(57)【要約】    【課題】  安価な低品質の微粉炭を燃料とし、而も着火の容易性と、燃焼の安定性を確保する微粉炭燃焼用バーナを提供する。    【解決手段】  炉壁面１に形成された凹孔３と、該凹孔と同心に配設され炉心側先端が開口された有底筒状のチャンバ６と、該チャンバの底部８に開口する第１噴出部９と、前記チャンバと前記凹孔との間に形成されるリング状空間１４の第２噴出部１２とを具備し、前記炉心側先端は前記炉壁面と同一又は略同一位置であり、前記第１噴出部から微粉炭１８と共に第１次燃焼用空気１７が噴出され、前記第２噴出部から第２次燃焼用空気２１が噴出される様構成された。    【選択図】          図３
2008145006.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
炉壁面に形成された凹孔と、該凹孔と同心に配設され炉心側先端が開口された有底筒状のチャンバと、該チャンバの底部に開口する第１噴出部と、前記チャンバと前記凹孔との間に形成されるリング状空間の第２噴出部とを具備し、前記炉心側先端は前記炉壁面と同一又は略同一位置であり、前記第１噴出部から微粉炭と共に第１次燃焼用空気が噴出され、前記第２噴出部から第２次燃焼用空気が噴出される様構成されたことを特徴とする微粉炭燃焼用バーナ。
【請求項２】
前記底部に第３噴出部が開口され、該第３噴出部は前記チャンバ内に温度調節用空気を噴出する請求項１の微粉炭燃焼用バーナ。
【請求項３】
前記チャンバの先端部には円周等間隔で複数のスリットが穿設された請求項１の微粉炭燃焼用バーナ。
【請求項４】
前記チャンバの先端部は先端に向けて拡径したスカート部となっており、前記スリットの長さＳは前記スカート部より基端側方向に延びる様に形成された請求項３の微粉炭燃焼用バーナ。
【請求項５】
前記スリットの長さＳはチャンバ外径Ｄ、チャンバ全長Ｌに対して、Ｓ／Ｄ≧０．２、Ｓ≦０．１Ｌである請求項３の微粉炭燃焼用バーナ。
【請求項６】
前記スリットの長さＳは前記凹孔の径の略１／１０、又は１００ｍｍより大きい請求項３の微粉炭燃焼用バーナ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は微粉炭ボイラ等に用いられる微粉炭燃焼用バーナ、特に低品質の微粉炭を安定燃焼させ得る微粉炭燃焼用バーナに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
微粉炭を燃料とする微粉炭ボイラに於いては、従来揮発成分が多く、着火の容易性、火炎の安定性に優れた瀝青炭が用いられていたが、近年では揮発成分が少ない安価な無煙炭、半無煙炭或はオイルコークス等、低品質の微粉炭を燃料とすることが要求されている。
【０００３】
微粉炭の着火、燃焼は、微粉炭が加熱されることで揮発成分が発生し、先ず揮発成分に着火され、次に微粉炭本体に着火するという過程を経る。従って、揮発成分の少ない無煙炭、半無煙炭或はオイルコークス等の微粉炭では、着火し難く、又燃焼及び火炎の安定性に欠けるという欠点がある。
【０００４】
この為、揮発成分の少ない微粉炭を着火し、安定して自立燃焼させる為には、少ない揮発成分でも着火する様な高温状態で微粉炭を供給する必要がある。従って、揮発成分の少ない微粉炭を燃料とする微粉炭燃焼用バーナでは、微粉炭燃焼用バーナが炉内壁面に直接開口し、炉内からの熱を受けて高温状態となる様な構造となっている。
【０００５】
一方で、微粉炭燃焼用バーナが高温となることで、熱膨張による歪みが大きくなり、バーナの形状が変形する。形状の変形は微粉炭、１次空気、２次空気の流動状態に影響を与え、燃焼を不安定にする要因となる。
【０００６】
【特許文献１】特表平１０−５０１０５６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は斯かる実情に鑑み、安価な低品質の微粉炭を燃料とし、而も着火の容易性と、燃焼の安定性を確保する微粉炭燃焼用バーナを提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、炉壁面に形成された凹孔と、該凹孔と同心に配設され炉心側先端が開口された有底筒状のチャンバと、該チャンバの底部に開口する第１噴出部と、前記チャンバと前記凹孔との間に形成されるリング状空間の第２噴出部とを具備し、前記炉心側先端は前記炉壁面と同一又は略同一位置であり、前記第１噴出部から微粉炭と共に第１次燃焼用空気が噴出され、前記第２噴出部から第２次燃焼用空気が噴出される様構成された微粉炭燃焼用バーナに係るものである。
【０００９】
又本発明は、前記底部に第３噴出部が開口され、該第３噴出部は前記チャンバ内に温度調節用空気を噴出する微粉炭燃焼用バーナに係るものである。
【００１０】
又本発明は、前記チャンバの先端部には円周等間隔で複数のスリットが穿設された微粉炭燃焼用バーナに係り、又前記チャンバの先端部は先端に向けて拡径したスカート部となっており、前記スリットの長さＳは前記スカート部より基端側方向に延びる様に形成された微粉炭燃焼用バーナに係り、又前記スリットの長さＳはチャンバ外径Ｄ、チャンバ全長Ｌに対して、Ｓ／Ｄ≧０．２、Ｓ≦０．１Ｌである微粉炭燃焼用バーナに係り、更に又前記スリットの長さＳは前記凹孔の径の略１／１０、又は１００ｍｍより大きい微粉炭燃焼用バーナに係るものである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、炉壁面に形成された凹孔と、該凹孔と同心に配設され炉心側先端が開口された有底筒状のチャンバと、該チャンバの底部に開口する第１噴出部と、前記チャンバと前記凹孔との間に形成されるリング状空間の第２噴出部とを具備し、前記炉心側先端は前記炉壁面と同一又は略同一位置であり、前記第１噴出部から微粉炭と共に第１次燃焼用空気が噴出され、前記第２噴出部から第２次燃焼用空気が噴出される様構成されたので、炉内、火炎からの加熱により、前記第１次燃焼用空気、前記第２次燃焼用空気が加熱されて噴出される微粉炭が高温化され、揮発成分の少ない微粉炭でも安定して自立燃焼することが可能となる。
【００１２】
又本発明によれば、前記底部に第３噴出部が開口され、該第３噴出部は前記チャンバ内に温度調節用空気を噴出するので、チャンバ内部の温度調整が可能であり、微粉炭の品質に応じた自立燃焼を可能とする。
【００１３】
又本発明によれば、前記チャンバの先端部には円周等間隔で複数のスリットが穿設されたので、チャンバの熱膨張による形状の変更を防止し、前記第１次燃焼用空気、前記第２次燃焼用空気の偏流、流れの乱れを防止し、チャンバが高温となった状態でも、安定した燃焼を可能とする。
【００１４】
又本発明によれば、前記チャンバの先端部は先端に向けて拡径したスカート部となっており、前記スリットの長さＳは前記スカート部より基端側方向に延びる様に形成されたので、前記第２次燃焼用空気の偏流、流れの乱れに影響を及し易い、スカート部の熱変形が防止され、安定した燃焼を可能とする。
【００１５】
又本発明によれば、前記スリットの長さＳはチャンバ外径Ｄ、チャンバ全長Ｌに対して、Ｓ／Ｄ≧０．２、Ｓ≦０．１Ｌであるので、スリットを形成した場合でも、バーナチャンバの剛性が保たれ、安定した燃焼を可能とする。
【００１６】
更に又本発明によれば、前記スリットの長さＳは前記凹孔の径の略１／１０より、又は１００ｍｍ大きいので、熱変形が生じ易い部分について、効果的に熱歪みの発生を防止できるという優れた効果を発揮する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、図面を参照しつつ本発明を実施する為の最良の形態を説明する。
【００１８】
先ず、図１、図２に於いて、本発明に係る微粉炭燃焼用バーナについて説明する。
【００１９】
図１中、１は微粉炭焚きボイラの炉壁であり、耐火煉瓦又は水冷壁管等の耐熱材料により構成されている。前記炉壁１の所要箇所に、所要数の微粉炭燃焼用バーナ２が設けられる。
【００２０】
以下、微粉炭燃焼用バーナ２について説明する。
【００２１】
前記炉壁１には該炉壁１を貫通する凹孔３が設けられ、該凹孔３の炉内側周縁部は炉心に向って拡径するテーパ部４が形成されている。
【００２２】
前記炉壁１の外周側には該炉壁１の外周面と所要の間隔を隔ててバーナカバー５が設けられ、該バーナカバー５を貫通し、該バーナカバー５に支持されるバーナチャンバ６が前記凹孔３と同心に設けられている。
【００２３】
該バーナチャンバ６は概略円筒形状であり、基端部（炉心から離反する側）近傍で前記バーナカバー５に支持されている。前記バーナチャンバ６の先端部には炉心に向って拡径するテーパ形状のスカート部７が形成され、基端部は底部８によって閉塞されている。
【００２４】
該底部８には偏心した位置に第１噴出部９が開口され、該第１噴出部９からは微粉炭１８と共に所要温度に加熱された第１次燃焼用空気１７が噴出される。又前記底部８には偏心した位置に第３噴出部１１が開口され、該第３噴出部１１からは温度調節用空気１０が噴出される（図３参照）。
【００２５】
前記スカート部７と前記テーパ部４との間にはリング漏斗状の第２噴出部１２が形成される。又、前記炉壁１と前記バーナカバー５との間に形成される空間１３、前記バーナチャンバ６と前記凹孔３との間に形成される空間１４によって２次空気導通路１５が構成され、該２次空気導通路１５は前記第２噴出部１２に連通している。
【００２６】
前記空間１３には前記凹孔３の周囲に所要間隔で可変旋回羽根１６が配設され、該可変旋回羽根１６は前記凹孔３の中心線と平行な回転軸を有し、該回転軸を中心として全ての可変旋回羽根１６が同期して回転する様になっている。
【００２７】
以下、図３を参照して作動を説明する。
【００２８】
前記第１噴出部９より前記第１次燃焼用空気１７と共に無煙炭、半無煙炭或はオイルコークス等、揮発成分の少ない前記微粉炭１８を噴出すると、前記第１次燃焼用空気１７、前記微粉炭１８が前記バーナチャンバ６から炉内に向って噴出される。又、前記第１噴出部９は偏心しているので、前記バーナチャンバ６内部に内部循環流１９が発生する。
【００２９】
前記空間１３より第２次燃焼用空気２１を導入すると、前記可変旋回羽根１６により偏向され、前記バーナチャンバ６の周りを旋回する様に前記空間１４を流動し、前記第２噴出部１２から炉内に拡大する旋回流として噴出する。又、拡大する旋回流として噴出することから、前記バーナチャンバ６の前方に外部循環流２２が発生する。
【００３０】
前記第１次燃焼用空気１７による前記内部循環流１９が形成され、又前記第２次燃焼用空気２１による前記外部循環流２２が発生することで、前記内部循環流１９、前記外部循環流２２が炉内の熱、火炎２３の熱により加熱され、高温となる。従って、前記内部循環流１９、前記外部循環流２２を通って噴射される微粉炭が、高温化され、揮発成分が発生して点火、燃焼される。
【００３１】
而して、本発明に係る微粉炭燃焼用バーナでは、揮発成分の少ない微粉炭１８であっても、安定して点火、燃焼させることができる。
【００３２】
尚、前記第３噴出部１１から前記温度調節用空気１０が噴出されると、該温度調節用空気１０は前記内部循環流１９の内部、前記外部循環流２２の内部を直進して噴出される為、前記内部循環流１９を押出し、或は該内部循環流１９、前記外部循環流２２の循環強さを弱めることとなる。従って、前記温度調節用空気１０の噴出の有無、或は流量の調整で、前記バーナチャンバ６内部の温度調整をすることができる。従って、含有される揮発成分に適した燃焼状態を実現することができる。
【００３３】
上記した様に、本発明に係る微粉炭燃焼用バーナでは、揮発成分の少ない微粉炭１８を安定に燃焼させる為、前記バーナチャンバ６内部を高温化している。従って、該バーナチャンバ６自体の温度も上昇している。この為、該バーナチャンバ６の熱膨張による歪み、即ち該バーナチャンバ６の変形が考慮されなければならない。
【００３４】
該バーナチャンバ６、特に先端部は炉内に露出しているので、炉内からの熱、前記外部循環流２２からの熱により直接加熱され、歪みによる変形は無視できないものと考えられる。前記スカート部７が変形した場合、前記第２噴出部１２の間隙が円周で不均一となり、前記火炎２３に供給する前記第２次燃焼用空気２１が場所により過不足を生じ、或は拡大する旋回流に乱れを生じ、安定した前記外部循環流２２を形成できないという問題を生じる。
【００３５】
斯かる問題を解消する為、前記バーナチャンバ６先端部にスリット２４を複数本、即ち少なくとも２本刻設する。刻設する位置は円周方向で等間隔とし、好ましくは４本とする。
【００３６】
該スリット２４は、前記バーナチャンバ６の中心線と平行であり、先端から基端側に延びる長さＳを有している。
【００３７】
又、前記スリット２４の長さＳを、少なくとも前記スカート部７より基端側に延びる長さとすると、該スカート部７での円周方向の連続性が前記スリット２４によって切断されることで、膨張に対する円周方向に対する拘束がなくなり、又前記バーナチャンバ６の先端は自由端であるので軸心方向の拘束もない。従って、熱膨張が拘束されることがなく、熱歪みの発生が抑制され、変形が防止される。
【００３８】
特に、前記スカート部７の部分の熱変形が防止されることで、前記第２噴出部１２の形状の変形が防止でき、前記第２次燃焼用空気２１の偏流、乱れがなくなり、高温での微粉炭燃焼用バーナによる燃焼が安定する。
【００３９】
熱歪みの発生を防止するには、前記スリット２４の長さは長い方が好ましいが、該スリット２４を必要以上に長くすると、前記バーナチャンバ６単体としての剛性が低下し、熱歪み、熱応力又圧力変動、振動等に対する形状維持力が低下する。従って、前記バーナチャンバ６が前記バーナカバー５に設けられた状態で、例えば圧力変動、振動等に対して必要な剛性を保持する為に、前記スリット２４は、長さＳについてＳ／Ｄ≧０．２、Ｓ≦０．１Ｌとする。
【００４０】
前記バーナチャンバ６で炉内からの熱、前記火炎２３の熱の影響を最も受ける部分は、先端部であり、又基部は前記第２次燃焼用空気２１によって冷却されているので、前記スリット２４は熱影響の大きい部分に設けられていれば充分である。
【００４１】
又、熱影響が大きく、歪みが問題となる部分は、経験上、前記バーナチャンバ６の先端から凹孔の径に対して略１／６、又は略１００ｍｍであり、従って、前記スリット２４の長さＳは前記凹孔の径の略１／１０、又は１００ｍｍより大きくする。
【００４２】
上記した様に前記スリット２４の長さＳは、少なくとも前記スカート部７の長さより長い、又はＳ／Ｄ≧０．２、Ｓ≦０．１Ｌとし、又は前記凹孔の径に対して略１／１０、又は１００ｍｍより大きくする、の少なくとも１つの条件を満す様にすることで、効果的な変形防止効果が得られる。
【００４３】
又、前記スリット２４の本数については、前記バーナチャンバ６の直径等を考慮して設定され、該バーナチャンバ６の剛性が低下しない様に、又熱歪みが大きくならない様に設定され、経験的には円周４等分した位置に４本程度設ければ好ましい。又、多数設けても、多くすることに対して、歪み減少の効果は少なく、実用上は最大８本程度とする。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明に係る微粉炭燃焼用バーナの概略側断面図である。
【図２】該微粉炭燃焼用バーナの正面図である。
【図３】本発明の実施の形態の作用を示す説明図である。
【符号の説明】
【００４５】
１              炉壁
２              微粉炭燃焼用バーナ
３              凹孔
４              テーパ部
５              バーナカバー
６              バーナチャンバ
７              スカート部
８              底部
９              第１噴出部
１０            温度調節用空気
１１            第３噴出部
１２            第２噴出部
１４            空間
１７            第１次燃焼用空気
１８            微粉炭
１９            内部循環流
２１            第２次燃焼用空気
２２            外部循環流
２３            火炎
２４            スリット
【図１】
2008145006.tif 000003
【図２】
2008145006.tif 000004
【図３】
2008145006.tif 000005