JP4079664B2

JP4079664B2 - Combustion device

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Publication number: JP4079664B2
Application number: JP2002086688A
Authority: JP
Inventors: 晃蔵本; 康郎田中; 啓宏小倉
Original assignee: Osaka Gas Co Ltd
Current assignee: Osaka Gas Co Ltd
Priority date: 2002-03-26
Filing date: 2002-03-26
Publication date: 2008-04-23
Anticipated expiration: 2022-03-26
Also published as: JP2003279004A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、酸素含有ガスを通流する燃焼筒内に、その燃焼筒内を通流する酸素含有ガスを吐出する吐出部を備えた整流板が、前記燃焼筒を横断する姿勢で設けられ、
前記吐出部よりも酸素含有ガス通流方向下手側に位置する燃料ガス噴出部から噴出される燃料ガスを、前記吐出部から吐出される酸素含有ガスにて燃焼させるように構成された燃焼装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
かかる燃焼装置は、例えば、各種ボイラや吸収式冷温水機等で用いられるものであり、そして、通常、かかる燃焼装置は、それら各種ボイラや吸収式冷温水機等の燃焼装置を設置する対象となる燃焼装置設置対象機器の燃焼室にて燃料ガスを燃焼させるように設ける。
従来は、図１５及び図１６に示すように、整流板４の周方向に間隔を隔てて複数の孔４ｅを形成して、それら複数の孔４ｅを、円筒状の燃焼筒１内を通流する酸素含有ガスの一例としての燃焼用空気Ａを吐出する吐出部Ｔとするように構成していた。
図１５及び図１６において、５０は、先端を閉塞したガス供給筒であり、そのガス供給筒５０は、燃焼筒１内に、先端が燃焼筒１よりも突出する状態で燃焼筒１と同軸状に設けてあり、そのガス供給筒５０の先端側の周壁に、ガス噴出部Ｈとして、複数のガス噴出孔５１を、周方向に間隔を隔てて形成していた。
そして、複数のガス噴出孔５１から噴出される燃料ガスＧを、整流板４に形成した複数の孔４ｅから吐出される燃焼用空気Ａにて燃焼させるように構成していた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の燃焼装置では、整流板４に吐出部Ｔとして形成した孔４ｅには、そこを通過する酸素含有ガスの通流を案内する作用がほとんどなく、酸素含有ガスは、整流板４の上流側での通流方向の変動がほとんど抑制されない状態で、整流板４の孔４ｅから吐出されることになるので、孔４ｅからの酸素含有ガスの吐出方向が変動し易く、もって、その孔４ｅから吐出される酸素含有ガスにて燃料ガスを燃焼させて形成される火炎の形状や形成方向が、変動し易いという問題があった。
【０００４】
説明を加えると、整流板は薄板にて形成するのが通常であるが、一方では、吐出部として機能させる孔は、所定の酸素含有ガスの吐出量を確保する必要があることから、孔の径は、整流板の厚さに対してかなり大きくする必要があって、孔の径に対する孔の長さ（整流板の厚さに等しい）の比率が小さすぎることとなり、孔の側面には、通過する酸素含有ガスの通流を案内する作用がほとんどない。ちなみに、通常、整流板の厚さは、３〜５ｍｍ程度であるが、例えば、整流板の外径が２３７ｍｍ程度の場合、吐出部として機能させる穴の径は、所定の酸素含有ガス吐出量を確保するために、例えば、２０〜５０ｍｍ程度に設定するが、孔の径を設定範囲内における最小の２０ｍｍに設定するとしても、孔の径に対する長さの比率は、１／４以下となる。
燃焼筒の流路横断方向の各部においては、酸素含有ガスの通流方向は一定ではなく変動するものであり、又、燃焼筒を通流する酸素含有ガスの全体としての通流方向が、燃焼筒の軸心に沿う方向からずれて、燃焼筒を通流する酸素含有ガスに偏流が生じる場合がある。
そして、そのように、整流板の上流で、酸素含有ガスの通流方向が変動すると、吐出部として機能させる孔には、酸素含有ガスの通流を案内する作用がほとんどないので、整流板の上流側での通流方向の変動がほとんど抑制されない状態で、整流板の孔から吐出されることになって、孔からの酸素含有ガスの吐出方向が変動し、火炎の形状や形成方向が変動することになる。
尚、火炎の形状や形成方向が変動すると、例えば、火炎が、燃焼室を区画する部材や燃焼室内の部材に接触することとなり、火炎がそれらの部材に接触すると、燃焼が不安定になるという問題が生じる。
【０００５】
また、吐出部から酸素含有ガスが吐出されると、その部分が負圧になり、燃料ガス噴出部から噴出された燃料ガスが吸引されて燃焼することにより、いわゆる保炎を行うことになるが、吐出部として単に孔を形成する場合には保炎が不十分になって、燃焼量を減少させたときに、未燃分を発生し易い問題もあった。
【０００６】
本発明は、かかる実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、燃焼装置において、火炎形成方向を安定化し、しかも、未燃分の発生を抑制しながらも燃焼量を減少できるようにすることにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
〔請求項１記載の発明〕
請求項１に記載の燃焼装置は、酸素含有ガスを通流させて、燃料ガス噴出部に導く燃焼筒が設けられ、
その燃焼筒内に、その燃焼筒内を通流する酸素含有ガスを吐出する吐出部を備えた整流板が、前記燃焼筒を横断する姿勢で設けられ、
前記吐出部よりも酸素含有ガス通流方向下手側に位置する燃料ガス噴出部から噴出される燃料ガスを、前記吐出部から吐出される酸素含有ガスにて燃焼させるように構成されたものであって、
前記吐出部が、前記燃焼筒内における酸素含有ガス通流方向に沿い且つ前記整流板に対して突出する筒状に構成され、
その吐出部の外周部に、酸素含有ガスを流動する補助通流孔が、前記整流板に形成されている点を特徴とする。
すなわち、吐出部が、酸素含有ガス通流方向に沿い且つ整流板に対して突出する筒状に構成されているから、吐出部を通流する酸素含有ガスの通流方向を安定させることができるので、整流板の上流側での酸素含有ガスの通流方向の変動に係らず、吐出部からの酸素含有ガス吐出方向の変動を抑制して、火炎形成方向を安定化することができる。
つまり、吐出部が、燃焼筒内における酸素含有ガス通流方向に沿い且つ整流板に対して突出する筒状に構成されているから、整流板の厚さを厚くすることなく、吐出部により酸素含有ガスの通流を案内する通流案内長さを、整流板の上流側での酸素含有ガスの通流方向の変動に係らず、吐出部からの酸素含有ガス吐出方向の変動を抑制することができるように長くすることができるのである。
又、筒状の吐出部から吐出される酸素含有ガスにより、整流板側に負圧域が形成されて、燃料ガス噴出部から噴出された燃料ガスの一部と下流で燃焼した高温の燃焼ガスの一部が前記負圧域の吸引作用によって整流板側に誘引されて、その誘引された燃料ガスが整流板の近くから燃焼を開始することにより、整流板にて保炎される状態で安定的に燃焼させることができる。
その際、誘引された燃料ガスは、吐出部からの酸素含有ガスに加えて、筒状の吐出部の外周部に沿って形成されたスリット状の通流孔から吐出する一部の少量の酸素含有ガスによって燃焼されるものであるから、単に、吐出部からの酸素含有ガスにて燃焼させるに較べて、整流板による保炎作用とスリット状の通流孔から吐出される少量の酸素含有ガスによる整流板近くでの燃焼とにより、保炎作用をより安定して行わせることができるものとなって、燃焼量を減少させても未燃成分の発生が無い良好な燃焼を維持できるものとなる。
ちなみに、筒状の吐出部の外周部に沿って形成されたスリット状の通流孔を設けずに、単に、吐出部からの酸素含有ガスにて燃焼させる場合には、筒状の吐出部が整流板の近くから燃焼される燃焼熱により過熱されるものとなり、筒状の吐出部を形成する材料として耐熱性を有する高価な材料を用いる必要が生じる等の不都合がでるものとなるが、筒状の吐出部の外周部に沿って形成されたスリット状の通流孔を設ける場合には、そのスリット状の通流孔から通流する酸素含有ガスが筒状の吐出部を冷却する作用を発揮して、筒状の吐出部を特に耐熱性を有する材料にて形成しなくて良いようにすることも可能となる。
従って、火炎形成方向を安定化することができ、しかも、燃焼量を減少させても未燃成分の発生が無い良好な燃焼を維持できる燃焼装置を得るに至った。
【０００８】
〔請求項２記載の発明〕
請求項２に記載の燃焼装置は、請求項１において、前記吐出部が、前記整流板に対して酸素含有ガス通流方向の下手側に突出していることを特徴とする。
すなわち、吐出部が、整流板に対して酸素含有ガス通流方向の下手側に突出しているから、その吐出部における整流板側に負圧域を適切に形成して、整流板による保炎作用を的確に発揮させることができる。
したがって、整流板による保炎作用を的確に発揮させて安定した燃焼を的確に行わせることができる燃焼装置を得ることが可能となる。
【０００９】
〔請求項３記載の発明〕
請求項３に記載の燃焼装置は、請求項１又は２において、前記吐出部が、酸素含有ガスを前記燃焼筒の内面に向けて吐出すべく、前記燃焼筒の筒軸心に平行な方向に対して前記燃焼筒の径方向外側に傾斜する方向に方向付けて酸素含有ガスを吐出するように構成されている点を特徴とする。
すなわち、酸素含有ガスを燃焼筒の内面に向けて吐出して、酸素含有ガスの冷却作用により燃焼筒を冷却して、燃焼筒の過熱を防止することができるようにしながら、吐出部からの酸素含有ガス吐出方向を、燃焼筒の筒軸心に平行な方向に対して燃焼筒の径方向外側に傾斜する方向に安定化することができる。
従って、火炎形成方向を安定化することに加えて、燃焼筒の耐久性を向上することができる燃焼装置を得るに至った。
【００１０】
〔請求項４記載の発明〕
請求項４に記載の燃焼装置は、請求項１〜３のいずれかにおいて、前記吐出部が、周方向に並べて複数形成され、前記整流板における隣接する前記吐出部の間に、酸素含有ガスを通流する補助通流孔が形成されている点を特徴とする。
すなわち、筒状の吐出部から吐出される酸素含有ガスにより、整流板側に負圧域が形成されて、燃料ガス噴出部から噴出された燃料ガスの一部が前記負圧域の吸引作用によって整流板側に誘引されることになり、周方向に隣接する吐出部の間にも燃料ガスが誘引されることになるが、その誘引された燃料ガスを補助通流孔からの酸素含有ガスにて燃焼させて、整流板にて保炎される状態で燃焼させることを一層的確に行うことができるものとなる。
ちなみに、補助通流孔からの酸素含有ガスの通流量が多くなると、燃焼温度の増加によりＮＯｘの増加を招くものとなるから、補助通流孔からの酸素含有ガスの通流量は、ＮＯｘの増加を回避しながらも未燃成分の発生を抑制できる程度にする必要がある。
したがって、整流板による保炎作用を一層的確に発揮させて安定した燃焼を的確に行わせることができる燃焼装置を得ることが可能となる。
【００１１】
〔請求項５記載の発明〕
請求項５に記載の燃焼装置は、請求項１〜４のいずれかにおいて、前記燃焼筒の内部に、二次燃焼のための二次酸素含有ガスを通流させる内筒が設けられ、
前記燃焼筒にて、一次燃焼のための一次酸素含有ガスを通流させる一次酸素含有ガス流路が、前記燃焼筒の筒軸心に沿う軸心方向視において、前記内筒の外側に環状に形成され、
前記整流板が環状に形成されて、環状の前記一次酸素含有ガス流路内に設けられ、
前記吐出部から吐出された一次酸素含有ガスに対して、前記燃料ガス噴出部から燃料ガスを噴出して、火炎を形成するように構成され、且つ、その火炎に対して前記内筒から二次酸素含有ガスが吐出されるように構成されている点を特徴とする。
すなわち、吐出部からは、通流案内作用により、吐出方向が安定した状態で一次酸素含有ガスが吐出され、そのように吐出方向が安定した状態で吐出される一次酸素含有ガスに対して、燃料ガス噴出部から燃料ガスが噴出されて、一次燃焼が行われるので、その一次燃焼により、火炎形成方向が安定した状態で火炎が形成され、そのように一次燃焼による火炎の形成方向が安定しているので、その一次燃焼による火炎に対して、内筒から二次酸素含有ガスが適正に吐出されることとなって、二次燃焼も安定して行われ、全体として、一次燃焼と二次燃焼による二段燃焼が安定して行われる。そして、二段燃焼により燃料ガスを緩慢に燃焼させることにより、火炎温度を低下させて、ＮＯｘ発生量の低減を図ることができる。
従って、火炎形成方向を安定化することに加えて、低ＮＯｘ化を図ることができる燃焼装置を得ることが可能となる。。
【００１２】
【発明の実施の形態】
〔第１実施形態〕
以下、本発明を第１実施形態を説明する。
図１は、本発明の燃焼装置ＢＳを設置した貫流ボイラを示し、貫流ボイラは、缶体２１の内部に多数の縦姿勢の水管２２を平面視で二重の環状に配置し、その環状水管群の中央空洞部を燃焼室２３として、燃焼装置ＢＳを、その燃焼室２３に臨ませる状態で缶体２１の上端部に設け、燃焼装置ＢＳにて、都市ガス等の燃料ガスＧを燃焼させて、その燃焼にて形成される火炎Ｆ及び発生する燃焼ガスにて、各水管２２に供給される水を加熱して蒸気を生成し、生成蒸気を蒸気需要先（図示せず）に供給するように構成してある。
【００１３】
各環状水管群は、隣接する水管２２同士をひれ状部材３２にて接続して形成してある。そして、燃焼室２３内にて発生した燃焼ガスを、内側の環状水管群と外側の環状水管群との間、並びに、外側の環状水管群の外周を通流させて、排気路３３から排出させるように、燃焼ガスの通流経路を形成してある。
【００１４】
燃焼装置ＢＳには、燃料ガス供給路２４を通じて燃料ガスＧを供給すると共に、その燃料ガスＧの燃焼用の酸素含有ガスとして、ガスタービン２５から酸素を含有する状態で排出される酸素含有ガスとしての排ガスＥ（燃焼排ガス）の全量を、排ガス供給路２６を通じて供給するように構成し、又、ブロア２７から空気供給路２８を通じて燃焼用空気を供給するように構成してある
燃料ガス供給路２４には、貫流ボイラの熱負荷に応じて、燃料ガスＧの供給量を調節する燃料ガス調節弁２９を設け、排ガス供給路２６には、排ガス用開閉弁３０を設け、空気供給路２８には、空気用開閉弁３１を設けてある。尚、詳細な説明は省略するが、熱負荷に応じた燃料ガス調節弁２９の制御は、図示しない制御装置によって自動的に行われる。
【００１５】
そして、ガスタービン２５が運転中のときは、排ガス用開閉弁３０を開弁し、空気用開閉弁３１を閉弁して、ガスタービン２５からの排ガスＥを酸素含有ガスとして燃料ガスＧを燃焼させ、ガスタービン２５の運転が停止中のときは、排ガス用開閉弁３０を閉弁し、空気用開閉弁３１を開弁して、ブロア２７からの燃焼用空気を酸素含有ガスとして燃料ガスＧを燃焼させる。尚、以下では、ガスタービン２５からの排ガスＥにて燃料ガスＧを燃焼させる場合を対象にして説明する。
【００１６】
次に、燃焼装置ＢＳについて説明する。
図２ないし図４に示すように、燃焼装置ＢＳは、酸素含有ガス（具体的には、後述する一次排ガスＥ１）を通流させて、燃料ガス噴出部Ｈに導く燃焼筒１を設け、その燃焼筒１内に、その燃焼筒１内を通流する一次排ガスＥ１を吐出する吐出部Ｔを備えた整流板としてのバッフル板４を、燃焼筒１を横断する姿勢で設け、燃料ガス噴出部Ｈから噴出される燃料ガスＧを、吐出部Ｔから吐出される一次排ガスＥ１にて燃焼させるように構成してある。
【００１７】
説明を加えると、直円筒状の燃焼筒１の内側に、径が互いに異なる直円筒状の中間筒２及び内筒３を、同軸状で且つ軸心方向に重複した状態で設けてある。内筒３の先端は、燃焼筒１の先端よりもバーナ中心軸心方向に突出させてある。ここで、直円筒状とは、筒軸心が直線状で、その筒軸心方向で径が一定な円筒状である。
尚、燃焼筒１の筒軸心は、燃焼装置ＢＳの中心軸心に一致するので、以下の説明では、燃焼筒１の軸心をバーナ中心軸心と称する場合がある。
【００１８】
燃焼筒１の両端は開口させてあり、中間筒２の先端は、内筒３に外嵌させる状態で設けた環状の閉塞板５にて閉塞し、中間筒２の後端には、その中間筒２と同軸状に、燃料ガス導入筒６を連通接続してあり、内筒３の先端は開口させ、後端は、閉塞板７にて閉塞して、中間筒２内に位置させてある。
更に、周方向に３等分した位置の夫々において、接続筒８を、一端が中間筒２の筒壁を貫通し、他端が内筒３の筒壁を貫通する状態で設けて、その接続筒８にて、中間筒２の外部と内筒３内とを連通させてある。又、中間筒２において、バーナ中心軸心方向で内筒３の後端よりも後端側の箇所には、複数個（例えば８個）の予混合用導入孔２ａを周方向に等間隔を隔てて並べて形成してある。
【００１９】
箱状の風箱９を、その挿入用開口部９ａに燃焼筒１を嵌め込み、燃料ガス導入筒６の後端を外部に突出させた状態で、燃焼筒１の後端側を覆うように設けて、風箱９内に、燃焼筒１の後端開口に連通する酸素含有ガス室１０を形成してある。
【００２０】
そして、内筒３の内部を、二次燃焼のための二次酸素含有ガスとして二次排ガスＥ２を通流させる二次酸素含有ガス路１１とし、先端開口を、二次排ガスＥ２を吐出する二次酸素含有ガス吐出口１２としてある。つまり、二次酸素含有ガス流路１１を、接続筒８にて酸素含有ガス室１０に連通させてある。
【００２１】
又、内筒３と中間筒２との間を燃料ガスＧを通流させる燃料ガス流路１３とし、即ち、燃料ガス流路１３を、バーナ中心軸心に沿うバーナ中心軸心方向視において、内筒３の外側に環状に形成し、中間筒２の先端側の周壁に、燃料ガス噴出部Ｈとしての１６個の燃料ガス噴出孔１４を、周方向に等間隔を隔てて並べて穿設してある。
中間筒２内において、内筒３の後端を閉じる閉塞板７よりも後端側の部分を、燃料ガス室１６として機能させるように構成してある。つまり、燃料ガス室１６を、横断形状が環状の燃料ガス流路１３の上流側箇所において、その燃料ガス流路１３の環状方向の全周にわたって連通する状態で、設けてある。
燃料ガス導入筒６内を、燃料ガスＧを燃料ガス室１６に導入する燃料ガス導入路１７として機能させて、その燃料ガス導入路１７を、バーナ中心軸心と同軸状に設けてある。
【００２２】
又、燃焼筒１と中間筒２との間を、一次燃焼のための一次酸素含有ガスとして一次排ガスＥ１を通流させる一次酸素含有ガス流路１５とし、即ち、一次酸素含有ガス流路１５を、バーナ中心軸心方向視において、内筒３及び中間筒２の外側に、環状に形成してある。
【００２３】
バッフル板４は、環状に形成され、一次酸素含有ガス流路１５内において、燃料ガス噴出孔１４よりも後退させた位置に位置させて、中間筒２に外嵌させ且つ燃焼筒１に内嵌させた状態で設けられている。
バッフル板４には、６個の筒嵌合用孔４ａを、周方向に等間隔を隔てて形成すると共に、それらの筒嵌合用孔４ａの隣接するものの間に一次酸素含有ガスを通流する補助通流孔４ｂを形成し、さらに、内筒２の外周部に沿って複数個の一次酸素含有ガス吐出口４ｃを間隔を隔てて形成してある。
筒軸心の中央部で４５°屈曲した円筒状の屈曲状吐出案内筒１８を、その後部の筒軸心がバーナ中心軸心と平行となり、前部の筒軸心が燃焼筒１の径方向外側を向く姿勢で、バッフル板４に対して酸素含有ガス通流方向（具体的には、一次排ガス通流方向）下流側に突出する状態で、後端を筒嵌合用孔４ａに内嵌させて設けて、吐出部Ｔを酸素含有ガス通流方向に沿い且つバッフル板４に対して突出する筒状に構成してある。
【００２４】
さらに、屈曲状吐出案内筒１８の外径を筒嵌合用孔４ａの内径よりも小さく形成して、屈曲状吐出案内筒１８を周方向の複数箇所でバッフル板４にスポット溶接により固定することにより、図５に示すように、吐出部Ｔの外周部に沿って、つまり屈曲状吐出案内筒１８の外周部に沿って、酸素含有ガスを通流するスリット状の通流孔４ｄを形成してある。
【００２５】
このように構成した燃焼装置ＢＳは、貫流ボイラの燃焼室２３に内筒３の先端側を臨ませた状態で、缶体２１の上端部に設けられ、排ガス供給路２６及び空気供給路２８が、風箱９に形成した排ガス受入口９ｂに接続され、並びに、燃料ガス供給路２４を燃料ガス導入筒６に接続されて、前述した如く、ガスタービン２５の運転中は、ガスタービン２５から排出される排ガスＥが供給されて、供給される燃料ガスＧを燃焼させることになる。つまり、燃焼装置ＢＳは、吐出部Ｔから吐出された一次排ガスＥ１に対して、燃焼ガス噴出孔１４から燃料ガスＧを噴出して、火炎を形成し、且つ、その火炎に対して内筒３の先端の二次排ガス吐出孔１２から二次酸素含有ガスＥ２を吐出するようになっている。
【００２６】
説明を加えると、燃料ガス供給路２４から燃料ガス導入路１７に供給された燃料ガスＧは、流路ガス室１６を通じて燃料ガス路１３に流入し、燃料ガス路１３を通流して１６個の燃料ガス噴出孔１４から、内筒３の径方向外方に向かって、バーナ中心軸心に直交する方向に噴出される。
その場合、燃料ガスＧは、燃料ガス導入路１７を通じて、バーナ中心軸心に対応する位置から燃料ガス室１６に導入されることから、燃料ガスＧは、燃料ガス室１６内において、流路横断形状が環状の燃料ガス流路１３の環状方向に沿う方向の全周にわたって均等に分散すると共に、整圧化された後、燃料ガス流路１３に対して、その環状方向の全周にわたって均等に供給されて、燃料ガス流路１３を、その環状方向の全周にわたって均等に通流するので、燃料ガスＧは、環状に並ぶ１６個の燃料ガス噴出孔１４から均等に噴出される。
【００２７】
尚、中間筒２に形成した予混合用導入孔２ａを通じて、酸素含有ガス室１０から少量の排ガスＥが予混合用として燃料ガス室１６に供給されて、燃料ガス室１６内で、燃料ガスＧに予混合されるように構成してある。ちなみに、予混合用導入孔２ａを通じて燃料ガス室１６に供給される排ガスＥの量は、少量であり、理論酸素量よりも少ない。
【００２８】
排ガス供給路２６から酸素含有ガス室１０に供給された排ガスＥは、燃焼筒１の後端開口から一次酸素含有ガス流路１５に流入し、一次酸素含有ガス流路１５を一次排ガスＥ１として通流して吐出部Ｔ、補助通流孔４ｂ、一次酸素含有ガス吐出口４ｃ、及び、スリット状の通流孔４ｄから吐出され、並びに、接続筒８を通じて二次酸素含有ガス流路１１に流入し、二次酸素含有ガス流路１１を二次排ガスＥ２として通流して、二次酸素含有ガス吐出口１２から、バーナ中心軸心に沿う方向に吐出される。
一次排ガスＥ１は、バッフル板４の上流側での一次排ガスＥ１の通流方向の変動に係らず、筒状の吐出部Ｔの通流案内作用にて、バーナ中心軸心に平行な方向に対して燃焼筒１の径方向外側に傾斜する方向に方向付けられた状態で、吐出部Ｔより吐出される。
【００２９】
つまり、一次排ガスＥ１は、バーナ中心軸心に平行な方向に対して燃焼筒１の径方向外側に傾斜する方向に方向付けられた状態で吐出され、そのように吐出方向が安定した状態で吐出される一次排ガスＥ１に対して、燃料ガス噴出孔１４から燃料ガスＧが噴出されて、一次燃焼が行われるので、その一次燃焼により、火炎形成方向がバーナ中心軸心に平行な方向に方向に対して燃焼筒１の径方向外側に傾斜する方向に安定した状態で火炎が形成され、そのように一次燃焼による火炎の形成方向が安定しているので、その一次燃焼による火炎に対して、内筒３の先端の二次酸素含有ガス吐出口１２から二次排ガスＥ２が適正に吐出されることとなって、二次燃焼も安定して行われ、全体として、火炎Ｆがバーナ中心軸心に平行な方向に安定して形成される状態で、一次燃焼と二次燃焼により二段燃焼が安定して行われる。
又、一次排ガスＥ１が燃焼筒１の内面に向けて吐出されるので、その一次排ガスＥ１の冷却作用により燃焼筒１の先端の過熱が防止される。
【００３０】
しかも、燃料ガスＧは、環状に並ぶ１６個の燃料ガス噴出孔１４から均等に噴出されるので、各燃料ガス噴出孔１４にて形成される火炎Ｆの長さが揃う状態で、全ての燃料ガス噴出孔１４にて均等に燃焼させることができる。
【００３１】
上述のように燃焼するに当たっては、バッフル板４の前方に、中間筒２と燃焼筒１にて区画される環状の凹部が、燃料ガス噴出孔１４から噴出される燃料ガスＧと吐出部Ｔから吐出される一次排ガスＥ１との混合域Ｍとして機能する。
そして、燃料ガスＧを一次排ガスＥ１にて一次燃焼させるに当たっては、各吐出部Ｔから吐出される一次排ガス吐出流により、混合域Ｍ内に負圧域が形成されることから、燃料ガス噴出孔１４から噴出された燃料ガスＧの一部が、負圧域の誘引作用によって、バッフル板４の側に誘引されて、その誘引燃料ガスＧが各吐出部Ｔから吐出された一次排ガスＥ１にて燃焼することによって、バッフル板４の近傍から一次燃焼が始まるので、燃料ガスＧを、バッフル板４にて保炎される状態で、安定的に燃焼させることができる。
【００３２】
その際、誘引された燃焼ガスは、吐出部Ｔからの酸素含有ガスに加えて、筒状の吐出部Ｔの外周部に沿って形成されたスリット状の通流孔４ｄからの一次排ガスＥ１（酸素含有ガス）によって燃焼されるものであるから、単に、吐出部Ｔからの一次排ガス（Ｅ１）にて燃焼させるに較べて、バッフル板４による保炎作用による一次燃焼を安定して行わせることができるものとなって、燃焼量を増大させても未燃成分の発生が無い良好な燃焼を維持できるものとなる。加えて、整流板側に誘引される燃焼ガスは周方向に隣接する吐出部Ｔの間にも誘引されることになり、その誘引された燃料ガスを補助通流孔４ｂからの一次排ガスＥ１（酸素含有ガス）にて燃焼させて、整流板にて保炎される状態で燃焼させることを一層的確に行うことができるものとなる。
また、筒状の吐出部Ｔの外周部に沿って形成されたスリット状の通流孔４ｄから通流する一次排ガスＥ１（酸素含有ガス）は筒状の吐出部Ｔを冷却する作用を発揮するものとなり、筒状の吐出部Ｔを特に耐熱性を有する材料にて形成しなくて良いようにすることが可能となる。
【００３３】
また、この燃焼装置ＢＳにおいては、一次燃焼により形成される火炎が、二次酸素含有ガス吐出口１２から吐出される二次排ガスＥ２の外周部を囲う状態になり、この一次燃焼で形成される火炎は、燃焼量に応じて伸び縮みするものの、その伸び縮みはバーナ中心軸心に沿うものであり、二次酸素含有ガス吐出口１２から吐出される二次排ガスＥ２が、一次燃焼で形成される火炎の内部を火炎形成方向に沿うように流れている。従って、一次燃焼で形成される火炎の長さが、燃焼量の変化に伴って伸び縮みしても、一次燃焼で形成される火炎に対して、燃焼量に応じて過不足なく二次排ガスＥ２が供給されるので、燃焼量の変化にかかわらず、全体として、火炎Ｆが燃焼筒１のバーナ中心軸心に平行な方向に安定して形成される状態で、一次燃焼と二次燃焼により二段燃焼が安定して行われる。
【００３４】
従って、燃焼量が小さいときは、図３において一点鎖線にて示すように、燃料ガス噴出孔１４から噴出される燃料ガスＧは、主として屈曲状吐出案内筒１８及び一次酸素含有ガス吐出口４ｂからの一次排ガスＥ１による一次燃焼にて行われて、排ガスが過剰となることなく安定して行われ、二次排ガスＥ２は、火炎Ｆに接触することなく、燃焼室２３内に供給される。燃焼量が、燃焼が主として一次燃焼にて行われる状態に相当する燃焼量よりも大きくなると、図３において実線にて示すように、燃料ガス噴出孔１４から噴出される燃料ガスＧは、一次燃焼による安定した火炎にて保炎されながら、燃焼量に応じて過不足なく二次排ガスＥ２が供給される状態で行われて、安定して行われる。もって、燃焼量調節範囲の全域にわたって、安定して燃焼させることができる。
【００３５】
第１実施形態の燃焼装置ＢＳにおいては、火炎形成方向を燃焼装置ＢＳのバーナ中心軸心に平行な方向に対して燃焼筒１の径方向外側に傾斜する方向に安定化することができるので、燃焼装置ＢＳのバーナ中心軸心に沿う方向に短く、バーナ中心軸心に直交する方向に広い形状の燃焼室２３にて燃焼させるのに好適である。尚、この第１実施形態では、屈曲状吐出案内筒１８にて構成される吐出部Ｔを周方向に８個並べて供えさせる場合を例示したが、吐出部Ｔの設置数は、６個等、種々変更できる。
ちなみに、この第１実施形態の燃焼装置ＢＳの構成ではあるが、スリット状の通流孔４ｄを設けないようにした場合と、第１実施形態の燃焼装置ＢＳの構成、つまりスリット状の通流孔４ｄを設ける場合との夫々において、燃焼量（燃料ガス量）を変化させて燃焼させたところ、図１４に示すように、スリット状の通流孔４ｄを設けた第１実施形態の燃焼装置ＢＳでは、スリット状の通流孔４ｄを設けない場合に較べて、ＮＯｘの発生量は同程度としながらも、燃焼量を低下させても未燃分（ＣＯ）の発生量を抑制できるものとなり、図中に記載した如く、ターンダウンの拡大を図れるものとなった。
【００３６】
〔第２実施形態〕
以下、本発明の第２実施形態を、図６及び図７に基づいて説明するが、第２実施形態においては、基本的には、吐出部Ｔの構成のみが上記の第１実施形態と異なるものであるので、以下の説明では、第１実施形態と同じ構成要素や同じ作用を有する構成要素については、重複説明を避けるために、同じ符号を付すことにより説明を省略し、主として、吐出部Ｔについて説明する。
【００３７】
第２実施形態では、直円筒状吐出案内筒４１を、その筒軸心がバーナ中心軸心と平行となり、その両端がバッフル板４に対して酸素含有ガス通流方向に突出する状態で、且つ、スリット状の通流孔４ｄを形成する状態で、筒嵌合用孔４ａに内嵌させて設けて、吐出部Ｔを直円筒状に構成してある。
つまり、直円筒状吐出案内筒４１にて、一次排ガスＥ１（酸素含有ガス）をバーナ中心軸心と平行な方向に方向付けて吐出するように構成してある。尚、この第２実施形態では、直円筒状吐出案内筒４１を周方向に沿って８個設けている。
【００３８】
そして、燃焼装置ＢＳは、直円筒状吐出案内筒４１から吐出された一次排ガスＥ１に対して、燃料ガス噴出孔１４から燃料ガスＧを噴出して、火炎を形成するように構成され、且つ、その火炎に対して内筒３の先端の二次排ガス吐出口１２から二次酸素含有ガスＥ２が吐出されるように構成されている。
【００３９】
ちなみに、燃料ガスＧを一次排ガスＥ１にて一次燃焼させるに当たっては、各吐出部Ｔから吐出される一次排ガス吐出流により、混合域Ｍ内に負圧域が形成されることから、燃料ガス噴出孔１４から噴出された燃料ガスＧの一部が、負圧域の誘引作用によって、バッフル板４の側に誘引されて、その誘引燃料ガスＧが各吐出部Ｔから吐出された一次排ガスＥ１にて燃焼することによって、バッフル板４の近傍から一次燃焼が始まるので、燃料ガスＧを、バッフル板４にて保炎される状態で、安定的に燃焼させることができる。
その際、誘引された燃焼ガスは、吐出部Ｔからの酸素含有ガスに加えて、筒状の吐出部Ｔの外周部に沿って形成されたスリット状の通流孔４ｄからの酸素含有ガスによって燃焼されるものであるから、単に、吐出部Ｔからの酸素含有ガスにて燃焼させるに較べて、バッフル板４による保炎作用による一次燃焼を安定して行わせることができるものとなって、燃焼量を増大させても未燃成分の発生が無い良好な燃焼を維持できるものとなる。加えて、整流板側に誘引される燃焼ガスは周方向に隣接する吐出部Ｔの間にも誘引されることになり、その誘引された燃料ガスを補助通流孔４ｂからの一次排ガスＥ１（酸素含有ガス）にて燃焼させて、整流板にて保炎される状態で燃焼させることを一層的確に行うことができるものとなる。
【００４０】
第２実施形態の燃焼装置ＢＳにおいては、火炎形成方向を燃焼装置ＢＳのバーナ中心軸心に平行な方向に安定化することができるので、バーナ中心軸心に沿う方向に長く、バーナ中心軸心に直交する方向に短い形状の燃焼室２３にて燃焼させるのに好適である。
【００４１】
〔第３実施形態〕
以下、本発明の第３実施形態を図８に基づいて説明するが、第３実施形態においては、第１実施形態と同じ構成要素や同じ作用を有する構成要素については、重複説明を避けるために、同じ符号を付すことにより説明を省略し、主として、第１実施形態と異なる構成を説明する。
第１実施形態においては、燃焼装置ＢＳは、酸素含有ガスとして、ガスタービン２５からの排ガスＥを用いる状態と、空気を用いる状態とに切り換え可能なように構成したが、第３実施形態においては、燃焼装置ＢＳは、酸素含有ガスとして空気のみを用いるように構成する。
【００４２】
すなわち、第１実施形態と同様に、空気供給路２８を風箱９に形成した排ガス受入口９ｂに接続してあるが、空気供給路２８には、第１実施形態において設けた空気用開閉弁３１に代えて、燃焼装置ＢＳに供給する燃焼用空気Ａの供給量を調節する空気調節弁３４を設けてある。そして、図示しない制御装置によって、熱負荷に応じた燃料ガス調節弁２９の制御に合わせて、燃料ガス調節弁２９により調節される燃料ガスＧの供給量に応じて、燃焼用空気Ａの供給量を調節するように、空気調節弁３４を制御するように構成してある。
【００４３】
そして、空気供給路２８から酸素含有ガス室１０に供給された燃焼用空気Ａは、燃焼筒１の後端開口から一次酸素含有ガス流路１５に流入し、一次酸素含有ガス流路１５を一次燃焼用空気Ａ１として通流して、図５に示すように、屈曲筒状吐出案内筒１８、補助通流孔４ｂ、一次酸素含有ガス吐出口４ｃ及びスリット状の通流孔４ｄから吐出され、並びに、接続筒８を通じて二次酸素含有ガス流路１１に流入し、二次酸素含有ガス流路１１を二次燃焼用空気Ａ２として通流して、二次酸素含有ガス吐出口１２から、バーナ中心軸心に沿う方向に吐出される。
【００４４】
第３実施形態の燃焼装置ＢＳは、バッフル板４の上流側での一次燃焼用空気Ａ１の通流方向の変動に係らず、屈曲状吐出案内筒４２の通流案内作用にて、一次燃焼用空気Ａ１が方向付けられた状態で吐出されるので、火炎Ｆが安定して形成される状態で、一次燃焼と二次燃焼により二段燃焼が安定して行+ われる。
【００４５】
次に、本発明の第４ないし第６の各実施形態を説明するが、それらの各実施形態においては、吐出部Ｔの構成のみが上記の第３実施形態と異なるので、以下の説明では、第３実施形態と同じ構成要素や同じ作用を有する構成要素については、重複説明を避けるために、同じ符号を付すことにより説明を省略し、主として、吐出部Ｔについて説明する。
【００４６】
〔第４実施形態〕
第４実施形態を図９に基づいて説明する。直円筒状体４３を、その筒軸心がバーナ中心軸心に平行な方向に対して燃焼筒１の径方向外側に傾斜する姿勢で、両端がバッフル板４に対して一次燃焼用空気通流方向に突出する状態で、且つ、スリット状の通流孔４ｄを形成する状態で、筒嵌合用穴４ａに内嵌させて設けてある。そして、そのように、筒軸心がバーナ中心軸心に平行な方向に対して燃焼筒１の径方向外側に傾斜する姿勢で設けた直円筒状体４３にて吐出部Ｔを構成してある。
この第４実施形態の燃焼装置ＢＳでは、一次燃焼用空気Ａ１は、バーナ中心軸心に平行な方向に対して燃焼筒１の径方向外側に傾斜する方向に方向付けられた状態で吐出されるので、火炎形成方向を燃焼装置ＢＳのバーナ中心軸心に平行な方向に対して燃焼筒１の径方向外側に傾斜する方向に安定化することができ、又、一次燃焼用空気Ａ１が燃焼筒１の内面に向けて吐出されるので、その一次燃焼用空気Ａ１の冷却作用に燃焼筒１の先端の過熱が防止される。
【００４７】
〔第５実施形態〕
第５実施形態を図１０に基づいて説明する。
直円筒状体４４を、その筒軸心がバーナ中心軸心に平行な方向に対して燃焼筒１の径方向外側に傾斜する姿勢で、バッフル板４に対して酸素含有ガス通流方向上流側にのみ突出する状態で、且つ、スリット状の通流孔４ｄを形成する状態で設けてある。そして、そのように、筒軸心がバーナ中心軸心に平行な方向に対して燃焼筒１の径方向外側に傾斜する姿勢で設けた直円筒状体４４にて吐出部Ｔを構成してある。
この第５実施形態の燃焼装置ＢＳでは、直円筒状体４４は、バッフル板４に対して酸素含有ガス通流方向下流側には突出していないので、直円筒状体４４から吐出される一次排ガス吐出流により、バッフル板４の前面に負圧域が形成されることになり、燃料ガス噴出孔１４から噴出された燃料ガスＧをバッフル板４の側に誘引して燃焼させる保炎作用により、燃料ガスＧを安定的に燃焼させることができる。
【００４８】
〔第６実施形態〕
第６実施形態を図１１に基づいて説明する。
開口先端面を筒軸心に直交する面に対して傾斜するように形成した先端面傾斜状吐出案内筒４５を、その先端開口が燃焼筒１の径方向外側を向き、且つ、筒軸心がバーナ中心軸心と平行となる姿勢で、その両端がバッフル板４に対して一次燃焼用空気通流方向に突出する状態で、且つ、スリット状の通流孔４ｄを形成する常態で、筒嵌合用穴４ａに内嵌させて設けて、先端面傾斜状吐出案内筒４５にて吐出部Ｔを構成してある。
先端面傾斜状吐出案内筒４５においては、内部を通流する一次燃焼用空気Ａ１の通流抵抗は、筒軸心方向の長さが長い側の内面の方が短い側の内面よりも大きいことから、一次燃焼用空気Ａ１は筒軸心方向の長さが短い方に向かって流れやすく、バーナ中心軸心と平行な方向に対して燃焼筒１の径方向外側に傾斜する方向に向かって吐出されることとなる。つまり、先端面傾斜状吐出案内筒４５は、一次燃焼用空気Ａ１を、バーナ中心軸心と平行な方向に対して燃焼筒１の径方向外側に傾斜する方向に方向付けて案内するように構成してある。
【００４９】
この第６実施形態の燃焼装置ＢＳでは、一次燃焼用空気Ａ１は、バーナ中心軸心に平行な方向に対して燃焼筒１の径方向外側に傾斜する方向に方向付けられた状態で吐出されるので、火炎形成方向を燃焼装置ＢＳのバーナ中心軸心に平行な方向に対して燃焼筒１の径方向外側に傾斜する方向に安定化することができ、又、一次燃焼用空気Ａ１が燃焼筒１の内面に向けて吐出されるので、その一次燃焼用空気Ａ１の冷却作用に燃焼筒１の先端の過熱が防止される。
【００５０】
〔第７実施形態〕
第７実施形態を図１２及び図１３に基づいて説明する。
両端が開口した直円筒状の燃焼筒１の内部に、先端を閉塞した直円筒状のガス供給筒４６を、先端が燃焼筒１から吐出する状態で、燃焼筒１と同軸状に設けて、ガス供給管４６の先端側の周壁に、燃料ガス噴出部Ｈとしての８個の燃料ガス噴出孔４７を、周方向に等間隔を隔てて並べて形成してある。
【００５１】
燃焼筒１とガス供給筒４６との間を、燃焼用空気Ａを酸素含有ガスとして通流させる酸素含有ガス流路４８に形成し、環状に形成したバッフル板４を、酸素含有ガス流路４８内において、ガス供給筒４６に外嵌させ且つ燃焼筒１に内嵌させた状態で設けて、バッフル板４に、酸素含有ガス流路４８を通流する燃焼用空気Ａを吐出する吐出部Ｔを備えさせてある。
そして、燃料ガス噴出孔４７から噴出される燃料ガスＧを、吐出部Ｔから吐出される燃焼用空気Ａにて燃焼させるように構成してある。
【００５２】
直円筒状吐出案内筒４９を、その筒軸心が燃焼筒１の筒軸心、即ち、バーナ中心軸心と平行となる姿勢で、バッフル板４に対して燃焼用空気通流方向下流側に突出する状態で、且つ、スリット状の通流孔４ｄを形成する状態で、筒嵌合用孔４ａに内嵌させて設けて、直円筒状吐出案内筒４９にて吐出部Ｔを筒状に構成してある。
従って、燃焼用空気Ａは、バッフル板４の上流側での通流方向の変動に係らず、直円筒状吐出案内筒４９の通流案内作用にて、バーナ中心軸心に平行な方向に方向付けられた状態で、直円筒状吐出案内筒４８から吐出されるので、火炎Ｆが、バーナ中心軸心に平行な方向に安定して形成される。
【００５３】
〔別実施形態〕
次に別実施形態を説明する。
（イ）吐出部Ｔを筒状に構成する具体形態は、上記の各実施形態において例示した構成に限定されるものではない。例えば、先端側ほど小径となる先細状筒状や、先端側ほど大径となる先太状筒状に構成しても良い。又、横断面形状が長円形状となる筒状や、横断面形状が多角形状となる筒状に構成してもよい。
【００５４】
（ロ）上記の第１ないし第６の各実施形態においては、燃料ガス噴出部Ｈを、中間筒２の周壁に穿設する燃料ガス噴出孔１２にて構成する場合について例示したが、中間筒２の周壁に、その周壁から突出する状態で設ける筒状のガスノズルにて構成しても良い。
（ハ）上記の第１ないし第６の各実施形態においては、中間筒２に予混合用導入孔２ａを形成して、燃料ガス室１６内で燃料ガスＧに酸素含有ガスを予混合する予混合構成を備える場合について例示したが、予混合用導入孔２ａを省略して、予混合構成を省略しても良い。
（二）上記の第１ないし第６の各実施形態においては、バッフル板４に、補助通流孔４ｂを形成したが、補助通流孔４ｂは省略が可能である。
【００５５】
（ホ）吐出部Ｔを、バッフル板４に周方向に等間隔を隔てて設けるに当たって、その個数は、上記の第１ないし第７の各実施形態において例示した８個に限定されるものではなく、燃焼装置ＢＳの大きさや燃焼能力に応じて適宜設定可能である。例えば、６個あるいは１２個でも良い。
【００５６】
（へ）上記の第１及び第２の各実施形態において、酸素含有ガスとしての排ガスＥは、ガスタービン２５の燃焼排ガスに限定されるものではなく、エンジンの燃焼排ガスや、塗装処理装置等の各種処理装置から排出される臭気性排ガス等を用いることができる。
又、第１及び第２の各実施形態において、酸素含有ガスとして、排ガスＥと燃焼用空気とを混合したものを用いても良い。
又、上記の第３ないし第７の各実施形態において、酸素含有ガスとして、ガスタービンやエンジン等の燃焼式原動機の燃焼排ガス、あるいは、塗装処理装置等の各種処理装置から排出される臭気性排ガス等を用いることができる。
【００５７】
（ト）本発明の燃焼装置の用途は、上記の各実施形態において例示した貫流ボイラに限定されるものではなく、各種形式の蒸気ボイラや温水ボイラ、各種の炉、吸収式冷温水機等で用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施形態に係る燃焼装置を設けた貫流ボイラの縦断面図
【図２】第１実施形態に係る燃焼装置の縦断面図
【図３】第１実施形態に係る燃焼装置の要部の縦断面図
【図４】第１実施形態に係る燃焼装置の横断面図
【図５】第１実施形態の要部を示し、（イ）は横断面図、（ロ）は縦断面図
【図６】第２実施形態を示す縦断面図
【図７】第２実施形態を示し、（イ）は横断面図、（ロ）は縦断面図
【図８】第３実施形態を示す縦断面図
【図９】第４実施形態を示し、（イ）は縦断面図、（ロ）は要部の縦断面図
【図１０】第５実施形態を示し、（イ）は縦断面図、（ロ）は要部の縦断面図
【図１１】第６実施形態を示し、（イ）は縦断面図、（ロ）は要部の縦断面図
【図１２】第７実施形態を示す縦断面図
【図１３】第７実施形態を示す横断面図
【図１４】ＣＯ、ＮＯｘと燃料ガス量との関係を示すグラフ
【図１５】従来の燃焼装置の縦断面図
【図１６】従来の燃焼装置の正面図
【符号の説明】
１燃焼筒
３内筒
４整流板
４ｂ補助通流孔
４ｃ一次酸素含有ガス吐出口
４ｄスリット状の通流孔
１５一次酸素含有ガス流路
Ｈ燃料ガス噴出部
Ｔ吐出部[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
In the present invention, a rectifying plate having a discharge portion for discharging an oxygen-containing gas flowing through the combustion cylinder is provided in a posture crossing the combustion cylinder in the combustion cylinder through which the oxygen-containing gas flows.
The present invention relates to a combustion apparatus configured to burn fuel gas ejected from a fuel gas ejection section located on the lower side of the oxygen-containing gas flow direction with respect to the discharge section with the oxygen-containing gas discharged from the discharge section. .
[0002]
[Prior art]
Such a combustion apparatus is used in, for example, various boilers, absorption chiller / hot water machines, etc., and normally, such a combustion apparatus is a target for installing such various boilers, absorption chiller / hot water machines, etc. It is provided so that the fuel gas is burned in the combustion chamber of the combustion apparatus installation target device.
Conventionally, as shown in FIGS. 15 and 16, a plurality of holes 4 e are formed at intervals in the circumferential direction of the rectifying plate 4, and the plurality of holes 4 e flow through the cylindrical combustion cylinder 1. The discharge unit T is configured to discharge combustion air A as an example of the oxygen-containing gas.
In FIG. 15 and FIG. 16, reference numeral 50 denotes a gas supply cylinder with the tip closed, and the gas supply cylinder 50 is coaxial with the combustion cylinder 1 in a state where the tip protrudes from the combustion cylinder 1 in the combustion cylinder 1. A plurality of gas ejection holes 51 are formed in the circumferential wall on the tip side of the gas supply cylinder 50 as gas ejection portions H at intervals in the circumferential direction.
The fuel gas G ejected from the plurality of gas ejection holes 51 is combusted by the combustion air A discharged from the plurality of holes 4 e formed in the rectifying plate 4.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the conventional combustion apparatus, the hole 4e formed as the discharge portion T in the rectifying plate 4 has almost no effect of guiding the flow of the oxygen-containing gas passing therethrough, and the oxygen-containing gas is Since the discharge in the flow direction on the upstream side is hardly suppressed, the discharge is made from the hole 4e of the rectifying plate 4. Therefore, the discharge direction of the oxygen-containing gas from the hole 4e is easily changed, and therefore the hole There is a problem that the shape and direction of the flame formed by burning the fuel gas with the oxygen-containing gas discharged from 4e are likely to fluctuate.
[0004]
In other words, the rectifying plate is usually formed of a thin plate. On the other hand, since the hole functioning as the discharge portion needs to secure a predetermined discharge amount of the oxygen-containing gas, The diameter needs to be considerably larger than the thickness of the current plate, and the ratio of the hole length to the hole diameter (equal to the thickness of the current plate) is too small. There is almost no effect of guiding the flow of the oxygen-containing gas passing therethrough. By the way, the thickness of the current plate is usually about 3 to 5 mm. For example, when the outer diameter of the current plate is about 237 mm, the diameter of the hole functioning as the discharge unit has a predetermined oxygen-containing gas discharge amount. In order to ensure, for example, it is set to about 20 to 50 mm, but even if the hole diameter is set to the minimum 20 mm within the setting range, the ratio of the length to the hole diameter is ¼ or less.
The flow direction of the oxygen-containing gas is not constant and varies in each part of the combustion tube in the cross-channel direction, and the entire flow direction of the oxygen-containing gas flowing through the combustion tube is the combustion direction. In some cases, the oxygen-containing gas flowing through the combustion cylinder deviates from the direction along the axis of the cylinder.
As such, when the flow direction of the oxygen-containing gas changes upstream of the flow straightening plate, the hole functioning as the discharge portion has little effect of guiding the flow of the oxygen-containing gas. In the state where fluctuations in the flow direction on the upstream side are hardly suppressed, it is discharged from the holes of the rectifying plate, the discharge direction of the oxygen-containing gas from the holes fluctuates, and the shape and formation direction of the flame fluctuate Will do.
Note that if the shape and direction of the flame fluctuate, for example, the flame will come into contact with members that define the combustion chamber and members in the combustion chamber, and if the flame comes into contact with those members, combustion will become unstable. Problems arise.
[0005]
Further, when the oxygen-containing gas is discharged from the discharge portion, the portion becomes negative pressure, and so-called flame holding is performed by sucking and burning the fuel gas injected from the fuel gas injection portion. In the case where a hole is simply formed as a discharge part, flame holding becomes insufficient, and there is a problem that an unburned portion is easily generated when the amount of combustion is reduced.
[0006]
The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to stabilize the flame formation direction and reduce the combustion amount while suppressing the generation of unburned matter in the combustion apparatus. There is.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
[Invention of Claim 1]
The combustion apparatus according to claim 1 is provided with a combustion cylinder that allows an oxygen-containing gas to flow and guides it to a fuel gas ejection portion.
In the combustion cylinder, a rectifying plate provided with a discharge part for discharging the oxygen-containing gas flowing through the combustion cylinder is provided in a posture crossing the combustion cylinder,
The fuel gas ejected from the fuel gas ejection portion located on the lower side of the oxygen-containing gas flow direction than the discharge portion is configured to burn with the oxygen-containing gas discharged from the discharge portion. And
The discharge part is configured in a cylindrical shape that projects along the flow direction of the oxygen-containing gas in the combustion cylinder and protrudes with respect to the rectifying plate,
An auxiliary flow hole for flowing the oxygen-containing gas is provided on the outer periphery of the discharge part. To the current plate It is characterized by being formed.
In other words, since the discharge portion is configured in a cylindrical shape that extends along the direction of oxygen-containing gas flow and protrudes from the rectifying plate, the flow direction of the oxygen-containing gas flowing through the discharge portion can be stabilized. Therefore, regardless of fluctuations in the flow direction of the oxygen-containing gas on the upstream side of the rectifying plate, fluctuations in the oxygen-containing gas discharge direction from the discharge portion can be suppressed and the flame formation direction can be stabilized.
In other words, the discharge part is configured in a cylindrical shape along the flow direction of the oxygen-containing gas in the combustion cylinder and protrudes from the rectifying plate. Regulates the flow guide length for guiding the flow of the contained gas, regardless of fluctuations in the flow direction of the oxygen-containing gas upstream of the rectifying plate, and suppresses fluctuations in the discharge direction of the oxygen-containing gas from the discharge section. It can be as long as possible.
Further, a high-pressure combustion gas combusted downstream from a part of the fuel gas ejected from the fuel gas ejection section, with a negative pressure region formed on the rectifying plate side by the oxygen-containing gas ejected from the cylindrical ejection section Is attracted to the rectifying plate side by the suction action of the negative pressure region, and the attracted fuel gas starts to burn from the vicinity of the rectifying plate, so that the flame is stabilized in the rectifying plate. Can be burned.
At that time, the attracted fuel gas is not only oxygen-containing gas from the discharge part, but also a small amount of oxygen discharged from the slit-shaped through holes formed along the outer periphery of the cylindrical discharge part. Since it is combusted by the contained gas, it simply has a flame holding action by the rectifying plate and a small amount of oxygen-containing gas discharged from the slit-shaped through-holes, compared to combustion with the oxygen-containing gas from the discharge part. Combustion near the current plate by means of that the flame holding action can be performed more stably, and good combustion without generation of unburned components can be maintained even if the combustion amount is reduced. Become.
By the way, in the case of simply burning with oxygen-containing gas from the discharge part without providing slit-like flow holes formed along the outer periphery of the cylindrical discharge part, the cylindrical discharge part is Although it becomes overheated by the combustion heat burned from near the current plate, it becomes necessary to use an expensive material having heat resistance as a material for forming the cylindrical discharge portion. When the slit-shaped flow hole formed along the outer periphery of the discharge portion is provided, the oxygen-containing gas flowing from the slit-shaped flow hole acts to cool the cylindrical discharge portion. As a result, it is possible to eliminate the need for the cylindrical discharge portion to be formed of a particularly heat resistant material.
Accordingly, a combustion apparatus capable of stabilizing the flame formation direction and maintaining good combustion without generation of unburned components even when the combustion amount is reduced has been obtained.
[0008]
[Invention of Claim 2]
A combustion apparatus according to a second aspect is characterized in that, in the first aspect, the discharge portion protrudes toward the lower side of the flow direction of the oxygen-containing gas with respect to the rectifying plate.
That is, since the discharge part protrudes to the lower side of the flow direction of the oxygen-containing gas with respect to the rectifying plate, a negative pressure region is appropriately formed on the rectifying plate side in the discharge part, and the flame holding action by the rectifying plate Can be demonstrated accurately.
Therefore, it is possible to obtain a combustion apparatus that can accurately perform stable flame combustion by properly exhibiting the flame holding action by the current plate.
[0009]
[Invention of Claim 3]
A combustion apparatus according to a third aspect is the combustion apparatus according to the first or second aspect, wherein the discharge unit is arranged in a direction parallel to the cylinder axis of the combustion cylinder so as to discharge the oxygen-containing gas toward the inner surface of the combustion cylinder. On the other hand, the oxygen-containing gas is discharged in a direction inclined in the radially outward direction of the combustion cylinder.
That is, oxygen is discharged from the discharge section while discharging the oxygen-containing gas toward the inner surface of the combustion cylinder and cooling the combustion cylinder by the cooling action of the oxygen-containing gas to prevent overheating of the combustion cylinder. The contained gas discharge direction can be stabilized in a direction inclined radially outward of the combustion cylinder with respect to a direction parallel to the cylinder axis of the combustion cylinder.
Therefore, in addition to stabilizing the flame forming direction, a combustion apparatus capable of improving the durability of the combustion cylinder has been obtained.
[0010]
[Invention of Claim 4]
A combustion apparatus according to a fourth aspect is the combustion apparatus according to any one of the first to third aspects, wherein a plurality of the discharge parts are formed side by side in the circumferential direction, and an oxygen-containing gas is introduced between the adjacent discharge parts in the rectifying plate. A feature is that an auxiliary flow hole is formed to flow therethrough.
That is, a negative pressure region is formed on the rectifying plate side by the oxygen-containing gas discharged from the cylindrical discharge portion, and a part of the fuel gas ejected from the fuel gas ejection portion is sucked by the negative pressure region. It will be attracted to the current plate side, and fuel gas will be attracted between the discharge parts adjacent in the circumferential direction, but the attracted fuel gas is converted into oxygen-containing gas from the auxiliary flow hole. Thus, it is possible to more accurately perform combustion in a state where the flame is held by the current plate.
Incidentally, if the flow rate of the oxygen-containing gas from the auxiliary flow hole increases, the NOx increases due to the increase in the combustion temperature. Therefore, the flow rate of the oxygen-containing gas from the auxiliary flow hole increases the NOx. It is necessary to make it possible to suppress the generation of unburned components while avoiding the above.
Therefore, it is possible to obtain a combustion apparatus that can exhibit the flame holding action by the current plate more accurately and perform stable combustion accurately.
[0011]
[Invention of Claim 5]
A combustion apparatus according to a fifth aspect is the combustion apparatus according to any one of the first to fourth aspects, wherein an inner cylinder through which a secondary oxygen-containing gas for secondary combustion flows is provided inside the combustion cylinder,
In the combustion cylinder, a primary oxygen-containing gas flow path through which a primary oxygen-containing gas for primary combustion flows is annularly formed outside the inner cylinder when viewed in the axial direction along the cylinder axis of the combustion cylinder. Formed,
The rectifying plate is formed in an annular shape and is provided in the annular primary oxygen-containing gas flow path,
The primary oxygen-containing gas discharged from the discharge unit is configured to eject a fuel gas from the fuel gas ejection unit to form a flame, and secondary to the flame from the inner cylinder. It is characterized by being configured to discharge oxygen-containing gas.
That is, the primary oxygen-containing gas is discharged from the discharge unit with the flow guide operation in a stable discharge direction, and the primary oxygen-containing gas discharged in such a stable discharge direction is fueled. Since the fuel gas is ejected from the gas ejection section and primary combustion is performed, the primary combustion forms a flame with a stable flame formation direction, and the flame formation direction by the primary combustion is thus stabilized. Therefore, secondary oxygen-containing gas is properly discharged from the inner cylinder against the flame caused by the primary combustion, and the secondary combustion is also performed stably. As a whole, the primary combustion and the secondary combustion are performed. The two-stage combustion is stably performed. And by burning fuel gas slowly by two-stage combustion, flame temperature can be lowered | hung and reduction of NOx generation amount can be aimed at.
Therefore, in addition to stabilizing the flame forming direction, it is possible to obtain a combustion apparatus that can achieve low NOx. .
[0012]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
[First Embodiment]
The first embodiment of the present invention will be described below.
FIG. 1 shows a once-through boiler in which a combustion apparatus BS of the present invention is installed. In a once-through boiler, a plurality of vertical water pipes 22 are arranged inside a can 21 in a double annular shape in plan view, and the annular water pipe The central cavity of the group is used as a combustion chamber 23, and a combustion device BS is provided at the upper end of the can 21 so as to face the combustion chamber 23. The combustion device BS burns fuel gas G such as city gas. Then, with the flame F formed by the combustion and the generated combustion gas, water supplied to each water pipe 22 is heated to generate steam, and the generated steam is supplied to a steam demand destination (not shown). It is constituted as follows.
[0013]
Each annular water tube group is formed by connecting adjacent water tubes 22 with a fin-shaped member 32. The combustion gas generated in the combustion chamber 23 is discharged between the inner annular water tube group and the outer annular water tube group and through the outer periphery of the outer annular water tube group and exhausted from the exhaust passage 33. Thus, a flow path for the combustion gas is formed.
[0014]
As the oxygen-containing gas discharged from the gas turbine 25 in a state containing oxygen, the fuel gas G is supplied to the combustion apparatus BS through the fuel gas supply path 24 and is used as an oxygen-containing gas for combustion of the fuel gas G. The exhaust gas E (combustion exhaust gas) is configured to be supplied through the exhaust gas supply path 26, and combustion air is supplied from the blower 27 through the air supply path 28.
The fuel gas supply path 24 is provided with a fuel gas control valve 29 that adjusts the supply amount of the fuel gas G according to the heat load of the once-through boiler, and the exhaust gas supply path 26 is provided with an exhaust gas on-off valve 30 for air. An air on-off valve 31 is provided in the supply path 28. Although detailed description is omitted, the control of the fuel gas control valve 29 according to the heat load is automatically performed by a control device (not shown).
[0015]
When the gas turbine 25 is in operation, the exhaust gas on-off valve 30 is opened, the air on-off valve 31 is closed, and the fuel gas G is burned using the exhaust gas E from the gas turbine 25 as the oxygen-containing gas. When the operation of the gas turbine 25 is stopped, the exhaust gas on-off valve 30 is closed, the air on-off valve 31 is opened, and the combustion gas from the blower 27 is used as the oxygen-containing gas as the fuel gas G. To burn. In the following, the case where the fuel gas G is burned with the exhaust gas E from the gas turbine 25 will be described.
[0016]
Next, the combustion apparatus BS will be described.
As shown in FIGS. 2 to 4, the combustion apparatus BS is provided with a combustion cylinder 1 through which an oxygen-containing gas (specifically, a primary exhaust gas E <b> 1 described later) flows and led to the fuel gas ejection portion H. A baffle plate 4 as a rectifying plate provided with a discharge part T for discharging the primary exhaust gas E1 flowing through the combustion cylinder 1 is provided in the combustion cylinder 1 in a posture crossing the combustion cylinder 1, and a fuel gas ejection part The fuel gas G ejected from H is combusted by the primary exhaust gas E1 discharged from the discharge part T.
[0017]
In other words, a straight cylindrical intermediate cylinder 2 and an inner cylinder 3 having different diameters are provided inside the right cylindrical combustion cylinder 1 in a state of being coaxial and overlapping in the axial direction. The tip of the inner cylinder 3 is protruded in the direction of the burner center axis from the tip of the combustion cylinder 1. Here, the straight cylindrical shape is a cylindrical shape in which the cylinder axis is linear and the diameter is constant in the direction of the cylinder axis.
Since the cylinder axis of the combustion cylinder 1 coincides with the center axis of the combustion apparatus BS, the axis of the combustion cylinder 1 may be referred to as a burner center axis in the following description.
[0018]
Both ends of the combustion cylinder 1 are opened, and the tip of the intermediate cylinder 2 is closed by an annular closing plate 5 provided in a state of being externally fitted to the inner cylinder 3, A fuel gas introduction cylinder 6 is connected in a coaxial manner with the cylinder 2, the front end of the inner cylinder 3 is opened, and the rear end is closed by a closing plate 7 and is located in the intermediate cylinder 2. .
Further, in each of the positions divided into three equal parts in the circumferential direction, the connection cylinder 8 is provided in a state where one end penetrates the cylinder wall of the intermediate cylinder 2 and the other end penetrates the cylinder wall of the inner cylinder 3. The cylinder 8 communicates the outside of the intermediate cylinder 2 with the inside of the inner cylinder 3. Further, in the intermediate cylinder 2, a plurality of (for example, eight) premixing introduction holes 2 a are arranged at equal intervals in the circumferential direction at a position closer to the rear end side than the rear end in the center axis direction of the burner. They are formed side by side.
[0019]
A box-shaped wind box 9 is provided so as to cover the rear end side of the combustion cylinder 1 with the combustion cylinder 1 fitted into the insertion opening 9a and the rear end of the fuel gas introduction cylinder 6 protruding outward. An oxygen-containing gas chamber 10 communicating with the rear end opening of the combustion cylinder 1 is formed in the wind box 9.
[0020]
Then, the inside of the inner cylinder 3 is used as a secondary oxygen-containing gas passage 11 through which the secondary exhaust gas E2 flows as a secondary oxygen-containing gas for secondary combustion, and the tip opening is a secondary exhaust gas for discharging the secondary exhaust gas E2. The secondary oxygen-containing gas discharge port 12 is provided. That is, the secondary oxygen-containing gas flow path 11 is communicated with the oxygen-containing gas chamber 10 through the connection cylinder 8.
[0021]
Further, the fuel gas flow path 13 for allowing the fuel gas G to flow between the inner cylinder 3 and the intermediate cylinder 2 is used. That is, the fuel gas flow path 13 is viewed from the burner center axis direction along the burner center axis. Formed annularly on the outer side of the inner cylinder 3, 16 fuel gas ejection holes 14 serving as fuel gas ejection portions H are bored in the circumferential wall at equal intervals in the circumferential direction. It is.
In the intermediate cylinder 2, a portion on the rear end side with respect to the closing plate 7 that closes the rear end of the inner cylinder 3 is configured to function as the fuel gas chamber 16. That is, the fuel gas chamber 16 is provided in a state where it communicates over the entire circumference in the annular direction of the fuel gas passage 13 at a location upstream of the fuel gas passage 13 having an annular cross section.
The inside of the fuel gas introduction cylinder 6 is made to function as a fuel gas introduction passage 17 for introducing the fuel gas G into the fuel gas chamber 16, and the fuel gas introduction passage 17 is provided coaxially with the center axis of the burner.
[0022]
Also, a primary oxygen-containing gas flow path 15 is provided between the combustion cylinder 1 and the intermediate cylinder 2 to allow the primary exhaust gas E1 to flow as a primary oxygen-containing gas for primary combustion. In the burner center axis direction view, it is formed in an annular shape outside the inner cylinder 3 and the intermediate cylinder 2.
[0023]
The baffle plate 4 is formed in an annular shape, and is positioned in a position retracted from the fuel gas ejection hole 14 in the primary oxygen-containing gas flow path 15 so as to be externally fitted to the intermediate cylinder 2 and fitted to the combustion cylinder 1. It is provided in the state of letting it.
In the baffle plate 4, six cylinder fitting holes 4a are formed at equal intervals in the circumferential direction, and the auxiliary oxygen-containing gas flows between adjacent ones of the cylinder fitting holes 4a. A flow hole 4 b is formed, and a plurality of primary oxygen-containing gas discharge ports 4 c are formed at intervals along the outer peripheral portion of the inner cylinder 2.
A cylindrical bent discharge guide cylinder 18 bent at 45 ° at the center of the cylinder axis, the rear cylinder axis is parallel to the burner center axis, and the front cylinder axis is the radial direction of the combustion cylinder 1. The rear end of the baffle plate 4 is fitted in the tube fitting hole 4a in a state of projecting to the downstream side with respect to the baffle plate 4 (specifically, the primary exhaust gas flow direction) in a posture facing outward. The discharge portion T is configured in a cylindrical shape that protrudes with respect to the baffle plate 4 along the oxygen-containing gas flow direction.
[0024]
Further, the outer diameter of the bent discharge guide tube 18 is formed smaller than the inner diameter of the tube fitting hole 4a, and the bent discharge guide tube 18 is fixed to the baffle plate 4 at a plurality of locations in the circumferential direction by spot welding. As shown in FIG. 5, slit-like flow holes 4 d through which the oxygen-containing gas flows are formed along the outer peripheral portion of the discharge portion T, that is, along the outer peripheral portion of the bent discharge guide tube 18. is there.
[0025]
The combustion apparatus BS configured in this manner is provided at the upper end of the can 21 with the combustion chamber 23 of the once-through boiler facing the front end side of the inner cylinder 3, and an exhaust gas supply path 26 and an air supply path 28 are provided. The exhaust gas inlet 9b formed in the wind box 9 is connected, and the fuel gas supply path 24 is connected to the fuel gas introduction cylinder 6. As described above, the gas turbine 25 is discharged from the gas turbine 25 during operation. The supplied exhaust gas E is supplied and the supplied fuel gas G is combusted. That is, the combustion device BS forms a flame by ejecting the fuel gas G from the combustion gas ejection hole 14 to the primary exhaust gas E1 discharged from the discharge portion T, and the inner cylinder 3 against the flame. The secondary oxygen-containing gas E2 is discharged from the secondary exhaust gas discharge hole 12 at the front end.
[0026]
In other words, the fuel gas G supplied from the fuel gas supply path 24 to the fuel gas introduction path 17 flows into the fuel gas path 13 through the flow path gas chamber 16, flows through the fuel gas path 13, and is divided into 16 pieces. The fuel gas is ejected from the fuel gas ejection hole 14 radially outward of the inner cylinder 3 in a direction orthogonal to the burner center axis.
In that case, the fuel gas G is introduced into the fuel gas chamber 16 from a position corresponding to the center axis of the burner through the fuel gas introduction path 17, so that the fuel gas G crosses the flow path in the fuel gas chamber 16. The shape is uniformly distributed over the entire circumference in the direction along the annular direction of the annular fuel gas flow path 13 and after pressure regulation, the fuel gas flow path 13 is evenly distributed over the entire circumference in the annular direction. Since the fuel gas is supplied and flows uniformly through the entire circumference in the annular direction, the fuel gas G is uniformly ejected from the 16 fuel gas ejection holes 14 arranged in an annular shape.
[0027]
A small amount of exhaust gas E is supplied from the oxygen-containing gas chamber 10 to the fuel gas chamber 16 for premixing through the premixing introduction hole 2 a formed in the intermediate cylinder 2, and in the fuel gas chamber 16, the fuel gas G To be premixed. Incidentally, the amount of the exhaust gas E supplied to the fuel gas chamber 16 through the premixing introduction hole 2a is small and smaller than the theoretical oxygen amount.
[0028]
The exhaust gas E supplied from the exhaust gas supply path 26 to the oxygen-containing gas chamber 10 flows into the primary oxygen-containing gas flow path 15 from the rear end opening of the combustion cylinder 1 and passes through the primary oxygen-containing gas flow path 15 as the primary exhaust gas E1. Then, the gas is discharged from the discharge portion T, the auxiliary flow hole 4b, the primary oxygen-containing gas discharge port 4c, and the slit-shaped flow hole 4d, and flows into the secondary oxygen-containing gas flow path 11 through the connection tube 8. Then, the secondary oxygen-containing gas flow passage 11 flows as the secondary exhaust gas E2, and is discharged from the secondary oxygen-containing gas discharge port 12 in a direction along the burner central axis.
The primary exhaust gas E1 is directed to the direction parallel to the center axis of the burner by the flow guide action of the tubular discharge portion T regardless of the change in the flow direction of the primary exhaust gas E1 on the upstream side of the baffle plate 4. Then, the fuel is discharged from the discharge portion T in a state in which it is directed in a direction inclined radially outward of the combustion cylinder 1.
[0029]
That is, the primary exhaust gas E1 is discharged in a state in which it is directed in a direction inclined radially outward of the combustion cylinder 1 with respect to a direction parallel to the burner central axis, and is discharged in such a stable discharge direction. Since the fuel gas G is ejected from the fuel gas ejection hole 14 to the primary exhaust gas E1 and primary combustion is performed, the primary combustion causes the flame formation direction to be in a direction parallel to the burner center axis. On the other hand, the flame is formed in a stable state in a direction inclined radially outward of the combustion cylinder 1, and the formation direction of the flame by the primary combustion is stable in this manner. The secondary exhaust gas E2 is appropriately discharged from the secondary oxygen-containing gas discharge port 12 at the tip of the cylinder 3, so that secondary combustion is also stably performed. As a whole, the flame F is centered on the burner center axis. Stable in parallel direction In a state where made, two-stage combustion by primary combustion and secondary combustion takes place stably.
Further, since the primary exhaust gas E1 is discharged toward the inner surface of the combustion cylinder 1, overheating of the tip of the combustion cylinder 1 is prevented by the cooling action of the primary exhaust gas E1.
[0030]
In addition, since the fuel gas G is uniformly ejected from the 16 fuel gas ejection holes 14 arranged in a ring shape, all the fuels can be obtained in a state where the lengths of the flames F formed in the fuel gas ejection holes 14 are uniform. The gas jet holes 14 can be burned evenly.
[0031]
In the combustion as described above, an annular recess defined by the intermediate cylinder 2 and the combustion cylinder 1 is formed in front of the baffle plate 4 from the fuel gas G and the discharge part T ejected from the fuel gas ejection hole 14. It functions as a mixing zone M with the discharged primary exhaust gas E1.
In the primary combustion of the fuel gas G with the primary exhaust gas E1, a negative pressure region is formed in the mixing region M by the primary exhaust gas discharge flow discharged from each discharge portion T. Part of the fuel gas G ejected from 14 is attracted to the baffle plate 4 side by the attracting action in the negative pressure region, and the attracted fuel gas G is discharged by the primary exhaust gas E1 discharged from each discharge portion T. By burning, primary combustion starts from the vicinity of the baffle plate 4, so that the fuel gas G can be stably burned in a state where the flame is held by the baffle plate 4.
[0032]
At that time, the induced combustion gas is in addition to the oxygen-containing gas from the discharge portion T, and the primary exhaust gas E1 (from the slit-shaped through holes 4d formed along the outer peripheral portion of the cylindrical discharge portion T ( Compared with the primary exhaust gas (E1) from the discharge section T, the primary combustion by the flame holding action by the baffle plate 4 is stably performed. Thus, even if the amount of combustion is increased, good combustion without generation of unburned components can be maintained. In addition, the combustion gas attracted to the rectifying plate side is also attracted between the discharge portions T adjacent in the circumferential direction, and the attracted fuel gas is transferred to the primary exhaust gas E1 ( It is possible to more accurately perform combustion in a state in which the gas is burned by the oxygen-containing gas) and held by the flow straightening plate.
Further, the primary exhaust gas E1 (oxygen-containing gas) flowing from the slit-shaped flow hole 4d formed along the outer peripheral portion of the cylindrical discharge portion T exhibits an action of cooling the cylindrical discharge portion T. Thus, it is possible to eliminate the need to form the cylindrical discharge portion T from a particularly heat-resistant material.
[0033]
Moreover, in this combustion apparatus BS, the flame formed by primary combustion will be in the state surrounding the outer peripheral part of the secondary exhaust gas E2 discharged from the secondary oxygen containing gas discharge port 12, and is formed by this primary combustion. Although the flame expands and contracts in accordance with the amount of combustion, the expansion and contraction is along the center axis of the burner, and the secondary exhaust gas E2 discharged from the secondary oxygen-containing gas discharge port 12 is formed by primary combustion. The inside of the flame is flowing along the flame formation direction. Therefore, even if the length of the flame formed by the primary combustion expands and contracts with the change of the combustion amount, the secondary exhaust gas E2 is sufficient with respect to the flame formed by the primary combustion according to the combustion amount. As a whole, the flame F is stably formed in a direction parallel to the center axis of the burner of the combustion cylinder 1 regardless of the change in the combustion amount. Stage combustion is performed stably.
[0034]
Therefore, when the amount of combustion is small, as shown by the one-dot chain line in FIG. 3, the fuel gas G ejected from the fuel gas ejection hole 14 is mainly fed from the bent ejection guide cylinder 18 and the primary oxygen-containing gas ejection port 4b. The primary exhaust gas E1 is used for primary combustion, and the exhaust gas is stably supplied without being excessive. The secondary exhaust gas E2 is supplied into the combustion chamber 23 without contacting the flame F. When the combustion amount becomes larger than the combustion amount corresponding to the state in which combustion is mainly performed by primary combustion, as shown by the solid line in FIG. 3, the fuel gas G ejected from the fuel gas ejection hole 14 is subjected to primary combustion. It is carried out in a state where the secondary exhaust gas E2 is supplied without excess or deficiency in accordance with the amount of combustion, while being held by a stable flame by. Therefore, it can be made to burn stably over the whole combustion amount adjustment range.
[0035]
In the combustion apparatus BS of the first embodiment, the flame formation direction can be stabilized in a direction inclined radially outward of the combustion cylinder 1 with respect to a direction parallel to the burner central axis of the combustion apparatus BS. It is suitable for burning in the combustion chamber 23 which is short in the direction along the burner center axis of the combustion apparatus BS and wide in the direction perpendicular to the burner center axis. In the first embodiment, the case where eight discharge portions T configured by the bent discharge guide tube 18 are provided side by side in the circumferential direction is illustrated, but the number of the discharge portions T installed is six, etc. Various changes can be made.
Incidentally, although it is the configuration of the combustion device BS of the first embodiment, the configuration of the combustion device BS of the first embodiment, that is, the slit-shaped flow, is not provided with the slit-shaped flow holes 4d. In each of the cases where the holes 4d are provided, combustion is performed by changing the combustion amount (fuel gas amount). As shown in FIG. 14, the combustion apparatus of the first embodiment provided with slit-like flow holes 4d. In the BS, compared with the case where the slit-shaped flow holes 4d are not provided, the amount of NOx generated is the same, but the amount of unburned (CO) generated can be suppressed even if the amount of combustion is reduced. As described in the figure, the turndown can be expanded.
[0036]
[Second Embodiment]
Hereinafter, the second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 6 and 7. In the second embodiment, basically, only the configuration of the discharge section T is different from the first embodiment. Therefore, in the following description, the same constituent elements as those in the first embodiment and the constituent elements having the same action are denoted by the same reference numerals in order to avoid redundant description, and the description thereof is mainly omitted. T will be described.
[0037]
In the second embodiment, the straight cylindrical discharge guide cylinder 41 is in a state where the cylinder axis is parallel to the burner center axis and both ends protrude in the oxygen-containing gas flow direction with respect to the baffle plate 4, and In the state where the slit-shaped flow hole 4d is formed, the discharge portion T is formed in a right cylindrical shape by being fitted inside the tube fitting hole 4a.
In other words, the primary exhaust gas E1 (oxygen-containing gas) is discharged in the direction parallel to the center axis of the burner by the straight cylindrical discharge guide cylinder 41. In the second embodiment, eight straight cylindrical discharge guide tubes 41 are provided along the circumferential direction.
[0038]
The combustion apparatus BS is configured to eject a fuel gas G from the fuel gas ejection holes 14 to form a flame with respect to the primary exhaust gas E1 discharged from the right cylindrical discharge guide cylinder 41, and A secondary oxygen-containing gas E2 is discharged from the secondary exhaust gas discharge port 12 at the tip of the inner cylinder 3 with respect to the flame.
[0039]
Incidentally, in the primary combustion of the fuel gas G with the primary exhaust gas E1, since the negative pressure region is formed in the mixing region M by the primary exhaust gas discharge flow discharged from each discharge part T, the fuel gas ejection hole Part of the fuel gas G ejected from 14 is attracted to the baffle plate 4 side by the attracting action in the negative pressure region, and the attracted fuel gas G is discharged by the primary exhaust gas E1 discharged from each discharge portion T. By burning, primary combustion starts from the vicinity of the baffle plate 4, so that the fuel gas G can be stably burned in a state where the flame is held by the baffle plate 4.
At that time, the induced combustion gas is generated by the oxygen-containing gas from the slit-shaped through-hole 4d formed along the outer periphery of the cylindrical discharge portion T in addition to the oxygen-containing gas from the discharge portion T. Since it is combusted, it is possible to stably perform the primary combustion by the flame holding action by the baffle plate 4 as compared with simply burning with the oxygen-containing gas from the discharge part T, Even if the amount of combustion is increased, good combustion without generation of unburned components can be maintained. In addition, the combustion gas attracted to the rectifying plate side is also attracted between the discharge portions T adjacent in the circumferential direction, and the attracted fuel gas is transferred to the primary exhaust gas E1 ( It is possible to more accurately perform combustion in a state in which the gas is burned by the oxygen-containing gas) and held by the flow straightening plate.
[0040]
In the combustion apparatus BS of the second embodiment, the flame formation direction can be stabilized in a direction parallel to the burner center axis of the combustion apparatus BS, so that it is long in the direction along the burner center axis and the burner center axis. It is suitable for burning in the combustion chamber 23 having a short shape in a direction orthogonal to the.
[0041]
[Third Embodiment]
Hereinafter, the third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 8. In the third embodiment, the same constituent elements as those in the first embodiment and the constituent elements having the same actions are described in order to avoid redundant description. The description is omitted by giving the same reference numerals, and mainly the configuration different from the first embodiment will be described.
In the first embodiment, the combustion apparatus BS is configured to be switchable between a state using the exhaust gas E from the gas turbine 25 and a state using air as the oxygen-containing gas, but in the third embodiment, The combustion apparatus BS is configured to use only air as the oxygen-containing gas.
[0042]
That is, as in the first embodiment, the air supply path 28 is connected to the exhaust gas inlet 9b formed in the wind box 9, but the air supply path 28 has an air on-off valve provided in the first embodiment. Instead of 31, an air regulating valve 34 that regulates the amount of combustion air A supplied to the combustion device BS is provided. Then, the supply amount of the combustion air A is controlled according to the supply amount of the fuel gas G adjusted by the fuel gas control valve 29 in accordance with the control of the fuel gas control valve 29 according to the heat load by a control device (not shown). The air control valve 34 is configured to control the air pressure.
[0043]
The combustion air A supplied from the air supply path 28 to the oxygen-containing gas chamber 10 flows into the primary oxygen-containing gas flow path 15 from the rear end opening of the combustion cylinder 1, and passes through the primary oxygen-containing gas flow path 15. As shown in FIG. 5, the combustion air A1 flows and is discharged from the bent cylindrical discharge guide cylinder 18, the auxiliary flow hole 4b, the primary oxygen-containing gas discharge port 4c, and the slit-shaped flow hole 4d, and The secondary oxygen-containing gas flow path 11 flows into the secondary oxygen-containing gas flow path 11 through the connecting cylinder 8 and flows through the secondary oxygen-containing gas flow path 11 as the secondary combustion air A2 from the secondary oxygen-containing gas discharge port 12 to the burner central axis. It is discharged in the direction along the heart.
[0044]
The combustion apparatus BS of the third embodiment is for primary combustion by the flow guide action of the bent discharge guide cylinder 42 regardless of the fluctuation of the flow direction of the primary combustion air A1 on the upstream side of the baffle plate 4. Since the air A1 is discharged in a directed state, the two-stage combustion is stably performed by the primary combustion and the secondary combustion while the flame F is stably formed.
[0045]
Next, the fourth to sixth embodiments of the present invention will be described. In each of these embodiments, only the configuration of the discharge section T is different from that of the third embodiment. Therefore, in the following description, For the same constituent elements as those of the third embodiment and the constituent elements having the same action, the same reference numerals are given to omit the description, and the discharge unit T will be mainly described in order to avoid redundant description.
[0046]
[Fourth Embodiment]
A fourth embodiment will be described with reference to FIG. The straight cylindrical body 43 is in such a posture that its cylinder axis is inclined radially outward of the combustion cylinder 1 with respect to the direction parallel to the burner center axis, and both ends of the straight cylinder 43 flow to the baffle plate 4 through the primary combustion air flow. In the state protruding in the direction and in the state of forming the slit-shaped flow hole 4d, it is provided by being fitted into the tube fitting hole 4a. And the discharge part T is comprised by the right cylindrical body 43 provided in the attitude | position which inclines in the radial direction outer side of the combustion cylinder 1 with respect to the direction parallel to a burner center axis center in that way. .
In the combustion apparatus BS of the fourth embodiment, the primary combustion air A1 is discharged in a state in which the primary combustion air A1 is directed in a direction inclined radially outward of the combustion cylinder 1 with respect to a direction parallel to the burner center axis. Therefore, the flame formation direction can be stabilized in a direction inclined radially outward of the combustion cylinder 1 with respect to the direction parallel to the burner central axis of the combustion apparatus BS, and the primary combustion air A1 is also converted into the combustion cylinder. 1 is discharged toward the inner surface of the combustion chamber 1, so that overheating of the tip of the combustion cylinder 1 is prevented by the cooling action of the primary combustion air A1.
[0047]
[Fifth Embodiment]
A fifth embodiment will be described with reference to FIG.
The straight cylindrical body 44 is positioned upstream of the baffle plate 4 in the direction of the oxygen-containing gas flow, with the cylinder axis tilted radially outward of the combustion cylinder 1 with respect to the direction parallel to the burner center axis. And a slit-like flow hole 4d is formed. And the discharge part T is comprised by the right cylindrical body 44 provided in the attitude | position which inclines in the radial direction outer side of the combustion cylinder 1 with respect to the direction parallel to a burner center axis center in that way. .
In the combustion apparatus BS of the fifth embodiment, the straight cylindrical body 44 does not protrude downstream in the oxygen-containing gas flow direction with respect to the baffle plate 4, and therefore, the primary exhaust gas discharged from the straight cylindrical body 44. Due to the discharge flow, a negative pressure region is formed on the front surface of the baffle plate 4, and the fuel gas G ejected from the fuel gas ejection holes 14 is attracted to the baffle plate 4 side and burned, thereby holding the flame, The fuel gas G can be stably burned.
[0048]
[Sixth Embodiment]
A sixth embodiment will be described with reference to FIG.
The tip end face inclined discharge guide cylinder 45 formed so that the tip end face of the opening is inclined with respect to a plane orthogonal to the cylinder axis, the tip opening faces the radially outer side of the combustion cylinder 1 and the cylinder axis is In a state parallel to the center axis of the burner, with both ends projecting in the direction of air flow for primary combustion with respect to the baffle plate 4, and in a normal state where a slit-like flow hole 4d is formed, The discharge portion T is configured by the tip-side inclined discharge guide tube 45 provided to be fitted in the joint hole 4a.
In the tip surface inclined discharge guide tube 45, the flow resistance of the primary combustion air A1 flowing through the inside is larger on the inner surface on the longer side in the cylinder axis direction than on the inner surface on the shorter side. Thus, the primary combustion air A1 is easy to flow toward the shorter length in the cylinder axis direction, and is discharged toward the direction inclined radially outward of the combustion cylinder 1 with respect to the direction parallel to the burner center axis. Will be. That is, the tip surface inclined discharge guide tube 45 is configured to direct and guide the primary combustion air A1 in a direction inclined radially outward of the combustion tube 1 with respect to a direction parallel to the burner center axis. It is.
[0049]
In the combustion apparatus BS of the sixth embodiment, the primary combustion air A1 is discharged in a state in which the primary combustion air A1 is directed in a direction inclined radially outward of the combustion cylinder 1 with respect to a direction parallel to the burner center axis. Therefore, the flame formation direction can be stabilized in a direction inclined radially outward of the combustion cylinder 1 with respect to the direction parallel to the burner central axis of the combustion apparatus BS, and the primary combustion air A1 is also converted into the combustion cylinder. 1 is discharged toward the inner surface of the combustion chamber 1, so that overheating of the tip of the combustion cylinder 1 is prevented by the cooling action of the primary combustion air A1.
[0050]
[Seventh Embodiment]
A seventh embodiment will be described with reference to FIGS.
A straight cylindrical gas supply cylinder 46 with a closed end is provided coaxially with the combustion cylinder 1 in a state in which the distal end is discharged from the combustion cylinder 1 inside the straight cylindrical combustion cylinder 1 having both ends opened. Eight fuel gas ejection holes 47 as fuel gas ejection portions H are formed in the circumferential wall on the distal end side of the gas supply pipe 46 so as to be arranged at equal intervals in the circumferential direction.
[0051]
Between the combustion cylinder 1 and the gas supply cylinder 46, an oxygen-containing gas flow path 48 through which the combustion air A flows as an oxygen-containing gas is formed, and the baffle plate 4 formed in an annular shape is connected to the oxygen-containing gas flow path 48. A discharge section T that is provided in a state of being externally fitted to the gas supply cylinder 46 and fitted to the combustion cylinder 1 and for discharging combustion air A flowing through the oxygen-containing gas flow path 48 to the baffle plate 4. Is provided.
Then, the fuel gas G ejected from the fuel gas ejection hole 47 is combusted by the combustion air A discharged from the discharge part T.
[0052]
The straight cylindrical discharge guide tube 49 is disposed downstream of the baffle plate 4 in the combustion air flow direction with the cylinder axis being parallel to the cylinder axis of the combustion cylinder 1, that is, the burner center axis. In a state of projecting and forming a slit-like flow hole 4d, the discharge portion T is formed in a cylindrical shape by a straight cylindrical discharge guide tube 49 provided by being fitted in the tube fitting hole 4a. It is.
Accordingly, the combustion air A is directed in a direction parallel to the center axis of the burner by the flow guide action of the straight cylindrical discharge guide tube 49 regardless of the fluctuation of the flow direction on the upstream side of the baffle plate 4. Since it is discharged from the right cylindrical discharge guide tube 48 in the attached state, the flame F is stably formed in a direction parallel to the burner central axis.
[0053]
[Another embodiment]
Next, another embodiment will be described.
(A) The specific form which comprises the discharge part T in a cylinder shape is not limited to the structure illustrated in said each embodiment. For example, a tapered cylindrical shape having a smaller diameter toward the distal end side or a tapered cylindrical shape having a larger diameter toward the distal end side may be used. Moreover, you may comprise in the cylinder shape whose cross-sectional shape becomes an ellipse shape, and the cylinder shape whose cross-sectional shape becomes a polygonal shape.
[0054]
(B) In each of the first to sixth embodiments described above, the fuel gas ejection portion H is exemplified as the fuel gas ejection hole 12 formed in the peripheral wall of the intermediate cylinder 2. You may comprise by the cylindrical gas nozzle provided in the surrounding wall of 2 in the state which protrudes from the surrounding wall.
(C) In each of the first to sixth embodiments, the premixing introduction hole 2 a is formed in the intermediate cylinder 2, and the premixing of the oxygen-containing gas to the fuel gas G in the fuel gas chamber 16 is performed. Although the case where a mixing configuration is provided is illustrated, the premixing introduction hole 2a may be omitted, and the premixing configuration may be omitted.
(2) In each of the first to sixth embodiments, the auxiliary flow hole 4b is formed in the baffle plate 4, but the auxiliary flow hole 4b can be omitted.
[0055]
(E) When the discharge portions T are provided on the baffle plate 4 at equal intervals in the circumferential direction, the number thereof is not limited to the eight illustrated in each of the first to seventh embodiments. It can be appropriately set according to the size of the combustion device BS and the combustion capacity. For example, 6 or 12 may be used.
[0056]
(F) In each of the first and second embodiments described above, the exhaust gas E as the oxygen-containing gas is not limited to the combustion exhaust gas of the gas turbine 25, but may be an engine combustion exhaust gas, a coating processing apparatus, or the like. Odorous exhaust gas discharged from various processing apparatuses can be used.
In each of the first and second embodiments, a mixture of exhaust gas E and combustion air may be used as the oxygen-containing gas.
Further, in each of the third to seventh embodiments, as the oxygen-containing gas, combustion exhaust gas of a combustion type motor such as a gas turbine or an engine, or odorous exhaust gas discharged from various processing apparatuses such as a coating processing apparatus. Etc. can be used.
[0057]
(G) The use of the combustion apparatus of the present invention is not limited to the once-through boiler exemplified in the above embodiments, but in various types of steam boilers, hot water boilers, various furnaces, absorption chiller / hot water machines, etc. Can be used.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a once-through boiler provided with a combustion apparatus according to a first embodiment.
FIG. 2 is a longitudinal sectional view of the combustion apparatus according to the first embodiment.
FIG. 3 is a longitudinal sectional view of a main part of the combustion apparatus according to the first embodiment.
FIG. 4 is a cross-sectional view of the combustion apparatus according to the first embodiment.
FIGS. 5A and 5B show a main part of the first embodiment, where FIG. 5A is a cross-sectional view and FIG. 5B is a vertical cross-sectional view.
FIG. 6 is a longitudinal sectional view showing a second embodiment.
7A and 7B show a second embodiment, where FIG. 7A is a cross-sectional view and FIG. 7B is a vertical cross-sectional view.
FIG. 8 is a longitudinal sectional view showing a third embodiment.
9A and 9B show a fourth embodiment, where FIG. 9A is a longitudinal sectional view, and FIG. 9B is a longitudinal sectional view of an essential part.
10A and 10B show a fifth embodiment, where FIG. 10A is a longitudinal sectional view, and FIG. 10B is a longitudinal sectional view of an essential part.
11A and 11B show a sixth embodiment, in which FIG. 11A is a longitudinal sectional view, and FIG. 11B is a longitudinal sectional view of an essential part.
FIG. 12 is a longitudinal sectional view showing a seventh embodiment.
FIG. 13 is a cross sectional view showing a seventh embodiment.
FIG. 14 is a graph showing the relationship between CO, NOx and the amount of fuel gas.
FIG. 15 is a longitudinal sectional view of a conventional combustion apparatus
FIG. 16 is a front view of a conventional combustion apparatus.
[Explanation of symbols]
1 Combustion cylinder
3 inner cylinder
4 Current plate
4b Auxiliary flow hole
4c Primary oxygen-containing gas outlet
4d slit-shaped flow hole
15 Primary oxygen-containing gas flow path
H Fuel gas ejection part
T discharge part

Claims

In the combustion cylinder through which the oxygen-containing gas flows, a rectifying plate provided with a discharge part for discharging the oxygen-containing gas flowing through the combustion cylinder is provided in a posture crossing the combustion cylinder,
A combustion apparatus configured to combust fuel gas ejected from a fuel gas ejection section located on the lower side of the oxygen-containing gas flow direction from the discharge section with the oxygen-containing gas discharged from the discharge section; There,
The discharge part is configured in a cylindrical shape that projects along the flow direction of the oxygen-containing gas in the combustion cylinder and protrudes with respect to the rectifying plate,
A combustion apparatus in which slit-like flow holes through which an oxygen-containing gas flows are formed in the rectifying plate along the outer periphery of the discharge part.

The combustion apparatus according to claim 1, wherein the discharge portion protrudes toward the lower side of the flow direction of the oxygen-containing gas with respect to the rectifying plate.

The discharge portion is oriented in a direction inclined radially outward of the combustion cylinder with respect to a direction parallel to a cylinder axis of the combustion cylinder so as to discharge an oxygen-containing gas toward the inner surface of the combustion cylinder. The combustion apparatus according to claim 1, wherein the combustion apparatus is configured to discharge an oxygen-containing gas.

The said discharge part is formed in multiple numbers along with the circumferential direction, The auxiliary | assistant through-hole which flows oxygen-containing gas is formed between the said discharge parts adjacent to the said baffle plate. The combustion apparatus according to claim 1.

An inner cylinder through which a secondary oxygen-containing gas for secondary combustion flows is provided inside the combustion cylinder,
In the combustion cylinder, a primary oxygen-containing gas flow path through which a primary oxygen-containing gas for primary combustion flows is annularly formed outside the inner cylinder when viewed in the axial direction along the cylinder axis of the combustion cylinder. Formed,
The rectifying plate is formed in an annular shape and is provided in the annular primary oxygen-containing gas flow path,
The primary oxygen-containing gas discharged from the discharge unit is configured to eject a fuel gas from the fuel gas ejection unit to form a flame, and secondary to the flame from the inner cylinder. The combustion apparatus of any one of Claims 1-4 comprised so that oxygen-containing gas may be discharged.