(57)【要約】【課題】  火炉内のスラグの付着場所若しくは付着量を制御可能とした微粉炭バーナ及びそれを用いた低灰融点亜瀝青微粉炭の燃焼方法の提供。【解決手段】  火炉内に燃焼用空気とともに微粉炭混合気を噴射して、旋回燃焼を行わせる微粉炭バーナであって、微粉炭混合気ノズルと該微粉炭混合気ノズルを囲繞して配置された燃焼用空気ノズルとを有し、微粉炭混合気ノズルには、そのノズル内に、少なくとも一箇所に、突出する度合いを可変とする調整手段を備えた微粉炭混合気の微粉炭濃度分布調整用ブロックと、その下流側に微粉炭混合気の流束回転板とを備え、微粉炭品質に応じて、該ブロックの突出度合いを調整することにより、微粉炭のノズル断面内分布を変化させて、スラグの付着場所若しくは付着量を制御可能としたことを特徴とする。【選択図】      図１
2005156015.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
火炉内に燃焼用空気とともに微粉炭混合気を噴射して、旋回燃焼を行わせる微粉炭バーナであって、微粉炭混合気ノズルと該微粉炭混合気ノズルを囲繞して配置された燃焼用空気ノズルとを有し、微粉炭混合気ノズルには、そのノズル内に、少なくとも一箇所に、突出する度合いを可変とする調整手段を備えた微粉炭混合気の微粉炭濃度分布調整用ブロックと、その下流側に微粉炭混合気の流束回転板とを備え、微粉炭品質に応じて、該ブロックの突出度合いを調整することにより、微粉炭のノズル断面内分布を変化させて、スラグの付着場所若しくは付着量を制御可能としたことを特徴とする微粉炭バーナ。
【請求項２】
前記微粉炭混合気の流束回転板が、回転手段を備え、混合気流れ方向の中心軸の周りに回転可能に設置され、微粉炭品質に応じて、前記流束回転角度を変化させて、スラグの付着場所若しくは付着量を制御可能としたことを特徴とする請求項１記載の微粉炭バーナ。
【請求項３】
火炉内に燃焼用空気とともに低灰融点亜瀝青微粉炭混合気を噴射して、旋回燃焼を行わせる低灰融点亜瀝青微粉炭燃焼方法であって、微粉炭混合気流とともに、該微粉炭混合気流を囲繞する空気流を形成させて火炉内に噴射させるにあたり、ノズル内に配置された少なくとも一つの突出度合い可変のブロックにより、微粉炭混合気流の流れ方向に垂直な断面内における、微粉炭濃度分布を可変的に変化せしめ、且つ、該ブロックの下流に配置された流束回転板によりその分布パターンを一定角度だけ回転させることにより、スラグの付着場所若しくは付着量を制御可能としたことを特徴とする低灰融点亜瀝青微粉炭燃焼方法。
【請求項４】
前記ブロックの下流に配置された流束回転板を回転可能として、その分布パターンを可変的に回転させることにより、スラグの付着場所若しくは付着量を制御可能としたことを特徴とする請求項３記載の低灰融点亜瀝青微粉炭燃焼方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、石炭焚きボイラに用いる微粉炭バーナ及び低灰融点亜瀝青微粉炭の燃焼方法に関する。更に詳しくは、火炉内のスラグの付着場所若しくは付着量を制御可能とした微粉炭バーナ及びそれを用いた低灰融点亜瀝青微粉炭の燃焼方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
微粉炭を燃焼するボイラの構造の概要を図３に示す。１は微粉炭を燃焼する石炭焚きボイラである。該ボイラは火炉壁を貫通して複数の微粉炭バーナ２を有し、このバーナにより、空気と共に、微粉炭燃料を送入、火炉内で燃焼して、火炉壁水管３、過熱器４、節炭器５を加熱する。微粉炭燃料の燃焼のさせかたや、石炭の品質によっては、火炉壁にスラグが堆積し、火炉壁水管３伝熱量の低下や炉内伝熱面への伝熱量のアンバランスなどの好ましくない運転状態を招き、延いては閉塞が甚だしくなるときは、圧力損失が増大して、満足なボイラの運転すらできなくなる。
【０００３】
そこで、微粉炭を燃焼するボイラでは、火炉壁へスラグが付着するのを防止するために、種々の工夫が行われている。
【０００４】
特許文献１では、バーナからの火炎に旋回力をもたせるように傾けて配置し、加えて、カーテンエア若しくはカーテン排ガスのノズルを設け、エア若しくは排ガスを吹き込んで、上流下流のバーナ間に分離帯をつくることにより、上流下流のバーナの微粉炭火炎が干渉し合わないようにして、バーナ周辺でのスラグ発生を防止している。
【０００５】
特許文献２では、バーナの微粉炭混合気ノズル中に濃淡分離帯（デフレクタブロック）を配置したり、空気ノズルに対して微粉炭混合気ノズルを偏心させたり、微粉炭混合気ノズルの外周から供給する燃焼用空気に旋回をかける手段を設けたり、バーナの先端部の方向を変える手段を設けたりして、火炉壁に微粉炭濃度の高い流れが当たらないような、流路をつくり、火炉の中心部で燃焼するようにした技術を開示している。
【０００６】
特許文献３では微粉炭混合気ノズル内にひねり板を設け、微粉燃料を炉の内側にひねらせたり、炉壁よりの空気量を増やす工夫をして、炉壁にスラグが付着するのを防止した技術を開示している。
【０００７】
これらの従来の技術をとりいれた、現状の石炭焚きボイラの微粉炭バーナの代表的な構造及び作用を、図を参照して説明する。
【０００８】
図４は図３の石炭焚きボイラのバーナ部分のＡ−Ａ断面図である。このボイラでは火炉の四隅に微粉炭バーナ２を備えている。微粉炭バーナ２は微粉炭混合気ノズル１０とそれを取り囲むように空気ノズル１１を備えている。そして、微粉炭混合気ノズル１０は空気ノズル１１の中央から偏心して取り付けられている。このような構造により図に示すように、微粉炭混合気は中央部分に高微粉炭濃度領域８を作り、炉壁に近い部分では低微粉炭濃度領域７を形成し、更に炉壁近傍では２次空気の豊富な流れの領域（二次空気豊富領域９）を形成するようになっている。これにより、火炉壁６にスラグが付着堆積するのを防いでいる。
【０００９】
更に図５は、バーナの微粉炭混合気ノズル１０中に濃淡分離帯（デフレクタブロック１２）を配置するとともに、ひねり板（流束回転板１３）を設けた例の、透視図である。即ち、微粉炭混合気はブロック１２により微粉炭の濃度分布が変化し、またひねり板（流束回転板１３）でひねられて、火炉内に噴出したときは炉壁から離れた中央付近に偏るように噴出して、高微粉炭濃度領域を形成し、且つ空気ノズル１１から噴出す空気は炉壁付近が二次空気豊富領域９となり、炉壁にスラグが堆積しないようにしている。
【００１０】
このような技術により高スラッギング炭を燃焼させた場合に、バーナ近傍及び火炉壁への溶融スラグを低減させることが可能であるが、例えば、高スラッギング性の亜瀝青炭の中でも品質は一定せず、各種のものがあるので、それほどスラッギング性が高くない石炭の場合、炉内へのスラグ付着が少なすぎ、火炉吸熱量過大による蒸気温度未達、対流伝熱面への持込スラグ増大、空気と燃料の混合不良による未燃分増大等の問題が生じる。
【００１１】
【特許文献１】特開平７−１１９９２３号公報
【特許文献２】特開平１０−２１３３０９号公報
【特許文献３】特開平１０−２７４４０３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
従って、本発明は上記従来の技術の問題点に鑑み、火炉内のスラグの付着場所若しくは付着量を制御可能とした微粉炭バーナ及びそれを用いた低灰融点亜瀝青微粉炭の燃焼方法の提供を目標とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は、火炉内に燃焼用空気とともに微粉炭混合気を噴射して、旋回燃焼を行わせる微粉炭バーナであって、微粉炭混合気ノズルと該微粉炭混合気ノズルを囲繞して配置された燃焼用空気ノズルとを有し、微粉炭混合気ノズルには、そのノズル内に、少なくとも一箇所に、突出する度合いを可変とする調整手段を備えた微粉炭混合気の微粉炭濃度分布調整用ブロックと、その下流側に微粉炭混合気の流束回転板とを備え、微粉炭品質に応じて、該ブロックの突出度合いを調整することにより、微粉炭のノズル断面内分布を変化させて、スラグの付着場所若しくは付着量を制御可能としたことを特徴とする。
【００１４】
前記調整手段は、ブロックの裏面より延在する軸棒に雌ねじがきられ、前記混合気ノズルに固定された雄ねじと、螺合させて配置し、該軸棒を回転させることにより、ブロックが進退可能なように構成すればよい。更に油圧、空気圧などで駆動して該ブロックを進退させる手段であってもよい。
【００１５】
更に、本発明の微粉炭バーナは、前記微粉炭混合気の流束回転板が、回転手段を備え、混合気流れ方向の中心軸の周りに回転可能に設置され、微粉炭品質に応じて、前記流束回転角度を変化させて、スラグの付着場所若しくは付着量を制御可能としたことを特徴とする。
【００１６】
前記回転手段は、流束回転板の側端中央部より延在する軸棒が、ノズル壁を貫通して、外部から該軸棒を回転可能なように構成すればよい。回転駆動手段は手動でも、電動機でも可能である。
【００１７】
更に、本発明の他の側面である低灰融点亜瀝青微粉炭燃焼方法は、火炉内に燃焼用空気とともに低灰融点亜瀝青微粉炭混合気を噴射して、旋回燃焼を行わせる低灰融点亜瀝青微粉炭燃焼方法であって、微粉炭混合気流とともに、該微粉炭混合気流を囲繞する空気流を形成させて火炉内に噴射させるにあたり、ノズル内に配置された少なくとも一つの突出度合い可変のブロックにより、微粉炭混合気流の流れ方向に垂直な断面内における、微粉炭濃度分布を可変的に変化せしめ、且つ、該ブロックの下流に配置された流束回転板によりその分布パターンを一定角度だけ回転させることにより、スラグの付着場所若しくは付着量を制御可能としたことを特徴とする。
【００１８】
更に、本発明の低灰融点亜瀝青微粉炭燃焼方法は、前記ブロックの下流に配置された流束回転板を回転可能として、その分布パターンを可変的に回転させることにより、スラグの付着場所若しくは付着量を制御可能としたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
以上説明したように、本発明の効果は、以下のようにまとめることができる。
（１）微粉炭混合気ノズル内に配置した、微粉炭濃度分布調整用ブロックの突出する度合いを可変としたので、微粉炭の濃度分布（ノズル断面内）を原料石炭の品質に応じて、自在に制御できるので、炉内での火炉断面内の微粉炭濃度分布（延いては温度分布、アッシュ濃度分布など）を調節でき、適切なスラグ付着に持って行ける。
（２）更に、該ブロックの下流に配置された流束回転板を回転することで、分布パターンを回転できるので、前記ブロック調整と合わせて炉内での火炉断面内の微粉炭濃度分布（延いては温度分布、アッシュ濃度分布など）を調節でき、適切なスラグ付着に持って行ける。
（３）これにより、低灰融点亜瀝青炭を自在に燃焼が可能なバーナを提供可能となった。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、図面を参照して本発明の好適な実施例を例示的に詳しく説明する。但しこの実施例に記載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特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例に過ぎない。
【実施例１】
【００２１】
図１は本発明によるバーナの微粉炭混合気ノズルの略図（Ａ）と従来のバーナの微粉炭混合気ノズルの略図（Ｂ）である。
【００２２】
図１（Ａ）において、微粉炭混合気ノズル１０は、ほぼ９０度湾曲しており、左側が火炉への出口である。該ノズルには、ノズルの湾曲部直前の内側と、ノズルの湾曲部の外側に、調整手段１４を備えた微粉炭混合気の微粉炭濃度分布調整用ブロック１２が取り付けられている。調整手段１４はブロックの裏面から延びるシャフトの雌ねじが、ノズルに固定された雌ねじと螺合していて、このシャフトの回転によって、ブロックが外部に進んだり、内部に進んだりできるようにしている。このブロックの取り付け部分の下流で、ノズルの水平部に図示のように固定の流速回転板１３（ひねり板）が取り付けられている。図示の状態では、内側のブロック１２はノズル内部に突出しておらず、外側のブロック１２がノズル内部に適度に突出している。
【００２３】
図１（Ｂ）は従来の比較例である。図において、ブロック１２は固定で常に突出した状態になっている。流速回転板１３（ひねり板）は（Ａ）と同様な取り付け状態である。
【００２４】
従来例（Ｂ）と本発明の実施例（Ａ）と比較しながら説明すると、先ず従来例（Ｂ）においては、微粉炭混合気ノズル１０中の微粉炭混合気の流れが、ブロック１２の前ではほぼ均一な濃度分布を呈しているが、ブロックに衝突して、その下流ではブロックと反対方向の微粉炭濃度が濃くなりブロックの陰では微粉炭濃度が薄い濃度分布に変化する。そしてその下流で、固定の流速回転板１３（ひねり板）で、微粉炭混合気の流束がほぼ９０度回転されて、同断面図に示すような濃度分布パターンとなって微粉炭混合気は炉内に噴出される。断面図の左側が炉内中央部に向き、右側が炉壁側に向くように、ノズルが配置されているので、炉壁がわが空気豊富、微粉炭貧弱な領域となり、炉壁にスラグが付着しないような燃焼となる。
【００２５】
一方本発明の実施例１（Ａ）では、微粉炭混合気ノズル１０中の上流内側のブロック１２は、この場合ノズル内に突出させないように調整されているので、下流外側のブロック１２付近まではほとんど均一濃度パターンだが、下流外側のブロック１２でキックされた後はノズル下側が高濃度となり、その後、固定の流速回転板１３（ひねり板）で、微粉炭混合気の流束がほぼ９０度回転されて、同断面図に示すような濃度分布パターンとなる。即ち、炉壁側がむしろ微粉炭高濃度、中央側が微粉炭低濃度となるので、炉壁には所定の程度のスラグの付着をさせることが可能となる。さらに、図中の二つのブロックの突出程度を自在に調節して、前記濃度パターンを例えば石炭の品質などの条件に応じて変化させ、燃焼が可能である。
【実施例２】
【００２６】
図２は本発明によるバーナの微粉炭混合気ノズルの略図（Ａ）と従来のバーナの微粉炭混合気ノズルの略図（Ｂ）である。
【００２７】
図２（Ａ）において、微粉炭混合気ノズル１０は、ほぼ９０度湾曲しており、左側が火炉への出口である。該ノズルには、ノズルの湾曲部直前の内側に固定の微粉炭濃度分布調整用ブロック１２が取り付けられている。このブロックの取り付け部分の下流で、彎曲部を経過したノズルの水平部に、図示のように、回転可能の流速回転板１３（ひねり板）が取り付けられている。該回転板の右側側端中央付近からは軸棒が、ノズル壁を貫通して、外部から該軸棒を回転可能なように構成している回転手段１５を備えている。
【００２８】
図２（Ｂ）は従来の比較例であるが、実施例１のときと全く同じであるので、説明は省略する。
【００２９】
実施例２（Ａ）の場合、微粉炭混合気ノズル１０中の微粉炭混合気の流れが、ブロック１２の前ではほぼ均一な濃度分布を呈しているが、ブロックに衝突して、その下流ではブロックと反対方向の微粉炭濃度が濃くなりブロックの陰では微粉炭濃度が薄い濃度分布に変化する。そしてその下流で、本例では、回転可能の流速回転板１３（ひねり板）により、微粉炭混合気の流束がほぼ４５度回転されて、同断面図に示すような濃度分布パターンとなる。従って、この方法によっても、炉壁に所定の程度のスラグの付着をさせることが可能となる。
【００３０】
なお、図示はしていないが、回転手段を備えた流速回転板と調整手段を備えたブロックを同時に備えた微粉炭混合気ノズルも可能であり、より微細な調節が可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００３１】
本発明のバーナ及び燃焼方法により、低灰融点亜瀝青微粉炭を効率よく燃焼させて、発電などが行える。従って、東南アジア、米国において、需要の高い、低灰融点亜瀝青炭専焼用のボイラの開発に、欠くことのできない要素技術として産業上の利用可能性は高い。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明バーナの微粉炭混合気ノズルの略図（Ａ）と従来のバーナの微粉炭混合気ノズルの略図（Ｂ）である。
【図２】本発明バーナの微粉炭混合気ノズルの略図（Ａ）と従来のバーナの微粉炭混合気ノズルの略図（Ｂ）である。
【図３】典型的な、微粉炭バーナを有する石炭焚きボイラの略図である。
【図４】図３の石炭焚きボイラのバーナ部分のＡ−Ａ断面図である。
【図５】従来の微粉炭バーナを説明した透視図である。
【符号の説明】
【００３３】
１    石炭焚きボイラ
２    微粉炭バーナ
３    火炉壁水管
４    過熱器
５    節炭器
６    火炉壁
７    低微粉炭濃度領域
８    高微粉炭濃度領域
９    二次空気豊富領域
１０    微粉炭混合気ノズル
１１    空気ノズル
１２    ブロック
１３    流束回転板
１４    調整手段
１５    回転手段
【図１】
2005156015.tif 000003
【図２】
2005156015.tif 000004
【図３】
2005156015.tif 000005
【図４】
2005156015.tif 000006
【図５】
2005156015.tif 000007