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JP2012107789A - 低揮発分燃料バーナ装置 - Google Patents

低揮発分燃料バーナ装置 Download PDF

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JP2012107789A
JP2012107789A JP2010255722A JP2010255722A JP2012107789A JP 2012107789 A JP2012107789 A JP 2012107789A JP 2010255722 A JP2010255722 A JP 2010255722A JP 2010255722 A JP2010255722 A JP 2010255722A JP 2012107789 A JP2012107789 A JP 2012107789A
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Masahito Tamura
雅人 田村
Shinji Watanabe
真次 渡辺
Toshiyuki Suko
敏行 須古
Makoto Echizenya
誠 越前屋
Takehiko Ito
岳彦 伊藤
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Abstract

【課題】補助燃焼手段を運用し、低揮発分燃料を燃焼させることを可能とする低揮発分燃料バーナ装置を提供する。
【解決手段】炉壁面1に形成された凹孔3と、凹孔3と同心に配設され炉心側先端が開口された有底筒状のチャンバ6と、チャンバ6の底部に偏心した位置に開口する微粉燃料混合流噴出管9及び3次空気噴出管11と、3次空気噴出管11の軸心上に設けられ、先端がチャンバ6の先端部に達する補助燃焼用バーナ19と、チャンバ6と凹孔3との間に形成されるリング状空間の噴出部12とを具備し、燃焼開始時には補助燃焼用バーナ19による補助燃焼が行われ、定常燃焼では微粉燃料混合流噴出管11から噴出される低揮発分微粉燃料混合流17による燃焼が行われる。
【選択図】図1

Description

本発明は低揮発分燃料バーナ装置に関するものである。
近年、ボイラに用いられる燃料として揮発分の少ない燃料、例えば無煙炭、半無煙炭或はオイルコークスが供されており、バーナ装置も低揮発分の燃料を燃焼させる能力が要求されている。
低揮発分の燃料微粉、例えば微粉炭を燃焼させる低揮発分微粉炭バーナ装置としては、特許文献1に示されるものがある。
特許文献1に示される低揮発分燃料用バーナ装置は、バーナにチャンバを設け、チャンバ内に微粉炭、1次空気混合流を噴出すると共に、炉内の高温ガスをチャンバ内に誘引する内部循環流を発生させ、内部循環流によって微粉炭を早期に加熱して揮発成分を放出させる様にし、低揮発分微粉炭であっても自立燃焼が可能としたものである。
一方、特許文献1に示される低揮発分燃料用バーナ装置は、燃焼炉が定常状態(高温状態)で用いられるものであり、燃焼開始から燃焼炉が所定温度に達する迄は、オイルバーナ等の補助燃焼手段による補助燃焼を別途必要とする。
特開2008−138901号公報
本発明は斯かる実情に鑑み、別途用いる補助燃焼手段を運用し、低揮発分燃料を燃焼させることを可能とする低揮発分燃料バーナ装置を提供するものである。
本発明は、炉壁面に形成された凹孔と、該凹孔と同心に配設され炉心側先端が開口された有底筒状のチャンバと、該チャンバの底部に偏心した位置に開口する微粉燃料混合流噴出管及び3次空気噴出管と、該3次空気噴出管の軸心上に設けられ、先端が前記チャンバの先端部に達する補助燃焼用バーナと、前記チャンバと前記凹孔との間に形成されるリング状空間の噴出部とを具備し、燃焼開始時には前記補助燃焼用バーナによる補助燃焼が行われ、定常燃焼では前記微粉燃料混合流噴出管から噴出される低揮発分微粉燃料混合流による燃焼が行われる低揮発分燃料バーナ装置に係るものである。
又本発明は、前記補助燃焼、前記定常燃焼の内、少なくとも定常燃焼では、前記3次空気噴出管に3次空気が供給され、該3次空気により前記補助燃焼用バーナの冷却と前記チャンバ内の温度の調整がなされる低揮発分燃料バーナ装置に係るものである。
又本発明は、制御部を更に具備し、該制御部は前記補助燃焼用バーナによる補助燃焼と、前記微粉燃料混合流噴出管による微粉燃料燃焼を制御し、燃焼開始時には前記補助バーナによる補助燃焼を行い、炉内が所定温度に達すると、前記微粉燃料燃焼を開始させ、微粉燃料燃焼と補助燃焼との混合燃焼を実施し、前記微粉燃料混合流による自立燃焼が可能となった状態で前記補助燃焼を停止させ、定常燃焼に移行する低揮発分燃料バーナ装置に係るものである。
本発明によれば、炉壁面に形成された凹孔と、該凹孔と同心に配設され炉心側先端が開口された有底筒状のチャンバと、該チャンバの底部に偏心した位置に開口する微粉燃料混合流噴出管及び3次空気噴出管と、該3次空気噴出管の軸心上に設けられ、先端が前記チャンバの先端部に達する補助燃焼用バーナと、前記チャンバと前記凹孔との間に形成されるリング状空間の噴出部とを具備し、燃焼開始時には前記補助燃焼用バーナによる補助燃焼が行われ、定常燃焼では前記微粉燃料混合流噴出管から噴出される低揮発分微粉燃料混合流による燃焼が行われるので、低揮発分燃料バーナ装置単体で補助燃焼を経て低揮発分微粉燃料単体での定常燃焼を可能とするという優れた効果を発揮する。
本発明の実施例に係る低揮発分微粉炭バーナ装置の概略断面図である。
以下、図面を参照しつつ本発明の実施例を説明する。
図1は、本発明の実施例である低揮発分微粉炭バーナ装置の概略を示している。
図1中、1は微粉炭焚きボイラの炉壁であり、耐火煉瓦又は水冷壁管等の耐熱材料により構成されている。前記炉壁1の所要箇所に、所要数の低揮発分燃料バーナ装置である微粉炭バーナ装置2が設けられる。
前記炉壁1には該炉壁1を貫通する凹孔3が設けられ、該凹孔3の炉内側周縁部は炉心に向って拡径するテーパ部4が形成されている。
前記炉壁1の外周側には該炉壁1の外周面と所要の間隔を隔ててバーナカバー5が設けられ、前記凹孔3と同心に設けられたバーナチャンバ6が前記バーナカバー5に支持される。
該バーナチャンバ6は水平な軸心を有する概略円筒形状であり、基端部(炉心から離反する側)近傍で前記バーナカバー5に固着されている。前記バーナチャンバ6の先端部は炉心に向って拡径するテーパ形状のスカート部7となっており、基端部は底部8によって閉塞されている。
前記バーナチャンバ6の軸心と平行な微粉炭混合流噴出管9が前記底部8に開口され、前記微粉炭混合流噴出管9からは微粉炭と所要温度に加熱された第1次燃焼用空気との微粉炭混合流17が噴出される。又、前記底部8には前記バーナチャンバ6の軸心と平行な、3次空気噴出管11が開口し、該3次空気噴出管11からは3次空気としての温度調節用空気10が噴出される。尚、低揮発分燃料微粉として微粉炭を例示したが、オイルコークス等の低揮発分燃料微粉であっても同様である。
前記微粉炭混合流噴出管9の開口位置、及び前記3次空気噴出管11の開口位置は前記バーナチャンバ6の軸心に対して偏心しており、又前記微粉炭混合流噴出管9の開口位置、及び前記3次空気噴出管11の開口位置は前記バーナチャンバ6の軸心に関して反対側に偏心している。
前記スカート部7と前記テーパ部4との間にはテーパリング状の2次空気噴出部12が形成される。又、前記炉壁1と前記バーナカバー5との間に形成される空間13、前記バーナチャンバ6と前記凹孔3との間に形成される空間14によって2次空気導通路15が構成され、該2次空気導通路15は前記2次空気噴出部12に連通している。
前記空間13には前記凹孔3の周囲に所要間隔で可変旋回羽根16が配設され、該可変旋回羽根16は前記凹孔3の中心線と平行な回転軸を有し、該回転軸を中心として全ての可変旋回羽根16が同期して回転する様になっている。前記可変旋回羽根16には旋回羽根駆動装置18が連結され、該旋回羽根駆動装置18によって前記可変旋回羽根16の角度が調整される様になっており、前記旋回羽根駆動装置18は制御部24によって駆動が制御される。
前記3次空気噴出管11の軸心上にオイルガン19が設けられ、該オイルガン19の先端は前記スカート部7迄達している。
前記微粉炭混合流噴出管9は微粉炭ミル21に接続され、該微粉炭ミル21は粉砕した微粉炭を1次空気と共に前記微粉炭混合流噴出管9に供給し、前記制御部24によって前記微粉炭ミル21の稼働状態が制御されることで、前記微粉炭混合流17の供給停止が制御される。
尚、微粉炭は一旦微粉炭ビンに貯留して、定量を供給器等にて切出し、搬送する系統も考えられる。この場合、供給器からの微粉炭搬送管(図示せず)は前記微粉炭混合流噴出管9に接続される。
前記3次空気噴出管11は、空気流量調整部22を介して燃焼空気供給源(図示せず)に接続され、前記制御部24は前記空気流量調整部22を制御し、前記3次空気噴出管11から噴出される温度調節用空気10の流量を制御している。
前記オイルガン19は、油流量調整部23を介して燃料油供給源(図示せず)に接続され、前記制御部24は前記油流量調整部23を制御し、燃料油の供給停止、或は前記オイルガン19から噴出される燃料油の流量調整の制御を行う。
而して、前記制御部24は、燃焼の始動から、補助燃焼、定常燃焼に円滑に移行する様、前記旋回羽根駆動装置18、前記微粉炭ミル21、前記空気流量調整部22、前記油流量調整部23を制御する。
以下、作動を説明する。
炉の始動時には、前記オイルガン19が着火され、該オイルガン19による補助燃焼が開始される。補助燃焼の状態では、前記微粉炭ミル21は停止され、前記微粉炭混合流17の供給も停止されている。又、前記空気流量調整部22により、前記3次空気噴出管11への温度調節用空気10の供給が制御されている。
前記旋回羽根駆動装置18により前記可変旋回羽根16の角度が調整され、所定の旋回流が与えられて2次空気が前記2次空気噴出部12より噴出される。前記油流量調整部23により、流量調整された燃料油が前記オイルガン19より噴出され、補助燃焼が行われる。該補助燃焼に於いて、前記オイルガン19は前記バーナチャンバ6の内部から燃料油を噴出するので、低揮発分微粉炭バーナ装置の略中心部に燃料油を噴出することができ、安定した補助燃焼が実現できる。
炉内が所定温度に達したら、前記制御部24は前記微粉炭ミル21を駆動し、前記微粉炭混合流17を前記微粉炭混合流噴出管9に供給すると共に前記空気流量調整部22を制御して所定流量の温度調節用空気10を供給する。該温度調節用空気10は、前記オイルガン19に沿って流れ、該オイルガン19を冷却する。
前記微粉炭混合流噴出管9より噴出された微粉炭混合流17は、前記2次空気噴出部12からの2次空気と混合され、前記オイルガン19による油燃焼で着火され、微粉炭燃焼(定常燃焼)が開始される。即ち、微粉炭の自立燃焼が成立する迄、燃料油による補助燃焼と微粉炭燃焼との混燃状態が継続される。又、前記オイルガン19の周囲には温度調節用空気10が流通しているので、オイルコークス等が前記オイルガン19に付着することが防止される。
尚、前記オイルガン19による補助燃焼は、微粉炭燃焼が安定する迄継続される。
微粉炭燃焼が開始され、前記微粉炭混合流17が前記バーナチャンバ6内部の偏心した部分で噴出することから、内部循環流25が発生し、炉内の高温の排ガスが前記バーナチャンバ6の内部に誘引され、前記微粉炭混合流17の微粉炭が加熱され、揮発分の発生が促進され、微粉炭が自立燃焼(定常燃焼)する。
前記制御部24は、微粉炭の自立燃焼が安定すると、前記オイルガン19への燃料油の供給を停止し、補助燃焼が停止される。前記自立燃焼の検出は、火炎の温度、火炎の燃焼状態、ボイラ火炉の流体温度、燃焼用空気温度のいずれか、又は複数をセンサ(図示せず)で検出することで行われる。前記制御部24は、燃焼開始の補助燃焼から、補助燃焼、微粉炭燃焼の混燃状態を経て、定常燃焼に移行させるので、低揮発燃料の燃焼を確実に、又円滑に実行することができる。
尚、前記3次空気噴出管11への温度調節用空気10の供給は補助燃焼中継続される。前記内部循環流25の発生により、前記バーナチャンバ6が高温になるが、前記温度調節用空気10が前記オイルガン19の周囲を流れることで、前記オイルガン19を冷却し、該オイルガン19の焼損が防止される。
又、前記内部循環流25が多くなると前記バーナチャンバ6内部の温度がより高くなるが、前記バーナチャンバ6の内部の温度が高くなると、前記温度調節用空気10の流量を増大させる。前記温度調節用空気10の流量が多くなると、前記バーナチャンバ6内部が冷却されると共に前記内部循環流25を炉内側に押出す作用が発生し、炉内の排ガスの誘引量が減少してやはり温度が低下する。而して、前記温度調節用空気10を供給することで、前記オイルガン19の冷却と前記バーナチャンバ6内部の温度調整が行える。尚、前記温度調節用空気10は、補助燃焼、定常燃焼に拘らず常時流して前記オイルガン19を冷却する様にしてもよい。
尚、揮発分が更に少なく、自立燃焼が不能な燃料については、微粉炭の燃焼に加えて前記オイルガン19による補助燃焼を併用し、混燃状態を継続させ、従来燃料として使用できなかったものを燃焼させることが可能となる。
又、前記オイルガン19を軸心に沿って進退可能に設け、微粉炭による定常燃焼が行われる様になったら前記オイルガン19を後退させ、炉内からの加熱によるダメージを低減させる様にしてもよい。
又、前記3次空気噴出管11に設けた補助燃焼用のバーナをオイルガンとしたが、補助燃焼用の燃料としてガスを用いてもよく、この場合、前記3次空気噴出管11の内部にはガスバーナが設けられる。即ち、油、ガス等の常温で自立燃焼可能な流体燃料を燃焼させる補助燃焼用バーナが前記3次空気噴出管11の内部に設けられればよい。
1 炉壁
2 微粉炭バーナ装置
3 凹孔
6 バーナチャンバ
9 微粉炭混合流噴出管
10 温度調節用空気
11 3次空気噴出管
12 2次空気噴出部
16 可変旋回羽根
17 微粉炭混合流
19 オイルガン
21 微粉炭ミル
22 空気流量調整部
23 油流量調整部
24 制御部
25 内部循環流

Claims (3)

  1. 炉壁面に形成された凹孔と、該凹孔と同心に配設され炉心側先端が開口された有底筒状のチャンバと、該チャンバの底部に偏心した位置に開口する微粉燃料混合流噴出管及び3次空気噴出管と、該3次空気噴出管の軸心上に設けられ、先端が前記チャンバの先端部に達する補助燃焼用バーナと、前記チャンバと前記凹孔との間に形成されるリング状空間の噴出部とを具備し、燃焼開始時には前記補助燃焼用バーナによる補助燃焼が行われ、定常燃焼では前記微粉燃料混合流噴出管から噴出される低揮発分微粉燃料混合流による燃焼が行われることを特徴とする低揮発分燃料バーナ装置。
  2. 前記補助燃焼、前記定常燃焼の内、少なくとも定常燃焼では、前記3次空気噴出管に3次空気が供給され、該3次空気により前記補助燃焼用バーナの冷却と前記チャンバ内の温度の調整がなされる請求項1の低揮発分燃料バーナ装置。
  3. 制御部を更に具備し、該制御部は前記補助燃焼用バーナによる補助燃焼と、前記微粉燃料混合流噴出管による微粉燃料燃焼を制御し、燃焼開始時には前記補助バーナによる補助燃焼を行い、炉内が所定温度に達すると、前記微粉燃料燃焼を開始させ、微粉燃料燃焼と補助燃焼との混合燃焼を実施し、前記微粉燃料混合流による自立燃焼が可能となった状態で前記補助燃焼を停止させ、定常燃焼に移行する請求項1又は請求項2の低揮発分燃料バーナ装置。
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