(57)【要約】  燃料ノズル（２１）の中心側に設けられ、燃料ノズル（２１）の中心から離れる向きの速度成分を混合流体に付与する燃料濃縮器（３４）において、混合流体に旋回を与える複数の羽根（４１ａ，４１ｂ）を有し、羽根（４１ａ）のバーナ軸方向に対する振れ角を調整可能に構成することで、摩耗に対するリスクや着火性を維持しつつ石炭とバイオマス燃料とを切り替えて使用可能にすることができる。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
固体燃料とその搬送気体の混合流体が流れ、火炉に向かって開口する燃料ノズルと、
前記燃料ノズルの外周側に配置され、燃焼用気体を噴出させる燃焼用ガスノズルと、
前記燃料ノズルの中心側に設けられ、前記燃料ノズルの中心から離れる向きの速度成分を前記混合流体に付与する燃料濃縮器と、
を備えた固体燃料バーナであって、
前記燃料濃縮器は、前記混合流体に旋回を与える複数の羽根を有し、前記羽根のバーナ軸方向に対する振れ角が調整可能に構成されたことを特徴とする固体燃料バーナ。
【請求項２】
バーナ軸方向に対して離れた２箇所に設置すると共に、各々の複数の羽根構造の旋回方向が逆方向であり、前記混合流体の流れ方向に対して少なくとも上流側の羽根の前記振れ角が調整可能であることを特徴とする請求項１に記載の固体燃料バーナ。
【請求項３】
前記燃料濃縮器は、前記バーナ軸方向に沿って移動可能に構成されたことを特徴とする請求項１に記載の固体燃料バーナ。
【請求項４】
固体燃料とその搬送気体の混合流体が流れ、火炉に向かって開口する燃料ノズルと、
前記燃料ノズルの外周側に配置され、燃焼用気体を噴出させる燃焼用ガスノズルと、
前記燃料ノズルの中心側に設けられ、前記燃料ノズルの中心から離れる向きの速度成分を前記混合流体に付与する燃料濃縮器と、
を備えた固体燃料バーナであって、
前記燃料濃縮器は、前記混合流体に旋回を与える複数の羽根を有し、バーナ軸方向に対して離れた２箇所に設置すると共に、各々の複数の羽根構造の旋回方向が逆方向であり、
前記燃料濃縮器は、前記バーナ軸方向に沿って移動可能に構成されたことを特徴とする固体燃料バーナ。
【請求項５】
前記燃料濃縮器は、前記混合流体の流れ方向に対して少なくとも上流側の羽根の前記バーナ軸方向に対する振れ角が調整可能に構成されたことを特徴とする請求項４に記載の固体燃料バーナ。
【請求項６】
前記羽根を支持する軸部と、
前記羽根と軸部との境界部分に向けて清掃用の気体を吹き付ける吹付装置と、
を備えたことを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の固体燃料バーナ。
【請求項７】
前記軸部から径方向に気体を噴出させる噴出口と、前記噴出口からの気体を前記羽根と軸部との境界部分に案内する気体ガイド部材と、を有する前記吹付装置、
を備えたことを特徴とする請求項６に記載の固体燃料バーナ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固体燃料を搬送して燃焼させる固体燃料バーナに関し、特にバイオマス粒子のように粒径の大きな燃料粒子に適した固体燃料バーナに関する。
【背景技術】
【０００２】
火力発電プラント等のボイラに用いられる固体燃料バーナの着火性の向上、火炎の安定性を高める方法としては、燃料濃度を高める、または燃料搬送気体の酸素濃度を上げる方法がある。【０００３】
例えば、特許文献１（特許第５８８６０３１号明細書：ＪＰ  ５８８６０３１  Ｂ２）では、バイオマス燃料噴出ノズル（１１）の流路中に旋回羽根（１６）を配置して旋回流にすることで、燃料を外周部に濃縮することが記載されている。特許文献１では、旋回羽根（１６）の下流側に旋回度調整板（１７）を配置して、燃料流の旋回を調整している。【０００４】
特許文献２（特許第６２３１０４７号明細書：ＪＰ  ６２３１０４７  Ｂ２）では、１次空気ノズル（９）の中心部に、混合流体に旋回を付与する第１旋回器（６）と、第１旋回器（６）とは逆向きの旋回を付与する第２旋回器（７）とを設ける技術が記載されている。特許文献２記載の技術では、第１旋回器（６）で混合流体に強い旋回をかけて、固体燃料粒子を１次空気ノズルの外周側に移動させると共に、第２旋回器（７）で第１旋回器（６）とは逆向きの旋回を付与することで混合流体の旋回を弱める。したがって、バーナの開口部に設置された保炎器（１０）の周辺で固体燃料粒子が濃縮されつつ、旋回が少ない混合流体を開口部から流出させて着火性を向上させている。【０００５】
特許文献３（米国特許公開第２０１３／０３０５９７１号公報：ＵＳ  ２０１３／０３０５９７１  Ａ１）には、流路（flow channel 5）に螺旋羽根状の偏向手段（deflection means 17,18,19）を設けて、流路（flow channel 5）の外周側に燃料を濃縮する技術が記載されている。【０００６】
特許文献４（中国特許公開第１０１８３２５５１号公報：ＣＮ  １０１８３２５５１  Ａ）には、旋回を付与する部材（１１）の上流側に流れを外周側に移動させる錐状の部材（１０）が配置されている。特許文献４では、錐状の部材（１０）や旋回を付与する部材（１１）が、棒状の部材（１９，２０）により、軸方向の位置を調整可能に構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特許第５８８６０３１号明細書（［００３０］−［００３１］、図１−図３、図２１）
【特許文献２】特許第６２３１０４７号明細書（［００４８］−［００６１］、図１−図３、図２１）
【特許文献３】米国特許公開第２０１３／０３０５９７１号公報（［００４１］−［００４３］、Ｆｉｇ．１）
【特許文献４】中国特許公開第１０１８３２５５１号公報（［００３６］−［００３８］、図１）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
温暖化対策等の社会的な要望から、特許文献１に記載の技術のように、バイオマス燃料を使用する固体燃料バーナが求められている。しかしながら、現状では、バイオマス燃料は供給が安定していない。したがって、燃料の調達の状況に応じて、石炭とバイオマスを切り換えて使用できることが望ましい。
特許文献１〜４に記載のバーナにおいて、混合流体に旋回を付与して燃料を外周側に濃縮することが行われている。ここで、石炭に比べて、バイオマス燃料は、旋回を付与する部材への衝突時の摩耗のリスクが低い。着火性は、石炭に比べて、バイオマス燃料の方が低く、焼損に対するリスクも低いという違いがある。【０００９】
したがって、単純に特許文献１に記載のバイオマス燃料用のバーナに石炭燃料を使用すると、摩耗のリスクが高いと共に、着火性は高いが焼損しやすい問題がある。逆に、特許文献２〜４に記載の微粉炭用のバーナにバイオマス燃料を使用すると、摩耗しにくいが着火性が低い問題がある。【００１０】
本発明は、摩耗に対するリスクや着火性を維持しつつ石炭とバイオマス燃料とを切り替えて使用可能にすることを技術的課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
前記技術的課題を解決するために、請求項１に記載の発明の固体燃料バーナは、
固体燃料とその搬送気体の混合流体が流れ、火炉に向かって開口する燃料ノズルと、
前記燃料ノズルの外周側に配置され、燃焼用気体を噴出させる燃焼用ガスノズルと、
前記燃料ノズルの中心側に設けられ、前記燃料ノズルの中心から離れる向きの速度成分を前記混合流体に付与する燃料濃縮器と、
を備えた固体燃料バーナであって、
前記燃料濃縮器は、前記混合流体に旋回を与える複数の羽根を有し、前記羽根のバーナ軸方向に対する振れ角が調整可能に構成されたことを特徴とする。【００１２】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の固体燃料バーナにおいて、
バーナ軸方向に対して離れた２箇所に設置すると共に、各々の複数の羽根構造の旋回方向が逆方向であり、前記混合流体の流れ方向に対して少なくとも上流側の羽根の前記振れ角が調整可能であることを特徴とする。【００１３】
請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の固体燃料バーナにおいて、
前記燃料濃縮器は、前記バーナ軸方向に沿って移動可能に構成されたことを特徴とする。【００１４】
前記技術的課題を解決するために、請求項４に記載の発明の固体燃料バーナは、
固体燃料とその搬送気体の混合流体が流れ、火炉に向かって開口する燃料ノズルと、
前記燃料ノズルの外周側に配置され、燃焼用気体を噴出させる燃焼用ガスノズルと、
前記燃料ノズルの中心側に設けられ、前記燃料ノズルの中心から離れる向きの速度成分を前記混合流体に付与する燃料濃縮器と、
を備えた固体燃料バーナであって、
前記燃料濃縮器は、前記混合流体に旋回を与える複数の羽根を有し、バーナ軸方向に対して離れた２箇所に設置すると共に、各々の複数の羽根構造の旋回方向が逆方向であり、
前記燃料濃縮器は、前記バーナ軸方向に沿って移動可能に構成されたことを特徴とする。【００１５】
請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の固体燃料バーナにおいて、
前記燃料濃縮器は、前記混合流体の流れ方向に対して少なくとも上流側の羽根の前記バーナ軸方向に対する振れ角が調整可能に構成されたことを特徴とする。【００１６】
請求項６に記載の発明は、請求項１ないし５のいずれかに記載の固体燃料バーナにおいて、
前記羽根を支持する軸部と、
前記羽根と軸部との境界部分に向けて清掃用の気体を吹き付ける吹付装置と、
を備えたことを特徴とする。【００１７】
請求項７に記載の発明は、請求項６に記載の固体燃料バーナにおいて、
前記軸部から径方向に気体を噴出させる噴出口と、前記噴出口からの気体を前記羽根と軸部との境界部分に案内する気体ガイド部材と、を有する前記吹付装置、
を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
請求項１に記載の発明によれば、燃料濃縮器の羽根の振れ角が調整可能であるので、使用する燃料に応じて振れ角を調整することができ、摩耗に対するリスクや着火性を維持しつつ石炭とバイオマス燃料とを切り替えて使用可能にすることができる。【００１９】
請求項２に記載の発明によれば、請求項１に記載の発明の効果に加えて、少なくとも上流側の羽根の振れ角が調整可能であり、使用する燃料に応じて上流側の羽根の振れ角を調整することができると共に、下流側の羽根で混合流体の旋回を弱めることができる。したがって、混合流体の噴流の広がりを調整することができる。【００２０】
請求項３に記載の発明によれば、請求項１に記載の発明の効果に加えて、使用する燃料に応じて燃料濃縮器のバーナ軸方向に沿った位置を調整することができ、焼損のリスクに対応することができる。【００２１】
請求項４に記載の発明によれば、互いに逆方向の羽根を有する燃料濃縮器が軸方向に移動可能であるので、使用する燃料に応じて軸方向の位置を調整することができ、摩耗に対するリスクや着火性を維持しつつ石炭とバイオマス燃料とを切り替えて使用可能にすることができる。【００２２】
請求項５に記載の発明によれば、請求項４に記載の発明の効果に加えて、少なくとも上流側の羽根の振れ角が調整可能であるので、使用する燃料に応じて振れ角を調整することができ、摩耗に対するリスクや着火性、焼損に対するリスクに対応することができる。【００２３】
請求項６に記載の発明によれば、請求項１ないし５のいずれかに記載の発明の効果に加えて、羽根と軸部の境界部分に固体燃料の微粒子が堆積することを抑制できる。したがって、微粒子の堆積で振れ角の調整や燃料濃縮器の移動ができなくなることを抑制できる。【００２４】
請求項７に記載の発明によれば、請求項６に記載の発明の効果に加えて、噴出口から噴出された気体を気体ガイド部材で案内しており、簡単な構成で微粒子の堆積を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】図１は本発明の実施例１の燃焼システムの全体説明図である。
【図２】図２は実施例１の固体燃料バーナの説明図である。
【図３】図３は実施例の燃料濃縮器の羽根の振れ角傾斜機構の説明図であり、図３（Ａ）は要部断面図、図３（Ｂ）は高角度位置の説明図、図３（Ｃ）は低角度位置の説明図である。
【図４】図４は石炭燃料とバイオマス燃料とについて下流羽根の位置と開口径との解析結果の説明図である。
【図５】図５は本発明の別の形態１の説明図である。
【図６】図６は本発明の別の形態２の説明図であり、図６（Ａ）は概略図、図６（Ｂ）は部分詳細図である。
【図７】図７は図６に示す形態における気体ガイド部材の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
次に図面を参照しながら、本発明の実施の形態の具体例（以下、実施例と記載する）を説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。なお、以下の図面を使用した説明において、理解の容易のために説明に必要な部材以外の図示は適宜省略されている。
【実施例１】
【００２７】
図１は本発明の実施例１の燃焼システムの全体説明図である。
図１において、火力発電所等で使用される実施例１の燃焼システム（燃焼装置）１では、バイオマス燃料（固体燃料）がバンカ（燃料ホッパ）４に収容されている。バンカ４のバイオマス燃料は、ミル（粉砕機）５で粉砕される。粉砕された燃料は、ボイラ（火炉）６の固体燃料バーナ７に燃料配管８を通じて供給されて、燃焼される。なお、固体燃料バーナ７は、ボイラ６に複数設置されている。【００２８】
ボイラ６から排出された排ガスは、脱硝装置９で脱硝される。脱硝された排ガスは、空気予熱器１０を通過する。空気予熱器１０では、ブロア１１から送られた空気と排ガスとの熱交換が行われる。したがって、排ガスが低温化されると共に、ブロア１１からの空気が加熱される。ブロア１１からの空気は、空気配管１２を通じて、固体燃料バーナ７およびボイラ６に燃焼用空気として供給される。
空気予熱器１０を通過した排ガスは、ガスガスヒータ（熱回収器）１３を通過する際に熱が回収されて低温化する。【００２９】
ガスガスヒータ（熱回収器）１３を通過した排ガスは、乾式集塵機１４で排ガス中の塵等が回収、除去される。
乾式集塵機１４を通過した排ガスは、脱硫装置１５に送られて脱硫される。
脱硫装置１５を通過した排ガスは、湿式集塵機１６で排ガス中の塵等が回収、除去される。
湿式集塵機１６を通過した排ガスは、ガスガスヒータ（再加熱器）１７で再加熱される。
ガスガスヒータ（再加熱器）１７を通過した排ガスは、煙突１８から大気に排気される。
なお、ミル５自体の構成は、従来公知の種々の構成を使用可能であり、例えば、特開２０１０−２４２９９９号公報等に記載されているので詳細な説明は省略する。【００３０】
図２は実施例１の固体燃料バーナの説明図である。
図３は実施例の燃料濃縮器の羽根の振れ角傾斜機構の説明図であり、図３（Ａ）は要部断面図、図３（Ｂ）は高角度位置の説明図、図３（Ｃ）は低角度位置の説明図である。
図２において、実施例１の固体燃料バーナ７は、搬送気体が流れる燃料ノズル２１を有する。燃料ノズル２１の下流端の開口は、ボイラ６の火炉２２の壁面（火炉壁、水管壁）２３に設けられている。燃料ノズル２１は、燃料配管８が上流端に接続される。燃料ノズル２１は中空の筒状に形成されており、燃料ノズル２１の内部には、固体燃料（粉砕されたバイオマス燃料及び石炭燃料）と搬送気体とが流れる流路２４が形成されている。【００３１】
燃料ノズル２１の外周には、燃焼用空気を火炉２２に噴出する内側燃焼用ガスノズル（２次燃焼用ガスノズル）２６が設置されている。また、内側燃焼用ガスノズル２６の外周側には、外側燃焼用ガスノズル（３次燃焼用ガスノズル）２７が設置されている。各燃焼用ガスノズル２６，２７は、ウインドボックス（風箱）２８からの空気を火炉２２内に向けて噴出する。実施例１では、内側燃焼用ガスノズル２６の下流端には、燃料ノズル２１の中心に対して径方向外側に傾斜（下流側に行くに連れて径が拡大）するガイドベーン２６ａが形成されている。また、外側燃焼用ガスノズル２７の下流部には、軸方向に沿ったスロート部２７ａと、ガイドベーン２６ａに平行する拡大部２７ｂとが形成されている。したがって、各燃焼用ガスノズル２６，２７から噴出された燃焼用空気は、軸方向の中心から拡散するように噴出される。【００３２】
また、燃料ノズル２１の下流端の開口部には、保炎器３１が支持されている。図２において、保炎器３１には、内周側突起３１ａが形成されている。内周側突起３１ａは、燃料ノズル２１の中心側に向けて突出して形成されている、また、内周側突起３１ａは、周方向に沿って間隔をあけて周期的に配置されている。
燃料ノズル２１の流路断面の中心部には、筒状ないし棒状の中心軸部材を燃料ノズル２１の衝突板フランジ２１ａに支持された衝突板３２ａを貫通するように設け、これにより燃料濃縮器３４としての上流側の第１旋回器４１と、下流側の第２旋回器４２とを支持する。
図２、図３に示す例では、油起動バーナ（オイルガン）３２が貫通して配置されている。油起動バーナ３２は、燃料ノズル２１の衝突板フランジ２１ａに支持された衝突板３２ａに貫通した状態で支持されている。【００３３】
油起動バーナ３２の外周には、油起動バーナ３２を保護する保護筒３２ｂが装着されている。保護筒３２ｂの外周には、燃料濃縮器３４が支持されている。燃料濃縮器３４は、保護筒３２ｂの外周側に配置された内筒３５と、内筒３５の外周側に配置された外筒３６が配置されている。外筒３６は図示しない支持体を介して衝突板３２ａに支持されている。したがって、内筒３５は、油起動バーナ３２の保護筒３２ｂおよび外筒３６に対して軸方向にスライド移動可能に支持されている。なお、外筒３６は衝突板に支持される構成に限定されず、内筒３５の移動可能な範囲外の位置で油起動バーナ３２に固定される構成とすること等の変更も可能である。
図２において、内筒３５には、位置調整部材の一例としての位置調整ロッド３７が支持されている。位置調整ロッド３７は、棒状に形成されており、油起動バーナ３２に並行して流体流れ方向上流側に向けて延びている。位置調整ロッド３７の上流部は、衝突板３２ａを貫通して流路２４の外部まで延びている。
なお、位置調整ロッド３７は、筒状ないし棒状の中心軸部材に内蔵するように設置しても良く、それにより燃料粒子の衝突による摩耗損傷を回避できる。【００３４】
図２において、燃料濃縮器３４は、上流側の第１旋回器４１と、下流側の第２旋回器４２とを有する。図２、図３において、各旋回器４１，４２は、油起動バーナ３２を軸に対して傾斜する複数の羽根４１ａ，４２ａを有する。実施例１では、下流側の第２旋回器４２では、羽根４２ａは外筒３６の外周面に固定支持されている。【００３５】
図３において、上流側の第１旋回器４１では、羽根４１ａは、回転軸４３に支持されている。回転軸４３は内筒３５の外面に回転可能に支持されている。回転軸４３は、外筒３６に形成されたガス流れ方向に延びる軸通過部３６ａを貫通している。回転軸４３には、径方向の外側に突出するカム部４４が支持されている。カム部４４には回転軸４３に平行して延びるピン４４ａが支持されている（図３（Ａ）参照）。ピン４４ａは、ガイド溝３６ｂを貫通している（図３（Ｂ）、図３（Ｃ）参照）。ガイド溝３６ｂは、外筒３６に形成されており、ピン４４ａをガイド可能な長孔状に形成されている。【００３６】
したがって、実施例１の燃料濃縮器３４では、位置調整ロッド３７が軸方向に挿入または引き出される操作がされると、内筒３５が軸方向に移動する。これに応じて、ピン４４ａがガイド溝３６ｂに接触してカム部４４が回転し、回転軸４３が回転する。したがって、羽根４１ａが、図３（Ｃ）で示す低角度位置と、図３（Ｂ）で示す高角度位置との間で移動する。
なお、実施例１では、第２旋回器４２の羽根４２ａの振れ角は、低角度位置における羽根４１ａの振れ角に対して、逆向きで且つ同じ角度に設定されている。【００３７】
前記構成を備えた実施例１の固体燃料バーナ７では、使用される燃料がバイオマス燃料の場合、位置調整ロッド３７が押し込まれる。したがって、内筒３５が流体の流れ方向の下流側に移動する。したがって、各旋回器４１，４２が軸方向の下流側（火炉２２に近づく側）に移動する。
また、この時、上流側の第１旋回器４１の羽根４１ａが高角度位置に移動する。したがって、第１旋回器４１の羽根（ベーン）４１ａの振れ角が大きくなる。
ここで、バイオマス燃料は、石炭よりも着火性が低く、燃料粒子を濃縮して着火性を高めたい。したがって、実施例１では、羽根４１ａの振れ角を大きくして、混合流体の旋回を強くしている。よって、バイオマス燃料を使用しても、燃料の着火性を向上させることができる。【００３８】
また、実施例１では、燃料濃縮器３４が下流側に移動しており、一度外周側に移動した燃料が燃料ノズル２１の内面で反射されて内周側に移動する前に、開口部（保炎器３１）に到達しやすい。よって、燃料濃縮器３４が上流側に位置する場合に比べて、着火性、燃料の濃縮効果が向上している。
バイオマス燃料では、石炭燃料と比較して、平均粒径が大きく、着火性に劣るので、バーナが当該火炎から受ける輻射熱が石炭燃焼の場合のそれと比較して小さい。
従って、石炭燃焼時と比較して、燃料濃縮器３４の焼損に対するリスクが低いので、燃料濃縮器３４が下流側に移動しても焼損のリスクは抑制される。
また、バイオマス燃料は、石炭よりも摩耗のリスクが低いので、羽根４１ａの振れ角を大きくしても、寿命に対する悪影響は少なくなっている。【００３９】
また、バイオマス燃料は、含酸素燃料であり、着火した後は追加の必要酸素量が少ない。よって、外周の２次空気ノズル（内側燃焼用ガスノズル２６）から噴出させる空気量を石炭に比べて絞り、その分着火に寄与する１次空気の量を多めに設定する。ここで、実施例１では、２次空気ノズル（内側燃焼用ガスノズル２６）からの空気噴流は大きな広がりを持った循環流が形成されるように、下流端部にガイドベーン２６ａが設置されている。しかし、２次空気の量を絞り、１次空気の量を多めに設定すると、固体燃料バーナ７から噴出する噴流の広がりは相対的に小さくなる。
これに対して、実施例１では、バイオマス燃料を使用する場合に、（第１旋回器４１の振れ角）＞（第２旋回器４２の振れ角）に設定されている。したがって、上流側の羽根４１ａで強めに付与した旋回を下流側で低減し、且つ、旋回を残した状態で噴出させる。よって、固体燃料バーナ７から噴出される噴流は、旋回による広がりが効いた状態となる。したがって、噴流の広がりが不足することも防止される。【００４０】
また、実施例１の固体燃料バーナ７では、石炭（微粉炭）燃料が使用される場合には、位置調整ロッド３７が軸方向に引き出される。したがって、各旋回器４１，４２は軸方向の上流側（火炉２２から離れる方向）に一体的に移動する。したがって、第１旋回器４１の羽根４１ａは低角度位置に移動し、振れ角が小さくなる。
したがって、羽根４１ａの石炭燃料による摩耗が、振れ角が大きい場合に比べて抑制される。また、石炭燃料では、着火性はバイオマス燃料よりも高いため、燃料濃縮器３４が上流側であったり、旋回が弱くても十分に着火性は確保可能である。一方で、石炭燃料では焼損リスクが高いので、燃料濃縮器３４が上流側に位置することでその焼損リスク、特に下流の火炉開口部側に設けられた第２旋回器の焼損リスクを低減可能である。【００４１】
さらに、実施例１では、石炭燃料の場合で、（第１旋回器４１の振れ角）＝（第２旋回器４２の振れ角）となっている。石炭燃料の場合に噴流に旋回成分が残っていると噴流が拡散して広がりすぎ、循環流が形成されなくなる恐れがある。循環流が形成されなくなるとＮＯｘ低減効果が低下する問題がある。これに対して、実施例１では、石炭燃料では、上流側の第１旋回器４１で付与された旋回が、下流側の第２旋回器４２で相殺される。したがって、実施例１では、石炭燃料の場合における噴流の広がりすぎを抑制でき、ＮＯｘ低減効果を維持できる。【００４２】
図４は石炭燃料とバイオマス燃料とについて下流羽根の位置と開口径との解析結果の説明図である。
図４は、石炭とバイオマスとについて、燃料ノズル２１の開口端から下流羽根４２ａの設置基準位置までの距離をＬとし、燃料ノズル２１の開口径をＤとしたときのＬ／Ｄを最大、中間、最小の３通り、それぞれについて羽根の角度θを最大、中間、最小の３通り、計９通りについて、数値解析（ＣＦＤ： Computational Fluid Dynamics）に基づく火炉出口のＮＯｘの低減効果と、ＵＢＣ（灰中未燃分：Unburned Carbon ）とを求め、これを「性能」として相対評価し、点数化して表すとともに、逆火、摩耗、堆積の各リスクについても点数化し、最も好ましいＬ／Ｄとθの組合せを求めたものである。【００４３】
石炭はＬ／Ｄが最小と中間のときは、性能に及ぼすθの影響が殆ど無い（感度が小さい）がＬ／Ｄが最大のときは、θの影響が大きく表れ、角度最大のときは、十分な性能が得られるが、角度を小さくしていくに従い、性能が低下してくる。従って、逆火、摩耗、堆積の各リスクが最も小さくなるケース、即ち、Ｌ／Ｄを中間、θを最小に設定することが望ましい。
これに対し、バイオマスは、いずれのＬ／Ｄでも石炭に比べ、θの影響が大きく表れ（感度が大きい）性能を十分なものとするにはＬ／Ｄを最小、θを最大とする組合せが望ましい。そして、当該組合せでも石炭に比べ、各リスクは小さく抑制されるので、この組み合わせに設定することが望ましい。
このように燃料種によって、性能とリスク面とで総合的に評価される望ましいＬ／Ｄとθとの組合せが異なるのに対し、本発明によれば、両者を適切な条件に設定可能である。【００４４】
したがって、実施例１の固体燃料バーナ７では、位置調整ロッド３７を操作することで、バイオマス燃料と石炭燃料を切り替えて使用することができると共に、使用時に、摩耗に対するリスクや着火性、焼損のリスクが上昇することを抑制できる。
特に、実施例１では、位置調整ロッド３７の操作で、振れ角の調整と軸方向の位置調整の両方が可能となっている。したがって、振れ角と軸方向の位置調整を行う部材をそれぞれ設ける場合に比べて、操作が容易であると共に、部品点数も削減されてコストも削減される。
なお、位置調整ロッド３７には、摩耗対策のために保護カバーを設けることが望ましい。【００４５】
図５は本発明の別の形態１の説明図である。
図５において、カム部４４′やガイド溝３６ｂ′の位置を９０度ずらした位置に変更すると共に、外筒３６を油起動バーナ３２に対して周方向に回転可能とすることで、羽根４１ａの角度調整が可能な構成とすることも可能である。【００４６】
図６は本発明の別の形態２の説明図であり、図６（Ａ）は概略図、図６（Ｂ）は部分詳細図である。
図６において、油起動バーナ３２の外周と内筒３５との間に、気体供給管１０１が配置されている。気体供給管１０１は、衝突板３２ａに貫通した状態で支持されている。気体供給管１０１は、内部を油起動バーナ３２が貫通しており、外表面に内筒３５がガス流れ方向に沿って移動可能に支持されている。
気体供給管１０１は、内部が中空に形成されており、清掃用の気体が通過可能に構成されている。気体供給管１０１には、内筒３５が移動可能な範囲に対応して、外表面に、気体の噴出口１０２が複数形成されている。【００４７】
衝突板３２ａの外部には、気体供給管１０１に清掃用の気体を供給する気体源１０３が配置されている。清掃用の気体としては、固体燃料バーナ７の燃焼への影響が少ないガス種を選択することが好ましく、空気や窒素（Ｎ２）ガス等を使用可能である。なお、清掃用の気体の流量は、固体燃料バーナ７の燃焼への影響が少ない流量とすることが好ましく、固体燃料バーナ７の仕様に応じて適宜選択可能である。したがって、気体源１０３としては、送風用のファンやコンプレッサー、ガスボンベとバルブ等、従来公知の任意の構成を採用可能である。【００４８】
図７は図６に示す形態における気体ガイド部材の説明図である。
図６において、ガス流れ方向に対して、内筒３５の上流側には、気体ガイド部材１０４が支持されている。気体ガイド部材１０４は、ガス流れ方向の下流側に行くにつれて外径が大きくなる円錐状に形成されている。図７において、本形態では、気体供給管１０１の外径をＤ１とし、気体ガイド部材１０４の上流端の内径をＤ２として、気体ガイド部材１０４の下流端の外径をＤ３とし、羽根４１ａのブロック（＝外筒３６）の外径をＤ４とした場合に、以下の式（１）の関係が成立するように構成されている。
Ｄ３＞Ｄ４＞Ｄ２＞Ｄ１  …式（１）
なお、Ｄ３は大きすぎると、気体ガイド部材１０４に微粉炭等の微粒子が衝突する量が多くなるため、Ｄ３はＤ４にできるだけ近い値とすることが望ましい。【００４９】
したがって、噴出口１０２から噴出した気体は、気体ガイド部材１０４の内面で案内されて、回転軸４３の根元部分１０６、すなわち、回転軸４３と羽根４１ａの境界部を含む範囲１０６に吹き付けられる。なお、本形態では、内筒３５の上流端の部分１０７や外筒３６の上流端と内筒３５の角の部分１０８にも気体が吹き付けられる。
なお、気体ガイド部材１０４の外面は、上流から移送されてきた微粉炭等が径方向の外側に案内される。
前記各符号１０１〜１０４を付した各部材により、本形態の吹付装置１０１〜１０４が構成されている。【００５０】
（別の形態２の作用）
図６、図７に示す形態では、吹付装置１０１〜１０４により、振れ角が調整可能な羽根４１ａの根元部分１０６や、ガス流れ方向に移動可能な内筒３５の上流端部分１０７、内筒３５との境界部分である外筒３６の上流端部分１０８に気体が吹き付けられる。
根元部分１０６に気体が吹き付けられない構成では、固体燃料バーナ７の仕様に伴って、微粉炭等の微粒子が経時的に堆積していくことがある。微粒子が堆積したり固着すると、羽根４１ａの根元部分に微粒子が詰まった状態となるため、羽根４１ａの振れ角が調整できなくなる恐れがある。また、各部１０７，１０８に微粒子が詰まると、内筒３５をガス流れ方向に移動させることができなくなる恐れもある。【００５１】
これらに対して、本形態では、吹付装置１０１〜１０４で、各部１０６〜１０８に気体を吹き付けており、微粒子の堆積が抑制される。したがって、羽根４１ａの振れ角の調整やガス流れ方向の位置の調整を長期に渡って安定して行うことが可能となる。
なお、本形態では気体ガイド部材１０４は内筒３５と一体的に移動可能に構成されており、内筒３５が移動しても気体ガイド部材１０４との位置関係は変わらない。したがって、各部１０６〜１０８に安定して気体を吹き付けることができる。【００５２】
また、本形態では噴出口１０２が内筒３５の移動範囲に対応して形成されている。よって、内筒３５が移動しても安定して気体ガイド部材１０４の内面側に気体を送り込むことができる。
さらに、本形態では、気体ガイド部材１０４という簡単な構成で、気体を吹き付けることができ、微粒子の堆積を抑制できる。【００５３】
（他の変更例）
以上、本発明の実施例を詳述したが、本発明は、前記実施例に限定されるものではなく、請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲で、種々の変更を行うことが可能である。
例えば、上流側の羽根４１ａのみ振れ角を調整可能とする構成を例示したが、下流側の羽根４２ａの振れ角も調整可能とすることも可能である。
また、２次燃焼用ガスノズル２６と３次燃焼用ガスノズル２７を有する２段の燃焼用ガスノズル２６，２７の構成を例示したが、これに限定されず、燃焼用ガスノズルは１段または３段以上とすることも可能である。【００５４】
さらに、振れ角の調整と軸方向の位置の調整を、１つの位置調整ロッド３７で行う構成を例示したがこれに限定されない。振れ角の調整用の部材と軸方向の位置調整用の部材をそれぞれ設けることも可能である。例えば、互いにスライド移動可能な二重の円筒の内筒に羽根の回転軸（振れ角調整の支点）を設置し、外筒に図５に示すようなカムの可動機構を設けた構成とし、内筒と外筒の相対的な位置関係をずらしたり、いずれかの筒を軸回りに回転移動させることで、旋回羽根の振れ角度の調整を行うことが可能である。そして、内筒と外筒を一体的にノズル軸方向へスライドさせれば軸方向の位置の調整も可能である。なお、内筒と外筒の相対的な回転と、ノズル軸方向への移動は、例えば、それぞれロッドを設けることで操作可能である。そして、使用する燃料種や設計、仕様等に応じて、振れ角の調整が必要ない場合は、燃料濃縮器３４がノズル軸方向へ移動する機能のみを有する構成とすることも可能であるし、ノズル軸方向への移動が必要ない場合は、振れ角の調整のみが可能な構成とすることも可能である。【００５５】
また、燃料濃縮器３４として、第１旋回器４１と第２旋回器４２とを有する構成が望ましいが、第１旋回器４１のみの構成とすることも可能であるし、３つ以上の旋回器を備えた構成とすることも可能である。【００５６】
図６、図７に示す形態において、吹付装置１０１〜１０４の構成は例示した構成に限定されず、任意に変更可能である。例えば、気体ガイド部材の形状は、円錐状に限定されず、放物面（パラボラ）状、多角錐状等、任意の形態とすることも可能である。また、気体供給管１０１を油起動バーナ３２に沿った円筒管状の構成を例示したが、これに限定されない。例えば、内側燃焼用ガスノズル２６から流路２４を横切るように配管を延ばして空気を供給する形態とすることも可能である。特に、油起動バーナ３２が設けられておらず、第１旋回器４１と第２旋回器４２とがガス流れ方向に延びるスピンドル状の部材で接続されているような構成では、内側燃焼用ガスノズル２６から配管を延ばす構成は特に好適である。さらに、吹付装置１０１〜１０４は、上流側の第１旋回器４１と下流側の第２旋回器４２の両方に設けることも可能であるし、上流側の第１旋回器４１側のみとすることも可能である。
【符号の説明】
【００５７】
７…固体燃料バーナ、
２１…燃料ノズル、
２２…火炉、
２６，２７…燃焼用ガスノズル、
３４…燃料濃縮器、
４１ａ…上流側の羽根、
４１ａ，４１ｂ…羽根、
４３…軸部、
１０１〜１０４…吹付装置、
１０２…噴出口、
１０４…気体ガイド部材。
【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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【国際調査報告】
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