特許 5778500 固体燃料焚きバーナ及び固体燃料焚きボイラ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5778500

(24)【登録日】2015年7月17日

(45)【発行日】2015年9月16日

(54)【発明の名称】固体燃料焚きバーナ及び固体燃料焚きボイラ

(51)【国際特許分類】

   F23D 1/00 20060101AFI20150827BHJP

   F23C 99/00 20060101ALI20150827BHJP

【ＦＩ】

   F23D1/00 C

   F23C99/00 309

【請求項の数】7

【全頁数】12

(21)【出願番号】特願2011-138564(P2011-138564)

(22)【出願日】2011年6月22日

(65)【公開番号】特開2013-7498(P2013-7498A)

(43)【公開日】2013年1月10日

【審査請求日】2013年12月16日

(73)【特許権者】

【識別番号】000006208

【氏名又は名称】三菱重工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100112737

【弁理士】

【氏名又は名称】藤田 考晴

(74)【代理人】

【識別番号】100118913

【弁理士】

【氏名又は名称】上田 邦生

(72)【発明者】

【氏名】松本 啓吾

(72)【発明者】

【氏名】堂本 和宏

(72)【発明者】

【氏名】阿部 直文

(72)【発明者】

【氏名】葛西 潤

【審査官】 黒石 孝志

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１０−２７０９９１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭６０−１７１３０７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−２０４２５６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１−２１７１０９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ２３Ｄ １／００

Ｆ２３Ｃ ９９／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

固体燃料焚きボイラのバーナ部に用いられ、粉体の固体燃料及び空気を炉内へ投入する固体燃料焚きバーナが、粉体燃料及び一次空気を炉内へ投入する燃料バーナと、該燃料バーナの外周から２次空気を噴射する燃料バーナ用２次ポートとを備え、
前記燃料バーナの流路前方部に内部保炎用部材としてスプリット部材を配設し、該スプリット部材の外周側で前記燃料バーナ用２次ポートに隣接する端部の一部が、該スプリット部材を着火源とする着火を抑制できる程度に除去されていることを特徴とする固体燃料焚きバーナ。

【請求項2】

前記内部保炎用部材が、複数方向の部材を交差させたクロスタイプのスプリット部材であることを特徴とする請求項１に記載の固体燃料焚きバーナ。

【請求項3】

前記内部保炎用部材のスプリット部材は、少なくとも一方向に複数本配設されていることを特徴とする請求項１または２に記載の固体燃料焚きバーナ。

【請求項4】

前記クロスタイプのスプリット部材は、複数方向のうち少なくとも一方向の端部が除去されていることを特徴とする請求項２に記載の固体燃料焚きバーナ。

【請求項5】

前記クロスタイプのスプリット部材は、上下及び左右方向の少なくとも一方に３本以上配設され、上下左右の中央部に配置された少なくとも一方を残して端部が除去されていることを特徴とする請求項２に記載の固体燃料焚きバーナ。

【請求項6】

前記固体燃料焚きボイラがバーナ部と追加空気投入部とに分けて低ＮＯｘ燃焼を行うことを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の固体燃料焚きバーナ。

【請求項7】

粉体燃料及び空気を炉内へ投入する請求項１から６のいずれか１項に記載の固体燃料焚きバーナが、前記炉内のコーナ部あるいは壁面部に配置されていることを特徴とする固体燃料焚きボイラ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、たとえば微粉炭等の固体燃料（粉体燃料）を焚く固体燃料焚きバーナ及び固体燃料焚きボイラに関する。

【背景技術】

【0002】

従来、固体燃料焚きのボイラには、たとえば固体燃料として微粉炭（石炭）を焚く微粉炭焚きボイラがある。このような微粉炭焚きボイラにおいては、旋回燃焼ボイラ及び対向燃焼ボイラという二種類の燃焼方式が知られている。

【0003】

このうち、微粉炭焚きの旋回燃焼ボイラにおいては、燃料の微粉炭とともに石炭焚きバーナ（固体燃料焚きバーナ）から投入される１次空気の上下に２次空気投入用の２次空気投入ポートを設置して、石炭焚きバーナ周囲の２次空気について流量調整を行っている。
上述した１次空気は、燃料の微粉炭を搬送するために必要な空気量であるから、石炭を粉砕して微粉炭とするローラミル装置において空気量が規定される。そして、上述した２次空気は、旋回燃焼ボイラ内において火炎全体を形成するために必要となる空気量を吹き込むものであるから、旋回燃焼ボイラの２次空気量は、概ね微粉炭の燃焼に必要な全空気量から１次空気量を差し引いたものとなる。
また、旋回燃焼ボイラのバーナにおいては、微粉炭を外周に濃淡分離し、さらに、火炎外周の着火を強化する外部保炎が行われている。

【0004】

これに対して、対向燃焼ボイラのバーナにおいては、たとえば下記の特許文献１に開示されているように、１次空気（微粉炭供給）の外周側に２次空気及び３次空気を導入して空気導入量の微調整を行うことが行われている。すなわち、火炉内から見て円形としたバーナの外周に保炎機構（先端角度の調整、旋回等）を設置するとともに、バーナ外周に近接して２次空気や３次空気の投入口を同心円状に設置する外部保炎構造のバーナが一般的である。

【0005】

また、従来の微粉炭焚きバーナにおいては、たとえば下記の特許文献２に開示されているように、微粉炭を外周に濃淡分離し、さらに火炎外周の着火を強化することが行われている。
また、下記の特許文献３にも、外周保炎器及びスプリットにより構成された保炎器が開示されている。この場合、外周保炎器がメインであり、スプリットは補助的なものとなっている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開２００６−１８９１８８号公報

【特許文献2】特開平８−２９６８１５号公報

【特許文献3】特願平９−２０３５０５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

さて、従来の石炭焚きバーナは、バーナ外周に保炎機構（先端角度の調整、旋回等）を設置し、さらに、すぐ外周に近接して２次空気（あるいは３次空気）の投入ポートを設置することが一般的である。このため、火炎の外周で着火が起こり、火炎の外周において大量の空気が混合されることとなる。この結果、火炎外周の燃焼は、火炎外周の高温酸素残存領域において酸素濃度が高い高温状態で進行することになり、従って、ＮＯｘは火炎外周で発生していた。
このようにして、火炎外周の高温酸素残存領域で発生したＮＯｘは、火炎の外周を通過するので、火炎内部と比較して還元が遅れることとなり、これが石炭焚きボイラからＮＯｘを発生させる要因となっていた。

【0008】

一方、対向燃焼ボイラにおいても、旋回により、火炎外周で着火するため、火炎の外周で同様にＮＯｘが発生する要因となっていた。

【0009】

このような背景から、上述した従来の石炭焚きバーナ及び石炭焚きボイラのように、粉体の固体燃料を焚く固体燃料焚きバーナ及び固体燃料焚きボイラにおいては、火炎の外周に形成される高温酸素残存領域を抑制し、追加空気投入部から排出される最終的なＮＯｘ発生量を低減することが望まれる。
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、火炎の外周に形成される高温酸素残存領域を抑制（弱く）することにより、追加空気投入部から排出される最終的なＮＯｘ発生量の低減を可能にした固体燃料焚きバーナ及び固体燃料焚きボイラを提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0010】

本発明は、上記の課題を解決するため、下記の手段を採用した。
請求項１に係る固体燃料焚きバーナは、バーナ部と追加空気投入部とに分けて低ＮＯｘ燃焼を行う固体燃料焚きボイラのバーナ部に用いられ、粉体の固体燃料及び空気を炉内へ投入する固体燃料焚きバーナが、粉体燃料及び一次空気を炉内へ投入する燃料バーナと、該燃料バーナの外周から２次空気を噴射する燃料バーナ用２次ポートとを備え、前記燃料バーナの流路前方部に内部保炎用部材としてスプリット部材を配設し、該スプリット部材の外周側で前記燃料バーナ用２次ポートに隣接する端部の一部が、該スプリット部材を着火源とする着火を抑制できる程度に除去されていることを特徴とするものである。

【0011】

このような固体燃料焚きバーナによれば、固体燃料焚きバーナが、粉体燃料及び一次空気を炉内へ投入する燃料バーナと、該燃料バーナの外周から２次空気を噴射する燃料バーナ用２次ポートとを備え、前記燃料バーナの流路前方部に内部保炎用部材としてスプリット部材を配設し、該スプリット部材の外周側で燃料バーナ用２次ポートに隣接する端部の一部が、該スプリット部材を着火源とする着火を抑制できる程度に除去されているので、出口開口中央付近に設置したスプリット部材は、微粉炭及び空気の流路を分割して流れを内部で乱す。さらに、このスプリット部材は、スプリット部材の前方に再循環域を形成するため、内部保炎機構として機能する。この結果、火炎の外周に形成される高温酸素残存領域の抑制が可能となる。

【0012】

特に、スプリット部材の端部を除去した領域では、スプリット部材を着火源とする着火を抑制できるようになり、かつ、火炎内部となるスプリット部材の中心部側で保炎機能を有効に活用できる。

【0013】

上記の発明において、前記内部保炎用部材は、複数方向の部材を交差させたクロスタイプのスプリット部材であることが望ましい。

【0014】

上記の発明において、前記内部保炎用部材のスプリット部材は、少なくとも一方向に複数本配設されていることが望ましい。

【0015】

上記の発明において、前記クロスタイプのスプリット部材は、複数方向のうち少なくとも一方向の端部が除去されていることが望ましく、これにより、スプリット部材の端部における着火源を低減して内部着火の促進が可能になる。すなわち、上下及び左右の２方向を交差させたクロスタイプのスプリット部材は、上下及び左右の端部のうち、少なくともいずれかが除去されていればよい。
特に、旋回燃焼方式の場合には、上下方向の端部を除去したスプリット部材とすることが望ましく、これにより、２次空気と直接干渉しやすい上下端に高温高酸素領域が形成されることを防止できる。

【0016】

上記の発明において、前記クロスタイプのスプリット部材は、上下及び左右方向の少なくとも一方に３本以上配設され、上下左右の中央部に配置された少なくとも一方を残して端部が除去されていることが好ましく、これにより、最も外周着火に寄与すると考えられる領域にはスプリット部材が存在しない構造となる。

【0017】

上記の発明において、前記固体燃料焚きボイラは、バーナ部と追加空気投入部とに分けて低ＮＯｘ燃焼を行うことが好ましく、これにより、追加投入空気を分けることでさらに還元を強めることができる。

【0018】

本発明の固体燃料焚きボイラは、粉体燃料及び空気を炉内へ投入する請求項１から６のいずれか１項に記載の固体燃料焚きバーナが、前記炉内のコーナ部あるいは壁面部に配置されていることを特徴とするものである。

【0019】

このような固体燃料焚きボイラによれば、粉体燃料及び空気を炉内へ投入する請求項１から６のいずれか１項に記載の固体燃料焚きバーナが、前記炉内のコーナ部あるいは壁面部に配置されているので、燃料バーナの出口開口中央付近に配置されて内部保炎機構として機能するスプリット部材が粉体燃料及び空気の流路を分割して流れを乱す。この結果、空気の混合及び拡散が火炎の内部まで促進されるようになり、さらに着火面が細分化されることにより、着火位置が火炎の中央に寄って燃料の未燃分を低減する。すなわち、火炎の中心部まで酸素が入り込みやすくなるので、内部着火が効果的に行われるようになり、従って、火炎内部で迅速な還元が行われてＮＯｘの発生量は低減される。
特に、スプリット部材の端部を除去した領域では、スプリット部材が着火源となる着火を抑制できるようになり、かつ、火炎内部となるスプリット部材の中心部側で保炎機能を有効に活用できる。

【発明の効果】

【0020】

上述した本発明の固体燃料焚きバーナ及び固体燃料焚きボイラによれば、燃料バーナの出口開口に内部保炎機構として機能する複数方向のスプリット部材を設けたので、スプリット部材が交差する燃料バーナの出口開口中央付近では、粉体燃料及び空気の流路を分割して流れを乱すことができ、さらに、スプリット部材が着火面を細分化する。従って、着火位置が火炎の中央に寄り、中央では相対的に酸素濃度が低いため、火炎内部で迅速な還元が行われるようになり、固体燃料焚きボイラから最終的に排出されるＮＯｘの発生量は低減される。さらには、複数方向のスプリッタを設けたことで、内部の空気拡散が促進され、火炎が局所的に極端な酸素不足となり、未燃分が発生することを抑制できる。

【0021】

すなわち、火炎の外周に形成される高温酸素残存領域を抑制し、追加空気投入部から排出される最終的なＮＯｘ発生量の低減が可能になる。換言すれば、火炎の外周に形成される高温酸素残存領域が抑制されることにより、予混合燃焼に近い燃焼をする火炎内部で発生したＮＯｘが効果的に還元されるので、追加空気投入部に到達するＮＯｘ量の減少及び追加空気投入により発生するＮＯｘ量の減少により、最終的に排出されるＮＯｘ量が減少するという顕著な効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【0022】

【図1】本発明に係る旋回燃焼ボイラ用の固体燃料焚き（石炭燃料焚き）バーナについて第１の実施形態を示す図で、（ａ）は固体燃料焚きバーナを火炉内から見た正面図、（ｂ）は（ａ）に示す固体燃料焚きバーナのＡ−Ａ断面図（固体燃料焚きバーナの縦断面図）である。

【図2】図１の固体燃料焚きバーナに空気を供給している空気供給系統を示す図である。

【図3】本発明に係る固体燃料焚きボイラ（石炭焚きボイラ）の構成例を示す縦断面図である。

【図4】図３の横（水平）断面図である。

【図5】追加空気投入部を備えて空気を多段投入する固体燃料焚きボイラの概要を示す説明図である。

【図6】図１に示した固体燃料焚きバーナのスプリット部材について、（ａ）は断面形状の一例を示す図、（ｂ）断面形状の第１変形例を示す図、（ｃ）は断面形状の第２変形例を示す図、（ｄ）は断面形状の第３変形例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0023】

以下、本発明に係る固体燃料焚きバーナ及び固体燃料焚きボイラの一実施形態を図面に基づいて説明する。なお、本実施形態では、固体燃料焚きバーナ及び固体燃料焚きボイラの一例として、微粉炭（粉体の固体燃料である石炭）を燃料とする固体燃料焚きバーナを備えた旋回燃焼ボイラについて説明するが、これに限定されることはない。
図３〜図５に示す旋回燃焼ボイラ１０は、火炉１１内へ空気を多段で投入することにより、バーナ部１２から追加空気投入部（以下、「ＡＡ部」と呼ぶ）１４までの領域を還元雰囲気にして燃焼排ガスの低ＮＯｘ化を図っている。

【0024】

図中の符号２０は微粉炭（粉体の固体燃料）及び空気を投入する固体燃料焚きバーナ、１５は追加空気を投入する追加空気投入ノズルである。固体燃料焚きバーナ２０には、たとえば図３に示すように、微粉炭を１次空気で搬送する微粉炭混合気輸送管１６及び２次空気を供給する送気ダクト１７が接続され、追加空気投入ノズル１５には、２次空気を供給する送気ダクト１７が接続されている。
このように、上述した旋回燃焼ボイラ１０は、粉体燃料の微粉炭（石炭）及び空気を火炉１１内へ投入する固体燃料焚きバーナ２０が各段の各コーナ部に配置される旋回燃焼方式のバーナ部１２とされ、各段にそれぞれ１または複数の旋回火炎が形成される旋回燃焼方式を採用している。

【0025】

＜第１の実施形態＞
図１に示す固体燃料焚きバーナ２０は、微粉炭及び空気を投入する微粉炭バーナ（燃料バーナ）２１と、微粉炭バーナ２１の外周から２次空気を噴射する２次ポートとを備えている。本実施形態において、微粉炭バーナ２１の外周から２次空気を噴射する２次空気ポートは、微粉炭バーナ２１の上下に各々配置された２次空気投入ポート３０と、後述する燃料バーナ用２次ポート２３とにより構成される。
２次空気投入ポート３０は、ポート毎の空気流量調整を可能にするため、たとえば図２に示すように、送気ダクト１７から分岐した２次空気の供給ライン毎に、流量調整手段として開度調整可能なダンパ４０を備えている。

【0026】

上述した微粉炭バーナ２１は、１次空気により搬送された微粉炭を投入する矩形状のコール１次ポート２２と、コール１次ポート２２の周囲を取り囲むように設けられて２次空気の一部を投入する燃料バーナ用２次ポート２３とを備えている。なお、燃料バーナ用２次ポート２３についても、図２に示すように、流量調整手段として開度調整可能なダンパ４０を備えている。なお、コール１次ポート２２は、円形や楕円でもよい。

【0027】

微粉炭バーナ２１の流路前方部には、すなわち、コール１次ポート２２の流路前方部にはスプリット部材２４が配設され、図示省略の支持部材等に固定されている。このスプリット部材２４は、たとえば図１（ａ）に示すように、コール１次ポート２２の出口開口部において、上下方向の略中心位置に水平方向の１本が配設され、水平（左右）方向の両端部が部分的に除去された除去部２４ａとなっている。なお、図１（ａ）において、除去部２４ａは破線で表示されている。

【0028】

この場合、図１に示すように、スプリット部材２４から燃料バーナ用２次ポート２３に隣接する端部の一部を除去したスプリット部材２４の長さ（軸中心からの長さ）Ｌ２は、微粉炭バーナ２１の流路幅、すなわちコール１次ポート２２の流路幅（軸中心からの流路幅）をＬ１とした場合、寸法比Ｌ２／Ｌ１がＬ２／Ｌ１＞０．２となるように設定する。また、この寸法比Ｌ２／Ｌ１は、より好ましい値はＬ２／Ｌ１＞０．６である。すなわち、スプリット部材２４から端部の一部を除去する除去部２４ａについては、上述した寸法比がＬ２／Ｌ１＞０．２の条件を満たすように、より好ましくはＬ２／Ｌ１＞０．６の条件を満たすように設けたものが望ましい。

【0029】

上述したスプリット部材２４は、たとえば図６（ａ）〜図６（ｄ）に示すような断面形状を採用することにより、微粉炭及び空気の流れをスムーズに分離させて乱すことができる。
図６（ａ）に示すスプリット部材２４は、三角形の断面形状を有している。図示の三角形は正三角形や二等辺三角形であり、火炉１１内に向けた出口側の一辺が微粉炭及び空気の流れ方向と略直交するように配置されている。換言すれば、三角形断面を形成する角部の１つを、微粉炭及び空気の流れ方向に向けた配置が採用されている。

【0030】

図６（ｂ）に示すスプリット部材２４Ａは、略Ｔ字状の断面形状を有し、火炉１１内に向けた出口側に微粉炭及び空気の流れ方向と略直交する面が配置されている。なお、このような略Ｔ字状断面形状を変形させることにより、たとえば図６（ｃ）に示すように、台形状の断面形状を有するスプリット部材２４Ａ′としてもよい。

【0031】

図６（ｄ）に示すスプリット部材２４Ｂは、略Ｌ字状の断面形状を有している。すなわち、上述した略Ｔ字状の一部を切り取ったような断面形状であり、特に、左右（水平）方向に配置する場合においては、上方の凸部を除去した略Ｌ字形状にすれば、スプリット部材２４Ｂに微粉炭が堆積することを防止できる。なお、上方の凸部を除去した分、下方の凸部を大きくすることで、スプリット部材２４Ｂに必要な分離性能を確保することができる。
しかし、上述したスプリット部材２４等の断面形状については、たとえば略Ｙ字形状等のように、図示の例に限定されることはない。

【0032】

ところで、本実施形態のスプリット部材２４はこれに限定されることはなく、従って、上述したスプリット部材２４は、たとえば上下方向及び左右方向に各々２本ずつ、合計４本が所定の間隔を有する格子状に配設されたものでもよい。この場合、上下方向の２本については、２次空気投入ポート３０に近い上下両端部が除去され、左右方向の２本については、コール１次ポート２２の左右両端部まで設けられるなど、種々の態様が選択可能である。
すなわち、４本のスプリット部材２４を設置する場合には、上下方向及び左右方向の異なる２方向に向けて格子状に配設されるクロスタイプとすることで、微粉炭バーナ２１におけるコール１次ポート２２の出口開口部を細分化（９分割）している。また、スプリット部材２４に挟まれる部分では、圧損が大きく、噴出口での流速が低下し、より内部での着火が促進される。

【0033】

なお、除去する部分（除去部２４ａ）は、たとえば上下方向のスプリット部材２４については、上述した左右方向のスプリット部材２４の位置にあわせなくてもよい。また、スプリット部材２４の端部は、全方向を除去することにより、外周部での着火を完全に抑制できるため、外周に保炎器を設置しない構造とすることが望ましい。
また、上述した除去部２４ａは、２次空気量がより多くなる方向、すなわち燃料バーナ用２次ポート２３の外周（上下）に２次空気投入ポート３０が隣接して設けられた方向に設けてもよい。

【0034】

このように構成した固体燃料焚きバーナ２０において、微粉炭バーナ２１の出口開口中央付近に設置したスプリット部材２４は、微粉炭及び空気の流路を分割して流れを内部で乱すとともに、スプリット部材２４の前方（下流側）に再循環域を形成するため、内部保炎機構として機能する。
一般に、従来の固体燃料焚きバーナ２０は、火炎外周で輻射を受けて燃料の微粉炭に着火する。火炎外周で微粉炭に着火すると、ＮＯｘは高温の酸素が残存する火炎外周の高温酸素残存領域Ｈ（図１（ｂ）参照）で発生し、十分に還元されないまま残存してＮＯｘ排出量を増加させている。

【0035】

しかし、内部保炎機構として機能するスプリット部材２４が設けられたことにより、微粉炭は火炎内部で着火するようになる。このため、ＮＯｘは火炎内部で発生し、火炎内部で発生したＮＯｘは還元作用を有する炭化水素類を多く含んでいることから、空気不足の状態にある火炎内で迅速に還元される。従って、火炎外周に保炎器を設置する保炎をやめて、すなわち、除去部２４ａを形成することによりバーナ外周に保炎機構を設置しない構造の固体燃料焚きバーナ２０とすれば、火炎外周でのＮＯｘ発生を抑制することも可能になる。

【0036】

特に、複数方向のスプリット部材２４を配設したクロスタイプとすることにより、微粉炭バーナ２１の出口開口中央付近に対し、異なる方向のスプリット部材２４を交差させた交差部を容易に設けることができる。このような交差部が微粉炭バーナ２１の出口開口中央付近に存在していると、微粉炭バーナ２１の出口開口においては、中央付近で微粉炭及び空気の流路が複数に分割されるので、複数に分流する際に流れが乱される。
すなわち、スプリット部材２４が左右一方向の場合、中央部における空気の拡散や着火が遅れて局所的に極端な空気不足領域が存在し、未燃分増加の原因になるが、スプリット部材２４を複数方向に配設して交差部が形成されるクロスタイプでは、火炎内部での空気の混合が促進されるとともに着火面が細分化されるので、結果として未燃分の低減が可能になる。

【0037】

換言すれば、交差部を形成するようにスプリット部材２４を配設すれば、空気の混合・拡散が火炎の内部で促進され、さらに着火面が細分化されることにより、着火位置が火炎の中央部（軸中心部）に寄って微粉炭の未燃分を低減する。すなわち、火炎の中心部まで酸素が入り込みやすくなるので、内部着火が効果的に行われるようになり、従って、火炎内部で迅速な還元が行われてＮＯｘの発生量は低減される。
この結果、火炎外周に設置した保炎器による保炎をやめ、火炎外周に保炎器のない固体燃料焚きバーナ２０を用いて火炎外周でのＮＯｘ発生を抑制することは、より一層容易になる。

【0038】

このような複数方向のスプリット部材２４において、本実施形態では、スプリット部材２４の外周側でかつ燃料バーナ用２次ポート２３に隣接する複数個所の端部、すなわち左右端部の少なくとも一部を除去すればよい。
図１（ａ）に示す構成例の第１変形例では、上述したように、外周側となる上下方向のスプリット部材２４から上下両端部を除去する。すなわち、スプリット部材２４の上下両端部を除去した外周側の領域は、スプリット部材２４が存在せず、しかも、スプリット部材２４から燃料バーナ用２次ポート２３及び２次空気投入ポート３０までの距離が増している。なお、クロスタイプのスプリット部材２４は、横方向の左右端部でも外周着火が生じるものの、旋回燃焼においては、左右方向から火炎の周囲に吹き込まれる２次空気量が限られるため、本実施形態では左右両端部を残して着火面を確保している。

【0039】

この結果、スプリット部材２４が存在しない上下両端の外周側領域では、スプリット部材２４を着火源とする着火が生じなくなり、一方、火炎内部となるスプリット部材２４の中心部側では、保炎機能を有効に活用できる。従って、２次空気投入量が多い２次空気投入ポート３０に近いため、２次空気と直接干渉しやすい上下両端部側の領域では、着火が生じにくくなることにより、火炎外周に高温高酸素領域が形成されることを防止または抑制できる。すなわち、燃料バーナ用２次ポート２３及び２次空気投入ポート３０に隣接する上下両端部を除去したスプリット部材２４は、微粉炭バーナ２０の内部で着火を強化できるとともに、火炎外周の高温酸素領域、特に火炎上下端の高温酸素領域が形成されることを防止できる。

【0040】

ところで、上述したスプリット部材２４の端部除去は、第１変形例に限定されることはない。
示す第２変形例では、スプリット部材２４が上下左右に各々２本ずつ配設されている。この場合、上述した実施形態と同様に、上下方向のスプリット部材２４について、燃料バーナ用２次ポート２３及び２次空気投入ポート３０に近い上下両端部の全てが除去されている。このスプリット部材２４は、１本としてもよいし、３本以上でもよい。

【0041】

第３変形例では、スプリット部材２４が上下左右に各々３本ずつ配設されている。この変形例における上下方向のスプリット部材２４は、燃料バーナ用２次ポート２３及び２次空気投入ポート３０に近い上下両端部のうち、中央に配置された１本のみが除去されている。なお、上下方向のスプリット部材２４については、特に上下両端部を除去しない上下方向のスプリット部材２４については、より上下端部あるいは全体のスプリッタ幅Ｗを狭めて着火面積を低減することが望ましい。

【0042】

このように、微粉炭バーナ２１の上下に隣接して燃料バーナ用２次ポート２３及び２次空気投入ポート３０が配設されている旋回燃焼ボイラ用の固体燃料焚きバーナ２０においては、上下両端部の少なくとも一部を除去したクロスタイプのスプリット部材２４を設置することにより、特に２次空気と直接干渉しやすい上下端に高温高酸素領域が形成されることを防止または抑制できる。
こうして火炎の外周に形成される高温酸素残存領域が抑制されると、予混合燃焼に近い燃焼をする火炎内部で発生したＮＯｘが効果的に還元されるようになる。従って、ＡＡ部１４まで到達するＮＯｘ量の減少や追加空気投入により発生するＮＯｘ量の減少により、ＡＡ部１４から最終的に排出されるＮＯｘ量が減少する。

【0043】

また、第４変形例では、クロスタイプのスプリット部材２４が、上下及び左右方向の少なくとも一方に３本以上配設され、上下左右の中央部に配置された少なくとも一方を残して端部が除去されている。
すなわち、第４変形例は、スプリット部材２４が上下左右に各々３本ずつ配設されている構成は第２変形例及び第３変形例と同じである。しかし、この変形例では、上下及び左右の中央に配置された１本のスプリット部材２４が端部まで設けられ、その両端に配置されたスプリット部材２４は、上下左右の端部が全て除去されている。

【0044】

このように、第４変形例のスプリット部材２４とすれば、上下左右の中央部を除く外周部にスプリット部材２４が存在しない構造となり、最も外周着火に寄与すると考えられる領域にはほとんどスプリット部材２４が存在していない。このため、第４変形例のような構成例のスプリット部材２４は、スプリット部材２４が着火源となる外周着火の有効な防止策となる。

【0045】

また、本実施形態のスプリット部材２４は、たとえば第５変形例のように、必要に応じて外周着火源となりうる左右端部の少なくとも一部を除去してもよい。
すなわち、保炎器として機能するクロスタイプのスプリット部材２４においては、横方向の左右両端部でも外周着火を生じることがあるので、上下及び左右の端部を全部除去した構造は、外部着火を完全に防止するために有効である。特に、微粉炭バーナ２１の左右に２次空気投入ポートを設ける場合には、上述した上下の２次空気投入ポート３０と同様の理由により、左右の端部も削除して着火源を低減することが望ましい。

【0046】

＜第２の実施形態＞
次に、本発明の第２の実施形態に係る対向燃焼ボイラに適用される固体燃料焚きバーナを説明する。
本実施形態の固体燃料焚きバーナには、円形断面としたコール１次ポートの外周に、複数の同心円状とした２次空気投入ポートが設けられている。この２次空気投入ポートは、たとえば内部２次空気投入ポート及び外部２次空気投入ポートの２段で構成されるが、これに限定されることはない。

【0047】

また、コール１次ポートの出口中心部には、異なる２方向のスプリット部材が格子状に複数本（たとえば、縦及び横方向に合計４本）配設されている。この場合のスプリット部材については、第１の実施形態で説明した数、配置及び断面形状等を適用可能であるが、特に、円形であることから、全周にわたって端部を除去することが望ましい。あるいは、円形スプリット部材を設けて円形内部に放射状スプリット部材を複数本配設し、円形の周方向を複数に分割した構成としてもよい。この場合、円形スプリット部材については、複数の同心円としてもよい。

【0048】

上述した本実施形態の固体燃料焚きバーナ及び固体燃料焚きボイラによれば、火炎の外周に形成される高温酸素残存領域Ｈを抑制することにより、ＡＡ部１４から排出される最終的なＮＯｘ発生量の低減が可能になる。
なお、本発明は上述した実施形態に限定されることはなく、たとえば粉体の固体燃料が微粉炭に限定されないなど、その要旨を逸脱しない範囲内において適宜変更することができる。

【符号の説明】

【0049】

１０ 旋回燃焼ボイラ
１１ 火炉
１２ バーナ部
１４ 追加空気投入部（ＡＡ部）
２０ 固体燃料焚きバーナ
２１ 微粉炭バーナ（燃料バーナ）
２２ コール１次ポート
２３ 燃料バーナ用２次ポート
２４ スプリット部材
２４ａ 除去部
３０ ２次空気投入ポート
４０ ダンパ
Ｆ 火炎
Ｈ 高温酸素残存領域

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】