JP5369899B2 - バーナ - Google Patents

Description

本発明は、ボイラ火炉の壁面に設けられ、微粉炭、石油等の燃料を燃焼させるバーナに関するものである。

ボイラ火炉の壁面は伝熱管によって構成され、又壁面には炉内で微粉炭、石油等の燃料を燃焼させるバーナが多数設けられている。

図１０では、微粉炭を燃料とするボイラの概略を示している。

図中、１は石炭焚きボイラの火炉を示し、該火炉１の下部には複数段（図１０では３段を示している）に微粉炭バーナ群２が配設されている。各微粉炭バーナ群２は壁面に沿って水平方向に所要数配設された微粉炭バーナ３を具備している。

前記微粉炭バーナ群２の上方（下流側）には所要段（図示では１段）のオーバエアポート群４が設けられている。各オーバエアポート群４は、水平方向に所要数配設されたオーバエアポート５によって構成される。各オーバエアポート群４は前記各微粉炭バーナ群２の前記微粉炭バーナ３と複数のオーバエアポート５を具備し、各オーバエアポート５は対応する前記微粉炭バーナ３の鉛直上方に位置する様に配設されている。

前記微粉炭バーナ群２には、燃焼用空気供給路６，７を介して燃焼用空気が供給される様になっている。更に、前記オーバエアポート群４には、前記燃焼用空気供給路６から分岐したオーバエアポート用空気燃焼炉８を介して２段燃焼用の空気が前記オーバエアポート群４に供給される。又、前記微粉炭バーナ３には、微粉炭粉砕器（図示せず）から微粉炭が燃焼用空気と共に供給される様になっている。

又、前記微粉炭バーナ３に接続された燃焼用空気供給路７、前記オーバエアポート５に接続されたオーバエアポート用空気燃焼炉８には、それぞれ風量調節用のダンパ９，１０が設けられている。

次に、図１１に於いて従来のバーナの一例を微粉炭バーナ３に於いて説明する。

図１１中、１は火炉、１２は該火炉１の炉壁を示している。

該炉壁１２にスロート１３が設けられ、前記炉壁１２の反火炉１側にウインドボックス１４が取付けられ、該ウインドボックス１４の内部に微粉炭バーナ３が前記スロート１３と同心に設けられている。又、前記ウインドボックス１４には前記燃焼用空気供給路７が接続されている。

前記微粉炭バーナ３は、ノズル本体１６と該ノズル本体１６の先端部（炉内側の端部）を囲む様に設けられた２次空気調整装置１７とを具備している。

前記ノズル本体１６は、同心に設けられた外筒ノズル１８、内筒ノズル１９、該内筒ノズル１９の中心線上に配設されたオイルバーナ２０を具備している。前記外筒ノズル１８、前記内筒ノズル１９の断面形状はそれぞれ円形であり、前記外筒ノズル１８と前記内筒ノズル１９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２１が形成される。

前記外筒ノズル１８の基部（前記反火炉１側の端部）には１次空気導入管２２が、前記外筒ノズル１８に接線方向から連通され、前記１次空気導入管２２は微粉炭機（図示せず）に接続されている。該１次空気導入管２２を介して１次空気２４及び該１次空気２４に運搬された微粉炭が、前記燃料導通空間２１に接線方向から流入し、該燃料導通空間２１内部を旋回しながら該燃料導通空間２１の先端から噴出される。

又、前記内筒ノズル１９の基部には３次空気導入管２３の一端が開口し、該３次空気導入管２３の他端は前記ウインドボックス１４に開口し、該ウインドボックス１４に供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１９に導いている。

前記２次空気調整装置１７は、前記ノズル本体１６の先端部を収納する補助空気調整機構２５と、該補助空気調整機構２５の外側に同心多重に設けられた主空気調整機構２６から構成されている。

前記補助空気調整機構２５は、先端に向って縮径する第１空気ガイドダクト２８と回転自在に多数設けられたインナ空気ベーン２９とを有し、該インナ空気ベーン２９はリンク機構（図示せず）を介して同期回動可能であり、空気流れに対する傾斜角を変更可能となっている。又、前記主空気調整機構２６は先端に向って縮径する第２空気ガイドダクト３２と、円周等間隔で回転可能に多数設けられたアウタ空気ベーン３３とを有し、該アウタ空気ベーン３３は、前記インナ空気ベーン２９と同様にリンク機構（図示せず）を介して同期回動可能であり、空気流れに対する傾斜角を変更可能となっている。

尚、前記第２空気ガイドダクト３２の先端は、前記スロート１３に連続し、前記第１空気ガイドダクト２８の先端は前記炉壁１２の内壁面から後退した位置にあり、前記外筒ノズル１８、前記内筒ノズル１９の先端は前記第１空気ガイドダクト２８の先端より更に後退した位置となっている。

上記微粉炭バーナ３での燃焼について略述すると、前記１次空気２４と共に微粉炭が前記１次空気導入管２２より前記燃料導通空間２１の基部に供給される。前記１次空気２４は、前記燃料導通空間２１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２１を通過する過程で縮流され、前記外筒ノズル１８の先端より噴出される。前記ウインドボックス１４には燃焼用補助空気である２次空気３４が所要温度に昇温されて供給される。該２次空気３４は前記アウタ空気ベーン３３により旋回流が与えられ、前記第２空気ガイドダクト３２を介して前記１次空気２４、前記微粉炭と共に前記火炉１に噴出される。

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２１で旋回することで均一化され、２次空気３４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。

尚、前記第２空気ガイドダクト３２に取込まれた２次空気３４の一部は前記インナ空気ベーン２９を介して前記第１空気ガイドダクト２８内部に取込まれ、２次補助空気として噴出される。又、前記インナ空気ベーン２９は、空気流れに対して傾斜しており、取込んだ一部の２次空気３４に旋回流を与える。

前記アウタ空気ベーン３３の風量調整、前記インナ空気ベーン２９による旋回流の強さの調整、風量調整で２次空気３４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。

又、２次空気３４の一部は３次空気３５として前記３次空気導入管２３を介して前記内筒ノズル１９に導かれ、該内筒ノズル１９より噴出される。前記３次空気３５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、２次空気３４の調整、前記３次空気３５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。

上記した従来の微粉炭バーナ３では、前記アウタ空気ベーン３３、前記インナ空気ベーン２９はそれぞれリンク機構で連結されているので、ガタツキなく、精度よく組立てるには部品の高い加工精度、更に熟練工による微妙な組立調整が必要である。この為、製作コストが掛り、コストの低減が難しい。

更に、リンク機構では経時的にガタが大きくなることが避けられず、前記インナ空気ベーン２９、前記アウタ空気ベーン３３の傾斜角が設定当初に対して変化し、旋回強度が大きく異なってしまう。又、風量、旋回流の強さを変更する為インナ空気ベーン２９、アウタ空気ベーン３３の角度を変更する場合に、入力した角度と実際の変更量とが対応しない、或は空気ベーン２９，３３の角度変更にタイムラグを生じる等の問題があった。この為、高精度に燃焼制御を行うことが難しくなることも考えられる。

特開平１０−２７４４０５号公報 特開昭５８−１２７００５号公報 特開平１１−４４４１１号公報

本発明は斯かる実情に鑑み、構造を簡素化して製作コストの低減を図ると共に空気ベーン角度の経時的変化を防止し、安定した旋回流が得られ、安定した燃焼を実現すると共に保守コストの低減を図るものである。

本発明は、炉壁に設けられるバーナスロートの中心軸心上に設けられると共にウインドボックスに収納されるノズル本体の先端部に２次空気調整装置が設けられるバーナであって、前記２次空気調整装置は、前記ウインドボックスの炉心側側面との間に、周面が開口する円筒状空間を形成すると共に軸心方向に貫通する孔が穿設された端板と、軸心方向に貫通する孔が穿設され、周方向に回転して該端板の孔を開閉可能である回転ダンパと、前記円筒状空間を囲繞し、軸心方向にスライド可能なスライドダンパと、前記円筒状空間の円周に沿って所定の間隔で設けられ２次空気に旋回を与える空気ベーンと、前記回転スライドダンパを回転させる第１の駆動手段と、前記スライドダンパをスライドさせる第２の駆動手段とを具備するバーナに係るものである。

又本発明は、前記円筒状空間を軸心方向に仕切る仕切板と、仕切られた小円筒状空間毎に円周方向に沿って所定の間隔で設けられた２次空気に旋回を与える前記空気ベーンを設け、該空気ベーンは小円筒状空間毎に傾斜角が異なるバーナに係るものである。

又本発明は、前記小円筒状空間のうち、傾斜角の一番小さな前記空気ベーンが設けられた小円筒状空間以外に圧力調整手段を設けたバーナに係るものである。

又本発明は、前記端板の孔に圧力調整手段を設けたバーナに係るものである。

又本発明は、前記スライドダンパの軸長は、少なくとも前記小円筒状空間の１つを閉塞する長さを有しているバーナに係るものである。

又本発明は、前記スライドダンパは、同心多重円状に設けられた複数の円筒体から構成され、該各円筒体は独立してスライド可能であるバーナに係るものである。

又本発明は、前記スライドダンパは、前記複数の円筒体により前記円筒状空間を閉塞可能であるバーナに係るものである。

又本発明は、前記スライドダンパは、少なくとも３の円筒体から構成され、該各円筒体は独立してスライド可能であり、前記円筒状空間を任意の位置で、任意の幅で開口可能としたバーナに係るものである。

又本発明は、前記円筒状空間は、複数の仕切板により３以上の小円筒状空間に分割され、該各小円筒状空間毎にそれぞれ前記空気ベーンが設けられ、該空気ベーンは小円筒状空間毎に傾斜角が異なるバーナに係るものである。

更に又本発明は、前記ウインドボックスの炉心側側面と前記端板との間に掛渡って前記空気ベーンが設けられ、該空気ベーンは軸心方向に沿って傾斜角が変更されたバーナに係るものである。

本発明によれば、炉壁に設けられるバーナスロートの中心軸心上に設けられると共にウインドボックスに収納されるノズル本体の先端部に２次空気調整装置が設けられるバーナであって、前記２次空気調整装置は、前記ウインドボックスの炉心側側面との間に、周面が開口する円筒状空間を形成すると共に軸心方向に貫通する孔が穿設された端板と、軸心方向に貫通する孔が穿設され、周方向に回転して該端板の孔を開閉可能である回転ダンパと、前記円筒状空間を囲繞し、軸心方向にスライド可能なスライドダンパと、前記円筒状空間の円周に沿って所定の間隔で設けられ２次空気に旋回を与える空気ベーンと、前記回転スライドダンパを回転させる第１の駆動手段と、前記スライドダンパをスライドさせる第２の駆動手段とを具備するので、空気ベーンは固定的に作られ、構造が簡単であり、又経時的なガタの発生がなく、製作コストの低減を図れると共に安定した旋回流が得られ、安定した燃焼が実現可能となる。又、旋回を与えられた２次空気を周方向から供給し、旋回のない２次空気を軸心方向から供給することで、周方向のみの旋回強さよりも更に細かい旋回強さの調整が可能となる。

又本発明によれば、前記円筒状空間を軸心方向に仕切る仕切板と、仕切られた小円筒状空間毎に円周方向に沿って所定の間隔で設けられた２次空気に旋回を与える前記空気ベーンを設け、該空気ベーンは小円筒状空間毎に傾斜角が異なるので、旋回強さの異なる２次空気の風量を調整して混合させることで、旋回流の強さの調整が簡単な構造、簡単な作動により可能である。

又本発明によれば、前記小円筒状空間のうち、傾斜角の一番小さな前記空気ベーンが設けられた小円筒状空間以外に圧力調整手段を設けたので、２次空気に異なる旋回強さを与えた場合の圧損の差をなくすことができ、風量調整を簡素化できる。

又本発明によれば、前記端板の孔に圧力調整手段を設けたので、周方向及び軸心方向から供給される２次空気の圧損の差をなくすことができ、風量調整を簡素化できる。

又本発明によれば、前記スライドダンパの軸長は、少なくとも前記小円筒状空間の１つを閉塞する長さを有しているので、供給する２次空気の旋回強さの調整が可能となる。

又本発明によれば、前記スライドダンパは、同心多重円状に設けられた複数の円筒体から構成され、該各円筒体は独立してスライド可能であるので、円筒状空間の開口状態の多様化が図れ、多様な空気調整が可能となる。

又本発明によれば、前記スライドダンパは、前記複数の円筒体により前記円筒状空間を閉塞可能であるので、該円筒状空間に対して２次空気の停止が可能であり、２次空気供給系のダンパを省略することができる。

又本発明によれば、前記スライドダンパは、少なくとも３の円筒体から構成され、該各円筒体は独立してスライド可能であり、前記円筒状空間を任意の位置で、任意の幅で開口可能としたので、多様な空気調整が可能となる。

又本発明によれば、前記円筒状空間は、複数の仕切板により３以上の小円筒状空間に分割され、該各小円筒状空間毎にそれぞれ前記空気ベーンが設けられ、該空気ベーンは小円筒状空間毎に傾斜角が異なるので、前記円筒状空間を任意の位置で、任意の幅で開口することで、２次空気の風量、旋回強さの調整が可能である。

更に又本発明によれば、前記ウインドボックスの炉心側側面と前記端板との間に掛渡って前記空気ベーンが設けられ、該空気ベーンは軸心方向に沿って傾斜角が変更されたので、前記円筒状空間を任意の位置で、任意の幅で開口することで、２次空気の風量、旋回強さの調整が可能である等の優れた効果を発揮する。

本発明の第１の実施例に係る微粉炭バーナを示す概略断面図である。 図１のＡ−Ａ矢視図であり、（Ａ）は２次空気調整孔が全開状態を示し、（Ｂ）は半開状態を示し、（Ｃ）は全閉状態を示している。 図１のＢ−Ｂ矢視図である。 図１のＣ−Ｃ矢視図である。 本発明の第２の実施例に係る微粉炭バーナを示す概略断面図である。 本発明の第３の実施例に係る微粉炭バーナを示す概略断面図である。 （Ａ）（Ｂ）（Ｃ）は、該第３の実施例に於ける作動を示す説明図である。 本発明の第４の実施例に係る微粉炭バーナを示す概略断面図である。 （Ａ）（Ｂ）（Ｃ）（Ｄ）（Ｅ）（Ｆ）は、該第４の実施例に於ける作動を示す説明図である。 石炭焚きボイラの概略説明図である。 従来の微粉炭バーナを示す概略断面図である。

以下、図面を参照しつつ本発明の実施例を説明する。

図１〜図４は第１の実施例を示し、本発明を微粉炭バーナに実施した場合を示している。

尚、図中、図１１中で示したものと同等のものには同符号を付し、その説明を省略する。

微粉炭バーナ１５はウインドボックス１４に収納され、又ノズル本体１６の先端部を収納する様に空気調整装置３６が設けられる。前記ウインドボックス１４を経て前記空気調整装置３６の周囲から、又前記微粉炭バーナ１５の軸心方向から２次空気３４が取込まれ、該２次空気３４は前記空気調整装置３６によって旋回が与えられ、スロート１３に向って流出する。又、２次空気３４の周囲或は軸方向からの流量を調整することで、旋回流の強さが調整される。

次に、前記空気調整装置３６について説明する。

炉壁１２の炉壁外面（又はウインドボックス１４の炉心側側面）３９から所要距離離れた位置に、端板３７を外筒ノズル１８に取付ける。前記端板３７は、前記ノズル本体１６の中心線と直交し、又該ノズル本体１６と同心の円板形状をしている。又、前記端板３７には円周方向に所定等間隔、例えば９０°間隔で４箇所２次空気導入孔３８が穿設されている。該２次空気導入孔３８は前記ノズル本体１６の中心と同心の円弧形状であり、中心角は４５°より小さくなっている。

前記２次空気導入孔３８の外周は、後述する炉外側空気導入室５１の内端と同位置或は該内端よりも中心側に位置し、前記２次空気導入孔３８は、前記端板３７を円周８等分した部分に収るものとする。

前記端板３７の炉外側には該端板３７と同心且つ該端板３７よりも外径の大きい円板形状の回転ダンパ４２が回転可能に設けられ、該回転ダンパ４２と前記端板３７は気密に摺動可能となっている。又、前記回転ダンパ４２の周縁には図示しないギヤ歯が刻設され、該ギヤ歯にピニオンギヤ４４が噛合している。前記回転ダンパ４２は前記ピニオンギヤ４４を介して回転可能となっている。

又、前記回転ダンパ４２には円周方向に所定等間隔、例えば９０°間隔で４箇所２次空気導入孔４５が穿設され、該２次空気導入孔４５は前記２次空気導入孔３８と相似形、或は略相似形であり、前記２次空気導入孔３８よりも大きくなっている。

前記２次空気導入孔４５は前記２次空気導入孔３８と重なり合う位置に穿設され、重なり合った状態では前記２次空気導入孔４５に遮られることなく前記２次空気導入孔３８が全開する様になっている。又、重なり合った状態から前記回転ダンパ４２を４５°回転させることで、前記２次空気導入孔４５と前記２次空気導入孔３８が、それぞれ前記端板３７と前記回転ダンパ４２によって相互に全閉される様になっている。

尚、該回転ダンパ４２は、前記２次空気導入孔４５と前記２次空気導入孔３８が重なり合った全開状態（図２（Ａ）参照）から、前記２次空気導入孔４５と前記２次空気導入孔３８が、それぞれ前記端板３７と前記回転ダンパ４２とで遮られる全閉状態（図２（Ｃ）参照）迄回転できれば良いので、各２次空気導入孔３８，４５を４箇所に穿設した際には前記回転ダンパ４２の周縁に図示しないギヤ歯を該回転ダンパ４２が４５°回転可能な分だけ刻設すれば良い。

前記炉壁外面３９と前記端板３７との間にリング状の仕切板４１が設けられ、該仕切板４１の外径は前記端板３７と同径となっている。前記仕切板４１と前記炉壁外面３９との間に第１空気ベーン４６が円周方向に所定間隔で設けられ、該第１空気ベーン４６の内端は前記仕切板４１の内周円に合致するか、又は所要寸法だけ外周側に後退している。

又、前記端板３７と前記仕切板４１との間には第２空気ベーン４７が円周方向に所定間隔で設けられ、該第２空気ベーン４７の内端は前記仕切板４１の内周円に合致するか、又は所要寸法だけ外周側に後退している。

前記第１空気ベーン４６及び前記第２空気ベーン４７は、円周等分割で且つ前記微粉炭バーナ１５の規模に対応し、１０枚〜４０枚程度の範囲で設けられている。前記第１空気ベーン４６は、該第１空気ベーン４６の内端を通過する円の接線に対して傾斜角αで傾斜しており、旋回流を生じさせる為に傾斜角αは２５°±１０°の範囲で設定される（図３参照）。又、前記第２空気ベーン４７は、該第２空気ベーン４７の内端を通過する円の接線に対して傾斜角βで傾斜しており、旋回流を生じさせる為に傾斜角βは４５°±１０°の範囲で設定される（図４参照）。

又、前記第１空気ベーン４６と前記第２空気ベーン４７は、前記炉壁外面３９に遮られて炉内から直接見えない様になっており、炉内輻射熱による劣化が抑制される。

前記端板３７は、前記炉壁外面３９との間に前記外筒ノズル１８と同心の円筒状空間４８を形成し、該円筒状空間４８は外周面が開放され、前記ウインドボックス１４内部と連通し、前記円筒状空間４８の外周部は前記仕切板４１によって炉内側空気導入室４９と炉外側空気導入室５１に仕切られ、前記炉内側空気導入室４９と前記炉外側空気導入室５１とは内周部で連通する。

前記円筒状空間４８と同心であり、該円筒状空間４８を囲繞する様に短円筒状のスライドダンパ５２が設けられる。該スライドダンパ５２の幅（軸長）は、少なくとも前記仕切板４１と前記端板３７間の距離以上であり、該端板３７、前記仕切板４１に嵌合し、摺動自在となっている。

前記ウインドボックス１４の外側面には、モータ等の第１アクチュエータ５４が設けられている。該第１アクチュエータ５４はロッド５６を介して前記ピニオンギヤ４４と連結され、前記第１アクチュエータ５４の駆動により、前記ロッド５６を介して前記ピニオンギヤ４４が回転し、更に図示しないギヤ歯を介して前記回転ダンパ４２が回転する様になっている。前記第１アクチュエータ５４、前記ロッド５６、前記ピニオンギヤ４４は、前記回転ダンパ４２を回転させる為の第１の駆動手段を構成している。

尚、該回転ダンパ４２の回転量、即ち前記２次空気導入孔３８の開度は、前記第１アクチュエータ５４に設けたエンコーダ等の角度検出器によって検出される。又、前記ロッド５６にハンドルを固着し、手動で前記回転ダンパ４２を回転させる様にしてもよい。この場合、前記ウインドボックス１４の外側面に前記回転ダンパ４２の回転量を示す角度目盛りを設けてもよい。

又、前記ウインドボックス１４の外側面には、油圧シリンダ等の第２アクチュエータ５３が設けられている。該第２アクチュエータ５３はロッド５５を介して前記スライドダンパ５２に連結され、前記第２アクチュエータ５３の駆動により、前記スライドダンパ５２がスライドする様になっている。前記第２アクチュエータ５３、前記ロッド５５は、前記スライドダンパ５２をスライドさせる為の第２の駆動手段を構成している。

次に、第１の実施例の作動について説明する。

２次空気３４に旋回流を与えて燃焼に供する場合は、前記第２アクチュエータ５３により前記スライドダンパ５２を前進、或は後退させることで旋回流強さを調整できる。又該スライドダンパ５２の位置は図示しない検出器によって検出可能となっている。

又、前記回転ダンパ４２を回転させることで、前記２次空気導入孔４５、前記２次空気導入孔３８から前記円筒状空間４８に供給される旋回流を与えない２次空気３４の量を調整できる。

先ず、前記回転ダンパ４２により前記２次空気導入孔３８を完全に閉塞した状態（図２（Ｃ）参照）とし、前記スライドダンパ５２を後退させ、該スライドダンパ５２により前記端板３７と前記仕切板４１間を閉塞した場合、２次空気３４は前記第１空気ベーン４６を通過し、該第１空気ベーン４６を通過する過程で旋回が与えられ、強旋回の旋回流として前記スロート１３に流出する。尚、この状態では旋回強さが最大となる。

又、前記スライドダンパ５２を前進させ、該スライドダンパ５２により前記仕切板４１と前記炉壁外面３９間を閉塞した場合、２次空気３４は前記第２空気ベーン４７を通過し、該第２空気ベーン４７を通過する過程で旋回が与えられ、弱旋回の旋回流として前記スロート１３に流出する。

更に、前記回転ダンパ４２を回転させ、前記２次空気導入孔３８と前記２次空気導入孔４５とを重ね合せて全開状態（図２（Ａ）参照）とすることで、２次空気３４が旋回を与えられることなく前記円筒状空間４８に供給され、旋回流のない軸流として前記スロート１３に流出する。尚、前記スライドダンパ５２により前記仕切板４１と前記炉壁外面３９間を閉塞し、前記回転ダンパ４２を全開状態とした時に旋回強さが最小となる。

２次空気３４の旋回強さを調整する場合には、前記スライドダンパ５２の位置によって前記第１空気ベーン４６に流入する風量、前記第２空気ベーン４７に流入する風量の割合を調整すること、更に前記回転ダンパ４２による前記２次空気導入孔３８の開度を調整することの２つの調整方法の組合わせで行う。例えば、前記スライドダンパ５２を図１に示す様に、中間位置とし、前記炉内側空気導入室４９及び前記炉外側空気導入室５１それぞれを部分的に開口し、前記端板３７に遮られている前記２次空気導入孔４５を部分的に開放する。

２次空気３４の一部は前記炉内側空気導入室４９に流入し、更に一部が前記炉外側空気導入室５１に流入し、残部は前記２次空気導入孔３８、前記２次空気導入孔４５から直接前記円筒状空間４８に供給される。

前記炉内側空気導入室４９に流入した２次空気３４は、前記第１空気ベーン４６によって強旋回流が与えられ、前記炉外側空気導入室５１に流入した２次空気３４は、前記第２空気ベーン４７によって弱旋回流が与えられる。前記炉外側空気導入室５１から流出した弱旋回流は、前記炉内側空気導入室４９から流出した強旋回流、前記２次空気導入孔３８から流出する軸流と合流する。

前記炉内側空気導入室４９からの強旋回流と、前記炉外側空気導入室５１からの弱旋回流、前記２次空気導入孔３８からの軸流が合流することで、それぞれの旋回流の強さが相殺され、前記スロート１３へは旋回強さ、軸心方向の流れ強さが調整された旋回流が供給される。

而して、前記スライドダンパ５２の位置を調整し、前記回転ダンパ４２を調整することで、旋回流最大から旋回流最小迄の２次空気３４を供給することができ、前記微粉炭バーナ１５の燃焼状態、火炎の位置を調整することができる。

又、上記した前記微粉炭バーナ１５に於いて、前記第１空気ベーン４６及び前記第２空気ベーン４７は固定的に設けられており、前記第１空気ベーン４６及び前記第２空気ベーン４７の傾斜角が経時的に変化することはない。更に、前記スライドダンパ５２と前記ロッド５５との連結箇所で可動部分はなく、経時的にガタが増大することもなく、前記第２アクチュエータ５３が与える変位は正確に前記スライドダンパ５２に伝達され、該スライドダンパ５２の位置調整で、経時的に精度が低下することもない。更に、前記回転ダンパ４２は回転支持されているので、経時的に発生するガタは少なく、前記スライドダンパ５２のバックラッシが前記回転ダンパ４２の回転に与える影響は小さく、やはり経時的に精度が低下することはない。

尚、上記第１の実施例に於いて、前記炉内側空気導入室４９と炉外側空気導入室５１の何れか一方、例えば該炉外側空気導入室５１を閉塞し、前記スライドダンパ５２の移動により前記炉内側空気導入室４９に対する開口量を調整する様にし、前記スライドダンパ５２の移動と前記回転ダンパ４２の回転によって２次空気３４の供給風量、旋回強さを調整する様にしても良い。この場合、前記２次空気導入孔３８、前記炉内側空気導入室４９をそれぞれ全閉とすることができ、２次空気３４の供給を停止することができる。この様に、前記空気調整装置３６が２次空気供給停止機能を持つことで、図１０で示したダンパ９を省略することができ、設備の簡略化、制御系の簡素化を図ることができる。

図５は、第２の実施例を示している。尚、図５中、図１中で示したものと同等のものには同符号を付し、説明を省略する。

第２の実施例では、炉外側空気導入室５１が開口する周面に、パンチングメタル、網等の多孔部材５７を設けたものである。

該多孔部材５７を設けていない状態では、第１空気ベーン４６と第２空気ベーン４７の傾斜角が異なるので、２次空気３４が炉内側空気導入室４９と前記炉外側空気導入室５１を通過する際の圧力損失の程度に差がある。この為、前記炉内側空気導入室４９を閉塞した場合と、前記炉外側空気導入室５１を閉塞した場合とでは、供給風量が変化する。この為、前記スライドダンパ５２による空気調整に併せて、１次空気２４の供給側で送風風量の調整を行う必要がある。又は、２次空気３４の供給側に設けた図示しない調整ダンパ（図１０に示したダンパ９の相当）により、風量や圧力を調整する必要がある。

圧力調整手段である前記多孔部材５７を設け、該多孔部材５７による圧損と前記第２空気ベーン４７による圧損を加えたものと、前記第１空気ベーン４６による圧損とを同等とすることで、前記スライドダンパ５２の位置に関わらず、空気調整装置３６から送出される空気流量を所定の値に維持できる。

更に、２次空気導入孔３８に前記多孔部材５７を設け、前記２次空気導入孔３８、２次空気導入孔４５を通過する２次空気３４の圧損を、前記第１空気ベーン４６による圧損と、前記第２空気ベーン４７と前記多孔部材５７による圧損とを同等とすることで、前記スライドダンパ５２と前記回転ダンパ４２の位置に関わらず、前記空気調整装置３６から送出される空気流量を所定の値に維持することができる。

図６は、第３の実施例を示している。尚、図６中、図１中で示したものと同等のものには同符号を付し、説明を省略する。又、回転ダンパ４２を駆動する第１アクチュエータ５４については図示を省略する。又、前記回転ダンパ４２の回転による２次空気導入孔３８の調整、作用については第１の実施例と同様であるので説明を省略する。

第３の実施例では、スライドダンパ５２を複数の円筒体で構成される分割構造とし、空気調整装置３６の空気調整の多様化を図ったものである。尚、図示では２分割の場合を示している。

前記スライドダンパ５２は、スライドダンパ５２ａとスライドダンパ５２ｂによって構成され、前記スライドダンパ５２ａと前記スライドダンパ５２ｂとは多重円状に設けられ、相互に干渉することなく自在にスライド可能としたものである。又、前記スライドダンパ５２ａ、前記スライドダンパ５２ｂは、それぞれ第２アクチュエータ５３ａ、第２アクチュエータ５３ｂに連結され、前記第２アクチュエータ５３ａ、前記第２アクチュエータ５３ｂによって独立して駆動可能としたものである。

次に、図７により第３の実施例の作動態様を説明する。

前記スライドダンパ５２ａと前記スライドダンパ５２ｂとを重合させ、前記スライドダンパ５２ａと前記スライドダンパ５２ｂとを同期させ、一体に移動させれば、第１の実施例と同様な作動が得られる（図７（Ｂ）、図７（Ｃ）参照）。

次に、前記スライドダンパ５２ａにより炉内側空気導入室４９を閉塞し、前記スライドダンパ５２ｂにより炉外側空気導入室５１を閉塞することで、前記空気調整装置３６を全閉状態とすることができる（図７（Ａ）参照）。

これは、該当する微粉炭バーナ１５による燃焼を停止させた場合であり、前記空気調整装置３６によって２次空気３４の供給を停止することができる。

前記空気調整装置３６が２次空気供給停止機能を持つことで、図１０で示したダンパ９を省略することができ、設備の簡略化、制御系の簡素化を図ることができる。

又、前記スライドダンパ５２ａと前記スライドダンパ５２ｂとを部分的に重合させ、更に重合代を調整することで、前記炉内側空気導入室４９、前記炉外側空気導入室５１それぞれの開口面積の調整が行え、旋回強さの調整と供給風量の調整を合わせて行うことができる。

更に、高い燃焼性を持つ燃料が供給され、前記炉内側空気導入室４９を閉塞し、前記炉外側空気導入室５１を全開にしても火炎が上手く発せられない場合には、前記炉内側空気導入室４９と前記炉外側空気導入室５１を閉塞し、前記回転ダンパ４２を回転させることで、旋回のない軸流のみをスロート１３に供給することができる。

図８は、第４の実施例を示している。尚、図８中、図１中で示したものと同等のものには同符号を付し、説明を省略する。又、回転ダンパ４２及び該回転ダンパ４２を駆動する第１アクチュエータ５４、及びスライドダンパ５２を駆動する第２アクチュエータ５３については図示を省略する。

第４の実施例では、空気調整装置３６の空気調整機能を更に多様化したものである。

第４の実施例に係る前記空気調整装置３６では、円筒状空間４８に仕切板４１ａ，４１ｂ，４１ｃを設け、前記円筒状空間４８を軸心方向に４等分し、空気導入室５８ａ，５８ｂ，５８ｃ，５８ｄを形成したものである（図９参照）。

該空気導入室５８ａ，５８ｂ，５８ｃ，５８ｄにはそれぞれ空気ベーン５９ａ，５９ｂ，５９ｃ，５９ｄを設け、該空気ベーン５９ａ，５９ｂ，５９ｃ，５９ｄの傾斜角γａ，γｂ，γｃ，γｄを、γａ＜γｂ＜γｃ＜γｄとし、炉外側に向って漸次傾斜角が大きく（旋回強さが小さく）なる様に設定したものである。

又、前記スライドダンパ５２は３分割構造とし、前記円筒状空間４８の１／４の軸長のスライドダンパ５２ａ，５２ｂ、前記円筒状空間４８の１／２の軸長のスライドダンパ５２ｃから構成されている。

又、前記スライドダンパ５２ａ，５２ｂ，５２ｃは円周多重円構造で、相互に干渉することなく自在にスライド可能となっている。又、該スライドダンパ５２ａ，５２ｂ，５２ｃは、それぞれ個別にアクチュエータ（図示せず）に連結され、個々のアクチュエータの駆動により独立してスライド可能としたものである。

図９（Ａ）は前記空気調整装置３６の全閉状態を示し、前記スライドダンパ５２ａ，５２ｂにより前記空気導入室５８ａ，５８ｂを閉塞し、前記スライドダンパ５２ｃにより前記空気導入室５８ｃ，５８ｄを閉塞したものである。

図９（Ｂ）に示される様に、前記スライドダンパ５２ａ，５２ｂを前記スライドダンパ５２ｃに重合させると、前記空気導入室５８ａ，５８ｂが開口され、前記空気ベーン５９ａ，５９ｂにより旋回が与えられた２次空気３４がスロート１３に導入される。前記空気ベーン５９ａ，５９ｂとは傾斜角度が異なるので、該空気ベーン５９ａ，５９ｂによって与えられる２つの旋回強さの中間的な旋回強さを持つ２次空気３４が前記スロート１３に導入される。

又、前記スライドダンパ５２ａ，５２ｂを前記スライドダンパ５２ｃに重合させたまま一体に炉内側に移動させ、前記空気導入室５８ａ，５８ｂを閉塞し、前記空気導入室５８ｃ，５８ｄを開口すると、前記空気ベーン５９ｃ，５９ｄにより旋回が与えられた２次空気３４が前記スロート１３に導入される。前記空気ベーン５９ｃ，５９ｄとは傾斜角度が異なるので、該空気ベーン５９ｃ，５９ｄによって与えられる２つの旋回強さの中間的な旋回強さを持つ２次空気３４が前記スロート１３に導入される。

図９（Ｃ）に示される様に、図９（Ｂ）の状態から前記スライドダンパ５２ａ，５２ｂの何れか一方（図示ではスライドダンパ５２ａ）で、前記空気導入室５８ｂを閉塞すると前記空気導入室５８ａのみが開口され、前記空気ベーン５９ａで最大の旋回を与えられた２次空気３４が前記スロート１３に供給される。

図９（Ｃ）の状態で、前記スライドダンパ５２ａのみを後退させると、開口幅Ｗが拡大し、前記空気導入室５８ａ、及び前記空気導入室５８ｂの一部を通過した２次空気３４が供給され、供給風量が増大する。

図９（Ｄ）に示される様に、図９（Ｃ）の状態から前記スライドダンパ５２ａを前進させ、前記空気導入室５８ａを閉塞すると、前記空気導入室５８ｂのみが開口され、前記空気ベーン５９ｂで２番目に強い旋回が与えられた２次空気３４が前記スロート１３に供給される。

図９（Ｄ）の状態で、前記スライドダンパ５２ｂ，５２ｃを一体に後退させると、開口幅Ｗが拡大し、前記空気導入室５８ｂ、及び前記空気導入室５８ｃの一部を通過した２次空気３４が供給され、供給風量が増大する。

図９（Ｅ）に示される様に、図９（Ｄ）の状態から前記スライドダンパ５２ｂを前進させ、前記空気導入室５８ｂを閉塞し、前記スライドダンパ５２ｃを後退させて前記空気導入室５８ｃを開口する。

２次空気３４は前記空気導入室５８ｃに流入し、前記空気ベーン５９ｃにより２番目に弱い旋回力が与えられて前記スロート１３に供給される。

図９（Ｅ）の状態で、前記スライドダンパ５２ｃを後退させると、或は前記スライドダンパ５２ｂを前進させると、或は前記スライドダンパ５２ｃを後退させると共に前記スライドダンパ５２ｂを前進させると開口幅Ｗが拡大し、前記空気導入室５８ｃ、及び前記空気導入室５８ｂ、５８ｄの一部を通過した２次空気３４が供給され、供給風量が増大する。

図９（Ｆ）に示される様に、図９（Ｅ）の状態から前記スライドダンパ５２ｃを前進させ、該スライドダンパ５２ｃにより、前記空気導入室５８ｃ，５８ｂを閉塞する様にすれば、前記空気導入室５８ｄが開口する。

該空気導入室５８ｄに流入した２次空気３４は、前記空気ベーン５９ｄによって最も弱い旋回力が与えられて前記スロート１３に供給される。

この場合、供給風量を増大させたい場合は、前記スライドダンパ５２ｃを前進させ、前記空気導入室５８ｃの一部を開口する。一部の２次空気３４が前記空気導入室５８ｃを通過し、前記空気ベーン５９ｃにより旋回を与えられ、前記空気導入室５８ｄを通過した２次空気３４に合流する。

尚、第４の実施例に於いて、前記仕切板４１ａ，４１ｂ，４１ｃを取除き、端板３７と炉壁外面３９間に連続した空気ベーン５９を掛渡して設け、該空気ベーン５９を炉心側で傾斜角を小さくし、後退するに従って漸次角度が大きくなる様に形成しても良い。又、前記スライドダンパ５２の構造は同一とする。

前記空気調整装置３６の開口位置が異なることで、２次空気３４は前記空気ベーン５９の異なる傾斜角の部分を通過することになり、前記空気調整装置３６の開口位置を変えることで、２次空気３４の旋回強さを調整することができる。尚、前記回転ダンパ４２の回転により前記２次空気導入孔３８の開度を調整することで、２次空気３４の風量、旋回強さを更に調整できることは言う迄もない。

又、第４の実施例では前記スライドダンパ５２を３等分したが、４等分以上としてもよい。

尚、本発明は、微粉炭バーナに限らず、石油等の燃料を燃焼させるバーナにも実施可能であることは言う迄もない。

１ 火炉
１２ 炉壁
１４ ウインドボックス
１６ ノズル本体
１８ 外筒ノズル
３４ ２次空気
３６ 空気調整装置
３７ 端板
３８ ２次空気導入孔
３９ 炉壁外面
４１ 仕切板
４２ 回転ダンパ
４５ ２次空気導入孔
４６ 第１空気ベーン
４７ 第２空気ベーン
４８ 円筒状空間
４９ 炉内側空気導入室
５１ 炉外側空気導入室
５２ スライドダンパ
５３ 第２アクチュエータ
５４ 第１アクチュエータ
５７ 多孔部材
５８ 空気導入室
５９ 空気ベーン

Claims (10)

1. 炉壁に設けられるバーナスロートの中心軸心上に設けられると共にウインドボックスに収納されるノズル本体の先端部に２次空気調整装置が設けられるバーナであって、前記２次空気調整装置は、前記ウインドボックスの炉心側側面との間に、周面が開口する円筒状空間を形成すると共に軸心方向に貫通し、該円筒状空間と連通する孔が穿設された端板と、軸心方向に貫通する孔が穿設され、周方向に回転して前記端板の孔を開閉可能である回転ダンパと、前記円筒状空間を囲繞し、軸心方向にスライド可能なスライドダンパと、前記円筒状空間の円周に沿って所定の間隔で設けられ２次空気に旋回を与える空気ベーンと、前記回転ダンパを回転させる第１の駆動手段と、前記スライドダンパをスライドさせる第２の駆動手段とを具備し、前記回転ダンパの孔と前記端板の孔を介して前記円筒状空間に軸流を軸心方向から供給することを特徴とするバーナ。
2. 前記円筒状空間を軸心方向に仕切る仕切板と、仕切られた小円筒状空間毎に円周方向に沿って所定の間隔で設けられた２次空気に旋回を与える前記空気ベーンを設け、該空気ベーンは小円筒状空間毎に傾斜角が異なる請求項１のバーナ。
3. 前記小円筒状空間のうち、傾斜角の一番小さな前記空気ベーンが設けられた小円筒状空間以外に圧力調整手段を設けた請求項２のバーナ。
4. 前記端板の孔に圧力調整手段を設けた請求項２又は請求項３のバーナ。
5. 前記スライドダンパの軸長は、少なくとも前記小円筒状空間の１つを閉塞する長さを有している請求項２のバーナ。
6. 前記スライドダンパは、同心多重円状に設けられた複数の円筒体から構成され、該各円筒体は独立してスライド可能である請求項１又は請求項４のバーナ。
7. 前記スライドダンパは、前記複数の円筒体により前記円筒状空間を閉塞可能である請求項５のバーナ。
8. 前記スライドダンパは、少なくとも３の円筒体から構成され、該各円筒体は独立してスライド可能であり、前記円筒状空間を任意の位置で、任意の幅で開口可能とした請求項５又は請求項６のバーナ。
9. 前記円筒状空間は、複数の仕切板により３以上の小円筒状空間に分割され、該各小円筒状空間毎にそれぞれ前記空気ベーンが設けられ、該空気ベーンは小円筒状空間毎に傾斜角が異なる請求項１のバーナ。
10. 前記ウインドボックスの炉心側側面と前記端板との間に掛渡って前記空気ベーンが設けられ、該空気ベーンは軸心方向に沿って傾斜角が変更された請求項１のバーナ。

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