JP5332389B2 - 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路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、微粉炭粉砕機（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。

前記火炉１に於いて、微粉炭が１段燃焼用空気と共に前記微粉炭バーナ群２より噴出され燃焼し、更に、前記オーバエアポート群４から２段燃焼用空気が噴出され、燃焼ガスが前記２段燃焼用空気と混合され、ＮＯｘが還元されると共に燃焼ガス中の固形未燃分（チャー）の燃焼が促進され、更にＣＯガスが燃焼する様になっている。

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路８には、それぞれ風量調整用のダンパ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。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に送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送給される。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、前記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に取込まれた前記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、風量調整で前記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、前記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、前記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て調整が必要である。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、或はベーン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。

特開昭５８−１２７００５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端板と、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、前記スライドダンパをスライドさせる駆動手段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り板と、仕切られた小円筒状空間の少なくとも１つに円周方向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前記空気ベーンとを設けた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内、前記空気ベーンが設けられていない小円筒状空間に圧損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、少なくとも前記空気ベーンが設けられていない小円筒状空間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り板により、３以上の小円筒状空間に分割され、１つを除く小円筒状空間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。

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。

又本発明は、前記円筒状空間の中心部で前記ノズル本体の周囲に補助空気導入路が形成されると共に前記円筒状空間に隣接して補助円筒状空間が形成され、該補助円筒状空間は前記補助空気導入路に連通すると共に外周面が前記ウインドボックスに開口し、前記補助円筒状空間に該補助円筒状空間の円周に沿って所定の間隔で補助空気ベーンが設けられたバーナに係るものである。

更に又本発明は、前記補助円筒状空間を囲繞し、スライド可能な補助スライドダンパを設け、該補助スライドダンパによって前記補助円筒状空間の開口を調整可能とし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端板と、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、前記スライドダンパをスライドさせる駆動手段を具備するので、空気ベーンは固定的に設けられ、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である。

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り板と、仕切られた小円筒状空間の少なくとも１つに円周方向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前記空気ベーンとを設けたので、旋回を与えた２次空気と旋回のない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内、前記空気ベーンが設けられていない小円筒状空間に圧損調整手段を設けたので、２次空気に旋回を与えた場合と旋回のない場合とで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、少なくとも前記空気ベーンが設けられていない小円筒状空間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、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り板により、３以上の小円筒状空間に分割され、１つを除く小円筒状空間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。

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。

又本発明によれば、前記円筒状空間の中心部で前記ノズル本体の周囲に補助空気導入路が形成されると共に前記円筒状空間に隣接して補助円筒状空間が形成され、該補助円筒状空間は前記補助空気導入路に連通すると共に外周面が前記ウインドボックスに開口し、前記補助円筒状空間に該補助円筒状空間の円周に沿って所定の間隔で補助空気ベーンが設けられたので、２次空気の中心部に補助空気の供給が可能となり、精度の高い燃焼制御が可能となる。

更に又本発明によれば、前記補助円筒状空間を囲繞し、スライド可能な補助スライドダンパを設け、該補助スライドダンパによって前記補助円筒状空間の開口を調整可能としたので、補助空気量の調整が可能となり、より高精度の燃焼制御が可能となる等の優れた効果を発揮する。

以下、図面を参照しつつ本発明を実施する為の最良の形態を説明する。

図１は第１の実施の形態を示し、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、その説明の詳細を省略する。

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によって旋回流が与えられ、スロート１３に向って流出する。

次に、図２を参照して前記空気調整装置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。

前記炉壁外面３９と前記端板３７との間にリング状の仕切り板３８が設けられ、該仕切り板３８の外径は前記端板３７と同径となっている。前記仕切り板３８と前記炉壁外面３９との間に空気ベーン４１が円周方向所定間隔で設けられ、該空気ベーン４１の内端は前記仕切り板３８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。

前記空気ベーン４１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、前記空気ベーン４１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、傾斜角αは２５°±１０°の範囲で設定される。

尚、前記空気ベーン４１は、前記端板３７と前記仕切り板３８との間に設けられてもよい。

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４２を形成し、該円筒状空間４２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４２の外周部は前記仕切り板３８によって炉内側空気導入室４６と炉外側空気導入室４７に仕切られ、前記炉内側空気導入室４６と前記炉外側空気導入室４７とは内周部で連通する。

前記円筒状空間４２と同心であり、該円筒状空間４２を囲繞する様に短円筒状のスライドダンパ４３が設けられる。該スライドダンパ４３の幅（軸長）は、少なくとも前記仕切り板３８と前記端板３７間の距離以上であり、該端板３７、前記仕切り板３８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、油圧シリンダ等のアクチュエータ４４が設けられ、該アクチュエータ４４はロッド４５を介して前記スライドダンパ４３に連結され、前記アクチュエータ４４の駆動により、前記スライドダンパ４３がスライドする様になっている。前記アクチュエータ４４、前記ロッド４５は、前記スライドダンパ４３をスライドさせる為の駆動手段を構成する。

次に、第１の実施の形態の作動について説明する。

前記２次空気３４に旋回を与えて燃焼に供する場合は、前記アクチュエータ４４により、前記スライドダンパ４３を後退（反炉心側に移動）させ、前記端板３７と前記仕切り板３８間を閉塞する。前記２次空気３４は、前記空気ベーン４１を通過し、該空気ベーン４１を通過する過程で、旋回が与えられ、旋回流として前記スロート１３に流出する。この状態では旋回強さは、最大となる。

前記２次空気３４に旋回流を与えない場合は、前記アクチュエータ４４により前記スライドダンパ４３を前進させ、該スライドダンパ４３により前記仕切り板３８と前記炉壁外面３９間を閉塞する。前記２次空気３４は、前記空気ベーン４１への流入が阻止され、前記炉外側空気導入室４７、前記円筒状空間４２を経て旋回が与えられない状態で、前記スロート１３に流出する。

前記２次空気３４の旋回強さを調整する場合は、前記スライドダンパ４３を図１に示す様に、中間位置とし、前記炉内側空気導入室４６及び前記炉外側空気導入室４７それぞれを部分的に開口する。

前記２次空気３４の一部は前記炉内側空気導入室４６に流入し、残部は前記炉外側空気導入室４７に流入する。前記炉内側空気導入室４６に流入した２次空気３４は、前記空気ベーン４１によって旋回流が与えられ、前記炉外側空気導入室４７に流入した２次空気３４は旋回流が与えられずに前記炉内側空気導入室４６から流出する２次空気３４と合流する。

旋回流のない２次空気３４が合流することで、前記炉内側空気導入室４６からの２次空気３４の旋回流の強さが相殺され、前記スロート１３へは旋回強さが弱められた旋回流が供給される。

而して、前記スライドダンパ４３の位置を調整することで、旋回流最大から旋回流なしの２次空気３４を供給することができ、前記微粉炭バーナ１５の燃焼状態を調整することができる。

又、上記した微粉炭バーナ１５に於いて、前記空気ベーン４１は固定的に設けられており、該空気ベーン４１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４３と前記ロッド４５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、前記アクチュエータ４４が与える変位は正確に前記スライドダンパ４３に伝達され、該スライドダンパ４３の位置調整で、経時的に精度が低下することもない。

尚、上記第１の実施の形態に於いて、前記炉外側空気導入室４７を省略し、前記空気ベーン４１を端板３７と前記炉壁外面３９間に設け、前記スライドダンパ４３の軸長を前記炉内側空気導入室４６の軸長と等しくし、前記スライドダンパ４３の移動により開口量を調整し、２次空気３４の供給風量を調整する様にしてもよい。

図３は、第２の実施の形態を示している。尚、図３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の実施の形態では、前記炉外側空気導入室４７が開口する周面に、パンチングメタル、網等の多孔部材４８を設けたものである。

該多孔部材４８を設けていない状態では、前記炉内側空気導入室４６に流入した２次空気３４は前記空気ベーン４１を通過することで圧力損失があり、前記炉外側空気導入室４７に流入した２次空気３４は無抵抗であるので、圧力損失はない。この為、前記炉内側空気導入室４６を閉塞した場合と、前記炉外側空気導入室４７を閉塞した場合とでは、供給風量が変化する。この為、スライドダンパ４３による空気調整に合わせて、１次空気２４の供給側で、送風流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に相当）により、風量や圧力を調整する必要がある。

圧損調整手段である前記多孔部材４８を設け、該多孔部材４８による圧損を前記空気ベーン４１による圧損と同等とすることで、前記スライドダンパ４３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。

図４は、第３の実施の形態を示している。尚、図４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３の実施の形態では、前記スライドダンパ４３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４３は、第１スライドダンパ４３ａと第２スライドダンパ４３ｂによって構成され、前記第１スライドダンパ４３ａと前記第２スライドダンパ４３ｂ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、前記第１スライドダンパ４３ａ、前記第２スライドダンパ４３ｂは、それぞれ第１アクチュエータ４４ａ、第２アクチュエータ４４ｂに連結され、前記第１アクチュエータ４４ａ、前記第２アクチュエータ４４ｂによって独立して駆動可能としたものである。

次に、図５により第３の実施の形態の作動態様を説明する。

前記第１スライドダンパ４３ａと前記第２スライドダンパ４３ｂとを重合させ、前記第１スライドダンパ４３ａと前記第２スライドダンパ４３ｂとを同期させ、一体に移動させれば、第１の実施の形態と同様な作動が得られる（図５（Ｂ）、図５（Ｃ）参照）。

次に、前記第１スライドダンパ４３ａにより炉内側空気導入室４６を閉塞し、前記第２スライドダンパ４３ｂにより炉外側空気導入室４７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５（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、制御系の簡素化が図れる。

又、前記第１スライドダンパ４３ａと前記第２スライドダンパ４３ｂ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４６、前記炉外側空気導入室４７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。

図６は、第４の実施の形態を示している。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、スライドダンパ４３を駆動するアクチュエータ４４については図示を省略する。

第４の実施の形態では、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の実施の形態に係る前記空気調整装置３６では、円筒状空間４２に仕切り板３８ａ，３８ｂ，３８ｃを設け、前記円筒状空間４２を軸心方向に４等分し、炉内側空気導入室４６ａ，４６ｂ，４６ｃ及び炉外側空気導入室４７を形成したものである（図７参照）。

又、前記炉内側空気導入室４６ａ，４６ｂ，４６ｃにはそれぞれ空気ベーン４１ａ，４１ｂ，４１ｃを設け、該各空気ベーン４１ａ，４１ｂ，４１ｃの傾斜角αａ，αｂ，αｃを、αａ＜αｂ＜αｃ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４３は３分割構造とし、前記円筒状空間４２の１／４の軸長のスライドダンパ４３ａ，４３ｂ、前記円筒状空間４２の１／２の軸長のスライドダンパ４３ｃから構成されている。

又、前記スライドダンパ４３ａ，４３ｂ，４３ｃ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４３ａ，４３ｂ，４３ｃ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７（Ａ）は空気調整装置３６の全開状態を示し、前記スライドダンパ４３ａ，４３ｂ，４３ｃを全て前記空気調整装置３６の開口部から後退させたものである。

又、図７（Ｂ）は該空気調整装置３６の全閉状態を示し、前記スライドダンパ４３ａ，４３ｂにより前記炉内側空気導入室４６ａ，４６ｂを閉塞し、前記スライドダンパ４３ｃにより前記炉内側空気導入室４６ｃ、前記炉外側空気導入室４７を閉塞したものである。

図７（Ｃ）に示される様に、前記スライドダンパ４３ａ，４３ｂを前記スライドダンパ４３ｃに重合させると、前記炉内側空気導入室４６ａ，４６ｂが開口され、前記空気ベーン４１ａ，４１ｂ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４１ａ，４１ｂとは傾斜角度が異なるので、該空気ベーン４１ａ，４１ｂ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４３ａ，４３ｂを前記スライドダンパ４３ｃに重合させたまま一体に炉内側に移動させ、前記炉内側空気導入室４６ａ，４６ｂを閉塞し、前記炉外側空気導入室４７、前記炉内側空気導入室４６ｃを開口すると、前記炉外側空気導入室４７を経て旋回のない２次空気３４と前記空気ベーン４１ｃで弱く旋回が与えられた２次空気３４とが合流して前記スロート１３に導入される。

図７（Ｄ）に示される様に、図７（Ｃ）の状態から前記スライドダンパ４３ａ，４３ｂの何れか一方（図示ではスライドダンパ４３ａ）で、前記炉内側空気導入室４６ｂを閉塞すると、前記炉内側空気導入室４６ａのみが開口され、前記空気ベーン４１ａで最大の旋回が与えられた２次空気３４が前記スロート１３に供給される。

図７（Ｄ）の状態で、前記スライドダンパ４３ａのみを後退させると、開口幅Ｗが拡大し、供給風量が増大する。

図７（Ｅ）に示される様に、図７（Ｄ）の状態から前記スライドダンパ４３ａを前進させ、前記炉内側空気導入室４６ａを閉塞すると、前記炉内側空気導入室４６ｂのみが開口され、前記空気ベーン４１ｂ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７（Ｅ）の状態で、前記スライドダンパ４３ｂ，４３ｃを一体に後退させると、開口幅Ｗが拡大し、前記炉内側空気導入室４６ｂ、及び前記炉内側空気導入室４６ｃ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７（Ｆ）に示される様に、図７（Ｅ）の状態から前記スライドダンパ４３ｂを前進させ、前記炉内側空気導入室４６ｂを閉塞し、前記スライドダンパ４３ｃを後退させて、前記炉内側空気導入室４６ｃを開口する。

２次空気３４は前記炉内側空気導入室４６ｃに流入し、前記空気ベーン４１ｃにより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、前記空気ベーン４１ｃの傾斜角は前記空気ベーン４１ａ，４１ｂの傾斜角に比べ大きい為、与えられる旋回力は最も小さい。

図７（Ｆ）の状態で、前記スライドダンパ４３ｃを後退させ、或は前記スライドダンパ４３ｂを前進させると、或は、前記スライドダンパ４３ｃを後退させると共に前記スライドダンパ４３ｂを前進させると開口幅Ｗが拡大し、前記炉内側空気導入室４６ｃ、及び前記炉内側空気導入室４６ｂ、前記炉外側空気導入室４７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７（Ｇ）に示される様に、図７（Ｆ）の状態から前記スライドダンパ４３ｃを前進させ、該スライドダンパ４３ｃにより、前記炉内側空気導入室４６ｃ，４６ｂを閉塞する様にすれば、前記炉外側空気導入室４７が開口する。

該炉外側空気導入室４７に流入した２次空気３４は旋回を与えられることなく、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４３ｃを前進させ、前記炉内側空気導入室４６ｃの一部を開口する。一部の２次空気３４が前記炉内側空気導入室４６ｃを通過し、前記空気ベーン４１ｃにより旋回を与えられ、前記炉外側空気導入室４７を通過した２次空気３４に合流する。

尚、第４の実施の形態に於いて、前記仕切り板３８ａ，３８ｂ，３８ｃを取除き、端板３７と炉壁外面３９間に連続した空気ベーン４１を掛渡して設け、該空気ベーン４１を炉心側で傾斜角を小さく後退するに従って漸次角度を大きく、反炉心側で傾斜角が９０°になる様に形成してもよい。又、前記スライドダンパ４３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は空気ベーン４１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。

又、第４の実施の形態では前記スライドダンパ４３を３等分したが、４等分以上としてもよい。

図８は、第５の実施の形態を示している。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。

第５の実施の形態は、上記した実施の形態に補助空気調整装置５１を追加したものである。該補助空気調整装置５１について説明する。

外筒ノズル１８の先端部に、該外筒ノズル１８と同心に補助空気ガイドダクト５２が設けられ、該補助空気ガイドダクト５２の後端は端板３７に取付けられている。前記補助空気ガイドダクト５２は、円筒状空間４２の中心部であり、前記外筒ノズル１８の周囲に円筒状の補助空気導入路５６を形成する。

前記端板３７に対向して補助空気調整用端板５３が設けられ、該補助空気調整用端板５３と前記端板３７との間には、前記円筒状空間４２に隣接する補助円筒状空間５４が画成され、該補助円筒状空間５４の外周面は開口され、ウインドボックス１４内部に連通している。

前記補助円筒状空間５４を開閉する補助スライドダンパ５５が、前記補助空気調整用端板５３に摺動自在に嵌合されている。前記ウインドボックス１４の外側面には、油圧シリンダ等のアクチュエータ５９が設けられ、該アクチュエータ５９はロッド５７を介して前記補助スライドダンパ５５に連結され、前記アクチュエータ５９の駆動により、前記補助スライドダンパ５５がスライドして前記補助円筒状空間５４が開閉される様になっている。

前記端板３７と前記補助空気調整用端板５３に掛渡って補助空気ベーン５８が円周方向所定間隔で設けられる。該補助空気ベーン５８は、前記空気ベーン４１と同様、円周等分割で且つ微粉炭バーナ１５の規模に対応し、１０枚〜４０枚程度の範囲で設けられ、前記補助空気ベーン５８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、傾斜角αは２５°±１０°の範囲で設定される（図２参照）。

次に、第５の実施の形態の作動について図９を参照して説明する。

図９が示す状態は、空気調整装置３６、前記補助空気調整装置５１の両方から燃焼用空気に旋回が与えられて供給される状態であり、スライドダンパ４３は後退されて炉外側空気導入室４７を閉塞し、前記補助スライドダンパ５５も後退され、前記補助円筒状空間５４が開口された状態となっている。

炉内側空気導入室４６に流入した２次空気３４は前記空気ベーン４１を通過することで旋回を与えられ、旋回流として、スロート１３に送給される。

ここで、前記スライドダンパ４３の位置を前進させることで、前記炉内側空気導入室４６の一部が閉塞され、前記炉外側空気導入室４７の一部が開放される。この状態では、無旋回流が前記炉内側空気導入室４６からの旋回流に合流するので、旋回流が弱められる。

２次空気３４の空気は、前記補助円筒状空間５４に流入し、前記補助空気ベーン５８により旋回が与えられ、前記補助空気導入路５６をへて前記空気調整装置３６によって送給される２次空気３４の内側から２次補助空気として噴出される。

ここで、前記補助スライドダンパ５５の位置により、前記補助円筒状空間５４の開口幅を調整でき、取込む２次空気３４の風量、即ち２次補助空気の供給量を調整することができる。

尚、前記２次補助空気の供給量を調整する必要がない場合は、前記補助スライドダンパ５５を省略してもよい。

前記補助空気調整装置５１に於いても、前記補助スライドダンパ５５は固定して設けられ、前記ロッド５７と前記補助スライドダンパ５５との連結部には、可動部分がなく、経時的にガタが増大することもなく、前記アクチュエータ５９が与える変位は正確に前記補助スライドダンパ５５に伝達される。

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。

本発明の第１の実施の形態に係る微粉炭用バーナを示す概略断面図である。 図１のＡ−Ａ矢視図である。 本発明の第２の実施の形態に係る微粉炭用バーナを示す概略断面図である。 本発明の第３の実施の形態に係る微粉炭用バーナを示す概略断面図である。 （Ａ）（Ｂ）（Ｃ）は、該第３の実施の形態に於ける作動を示す説明図である。 本発明の第４の実施の形態に係る微粉炭用バーナを示す概略断面図である。 （Ａ）（Ｂ）（Ｃ）（Ｄ）（Ｅ）（Ｆ）（Ｇ）は、該第４の実施の形態に於ける作動を示す説明図である。 本発明の第５の実施の形態に係る微粉炭用バーナを示す概略断面図である。 該第５の実施の形態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。 従来の微粉炭用バーナを示す概略断面図である。

符号の説明

１ 火炉
１２ 炉壁
１４ ウインドボックス
１５ 微粉炭バーナ
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 仕切り板
３９ 炉壁外面
４１ 空気ベーン
４２ 円筒状空間
４３ スライドダンパ
４４ アクチュエータ
４６ 炉内側空気導入室
４７ 炉外側空気導入室
４８ 多孔部材
５１ 補助空気調整装置
５３ 補助空気調整用端板
５４ 補助円筒状空間
５５ 補助スライドダンパ
５６ 補助空気導入路

Claims (9)

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端板と、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、
   前記円筒状空間を軸心方向に仕切る仕切り板と、仕切られた小円筒状空間の少なくとも１つに円周方向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、
   前記小円筒状空間の内、前記空気ベーンが設けられていない小円筒状空間に設けられた圧損調整手段と、
   前記スライドダンパをスライドさせる駆動手段とを具備することを特徴とするバーナ。
2. 前記スライドダンパの軸長は、少なくとも前記空気ベーンが設けられていない小円筒状空間を閉塞する長さを有している請求項１のバーナ。
3. 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２のバーナ。
4. 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３のバーナ。
5. 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２又は請求項３又は請求項４のバーナ。
6. 前記円筒状空間は複数の仕切り板により、３以上の小円筒状空間に分割され、１つを除く小円筒状空間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。
7. 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又は請求項６のバーナ。
8. 前記円筒状空間の中心部で前記ノズル本体の周囲に補助空気導入路が形成されると共に前記円筒状空間に隣接して補助円筒状空間が形成され、該補助円筒状空間は前記補助空気導入路に連通すると共に外周面が前記ウインドボックスに開口し、前記補助円筒状空間に該補助円筒状空間の円周に沿って所定の間隔で補助空気ベーンが設けられた請求項１のバーナ。
9. 前記補助円筒状空間を囲繞し、スライド可能な補助スライドダンパを設け、該補助スライドダンパによって前記補助円筒状空間の開口を調整可能とした請求項８のバーナ。

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