JP5245558B2 - Burner for fine fuel - Google Patents
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Description
本発明は石炭焚きボイラ等、微粉炭等の微粉燃料を燃料とする火炉に設けられる微粉燃料用バーナに関するものである。 The present invention relates to a pulverized fuel burner provided in a furnace that uses pulverized fuel such as pulverized coal as fuel.
微粉物を燃料とする火炉、例えば石炭を燃料とする火炉の1つに、微粉炭機により塊状の石炭を粉砕して微粉炭とし、微粉炭を1次空気と混合し、1次空気と共に微粉炭バーナに供給し、該微粉炭バーナより火炉に噴出して微粉炭を浮遊燃焼させるものがある。 A furnace using fine powder as a fuel, for example, a furnace using coal as a fuel, pulverized coal is pulverized by a pulverized coal machine into pulverized coal, and the pulverized coal is mixed with primary air, and then pulverized together with primary air. Some are supplied to a charcoal burner and ejected from the pulverized coal burner to a furnace to float and burn the pulverized coal.
1次空気と微粉炭の混合流には、所要温度(例えば250℃〜300℃)に加熱された燃焼用の2次空気が前記混合流の周囲から該混合流を包む様に供給される。混合流中の微粉炭は、炉内からの輻射熱で加熱され、揮発分を放出して着火し、火炎を生成する。 In the mixed flow of primary air and pulverized coal, secondary air for combustion heated to a required temperature (for example, 250 ° C. to 300 ° C.) is supplied from the periphery of the mixed flow so as to wrap the mixed flow. The pulverized coal in the mixed stream is heated by radiant heat from the furnace, emits volatile matter and ignites, generating a flame.
図3に於いて、従来の微粉炭用バーナについて説明する。 A conventional pulverized coal burner will be described with reference to FIG.
図3中、1は火炉、2は該火炉1の炉壁を示している。
In FIG. 3,
該炉壁2にスロート3が設けられ、前記炉壁2の反火炉1側にウインドボックス4が取付けられ、該ウインドボックス4の内部に微粉炭バーナ5が前記スロート3と同心に設けられている。
A throat 3 is provided on the
前記微粉炭バーナ5は、ノズル本体6と該ノズル本体6の先端部を囲む様に設けられた2次空気調整装置7とを具備している。
The pulverized
前記ノズル本体6は、外筒ノズル8、該外筒ノズル8と同心に設けられた内筒ノズル9、該内筒ノズル9の中心線上に配設されたオイルバーナ10を具備している。
The
前記外筒ノズル8、前記内筒ノズル9の断面形状はそれぞれ円形であり、前記外筒ノズル8と前記内筒ノズル9間には中空筒状の空間で前記火炉1側端が開放された燃料導通空間11が形成される。
The
前記外筒ノズル8の基部(前記反火炉1側の端部)には1次空気導入管12が、前記外筒ノズル8に接線方向から連通され、前記1次空気導入管12は微粉炭機(図示せず)に接続されている。前記1次空気導入管12を介して1次空気14及び該1次空気14に運搬された微粉炭が、前記燃料導通空間11に接線方向から流入し、該燃料導通空間11内部を旋回しながら先端から噴出される。
A primary
又、前記内筒ノズル9の基部には3次空気導入管13の一端が開口し、該3次空気導入管13の他端は前記ウインドボックス4に開口し、該ウインドボックス4に送給される燃焼用空気を取入れ、燃焼用補助空気即ち3次燃焼用空気として前記内筒ノズル9に導いている。
Further, one end of a tertiary
前記2次空気調整装置7は、前記ノズル本体6先端部を収納する補助空気調整機構15と、該補助空気調整機構15の外側に同心多重に設けられた主空気調整機構16から構成されている。
The secondary
前記補助空気調整機構15は、先端に向って縮径する第1空気ガイドダクト18と、該第1空気ガイドダクト18の基部に円周等間隔で設けられた回転軸21を介して風量調整羽根19が回転自在に設けられ、前記回転軸21は図示しないリンク機構を介して連結され、前記風量調整羽根19は前記リンク機構を介して同期回転可能となっている。
The auxiliary
又、前記主空気調整機構16は、先端に向って縮径する第2空気ガイドダクト22と、該第2空気ガイドダクト22に円周等間隔で設けられた風量調整羽根23を有し、該風量調整羽根23は回転軸24を介して回転自在に設けられ、前記風量調整羽根19と同様にリンク機構を介して同期回転可能となっている。
The main
尚、前記第2空気ガイドダクト22の先端は、前記スロート3に連続し、前記第1空気ガイドダクト18の先端は前記炉壁2の内壁面から後退した位置にあり、前記外筒ノズル8、前記内筒ノズル9の先端は前記第1空気ガイドダクト18の先端より更に後退した位置となっている。
The tip of the second
前記微粉炭バーナ5での燃焼について略述すると、前記1次空気14と共に微粉炭が前記1次空気導入管12より前記燃料導通空間11の基部に供給される。前記1次空気14は、前記燃料導通空間11を旋回しながら前記火炉1に向って流動し、又前記燃料導通空間11を通過する過程で縮流され、前記外筒ノズル8の先端より噴出される。前記ウインドボックス4には燃焼用補助空気である2次空気26が所要温度に昇温されて送給され、該2次空気26は前記風量調整羽根23により風量調整され、前記第2空気ガイドダクト22を介して前記1次空気14、前記微粉炭と共に前記火炉1に噴出される。
Briefly describing the combustion in the pulverized
前記微粉炭は、前記火炉1に噴出される過程で、前記燃料導通空間11で旋回することで均一化され、前記2次空気26により昇温され、更に前記火炉1内からの輻射熱を受けて加熱される。加熱によって、微粉炭から揮発分が放出され、該揮発分に着火して、火炎が連続的に維持される。
The pulverized coal is made uniform by swirling in the
尚、前記第2空気ガイドダクト22に取込まれた前記2次空気26の一部は前記風量調整羽根19を介して前記第1空気ガイドダクト18内部に取込まれ、2次補助空気として噴出される。前記風量調整羽根23の風量調整、前記風量調整羽根19の風量調整で前記2次空気26の供給量流れの状態が変化し、微粉炭の燃焼状態が調整される。
A part of the
又、前記2次空気26の一部は3次空気27として前記3次空気導入管13を介して前記内筒ノズル9に導かれ、該内筒ノズル9より噴出される。前記3次空気27が噴出されることで、微粉炭の燃焼状態が調整される。従って、前記2次空気26の調整、前記3次空気27の調整等により微粉炭の燃焼状態が最適となる様に調整される。
A part of the
尚、前記オイルバーナ10は、微粉炭を着火する際に使用される。
The
上記した従来の微粉炭バーナ5には、所定量、例えば20%程度の揮発成分が含まれる石炭の微粉炭、例えば瀝青炭等の微粉炭が用いられる。
For the conventional pulverized
ところが、近年ではより劣悪な燃料を用いることが要請され、例えば、石油精製後の残渣であるオイルコークスが燃料として用いられる。オイルコークスは、揮発成分が10%程度と低く、上記した従来の微粉炭バーナ5では、該微粉炭バーナ5から噴出される際の微粉燃料の温度が低く、充分な揮発分が放出されず火炎が維持できないという問題がある。
However, in recent years, it has been demanded to use a worse fuel, for example, oil coke which is a residue after petroleum refining is used as the fuel. Oil coke has a low volatile component of about 10%, and in the conventional pulverized
この為、着火性を維持する為には、前記微粉炭バーナ5から噴出する際の微粉炭の濃度を濃縮し、揮発成分を確保する必要があるが、微粉炭に対して前記1次空気14の量を少なくすると、微粉炭の運搬に影響を及すので所与定量以下にすることができず、微粉炭の濃度を濃縮することには限度があった。
For this reason, in order to maintain the ignitability, it is necessary to concentrate the concentration of pulverized coal when ejected from the pulverized
本発明は斯かる実情に鑑み、揮発成分の少ない微粉燃料であっても安定した火炎が維持できる微粉燃料用バーナを提供するものである。 In view of such circumstances, the present invention provides a pulverized fuel burner capable of maintaining a stable flame even with a pulverized fuel with a small amount of volatile components.
本発明は、火炉に向って開口し、微粉燃料を燃焼用1次空気と共に混合流として噴出するノズル本体と、該ノズル本体の周囲に同心に形成された燃焼用2次空気用流路と、前記混合流の微粉燃料濃度を部分的に濃縮する微粉燃料濃縮手段とを具備し、前記混合流が部分的に微粉燃料濃度が濃い状態で前記ノズル本体から噴出される微粉燃料用バーナに係るものである。 The present invention is directed to a nozzle body that opens toward the furnace and ejects pulverized fuel together with primary air for combustion as a mixed flow; a combustion secondary air flow path formed concentrically around the nozzle body; Pulverized fuel concentration means for partially concentrating the pulverized fuel concentration of the mixed flow, and the mixed flow is related to a pulverized fuel burner ejected from the nozzle body in a state where the pulverized fuel concentration is partially high It is.
又本発明は、前記微粉燃料濃縮手段は、混合流供給途中に設けられたベント部である微粉燃料用バーナに係るものである。 Further, the present invention relates to a pulverized fuel burner, wherein the pulverized fuel concentrating means is a vent portion provided in the middle of supplying the mixed flow.
又本発明は、前記ノズル本体に前記微粉燃料濃縮手段に連通し、前記混合流の微粉燃料濃度が濃い部分に対応させて微粉炭濃縮溝が設けられた微粉燃料用バーナに係るものである。 The present invention also relates to a pulverized fuel burner which is connected to the pulverized fuel concentrating means in the nozzle body and is provided with a pulverized coal concentration groove corresponding to a portion where the pulverized fuel concentration of the mixed flow is high.
又本発明は、前記混合流の微粉燃料濃度が濃い部分に対応する前記燃焼用2次空気用流路の部位を遮断する邪魔板を設け、該邪魔板により前記燃焼用2次空気用流路に不流通部分を形成し、該不流通部分に炉内排ガスを誘引する様構成した微粉燃料用バーナに係るものである。 The present invention also provides a baffle plate that blocks a portion of the combustion secondary air flow path corresponding to a portion of the mixed flow where the pulverized fuel concentration is high, and the baffle secondary air flow path is provided by the baffle plate. The present invention relates to a pulverized fuel burner configured such that a non-circulating portion is formed in the non-circulating portion and exhaust gas in the furnace is attracted to the non-circulating portion.
又本発明は、前記燃焼用2次空気用流路の前記微粉炭濃縮溝に隣接する所定範囲を遮断する邪魔板を設けた微粉燃料用バーナに係るものである。 The present invention also relates to a pulverized fuel burner provided with a baffle plate that blocks a predetermined range adjacent to the pulverized coal concentration groove of the combustion secondary air flow path.
更に又本発明は、前記燃焼用2次空気用流路に燃焼用2次空気に旋回流を与える風量調整羽根が設けられ、前記邪魔板は微粉燃料濃度が濃い部分に対して前記燃焼用2次空気の旋回方向の逆の方向に所定量ずれている微粉燃料用バーナに係るものである。
Furthermore, according to the present invention, the combustion secondary air flow path is provided with an air volume adjusting blade for imparting a swirling flow to the combustion secondary air, and the baffle plate is used for the
本発明によれば、火炉に向って開口し、微粉燃料を燃焼用1次空気と共に混合流として噴出するノズル本体と、該ノズル本体の周囲に同心に形成された燃焼用2次空気用流路と、前記混合流の微粉燃料濃度を部分的に濃縮する微粉燃料濃縮手段とを具備し、前記混合流が部分的に微粉燃料濃度が濃い状態で前記ノズル本体から噴出されるので、揮発分が少ない微粉燃料でも、微粉燃料濃度が濃い部分では着火に必要な揮発成分が得られ、安定した火炎が維持できる。 According to the present invention, a nozzle body that opens toward the furnace and ejects pulverized fuel as a mixed flow together with the combustion primary air, and a combustion secondary air flow path formed concentrically around the nozzle body. And a pulverized fuel concentration means for partially concentrating the pulverized fuel concentration in the mixed stream, and the mixed stream is ejected from the nozzle body in a state where the pulverized fuel concentration is partially concentrated. Even with a small amount of pulverized fuel, a volatile component necessary for ignition can be obtained at a portion where the pulverized fuel concentration is high, and a stable flame can be maintained.
又本発明によれば、前記微粉燃料濃縮手段は、混合流供給途中に設けられたベント部であるので、混合流が持つエネルギにより、部分的な微粉燃料の濃度濃縮が図れ、別途微粉燃料濃縮手段を設ける必要がない。 Further, according to the present invention, since the pulverized fuel concentrating means is a vent portion provided in the middle of supplying the mixed flow, the concentration of the pulverized fuel can be partially concentrated by the energy of the mixed flow, and the pulverized fuel concentration is separately performed. There is no need to provide means.
又本発明によれば、前記ノズル本体に前記微粉燃料濃縮手段に連通し、前記混合流の微粉燃料濃度が濃い部分に対応させて微粉炭濃縮溝が設けられたので、濃縮された微粉燃料がノズル本体を通過する過程で拡散することが防止される。 Further, according to the present invention, the pulverized coal concentration groove is provided in the nozzle body so as to correspond to the portion where the pulverized fuel concentration of the mixed stream is high, so that the concentrated pulverized fuel is Diffusion in the process of passing through the nozzle body is prevented.
又本発明によれば、前記混合流の微粉燃料濃度が濃い部分に対応する前記燃焼用2次空気用流路の部位を遮断する邪魔板を設け、該邪魔板により前記燃焼用2次空気用流路に不流通部分を形成し、該不流通部分に炉内排ガスを誘引する様構成したので、濃縮された微粉燃料を高温の炉内排ガスにより、急速に加熱でき、火炎の維持が安定する。 Further, according to the present invention, there is provided a baffle plate that blocks a portion of the combustion secondary air flow path corresponding to a portion where the pulverized fuel concentration of the mixed flow is high, and the baffle plate is used for the secondary air for combustion. Since a non-circulating part is formed in the flow path, and the exhaust gas in the furnace is attracted to the non-circulating part, the concentrated pulverized fuel can be rapidly heated by the high-temperature furnace exhaust gas, and the maintenance of the flame is stable. .
又本発明によれば、前記燃焼用2次空気用流路の前記微粉炭濃縮溝に隣接する所定範囲を遮断する邪魔板を設けたので、濃縮された微粉燃料を高温の炉内排ガスにより、急速に加熱でき、火炎の維持が安定する。 Further, according to the present invention, since the baffle plate for blocking the predetermined range adjacent to the pulverized coal concentration groove of the combustion secondary air flow path is provided, the concentrated pulverized fuel is heated by the high-temperature furnace exhaust gas, Rapid heating and stable flame maintenance.
更に又本発明によれば、前記燃焼用2次空気用流路に燃焼用2次空気に旋回流を与える風量調整羽根が設けられ、前記邪魔板は微粉燃料濃度が濃い部分に対して前記燃焼用2次空気の旋回方向の逆の方向に所定量ずれているので、燃焼用2次空気に旋回流が与えられた場合でも、高温の炉内排ガスを確実に濃縮された微粉燃料に接触させることができ、火炎の維持が安定するという優れた効果を発揮する。 Furthermore, according to the present invention, the flow passage for the secondary air for combustion is provided with an air volume adjusting blade for imparting a swirling flow to the secondary air for combustion, and the baffle plate performs the combustion on the portion where the pulverized fuel concentration is high. Since a predetermined amount is shifted in the direction opposite to the swirling direction of the secondary air for the combustion, even when a swirling flow is given to the secondary air for combustion, the exhaust gas in the furnace is reliably brought into contact with the concentrated pulverized fuel. It has an excellent effect that the maintenance of the flame is stable.
以下、図面を参照しつつ本発明を実施する為の最良の形態を説明する。 The best mode for carrying out the present invention will be described below with reference to the drawings.
図1、図2は本発明が実施される微粉燃料用バーナが微粉炭用バーナとして実施された一例を示しており、図中、図3中で示したものと同等のものには同符号を付し、説明の詳細は省略する。 FIG. 1 and FIG. 2 show an example in which the burner for pulverized fuel in which the present invention is implemented is implemented as a burner for pulverized coal. In FIG. A detailed description will be omitted.
火炉1の炉壁2にスロート3が設けられ、該スロート3と同心に微粉炭バーナ5が設けられ、該微粉炭バーナ5はウインドボックス4に収納されている。
A throat 3 is provided on the
前記微粉炭バーナ5は、ノズル本体6と該ノズル本体6の先端部を囲む様に設けられた2次空気調整装置7とを具備している。前記ノズル本体6は、外筒ノズル8、該外筒ノズル8と同心に設けられた内筒ノズル9、該内筒ノズル9の中心線上に配設されたオイルバーナ10を具備している。
The pulverized
前記外筒ノズル8、前記内筒ノズル9の断面形状はそれぞれ円形であり、前記外筒ノズル8と前記内筒ノズル9間には中空筒状の空間で前記火炉1側端が開放された燃料導通空間11が形成される。
The
前記外筒ノズル8の基端(前記反火炉1側の端)には1次空気導入管12がベント部12aを介して湾曲して連通されており、前記外筒ノズル8の軸心と前記1次空気導入管12の軸心とは連続している。又、前記1次空気導入管12の内径と前記外筒ノズル8の内径とは同径であるか、又異径である場合は漸次径変化し、不連続部が無い様になっている。
A primary
前記ベント部12aは微粉炭濃縮手段として機能し、該ベント部12aの屈曲半径は、前記1次空気導入管12を流れる1次空気14が滑らかに、且つ乱れが生じない様な値、例えば軸心での屈曲半径は、前記1次空気導入管12の直径と同等とする。
The
該1次空気導入管12の最頂部に微粉炭濃縮溝28を形成する。該微粉炭濃縮溝28の上流端は前記ベント部12aの下流部に至り、又下流端は前記外筒ノズル8の下流端で開口する。尚、図2では前記微粉炭濃縮溝28の断面形状が半円形状を示しているが、矩形形状、台形形状等、任意の形状を選択できる。
A pulverized
第2空気ガイドダクト22は、前記外筒ノズル8の周囲にリング状の2次空気噴出口29を形成し、該2次空気噴出口29の前記微粉炭濃縮溝28に隣接する部分を邪魔板31によって閉塞する。該邪魔板31は前記微粉炭濃縮溝28を中心として所定の角度に前記2次空気噴出口29を閉塞し、2次空気26が前記微粉炭濃縮溝28の部分で噴出されない様にする。
The second
以下、作動を説明する。 The operation will be described below.
図示しない微粉炭機より前記1次空気14と共に微粉炭が混合流として送出され、混合流は前記1次空気導入管12から前記ベント部12aを経て前記外筒ノズル8に供給される。
Pulverized coal is sent out as a mixed flow together with the
前記混合流は、前記ベント部12aを通過する過程で、偏向され遠心力を受ける。混合流の内、微粉炭は前記1次空気14より比重が大きいので、前記ベント部12aの外周側に偏り、混合流の外周側での微粉炭濃度が濃縮される。
The mixed flow is deflected and receives centrifugal force in the process of passing through the
混合流の外周部分は、微粉炭濃度が濃縮された状態で、前記微粉炭濃縮溝28に流入する。該微粉炭濃縮溝28は混合流が前記燃料導通空間11を流通する間に、微粉炭が拡散することを防止し、前記燃料導通空間11の最頂部での微粉炭濃度の濃縮状態を維持する。従って、混合流は、前記燃料導通空間11の最頂部での微粉炭濃度が濃縮された状態で前記外筒ノズル8から噴出される。
The outer peripheral portion of the mixed flow flows into the pulverized
前記ウインドボックス4には燃焼用補助空気である前記2次空気26が所要温度に昇温されて送給され、該2次空気26は前記風量調整羽根23により風量調整され、又旋回流が与えられて前記第2空気ガイドダクト22を介して前記2次空気噴出口29より噴出され、更に前記混合流を包む様に前記火炉1に噴出される。
The
一方、前記邪魔板31は前記2次空気26の噴出を遮断するので、前記2次空気噴出口29から噴出される前記2次空気26の噴出流には不流通部分が生じ、前記邪魔板31の火炉1側が負圧となる。この為、前記不流通部分には高温の炉内排ガス32が誘引される。
On the other hand, since the
前記不流通部分に炉内排ガス32が誘引されることで、濃縮された微粉炭は、噴出後直ちに前記炉内排ガス32に接触して加熱され、微粉炭から揮発分が放出され、該揮発分に着火する。濃縮部分の微粉炭が着火することで、他の部分にも着火が波及し、火炎が連続的に維持される。
As the
而して、揮発成分の少ない微粉燃料であっても、確実に着火し、火炎が安定して維持される。 Thus, even a pulverized fuel with a small amount of volatile components ignites reliably and the flame is stably maintained.
尚、前記邪魔板31が設けられる位置は、前記2次空気噴出口29から噴出される、旋回流の影響を考慮して位置が変更されてもよい。例えば、図2中、旋回流が時計回りであったとすると、前記邪魔板31の位置は、反時計方向に所定角度ずらして設ける等である。
The position where the
又、前記ベント部12aを経て濃縮された微粉炭が、前記燃料導通空間11を通過する過程で、大きく拡散しない場合は、前記微粉炭濃縮溝28は省略することができる。
Further, when the pulverized coal concentrated through the
又、図1では前記1次空気導入管12を下方から前記外筒ノズル8に接続したので、前記微粉炭濃縮溝28、前記邪魔板31は上部部位に設けたが、水平方向から接続した場合は、外周側の水平部位に設けられることは言う迄もない。
In FIG. 1, since the primary
更に、微粉炭濃縮手段として、別途配管を前記外筒ノズル8に接続し、該配管より濃度の濃い微粉炭混合流を燃料導通空間11内部に、或は前記微粉炭濃縮溝28に供給する様にしてもよい。
Further, as a pulverized coal concentration means, a separate pipe is connected to the
又、前記炉内排ガス32の誘引現象が無くとも、微粉炭濃縮流が炉内からの輻射熱を受けて加熱され、微粉炭から揮発分が放出され、該揮発分に着火する場合は、前記邪魔板31は省略することができる。
In addition, even if there is no attraction phenomenon of the in-
1 火炉
3 スロート
5 微粉炭バーナ
7 2次空気調整装置
8 外筒ノズル
9 内筒ノズル
11 燃料導通空間
12 1次空気導入管
12a ベント部
14 1次空気
26 2次空気
28 微粉炭濃縮溝
29 2次空気噴出口
31 邪魔板
32 炉内排ガス
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記ノズル本体に前記微粉燃料濃縮手段に連通し、前記混合流の微粉燃料濃度が濃い部分に対応させて微粉炭濃縮溝が設けられ、前記混合流が前記微粉炭濃縮溝から部分的に微粉燃料濃度が濃い状態で前記ノズル本体から噴出される様にし、
前記燃焼用2次空気用流路の前記微粉炭濃縮溝に隣接する所定範囲を遮断する邪魔板を設けたことを特徴とする微粉燃料用バーナ。 A nozzle body that opens toward the furnace and injects pulverized fuel together with the combustion primary air as a mixed flow; a combustion secondary air flow path formed concentrically around the nozzle body; A pulverized fuel concentration means for partially concentrating the pulverized fuel concentration,
The nozzle body communicates with the pulverized fuel concentrating means, and is provided with a pulverized coal concentration groove corresponding to a portion where the pulverized fuel concentration of the mixed stream is high , and the mixed flow is partially pulverized fuel from the pulverized coal concentration groove. So as to be ejected from the nozzle body in a high concentration state ,
A burner for pulverized fuel , comprising a baffle plate that blocks a predetermined range adjacent to the pulverized coal concentration groove of the combustion secondary air flow path .
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