CN105378385A - 燃烧装置 - Google Patents

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Abstract

作为根据包含未燃成分的燃烧气体的流量分布而将具有直进性和扩宽性的功能的两种燃尽风以不产生相互作用的方式适当地分割并混合而能够有效地降低未燃成分的、配置于二级燃烧用燃烧器的下游侧的燃尽风口(AAP)，在AAP(7)的开口部(17)内的中央部设置有铅垂方向高度比水平方向宽度大的一次燃尽风(1)供给用的一次喷嘴(5)，在该一次喷嘴(5)的外侧的开口部(17)设置有供给二次燃尽风(11)的二次喷嘴(14)，在该二次喷嘴(14)的出口部设置有相对于燃尽风口中心轴线(C0)固定或具有可变倾斜角度的一个以上的二次燃尽风导向叶片(15)，以使得能够向水平方向左右偏向地供给二次燃尽风(11)。

Description

燃烧装置
技术领域
本发明涉及燃尽风口以及具备该燃尽风口的锅炉等的燃烧装置，尤其是涉及能够进行燃烧效率高的低氮氧化物(低NOx)燃烧的燃尽风口。
背景技术
在使燃料在空气不足的条件下在燃烧器中燃烧、并从燃尽风口供给完全燃烧所需要的剩余的空气的、应用了所谓的二级燃烧的火炉中，向燃尽风口部上升的包含未燃成分的燃烧气体的流量分布根据燃烧器的配置、来自燃烧器的燃料以及空气的供给方法而变化。为了抑制火炉出口处的未燃碳、CO等可燃成分的残留，根据向燃尽风口部上升的燃烧气体的流量分布而适当地供给二级燃烧用空气是很重要的。
图14示出现有技术中的火炉的燃烧器6、燃尽风口7a以及副燃尽风口7b的配置和炉内喷流形状的例子。图14(a)示出配置有燃烧器6、燃尽风口7a以及副燃尽风口7b的炉壁的主视图，图14(b)示出从火炉侧面观察到的从燃烧器6、燃尽风口7a以及副燃尽风口7b喷出的燃料、空气的喷流形状(侧视剖视图)的例子，图14(c)示出从上部观察到的表示燃尽风喷流形状的火炉的俯视剖视图，即图14(b)的B-B线向视图。
在图14所示的火炉中，将燃烧器6对置配置为4列3级，在燃烧器6的上部设置有燃尽风口7a以及副燃尽风口7b，该副燃尽风口7b与燃尽风口7a相比高度稍低且偏靠火炉侧壁。如图14(b)及图14(c)所示，从设置于火炉前壁以及后壁的对置的燃烧器6、燃尽风口7a以及副燃尽风口7b喷出的燃料、空气在火炉的进深方向(前后方向)的中央部发生碰撞，碰撞后如图14(b)所示那样主要朝向上侧流动。这种火炉内的流动的结果是，图14(b)的A-A线剖面中的燃尽风口部正下方的火炉进深方向中央部的上升气体流量分布成为图15(a)中的实线所示的形态，该A-A线剖面中的火炉宽度方向中央部的上升气体流量分布成为图15(b)中的实线所示的形态。
来自图14(a)所示的在对置的前后壁配置的燃烧器6的燃料以及空气的喷流在火炉进深方向中央部发生碰撞而改变朝向，但朝向作为火炉的气体出口侧的上侧的流动变得最大，因此，如图15(a)中的实线所示，燃烧器列的正上方部的流量最多，在燃烧器与燃烧器之间以及燃烧器与侧壁之间流量变少。该炉内流动的结果是，在从侧壁侧观察火炉宽度方向的中央部而得到的流量分布(图15(b))中，成为火炉进深方向的中央部的流量最多且火炉前后壁附近的流量较低的分布。
若大致对上述的火炉内的上升气体流量分布进行分类，则能够分为火炉进深方向以及宽度方向的中央部的流量比较多的区域A(图15(a)、图15(b)的虚线框围成的部分)与前后壁附近的流量比较少的区域C(图15(b)的单点划线框围成的部分)、侧壁附近的流量少的区域B(图15(a)的由双点划线框围成的部分)。为了抑制火炉出口处的未燃成分的残留，从燃尽风口7a、7b向所有的区域A、B、C供给具有适当流量和适当运动量的燃尽风，在各区域A、B、C中以适当的未燃成分与空气的比率促进混合很重要。
专利文献1(日本特开2007-192452号公报)公开了一种锅炉装置，其特征在于，在煤等固体燃料用燃烧装置中设置有空气分割构件，该空气分割构件将从燃尽风口向火炉内吹出的燃尽风的方向沿水平方向分割为三部分以上，该各分割空气的方向彼此不为相同方向。
专利文献2(日本专利第5028278号公报)公开了一种粉煤燃烧锅炉的发明，该粉煤燃烧锅炉具备构成粉煤燃烧锅炉的火炉，在形成该火炉的火炉壁面的上游侧配置有将燃料的粉煤与空气供给至火炉内并使它们燃烧的多个燃烧器，在与燃烧器的设置位置相比成为上侧的火炉壁面配置有供给空气的多个燃尽风口，在该燃尽风口分别具备供给空气量较多的主燃尽风口和供给空气量较少的副燃尽风口。
专利文献2记载的发明的粉煤燃烧锅炉为，副燃尽风口配置在成为主燃尽风口的下游侧的火炉壁面且成为主燃尽风口的正上方的火炉壁面的位置处，或者配置在成为主燃尽风口的上游侧的火炉壁面且成为主燃尽风口的正下方的火炉壁面的位置处，副燃尽风口的剖面中心处于距离主燃尽风口的剖面中心为主燃尽风口口径的1倍以上5倍以下的范围内，将一个主燃尽风口和一个副燃尽风口设为一组，并将至少所述一组与同一风箱连接，在火炉壁面上沿一个方向并排设置多个该风箱。
专利文献3(日本特开昭58-224205号公报)记载的发明是具有火炉出口未燃成分降低机构的燃烧装置，在进行二级燃烧或炉内脱硝燃烧的具有OA口的燃烧装置中具备燃烧机构，为了更充分地发挥进行完全燃烧的OA口的功能，该燃烧机构在比最端部的燃烧器列靠侧壁的位置配设有小型的辅助OA口来改善向侧壁附近的空气的供给，并且该燃烧装置使该燃烧机构中的OA口能够回旋，能够调节由此产生的气流的方向。
作为在图15中的双点划线框所示的区域B的侧壁附近适当地供给二级燃烧用空气的手段，采用专利文献3的具备辅助OA口的结构是有效的。
作为向火炉的侧壁附近的区域B供给空气的方法，可以如专利文献3记载的发明那样从在火炉前后壁设置的侧壁附近的开口部供给，也可以从在所述侧壁设置的一个以上的开口部供给。另外，有时通过将来自接近侧壁的燃烧器、燃尽风口的空气流量供给得比来自位于罐宽(火炉整个宽度)方向的中央侧的燃烧器、燃尽风口的空气流量多而使靠侧壁的空气增加，也能得到同样的未燃成分的降低效果。
专利文献4(日本特开2001-355832号公报)公开了如下的结构：设置有对风口内的空气流路进行分割的筒状的套筒，在该套筒的前端安装使套筒外侧的空气流路的流动向比风口中心轴线靠外侧扩宽的挡板，使喉部(throat)的扩宽部与挡板的倾斜角度相等。根据该结构，即便没有回旋发生器，也能够利用喉部的扩宽部与挡板前端的倾斜角度而使气流扩宽，从而能够提高与来自风口的上游侧的燃烧器的燃烧气体混合的混合率。
专利文献5(US2012/174837号公报)记载有如下的结构：通过设置能改变风口内出口的空气的流动方向的叶片而能够改变燃尽风在火炉内的方向。
另外，专利文献6(日本专利第2717959号公报)公开了用于如下形式的燃尽风孔的多方向空气控制装置，该燃尽风孔用于使来自风箱的开口部的二次风送往炉的开口部，并具有划分腔室的长度方向的导管，使来自风箱的二次风通过所述腔室而朝向炉。而且，公开了多方向空气控制装置包括：在所述腔室内部以将与导管的长度方向轴线正交的第一轴线作为中心而相对于该导管旋转自如的方式安装的多个第一百叶板；在所述腔室内部以将与导管的长度方向轴线正交且与所述第一百叶板正交的第二轴线作为中心而相对于该导管旋转自如的方式安装的多个第二百叶板；以及用于通过使第一百叶板以及第二百叶板各自旋转来控制穿过炉的开口部的气流方向的机构。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2007-192452号公报
专利文献2：日本专利第5028278号公报
专利文献3：日本特开昭58-224205号公报
专利文献4：日本特开2001-355832号公报
专利文献5：US2012/174837号公报
专利文献6：日本专利第2717959号公报
发明内容
发明要解决的技术问题
在专利文献1记载的发明中，使用简单的分割构件(板)而将燃尽风口内流路分割为燃尽风主流和燃尽风副流，由此能够调整燃尽风的向水平方向的扩宽、朝向。
然而，喷流本身在喷出前的被分割的各空气流路内扩宽，在离开了燃尽风口的区域中成为一体的流动，因此如专利文献1的说明书的[0062]段也记载的那样，在燃尽风的主流与副流之间具有制约彼此的流动的相互作用。虽然为了抑制该相互作用而关于主流与副流的流量分配进行规定，但并不是从根本上消除相互作用。即，若为了使燃尽风具有直进性而使燃尽风主流的流量或流速相对增加，则燃尽风副流被引入燃尽风主流而扩宽变小，火炉前后壁附近的未燃气体的遗漏增加。相反，若为了使燃尽风具有扩宽性而使燃尽风副流的流量或流速相对增加，则燃尽风主流被引入燃尽风副流而直进性下降，火炉中央部的未燃气体的释放增加。另外，具有直进性和扩宽性双方的一体型的喷流本质上如后述那样具有受到来自燃烧器侧的上升气流的影响而容易朝上弯曲的特性，不适于直进性重要的二级燃烧用空气的主流。
说起来，专利文献1记载的发明的特征在于，使燃尽风喷流在水平方向上稍微扩宽地供给，但燃尽风喷流的扩宽倾斜角度具有上限值，并未考虑到向图15(b)所示的单点划线框的区域C的大范围的燃尽风供给。
在专利文献2记载的发明中，设置有供给空气量较多的主燃尽风口和供给空气量较少的副燃尽风口这两种圆形燃尽风口。因此，无法解决如下那样的问题点。
(a)主燃尽风口的出口形状为剖面圆形，如后所述，具有受到来自燃烧器侧的上升气流的影响而容易朝上弯曲的特性，作为直进性重要的二级燃烧用空气的主流还具有改善的余地。
(b)构成为将主燃尽风口和副燃尽风口这两种燃尽风口设置多级的结构，与一种燃尽风口为一级的燃尽风口的结构相比成本高。
(c)从多级风口中的位于上侧的级的燃尽风口到火炉出口的炉内气体滞留时间比从位于下侧的级的燃尽风口到火炉出口的炉内气体滞留时间短，有时无法确保未燃成分的燃烧所需的滞留时间。或者若要确保所述专利文献2记载的发明所需的滞留时间，则有时需要提高火炉的高度而导致成本增加。
专利文献3记载的发明构成为除了配设进行完全燃烧的主要的OA口之外还在比火炉前后壁的最端部的燃烧器列靠火炉侧壁的位置配设小型的辅助OA口，从而来改善向侧壁附近的空气供给，对于降低图15(a)中的区域B的未燃成分是有效的，但对于降低图15(b)中的区域C的火炉前后壁附近的未燃成分没有帮助。
专利文献4构成为将通常配置在燃烧器的下游侧的风口内的空气流路扩宽，从而能够使空气喷流扩宽而供给至火炉，但并不是通过积极地增加靠火炉前后壁的空气而获得燃烧气体的未燃成分降低的效果这样的结构。
专利文献5记载的发明仅是在风口内的出口处能够适当改变空气的流动方向，是弥补现有的燃尽风喷嘴的功能的结构，但并未考虑到对靠火炉壁的燃尽风的不足进行弥补。
专利文献6记载的发明存在以下所示的技术问题。
(1)能够使燃尽风的流动在垂直方向或水平方向上偏向，但不适于形成组合了水平方向和垂直方向的流动。
(2)难以形成向水平方向的两个方向的扩宽的喷流，不适于向图3(b)所示的区域C以及图3(a)、(b)所示的区域A这两个方向供给喷流。
本申请发明的技术问题在于消除与燃尽风供给方法相关的上述问题点，提供根据包含未燃成分的燃烧气体的流量分布而将具有直进性和扩宽性的功能的两种燃尽风以不产生相互作用的方式适当地分割并混合，由此能够有效地降低未燃成分的燃尽风口，从而实现更高的燃烧性能。
用于解决技术问题的方案
上述本发明的技术问题通过以下的解决方案而得到解决。
技术方案1记载的发明是一种燃烧装置，该燃烧装置在火炉内配置有利用理论空气量以下的空气量使燃料燃烧的燃烧器，且在火炉的比该燃烧器的设置位置靠下游侧的位置配置有供给空气的燃尽风口，所述燃烧装置的特征在于，在燃尽风口开口部(17)内的中央部设置有铅垂方向高度比水平方向宽度大的一次燃尽风(1)供给用的一次燃尽风喷嘴(5)，在燃尽风口开口部(17)的比该一次燃尽风喷嘴(5)靠外侧的位置设置有供给二次燃尽风(11)的二次燃尽风喷嘴(14)，在该二次燃尽风喷嘴(14)的出口部设置有相对于燃尽风口中心轴线(C0)具有倾斜角度的一个以上的二次燃尽风导向叶片(15)，以使得能够向水平方向左右偏向地供给二次燃尽风(11)。
技术方案2记载的发明是技术方案1所述的燃烧装置，其特征在于，
在一次燃尽风喷嘴(5)的出口部，设置有能够将倾斜角度调整为水平方向以及比水平方向朝上的一个以上的一次燃尽风导向叶片(8)，以使得能够朝上偏向地投入一次燃尽风(1)。
技术方案3记载的发明是技术方案1所述的燃烧装置，其特征在于，二次燃尽风导向叶片(15)相对于燃尽风口中心轴线(C0)的倾斜角度全部相同。
技术方案4记载的发明是技术方案1所述的燃烧装置，其特征在于，各个二次燃尽风导向叶片(15)相对于燃尽风口中心轴线(C0)的倾斜角度具有偏差。
技术方案5记载的发明是技术方案4所述的燃烧装置，其特征在于，越远离一次燃尽风喷嘴(5)，二次燃尽风导向叶片(15)相对于燃尽风口中心轴线(C0)的倾斜角度越大。
技术方案6记载的发明是技术方案1至5中任一项所述的燃烧装置，其特征在于，所述燃烧装置构成为能够改变二次燃尽风导向叶片(15)的倾斜角度。
技术方案7记载的发明是技术方案1至6中任一项所述的燃烧装置，其特征在于，所述燃烧装置使二次燃尽风导向叶片(15)能够沿火炉壁的前后方向移动。
技术方案8记载的发明是技术方案1至7中任一项所述的燃烧装置，其特征在于，在最接近一次燃尽风喷嘴(5)的部分设置有第一引导构件(16)，该第一引导构件(16)能够沿着二次燃尽风导向叶片(15)的火炉侧的面和一次燃尽风喷嘴(5)的前端部外表面供给少量的二次燃尽风(11)。
技术方案9记载的发明是技术方案1至8中任一项所述的燃烧装置，其特征在于，在燃尽风口开口部(17)具有朝向火炉而逐渐扩展的形状的扩宽部(18)，并且分别设置有能够沿着该扩宽部(18)的面供给少量的二次燃尽风(11)的第二引导构件(19)。
技术方案10记载的发明是技术方案1至9中任一项所述的燃烧装置，其特征在于，在一次燃尽风喷嘴(5)的入口部与二次燃尽风喷嘴(14)的入口部中的任一方或两方，设置有能够改变流路阻力的空气流量调整功能构件(3、12)。
技术方案11记载的发明是技术方案1至10中任一项所述的燃烧装置，其特征在于，在一次燃尽风喷嘴(5)的入口部，安装有使流路截面积沿着空气的流动方向逐渐缩小的缩流构件(5a)。
技术方案12记载的发明是技术方案1至11中任一项所述的燃烧装置，其特征在于，在所述燃烧装置中，安装有使一次燃尽风喷嘴(5)的前端部的水平方向的宽度沿着空气的流动方向逐渐缩小的缩流构件(5b)。
技术方案13记载的发明是技术方案1至12中任一项所述的燃烧装置，其特征在于，在一次燃尽风喷嘴(5)与二次燃尽风喷嘴(14)的一方或两方的流路内设置有整流器(4)及/或(13)。
技术方案14记载的发明是技术方案1至13中任一项所述的燃烧装置，其特征在于，燃尽风口的开口部(17)为矩形。
技术方案15记载的发明是技术方案1至13中任一项所述的燃烧装置，其特征在于，燃尽风口的开口部(17)为多边形。
发明效果
根据本发明，通过提供根据包含未燃成分的燃烧气体的流量分布而将具有直进性和扩宽性的功能的两种燃尽风以不产生相互作用的方式适当地分割并混合、能够有效地降低未燃成分的燃尽风口，并且以能够朝上偏向的方式调整直进性的燃尽风，从而能够实现较高的燃烧性能。
即，根据技术方案1记载的发明，一次燃尽风(1)与二次燃尽风(11)的喷流在炉内被可靠地分割，一次燃尽风(1)具有较强的直进性而可靠地到达炉内气体上升流量大的火炉内中央部的区域A(图15)，从而促进区域A部的未燃成分燃烧，二次燃尽风(11)具有扩宽性而被供给至炉内气体上升流量小的火炉的前后壁附近的区域C(图15)，从而促进区域C部的未燃成分燃烧，能够通过一次燃尽风(1)与二次燃尽风(11)这两方在火炉整体的范围内供给适当的燃尽风，能够抑制火炉出口部的未燃成分的残留。
根据技术方案2记载的发明，除了技术方案1记载的发明的效果之外，由于改变一次燃尽风导向叶片(8)的倾斜角度，因此还能够将一次燃尽风(1)朝上火炉内调整为水平喷流与朝上喷流。
根据技术方案3记载的发明，除了技术方案1记载的发明的效果之外，由于具有多个以相同倾斜角度安装的二次燃尽风导向叶片(15)，因此还能够以简单的结构将二次燃尽风(11)朝向左右水平方向扩宽而供给至火炉壁附近。
根据技术方案4记载的发明，除了技术方案1记载的发明的效果之外，在左右水平方向上分别具有多个二次燃尽风导向叶片(15)的装置中，使二次燃尽风导向叶片(15)相对于燃尽风口中心轴线(C0)的倾斜角度具有任意的偏差，由此还能够更细微地设定二次燃尽风(11)喷出的方向。
根据技术方案5记载的发明，除了技术方案4记载的发明的效果之外，在左右分别具有多个二次燃尽风导向叶片(15)的装置中，越远离一次燃尽风喷嘴(5)，则二次燃尽风导向叶片(15)相对于燃尽风口中心轴线(C0)的倾斜角度越大，被远离一次燃尽风喷嘴(5)的一侧的二次燃尽风导向叶片(15)改变朝向而供给的二次燃尽风(11)被供给至接近火炉的前壁以及后壁的区域，被接近一次燃尽风喷嘴(5)的一侧的二次燃尽风导向叶片(15)改变朝向而供给的二次燃尽风(11)被供给至远离火炉的前后壁的区域，因此还能够向更宽的区域供给二次燃尽风(11)。
根据技术方案6记载的发明，除了技术方案1至5中任一项记载的发明的效果之外，还能够改变二次燃尽风导向叶片(15)的倾斜角度，从而能够通过试运转而将向水平方向上的左右偏向的二次燃尽风(11)的喷出方向调整为最佳。
根据技术方案7记载的发明，除了技术方案1至6中任一项记载的发明的效果之外，还能够使二次燃尽风导向叶片(15)沿火炉的前后方向移动，能够调整二次燃尽风(11)发生碰撞的燃尽风口开口部(17)的扩宽部(18)的影响程度，能够将二次燃尽风(11)的喷出方向调整为最佳。
根据技术方案8记载的发明，除了技术方案1至7中任一项记载的发明的效果之外，还能够利用第一引导构件(16)，在最接近一次燃尽风喷嘴(5)的部分沿着二次燃尽风导向叶片(15)的火炉侧的面与一次燃尽风喷嘴(5)的前端部外周面供给少量的二次燃尽风(11)，从而能够抑制燃烧灰向二次燃尽风导向叶片(15)的火炉侧的面、一次燃尽风喷嘴(5)的前端部外周面的附着，能够维持稳定的一次燃尽风(1)以及二次燃尽风(11)的流动。
根据技术方案9记载的发明，除了技术方案1至8中任一项记载的发明的效果之外，还能够利用第二引导构件(19)，沿着朝向燃尽风口开口部(17)的火炉而扩宽的扩宽部(18)的面供给少量的二次燃尽风(11)，能够抑制燃烧灰向扩宽部(18)附着，能够维持稳定且具有扩宽性的二次燃尽风(11)的流动。
根据技术方案10记载的发明，除了技术方案1至9中任一项记载的发明的效果之外，通过在一次燃尽风喷嘴(5)的入口部与二次燃尽风喷嘴(14)的入口部中的任一方或两方设置能够改变流路阻力的空气流量调整功能(3、12)，还能够将一次燃尽风(1)和二次燃尽风(11)的流量调整为最佳。
根据技术方案11记载的发明，除了技术方案1至10中任一项记载的发明的效果之外，通过在一次燃尽风喷嘴(5)的入口部安装使流路截面积沿着流动方向逐渐缩小的缩流构件(5a)，还能够降低一次燃尽风喷嘴(5)的入口部的流动阻力，能够降低燃尽风供给所需的压力差即降低能量。另外，在利用相同的燃尽风供给用的压力差的情况下，能够相对于相同的流量增加一次燃尽风(1)的喷出流速，因此在促进火炉内的一次燃尽风(1)的混合的方面是有效的。
根据技术方案12记载的发明，除了技术方案1至11中任一项记载的发明的效果之外，还利用缩流构件(5b)，将一次燃尽风喷嘴(5)的前端部的水平方向的宽度沿空气的流动方向逐渐缩小，由此在二次燃尽风导向叶片(15)相对于燃尽风口中心轴线(C0)的倾斜角度较小的情况下，能够可靠地分离一次燃尽风(1)的喷流与二次燃尽风(11)的喷流，能够维持一次燃尽风(1)的直进性与二次燃尽风(11)的扩宽性。
根据技术方案13记载的发明，除了技术方案1至12中任一项记载的发明的效果之外，还在一次燃尽风喷嘴(5)与二次燃尽风喷嘴(14)的一方或两方的流路内设置由多孔板等构成的整流器(4、13)，从而即便在流路入口部中存在燃尽风的偏流的情况下，也通过整流而形成均匀流，能够在一次燃尽风(1)中维持直进性。另外，能够在二次燃尽风(11)中确保适当的扩宽性。
根据技术方案14记载的发明，除了技术方案1至13中任一项记载的发明的效果之外，由于燃尽风口的开口部(17)为矩形，因此还能够使一次燃尽风喷嘴(5)、二次燃尽风流量调整挡板(12)等也成为矩形，因此在降低制造成本的方面是有效的。
根据技术方案15记载的发明，除了技术方案1至13中任一项记载的发明的效果之外，还通过使燃尽风口的开口部(17)为多边形，从而能够成为二次燃尽风流量调整挡板(12)等结构部件为简单的多边形的结构，在降低制造成本的方面是有效的。
附图说明
图1是从火炉侧观察本发明的一实施例的燃尽风口而得到的主视图(图1(a))和图1(a)的A-A线向视图(图1(b))。
图2是本发明的燃尽风口的一实施例的前端部左半部分的俯视剖视图(图2(a))和现有技术(专利文献1)的燃尽风口的前端部左半部分的俯视剖视图(图2(b))。
图3是本发明的燃尽风口的一实施例的前端部左半部分的俯视剖视图。
图4是本发明的燃尽风口的一实施例的将二次燃尽风导向叶片的倾斜角度设为较大的情况下的前端部左半部分的俯视剖视图(图4(a))、以及将二次燃尽风导向叶片的倾斜角度设为较小的情况下的前端部左半部分的俯视剖视图(图4(b))。
图5是本发明的燃尽风口的一实施例的二次燃尽风导向叶片的工作机构图。
图6是本发明的燃尽风口的一实施例的将二次燃尽风导向叶片插入到火炉侧的情况下的前端部左半部分的俯视剖视图(图6(a))、以及将二次燃尽风导向叶片从火炉侧拔出的情况下的前端部左半部分的俯视剖视图(图6(b))。
图7是本发明的燃尽风口的一实施例的未在二次燃尽风喷嘴内设置引导构件的情况下的前端部左半部分的俯视剖视图(图7(a))、以及在二次燃尽风喷嘴内设置有第一引导构件的情况下的前端部左半部分且引导构件周围的详细俯视剖视图(图7(b))。
图8是本发明的燃尽风口的一实施例的不存在一次燃尽风喷嘴出口缩流构件的情况下的前端部左半部分的俯视剖视图(图8(a))、以及存在一次燃尽风喷嘴出口缩流构件的情况下的前端部左半部分的俯视剖视图(图8(b))。
图9是本发明的燃尽风口的开口部为矩形的实施例的主视图(图9(a))、以及(图9(a))的A-A线剖面向视图(图9(b))。
图10是本发明的燃尽风口的开口部为六边形的实施例的主视图(图10(a))、以及图10(b)的A-A线剖面向视图(图10(b))。
图11是本发明的燃尽风口的一实施例的主视图(图11(a)和图11(a)的A-A线剖面向视图(图11(b))、以及图11(a)的B-B线剖面向视图(图11(c))。
图12是对图1的燃尽风口内的一次燃尽风导向叶片的倾斜角度的不同所引起的炉内的穿透力的不同进行说明的图。
图13是对将图1的燃尽风口内的一次燃尽风与二次燃尽风的流量比设为8∶2的情况下的炉内的穿透力的不同进行说明的图。
图14是在火炉壁上配置有燃烧器和燃尽风口的火炉壁主视图(图14(a))、侧视剖视图(图14(b))、以及俯视剖视图(图14(c))。
图15是对图14所示的火炉的燃尽风口正下方的炉内水平剖面内的上升气体流量分布进行说明的火炉主视剖视图(图15(a))以及侧视剖视图(图15(b))。
图16是设置于火炉壁的燃尽风口的出口形状的不同所引起的通过风口中心轴线的铅垂方向的平面内的燃尽风喷流的浓度分布图(图16(a))以及火炉进深中央的与风口中心轴线正交的面内的燃尽风喷流的浓度分布图(图16(b))。
具体实施方式
在对具体的本发明的实施例进行说明之前，将对向在火炉内向上方流动的燃烧气体中通过各种开口部剖面形状的喷嘴以相同流速供给燃尽风的情况下的燃尽风喷流的形状(浓度分布)进行了比较的图示于图16。
图16示出数值流动解析结果，图16(a)示出设置于火炉壁的燃尽风口的出口形状的不同所引起的通过风口中心轴线Co(参照图2)的铅垂面内的燃尽风喷流的形状与浓度分布图，图16(b)示出火炉进深中央部的与风口中心轴线Co正交的平面内的燃尽风喷流的形状与浓度分布图。图16(a)(b)的左侧部分示出解析模型的范围。
该解析模型将切下了包含一个燃尽风口的火炉的一部分的范围作为对象，是宽度4m、高度13m、进深8m的长方体，在距离下方3m的高度的位置且所述宽度方向中央设置有燃尽风口，从该燃尽风口向图16(a)的箭头所示的方向供给燃尽风。火炉进深为16m，距离燃尽风口8m的位置为进深方向的中心，该模型为进深方向上的一半。该模型范围的两侧以及进深侧的边界为镜像对称的条件，能够模拟实际的炉内的流动。
另外，图16(a)(b)的左侧部分示出解析模型的范围，且图的右侧以通过无量纲化而成为带状的浓淡(实际以颜色不同表示)示出燃尽风的空气浓度作为燃尽风质量分布。越往上侧越红且越往下侧越蓝，当红色为100％时，蓝色为0％。
为了简化，从燃烧器(未图示)上升的燃烧气体为朝向上方均匀流速的流动。作为燃尽风供给喷嘴的剖面形状，如图16所示，合计为下述七种：(vii)、水平方向上较长的矩形(纵横比1∶2，其中“纵横比”的“纵”是指喷嘴的铅垂方向的长度，“横”是指喷嘴的水平方向的长度)；(vii)、圆形；(i)～(iv)、铅垂方向上较长的矩形((v)纵横比3∶2、(iv)2∶1、(iii)3∶1、(ii)4∶1、(i)5∶1这五种)。
所述七种喷嘴的燃尽风供给喷嘴(以下，有时仅称为喷嘴)的截面积、喷出流量均相同。喷出至火炉内的燃尽风的喷流由于在炉内上升的燃烧气体的流动而向上侧弯曲。刚喷出后的燃尽风剖面形状与喷嘴形状相同，但其形状的水平方向的长度越大则越容易受到在炉内上升的燃烧气流的影响而较早地向上侧弯曲。即，在炉内上升的燃烧气流按照水平方向上较长的矩形、圆形、垂直方向上较长的矩形的顺序较早地向上侧弯曲。
当喷嘴的所述纵横比大于3∶1(3/1)时，由于喷流两侧面的阻力的增加，由此向上侧弯曲的特性存在饱和趋势。所述向上侧弯曲的上升燃烧气流为在火炉进深方向上镜像对称这样的模型，因此，在火炉进深方向的中心位置即8m的位置(从炉壁沿进深方向进深8m的位置)，从配置在一对对置的火炉壁上的燃尽风口7a喷出的喷流发生碰撞，然后朝上上升。
燃尽风与包含未燃成分的燃烧气体的混合以及燃烧反应在燃尽风喷流的上侧进行。当燃尽风喷流较早地向上侧弯曲时，混合以及燃烧反应所需的从燃尽风喷流到火炉出口的空间变小，结果是，未燃成分残留率变高。相反，在燃尽风喷流难以向上侧弯曲的情况下，能够确保混合以及燃烧反应所需的从燃尽风喷流到火炉出口的空间，将未燃成分残留率抑制得较低。
当使用水平方向的宽度小且铅垂方向的高度高的形状的喷嘴来供给燃尽风时，能够减小在炉内上升的燃烧气体的流动的影响，燃烧气体的流动向上侧的弯曲变小而直进性提高，能够确保从燃尽风喷流到火炉出口的燃尽风与包含未燃成分的燃烧气体的混合以及燃烧反应所需的空间，从而实现所述未燃成分的残留率低的高效率燃烧。
另外，即便仅使用水平方向的宽度小且铅垂方向的高度高的形状的喷嘴，对于降低未燃成分也是有效的，但通过对燃尽风喷流之间的火炉前壁以及后壁附近的区域(图15(b)所示的区域C)的包含未燃成分的燃烧气体有效地供给燃尽风，从而实现进一步降低了未燃成分的高效率燃烧。
针对上述的专利文献1以及专利文献2的问题点，基于上述喷流形状的不同所引起的喷流的炉内流动的不同进行补充说明。
在应用了专利文献1的燃尽风口结构的情况下，形成一体型的在水平方向上具有逐渐扩展的形状的燃尽风喷流，刚喷出后的燃尽风喷流的剖面形状成为在水平方向上宽度较宽(纵横比小)的形状，如图16(a)(vii)、图16(b)(vii)所示，由于受到炉内上升气流的影响而较早地向上侧弯曲，因此不能够说燃尽风喷流是对于维持直进性来说适当的形状。
本发明关于具有负责直进性的一次燃尽风1和负责扩宽性的二次燃尽风11这两种功能的燃尽风口进行规定，但与专利文献1记载的发明的本质上的不同之处在于如下这一点：使具有直进性和扩宽性的两种燃尽风喷流完全分离而切断两种喷流的连续性，消除两种喷流之间的相互作用，从而能够维持直进性和扩宽性。
在应用了专利文献2记载的发明的燃尽风口结构的情况下，燃尽风口出口部的燃尽风喷流的剖面形状为圆形，与图16(a)(vi)、图16(b)(vi)以及纵/横比较大的矩形这样的形状(图16(a)(i)～(v)、图16(b)(i)～(v))相比，直进性差，具有改善的余地。
实施例1
图1示出本发明的一实施例的燃尽风口，图1(a)是从火炉侧观察到的主视图，图1(b)是图1(a)的A-A线剖面向视图。
在图1所示的燃尽风口处，燃尽风用风箱30(风箱30表示由风箱壳体32和火炉壁围成的空间整体。)内的燃尽风被分为一次燃尽风1与二次燃尽风11，一次燃尽风1经由一次燃尽风喷嘴5供给至火炉31，并且二次燃尽风11经由二次燃尽风喷嘴14供给至火炉31。在一次燃尽风喷嘴5的入口，设置有朝向流动方向而使截面积逐渐减小的一次燃尽风喷嘴入口缩流构件5a，由此抑制一次燃尽风喷嘴5入口的压力损耗。在一次燃尽风喷嘴5的入口部，设置有能够改变流路阻力的一次燃尽风流量调整挡板3，能够实现一次燃尽风1的流量的最佳调整。
在一次燃尽风喷嘴5的内部，设置有由设有多个贯通孔的板材构成的一次燃尽风整流器4，即便在一次燃尽风1在一次燃尽风喷嘴5的入口部存在流速分布的偏差的情况下，由于通过一次燃尽风整流器4整流为均匀流，因此也能将一次燃尽风1作为稳定且具有直进性的喷流供给至火炉31。
另外，在二次燃尽风喷嘴14的入口部，设置有能够改变流路阻力的二次燃尽风流量调整挡板12，能够实现二次燃尽风11的流量的最佳调整。在二次燃尽风流量调整挡板12的出口，设置有由设有多个贯通孔的板材构成的二次燃尽风整流器13，即便在二次燃尽风喷嘴14的入口部处流速分布存在偏差的情况下，由于通过二次燃尽风整流器13整流为均匀流并经由二次燃尽风导向叶片15而被导入，因此也能将二次燃尽风11作为稳定且具有扩宽性的喷流供给至火炉31。
通过在一次燃尽风喷嘴5的内部，代替一次燃尽风整流器4而设置具有沿着气体流动方向的平面板的一个以上的分隔板(未图示)，从而将一次燃尽风喷嘴5内分割为多个流路，由此也能获得整流效果，即便在一次燃尽风喷嘴5的入口部处流速分布存在偏差的情况下，由于被整流为直进流，因此也能将一次燃尽风1作为稳定且具有直进性的喷流供给至火炉31。
在此，使用图2，再次对本实施例与上述的专利文献1记载的发明的燃尽风喷流在燃尽风口出口部的流动的不同进行说明。图2是针对从中心轴线起的左侧半部分对本实施例(图2(a))以及专利文献1记载的发明(图2(b))中的燃尽风口的前端部的结构例和出口部喷流模式例的水平剖面进行了比较的图。
在专利文献1记载的发明的燃尽风口处，如图2(b)所示，就燃尽风的流动方向而言，燃尽风主流1a在中心轴线附近为直进，但朝向水平方向的外侧而逐渐扩宽，形成和在空气分割板25的作用下与燃尽风主流la分离的燃尽风副流1b连续的一体的燃尽风喷流。与此相对，在本实施例的燃尽风口处，如图2(a)所示，在一次燃尽风喷嘴5中流动的一次燃尽风1以及在二次燃尽风喷嘴14中流动的二次燃尽风11作为具有直进方向和在水平方向上具有倾斜角度地扩宽的方向这两种方向的独立喷流而存在，在两者之间形成有作为一对二次流的循环旋涡11a。这样，通过本实施例中的燃尽风1、11的流动模式，维持燃尽风1、11的直进性与扩宽性。此外，上述的二次流(循环旋涡)11a的形成也是燃尽风1以及11的周围的燃烧气体伴随(被引入)一次燃尽风1以及二次燃尽风11的喷流的现象，在促进包含未燃成分的燃烧气体与燃尽风1、11的混合方面起到重要的作用。
实施例2
图3示出本发明的燃尽风口的第二实施例(左侧半部分的图示)。在本实施例中，在二次燃尽风喷嘴14的左右分别具有三片二次燃尽风导向叶片15，将二次燃尽风导向叶片15相对于与燃尽风口中心轴线C0平行的轴C1的倾斜角度θ设为，越远离一次燃尽风喷嘴5则越大。被远离一次燃尽风喷嘴5的一侧的二次燃尽风导向叶片15改变朝向而向火炉31内供给的二次燃尽风喷流被供给至与对置配置的火炉前壁以及后壁接近的区域，被接近一次燃尽风喷嘴5的一侧的二次燃尽风导向叶片15改变朝向而向火炉31内供给的二次燃尽风喷流被供给至远离火炉前壁以及后壁的区域，因此能够向更宽的区域供给二次燃尽风11。
实施例3
图4示出本发明的第三实施例(左侧半部分的图示)。在左右分别设置有三片二次燃尽风导向叶片15，在二次燃尽风导向叶片15的基部一体地设置有通过使该二次燃尽风导向叶片15转动来决定倾斜角度的旋转轴22。通过该旋转轴22，将二次燃尽风导向叶片15以能够旋转的方式设置于固定构件15a。
图5示出二次燃尽风导向叶片15的工作机构图。
连杆23向左右均能移动，二次燃尽风导向叶片15连动从而倾斜角度发生变化。旋转轴22转动自如地安装于固定构件15a，固定于手柄20的前端的连杆旋转轴24转动自如地设置在连杆23上，因此能够利用手柄20来使连杆23沿前后移动。
三片二次燃尽风导向叶片15还与将各导向叶片15的中央部相互连结的二次燃尽风导向叶片连杆23以及设置于该连杆23与导向叶片15的所述连结部的旋转轴24连结，通过利用使操作构件的前端向风箱壳体32的外侧延长而设置的操作手柄20经由连杆23使所述旋转轴24转动，由此能够同时改变三片二次燃尽风导向叶片15的倾斜角度。
在拔出了二次燃尽风导向叶片操作手柄20的状态(图4(a))下，二次燃尽风导向叶片15的扩宽倾斜角度变得较大，二次燃尽风喷流靠近火炉前(后)壁。相反，在插入了二次燃尽风导向叶片操作手柄20的状态(图4(b))下，二次燃尽风导向叶片15的扩宽倾斜角度变得较小，二次燃尽风喷流远离火炉前(后)壁。
这样，通过沿火炉壁面的前后调整二次燃尽风导向叶片操作手柄20的位置，能够将向火炉壁面的左右方向偏向的二次燃尽风11的朝向设定为最佳。需要说明的是，二次燃尽风导向叶片操作手柄20贯穿燃尽风用风箱壳体32而设置，因此，在风箱壳体32的贯通部设置有二次燃尽风导向叶片操作手柄贯通部密封件21，以避免燃尽风泄漏到风箱30的外部。
实施例4
图6示出本发明的第四实施例。图6(a)、图6(b)均示出燃尽风口俯视剖面的左半部分，图6(a)示出利用操作手柄20将二次燃尽风导向叶片15朝向火炉侧插入的情况，图6(b)示出将二次燃尽风导向叶片15从火炉中拔出了的情况。需要说明的是，与在图1等中说明的构件相同的构件标注相同的符号，并省略其说明。
图6(a)、图6(b)所示的二次燃尽风导向叶片15以无法旋转的方式固定于固定构件15a。
在插入了二次燃尽风导向叶片操作手柄20的状态(图6(a))下，二次燃尽风导向叶片15的前端被插入至火炉前(后)壁的位置，二次燃尽风11不受燃尽风口开口部扩宽部(喉部)18的影响而沿着二次燃尽风导向叶片15的设定倾斜角度被喷出。
在拔出了二次燃尽风导向叶片操作手柄20的状态(图6(b))下，二次燃尽风导向叶片15的前端成为从火炉前(后)壁向风箱30侧移动了的位置，二次燃尽风11受到燃尽风口开口部扩宽部18的影响。从最远离一次燃尽风喷嘴5的二次燃尽风导向叶片15的外侧供给的二次燃尽风11形成沿着燃尽风口开口部扩宽部18的内表面扩宽被抑制了的流动。
燃尽风口开口部扩宽部18的影响也体现在从接近一次燃尽风喷嘴5的一侧的二次燃尽风导向叶片15供给的二次燃尽风11中，与图6(a)相比，二次燃尽风喷流整体向远离火炉前(后)壁的火炉内部的方向供给。
因此，通过沿前后调整二次燃尽风导向叶片操作手柄20的位置，能够调整燃尽风口开口部扩宽部18的影响程度，能够将二次燃尽风11的朝向设定为最佳。在本实施例中，由于利用燃尽风口开口部扩宽部18的影响来调整二次燃尽风11的朝向，因此燃尽风口开口部扩宽部18的扩宽倾斜角度与图4所公开的实施例相比变小。
实施例5
图7示出本发明的第五实施例。关于设置有第一引导构件16的情况下的效果进行说明。图7(a)是表示未设置第一引导构件16的情况下的燃尽风口前端部的左侧半部分的俯视剖视图，图7(b)是设置有第一引导构件16的情况下的燃尽风口前端部的左侧半部分且引导构件16周围的详细俯视剖视图。
如图7(a)所示，上述的在一次燃尽风喷流与二次燃尽风喷流之间存在的二次流(循环旋涡11a)形成为与一次燃尽风喷嘴5的前端部以及与一次燃尽风喷嘴5最接近的二次燃尽风导向叶片15的面向火炉的部分接触，在该二次流(循环旋涡11a)中浮游的熔融灰附着于一次燃尽风喷嘴5的前端部以及与一次燃尽风喷嘴5最接近的二次燃尽风导向叶片15的面向火炉的部分。
附着于所述火炉面的灰逐渐生长而成为阻碍形成稳定的一次燃尽风喷流以及二次燃尽风喷流的主要原因。如图7(b)所示，在一次燃尽风喷嘴5的前端部与最接近一次燃尽风喷嘴5的二次燃尽风导向叶片15之间设置有小间隙，在该间隙中设置第一引导构件16，从而沿着一次燃尽风喷嘴5的前端部外表面以及与一次燃尽风喷嘴5最接近的二次燃尽风导向叶片15的面向火炉31的部分始终供给箭头所示的少量的密封空气S，因此能够抑制在二次流(循环旋涡11a)中浮游的熔融灰的接触以及附着而形成稳定的燃尽风喷流。
省略对图1其他部分所示的第二引导构件19的效果的详细说明，但根据与上述相同的效果，能够向燃尽风口开口部扩宽部18始终供给少量的密封空气，因此能够抑制灰向燃尽风口开口部扩宽部18的附着而形成稳定的二次燃尽风喷流。
实施例6
使用图8对本发明的第六实施例进行说明。图8(a)是表示未在一次燃尽风喷嘴5设置出口缩流构件5b的情况下的燃尽风口前端部的俯视剖面的左半部分的图。图8(b)是表示在一次燃尽风喷嘴设置有出口缩流构件5b的情况下的燃尽风口前端部的俯视剖面的左半部分的图。
在二次燃尽风导向叶片15相对于与燃尽风口中心轴线C0平行的轴C1的倾斜角度θ较小的情况下，如图8(a)所示，一次燃尽风1与二次燃尽风11的喷流之间的空间变小，存在难以形成二次流(循环旋涡11a)的情况或者即便形成二次流(循环旋涡11a)也难以稳定地形成的情况。在这种情况下，一次燃尽风1与二次燃尽风11的分离变得困难或不稳定，从而无法实现一次燃尽风1具有直进性且二次燃尽风11具有扩宽性这样的本发明的基本结构，或者降低效果。
因此，通过在一次燃尽风喷嘴5的前端设置一次燃尽风喷嘴5的出口缩流构件5b，如图8(b)所示，即便在二次燃尽风导向叶片15相对于与燃尽风口中心轴线C0平行的轴C1的倾斜角度θ较小的情况下，也能够在一次燃尽风1与二次燃尽风11的喷流之间可靠地形成空间，能够形成稳定的二次流(循环旋涡11a)，从而始终实现一次燃尽风1具有直进性且二次燃尽风11具有扩宽性这样的本申请发明的基本结构。
实施例7
使用图9对本发明的第七实施例进行说明。图9(a)是从设置于火炉壁的燃尽风口的火炉31侧观察到的燃尽风口的主视图，图9(b)是图9(a)的A-A线剖面向视图。
在图9所示的燃尽风口处，燃尽风从燃尽风用风箱30被分为一次燃尽风1与二次燃尽风11，一次燃尽风1经由一次燃尽风喷嘴5而被供给至火炉31，并且二次燃尽风11经由二次燃尽风喷嘴14而被供给至火炉31。在一次燃尽风喷嘴5的入口处，设置有朝向流动方向而使截面积逐渐减小的一次燃尽风喷嘴入口缩流构件5a，由此能抑制一次燃尽风喷嘴入口的压力损耗。在一次燃尽风喷嘴5的入口部设置有能够改变流路阻力的一次燃尽风流量调整挡板3，能够实现一次燃尽风1的流量的最佳调整。
在一次燃尽风喷嘴5的内部，设置有由设有多个贯通孔的板材构成的一次燃尽风整流器4，即便在一次燃尽风1在一次燃尽风喷嘴5的入口部存在偏流的情况下，由于通过一次燃尽风整流器4被整流为均匀流，因此也能将一次燃尽风1作为稳定且具有直进性的喷流而供给至火炉31。
如图9(a)所示，本实施例具有矩形的燃尽风口。通过使开口部17、18为矩形，能够使一次燃尽风喷嘴5、二次燃尽风流量调整挡板12、二次燃尽风导向叶片15等也为矩形，因此存在具有本发明的功能且在降低制造成本的方面有效的情况。
实施例8
图10对本发明的第八实施例进行说明。图10(a)是从设置于火炉壁的燃尽风口的火炉内观察到的主视图，图10(b)是图10(a)的A-A线剖面向视图。
在图10所示的燃尽风口处，燃尽风从燃尽风用风箱30被分为一次燃尽风1与二次燃尽风11，一次燃尽风1经由一次燃尽风喷嘴5而被供给至火炉31，并且二次燃尽风11经由二次燃尽风喷嘴14而被供给至火炉31。在一次燃尽风喷嘴5的入口处，设置有朝向流动方向而使截面积逐渐减小的一次燃尽风喷嘴入口缩流构件5a，由此能抑制一次燃尽风喷嘴入口的压力损耗。在一次燃尽风喷嘴5的入口部设置有能够改变流路阻力的一次燃尽风流量调整挡板3，能够实现一次燃尽风1的流量的最佳调整。
在一次燃尽风喷嘴5的内部，设置有由设有多个贯通孔的板材构成的一次燃尽风整流器4，即便在一次燃尽风1在一次燃尽风喷嘴5的入口部存在偏流的情况下，由于通过一次燃尽风整流器4被整流为均匀流，因此也能将一次燃尽风1作为稳定且具有直进性的喷流而供给至火炉31。
如图10(a)所示，在本实施例中，使燃尽风口的开口部17、18为六边形。这样，通过应用多边形的开口部(喉部)17、18，能够使二次燃尽风流量调整挡板12、二次燃尽风导向叶片15等也成为简单的多边形，因此存在具有本发明的功能且在降低制造成本的方面有效的情况。
设置燃尽风口的火炉壁的结构有水冷管组的板件、耐火壁与金属的结构物等各种各样的结构，能够根据具有矩形或六边形的开口部的燃尽风口的结构且也考虑制造成本地适当选择。
通过将在上述各实施例中说明的燃尽风口应用为例如图14所示的燃尽风口7(7a、7b)，能够根据向燃尽风部上升的来自燃烧器6的包含未燃成分的燃烧气体的流量分布进行一次燃尽风1与二次燃尽风11的适当的燃尽风流量分配与喷流方向的设定，并且能够稳定地维持一次燃尽风1喷流的直进性和二次燃尽风11喷流的扩宽性，能够有效地降低未燃成分而实现较高的燃烧性能。
如上所述，通过将上述各实施例的燃尽风口7(7a、7b)应用为图14那样的具有单级(一级)燃尽风口7(7a、7b)的燃烧装置，能够有助于实现较高的燃烧性能，在具有多级燃尽风口7(7a、7b)的燃烧装置中，即便将由本发明构成的燃尽风口7(7a、7b)应用为所有级的燃尽风口7(7a、7b)或者一部分级的燃尽风口7(7a、7b)，也能够有效地降低未燃成分而实现较高的燃烧性能。
在上述的具有单级或多级燃尽风口的燃烧装置中，也可以相对于燃尽风口7a应用由本发明构成的燃尽风口，相对于副燃尽风口7b应用对比文献3那样的现有的燃尽风口。
此外，将各实施例的燃尽风口7应用于仅在火炉前后壁的单侧配设了燃烧器的单面燃烧的燃烧装置或在火炉的前后两侧壁的整面、角落部分配设了燃烧器的切向燃烧方式的燃烧装置，也能够利用直进性与扩宽性的流动而有效地降低未燃成分，从而实现较高的燃烧性能。
另外，在图4、图6中关于能够调整二次燃尽风喷流的朝向、一次燃尽风与二次燃尽风的流量的功能进行规定，但调整的方式可以是手动和自动中的任一种。若应用自动的调整方式，则也能够应用于基于负荷、燃尽风合计流量等的运转条件而改变设定的程序控制等。
实施例9
图11示出本发明的燃尽风口的一实施例的从火炉侧观察到的主视图(图11(a)、图11(a)的A-A线剖面向视图(图11(b))、以及图11(a)的B-B线剖面向视图(图11(c))。在本实施例中，在一次燃尽风喷嘴5的内部设置有一次燃尽风导向叶片8。沿着燃尽风的流动在燃尽风口的高度方向上设置有多级一次燃尽风导向叶片8，一次燃尽风导向叶片8的燃尽风1的流动的后端处于固定位置，燃尽风1的流动的前端成为可动式。通过一次燃尽风导向叶片8的前端从水平方向朝下侧转动，由此一次燃尽风导向叶片8具有朝上的倾斜角度，从而一次燃尽风1在炉内能够朝上喷出。
图12和图13示出本实施例的燃尽风结构的喷流的形状。需要说明的是，图12和图13所示的结果是与图16所示的燃尽风结构的喷流解析相同体系的数值解析的结果。另外，图12的解析按照一次燃尽风1与二次燃尽风11的流量比为6∶4来进行。以通过无量纲化而成为带状的浓淡(实际以颜色不同表示)示出与图16相同的燃尽风的空气浓度作为燃尽风质量分布。图12和图13所示的AAP中心、AAP上(1)、AAP上(2)以及AAP上(3)分别表示距AAP中心的高度，从(1)朝向(3)依次增高。
图12(a)以浓淡(实际以颜色不同表示。)示出通过燃尽风口(AAP)7的中心轴线Co(参照图2)的铅垂方向的平面内的APP开口部的横剖面形状的不同所引起的喷流的形状和燃尽风浓度分布，图12(b)以浓淡(实际以颜色不同表示。)示出通过燃尽风口(AAP)7的中心轴线Co的水平方向的平面内的APP开口部的横剖面形状的不同所引起的喷流的形状与燃尽风浓度分布。
图12(a)、(b)的(i)示出不存在一次燃尽风导向叶片8的情况，图12(a)、(b)的(ii)示出一次燃尽风导向叶片8相对于水平的倾斜角度为0°的情况，图12(a)、(b)的(iii)示出一次燃尽风导向叶片8相对于水平的倾斜角度为火炉出口侧朝上(以下仅称为朝上。)25°的情况，图12(a)、(b)的(iv)示出一次燃尽风导向叶片8相对于水平的倾斜角度为朝上45°的情况。
在将一次燃尽风导向叶片8的平面朝向水平方向的情况下(图12(a)的(ii))的结果中，一次燃尽风1的喷流具有穿透力，在炉的中央部分与来自对置壁的一次燃尽风喷流发生碰撞。这样促进了在炉的中央部的混合，因此在使用了燃烧慢的难燃性的燃料的情况下，在促进燃烧而降低未燃成分的方面是有效的。
另外可知，二次燃尽风11在AAP7的出口扩宽，与一次燃尽风1分离而在水平方向上扩宽。
在将一次燃尽风导向叶片8的倾斜角度设定为朝上角度为25°的情况下((图12(b)的(iii))的结果中，一次燃尽风1不为水平而朝上喷出。但是，由于不受炉内的燃烧气体的影响且具有穿透力，因此能够确认在炉的中央与来自对置壁的燃尽风发生碰撞。
根据该结果可知，由于具有促进燃尽风1、11的混合的效果，因此在燃烧性较好的燃料的情况下，在促进燃烧且降低未燃成分的方面是有效的。另外，由于燃尽风1、11的混合向火炉上部转移，在炉内上升的燃烧气体与燃尽风1、11的混合延迟，因此具有燃烧气体的滞留时间增加、强化NOx还原的优点。二次燃尽风11与一次燃尽风1分离，在水平方向上扩宽，且沿着设置有AAP的壁面扩宽。由此可知，在降低图3(b)中的单点划线C的区域的未燃成分的方面是有效的。
图12(a)、(b)的(iv)示出将一次燃尽风导向叶片8的倾斜角度设定为朝上角度为45°的情况下的结果。在该情况下，虽然朝上具有穿透力，但在到达炉的中央部之前到达火炉上部，未看到与来自对置壁的燃尽风发生碰撞。由此，期望一次燃尽风导向叶片8的倾斜角度为0～25°。
图13是示出在本发明的燃尽风结构中将一次燃尽风1与二次燃尽风11的流量比改变为8∶2的情况下的喷流的分布的情况。图13(a)示出通过燃尽风口(AAP)中心轴线Co的铅垂方向的平面内的喷流的形状与燃尽风浓度分布，图13(b)示出通过燃尽风口(AAP)中心轴线Co的水平方向的平面内的喷流的形状与燃尽风浓度分布。
图13(a)、(b)的(i)示出将一次燃尽风导向叶片8的倾斜角度设为0°的情况，图13(a)、(b)的(ii)以浓淡(实际以颜色不同表示)示出将一次燃尽风导向叶片8的倾斜角度设为朝上25°的情况下的喷流的形状与温度分布。
根据图13可知，通过增加一次燃尽风1的流量，从而一次燃尽风1的喷流的穿透力增加，另一方面二次燃尽风11的流量减少，且在AAP7的出口在水平方向上扩宽。在将一次燃尽风导向叶片8设置为水平的情况下，二次燃尽风11在水平方向上扩宽，且沿着设置有AAP7的壁面扩宽。其结果是，与二次燃尽风11的流量比较多的图12(a)相比，促进了壁面附近处的扩散，且促进了在图15(b)中的C的区域的未燃成分降低。
符号说明
1一次燃尽风
3一次燃尽风流量调整挡板
4一次燃尽风整流器
5一次燃尽风喷嘴
5a一次燃尽风喷嘴入口缩流构件
5b一次燃尽风喷嘴出口缩流构件
6燃烧器
7a燃尽风口
7b副燃尽风口
8一次燃尽风引导板
11二次燃尽风
11a循环旋涡
12二次燃尽风流量调整挡板
13二次燃尽风整流器
14二次燃尽风喷嘴
15二次燃尽风导向叶片
15a固定构件
16第一引导构件
17燃尽风口开口部(喉部)
18燃尽风口开口部扩宽部
19第二引导构件
20二次燃尽风导向叶片操作手柄
21二次燃尽风导向叶片操作手柄贯通部密封件
22二次燃尽风导向叶片旋转轴
23二次燃尽风导向叶片连杆
24二次燃尽风导向叶片连杆部旋转轴
25空气分割板
30燃尽风用风箱
31火炉
32燃尽风用风箱壳体
S密封空气

Claims (15)

1.一种燃烧装置，该燃烧装置在火炉内配置有利用理论空气量以下的空气量使燃料燃烧的燃烧器，在火炉的比该燃烧器的设置位置靠下游侧的位置配置有供给空气的燃尽风口，
所述燃烧装置的特征在于，
在燃尽风口开口部内的中央部设置有铅垂方向高度比水平方向宽度大的一次燃尽风供给用的一次燃尽风喷嘴，在该一次燃尽风喷嘴的外侧的燃尽风口开口部设置有供给二次燃尽风的二次燃尽风喷嘴，
在该二次燃尽风喷嘴的出口部设置有相对于燃尽风口中心轴线具有倾斜角度的一个以上的二次燃尽风导向叶片，以使得能够向水平方向左右偏向地供给二次燃尽风。
2.根据权利要求1所述的燃烧装置，其特征在于，
在一次燃尽风喷嘴出口部设置有能够将倾斜角度调整为水平方向以及比水平方向朝上的一个以上的一次燃尽风导向叶片，以使得能够朝上偏向地投入一次燃尽风。
3.根据权利要求1所述的燃烧装置，其特征在于，
二次燃尽风导向叶片相对于燃尽风口中心轴线的倾斜角度全部相同。
4.根据权利要求1所述的燃烧装置，其特征在于，
各个二次燃尽风导向叶片相对于燃尽风口中心轴线的倾斜角度具有偏差。
5.根据权利要求4所述的燃烧装置，其特征在于，
越远离一次燃尽风喷嘴，二次燃尽风导向叶片相对于燃尽风口中心轴线的倾斜角度越大。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的燃烧装置，其特征在于，
所述燃烧装置构成为能够改变二次燃尽风导向叶片的倾斜角度。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的燃烧装置，其特征在于，
所述燃烧装置使二次燃尽风导向叶片能够沿火炉壁的前后方向移动。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的燃烧装置，其特征在于，
在最接近一次燃尽风喷嘴的部分设置有第一引导构件，该第一引导构件能够沿着二次燃尽风导向叶片的火炉侧的面和一次燃尽风喷嘴的前端部外表面供给少量的二次燃尽风。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的燃烧装置，其特征在于，
在燃尽风口开口部具有朝向火炉而逐渐扩展的形状的扩宽部，并且设置有能够沿着该扩宽部的面供给少量的二次燃尽风的第二引导构件。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的燃烧装置，其特征在于，
在一次燃尽风喷嘴的入口部与二次燃尽风喷嘴的入口部中的任一方或两方，分别设置有能够改变流路阻力的空气流量调整功能构件。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的燃烧装置，其特征在于，
在一次燃尽风喷嘴的入口部，安装有使流路截面积沿着空气的流动方向逐渐缩小的缩流构件。
12.根据权利要求1至11中任一项所述的燃烧装置，其特征在于，
在所述燃烧装置中，安装有使一次燃尽风喷嘴的前端部的水平方向的宽度沿着空气的流动方向逐渐缩小的缩流构件。
13.根据权利要求1至12中任一项所述的燃烧装置，其特征在于，
在一次燃尽风喷嘴与二次燃尽风喷嘴的一方或两方的流路内设置有整流器。
14.根据权利要求1至13中任一项所述的燃烧装置，其特征在于，
燃尽风口的开口部为矩形。
15.根据权利要求1至13中任一项所述的燃烧装置，其特征在于，
燃尽风口的开口部为多边形。
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