專利名稱：固體燃料焚燒燃燒器及固體燃料焚燒鍋爐的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及例如焚燒微粉炭等固體燃料(粉體燃料)的固體燃料焚燒燃燒器及固體燃料焚燒鍋爐。
背景技術：
一直以來，焚燒固體燃料的鍋爐有例如作為固體燃料焚燒微粉炭(煤炭)的微粉炭焚燒鍋爐。在這樣的微粉炭焚燒鍋爐中，公知的是旋轉燃燒鍋爐及對置燃燒鍋爐這兩種燃燒方式。其中，在焚燒微粉炭的旋轉燃燒鍋爐中，在和燃料的微粉炭一起從煤炭焚燒燃燒器(固體燃料焚燒燃燒器)投入的1次空氣的上下設置2次空氣投入用的2次空氣投入口， 對煤炭焚燒燃燒器周圍的2次空氣進行流量調整(例如，參照專利文獻1)。上述1次空氣是用于輸送燃料的微粉炭所需要的空氣量，因此在粉碎煤炭而形成為微粉炭的滾筒輾粉機裝置中限定空氣量。上述2次空氣吹入在旋轉燃燒鍋爐內用于形成火焰整體而所需要的空氣量。因而，旋轉燃燒鍋爐的2次空氣量大約是從微粉炭的燃燒所需要的整個空氣量中減去1次空氣量而得的量。另一方面，在對置燃燒鍋爐的燃燒器中，提出了在1次空氣(微粉炭供給)的外側導入2次空氣及3次空氣而進行空氣導入量的微調整的方案(例如，參照專利文獻2)。專利文獻1 專利第3679998號公報專利文獻2 特開2006-189188號公報另外，在上述現(xiàn)有的旋轉燃燒鍋爐中，在煤炭焚燒燃燒器的上下設置的2次空氣投入用的2次空氣投入口各有1根，無法進行從2次空氣投入口投入的2次空氣量的微調整。因此，在火焰的外周形成高溫氧殘存區(qū)域，尤其是在2次空氣集中的區(qū)域中，高溫氧殘存區(qū)域變強，成為使NOx產(chǎn)生量增加的主要原因，因此不是優(yōu)選的。另外，現(xiàn)有的煤炭焚燒燃燒器通常在燃燒器外周設置火焰穩(wěn)定機構(前端角度的調整、旋轉等)，進而，通常在稍微接近外周的位置設置2次空氣(或者3次空氣)的投入口。因此，在火焰的外周著火，在火焰的外周混合大量的空氣。其結果是，火焰外周的燃燒在火焰外周的高溫氧殘存區(qū)域中以氧濃度高的高溫狀態(tài)進行，因而，NOx在火焰外周產(chǎn)生。因而，在火焰外周的高溫氧殘存區(qū)域產(chǎn)生的NOx通過火焰的外周，因此與火焰內部比較，還原被延遲，這成為從煤炭焚燒鍋爐產(chǎn)生NOx的主要原因。另一方面，在對置燃燒鍋爐中，在旋轉作用下，在火焰外周著火，因此成為在火焰的外周也同樣地產(chǎn)生NOx的主要原因。在這樣的背景下，如上述現(xiàn)有的煤炭焚燒燃燒器及煤炭焚燒鍋爐所述，在焚燒粉體的固體燃料的固體燃料焚燒燃燒器及固體燃料焚燒鍋爐中，期望抑制在火焰的外周形成的高溫氧殘存區(qū)域，使從追加空氣投入部排出的最終的NOx產(chǎn)生量降低。

發(fā)明內容
本發(fā)明鑒于上述情況而提出，其目的在于，提供一種抑制(減弱)在火焰的外周形成的高溫氧殘存區(qū)域，能夠降低從追加空氣投入部排出的最終的NOx產(chǎn)生量。本發(fā)明為了解決上述課題，采用了下述的機構。本發(fā)明第一方式的固體燃料焚燒燃燒器用于分為燃燒器部和追加空氣投入部而進行低NOx燃燒的固體燃料焚燒鍋爐的所述燃燒器部，且將粉體的固體燃料及空氣向爐內投入，所述固體燃料焚燒燃燒器的特征在于，具備內部火焰穩(wěn)定的燃料燃燒器和火焰不穩(wěn)定的2次空氣投入口，且所述燃料燃燒器的空氣比設定為0. 85以上。根據(jù)這樣的本發(fā)明的第一方式的固體燃料焚燒燃燒器，由于具有內部火焰穩(wěn)定的燃料燃燒器和火焰不穩(wěn)定的2次空氣投入口，燃料燃燒器的空氣比設定為0. 85以上，因此例如與空氣比0.8的情況比較，追加空氣投入部的空氣量(追加空氣投入量)降低。其結果是，在追加空氣投入量減少的追加空氣投入部，最終的NOx產(chǎn)生量減少。通過采用內部火焰穩(wěn)定的燃料燃燒器及火焰不穩(wěn)定的2次空氣投入口，燃料燃燒器的著火被內部火焰穩(wěn)定強化，向火焰內部的空氣擴散變得良好，在火焰外周形成的氧殘存區(qū)域被抑制，由此能夠降低上述追加空氣投入量。即，在火焰的外周形成的高溫氧殘存區(qū)域被抑制，而且，在著火的強化作用下使火焰內產(chǎn)生NOx，進行有效的NOx還原，因此到達追加空氣投入部的NOx量減少。進而，在追加空氣投入部中，由于追加空氣投入量減少，因此在追加空氣投入部產(chǎn)生的NOx量也減少，其結果是，能夠使最終排出的NOx量降低。另外，采用火焰不穩(wěn)定的2次空氣投入口對降低在火焰外周產(chǎn)生的NOx量也是有效的。在上述固體燃料焚燒燃燒器中，所述燃料燃燒器的更優(yōu)選的空氣比是0. 9以上。在本發(fā)明的第一方式的固體燃料焚燒燃燒器中，優(yōu)選，所述燃料燃燒器將所述粉體燃料及空氣向爐內投入，所述2次空氣投入口在所述燃料燃燒器的上下及/或左右分別配置且具有空氣流量調整機構，在所述燃料燃燒器的流路前方部配置有一個或多個分離構件。根據(jù)這樣的固體燃料焚燒燃燒器，將粉體燃料及空氣向爐內投入的固體燃料焚燒燃燒器具有在燃料燃燒器的流路前方部配置的一個或多個分離構件，因此，分離構件在燃料燃燒器的出口開口中央附近作為內部火焰穩(wěn)定機構而發(fā)揮功能。利用該分離構件，能夠進行內部火焰穩(wěn)定，因此中央部變得進一步空氣不足，進行NOx還原。在本發(fā)明的第一方式的固體燃料焚燒燃燒器中，優(yōu)選，所述燃料燃燒器將所述粉體燃料及空氣向爐內投入，所述2次空氣投入口在所述燃料燃燒器的上下及/或左右分別配置且具有空氣流量調整機構，在所述燃料燃燒器的流路前方部配置有多個方向的分離構件。根據(jù)這樣的固體燃料焚燒燃燒器，將粉體燃料及空氣向爐內投入的固體燃料焚燒燃燒器具有在燃料燃燒器的流路前方部配置的多個方向的分離構件，因此能夠相對于燃料燃燒器的出口開口中央附近容易地設置作為內部火焰穩(wěn)定機構發(fā)揮功能的分離構件的交叉部。因此，在分離構件交叉的燃料燃燒器的出口開口中央附近，由于分割流路的分離構件的存在，粉體燃料及空氣的流動被攪亂。其結果是，空氣的混合 擴散被促進到火焰的內部，進而著火面被細分化，因此著火位置靠近火焰的中央，燃料的未燃部分被降低。即，氧容易狹縫構件容易進入火焰的中心部，因此抑制火焰外周的高溫氧殘存區(qū)域的形成而有效地進行內部著火。于是促進火焰內部的著火，由此與在火焰外周的高溫氧殘存區(qū)域著火的情況比較，在火焰內部進行迅速的還原，因此NOx的產(chǎn)生量降低。還有，在這樣的固體燃料焚燒燃燒器中，優(yōu)選不設置在現(xiàn)有燃燒器外周設置的火焰穩(wěn)定器，由此，能夠進一步抑制在火焰外周產(chǎn)生NOx。在本發(fā)明的第一方式的固體燃料焚燒燃燒器中，優(yōu)選，由所述分離構件形成的著火面長度(Lf)設定為大于所述燃料燃燒器的出口開口周長(L)，即(Lf > L)。若如此設定分離構件的長度，則與在火焰外周著火相比，由著火面長度(Lf)賦予的著火面變大，與火焰外周著火比較，內部著火被強化，促進火焰內部的迅速還原。進而，由于利用分離構件在內部對火焰進行細分化，因此能夠進行火焰內部的迅速燃燒。在上述固體燃料焚燒燃燒器中，優(yōu)選，所述分離構件配置為在所述燃料燃燒器的出口開口中央密集。因而，若內部火焰穩(wěn)定機構即分離構件的配置在出口開口的中央密集，則分離構件集中配置于燃料燃燒器的中央部，因此火焰中央部的著火被進一步促進，NOx在火焰內部產(chǎn)生而被迅速還原。另外，若使配置于中央的分離構件密集，則燃料燃燒器中央部的有效截面變小，因此分離構件的壓力損失相對變大。因而，在燃料燃燒器內部流動的粉體燃料及空氣的流速下降，能夠產(chǎn)生更迅速的著火。在上述固體燃料焚燒燃燒器中，優(yōu)選，所述2次空氣投入口被分割為各自具有空氣流量調整機構的獨立的多個流路。如此構成的固體燃料焚燒燃燒器能夠對投入火焰的外周的2次空氣量，在被分割為多個的各流路操作空氣流量調整機構而進行流量分配以將其控制為所希望的值。因而， 通過使投入火焰外周的2次空氣量適當化，能夠抑制或防止高溫氧殘存區(qū)域的形成。在本發(fā)明的第一方式的固體燃料焚燒燃燒器中，優(yōu)選，所述燃料燃燒器將所述粉體燃料及空氣向爐內投入，所述2次空氣投入口被分割為在所述燃料燃燒器的上下及/或左右分別配置并且各自具有空氣流量調整機構的獨立的多個流路，且在所述燃料燃燒器的流路前方部配置有分離構件。根據(jù)這樣的固體燃料焚燒燃燒器，由于具有將粉體燃料及空氣向爐內投入的燃料燃燒器和在該燃料燃燒器的上下及/或左右分別配置而具有空氣流量調整機構的2次空氣投入口，2次空氣投入口分割為各自具有空氣流量調整機構的獨立的多個流路，且具有在燃料燃燒器的流路前方部配置的分離構件，因此，能夠對投入火焰的外周的2次空氣量，在被分割為多個的各流路操作空氣流量調整機構而進行流量分配以將其控制為所希望的值。因而，通過使投入火焰外周的2次空氣量適當化，能夠抑制或防止高溫氧殘存區(qū)域的形成。另外，通過在燃料燃燒器的流路前方部設有分離構件，能夠使粉體燃料及空氣的流動產(chǎn)生紊亂而在火焰內部著火。其結果是，NOx在火焰內部產(chǎn)生，產(chǎn)生的NOx包含較多具有還原作用的烴類，在空氣不足的火焰內被迅速地還原。即，能夠利用分離構件強化內部火焰穩(wěn)定，防止或抑制高溫氧殘存區(qū)域的形成。
因而，在這樣的固體燃料焚燒燃燒器中，優(yōu)選不設置在現(xiàn)有燃燒器外周設置的火焰穩(wěn)定器。在上述固體燃料焚燒燃燒器中，優(yōu)選，在所述分離構件的上游側設有對所述粉體燃料及空氣的流動賦予壓力損失的整流機構。這樣的整流機構能夠消除由于通過在流路上設置的管彎頭而產(chǎn)生的粉體燃料的流量偏差，因此能夠有效地活用基于分離構件的內部火焰穩(wěn)定機構。在上述固體燃料焚燒燃燒器中，優(yōu)選，所述2次空氣投入口具有角度調整機構。于是，若2次空氣投入口具有角度調整機構，則能夠從2次空氣投入口朝向火焰的更外側供給最適當?shù)?次空氣。進而，由于不利用旋轉，因此能夠防止火焰的過剩擴張，且同時防止或抑制高溫氧殘存區(qū)域的形成。在上述固體燃料焚燒燃燒器中，優(yōu)選，基于未燃部分及氮氧化物(NOx)排出量對從所述2次空氣投入口投入的空氣量的分配進行反饋控制。通過實施這樣的反饋控制，能夠將2次空氣的分配自動地最優(yōu)化。在該控制中，在例如未燃部分多的情況下，使向接近火焰的外周面的內側的2次空氣分配增加，在氮氧化物的排出量高的情況下，使向遠離火焰的外周面的外側的2次空氣分配增加。還有，關于未燃部分的計測，例如可以對所采取的灰隨時進行分析，或者，也可以采用根據(jù)激光束的散射來測定碳濃度的計量器具。在上述固體燃料焚燒燃燒器中，優(yōu)選，從所述2次空氣投入口投入的空氣量在與以從所述燃燒器部到追加空氣投入部的區(qū)域為還原氣氛的空氣的多級投入之間被分配。若如此分配空氣量，則能夠利用抑制在火焰外周形成的高溫氧殘存區(qū)域而產(chǎn)生的氮氧化物降低和形成為還原氣氛而實現(xiàn)的燃燒排氣中的氮氧化物降低的疊加效果來進一步降低氮氧化物的產(chǎn)生量。在上述固體燃料焚燒燃燒器中，優(yōu)選，分離為向所述燃料燃燒器的煤炭2次口供給空氣的系統(tǒng)和向所述2次空氣投入口供給空氣的系統(tǒng)。若形成為這樣的空氣供給系統(tǒng)，則即使2次空氣投入口被分割為多個而形成為多級，也能夠可靠地實施空氣量的調整。在上述固體燃料焚燒燃燒器中，優(yōu)選，所述2次空氣投入口的所述獨立的多個流路設置為以所述燃料燃燒器為圓形而向外周方向呈同心圓狀的多級。如此構成的固體燃料焚燒燃燒器尤其是能夠作為對置燃燒鍋爐用的燃燒器來應用。另外，由于從圓周均勻地導入空氣，因此能夠更精密地使高溫高氧區(qū)域降低。另外，本發(fā)明的第二方式的固體燃料焚燒鍋爐具有在所述爐內的角部或者壁面部配置的上述的固體燃料焚燒燃燒器。根據(jù)本發(fā)明的第二方式的固體燃料焚燒鍋爐，由于具有將粉體燃料及空氣向爐內投入的上述的固體燃料焚燒燃燒器，因此在燃料燃燒器的出口開口中央附近配置而作為內部火焰穩(wěn)定機構發(fā)揮功能的分離構件將粉體燃料及空氣的流路分割而使流動紊亂。其結果是，空氣的混合及擴散被促進到火焰的內部，進而著火面被細分化，由此著火位置靠近火焰的中央而使燃料的未燃部分降低。即，由于氧容易進入火焰的中心部，因此有效地進行內部著火，因而，在火焰內部進行迅速的還原，從而NOx的產(chǎn)生量降低。本發(fā)明的第三方式的固體燃料焚燒燃燒器的運轉方法，是用于分為燃燒器部和追加空氣投入部而進行低NOx燃燒的固體燃料焚燒鍋爐的所述燃燒器部、且將粉體的固體燃料及空氣向爐內投入的固體燃料焚燒燃燒器的運轉方法，所述固體燃料焚燒燃燒器的運轉方法的特征在于，具有內部火焰穩(wěn)定的燃料燃燒器和火焰不穩(wěn)定的2次空氣投入口，且將所述燃料燃燒器的空氣比設定為0. 85以上而運轉。根據(jù)這樣的固體燃料焚燒燃燒器的運轉方法，由于具有內部火焰穩(wěn)定的燃料燃燒器和火焰不穩(wěn)定的2次空氣投入口，且燃料燃燒器的空氣比被設定為0. 85以上而運轉，因此例如與空氣比0.8的情況比較，追加空氣投入部的空氣量(追加空氣投入量)降低。其結果是，在追加空氣投入量減少的追加空氣投入部，最終的NOx產(chǎn)生量減少。根據(jù)上述本發(fā)明的固體燃料焚燒燃燒器及固體燃料焚燒鍋爐，由于具有內部火焰穩(wěn)定的燃料燃燒器和火焰不穩(wěn)定的2次空氣投入口，燃料燃燒器的空氣比設定為0. 85以上，優(yōu)選設定為0. 9以上，因此由于追加空氣投入量的降低，追加空氣投入部的NOx產(chǎn)生量也降低。另外，在火焰的外周形成的高溫氧殘存區(qū)域被抑制，在進行接近預備混合燃燒的燃燒的火焰內部產(chǎn)生的NOx被有效地還原，因此，到達追加空氣投入部的NOx量減少，并且由于追加空氣投入所產(chǎn)生的NOx量減少，由此從追加空氣投入部最終排出的NOx量減少。而且，由于在燃料燃燒器的出口開口設有作為內部火焰穩(wěn)定機構發(fā)揮功能的多個方向的分離構件，因此在分離構件交叉的燃料燃燒器的出口開口中央附近，將粉體燃料及空氣的流路分割而使流動紊亂。其結果是，空氣的混合及擴散被促進到火焰的內部，進而， 分離構件將著火面細分化，因此著火位置靠近火焰的中央，燃料的未燃部分降低。這是因為氧容易進入火焰的中心部，利用該氧有效地進行內部著火，因此在火焰內部進行迅速的還原，從固體燃料焚燒鍋爐最終排出的NOx的產(chǎn)生量降低。另外，通過調整2次空氣的投入，能夠防止或抑制2次空氣集中于火焰外周，其結果是，能夠抑制在火焰的外周形成的高溫氧殘存區(qū)域而降低氮氧化物(NOx)的產(chǎn)生量。另外，利用將燃料燃燒器的空氣比設定為0. 85以上而運轉的固體燃料焚燒燃燒器的運轉方法，能夠降低追加空氣投入部的空氣量(追加空氣投入量)，因此在追加空氣投入量減少的追加空氣投入部中，最終的NOx產(chǎn)生量減少。


圖IA是在本發(fā)明的固體燃料焚燒燃燒器(煤炭焚燒燃燒器)的第一實施方式中從火爐內觀察固體燃料焚燒燃燒器的主視圖。圖IB是圖IA所示的固體燃料焚燒燃燒器的A-A剖面圖(固體燃料焚燒燃燒器的縱剖面圖)。圖2是表示向圖1A、圖IB的固體燃料焚燒燃燒器供給空氣的空氣供給系統(tǒng)的圖。圖3是表示本發(fā)明的固體燃料焚燒鍋爐(煤炭焚燒鍋爐)的結構例的縱剖面圖。圖4是圖3的橫(水平)剖面圖。圖5是表示具有追加空氣投入部而多級投入空氣的固體燃料焚燒鍋爐的概要的說明圖。圖6A是表示圖1A、圖IB所示的固體燃料焚燒燃燒器的分離構件的剖面形狀的一例的圖。
圖6B是表示圖6A所示的剖面形狀的第一變形例的圖。圖6C是表示圖6A所示的剖面形狀的第二變形例的圖。圖6D是表示圖6A所示的剖面形狀的第三變形例的圖。圖7A是表示針對圖1A、圖IB所示的固體燃料焚燒燃燒器的煤炭1次口，分離構件的配置不同的第一變形例的主視圖。圖7B是相對于圖1A、圖IB所示的固體燃料焚燒燃燒器的煤炭1次口，補充著火面長度(Lf)的定義的說明圖。圖8是表示針對圖1A、圖IB所示的固體燃料焚燒燃燒器的煤炭1次口，分離構件的配置不同的第二變形例的主視圖。圖9是表示作為第一實施方式的固體燃料焚燒燃燒器的第三變形例，在燃燒器根部設有整流機構的結構例的縱剖面圖。圖IOA是表示本發(fā)明的固體燃料焚燒燃燒器的第二實施方式的縱剖面圖。圖IOB是從火爐內觀察圖IOA所示的固體燃料焚燒燃燒器的主視圖。圖IOC是表示向圖IOA及圖IOB的固體燃料焚燒燃燒器供給空氣的空氣供給系統(tǒng)的圖。圖IlA是表示作為圖IOA 圖IOC所示的固體燃料焚燒燃燒器的第一變形例，具有分離構件的固體燃料焚燒燃燒器的結構例的縱剖面圖。圖IlB是從火爐內觀察圖IOA所示的固體燃料焚燒燃燒器的主視圖。圖12是從火爐內觀察作為圖IOA 圖IOC所示的固體燃料焚燒燃燒器的第二變形例，具有側部2次空氣口的固體燃料焚燒燃燒器的主視圖。圖13是表示圖IOA所示的固體燃料焚燒燃燒器的2次空氣投入口具有角度調整機構的結構例的縱剖面圖。圖14是表示圖IOC所示的空氣供給系統(tǒng)的變形例的圖。圖15是表示將圖9所示的第一實施方式的第三變形例和圖IOA 圖IOC所示的第二實施方式組合的結構例的固體燃料焚燒燃燒器的縱剖面圖。圖16是從火爐內觀察適合于對置燃燒鍋爐的固體燃料焚燒燃燒器的主視圖。圖17是表示內部火焰穩(wěn)定的火焰穩(wěn)定器位置(火焰穩(wěn)定器位置/實質微粉炭流寬度)和NOx產(chǎn)生量(相對值)的關系的實驗結果的圖表。圖18是針對圖17所示的圖表的火焰穩(wěn)定器位置，表示燃料燃燒器的比較例的圖。圖19是表示分離占有率和NOx產(chǎn)生量(相對值)的關系的實驗結果的圖表。圖20是針對同一方向分離及交叉分離，表示未燃部分產(chǎn)生量的相對值的實驗結果的圖表。圖21是針對現(xiàn)有技術及本發(fā)明，表示燃燒器部、燃燒器部 AA部間及AA部中的 NOx產(chǎn)生量的相對值的實驗結果的圖表。圖22是針對現(xiàn)有技術及本發(fā)明，表示燃燒器部 AA部間的空氣比和NOx產(chǎn)生量 (相對值)的關系的實驗結果的圖表。
具體實施例方式以下，基于

本發(fā)明的固體燃料焚燒燃燒器及固體燃料焚燒鍋爐的一實施
9方式。還有，在本實施方式中，作為固體燃料焚燒燃燒器及固體燃料焚燒鍋爐的一例，說明具有以微粉炭(粉體的固體燃料即煤炭)為燃料的固體燃料焚燒燃燒器的旋轉燃燒鍋爐， 不過并不限定于此。圖3 圖5所示的旋轉燃燒鍋爐10通過向火爐11內多級投入空氣，來將從燃燒器部12到追加空氣投入部(以下，稱為“AA部”)14的區(qū)域形成為還原氣氛，實現(xiàn)燃燒排氣的低NOx化。圖中的符號20是投入微粉炭(粉體的固體燃料)及空氣的固體燃料焚燒燃燒器， 15是投入追加空氣的追加空氣投入噴嘴。例如如圖3所示，在固體燃料焚燒燃燒器20上連接有以1次空氣輸送微粉炭的微粉炭混合氣輸送管16及供給2次空氣的送氣管道17，在追加空氣投入噴嘴15上連接有供給2次空氣的送氣管道17。于是，上述旋轉燃燒鍋爐10形成為將粉體燃料的微粉炭(煤炭)及空氣向火爐11 內投入的固體燃料焚燒燃燒器20配置于各級的各角部的旋轉燃燒方式的燃燒器部12，采用了在各級分別形成一個或多個旋轉火焰的旋轉燃燒方式。<第一實施方式>圖1A、圖IB所示的固體燃料焚燒燃燒器20具有投入微粉炭及空氣的微粉炭燃燒器(燃料燃燒器)21和在微粉炭燃燒器21的上下分別配置的2次空氣投入口 30。2次空氣投入口 30為了能夠進行每個口的空氣流量調整，例如如圖2所示，在從送氣管道17分支的2次空氣的每個供給線上作為空氣流量調整機構具有能夠調整開度的減振器40。上述微粉炭燃燒器21具有投入由1次空氣輸送的微粉炭的矩形狀的煤炭1次口 22和設置為將煤炭1次口 22的周圍圍住且投入2次空氣的一部分的煤炭2次口 23。還有， 關于煤炭2次口 23，也如圖2所示，作為空氣流量調整機構具有能夠調整開度的減振器40。 還有，煤炭1次口 22也可以是圓形或橢圓。在微粉炭燃燒器21的流路前方部即煤炭1次口 22的流路前方部配置有多個方向的分離構件對。例如如圖IA所示，該分離構件M在煤炭1次口 22的出口開口部沿著上下方向及左右方向分別配置2根，合計配置4根，且這4根分離構件M配置為具有規(guī)定間隔的格子狀。即，4根分離構件M朝向上下方向及左右方向這不同的2個方向配置為格子狀，由此將微粉炭燃燒器21的煤炭1次口 22的出口開口部細分化(分割為9個部分)。上述分離構件M采用例如如圖6A 圖6D所示的剖面形狀，由此能夠使微粉炭及空氣的流動順利地分離而紊亂。圖6A所示的分離構件M具有三角形的剖面形狀。圖示的三角形是正三角形或等腰三角形，朝向火爐11內的出口側的一邊配置為與微粉炭及空氣的流動方向大致正交。換言之，采用了使形成三角形剖面的角部之一朝向微粉炭及空氣的流動方向的配置。圖6B所示的分離構件24A具有大致T字狀的剖面形狀，在朝向火爐11內的出口側配置有與微粉炭及空氣的流動方向大致正交的面。還有，也可以使如此的大致T字狀剖面形狀變形，例如圖6C所示，形成為具有梯形狀的剖面形狀的分離構件24A'。另外，圖6D所示的分離構件24B具有大致L字狀的剖面形狀。即，將上述大致T 字狀的一部切除而得到的剖面形狀，尤其是，當在左右(水平)方向配置的情況下，若形成為將上方的凸部除去的大致L字形狀，則能夠防止微粉炭堆積于分離構件24B上。還有，通過使下方的凸部增大上方的凸部的除去量，能夠確保分離構件24B所需要的分離性能。但是，關于上述分離構件M等的剖面形狀，并不限定于例如大致Y字形狀等圖示的例。在如此構成的固體燃料焚燒燃燒器20中，在微粉炭燃燒器21的出口開口中央附近設置的分離構件M分割微粉炭及空氣的流路而使流動在內部紊亂，并且在分離構件M 的前方形成再循環(huán)，因此作為內部火焰穩(wěn)定機構發(fā)揮功能。通常，現(xiàn)有的固體燃料焚燒燃燒器在火焰外周接受輻射而使燃料的微粉炭著火。 若在火焰外周使微粉炭著火，則NOx在高溫的氧殘存的火焰外周的高溫氧殘存區(qū)域H (參照圖1B)產(chǎn)生，在不能夠被充分還原的狀態(tài)下殘存，從而使NOx排出量增加。但是，通過設有作為內部火焰穩(wěn)定機構而發(fā)揮功能的分離構件M，微粉炭在火焰內部著火。因此，NOx在火焰內部產(chǎn)生，在火焰內部產(chǎn)生的NOx包含很多具有還原作用的烴類，因此在處于空氣不足狀態(tài)的火焰內被迅速還原。因而，也可以放棄在火焰外周設置火焰穩(wěn)定器來實現(xiàn)火焰穩(wěn)定，即，形成為不在燃燒器外周設置火焰穩(wěn)定機構的結構的固體燃料焚燒燃燒器20，抑制在火焰外周產(chǎn)生NOx。尤其是，通過配置多個方向的分離構件24，能夠相對于微粉炭燃燒器21的出口開口中央附近容易地設置使不同方向的分離構件M交叉而成的交叉部。若這樣的交叉部存在于微粉炭燃燒器21的出口開口中央附近，則在微粉炭燃燒器21的出口開口，在中央附近微粉炭及空氣的流路被分割為多個，因此在分流為多個時流動被攪亂。S卩，分離構件M在左右一方向時，中央部的空氣的擴散和著火延遲，從而成為未燃部分增加的原因，不過若將分離構件M配置在多個方向上而形成交叉部，則空氣的混合被促進并且著火面被細分化，因此空氣(氧)容易進入火焰的中心部，結果是能夠降低未燃部分。換言之，若以形成交叉部的方式配置分離構件M，則空氣的混合·擴散被促進到火焰的內部，進而著火面被細分化，由此著火位置靠近火焰的中央部(軸中心部)而使微粉炭的未燃部分降低。即，氧容易進入火焰的中心部，因此可有效地進行內部著火，因而，在火焰內部被迅速地還原，從而降低NOx的產(chǎn)生量。其結果是，不需要利用在火焰外周設置的火焰穩(wěn)定器來實現(xiàn)火焰穩(wěn)定，使用在火焰外周沒有火焰穩(wěn)定器的固體燃料焚燒燃燒器20來抑制在火焰外周產(chǎn)生NOx變得更加容易。接著，基于圖7A及圖7B說明針對圖IA所示的固體燃料焚燒燃燒器20的煤炭1 次口 22，分離構件M的配置不同的第一變形例。在該變形例中，在煤炭1次口 22的流路前方部具有沿著出口開口的上下方向配置的2根分離構件M和沿著出口開口的左右方向配置的1根分離構件對。在圖示的分離構件M中設定為，由分離構件M形成的著火面長度(Lf)大于構成微粉炭燃燒器21的煤炭1次口 22的出口開口周長(L)，即(Lf > L)。在此，煤炭1次口 22的出口周長(L)是構成矩形的4邊的長度之和，因此用縱尺寸H及橫尺寸W表示為L = 2H+2W。另一方面，由于在具有寬度的分離構件M的兩側形成著火面，因此若將分離構件M的長度設為S，則分離構件M的著火面長度(Lf)是3根分離構件M的兩側的合計長度， 即Lf = 6S。此時的長度S采用在上下方向上配置的短的分離構件M的長度，因此即使考慮交叉部的存在，所算出的著火面長度(Lf)也是安全程度內的概算值。還有，關于著火面長度(Lf)，例如如圖7B所示，在由于分離制作的方法等而具有兩端部較細的部分24A的結構的分離構件的情況下，兩端較細的部分24A也考慮為著火面。若如此設定分離構件M的長度，則與在火焰外周著火相比，由著火面長度(Lf)賦予的著火面變寬。因而，與由出口開口周長(L)確定的火焰外周著火相比較，由著火面長度 (Lf)確定的內部著火得以強化，因此能夠迅速還原在火焰內產(chǎn)生的NOx。進而，由于利用分離構件M在內部對火焰進行細分化，因此空氣(氧)容易進入火焰的中心部，從而能夠利用火焰內部的迅速燃燒來降低未燃部分。接著，基于圖8說明針對圖IA所示的固體燃料焚燒燃燒器20的煤炭1次口 22，分離構件M的配置不同的第二變形例。在該變形例中，5根分離構件M在燃料燃燒器21的煤炭1次口 22以格子狀密集配置在出口開口中央。即，以上下方向上3根且左右方向上2根的方式配置的分離構件M 以在煤炭1次口 22的中央部縮窄相互間隔的狀態(tài)配置。因此，在由分離構件M細分化為格子狀的出口開口面積中，煤炭1次口 22的中央部小于外周側。因而，若內部火焰穩(wěn)定機構即分離構件M的配置在煤炭1次口 22的中央密集，則由于分離構件M集中配置于微粉炭燃燒器21的中央部，因此火焰中央部的著火被進一步促進，從而NOx在火焰內部迅速地產(chǎn)生并被還原。另外，若使配置于中央的分離構件M密集，則在微粉炭燃燒器21的中央部，有效截面變小。即，在微粉炭燃燒器21的煤炭1次口 22流動的微粉炭及空氣通過沒有障礙的大致筆直的流路剖面積的比率變小，因此分離構件M的壓力損失相對地變大。因而，在燃料燃燒器21中，在煤炭1次口 22的內部流動的微粉炭及空氣的流速受到壓力損失增加的影響而下降，因此能夠產(chǎn)生更迅速的著火。接著，基于圖9說明針對圖IA所示的固體燃料焚燒燃燒器20的煤炭1次口 22，在燃燒器根部設有整流機構的第三變形例的結構例。還有，在圖示的結構例中，采用了具有大致T字狀的剖面形狀的分離構件24A，不過并不限定于此。在該結構例中，為了對微粉炭及空氣的流動賦予壓力損失，而在分離構件24A的上游側設有整流機構25。該整流機構25防止口剖面方向上的流量偏差，例如設置能夠將流路剖面積節(jié)流到2/3左右、優(yōu)選1/2左右的孔或文丘里管是有效的。這樣的整流機構25只要能夠相對于利用1次空氣輸送燃料的微粉炭的粉體輸送流賦予一定的壓力損失，則可以是任意的結構，因而，并不限定于孔。另外，上述整流機構25不需要與固體燃料焚燒燃燒器20呈一體，只要在分離構件 24A的上游側設置在微粉炭及1次空氣流動的流路的最終的直管部(管彎頭或減振器等的筆直的流路部分)即可。另外，在整流機構25是孔的情況下，為了不受到孔的影響，優(yōu)選設置從孔的出口前端延伸到煤炭1次口 22的出口、具體地說分離構件24A的入口側端部的直管部(Lo)。作為該直管部(Lo)，若使煤炭1次口 22的高度為h，則至少需要確保池以上的長度，更優(yōu)選的直管部(Lo)確保IOh以上的長度。若設置這樣的整流機構25，則通過在向煤炭1次口 22供給微粉炭及1次空氣的流路上設置的管彎頭，由此能夠消除粉體燃料的微粉炭受到離心力的影響而在流路剖面上的分布產(chǎn)生偏差的流量偏差。S卩，由1次空氣輸送的微粉炭通過管彎頭而成為向外側(管彎頭大徑側)偏置的分布，通過整流機構25，由此消除流路剖面上的分布而以大致均勻的狀態(tài)流入分離構件 24A。其結果是，具有整流機構25的微粉炭燃燒器21能夠有效地活用基于分離構件24A的內部火焰穩(wěn)定機構。另外，在上述實施方式及其變形例中，在煤炭1次口 22的流路前方部配置有多個方向(縱及橫)的分離構件24，不過也可以只在例如橫方向或縱方向設置一個或多個分離構件M。若設置如此的分離構件對，則在微粉炭燃燒器21的出口開口中央附近作為內部火焰穩(wěn)定機構發(fā)揮功能，因此能夠利用分離構件M使內部火焰穩(wěn)定，中央部的空氣變得更加不足，從而進行NOx還原?！吹诙嵤┓绞健到又?，基于圖IOA 圖IOC說明本發(fā)明的第二實施方式的固體燃料焚燒燃燒器。還有，對與上述實施方式相同的部分標注相同的符號，省略其詳細的說明。在圖示的固體燃料焚燒燃燒器20A中，微粉炭燃燒器21具有投入由1次空氣輸送的微粉炭的矩形狀的煤炭1次口 22和設置為將煤炭1次口 22的周圍圍住而投入2次空氣的一部分的煤炭2次口 23。在固體燃料焚燒燃燒器21的上下設有2次空氣投入用的2次空氣投入口 30A。該 2次空氣投入口 30A分割為各自獨立的多個流路及口，在各流路設有2次空氣的流量調整機構的能夠調整開度的減振器40。在圖示的結構例中，在微粉炭燃燒器21的上下配置的2次空氣投入口 30A都在上下方向上被分割為3個，從接近微粉炭燃燒器21的內側朝向外側依次配置有內部2次空氣口 31a、31b、中間2次空氣口 3加、3沘及外部2次空氣口 33a、33b。還有，這樣的2次空氣投入口 30的分割數(shù)并不限定為分割為3個，可以對應于各條件而適當變更。上述煤炭2次口 23、內部2次空氣口 31a、31b、中間2次空氣口 3加、3沘及外部2 次空氣口 33a、3!3b各口例如如圖IOC所示，各口與具有未圖示的空氣供給源的空氣供給線 50連接。在從空氣供給線50分支而與各口連通的各流路上設有減振器40。因而，通過調整各減振器40的開度，能夠調整各口獨立的2次空氣供給量。根據(jù)如此的固體燃料焚燒燃燒器20A及具有其的旋轉燃燒鍋爐10，各固體燃料焚燒燃燒器20A具有投入微粉炭及空氣的微粉炭燃燒器21及在微粉炭燃燒器21的上下配置的分割為3個的2次空氣投入口 30A，因此按照分割為3個的2次空氣投入口 30A的各口調整減振器40的開度，由此能夠將投入火焰F的外周的2次空氣量分配為所希望的流量值。因而，例如若對于最接近火焰F的外周的內部2次空氣口 31a、31b的2次空氣投入量，減小分配比率，且依次將向中間2次空氣口 3h、32b及外部2次空氣口 33a、3 投入的2次空氣量的投入比率增大該減小的量，則能夠抑制在火焰F的外周形成的局部的高溫氧殘存區(qū)域(圖中的陰影部)H。S卩，若增大2次空氣量相對于離開火焰F的外側的投入比率并且減小被投入火焰
13F的外周附近的2次空氣量的投入比率，則能夠延遲2次空氣的擴散。其結果是，能夠防止或抑制2次空氣集中于火焰F的周邊，因而，局部的高溫氧殘存區(qū)域H變弱變小，從而能夠降低旋轉燃燒鍋爐10的NOx產(chǎn)生量。換言之，通過使投入火焰F的外周的2次空氣量適當化，來抑制或防止高溫氧殘存區(qū)域H的形成，從而能夠實現(xiàn)旋轉燃燒鍋爐10的低NOx化。另一方面，在由于微粉炭的性狀等而需要擴散2次空氣時，關于2次空氣投入口 30A的流量分配，只要使內外反轉而增大內部2次空氣口 31a、31b的分配比率即可。S卩，例如在使用將揮發(fā)成分多等燃料比不同的煤炭粉碎而成的微粉炭時，通過適當調整從分割為多個的2次空氣投入口 30A的各口投入的2次空氣的流量分配，也能夠選擇使NOx或未燃部分降低的適當?shù)娜紵?。這樣的2次空氣投入口 30A的多級化也能夠應用于在上述第一實施方式中說明的固體燃料焚燒燃燒器20。另外，優(yōu)選，例如如圖IlA及圖IlB所示的本實施方式的第一變形例那樣，上述固體燃料焚燒燃燒器20A在微粉炭燃燒器21的噴嘴前端部具有以將開口面積上下分割的方式設置的分離構件對。圖示的分離構件M具有三角形剖面，使在噴嘴內部流動的微粉炭及1次空氣在上下方向上分離而擴散，通過如此配置，能夠強化火焰穩(wěn)定，并且抑制或防止高溫氧殘存區(qū)域 H的形成。即，通過分離構件M而在分離構件M的外周形成微粉炭濃度高的流動，從而在強化火焰穩(wěn)定上是有效的。另外，通過了分離構件M的微粉炭濃度高的流動如圖中虛線箭頭 fa所示，流入在分離構件M的下游側形成的負壓區(qū)域。其結果是，在該空氣的流動作用下火焰F也被拉入負壓區(qū)域，因此使火焰穩(wěn)定進一步強化，其結果是，能夠促進燃燒而快速地
消耗氧。還有，分離構件M并不限定于1根，例如也可以由同方向的多根或在第一實施方式中說明的不同方向的多根形成，另外，也可以將分離構件M的剖面形狀變更為適當形狀。另外，優(yōu)選，例如如圖12所示的本實施方式的第二變形例那樣，上述固體燃料焚燒燃燒器20A在微粉炭燃燒器21的左右具有1 一個或多個側部2次空氣口 34L、34R。在圖示的結構例中，也可以相對于微粉炭燃燒器21的左右設有各自具有減振器(不圖示)的一個側部2次空氣口 34L、34R，分割為多個而實施各自的流量控制。根據(jù)這樣的結構，由于能夠將2次空氣分配在火焰F的左右，因此能夠防止2次空氣在火焰F的上下過剩。S卩，由于能夠針對投入火焰F的外周的2次空氣量適當調整上下及左右的分配，因此能夠進行更精密的流量分配。這樣的側部2次空氣口 34L、34R也能夠應用于上述第一實施方式。另外，在上述旋轉燃燒鍋爐10中，優(yōu)選，例如如圖13所示那樣，2次空氣投入口 30A具有使朝向火爐11內的2次空氣的投入方向上下變化的角度調整機構。該角度調整機構使以水平為基準的2次空氣投入口 30A的傾斜角度θ上下變化，從而能夠促進2次空氣的擴散而防止或抑制高溫氧殘存區(qū)域H的形成。還有，此時優(yōu)選的傾斜角度θ是士30度左右，更優(yōu)選傾斜角度θ是士 15度。通過具有這樣的角度調整機構，由于能夠進行從2次空氣投入口 30Α朝向火爐11內的火焰F投入的2次空氣的角度調整，因此能夠更精密地控制火爐11內的空氣擴散。尤其是，在微粉炭燃料的炭種非常不同的情況等，通過使2次空氣的投入角度適當變化，也能夠進一步提高低NOx化的效果。這樣的角度調整機構也能夠應用于上述第一實施方式。另外，在上述旋轉燃燒鍋爐10中，優(yōu)選，基于未燃部分及NOx排出量對減振器40 的開度進行反饋控制而調整從2次空氣投入口 30A投入的空氣量的分配。S卩，當在旋轉燃燒鍋爐10中未燃部分多的情況下，使向接近火焰F的外周面的內部2次空氣口 31a、31b的2次空氣分配增加，在NOx排出量高的情況下，使向遠離火焰F的外周面的外部2次空氣口 33A、3!3B的2次空氣分配增加。此時，關于未燃部分的計測，例如采用根據(jù)激光束的散射測定碳濃度的計量器，關于NOx排出量，采用公知的測定設備即可。通過進行如此的反饋控制，形成能夠根據(jù)燃燒狀況使2次空氣的分配自動地最優(yōu)化的旋轉燃燒鍋爐10。另外，在上述旋轉燃燒鍋爐10中，優(yōu)選，在與將從燃燒器部12到AA部14的區(qū)域作為還原氣氛的空氣的多級投入之間分配從2次空氣投入口 30A投入的2次空氣量。即，關于從分割為多個的2次空氣投入口 30A投入的2次空氣量，與從AA部14多級投入空氣的二級燃燒一同使用，由此能夠降低從2次空氣投入口 30A投入的2次空氣量。 因而，通過抑制在火焰F的外周形成的高溫氧殘存區(qū)域H而產(chǎn)生的低NOx化和形成為還原氣氛而實現(xiàn)燃燒排氣的低NOx化的疊加效果，能夠進一步降低NOx的產(chǎn)生量。于是，根據(jù)上述本發(fā)明的旋轉燃燒鍋爐10，通過在每個口對從分割為多個的2次空氣投入口 30A投入的2次空氣量進行調整，能夠防止或抑制2次空氣集中于火焰F的外周，其結果是，能夠抑制在火焰F的外周形成的高溫氧殘存區(qū)域H而降低NOx的產(chǎn)生量。另外，在上述實施方式中，說明了將從燃燒器部12到AA部14的區(qū)域形成為還原氣氛的空氣的多級投入的旋轉燃燒鍋爐10，不過本發(fā)明并不限定于此。另外，優(yōu)選，例如如圖14所示那樣，上述固體燃料焚燒燃燒器20A分離為向微粉炭燃燒器21的煤炭2次口 23供給空氣的系統(tǒng)和向2次空氣投入口 30A供給空氣的系統(tǒng)。在圖示的結構例中，空氣供給線50分支為煤炭2次口供給線51及2次空氣投入口供給線52， 各自的供給線51、52具有減振器41。通過采用這樣的空氣供給系統(tǒng)，能夠按照各煤炭2次口供給線51及2次空氣投入口供給線52進行減振器41的開度調整而進行空氣量的分配，進而利用各減振器40的開度調整來調整各口的空氣量。其結果是，即使2次空氣投入口 30A被分割為多個而成為多級， 也能夠可靠地調整各口的空氣量。上述第一實施方式及第二實施方式不僅可以分別單獨應用，也可以是將二者組合而成的結構。在圖15所示的固體燃料焚燒燃燒器20B中，在圖9所示的微粉炭燃燒器21的上下配置的2次空氣投入口 30A都在上下方向上分割為3個。S卩，圖示的固體燃料焚燒燃燒器 20B是將利用分離構件M及整流機構25實現(xiàn)的內部火焰穩(wěn)定和多級2次空氣投入口 30A 組合而成的結構例。如此構成的固體燃料焚燒燃燒器20B除了能夠利用內部火焰穩(wěn)定來降低NOx之外，還能夠調整2次空氣的擴散速度而使火焰內的空氣擴散適當化，因此能夠在適當?shù)亩〞r供給揮發(fā)成分或碳的燃燒所需要的空氣量。即，通過實施內部火焰穩(wěn)定及2次空氣的擴散速度調整，能夠利用兩者的疊加效果進一步實現(xiàn)低NOx化。還有，關于分離構件M的剖面形狀和配置、整流機構25的有無、2次空氣投入口 30A的分割數(shù)和側部2次空氣口 34L、34R的有無等，并不限定于圖示的結構，也可以是適當選擇而組合而成的結構。另外，在將2次空氣投入口 30A形成為多級的實施方式及變形例中，也可以將2次空氣投入口 30A的一部分作為油口使用。S卩，在旋轉燃燒鍋爐10這樣的固體燃料焚燒鍋爐中，在鍋爐運轉的上升時需要將氣體或油作為燃料，因而，需要將油投入火爐11內的油燃燒器。因而，若油燃燒器在必要的上升時將多級的2次空氣投入口 30A中的例如外部2次空氣口 33A、3!3B暫時作為油口使用， 則能夠降低固體燃料焚燒燃燒器的口數(shù)而抑制鍋爐高度。接著，參照圖16說明優(yōu)選用于對置燃燒鍋爐中的固體燃料焚燒燃燒器。在圖示的固體燃料焚燒燃燒器20C中，在圓形剖面的煤炭1次口 22A的外周設有包括多個同心圓的口在內的2次空氣投入口 30B。圖示的2次空氣投入口 30B由內部2次空氣投入口 31及外部2次空氣投入口 33這2級構成，不過并不限定于此。另外，在煤炭1次口 22A的出口中心部呈格子狀配置合計4根不同2方向(縱及橫)的分離構件對。還有，可以對此時的分離構件對應用在第一實施方式中說明的數(shù)目、 配置及剖面形狀等。如此構成的固體燃料焚燒燃燒器20C不會由于緩緩供給2次空氣而成為極端的還原氣氛，通?；鹧娑虝r還原氣氛強，也能夠減輕所產(chǎn)生的硫化氫所導致的硫化腐食等。于是，上述實施方式及變形例的固體燃料焚燒燃燒器通過在微粉炭燃燒器的出口開口設有作為內部火焰穩(wěn)定機構而發(fā)揮功能的多個方向的分離構件，而在分離構件交叉的燃料燃燒器的出口開口中央附近分割粉體燃料及空氣的流路而使流動紊亂。通過該紊亂， 將空氣的混合及擴散促進到火焰的內部，進而，通過分離構件將著火面細分化，從而氧容易進入火焰的中心部，因此著火位置靠近火焰的中央，燃料的未燃部分降低。即，利用火焰中心部的氧有效地進行內部著火，因此在火焰內部進行迅速的還原，其結果是，從具有固體燃料焚燒燃燒器的固體燃料焚燒鍋爐最終排出的NOx的產(chǎn)生量被降低。另外，若將2次空氣投入口形成為多級而調整2次空氣的投入，則能夠防止或抑制 2次空氣集中于火焰外周，因此能夠抑制在火焰的外周形成的高溫氧殘存區(qū)域，從而降低氮氧化物(NOx)的產(chǎn)生量。進而，本發(fā)明的固體燃料焚燒燃燒器及具有其的固體燃料焚燒鍋爐能夠在火焰的內部強力地著火并且增加燃燒器部的空氣比，因此能夠使鍋爐整體的過?？諝饴式档偷?1. 0 1. 1左右，因而，也具有使鍋爐效率提高的效果。還有，現(xiàn)有的固體燃料焚燒燃燒器及固體燃料焚燒鍋爐通常過剩空氣率是1. 15左右，因此能夠使空氣比降低大約0. 05 0. 15
左右ο圖17 圖22是表示本發(fā)明的作用效果的實驗結果的圖表。圖17是表示內部火焰穩(wěn)定的火焰穩(wěn)定器位置和NOx產(chǎn)生量(相對值)的關系的實驗結果的圖表。此時的火焰穩(wěn)定器位置，在圖18所示的比較例中，是將“火焰穩(wěn)定器位置a/實質微粉炭流寬度b”即“a/b”作為橫軸且縱軸表示NOx產(chǎn)生量的相對值的圖表，其中， 火焰穩(wěn)定器位置a是作為火焰穩(wěn)定器而發(fā)揮功能的分離構件24A的寬度(高度)，實質微粉炭流寬度b是微粉炭實際流動的流路寬度。還有，在圖18中，采用了圖6B所示的分離構件 24A，不過并不限定于此。在該實驗中，使1次空氣及微粉炭的流速、2次空氣的流速及1次空氣/2次空氣的空氣分配相同，測定在圖18所示的比較例1 (a/b = 0. 77)及比較例2 (a/b = 0. 4)中產(chǎn)生的NOx量。在此，比較例1的煤炭1次口 22設有在流路內部成為障害物的反型芯26，因而，微粉炭以與反型芯26的內壁寬度大致一致的寬度b原封不動地流出。另一方面，比較例2的煤炭1次口 22沿著沒有障害物的流路內壁大致以寬度b流出。因此，即使是火焰穩(wěn)定器位置a相同且相同內徑的煤炭1次口 22，由于障害物的有無而在作為分母的實質微粉炭流寬度b產(chǎn)生差，其結果是，NOx產(chǎn)生量也不同。換言之，圖17所示的實驗結果表示若將分離構件的寬度a在實質微粉炭流寬度 b上所占的比率(a/b)設定為大概75%以下，則NOx產(chǎn)生量降低。即，根據(jù)該實驗結果可知，通過將分離構件的寬度a在實質微粉炭流寬度b上所占的比率(a/b)從0. 77減小到0. 4，產(chǎn)生的NOx量的相對值下降到0. 75，減少約25%。換言之，可知，作為內部火焰穩(wěn)定機構發(fā)揮功能的分離構件通過使分離構件的寬度a最優(yōu)化，能夠有效降低固體燃料焚燒燃燒器及固體燃料焚燒鍋爐的NOx。此時，在沒有設置整流機構25而產(chǎn)生了偏流的情況下，相對于微粉炭的流動，分離構件也可以位于外側的位置，其結果是NOx增加，因此整流機構是重要的。接下來的圖19是表示分離占有率和NOx產(chǎn)生量(相對值)的關系的實驗結果的圖表。即，是表示相對于上述分離構件的寬度a在煤炭1次口 22的高度(寬度)上所占的比率，NOx產(chǎn)生量如何變化的實驗圖表。根據(jù)該實驗結果可知，分離占有率越大，NOx產(chǎn)生量越減少，因而，分離構件的設置在NOx降低上是有效的。另一方面，根據(jù)上述圖17的實驗結果可知，若減小分離構件的寬度a在實質微粉炭流寬度b上所占的比率(a/b)，則產(chǎn)生的NOx量的相對值也下降，因此為了降低NOx產(chǎn)生量，需要設置具有適度的寬度a的分離構件。即，在內部火焰穩(wěn)定中，設置具有適度的分離寬度a的分離構件而強化著火，由此將NOx提前放出而還原，這對NOx產(chǎn)生量的降低是重要的。圖20是針對未燃部分的產(chǎn)生量比較將分離構件沿著同一方向配置的同一方向分離和將分離構件沿著多個方向配置的交叉分離的圖。在該實驗中，設定與圖17的實驗相同的各條件，針對同一方向分離及交叉分離來比較未燃部分產(chǎn)生量。根據(jù)該實驗結果可知，以在同一方向分離產(chǎn)生的未燃部分量為基準，在交叉分離產(chǎn)生的未燃部分量的相對值是0.75，減少了約25%。即，將分離構件沿著多個方向配置的交叉分離在固體燃料焚燒燃燒器及固體燃料焚燒鍋爐的未燃部分降低上是有效的。根據(jù)圖20的實驗結果，通過將分離構件沿著不同的方向配置，火焰內部的著火被進一步強化，并且向火焰內部的空氣擴散變得良好，因此未燃部分減少。另一方面，在同一方向分離的情況下未燃部分多是因為，空氣被供給于外側的火焰，向在內部形成的火焰的空氣擴散延遲。圖21所示的實驗結果表示在現(xiàn)有型的固體燃料焚燒燃燒器及本發(fā)明的固體燃料焚燒燃燒器中，針對燃燒器部、燃燒器部 AA部、AA部，比較各自的區(qū)域中的NOx產(chǎn)生量， 并且表示了將現(xiàn)有的AA部的NOx產(chǎn)生量作為基準值1的相對值。還有，該實驗結果采用了例如圖IA所示的多個方向的分離構件。另外，該實驗結果是在同一未燃部分中的比較，燃燒器部 AA部間的空氣比(以整個空氣投入量為基準，表示從整個空氣投入量中減去了追加空氣投入量后的空氣投入量的比率的比)，在現(xiàn)有技術中是0. 8，在本發(fā)明中是0. 9。在此的整個空氣投入量是考慮過?？諝饴识O定的實際的空氣投入量。還有，若將追加空氣投入率設定為30%，將過?？諝饴试O定為1. 15，則燃燒器部 AA部間的空氣比大致是0.8。(燃燒器部 AA部間的空氣比= 1. 15X (1-0. 3) ^ 0. 8)根據(jù)該實驗結果可知，從AA部產(chǎn)生的最終的NOx產(chǎn)生量降低到與現(xiàn)有技術相比減少了 40%的0.6。這是因為，本發(fā)明是配置有多個方向的分離構件的內部火焰穩(wěn)定型，進而，利用分離構件強化著火，由此在火焰內產(chǎn)生NOx，有效地實施NOx還原。另外，在本發(fā)明的情況下，確認了如下情況由于火焰內的混合良好，因此燃燒接近預先混合燃燒，能夠更均勻地燃燒，因此空氣比即使是0. 9也具有充分的還原力。S卩，在現(xiàn)有技術中由于在火焰外周產(chǎn)生高溫高氧區(qū)域，因此為了進行充分的NOx 還原，需要30%左右的追加空氣投入(AA)，從而燃燒器部 AA部間的空氣比需要下降到 0.8左右。因此，在AA部中，投入考慮了過?？諝饴试趦鹊恼麄€空氣投入量的30%左右的空氣，因此NOx在AA部也產(chǎn)生。但是，在本發(fā)明的情況下，燃燒器部 AA部間即使是0.9左右的空氣比，也能夠燃燒，因此追加空氣投入量能夠降低到考慮了過?？諝饴试趦鹊恼麄€空氣投入量的0 20% 左右，因而，也能夠抑制在AA部的NOx產(chǎn)生量，最終能夠降低40%左右的NOx產(chǎn)生量。在圖22中，橫軸表示“燃燒器部 AA部間的空氣比”，縱軸表示“NOx產(chǎn)生量的相對值”。根據(jù)該實驗結果可知，在本發(fā)明的情況下，燃燒器附近的空氣比在0. 9時取最優(yōu)值， NOx降低了約40%。因而，“考慮了過?？諝饴试趦鹊恼麄€空氣投入量”和“從整個空氣投入量減去追加空氣投入量后的空氣投入量”的比即“燃燒器部 AA部間的空氣比”，根據(jù)圖22 可知，優(yōu)選設定為能夠降低約30%的NOx的0. 85以上，更優(yōu)選設定為最優(yōu)值的0. 9以上。在本發(fā)明的實驗結果中，在0.8附近的空氣比時NOx產(chǎn)生量增加到1以上是因為投入追加空氣而產(chǎn)生了 NOx。另外，空氣比的上限對應于燃料比而不同，在燃料比是1.5以上的情況下是0.95， 在燃料比小于1. 5的情況下是1. 0。此時的燃料比是燃料中的固定碳和揮發(fā)成分的比率(固定碳/揮發(fā)成分)。于是，根據(jù)上述本實施方式，由于具有內部火焰穩(wěn)定的微粉炭燃燒器21和火焰不穩(wěn)定的2次空氣投入口 30，微粉炭燃燒器21的空氣比設定為0. 85以上，優(yōu)選設定為0.9以上，因此AA部14的追加空氣投入量得以降低，由此AA部14的NOx產(chǎn)生量也降低。另外， 在火焰的外周形成的高溫氧殘存區(qū)域H被抑制，在接近預備混合燃燒的燃燒的火焰內部產(chǎn)生的NOx被有效地還原，因此由于到達AA部14的NOx量減少和在AA部14因追加空氣的投入而產(chǎn)生的NOx量減少，從而從AA部14最終排出的NOx量減少。
其結果是，成為使從AA部14排出的最終的NOx產(chǎn)生量降低的固體燃料焚燒燃燒器20及旋轉燃燒鍋爐10。另外，在將微粉炭燃燒器21的空氣比設定為0. 85以上而進行運轉的固體燃料焚燒燃燒器的運轉方法中，例如與空氣比0. 8的情況比較，AA部14的空氣量(追加空氣投入量)降低，因此在追加空氣投入量減少的AA部14中，最終的NOx產(chǎn)生量減少。還有，本發(fā)明并不限定于上述實施方式，例如粉體的固體燃料并不限定于微粉炭等，能夠在不脫離其中心思想的范圍內適當變更。符號說明10旋轉燃燒鍋爐11 火爐12燃燒器部14追加空氣投入部(AA部)20、20A 20C固體燃料焚燒燃燒器21微粉炭燃燒器(燃料燃燒器)22 煤炭 1 次口23 煤炭 2 次口M、24A、MB 分離構件25整流機構30、30A 2次空氣投入口31、31a、31b 內部 2 次空氣口32a,32b 中間2次空氣口33、33a、3!3b 外部 2 次空氣口34L、34R側部2次空氣口40、41 減振器F 火焰H高溫氧殘存區(qū)域
權利要求
1.一種固體燃料焚燒燃燒器，其用于分為燃燒器部和追加空氣投入部而進行低NOx燃燒的固體燃料焚燒鍋爐的所述燃燒器部，且將粉體的固體燃料及空氣向爐內投入，所述固體燃料焚燒燃燒器的特征在于，具備內部火焰穩(wěn)定的燃料燃燒器和火焰不穩(wěn)定的2次空氣投入口，且所述燃料燃燒器的空氣比設定為0. 85以上。
2.如權利要求1所述的固體燃料焚燒燃燒器，其特征在于，所述燃料燃燒器的空氣比設定為0. 9以上。
3.如權利要求1或2所述的固體燃料焚燒燃燒器，其特征在于，所述燃料燃燒器將所述粉體燃料及空氣向爐內投入，所述2次空氣投入口在所述燃料燃燒器的上下及/或左右分別配置且具有空氣流量調整機構，在所述燃料燃燒器的流路前方部配置有一個或多個分離構件。
4.如權利要求1或2所述的固體燃料焚燒燃燒器，其特征在于，所述燃料燃燒器將所述粉體燃料及空氣向爐內投入，所述2次空氣投入口在所述燃料燃燒器的上下及/或左右分別配置且具有空氣流量調整機構，在所述燃料燃燒器的流路前方部配置有多個方向的分離構件。
5.如權利要求4所述的固體燃料焚燒燃燒器，其特征在于，由所述分離構件形成的著火面長度即Lf設定為大于所述燃料燃燒器的出口開口周長即 L，即 Lf > L。
6.如權利要求4或5所述的固體燃料焚燒燃燒器，其特征在于，所述分離構件配置為在所述燃料燃燒器的出口開口中央密集。
7.如權利要求4 6中任一項所述的固體燃料焚燒燃燒器，其特征在于，所述2次空氣投入口被分割為各自具有空氣流量調整機構的獨立的多個流路。
8.如權利要求1或2所述的固體燃料焚燒燃燒器，其特征在于，所述燃料燃燒器將所述粉體燃料及空氣向爐內投入，所述2次空氣投入口被分割為在所述燃料燃燒器的上下及/或左右分別配置并且各自具有空氣流量調整機構的獨立的多個流路，且在所述燃料燃燒器的流路前方部配置有分離構件。
9.如權利要求4 8中任一項所述的固體燃料焚燒燃燒器，其特征在于，在所述分離構件的上游側設有對所述粉體燃料及空氣的流動賦予壓力損失的整流機構。
10.如權利要求4 9中任一項所述的固體燃料焚燒燃燒器，其特征在于，所述2次空氣投入口具有角度調整機構。
11.如權利要求4 10中任一項所述的固體燃料焚燒燃燒器，其特征在于，基于未燃部分及氮氧化物(NOx)排出量對從所述2次空氣投入口投入的空氣量的分配進行反饋控制。
12.如權利要求4 11中任一項所述的固體燃料焚燒燃燒器，其特征在于，從所述2次空氣投入口投入的空氣量在與以從所述燃燒器部到追加空氣投入部的區(qū)域為還原氣氛的空氣的多級投入之間被分配。
13.如權利要求4 12中任一項所述的固體燃料焚燒燃燒器，其特征在于，分離為向所述燃料燃燒器的煤炭2次口供給空氣的系統(tǒng)和向所述2次空氣投入口供給空氣的系統(tǒng)。
14.如權利要求7所述的固體燃料焚燒燃燒器，其特征在于，所述2次空氣投入口的所述獨立的多個流路設置為以所述燃料燃燒器為圓形而向外周方向呈同心圓狀的多級。
15.一種固體燃料焚燒鍋爐，其具有配置于所述爐內的角部或者壁面部的權利要求 1 14中任一項所述的固體燃料焚燒燃燒器。
16.一種固體燃料焚燒燃燒器的運轉方法，該方法是用于分為燃燒器部和追加空氣投入部而進行低NOx燃燒的固體燃料焚燒鍋爐的所述燃燒器部、且將粉體的固體燃料及空氣向爐內投入的固體燃料焚燒燃燒器的運轉方法，所述固體燃料焚燒燃燒器的運轉方法的特征在于，具有內部火焰穩(wěn)定的燃料燃燒器和火焰不穩(wěn)定的2次空氣投入口，且將所述燃料燃燒器的空氣比設定為0. 85以上而運轉。
全文摘要
本發(fā)明提供一種抑制在火焰的外周形成的高溫氧殘存區(qū)域，能夠降低最終的NOx產(chǎn)生量的固體燃料焚燒燃燒器。用于分為燃燒器部和追加空氣投入部而進行低NOx燃燒的固體燃料焚燒鍋爐的燃燒器部，且將粉體的固體燃料及空氣向爐內投入的固體燃料焚燒燃燒器(20)具備具有內部火焰穩(wěn)定的燃料燃燒器(21)和火焰不穩(wěn)定的2次空氣投入口(30)，燃料燃燒器(21)的空氣比設定為0.85以上。
文檔編號F23D1/00GK102333991SQ20108000947
公開日2012年1月25日 申請日期2010年6月7日 優(yōu)先權日2009年12月17日
發(fā)明者一瀨利光, 堂本和宏, 松本啟吾, 葛西潤, 藤村皓太郎, 阿部直文 申請人:三菱重工業(yè)株式會社