CN116892724A - 燃烧器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种无论燃烧状态如何都能够使火焰稳定的燃烧器。燃烧器(2)具备：第一空气流路(51)，其供燃烧用空气流动；第二空气流路(52)，其以包围所述第一空气流路(51)的方式被供给燃烧用空气，且在前端具备多个空气喷嘴(31)；燃料气体流路(53)，其向所述第一空气流路(51)与所述第二空气流路(52)之间供给燃料气体；以及燃料气体管(40)，其从所述燃料气体流路(53)与所述第二空气流路(52)的连通部(32)向所述空气喷嘴(31)延伸，所述燃料气体管(40)的喷出口(43)位于比所述空气喷嘴的喷出口(33)靠上游侧的位置。

Description

燃烧器

技术领域

本发明涉及一种燃烧器。

背景技术

以往，存在预混合燃烧方式的气体燃烧器，其具备内侧空气流路以及包围该内侧空气流路的外侧空气流路，使燃料向外侧空气流路喷出(例如，专利文献1)。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2015-212599号公报

然而，在以往的气体燃烧器中，例如在低燃烧时等，在燃烧室内流通的燃烧气体的流速成为低流速的情况下等，无法在外侧空气流路中形成用于稳定燃烧的火焰稳定部，因此存在振动燃烧的产生频率提高的担忧、不能抑制一氧化碳(CO)的产生的担忧。与此相对，例如通过控制为使火焰的温度成为高温，虽然有能够使火焰稳定的可能性，但此时氮氧化物(NOx)的产生量增加，不能实现低NOx化。

发明内容

本发明是鉴于上述实际情况而提出的，提供一种无论燃烧状态如何都能够使火焰稳定的燃烧器。

为了实现上述目的，本发明的一个方案的燃烧器具备：第一空气流路，其供燃烧用空气流动；第二空气流路，其以包围所述第一空气流路的方式被供给燃烧用空气，且在前端具备多个空气喷嘴；燃料气体流路，其向所述第一空气流路与所述第二空气流路之间供给燃料气体；以及燃料气体管，其从所述燃料气体流路与所述第二空气流路的连通部向所述空气喷嘴延伸，所述燃料气体管的喷出口位于比所述空气喷嘴的喷出口靠上游侧的位置。

根据上述的结构，由于使燃料气体管的喷出口位于比空气喷嘴的喷出口靠上游侧的位置，因此能够在燃料气体管的前端部产生卷入了混合气体的循环流。另外，在第一空气流路的下游侧与空气喷嘴的下游侧之间也能够产生卷入了混合气体的循环流。由此，能够与燃烧状态无关地提高火焰的稳定性，能够抑制振动燃烧的产生、一氧化碳(CO)的产生、以及氮氧化物(NOx)的产生。

优选的是，在所述燃料气体管上，在到所述燃料气体管的喷出口为止之间的范围内设置有贯通孔。

根据上述的结构，由于能够在燃料气体管的上游侧事先使燃烧用空气与燃料气体混合，因此能够提高混合效率，能够使火焰更稳定。

优选的是，所述空气喷嘴是相比于所述第二空气流路中的到所述空气喷嘴为止的部位而截面积缩小的部位，所述贯通孔设置于与所述空气喷嘴的内表面对置的位置。

根据上述的结构，在截面积缩小的空气喷嘴的内表面，气体的流速变快，因此能够进一步提高燃烧用空气与燃料气体的混合效率，使火焰更稳定。

附图说明

图1是用于说明具备燃烧器的锅炉的截面的图。

图2是用于说明燃烧器的截面的放大剖视图。

图3是从下方观察燃烧器的仰视图。

图4是示出循环流的产生部位的一例的图。

附图标记说明：

1...锅炉；

2...气体燃烧器；

3...罐体；

4...水管；

4a...内侧水管；

4b...外侧水管；

4a′...内侧纵翅片；

4b′...外侧纵翅片；

5...下部集管；

6...上部集管；

7...排气通路；

8...燃烧室；

9...燃烧气体通路；

10...第一筒部；

11...先导燃烧器；

12...第一盖部；

13...开口部；

14...多孔；

20...第二筒部；

21...贯通孔；

22...第二盖部；

30...第三筒部；

31...空气喷嘴；

32...连通孔；

33...第一喷出口；

40...燃料气体管；

41...第二贯通孔；

42...壁部；

43...第二喷出口；

51...第一空气流路；

52...第二空气流路；

53...燃料气体流路；

61...供水管线；

62...蒸气供给管；

63...供水泵；

64...止回阀。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。参照图1，对本实施方式的锅炉1的概要结构进行说明。需要说明的是，本发明并不限定于这些例示，而由技术方案示出，且意在与技术方案等同的意思及范围内的所有变更都包含在本发明中。

在图1中示出锅炉1所具备的结构中的使燃料燃烧而生成蒸气的罐体3。罐体3形成为大致圆筒状，在其内部包括使燃料燃烧的气体燃烧器2、多个水管4、上部集管6、以及下部集管5等。多个水管4分别构成为连结在上部集管6与下部集管5之间。多个水管4收容在罐体3的内部，包括沿罐体3的圆周方向以规定的间隔竖立设置的内侧水管4a、以及在比该内侧水管4a靠外侧的位置沿罐体3的圆周方向以规定的间隔竖立设置的外侧水管4b。将这些内侧水管4a和外侧水管4b统称为水管4。在内侧水管4a中的相邻的水管的间隙中，以封闭该间隙的方式且残留有下端部的间隙地设置有内侧纵翅片4a′。关于外侧水管4b，也在相邻的水管的间隙中，以封闭该间隙的方式且残留有上端部的间隙地设置有外侧纵翅片4b′。由此，在罐体3的大致中央部形成燃烧室8及燃烧气体通路9。从燃烧气体通路9输送来的废气从排气通路7向罐体3外部排出。

气体燃烧器2设置于燃烧室8的上方。气体燃烧器2对导入到多个水管4的内部的锅炉水进行加热，生成蒸气。另外，从空气供给装置向气体燃烧器2供给燃烧用空气，并且从燃料供给装置向气体燃烧器2供给燃料气体。空气供给装置包括送风机，燃料供给装置包括流量调整阀。锅炉1的燃烧量如下那样被连续地或阶段性地调整：通过对锅炉1的运转、动作进行控制的控制装置，以对应于燃烧状态(燃烧量)的方式对送风机及流量调整阀进行控制。例如，在燃烧状态为高燃烧状态时，流量调整阀的开度被控制为100％，在燃烧量比高燃烧状态小的低燃烧状态时，流量调整阀的开度被控制为50％。

下部集管5设置于罐体3的下部，与多个水管4的下部连结。下部集管5与向罐体3进行供水的供水管线61连接。在供水管线61的上游侧设置有供水泵63、止回阀64。从供水泵63经由供水管线61向下部集管5供水，所供给的水在水管4中被加热。上部集管6设置于罐体3的上部，与多个水管4的上部连结。在多个水管4的内部加热后的水成为蒸气，从上部集管6经由蒸气供给管62向使用蒸气的各种装置供给。

在本实施方式的锅炉1中，首先在燃烧室8内燃烧从气体燃烧器2供给的可燃性混合气体。在燃烧室8中可燃性混合气体燃烧而产生的燃烧气体对在以包围燃烧室8的方式配置的多个水管4(内侧水管4a)的内部流通的水进行加热。接着，燃烧气体从形成于燃烧室8的下部的间隙通过燃烧气体通路9，进一步对在多个水管(内侧水管4a及外侧水管4b)的内部流通的水进行加热。然后，通过了燃烧气体通路9的燃烧气体通过形成于罐体3的上部的排气通路7向外部排出。

接着，对气体燃烧器2进行说明。如图2及图3所示，气体燃烧器2具备：先导燃烧器11；圆筒状的第一筒部10，其以覆盖先导燃烧器11的外侧的方式配置；圆筒状的第二筒部20(在图3中为了方便说明也用虚线示出)，其配置于第一筒部10的外侧(直径比第一筒部10大)；圆筒状的第三筒部30，其配置于第二筒部20的外侧(直径比第二筒部20大)；第一盖部12，其设置于先导燃烧器11的下方且封堵第一筒部10的内侧的一部分；以及第二盖部22，其从第一筒部10的前端部封堵第二筒部20的前端部，并且封堵从第二筒部20的前端部到第三筒部30的前端部的一部分。

在第一筒部10内，除了先导燃烧器11的区域形成供给用于先导燃烧器11及后述的一次燃烧的燃烧用空气的第一空气流路51。第一筒部10的外侧及第二筒部20的内侧的区域形成供给燃料气体的燃料气体流路53。第二筒部的外侧20及第三筒部30的内侧的区域形成供给用于后述的二次燃烧的燃烧用空气的第二空气流路52。因此，第二空气流路52可以说是以包围第一空气流路51的方式供给燃烧用空气的流路。另外，燃料气体流路53可以说是在第一空气流路51与第二空气流路52之间供给燃料气体的流路。第一空气流路51及第二空气流路52分别在上游侧与空气供给装置连接。燃料气体流路53在上游侧与供给燃料气体的燃料供给装置连接。

另外，气体燃烧器2具备：贯通孔(以下称为第一贯通孔)21，其形成于与燃烧室8相邻的第一筒部10的壁面(比第一盖部12靠下游侧的壁面)；开口部13，其形成于第一盖部12的中央；以及多孔14，其以第一盖部12的开口部13为中心呈放射状隔开间隔地开口。第一贯通孔21在燃料气体流路53的周向上隔开间隔地形成有多个。多个第一贯通孔21分别将从燃料气体流路53供给的燃料气体向开口部13的下方(下游侧)的燃烧室8供给。开口部13及多孔14分别将从第一空气流路51供给的燃烧用空气向燃烧室8供给。由此，在开口部13下方的燃烧室8中，使燃烧用空气与燃料气体混合而生成可燃性混合气体。

另一方面，设置于第一筒部10内的先导燃烧器11如图1所示那样以与罐体3的中心轴X重叠的方式沿铅垂方向(上下方向)延伸，其前端部配置成接近第一盖部12的开口部13。先导燃烧器11点燃在开口部13的下方生成的可燃性混合气体，在燃烧室8中开始燃烧(以下也称为一次燃烧)。

另外，气体燃烧器2具备空气喷嘴31，该空气喷嘴31形成将从第二空气流路52供给的燃烧用空气向燃烧室8喷出的喷出口(以下也称为第一喷出口)33。如图3所示，在第二盖部22上沿周向等间隔地形成有多个空气喷嘴31。多个空气喷嘴31分别是直径比第二空气通路52的宽度(第二筒部20与第三筒部30的间隔)小的圆筒状的构件。因此，多个空气喷嘴31的截面积相比于第二空气流路52中的到空气喷嘴31为止的部位缩小。

另外，在第二筒部20上，在多个空气喷嘴31各自的上游位置处设置有与燃料气体流路53连通的连通孔(相当于连通部)32。连通孔32与多个空气喷嘴31同样地，在周向上等间隔地形成多个。气体燃烧器2具备多个燃料气体管40，该燃料气体管40分别与多个连通孔32连接，从各连通孔32朝向位于下游侧的空气喷嘴31延伸。

如图2所示，在多个燃料气体管40上分别形成有从其末端部(最下游侧、前端)沿该燃料气体管40的中心轴方向延伸的壁部42。壁部42在与燃料气体管40的管构件(pipemember)正交的方向上延伸设置规定长度。由此，在多个燃料气体管40各自的末端部，如图3所示，由壁部42的中心端部形成成为圆形开口的喷出口(以下也称为第二喷出口)43。另外，多个燃料气体管40以各自的第二喷出口43位于比空气喷嘴31的第一喷出口33的缘部(虚线面)稍靠上游侧的位置的方式设置。需要说明的是，壁部42由与管构件相同的材质、壁厚的构件生成(例如通过对管构件的前端进行弯曲加工等而生成)，因此燃料气体管40的前端部的加工变得容易。

另外，在多个燃料气体管40上，在到第二喷出口43为止之间的范围内形成有贯通孔(以下也称为第二贯通孔)41。本实施方式的第二贯通孔41在与空气喷嘴31的内表面对置的位置，沿与空气喷嘴31的内壁正交的方向形成。另外，第二贯通孔41在燃料气体管40的周向上等间隔地形成有多个。

由此，能够使从燃料气体流路53供给的燃料气体经由多个燃料气体管40从第二贯通孔41向空气喷嘴31的内壁喷出，并且从位于比空气喷嘴31的喷嘴喷出口33稍靠上游侧的位置的第二喷出口43喷出。其结果是，在空气喷嘴31的下方的燃烧室8中，使燃烧用空气与燃料气体混合而生成可燃性混合气体，利用通过开口部13的下方的一次燃烧产生的一次燃烧气体(火焰)点燃而开始燃烧(以下也称为二次燃烧)。需要说明的是，对于一次燃烧与二次燃烧的燃烧量的比率，在二次燃烧侧产生的燃烧量比一次燃烧大，例如，以成为1：9的比率的方式调整第二喷出口43、第二贯通孔41、以及第一贯通孔21的个数、开口面积等。

在本实施方式的气体燃烧器2中，经由第二空气流路52供给至空气喷嘴31的燃烧用空气与从第二贯通孔41向与空气喷嘴31的内壁正交的方向喷出的燃料气体混合。另外，空气喷嘴31的截面积相比于第二空气流路52中的到空气喷嘴31位置的部位缩小，因此燃烧用空气的流速在空气喷嘴31内比在第二空气流路52内快。通过像这样在空气喷嘴31内的燃烧用空气的流速变快的部位使燃烧用空气与燃料气体混合，能够进一步提高混合效率。

另外，在空气喷嘴31内的更下游侧，与从第二贯通孔41喷出的燃料气体混合后的混合气体进一步与从第二喷出口43喷出的燃料气体混合。在本实施方式中，第二喷出口43位于比空气喷嘴31中的第一喷出口33靠上游侧的位置。因此，在燃料气体管40的前端部、且在从第二喷出口43向下方喷出的燃料气体和从燃料气体管40的前端部与空气喷嘴31之间向下方供给的混合气体之间，能够产生卷入了混合气体的循环流(参照作为图4的循环流A图示的虚线包围部)。由此，由于在燃料气体管40的前端部促进燃烧用空气与燃烧气体的混合而向燃烧室8内供给，因此火焰的稳定性提高，能够抑制一氧化碳(CO)的产生及氮氧化物(NOx)的产生。在本实施方式中，由于以包围第二喷出口43的方式形成壁部42，因此能够增大从第二喷出口43向下方喷出的燃料气体与燃料气体管40的前端部和空气喷嘴31的间隔，其结果是，能够产生更大的循环流，能够进一步提高混合效率。

另外，在燃烧室8中，在第一盖部12的下方供给的一次燃烧用的可燃性混合气体和从第二喷出口43喷出的二次燃烧用的可燃性混合气体分别如图4的虚线箭头所示那样流通。由此，在第一盖部12的下方供给的一次燃烧用的可燃性混合气体与从第二喷出口43喷出的二次燃烧用的可燃性混合气体之间、即在第一盖部12的下游侧与空气喷嘴31的下游侧之间，能够产生卷入了可燃性混合气体的循环流(参照作为图4的循环流B图示的虚线包围部)。由此，在燃烧室8内也进一步促进燃烧用空气与燃烧气体的混合，燃烧室8内的火焰的稳定性进一步提高，能够抑制一氧化碳(CO)的产生及氮氧化物(NOx)的产生。需要说明的是，从第一喷出口33(空气喷嘴31)喷出并混合的可燃性混合气体在第一空气流路51的下游处被通过一次燃烧产生的一次燃烧气体(火焰)点燃，进行二次燃烧。

如以上那样，在本实施方式中，由于使燃料气体管40的第二喷出口43位于比空气喷嘴31的第一喷出口33靠上游侧的位置，因此能够在燃料气体管40的前端部产生卷入了混合气体的循环流。另外，在第一空气流路51的下游侧与空气喷嘴31的下游侧之间也能够产生卷入了混合气体的循环流。由此，能够与燃烧状态(或者燃烧气体的流速等)无关地提高火焰的稳定性，能够抑制振动燃烧的产生、一氧化碳(CO)的产生、以及氮氧化物(NOx)的产生。另外，通过在多个部位产生循环流，即使在低燃烧时等燃烧气体的流速为低速，也能够高效地混合，能够进一步提高火焰的稳定。

另外，空气喷嘴31的截面积相比于第二空气流路52中的到空气喷嘴31为止的部位缩小，并且在燃料气体管40上在与该空气喷嘴31的内表面对置的位置设置有第二贯通孔41，由此即使在燃料气体管40的上游侧，也能够事先使燃烧用空气与燃料气体混合。由此，能够进一步提高混合效率，能够使火焰稳定，因此能够进一步降低一氧化碳的产生。

本发明不限于上述的实施方式，能够进行各种变形、应用。以下，对可应用于本发明的上述的实施方式的变形例等进行说明。

在上述实施方式中，对使燃料气体管40的第二喷出口43位于比空气喷嘴31的第一喷出口33稍靠上游侧的位置的例子进行了说明，但燃料气体管40的第二喷出口43的位置只要在空气喷嘴31内即可，例如也可以是空气喷嘴31的流路方向上的中间位置。如果燃料气体管40的第二喷出口43的位置在空气喷嘴31内，则能够在燃料气体管40的前端部(例如包括空气喷嘴31内)产生循环流，能够提高混合效率。

在上述实施方式中，对以包围第二喷出口43的方式形成壁部42的例子进行了说明，但也可以不形成壁部42。即使在该情况下，由于在从第二喷出口43向下方喷出的燃料气体与燃料气体管40的前端部和空气喷嘴31之间产生与燃料气体管40的厚度相当的间隙，因此也能够在空气喷嘴31内产生循环流。

在上述实施方式中的锅炉1中，对燃料为气体(气体燃料)的情况进行了说明。该气体燃料只要是例如天然气、氢气、煤气等气化的燃料，则并不限于此。另外，用于锅炉1的燃料不限于气体燃料，也可以是液体燃料。

在上述实施方式中的锅炉1中，对在直径不同的三个筒部(第一筒部10、第二筒部20、第三筒部30)之间形成第一空气流路51、第二空气流路52、燃料气体流路53的例子进行了说明，但不限于此，第一空气流路51、第二空气流路52、燃料气体流路53也可以由针对每个流路对应地设置的专用的管(pipe)、管道等形成。

应当理解本次公开的实施方式在所有方面是例示性的而非限制性的。本发明的范围并非由上述的说明示出而是由技术方案示出，且意在包含与技术方案等同的含义及范围内的全部变更。

Claims (3)

1.一种燃烧器，其中，

所述燃烧器具备：

第一空气流路，其供燃烧用空气流动；

第二空气流路，其以包围所述第一空气流路的方式被供给燃烧用空气，且在前端具备多个空气喷嘴；

燃料气体流路，其向所述第一空气流路与所述第二空气流路之间供给燃料气体；以及

燃料气体管，其从所述燃料气体流路与所述第二空气流路的连通部向所述空气喷嘴延伸，

所述燃料气体管的喷出口位于比所述空气喷嘴的喷出口靠上游侧的位置。

2.根据权利要求1所述的燃烧器，其中，

在所述燃料气体管上，在到所述燃料气体管的喷出口为止之间的范围内设置有贯通孔。

3.根据权利要求2所述的燃烧器，其中，

所述空气喷嘴是相比于所述第二空气流路中的到所述空气喷嘴为止的部位而截面积缩小的部位，

所述贯通孔设置于与所述空气喷嘴的内表面对置的位置。