特開 2023-160353 粉状燃料バーナ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023160353

(43)【公開日】2023-11-02

(54)【発明の名称】粉状燃料バーナ

(51)【国際特許分類】

   F23D 1/02 20060101AFI20231026BHJP

   F23D 17/00 20060101ALI20231026BHJP

   F23C 1/06 20060101ALI20231026BHJP

【ＦＩ】

F23D1/02 Z

F23D17/00 A

F23C1/06

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022070677

(22)【出願日】2022-04-22

(71)【出願人】

【識別番号】000000974

【氏名又は名称】川崎重工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000556

【氏名又は名称】弁理士法人有古特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】武藤 貞行

(72)【発明者】

【氏名】矢原 俊

(72)【発明者】

【氏名】丹羽 晶大

【テーマコード（参考）】

3K065

3K091

【Ｆターム（参考）】

3K065QA01

3K065QB03

3K065QB10

3K091AA01

3K091AA20

3K091BB02

3K091BB25

3K091CC12

(57)【要約】

【課題】 石油残渣燃料等の難燃性の粉状燃料が粉砕機から直接供給されても、着火性の向上を図ることができる粉状燃料バーナを提供する。
【解決手段】 ボイラの燃焼室に設置される粉状燃料バーナであって、粉状燃料と搬送用空気とを混合した混合気が搬送され、先端から混合気を燃焼室へ噴出する円筒状の混合気搬送管５１と、混合気搬送管５１の先端に設置された旋回羽根６４と、混合気の搬送方向において旋回羽根６４よりも上流寄りの混合気搬送管５１の中心軸線５ａ上に設置され、混合気搬送管５１と同心状で中心軸線方向に延びた円筒面６２ａを有する棒状の中央流れ阻害部６２と、中央流れ阻害部６２と旋回羽根６４との間の混合気搬送管５１の内壁面５１ｓに沿って設置され、混合気搬送管５１と同心状で中心軸線方向に延びた円筒状の内周面６３ａを有する筒状の周辺流れ阻害部６３と、を備えている。
【選択図】 図５

【特許請求の範囲】

【請求項1】

ボイラの燃焼室に設置される粉状燃料バーナであって、
粉状燃料と搬送用空気とを混合した混合気が搬送され、先端から混合気を前記燃焼室へ噴出する円筒状の混合気搬送管と、
前記混合気搬送管の先端に設置された旋回羽根と、
混合気の搬送方向において前記旋回羽根よりも上流寄りの前記混合気搬送管の中心軸線上に設置され、前記混合気搬送管と同心状で前記中心軸線方向に延びた円筒面を有する棒状の中央流れ阻害部と、
前記中央流れ阻害部と前記旋回羽根との間の前記混合気搬送管の内壁面に沿って設置され、前記混合気搬送管と同心状で前記中心軸線方向に延びた円筒状の内周面を有する筒状の周辺流れ阻害部と、
を備えた粉状燃料バーナ。

【請求項2】

前記中央流れ阻害部の前記円筒面の直径が、前記周辺流れ阻害部の前記円筒状の内周面の直径以上である、
請求項１に記載の粉状燃料バーナ。

【請求項3】

前記中央流れ阻害部は、前記円筒面の両端に、前記円筒面の端から前記中心軸線方向に突出し円錐の側面形状をなす曲面を有し、前記曲面と前記中心軸線とのなす角度が２０度以下であり、
前記周辺流れ阻害部は、前記円筒状の内周面の両端に、前記内周面の端から前記中心軸線方向に突出して前記混合気搬送管の内壁面に繋がり円錐台の側面形状をなす曲面を有し、前記曲面と前記混合気搬送管の内壁面とのなす角度が２０度以下である、
請求項１または２に記載の粉状燃料バーナ。

【請求項4】

前記中央流れ阻害部は、前記中心軸線方向の位置を調整可能に構成された、
請求項１または２に記載の粉状燃料バーナ。

【請求項5】

前記旋回羽根は、
前記混合気搬送管と同心状で前記混合気搬送管の先端にかつ前記混合気搬送管の内側に設置され、前記周辺流れ阻害部の前記円筒状の内周面の直径以上の内径を有する円筒部と、
前記円筒部の外周面に取り付けられた複数の羽根とを備えた、
請求項１または２に記載の粉状燃料バーナ。

【請求項6】

前記粉状燃料は、石油残渣燃料、バイオマス燃料、または、バイオマスと微粉炭との混合燃料である、
請求項１または２に記載の粉状燃料バーナ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、ボイラ等に用いられる粉状燃料バーナに関する。

【背景技術】

【0002】

ボイラ等に用いられ、粉状燃料を燃焼する粉状燃料バーナ（以下、単に「バーナ」とも言う）として、例えば特許文献１に記載の微粉炭燃焼装置が挙げられる。この微粉炭燃焼装置は、筒状体を微粉炭通路とし、筒状体を囲むように２次空気通路、３次空気通路が設けられ、筒状体内に１以上のベンチュリー部が設けられている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開昭５８－２２４２０７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

上記のように、微粉炭を燃料にする場合には、粉砕機で石炭を粉砕した微粉炭を搬送用空気と混合し、この混合気を粉砕機から直接バーナへ供給する直接燃焼方式が採用されている。

【0005】

近年、石油コークス等の石油残渣を燃料に利用することが考えられている。石油残渣燃料は固定炭素を多く含むため、微粉炭と比較して燃えにくい難燃性の粉状燃料である。この石油残渣燃料のように難燃性の粉状燃料の良好な着火性を得るためには、バーナからボイラの燃焼室へ供給される混合気の空燃比であるＡ／Ｆ（＝燃料搬送用空気量[Nm³/h]／燃料流量[t/h]）を微粉炭の場合よりも小さくする必要がある。

【0006】

ところが、従来式の粉砕機から供給される混合気のＡ／Ｆは微粉炭には適しているが、難燃性の粉状燃料には適していない。そこで、粉砕機とバーナとの間に、混合気を固気分離して一時的に粉状燃料を貯蔵する貯槽等を設置し、難燃性の粉状燃料に適したＡ／Ｆとなるように貯槽から送出される粉状燃料に搬送用空気を加えた混合気を生成してバーナへ供給する間接燃焼方式の構成が考えられる。このような間接燃焼方式の場合には、直接燃焼方式の場合に比べて固気分離装置および貯槽等の追加設備が必要となり、設備コストの増加が避けられない。

【0007】

本開示は上記のような課題を解決するためになされたもので、石油残渣燃料等の難燃性の粉状燃料が粉砕機から直接供給されても、着火性の向上を図ることができる粉状燃料バーナを提供することを目的としている。

【課題を解決するための手段】

【0008】

上記目的を達成するために、本開示のある態様に係る粉状燃料バーナは、ボイラの燃焼室に設置される粉状燃料バーナであって、粉状燃料と搬送用空気とを混合した混合気が搬送され、先端から混合気を前記燃焼室へ噴出する円筒状の混合気搬送管と、前記混合気搬送管の先端に設置された旋回羽根と、混合気の搬送方向において前記旋回羽根よりも上流寄りの前記混合気搬送管の中心軸線上に設置され、前記混合気搬送管と同心状で前記中心軸線方向に延びた円筒面を有する棒状の中央流れ阻害部と、前記中央流れ阻害部と前記旋回羽根との間の前記混合気搬送管の内壁面に沿って設置され、前記混合気搬送管と同心状で前記中心軸線方向に延びた円筒状の内周面を有する筒状の周辺流れ阻害部と、を備えている。

【発明の効果】

【0009】

本開示は、以上に説明した構成を有し、石油残渣燃料等の難燃性の粉状燃料が粉砕機から直接供給されても、着火性の向上を図ることができる粉状燃料バーナを提供することができるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】図１は、本実施形態に係る粉状燃料バーナを備えたボイラを含む燃焼システムの一例を示す概略図である。

【図2】図２は、本実施形態に係る粉状燃料バーナの一例を示す概略断面図である。

【図3】図３は、図２におけるＡ－Ａ断面図である。

【図4】図４は、混合気搬送管の基端側から視た旋回羽根の一例を示す図である。

【図5】図５は、別の旋回羽根を用いた粉状燃料バーナの要部を示す概略断面図である。

【図6】図６は、別の旋回羽根を用いた粉状燃料バーナの要部を示す概略断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、本開示の好ましい実施の形態を、図面を参照しながら説明する。なお、以下では全ての図面を通じて同一又は相当する要素には同一の参照符号を付して、その重複する説明を省略する。また、図面は理解しやすくするために、それぞれの構成要素を模式的に示したもので、形状及び寸法比等については正確な表示ではない場合がある。

【0012】

（実施形態）
図１は、本実施形態に係る粉状燃料バーナを備えたボイラを含む燃焼システムの一例を示す概略図である。

【0013】

図１に示す燃焼システムは、燃料供給装置２０とボイラ１００とを備えている。燃料供給装置２０は、燃料貯槽２１と計量フィーダ２２と粉砕機２３とを備える。燃料貯槽２１には、例えば石油コークス等の石油残渣等の難燃性の燃料が貯留される。燃料貯槽２１に貯留されている燃料は計量フィーダ２２に供給され、計量フィーダ２２から所定重量の燃料が粉砕機２３に供給される。粉砕機２３は、計量フィーダ２２から供給された燃料を粉砕して粉状にし、この粉状燃料と搬送用空気とを混合した混合気をボイラ１００の粉状燃料バーナ５へ供給する。この粉砕機２３から粉状燃料バーナ５へ供給される混合気の空燃比であるＡ／Ｆは１．８程度である。

【0014】

ボイラ１００は、倒立型の堅型炉として構成されている。ボイラ１００は、例えば長方形断面の筒状に形成された燃焼室１と、当該燃焼室１にガス流出口１１を介して接続される煙道１２とを備えている。

【0015】

燃焼室１は、上端部に形成される高温還元燃焼室２と、高温還元燃焼室２の下方に形成される低温酸化燃焼室３と、高温還元燃焼室２と低温酸化燃焼室３とを互いに接続する絞り部４とを有している。絞り部４は、燃焼室１の他の部分に比べて水平断面積を２０～５０％減少させた流路である。

【0016】

高温還元燃焼室２の壁は、所定の高温の炉内温度に耐えうる耐火材６で覆われている。高温還元燃焼室２の対向する２つの側壁の各々には、複数の粉状燃料バーナ５が配設されている。本例では、粉状燃料バーナ５が８つ設けられている。８つのバーナ５は、それぞれ、火炎軸が正対しないように、且つ、軸平行となるように配されている。高温還元燃焼室２では、バーナ５から供給される燃料が、高温の還元雰囲気中で初期燃焼される。ここで発生する燃焼ガスは、新たに供給される燃料により燃焼ガスが増加するため、高温還元燃焼室２から押し出されて絞り部４を通って低温酸化燃焼室３へ流下する。

【0017】

低温酸化燃焼室３の側壁は水冷壁構造になっており、高温還元燃焼室２から絞り部４を通って流下した高温の燃焼ガスが冷却される。低温酸化燃焼室３には、絞り部４から下方へ離間した炉壁に、二段燃焼用空気を供給する複数の空気ノズル７が単段あるいは複数段配設されている。空気ノズル７より下方の二段燃焼領域１０において、空気ノズル７から供給される空気によって、燃焼ガス中の未燃ガスを低温の酸化雰囲気中で二段燃焼させる。炉底に溜まった燃焼灰は、灰排出口８から炉外へ排出される。

【0018】

二段燃焼領域１０の下方側面に、煙道１２に通じるガス流出口１１が設けられている。二段燃焼領域１０で生じた燃焼ガスはＵ字状に流れを反転させて煙道１２に流入する。煙道１２には、蒸気過熱器管１３とエコノマイザ１４とが設けられている。煙道１２に流入した燃焼ガスは、蒸気過熱器管１３及びエコノマイザ１４でボイラ水と熱交換を行い、後処理工程に供給される。また、燃焼ガスに同伴する燃焼灰は灰排出口１５から排出される。

【0019】

このボイラ１００では、粉状燃料バーナ５から供給された燃料が、高温還元燃焼室２において高温還元雰囲気で初期燃焼され、さらに低温酸化燃焼室３において低温酸化雰囲気で二段燃焼されることにより、ＮＯｘ発生量が低減される。

【0020】

図２は、本実施形態に係る粉状燃料バーナ５の一例を示す概略断面図である。図３は、図２におけるＡ－Ａ断面図である。

【0021】

図２に示す粉状燃料バーナ５は、粉砕機２３から供給される混合気が搬送される円筒状の混合気搬送管５１および風箱５２を備える。風箱５２は、２次空気を高温還元燃焼室２へ供給する２次空気供給路５３と、旋回ベーン５５で旋回された３次空気を高温還元燃焼室２へ供給する３次空気供給路５４とを備えている。つまり、混合気搬送管５１の先端から混合気が高温還元燃焼室２へ噴出され、混合気搬送管５１の先端の周囲から燃焼用空気である２次空気および３次空気が高温還元燃焼室２へ供給される。

【0022】

また、混合気搬送管５１の先端には、保炎板５１ａが混合気搬送管５１と一体化して配設されている。混合気搬送管５１の先端には旋回羽根６４および短い内筒６５が設置されている。混合気搬送管５１の基端は、エルボ管５８を介して粉砕機２３からの混合気が供給される混合気供給管５７に接続されている。また、混合気搬送管５１の中心軸線５ａ上にガンタイプの重油バーナまたはガスバーナからなる着火用バーナ６１が配置されている。

【0023】

旋回羽根６４は、着火用バーナ６１の先端付近に固定されている。図４は、混合気搬送管５１の基端側から視た旋回羽根６４の一例を示す図である。この旋回羽根６４は、着火用バーナ６１に取り付けられる円筒部６４ａと、平板よりなる複数の羽根６４ｂとを備えた周知のものであり、内筒６５の内側に配置される。内筒６５は、混合気搬送管５１と同心状で混合気搬送管５１の内側に設置されている。複数の羽根６４ｂは、円筒部６４ａの外周面に等間隔で、円筒部６４ａの中心線に対して所定の角度を有して取り付けられている。円筒部６４ａの中心線は中心軸線５ａと同一であり、円筒部６４ａは混合気搬送管５１と同心状に設置されている。

【0024】

この粉状燃料バーナ５では、ボイラ１００の運転開始時には、まず、着火用バーナ６１から噴出される重油またはガスが燃焼される。そして、高温還元燃焼室２が温められてから粉状燃料バーナ５から混合気が噴出され、混合気内の粉状燃料の燃焼が開始される。この後は、適時に着火用バーナ６１からの重油またはガスの噴出が停止され、粉状燃料バーナ５から噴出される混合気内の粉状燃料の燃焼が継続される。

【0025】

本実施形態の粉状燃料バーナ５は、混合気の搬送方向において旋回羽根６４よりも上流寄りの混合気搬送管５１の中心軸線５ａ上に棒状の中央流れ阻害部６２が設置されている。この中央流れ阻害部６２は、混合気搬送管５１と同心状で中心軸線５ａ方向に延びた円筒面６２ａを有している。また、中央流れ阻害部６２と旋回羽根６４との間の混合気搬送管５１の内壁面５１ｓに沿って筒状の周辺流れ阻害部６３が設置されている。この周辺流れ阻害部６３は、混合気搬送管５１と同心状で中心軸線５ａ方向に延びた円筒状の内周面６３ａを有している。

【0026】

この粉状燃料バーナ５によれば、混合気搬送管５１の内部を流れる混合気は、中央流れ阻害部６２によって管内周辺を流れた後、周辺流れ阻害部６３によって管内中央方向に向きを変えられて管内中央部分を中心軸線５ａ方向と同方向に流れる。その後、周辺流れ阻害部６３の設置領域を抜け出すと管内全体に広がって流れ、旋回羽根６４によって旋回されて燃焼室１へ噴出される。ここで、混合気に含まれる粉状燃料の粒子は、周辺流れ阻害部６３の設置領域を中心軸線５ａ方向と同方向に直進して通過した後も、慣性力によって直進しようとするので、矢印Ｓ１で示すように混合気搬送管５１の中央部分には粉状燃料の濃度が高い混合気、つまりＡ/Ｆが小さい状態の混合気が流れ、旋回羽根６４を通過して燃焼室１の着火領域Ｒ１へ噴出される。また、矢印Ｓ２で示すように混合気搬送管５１の管壁近辺には粉状燃料の濃度が低い混合気つまりＡ/Ｆが大きい状態の混合気が流れる。よって、Ａ/Ｆが大きい状態の混合気が本バーナ５へ供給されても、燃焼室１へ噴出する混合気のＡ/Ｆを局所的に小さくすることができる。すなわち、石油残渣燃料等の難燃性の粉状燃料がその着火および燃焼に適したＡ/Ｆよりも大きい状態で粉砕機２３から直接供給されても、燃焼室１へ噴出する混合気のＡ/Ｆを局所的に小さくして粉状燃料の着火および燃焼に適したＡ/Ｆにすることができる。その結果、着火性の向上が図れ、安定した燃焼が可能になる。ちなみに、本例では、粉砕機２３から供給される混合気のＡ/Ｆは、１．８程度であるが、難燃性の粉状燃料の一例である石油コークスの着火および燃焼に適したＡ/Ｆは、１．５以下が好ましく、１．０程度がより好ましい。

【0027】

さらに、中央流れ阻害部６２および周辺流れ阻害部６３の詳細について、図５を参照して説明する。なお、図５は、上記旋回羽根６４とは異なる別の旋回羽根６６を用いた粉状燃料バーナ５の要部を示す概略断面図である。この図５の場合、図２の旋回羽根６４および内筒６５に代えて、旋回羽根６６を備えた構成であり、旋回羽根６６以外の構成は、図２に示す粉状燃料バーナ５と同様である。

【0028】

図５に示すように、中央流れ阻害部６２は円筒面６２ａの中心軸線５ａ方向の長さＬ１が一定値以上の所定長さである。これにより、円筒面６２ａの表面を通過した混合気に含まれる粉状粒子の流れ方向が中心軸線５ａの方向と平行になるようにしている。また、周辺流れ阻害部６３は円筒状の内周面６３ａの中心軸線５ａ方向の長さＬ２が一定値以上の所定長さである。これにより、内周面６３ａの表面を通過した混合気に含まれる粉状粒子の流れ方向が中心軸線５ａの方向と平行になるようにしている。

【0029】

また、中央流れ阻害部６２の円筒面６２ａの直径が、周辺流れ阻害部６３の円筒状の内周面６３ａの直径以上である。換言すれば、中央流れ阻害部６２の円筒面６２ａの直径と、混合気搬送管５１の内壁面５１ｓから周辺流れ阻害部６３の内周面６３ａまでの距離の２倍との合計が混合気搬送管５１の内径以上である。よって、混合気搬送管５１内を中心軸線５ａ方向から視た場合、例えば図３に示すように、中央流れ阻害部６２と周辺流れ阻害部６３との間に隙間が無いように見える。これにより、混合気搬送管５１内を流れる混合気の全てが、中央流れ阻害部６２及び周辺流れ阻害部６３によって流れ方向が規制されるので、混合気の流れを所望の流れとすることができ、燃焼室１へ噴出する混合気のＡ/Ｆを局所的に小さくすることに寄与する。

【0030】

また、中央流れ阻害部６２は、円筒面６２ａの両端に、円筒面６２ａの端から中心軸線５ａ方向に突出し円錐の側面形状をなす曲面６２ｂ，６２ｃを有する。この曲面６２ｂ，６２ｃと中心軸線５ａとのなす角度ｅ，ｆが２０度以下であることが好ましい。これにより、混合気搬送管５１内を流れる混合気が中央流れ阻害部６２を通過する前後において剥離渦の発生を抑制し、混合気の流れを所望の流れとすることができる。なお、曲面６２ｂは、円筒面６２ａの混合気の搬送方向における上流側の端から上流寄りに突出して形成され、曲面６２ｃは、円筒面６２ａの下流側の端から下流寄りに突出して形成されている。

【0031】

また、周辺流れ阻害部６３は、円筒状の内周面６３ａの両端に、内周面６３ａの端から中心軸線５ａ方向に突出して混合気搬送管５１の内壁面５１ｓに繋がり円錐台の側面形状をなす曲面６３ｂ，６３ｃを有する。この曲面６３ｂ，６３ｃと混合気搬送管５１の内壁面５１ｓとのなす角度ｇ，ｈが２０度以下であることが好ましい。これにより、混合気搬送管５１内を流れる混合気が周辺流れ阻害部６３を通過する前後において剥離渦の発生を抑制し、混合気の流れを所望の流れとすることができる。このように、混合気搬送管５１内の混合気の流れを所望の流れとすることができ、燃焼室１へ噴出する混合気のＡ/Ｆを局所的に小さくすることに寄与する。なお、曲面６３ｂは、内周面６３ａの混合気の搬送方向における上流側の端から上流寄りに突出して形成され、曲面６３ｃは、内周面６３ａの下流側の端から下流寄りに突出して形成されている。

【0032】

また、中央流れ阻害部６２は、中心軸線５ａ方向の位置を調整可能に構成されていてもよい。この場合、例えば、中央流れ阻害部６２を着火用バーナ６１に中心軸線５ａ方向に摺動自在に取り付け、中央流れ阻害部６２に操作レバーを接続し、この操作レバーを混合気搬送管５１の外部へ引き出して、操作レバーを中心軸線５ａ方向に移動可能な構成としてもよい。これにより、中央流れ阻害部６２を中心軸線５ａ方向に移動させて中央流れ阻害部６２の下流側曲面６２ｃと周辺流れ阻害部６３の上流側曲面６３ｂとの間隔を調整することができる。上記間隔を狭くするほど、周辺流れ阻害部６３を通過後の混合気中の粉状燃料の濃度が混合気搬送管５１のより中央に近い部分が高くなり、適切な濃度分布となるように上記間隔を調整することができる。

【0033】

なお、図５に示す旋回羽根６６は、混合気搬送管５１の先端にかつ混合気搬送管５１の内側に設置された円筒部６６ａと、平板よりなる複数の羽根６６ｂとを備えている。複数の羽根６６ｂは、円筒部６６ａの外周面に等間隔で、円筒部６６ａの中心線に対して所定の角度を有して取り付けられている。円筒部６６ａの中心線は中心軸線５ａと同一であり、円筒部６６ａは混合気搬送管５１と同心状に設置されている。つまり、旋回羽根６６は、概ね、前述の旋回羽根６４において円筒部６４ａの径を大きくした構成である。この旋回羽根６６の円筒部６６ａは、周辺流れ阻害部６３の円筒状の内周面６３ａの直径以上の内径を有している。

【0034】

例えば、図４に示す旋回羽根６４では、その中心に近い中央部分では複数の羽根６４ｂが込み入っている。この中央部分の旋回羽根６４によって着火領域Ｒ１の外側へ粉状燃料の多くの粒子がはじき飛ばされる場合には、図５に示す旋回羽根６６を用いることで、混合気搬送管５１の中心付近から粉状燃料の多くの粒子を着火領域Ｒ１へ供給することができる。よって、燃焼室１の着火領域Ｒ１へ供給される混合気のＡ/Ｆを局所的に小さくすることに寄与する。

【0035】

また、図６は、上記旋回羽根６４，６６とは異なる別の旋回羽根６７を用いた粉状燃料バーナ５の要部を示す概略断面図である。この旋回羽根６７は、概ね、図２に示す旋回羽根６４において、羽根６４ｂの長さを長くすることにより径を大きくした構成であり、内筒６５は設置していない。場合によっては、このような旋回羽根６７を用いてもよい。

【0036】

なお、本実施形態において、着火用バーナ６１が混合気搬送管５１の内部ではなく、別途設置される場合には、着火用バーナ６１に代えて、中心軸線５ａ上に中心軸棒を設置し、その中心軸棒に中央流れ阻害部６２が取り付けられていてもよい。この場合、図２、図６の旋回羽根６４，６７も上記中心軸棒に取り付けられていてもよい。

【0037】

また、本実施形態における難燃性の粉状燃料は、微粉炭よりも燃えにくい石油残渣燃料、バイオマス燃料、または、バイオマスと微粉炭との混合燃料であってもよい。

【0038】

上記説明から、当業者にとっては、本開示の多くの改良や他の実施形態が明らかである。従って、上記説明は、例示としてのみ解釈されるべきであり、本開示を実行する最良の態様を当業者に教示する目的で提供されたものである。本開示の精神を逸脱することなく、その構造及び／又は機能の詳細を実質的に変更できる。

【0039】

（まとめ）
本開示の第１態様に係る粉状燃料バーナは、ボイラの燃焼室に設置される粉状燃料バーナであって、粉状燃料と搬送用空気とを混合した混合気が搬送され、先端から混合気を前記燃焼室へ噴出する円筒状の混合気搬送管と、前記混合気搬送管の先端に設置された旋回羽根と、混合気の搬送方向において前記旋回羽根よりも上流寄りの前記混合気搬送管の中心軸線上に設置され、前記混合気搬送管と同心状で前記中心軸線方向に延びた円筒面を有する棒状の中央流れ阻害部と、前記中央流れ阻害部と前記旋回羽根との間の前記混合気搬送管の内壁面に沿って設置され、前記混合気搬送管と同心状で前記中心軸線方向に延びた円筒状の内周面を有する筒状の周辺流れ阻害部と、を備えている。

【0040】

この構成によれば、混合気搬送管の内部を流れる混合気は、中央流れ阻害部によって管内周辺を流れた後、周辺流れ阻害部によって管内中央方向に向きを変えられて管内中央部分を中心軸線方向と同方向に流れる。その後、周辺流れ阻害部の設置領域を抜け出すと管内全体に広がって流れ、旋回羽根によって旋回されて燃焼室へ噴出される。ここで、混合気に含まれる粉状燃料の粒子は、周辺流れ阻害部の設置領域を中心軸線方向と同方向に直進して通過した後も、慣性力によって直進しようとするので、混合気搬送管の中央部分には粉状燃料の濃度が高く、他の部分の濃度が低い状態となって旋回羽根を通過して燃焼室へ噴出される。よって、Ａ/Ｆが大きい状態の混合気が本バーナへ供給されても、燃焼室へ噴出する混合気のＡ/Ｆを局所的に小さくすることができる。すなわち、石油残渣燃料等の難燃性の粉状燃料がその着火および燃焼に適したＡ/Ｆよりも大きい状態で粉砕機から直接供給されても、燃焼室へ噴出する混合気のＡ/Ｆを局所的に小さくして粉状燃料の着火および燃焼に適したＡ/Ｆにすることができる。その結果、着火性の向上が図れ、安定した燃焼が可能になる。

【0041】

本開示の第２態様に係る粉状燃料バーナは、第１態様に係る粉状燃料バーナにおいて、前記中央流れ阻害部の前記円筒面の直径が、前記周辺流れ阻害部の前記円筒状の内周面の直径以上である。これにより、混合気搬送管内を流れる混合気の全てが、中央流れ阻害部及び周辺流れ阻害部によって流れ方向が規制されるので、混合気の流れを所望の流れとすることができ、燃焼室へ噴出する混合気のＡ/Ｆを局所的に小さくすることに寄与する。

【0042】

本開示の第３態様に係る粉状燃料バーナは、第１または第２態様に係る粉状燃料バーナにおいて、前記中央流れ阻害部は、前記円筒面の両端に、前記円筒面の端から前記中心軸線方向に突出し円錐の側面形状をなす曲面を有し、前記曲面と前記中心軸線とのなす角度が２０度以下であり、前記周辺流れ阻害部は、前記円筒状の内周面の両端に、前記内周面の端から前記中心軸線方向に突出して前記混合気搬送管の内壁面に繋がり円錐台の側面形状をなす曲面を有し、前記曲面と前記混合気搬送管の内壁面とのなす角度が２０度以下である。これにより、混合気搬送管内を流れる混合気が中央流れ阻害部を通過する前後において剥離渦の発生を抑制するとともに、周辺流れ阻害部を通過する前後において剥離渦の発生を抑制する。このように、混合気搬送管内において剥離渦の発生を抑制し混合気の流れを所望の流れとすることができ、燃焼室へ噴出する混合気のＡ/Ｆを局所的に小さくすることに寄与する。

【0043】

本開示の第４態様に係る粉状燃料バーナは、第１～第３のいずれかの態様に係る粉状燃料バーナにおいて、前記中央流れ阻害部は、前記中心軸線方向の位置を調整可能に構成されている。これにより、中央流れ阻害部を中心軸線方向に移動させて中央流れ阻害部と周辺流れ阻害部との間隔を調整することができる。上記間隔を狭くするほど、周辺流れ阻害部を通過後の混合気中の粉状燃料の濃度が混合気搬送管のより中央に近い部分が高くなり、適切な濃度分布となるように上記間隔を調整することができる。

【0044】

本開示の第５態様に係る粉状燃料バーナは、第１～第４のいずれかの態様に係る粉状燃料バーナにおいて、前記旋回羽根は、前記混合気搬送管と同心状で前記混合気搬送管の先端にかつ前記混合気搬送管の内側に設置され、前記周辺流れ阻害部の前記円筒状の内周面の直径以上の内径を有する円筒部と、前記円筒部の外周面に取り付けられた複数の羽根とを備えている。これにより、混合気搬送管の中心付近から粉状燃料の多くの粒子を燃焼室へ供給することができ、燃焼室へ噴出する混合気のＡ/Ｆを局所的に小さくすることに寄与する。

【0045】

本開示の第６態様に係る粉状燃料バーナは、第１～第５のいずれかの態様に係る粉状燃料バーナにおいて、前記粉状燃料は、石油残渣燃料、バイオマス燃料、または、バイオマスと微粉炭との混合燃料である。

【符号の説明】

【0046】

１ ボイラの燃焼室
５ 粉状燃料バーナ
５１ 混合気搬送管
６２ 中央流れ阻害部
６２ａ 中央流れ阻害部の円筒面
６３ 周辺流れ阻害部
６３ａ 周辺流れ阻害部の内周面
６４，６６，６７ 旋回羽根
６６ａ 旋回羽根の円筒部
６６ｂ 旋回羽根の羽根

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】