CN103968379B - 燃烧装置及燃烧装置的燃烧控制方法 - Google Patents

Abstract

一种燃烧装置（A1～A3），将通过一次空气导向管（11）引导的一次燃烧用空气与被引导至燃料导向管（12）的燃料在一次燃烧室（13）中燃烧后的燃烧废气经由第一喷嘴部（16）喷出至炉（1）的内部（1a），并将蓄热室（20）中加热后的二次燃烧用空气经由二次空气导向管（22）且经由第一喷嘴部附近的第二喷嘴部（23）喷出至炉的内部，使第一喷嘴部朝炉的内部收缩，并与炉的内部的温度相对应地对燃料导向管中的燃料、一次空气导向管中的一次燃烧用空气及二次空气导向管中的二次燃烧用空气的量进行控制。

Description

燃烧装置及燃烧装置的燃烧控制方法

技术领域

本发明涉及一种燃烧装置及燃烧装置的燃烧控制方法。特别地，在如下所述的燃烧装置中使用的情况下，具有以下特征：能与炉的内部的温度相对应地恰当对燃烧状态进行控制，能在低温区域到高温区域的范围内获得稳定的燃烧性能，并能抑制高温区域中产生NOx，其中，上述燃烧装置包括：对一次燃烧用空气进行引导的一次空气导向管；设于该一次空气导向管的内周侧并对燃料进行引导的燃料导向管；使通过上述一次空气导向管引导的一次燃烧用空气与被引导至燃料导向管的燃料燃烧的一次燃烧室；将该一次燃烧室与炉的内部连通的第一喷嘴部；对蓄热室中加热后的二次燃烧用空气进行引导的二次空气导向管；以及使通过该二次空气导向管引导的二次燃烧用空气在上述第一喷嘴部附近喷出至炉的内部的第二喷嘴部。

背景技术

一直以来，在对被处理件进行加热处理的加热炉等各种工业炉中，使用各种各样的燃烧装置。

此外，近年来，如专利文献1、2等所示，提出有以下燃烧装置：设置对一次燃烧用空气进行引导的一次空气导向管和设于该一次空气导向管的内周侧并对燃料进行引导的燃料导向管，以使通过一次空气导向管引导的一次燃烧用空气与被引导至燃料导向管的燃料进行一次燃烧，并且设置将炉内部的燃烧废气的热量蓄积于蓄热件的蓄热室，以利用该蓄热件对二次燃烧用空气进行加热，将加热后的二次燃烧用空气经由二次空气导向管引导至炉内，使该二次燃烧用空气和燃料在炉的内部进行二次燃烧，从而有效地利用燃烧后的燃烧废气的热量，来进行高效率的燃烧。

此处，在专利文献1所示的燃烧装置中，在燃料导向管中设置一次火焰喷嘴和主火焰喷嘴，使从一次火焰喷嘴喷出的燃料与一次燃烧用空气混合，通过用火花塞进行点火来形成一次火焰，并使从主火焰喷嘴喷出的燃料与一次燃烧用空气混合，以使火从上述一次火焰蔓延，而在炉的内部形成主火焰，接着，利用上述二次空气导向管对蓄热室中加热后的二次燃烧用空气进行引导，使该二次燃烧用空气朝形成于炉内部的上述主火焰喷出来形成主扩散火焰。

然而，在专利文献1所示的燃烧装置中，仅利用上述主火焰很难迅速且均匀地对炉的内部进行加热，另外，炉的内部的温度没有充分上升，在燃料不自燃的状态下，如上所述使二次燃烧用空气朝主火焰喷出时，燃料没有充分燃烧，没有恰当地形成有主扩散火焰，从而存在燃烧不稳定，并且在该废气中残留有未燃烧的燃料成分等问题。

另外，在专利文献2所示的燃烧装置中，设置朝作为主燃烧室的炉的内部开口的一次燃烧室，并设置朝该一次燃烧室喷出燃料的燃料喷嘴、朝燃料喷嘴的周围供给一次空气的一次空气供给路、将加热后的二次空气从一次燃烧室的附近喷射至主燃烧室的二次空气供给路，当主燃烧室的温度较低时，提高一次空气占一次空气和二次空气的整体量的比例，并用一次空气包围呈雾状喷出的燃料，以防止燃烧不完全的燃料附着于炉壁，特别是防止碳附着于一次燃烧室的内壁，相反，当主燃烧室的温度较高时，降低一次空气占一次空气和二次空气的整体量的比例，以降低NOx的产生。

然而，在专利文献2所示的燃烧装置中，在上述一次燃烧室中，将通过一次空气供给路引导来的一次空气供给至从燃料喷嘴喷出的燃料的周围以进行一次燃烧，因此，难以迅速且均匀地使主燃烧室整体的温度上升，在主燃烧室中产生温度不均，在如上所述将二次空气经由二次空气供给路从一次燃烧室的附近喷射至主燃烧室以进行燃烧的情况下，在温度较低的部分中，上述燃料没有充分燃烧，从而存在该废气中容易残留未燃烧的燃料部分且燃烧不稳定等问题。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利特开2007－24335号公报

专利文献2：日本专利特开2010－127525号公报

发明内容

本发明的技术问题在于解决燃烧装置中的上述问题。

即，本发明的技术问题在于，在如下所述的燃烧装置中使用的情况下，能与炉的内部的温度相对应地恰当对燃烧状态进行控制，能从低温区到高温区域均获得稳定的燃烧性能，并能抑制高温区域中产生NOx，其中，上述燃烧装置包括：对一次燃烧用空气进行引导的一次空气导向管；设置在上述一次空气导向管的内周侧并对燃料进行引导的燃料导向管；使通过上述一次空气导向管引导的一次燃烧用空气与被引导至燃料导向管的燃料燃烧的一次燃烧室；将该一次燃烧室与炉的内部连通的第一喷嘴部；对蓄热室中加热后的二次燃烧用空气进行引导的二次空气导向管；以及使通过该二次空气导向管引导的二次燃烧用空气在上述第一喷嘴部的附近喷出至炉的内部的第二喷嘴部。

为了解决上述技术问题，在本发明的燃烧装置中，包括：一次空气导向管，该一次空气导向管对一次燃烧用空气进行引导；燃料导向管，该燃料导向管设置在所述一次空气导向管的内周侧并对燃料进行引导；一次燃烧室，该一次燃烧室使通过所述一次空气导向管引导的一次燃烧用空气与通过燃料导向管引导的燃料燃烧；第一喷嘴部，该第一喷嘴部将所述一次燃烧室与炉的内部连通；二次空气导向管，该二次空气导向管对在蓄热室中被加热后的二次燃烧用空气进行引导；以及第二喷嘴部，该第二喷嘴部使通过所述二次空气导向管引导的二次燃烧用空气在所述第一喷嘴部的附近朝炉的内部喷出，上述燃烧装置设置有一次空气控制元件、燃料控制元件及二次空气控制元件，并使上述第一喷嘴部从一次燃烧室朝炉的内部收缩，将在上述一次燃烧室中一次燃烧用空气与燃料燃烧后的燃烧废气经由上述第一喷嘴部高速地喷出至炉的内部，其中，上述一次空气控制元件对在上述一次空气导向管中对一次燃烧用空气的导向进行控制，上述燃料控制元件对在上述燃料导向管中对燃料的导向进行控制，上述二次空气控制元件对在上述二次空气导向管中对二次燃料用空气的导向进行控制。

另外，在本发明的燃烧装置中，能采用以下结构：设置在将通过上述燃料导向管引导来的燃料引导至上述一次燃烧室之前使预备燃烧用空气与上述燃料混合的预备空气供给元件，并且设置对利用上述预备空气供给元件来供给预备燃烧用空气进行控制的预备空气控制元件。

此处，在预备空气供给元件中，将预备燃烧用空气供给至上述燃料导向管，以使燃料与预备燃烧用空气预备混合（也称为预混合），或在上述燃料导向管与一次空气导向管之间设置预备空气导向管，能使通过上述预备空气导向管引导来的预备燃烧用空气与在被引导至一次燃烧室之前通过燃料导向管引导来的燃料预备混合。

此外，在本发明的燃烧装置的燃料控制方法中，上述燃烧装置的燃料控制方法在第一燃烧状态、第二燃烧状态及第三燃烧状态之间进行切换，在上述第一燃烧状态下，在炉的内部的温度较低的第一温度区域中，使通过上述一次空气控制元件经由一次空气导向管引导来的一次燃烧用空气与通过上述燃料控制元件经由燃料导向管引导来的燃料在上述一次燃烧室中燃烧，并将燃烧废气经由上述第一喷嘴部高速地喷出至炉的内部，在上述第二燃烧状态下，在炉的内部的温度为比上述第一温度区域高的第二温度区域中，利用上述燃料控制元件使经由燃料导向管引导来的燃料的量增加到比上述第一燃烧状态时的燃料的量大，并利用上述二次空气控制元件使通过上述二次导向管引导来的上述二次燃烧用空气从上述第二喷嘴部喷出至炉的内部，使经由一次空气导向管引导来的一次燃烧用空气与经由燃料导向管引导来的燃料在一次燃烧室中燃烧，将上述燃烧废气经由上述第一喷嘴部高速地喷出至炉的内部，并使上述二次燃烧用空气与上述燃烧废气中含有的未燃烧的燃料在炉的内部燃烧，在上述第三燃烧状态下，在炉的内部的温度为比上述第二温度区域高的第三温度区域中，利用上述一次空气控制元件使在一次空气导向管中对一次燃烧用空气的导向停止，并在利用上述二次空气控制元件使经由上述二次空气导向管从上述第二喷嘴部喷出至炉的内部的上述二次燃烧用空气的量增加、且利用燃料控制元件使经由燃料导向管引导来的燃料的量增加的状态下，将上述燃料从一次燃烧室经由上述第一喷嘴部喷出至炉的内部，从而使上述二次燃烧用空气与燃料在炉的内部燃烧。

另外，在使用如下燃烧装置的燃烧控制方法中，在上述第一燃烧状态之前，能利用上述燃料控制元件减少经由燃烧导向管引导来的燃料的量，并能利用上述预备空气供给元件使预备燃烧用空气与被引导至一次燃烧室之前的燃料混合来进行预备燃烧，其中，上述燃烧装置采用以下结构：设置在通过上述燃料导向管引导来的燃料被引导至上述一次燃烧室之前上述预备空气供给元件使预备燃烧用空气与上述燃料混合的预备空气供给元件，并设置对利用上述预备空气供给元件来供给预备燃烧用空气进行控制的预备空气控制元件。

另外，也可以不经由上述第一燃烧状态，而在上述第二燃烧状态与第三燃烧状态之间进行切换。

在本发明的燃烧装置及燃烧装置的燃烧控制方法中，若处于在炉的内部的温度较低的第一温度区域中，使通过上述一次空气控制元件经由一次空气导向管引导来的一次燃烧用空气与通过上述燃料控制元件经由燃料导向管引导来的燃料在上述一次燃烧室中燃烧，并将燃烧废气经由上述第一喷嘴部高速地喷出至炉的内部的第一燃烧状态下，利用经由第一喷嘴部高速地喷出至炉的内部的高温的燃烧废气的搅拌效果，来迅速且均匀地对炉的内部整体进行加热。

此外，若处于在炉的内部的温度为比上述第一温度区域高的第二温度区域中，利用上述燃料控制元件使经由燃料导向管引导来的燃料的量增加到比上述第一燃烧状态时的燃料的量大，并利用上述二次空气控制元件使经由上述二次导向管引导来的上述二次燃烧用空气从上述第二喷嘴部喷出至炉的内部，使经由一次空气导向管引导来的一次燃烧用空气与经由燃料导向管引导来的燃料在一次燃烧室中燃烧，将该燃烧废气经由上述第一喷嘴部高速地喷出至炉的内部，并使上述二次燃烧用空气与上述燃烧废气中含有的未燃烧的燃料在炉的内部燃烧的第二燃烧状态下，对炉的内部的气氛进行搅拌，不会残留有未燃烧的燃料，能增加燃烧量并提高燃烧效率。

另外，在使用通过收容有热交换器和蓄热件的蓄热室对二次燃烧用空气进行加热的燃烧装置的情况下，也提高了热回收效率，还提高了节能效果。

此外，当处于在炉的内部的温度为比上述第二温度区域高的第三温度区域中，利用上述一次空气控制元件使在一次空气导向管中对一次燃烧用空气的导向停止，并在利用上述二次空气控制元件使经由上述二次空气导向管从上述第二喷嘴部喷出至炉的内部的上述二次燃烧用空气的量增加、且利用燃料控制元件使经由燃料导向管引导来的燃料的量增加的状态下，将上述燃料从一次燃烧室经由上述第一喷嘴部喷出至炉的内部，从而使上述二次燃烧用空气与燃料在炉的内部燃烧的第三燃烧状态下，喷出至炉的内部的燃料和加热后的二次燃烧用空气在被如上所述被均匀加热的炉的内部恰当地混合而在较大的范围中燃烧，从而能提高燃烧效率，并能抑制因局部燃烧而使温度局部上升，也能恰当地抑制NOx产生。

其结果是，在本发明的燃烧装置及燃烧装置的燃烧控制方法中，与炉的内部的温度相对应地恰当对燃烧状态进行控制，从而能从低温区域到高温区域获得稳定的燃烧性能，并也能恰当抑制高温区域中产生NOx。

附图说明

图1是表示本发明实施方式1的燃烧装置的示意说明图。

图2是示出了使用上述实施方式1的燃烧装置，并在炉内部的温度较低的第一温度区域的情况下使燃烧装置处于第一燃烧状态来进行燃烧的状态的示意说明图。

图3是示出了使用上述实施方式1的燃烧装置，并在炉内部的温度为比上述第一温度区域高的第二温度区域的情况下使燃烧装置处于第二燃烧状态来进行燃烧的状态的示意说明图。

图4是示出了使用上述实施方式1的燃烧装置，并在炉内部的温度为比上述第二温度区域高的第三温度区域的情况下使燃烧装置处于第三燃烧状态来进行燃烧的状态的示意说明图。

图5示出了本发明实施方式2的燃烧装置，并且是在进行第一燃烧状态的燃烧之前使燃料与预备燃烧用空气混合来进行预备燃烧的燃烧装置的示意说明图。

图6是示出了使用上述实施方式2的燃烧装置，并当在炉的内部的温度较低的第一温度区域中进行第一燃烧状态的燃烧之前使燃料与预备燃烧用空气混合来进行预备燃烧的状态的示意说明图。

图7是示出了使用上述实施方式2的燃烧装置，并在炉的内部的温度较低的第一温度区域的情况下使燃烧装置处于第一燃烧状态来进行燃烧的状态的示意说明图。

图8是示出了使用上述实施方式2的燃烧装置，并在炉的内部的温度为比上述第一温度区域高的第二温度区域的情况下使燃烧装置处于第二燃烧状态来进行燃烧的状态的示意说明图。

图9是示出了使用上述实施方式2的燃烧装置，并在炉的内部的温度为比上述第二温度区域高的第三温度区域的情况下使燃烧装置处于第三燃烧状态来进行燃烧的状态的示意说明图。

图10示出了本发明实施方式3的燃烧装置，并在进行第一燃烧状态的燃烧之前使燃料与预备燃烧用空气混合来进行预备燃烧的燃烧装置的示意说明图。

图11示出了使用上述实施方式3的燃烧装置，并是当在炉的内部的温度较低的第一温度区域中进行第一燃烧状态的燃烧之前使燃料与预备燃烧用空气混合来进行预备燃烧的状态的示意说明图。

图12是示出了使用上述实施方式3的燃烧装置，并在炉的内部的温度较低的第一温度区域的情况下使燃烧装置处于第一燃烧状态来进行燃烧的状态的示意说明图。

图13是示出了使用上述实施方式3的燃烧装置，并在炉的内部的温度为比上述第一温度区域高的第二温度区域的情况下使燃烧装置处于第二燃烧状态来进行燃烧的状态的示意说明图。

图14是示出了使用上述实施方式3的燃烧装置，并在炉的内部的温度为比上述第二温度区域高的第三温度区域的情况下使燃烧装置处于第三燃烧状态来进行燃烧的状态的示意说明图。

(符号说明)

1炉

1a内部

11一次空气导向管

12燃料导向管

13一次燃烧室

14稳定器

15火花塞

16第一喷嘴部

17预备空气导向管

17a预备混合部

20（20A、20B）蓄热室

21（21A、21B）蓄热件

22（22A、22B）二次空气导向管

23（23A、23B）第二喷嘴部

24（24A、24B）废气排出管

30燃料供给装置

31燃料调节阀

40燃烧用空气供给装置

41一次空气调节阀（一次空气控制元件）

42（42A、42B）二次空气调节阀（二次空气控制元件）

43预备空气供给路径（预备空气供给元件）

44预备空气调节阀（预备空气控制元件）

50排气装置

51（51A、51B）废气排出阀

A1～A3燃烧装置

具体实施方式

以下，根据附图，对本发明实施方式的燃烧装置及燃烧装置的燃烧控制方法进行具体说明。另外，本发明的燃烧装置及燃烧装置的燃烧控制方法并不局于下述实施方式所示的情况，其能在不改变发明思想的范围内适当改变后加以实施。

（实施方式1）

在实施方式1的燃烧装置A1中，如图1所示，在对一次燃烧用空气进行引导的一次空气导向管11的内周侧设置对燃料进行引导的燃料导向管12，并在上述一次空气导向管11和燃料导向管12的前端侧设置使通过一次空气导向管11引导来的一次燃烧用空气和通过燃料导向管12引导来的燃料燃烧的一次燃烧室13，另外，在一次燃烧用空气被引导至一次燃烧室13之前的位置处，在上述一次空气导向管11与燃料导向室12之间设置稳定器14，并设置穿过上述一次空气导向管11内而延伸至上述一次燃烧室13的火花塞15。

此外，利用第一喷嘴部16使上述一次燃烧室13与炉1的内部1a连通，并使该第一喷嘴部16从上述一次燃烧室13朝炉1的内部1a收缩。

另外，在上述一次空气导向管11的两侧成对地设置收容有蓄热件21（21A、21B）的蓄热室20（20A、20B），设置对在各蓄热室20（20A、20B）中被加热后的二次燃烧用空气进行引导的二次空气导向管22（22A、22B），并将第二喷嘴部23（23A、23B）设置在上述第一喷嘴部16的附近，该第二喷嘴部23（23A、23B）使通过各个二次空气导向管22（22A、22B）引导来的上述二次燃烧用空气喷出至炉1的内部1a。

此外，在将燃料从燃料供给装置30引导至上述燃料导向管12的中途设置燃料调节阀（燃料控制元件）31，并利用该燃料调节阀31对引导至燃料导向管12的燃料的量进行调节。

另外，在将燃烧用空气从燃烧用空气供给装置40引导至上述一次空气导向管11的中途设置一次空气调节阀（一次空气控制元件）41，并利用该一次燃烧用空气调节阀41对引导至一次空气导向管11的一次燃烧用空气的量进行调节。

另外，在将燃烧用空气从上述燃烧用空气供给装置40引导至各蓄热室20（20A、20B）的中途分别设置两次空气调节阀（二次空气控制元件）42（42A、42B），利用各二次空气调节阀42（42A、42B）对经由各蓄热室20（20A、20B）而被引导至上述各二次空气导向管22（22A、22B）的二次燃烧用空气的量进行调节。

另外，在上述各蓄热室20（20A、20B）中，设置废气排出管24（24A、24B），该废气排出管24（24A、24B）在将炉1的内部1a中的燃烧废气的热量蓄积于上述蓄热材21之后、使该燃烧废气从蓄热室20（20A、20B）排出，并在各废气排出管24（24A、24B）与排气装置50之间分别设置废气排出阀51（51A、51B），打开该废气排出阀51（51A、51B），从而利用排气装置50使从各蓄热室20（20A、20B）引导至各废气排出管24（24A、24B）的燃烧废气排出。

此处，在本实施方式1的燃烧装置A1中，在炉1的内部1a的温度较低的第一温度区域中，如图2所示，利用上述一次空气调节阀41将适当量的一次燃烧用空气从上述燃烧用空气供给装置40引导至一次空气导向管11，并利用上述燃烧调节阀31将适当量的燃料从燃料供给装置30引导至燃料导向管12，使经由上述一次空气导向管11而被引导至上述一次燃烧室13的一次燃烧用空气和经由上述燃料导向管12而被引导至上述一次燃烧室13的燃料在该一次燃烧室13中混合，并利用上述火花塞15使它们着火燃烧，使因燃烧而产生的燃烧废气经由上述第一喷嘴部16从上述一次燃烧室13朝炉1的内部1a喷出（第一燃烧状态）。另外，关于图2～图4中的各阀31、41、42、51的打开、关闭，使用空心箭头表示打开的状态，使用涂黑箭头表示关闭的状态。

此外，当进行上述第一燃烧状态的燃烧时，一次燃烧室13中燃烧而膨胀的高温的燃烧废气如上所述经由朝炉1的内部1a收缩的第一喷嘴部16并高速地喷出至炉1的内部1a，利用高速喷出的高温的燃烧废气的搅拌效果，而迅速地均匀加热炉1的内部1a整体。另外，“高速”一般是指80m/s以上，如在这种状态下喷出，对炉1内部的环境气体进行搅拌，并使炉1内的温度分布均匀。

另外，在上述第一燃烧状态中，将上述各二次空气调节阀42A、42B关闭，从而不将二次燃烧用空气供给至各蓄热室20A、20B，且不将二次燃烧用空气从各二次空气导向管22A、22B喷出至炉1的内部1a，并且将上述各废气排出阀51A、51B关闭，从而不利用上述排气装置50将炉1的内部1a中的燃烧废气供给至各蓄热室20A、20B，且不使燃烧废气经由上述各废气排出管24A、24B而被排出。另外，虽未图示，但在炉1的内部1a的温度上升一定程度的情况下，也可打开上述各废气排出阀51A、51B，从而将炉1的内部1a中的燃烧废气引导至各蓄热室20A、20B内，并使燃烧废气的热量蓄积于各蓄热室20A、20B中的各蓄热件21A、21B。

接着，在因上述第一燃烧状态的燃烧而使炉1的内部1a的温度为比上述第一温度区域高的第二温度区域中，如图3所示，与上述第一燃烧状态的情况相同，使经由一次空气导向管11而引导至一次燃烧室13的一次燃烧用空气和经由燃烧导向管12而引导至一次燃烧室13的燃料在一次燃烧室13中混合并燃烧，使因燃烧而产生的燃烧废气经由第一喷嘴部16朝炉1的内部1a喷出，并利用上述燃料调节阀31使引导至燃料导向管12的燃料的量增加到比上述第一燃烧状态时的燃料的量大。当这样引导至燃料导向管12的燃料的量增加得比第一燃烧状态时的燃料的量大时，在一次燃烧室13中的燃烧中，一部分燃料并未燃烧，而是与燃烧废气一起从上述第一喷嘴部16喷出至炉1的内部1a。

此外，在该第二温度区域中，对上述各二次空气调节阀42A、42B及废气排出阀51A、51B的打开、关闭进行控制，如图3所示，在一个蓄热室20A中，进行以下燃烧动作：将上述废气排出阀51A关闭，在使炉1的内部1a中的燃烧废气经由该蓄热室20A但没有被排出的状态下，打开上述二次空气调节阀42A，从而从上述燃烧用空气供给装置40引导适当量的二次燃烧用空气，利用蓄积于蓄热室20A内的蓄热件21A的热量来对该二次燃烧用空气进行加热，将加热后的二次燃烧用空气经由上述二次空气导向管22A从上述第二喷嘴部23A朝经由上述第一喷嘴部16喷出至炉1的内部1a的燃烧废气喷出，从而使上述燃烧废气中含有的未燃烧的燃料燃烧（第二燃烧状态）。

另外，在另一个蓄热室20B中，进行以下蓄热动作：将上述二次空气调节阀42B关闭，在二次燃烧用空气没有被供给至该蓄热室20B的状态下，打开上述废气排出阀51B，在将炉1的内部1a中的燃烧废气引导至该蓄热室20B内并使燃烧废气的热量蓄积于该蓄热室20B内的蓄热件21B之后，利用上述排气装置50使该燃烧废气经由上述废气排出管24B而排出。

然后，进行以下燃烧动作：对上述各二次空气调节阀42A、42B及废气排出阀51A、51B的打开关闭进行切换，在炉1的内部1a中的燃烧废气经由另一个蓄热室20B但没有被排出的状态下，将适当量的二次燃烧用空气从上述燃烧用空气供给装置40经由上述二次空气调节阀42B引导至另一个蓄热室20B，并利用蓄积于蓄热室20B内的蓄热件21B的热量来对该二次燃烧用空气进行加热，并将加热后的二次燃烧用空气从炉1的内部1a经由上述二次空气导向管22B从上述第二喷嘴部23B朝经由上述第一喷嘴部16喷出至炉1的内部1a的燃烧废气喷出，从而使上述燃烧废气中含有的未燃烧的燃料燃烧（第二燃烧状态）。

另外，在一个蓄热室20A中，进行以下蓄热动作：将上述二次空气调节阀42A关闭，在二次燃烧用空气没有被供给至该蓄热室20A的状态下，打开上述废气排出阀51A，在将炉1的内部1a中的燃烧废气引导至该蓄热室20A内并使燃烧废气的热量蓄积于该蓄热室20A内的蓄热件21A之后，利用上述排气装置50使该燃烧废气经由上述废气排出管24A而排出。

此外，交替地切换上述各二次空气调节阀42A、42B及废气排出阀51A、51B的打开、关闭，从而在上述各蓄热室20A、20B中交替地切换进行上述燃烧动作和蓄热动作。

此处，当进行上述第二燃烧状态的燃烧时，可使上述燃烧废气中含有的未燃烧的燃料可靠地燃烧，并且增加燃烧量，可进一步有效地对炉1的内部1a中的燃烧废气的热量进行积蓄，从而能提高整体的热效率。

此外，在因上述第二燃烧状态的燃烧而使炉1的内部1a的温度为比上述第二温度区域高的第三温度区域、例如达到燃料自燃的温度的情况下，如图4所示，将上述一次空气调节阀41关闭，从而不将一次燃烧用空气从上述燃烧用空气供给装置40供给至一次空气导向管11，将经由燃料导向管12而被引导至一次燃烧室13的燃料按原样经由上述第一喷嘴部16朝炉1的内部1a喷出，并对上述各二次空气调节阀42A、42B进行调节，从而使从上述燃烧用空气供给装置40供给至各蓄热室20A、20B的二次燃烧用空气的量增加，并且如上所述对各二次空气调节阀42A、42B及废气排出阀51A、51B的打开关闭进行控制。

此外，如图4所示，在一个蓄热室20A中，进行以下燃烧动作：将上述废气排出阀51A关闭，在炉1的内部1a中的燃烧废气经由该蓄热室20A但没有被排出的状态下，打开上述二次空气调节阀42A，从上述燃烧用空气供给装置40引导增加的二次燃烧用空气，利用蓄积于蓄热室20A内的蓄热件21A的热量来对该二次燃烧用空气进行加热，并将加热后的二次燃烧用空气经由上述二次空气导向管22A从上述第二喷嘴部23A朝经由上述第一喷嘴部16喷出至炉1的内部1a的燃料喷出，从而使加热后的二次燃烧用空气与上述燃料在炉1的内部1a中混合并燃烧（第三燃烧状态）。

另外，在另一个蓄热室20B中，进行以下蓄热动作：将上述二次空气调节阀42B关闭，在二次燃烧用空气没有被供给至该蓄热室20B的状态下，打开上述废气排出阀51B，在将炉1的内部1a中的燃烧废气引导至该蓄热室20B内并使燃烧废气的热量蓄积于该蓄热室20B内的蓄热件21B之后，利用上述排气装置50使该燃烧废气经由上述废气排出管24B而排出。

此外，与上述情况相同地，交替地切换各二次空气调节阀42A、42B及废气排出阀51A、51B的打开、关闭，从而在上述各蓄热室20A、20B中交替地切换进行上述燃烧动作和蓄热动作。

此处，当进行上述第三燃烧状态的燃烧时，如上所述喷出至炉1的内部1a的燃料与如上所述被加热后的二次燃烧用空气在被加热至自燃的温度以上的炉1的内部1a恰当地混合而在较大的范围内燃烧，从而能提高燃烧效率，并抑制因局部燃烧而使温度局部上升，还能恰当地防止产生NOx。

其结果是，在本实施方式1的燃烧装置A1中，与炉1的内部1a温度相对应地恰当对燃烧状态进行控制，从而能在低温区域到高温区域内均能得到稳定的燃烧性能，并能恰当抑制在高温区域中产生NOx。

（实施方式2）

在实施方式2的燃烧装置A2中，如图5所示，设置在将燃料从图1所示的实施方式1的燃烧装置A1中的上述燃料供给装置30经由燃料调节阀31供给至上述燃料导向管12之前从燃烧用空气供给装置40对上述燃料供给预备燃烧用空气的预备空气供给路径，并在该预备空气供给路径43上设置对预备燃烧用空气的供给进行控制的预备空气调节阀（预备空气控制元件）44，将上述火花塞15设置在上述燃料导向管12内，除此之外，采用了与图1所示的实施方式1的燃烧装置A1相同的结构。另外，关于图6～图9中的各阀31、41、42、44、51的打开、关闭，与实施方式1的情况相同，用空心箭头表示打开的状态，用涂黑箭头表示关闭的状态。

此处，在本实施方式2的燃烧装置A2中，当在炉1的内部1a的温度较低的第一温度区域中进行上述第一燃烧状态的燃烧之前，如图6所示，将上述一次空气调节阀41关闭，并在一次燃烧用空气没有从上述燃烧用空气供给装置40供给至一次空气导向管的状态下，利用上述燃料调节阀31将少量燃料从燃料供给装置30引导至燃料导向管12，并将上述预备空气调节阀44打开，将少量预备燃烧用空气从燃烧用空气供给装置40经由预备空气供给路径43而供给到被引导至燃烧导向管12的燃料，从而使燃料与预备燃烧用空气在上述燃料导向管12内预备混合（预混合）。

然后，使这样预备混合后的燃料和预备燃烧用空气从燃料导向管12喷出至一次燃烧室13，并利用设于燃料导向管12内部的上述火花塞15进行着火，以使预备混合后的燃料和预备燃烧用空气预备燃烧，从而使因预备燃烧而产生的燃烧废气经由上述第一喷嘴部16从上述一次燃烧室13朝炉1的内部1a喷出。这样的话，因上述预备燃烧而对上述一次燃烧室13及炉1的内部1a进行预备加热（称为预备加热燃烧状态）。另外，在上述实施方式1中，通过将图2的一次燃烧用空气和燃料设为少量，也能实现上述预备加热燃烧状态。

然后，在炉1的内部1a的温度较低的第一温度区域中，如图7所示，将上述一次空气调节阀41打开，以将适当量的一次燃烧用空气引导至一次空气导向管11，并使经由上述燃料调节阀31而引导至燃料导向管12的燃料的量增加到比预备燃烧时的燃料的量大，与上述实施方式1的燃烧装置A1的情况相同，使经由上述一次空气导向管11而引导至一次燃烧室13的一次燃烧用空气与经由燃料导向管12而引导至一次燃烧室13的燃料在一次燃烧室13中混合并燃烧，将因燃烧而产生的燃烧废气经由上述第一喷嘴部16从上述一次燃烧室13朝炉1的内部1a喷出（第一燃烧状态），并且将上述预备空气调节阀44关闭，不将预备燃烧用空气供给到被引导至燃料导向管12的燃料。

另外，在因上述第一燃烧状态的燃烧而使炉1的内部1a的温度为比上述第一温度区域高的第二温度区域中，与上述实施方式1的燃烧装置A1的情况相同，使引导至燃烧导向管12的燃料的量增加到比上述第一燃烧状态时的燃料的量大，并与上述实施方式1的燃烧装置A1的情况相同，对各二次空气调节阀42A、42B及废气排出阀51A、51B的打开、关闭进行控制。

此外，如图8所示，在一个蓄热室20A中，进行以下燃烧动作：将上述废气排出阀51A关闭，在炉1的内部1a中的燃烧废气经由该蓄热室20A但没有被排出的状态下，打开上述二次空气调节阀42A，从上述燃烧用空气供给装置40引导适当量的二次燃烧用空气，利用蓄积于蓄热室20A内的蓄热件21A的热量来对该二次燃烧用空气进行加热，并将加热后的二次燃烧用空气经由上述二次空气导向管22A从上述第二喷嘴部23A朝经由上述第一喷嘴部16喷出至炉1的内部1a的燃料废气喷出，从而使上述燃烧废气中含有的未燃烧的燃料燃烧（第二燃烧状态）。

另外，在另一个蓄热室20B中，进行以下蓄热动作：将上述二次空气调节阀42B关闭，在二次燃烧用空气没有被供给至该蓄热室20B的状态下，打开上述废气排出阀51B，在将炉1的内部1a中的燃烧废气引导至该蓄热室20B内并使燃烧废气的热量蓄积于该蓄热室20B内的蓄热件21B之后，利用上述排气装置50使该燃烧废气经由上述废气排出管24B而排出。

此外，与上述情况相同地，交替地切换各二次空气调节阀42A、42B及废气排出阀51A、51B的打开、关闭，从而在上述各蓄热室20A、20B中交替地切换进行上述燃烧动作和蓄热动作。

此外，在因上述第二燃烧状态的燃烧而使炉1的内部1a的温度为比上述第二温度区域高且能使燃料自燃的第三温度区域中，与上述实施方式1的燃烧装置A1的情况相同，如图9所示，将上述一次空气调节阀41关闭，以不将一次燃烧用空气从上述燃烧用空气供给装置40供给至一次空气导向管11，将经由燃料导向管12而被引导至一次燃烧室13的燃料按原样经由上述第一喷嘴部16朝炉1的内部1a喷出，并对上述各二次空气调节阀42A、42B进行调节，以使从上述燃烧用空气供给装置40供给至各蓄热室20A、20B的二次燃烧用空气的量增加，并与上述实施方式1的燃烧装置A1的情况相同，对各二次空气调节阀42A、42B及废气排出阀51A、51B的打开、关闭进行控制。

此外，如图9所示，在一个蓄热室20A中，进行以下燃烧动作：将上述废气排出阀51A关闭，在炉1的内部1a中的燃烧废气经由该蓄热室20A但没有被排出的状态下，打开上述二次空气调节阀42A，从上述燃烧用空气供给装置40引导增加的二次燃烧用空气，利用蓄积于蓄热室20A内的蓄热件21A的热量来对该二次燃烧用空气进行加热，并将加热后的二次燃烧用空气经由上述二次空气导向管22A从上述第二喷嘴部23A朝经由上述第一喷嘴部16喷出至炉1的内部1a的燃料喷出，从而使加热后的二次燃烧用空气与上述燃料在炉1的内部1a中混合并燃烧（第三燃烧状态）。

另外，在另一个蓄热室20B中，进行以下蓄热动作：将上述二次空气调节阀42B关闭，在二次燃烧用空气没有被供给至该蓄热室20B的状态下，打开上述废气排出阀51B，在将炉1的内部1a中的燃烧废气引导至该蓄热室20B内并使燃烧废气的热量蓄积于该蓄热室20B内的蓄热件21B之后，利用上述排气装置50使该燃烧废气经由上述废气排出管24B而排出。

此外，与上述情况相同地，交替地切换各二次空气调节阀42A、42B及废气排出阀51A、51B的打开、关闭，从而在上述各蓄热室20A、20B中交替地切换进行上述燃烧动作和蓄热动作。

其结果是，在本实施方式2的燃烧装置A2中，与上述实施方式1的燃烧装置A1相同，与炉1的内部1a温度相对应地恰当对燃烧状态进行控制，从而能从低温区域到高温区域内获得稳定的燃烧性能，并能恰当抑制高温区域中的NOx产生。

（实施方式3）

在实施方式3的燃烧装置A3中，如图10所示，在图1所示的实施方式1的燃烧装置A1中的燃料导向管12与一次空气导向管11之间设置长度比燃料导向管12长的预备空气导向管（预备空气供给元件）17，并在该预备空气导向管17的内部形成使燃料与预备燃烧用空气混合的预备混合部17a，并设置将预备燃烧用空气从上述燃烧用空气供给装置40供给至上述预备空气导向管17的预备空气供给路径（预备空气供给元件）43，在该预备空气供给路径43中设置对预备燃烧用空气的供给进行控制的预备空气调节阀（预备空气控制元件）44，除此之外，采用了与图1所示的实施方式1的燃烧装置A1相同的结构。另外，关于图11～图14中的各阀31、41、42、44、51的打开、关闭，与实施方式1、实施方式2的情况相同，用空心箭头表示打开的状态，用涂黑箭头表示关闭的状态。

此处，在本实施方式3的燃烧装置A3中，当在炉1的内部1a的温度较低的第一温度区域中进行上述第一燃烧状态的燃烧之前，如图11所示，将上述一次空气调节阀41关闭，在一次燃烧用空气没有从上述燃烧用空气供给装置40供给至一次空气导向管11的状态下，利用上述燃料调节阀31将少量燃料从燃料供给装置30引导至燃料导向管12，并将上述预备空气调节阀44打开，将少量预备燃烧用空气从燃烧用空气供给装置40经由预备空气供给路径43而供给至上述预备空气导向管17，从而使经由该预备空气导向管17内而引导来的预备燃烧用空气在上述预备混合部17a中与经由上述燃料导向管12内而引导来的燃料混合。

然后，使如上所述混合后的燃料和预备燃烧用空气从预备空气导向管17喷出至一次燃烧室13，并利用上述火花塞15进行点火，并使预备混合后的燃料和预备燃烧用空气预备燃烧，从而使因预备燃烧而产生的燃烧废气经由上述第一喷嘴部16从上述一次燃烧室13朝炉1的内部1a喷出。这样的话，因上述预备燃烧而对上述一次燃烧室13和炉1的内部1a进行预备加热（预备加热燃烧状态）。

然后，在炉1的内部1a的温度较低的第一温度区域中，如图12所示，将上述一次空气调节阀41打开，以将适当量的一次燃烧用空气引导至一次空气导向管11，并且使经由上述燃料调节阀31而引导至燃料导向管12的燃料的量从预备燃烧时增加，与上述实施方式1、实施方式2的燃烧装置A1、A2的情况相同，使经由上述一次空气导向管11而引导至一次燃烧室13的一次燃烧用空气与经由燃料导向管12而引导至一次燃烧室13的燃料在一次燃烧室13中混合并燃烧，将因燃烧而产生的燃烧废气经由上述第一喷嘴部16从上述一次燃烧室13朝炉1的内部1a喷出（第一燃烧状态），并将上述预备空气调节阀44关闭，从而不将预备燃烧用空气供给至燃料导向管17。

另外，在因该第一燃烧状态的燃烧而使炉1的内部1a的温度为比上述第一温度区域高的第二温度区域中，与上述实施方式1、实施方式2的燃烧装置A1、A2的情况相同，使引导至燃烧导向管12的燃料的量增加到比上述第一燃烧状态时的燃料的量的情况大，并对各二次空气调节阀42A、42B及废气排出阀51A、51B的打开、关闭进行控制。

此外，如图13所示，在一个蓄热室20A中，进行以下燃烧动作：将上述废气排出阀51A关闭，在炉1的内部1a中的燃烧废气经由该蓄热室20A但没有被排出的状态下，打开上述二次空气调节阀42A，从上述燃烧用空气供给装置40引导适当量的二次燃烧用空气，利用蓄积于蓄热室20A内的蓄热件21A的热量来对该二次燃烧用空气进行加热，并将加热后的二次燃烧用空气经由上述二次空气导向管22A从上述第二喷嘴部23A朝经由上述第一喷嘴部16喷出至炉1的内部1a的燃料废气喷出，从而使上述燃烧废气中含有的未燃烧的燃料燃烧（第二燃烧状态）。

另外，在另一个蓄热室20B中，进行以下蓄热动作：将上述二次空气调节阀42B关闭，在二次燃烧用空气没有被供给至该蓄热室20B的状态下，打开上述废气排出阀51B，在将炉1的内部1a中的燃烧废气引导至该蓄热室20B内并使燃烧废气的热量蓄积于该蓄热室20B内的蓄热件21B之后，利用上述排气装置50使该燃烧废气经由上述废气排出管24B而排出。

此外，与上述情况相同地，交替地切换各二次空气调节阀42A、42B及废气排出阀51A、51B的打开、关闭，从而在上述各蓄热室20A、20B中交替地切换进行上述燃烧动作和蓄热动作。

此外，在因上述第二燃烧状态的燃烧而使炉1的内部1a的温度为比上述第二温度区域高且能使燃料自燃的第三温度区域中，与上述实施方式1、实施方式2的燃烧装置A1、A2的情况相同，如图14所示，将上述一次空气调节阀41关闭，从而不将一次燃烧用空气从上述燃烧用空气供给装置40供给至一次空气导向管11，将经由燃料导向管12而被引导至一次燃烧室13的燃料按原样经由上述第一喷嘴部16朝炉1的内部1a喷出，并对上述各二次空气调节阀42A、42B进行调节，从而使从上述燃烧用空气供给装置40供给至各蓄热室20A、20B的二次燃烧用空气的量增加，并与上述实施方式1的燃烧装置A1的情况相同，对各二次空气调节阀42A、42B及废气排出阀51A、51B的打开、关闭进行控制。

此外，如图14所示，在一个蓄热室20A中，进行以下燃烧动作：将上述废气排出阀51A关闭，在炉1的内部1a中的燃烧废气经由该蓄热室20A但没有被排出的状态下，打开上述二次空气调节阀42A，从上述燃烧用空气供给装置40引导增加的二次燃烧用空气，利用蓄积于蓄热室20A内的蓄热件21A的热量来对该二次燃烧用空气进行加热，并将加热后的二次燃烧用空气经由上述二次空气导向管22A从上述第二喷嘴部23A朝经由上述第一喷嘴部16喷出至炉1的内部1a的燃料喷出，从而使加热后的二次燃烧用空气与上述燃料在炉1的内部1a中混合并燃烧（第三燃烧状态）。

另外，在另一个蓄热室20B中，进行以下蓄热动作：将上述二次空气调节阀42B关闭，在二次燃烧用空气没有被供给至该蓄热室20B的状态下，打开上述废气排出阀51B，在将炉1的内部1a中的燃烧废气引导至该蓄热室20B内并使燃烧废气的热量蓄积于该蓄热室20B内的蓄热件21B之后，利用上述排气装置50使该燃烧废气经由上述废气排出管24B而排出。

此外，与上述情况相同地，交替地切换各二次空气调节阀42A、42B及废气排出阀51A、51B的打开、关闭，从而在上述各蓄热室20A、20B中交替地切换进行上述燃烧动作和蓄热动作。

其结果是，在本实施方式3的燃烧装置A3中，与上述实施方式1、实施方式2的燃烧装置A1、A2相同，与炉1的内部1a温度相对应地恰当对燃烧状态进行控制，从而能从低温区域到高温区域中获得稳定的燃烧性能，并能恰当抑制高温区域中的NOx产生。

如上所述，在本发明中，能以一台燃烧装置进行四个燃烧状态（预备加热燃烧状态、第一燃烧状态、第二燃烧状态、第三燃烧状态），并可根据状况控制这四个燃烧状态来发挥出能在宽度比现有燃烧装置更大的温度区域中进行利用这样的很大的效果。

Claims (6)

1.一种燃烧装置的燃烧控制方法，其特征在于，所述燃烧装置包括：

一次空气导向管，该一次空气导向管对一次燃烧用空气进行引导；

燃料导向管，该燃料导向管设置在所述一次空气导向管的内周侧并对燃料进行引导；

一次燃烧室，该一次燃烧室使通过所述一次空气导向管引导的一次燃烧用空气与通过燃料导向管引导的燃料燃烧；

第一喷嘴部，该第一喷嘴部将所述一次燃烧室与炉的内部连通；

二次空气导向管，该二次空气导向管对在蓄热室中被加热后的二次燃烧用空气进行引导；以及

第二喷嘴部，该第二喷嘴部使通过所述二次空气导向管引导的二次燃烧用空气在所述第一喷嘴部的附近喷出至炉的内部，

在所述燃烧装置中设置有一次空气控制元件、燃料控制元件及二次空气控制元件，并使所述第一喷嘴部从一次燃烧室朝炉的内部收缩，将在所述一次燃烧室中使一次燃烧用空气与燃料燃烧后的燃烧废气经由所述第一喷嘴部高速地喷出至炉的内部，其中，所述一次空气控制元件对所述一次空气导向管中对一次燃烧用空气的引导进行控制，所述燃料控制元件对所述燃料导向管中对燃料的引导进行控制，所述二次空气控制元件在所述二次空气导向管中对二次燃烧用空气的导向进行控制，

所述燃烧装置的燃料控制方法在第一燃烧状态、第二燃烧状态及第三燃烧状态之间进行切换，

在所述第一燃烧状态下，在炉的内部的温度较低的第一温度区域中，使通过所述一次空气控制元件经由一次空气导向管引导来的一次燃烧用空气与通过所述燃料控制元件经由燃料导向管引导来的燃料在所述一次燃烧室中燃烧，并将燃烧废气经由所述第一喷嘴部高速地喷出至炉的内部，

在所述第二燃烧状态下，在炉的内部的温度为比所述第一温度区域高的第二温度区域中，利用所述燃料控制元件使经由燃料导向管引导来的燃料的量增加到比所述第一燃烧状态时的燃料的量大，并利用所述二次空气控制元件使通过所述二次导向管引导来的所述二次燃烧用空气从所述第二喷嘴部喷出至炉的内部，使经由一次空气导向管引导来的一次燃烧用空气与经由燃料导向管引导来的燃料在一次燃烧室中燃烧，将所述燃烧废气经由所述第一喷嘴部高速地喷出至炉的内部，并使所述二次燃烧用空气与所述燃烧废气中含有的未燃烧的燃料在炉的内部燃烧，

在所述第三燃烧状态下，在炉的内部的温度为比所述第二温度区域高的第三温度区域中，利用所述一次空气控制元件使在一次空气导向管中对一次燃烧用空气的导向停止，并在利用所述二次空气控制元件使经由所述二次空气导向管从所述第二喷嘴部喷出至炉的内部的所述二次燃烧用空气的量增加、且利用燃料控制元件使经由燃料导向管引导来的燃料的量增加的状态下，将所述燃料从一次燃烧室经由所述第一喷嘴部喷出至炉的内部，从而使所述二次燃烧用空气与燃料在炉的内部燃烧。

2.如权利要求1所述的燃烧装置的燃烧控制方法，其特征在于，

设置在将通过所述燃料导向管引导来的燃料引导至所述一次燃烧室之前使预备燃烧用空气与所述燃料混合的预备空气供给元件，并且设置对利用所述预备空气供给元件来供给预备燃烧用空气进行控制的预备空气控制元件。

3.如权利要求2所述的燃烧装置的燃烧控制方法，其特征在于，

所述预备空气供给元件将预备燃烧用空气供给至所述燃料导向管，并使燃料与预备燃烧用空气在燃料导向管内预备混合。

4.如权利要求2所述的燃烧装置的燃烧控制方法，其特征在于，

在所述燃料导向管与一次空气导向管之间设置预备空气导向管来作为所述预备空气供给元件，并使通过所述预备空气导向管引导来的预备燃烧用空气与在被引导至一次燃烧室之前通过燃料导向管引导来的燃料预备混合。

5.如权利要求2至4中任一项所述的燃烧装置的燃烧控制方法，其特征在于，

在所述第一燃烧状态之前，利用所述燃料控制元件减少经由燃烧导向管引导来的燃料的量，并利用所述预备空气供给元件使预备燃烧用空气与被引导至一次燃烧室之前的燃料混合来进行预备燃烧。

6.如权利要求2至4中任一项所述的燃烧装置的燃烧控制方法，其特征在于，

仅在所述第二燃烧状态与第三燃烧状态之间进行切换。