CN101542202B - 喷烧器、备有喷烧器的燃烧装置及锅炉 - Google Patents
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Abstract
本发明提供固体燃料用喷烧器、备有该喷烧器的燃烧装置以及锅炉。本发明的喷烧器，容量比已往增大、并且抑制未点火区域的扩大，防止燃烧气体中的NOx浓度增加，防止燃料效率降低。本发明喷烧器中，含燃料流体供给喷嘴(12)，从运送包括燃料和该燃料运送用媒体的含燃料流体的流体运送路(10)的连接部，朝着设在火炉(4)的壁面上的出口部，供给含燃料流体。该喷嘴(12)的、与从流体运送流路(10)的连接部(10a)朝着设在火炉(4)的壁面上的出口部流动的流体流动方向正交的断面，是具有长径部和短径部的矩形、椭圆形或大致椭圆形形状。另外，与从流体运送路(10)的连接部朝着出口部流动的流体流动方向正交的断面积，渐渐扩大。在该喷嘴(12)的外周部，设有供给一次以上的燃烧用空气的空气供给喷嘴(15)。
Description
技术领域
本发明涉及喷烧器、备有该喷烧器的燃烧装置及锅炉，特别涉及可进行效率高的、低氮氧化物(NOx)燃烧的喷烧器。
背景技术
图28表示已往技术中的固体燃料(微碳粉、生物燃料等)用喷烧器之一例。图28(a)是喷烧器的侧剖面图，图28(b)是从火炉(炉膛、燃烧室)(4)侧看该喷烧器的正面图。该固体燃料用喷烧器，备有含燃料流体供给喷嘴(12)和燃烧用空气套筒(15)。上述含燃料流体供给喷嘴(12)，形成含有固体燃料和运送用一次空气的含燃料流体(11)朝着火炉(4)流动的含燃料流体流路。上述燃烧用空气套筒(15)，设在该含燃料流体供给喷嘴(12)的外周。风箱(3)内的空气，通过由上述套筒(15)形成的燃烧用空气流路，作为二次空气(13)和三次空气(14)被供给。在含燃料流体供给喷嘴(12)的前端，设有火焰稳定器(17)，借助形成在其尾流(後流)的圆形涡(循环涡)效果，可将来自喷烧器附近的燃料点火。
燃烧用空气套筒(15)的前端，面临着设在火炉壁面上的燃烧喉部(16)，在该套筒(15)的前端，设有向喷烧器的外侧扩开的燃烧用空气导引板(15a)，三次空气(14)借助该燃烧用空气导引板(15a)朝外侧扩展，使得空气朝火焰中心部的混合延迟，促进在空气不足的还原气氛条件下的燃烧，这样，抑制燃烧气体中的氮氧化物(NOx)的生成。
图1(c)是表示上述已往技术的喷烧器中的、沿着含燃料流体供给喷咀(12)的含燃料流体(11)的喷出流方向的剖面图。图1(d)是表示从火炉(4)侧看图1(c)所示喷烧器的含燃料流体供给喷嘴(12)出口部的正面图。如图所示，已往技术的喷烧器中，含燃料流体供给喷嘴(12)的出口部的断面，是接近圆形的形状。当含燃料流体(11)被投入火炉(4)内时，借助火炉(4)内的辐射加热、火焰稳定器(17)的尾流的圆形涡作用，在含燃料流体供给喷嘴(12)的出口附近，燃料被点火。
图29(a)是表示已往技术的喷烧器中的、沿着含燃料流体供给喷咀(12)的含燃料流体(11)的喷出流方向的剖面图。图29(b)是表示从火炉(4)侧看该含燃料流体供给喷嘴(12)出口部的正面图。如图所示，形成了从含燃料流体供给喷嘴(12)喷出到火炉(4)内的含燃料流体中的燃料的点火位置(33)。在含燃料流体(11)的喷流的表面，燃料被点火后，形成的火焰渐渐地朝着含燃料流体(11)的喷流中心部蔓延。图30示意地表示已往技术的喷烧器中、沿着含燃料流体供给喷嘴(12)的含燃料流体(11)的喷出流的断面方向的、火炉(4)内火焰的蔓延状况。在圆锥状的未点火区域(31)周围，形成了点火区域(32)。
上述图28～图30所示圆形断面的喷烧器，通常是分别配置在相向的一对火炉壁上，即用于所谓的相向燃烧方式。另一方面，所谓的切向燃烧，是沿着火炉壁面、从若干个含燃料流体供给喷嘴(12)的出口，将上述含燃料流体朝着旋回方向喷到火炉(4)内，使燃料燃烧。该切向燃烧中，含燃料流体供给喷嘴(12)的横断面(与含燃料流体的流动方向正交的断面)的出口形状，多数是正方形或接近正方形的矩形。
另外，下列专利文献1～3揭示的喷烧器中，含燃料流体供给喷嘴(12)的横断面(与含燃料流体的流动方向正交的断面)的出口形状，是具有长径部和短径部的矩形、椭圆形、或大致椭圆形。
专利文献1：日本特表昭59-500981号公报
专利文献2：日本特开平8-226615号公报
专利文献3：日本特开平11-281009号公报
发明内容
通常，喷烧器的含燃料流体供给喷嘴(12)的出口部断面，是接近圆形或正方形的形状，如图30所示，火炉(4)内，在含燃料流体喷流的外侧已点着的火焰，要蔓延到含燃料流体喷流的中心部，还有相当大的距离。从含燃料流体供给喷嘴(12)出来的含燃料流体(11)的喷出流方向上已点着的火焰，要蔓延到燃料喷流中心部的距离、即图30所示的未点火距离L1’，随着含燃料流体供给喷嘴(12)的直径或周边部越大而越长，未点火区域(31)越扩大。在喷烧器附近的还原区域促进燃烧，是抑制燃烧气体中NOx的产生的关键。而未点火区域(31)的扩大，阻碍了该NOx浓度的抑制特性。另外，未点火区域(31)的扩大，意味着点火后的燃烧时间变短，也是导致燃烧效率降低的原因。
喷烧器容量的增加(喷烧器根数的减少)，可有效地降低成本和提高运用性，但是，已往技术中，喷烧器的容量增加，则含燃料流体供给喷嘴(12)的直径或外径部长度加长，未点火区域(31)扩大，产生了NOx的增加和燃烧效率降低的问题。该问题产生的原因，是因为从含燃料流体喷流表面的点火区域(32)到含燃料流体喷流中心部的距离大。另外，上述专利文献1～3记载的发明中，含燃料流体供给喷嘴(12)的横断面(与含燃料流体的流动方向正交的断面)的出口形状，是由长径部和短径部组成的矩形，该发明中，对于因喷烧器容量的增加而导致未点火区域(31)扩大、使NOx增加和燃烧效率降低的问题，没有任何对策。
本发明的课题，是提供固体燃料用喷烧器、备有该喷烧器的燃烧装置及锅炉。本发明的喷烧器，其容量比已往增加，同时能抑制未点火区域的扩大，防止燃烧气体中的NOx浓度增加，防止燃烧效率降低。
上述本发明的课题，可用以下技术方案解决。
技术方案1记载的发明是喷烧器，具有含燃料流体供给喷嘴(12)，上述含燃料流体供给喷嘴(12)，从运送含燃料流体(11)的含燃料流体运送流路(10)的连接部(10a)，朝着设在火炉(4)的壁面上的出口部，供给上述流体(11)，该含燃料流体(11)包含固体燃料和该燃料运送用的媒体；在该含燃料流体供给喷嘴(12)的外周部，具有供给一次以上的燃烧用空气的空气供给喷嘴(15)；该喷烧器的特征在于，上述含燃料流体供给喷嘴(12)的、与从上述流体运送流路(10)的连接部(10a)朝着设在火炉(4)的壁面上的出口部流动的流体(11)的喷流正交的断面，是具有长径部和短径部的矩形、椭圆形或大致椭圆形，与从上述流体运送流路(10)的连接部(10a)朝着出口部流动的流体(11)的喷流正交的断面的长径部的大小，沿着流体(11)的流动方向渐渐扩大，短径部的大小不变。
技术方案4记载的发明，是技术方案1记载的喷烧器，其特征在于，上述含燃料流体供给喷嘴(12)，在其内部具有将含燃料流体(11)的喷流分割为若干股的含燃料流体导引板(19)。
技术方案5记载的发明，是技术方案4记载的喷烧器，其特征在于，上述含燃料流体导引板(19)，相对于与通过将含燃料流体供给喷嘴(12)内的流体(11)流动方向的中心轴向火炉(4)内延长而得的线上、且通过该喷嘴(12)的短径部的最短径的平面平行的平面，以若干不同的倾斜角度配置。
技术方案6记载的发明，是技术方案1、4、5中任一项记载的喷烧器，其特征在于，上述含燃料流体供给喷嘴(12)，在其出口内部，具有强制地变更含燃料流体(11)的喷出流方向的含燃料流体方向变更用导引板(21)。
技术方案7记载的发明，是技术方案6记载的喷烧器，其特征在于，上述含燃料流体方向变更用导引板(21)，相对于与通过将含燃料流体供给喷嘴(12)的中心轴向火炉(4)内延长而得的线上、且通过该喷嘴(12)的长径部的最长径的平面平行的平面，配置成相互不同的若干方向。
技术方案8记载的发明，是技术方案6记载的喷烧器，其特征在于，上述含燃料流体方向变更用导引板(21)，对于一部分的含燃料流体(11)，相对于与通过将含燃料流体供给喷嘴(12)的中心轴向火炉(4)内延长而得的线上、且通过该喷嘴(12)的长径部的最长径的平面平行的平面，平行地配置；对于其它的含燃料流体(11)，相对于与通过将含燃料流体供给喷嘴(12)的中心轴向火炉(4)内延长而得的线上、且通过该喷嘴(12)的长径部的最长径的平面平行的平面，具有倾斜角度地配置。
技术方案9记载的发明，是技术方案4记载的喷烧器，其特征在于，上述含燃料流体供给喷嘴(12)，被上述含燃料流体导引板(19)分割成若干个流路，上述含燃料流体供给喷嘴(12)，以上述各流路的中心轴，相对于与通过将含燃料流体供给喷嘴(12)的中心轴向火炉(4)内延长而得的线上、且通过该喷嘴(12)出口的长径部的最长径的平面平行的平面，成相互不同的倾斜角度的方式，设在火炉(4)的壁面上。
技术方案10记载的发明，是技术方案1、4～9中任一项记载的喷烧器，其特征在于，在上述含燃料流体供给喷嘴(12)的出口部，设有可将该出口部分割为若干份的含燃料流体分割板(22)。
技术方案11记载的发明，是技术方案1、4～10中任一项记载的喷烧器，其特征在于，在上述含燃料流体供给喷嘴(12)的出口部，设有L字形断面的火焰稳定器(17)。
技术方案12记载的发明，是技术方案11记载的喷烧器，其特征在于，在上述L字形火焰稳定器(17)的前端，设有将该火焰稳定器(17)周围的燃烧用空气的喷出方向朝外侧改变的导引板(17a)。
技术方案13记载的发明，是技术方案1、4～12中任一项记载的喷烧器，其特征在于，在上述燃烧用空气供给喷嘴(15)的前端，设有把配置在该喷嘴(12)外周部的、一次以上燃烧用空气供给喷嘴(15)的外侧的燃烧用空气的喷出方向，相对于燃料喷出方向朝外侧扩开的燃烧用空气导引板(15a)。
技术方案14记载的发明，是技术方案1、4～13中任一项记载的喷烧器，其特征在于，在上述含燃料流体供给喷嘴(12)的内部，设有使含燃料流体(11)的流路一度缩窄后，再将流路扩大的浓缩器(23)。
技术方案15记载的发明，是技术方案1、4～14中任一项记载的喷烧器，其特征在于，在上述含燃料流体供给喷嘴(12)的入口部，设有在该喷嘴(12)内均等地分配燃料的流体分配板(24)。
技术方案16记载的发明，是技术方案1、4～15中任一项记载的喷烧器，其特征在于，在含燃料流体供给喷嘴(12)的附近，设有喷嘴(41、44)，该喷嘴(41、44)把作为辅助燃料的液体燃料或气体燃料，喷出到从上述含燃料流体供给喷嘴(12)喷出来的流体(11)的附近。
技术方案17记载的发明，是燃烧装置，其特征在于，把技术方案1、4～16记载的喷烧器，在相向的2个火炉壁上分别沿上下方向配置成若干层，设在各层的若干个喷烧器，分别对称地配置在同一火炉壁的在水平方向宽度中央部平分的2个壁面区域。
技术方案18记载的发明，是燃烧装置，其特征在于，把技术方案1、4～16记载的喷烧器，在相向的2个火炉壁上分别沿上下方向配置成若干层，设在同一火炉壁的各层的若干个喷烧器之中，水平方向相邻的喷烧器彼此，是相同的构造。
技术方案19记载的发明是锅炉，该锅炉备有将相对于水平方向倾斜的水壁管(25)卷成螺旋状而构成的火炉壁，其特征在于，沿着上述水壁管(25)的长度方向，在火炉壁上设有矩形、椭圆形或大致椭圆形的开口部(26)，将技术方案1、4～16中任一项记载的喷烧器安装在上述开口部(26)。
技术方案20记载的发明是锅炉，该锅炉备有由在铅直方向延伸的水管壁(25)组构成的火炉壁，其特征在于，沿上述水管壁(25)的长度方向，在火炉壁上设有矩形、椭圆形或大致椭圆形的开口部(26)，将技术方案1、4～16中任一项记载的喷烧器安装在上述开口部(26)。
根据技术方案1记载的发明，即使喷烧器容量增加，也能抑制未点火区域的扩大，含燃料流体(11)被投入到火炉(4)内后，含燃料流体(11)也会朝宽度方向扩展，含燃料流体(11)的喷出流的断面积增大，流速降低，所以，在将未点火距离比已往技术缩小的方面是有效的，另外，由于含燃料流体(11)在火炉(4)内扩展，所以，可有效地利用燃烧空间，并且实质上的在炉内的滞留时间增长，有效地减低燃烧气体中的NOx浓度，以及提高燃烧效率。另外，含燃料流体供给喷嘴(12)的上述短径部的大小不变，所以在结构简化方面有效。能够提高含燃料流体供给喷嘴(12)的上游侧流速，所以在容易点火的燃料的情况下等，能够有效防止回火。
根据技术方案4、5记载的发明，由于含燃料流体(11)的喷流，被含燃料流体供给喷嘴(12)内部的含燃料流体导引板(19)分割为若干股，所以，含燃料流体(11)从含燃料流体连接部(10a)朝着含燃料流体供给喷嘴(12)的出口部被均等地朝着喷嘴(12)的扩大方向供给，NOx的减低、燃烧效率的提高、流速增加的抑制、压力损失的最小化、以及构成零件的磨耗抑制等效果，比技术方案3记载的发明更好。
根据技术方案6记载的发明，能促进含燃料流体喷出流(20)在火炉(4)内的分散，促进在火炉(4)尾流部的燃烧。
根据技术方案7记载的发明，由于含燃料流体导引板(19)，相对于与通过将含燃料流体供给喷嘴(12)的中心轴向火炉(4)内延长而得的线上、且通过该喷嘴(12)的长径部最长径的平面平行的平面，分别相互朝相反的方向配置，所以，将含燃料流体(11)分成2个以上的组，喷出到火炉(4)内，可用简单的构造进行含燃料流体喷出流(20)的分组，促进含燃料流体喷出流(20)在火炉(4)内的分散，促进在火炉(4)尾流部的燃烧。
根据技术方案8记载的发明，把由含燃料流体供给喷嘴(12)和含燃料流体导引板(19)形成的4股含燃料流体喷出流(20)，分成2个组(20a、20b)，例如，把靠近火炉侧壁的含燃料流体喷出流(20a)作为直进流，使不靠近火炉侧壁的含燃料流体喷出流(20b)朝着与水平方向倾斜的方向喷出，这样，可一边保持利用燃料分散促进火炉尾流部的燃烧，一边抑制火焰流入火炉侧壁附近，防止灰附着。
根据技术方案9记载的发明，可以使含燃料流体(11)，相对于水平方向或铅直方向以不同的倾斜度从含燃料流体供给喷嘴(12)中喷出到火炉(4)内，不必采用微粉碳等的固体燃料直接冲击的含燃料流体供给喷嘴(12)内的零件，就可以使含燃料流体喷出流(20)的方向变化，所以，可以有效抑制零件的磨耗。
根据技术方案10记载的发明，含燃料流体喷出流(20)被含燃料流体分割板(22)分割，表面积扩大，火炉(4)内的辐射受热增大，同时，在流体分割板(22)的尾流侧形成负压区域，周围的高温气体流入负压区域，可以有助于燃料快速点火，促进喷烧器附近的还原区域的燃烧，有效减低燃烧气体的NOx浓度，并提高燃烧效率。
根据技术方案11记载的发明，在含燃料流体供给喷嘴(12)的出口部，设置了L字形断面的火焰稳定器(17)，这样，在火焰稳定器(17)的尾流形成圆形涡，高温的燃烧气体被拉回到火焰稳定器(17)附近，可以有助于快速将燃料点火，促进喷烧器附近的还原区域的燃烧，有效减低燃烧气体的NOx浓度，提高燃烧效率。
根据技术方案12记载的发明，借助L字形断面的火焰稳定器(17)前端的二次空气导引板(17a)，二次空气向外侧扩展，火焰稳定器(17)的尾流的圆形涡增大，高温的燃烧气体的再循环量增加，与技术方案11记载的发明相比，燃料的点火更快，促进喷烧器附近的还原区域的燃烧，有效减低燃烧气体的NOx浓度，并提高燃烧效率。
根据技术方案13记载的发明，由于设置了把燃烧用空气供给喷嘴(15)外侧的燃烧用空气的喷出方向，相对于含燃料流体喷出方向向外侧扩展的燃烧用空气导引板(15a)，所以，燃烧用空气向外侧扩展，火焰中心部的还原区域扩大，有效地减低燃烧气体的NOx浓度，并提高燃烧效率。
根据技术方案14记载的发明，火焰稳定器(17)附近的燃料，被浓缩器(23)浓缩，可以快速地将燃料点火，促进喷烧器附近的还原区域的燃烧，有效减低燃烧气体的NOx浓度，并提高燃烧效率。
根据技术方案15记载的发明，借助流体分配板(24)，含燃料流体供给喷嘴(12)的入口部处的燃料浓度均匀化，可以抑制流入被含燃料流体导引板(19)分隔的各流路的燃料浓度的不平衡，有效促进NOx的减低和燃烧效率的提高。
根据技术方案16记载的发明，由于把液体燃料或气体燃料喷出到喷烧器出口，所以，可以切实地进行包含固体燃料的含燃料流体(11)的点火。
根据技术方案17记载的发明，在相向燃烧方式的火炉(4)的相向火炉壁上，分别沿上下方向配置若干层技术方案1、4～16中任一项记载的喷烧器，各层的若干个喷烧器，分别对称地配置在同一火炉壁的从水平方向宽度中央部平分的2个壁面区域，这样，可以在一个火炉壁面上，左右对称地配置流体喷出流(20a、20b)的方向，可以良好地保持火炉(4)内的流动及燃烧状态的左右平衡。
根据技术方案18记载的发明，在相向燃烧方式的火炉(4)的相向的2个火炉壁上，分别沿上下方向配置若干层技术方案1、4～16中任一项记载的喷烧器，设在同一火炉壁的各层的若干个喷烧器中，水平方向相邻的喷烧器，具有相同的构造，这样，尤其是容积小的火炉(4)中，可以避免含燃料流体喷出流(20a、20b)的冲突，抑制燃料的局部集中，减低燃烧气体中的NOx浓度，提高燃烧效率。
根据技术方案19记载的发明，使水壁管(25)的长度方向和开口部(26)的长径部的长度方向一致，这样，可以减少为形成开口部(26)所需的螺旋状水壁管(25)的数量，另外，可以构建水壁管(25)的加工、弯曲部少的锅炉，经济性好。另外，可以使为形成开口部(26)所需的螺旋状水壁管(25)的数量最小化，提高经济性。另外，由于含燃料流体(11)朝火炉(4)的水平(宽度)方向扩展，所以，在火炉水平(宽度)方向，含燃料流体(11)的分布均匀，实质上的在炉内滞留的时间增长，减低燃烧气体中的NOx浓度，并提高燃烧效率。
根据技术方案20记载的发明，由于沿着垂直方向的水壁管(25)的布置，在火炉壁上设置矩形的开口部(26)，所以，将水壁管(25)的长度方向和开口部(26)的长径部的长度方向一致地配置，这样，可以构建水壁管(25)的加工、弯曲部少的锅炉，经济性好。
附图说明
图1是本发明和已往技术的喷烧器出口的点火区域说明图。
图2是本发明和已往技术的喷烧器出口的未点火区域说明图。
图3表示本发明一实施例喷烧器的构造(图3(a)是表示与通过喷烧器的中心轴、且通过出口部的长径部最长径的平面平行方向的断面向视图，图3(b)是表示图3(a)中的A-A线断面向视图，图3(c)是表示从火炉侧看喷烧器出口部的正面图。)。
图4表示本发明一实施例喷烧器的构造(图4(a)是表示与通过喷烧器的中心轴、且通过出口部的长径部最长径的平面平行方向的断面向视图，图4(b)是表示图4(a)中的A-A线断面向视图，图4(c)是表示从火炉侧看喷烧器出口部的正面图。)。
图5表示本发明一实施例喷烧器的构造(图5(a)是表示与通过喷烧器的中心轴、且通过出口部的长径部最长径的平面平行方向的断面向视图，图5(b)是表示图5(a)中的A-A线断面向视图，图5(c)是表示从火炉侧看喷烧器出口部的正面图。)。
图6表示本发明一实施例喷烧器的构造(图6(a)是表示与通过喷烧器的中心轴、且通过出口部的长径部最长径的平面平行方向的断面向视图，图6(b)是表示图6(a)中的A-A线断面向视图，图6(c)是表示从火炉侧看喷烧器出口部的正面图。)。
图7表示本发明一实施例喷烧器的构造(图7(a)是表示与通过喷烧器的中心轴、且通过出口部的长径部最长径的平面平行方向的断面向视图，图7(b)是表示图7(a)中的B-B线断面向视图，图7(c)是表示图7(a)中的A-A线断面向视图。)。
图8表示本发明一实施例喷烧器的构造(图8(a)是表示与通过喷烧器的中心轴、且通过出口部的长径部最长径的平面平行方向的断面向视图，图8(b)是表示图8(a)中的B-B线断面向视图，图8(c)是表示图8(a)中的A-A线断面向视图。)
图9表示本发明一实施例喷烧器的构造(图9(a)是表示与通过喷烧器的中心轴、且通过出口部的长径部最长径的平面平行方向的断面向视图，图9(b)是表示喷烧器的立体图，图9(c)是表示图9(a)中的B-B线断面向视图，图9(d)是表示图9(a)中的A-A线断面向视图。)。
图10表示本发明一实施例喷烧器的构造(图10(a)是表示与通过喷烧器的中心轴、朝向火炉延长的线上的、且通过出口部的长径部最长径的平面平行方向的断面向视图，图10(b)是表示图10(a)中的A-A线断面向视图，图10(c)是表示从火炉侧看喷烧器出口部的正面图。)。
图11是表示图10所示发明的效果的说明图。
图12表示图10所示发明一实施例喷烧器的构造(图12(a)是表示与通过喷烧器的中心轴、朝向火炉延长的线上的且通过出口部的长径部最长径的平面平行方向的断面向视图，图12(b)是表示图12(a)中的A-A线断面向视图，图12(c)是表示从火炉侧看喷烧器出口部的正面图。)。
图13表示本发明一实施例喷烧器的构造(图13(a)是表示与通过喷烧器的中心轴、且通过出口部的长径部最长径的平面平行方向的断面向视图，图13(b)是表示图13(a)中的A-A线断面向视图，图13(c)是表示从火炉侧看喷烧器出口部的正面图。)。
图14表示本发明一实施例喷烧器的构造(图14(a)是表示与通过喷烧器的中心轴、且通过出口部的长径部最长径的平面平行方向的断面向视图，图14(b)是表示图14(a)中的A-A线断面向视图，图14(c)是表示从火炉侧看喷烧器出口部的正面图。)。
图15表示本发明一实施例喷烧器的构造(图15(a)是表示与通过喷烧器的中心轴、且通过出口部的长径部最长径的平面平行方向的断面向视图，图15(b)是表示图15(a)中的A-A线断面向视图，图15(c)是表示从火炉侧看喷烧器出口部的正面图。)。
图16表示本发明一实施例喷烧器的构造(图16(a)是表示与通过喷烧器的中心轴、且通过出口部的长径部最长径的平面平行方向的断面向视图，图16(b)是表示图16(a)中的A-A线断面向视图，图16(c)是表示从火炉侧看喷烧器出口部的正面图。)。
图17表示本发明一实施例喷烧器的构造(图17(a)是表示与通过喷烧器的中心轴、且通过出口部的长径部最长径的平面平行方向的断面向视图，图17(b)是表示图17(a)中的A-A线断面向视图，图17(c)是表示从火炉(4)侧看喷烧器出口部的正面图。)。
图18表示本发明一实施例喷烧器的构造(图18(a)是表示与通过出口部的长边形成的含燃料流体供给喷嘴面平行的断面向视图(图18(b)的B-B线断面)，图18(b)是表示图18(a)中的A-A线断面向视图，图18(c)是表示从火炉侧看喷烧器出口部的正面图。)
图19表示在含燃料流体供给喷嘴的中心部设置了供油喷嘴的例子。
图20表示在火焰稳定器周围设置了气体供给喷嘴的例子。
图21是表示含燃料流体供给喷嘴的正面图(图21(a))和平面图(图21(b))。
图22是表示另一构造的含燃料流体供给喷嘴的正面图(图22(a))和平面图(图22(b))。
图23表示多个图21所示含燃料流体供给喷嘴在一个火炉壁面上沿上下方向配置成3层、沿水平方向配置成4列的例子。
图24表示多个图21和图22所示含燃料流体供给喷嘴在一个火炉壁面上沿上下方向配置成3层、沿水平方向配置成4列的例子。
图25表示多个图21所示含燃料流体供给喷嘴在一个火炉壁面上沿上下方向配置成3层、沿水平方向配置成4列的另一实施例。
图26是表示配置了本发明一实施例之喷烧器的锅炉的火炉壁的平面图。
图27是表示配置了本发明一实施例之喷烧器的锅炉的火炉壁的平面图。
图28表示已往技术中的、固体燃料用喷烧器的例子(图28(a)是喷烧器的侧剖面图，图28(b)是从火炉内看该喷烧器的正面图。)
图29(a)是已往技术的喷烧器中，沿含燃料流体供给喷嘴的含燃料流体的喷出流方向的断面图，图29(b)是从火炉侧看含燃料流体供给喷嘴出口部的正面图。
图30示意地表示已往技术的喷烧器中，沿含燃料流体供给喷嘴的含燃料流体喷出流的断面方向的火炉内火焰蔓延的状况。
标号说明
3 风箱
4 火炉
10 含燃料流体流路
10a 含燃料流体连接部
11 含燃料流体
12 含燃料流体供给喷嘴
13 二次空气
14 三次空气
15 燃烧用空气套筒
15a 三次空气导引板
16 燃烧喉部
17 火焰稳定器
17a 二次空气导引板
19 含燃料流体导引板
20、20a、20b、20c、20d 含燃料流体喷出流
21a、21b 含燃料流体方向变更用导引板
22 含燃料流体分割板
22a 负压区域
23、23’ 浓缩器
24 流体分配板
25 水壁管
26 开口部
31 未点火区域
32 点火区域
33 点火位置
41 供油喷嘴
42 气体导入管
43 水平管
44 气体供给喷嘴
L1 未点火距离
L2 从点火位置到混合流体喷出流中心部的距离
具体实施方式
下面，参照附图说明本发明的实施例。
先参照图1和图2，说明本发明的基本概念。图1中，把采用图1(a)和图1(b)所示本实施例之喷烧器的含燃料流体供给喷嘴(12)时的、火炉4内的点火位置(33)，与图1(c)和图1(d)所示已往技术相比较。图1(a)是表示本实施例之喷烧器的含燃料流体供给喷嘴(12)的含燃料流体(11)的喷出流方向的断面图。图1(b)是表示从火炉(4)侧看图1(a)所示喷烧器的含燃料流体供给喷嘴(12)出口部的正面图。图1(c)是表示已往技术之喷烧器的含燃料流体供给喷嘴(12)的含燃料流体的喷出流方向的断面图。图1(d)是表示从火炉(4)侧看已往技术的喷烧器的含燃料流体供给喷嘴(12)出口部的正面图。
如图1(d)所示，已往技术中，环状的点火位置(33)，位于从喷烧器的含燃料流体供给喷嘴(12)喷出的含燃料流体(11)的圆形断面喷出流的周围。而本实施例中，如图1(b)所示，点火位置(33)，位于从喷烧器的含燃料流体供给喷嘴(12)喷出的含燃料流体(11)的矩形断面喷出流的周围。
本实施例中，把喷烧器的含燃料流体供给喷嘴(12)的出口部形状，做成为矩形，并且将短边的长度缩小，这样，沿与含燃料流体(11)的矩形断面喷出流正交的方向从点火位置(33)到含燃料流体(11)的、在火炉(4)内的喷出流中心部的距离L2(图1(b))，比已往技术中的、沿与含燃料流体(11)的圆形断面喷出流正交的方向从点火位置(33)到含燃料流体(11)的喷出流中心部的距离L2’(图1(d))大幅度减小。
图2是喷烧器的含燃料流体供给喷嘴(12)的各断面图，表示本实施例中的、火焰从含燃料流体供给喷嘴(12)喷出的含燃料流体(11)的喷出流方向中的点火位置(33)，蔓延到燃料喷流中心部的距离(未点火距离)L1(图2(a))，比与已往技术中的未点火距离L1’(图2(b))减小。本实施例中，沿与含燃料流体(11)的矩形断面喷出流正交的方向从点火位置(33)到含燃料流体(11)的喷出流中心部的距离L2，比已往技术中的距离L2’小，伴随于此，上述未点火距离L1比已往技术中的未点火距离L1’大幅度减小。
图3表示本发明一实施例的喷烧器构造。图3(a)是表示与通过喷烧器的中心轴、且通过出口部的长径部最长径的平面平行方向的断面向视图(图3(b)的B-B线断面向视图)，图3(b)是表示图3(a)中的A-A线断面向视图，图3(c)是表示从火炉(4)侧看喷烧器出口部的正面图。
圆筒状的含燃料流体流路(10)，通过圆形断面的连接部(10a)，与矩形断面的含燃料流体供给喷嘴(12)连接，从含燃料流体供给喷嘴(12)可在火炉(4)内形成矩形断面的喷出流。含燃料流体(11)被投入到火炉(4)内后，含燃料流体(11)也沿着喷出流方向扩开，含燃料流体(11)的喷出流的断面积扩大，流速减低，所以，有效地使图2所示未点火距离L1进一步减小。另外，由于含燃料流体(11)在火炉(4)内扩开，所以，可以有效地利用燃烧空间，同时实质上的在炉内滞留的时间增长，有效地减低燃烧气体中的NOx浓度并提高燃烧效率。在含燃料流体供给喷嘴(12)的周围，配置着矩形断面的燃烧用空气套筒(15)和矩形断面的燃烧喉部(16)。
图4表示本发明一实施例的喷烧器构造。图4(a)是表示与通过喷烧器的中心轴、且通过出口部的长径部最长径的平面平行方向的断面向视图(图4(b)的B-B线断面向视图)，图4(b)是表示图4(a)中的A-A线断面向视图，图4(c)是表示从火炉(4)侧看喷烧器出口部的正面图。
图4所示的喷烧器，与喷烧器的含燃料流体(11)的喷出流正交方向的断面形状，是椭圆形。其它的构造与图3所示的喷烧器相同。
喷烧器的铅直方向(与含燃料流体(11)的喷出流正交的方向)的断面形状，在图3中是矩形，在图4中是椭圆形，示出了代表性的形状，但是，也可以做成为矩形的短边为圆弧的形状、宽度大的菱形等类似的形状，也能取得与上述同样的效果。
图5表示本发明一实施例的喷烧器构造。图5(a)是表示与通过喷烧器的中心轴、且通过出口部的长径部最长径的平面平行方向的断面向视图(图5(b)的B-B线断面向视图)，图5(b)是表示图5(a)中的A-A线断面向视图，图5(c)是表示从火炉(4)侧看喷烧器出口部的正面图。
图5所示的喷烧器，含燃料流体供给喷嘴(12)，其长径部的大小，从含燃料流体连接部(10a)朝着出口部，沿着含燃料流体(11)的流动方向渐渐扩大；而短径部的大小，沿着含燃料流体(11)的流动方向渐渐缩小。其它的构造与图3所示喷烧器相同。
图5所示喷烧器结构的特征是，可以抑制含燃料流体(11)的流速从含燃料流体连接部(10a)朝着含燃料流体供给喷嘴(12)的出口部增加，使压力损失最小化，以及抑制含燃料流体供给喷嘴(12)内的零件磨耗。
图6表示本发明一实施例的喷烧器构造。图6(a)是表示与通过喷烧器的中心轴、且通过出口部的长径部最长径的平面平行方向的断面向视图(图6(b)的B-B线断面向视图)，图6(b)是表示图6(a)中的A-A线断面向视图，图6(c)是表示从火炉(4)侧看喷烧器出口部的正面图。
图6所示的喷烧器中，配置着含燃料流体导引板(19)，使得在含燃料流体供给喷嘴(12)内流动的含燃料流体(11)，沿着喷出流方向，均等地朝着含燃料流体供给喷嘴(12)的扩大方向供给。其它的构造与图5所示喷烧器相同。本例中，设置了3块含燃料流体导引板(19)，为了与含燃料流体供给喷嘴(12)的扩开度相应地、使含燃料流体(11)均匀地扩开，将中央的导引板(19)配置在中心轴上，夹着它的两侧的导引板(19)相对于通过中心轴的铅直断面，具有角度α、β。
在含燃料流体供给喷嘴(12)内流动的含燃料流体(11)，被含燃料流体导引板(19)分割成若干股，所以，与含燃料流体供给喷嘴(12)的、从含燃料流体连接部(10a)朝着含燃料流体供给喷嘴(12)出口部的扩开度相应地，含燃料流体(11)均匀地扩开，可以进行平衡的燃烧。另外，由于含燃料流体(11)均匀地扩开，所以，抑制局部的流速增加、使压力损失最小化、以及抑制零件磨耗的效果，比图5所示的构造更好。
图7表示本发明一实施例的喷烧器构造。图7(a)是表示与通过喷烧器的中心轴、且通过出口部的长径部最长径的平面平行方向的断面向视图，图7(b)是表示图7(a)中的B-B线断面向视图，图7(c)是表示图7(a)中的A-A线断面向视图。
图7所示的喷烧器，与图6所示喷烧器同样地，配置着含燃料流体导引板(19)，使得在含燃料流体供给喷嘴(12)内流动的含燃料流体(11)，沿着流动方向，均等地朝着含燃料流体供给喷嘴(12)的扩大方向供给。另外，在喷烧器出口部，还设置了含燃料流体方向变更用导引板(21a、21b)。相对于通过含燃料流体供给喷嘴(12)的中心轴、朝向火炉(4)的延长线上的、且通过出口部的长径部最长径的平面，上述含燃料流体方向变更用导引板(21a)，在图7(a)的A-A线断面内将流体(11)的流动变成为朝下的方向；上述含燃料流体方向变更用导引板(21b)，在图7(a)的B-B线断面内将流体(11)的流动变成为朝上的方向。由含燃料流体供给喷嘴(12)和含燃料流体导引板(19)形成的4股含燃料流体喷出流20(20a、20b)，借助上述含燃料流体方向变更用导引板(21a、21b)，形成为朝斜下方的含燃料流体喷出流(20a)和朝斜上方的含燃料流体喷出流(20b)。根据图7所示的喷流器构造，可以促进含燃料流体喷出流(20)在火炉(4)内的分散，可促进在火炉(4)尾流部的燃烧。
图8表示本发明一实施例的喷烧器构造。图8(a)是表示与通过喷烧器的中心轴、且通过出口部的长径部最长径的平面平行方向的断面向视图，图8(b)是表示图8(a)中的B-B线断面向视图，图8(c)是表示图8(a)中的A-A线断面向视图。
图8所示的喷烧器，与图7所示的喷烧器同样地，配置着含燃料流体导引板(19)，使得在含燃料流体供给喷嘴(12)内流动的含燃料流体(11)，沿着流动方向，均等地朝着含燃料流体供给喷嘴(12)的扩大方向供给。另外，还设置了含燃料流体方向变更用导引板(21a、21b)。相对于通过含燃料流体供给喷嘴(12)的中心轴、朝向火炉(4)的延长线上的、且通过出口部的长径部最长径的平面，上述含燃料流体方向变更用导引板(21a)，在A-A线断面内将流体(11)的流动方向整流，使其直线前进(直进)；上述含燃料流体方向变更用导引板(21b)，在B-B线断面内将流体(11)的流动变成为朝上的方向。由含燃料流体供给喷嘴(12)和含燃料流体导引板(19)形成的4股含燃料流体喷出流(20a、20b)，借助上述含燃料流体方向变更用导引板(21a、21b)的设置，含燃料流体喷出流(20a)成为直进方向的喷流，含燃料流体喷出流(20b)成为朝上方的喷流。
不设置通过整流使其直进的含燃料流体方向变更用导引板(21a)，只设置改变方向的上述导引板(21b)时，也形成同样的含燃料流体喷出流(20a、20b)。
根据图8所示的喷烧器构造，例如，把靠近火炉(4)侧壁侧的水壁的含燃料流体喷出流，形成为直进流，把不靠近火炉(4)侧壁侧的水壁的含燃料流体喷出流，形成为相对于火炉中心侧斜向的喷出流，这样，可以保持促进含燃料流体喷出流(20)在火炉(4)内的分散、促进在火炉(4)的尾流部燃烧的效果，并且，还有抑制火焰流向火炉(4)侧壁附近，可防止灰附着的效果。
图9表示本发明一实施例的喷烧器构造。图9(a)是表示与通过喷烧器的中心轴、且通过出口部的长径部最长径的平面平行方向的断面向视图，图9(b)是表示喷烧器的立体图，图9(c)是图9(a)中的B-B线断面向视图，图9(d)是表示图9(a)中的A-A线断面向视图。
图9所示的喷烧器，与图7所示的喷烧器同样地，配置着含燃料流体导引板(19)，使得在含燃料流体供给喷嘴(12)内流动的含燃料流体(11)，沿着流动方向，均等地朝着含燃料流体供给喷嘴(12)的扩大方向供给。含燃料流体供给喷嘴(12)的入口部正面的形状是平行四边形，含燃料流体供给喷嘴(12)的一个侧面(12a)，沿着流动方向朝向斜下方，另一个侧面(12b)沿着流动方向朝向斜上方，一直延伸到含燃料流体供给喷嘴(12)的出口。
根据本构造，在靠近含燃料流体供给喷嘴(12)的侧面(12a)的部分，如图9(d)所示，形成了朝斜下方的含燃料流体喷出流(20a)，在靠近侧面(12b)的部分，如图9(c)所示，形成了朝斜上方的含燃料流体喷出流(20d)。含燃料流体供给喷嘴(12)被含燃料流体导引板(19)分隔成的中央2个流路，形成了喷出方向在含燃料流体喷出流(20a)与中心线之间的含燃料流体喷出流(20b)、和喷出方向在含燃料流体喷出流(20d)与中心线之间的含燃料流体喷出流(20c)。
图9所示喷烧器构造的效果，与图7所示的喷烧器相同，但是，没有采用使含燃料流体(11)的喷出方向变化的含燃料流体方向变更用导引板(21)，所以，不存在由该导引板(21)可能产生的磨耗问题。
图10表示本发明一实施例的喷烧器构造。图10(a)是表示与通过喷烧器的中心轴、且通过出口部的长径部最长径的平面平行方向的断面向视图(图10(b)的B-B线断面向视图)，图10(b)是表示图10(a)中的A-A线断面向视图，图10(c)是表示从火炉(4)侧看喷烧器出口部的正面图。
在含燃料流体喷嘴(12)的出口部，设置了与含燃料流体(11)的流动方向正交、部分地遮挡喷出流的含燃料流体分割板(22)。如图11所示，含燃料流体喷出流(20)被含燃料流体分割板(22)分割成4股。由于该分割，含燃料流体喷出流(20)的表面积增大，火炉(4)内的辐射受热增加，同时，在含燃料流体分割板(22)的尾流侧，形成负压区域(22a)，如图中箭头所示，周围的高温气体流入负压区域。辐射受热的增加以及高温气体往负压区域的流入，都促使对燃料的快速点火，促进了喷烧器附近的还原区域的燃烧，有效地减低燃烧气体的NOx浓度以及提高燃烧效率。
图12表示本发明一实施例的喷烧器构造。图12(a)是表示与通过喷烧器的中心轴、且通过出口部的长径部最长径的平面平行方向的断面向视图(图12(b)的B-B线断面向视图)，图12(b)是表示图12(a)中的A-A线断面向视图，图12(c)是表示从火炉(4)侧看喷烧器出口部的正面图。
在含燃料流体喷嘴(12)的出口部、且为含燃料流体导引板(19)的出口部，设置了与含燃料流体(11)的流动方向正交、部分地遮挡喷出流的含燃料流体分割板(22)。借助含燃料流体导引板(19)，在含燃料流体供给喷嘴(12)内，含燃料流体(11)被均等地供给，所以，更加有效地减低NOx和提高燃烧效率。
图13表示本发明一实施例的喷烧器构造。图13(a)是表示与通过喷烧器的中心轴、且通过出口部的长径部最长径的平面平行方向的断面向视图(图13(b)的B-B线断面向视图)，图13(b)是表示图13(a)中的A-A线断面向视图，图13(c)是表示从火炉(4)侧看喷烧器出口部的正面图。
在含燃料流体喷嘴(12)的出口部，设置了L字形断面的火焰稳定器(17)。在火焰稳定器(17)的尾流，形成了圆形涡(图未示)，把高温的燃烧气体拉回到火焰稳定器(17)近旁，所以，有助于对燃料快速点火，促进喷烧器附近的还原区域的燃烧，有效地减低燃烧气体的NOx浓度和提高燃烧效率。
图14表示本发明一实施例的喷烧器构造。图14(a)是表示与通过喷烧器的中心轴、且通过出口部的长径部最长径的平面平行方向的断面向视图(图14(b)的B-B线断面向视图)，图14(b)是表示图14(a)中的A-A线断面向视图，图14(c)是表示从火炉(4)侧看喷烧器出口部的正面图。
在图14所示L字形断面的火焰稳定器(17)的前端，设置了将二次空气的喷出方向往外侧扩开的二次空气导引板(17a)。借助该导引板(17a)，二次空气向外侧扩开，这样，火焰稳定器(17)的尾流的圆形涡(图未示)增大，高温燃烧气体的再循环量增加，更快地将燃料点火，促进喷烧器附近的还原区域的燃烧，有效地减低燃烧气体的NOx浓度和提高燃烧效率。
图15表示本发明一实施例的喷烧器构造。图15(a)是表示与通过喷烧器的中心轴、且通过出口部的长径部最长径的平面平行方向的断面向视图(图15(b)的B-B线断面向视图)，图15(b)是表示图15(a)中的A-A线断面向视图，图15(c)是表示从火炉(4)侧看喷烧器出口部的正面图。
图15所示的喷烧器，在二次空气用套筒(15)的前端，设置了将三次空气的喷出方向往外侧扩开的三次空气导引板(15a)。三次空气往外侧扩开，这样，火焰中心部的还原区域扩大，有效地减低NOx浓度和提高燃烧效率。
图16表示本发明一实施例的喷烧器构造。图16(a)是表示与通过喷烧器的中心轴、且通过出口部的长径部最长径的平面平行方向的断面向视图(图16(b)的B-B线断面向视图)，图16(b)是表示图16(a)中的A-A线断面向视图，图16(c)是表示从火炉(4)侧看喷烧器出口部的正面图。
图16所示的喷烧器，在含燃料流体供给喷嘴(12)的内部，设置了含燃料流体浓缩器(23)。该含燃料流体浓缩器(23)，其形状是将断面积从上流侧开始渐渐扩大的三角柱状、与在下流侧断面积渐渐缩小的反向三角柱状组合而成的形状。借助含燃料流体浓缩器(23)，火焰稳定器(17)附近的燃料被浓缩，有助于燃料快速点火，促进喷烧器附近的还原区域的燃烧，有效地减低燃烧气体的NOx浓度和提高燃烧效率。
图17表示本发明一实施例的喷烧器构造。图17(a)是表示与通过喷烧器的中心轴、且通过出口部的长径部最长径的平面平行方向的断面向视图(图17(b)的B-B线断面向视图)，图17(b)是表示图17(a)中的A-A线断面向视图，图17(c)是表示从火炉(4)侧看喷烧器出口部的正面图。
在含燃料流体供给喷嘴(12)的内部，设置了含燃料流体浓缩器(23’)。该含燃料流体浓缩器(23’)，在上流侧是断面积渐渐扩大的三角柱状，中间是四角柱状，在下流侧是断面积渐渐缩小的反向三角柱状。本构造中，由于浓缩器(23’)周围的角度变化小，所以，能抑制剥离，增加了燃料的浓缩效果，NOx减低效果增高，同时燃烧效率提高。
图16、图17中，表示了浓缩器(23、23’)的有效的构造例，但是，如果采用三角柱状等类似构造的浓缩器，也能得到同样的效果。
图18表示本发明一实施例的喷烧器构造。图18(a)是表示与通过喷嘴(12)的出口部的长边形成的含燃料流体供给喷嘴(12)面平行的断面向视图(图18(b)的B-B线断面)，图18(b)是表示图18(a)中的A-A线断面向视图，图18(c)是表示从火炉(4)侧看喷烧器出口部的正面图。
图18中，在含燃料流体供给喷嘴(12)的入口部，设置了堰状的流体分配板(24)。含燃料流体(11)一度冲突堰状流体分配板(24)的上流侧，均等地朝含燃料流体供给喷嘴(12)的长边方向分散后，均等地被导引到被含燃料流体供给喷嘴(12)内的含燃料流体导引板(19)分隔而成的4条流路中，保持着均等的状态，供给到火炉(4)。
图19表示在含燃料流体供给喷嘴(12)的中心部设置了供油喷嘴(41)的例子。图19(a)是表示与通过喷烧器的中心轴、且通过出口部的长径部最长径的平面平行方向的断面向视图(图19(b)的B-B线断面向视图)，图19(b)是表示图19(a)中的A-A线断面向视图，图19(c)是表示从火炉(4)侧看喷烧器出口部的正面图。
图20表示在火焰稳定器(17)的周围设置了气体喷出部的例子。该气体喷出部，从气体导入管(42)经过水平管(43)与气体供给喷嘴(44)连接。
图20(a)是表示与通过喷烧器的中心轴、且通过出口部的长径部最长径的平面平行方向的断面向视图(图20(b)的B-B线断面向视图)，图20(b)是表示图20(a)中的A-A线断面向视图，图20(c)是表示从火炉(4)侧看喷烧器出口部的正面图。
图21所示的喷烧器构造中，含燃料流体供给喷嘴(12)的、与在其内流动的含燃料流体(11)的流向正交的断面形状，是矩形。图21(a)和图21(b)，分别是表示将该矩形断面的含燃料流体供给喷嘴(12)的长边侧朝上下方向配置时、从火炉(4)侧看该含燃料流体供给喷嘴(12)的正面图和平面图。
从火炉(4)正面侧看，从图21所示的含燃料流体供给喷嘴(12)，形成了含燃料流体喷出流(20a、20b)。该二股含燃料流体喷出流(20a、20b)，在喷嘴(12)长边侧的上方向和下方向，相对于与火炉壁面正交的平面，左右相互地朝水平方向的相反侧倾斜。该含燃料流体喷出流的形成，采用图7或图9的喷烧器构造可以实现。
图22所示的喷烧器构造中，含燃料流体供给喷嘴(12)的、与在其内流动的含燃料流体(11)流向正交的断面形状，是矩形。图22(a)和图22(b)，分别是表示将该矩形断面的含燃料流体供给喷嘴(12)的长边侧朝上下方向配置时、从火炉(4)侧看该含燃料流体供给喷嘴(12)的正面图和平面图。
从火炉(4)正面侧看，从图22所示的含燃料流体供给喷嘴(12)，形成了含燃料流体喷出流(20b、20c)。含燃料流体喷出流(20b)，在喷嘴(12)长边侧的上方向和下方向，相对于与火炉壁面正交的平面，朝水平方向倾斜。另一方面，含燃料流体喷出流(20c)，与火炉壁面正交。本含燃料流体喷出流的形成，采用图8的喷烧器构造可以实现。
图23表示把图21所示的含燃料流体供给喷嘴(12)在一个火炉壁面上沿上下方向配置成3层、沿水平方向配置成4列而配置多个的例子。在一个火炉壁的右半部分，配置能形成与图21所示含燃料流体供给喷嘴(12)同样方向的喷出流(20a、20b)的喷嘴(12)。在火炉壁的左半部分，配置能形成与图21所示含燃料流体供给喷嘴(12)成镜面相向(鏡面対象，镜像)的位置的喷出流(20a、20b)的喷嘴(12)。把含燃料流体喷出流(20a、20b)的方向，左右对称地配置在一个火炉壁面上，这样，可以良好地保持火炉(4)内的流动以及燃烧状态的左右平衡。
另外，从分开地配置在一个火炉壁的左右两半部分的含燃料流体供给喷嘴(12)出来的喷出流(20a、20b)，只要形成在镜面相向位置即可，从喷嘴(12)出来的含燃料流体喷出流(20a、20b)的方向不必一定是图示的方向。
图24中，含燃料流体供给喷嘴(12)，在一个火炉壁面上沿上下方向配置成3层、沿水平方向配置成4列，其中，在左右两端的列，图22所示的含燃料流体供给喷嘴(12)，配置成镜面相向，在中央的2列，图21所示的含燃料流体供给喷嘴(12)，配置成镜面相向。靠近火炉(4)侧壁的水壁，排列着具有直进的含燃料流体喷出流(20c)和倾斜的含燃料流体喷出流(20b)的喷烧器，靠近中央排列着向两侧倾斜的含燃料流体喷出流(20a、20b)，这样，维持促进含燃料流体喷出流(20a、20b)在火炉(4)内的分散、促进在火炉(4)尾流部的燃烧的效果，并且，具有抑制火焰流入火炉(4)侧壁附近、防止灰附着的效果。
图25中，一个火炉壁上配置着的全部喷烧器的含燃料流体喷嘴(12)，都是形成图21所示含燃料流体喷出流(20a、20b)的含燃料流体供给喷嘴(12)。本实施例中这样的配置方式，尤其在容积小的火炉(4)中，通过避免含燃料流体喷出流(20a、20b)的冲突，可抑制燃料的局部集中，有效地减低燃烧气体中的NOx浓度，并提高燃烧效率。
上述图21～图25的喷烧器构造，可根据火炉的尺寸、喷烧器的配置等条件进行适当选择，可得到最佳的燃烧特性。
图26是表示配置着本发明一实施例之喷烧器的锅炉的火炉壁平面图。在图26所示的火炉壁上具有螺旋状水壁管(25)的锅炉中，沿着相对于水平倾斜的水壁管25的排列方向，设置了矩形的开口部(26)，安装着本发明前述各实施例说明的各种喷烧器。沿着螺旋状的水壁管(25)设置开口部(26)，可以使为形成该开口部(26)所需的水壁管(25)的数量最小，提高经济性。
如前所述，本发明各实施例构成的燃烧装置，由于含燃料流体喷出流(20)在火炉(4)内扩展，所以，可有效地利用燃烧空间。根据图26的构造，由于含燃料流体喷出流(20a、20b)在火炉(4)的水平(宽度)方向扩展，所以，在火炉水平(宽度)方向，含燃料流体(11)的分布均匀，更加长了实质的在炉内的滞留时间，有效地减低燃烧气体中的NOx浓度，并提高燃烧效率。
图27是表示配置着本发明一实施例之喷烧器的锅炉的火炉壁平面图。在图27所示的火炉壁上具有沿铅直方向延伸的水壁管(25)的锅炉中，沿着水壁管25的排列方向，设置了矩形的开口部(26)，安装着本发明前述各实施例的喷烧器。沿着水壁管(25)设置开口部(26)，可以使为形成该开口部(26)所需的水壁管(25)的数量最小，提高经济性。
本构造中，为了在火炉水平(宽度)方向也促进混合流体的分散，用图7～图9所示的喷烧器，使含燃料流体喷出流(20a、20b)的方向相互朝着不同的方向，这样，可促进火炉(4)内整体的含燃料流体(11)的分散，有效地减低NOx，并提高燃烧效率。
通常，在喷烧器中，作为辅助燃料，是采用油、气体，而即使在本发明实施例喷烧器的一部分中，设置这些燃料的供给喷嘴，也能保持本发明实施例喷烧器的特征和效果。
工业实用性
即使喷烧器有大容量化的倾向，本发明的喷烧器构造也能降低成本同时不降低燃烧性能，工业上的可利用性高。
Claims (18)
1.一种喷烧器，具有含燃料流体供给喷嘴(12)，上述含燃料流体供给喷嘴(12)，从运送含燃料流体(11)的流体运送流路(10)的连接部(10a)，朝着设在火炉(4)的壁面上的出口部，供给上述含燃料流体(11)，该含燃料流体(11)包含固体燃料和该燃料运送用的媒体；在该含燃料流体供给喷嘴(12)的外周部，具有供给一次以上的燃烧用空气的空气供给喷嘴(15)；该喷烧器的特征在于，
上述含燃料流体供给喷嘴(12)的、与从上述流体运送流路(10)的连接部(10a)朝着设在火炉(4)的壁面上的出口部流动的含燃料流体(11)的喷流正交的断面，是具有长径部和短径部的矩形、椭圆形或大致椭圆形，与从上述流体运送流路(10)的连接部(10a)朝着出口部流动的含燃料流体(11)的喷流正交的断面的长径部的大小，沿着含燃料流体(11)的流动方向渐渐扩大，短径部的大小不变。
2.如权利要求1所述的喷烧器，其特征在于，上述含燃料流体供给喷嘴(12)，在其内部具有将含燃料流体(11)的喷流分割为若干股的含燃料流体导引板(19)。
3.如权利要求2所述的喷烧器，其特征在于，设有若干个上述含燃料流体导引板(19)，该若干个含燃料流体导引板(19)相对于通过含燃料流体供给喷嘴(12)内的含燃料流体(11)流动方向的中心轴的铅直断面以若干不同的倾斜角度配置。
4.如权利要求1至3中任一项所述的喷烧器，其特征在于，上述含燃料流体供给喷嘴(12)，在其出口内部，具有强制地变更含燃料流体(11)的流动方向的含燃料流体方向变更用导引板(21)。
5.如权利要求4所述的喷烧器，其特征在于，上述含燃料流体方向变更用导引板(21)，相对于与通过将含燃料流体供给喷嘴(12)的中心轴向火炉(4)内延长而得的线上、且通过该含燃料流体供给喷嘴(12)的长径部的最长径的平面平行的平面，配置成相互不同的若干方向。
6.如权利要求4所述的喷烧器，其特征在于，上述含燃料流体方向变更用导引板(21)，对于一部分的含燃料流体(11)，相对于与通过将含燃料流体供给喷嘴(12)的中心轴向火炉(4)内延长而得的线上、且通过该含燃料流体供给喷嘴(12)的长径部的最长径的平面平行的平面，平行地配置；对于其它的含燃料流体(11)，相对于与通过将含燃料流体供给喷嘴(12)的中心轴向火炉(4)内延长而得的线上、且通过该含燃料流体供给喷嘴(12)的长径部的最长径的平面平行的平面，具有倾斜角度地配置。
7.如权利要求2所述的喷烧器，其特征在于，上述含燃料流体供给喷嘴(12)被上述含燃料流体导引板(19)分割成若干个流路，上述含燃料流体供给喷嘴(12)，以上述各流路的中心轴，相对于与通过将含燃料流体供给喷嘴(12)的中心轴向火炉(4)内延长而得的线上、且通过该含燃料流体供给喷嘴(12)出口的长径部的最长径的平面平行的平面，成相互不同的倾斜角度的方式，设在火炉(4)的壁面上。
8.如权利要求1至3中任一项所述的喷烧器，其特征在于，在上述含燃料流体供给喷嘴(12)的出口部，设有可将该出口部分割为若干份的含燃料流体分割板(22)。
9.如权利要求1至3中任一项所述的喷烧器，其特征在于，在上述含燃料流体供给喷嘴(12)的出口部，设有L字形断面的火焰稳定器(17)。
10.如权利要求9所述的喷烧器，其特征在于，在上述L字形断面的火焰稳定器(17)的前端，设有将该火焰稳定器(17)周围的燃烧用空气的喷出方向朝外侧改变的导引板(17a)。
11.如权利要求1至3中任一项所述的喷烧器，其特征在于，在供给一次以上燃烧用空气的空气供给喷嘴(15)的前端，设有燃烧用空气导引板(15a)，该燃烧用空气导引板(15a)把配置在该含燃料流体供给喷嘴(12)外周部的、供给一次以上燃烧用空气的空气供给喷嘴(15)的外侧的燃烧用空气的喷出方向，相对于燃料喷出方向朝外侧扩开。
12.如权利要求1至3中任一项所述的喷烧器，其特征在于，在上述含燃料流体供给喷嘴(12)的内部，设有使含燃料流体(11)的流路一度缩窄后再将流路扩大的浓缩器(23)。
13.如权利要求1至3中任一项所述的喷烧器，其特征在于，在上述含燃料流体供给喷嘴(12)的入口部，设有在该含燃料流体供给喷嘴(12)内均等地分配燃料的流体分配板(24)。
14.如权利要求1至3中任一项所述的喷烧器，其特征在于，在含燃料流体供给喷嘴(12)的附近，设有喷嘴(41、44)，该喷嘴(41、44)把作为辅助燃料的液体燃料或气体燃料，喷出到从上述含燃料流体供给喷嘴(12)喷出的含燃料流体(11)的附近。
15.一种燃烧装置，其特征在于，把权利要求1至14中任一项所述的喷烧器，在相向的2个火炉壁上分别沿上下方向配置成若干层，设在各层的若干个喷烧器，分别对称地配置在同一火炉壁的在水平方向宽度中央部平分的2个壁面区域。
16.一种燃烧装置，其特征在于，把权利要求1至14中任一项所述的喷烧器，在相向的2个火炉壁上分别沿上下方向配置成若干层，设在同一火炉壁的各层的若干个喷烧器之中，水平方向相邻的喷烧器彼此是相同构造的喷烧器。
17.一种锅炉，备有将相对于水平方向倾斜的水壁管(25)卷成螺旋状而构成的火炉壁，其特征在于，
沿着上述水壁管(25)的长度方向，在火炉壁上设有矩形、椭圆形或大致椭圆形的开口部(26)，将权利要求1～14中任一项记载的喷烧器安装在上述开口部(26)。
18.一种锅炉，备有由在铅直方向延伸的水壁管(25)组构成的火炉壁，其特征在于，
沿上述水壁管(25)的长度方向，在火炉壁上设有矩形、椭圆形或大致椭圆形的开口部(26)，将权利要求1～14中任一项记载的喷烧器安装在上述开口部(26)。
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