炎機構の両方を保有する。これにより、内部保炎状態がより確実に行なわれる。
【０１３３】
＜第６実施形態＞
第６実施形態について説明する。以下の説明において、上述の実施形態と同一又は同等の構成部分については同一の符号を付し、その説明を簡略又は省略する。
【０１３４】
図１４、図１５、及び図１６は、本実施形態に係る供給部材９の一例を示す断面図である。
【０１３５】
図１４及び図１５は、外形が円形である供給部材９の一例を示す。本実施形態においては、供給部材９の外周面に、微粉炭から供給部材９を保護する保護膜１７が設けられる。
【０１３６】
保護膜１７は、少なくとも燃料ガス流路３の上流側を向く供給部材９の外面に設けられる。図１４は、供給部材９の外面の全域に保護膜１７が設けられた例を示す。図１５は、燃料ガス流路３の上流側を向く供給部材９の外面の一部に保護膜１７が設けられた例を示す。
【０１３７】
なお、図１６に示すように、断面が三角形である供給部材９のうち、燃料ガス流路３の上流側を向く一部の領域に保護膜１７が設けられてもよい。
【０１３８】
供給部材９は、耐熱性と耐酸化性に優れたステンレス鋼を含む。保護膜１７は、セラミックスを含む。
【０１３９】
保護膜１７はアルミナ、シリカ、炭化ケイ素、ジルコニアやこれらの混合物などのセラミックスを用いることができる。保護膜１７は供給部材９の外周面を覆うように成形・焼成されて、供給部材９に高温接着剤で接合したり、スリーブ状に形成して挿入することで固定される。また溶射で供給部材９の外周面に直接に形成してもよい。
【０１４０】
また、保護膜１７はセラミックスに限らず、高クロム系鋳鉄などの高硬度金属を使用することもできる。例えば、金属製スリーブの外側を硬化肉盛り被覆させてもよい。
【０１４１】
燃料ガスＧａの微粉炭が供給部材９と衝突すると、供給部材９が摩耗し、供給部材９が劣化する可能性がある。
【０１４２】
保護膜１７は、耐摩耗膜として機能する。本実施形態においては、保護膜１７により、微粉炭の衝突による供給部材９の摩耗による劣化が抑制される。これにより、供給部材９の長寿命化を図ることができる。
【０１４３】
なお、供給部材９が、セラミックスで形成されてもよい。
【０１４４】
＜第７実施形態＞
第７実施形態について説明する。以下の説明において、上述の実施形態と同一又は同等の構成部分については同一の符号を付し、その説明を簡略又は省略する。
【０１４５】
上述の第１実施形態から第６実施形態においては、供給口８から供給される酸素が含む高温ガスは、二次空気流路６から分岐した二次空気Ｇｂの一部であることとした。
【０１４６】
図１７は、本実施形態に係る燃焼バーナ１の一例を示す側断面図である。図１７に示すように、供給部材９は、供給口８と結ばれる供給流路１１を有する。燃焼バーナ１の二次空気ノズル７より外側の別位置に配置されている高温ガス供給装置１２が、供給流路１１と接続される。供給口８は、高温ガス供給装置１２から供給された高温ガスＧｃを、燃料ガス流路３に供給する。
【０１４７】
このように、二次空気流路６の二次空気Ｇｂではなく、燃焼バーナ１の外側に配置されている高温ガス供給装置１２からの高温ガスＧｃが、燃料ガス流路３に供給されてもよい。
【０１４８】
また、高温ガス供給装置１２から供給され、供給口８を介して燃料ガス流路３に供給される高温ガスＧｃは、二次空気流路６を流れる二次空気Ｇｂよりも温度が高いガスでもよく、また酸素濃度が高いガスでもよい。
【０１４９】
高温ガスＧｃは、酸素ガス（１００％酸素）でもよいし、二次空気Ｇｂの酸素分圧よりも高い酸素分圧を有するガスでもよい。
【０１５０】
例えば、図１に示した空気供給管１２７を流れる空気を分岐させ、その分岐させた空気を図示しないエアセパレータで処理して、酸素濃度を高めたガスを生成してもよい。そのガスを加熱装置で処理して、酸素濃度が高い高温ガスＧｃを生成し、また図示しない熱交換器で加熱する加熱装置を保有してもよい。この場合、高温ガス供給装置１２は、エアセパレータ及び加熱装置を含む。
【０１５１】
以上説明したように、燃焼バーナ１の外側に配置される高温ガス供給装置１２を使うことにより、任意の組成及び任意の温度の高温ガスＧｃを供給口８から供給することができる。二次空気Ｇｂよりも酸素濃度が高い高温ガスＧｃが供給口８から供給されることにより、燃料ガス流路３の燃料ガス噴射口２よりも燃料ガス流れ方向の上流側の位置となる内側で、確実に火炎を生成することができ、さらに内部保炎を安定して実現することができる。
【０１５２】
＜第８実施形態＞
第８実施形態について説明する。以下の説明において、上述の実施形態と同一又は同等の構成部分については同一の符号を付し、その説明を簡略又は省略する。
【０１５３】
図１８は、本実施形態に係る燃焼バーナ１の一例を示す模式図である。図１８に示すように、燃焼バーナ１は、供給口８からの酸素を含む高温ガスの供給量を調整する調整装置１６を備えている。調整装置１６は、高温のガスでも圧力損失が少なく流量調整が可能な流路面積を調整可能な装置であり、例えばボリュームダンパを含み、供給口８から供給される高温ガスの供給量を調整可能である。
【０１５４】
図１８に示す例では、供給部材９が縦方向に複数配置される。複数の供給部材９の供給流路１１と接続される配管のそれぞれに、調整装置１６が設けられる。これにより、複数の供給部材９の供給口８のそれぞれから供給される高温ガスの供給量を個別に調整することができる。
【０１５５】
以上説明したように、本実施形態によれば、供給口８から供給される高温ガスの供給量を調整して、火炎の強さを調整することができる。これにより、火炎の位置を中心軸ＡＸを中心とした中央部へと集中するように調整が容易になり、より安定した内部保炎が実現される。また、確実な内部保炎により、還元物質によるＮＯｘの還元が促進され、ＮＯｘの低減に有効である。
【０１５６】
＜第９実施形態＞
第９実施形態について説明する。以下の説明において、上述の実施形態と同一又は同等の構成部分については同一の符号を付し、その説明を簡略又は省略する。
【０１５７】
図１９は、本実施形態に係る燃焼バーナ１の一例を示す側断面図である。図２０は、図１９のＡ−Ａ線断面図である。
【０１５８】
本実施形態は、供給口８から供給される酸素を含む高温ガスＧａを、二次空気流路６から効率良く供給流路１１に流入させるものである。
【０１５９】
供給部材９は、二次空気流路６に配置された流入口１０と、流入口１０において、二次空気流路６の内部に突出した流路関止め部１３５とを有する。流路関止め部１３５は、流入口１０のうち、二次空気Ｇｂの流れの下流側の部分から二次空気流路６の内部に突出する。
【０１６０】
二次空気流路６の二次空気Ｇｂの一部は、流路関止め部１３５に衝突して流れ方向を供給流路１１内へと変換する。一方、二次空気流路６の二次空気Ｇｂの流れは、流路関止め部１３５が流れの抵抗になるので、圧力損失が発生する。
【０１６１】
このため、二次空気Ｇｂの一部が流路関止め部１３５で流れ方向を変えて供給流路１１を経由して供給口８から燃料ガス流路３に供給されるまでの流れによる圧力損失およびその流量は、二次空気流路６を流れて流路関止め部１３５で流れの抵抗を受けた後に二次空気噴出口５へと流出する二次空気Ｇｂの流れによる圧力損失およびその流量と、流量配分のバランスを容易に取ることができるようになり、二次空気Ｇｂの一部を効率良く供給流路１１に流入させることができる。これにより、供給口８から噴出す二次空気流量を安定して供給することができるので、内部保炎をより一層に安定して実現することができる。
【０１６２】
＜第１０実施形態＞
第１０実施形態について説明する。以下の説明において、上述の実施形態と同一又は同等の構成部分については同一の符号を付し、その説明を簡略又は省略する。
【０１６３】
図２１は、本実施形態に係る燃焼バーナ１の一例を示す側断面図である。図２２は、図２１のＢ−Ｂ線断面図である。
【０１６４】
本実施形態は、供給口８から供給される酸素を含む高温ガスＧａを、二次空気流路６から、さらに効率良く供給流路１１に流入させるものである。
【０１６５】
供給部材９は、二次空気流路６に配置された流入口１０と、流入口１０において、二次空気流路６内部にガス収集部１３６とを有する。
【０１６６】
ガス収集部１３６は、流入口１０のうち、二次空気Ｇｂの流れの下流側の部分を囲む円弧部１３６Ａと、横方向に関して円弧部１３６Ａの両側から二次空気Ｇｂの流れの上流側に延在する突出部１３６Ｂとを含む。２つの突出部１３６Ｂの間に、二次空気Ｇｂが流入する流入口１３６Ｃが設けられる。二次空気流路６を流れる二次空気Ｇｂの少なくとも一部は、流入口１３６Ｃから２つの突出部１３６Ｂの間の空間に流入し、流入口１０に収集される。
【０１６７】
二次空気流路６の二次空気Ｇｂの一部は、ガス収集部１３６に導入されて流れ方向を供給流路１１内へと変換する。一方、二次空気流路６の二次空気Ｇｂの流れは、ガス収集部１３６を回避して流れるために、流れの抵抗が発生して、圧力損失が発生する。
【０１６８】
このため、二次空気Ｇｂの一部がガス収集部１３６に導入されて供給流路１１を経由して供給口８から燃料ガス流路３に供給されるまでの流れによる圧力損失およびその流量は、二次空気流路６を流れてガス収集部１３６周辺で流れの抵抗を受けた後に二次空気噴出口５へと流出する二次空気Ｇｂの流れによる圧力損失およびその流量と、流量配分のバランスを容易に取ることができるようになり、二次空気Ｇｂの一部を効率良く供給流路１１に流入させることができる。これにより、供給口８から噴出す二次空気流量を安定して供給することができるので、内部保炎をより一層に安定して実現することができる。
【符号の説明】
【０１６９】
１  燃焼バーナ
２  燃料ガス噴射口
３  燃料ガス流路
４  燃料ノズル
５  二次空気噴射口
６  二次空気流路
７  二次空気ノズル
８  供給口
９  供給部材
１０  流入口
１１  供給流路
１２  高温ガス供給装置
１３  内面
１４  閉塞部材
１５Ａ  第１傾斜面
１５Ｂ  第２傾斜面
１６  調整装置
１７  保護膜
２０  補助空気噴射口
２１  補助空気流路
２２  補助空気ノズル
７１  二次空気ノズル第１内面
７２  二次空気ノズル第２内面
８１  第１供給口
８２  第２供給口
９１  第１供給部材
９２  第２供給部材
１００  ボイラ
１１０  火炉
１１１  燃焼室
１１２  煙道
１１３  排ガス流路
１１４  エアヒータ
１２０  燃焼装置
１２１  微粉炭供給装置
１２２  空気供給装置
１２３  微粉炭機
１２４  微粉炭供給管
１２５  送風機
１２６  風箱
１２７  空気供給管
１３１  第１内面
１３２  第２内面
１３３  第３内面
１３４  第４内面
１３５  流路関止め部
１３６  ガス収集部
１４０  蒸気発生装置
１４１  過熱器
１４２  再熱器
１４３  節炭器
１４４  アディショナルエアポート
ＡＸ  中心軸
Ｄ  所定距離
Ｇａ  燃料ガス
Ｇｂ  二次空気
Ｇｃ  高温ガス
Ｇｄ  補助空気
Ｐ１  供給位置
Ｐ２  噴射位置
θ  角度
【図１】
0006517039.tif 000002
【図２】
0006517039.tif 000003
【図３】
0006517039.tif 000004
【図４】
0006517039.tif 000005
【図５】
0006517039.tif 000006
【図６】
0006517039.tif 000007
【図７】
0006517039.tif 000008
【図８】
0006517039.tif 000009
【図９】
0006517039.tif 000010
【図１０】
0006517039.tif 000011
【図１１】
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【図１２】
0006517039.tif 000013
【図１３】
0006517039.tif 000014
【図１４】
0006517039.tif 000015
【図１５】
0006517039.tif 000016
【図１６】
0006517039.tif 000017
【図１７】
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【図１８】
0006517039.tif 000019
【図１９】
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【図２０】
0006517039.tif 000021
【図２１】
0006517039.tif 000022
【図２２】
0006517039.tif 000023