具体实施方式
以下,参照附图,对本发明的燃烧器和锅炉的优选实施方式进行详细说明。需要说明的是,本发明不受本实施方式的限定,此外,在具有多个实施方式的情况下,还包括将各实施方式进行组合而构成的实施方式。
[第一实施方式]
图6为表示第一实施方式的燃煤锅炉的大致结构图,图7为表示燃烧器的配置结构的俯视图。
第一实施方式的锅炉为将粉碎煤而成的煤粉用作微粉燃料(固体燃料),利用燃烧器使该煤粉燃烧并回收由该燃烧而产生的热量的煤粉燃烧锅炉。
在第一实施方式中,如图6所示,燃煤锅炉10为传统锅炉,具有火炉11、燃烧装置12以及烟道13。火炉11呈四方管的中空形状并沿竖直方向设置,构成该火炉11的火炉壁由导热管构成。
燃烧装置12设于构成该火炉11的火炉壁(导热管)的下部。该燃烧装置12具有安装于火炉壁的多个燃烧器21、22、23、24、25。在本实施方式中,以沿周向隔开四个均匀间隔进行配设的该燃烧器21、22、23、24、25为一组,沿竖直方向配置五组,也就是说配置五段。但是,火炉的形状、一段中的燃烧器数目、段数不限于本实施方式。
这些燃烧器21、22、23、24、25经由煤粉供给管26、27、28、29、30连结于粉碎机(磨煤机/研磨机)31、32、33、34、35。该粉碎机31、32、33、34、35虽未图示,但构成为:粉碎台以绕沿竖直方向的旋转轴心可驱动旋转的方式支承于壳体内,多个粉碎辊与粉碎台的旋转联动,可旋转地支承于该粉碎台的上方。因此,煤被投入多个粉碎辊与粉碎台之间后,在此处被粉碎直至规定的大小,并能通过输送用空气(一次空气)将分级了的煤粉从煤粉供给管26、27、28、29、30供给至第一燃烧器21、22。
此外,火炉11在各燃烧器21、22、23、24、25的安装位置设有风箱36,在该风箱36连结有空气管道37的一端部,该空气管道37的另一端部安装有送风机38。进而,火炉11在各燃烧器21、22、23、24、25的安装位置的上方设有附加空气喷嘴39,在该附加空气喷嘴39连结有从空气管道37分支出的分支空气管道40的端部。因此,能将由送风机38输送来的燃烧用空气(燃料气体燃烧用空气/二次空气)从空气管道37供给至风箱36,并从该风箱36供给至各燃烧器21、22、23、24、25,并且,能将由送风机38输送来的燃烧用空气(增加空气)从分支空气管道40供给至附加空气喷嘴39。
烟道13连接于火炉11的上部。该烟道13设有用于回收烟气热量的过热器(superheater)51、52、53;再热器(Reheater)54、55;省煤器(Economizer)56、57,由火炉11中的燃烧产生的烟气与水之间进行热交换。
烟道13在其下游侧连结有供进行了热交换的烟气排出的烟气管道58。在该烟气管道58与空气管道37之间设有空气加热器59,流过空气管道37的空气与流过烟气管道58的烟气之间进行热交换,能使供给至燃烧器21、22、23、24、25的燃烧用空气升温。
需要说明的是,烟气管道58虽未图示,但设有脱硝装置、电气集尘机、抽风机、脱硫装置,在下游端部设有烟囱。
在此,对燃烧装置12进行详细说明,但由于构成该燃烧装置12的燃烧器21、22、23、24、25分别呈大致相同的结构,因此以燃烧器21为代表进行说明。
如图7所示,燃烧器21由分别设于火炉11的四个壁部的燃烧器21a、21b、21c、21d构成。各燃烧器21a、21b、21c、21d连结有从煤粉供给管26分支出的各分支管26a、26b、26c、26d,并且连结有从空气管道37分支出的各分支管37a、37b、37c、37d。
由此,各燃烧器21a、21b、21c、21d将混合有煤粉和输送用空气的煤粉混合气(燃料气体)吹入火炉11,并且将燃烧用空气(Caol二次空气/二次空气)吹入到该煤粉混合气的外侧。然后,通过将该煤粉混合气点燃,能形成四个火焰F1、F2、F3、F4,该火焰F1、F2、F3、F4成为从火炉11的上方观察(图2中)向逆时针方向回旋的第一火焰回旋流C。
如图6和图7所示,在如此构成的燃煤锅炉10中,当磨煤机31、32、33、34、35驱动时,固体燃料被粉碎,煤粉与输送用空气一起通过煤粉供给管26、27、28、29、30被供给至各燃烧器21、22、23、24、25。另一方面,加热后的燃烧用空气从空气管道37经由风箱36供给至各燃烧器21、22、23、24、25,同时从分支空气管道40供给至附加空气喷嘴39。由此,燃烧器21、22、23、24、25将混合有煤粉和输送用空气的煤粉混合气吹入火炉11,同时将燃烧用空气吹入火炉11,此时进行点火就能形成火焰。此外,附加空气喷嘴39将增加空气吹入火炉11,进行燃烧控制。在该火炉11中,煤粉混合气和燃烧用空气燃烧而产生火焰,火焰在该火炉11内的下部产生后,燃烧气体(烟气)在该火炉11内上升,被排向烟道13。
即,燃烧器21、22、23、24、25将煤粉混合气和燃烧用空气(Caol二次空气/二次空气)吹入火炉11的燃烧区域A并在此时点燃,由此在燃烧区域A形成火焰回旋流C。然后,该火焰回旋流C一边回旋一边上升,到达还原区域B。附加空气喷嘴39将增加空气吹入到火炉11中的还原区域B的上方。在该火炉11中,通过将空气的供给量设定为相对于煤粉的供给量而言小于理论空气量,使内部被保持为还原气氛。然后,因煤粉的燃烧而产生的NOx在火炉11中被还原,之后,通过供给增加空气(附加空气),完成煤粉的氧化燃烧,减少因煤粉的燃烧而造成的NOx的产生量。
然后,从未图示的供水泵供给的水通过省煤器56、57预热后,在供给至未图示的蒸汽锅筒并供给至火炉壁的各水管(未图示)的期间被加热而成为饱和蒸汽,被送入未图示的蒸汽锅筒。进而,未图示的蒸汽锅筒的饱和蒸汽被导入过热器51、52、53,被燃烧气体加热。过热器51、52、53所生成的过热蒸汽被供给至未图示的发电装置(例如,涡轮机等)。此外,在涡轮机的膨胀过程的中途取出的蒸汽被导入再热器54、55,被再次加热并返回到涡轮机。需要说明的是,虽然以锅筒型(蒸汽锅筒)对火炉11进行了说明,但不限于该构造。
之后,通过烟道13的省煤器56、57的烟气在烟气管道58中通过未图示的脱硝装置,由催化剂去除NOx等有害物质,并通过电气集尘机去除粒子状物质,由脱硫装置去除硫黄成分,之后从烟囱排出到大气中。
在此,对如此构成的燃烧器21(21a、21b、21c、21d)进行详细说明。图1为第一实施方式的燃烧器的主视图,图2为燃烧器的纵剖(图1的II-II剖面)图。
如图1和图2所示,燃烧器21从中心侧开始设有燃料喷嘴61、燃烧用空气喷嘴62、二次空气喷嘴63,并且在燃料喷嘴61内设有稳焰器64。
燃料喷嘴61可喷出混合有煤粉(固体燃料)和输送用空气(一次空气)的微粉燃料混合气(以下,燃料气体)301。燃烧用空气喷嘴62配置于燃料喷嘴61的外侧,能将燃烧用空气的一部分(燃料气体燃烧用空气)302喷向从燃料喷嘴61喷出的燃料气体301的外周侧。二次空气喷嘴63配置于燃烧用空气喷嘴62的外侧,能将燃烧用空气的一部分(以下为二次空气)303喷向从燃烧用空气喷嘴62喷出的燃料气体燃烧用空气302的外周侧。
稳焰器64通过配置于燃料喷嘴61内且配置于燃料喷嘴61的顶端部也就是燃料气体301的流动方向的下游侧,作为燃料气体301的点火用以及稳焰用的构件发挥作用。该稳焰器64由第一稳焰器主体71和第二稳焰器主体72构成。第一稳焰器主体71与该燃料喷嘴61的内壁面61a隔开规定间隔(间隙)地配置在燃料喷嘴61的顶端部,呈以沿着燃料气体301的喷出方向的轴线(燃料喷嘴61的中心线)O为中心的环状。第二稳焰器主体72隔开规定间隔(间隙)地配置在第一稳焰器主体71的内侧,呈以沿着燃料气体301的喷出方向的轴线(燃料喷嘴61的中心线)O为中心的棒状。
燃料喷嘴61以及燃烧用空气喷嘴62呈长条的管状构造。燃料喷嘴61通过四个平坦的内壁面61a形成沿长尺寸方向延伸并呈同一流路截面形状的燃料气体流路P1,并在顶端部(下游侧端部)设有矩形的开口部61b。燃烧用空气喷嘴62通过燃料喷嘴61的四个平坦的内壁面61c和四个平坦的内壁面62a形成沿长尺寸方向延伸并呈同一流路截面形状的燃料用空气流路P2,并在顶端部(下游侧端部)设有矩形环状的开口部62b。由此,燃料喷嘴61和燃烧用空气喷嘴62呈双层管构造。
二次空气喷嘴63呈配置于燃料喷嘴61以及燃烧用空气喷嘴62的外侧的长条的管状构造。二次空气喷嘴63呈独立双层管构造,隔开规定间隙地配置于燃烧用空气喷嘴62的外侧。二次空气喷嘴63通过四个平坦的内壁面63a和四个平坦的外壁面63c形成沿长尺寸方向延伸并呈同一流路截面形状的二次空气流路P3,并在顶端部(下游侧端部)设有矩形环状的开口部63b。
因此,在燃料喷嘴61(燃料气体流路P1)的开口部61b的外侧配设有燃烧用空气喷嘴62(燃烧用空气流路P2)的开口部62b,在该燃烧用空气喷嘴62(燃烧用空气流路P2)的开口部62b的外侧隔开规定间隔地配设有二次空气喷嘴63(二次空气流路P3)的开口部63b。对于燃料喷嘴61、燃烧用空气喷嘴62以及二次空气喷嘴63以及稳焰器64而言,各开口部61b、62b、63b在同一面上整齐地配置于燃料气体301、空气流动方向上的同一位置。
需要说明的是,二次空气喷嘴63也可以形成为:以不配置为独立的双层管构造的方式,不在燃烧用空气喷嘴62的外侧设置间隙。此外,二次空气喷嘴63也可以不设为矩形环状,在燃烧用空气喷嘴62的上方和下方、以及左方和右方四等分配置。
第一稳焰器主体71主视时(图1的图示方向)呈矩形(四边形)环状,并呈沿着燃料气体301的流动方向的四方管形状。第一稳焰器主体71在沿宽度方向剖切的截面形状(图2)中,由宽度固定的平坦部73和一体设于该平坦部73的前端部(燃料气体301的流动方向的下游端部)的扩宽部74构成。平坦部73沿燃料气体301的流动方向的宽度固定。扩宽部74沿燃料气体301的流动方向的宽度变大。该扩宽部74剖面呈大致等腰三角形,基端部连结于平坦部73,顶端部朝燃料气体301的流动方向的下游侧宽度变宽,前端成为与该燃料气体301的流动方向正交的平面。即,扩宽部74具有:第一引导面74a,在呈四方环形状的内侧相对于燃料气体301的流动方向朝中心线O侧倾斜;第二引导面74b,在呈四方环形状的外侧相对于燃料气体301的流动方向朝远离中心线O侧倾斜;以及呈四方环形状的前端侧的端面74c。在该情况下,虽然扩宽部74沿该长尺寸方向的宽度固定,但也可以使四边中的纵边与横边的宽度不同,此外,还可以根据燃料喷嘴61的形状而适当设定。此外,第一引导面74a、第二引导面74b以及端面74c优选为平面,但也可以为凹状或凸状屈曲或弯曲的面。
另一方面,第二稳焰器主体72主视时(图1的图示方向)呈矩形(四边形)的四棱柱状,并呈沿着燃料气体301的流动方向的四方棒形状。第二稳焰器主体72在沿宽度方向剖切的截面形状(图2)中,由宽度固定的平坦部75和一体设于该平坦部75的前端部(燃料气体301的流动方向的下游端部)的扩宽部76构成。平坦部75沿燃料气体301的流动方向的宽度和高度固定。扩宽部76沿燃料气体301的流动方向的宽度和高度变大。该扩宽部76主视和侧视(或剖视)时呈大致等腰三角形,基端部连结于平坦部75,顶端部朝燃料气体301的流动方向的下游侧的宽度变宽,前端成为与该燃料气体301的流动方向正交的平面。即,扩宽部76具有:引导面76a,在呈四方棒形状的外侧相对于燃料气体301的流动方向朝远离中心线O侧倾斜;以及呈四边形的前端侧的端面76c。在该情况下,引导面76a和端面74c优选为平面,但也可以为凹状或凸状屈曲或弯曲的面。
在该情况下,第一稳焰器主体71如上所述,与燃料喷嘴61的内壁面61a隔开规定间隔的间隙地配置,而该规定间隔为至少第一稳焰器主体71的扩宽部74的宽度以上的间隙,或者为至少第一稳焰器主体71的扩宽部74不会因热伸展而干扰(接触)燃料喷嘴61的内壁面61a的程度的间隙。此外,第二稳焰器主体72与第一稳焰器主体71的内侧隔开规定间隔的间隙地配置,而该规定间隔为至少第二稳焰器主体72的扩宽部76的宽度以上的间隙,或者为至少第二稳焰器主体72的扩宽部76不会因热伸展而干扰(接触)第一稳焰器主体71的程度的间隙。
燃料喷嘴61通过在内部配置了第一、第二稳焰器主体71、72作为该稳焰器64,从而将燃料气体流路P1分割成两个区域。即,燃料气体流路P1被分割为第一稳焰器主体71与燃料喷嘴61的内壁面61a之间的第一燃料气体流路P11、和第一稳焰器主体71与第二稳焰器主体72之间的第二燃料气体流路P12。并且,在第一、第二稳焰器71、72的顶端部分别设有扩宽部74、76,该扩宽部74、76的各端面74c、76c在同一面上整齐地配置于燃料喷嘴61的开口部61b和燃料气体301的流动方向上的同一位置。
第一稳焰器主体71的外周部经由多个(本实施方式为八个)支承构件77支承于燃料喷嘴61的内壁面61a。各支承构件77支承第一稳焰器主体71的四个角部的附近。各支承构件77连结燃料喷嘴61的内壁面61a和第一稳焰器主体71的平坦部73的一部分,不设于扩宽部74的区域。此外,第二稳焰器主体72的外周部经由多个(本实施方式为四个)支承构件78支承于第一稳焰器主体71。各支承构件78支承第二稳焰器主体72的四个角部的附近。各支承构件78连结第一稳焰器主体71的内壁面和第二稳焰器主体72的平坦部75的一部分,不设于扩宽部76的区域。
需要说明的是,由于各支承构件77、78是支承各稳焰器主体71、72的构件,因此设定为不对燃料气体301的流动、稳焰产生影响,并尽可能小于各稳焰器主体71、72(平坦部73、75;扩宽部74、76)的宽度(厚度)的宽度(薄厚)。此外,虽然在本实施方式中,设计成由支承构件77、78来支持稳焰器主体71、72的平坦部73、75,但也可以支承扩宽部76,还可以支承平坦部73、75和扩宽部76双方。此外,由支承构件77、78来支持各稳焰器主体71、72的周向上的支承位置不限于实施方式。
在如此构成的燃料烧嘴21中,燃料气体(煤粉和一次空气)301流过燃料喷嘴61的燃料气体流路P1,从开口部61b喷向火炉11(参照图2)内。燃料气体燃烧用空气302流过燃烧用空气喷嘴62的燃烧用空气流路P2,从开口部61b喷向燃料气体301的外侧。二次空气303流过二次空气喷嘴63的二次空气流路P3,从开口部63b喷向燃料气体燃烧用空气302的外侧。此时,燃料气体(煤粉和一次空气)301、燃料气体燃烧用空气302、二次空气303不回旋地以沿着烧嘴轴线方向(中心线O)的直行流的形式喷出。
此时,燃料气体301在燃料喷嘴61的开口部61b通过第一稳焰器主体71和第二稳焰器主体72分支流出,在此处被点燃,成为燃烧气体。此外,燃料气体301燃烧用空气喷向该燃料气体301的外周,由此促进了燃料气体301的燃烧。进而,二次空气303喷向燃烧火焰的外周,由此能调整燃料气体燃烧用空气与二次空气303的比例,得到最佳的燃烧。
并且,对于稳焰器64而言,由于第一稳焰器主体71以及第二稳焰器主体72的扩宽部74、76呈分体状,因此燃料气体301沿扩宽部74、76的各引导面74a、74b、76a流动并绕到端面74c、76c侧,由此,在该端面74c、76c的前方形成有再循环区域。由此,燃料气体301在该再循环区域进行点火和稳焰,实现了燃烧火焰的内部稳焰(燃料喷嘴61的中心线O侧的中央区域的稳焰)。由此,燃烧火焰的外周部处于低温,能通过二次空气303来降低处于高氧气氛下的燃烧火焰的外周部的温度,燃烧火焰的外周部的NOx产生量被降低。
此外,第一稳焰器主体71呈环状,第二稳焰器主体72呈棒状,燃料喷嘴61、第一稳焰器主体71以及第二稳焰器主体72不连结而经由燃料气体流路P11,P12隔开上述规定间隔地分离。因此,燃料气体301能通过第一稳焰器主体71的各引导面74a、74b和第二稳焰器主体72的引导面76a来形成呈多层环状的再循环区域,能通过减少不能形成再循环区域的区域来提高稳焰性能。此外,能抑制第一稳焰器主体71所进行的稳焰与第二稳焰器主体72所进行的稳焰的干扰。
需要说明的是,在燃烧器21中,稳焰器64的结构不限于上述的实施方式。图3为表示第一实施方式的燃烧器的第一变形例的主视图,图4为表示第一实施方式的燃烧器的第二变形例的主视图,图5为表示第一实施方式的燃烧器的第三变形例的主视图。
如图3所示,燃料喷嘴61在顶端部也就是燃料气体的流动方向的下游侧配置有稳焰器80。该稳焰器80作为燃料喷嘴61的燃料气体的点火用以及稳焰用的构件发挥作用。该稳焰器80由第一稳焰器主体81和第二稳焰器主体82构成。第一稳焰器主体81与第一实施方式的第一稳焰器主体71相同,与该燃料喷嘴61的内壁面61a隔开规定间隔(间隙)地配置在燃料喷嘴61的顶端部,并呈以沿着燃料气体的喷出方向的轴线(燃料喷嘴61的中心线)O为中心的矩形环状。第二稳焰器主体82隔开规定间隔(间隙)地配置在第一稳焰器主体81的内侧,并呈以沿着燃料气体的喷出方向的轴线(燃料喷嘴61的中心线)O为中心的矩形环状。
燃料喷嘴61通过在内部配置了第一、第二稳焰器主体81、82作为该稳焰器80,从而将燃料气体流路P1分割成三个区域。即,燃料气体流路P1被分割为第一稳焰器主体81与燃料喷嘴61的内壁面61a之间的第一燃料气体流路P11、第一稳焰器主体81与第二稳焰器主体82之间的第二燃料气体流路P12、以及第二稳焰器主体82的内侧的第三燃料气体流路P13。需要说明的是,虽未图示,但在第一、第二稳焰器81、82的顶端部分别设有扩宽部。
第一稳焰器主体81的外周部经由多个(本实施方式为八个)支承构件83支承于燃料喷嘴61的内壁面61a。此外,第二稳焰器主体82的外周部经由多个(本实施方式为四个)支承构件84支承于第一稳焰器主体81。
如图4所示,燃料喷嘴61在顶端部也就是燃料气体的流动方向的下游侧配置有稳焰器90。该稳焰器90作为燃料喷嘴61的燃料气体的点火用以及稳焰用的构件发挥作用。该稳焰器90由第一稳焰器主体91和第二稳焰器主体92构成。第一稳焰器主体91与该燃料喷嘴61的内壁面61a隔开规定间隔(间隙)地配置在燃料喷嘴61的顶端部,并呈以沿着燃料气体的喷出方向的轴线(燃料喷嘴61的中心线)O为中心的圆环形状。第二稳焰器主体92隔开规定间隔(间隙)地配置在第一稳焰器主体91的内侧,并呈以沿着燃料气体的喷出方向的轴线(燃料喷嘴61的中心线)O为中心的圆柱形状。
燃料喷嘴61通过在内部配置了第一、第二稳焰器主体91、92作为该稳焰器90,从而将燃料气体流路P1分割成两个区域。即,燃料气体流路P1被分割为第一稳焰器主体91与燃料喷嘴61的内壁面61a之间的第一燃料气体流路P11、和第一稳焰器主体91与第二稳焰器主体92之间的第二燃料气体流路P12。需要说明的是,虽未图示,但在第一、第二稳焰器91、92的顶端部分别设有扩宽部。
第一稳焰器主体91的外周部经由多个(本实施方式为八个)支承构件93支承于燃料喷嘴61的内壁面61a。此外,第二稳焰器主体92的外周部经由多个(本实施方式为四个)支承构件94支承于第一稳焰器主体91。
如图5所示,燃料喷嘴61在顶端部也就是燃料气体的流动方向的下游侧配置有稳焰器100。该稳焰器100作为燃料喷嘴61的燃料气体的点火用以及稳焰用的构件发挥作用。该稳焰器100由第一稳焰器主体101和第二稳焰器主体102构成。第一稳焰器主体101与第一稳焰器主体91相同,与该燃料喷嘴61的内壁面61a隔开规定间隔(间隙)地配置在燃料喷嘴61的顶端部,并呈以沿着燃料气体的喷出方向的轴线(燃料喷嘴61的中心线)O为中心的圆形环状。第二稳焰器主体102隔开规定间隔(间隙)地配置在第一稳焰器主体101的内侧,并呈以沿着燃料气体的喷出方向的轴线(燃料喷嘴61的中心线)O为中心的圆形环状。
燃料喷嘴61通过在内部配置了第一、第二稳焰器主体101、102作为该稳焰器100,从而将燃料气体流路P1分割成三个区域。即,燃料气体流路P1被分割为第一稳焰器主体101与燃料喷嘴61的内壁面61a之间的第一燃料气体流路P11、第一稳焰器主体101与第二稳焰器主体102之间的第二燃料气体流路P12、以及第二稳焰器主体102的内侧的第三燃料气体流路P13。需要说明的是,虽未图示,但在第一、第二稳焰器101、102的顶端部分别设有扩宽部。
第一稳焰器主体101的外周部经由多个(本实施方式为八个)支承构件103支承于燃料喷嘴61的内壁面61a。此外,第二稳焰器主体102的外周部经由多个(本实施方式为四个)支承构件104支承于第一稳焰器主体101。
需要说明的是,稳焰器主体的形状不限于四方环形状、圆形环状,也可以为多边环形状、椭圆环形状等。此外,第一稳焰器主体与第二稳焰器主体的组合不限于同一形状的组合,也可以为四方环形状与圆形环状的不同形状的组合。进而,不限于两个稳焰器主体的组合,也可以为一个或三个以上的组合。
在这样的第一实施方式的燃烧器中,设有:燃料喷嘴61,喷出混合有煤粉和空气的燃料气体;燃烧用空气喷嘴62,从燃料喷嘴61的外侧喷出空气;以及稳焰器64(80、90、100),具有与燃料喷嘴61的内壁面61a隔开规定间隔地配置在燃料喷嘴61的顶端部并呈以沿着燃料气体的喷出方向的轴线为中心O的环状的第一稳焰器主体71(81、91、101)。
因此,在燃料喷嘴61内流动的燃料气体通过在第一稳焰器主体71的下游侧形成再循环区域从而能维持燃料气体(煤粉)的燃烧。此时,由于第一稳焰器主体71呈环状,因此即使增加第一稳焰器主体71的个数或增大第一稳焰器主体71的尺寸,稳焰器彼此也不交叉,因此能以不会发生点火干扰的状态确保用于形成再循环区域的引导面。此外,由于点火面由一根线连结,因此只需局部发动点火,就能通过第一稳焰器主体71的再循环区域来大范围地点火。此外,能抑制燃料喷嘴61的顶端部的燃料气体的流速、燃料浓度的变动。其结果是,能抑制稳焰器彼此发生点火干扰,谋求稳焰性能的提高。
另一方面,在现有的组成为格子状的稳焰器中,为了提高稳焰性,需要增加该稳焰器的个数或增大尺寸,稳焰器会因彼此交叉而导致发生点火干扰。此外,若增大稳焰器的尺寸,燃料喷嘴的顶端部的燃料气体的流速、煤粉浓度会发生变动,因此恐怕无法在整个稳焰器均匀地保持火焰。即,在组成为格子状的稳焰器中,由于燃料气体不会接触交叉部,因此产生不利于稳焰的无用区域,燃料喷嘴的顶端部的闭塞率提高。
在第一实施方式的燃烧器中,作为稳焰器64,设置了隔开规定间隔地配置于第一稳焰器主体71的内侧的第二稳焰器主体72(82、92、102)。因此,能通过第二稳焰器主体72在燃料喷嘴61的中心部形成再循环区域,能提高内部稳焰性能。
在第一实施方式的燃烧器中,第一稳焰器主体71(81、91、101)呈矩形环状或圆形环状。因此,能根据燃料喷嘴61的形状来优化第一稳焰器主体71的形状。
在第一实施方式的燃烧器中,第一稳焰器主体71(81、91、101)的外周部经由多个支承构件77(83、93、103)支承于燃料喷嘴61的内壁面61a。因此,能通过支承构件77来将第一稳焰器主体71适当地支承于燃料喷嘴61的最佳位置。
在第一实施方式的燃烧器中,第二稳焰器主体72(102)呈以轴线O为中心的环状。因此,通过在第一稳焰器主体71的内侧隔开规定间隔地配置呈环状的第二稳焰器主体72,能在燃料喷嘴61的中心部的较大区域形成再循环区域,能提高内部稳焰性能。
在第一实施方式的锅炉设有:火炉11,呈中空形状并沿竖直方向设置;燃烧装置12,配置于火炉11;以及烟道13,配置于火炉的上部11。因此,燃烧装置12具有上述的燃烧器21,由此,能抑制稳焰器的点火彼此干扰而谋求稳焰性能的提高,能提高锅炉效率。
[第二实施方式]
图8为第二实施方式的燃烧器的主视图。另外,对于功能与上述实施方式相同的构件,赋予相同的标记并省略详细说明。
在第二实施方式中,如图8所示,燃烧器21A从中心侧开始设有燃料喷嘴61、燃烧用空气喷嘴62以及二次空气喷嘴63,并且在燃料喷嘴61内设有稳焰器110。
燃料喷嘴61可喷出混合有煤粉和输送用空气的燃料气体。燃烧用空气喷嘴62能将燃料气体燃烧用空气喷向从燃料喷嘴61喷出的燃料气体的外周侧。二次空气喷嘴63能将二次空气303喷向从燃烧用空气喷嘴喷出62的燃料气体燃烧用空气的外周侧。
稳焰器110通过配置于燃料喷嘴61内且配置于燃料喷嘴61的顶端部也就是燃料气体的流动方向的下游侧,作为燃料气体的点火用以及稳焰用的构件发挥作用。该稳焰器110由多个(本实施方式中为四个)稳焰器主体111构成,多个稳焰器主体111彼此隔开规定间隔(间隙)地配置,并且与燃料喷嘴61的内壁面61a隔开规定间隔地配置。此外,各稳焰器主体111呈平行于沿着燃料气体的喷出方向的轴线(燃料喷嘴61的中心线)O的棒状。
各稳焰器主体111呈相同形状,主视时(图8的图示方向)呈矩形(四边形),并呈沿着燃料气体的流动方向的四棱柱状。稳焰器主体111虽未图示,但由宽度和高度固定的平坦部、和一体设于该平坦部的前端部(燃料气体的流动方向的下游端部)的扩宽部构成。扩宽部沿燃料气体的流动方向的宽度和高度变大。该扩宽部剖面呈大致等腰三角形,基端部连结于平坦部,顶端部朝燃料气体的流动方向的下游侧的宽度变宽,前端成为与该燃料气体的流动方向正交的平面。因此,扩宽部具有以向四方扩展的方式倾斜的引导面111a和前端侧的端面111b。在该情况下,引导面和端面优选为平面,但也可以为凹状或凸状屈曲或弯曲的面。
如上所述,在该情况下,稳焰器主体111相互隔开规定间隔的间隙地配置,而该规定间隔为至少稳焰器主体111的扩宽部的宽度以上的间隙,或者为至少稳焰器主体111的扩宽部不会因热伸展而干扰(接触)稳焰器主体111、燃料喷嘴61的内壁面61a的程度的间隙。
燃料喷嘴61在内部以格子状配置有多个稳焰器主体111作为该稳焰器110。在该情况下,多个稳焰器主体111彼此的间隔设定为和稳焰器主体111与燃料喷嘴61的间隔尺寸相同。因此,多个稳焰器主体111的彼此对置的部分的引导面111a成为平面部。需要说明的是,也可以如图8中以双点划线所示,在沿着燃料气体的喷出方向的轴线O的位置配置稳焰器主体111。并且,稳焰器主体111在顶端部设有扩宽部,该扩宽部的各端面在同一面上整齐地配置于燃料喷嘴61的开口部和燃料气体的流动方向上的同一位置。
多个稳焰器主体111经由多个(本实施方式为八个)支承构件112支承于燃料喷嘴61的内壁面61a。各支承构件112连结燃料喷嘴61的内壁面61a和稳焰器主体111的平坦部,不设于扩宽部的区域。此外,多个稳焰器主体111彼此经由多个(本实施方式为四个)支承构件113连结。各支承构件113连结稳焰器主体111各自的平坦部,不设于扩宽部的区域。
因此,在燃料烧嘴21A中,燃料气体流过燃料喷嘴61的流路,从开口部喷向火炉11(参照图2)内。燃料气体燃烧用空气流过燃烧用空气喷嘴62的流路,从开口部喷向燃料气体的外侧。二次空气303流过二次空气喷嘴63的流路,从开口部喷向燃料气体燃烧用空气的外侧。此时,燃料气体(煤粉和一次空气)、燃料气体燃烧用空气、二次空气303不回旋地以沿着烧嘴轴线方向(中心线O)的直行流的形式喷出。然后,燃料气体在燃料喷嘴61的开口部沿着多个稳焰器主体111流动,并在此处被点燃而成为燃烧气体。此外,燃料气体燃烧用空气喷向该燃料气体的外周,由此,促进了燃料气体的燃烧。进而,二次空气喷向燃烧火焰的外周,由此,能调整燃料气体燃烧用空气与二次空气的比例,得到最佳的燃烧。
并且,对于稳焰器110而言,由于多个稳焰器主体111的扩宽部呈分体状,因此燃料气体沿扩宽部的各引导面111a流动并绕到端面111b侧,由此在该端面111b的前方形成再循环区域。因此,燃料气体在该再循环区域被点火和稳焰,实现了燃烧火焰的内部稳焰。由此,燃烧火焰的外周部处于低温,能通过二次空气来降低处于高氧气氛下的燃烧火焰的外周部的温度,燃烧火焰的外周部的NOx产生量被降低。
此外,多个稳焰器主体111以格子状隔开规定间隔地散布。因此,燃料气体能通过第一稳焰器主体111的各引导面111a在燃料喷嘴61内形成多个再循环区域,并能通过减少不能形成再循环区域的区域来提高稳焰性能。
需要说明的是,在燃烧器21A中,稳焰器110的结构不限于上述的实施方式。图9为表示第二实施方式的燃烧器的第一变形例的主视图,图10为表示第二实施方式的燃烧器的第二变形例的主视图,图11为表示第二实施方式的燃烧器的第三变形例的主视图。
如图9所示,燃料喷嘴61在顶端部也就是燃料气体的流动方向的下游侧配置有稳焰器120。该稳焰器120作为燃料喷嘴61的燃料气体的点火用以及稳焰用的构件发挥作用。该稳焰器120由多个(本实施方式中为四个)稳焰器主体121构成,多个稳焰器主体121彼此隔开规定间隔地配置,并且与燃料喷嘴61的内壁面61a隔开规定间隔地配置。此外,各稳焰器主体111呈与沿着燃料气体的喷出方向的轴线(燃料喷嘴61的中心线)O平行的圆柱状。
燃料喷嘴61在内部以格子状配置有多个稳焰器主体121作为该稳焰器120。需要说明的是,也可以如图9中以双点划线所示,在沿着燃料气体的喷出方向的轴线O的位置配置稳焰器主体121。并且,稳焰器主体121在顶端部设有扩宽部,该扩宽部的各端面在同一面上整齐地配置于燃料喷嘴61的开口部和燃料气体的流动方向上的同一位置。
多个稳焰器主体121经由多个(本实施方式为八个)支承构件122支承于燃料喷嘴61的内壁面61a。各支承构件122连结燃料喷嘴61的内壁面61a和稳焰器主体121的平坦部。此外,多个稳焰器主体121彼此经由多个(本实施方式为四个)支承构件123连结。
如图10所示,燃料喷嘴61在顶端部也就是燃料气体的流动方向的下游侧配置有稳焰器130。该稳焰器130作为燃料喷嘴61的燃料气体的点火用以及稳焰用的构件发挥作用。该稳焰器130由多个(本实施方式中为八个)稳焰器主体131构成,多个稳焰器主体131彼此隔开规定间隔地配置,并且与燃料喷嘴61的内壁面61a隔开规定间隔地配置。此外,各稳焰器主体131呈与沿着燃料气体的喷出方向的轴线(燃料喷嘴61的中心线)O平行的四棱柱状。
燃料喷嘴61在内部以呈十字的方式配置有多个稳焰器主体131作为该稳焰器130。需要说明的是,也可以如图10中以双点划线所示,以格子状配置稳焰器主体131。并且,稳焰器主体131在顶端部设有扩宽部,该扩宽部的各端面在同一面上整齐地配置于燃料喷嘴61的开口部和燃料气体的流动方向上的同一位置。
如图11所示,燃料喷嘴61在顶端部也就是燃料气体的流动方向的下游侧配置有稳焰器140。该稳焰器140作为燃料喷嘴61的燃料气体的点火用以及稳焰用的构件发挥作用。该稳焰器140由多个(本实施方式中为八个)稳焰器主体141构成,多个稳焰器主体141彼此隔开规定间隔地配置,并且与燃料喷嘴61的内壁面61a隔开规定间隔地配置。此外,各稳焰器主体141呈与沿着燃料气体的喷出方向的轴线(燃料喷嘴61的中心线)O平行的四棱柱状。
燃料喷嘴61在内部以棋盘状配置有多个稳焰器主体141作为该稳焰器140。需要说明的是,也可以如图11中以双点划线所示,以格子状配置稳焰器主体141。并且,稳焰器主体141在顶端部设有扩宽部,该扩宽部的各端面在同一面上整齐地配置于燃料喷嘴61的开口部和燃料气体的流动方向上的同一位置。
在这样的第二实施方式的燃烧器中,设有:燃料喷嘴61,喷出混合有煤粉和空气的燃料气体;燃烧用空气喷嘴62,从燃料喷嘴61的外侧喷出空气;稳焰器110(120、130、140),具有与燃料喷嘴61的内壁面61a隔开规定间隔地配置在燃料喷嘴61的顶端部并呈以沿着燃料气体的喷出方向的轴线为中心O的环状的多个稳焰器主体111(121、131、141)。
因此,在燃料喷嘴61内流动的燃料气体通过在稳焰器主体111的下游侧形成再循环区域从而能维持燃料气体(煤粉)的燃烧。此时,由于多个稳焰器111彼此隔开规定间隔地配置并且与燃料喷嘴的内壁面隔开规定间隔地配置,因此即使增加稳焰器主体111的个数或扩大稳焰器主体111的尺寸,稳焰器彼此也不交叉,因此能以不会发生点火干扰的状态充分地确保用于形成再循环区域的引导面。此外,能抑制燃料喷嘴61的顶端部的燃料气体的流速、燃料浓度的变动。其结果是,能抑制稳焰器彼此发生点火干扰,谋求稳焰性能的提高。
在第二实施方式的燃烧器中,第一稳焰器主体111配置成(121、131、141)格子状或棋盘状。因此,不会发生点火干扰,并且能将各个稳焰器主体111的四周均设为点火面,能将多个稳焰器主体111高效地配置于燃料喷嘴61内。
在第二实施方式的燃烧器中,在多个稳焰器主体111(131、141)彼此对置的部分设有作为平面部的引导面111a。因此,燃料气体(微粉体)通过彼此对置的引导面111a而集中于规定的区域,能谋求稳焰性能的提高。
[第三实施方式]
图12为第三实施方式的燃烧器的纵剖面图。另外,对于功能与上述实施方式相同的构件,赋予相同的附图标记并省略详细说明。
在第三实施方式中,如图12所示,燃烧器21B从中心侧开始设有燃料喷嘴61、燃烧用空气喷嘴62以及二次空气喷嘴63,并且在燃料喷嘴61内设有稳焰器200。
燃料喷嘴61能喷出混合有煤粉和一次空气的燃料气体。燃烧用空气喷嘴62能将燃料气体燃烧用空气喷向从燃料喷嘴61喷出的燃料气体的外周侧。二次空气喷嘴63能将二次空气喷向从燃烧用空气喷嘴喷出62的燃料气体燃烧用空气的外周侧。稳焰器200通过配置于燃料喷嘴61内且配置于燃料喷嘴61的顶端部也就是燃料气体的流动方向的下游侧,作为燃料气体的点火用以及稳焰用的构件发挥作用。该稳焰器200由第一稳焰器主体201和第二稳焰器主体202构成。第一稳焰器主体201呈以沿着燃料气体的喷出方向的轴线O为中心的矩形环状。第二稳焰器主体202呈以沿着燃料气体的喷出方向的轴线O为中心的四棱柱状。需要说明的是,第一稳焰器主体201以及第二稳焰器主体202主视时呈与第一实施方式的第一稳焰器主体71以及第二稳焰器主体72(参照图1)大致相同的形状。
第一稳焰器主体201由平坦部203和扩宽部204构成。扩宽部204剖面呈大致等腰三角形,基端部连结于平坦部203,顶端部朝燃料气体的流动方向的下游侧的宽度变宽,前端成为与该燃料气体的流动方向正交的平面。即,扩宽部204具有:第一引导面204a,在呈四方环形状的内侧相对于燃料气体的流动方向朝中心线O侧倾斜;第二引导面204b,在呈四方环形状的外侧相对于燃料气体的流动方向朝远离中心线O侧倾斜;以及呈四方环形状的前端侧的端面204c。
另一方面,第二稳焰器主体202由平坦部205和扩宽部206构成。扩宽部206主视和侧视(或剖视)时呈大致等腰三角形,基端部连结于平坦部205,顶端部朝燃料气体的流动方向的下游侧的宽度变宽,前端成为与该燃料气体的流动方向正交的平面。即,扩宽部206具有:引导面206a,在呈四方棒形状的外侧相对于燃料气体的流动方向朝远离中心线O侧倾斜;以及呈四边形的前端侧的端面206c。
此外,第二稳焰器主体202的扩宽部206的四个引导面206a与第一稳焰器主体201的扩宽部206的一部分引导面204a对置。并且,第二稳焰器主体202的扩宽部206的各引导面206a的扩展角设定为比第一稳焰器主体201的扩宽部204的各引导面204a的扩展角大。因此,对于从燃料喷嘴61喷出的燃料气体而言,由第二稳焰器主体202的各引导面206a形成的再循环区域A2比由第一稳焰器主体201的各引导面204a、204b形成的再循环区域A1大,再循环区域A1、A2局部重叠(overlap)。
在如此构成的燃料烧嘴21B中,燃料气体流过燃料喷嘴61的流路,从开口部61b喷向火炉11(图2参照)内。燃料气体燃烧用空气流过燃烧用空气喷嘴62的流路,从开口部61b喷向燃料气体的外侧。二次空气流过二次空气喷嘴63的流路,从开口部63b喷向燃料气体燃烧用空气的外侧。此时,燃料气体(煤粉和一次空气)、燃料气体燃烧用空气、二次空气不回旋地以沿着烧嘴轴线方向(中心线O)的直行流的形式喷出。然后,燃料气体在燃料喷嘴61的开口部61b由第一稳焰器主体201以及第二稳焰器主体202分支流出,并在此处被点燃而成为燃烧气体。此外,燃料气体燃烧用空气喷向该燃料气体的外周,由此促进了燃料气体的燃烧。进而,二次空气喷向燃烧火焰的外周,由此,能调整燃料气体燃烧用空气与二次空气的比例,得到最佳的燃烧。
并且,对于稳焰器200而言,由于第一稳焰器主体201以及第二稳焰器主体202的扩宽部204、206呈分体状,因此燃料气体沿扩宽部204、206的各引导面204a、204b、206a流动并绕到端面204c、206c侧,由此在该端面204c、206c的前方形成再循环区域A1、A2。在该情况下,由于扩宽部206的引导面206a的扩展角比扩宽部204的第一引导面204a的扩展角大,因此沿引导面206a流动的燃料气体(煤粉)朝邻接的第一引导面204a侧流动。由此,内侧的再循环区域A2比外侧的再循环区域A1大,各再循环区域A1、A2局部重叠。因此,燃料气体在该再循环区域A1、A2被点火和稳焰,并且火焰容易相互传播,实现了燃烧火焰的内部稳焰。由此,燃烧火焰的外周部处于低温,能通过二次空气来降低处于高氧气氛下的燃烧火焰的外周部的温度,燃烧火焰的外周部的NOx产生量被降低。
此外,第一稳焰器主体201呈环状,第二稳焰器主体202呈棒状,燃料喷嘴61和第一稳焰器主体201和第二稳焰器主体202不连结。由此,燃料气体能通过第一稳焰器主体201的各引导面204a、204b和第二稳焰器主体202的引导面206a形成呈多层环状的再循环区域,能通过减少不能形成再循环区域A1、A2的区域来提高稳焰性能。
需要说明的是,在燃烧器21B中,稳焰器200的结构不限于上述的实施方式。图13为表示第三实施方式的燃烧器的变形例的纵剖图。
如图13所示,燃烧器21C从中心侧开始设有燃料喷嘴61、燃烧用空气喷嘴62以及二次空气喷嘴63,并且在燃料喷嘴61内设有稳焰器210。
稳焰器210通过配置于燃料喷嘴61内且配置于燃料喷嘴61的顶端部也就是燃料气体的流动方向的下游侧,作为燃料气体的点火用以及稳焰用的构件发挥作用。该稳焰器210由第一稳焰器主体211和第二稳焰器主体212构成。第一稳焰器主体211呈以沿着燃料气体的喷出方向的轴线O为中心的矩形环状。第二稳焰器主体212呈以沿着燃料气体的喷出方向的轴线O为中心的四棱柱筒状。
第一稳焰器主体211由平坦部213和扩宽部214构成。扩宽部214具有:第一引导面214a,在呈四方环形状的内侧相对于燃料气体的流动方向朝中心线O侧倾斜;第二引导面214b,在呈四方环形状的外侧相对于燃料气体的流动方向朝远离中心线O侧倾斜;以及呈四方环形状的前端侧的端面214c。另一方面,第二稳焰器主体212由平坦部215和扩宽部216构成。扩宽部216具有:引导面216a,在呈四方棒形状的外侧相对于燃料气体的流动方向朝远离中心线O侧倾斜;以及呈四边形的前端侧的端面216c。
此外,第二稳焰器主体212的扩宽部216的四个引导面216a与第一稳焰器主体211的扩宽部216的一部分的引导面214a对置。并且,第二稳焰器主体211的扩宽部214的各引导面214a的扩展角设定为比第二稳焰器主体212的扩宽部216的各引导面216a的扩展角大。因此,对于从燃料喷嘴61喷出的燃料气体而言,由第二稳焰器主体212的各引导面216a形成的再循环区域A2比由第一稳焰器主体201的各引导面214a、214b形成的再循环区域A1大,再循环区域A1、A2局部重叠。
因此,燃料气体流过燃料喷嘴61的流路,从开口部61b喷向火炉11(图2参照)内。此时,燃料气体在燃料喷嘴61的开口部61b通过第一稳焰器主体211以及第二稳焰器主体212被分支流出,并在此处被点燃而成为燃烧气体。并且,对于稳焰器210而言,由于第一稳焰器主体211以及第二稳焰器主体212的扩宽部214、216呈分体状,因此燃料气体沿扩宽部214、216的各引导面214a、214b、216a流动并绕到端面214c、216c侧,由此在该端面214c、216c的前方形成再循环区域A1、A2。在该情况下,由于扩宽部214的引导面214a的扩展角比扩宽部216的第一引导面216a的扩展角大,因此沿引导面214a流动的燃料气体(煤粉)朝邻接的第一引导面216a侧流动。由此,外侧的再循环区域A1比内侧的再循环区域A1大,各再循环区域A1、A2局部重叠。因此,燃料气体在该再循环区域A1、A2被点火和稳焰,并且火焰容易相互传播,实现了燃烧火焰的内部稳焰。由此,燃烧火焰的外周部处于低温,能通过二次空气来降低处于高氧气氛下的燃烧火焰的外周部的温度,燃烧火焰的外周部的NOx产生量被降低。
在这样的第三实施方式的燃烧器中,设置具有第一、第二稳焰器主体201、202的稳焰器200,该第一、第二稳焰器主体201、202与燃料喷嘴61的内壁面61a隔开规定间隔地配置于燃料喷嘴61的顶端部且呈以沿着燃料气体的喷出方向的轴线为中心O的环状,该第一、第二稳焰器主体201、202具有朝向燃料气体的喷出方向的下游侧扩宽的三角截面形状的扩宽部204、206,第二稳焰器主体202的扩宽部206的各引导面206a的扩展角设定为比第一稳焰器主体201的扩宽部204的各引导面204a的扩展角大。
因此,燃料气体沿扩宽部204、206的各引导面204a、204b、206a流动并绕到端面204c、206c侧,由此形成再循环区域A1、A2,但是由于扩宽部206的引导面206a的扩展角比扩宽部204的引导面204a的扩展角大,因此内侧的再循环区域A2比外侧的再循环区域A1大,各再循环区域A1、A2局部重叠。因此,燃料气体在该再循环区域A1、A2被点火和稳焰,并且火焰会大范围地相互传播,能提高燃烧火焰的内部稳焰性能。
在第三实施方式的燃烧器中,设置具有第一、第二稳焰器主体211、212的稳焰器210,该第一、第二稳焰器主体211、212与燃料喷嘴61的内壁面61a隔开规定间隔地配置于燃料喷嘴61的顶端部且呈以沿着燃料气体的喷出方向的轴线为中心O的环状,该第一、第二稳焰器主体211、212具有朝向燃料气体的喷出方向的下游侧扩宽的三角截面形状的扩宽部214、216,第一稳焰器主体211的扩宽部214的各引导面214a的扩展角设定为比第二稳焰器主体212的扩宽部216的各引导面216a的扩展角大。
因此,燃料气体沿扩宽部214、216的各引导面214a、214b、216a流动并绕到端面214c、216c侧,由此形成再循环区域A1、A2,但是由于扩宽部214的引导面214a的扩展角比扩宽部216的引导面216a的扩展角大,因此外侧的再循环区域A1比内侧的再循环区域A2大,各再循环区域A1、A2局部重叠。因此,燃料气体在该再循环区域A1、A2被点火和稳焰,并且火焰会大范围地相互传播,能提高燃烧火焰的内部稳焰性能。
[第四实施方式]
图14为第四实施方式的燃烧器的纵剖图。另外,对于功能与上述实施方式相同的构件,赋予相同的附图标记并省略详细说明。
在第四实施方式中,如图14所示,燃烧器21D从中心侧开始设有燃料喷嘴61、燃烧用空气喷嘴62以及二次空气喷嘴63,并且在燃料喷嘴61内设有稳焰器220。
燃料喷嘴61能喷出混合有煤粉和一次空气的燃料气体。燃烧用空气喷嘴62能将燃料气体燃烧用空气喷向从燃料喷嘴61喷出的燃料气体的外周侧。二次空气喷嘴63能将二次空气喷向从燃烧用空气喷嘴喷出62的燃料气体燃烧用空气的外周侧。稳焰器220通过配置于燃料喷嘴61内且配置于燃料喷嘴61的顶端部也就是燃料气体的流动方向的下游侧,作为燃料气体的点火用以及稳焰用的构件发挥作用。该稳焰器220由第一稳焰器主体221和第二稳焰器主体222构成。第一稳焰器主体221呈以沿着燃料气体的喷出方向的轴线O为中心的矩形环状。第二稳焰器主体222呈以沿着燃料气体的喷出方向的轴线O为中心的四棱柱状。需要说明的是,第一稳焰器主体221以及第二稳焰器主体222主视时呈与第一实施方式的第一稳焰器主体71以及第二稳焰器主体72(参照图1)几乎相同的形状。
第一稳焰器主体221由平坦部223和扩宽部224构成。扩宽部224具有向内侧倾斜的第一引导面224a、向外侧倾斜的第二引导面224b和前端侧的端面224c。另一方面,第二稳焰器主体222由平坦部225和扩宽部226构成。扩宽部226具有向外侧倾斜的引导面226a和前端侧的端面226c。
此外,配置于燃料喷嘴61的中心侧的第二稳焰器主体222设有回旋叶片227。该回旋叶片227设在第二稳焰器主体222的平坦部225以及扩宽部226的一部分。回旋叶片227为所谓的回旋翼,在第二稳焰器主体222的外周部沿周向等间隔地设置多个。因此,从燃料喷嘴61喷出的燃料气体被第二稳焰器主体222的回旋叶片227作用回旋力而向外侧扩展,由各引导面226a形成的再循环区域比由第二稳焰器主体222的各引导面224a、224b形成的再循环区域大(参照图12),各再循环区域局部重叠。
在如此构成的燃料烧嘴21D中,燃料气体流过燃料喷嘴61的流路,从开口部61b喷向火炉11(参照图2)内。燃料气体燃烧用空气流过燃烧用空气喷嘴62的流路,从开口部61b喷向燃料气体的外侧。二次空气流过二次空气喷嘴63的流路,从开口部63b喷向燃料气体燃烧用空气的外侧。此时,燃料气体(煤粉和一次空气)、燃料气体燃烧用空气、二次空气不回旋地以沿着烧嘴轴线方向(中心线O)的直行流的形式喷出。并且,燃料气体在燃料喷嘴61的开口部61b由第一稳焰器主体221以及第二稳焰器主体222分支流出,并在此处被点燃而成为燃烧气体。此外,燃料气体燃烧用空气喷向该燃料气体的外周,由此促进了燃料气体的燃烧。进而,二次空气喷向燃烧火焰的外周,由此,能调整燃料气体燃烧用空气与二次空气的比例,得到最佳的燃烧。
并且,对于稳焰器220而言,由于第二稳焰器主体221以及第二稳焰器主体222的扩宽部224、226呈分体状,因此燃料气体沿扩宽部224、226的各引导面224a、224b、226a流动,绕入到端面224c、226c侧,由此在该端面224c、226c的前方形成再循环区域。在该情况下,由于在第二稳焰器主体222设有回旋叶片227,因此燃料气体(煤粉)一边回旋一边沿引导面226a朝邻接的引导面224a侧流动。由此,内侧的再循环区域比外侧的再循环区域大,各再循环区域局部重叠得到强化。因此,燃料气体在该再循环区域中点火和稳焰得以强化,并且火焰容易彼此传播,实现了燃烧火焰的内部稳焰。由此,燃烧火焰的外周部处于低温,能通过二次空气来降低处于高氧气氛下的燃烧火焰的外周部的温度,燃烧火焰的外周部的NOx产生量被降低。
此外,第一稳焰器主体221呈环状,第二稳焰器主体222呈棒状,燃料喷嘴61、第一稳焰器主体221以及第二稳焰器主体222不连结。因此,燃料气体能通过第一稳焰器主体221的各引导面224a、224b和第二稳焰器主体222的引导面226a来形成呈多层环状的再循环区域,能通过减少不能形成再循环区域的区域来提高稳焰性能。
需要说明的是,在燃烧器21D中,稳焰器220的结构不限于上述的实施方式。图15为表示第四实施方式的燃烧器的第一变形例的主视图,图16为表示第四实施方式的燃烧器的第二变形例的主视图,图17为表示燃烧器的第三变形例的主视图。
如图15所示,燃烧器21E从中心侧开始设有燃料喷嘴61、燃烧用空气喷嘴62以及二次空气喷嘴63,并且在燃料喷嘴61内设有稳焰器230。
稳焰器220通过配置于燃料喷嘴61内且配置于燃料喷嘴61的顶端部也就是燃料气体的流动方向的下游侧,作为燃料气体的点火用以及稳焰用的构件发挥作用。该稳焰器230由第一稳焰器主体231和第二稳焰器主体232构成。第一稳焰器主体231呈以沿着燃料气体的喷出方向的轴线O作为中心的矩形环状。第二稳焰器主体232呈以沿着燃料气体的喷出方向的轴线O作为中心的四棱柱状。
第一稳焰器主体231由平坦部233和扩宽部234构成。扩宽部234具有向内侧倾斜的第一引导面234a、向外侧倾斜的第二引导面234b和前端侧的端面234c。另一方面,第二稳焰器主体232由平坦部235和扩宽部236构成。扩宽部236具有向外侧倾斜的引导面236a和前端侧的端面236c。
此外,配置于燃料喷嘴61的中心侧的第二稳焰器主体232设有回旋叶片237。该回旋叶片237设在第二稳焰器主体232的平坦部233。回旋叶片237为所谓的回旋翼,在第二稳焰器主体232的外周部沿周向等间隔地设置多个。因此,从燃料喷嘴61喷出的燃料气体被第二稳焰器主体232的回旋叶片237作用回旋力而向外侧扩展,由各引导面236a形成的再循环区域比由第一稳焰器主体231的各引导面234a形成的再循环区域大,各再循环区域局部重叠。
由此,燃料气体流过燃料喷嘴61的流路,从开口部61b喷向火炉11(参照图2)内。此时,燃料气体在燃料喷嘴61的开口部61b通过第一稳焰器主体231以及第二稳焰器主体232被分支流出,并在此处被点燃而成为燃烧气体。并且,对于稳焰器230而言,由于第一稳焰器主体231以及第二稳焰器主体232的扩宽部234、236呈分体状,因此燃料气体沿扩宽部234、236的各引导面234a、234b、236a流动并绕到端面234c、236c侧,由此在该端面234c、236c的前方形成再循环区域。在该情况下,由于在第一稳焰器主体231设有回旋叶片237,因此燃料气体(煤粉)一边回旋一边沿引导面236a朝邻接的引导面234a侧流动。因此,内侧的再循环区域比外侧的再循环区域大,各再循环区域局部重叠。由此,燃料气体在该再循环区域被点火和稳焰,并且火焰彼此容易传播,实现了燃烧火焰的内部稳焰。由此,燃烧火焰的外周部处于低温,能通过二次空气来降低处于高氧气氛下的燃烧火焰的外周部的温度,燃烧火焰的外周部的NOx产生量被降低。
如图16和图17所示,燃烧器21F从中心侧开始设有燃料喷嘴61、燃烧用空气喷嘴62以及二次空气喷嘴63,并且在燃料喷嘴61内设有稳焰器240。
稳焰器240通过配置于燃料喷嘴61内且配置于燃料喷嘴61的顶端部也就是燃料气体的流动方向的下游侧,作为燃料气体的点火用以及稳焰用的构件发挥作用。该稳焰器240由第一稳焰器主体241和第二稳焰器主体242构成。第一稳焰器主体241呈以沿着燃料气体的喷出方向的轴线O作为中心的矩形环状。第二稳焰器主体242呈以沿着燃料气体的喷出方向的轴线O作为中心的四棱柱状。
第一稳焰器主体241由平坦部243和扩宽部244构成。扩宽部244具有向内侧倾斜的第一引导面244a、向外侧倾斜的第二引导面244b和前端侧的端面244c。另一方面,第二稳焰器主体242由平坦部245和扩宽部246构成。扩宽部246具有向外侧倾斜的引导面246a和前端侧的端面246c。
此外,配置于燃料喷嘴61的中心侧的第二稳焰器主体242设有回旋叶片247。该回旋叶片247跨设在第一稳焰器主体241与第二稳焰器主体242之间。回旋叶片247为所谓的回旋翼,以桥接于第一稳焰器主体241的平坦部243与第二稳焰器主体242的平坦部245之间的方式设置,在第二稳焰器主体242的外周部沿周向等间隔地设置多个。因此,从燃料喷嘴61喷出的燃料气体被第二稳焰器主体242的回旋叶片247作用回旋力而向外侧扩展,由各引导面246a形成的再循环区域比由第一稳焰器主体241的各引导面244a形成的再循环区域大,各再循环区域局部重叠。
需要说明的是,焰保持器主体241的外周部经由多个(本实施方式为四个)支承构件248支承于燃料喷嘴61的内壁面61a。此外,第二稳焰器主体242的外周部经由多个(本实施方式为四个)支承构件249支承于第一稳焰器主体241。
因此,燃料气体流过燃料喷嘴61的流路,从开口部61b喷向火炉11(图2参照)内。此时,燃料气体在燃料喷嘴61的开口部61b通过第一稳焰器主体241以及第二稳焰器主体242被分支流出,并在此处被点燃而成为燃烧气体。并且,对于稳焰器240而言,由于第一稳焰器主体241以及第二稳焰器主体242的扩宽部244、246呈分体状,因此燃料气体沿扩宽部244、246的各引导面244a、244b、246a流动并绕到端面244c、246c侧,由此在该端面244c、246c的前方形成再循环区域。在该情况下,由于在第一稳焰器主体241设有回旋叶片247,因此燃料气体(煤粉)一边回旋一边沿引导面246a朝邻接的第一引导面244a侧流动。由此,内侧的再循环区域比外侧的再循环区域大,各再循环区域局部重叠。由此,燃料气体在该再循环区域被点火和稳焰,并且火焰彼此容易传播,实现了燃烧火焰的内部稳焰。由此,燃烧火焰的外周部处于低温,能通过二次空气来降低处于高氧气氛下的燃烧火焰的外周部的温度,燃烧火焰的外周部的NOx产生量被降低。
在这样的第四实施方式的燃烧器中,设有稳焰器220(230、240),具有与燃料喷嘴61的内壁面61a隔开规定间隔地配置在燃料喷嘴61的顶端部并且呈以沿着燃料气体的喷出方向的轴线为中心O的环状的第一、第二稳焰器主体221、222(231、232、241、241),在该第一稳焰器主体221(231、241)配置有回旋叶片227(237、247)。
因此,燃料气体一边被回旋叶片227回旋一边沿引导面226a朝邻接的引导面224a侧流动,绕到端面224c侧,由此形成再循环区域,但是由于燃料气体为回旋流,因此内侧的再循环区域比外侧的再循环区域大,各再循环区域局部重叠。由此,燃料气体在该再循环区域被点火和稳焰,并且彼大范围地相互传播,能提高燃烧火焰的内部稳焰性能。
需要说明的是,在上述的第三、第四实施方式中,举例说明了适用于第一实施方式的燃烧器的形态,但不于该结构。第三,第四实施方式能适用于所有实施方式。
此外,在上述的实施方式中,由平坦部和扩宽部构成稳焰器主体,但不限于该结构,也可以仅由扩宽部构成。此外,虽然在稳焰器主体形成了引导面,但也可以不设置该引导面,也就是说,可以将稳焰器主体的扩宽部的两侧设为沿燃料气体的喷出方向平行的面。
此外,在上述的实施方式中,将燃料喷嘴、燃烧用空气喷嘴以及二次空气喷嘴设为矩形,但不限于该形状,也可以设为圆形。
此外,在上述的实施方式中,本发明的锅炉采用燃煤锅炉,但也可以采用将生物质、石油焦炭、石油残渣等用作固体燃料的锅炉。此外,作为燃料不限于固体燃料,也可用于重质油等的燃油锅炉。进而,也可适用于这些燃料的混燃。
符号说明
10燃煤锅炉
11火炉
12燃烧装置
13烟道
21、21A、21B、21C、21D、21E、21F、22、23、24、25燃烧器
26、27、28、29、30煤粉供给管
31、32、33、34、35磨煤机
36风箱
37空气管道
39附加空气喷嘴
40分支空气管道
51、52、53过热器
54、55再热器
56、57省煤器
61燃料喷嘴
61a内壁面
61b、62b、63b开口部
62燃烧用空气喷嘴
63二次空气喷嘴
64、80、90、100、110、120、130、140、200、210、220、230、240稳焰器
71、81、91、101、201、211、221、231、241第一稳焰器主体
72、82、92、102、202、212、222、232、242第二稳焰器主体
73、75、203、205、213、215、223、225、233、235、243、245平坦部
74、76、204、206、214、216、224、226、234、236、244、246扩宽部
74a、204a、214a、224a、234a、244a第一引导面
74b、204b、214b、224b、234b、244b第二引导面
74c、76c、204c、206c、214c、216c、224c、226c、234c、236c、244c、246c端面
76a、206a、216a、226a、226a、236a、246a引导面
77、78、83、84、93、94、103、104、112、113、122、123支承构件
111、121、131、141稳焰器主体
P1燃料气体流路
P11第一燃料气体流路
P12第二燃料气体流路
P2燃烧用空气流路
P3二次空气流路
权利要求书(按照条约第19条的修改)
1.(删除)
2.(删除)
3.(删除)
4.(删除)
5.(删除)
6.(删除)
7.(删除)
8.(删除)
9.(删除)
10.(删除)
11.(删除)
12.(删除)
13.[增加]一种燃烧器,其特征在于,具备:燃料喷嘴,喷出混合有燃料和空气的燃料气体;二次空气喷嘴,从所述燃料喷嘴的外侧喷出空气;稳焰器,具有多个稳焰器主体,所述多个稳焰器主体彼此隔开规定间隔地配置在所述燃料喷嘴的顶端部,并且与所述燃料喷嘴的内壁面隔开规定间隔地配置;以及多个支承构件,将所述多个稳焰器主体支承于所述燃料喷嘴的内壁面。
14.[增加]根据权利要求13所述的燃烧器,其特征在于,所述多个稳焰器主体配置成格子状或棋盘状。
15.[增加]根据权利要求13或14所述的燃烧器,其特征在于,所述多个稳焰器主体在彼此对置的部分设有平面部。
16.[增加]根据权利要求13~15中任一项所述的燃烧器,其特征在于,所述稳焰器主体呈朝燃料气体的喷出方向的下游侧扩宽的三角截面形状,并且,彼此隔开规定间隔地配置有多个所述稳焰器主体,所述多个稳焰器主体的相互对置的部分的任一方的扩展角被设定为较大。
17.[增加]根据权利要求16所述的燃烧器,其特征在于,对于所述多个稳焰器主体而言,配置于所述燃料喷嘴的中心侧的所述稳焰器主体的扩展角设定为比配置于所述燃料喷嘴的内壁面侧的所述稳焰器主体的扩展角大。
18.[增加]根据权利要求13~17中任一项所述的燃烧器,其特征在于,所述多个稳焰器主体呈以沿着燃料气体的喷出方向的轴线为中心的环状。
19.[增加]根据权利要求13~18中任一项所述的燃烧器,其特征在于,所述稳焰器主体呈矩形环状或圆形环状。
20.[增加]根据权利要求13~19中任一项所述的燃烧器,其特征在于,所述稳焰器主体呈朝燃料气体的喷出方向的下游侧扩宽的三角截面形状,并且,彼此隔开规定间隔地配置多个所述稳焰器主体,在配置于所述燃料喷嘴的中心侧的所述稳焰器主体配置有回旋叶片。
21.[增加]一种锅炉,其特征在于,具有:火炉,呈中空形状且沿竖直方向设置;以及根据权利要求13~20中任一项所述的燃烧器,配置于所述火炉。