特許 5960022 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】5960022

(24)【登録日】2016年7月1日

(45)【発行日】2016年8月2日

(54)【発明の名称】ボイラ

(51)【国際特許分類】

   F23D 1/00 20060101AFI20160719BHJP

   F23K 3/02 20060101ALI20160719BHJP

【ＦＩ】

   F23D1/00 Z

   F23K3/02 301

【請求項の数】5

【全頁数】14

(21)【出願番号】特願2012-233757(P2012-233757)

(22)【出願日】2012年10月23日

(65)【公開番号】特開2014-85050(P2014-85050A)

(43)【公開日】2014年5月12日

【審査請求日】2015年2月20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】100089118

【弁理士】

【氏名又は名称】酒井 宏明

(74)【代理人】

【識別番号】100118762

【弁理士】

【氏名又は名称】高村 順

(72)【発明者】

【氏名】冨永 幸洋

(72)【発明者】

【氏名】宮崎 拓

【審査官】 黒石 孝志

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１２−１２２６５３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１１−１３２４１４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−３７０７２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１０−２２０７０７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許第６０５５９１４（ＵＳ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ２３Ｄ １／００

Ｆ２３Ｋ ３／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

中空形状をなして鉛直方向に沿って設置される火炉と、
固体燃料と空気を混合した燃料ガスを供給可能な燃料ガス供給通路と、
前記燃料ガス供給通路により供給された燃料ガスを前記火炉内に向けて吹き込むことで火炎を形成可能な燃焼バーナと、
前記燃料ガス供給通路を流れる固体燃料を前記燃焼バーナにおける中心部側に誘導するガイド部材と、
を有し、
前記ガイド部材は、固体燃料を前記燃焼バーナにおける中心部側に誘導する傾斜面を有すると共に、前記燃焼バーナに向けて先細となる円筒形状をなすガイド本体を有し、該ガイド本体の内部に前記傾斜面を有し、中央通過開口部が設けられると共に、前記燃料ガス供給通路の内周面との間に外側通過開口部が設けられ、
前記ガイド本体から前記中央通過開口部に向けて延出する突起部が周方向に所定間隔で複数設けられる、
ことを特徴とするボイラ。

【請求項2】

前記突起部は、燃料ガスの流れ方向と反対方向に向けて先細形状をなすことを特徴とする請求項１に記載のボイラ。

【請求項3】

中空形状をなして鉛直方向に沿って設置される火炉と、
固体燃料と空気を混合した燃料ガスを供給可能な燃料ガス供給通路と、
前記燃料ガス供給通路により供給された燃料ガスを前記火炉内に向けて吹き込むことで火炎を形成可能な燃焼バーナと、
前記燃料ガス供給通路を流れる固体燃料を前記燃焼バーナにおける中心部側に誘導するガイド部材と、
を有し、
前記ガイド部材は、固体燃料を前記燃焼バーナにおける中心部側に誘導する傾斜面を有すると共に、前記燃焼バーナに向けて先細となる円筒形状をなすガイド本体を有し、該ガイド本体の内部に前記傾斜面を有し、中央通過開口部が設けられると共に、前記燃料ガス供給通路の内周面との間に外側通過開口部が設けられ、
前記ガイド本体と前記燃料ガス供給通路の内周面とを連結する連結部が周方向に所定間隔で複数設けられると共に、前記ガイド本体から前記中央通過開口部に向けて延出する突起部が周方向に所定間隔で複数設けられ、前記連結部と前記突起部とは、周方向にずれた位置に設けられる、
ことを特徴とするボイラ。

【請求項4】

前記外側通過開口部は、リング形状をなし、前記ガイド本体と前記燃料ガス供給通路の内周面とを連結する連結部が周方向に所定間隔で複数設けられることを特徴とする請求項１から３のいずれか一つに記載のボイラ。

【請求項5】

前記連結部は、燃料ガスの流れ方向と反対方向に向けて先細形状をなすことを特徴とする請求項４に記載のボイラ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、固体燃料と空気を燃焼させることで蒸気を生成するボイラに関するものである。

【背景技術】

【0002】

従来の石炭焚きボイラは、中空形状をなして鉛直方向に設置される火炉を有し、この火炉壁に複数の燃焼バーナが周方向に沿って配設されると共に、上下方向に複数段にわたって配置されている。この燃焼バーナは、石炭が粉砕された微粉炭（燃料）と１次空気（搬送用空気）との混合気が供給されると共に、高温の２次空気が供給され、この混合気と２次空気を火炉内に吹き込むことで火炎を形成し、この火炉内で燃焼可能となっている。そして、この火炉は、上部に煙道が連結され、この煙道に排ガスの熱を回収するための過熱器、再熱器、節炭器などが設けられており、火炉での燃焼により発生した排ガスと水との間で熱交換が行われ、蒸気を生成することができる。

【0003】

このような石炭焚きボイラにて、燃焼バーナは、微粉炭器から微粉炭供給管を通して微粉炭と搬送用空気との混合燃料が送られ、この混合燃料と２次空気とを火炉内に吹き込むことで火炎を形成している。微粉炭は、微粉炭器から燃焼バーナに送られるまで、屈曲した微粉炭供給管を通ることとなり、微粉炭供給管内を流れる微粉炭は、その通路断面内で濃度偏差が生じる。特に、燃焼バーナに至る直前で微粉炭供給管が屈曲していると、微粉炭は、屈曲した方向またはその逆方向に集まり、燃焼バーナによる混合燃料の噴射に偏りが発生し、燃焼が不安定となってしまう。

【0004】

このような問題を解決するものとして、例えば、下記特許文献１に記載されたものがある。特許文献１に記載された微粉炭燃焼器は、バーナへ微粉炭を導く微粉炭管の最終の直管部の内面に螺旋状のライフル板やフィンを配置することで微粉炭偏流を打ち消し、また、中子を設けることでバーナから噴射される噴流の中央部における微粉炭の濃度分布を低くし、周辺における微粉炭の濃度分布を高くするものである。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開平１０−２９２９０３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

従来の微粉炭燃焼器では、中子によりバーナから噴射される噴流の中央部における微粉炭の濃度分布を低くし、周辺における微粉炭の濃度分布を高くしている。ところが、上述した特許文献１を利用した燃焼バーナは、微粉炭燃料と１次空気との混合燃料を噴射すると共に、その外側に高温の２次空気を噴射することで火炎を形成している。このように微粉炭管の外側に微粉燃料を集中させると、その衝突により微粉炭管が摩耗してしまうおそれがある。

【0007】

本発明は上述した課題を解決するものであり、燃料噴射の偏りに起因する不安定燃焼と燃料ガス供給通路における摩耗の発生を抑制可能とするボイラを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

上記の目的を達成するための本発明のボイラは、中空形状をなして鉛直方向に沿って設置される火炉と、固体燃料と空気を混合した燃料ガスを供給可能な燃料ガス供給通路と、前記燃料ガス供給通路により供給された燃料ガスを前記火炉内に向けて吹き込むことで火炎を形成可能な燃焼バーナと、前記燃料ガス供給通路を流れる固体燃料を前記燃焼バーナにおける中心部側に誘導するガイド部材と、を有することを特徴とするものである。

【0009】

従って、固体燃料と空気を混合した燃料ガスは、燃料ガス供給通路を通って燃焼バーナに供給され、燃焼バーナは、この燃料ガスを火炉内に向けて吹き込むことで火炎を形成することができ、このとき、ガイド部材は、燃料ガス供給通路を流れる固体燃料を燃焼バーナにおける中心部側に誘導するため、燃焼バーナが噴射する燃料ガスの噴流は、中心部側で固体燃料濃度が高くなり、噴流の中心部で安定した火炎を形成することができると共に、燃料ガス供給通路における摩耗の発生を抑制することができる。

【0010】

本発明のボイラでは、前記ガイド部材は、固体燃料を前記燃焼バーナにおける中心部側に誘導する傾斜面を有することを特徴としている。

【0011】

従って、固体燃料と空気を混合した燃料ガスが燃料ガス供給通路を通って燃焼バーナに供給されるとき、固体燃料は、傾斜面により燃焼バーナにおける中心部側に誘導されることとなり、簡単な構成で容易に中心部側における固体燃料濃度が高い噴流を形成することができる。

【0012】

本発明のボイラでは、前記ガイド部材は、前記燃焼バーナに向けて先細となる円筒形状をなすガイド本体を有し、該ガイド本体の内部に前記傾斜面を有し、中央通過開口部が設けられると共に、前記燃料ガス供給通路の内周面との間に外側通過開口部が設けられることを特徴としている。

【0013】

従って、ガイド本体の内側に中央通過開口部を設け、外側に外側通過開口部を設けることで、燃料ガス中の固体燃料がガイド部材の中心側や外周部側に堆積することはなく、燃料ガス供給通路における燃料ガスの安定した流れを確保することができる。

【0014】

本発明のボイラでは、前記外側通過開口部は、リング形状をなし、前記ガイド本体と前記燃料ガス供給通路の内周面とを連結する連結部が周方向に所定間隔で複数設けられることを特徴としている。

【0015】

従って、燃料ガスが外側通過開口部を流れるとき、複数の連結部によりその流れが乱されることで、固体燃料と空気との混合が促進されると共に、燃料ガス中の固体燃料が外周部で分散され、ガイド本体の外側における固体燃料の濃度分布が均一化されることとなり、安定した着火を可能とすることができる。

【0016】

本発明のボイラでは、前記連結部は、燃料ガスの流れ方向と反対方向に向けて先細形状をなすことを特徴としている。

【0017】

従って、燃料ガスが連結部に衝突したとき、固体燃料がこの連結部に堆積することはなく、燃料ガスの適正な流れを確保することができる。

【0018】

本発明のボイラでは、前記ガイド本体から前記中央通過開口部に向けて延出する突起部が周方向に所定間隔で複数設けられることを特徴としている。

【0019】

従って、燃料ガスが中央通過開口部を流れるとき、複数の突起部によりその流れが乱されることで、固体燃料と空気との混合が促進されると共に、燃料ガス中の固体燃料が分散され、ガイド本体の内側における固体燃料の濃度分布が均一化されることとなり、安定した着火を可能とすることができる。

【0020】

本発明のボイラでは、前記突起部は、燃料ガスの流れ方向と反対方向に向けて先細形状をなすことを特徴としている。

【0021】

従って、燃料ガスが突起部に衝突したとき、固体燃料がこの突起部に堆積することはなく、燃料ガスの適正な流れを確保することができる。

【0022】

本発明のボイラでは、前記ガイド本体と前記燃料ガス供給通路の内周面とを連結する連結部が周方向に所定間隔で複数設けられると共に、前記ガイド本体から前記中央通過開口部に向けて延出する突起部が周方向に所定間隔で複数設けられ、前記連結部と前記突起部とは、周方向にずれた位置に設けられることを特徴としている。

【0023】

従って、燃料ガスが外側通過開口部を流れるとき、複数の連結部によりその流れが乱されることで、燃料ガス中の固体燃料が外周部で分散され、また、燃料ガスが中央通過開口部を流れるとき、複数の突起部によりその流れが乱されることで、燃料ガス中の固体燃料がここで分散されることとなり、このとき、連結部と突起部が周方向にずれていることで、外側通過開口部で分散された燃料ガスと中央通過開口部で分散された燃料ガスは、それぞれ固体燃料と空気との混合が促進され、安定した着火を可能とすることができる。

【発明の効果】

【0024】

本発明のボイラによれば、固体燃料と空気を混合した燃料ガスを燃焼バーナに供給可能な燃料ガス供給通路を設けると共に、固体燃料を燃焼バーナにおける中心部側に誘導するガイド部材を設けるので、燃焼バーナが噴射する燃料ガスの噴流は、中心部側で固体燃料濃度が高くなり、噴流の中心部で安定した火炎を形成することができると共に、燃料ガス供給通路における摩耗の発生を抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【0025】

【図1】図１は、本発明の実施例１に係る石炭焚きボイラを表す概略構成図である。

【図2】図２は、実施例１の石炭焚きボイラにおける燃焼バーナの平面図である。

【図3】図３は、燃焼バーナ及び微粉炭供給管を表す概略図である。

【図4】図４は、ガイド部材の斜視図である。

【図5】図５は、微粉炭供給管に設けられたガイド部材の断面図である。

【図6】図６は、微粉炭供給管に設けられたガイド部材の正面図である。

【図7】図７は、本発明の実施例２に係る石炭焚きボイラにおける微粉炭供給管に設けられたガイド部材の側面図である。

【図8】図８は、微粉炭供給管に設けられたガイド部材の断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0026】

以下に添付図面を参照して、本発明に係るボイラの好適な実施例を詳細に説明する。なお、この実施例により本発明が限定されるものではなく、また、実施例が複数ある場合には、各実施例を組み合わせて構成するものも含むものである。

【実施例1】

【0027】

図１は、本発明の実施例１に係る石炭焚きボイラを表す概略構成図、図２は、実施例１の石炭焚きボイラにおける燃焼バーナの平面図、図３は、燃焼バーナ及び微粉炭供給管を表す概略図、図４は、ガイド部材の斜視図、図５は、微粉炭供給管に設けられたガイド部材の断面図、図６は、微粉炭供給管に設けられたガイド部材の正面図である。

【0028】

実施例１のボイラは、石炭（瀝青炭、亜瀝青炭など）を粉砕した微粉炭を微粉燃料として用い、この微粉炭を燃焼バーナにより燃焼させ、この燃焼により発生した熱を回収することが可能な微粉炭焚きボイラである。

【0029】

この実施例１において、図１に示すように、石炭焚きボイラ１０は、コンベンショナルボイラであって、火炉１１と燃焼装置１２とを有している。火炉１１は、四角筒の中空形状をなして鉛直方向に沿って設置され、この火炉１１を構成する火炉壁が伝熱管により構成されている。

【0030】

燃焼装置１２は、この火炉１１を構成する火炉壁（伝熱管）の下部に設けられている。この燃焼装置１２は、火炉壁に装着された複数の燃焼バーナ２１，２２，２３，２４，２５を有している。本実施例にて、この燃焼バーナ２１，２２，２３，２４，２５は、周方向に沿って４個均等間隔で配設されたものが１セットとして、鉛直方向に沿って５セット、つまり、５段配置されている。なお、火炉の形状や一つの段における燃焼バーナの数、段数はこの実施例に限定されるものではない。

【0031】

そして、各燃焼バーナ２１，２２，２３，２４，２５は、微粉炭供給管２６，２７，２８，２９，３０を介して微粉炭機（ミル）３１，３２，３３，３４，３５に連結されている。この微粉炭機３１，３２，３３，３４，３５は、図示しないが、ハウジング内に鉛直方向に沿った回転軸心をもって粉砕テーブルが駆動回転可能に支持され、この粉砕テーブルの上方に対向して複数の粉砕ローラが粉砕テーブルの回転に連動して回転可能に支持されて構成されている。従って、石炭が複数の粉砕ローラと粉砕テーブルとの間に投入されると、ここで所定の大きさまで粉砕され、搬送空気（１次空気）により分級された微粉炭を微粉炭供給管２６，２７，２８，２９，３０から燃焼バーナ２１，２２，２３，２４，２５に供給することができる。

【0032】

また、火炉１１は、各燃焼バーナ２１，２２，２３，２４，２５の装着位置に風箱３６が設けられており、この風箱３６に空気ダクト３７の一端部が連結されており、この空気ダクト３７は、他端部に送風機３８が装着されている。更に、火炉１１は、各燃焼バーナ２１，２２，２３，２４，２５の装着位置より上方にアディショナル空気ノズル３９が設けられており、このアディショナル空気ノズル３９に空気ダクト３７から分岐した分岐空気ダクト４０の端部が連結されている。従って、送風機３８により送られた燃焼用空気（２次空気）を空気ダクト３７から風箱３６に供給し、この風箱３６から各燃焼バーナ２１，２２，２３，２４，２５に供給することができると共に、送風機３８により送られた燃焼用空気（３次空気）を分岐空気ダクト４０からアディショナル空気ノズル３９に供給することができる。

【0033】

そのため、燃焼装置１２にて、各燃焼バーナ２１，２２，２３，２４，２５は、微粉炭と１次空気とを混合した微粉燃料混合気（燃料ガス）を火炉１１内に吹き込み可能であると共に、２次空気を火炉１１内に吹き込み可能となっている。また、アディショナル空気ノズル３９は、３次空気を火炉１１内に吹き込み可能となっている。そして、図示しない点火トーチにより微粉燃料混合気に点火することで、火炎を形成することができる。

【0034】

なお、一般的に、ボイラの起動時には、各燃焼バーナ２１，２２，２３，２４，２５は、油燃料を火炉１１内に噴射して火炎を形成している。

【0035】

また、燃焼バーナの形態は、上述したものに限定されるものではない。即ち、燃焼バーナの取付位置は、火炉１１の隅部ではなく、火炉１１の壁部であってもよい。また、燃焼バーナは、火炎旋回流を形成する方式ではなく、火炎対向流を形成する方式であってもよく、火炉１１の壁部だけに設けたものであってもよい。

【0036】

火炉１１は、上部に煙道５０が連結されており、この煙道５０に、対流伝熱部として排ガスの熱を回収するための過熱器（スーパーヒータ）５１，５２、再熱器５３，５４、節炭器（エコノマイザ）５５，５６，５７が設けられており、火炉１１での燃焼で発生した排ガスと水との間で熱交換が行われる。

【0037】

煙道５０は、その下流側に熱交換を行った排ガスが排出される排ガス管５８が連結されている。この排ガス管５８は、空気ダクト３７との間にエアヒータ５９が設けられ、空気ダクト３７を流れる空気と、排ガス管５８を流れる排ガスとの間で熱交換を行い、燃焼バーナ２１，２２，２３，２４，２５に供給する燃焼用空気を昇温することができる。

【0038】

なお、排ガス管５８は、図示しないが、脱硝装置、電気集塵機、誘引送風機、脱硫装置が設けられ、下流端部に煙突が設けられている。

【0039】

従って、微粉炭機３１，３２，３３，３４，３５が駆動すると、生成された微粉炭が搬送用空気と共に微粉炭供給管２６，２７，２８，２９，３０を通して燃焼バーナ２１，２２，２３，２４，２５に供給される。また、加熱された燃焼用空気が空気ダクト３７から風箱３６を介して各燃焼バーナ２１，２２，２３，２４，２５に供給されると共に、分岐空気ダクト４０からアディショナル空気ノズル３９に供給される。すると、燃焼バーナ２１，２２，２３，２４，２５は、微粉炭と搬送用空気とが混合した微粉燃料混合気を火炉１１に吹き込むと共に燃焼用空気を火炉１１に吹き込み、このときに着火することで火炎を形成することができる。また、アディショナル空気ノズル３９は、追加空気を火炉１１に吹き込み、燃焼制御を行うことができる。この火炉１１では、微粉燃料混合気と燃焼用空気とが燃焼して火炎が生じ、この火炉１１内の下部で火炎が生じると、燃焼ガス（排ガス）がこの火炉１１内を上昇し、煙道５０に排出される。

【0040】

このとき、火炉１１では、空気の供給量が微粉炭の供給量に対して理論空気量未満となるように設定されることで、内部が還元雰囲気に保持される。そして、微粉炭の燃焼により発生したＮＯｘが火炉１１で還元され、その後、３次空気（アディショナルエア）が追加供給されることで微粉炭の酸化燃焼が完結され、微粉炭の燃焼によるＮＯｘの発生量が低減される。即ち、火炉１１は、燃焼バーナ２１とアディショナル空気ノズル３９との間にＮＯｘ還元領域Ａが形成される。

【0041】

そして、図示しない給水ポンプから供給された水は、節炭器５５，５６，５７によって予熱された後、図示しない蒸気ドラムに供給され火炉壁の各水管（図示せず）に供給される間に加熱されて飽和蒸気となり、図示しない蒸気ドラムに送り込まれる。更に、図示しない蒸気ドラムの飽和蒸気は過熱器５１，５２に導入され、燃焼ガスによって過熱される。過熱器５１，５２で生成された過熱蒸気は、図示しない発電プラント（例えば、タービン等）に供給される。また、タービンでの膨張過程の中途で取り出した蒸気は、再熱器５３，５４に導入され、再度過熱されてタービンに戻される。なお、火炉１１をドラム型（蒸気ドラム）として説明したが、この構造に限定されるものではない。

【0042】

その後、煙道５０の節炭器５５，５６，５７を通過した排ガスは、排ガス管５８にて、図示しない脱硝装置にて、触媒によりＮＯｘなどの有害物質が除去され、電気集塵機で粒子状物質が除去され、脱硫装置により硫黄分が除去された後、煙突から大気中に排出される。

【0043】

ここで、燃焼装置１２について詳細に説明するが、この燃焼装置１２を構成する各燃焼バーナ２１，２２，２３，２４，２５は、ほぼ同様の構成をなしていることから、最上段に位置する燃焼バーナ２１についてのみ説明する。

【0044】

燃焼バーナ２１は、図２に示すように、火炉１１における４つの角部に設けられる燃焼バーナ２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄから構成されている。各燃焼バーナ２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄは、微粉炭供給管２６から分岐した各分岐管２６ａ，２６ｂ，２６ｃ，２６ｄが連結されると共に、空気ダクト３７から分岐した各分岐管３７ａ，３７ｂ，３７ｃ，３７ｄが連結されている。

【0045】

従って、火炉１１の各角部にある各燃焼バーナ２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄは、火炉１１に対して、微粉炭と搬送用空気が混合した微粉燃料混合気を吹き込むと共に、その微粉燃料混合気の外側に燃焼用空気を吹き込む。そして、各燃焼バーナ２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄからの微粉燃料混合気に着火することで、４つの火炎Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３，Ｆ４を形成することができ、この火炎Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３，Ｆ４は、火炉１１の上方から見て（図２にて）反時計周り方向に旋回する火炎旋回流となる。

【0046】

ところで、図１に示すように、このような石炭焚きボイラ１０にて、燃焼バーナ２１，２２，２３，２４，２５は、微粉炭器３１，３２，３３，３４，３５から微粉炭供給管２６，２７，２８，２９，３０を通して微粉炭と搬送用空気との混合燃料が送られ、この混合燃料とその外側の１次空気を火炉１１内に吹き込むことで火炎を形成している。この場合、微粉炭供給管２６，２７，２８，２９，３０は、屈曲して配置されていることから、微粉炭供給管２６，２７，２８，２９，３０の内部を流れる微粉炭は、その通路断面内で濃度偏差を生じる。特に、燃焼バーナ２１，２２，２３，２４，２５に至る直前で微粉炭供給管２６，２７，２８，２９，３０が屈曲していると、微粉炭は、屈曲した方向またはその逆方向に集まり、燃焼バーナ２１，２２，２３，２４，２５による混合燃料の噴射に偏りが発生し、燃焼が不安定となってしまう。

【0047】

そのため、実施例１では、微粉炭供給管（燃料ガス供給通路）２６，２７，２８，２９，３０を流れる微粉炭（固体燃料）を燃焼バーナ２１，２２，２３，２４，２５における中心部側に誘導するガイド部材を設けている。

【0048】

以下、このガイド部材について詳細に説明するが、このガイド部材は、各微粉炭供給管２６，２７，２８，２９，３０に設けられ、同様の構成をなすことから、燃焼バーナ２１に混合燃料を供給する微粉炭供給管２６に設けられたガイド部材についてのみ説明する。

【0049】

実施例１にて、図３に示すように、燃焼バーナ２１は、火炉１１の火炉壁１１ａに設けられており、先端部が火炉１１内に向き、基端部に微粉炭供給管２６が連結されている。この微粉炭供給管２６は、基端部に微粉炭機３１（図１参照）が連結され、先端部に燃焼バーナ２１が連結されている。微粉炭供給管２６は、第１直線部６１と屈曲部６２と第２直線部６３が連続して設けられており、第２直線部６３に燃焼バーナ２１が連結されている。

【0050】

また、燃焼バーナ２１は、微粉炭と搬送用空気とを混合した混合燃料を吹き込み可能な第１ノズル７１と、この第１ノズル７１の外側から燃焼用空気を吹き込み可能な第２ノズル７２とから構成されている。第１ノズル７１は、基端部が微粉炭供給管２６に連結され、第２ノズル７２は、基端部が風箱３６に連結されている。

【0051】

そして、微粉炭供給管２６は、第２直線部６３における屈曲部６２側にキッカ６４が固定されている。このキッカ６４は、屈曲部６２の外周部の下流側における第２直線部６３の内面に固定されている。微粉炭供給管２６を流れる混合燃料は、微粉炭機３１から微粉炭供給管２６における第１直線部６１と屈曲部６２と第２直線部６３を通って燃焼バーナ２１に供給される。このとき、混合燃料に含まれる微粉炭は、屈曲部６２を通るとき、その遠心力により屈曲部６２の外周側に誘導される。そのため、屈曲部６２の外周側を流れる微粉炭が第２直線部６３に至ると、第２直線部６３における屈曲部６２の下流側の内面が磨耗してしまう。そのため、ここにキッカ６４を設けることで、第２直線部６３における内面の磨耗を抑制すると共に、第２直線部６３におけるキッカ６４側の内面を流れる微粉炭を第２直線部６３の中心部側に誘導するようにしている。

【0052】

また、微粉炭供給管２６は、第２直線部６３にガイド部材８１が設けられており、このガイド部材８１は、キッカ６４よりも下流側に配置されている。このガイド部材８１は、微粉炭供給管２６を流れる微粉炭を燃焼バーナ２１における中心部側に誘導するものである。

【0053】

ガイド部材８１は、図３から図６に示すように、燃焼バーナ２１に向けて先細となる円筒形状をなすガイド本体８２を有し、このガイド本体８２は、先端側の小径部８２ａに対して基端側の大径部８２ｂが設けられている。そして、ガイド本体８２は、内側に中央通過開口部８３が設けられ、内周面が微粉炭を燃焼バーナ２１における中心部側に誘導する傾斜面８４となっている。また、ガイド本体８２は、大径部８２ｂの外径が微粉炭供給管２６の内径より小さく設定されていることで、外周部と微粉炭供給管２６の内面との間に外側通過開口部８５が設けられている。

【0054】

ガイド本体８２は、小径部８２ａから中央通過開口部８３の中心に向けて延出する複数の突起部８６が設けられている。この複数の突起部８６は、小径部８２ａにおける中央通過開口部８３側に固定され、周方向に所定間隔（好ましくは、等間隔）で配置されている。各突起部８６は、微粉炭供給管２６内を流れる混合燃料の流動方向にほぼ直交する方向に沿って配置されている。なお、この配置に限らず、各突起部８６は、先端部が微粉炭供給管２６内を流れる混合燃料の流動方向における下流側に傾斜して配置されていてもよい。

【0055】

また、外側通過開口部８５は、リング形状をなし、この外側通過開口部８５に、ガイド本体８２における大径部８２ｂと微粉炭供給管２６の内面とを連結する複数の連結部８７が設けられている。この複数の連結部８７は、一端部が大径部８２ｂにおける外側通過開口部８５側に固定され、他端部が微粉炭供給管２６の内面に固定され、周方向に所定間隔（好ましくは、等間隔）で配置されている。各連結部８７は、微粉炭供給管２６内を流れる混合燃料の流動方向にほぼ直交する方向に沿って配置されている。なお、この配置に限らず、各連結部８７は、微粉炭供給管２６内を流れる混合燃料の流動方向に傾斜して配置されていてもよい。

【0056】

この場合、中央通過開口部８５に位置する複数の突起部８６と、外側通過開口部８５に位置する複数の連結部８７とは、周方向にずれた位置に設けられている。具体的に、複数の突起部８６と複数の連結部８７は、同数設けられ、周方向に交互に配置されている。

【0057】

従って、微粉炭と搬送用空気とを混合した混合燃料は、微粉炭供給管２６を通って燃焼バーナ２１の第１ノズル７１に供給される。また、燃焼用空気は、風箱３６から燃焼バーナ２１の第２ノズル７２に供給される。

【0058】

微粉炭供給管２６を流れる混合燃料は、第１直線部６１、屈曲部６２、第２直線部６３を通って燃焼バーナ２１に供給される。このとき、屈曲部６２から第２直線部６３を通る混合燃料は、その遠心力により屈曲部６２の外周側に誘導されるが、キッカ６４により第２直線部６３の中心部側に誘導される。

【0059】

また、微粉炭供給管２６を流れる混合燃料は、キッカ６４を通過した後にガイド部材８１により微粉炭が燃焼バーナ２１における中心部側に誘導される。即ち、混合燃料は、微粉炭がガイド部材８１における傾斜面８４により微粉炭供給管２６の中心部側に誘導されることで、微粉炭供給管２６を流れる混合燃料は、中心部側における微粉炭濃度が高くなる。

【0060】

また、混合燃料は、中央通過開口部８３を通過するとき、複数の突起部８６に衝突することで流れに乱れが発生する。そのため、中央通過開口部８３を通過した混合燃料は、この領域で固体燃料と空気との混合が促進されると共に、微粉炭濃度分布が一様化される。一方、混合燃料は、外側通過開口部８５を通過するとき、複数の連結部８７に衝突することで流れに乱れが発生する。そのため、外側通過開口部８５を通過した混合燃料は、この領域で微粉炭と空気との混合が促進されると共に、微粉炭濃度分布が一様化される。この場合、中央通過開口部８３における各突起部８６と外側通過開口部８５における各連結部８７とが周方向にずれていることから、固体燃料と空気との混合が更に促進される。

【0061】

その後、燃焼バーナ２１にて、第１ノズル７１は、微粉炭供給管２６から供給された微粉炭と搬送用空気とが混合した混合燃料を火炉１１に吹き込む一方、第２ノズル７２は、風箱３６から供給された燃焼用空気を火炉１１に吹き込む。そして、各ノズル７１，７２は、火炉１１の出口付近で火炎となる。このとき、火炉１１に吹き込まれた混合燃料に対して、その外側に空気が囲繞するように吹き込まれることから、失火のおそれがない適正な火炎を形成する。

【0062】

このように実施例１のボイラにあっては、中空形状をなして鉛直方向に沿って設置される火炉１１と、微粉炭と搬送用空気を混合した混合燃料を供給可能な微粉炭供給管２６と、微粉炭供給管２６により供給された混合燃料を火炉１１内に向けて吹き込むことで火炎を形成可能な燃焼バーナ２１と、微粉炭供給管２６を流れる微粉炭を燃焼バーナ２１における中心部側に誘導するガイド部材８１を設けている。

【0063】

従って、混合燃料は、微粉炭供給管２６を通って燃焼バーナ２１に供給され、燃焼バーナ２１は、この混合燃料を火炉１１内に向けて吹き込むことで火炎を形成することができ、このとき、ガイド部材８１は、微粉炭供給管２６を流れる微粉炭を燃焼バーナ２１における中心部側に誘導するため、燃焼バーナ２１が噴射する混合燃料の噴流は、中心部側で微粉炭濃度が高くなり、噴流の中心部で安定した火炎を形成することができると共に、微粉炭供給管２６における摩耗の発生を抑制することができる。

【0064】

実施例１のボイラでは、ガイド部材８１に微粉炭を燃焼バーナ２１における中心部側に誘導する傾斜面８４を設けている。従って、混合燃料が微粉炭供給管２６を通って燃焼バーナ２１に供給されるとき、微粉炭は、傾斜面８４により燃焼バーナ２１における中心部側に誘導されることとなり、簡単な構成で容易に中心部側における微粉炭濃度が高い噴流を形成することができる。

【0065】

実施例１のボイラでは、燃焼バーナ２１に向けて先細となる円筒形状をなして内部に傾斜面８４を有するガイド本体８２を設け、中央通過開口部８３を設けると共に、微粉炭供給管２６の内周面との間に外側通過開口部８５を設けている。従って、ガイド部材８１の内側に中央通過開口部８３を設け、外側に外側通過開口部８５を設けることで、混合燃料中の微粉炭がガイド本体８２の小径部８２ａや大径部８２ｂに堆積することはなく、微粉炭供給管２６における混合燃料の安定した流れを確保することができる。

【0066】

実施例１のボイラでは、外側通過開口部８５をリング形状とし、ガイド本体８２と微粉炭供給管２６の内周面とを連結する連結部８７を周方向に所定間隔で複数設けている。従って、混合燃料が外側通過開口部８５を流れるとき、複数の連結部８７によりその流れが乱されることで、微粉炭と空気との混合が促進されると共に、混合燃料中の微粉炭が外周部で分散され、ガイド本体８２の外側における微紛紛の濃度分布が均一化されることとなり、安定した着火を可能とすることができる。また、有害物質（ＮＯｘ）の発生を抑制することができる。

【0067】

実施例１のボイラでは、ガイド本体８２から中央通過開口部８３に向けて延出する突起部８６を周方向に所定間隔で複数設けている。従って、混合燃料が中央通過開口部８３を流れるとき、複数の突起部８６によりその流れが乱されることで、微粉炭と空気との混合が促進されると共に、混合燃料の微粉炭が分散され、ガイド本体８２の内側における微粉炭の濃度分布が均一化されることとなり、安定した着火を可能とすることができる。

【0068】

実施例１のボイラでは、複数の連結部８７と複数の突起部８６とを周方向にずれた位置に設けている。従って、外側通過開口部８５で分散された混合燃料と中央通過開口部８３で分散された混合燃料は、それぞれ微粉炭と空気との混合が促進され、安定した着火を可能とすることができる。

【実施例2】

【0069】

図７は、本発明の実施例２に係る石炭焚きボイラにおける微粉炭供給管に設けられたガイド部材の側面図、図８は、微粉炭供給管に設けられたガイド部材の断面図である。なお、上述した実施例と同様の機能を有する部材には、同一の符号を付して詳細な説明は省略する。

【0070】

実施例２にて、図７及び図８に示すように、微粉炭供給管２６は、燃焼バーナより上流側にガイド部材９１が設けられており、このガイド部材９１は、微粉炭供給管２６を流れる微粉炭を燃焼バーナにおける中心部側に誘導するものである。

【0071】

ガイド部材９１は、燃焼バーナに向けて（図７の左側に向けて）先細となる円筒形状をなすガイド本体９２を有し、このガイド本体９２は、先端側の小径部９２ａに対して基端側の大径部９２ｂが設けられている。そして、ガイド本体９２は、内側に中央通過開口部９３が設けられ、内周面が傾斜面９４となっている。また、ガイド本体９２は、大径部９２ｂの外径が微粉炭供給管２６の内径より小さく設定されていることで、外周部と微粉炭供給管２６の内面との間に外側通過開口部９５が設けられている。

【0072】

ガイド本体９２は、小径部９２ａから中央通過開口部９５の中心に向けて延出する複数の突起部９６が設けられている。この複数の突起部９６は、小径部９２ａにおける中央通過開口部９３側に固定され、周方向に所定間隔（好ましくは、等間隔）で配置されている。各突起部８６は、微粉炭供給管２６内を流れる混合燃料の流動方向にほぼ直交する方向に沿って配置されている。

【0073】

また、外側通過開口部９５は、リング形状をなし、この外側通過開口部９５に、ガイド本体９２における大径部９２ｂと微粉炭供給管２６の内面とを連結する複数の連結部９７が設けられている。この複数の連結部９７は、一端部が大径部９２ｂにおける外側通過開口部９５側に固定され、他端部が微粉炭供給管２６の内面に固定され、周方向に所定間隔（好ましくは、等間隔）で配置されている。各連結部９７は、微粉炭供給管２６内を流れる混合燃料の流動方向にほぼ直交する方向に沿って配置されている。

【0074】

そして、各突起部９６は、混合燃料の流れ方向とは反対方向に向けた先細形状となっている。また、各連結部９７は、混合燃料の流れ方向とは反対方向に向けた先細形状となっている。即ち、各突起部９６及び各連結部９７は、混合燃料の流れ方向における上流側に向けて先細となる四角柱形状ないし、流動の上流部が先細となった形状となっている。

【0075】

従って、微粉炭供給管２６を流れる混合燃料は、ガイド部材９１により微粉炭が燃焼バーナにおける中心部側に誘導される。即ち、混合燃料は、微粉炭がガイド部材９１における傾斜面９４により微粉炭供給管２６の中心部側に誘導されることで、微粉炭供給管２６を流れる混合燃料は、中心部側における微粉炭濃度が高くなる。

【0076】

また、混合燃料は、中央通過開口部９３を通過するとき、複数の突起部９６に衝突することで流れに乱れが発生する。そのため、中央通過開口部９３を通過した混合燃料は、この領域で固体燃料と空気との混合が促進されると共に、微粉炭濃度分布が一様化される。一方、混合燃料は、外側通過開口部９５を通過するとき、複数の連結部９７に衝突することで流れに乱れが発生する。そのため、外側通過開口部９５を通過した混合燃料は、この領域で微粉炭と空気との混合が促進されると共に、微粉炭濃度分布が一様化される。

【0077】

このように実施例２のボイラにあっては、微粉炭供給管２６を流れる微粉炭を燃焼バーナにおける中心部側に誘導するガイド部材９１を設けている。従って、燃焼バーナが噴射する混合燃料の噴流は、中心部側で微粉炭濃度が高くなり、噴流の中心部で安定した火炎を形成することができると共に、安定した着火を可能とすることができる。

【0078】

実施例２のボイラでは、各突起部９６及び各連結部９７を混合燃料の流れ方向における上流側に向けて先細となる四角柱形状としている。従って、混合燃料が各突起部９６や各連結部９７に衝突したとき、微粉炭がこの突起部９６や連結部９７に堆積することはなく、混合燃料の適正な流れを確保することができる。また、各突起部９６及び各連結部９７が混合燃料の流れ方向に向けて先細形状であることから、微粉炭の衝突による磨耗を抑制することができる。

【0079】

なお、上述した実施例では、円筒の微粉炭供給管に対して円筒のガイド部材としたが、角筒の微粉炭供給管に対して角筒のガイド部材としてもよく、円筒の微粉炭供給管に対して角筒のガイド部材としてもよい。また、ガイド部材を周方向に連続した円筒形状としたが、周方向に複数に分割した湾曲板や平坦板としてもよい。

【0080】

また、上述した実施例では、本発明のボイラを石炭焚きボイラとしたが、燃料としては、バイオマスや石油コークスを使用するボイラであってもよい。

【符号の説明】

【0081】

１０ 石炭焚きボイラ
１１ 火炉
１２ 燃焼装置
２１，２２，２３，２４，２５ 燃焼バーナ
２６，２７，２８，２９，３０ 微粉炭供給管（燃料ガス供給通路）
３１，３２，３３，３４，３５ 微粉炭機
３６ 風箱
６４ キッカ
７１ 第１ノズル
７２ 第２ノズル
８１ ガイド部材
８２ ガイド本体
８３ 中央通過開口部
８４ 傾斜面
８５ 外側通過開口部
８６ 突起部
８７ 連結部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】