(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
微粉炭と搬送用空気との固気二相流が流れる１次流路と、当該１次流路の外周に設けられた燃焼用空気供給用の２次流路及び３次流路とを備え、バーナ内部に前記固気二相流と当該固気二相流よりも高温でかつ４００℃以下の高温空気との混合部を設け、前記１次流路の内周の前記混合部よりも前記固気二相流の流れ方向に関して上流側に逆火防止部を設けると共に、バーナ出口にブラフボディ型保炎器を設けた微粉炭燃焼バーナにおいて、前記ブラフボディ型保炎器を、固気二相流の外周部分の流れを遮る外周保炎器と内周部分の流れを遮る内周保炎器とから構成したことを特徴とする微粉炭燃焼バーナ。
【請求項２】
請求項１に記載の微粉炭燃焼バーナにおいて、前記１次流路の出口を前記２次流路の出口よりも前記固気二相流の流れ方向に関して上流側に設定し、前記２次流路内で前記固気二相流と前記高温空気である２次空気とを混合することを特徴とする微粉炭燃焼バーナ。
【請求項３】
請求項１に記載の微粉炭燃焼バーナにおいて、前記１次流路の出口を前記２次流路の出口とほぼ同一位置に設定すると共に、前記１次流路内に前記固気二相流よりも高温でかつ４００℃以下の高温空気を流す高温空気流路を設け、当該高温空気流路の先端を前記逆火防止部の最狭部よりも前記固気二相流の流れ方向に関して後流側に配置し、前記１次流路内で前記固気二相流と前記高温空気とを混合することを特徴とする微粉炭燃焼バーナ。
【請求項４】
請求項２に記載の微粉炭燃焼バーナにおいて、前記１次流路をバーナ中心軸に沿って前記固気二相流の流れ方向に関して上流側又は後流側に移動できるようにしたことを特徴とする微粉炭燃焼バーナ。
【請求項５】
請求項３に記載の微粉炭燃焼バーナにおいて、前記高温空気流路をバーナ中心軸に沿って前記固気二相流の流れ方向に関して上流側又は後流側に移動できるようにしたことを特徴とする微粉炭燃焼バーナ。
【請求項６】
請求項１に記載の微粉炭燃焼バーナにおいて、前記混合部の後流部分に微粉炭濃縮器を設けたことを特徴とする微粉炭燃焼バーナ。
【請求項７】
請求項１に記載の微粉炭燃焼バーナにおいて、前記外周保炎器と前記内周保炎器とを、連結部材を介して連結したことを特徴とする微粉炭燃焼バーナ。
【請求項８】
請求項１に記載の微粉炭燃焼バーナにおいて、前記混合部の後流側に高温空気と混合された固気二相流を整流するための整流用円筒を設け、当該整流用円筒のバーナ出口側に内周保炎器を取り付けたことを特徴とする微粉炭燃焼バーナ。
【請求項９】
請求項１に記載の微粉炭燃焼バーナにおいて、微粉炭製造装置と前記１次空気とをつなぐ管路に微粉炭濃縮器を設けて微粉炭と搬送用空気の固気二相流を個体燃料分が多い濃縮流と個体燃料分が少ない希薄流とに分離すると共に、前記１次流路内に希薄流搬送流路を設け、前記微粉炭濃縮器にて分離された濃縮流を前記１次流路に導き、前記微粉炭濃縮器にて分離された希薄流を前記希薄流搬送流路に導いて、バーナ出口から火炉内に噴出させることを特徴とする微粉炭燃焼バーナ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、微粉炭焚ボイラ等に用いられる微粉炭燃焼バーナに関する。
【０００２】
【従来の技術】
オイルショック以降、わが国においては、油燃料に比べて価格が安定している石炭を主燃料とする微粉炭焚ボイラが事業用火力発電ボイラとして数多く建設されている。微粉炭焚ボイラには、原料炭を粉砕するミルと、粉砕された石炭粉中から所定粒度以下の微粉炭を取り出す分級機と、微粉炭の搬送機と、搬送された微粉炭を燃焼するバーナとを必要とするが、従来より分級機が内蔵されたミルを用いて原料炭を粉砕し、分級された微粉炭を搬送用空気（１次空気）にてバーナに直接供給する直接燃焼方式が実用化されている。また、微粉炭燃焼バーナとしては、従来より、ＮＯｘの低減を目的としたもの及び広域負荷（最低負荷の切下げ）を目的としたものが多く開発され、実用化されている。
【０００３】
微粉炭燃焼バーナの低ＮＯｘ化技術としては、例えば特許第１７５０４５９号のように、燃焼用空気を１次、２次、３次に分割し、１次空気のみで着火燃焼している微粉炭流の周囲に２次空気及び３次空気を旋回させて吹き込み、燃焼微粉炭流と２次空気及び３次空気との混合を遅らせて火炎中心部にＮＯｘ還元領域を形成しやすくする燃焼空気３分割方式がある。
【０００４】
一方、広域負荷対応技術としては、▲１▼例えば特許第１９０７２６９号や登録実用新案第１９５６７２７号のように、サイクロンやベント管を利用した固気分離器を微粉炭燃焼バーナ外に設け、固体濃度が高い微粉炭流を燃焼する技術、▲２▼例えば特開平１−２１００４４号公報に記載されているように、微粉炭と搬送用空気の慣性力の差を利用した固気分離器を微粉炭燃焼バーナ内に設け、固体濃度が高い微粉炭流を燃焼する技術、▲３▼例えば特許第１７５０４５９号のように、微粉炭燃焼バーナの出口に保炎リングと呼ばれる突起を設け、その後流に渦流再循環領域を形成させて微粉炭の着火保炎を促進する技術などがある。
【０００５】
図１３に、従来より知られているこの種の微粉炭燃焼バーナの一例を示す。この図において、１は微粉炭と搬送用空気の固気二相流が流れる１次流路、２は当該１次流路１の外周に設けられた燃焼用空気搬送用の２次流路、３は当該２次流路２の外周に設けられた燃焼用空気搬送用の３次流路、４はバーナ中心に配置された重油ノズル、５はボイラ炉壁、６はボイラ炉壁５の外面に設けられた風箱を示している。
【０００６】
１次流路１の内面には逆火止め用のベンチュリ７が設けられ、その先端部にはブラフボディ型の保炎器８が取り付けられる。２次流路２は風箱６と連通しており、その入口が前記ベンチュリ７の設定部よりも固気二相流の流れ方向に関して後流側に配置され、その出口は前記保炎器８の設定部と対応する位置に配置される。この２次流路２内には空気旋回器９が設けられ、旋回流となった２次空気を燃焼炎の周囲に供給するようになっている。３次流路３は風箱６と連通しており、その出口が前記保炎器８の設定部と対応する位置に配置される。この３次流路３内には、３次空気調整器１０が設けられ、２次空気の外周に供給される３次空気の供給量が調整される。
【０００７】
図示しないミルから搬送された微粉炭と１次空気との固気二相流は、１次流路１に導かれ、その出口より噴射されて燃焼するが、１次流路１の出口にはブラフボディ型の保炎器８が設けられ、固気二相流及び２次空気の流れが一部遮られるので、保炎器８の後流部分に３０μｍ以下の小さな粒子を巻き込んで燃焼し高温のガス体を発生する再循環領域と呼ばれる高温の領域が形成され、保炎器８の近傍を通過する未着火の微粉炭の着火保炎が促進される。２次流路２から供給される２次空気及び３次流路２から供給される３次空気は、１次空気のみで着火燃焼している微粉炭流の周囲に旋回状態で吹き込まれる。これによって、燃焼微粉炭流と２次空気及び３次空気との混合が遅れるので、火炎中心部にＮＯｘ還元雰囲気が形成され、燃焼ガス中のＮＯｘが低減される。
【０００８】
このバーナによれば、燃料比（固定炭素重量／揮発分重量比）が１〜２前後で２００メッシュの通過率が８０％の微粉炭に対してボイラ出口でのＮＯｘ濃度を１５０ｐｐｍ〜２００ｐｐｍとし、未燃分を５％以下とすることができる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、近年においては、微粉炭焚きボイラの関して、低ＮＯｘ化、広域負荷運転、バーナ及びミルの大容量化を促進するほかに、ミル粉砕動力の低減を図るために２００メッシュ通過率が６０〜７０％前後の粗粉炭の燃焼技術を確立すること、及び原料炭の安定供給を確保すると共に発電コストの低減を図るために燃料比が２〜７の難燃性炭の燃焼技術を確立することが重要な技術的課題になっている。
【００１０】
粗粉炭や高燃料比炭などの難燃性炭の着火を促進する方法としては、１次空気温度を通常の８０℃よりも高温にすることも考えられるが、ミル内及びミルからバーナまでの搬送途中で逆火や爆発の危険性が高くなるので到底実用性がない。また、３００℃〜３５０℃に昇温された２次空気又は３次空気の一部を１次流路内に混入させることも考えられるが、この場合にもバーナ内での発火が問題になるし、Ｃ／Ａ比（石炭重量／同伴空気重量比）の低下に伴って着火性が低下するので、このままでは難燃性炭の着火性の改善に大きな効果を期待できない。さらに、現状の微粉炭バーナは、燃焼ガスの低ＮＯｘ化を図るためにバーナ近傍に還元領域を形成する構造になっているので炉出口での未燃分が高くなりやすく、難燃性炭を燃焼すると、炉出口での未燃分がさらに高くなるおそれがある。
【００１１】
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、粗粉炭や高燃料比炭などの難燃性炭を燃料として用いた場合にも着火性が高く、かつＮＯx 発生量及び未燃分発生量が少ない微粉炭燃焼バーナを提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前記の目的を達成するため、微粉炭と搬送用空気との固気二相流が流れる１次流路と、当該１次流路の外周に設けられた燃焼用空気供給用の２次流路及び３次流路とを備え、バーナ内部に前記固気二相流と当該固気二相流よりも高温でかつ４００℃以下の高温空気との混合部を設け、前記１次流路の内周の前記混合部よりも前記固気二相流の流れ方向に関して上流側に逆火防止部を設けると共に、バーナ出口にブラフボディ型保炎器を設けた微粉炭燃焼バーナにおいて、前記ブラフボディ型保炎器を、固気二相流の外周部分の流れを遮る外周保炎器と内周部分の流れを遮る内周保炎器とから構成するという構成にした。
【００１３】
より具体的には、前記１次流路の出口を前記２次流路の出口よりも前記固気二相流の流れ方向に関して上流側に設定し、前記２次流路内で前記固気二相流と前記高温空気である２次空気とを混合するという構成にすることもできるし、又は前記１次流路の出口を前記２次流路の出口とほぼ同一位置に設定すると共に、前記１次流路内に前記固気二相流よりも高温でかつ４００℃以下の高温空気を流す高温空気流路を設け、当該高温空気流路の先端を前記逆火防止部の最狭部よりも前記固気二相流の流れ方向に関して後流側に配置し、前記１次流路内で前記固気二相流と前記高温空気とを混合するという構成にすることもできる。
【００１４】
バーナ内部で固気二相流と高温空気とを混合すると、固気二相流中の石炭粉が加熱され、石炭粉から可燃性の揮発ガス成分が放出される。また、バーナ出口にブラフボディ型保炎器を設けると、前記したようにその後流部分に再循環領域が形成され、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、微粉炭に代わって石炭粉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、石炭粉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。
【００１５】
なお、固気二相流を高温の２次空気等と接触させるとバーナ内で発火しやすくなるが、１次流路の内周の混合部よりも上流側にベンチュリや絞り等の小径部を設けることによって逆火を防止することができる。さらに、従来のバーナと同様に、１次空気のみで着火燃焼している微粉炭流の周囲に２次空気及び３次空気を吹き込むので、火炎中心部にＮＯｘ還元領域が形成され、燃焼ガスの低ＮＯｘ化と未燃分の減少とを図ることができる。
【００１６】
前記構成の微粉炭燃焼バーナにおいては、固気二相流と２次空気等との接触混合時間を調整可能とし、炭種やその粒度に応じた最適の着火性を確保するため、１次流路又は高温空気流路をバーナ中心軸に沿って前記固気二相流の流れ方向に関して上流側又は後流側に移動できるように構成することもできる。即ち、請求項２に記載の微粉炭バーナにおいて、１次流路の出口を固気二相流及び燃焼用空気の流れ方向に関して上流側に移動すると、固気二相流と２次空気との接触混合時間が長くなるため、可燃性揮発ガスの放出が促進され、着火性が改善される。反対に、１次流路の出口を固気二相流及び燃焼用空気の流れ方向に関して後流側に移動すると、固気二相流と２次空気との接触混合時間が短くなるため、可燃性揮発ガスの放出が抑制され、バーナ内での発火が防止される。よって、炭種やその粒度に応じた着火性の調整が可能となる。請求項３に記載の微粉炭バーナにおいて、高温空気流路を移動した場合にも、これと同様の効果が得られる。
【００１７】
また、前記構成の微粉炭燃焼バーナにおいては、前記混合部の後流部分に微粉炭濃縮器を設けることもできる。このようにすると、高温空気の導入に伴う固気二相流中のＣ／Ａ比の低下を微粉炭濃縮器による濃縮によって補うことができるので、十分な着火性の改善を図ることができる。即ち、例えば１次空気比（１次空気量の理論燃焼空気量に対する比）が０．２、２次空気比（２次空気量の理論燃焼空気量に対する比）が０．１、Ｃ／Ａ比が０．４で運転されている微粉炭燃焼バーナにおいて、１次流路にて供給される固気二相流を２次流路中に導入すると、Ｃ／Ａ比が２／３に希釈される。しかし、２次流路内に微粉炭濃縮器を設けるとＣ／Ａ比が１．５倍に濃縮されるので、結局、保炎器近傍での局所Ｃ／Ａ比を固気二相流と２次空気とを混合させない場合とほぼ同程度に保つことができ、微粉炭が高温の２次空気によって加熱される分だけ着火性が良好になる。
【００１８】
また、前記構成の微粉炭燃焼バーナは、バーナ出口に設けられるブラフボディ型保炎器を、固気二相流の外周部分の流れを遮る外周保炎器と内周部分の流れを遮る内周保炎器とから構成したので、保炎器設定部の後流部分により有効に再循環領域を形成することができ、難燃性炭の着火性をさらに良好なものにすることができる。この場合、外周保炎器と内周保炎器とは連結部材を介して連結することができ、連結部材としては、熱応力や振動応力を吸収して各保炎器の破壊を防止するため、Ｖ字金具又はＵ字金具などを用いることが好ましい。また、固気二相流と高温空気との混合部の後流側には、高温空気と混合された固気二相流を整流するための整流用円筒を設けることが好ましい。混合部の後流側に整流用円筒が設けられる場合、内周保炎器は当該整流用円筒のバーナ出口側に取り付けることができる。
【００１９】
さらに、前記構成の微粉炭燃焼バーナにおいては、微粉炭製造装置と前記１次流路とをつなぐ管路に微粉炭濃縮器を設けて微粉炭と搬送用空気の固気二相流を固体燃料分が多い濃縮流と固体燃料分が少ない希薄流とに分離すると共に、前記１次流路内に希薄流搬送流路を設け、前記微粉炭濃縮器にて分離された濃縮流を前記１次流路に導き、前記微粉炭濃縮器にて分離された希薄流を前記希薄流搬送流路に導いて、バーナ出口から火炉内に噴出させることもできる。このようにすると、１次流路を流れる固気二相流のＣ／Ａ比を高めることができるので、燃料の着火性をより一層改善することができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
本発明に係る微粉炭燃焼バーナの実施形態例を説明するに先立ち、まず当該バーナが使用される微粉炭焚きボイラの燃焼系統を図１４に基づいて説明する。バンカ１０１に貯蔵された石炭は、ボイラ火炉１０２の負荷に応じて石炭フィーダ１０３からミル１０４に送られ、ミル１０４で粉砕されて微粉炭となる。生成された微粉炭は、ミル１０４に付設された図示しない分級機によって分級され、所定粒度以下の微粉炭のみが搬送用空気にて搬送され、ボイラ火炉１０２の炉壁に取り付けられた微粉炭バーナ１０５の１次流路に供給される。微粉炭搬送用空気は、ＰＡＦ（Primary Air Fan ）１０６で加圧され、熱交換器１０７で所定温度（約８０℃）まで昇温された後に、ミル１０４に送られる。一方、燃焼用空気は、ＦＤＦ（Force Draft Fan ）１０８から熱交換器１０９に送り込まれ、約３５０℃に加熱された後、ボイラ火炉１０２の炉壁に設けられた風箱１１０に入り、微粉炭バーナ１０５の２次流路及び３次流路に供給される。ボイラ火炉１０２で発生した燃焼ガスは、煙道１１１を通って最終的には大気中に放出されるが、その一部はＧＲＦ（Gas Recirculation Fan ）１１２によって抜き出され、ボイラ火炉１０２に付設されたＧＲ投入ダクト１１３に戻される。
【００２１】
以下、本発明に係る微粉炭バーナの第１の実施形態例を、図１〜図１０に基づいて説明する。これらの図において、１１は微粉炭と搬送用空気との固気二相流が流れる１次流路、１２は燃焼用空気を供給するための２次流路、１３は同じく燃焼用空気を供給するための３次流路、１４は重油ノズル、１５は逆火防止用のベンチュリ、１６は２次空気の旋回器、１７は３次空気の旋回器、１８は３次空気の調整器、１９は微粉炭濃縮器、２０はバーナ出口に備えられたブラフボディ型の外周保炎器（保炎リング）、２１はブラフボディ型の内周保炎器、２２は外周保炎器２０と内周保炎器２１とを連結する連結部材、２３は内周保炎器２１が取り付けられる整流用円筒、２４は内周保炎器２１又は整流用円筒２３を支持する支持部材、２５は高温空気流路を示している。
【００２２】
図１の微粉炭燃焼バーナは、重油ノズル１４の外周に、１次流路１１と２次流路１２と３次流路１３とを同心に配置してなる。１次流路１１の出口は、２次流路１２の出口よりも固気二相流の流れ方向Ａに関して上流側に設定され、その先端部内周には、逆火防止用のベンチュリ１５が設けられている。この１次流路１１は、バーナ中心軸Ｘ−Ｘに沿って固気二相流の流れ方向Ａの上流側Ｂ又は後流側Ｃに移動できるようになっている。補助燃料供給管１４の外周のベンチュリ移動範囲よりも後流側には、微粉炭濃縮器１９が取り付けられる。また、当該補助燃料供給管１４の先端部外周には、支持部材２４を介して内周保炎器２１が設けられる。一方、２次流路１２の出口の内周保炎器２１と対向する部分には、外周保炎器２０が取り付けられる。さらに、３次流路１３には３次空気の旋回器１７が備えられる。
【００２３】
１次流路１１に供給された微粉炭と搬送用空気の固気二相流は、ベンチュリ１５を通過した後、２次流路１２内に入り、２次空気と混合される。混合された固気二相流は、微粉炭濃縮器１９によって濃縮され、外周保炎器２０及び内周保炎器２１を通って２次流路１２の出口よりボイラ火炉内に噴射され、燃焼される。また、旋回器１７によって旋回された３次空気が、３次流路１３の出口から燃焼している微粉炭流の周囲に吹き込まれる。
【００２４】
前記したように、２次空気はボイラ火炉に付設された熱交換器によって３００℃〜３５０℃に加熱されているので、高温の２次空気と接触した微粉炭は昇温し、可燃性の揮発ガス成分を放出する。この揮発ガス成分は、外周保炎器２０及び内周保炎器２１の後流部分に形成される再循環領域に巻き込まれ、高温のガス体を形成する。したがって、本例の微粉炭燃焼バーナによれば、燃料として２００メッシュ通過率が６０〜７０％前後の粗粉炭や高燃料比炭などの難燃性炭を用いた場合にも燃料の着火性を良好に保つことができ、高い広域負荷特性を実現することができる。
【００２５】
また、本例の微粉炭燃焼バーナは、１次流路１１をバーナ中心軸Ｘ−Ｘに沿って固気二相流の流れ方向Ａの上流側Ｂ又は後流側Ｃに移動できるように構成したので、１次流路１１の設定位置を調整することによって燃料の着火性を適宜調節することができ、広範な炭種や粒度に対応することができる。例えば、難燃性炭を燃料として用いた場合には、微粉炭燃焼バーナを上流側Ｂに移動することによって固気二相流と２次空気との接触混合時間を長くでき、揮発ガス成分の発生を促進できるので、着火性の向上が図られる。また、一旦着火燃焼が開始した後は高温の２次空気と混合されているので、３次旋回流が混ざり込むまでの微粉炭の燃焼量が多くなり、火炉出口における未燃分を減少することができる。反対に、良燃性炭を燃料として用いた場合には、微粉炭燃焼バーナを後流側Ｃに移動することによって固気二相流と２次空気との接触混合時間を短くでき、揮発ガス成分の発生を抑制できるので、バーナ内での発火を防止できる。
【００２６】
図２に、バーナ出口から火炉出口に至るまでの各部における本発明に係る微粉炭燃焼バーナの未燃焼率を、バーナ内で固気二相流と２次空気とを接触混合させない従来の微粉炭燃焼バーナとの比較において示す。この図から明らかなように、本発明に係る微粉炭燃焼バーナは、バーナ近傍燃焼域における燃焼率が従来のバーナよりも高く、しかもバーナ近傍燃焼域が従来のバーナよりも拡大するため、最終的にバーナ出口における未燃焼率が従来バーナよりも低くなる。
【００２７】
図３に、燃料である微粉炭の粒度（２００メッシュ通過率）とバーナ出口における未燃焼率との関係を示す。この図から明らかなように、従来の微粉炭燃焼バーナは、２００メッシュ通過率が約８０％の微粉炭を用いなくてはバーナ出口における未燃焼率を５％にすることができないが、本発明に係る微粉炭燃焼バーナによれば、２００メッシュ通過率が約６０％の微粉炭を用いることによってバーナ出口における未燃焼率を５％にすることができる。
【００２８】
なお、固気二相流を２次空気と混合させると、固気二相流のＣ／Ａ比が低下するが、本例の微粉炭燃焼バーナは、重油ノズル１４の外周のベンチュリ１５の移動範囲よりも後流側に微粉炭濃縮器１９を設けたので、２次空気の導入に伴う固気二相流中のＣ／Ａ比の低下を微粉炭濃縮器１９による濃縮によって補うことができ、しかも微粉炭を高温の２次空気によって予熱することができるので、燃料として前記のような難燃性炭を用いた場合にも、十分な着火性の改善を実現できる。また、固気二相流を高温の２次空気と接触させるとバーナ内で発火しやすくなるが、本例の微粉炭燃焼バーナは、１次流路１の出口内周にベンチュリ１５を設けたので、逆火を防止することができる。
【００２９】
なお、本実施形態例に係る微粉炭燃焼バーナは、バーナ内で固気二相流と高温の２次空気とを接触混合させることを特徴とするものであって、その他の部分については必要に応じて適宜他の構成にすることもできる。以下に、本実施形態例に係る微粉炭燃焼バーナの変形例を列挙する。
【００３０】
▲１▼図１の微粉炭燃焼バーナにおいては、バーナ出口に外周保炎器２０と内周保炎器２１とを備えたが、図４に示すように内周保炎器２１を省略し、外周保炎器２０のみを備えることもできる。
【００３１】
▲２▼図１の微粉炭燃焼バーナにおいては、１次流路１の後流側に微粉炭濃縮器１９を備えたが、図５に示すように微粉炭濃縮器１９を省略することもできる。
【００３２】
▲３▼図１の微粉炭燃焼バーナにおいては、バーナ出口に外周保炎器２０及び内周保炎器２１を備えると共に、１次流路１１の後流側に微粉炭濃縮器１９を備えたが、図６に示すように内周保炎器２１及び微粉炭濃縮器１９の両方を省略することもできる。
【００３３】
▲４▼図１の微粉炭燃焼バーナにおいては、逆火防止手段としてベンチュリ１５を１次流路１１の出口内周に備えたが、図７に示すように１次流路１１を構成する管路の出口１１ａを絞り、他の部分よりも小径にすることによっても同様の逆火防止効果を得ることができる。
【００３４】
▲５▼図１の微粉炭燃焼バーナにおいては、内周保炎器２１を支持部材２４を介して直接重油ノズル１４の先端部外周に取り付け、しかも外周保炎器２０と内周保炎器２１とを無連結で配置したが、図８に示すように重油ノズル４の先端部に支持部材２４を介して固気二相流を整流するための整流用円筒２３を取り付け、当該整流用円筒２３のバーナ出口側に内周保炎器２１を取り付けると共に、外周保炎器２０と内周保炎器２１とを連結部材２２によって連結することもできる。連結部材２２としては、熱応力や振動応力を吸収して保炎器２０，２１の破壊を防止するため、Ｖ字形に曲折されたＶ字金具やＵ字形に曲折されたＵ字金具などを用いることが好ましい。かかる構成は、図９に示すように微粉炭濃縮器１９を省略した場合にも応用できるし、また、図１０に示すように１次流路１１の出口１１ａに逆火防止用の絞りを形成した場合にも応用できる。
【００３５】
以下、本発明に係る微粉炭バーナの第２実施形態例を、図１１に基づいて説明する。
【００３６】
本例の微粉炭燃焼バーナは、図１１（ａ），（ｂ）に示すように、１次流路１１の出口を２次流路１２の出口とほぼ同一位置に設定すると共に、１次流路１１内に固気二相流よりも高温でかつ４００℃以下の高温空気を流す高温空気流路２５を内挿したことを特徴とする。当該高温空気流路２５の先端は１次流路１１に設けられたベンチュリ１５の最狭部よりも固気二相流の流れ方向Ａに関して後流側に配置され、１次流路１１内で固気二相流と高温空気とを混合する。また、高温空気流路２５は、バーナ中心軸Ｘ−Ｘに沿って、固気二相流の流れ方向Ａに関して上流側Ｂ又は後流側Ｃに移動できるように構成される。その他の部分については図１に示した第１実施形態例に係る微粉炭燃焼バーナと同じであるので、対応する部分に同一の符号を表示して説明を省略する。
【００３７】
本例の微粉炭燃焼バーナは、バーナ内で固気二相流と２次空気と同温度の高温空気とを混合すると共に、バーナ出口にブラフボディ型の保炎器２０，２１を備え、高温空気流路２５をバーナ中心軸Ｘ−Ｘに沿って移動できるようにし、さらには１次流路１１の内部の高温空気吹き出し部よりも上流側には逆火防止用のベンチュリ１５を備えたので、第１実施形態例に係る微粉炭燃焼バーナと同様の効果を発揮することができる。
【００３８】
なお、本実施形態例に係る微粉炭燃焼バーナは、バーナ内で固気二相流と２次空気と同温度の高温空気とを接触混合させることを特徴とするものであって、その他の部分については、図４〜図１０に示した第１実施形態例に係る微粉炭燃焼バーナの他の構成例と同様に、適宜他の構成にすることができる。
【００３９】
次に、本発明に係る微粉炭バーナの第３実施形態例を、図１２に基づいて説明する。
【００４０】
本例の微粉炭燃焼バーナは、図１２に示すように、図示しない微粉炭製造装置と１次流路１１とをつなぐ管路３１に微粉炭と搬送用空気の固気二相流を固体燃料分が多い濃縮流と固体燃料分が少ない希薄流とに分離する微粉炭濃縮器３２を設けると共に、バーナ中心に当該微粉炭濃縮器３２によって分離された希薄流を導く希薄流搬送流路３３を設けたことを特徴とする。微粉炭濃縮器３２にて分離された濃縮流は１次流路１１に導かれ、バーナ内で２次空気と接触混合される。一方、前記微粉炭濃縮器３２にて分離された希薄流は、希薄流搬送流路３３に導かれ、バーナ中心から火炉内に噴出される。その他の部分については図１に示した第１実施形態例に係る微粉炭燃焼バーナと同じであるので、対応する部分に同一の符号を表示して説明を省略する。
【００４１】
本例の微粉炭燃焼バーナは、第１実施形態例に係る微粉炭燃焼バーナと同様の効果を発揮できるほか、微粉炭製造装置と１次流路１１とをつなぐ管路３１に微粉炭濃縮器３２を設け、当該微粉炭濃縮器３２にて分離された濃縮流を１次流路１１に導くようにしたので、２次空気と混合することによる固気二相流中のＣ／Ａ比の低下を微粉炭濃縮器２２による濃縮によって補うことができ、より一層良好な着火性を実現することができる。
【００４２】
なお、本実施形態例に係る微粉炭燃焼バーナは、図示しない微粉炭製造装置と１次流路１１とをつなぐ管路３１に微粉炭濃縮器３２を設け、当該微粉炭濃縮器３２にて分離された濃縮流を１次流路１１に導くことを特徴とするものであって、その他の部分については、図４〜図１０に示した第１実施形態例に係る微粉炭燃焼バーナの他の構成例と同様に、適宜他の構成にすることができる。また、図１２においては、固気二相流と２次空気とを接触混合させる場合のみについて図示したが、上記第２実施形態例のように、高温空気を固気二相流中に噴出させるタイプの微粉炭燃焼バーナにも応用できることは勿論である。
【００４３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、バーナ内部で１次流路より供給される固気二相流と高温空気とを混合させて固気二相流中の石炭粉から可燃性の揮発ガス成分を放出させ、当該可燃性の揮発ガスをバーナ出口に設けられたブラフボディ型保炎器の後流部分に形成される再循環領域に巻き込んで燃焼するようにしたので、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、燃料として２００メッシュ通過率が６０〜７０％前後の粗粉炭や高燃料比炭等の難燃性炭を燃料として用いた場合にもその着火性が高められる。また、固気二相流を高温の２次空気と接触させるとバーナ内で発火しやすくなるが、１次流路の出口内周にベンチュリや絞り等の小径部を設けたので、逆火を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施形態例に係る微粉炭燃焼バーナの構成図である。
【図２】本発明の効果を示すグラフ図である。
【図３】本発明の効果を示すグラフ図である。
【図４】内周保炎器が省略された第１実施形態例に係る微粉炭燃焼バーナの構成図である。
【図５】微粉炭濃縮器が省略された第１実施形態例に係る微粉炭燃焼バーナの構成図である。
【図６】内周保炎器及び微粉炭濃縮器が省略された第１実施形態例に係る微粉炭燃焼バーナの構成図である。
【図７】１次流路に逆火防止用の絞りが設けられた第１実施形態例に係る微粉炭燃焼バーナの構成図である。
【図８】１次流路に整流用円筒が設けられ、かつ外周保炎器と内周保炎器とが連結部材にて連結された第１実施形態例に係る微粉炭燃焼バーナの構成図である。
【図９】整流用円筒を有する第１実施形態例に係る微粉炭燃焼バーナの他の例を示す構成図である。
【図１０】整流用円筒を有する第１実施形態例に係る微粉炭燃焼バーナのさらに他の例を示す構成図である。
【図１１】第２実施形態例に係る微粉炭燃焼バーナの構成図である。
【図１２】第３実施形態例に係る微粉炭燃焼バーナの構成図である。
【図１３】従来例に係る微粉炭燃焼バーナの構成図である。
【図１４】微粉炭焚きボイラの燃焼系統図である。
【符号の説明】
１１  １次流路
１１ａ  絞り
１２  ２次流路
１３  ３次流路
１４  重油ノズル
１５  ベンチュリ
１６  ２次空気の旋回器
１７  ３次空気の旋回器
１８  ３次空気の調整器
１９  微粉炭濃縮器
２０  外周保炎器
２１  内周保炎器
２２  連結部材
２３  整流用円筒
４４  支持部材
２５  高温空気流路
３１  管路
３２  微粉炭濃縮器
３３  希薄流搬送流路
【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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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