(57)【要約】【課題】簡易な構造で、着火性を維持しつつ燃焼ガス中のＮＯｘ濃度の低減化を図った微粉炭バーナを提供する。【解決手段】油ノズル６、１次空気ノズル１、微粉炭ノズル４、空気ノズル２，３を有する微粉炭バーナ２０において、１次空気ノズル1先端の内周壁に、上流側から下流側まで順次開口面積を縮小した一対の対向する壁面を有する複数のスリット孔１５ａを備えた固定プレート１５と、前記スリット孔１５ａを塞ぐ格子１６ａをスリット孔１５ａに対応した箇所に放射状に有する可動部材１６を１次空気ノズル１内の固定プレート１５の上流側に進退自在に配置する。スリット孔１５ａへの格子１６ａの挿入度合いを調節してスリット孔１５ａの一対の対向する壁面と格子１６ａとの一対のギャップの内の一方のギャップを塞ぎ、他方のギャップから噴出する１次空気に旋回流を与えて火炉内に旋回流を噴出させ油ノズル６から噴出した微粒化した油と混合し易くなる。【選択図】図１
2009264654.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
火炉壁面に設けられ、中心軸に設けた油噴霧ノズルと油噴霧ノズルの外周に設けた燃焼用１次空気が流れる１次空気ノズルと該１次空気ノズルの外周に設けた微粉炭と搬送用空気との固気二相流が流れる微粉炭ノズルと微粉炭ノズルの外周に設けた少なくとも１以上の燃焼用空気が流れる空気ノズルとを有する微粉炭バーナにおいて、
１次空気ノズル内の先端の内周壁側に固定され、１次空気を噴出するための少なくとも１以上の開口部を有する固定プレートと、
前記固定プレートと組み合わせて、前記開口部の開口状態を変化させることにより、噴出する１次空気の中心軸周りの旋回力を調整可能な可動式構造物と
を備えたことを特徴とする微粉炭バーナ。
【請求項２】
前記可動式構造物を中心軸沿いに前後、および／または中心軸まわりに回転させて、
中心軸沿いの１次空気流路形状を変化させることにより、中心軸周りの流れ方向が変更可能に設けられていること
を特徴とする請求項１に記載の微粉炭バーナ。
【請求項３】
前記開口部は、複数の噴出方向が異なるものの組合せであって、
前記可動式構造物を中心軸沿いに前後および／または中心軸まわりに回転させて、一方または両方の開口状態を変化させること
を特徴とする請求項１または２記載の微粉炭バーナ。
【請求項４】
前記可動式構造物の１次空気流れ上流側に空気孔を有する板状の部材を可動式構造物と一体に設けたこと
を特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の微粉炭バーナ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、微粉炭焚ボイラ等に用いられる微粉炭バーナに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、図１０に示すような微粉炭焚ボイラ等の火炉２１に用いられる微粉炭バーナ２０としては、燃焼ガス中の窒素酸化物（ＮＯｘ）の生成量の低減を図ることを目的としたものが開発され、実用化されている。微粉炭バーナ２０にはバンカー２２からミル２３に供給された石炭は微粉化されブロア２４から供給される。微粉炭バーナ２０の周りの風箱８には粉端と同時にブロア２６から燃焼用空気が供給され、バーナ２０の微粉炭の燃焼に利用される。
【０００３】
また、従来から知られているこの種の微粉炭バーナ２０の一例である米国特許第５６９７３０６号明細書に開示された微粉炭バーナ２０は、該バーナの中心軸に燃焼用空気を噴出するコアエアノズルを設け、その外周に微粉炭と搬送用空気との固気二相流が流れる微粉炭ノズルを設け、さらに前記微粉炭ノズルの外周に燃焼用空気を噴出する２次空気ノズル及び３次空気ノズルを設けた構成である。この微粉炭バーナ２０はコアエアノズルからの燃焼用空気の噴出量を調整することでバーナ出口での空気と燃料の比を制御して燃焼ガス中のＮＯｘ濃度を低減するというものである。
【０００４】
また、微粉炭バーナ２０の中には起動トーチを持たずにバーナ起動用の油バーナに点火装置で直接点火する方式のものがある。図１１には従来知られているこの種の微粉炭バーナ２０の一例を示す。例えば、特開２００２−４８３０６号公報記載のバーナのように中心軸部に設けた油噴霧ノズルの周囲に燃焼用空気を噴出する１次空気ノズル、該１次空気ノズルの外周に微粉炭と搬送用空気との固気二相流が流れる微粉炭ノズル、該微粉炭ノズルの外周に燃焼用空気を噴出する２次空気ノズルを設けた微粉炭バーナ２０が開示されている。
【０００５】
この微粉炭バーナ２０では１次空気ノズルから噴出する燃焼用空気には旋回器により旋回を与えている。１次空気ノズルからの１次空気が旋回流としてバーナから火炉内に噴出することで、１次空気は遠心力で外周に広がり、微粉炭と混合しやすくなる。また、該バーナ出口の中心部分の火炉内では圧力の低い部分が形成され、この部分に下流から上流に向かう循環流が形成される。循環流には高温の既燃焼ガスが滞留しているので微粉炭の着火を早める。前記循環流により、特に油バーナに点火装置で点火する場合には安定な火炎を保持することができるという効果がある。
【特許文献１】米国特許第５６９７３０６号明細書
【特許文献１】特開２００２−４８３０６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述の従来技術は、燃焼用空気ノズルを微粉炭ノズルの外周部や内部に設けることで微粉炭と空気との混合比を調整し、燃焼ガス中のＮＯｘ濃度を低減しようとするものである。さらに、従来技術の中で起動トーチを持たずに油バーナに点火装置で点火する構成の場合には、バーナ出口の中心軸上に循環流を形成して安定した火炎を保持することができるという特徴を有している。しかし、これらの微粉炭バーナ２０では、微粉炭専焼時に１次空気ノズルから旋回器により１次空気が旋回流として火炉内に噴出することで微粉炭ノズルから噴出する固気二相流は遠心力で外周側に広がり、２次空気ノズルおよび３次空気ノズルからの燃焼用空気と混合しやすくなってしまう。そのためにＮＯｘ還元域が縮小され、燃焼ガス中のＮＯｘ濃度が増加してしまうという技術課題がある。
【０００７】
この課題の解決策として旋回器の旋回用羽根の傾斜角度又は旋回器の設置位置を調整可能な構造にすることが考えられるが、構造が複雑になる上に熱輻射によって旋回器の可動部が熱膨張して動かなくなる可能性がある。そのため、旋回器の可動部が膨張してもすき間を確保できる構造にする必要があるが、旋回部にすき間を持たす構造にすると油専焼時に必要な強旋回が低減してしまうという新たな問題が生じる。
【０００８】
本発明の課題は、上記従来技術の問題点を簡易な構造で改善し、微粉炭及び油の着火性を維持しつつ、燃焼ガス中のＮＯｘ濃度の低減化を図った微粉炭バーナを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の上記課題は次の解決手段によって解決される。  
本発明は、中心軸に油噴霧ノズルとその周囲に1次空気ノズルを有し、その外周に微粉炭と搬送用空気との固気二相流が流れる微粉炭ノズルを有する微粉炭用バーナにおいて、前記1次空気ノズルの先端に切欠きを有するプレートと障害物を有する1方向の流路を塞ぐ構造物を有し、燃焼状態により直進流と旋回流を切替えられることを特徴とする。  微粉炭バーナの起動の油専焼時、前記1次空気ノズルの1方向の流路を塞ぎ、噴出する燃焼用空気に旋回流を与えることが望ましい。旋回流として火炉内に噴出することで、燃焼用空気は遠心力で外周に広がり微粒化した油と混合しやすくなる。また、中心部分には圧力の低い部分が形成され、この部分に下流から上流に向かう循環流が形成される。循環流には高温の既燃焼ガスが滞留し、微粒化した油の着火を早める。
【００１０】
一方、微粉炭バーナによる微粉炭専焼時、前記1次空気ノズルから噴出する燃焼用空気に直進流を与えることが望ましい。微粉炭専焼時、1次空気ノズルから旋回器により旋回流として噴出することで、前記固気二相流は遠心力で外周に広がり、2次空気ノズル以降の燃焼用空気と混合しやすくなってしまうために、ＮＯｘ還元域が縮小されて燃焼ガス中のＮＯｘ濃度が増加してしまう。前記1次空気ノズルから噴出する燃焼用空気に直進流を与えることで2次空気ノズル以降の燃焼用空気と混合を遅らせ、ＮＯｘの還元域を拡大することで燃焼ガス中のＮＯｘ濃度を低減することができる。また、1次空気ノズルの先端に2方向から空気が噴出する構造を有することで、可動部の1方向の流路を塞ぐ構造物の熱輻射による熱膨張を軽減することができる。
【００１１】
また、前記微粉炭ノズルの外周に燃焼用空気を噴出する２次空気ノズルと３次空気ノズルを設けたことを特徴とする。このとき、前記2次空気ノズルと３次空気ノズルを隔てる隔壁先端に、2次空気ノズルもしくは３次空気ノズルから噴出する空気の流れに対し障害となる障害物を有することが望ましい。障害物を設けることで、障害物の下流は圧力が低下し、循環流が形成される。循環流には高温の既燃焼ガスが滞留し微粉炭の着火を早める。
【００１２】
さらに、前記微粉炭ノズルの外周壁の内側にベンチュリ及び前記1次燃焼用空気ノズル外周に微粉炭濃縮器を設けることが望ましい。燃料ノズル出口の外周部に保炎器を設けると、その後流部分に再循環領域が形成され、質量の軽い粒子やガスが巻き込まれる。燃料として２００メッシュ通過率が６０〜７０％前後の粗粉炭を用いた場合、３０μｍ以下の微粉炭が少ないために保炎器後流の再循環領域に巻き込まれる微粉炭量は減少するが、微粉炭に代わって1次空気ノズルからの燃焼用空気で微粉炭を加熱することによって放出された可燃性の揮発ガス成分が再循環領域に巻き込まれるので、やはり再循環領域に高温のガス体が形成され、保炎器の近傍を通過する未着火の粗粉炭への着火保炎が促進される。高燃料比炭を燃料として用いた場合にも、微粉炭の加熱を適切に行なえば前記と同様に保炎器の後流に高温の再循環領域を形成することができ、その着火性を高めることができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、微粉炭バーナの起動時の油専焼時、前記1次空気ノズルの1方向の流路を塞ぎ、噴出する燃焼用空気に旋回流を与えることで、燃焼用空気は遠心力でバーナ出口の外周に広がり微粒化した油と混合しやすくなる。また、バーナ出口の中心部分には圧力の低い部分が形成され、この部分に下流から上流に向かう循環流が形成される。循環流には高温の既燃焼ガスが滞留し、微粒化した油の着火を早める。
【００１４】
一方、微粉炭バーナの微粉炭専焼時、図９に示すように前記1次空気ノズルから火炉内に噴出する燃焼用空気に直進流を与え、さらに燃焼空気量を増加させることで2次空気ノズル以降の燃焼用空気と混合を遅らせ、NOｘの還元域を拡大することで燃焼ガス中のNOｘ濃度を低減することができる。また、1次空気ノズルの先端に2方向から空気が噴出する構造を有することで、可動部の1方向の流路を塞ぐ構造物の熱輻射による熱膨張を軽減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明に係わる微粉炭バーナについて図面と共に説明する。  
【実施例１】
【００１６】
図１は本実施例の微粉炭バーナ２０の断面図である。微粉炭バーナ２０は、中心軸に油噴霧ノズル６とその周囲に１次空気ノズル１を有し、該１次空気ノズル１の外周に微粉炭と搬送用空気との固気二相流１３が流れる微粉炭ノズル４を有する。前記微粉炭ノズル４の外周に燃焼用空気１２を噴出する２次空気ノズル２と、該２次空気ノズル２の外周に３次空気ノズル３を有する。また、１次空気ノズル１を貫通して液体燃料によって着火する油噴霧ノズル６が設けられており、油噴霧ノズル６はバーナ起動時または低負荷燃焼時に、微粉炭の助燃のために使用される。１次空気ノズル１から噴出する空気に旋回又は直進を与える固定プレート１５が１次空気ノズル１の先端の油噴霧ノズル６の周囲に設けられ、該固定プレート１５より上流側の１次空気ノズル１の内部の油噴霧ノズル６の周囲に放射状に格子を設けた可動部材１６が設けられている。
【００１７】
また微粉炭ノズル４の内壁面には微粉炭ノズル４のノズル内径を狭めるベンチュリ５が設けられ、ベンチュリ５の取り付け部より下流側の微粉炭ノズル４内の１次空気ノズル１の外壁面には微粉炭ノズル４の流路横断面を一旦狭めた後、拡大する微粉炭濃縮器１１が設けられ、微粉炭ノズル４と２次空気ノズル２を隔てる隔壁の先端（微粉炭ノズル４の出口）に保炎器９を設け、さらに２次空気ノズル２と３次空気ノズル３を隔てる隔壁の先端には障害物（ガイドスリーブ）１０を設け、３次空気ノズル３の先端部が取り付けられる火炉壁７の開口部（バーナスロート）は傾斜壁面となっている。前記ガイドスリーブ１０と火炉壁７の開口部の傾斜壁面がほぼ同じ傾斜角度で２次空気流路と３次空気流路を拡大する構成に成っている。  
なお、微粉炭ノズル４の外周には２次空気ノズル２だけ又は２次空気ノズル２と３次空気ノズル３、さらには図示しない４次空気ノズルなどの多次空気ノズルを設けても良い。
【００１８】
図１の前記１次空気ノズル１の先端に２方向から空気が噴出する構造を有し、油燃焼時は一方向の流路を塞ぐ固定プレート１５及び固定プレートの一方向の流路を塞ぐ可動部材１６の概略図を図２に示す。図２（ａ）は固定プレート１５を火炉側から見た正面図、図２（ｂ）は図２（ａ）のＡ−Ａ線切断面矢視図、図２（ｃ）は可動部材１６を火炉側から見た正面図、図２（ｄ）は図２（ｃ）のＢ−Ｂ線切断面矢視図、図２（ｅ）は図２（ｃ）のＣ−Ｃ線切断面矢視図である。
【００１９】
図２に示す固定プレート１５は油噴霧ノズル６に中心部を支持されて１次空気ノズル１の先端に１次空気ノズル１の流路横断面を塞ぐように挿入されている。固定プレート１５は前記１次空気ノズル１の先端に配置され、中心部から径方向に放射状に複数のスリット孔１５ａを形成しており、該スリット孔１５ａを通って火炉に噴出する１次空気に右旋回又は左旋回を与える円盤状の構造である。また１次空気ノズル１内の固定プレート１５設置部の上流側に可動部材１６を火炉外部に設けた操作部材１７で火炉方向又火炉から遠ざかる方向（前後方向）に摺動自在に配置されている。
【００２０】
図２（ｂ）に示すように、固定プレート１５のスリット孔１５ａは１次空気ノズル１の上流部から火炉側に向かって長方形の相対的に幅広の開口から順次縮小して火炉側には長方形の相対的に幅狭の開口を備えた形状からなる傾斜壁面を備えた構造である。すなわち、各スリット孔１５ａは、その１次空気ノズル１の上流側の少なくとも一方の半径方向の開口端部（開口部稜線）１５ａ1と前記上流側の開口端部（開口部稜線）１５ａ1に対応した同一スリット孔１５ａの１次空気ノズル１の下流側の半径方向の開口端部（開口部稜線）１５ａ2とを結ぶ壁面を延長した仮想平面が固定プレート１５の表面と鋭角で交わる傾斜角αを有する傾斜壁面をなしている。
【００２１】
前記傾斜壁面の固定プレート１５の表面に対する傾斜角度αを９０°以下（＜９０°）とする。図２（ｂ）では前記傾斜壁面に対向する壁面も逆向きの同一傾斜角度αを形成している。また、上記スリット孔１５ａの数は必要な旋回強度や旋回角度によって変更する。
【００２２】
一方、可動部材１６の各格子１６ａは固定プレート１５のスリット孔１５ａにそれぞれ挿入可能な形状を有する図２（ｅ）に示す断面形状が二等辺三角形状をしており、油噴霧ノズル６に中心部を固定した放射状に設けられている。可動部材１６の格子１６ａの図２（ｄ）に示す断面の底辺側の角部の傾斜角度βは固定プレート１５のスリット孔１５ａの傾斜壁面の傾斜角度αと同一角度であり、また前記固定プレート１６の格子１６ａの数はスリット孔１５ａの設置数と一致する。
【００２３】
可動部材１６の各格子１６ａは固定プレート１５のスリット孔１５ａと同じ数のほぼ同一断面積を有しているので、可動部材１６を微粉炭ノズルの上流側から火炉側に移動させて、可動部材１６の各格子１６ａを固定プレート１５のスリット孔１５ａに挿入すると図２（ｂ）に示すように固定プレートスリット孔１５ａの開口面積が狭くなる。
【００２４】
ここで、可動部材１６の各格子１６ａで固定プレート１５のスリット孔１５ａの傾斜壁面の一方の壁面を塞いだ場合、図２（ｂ）に示す格子１６ａの傾斜面とスリット孔１５ａの両側の対向する傾斜壁面の内の一方の傾斜壁面のギャップｈが小さい程、このギャップを通過する１次空気流の旋回強度はより増加する。図２（ａ）にはスリット孔１５ａを通って火炉内に噴出する１次空気に火炉に向かって矢印で示す右旋回を与えるように前記ギャップを設けているが、該ギャップがスリット孔１５ａの反対側の傾斜壁面側に設けられると火炉内に噴出する１次空気に火炉に向かって左旋回を与えることになる。
【００２５】
また、可動部材１６は重油を噴霧する油噴霧ノズル６の外周に進退自在に装着される管状の操作部材１７に装着されている。操作部材１７は、図１に示すように火炉壁の外側から可動部材１６を駆動できるものであれば、形状、構造を問わない。  
可動部材１６は操作部材１７でバーナ２０の長手方向（中心軸Ｃに沿った方向）に進退自在に操作できる構成であり、バーナ２０の起動時の油専焼時には可動部材１６の先端の各格子１６ａを固定プレート１５のスリット孔１５ａに押し込んで、スリット孔１５ａの一方の傾斜壁面と格子１６ａとのギャップを塞ぎ、スリット孔１５ａの他方の傾斜壁面と格子１６ａとのギャップから燃焼用空気１２を旋回流として噴出する。前記噴出した燃焼用空気１２は遠心力で１次空気ノズル１の外周側に広がり、微粒化した油と混合しやすくなる。また、火炉内のバーナ出口には中心部分には圧力の低い部分が形成され、この部分に下流から上流に向かう循環流が形成される。循環流には高温の既燃焼ガスが滞留し、微粒化した油の着火を早める。前記燃焼用空気１２の旋回流の旋回はスワール数で０．５〜１．０程度が望ましい。
【００２６】
一方、バーナの微粉炭専焼時には、可動部材１６を火炉より離れる方向に引っ張って、可動部材１６の各格子１６ａを固定プレート１５のスリット孔１５ａから離し、前記１次空気ノズル１から噴出する燃焼用１次空気１２に直進流を与えることで２次空気ノズル以降の燃焼用空気との混合を遅らせ、燃焼ガス中のＮＯｘの還元域を拡大することで、ＮＯｘ濃度を低減することができる。リークを考慮しても直進流時の燃焼用空気１２のスワール数は０．１以下が望ましい。
【００２７】
また、前記可動部材１６の駆動部より固定プレート１５が火炉側近くに配置されているので、火炉内からの熱輻射が固定プレート１５で遮られて可動部材１６の駆動部に当たる熱輻射は軽減でき、熱膨張を軽減することができる。
【００２８】
なお、図２には、固定プレート１５のスリット孔１５ａの軸長手方向の流路形状が狭まる形状のものを示したが、本発明はこれに限定されるものではない。  
例えば、固定プレート１５のスリット孔１５ａの軸長手方向流路の対向する両壁面が中心軸Ｃに沿う方向に形成され、可動部材１６の格子１６ａの断面形状が軸長手方向の流路形状を狭めるように形成されているものを抜き差しすることでも同様の効果が得られる。
【実施例２】
【００２９】
図１の１次空気ノズル１の先端に２方向から空気が噴出する構造を有し、油燃焼時は一方向の流路を塞ぐ固定プレート１５及び可動部材１６を図３に示す。図３（ａ）は固定プレート１５を火炉側から見た正面図、図３（ｂ）は図３（ａ）のＡ−Ａ線切断面矢視図、図３（ｃ）は可動部材１６を火炉側から見た正面図、図３（ｄ）は図３（ｃ）のＢ−Ｂ線切断面矢視図、図３（ｅ）は図３（ｃ）のＣ−Ｃ線切断面矢視図である。
【００３０】
図３に示す固定プレート１５は、その中心部から末広がり状に円周方向に複数の三角形状のスリット孔１５ａを設けた形状であり、可動部材１６は前記スリット孔１５ａにそれぞれ挿入してスリット孔１５ａの開口部を塞ぐことができるように、そのバーナ中心部から末広がり状に円周方向に複数の断面三角形状の格子１６ａを備えている、該格子１６ａのバーナ中心部側の端部は油噴霧ノズル６の外周に進退自在に装着される管状の操作部材１７に装着されている。  
図３に示す固定プレート１５と可動部材１６の機能は実施例１に記載した固定プレート１５と可動部材１６と同一であるので、その詳細な説明は省略する。
【００３１】
なお、図３に示す実施例では、固定プレート１５のスリット孔１５ａの開口の軸長手方向の流路形状が狭まる形状のものを示したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、前記スリット孔１５ａの開口の軸長手方向の流路形状が平行であって、可動部材１６の断面形状が軸長手方向の流路形状を狭めるように形成されているものを抜き差しすることでも同様の効果が得られる。
【実施例３】
【００３２】
図４に前記１次空気ノズル１の先端に２方向から空気が噴出する構造を有し、油燃焼時は一方向の流路を塞ぐ固定プレートを有する実施例の微粉炭バーナ２０の断面図を示す。図４に示す微粉炭バーナ２０は操作部材１７の構成を除いて、図１に示す微粉炭バーナ２０と同一構造であるので、その詳細な説明は省略する。
【００３３】
本実施例のバーナ２０の固定プレート１５及び可動部材１６を図５に示す。図５（ａ）は固定プレート１５を火炉側から見た正面図、図５（ｂ）は図５（ａ）のＡ−Ａ線切断面矢視図、図５（ｃ）は可動部材１６を火炉側から見た正面図、図５（ｄ）は図５（ｃ）のＢ−Ｂ線切断面矢視図、図５（ｅ）は図５（ｃ）のＣ−Ｃ線切断面矢視図である。
【００３４】
図５に示す固定プレート１５は、その中心部から末広がり状に円周方向に複数の三角形状のスリットを設けた形状であり、可動部材１６は前記スリット１５ａにそれぞれ挿入してスリット孔１５ａの開口部を塞ぐことができるように、その中心部から末広がり状に円周方向に複数の断面三角形状の格子１６ａがそれぞれ独立して設けられ、各格子１６ａは各格子１６ａに個別に接続した操作部材１７によりバーナ中心軸Ｃに沿って進退自在に操作される。
【００３５】
図５に示す固定プレート１５は火炉に向かって右旋回を与える構造である。図４に示すように１次空気ノズル１の先端に固定され、その上流側に可動部材１６を設置する。固定プレート１５はスリット構造を持ち、火炉内に向かって縮小する流路を備えた傾斜壁面を有する。ここで、該傾斜壁面の固定プレート１５の火炉側の平面に対する傾斜角度α（＜９０°）及びスリット数は必要な旋回強度や旋回角度によって変更する。
【００３６】
可動部材１６を移動させることで、固定プレート１５のスリット孔１５ａの前記一方向の傾斜壁面と可動部材１６の格子１６ａの間のギャップを塞ぐことができる。可動部材１６の格子１６ａは、固定プレート１５のスリット孔１５ａの傾斜壁面の前記傾斜角度αと同一の傾斜角度βを持つ断面二等辺三角形状であり、スリット孔１５ａと同一数備えられている。従って固定プレート１５のスリット孔１５ａに格子１６ａを挿入してスリット孔１５ａの一方の傾斜壁面側の流路を塞いだ場合、図５（ｂ）に示すギャップｈが小さい程、旋回強度は増加する。また、前記スリット孔１５ａの一方の傾斜壁面側の流路を塞ぐ構造は図５では断面が三角形となっているが、スリット孔１５ａの一方の傾斜壁面側の流路からの燃焼空気の流入を無くし、スリット孔１５ａの他方の傾斜壁面側の流路から空気を火炉内に噴出する構造であれば、その形を問わない。
【００３７】
上記構成のバーナ２０の起動時の油専焼時には可動部材１６の各格子１６ａを複数の三角形状のスリット１５ａにそれぞれ挿入して固定プレート１５から火炉側に噴出する燃焼用空気を旋回流とすることで、燃焼用空気は遠心力で外周に広がり微粒化した油と混合しやすくなる。また、前記旋回流によりバーナ出口の中心部分には圧力の低い部分が形成され、この部分に下流から上流に向かう循環流が形成される。循環流には高温の既燃焼ガスが滞留し、微粒化した油の着火を早める。また、可動部材１６の格子１６ａを固定プレート１５のスリット１５ａに押し込む度合いを変更することによって、旋回強度を変更することができる。前記燃焼用空気１２の旋回流の旋回はスワール数で０．５〜１．０程度が望ましい。
【００３８】
一方、上記構成のバーナ２０の微粉炭専焼時には全ての格子１６ａをバーナ２０の上流側に後退させて固定プレート１５から火炉内に噴出する燃焼用空気に直進流を与えることで微粉炭と２次空気ノズル以降の燃焼用空気との混合を遅らせ、燃焼ガス中のＮＯｘの還元域を拡大することで、燃焼ガス中のＮＯｘ濃度を低減することができる。直進流時の燃焼用空気１２のスワール数は０．１以下が望ましい。また、格子１６ａの駆動部は固定プレート１５により火炉内からの熱輻射を軽減でき、熱膨張を軽減することができる。
【実施例４】
【００３９】
本実施例の固定プレート１５は、図１に示す１次空気ノズル１の先端に固定され、その上流側に可動部材１６を設置する構成からなる微粉炭バーナ２０である。固定プレート１５は、例えば、図６（ａ）の固定プレートの火炉側から見た正面図、図６（ｂ）の図６（ａ）のＡ−Ａ線切断面矢視図に示す構成である。また、図６（ｃ）は可動部材１６を火炉側から見た正面図、図６（ｄ）は図６（ｃ）のＢ−Ｂ線切断面矢視図、図６（ｅ）は図６（ｃ）のＣ−Ｃ線切断面矢視図である。
【００４０】
図６に示す固定プレート１５の一方のスリット孔１５ａからは円周方向に旋回する空気噴出流の流速を与え、もう一方のスリット孔１５ｂからは直進方向に空気の噴出流の流速を与える流路をペアで固定プレート１５の中心部の周りの円周方向に複数個の均等に配置する。
【００４１】
図６に示す固定プレートの一対のスリット１５ａ，１５ｂのいずれかの流路を図６（ｃ）〜図６（ｅ）に示す閉止用の一対の格子１６ａ，１６ｂを備えた可動部材１６でそれぞれ閉止する。複数の可動部材１６の各格子１６ａ，１６ｂは固定プレート１５の上流側に設けられる油噴出ノズル６の外周をスライドする操作部材１７（図５に示す各格子１６ａに取り付けられた操作部材１７と同様に図６の各格子１６ａ，，１６ｂにそれぞれに取り付けられた操作部材１７でもよい）に取り付けて、それぞれ進退自在に配置される。前記可動部材１６によりスリット孔１５ａ又はスリット孔１５ｂを閉止して、火炉内への１次燃焼用空気の直進流と旋回流を切替えることができる。
【００４２】
上記図６に示す構成のバーナの起動時の油専焼時にはスリット閉止用部材である可動部材１６の操作で固定プレート１５のスリット１５ｂを閉止し、スリット１５ａからの旋回燃焼用空気流（図６（ａ）の矢印方向に旋回流として流れる）により、燃焼用空気は遠心力で外周に広がり微粒化した油と混合しやすくなる。また、前記旋回流によりバーナ出口の中心部分には圧力の低い部分が形成され、この部分に下流から上流に向かう循環流が形成される。循環流には高温の既燃焼ガスが滞留し、微粒化した油の着火を早める。前記燃焼用空気１２の旋回流の旋回はスワール数で０．５〜１．０程度が望ましい。
【００４３】
一方、微粉炭専焼時には、図６の可動部材１６の操作で固定プレート１５のスリット１５ａを閉止し、スリット１５ｂから噴出する燃焼用空気に直進流を与えることで２次空気ノズル２以降の燃焼用空気と微粉炭との混合を遅らせ、ＮＯｘの還元域を拡大することで燃焼ガス中のＮＯｘ濃度を低減することができる。直進流時の燃焼用空気１２のスワール数は０．１以下が望ましい。
【００４４】
また、図７に図６の固定プレート１５及び可動部材１６の変形例を示す。図７（ａ）は固定プレートの火炉側から見た正面図、図７（ｂ）は図７（ａ）のＡ−Ａ線切断面矢視図、図７（ｃ）は可動部材１６を火炉側から見た正面図、図７（ｄ）は図７（ｃ）のＢ−Ｂ線切断面矢視図、図７（ｅ）は図７（ｃ）のＣ−Ｃ線切断面矢視図である。
【００４５】
図７に示すように固定プレート１５に設けられた、対向する位置にいずれも傾斜壁面を有する一対のスリット１５ａ，１５ｂが複数組設けられており、一方のスリット１５ａからは円周方向に旋回する空気噴出流の流速を与え、もう一方のスリット孔１５ｂからも円周方向に旋回する方向に空気の噴出流の流速を与える流路をペアで固定プレート１５の中心部の周りの円周方向に複数個を均等に配置した構成にしても良い。
【００４６】
この場合も固定プレート１５の上流側に進退自在に配置されるスリット閉止用の可動部材１６の一対の格子１６ａ，１６ｂにより、固定プレート１５の一対のスリット１５ａ，１５ｂのいずれかの流路を閉止して、火炉内への１次燃焼用空気の左右旋回流（図７（ａ）の互いに反対側に向いた矢印方向に旋回流が発生する）を切替えることができる。各格子１６ａ，１６ｂは固定プレート１５の上流側に設けられる油噴出ノズル６の外周をスライドする操作部材１７（図５に示す各格子１６ａに取り付けた操作部材１７と同様に格子１６ａ，１６ｂにそれぞれ操作部材１７を取り付けてもよい）に取り付けて、それぞれ進退自在に配置される。
【００４７】
また図７に示す構成のバーナ２０の起動時の油専焼時にはスリット閉止用部材に操作で固定プレート１５のスリット１５ａまたはスリット１５ｂを閉止し、開放してスリット１５ａまたはスリット１５ｂからの旋回燃焼用空気流により、燃焼用空気は遠心力で外周に広がり微粒化した油と混合しやすくなる。また、前記旋回流によりバーナ出口の中心部分には圧力の低い部分が形成され、この部分に下流から上流に向かう循環流が形成される。循環流には高温の既燃焼ガスが滞留し、微粒化した油の着火を早める。前記燃焼用空気１２の旋回流の旋回はスワール数で０．５〜１．０程度が望ましい。
【００４８】
一方、微粉炭専焼時には、図７のスリット閉止用部材を後退させて固定プレート１５のスリット１５ａとスリット１５ｂの両方を開放してスリット１５ａ，１５ｂから噴出する燃焼用空気に直進流を与えることで、２次空気ノズル以降の燃焼用空気と微粉炭との混合を遅らせ、ＮＯｘの還元域を拡大することで燃焼ガス中のＮＯｘ濃度を低減することができる。直進流時の燃焼用空気１２のスワール数は０．１以下が望ましい。  
図６と図７に示す格子１６ａ，１６ｂを一体化して単一の三角形状の格子としても良い。
【実施例５】
【００４９】
本実施例の微粉炭バーナ２０は、図１に示す微粉炭バーナ２０の断面構造と同一であり、１次空気ノズル１の先端部に配置する固定プレート１５を図８（ａ）の火炉側から見た正面図、図８（ｂ）の図８（ａ）のＡ−Ａ線切断面矢視図に示す。また、、図８（ｃ）は可動部材１６を火炉側から見た正面図、図８（ｄ）は図８（ｃ）のＢ−Ｂ線切断面矢視図、図８（ｅ）は図８（ｃ）のＣ−Ｃ線切断面矢視図である。
【００５０】
図８に示す固定プレート１５は図３に示す固定プレート１５と同一の構成である。  
しかし本実施例の可動部材１６は図３に示す可動部材１６と同じ構造であるが、該可動部材１６の火炉と反対側（裏面）に多数の通気孔１８ａを有する通気性プレート１８を密着して配置している。
【００５１】
前記可動部材１６のバーナ中心部側の端部は油噴霧ノズル６の外径よりも大きい径の円筒状の操作部材１７に固定されている。前記通気性プレート１８には可動部材１６の各格子１６ａ間に位置するように複数の噴出孔１８ａを設けており、該噴出孔１８ａはバーナ中心部から放射状に径方向にも複数個設けられている。複数の噴出孔１８ａから噴出する空気流によりインピンジ冷却によって固定プレート１５を冷却し、焼損を防止する。前記可動部材１６は火炉内に向かって前後方向に駆動可能で、起動時の油専焼時、火炉側に向けて移動して固定プレート１５のスリット孔１５ａに格子１６ａを押し込んで、スリット孔１５ａの一方向の傾斜壁面側にできる流路を塞ぐことで、噴出する燃焼用空気１２に旋回流を与え、燃焼用空気１２は遠心力で１次空気ノズル１の外周側に広がり、微粒化した油と混合しやすくなる。また、１次空気ノズル１の中心部分には圧力の低い部分が形成され、この部分に下流から上流に向かう循環流が形成される。循環流には高温の既燃焼ガスが滞留し、微粒化した油の着火を早める。前記燃焼用空気１２の旋回流の旋回はスワール数で０．５〜１．０程度が望ましい。
【００５２】
一方、微粉炭専焼時、火炉から離れる方向に前記可動部材１６を引っ張って、前記１次空気ノズル１から噴出する燃焼用空気１２に直進流を与えることで２次空気ノズル以降の燃焼用空気と混合を遅らせ、ＮＯｘの還元域を拡大することで燃料ガス中のＮＯｘ濃度を低減することができる。直進流時の燃焼用空気１２のスワール数は０．１以下が望ましい。また、前記可動部材１６の駆動部は固定プレート１５よりバーナ２０の上流側にあるので火炉内からの熱輻射を軽減でき熱膨張を軽減することができる。  
図９には上記各実施例による１次空気流量に対する燃焼ガス中のＮＯｘ濃度の低減効果を示す。
【産業上の利用可能性】
【００５３】
本発明は，簡単な構成で微粉炭バーナ２０の起動時の油、微粉炭の着火性を改善し、燃焼ガスのＮＯｘ濃度の低減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】実施例１に係わる微粉炭バーナの断面図である。
【図２】実施例１に係わる微粉炭バーナの固定プレート及び固定プレートの一方向の流路を塞ぐ可動部材の概略図であり、図２（ａ）は固定プレートを火炉側から見た正面図、図２（ｂ）は図２（ａ）のＡ−Ａ線切断面矢視図、図２（ｃ）は可動部材を火炉側から見た正面図、図２（ｄ）は図２（ｃ）のＢ−Ｂ線切断面矢視図、図２（ｅ）は図２（ｃ）のＣ−Ｃ線切断面矢視図である。
【図３】実施例２に係わる微粉炭バーナの固定プレートと可動部材の概略図であり、図３（ａ）は固定プレートを火炉側から見た正面図、図３（ｂ）は図３（ａ）のＡ−Ａ線切断面矢視図、図３（ｃ）は可動部材を火炉側から見た正面図、図３（ｄ）は図３（ｃ）のＢ−Ｂ線切断面矢視図、図３（ｅ）は図３（ｃ）のＣ−Ｃ線切断面矢視図である。
【図４】実施例３に係わる微粉炭バーナの断面図である。
【図５】実施例３に係わる微粉炭バーナの固定プレートと可動部材の概略図であり、図５（ａ）は固定プレートを火炉側から見た正面図、図５（ｂ）は図５（ａ）のＡ−Ａ線切断面矢視図、図５（ｃ）は可動部材を火炉側から見た正面図、図５（ｄ）は図５（ｃ）のＢ−Ｂ線切断面矢視図、図５（ｅ）は図５（ｃ）のＣ−Ｃ線切断面矢視図である。
【図６】実施例４に係わる微粉炭バーナの固定プレートと可動部材の概略図であり、図６（ａ）は固定プレートの火炉側から見た正面図、図６（ｂ）は図６（ａ）のＡ−Ａ線切断面矢視図、図６（ｃ）は可動部材を火炉側から見た正面図、図６（ｄ）は図６（ｃ）のＢ−Ｂ線切断面矢視図、図６（ｅ）は図６（ｃ）のＣ−Ｃ線切断面矢視図である。
【図７】図６の固定プレートの変形例であり、図７（ａ）の固定プレートの火炉側から見た正面図、図７（ｂ）は図７（ａ）のＡ−Ａ線切断面矢視図、図７（ｃ）は可動部材１６を火炉側から見た正面図、図７（ｄ）は図７（ｃ）のＢ−Ｂ線切断面矢視図、図７（ｅ）は図７（ｃ）のＣ−Ｃ線切断面矢視図である。
【図８】実施例５に係わる微粉炭バーナの固定プレートと可動部材であり、図８（ａ）は火炉側から見た固定プレートの正面図、図８（ｂ）は図８（ａ）のＡ−Ａ線切断面矢視図、図８（ｃ）は火炉側から見た可動部材の正面図、図８（ｄ）は図８（ｃ）のＢ−Ｂ線切断面矢視図、図８（ｅ）は図８（ｃ）のＣ−Ｃ線切断面矢視図である。
【図９】本発明の実施例による１次空気流量に対する燃焼ガス中のＮＯｘ濃度の低減効果を示す図である。
【図１０】本発明による微粉炭ボイラシステムを示す概略図である。
【図１１】従来例の微粉炭バーナの断面図である。
【符号の説明】
【００５５】
１  １次流路（１次空気ノズル）  
２  ２次流路（２次空気ノズル）
３  ３次流路（３次空気ノズル）
４  微粉炭ノズル        ５  ベンチュリ
６  油噴霧ノズル        ７  ボイラ炉壁
８  風箱                ９  保炎器
１０  ガイドスリーブ    １１  微粉炭濃縮器
１２  燃焼用空気        １３  固気二相流  
１４  旋回器            １５  固定プレート
１５ａ，１５ｂ  スリット孔
１６  可動部材          １６ａ，１６ｂ  格子
１７  操作部材          １８  通気性プレート
１８ａ  噴出孔          ２０  微粉炭バーナ
２１  火炉              ２２  バンカー
２３  ミル              ２４，２６  ブロア
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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