(57)【要約】      （修正有）【課題】固体を含む燃料を用いる燃焼バーナにおいて、耐久性を高くする。【解決手段】固体燃料と空気とを混合した燃料ガスを吹き込み可能であり、燃料を供給する燃料供給管２６と接続される燃料ノズル５１と、燃料ノズルの外側から空気を吹き込み可能な燃焼バーナ用空気ノズル５２と、燃料ノズルの先端近傍における軸心側に設けられる少なくとも１つの保炎器５４と、を備え、燃料ノズル５１は、内周面の全面に耐摩耗部材が配置されている。【選択図】図４
0003204014.tif 000002
【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
固体燃料と空気とを混合した燃料ガスを吹き込み可能であり、燃料を供給する燃料供給管と接続される燃料ノズルと、
該燃料ノズルの外側から空気を吹き込み可能な燃焼バーナ用空気ノズルと、
前記燃料ノズルの先端近傍における軸心側に設けられる少なくとも１つの保炎器と、を備え、
前記燃料ノズルは、内周面の全面に耐摩耗部材が配置されていることを特徴とする燃焼バーナ。
【請求項２】
前記保炎器は、前記燃料ノズルの先端近傍に配置され、前記燃料ノズルの先端に向かうにしたがって、幅が広くなる形状であり、
前記保炎器は、幅が広くなる面に耐摩耗部材が配置されていることを特徴とする請求項１に記載の燃焼バーナ。
【請求項３】
前記保炎器の前記燃料ガスの流れ方向の下流側の延長線上に配置された板形状の整流板を有し、
前記整流板は、前記燃料ガスの流れ方向に沿った面の全域に耐摩耗部材が配置されていることを特徴とする請求項１または２に記載の燃焼バーナ。
【請求項４】
前記整流板は、前記燃料ガスの流れ方向において、前記保炎器と離間していることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の燃焼バーナ。
【請求項５】
前記保炎器は、水平方向に沿って鉛直方向に所定隙間をもって平行をなす２つの第１保炎部材と、鉛直方向に沿って水平方向に所定隙間をもって平行をなす２つの第２保炎部材とが交差するように配置されることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の燃焼バーナ。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本考案は、発電用または工場用などのために蒸気を生成するためのボイラに適用される燃焼バーナに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば、従来の微粉炭焚きボイラは、中空形状をなして鉛直方向に設置される火炉を有し、この火炉壁に複数の燃焼バーナが周方向に沿って配設されると共に、上下方向に複数段にわたって配置されている。この燃焼バーナは、石炭が粉砕された微粉炭（燃料）と１次空気（空気）との混合気が供給されると共に、高温の燃焼バーナ用空気（Ｃｏａｌ２次空気）が供給され、この混合気と燃焼バーナ用空気を火炉内に吹き込むことで火炎を形成し、この火炉内で燃焼可能となっている。そして、この火炉は、上部に煙道が連結され、この煙道に排ガスの熱を回収するための過熱器、再熱器、節炭器などが設けられており、火炉での燃焼により発生した排ガスと水との間で熱交換が行われ、蒸気を生成することができる。
【０００３】
ここで、微粉炭焚きのボイラの燃焼バーナは、燃料が固体であるため、燃料が流通する領域に配置されている部材に燃料が接触する。このため、燃料の通路等に摩耗が生じる恐れがある。これに対して、特許文献１には、通路や内部に配置された整流板を高クロム鋼で形成すること、また、セラミックスやサーメット等の硬質材料でライニングすることが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−２６５３５４号公報
【考案の概要】
【考案が解決しようとする課題】
【０００５】
本考案は、上述した課題を解決するものであり、耐久性を高くすることができる燃焼バーナ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】
上記の目的を達成するための本考案の燃焼バーナは、固体燃料と空気とを混合した燃料ガスを吹き込み可能であり、燃料を供給する燃料供給管と接続される燃料ノズルと、該燃料ノズルの外側から空気を吹き込み可能な燃焼バーナ用空気ノズルと、前記燃料ノズルの先端近傍における軸心側に設けられる少なくとも１つの保炎器と、を備え、前記燃料ノズルは、内周面の全面に耐摩耗部材が配置されていることを特徴とする。
【０００７】
燃焼バーナは、燃料ノズルの全面に耐摩耗部材を配置することで、固体燃料で磨耗しやすい部分を含み、燃料ノズルの全面を保護することができ、耐久性を高くすることができる。また、燃料ノズルの全面に耐摩耗部材を配置することで、燃料の挙動が不安定な領域の耐摩耗性を高くすることができ、燃料の挙動によって一部が磨耗することを防ぐことができ、耐久性を高くすることができる。そして、耐久性が向上することにより、メンテナンスの頻度を低下させることができる。
【０００８】
前記保炎器は、前記燃料ノズルの先端近傍に配置され、前記燃料ノズルの先端に向かうにしたがって、幅が広くなる形状であり、前記保炎器は、幅が広くなる面に耐摩耗部材が配置されていることが好ましい。保炎器にも耐摩耗部材を配置することで耐久性を高くすることができる。
【０００９】
また、前記保炎器の前記燃料ガスの流れ方向の下流側の延長線上に配置された板形状の整流板を有し、前記整流板は、前記燃料ガスの流れ方向に沿った面の全域に耐摩耗部材が配置されていることが好ましい。整流板にも耐摩耗部材を配置することで耐久性を高くすることができる。
【００１０】
また、前記整流板は、前記燃料ガスの流れ方向において、前記保炎器と離間していることが好ましい。保炎器と整流板とを分離構造とすることで、それぞれの部品を別々に交換することができる。これによりメンテナンスを簡単にすることができる。
【００１１】
また、前記保炎器は、水平方向に沿って鉛直方向に所定隙間をもって平行をなす２つの第１保炎部材と、鉛直方向に沿って水平方向に所定隙間をもって平行をなす２つの第２保炎部材とが交差するように配置されることが好ましい。これにより、火炎を適切に形成することができる。
【考案の効果】
【００１２】
本考案によれば、燃料ノズルの全面に耐摩耗部材を配置することで、固体燃料で磨耗しやすい部分を含み、燃料ノズルの全面を保護することができ、耐久性を高くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は、本実施形態の燃焼バーナが適用された微粉炭焚きボイラを表す概略構成図である。
【図２】図２は、本実施形態の微粉炭焚きボイラにおける燃焼バーナを表す平面図である。
【図３】図３は、本実施形態の燃焼バーナを示す正面図である。
【図４】図４は、本実施形態の燃焼バーナを示すＡ−Ａ線断面図である。
【図５】図５は、本実施形態の燃焼バーナを示すＢ−Ｂ線断面図である。
【図６】図６は、保炎部材及び整流板の概略構成を示す模式図である。
【図７】図７は、燃料ノズルの概略構成を示す模式図である。
【考案を実施するための形態】
【００１４】
以下に添付図面を参照して、本考案の燃焼バーナの好適な実施形態を詳細に説明する。なお、この実施形態により本考案が限定されるものではなく、また、実施形態が複数ある場合には、各実施形態を組み合わせて構成するものも含むものである。
【００１５】
図１は、本実施形態の燃焼バーナが適用された微粉炭焚きボイラを表す概略構成図である。図２は、本実施形態の微粉炭焚きボイラにおける燃焼バーナを表す平面図である。図３は、本実施形態の燃焼バーナを表す正面図である。図４は、本実施形態の燃焼バーナを示すＡ−Ａ線断面図である。図５は、本実施形態の燃焼バーナを示すＢ−Ｂ線断面図である。図６は、保炎部材及び整流板の概略構成を示す模式図である。図７は、燃料ノズルの概略構成を示す模式図である。
【００１６】
本実施形態の燃焼バーナが適用された微粉炭焚きボイラは、石炭を粉砕した微粉炭を固体燃料として用い、この微粉炭を燃焼バーナにより燃焼させ、この燃焼により発生した熱を回収することが可能なボイラである。
【００１７】
この本実施形態において、図１に示すように、微粉炭焚きボイラ１０は、コンベンショナルボイラであって、火炉１１と燃焼装置１２と煙道１３を有している。火炉１１は、四角筒の中空形状をなして鉛直方向に沿って設置され、この火炉１１を構成する火炉壁の下部に燃焼装置１２が設けられている。
【００１８】
燃焼装置１２は、火炉壁に装着された複数の燃焼バーナ２１，２２，２３，２４，２５を有している。本実施形態にて、この燃焼バーナ２１，２２，２３，２４，２５は、周方向に沿って４個均等間隔で配設されたものが１セットとして、鉛直方向に沿って５セット、つまり、５段配置されている。
【００１９】
そして、各燃焼バーナ２１，２２，２３，２４，２５は、微粉炭供給管２６，２７，２８，２９，３０を介して微粉炭機（ミル）３１，３２，３３，３４，３５に連結されている。この微粉炭機３１，３２，３３，３４，３５は、図示しないが、ハウジング内に鉛直方向に沿った回転軸心をもって粉砕テーブルが駆動回転可能に支持され、この粉砕テーブルの上方に対向して複数の粉砕ローラが粉砕テーブルの回転に連動して回転可能に支持されて構成されている。従って、石炭が複数の粉砕ローラと粉砕テーブルとの間に投入されると、ここで所定の大きさまで粉砕され、搬送空気（空気）により分級された微粉炭を微粉炭供給管２６，２７，２８，２９，３０から燃焼バーナ２１，２２，２３，２４，２５に供給される。
【００２０】
また、火炉１１は、各燃焼バーナ２１，２２，２３，２４，２５の装着位置に風箱３６が設けられており、この風箱３６に空気ダクト３７の一端部が連結されており、この空気ダクト３７は、他端部に送風機３８が装着されている。更に、火炉１１は、各燃焼バーナ２１，２２，２３，２４，２５の装着位置より上方にアディショナル空気ノズル３９が設けられており、このアディショナル空気ノズル３９に空気ダクト３７から分岐した分岐空気ダクト４０の端部が連結されている。従って、送風機３８により送られた燃焼用空気（燃焼バーナ用空気（燃料ガス燃焼用空気），２次空気）を、空気ダクト３７から風箱３６に供給し、この風箱３６から各燃焼バーナ２１，２２，２３，２４，２５に供給することができると共に、送風機３８により送られた燃焼用空気（追加空気）を分岐空気ダクト４０からアディショナル空気ノズル３９に供給することができる。
【００２１】
そのため、燃焼装置１２にて、各燃焼バーナ２１，２２，２３，２４，２５は、微粉炭と空気とを混合した微粉燃料混合気（燃料ガス）を火炉１１内に吹き込み可能であると共に、燃焼バーナ用空気，２次空気を火炉１１内に吹き込み可能となっており、図示しない点火トーチにより微粉燃料混合気に点火することで、火炎を形成することができる。
【００２２】
なお、一般的に、ボイラの起動時には、各燃焼バーナ２１，２２，２３，２４，２５は、油燃料を火炉１１内に噴射して火炎を形成している。或いは、起動用の油焚きバーナにより火炎を形成したのち、通常運転時には該油焚きバーナから燃焼バーナ用空気を供給する。
【００２３】
火炉１１は、上部に煙道１３が連結されており、この煙道１３に、対流伝熱部として排ガスの熱を回収するための過熱器（スーパーヒータ）４１，４２、再熱器４３，４４、節炭器（エコノマイザ）４５，４６，４７が設けられており、火炉１１での燃焼で発生した排ガスと水との間で熱交換が行われる。
【００２４】
煙道１３は、その下流側に熱交換を行った排ガスが排出される排ガス管４８が連結されている。この排ガス管４８は、空気ダクト３７との間にエアヒータ４９が設けられ、空気ダクト３７を流れる空気と、排ガス管４８を流れる排ガスとの間で熱交換を行い、燃焼バーナ２１，２２，２３，２４，２５に供給する燃焼用空気を昇温することができる。
【００２５】
なお、排ガス管４８は、図示しないが、脱硝装置、電気集塵機、誘引送風機、脱硫装置が設けられ、下流端部に煙突が設けられている。
【００２６】
従って、微粉炭機３１，３２，３３，３４，３５が駆動すると、生成された微粉炭が搬送用空気と共に微粉炭供給管２６，２７，２８，２９，３０を通して燃焼バーナ２１，２２，２３，２４，２５に供給される。また、加熱された燃焼用空気が空気ダクト３７から風箱３６を介して各燃焼バーナ２１，２２，２３，２４，２５に供給されると共に、分岐空気ダクト４０からアディショナル空気ノズル３９に供給される。すると、燃焼バーナ２１，２２，２３，２４，２５は、微粉炭と搬送用空気とが混合した微粉燃料混合気を火炉１１に吹き込むと共に燃焼用空気を火炉１１に吹き込み、このときに着火することで火炎を形成することができる。また、アディショナル空気ノズル３９は、追加空気を火炉１１に吹き込み、燃焼制御を行うことができる。この火炉１１では、微粉燃料混合気と燃焼用空気とが燃焼して火炎が生じ、この火炉１１内の下部で火炎が生じると、燃焼ガス（排ガス）がこの火炉１１内を上昇し、煙道１３に排出される。
【００２７】
即ち、燃焼バーナ２１，２２，２３，２４，２５は、微粉炭混合気と燃焼用空気（燃焼バーナ用空気／２次空気）を火炉１１における燃焼領域に吹き込み、このときに着火することで燃焼領域に火炎旋回流が形成される。そして、この火炎旋回流は、旋回しながら上昇して還元領域に至る。アディショナル空気ノズル３９は、追加空気を火炉１１における還元領域の上方に吹き込む。この火炉１１では、空気の供給量が微粉炭の供給量に対して理論空気量未満となるように設定されることで、内部が還元雰囲気に保持される。そして、微粉炭の燃焼により発生したＮＯｘが火炉１１で還元され、その後、追加空気（アディショナルエア）が供給されることで微粉炭の酸化燃焼が完結され、微粉炭の燃焼によるＮＯｘの発生量が低減される。
【００２８】
このとき、図示しない給水ポンプから供給された水は、節炭器４５，４６，４７によって予熱された後、図示しない蒸気ドラムに供給され火炉壁の各水管（図示せず）に供給される間に加熱されて飽和蒸気となり、図示しない蒸気ドラムに送り込まれる。更に、図示しない蒸気ドラムの飽和蒸気は過熱器４１，４２に導入され、燃焼ガスによって過熱される。過熱器４１，４２で生成された過熱蒸気は、図示しない発電プラント（例えば、タービン等）に供給される。また、タービンでの膨張過程の中途で取り出した蒸気は、再熱器４３，４４に導入され、再度過熱されてタービンに戻される。なお、火炉１１をドラム型（蒸気ドラム）として説明したが、この構造に限定されるものではない。
【００２９】
その後、煙道１３の節炭器４５，４６，４７を通過した排ガスは、排ガス管４８にて、図示しない脱硝装置にて、触媒によりＮＯｘなどの有害物質が除去され、電気集塵機で粒子状物質が除去され、脱硫装置により硫黄分が除去された後、煙突から大気中に排出される。
【００３０】
ここで、燃焼装置１２について詳細に説明するが、この燃焼装置１２を構成する各燃焼バーナ２１，２２，２３，２４，２５は、ほぼ同様の構成をなしていることから、最上段に位置する燃焼バーナ２１についてのみ説明する。
【００３１】
燃焼バーナ２１は、図２に示すように、火炉１１における４つの壁面に設けられる燃焼バーナ２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄから構成されている。各燃焼バーナ２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄは、微粉炭供給管２６から分岐した各分岐管２６ａ，２６ｂ，２６ｃ，２６ｄが連結されると共に、空気ダクト３７から分岐した各分岐管３７ａ，３７ｂ，３７ｃ，３７ｄが連結されている。
【００３２】
従って、火炉１１の各壁面にある各燃焼バーナ２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄは、火炉１１に対して、微粉炭と搬送用空気が混合した微粉燃料混合気を吹き込むと共に、その微粉燃料混合気の外側に燃焼用空気を吹き込む。そして、各燃焼バーナ２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄからの微粉燃料混合気に着火することで、４つの火炎Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３，Ｆ４を形成することができ、この火炎Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３，Ｆ４は、火炉１１の上方から見て（図２にて）反時計周り方向に旋回する火炎旋回流となる。
【００３３】
このように構成された燃焼バーナ２１（２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄ）にて、図３、図４及び図５に示すように、中心側から燃料ノズル５１と、燃焼バーナ用空気ノズル５２と、２次空気ノズル５３とが設けられると共に、保炎器５４及び整流器５５が設けられている。燃料ノズル５１は、微粉炭（固体燃料）と搬送用空気（空気、１次空気）とを混合した燃料ガス（微粉燃料混合気、空気）を吹き込み可能なものである。燃料ノズル５１は、火炉１１の外側の端部が風箱３６から突出しており、微粉炭供給管２６，２７，２８，２９，３０と接続されている。燃焼バーナ用空気ノズル（燃焼用空気ノズル）５２は、燃料ノズル５１の外側に配置され、燃料ノズル５１から噴射された燃料ガスの外周側に燃焼用空気（燃焼バーナ用空気、燃料ガス燃焼用空気、Ｃｏａｌ２次空気）を吹き込み可能なものである。２次空気ノズル５３は、燃焼バーナ用空気ノズル５２の外側でかつ、燃焼バーナ用空気ノズル５２の鉛直方向上側となる位置と、燃焼バーナ用空気ノズル５２の外側でかつ、燃焼バーナ用空気ノズル５２の鉛直方向下側となる位置に配置されている。この場合、鉛直方向とは、鉛直な方向に対して微小角度だけずれた方向も含むものである。２次空気ノズル５３は、燃焼バーナ用空気ノズル５２の外側でかつ、水平方向に隣接する位置には配置されていない。２次空気ノズル５３は、燃焼バーナ用空気ノズル５２から噴射された燃焼バーナ用空気の外周側に２次空気（ＡＵＸ）を吹き込み可能なものである。また、２次空気ノズル５３は、燃焼バーナ用空気ノズル５２の外側でかつ、水平方向に隣接する位置に配置してもよい。また、２次空気ノズル５３は、燃焼バーナ用空気ノズル５２の外側でかつ、水平方向に隣接する位置に配置し、鉛直方向に隣接する位置には配置しなくてもよい。２次空気ノズル５３は、燃焼バーナ用空気ノズル５２の外側の全周に設けてもよい。２次空気ノズル５３は、ダンパ開度調整機構などを設けることで、２次空気の噴出量を調整可能としてもよい。
【００３４】
燃焼バーナ２１の燃料ノズル５１と、燃焼バーナ用空気ノズル５２と、チルト部８０と、チルト部８０に摺動自在の状態で接続されている管路部８２とを有する。チルト部８０は、燃焼バーナ２１の燃料ノズル５１と、燃焼バーナ用空気ノズル５２と、の先端であり、管路部８２に対して設定された方向に移動可能な状態で支持されている。チルト部８０が移動可能な方向は、特に限定されず、火炉１１の軸方向（鉛直方向）に移動可能でも、火炉１１の断面方向（水平方向）に移動可能でもよい。燃焼バーナ２１は、チルト部８０の向きを調整することで、微粉炭と搬送用空気が混合した微粉燃料混合気を吹き込む方向を調整する。また、チルト部８０は、管路部８２に対して移動する支点を含む基部８４と基部８４の先端側、つまり、炉内側の端部となる先端部８６と、を有する。先端部８６は、基部８４にねじ等の締結冶具で固定されている。なお、先端部８６は、溶接により固定されてもよい。
【００３５】
管路部８２は、チルト部８０と接続されており、燃料ノズル５１と、燃焼バーナ用空気ノズル５２と、２次空気ノズル５３のそれぞれに対応した管路が形成され、チルト部８０の各部に微粉炭と空気を混合した燃料ガス、燃焼バーナ用空気を供給する。管路部８２は、長尺な管状構造をなす。燃焼バーナ２１は、２次空気ノズル５３にもチルト部を設け、燃料ノズル５１と燃焼バーナ用空気ノズル５２と一体で管路部に対して移動可能としてもよい。また、燃焼バーナ２１は、２次空気ノズル５３を移動しない構造としてもよい。また、本実施形態では、チルト部８０を設けたが、燃料ガス、燃焼バーナ用空気を噴射する先端部を固定し、管路部８２に対して移動しない構造としてもよい。
【００３６】
燃料ノズル５１は、先端側の部分、つまりチルト部８０に対応する部分が、直管であり、微粉燃料混合気を吹き込む方向に直交する断面（開口）の面積（開口面積）が一定となる。燃焼バーナ用空気ノズル５２は、先端側の部分、つまりチルト部８０に対応する部分が、先端に向かうにしたがって絞られた形状であり、微粉燃料混合気を吹き込む方向に直交する断面（開口）の面積が先端に向かうにしたがって小さくなる。つまり、燃焼バーナ用空気ノズル５２は、先端に向かうにしたがって、外側の面で囲われた面の面積が、燃料ガスの流れ方向上流端部に対して小さくなる形状である。２次空気ノズル５３は、先端側の部分、つまりチルト部８０に対応する部分が、先端に向かうにしたがって絞られた形状であり、微粉燃料混合気を吹き込む方向に直交する断面（開口）の面積が先端に向かうにしたがって小さくなる。
【００３７】
なお、燃料ノズル５１、燃焼バーナ用空気ノズル５２の開口の形状は、真四角に限らず、矩形でもよく、この場合、角部に曲率をつけた形状としてもよい。角部に曲率をつけた管状構造とすることで、ノズルの強度を向上することができる。更に、円筒としてもよい。
【００３８】
保炎器５４は、燃料ノズル５１内であって、燃料ガスの吹き込み方向の下流側で、且つ、軸中心側に配置されることで、燃料ガスの着火用及び保炎用として機能するものである。保炎器５４は、チルト部８０の先端部８６に固定されている。この保炎器５４は、水平方向に沿う第１保炎部材６１，６２と、鉛直方向（上下方向）に沿う第２保炎部材６３，６４，６５，６６とを十字形状をなすように配置した、所謂、ダブルクロススプリット構造をなすものである。各第１保炎部材６１，６２及び第２保炎部材６３，６４，６５，６６は、燃料ガスの流れ方向の下流側に向かうにしたがって、幅が広くなる拡幅形状である。本実施形態の第１保炎部材６１，６２及び第２保炎部材６３，６４，６５，６６は、断面が二等辺三角形状をなし、燃料ガスの流れ方向の下流側に向かって幅が広くなり、前端がこの燃料ガスの流れ方向に直交する平面となっている。
【００３９】
整流器５５は、燃料ノズル５１内であって、燃料ガス流れ方向において、保炎器５４よりも上流側に配置されている。また、整流器５５は、チルト部８０の基部８４に固定されている。整流部５５は、燃料ガス流れ方向において、保炎器５４と離れて配置されている。整流器５５は、燃料ノズル５１内を流れる燃料ガスの流れを整流する。整流器５５は、水平方向に沿う第１整流板７１，７２と、鉛直方向（上下方向）に沿う第２整流板７３，７４，７５，７６とを有する。
【００４０】
第１整流板７１，７２と、第２整流板７３，７４，７５，７６とは、基本的に、厚さが一定の板形状である。第１整流板７１，７２と、第２整流板７３，７４，７５，７６とは、十字形状をなすように配置されている。第１整流板７１は、燃料ガスの流れ方向において、第１保炎部材６１の延長線と重なる位置に配置されている。同様に、第１整流板７２は、燃料ガスの流れ方向において、第１保炎部材６２の延長線と重なる位置に配置されている。同様に、第２整流板７３は、燃料ガスの流れ方向において、第２保炎部材６３の延長線と重なる位置に配置されている。同様に、第２整流板７４は、燃料ガスの流れ方向において、第２保炎部材６４の延長線と重なる位置に配置されている。同様に、第２整流板７５は、燃料ガスの流れ方向において、第２保炎部材６５の延長線と重なる位置に配置されている。同様に、第２整流板７６は、燃料ガスの流れ方向において、第２保炎部材６６の延長線と重なる位置に配置されている。
【００４１】
次に、図４及び図５に加え、図６及び図７を用いて、保炎器５４、整流器５５及び燃料ノズル５１の構造について説明する。図６では、保炎器５４及び整流器５５のうち、第１保炎部材６１と第１整流板７１とについて説明するが、他の保炎部材、整流板も同様の構造である。図６に示すように、第１保炎部材６１と第１整流板７１とは、表面に耐摩耗部材が配置されている。第１保炎部材６１は、母材９２と、母材９２の表面に配置された耐摩耗部材９４と、を有する。母材９２は、二等辺三角形形状であり、拡幅する面である二等辺三角形の対称な辺（面）９３を有する。耐摩耗部材９４は、辺９３の全域に配置されている。第１整流板７１は、母材１０２と、母材１０２の表面に配置された耐摩耗部材１０４と、を有する。母材１０２は、板部材であり、燃料ガスの流れ方向の上流側の端部１０５が、上流側に凸となる三角形形状となる。つまり、端部１０５は、上流側に向かうにしたがって幅が狭くなる形状である。耐摩耗部材１０４は、母材１０２の排ガス流れ方向に沿った面１０３、つまり面積が最も大きい面の全域に配置されている。また、耐摩耗部材１０４は、端部１０５の全域に配置されている。
【００４２】
次に、燃料ノズル５１は、燃料ガスが通過する内周面の全面に耐摩耗部材１０６が配置されている。具体的には、燃料ノズル５１は、微粉炭供給管２６と接続している、燃料ガスの流れ方向上流側の端部から、保炎器５４が設けられている燃料ガスの流れ方向下流側の端部まで、全面に耐摩耗部材１０６が配置されている。
【００４３】
母材９２，１０２は、例えば、ＳＵＳ等の鉄を主成分とする金属で形成することができる。耐摩耗部材９４，１０４，１０６は、母材９２，１０２よりも耐摩耗性が高い材料であり、セラミックス、高クロム鋼、金属にセラミックを埋め込んだ複合材等を用いることができる。耐摩耗部材９４，１０４，１０６を例えばセラミックスとした場合、母材９２，１０２の表面にセラミックの板材を貼り付けて、固定することで、母材９２，１０２の表面に配置することができる。また、耐摩耗部材９４，１０４を例えば高クロム鋼とした場合、母材９２，１０２に板状の高クロム鋼を電着するまたは溶接で固定することで、母材９２，１０２の表面に配置することができる。
【００４４】
燃料ノズル５１及び燃焼バーナ用空気ノズル５２は、長尺な管状構造を有し、燃料ノズル５１は、矩形状の開口部であり、燃焼バーナ用空気ノズル５２は、矩形リング状の開口部である。したがって、燃料ノズル５１と燃焼バーナ用空気ノズル５２とは、二重管構造となっている。燃料ノズル５１及び燃焼バーナ用空気ノズル５２の鉛直方向の上側と下側に、２次空気ノズル５３が配置されている。その結果、燃料ノズル５１の開口部５１ａの外側に燃焼バーナ用空気ノズル５２が配設され、この燃焼バーナ用空気ノズル５２の外側に２次空気ノズル５３が配設されることとなる。
【００４５】
これらのノズル５１，５２，５３は、開口部５１ａが同一面上に揃えられて配置されている。また、保炎器５４は、燃料ノズル５１の内壁面、または、燃料ガスが流れる流路の上流側から図示しない板材により支持されている。また、燃料ノズル５１は、内部にこの保炎器５４としての第１保炎部材６１，６２、第２保炎部材６３，６４，６５，６６及び整流器５５としての第１整流板７１，７２、第２整流板７３，７４，７５，７６が配置されていることから、燃料ガスの流路が１５個に分割されることとなる。そして、保炎器５４は、前端部に向かうにしたがって幅が広がった拡幅形状であり、前端面が開口部５１ａと同一面上に揃えられている。また、整流器５５は、板形状であり、チルト部８０に沿った向きに延在している。
【００４６】
従って、この燃焼バーナ２１では、微粉炭と空気とを混合した燃料ガスが燃料ノズル５１から炉内に吹き込まれると共に、その外側にて燃焼バーナ用空気が燃焼バーナ用空気ノズル５２から炉内に吹き込まれ、その外側にて２次空気が２次空気ノズル５３から炉内に吹き込まれる。燃料ノズル５１を流れる燃料ガスは、整流器５５でチルト部８０の角度に沿った方向の流れに整流される。整流器５５で整流され炉内に吹き込まれる燃料ガスは、燃料ノズル５１の開口部５１ａにて、保炎器５４により分岐されて着火され、燃焼して燃焼ガスとなる。また、この燃料ガスの外周に燃焼バーナ用空気が吹き込まれることで、燃料ガスの燃焼が促進される。また、燃焼火炎の外周に、２次空気が吹き込まれることで、燃焼バーナ用空気と２次空気の割合を調整し、最適な燃焼を得ることができる。
【００４７】
そして、この燃焼バーナ２１では、保炎器５４がスプリット形状をなすので、燃料ガスが燃料ノズル５１の開口部５１ａにて保炎器５４により分岐され、このとき、保炎器５４が燃料ノズル５１の開口部５１ａの中央領域に配置され、この中央領域にて、燃料ガスの着火及び保炎が行われる。これにより、燃焼火炎の内部保炎（燃料ノズル５１の開口部５１ａの中央領域における保炎）が実現される。
【００４８】
そのため、燃焼火炎の外部保炎が行われる構成と比較して、燃焼火炎の外周部が低温となり、また、火炎内部から酸素が消費されるために低酸素となることから、燃焼バーナ用空気により高酸素雰囲気下にある燃焼火炎の外周部の温度を低くでき、燃焼火炎の外周部におけるＮＯｘ発生量が低減される。
【００４９】
ここで、燃焼バーナ２１では、内部保炎する構成が採用されるため、燃料ガス及び燃焼空気（燃焼バーナ用空気及び２次空気）が直進流として供給されることが好ましい。即ち、燃料ノズル５１、燃焼バーナ用空気ノズル５２、２次空気ノズル５３が、燃料ガス、燃焼バーナ用空気、２次空気を旋回させることなくバーナ軸心方向に直進流として供給する構造を有することが好ましい。この燃料ガス、燃焼バーナ用空気、２次空気が直進流として噴射されて燃焼火炎が形成されるため、燃焼火炎を内部保炎する構成において、燃焼火炎内のガス循環が抑制される。これにより燃焼火炎の外周部が低温のまま維持され、燃焼バーナ用空気との混合によるＮＯｘ発生量が低減される。以上より、燃焼バーナ２１は、燃料ガス流内側の流速を低減し、燃料ガス流外側の流速を燃焼バーナ用空気ノズル５２と略同等として外周での着火を抑制できる適正な流れを実現することができる。これにより、燃料ガスの内側から相対的に早く着火を生じさせる内部保炎性能を向上でき、燃料ガスと燃焼バーナ用空気との境界の高温高酸素領域を抑制し、ＮＯｘを低減することができる。
【００５０】
また、燃焼バーナ２１は、燃料ノズル５１の全面に耐摩耗部材１０６を配置することで、固体燃料で磨耗しやすい部分を含み、燃料ノズルの全面を保護することができ、耐久性を高くすることができる。ここで、燃料である微粉炭は、複数の曲りを有する微粉炭供給管２６を通って燃焼バーナ２１に到達する。また、微粉炭供給管２６のベンドにより微粉炭供給管２６の出口、つまり燃焼バーナ５１の入口では、管路の内壁に沿う形で微粉炭濃度の濃い領域が生じており、そのような箇所、例えば、燃料バーナの上流側では周方向の一部に摩耗量が大きくなる部分が生じる。また、燃料の供給状態により、摩耗が生じやすい位置は変化する。これに対して、燃焼バーナ２１は、対策は必要な全ての領域に耐摩耗部材１０６を配置することができる。これにより、燃料ノズルの全面に耐摩耗部材を配置することで、燃料の挙動が不安定な領域の耐摩耗性を高くすることができ、燃料の挙動によって一部が磨耗することを防ぐことができ、耐久性を高くすることができる。
【００５１】
燃焼バーナ２１は、燃料ノズル５１の内部に配置される保炎器５４及び整流板５５に耐摩耗部材９４，１０４を設けることで、保炎器５４及び整流板５５に燃焼ガス中の固形分が接触した場合の表面の摩耗を低減することができる。また、耐摩耗部材９４を保炎部材の面９３に設け、耐摩耗部材１０４を整流板５５の面１０３，１０５に選択的に配置することで、摩耗が生じやすい部分に選択的に耐摩耗部材を配置することができる。具体的には、耐摩耗部材９４は、拡幅するため、固形分が接触しやすい面９３の摩耗を抑制することができる。面１０３の耐摩耗部材１０４は、チルト部８０の角度が管路部８２に傾斜した場合に固形分が接触しやすい面１０３の摩耗を抑制することができる。端部１０５の耐摩耗部材１０４は、固形分が接触しやすい端部１０５の面の摩耗を抑制することができる。
【００５２】
また、本実施形態の燃焼バーナ２１は、保炎器５４と整流板５５とを離間して配置することで、保炎器５４と整流板５５を別々にメンテナンスすることができる。つまり、保炎器５４のみを交換することができ、整流板５５のみを交換することができる。これにより、燃焼バーナ２１は、交換が必要な部分を選択的に交換することができ、メンテナンス時に交換する部分を少なくすることができ、メンテナンスをしやすくすることができる。交換する部分を少なくできることで、交換部品の重量も少なくすることができる。また、燃焼バーナ２１は、先端部８６が基部８４と別体であるため、保炎器５４と整流板５５とを別体とすることで、先端部８６と先端部８６に固定された保炎器５４のみを一体で交換することも可能となる。これにより、先端部８６のみを交換できるためメンテナンスをしやすくすることができる。
【００５３】
また、燃焼バーナ２１は、保炎器５４と整流板５５とを離間して配置することで、保炎器５４と整流板５５とを一体とした場合よりも整流板５５の配置領域を小さくすることができる。これにより、耐摩耗部材を設ける領域を少なくすることができる。
【００５４】
ここで、本実施形態の保炎器は、三角形断面形状としたが、この形状に限定されるものではなく四角形状でもよい。また、上記実施形態では、燃焼バーナ２１の断面形状を四角としたが、円形でもよいし、他の多角形でもよい。
【００５５】
また、燃焼バーナは、第１保炎器６１と第１整流板７１を備えたが、第１整流板７１を備えず、第１保炎器６１のみを備える構造としてもよい。第１整流板７１を設けないことで、メンテナンスの対象の部品を少なくすることができる。また、燃焼バーナは、第１保炎器６１と第１整流板７１とを連結させた構造としてもよい。
【００５６】
ここで、本実施形態の燃焼バーナ２１は、燃料ガスの流れ方向において、保炎器５４の下流側の端部を燃料ノズル５１の下流側の端部、つまり開口部５１ａと重なる位置としたが、これに限定されない。燃焼バーナ２１は、保炎器５４が燃料ノズル５１の先端近傍に配置されていればよい。ここで、先端近傍は、燃料バーナ５１のノズル内部である。燃焼バーナ２１は、本実施形態のように、チルト部８０を備える場合、保炎器５４をチルト部８０の内部に配置することが好ましい。
【００５７】
また、本実施形態の燃焼バーナ２１は、耐摩耗部材を保炎部材、整流板の対面する２つの面に設けたが、一方の面のみに設けてもよい。例えば、チルト部８０が移動しない構造で、かつ、チルト部８０が、管路部８２に対して傾斜している構造である場合、管路部８２の軸とのなす角が１８０°よりも小さい側の面に耐摩耗部材を設けてもよい。
【００５８】
燃焼用燃料として微粉炭を例に説明してきたが、本発明は微粉炭（固体燃料）に限定されるものではなく、固体を含む燃料であればよく、バイオマス、残渣物、石油コークス、等の燃料、或いはこれら燃料の２種以上の混焼でもよい。
【００５９】
また、上述した各実施形態では、燃焼装置１２として、火炉１１の壁面に設けられる４つの各燃焼バーナ２１，２２，２３，２４，２５を鉛直方向に沿って５段配置して構成したが、この構成に限定されるものではない。即ち、燃焼バーナを壁面に配置せずにコーナーに配置してもよい。また、燃焼装置は、旋回燃焼方式に限らず、燃焼バーナを一つの壁面に配置したフロント燃焼方式、燃焼バーナを二つの壁面に対向配置した対向燃焼方式としてもよい。
【符号の説明】
【００６０】
１０  微粉炭焚きボイラ
１１  火炉
２１，２２，２３，２４，２５  燃焼バーナ
５１  燃料ノズル
５２  燃焼バーナ用空気ノズル
５３  ２次空気ノズル
５４  保炎器
５５  整流板
６１，６２，６３，６４，６５，６６  保炎部材
８０  チルト部
８２  管路部
【図１】
0003204014.tif 000003
【図２】
0003204014.tif 000004
【図３】
0003204014.tif 000005
【図４】
0003204014.tif 000006
【図５】
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【図６】
0003204014.tif 000008
【図７】
0003204014.tif 000009
【手続補正書】
【提出日】平成28年3月1日(2016.3.1)
【手続補正１】
【補正対象書類名】実用新案登録請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
固体燃料と空気とを混合した燃料ガスを吹き込み可能であり、燃料を供給する燃料供給管と接続される燃料ノズルと、
該燃料ノズルの外側から空気を吹き込み可能な燃焼バーナ用空気ノズルと、
前記燃料ノズルの先端近傍における軸心側に設けられる少なくとも１つの保炎器と、を備え、
前記燃料ノズルは、内周面の全面に耐摩耗部材が配置されていることを特徴とする燃焼バーナ。
【請求項２】
前記保炎器は、前記燃料ノズルの先端近傍に配置され、前記燃料ノズルの先端に向かうにしたがって、幅が広くなる形状であり、
前記保炎器は、幅が広くなる面に耐摩耗部材が配置されていることを特徴とする請求項１に記載の燃焼バーナ。
【請求項３】
前記保炎器の前記燃料ガスの流れ方向の下流側の延長線上に配置された板形状の整流板を有し、
前記整流板は、前記燃料ガスの流れ方向に沿った面の全域に耐摩耗部材が配置されていることを特徴とする請求項１または２に記載の燃焼バーナ。
【請求項４】
前記整流板は、前記燃料ガスの流れ方向において、前記保炎器と離間していることを特徴とする請求項３に記載の燃焼バーナ。
【請求項５】
前記保炎器は、水平方向に沿って鉛直方向に所定隙間をもって平行をなす２つの第１保炎部材と、鉛直方向に沿って水平方向に所定隙間をもって平行をなす２つの第２保炎部材とが交差するように配置されることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の燃焼バーナ。