CN1807985A - 燃料燃烧用空气口及其制造方法、锅炉及锅炉设备 - Google Patents

Abstract

锅炉具备燃烧器(101)和空气口(100)。空气口(100)是向在炉内(23)利用燃烧器(101)形成的理论空气比以下的不完全燃烧区域供给完全燃烧所必须量的空气的空气口。空气口(100)具备喷出包含空气流的轴向速度成分和朝向中心的速度成分的燃烧用空气的喷嘴机构及改变上述速度成分比的机构。喷嘴机构由具有喷出在空气口的轴向直线前进的一次空气的一次喷嘴(1)，喷出伴随有回旋流的二次空气的二次喷嘴(2)及从上述一次喷嘴的外侧将缩流的空气作为三次空气喷出的三次喷嘴(3)构成。

Description

燃料燃烧用空气口及其制造方法、锅炉及锅炉设备

技术领域

本发明涉及燃料燃烧用空气口及其制造方法、锅炉及锅炉设备以及锅炉设备操作方法和其改造方法。

背景技术

在锅炉等燃烧炉中，需要降低氮氧化物(NOx)的浓度及降低未燃烧部分等，为了满足这样的要求而使用了二次燃烧法。

在燃烧炉内利用燃烧器形成了理论空气比(理论燃料空气量)以下的不完全燃烧区域(可燃气体多的区域)，二次燃烧法是利用设置在燃烧器下游侧的空气口(后侧空气口)向上述不完全燃烧区域的可燃气体供给完全燃烧所必须量的空气的燃烧方式。该燃烧方式可抑制因氧过量而引起的高温燃烧区域而实现低NOx化。所谓理论空气比是指燃烧器空气量和完全燃烧所需的理论燃烧空气量的比为1∶1。

在二次燃烧中，为了实现未燃烧部分的降低，期望实现由燃烧器所形成的不完全燃烧区域的可燃气体和从空气口供给的空气的充分混合。

作为该改进策略，在专利文献1-日本特开2001-355832号公报(见权利要求书及图2)中，在空气口设置有带挡板的导筒，作为空气的喷出方向，形成了与空气口中心平行的气流(一次空气)和在其周围扩大为扇形的气流(二次空气)。这种方式通过扩大整个喷流以实现燃烧炉内的燃烧气体和空气的充分混合。

在专利文献2-日本持开平10-122546号公报(见权利要求书及图1)中，提出了通过使从空气口喷出的空气流收敛(縮流)来使喷流贯穿直到燃烧装置内部的方法。

在这些实例中，使从空气口喷出的空气流的方向性固定。

二次燃烧法的燃烧炉内所形成的不完全燃烧区域和作为后侧空气口所使用的空气口的位置关系根据燃烧炉的形态而有多种多样。因此，期望可对应于不完全燃烧区域的位置而能任意调整空气口的空气喷出方向。

根据上述专利文献1中公开的锅炉设备，可降低燃料NOx及热NOx的浓度。但是，根据燃料的种类，有时燃烧气体中的一氧化碳(以下称CO)的浓度却增加，上述专利文献1不用说没有考虑降低该CO浓度，对于使NOx浓度和CO浓度平衡地降低更未考虑。

发明内容

本发明根据上述要求，其第一目的在于提供一种可根据二次燃烧法的不完全燃烧区域的位置，通过改变从后侧空气口喷出的空气的方向性和形态，从而提高不完全燃烧区域和空气的混合效率的装置。

而且，还提出了可降低空气口的熔渣(灰分)附着及降低空气口的温度上升的装置。

本发明的第二目的在于提供一种可使NOx浓度和CO浓度平衡地降低的锅炉设备。

实现本发明的第一目的的基本结构特征是：在向炉内利用燃烧器所形成的理论空气比以下的不完全燃烧区域供给完全燃烧所必须量的空气的空气口中，具备了喷出包含空气流的轴向速度成分和朝向中心的速度成分的燃烧用空气的喷嘴机构及改变上述速度成分比的机构。

例如，空气喷嘴机构具有喷出在空气口轴向直线前进的一次空气的一次喷嘴，喷出在空气口轴向伴有回旋流前进的二次空气的二次喷嘴，以及将从上述一次喷嘴的外侧向中心的空气作为三次空气喷出的三次喷嘴。而且，改变上述速度成分比的机构由改变上述一次空气、二次空气及三次空气的流量比的机构构成。

本发明的空气口不只适用于空气，供给混合饿排出气体和水的空气的空气口也为适用对象。

本发明为实现上述目的，在具备配备了下述部件的锅炉设备中，即：在具有热交换手段的燃烧炉内供给燃料和空气并使之燃烧的燃料燃烧器，及具有设于该燃料燃烧器的下游侧且将直线前进的空气供给到上述燃烧炉内的直线前进空气喷嘴和将空气作为回旋流供给到上述燃烧炉内的回旋流空气喷嘴和将空气作为缩流供给到上述燃烧炉内的缩流空气喷嘴的后侧空气喷嘴；设有测定上述燃烧炉内的NOx浓度及CO浓度的浓度测定装置及根据该浓度测定装置的测定结果来调整来自上述回旋流空气喷嘴和上述缩流空气喷嘴的空气供给量的流量调整机构。

本发明具有以下效果。

实现本发明的第一目的的空气口适于二次燃烧方式的后侧空气口，且可出色地降低未燃烧部分。特别地，通过在炉内的不完全燃烧区域(可燃气体聚集较多之处)内由后侧空气口喷出具有对应于上述位置的空气流的燃烧促进用的空气可，无论燃烧空间的状态都能有效地降低未燃烧部分。

而且，根据实现本发明第二目的的锅炉设备，可得到能平衡地降低NOx浓度和CO浓度的锅炉设备。

附图说明

图1是表示作为本发明适用对象的二次燃烧方式的锅炉的总体结构图。

图2是表示本发明的空气口的实施例1-1的剖视图(沿图4的A-A线的剖视图)。

图3是省略了上述空气口的一部分的立体图。

图4是从炉内见到的空气口的图。

图5是表示上述空气口出口的流速分布图。

图6是表示炉内空气流动状态和不完全燃烧区域之间关系的模式图。

图7是表示炉内空气流动状态和不完全燃烧区域之间关系的模式图。

图8是表示炉内空气流动状态和不完全燃烧区域之间关系的模式图。

图9是表示本发明的空气口的实施例1-2的剖视图。

图10是从图9的X方向见到的二次喷嘴的后壁和堵孔板的图。

图11是表示上述堵孔板的其它样式图。

图12是表示本发明的空气口的实施例1-3的剖视图。

图13是表示本发明的空气口的实施例1-4的剖视图。

图14是从实施例1-4的空气口的空气喷出与炉内不完全燃烧区域间的关系图。

图15是表示本发明的空气口的实施例1-5的剖视图。

图16是表示本发明的空气口的实施例1-6的剖视图。

图17是沿图16的A-A’线的剖视图。

图18是表示本发明的空气口的实施例1-7的剖视图。

图19是从从炉内方向见到的图18的空气口的图。

图20是表示本发明的空气口的实施例1-8的剖视图。

图21是表示本发明的空气口的实施例1-9的剖视图。

图22是表示本发明的空气口的实施例1-10的剖视图。

图23是表示本发明的空气口的实施例1-11的剖视图。

图24是本发明的一个实施例的过量空气口的剖视图。

图25是本发明的一个实施例的过量空气口的正视图。

图26是本发明的其它实施例的过量空气口的剖视图。

图27是本发明的另一实施例的过量空气口的剖视图。

图28是本发明的另一实施例的过量空气口的正视图。

图29是本发明的又一实施例的过量空气口的剖视图。

图30是本发明的其它实施例的过量空气口的剖视图。

图31是本发明的又一实施例的过量空气口的剖视图。

图32是本发明的再一实施例的过量空气口的剖视图。

图33是表示作为本发明的锅炉设备的一个实施例的烧煤粉的锅炉设备的后喷嘴的侧剖视图。

图34是表示作为本发明的锅炉设备的一个实施例的烧煤粉的锅炉设备的方框图。

图35是表示作为本发明的锅炉设备的一个实施例的烧煤粉的锅炉设备的燃烧炉的正剖视图。

图36是沿图2的A-A线的横剖视图。

图37是表示图4的空气喷出状态的其它实例的横剖视图。

图38是改造已有的锅炉设备、作为本发明的锅炉设备的后侧空气喷嘴的横剖视图。

图39是表示随着煤粉的种类(燃料比)变化的NOx浓度和CO浓度的关系的线图。

图40是表示本发明的烧煤粉的锅炉设备的NOx浓度和CO浓度的测定和降低对策的顺序的流程图。

图41是表示根据图40所示的流程降低CO浓度的顺序的说明图。

图42是表示根据图40所示的流程降低NOx浓度的顺序的说明图。

图43是表示本发明的锅炉设备的一个实施例的烧煤粉的锅炉设备的燃烧路径的概要侧视图。

图44是表示图43的燃烧器和后侧空气喷嘴的配置的放大正视图。

图45是沿图43的A-A线的放大横剖俯视图。

图46是燃烧炉内的氧浓度的分布图。

图47是表示图43的第一变形例的与图44相当的图。

图48是燃烧炉内和燃烧气体温度的分布图。

图49是表示图43的第二变形例的与图44相当的图。

图50是表示图43的第三变形例的与图49相当的图。

图51是表示图43的第四变形例的与图49相当的图。

图52是燃烧炉高度和燃烧气体温度的分布图。

图53是表示图43的第五变形例的与图51相当的图。

图54是实施例5-1的后侧空气口的构造的剖视图。

图55是实施例5-2的后侧空气口的构造的剖视图。

图56是不设散热窗的后侧空气口的灰分附着状况图。

图57是设有散热窗的后侧空气口(实施例5-1)的灰分附着状况图。

图58是直流型喷嘴和缩流型喷嘴的混合效果比较图。

图59(A)-图59(C)是喷嘴出口部的流速分布。

具体实施方式

下面将使用附图说明本发明的空气口及其使用方法。

首先，使用图1说明使用本发明的空气口的二次燃烧方式的锅炉。

图1表示锅炉的总体结构。

锅炉的炉膛113中，在炉壁下部相对地配置有多个燃烧器101，且在燃烧器设置处上方相对地配置有多个空气口100。燃烧器101向炉内的火焰区域喷射理论空气比以下(例如0.8)的混合气，在炉内形成不完全燃烧的区域。空气口100向不完全燃烧区域的可燃气体供给完全燃烧所必须量的空气以实现促进燃烧。

供给燃烧器101的燃料有煤炭、油、燃气等。燃烧用的全部空气量由空气供给系统管理，并将该空气量分配给燃烧器101和空气口100。具体地，从鼓风机114供给的空气经由空气供给管道108分叉为空气口侧的空气供给管道112和燃烧器侧的空气供给管道111，被导入到空气口100的风箱103和燃烧器101的风箱104。流量分配由空气口侧的气门110及燃烧器侧的气门109调整。控制鼓风机114的输出以使全部空气流量为指定排出气体的氧浓度值。

向燃烧器101供给来自空气供给管道111的理论空气比以下的空气，且从燃料供给管道107供给燃料。作为燃料，在供给煤炭时，可用气流输送煤炭。从燃烧器101喷出到炉内(燃烧空间)23的混合气由于少于完全燃烧所需的空气量，因而进行不完全燃烧，可在这时还原NOx。由于不完全燃烧，所以在燃烧器下游形成可燃气体流200。

将经过空气供给管道112而进入空气口100侧的风箱103的空气分配给下述空气口100的一次喷嘴、二次喷嘴及三次喷嘴并供给到炉内23的可燃气体流(不完全燃烧区域)200。该空气与可燃气体流200混合并进行完全燃烧，且成为燃烧气体106并流到出口。

105是配置于锅炉壁面的锅炉水管。

其次，用下面的实施例来说明适用于上述锅炉的本发明的空气口的样式。

(实施例1-1)

图2是表示了本发明的空气口的实施例1的剖视图(图4的A-A’剖视图)，图3是省略了其一部分的立体图，图4是表示从炉内见到的空气口的图。图5是表示空气口出口的流速图。图6、7、8是表示炉内23内的空气流动状态和不完全燃烧区域(即可燃气体较多之处)的关系的模式图。

空气口100被配置于风箱103内。空气口的空气喷嘴机构具有一次喷嘴1，将沿一次喷嘴外周的回旋流的空气作为二次空气喷出的二次喷嘴2，以及将从一次喷嘴1的外侧向空气口的中心线流动的空气作为三次空气喷出的三次喷嘴3。

一次喷嘴1、二次喷嘴2、三次喷嘴3为同轴的喷嘴构造，一次喷嘴1位于中心部，其外侧为二次喷嘴2，再外侧为三次喷嘴3。

一次喷嘴1呈直管状，在前端具有空气喷出口1A，在后端具有空气吸入口1B。一次气门5通过调整空气吸入口1B的开口面积来调整一次空气流量。一次喷嘴将与空气口中心线平行的直线前进流动的空气作为一次空气喷出。空气吸入口1B的开口面积通过使一次气门5在一次喷嘴1外周上滑动来改变。

二次喷嘴2在其后端侧具有环状的空气吸入口2B，且在二次喷嘴内周和一次喷嘴外周之间形成有截面形状为环状的二次空气通道2’。从空气吸入口2B流入的二次空气10由二次空气节气门(偏转板)7施加旋转力，并伴随着沿一次喷嘴1外周的回旋流从二次喷嘴出口(前端)2A喷出。二次喷嘴2的空气吸入口2B的开口面积可通过使环状的二次气门6在轴向滑动来改变，从而调整二次空气流量。二次空气节气门7安装于二次空气吸入口2B中从而可通过支轴7A来改变其偏转角，并在二次空气吸入口2B的圆周方向上配置有多个。通过改变二次空气节气门7的偏转角，从而可改变对二次空气施加的旋转力。

三次喷嘴3具有圆锥形的前壁301和与该前壁相对配置的圆锥形后壁302，在该前壁和后壁之间形成有三次喷嘴的圆锥形空气通道3’。三次喷嘴3的空气吸入口3B呈环状，其开口面积可通过使环状的三次气门8在空气口的轴向上滑动来改变，从而调整三次空气流量。前壁301和后壁302通过配置于空气吸入口3B的多个连接板4相结合。三次喷嘴3的出口3A连接于二次喷嘴2的前端，三次空气11和二次空气10如箭头12所示合并流入(喷出到)炉内。

这里，二次空气10向与空气口中心线平行的方向喷出，并且还由二次空气节气门7施以旋转力。另一方面，三次喷嘴3由于向空气口中心方向倾斜(向内)，因而三次空气11是适于形成在空气口中心线方向上集中的缩流的构造。通过改变二次空气10和三次空气11的流量，则可调整二次空气10和三次空气11汇合后的方向。

例如，如果设三次空气11的流量为0，则二次空气10和三次空气11汇合后的空气12的向内的速度成分(朝向空气流中心的速度成分)为0。而且，如果设二次空气10的流量为0，则空气12由于为三次空气所占据，因而向内的速度成分增加并在三次喷嘴的方向上(向斜内)喷出。通过空气12的喷出方向的调整，可使炉内不均匀的空气不足的未燃气体区域和空气适当地混合并可降低未燃烧部分。再有，也可通过二次空气的旋转强度来调整混合状态。

为了调整空气口的一次、二次及三次的空气流量比而使用了一次气门5、二次气门6、三次气门8。

图5表示本实施例的空气口的空气流速分布。

图5(1)是从空气口喷射的空气流12的轴向流速(速度成分)。图5(2)是朝向相同空气流12的中心的流速(速度成分)，这里称为中心方向流速。图5(3)是相同空气流12的旋转方向的流速(速度成分)，这里称为回旋流速。图5(1)-(3)的纵轴表示各流速，横轴表示从空气口中心到外径的距离。横轴上表示了一次喷嘴直径和二次喷嘴直径的位置。

在图5(1)-(3)中，实线A是使用一次空气和二次空气但不使用三次空气的情况。而且，将二次空气节气门的旋转设定得较弱。这时，空气流12作为整体其直线前进成分(轴向流速)较强，另外，直线前进的空气流在从空气口12中心到其外径方向上大体均匀地分布。

这样的空气如图6所示从空气口直线前进并到达炉内(燃烧空间)23的中央。因此，如图6所示，在炉内23的中心，当相对的空气口之间存在较多的可燃气体流(不完全燃烧区域)时，可将来自空气口12的空气有效率地供给该区域。

在图5(1)-(3)中，虚线B是不使用三次空气并降低一次空气流量增加二次空气流量的情况。而且，由于将二次空气节气门7所产生的空气旋转力设定得较强，所以空气流12的直线前进成分较弱而旋转力(回旋流速)较强。如图5(3)所示，回旋流速集中于二次喷嘴出口直径附近。而且，如图5(1)所示，在该情况下，轴向流速中的流动较快的区域集中于一次喷嘴出口和二次喷嘴出口。这种情况下，如图7所示形成了喷流的展开大的流动。如图7所示，该情况下，可在炉内23的中央附近且从连接相对的空气口100的中心向左右远离的位置向可燃气体多的地方(不完全燃烧区域)34有效地供给空气。

在图5(1)-(3)中，粗线C是降低一、二次空气流量且增加三次空气流量的情况。以提高中心方向的流速(向内速度成分)来代替没有旋转速度。因此，在空气口100的下游，可从其周围将气体卷入。这种情况，如图8所示，在相邻的空气口100之间，当离壁近的地方有不完全燃烧区域34时，可将该区域34的可燃气体卷入到来自空气口的空气流中。因此，促进了可燃气体和空气的混合。三次空气11需要以适于卷入可燃气体的向内的角度喷出。这种向内的角度以设定为约从20°到45°的范围为宜。如果角度太小，则则卷入的气体少而没有效果。如果角度太大，则扰动(乱れ)增大而不能稳定地形成汇合后的二次空气和三次空气的气流12。

可燃气体多的地方因煤炭的燃料比、粒径、燃烧器的空气比、燃烧器的样式、炉膛形状而不同。而且，即使在炉膛内，在中心和在外侧也不同。如图5(1)-(3)的A、B、C，如果可改变空气的流动方向(速度成分)之比，即使可燃气体多的地方变化，也可经常保持未燃烧部分低的状态。

如果改变一次、二次、三次空气的流量比，有时在空气口内局部地形成空气不流动的地方。这种地方可考虑利用来自燃烧空间的辐射热来使温度上升。因此，可使这种地方的空气口部件能耐高温。例如，在一次、二次空气少的情况下，一次喷嘴1的前端的温度变高。因此，这里使用能耐高温的材料。而且，当一次喷嘴1离燃烧空间23近时，由于观察火焰的视角变大而使辐射强度增强，所以可将一次喷嘴的前端的长度做得比其它喷嘴短。

煤炭、重油等燃料中往往含有灰分。这时，如果增加三次空气流量以使空气流12集中到中心方向，形成所谓的缩流，则高温的燃烧气体中所熔融的灰分附着于空气口出口的水管14附近。如果灰分的附着增加并形成熔渣时，则有可能妨碍空气流动，或者由于熔渣落下而对水管产生损伤。这种情况下，可通过在熔渣较小时减小三次空气的流量并增加二次空气的流量以降低熔渣的温度，可以产生热应力而将其剥落。熔渣的成长情况可用传感器监测，只要其成长就自动增加二次空气的流量，其运用很方便。作为这样的传感器，可考虑使用检测随着熔渣的成长而视野受到限制的光传感器。

再有，现有的空气口仅由一次喷嘴1、二次喷嘴2构成的居多，而且，将一次喷嘴1、二次喷嘴2的流量比固定。

将这种已有空气口制品改造成本发明的空气口的方法很简单。以下列举采用了这样的改造的空气口制造方法的三个实例：

(1)切除二次喷嘴2的前端部分。接着，将事先做成的三次喷嘴3的出口侧焊接于二次喷嘴上。

(2)切除已有制品的二次喷嘴。将本发明所使用的二次喷嘴和三次喷嘴做成一体的部件焊接于切除了上述二次喷嘴的已有的一次喷嘴上。(

(3)将已有制品的空气口的喷嘴全部切除，并将新的一、二、三次喷嘴焊接到风箱的壁面上。

实施例1-2

图9是表示了本发明的空气口100的实施例1-2的剖视图。

与实施例1-1的不同点是：在一次喷嘴1的外周和二次喷嘴2的内周之间设有通过从外部操作手柄21可在轴向上移动的可动套管15。而且，设有可与可动套管15一体地移动的可动套管16。即，可动套管为双层构造。

可动套管15、16通过连接部件18互相连接，并可通过导辊17在轴向上移动。可动套管15在二次喷嘴2的内周被导引且在轴向上可移动，一方面，可动套管16在一次喷嘴1的外周被导引且可移动。

由于可动套管15成为二次喷嘴2的壁面的一部分，而可动套管16则成为一次喷嘴1的壁面的一部分，所以具有调整喷嘴长度的功能，故也被称为喷嘴调整部件。导辊17设于可动套管15、16或一次喷嘴1、二次喷嘴2的任一件上以使可动套管的移动顺畅。

例如，在用三次气门8来增大三次空气11的流量的情况下，将可动喷嘴15移动到图9所示的位置(增大三次喷嘴3的出口面积的位置)。

拧动三次气门8以减小三次空气11的流量，另一方面，利用二次气门6扩大二次空气吸入口2B以增加二次空气10并增强二次节气门7的旋转强度时，则空气有可能进入到三次喷嘴3的风道中。而且，有可能不能稳定地保持回旋流。为了消除这种不良现象，在本实施例中，通过使可动喷嘴15在炉内侧移动，从而做成以可动喷嘴15关闭三次喷嘴出口3A。即，三次喷嘴的流道截面积变小。这里，在三次空气流量为零的情况下，完全关闭三次喷嘴出口3A，在三次空气流量为零的情况下，关闭三次喷嘴出口3A的大部分且使出口3A保持几分开口的状态。

而且，如图9所示的状态，即在三次空气量大而一、二次空气流量小的情况下，一次喷嘴1的前端温度有可能增高。因此，与实施例1相比，一次喷嘴变短。于是，在没有三次空气11流入的情况下，一次喷嘴一短，且什么都不考虑，则在空气口内一次、二次空气有可能混合。但是，在本实施例中，在这种情况下，由于可动套管(喷嘴调整部件)16移动到空气口的出口部附近，所以这起到了作为一次喷嘴的延长壁面的功能，且可防止空气口内的一次、二次空气的混合。

为了从风箱外壁13的外侧移动操作喷嘴调整部件15、16，操作手柄21通过杆20与喷嘴调整部件的一个连接。喷嘴调整部件15和16可根据需要只采用其中的任一个。

可动套管(可动喷嘴)由于移动到燃烧空间附近，所以温度易于增高。因此，具有活动变和烧坏的可能性。在这样的情况下，为了能单地更换可动套管15、16，可预先设置取出口27以便将可动喷嘴拔出。取出口27设于二次喷嘴2的后壁202上，除了更换可动喷嘴之外用堵孔板27A封闭。在更换时，在一次气门5成为障碍的情况下，可取下气门5。

图10是从图9的X方向见到的二次喷嘴2的后壁202和堵孔板27A的图。如该图所示，堵孔板27A是在圆周方向上被分割为多个(例如分成四个)的环状件。在本实例中，使堵孔板27A的各分割部分的圆周方向两端203从板面垂直竖起，通过将该端部203与相邻分割部分的端部203对齐并用螺钉204连接而将各分割部分结合。

图11表示堵孔板27A的其它样式。本实例也将堵孔板27分成多个。这些分割部分通过204而直接安装于二次喷嘴2的后壁202上。

实施例1-3

图12是表示了本发明的空气口的实施例1-3的剖视图。

虽然本实例也设有可动套管(可动喷嘴：喷嘴调整部件)15、16，但与实施例1-2有以下几点不同。在本实例中，构成三次喷嘴3的圆锥形的前壁301及后壁302之中，后壁302可在轴向上滑动。通过该后壁302的滑动可改变三次喷嘴的出口3A的开口面积。在本实例中，后壁302与二次喷嘴2的可动套管15结合为一体，且通过可动套管15的移动操作后壁302也可同时移动。前壁301被固定支撑于风箱13内。

即使在本实施例中，在减小三次空气11的流量(含零流量)并增大二次空气流量的情况下，也将可动套管15移动到靠近炉内23处。通过该套管移动，后壁302移动以使三次喷嘴的出口3A变窄。因此，可防止二次空气(旋转空气)流入三次喷嘴3侧。这样，由于不会产生三次喷嘴的风道3’的扰乱，所以可降低压力损失。而且，由于三次空气11通常沿壁面流动，所以可促进整体的热传递。

可动套管15和三次喷嘴的后壁302通过辐射状地配置的导热板26连接。如果二次或三次空气中的任一种流过，则可动套管15和三次喷嘴的后壁302被冷却。而且，通过通常使用连接可动套管(二次喷嘴零件)15和可动套管(一次喷嘴零件)16之间的部件18，可提高可动套管间的传热，还能降低可动套管16的温度。

实施例1-4

图13是表示了本发明的空气口的实施例1-4的剖视图。

除实施例1-1以外，在本实施例中，在三次喷嘴的空气吸入口3B中设置有用于对三次空气施加旋转力的空气节气门22。空气节气门22的构造与已述的二次空气节气门22相同，其偏转角通过支轴22B支撑使其可改变，且在空气吸入口3B的圆周方向上配设多个。

通过使三次空气11伴随着旋转力缩流，可在卷入空气口附近的可燃性气体34的同时，用旋转力扩大喷流并在炉内23的中央附近对位于空气口间的可燃性气体34供给从空气口喷出的空气12。图14表示该状态。

空气口100的出口部形成有与空气口的轴线平行的直管部110。该直管部110具有对空气口出口的水管14连接部附近的空气流进行整流的功能。当三次喷嘴外壁301和水管14的连接部呈较陡的角度时，则存在连接部应力增大的情况和气流急剧剥离而产生扰乱的情况。在这种情况下，通过采用本形状可避免上述问题。

而且，在本实施例中，改变三次喷嘴的前壁301和后壁302的倾角(锥角)的角度而扩大靠近三次空气吸入口3B之处的截面积。这样一来，可降低三次空气吸入口3B的压力损失，并可提高缩流效果。

实施例1-5

图15是表示了本发明的空气口的实施例1-5的剖视图。

在该实施例中，与已述实施例相同，除了改变一次空气、二次空气、三次空气的流量比的机构外，还添加有用于冷却一次喷嘴1的构造。

将靠近一次喷嘴(一次风道)1的出口侧的外周和靠近二次喷嘴(二次风道)2的出口侧的内周用多个辐射状配置的导热板32连接，并通过该导热板32将一次喷嘴的热传导给二次喷嘴。而且，用导热板26将二次喷嘴2的热传导给三次喷嘴3的内壁301。

根据这种结构，如果一次、二次、三次空气中的任一种流过，则可冷却全部喷嘴。

再有，在本实施例中，即使一次空气的流量少，为了能冷却一次喷嘴1，也在一次喷嘴的风道的一部分上设置了一次冷却喷嘴36。例如，一次冷却喷嘴36具有其冷却用空气的吸入口36A邻近一次空气吸入口1B设置，冷却空气沿一次喷嘴1的风道内壁流动的风道。当通过拧动一次气门24来降低一次空气流量时，则空气只能流到一次冷却喷嘴中。在一次喷嘴1的附近，通过以高速喷出少量空气而提高一次喷嘴的冷却效果。

实施例1-6

图16、17是表示了本发明的空气口的实施例1-6的剖视图。

在该实施例中，将二次喷嘴2的风道分割成具有三次喷嘴3一侧的风道230和具有空气吸入口2B一侧的风道231，且使其中前者的风道230在圆周方向上可旋转地与后者的风道231配合。

在风道230的外周上设有成为二次喷嘴旋转机构的零件的齿轮28，该齿轮28与动力传递齿轮29啮合。当操作设于风箱外壁13上的旋转手柄31时，则通过作为动力传递部件的万向节30及动力传递齿轮29、齿轮28而使风道230绕轴旋转。风道230的结构为，在其前端一部分230’上设有左右对称的切口230A和230B(参照图17)，且利用该切口以外的壁面局部地封闭三次喷嘴3的出口3A。三次空气11通过该切口230A、230B喷出。因此，通过使二次喷嘴的风道230旋转可改变三次喷嘴3的三次空气的喷出位置。在本实施例中，风道230和三次喷嘴3的后壁302用焊接等结合为一体，使后壁302与风道230一同旋转。

根据本发明，通过将三次喷嘴的风道230配置于图17中的位置，则可只对三次喷嘴3的左右进行缩流，且可只卷入左右的可燃气体。该情况下，由于不从三次喷嘴的上下吸入可燃气体，所以可节约吸入的能量。而且，在只打算从上下吸入的情况下，只要将风道320从图17的位置旋转90度即可。

实施例1-7

图18是表示了本发明的空气口的实施例1-7的剖视图，图19是从炉内方向对其观察的图。

在该实施例中，与其它实施例不同之点在于将三次喷嘴3的设置位置完全设置在二次喷嘴2的外侧。三次喷嘴出口3A和二次喷嘴出口2A都朝向炉内23。即，虽然在直到目前为止上述的实施例中，从三次喷嘴出口3A喷出的三次空气11和从二次喷嘴出口2A喷出的空气10在空气口100内已汇合，但是在本实施例中，却做成三次空气11和二次空气10在炉内12汇合的构造。

采用这样的构造也可得到与到目前为止的实施例相同的效果。而且，如果用该方法，即使增强二次空气的旋转，进入到三次喷嘴中的可能性也很小。

但是，三次喷嘴的内壁可从燃烧空间观察到，可以认为这里的温度因辐射热而上升。因此，需要确保三次空气的流量仅为经常抑制三次喷嘴温度上升所需的流量。而且，如果在二次喷嘴和三次喷嘴之间设置导热板26以使而是二次空气流动，则可使三次喷嘴内壁的温度下降。

实施例1-8

图20是表示了本发明的空气口的实施例1-8的剖视图，且是从空气口出口侧将到的正视图。剖视图与图18相同。与实施例1-6不同点为三次喷嘴不为圆锥形，且将其配置于二次喷嘴2的上下。即，三次喷嘴3由分离式的两个喷嘴构成。在该实施例中，使三次空气从二次空气的上下两处喷出，且三次空气和二次空气在炉内汇合。采用这种结构也可调整直线前进流和缩流。

实施例1-9

图21是表示了本发明的空气口的实施例1-9的剖视图。在该实施例中，除了实施例1的构造外，在一次喷嘴1内设置有一次空气隔断板37。而且，一次空气隔断板37做成可用手柄21通过杆210在一次喷嘴内的轴向移动。

当使一次空气隔断板37后退到与风箱外壁13接触时，则空气口100为与实施例1大体相同的构造。

当使一次空气隔断板37移动到一次喷嘴1的出口1A时，则可使少量的一次空气从一次空气隔断板37和一次空气喷嘴内壁之间喷出，且可冷却一次喷嘴。一次空气隔断板37的温度有可能因辐射受阻而增高。因此，可使用耐火砖和陶瓷等耐高温材料。而且，如图21所示，当在隔断板37上设有一次空气流动的孔37A时，则可冷却隔断板37。再有，该板37也可以起到使二、三次空气或来自炉内23的燃烧气体不会混入到一次空气内的作用。

实施例1-10

图22是表示了本发明的空气口的实施例1-10的剖视图。

在该实施例中，与到目前为止上述的实施例的不同点是没有一次喷嘴。二次喷嘴2具有作为将实施例1的一次喷嘴和二次喷嘴合起来的喷嘴的功能。虽然节气门7不是必须的，但是可用于通过旋转以使燃烧空间的流动状态适当。在该实例中，虽然表示了没有图2的一次喷嘴的情况，但是在图13的空气口中，在省略了一次喷嘴的情况下，也可成为同样的构造。

实施例1-11

图23是表示了本发明的空气口的实施例1-11的剖视图。

在该实施例中，没有到目前为止上述的实施例中的一次喷嘴，而由二次喷嘴2和三次喷嘴3构成。严格来说，其由第一喷嘴2和第二喷嘴3构成，第一喷嘴2的空气成为回旋流并在喷嘴轴向上喷出，第二喷嘴3成为缩流并与第一喷嘴2的回旋流汇合。这里，与其它实施例同样，将喷嘴2称为二次喷嘴，将喷嘴3称为三次喷嘴。二次喷嘴2中装有纺锤形的物体38，使其可在喷嘴2的轴向(前后)移动。二次喷嘴2做成通道截面积随着朝向出口2A而逐渐变窄的前端细的形状。因此，当使纺锤形物体38向炉内(燃烧空间)23的方向移动(前进)时，则流道面积变大，二次空气易于流动。这样，由于纺锤形的物体38具有调整流量的功能，所以即使没有二次气门6也可获得同样效果。而且，由于纺锤形的物体的温度有可能上升，所以理想的是使用耐高温的材料。

实施例2-1

二次燃烧法中，在从过量空气口(オ一バエァポ一ト)供给过量空气(オ一バエア)时，将炉内的气体卷入并形成并行气体流。由于过量空气口附近的燃烧空间的气体为1500℃左右，所以燃料中所含的灰分已熔融。含有该熔融灰分的并行气体冲击到过量空气口的出口或其附近的壁面，并行气体中所含的熔融灰分在壁面固化并附着而形成熔渣。当灰分附着在过量空气口的出口时，则过量空气的流动变化并对二次燃烧产生影响。而且，可引起由熔渣的落下而导致的水管的损伤以及熔渣漏斗的堵塞。

在本发明中，设有密封介质供给机构以供给密封介质并用密封介质密封过量空气口的出口附近，从而使并行气体不会冲击过量空气口的出口附近。这时，如果密封介质的温度低，且在灰分的熔融温度以下，则可使并行气体中的熔融灰分固化并降低附着在壁面上的灰成分。由于过量空气口的出口的流道扩大部是高温气体最易冲击之处，所以理想的是向这里供给密封介质。密封介质可用空气、排出气体、水、蒸汽或它们的混合物。

下面，使用附图说明本发明的过量空气口，但并不限定于以下的实施例。

图24是表示了本发明的过量空气口22的一个实施例的剖视图，是沿图25的A-A线的剖视图。图25是从燃烧空间15侧见到的过量空气口22的图。在图24所示的过量空气口中，空气分成一次喷嘴1和直线前进二次喷嘴2进行供给。从一次喷嘴供给的一次空气9是直线前进气流。从直线前进二次喷嘴2供给的直线前进二次空气10可用直线前进二次空气节气门7来调整旋转的强度。一次空气和二次空气的流量的调整与燃烧空间15的燃烧状态相匹配。一次空气和二次空气的流量分配可通过调整一次空气气门5和直线前进二次空气气门6来控制。在过量空气口22的出口设有流道扩大部32。这是为了通过使过量空气口22和水管14顺利地连接，以便于制造的同时能抑制应力的产生。

在直线前进二次空气进入燃烧空间15时，将炉内的气体卷入并形成了并行气体流17。该并行气体流17的流动冲击流道扩大部32。由于并行气体流17中含苞欲放有熔融灰分，所以熔融灰分有可能附着到流道扩大部并固化。在本实施例中，设有密封介质供给机构以从该流道扩大部供给密封介质16。图24中，作为密封介质供给机构，表示了密封口20。而且，图24中，虽将密封口20设置于流道扩大部32的大致中央，但也可以不一定在中央。在将密封口20设置于中央的情况下，灰分附着并而形成大的熔渣的情况较少。

当使过量空气口22的空气分叉并使之成为密封介质16时，则可使过量空气口的构造简单。当使用排出气体、水或蒸汽作为密封介质时，则可降低直线前进二次空气10外侧的氧浓度，且可增加气体的比热。在氧浓度低且比热高的情况下，可降低燃烧温度，降低热NOx的产生。如图25所示，具备多个密封口20，且从各密封口喷出密封介质16。口与口之间设置有水管的焊接部21以防止水管的变形。图25中，虽然密封口20被设置成从同一列的水管之间喷射密封介质，但也可以是不同列。由于焊接部21难以冷却，所以可使用导热率高的金属以降低温度。而且，可在焊接部21的与燃烧空间相反一侧的面上设置翅片以增加冷却面积。

实施例2-2

图26表示过量空气口的其它实施例。图24所示的过量空气口可调整直线前进气流和回旋流。在图26所示的实例中，由于缩流三次喷嘴内壁3和缩流三次喷嘴外壁4朝向喷嘴的内侧，所以在过量空气口22的出口成为缩流并喷出。缩流的场合，增加了并行气体17、18、19的量并增加了附着到壁上的熔融灰成分。即使在该情况下，通过设置本发明的密封口20以喷出密封介质16，也可降低灰分的附着。

再有，可根据灰分附着的状况来改变过量空气口的运用。例如，用传感器31测定灰分的附着量。这时，可使用测定辐射强度的传感器。在灰分附着量增加的情况下，关闭缩流三次空气气门8以降低缩流三次空气11的流量。由于汇合后的二次空气的气流12向外，所以可降低并行气体量并可减少灰分附着。再有，通过关闭直线前进二次空气节气门7，可增强旋转而降低并行气体量。而且，当关闭一次空气气门5、直线前进而次空气气门6及缩流二次空气气门8时，则可提高风箱13内的压力，增加密封介质16的量。在灰分附着量增加的情况下可进行这样的操作。

实施例2-3

图27表示过量空气口的又一实施例。虽然基本构造与实施例2-2相同，但在过量空气口的出口部设置有耐火材料23。当有耐火材料23时，由于不能将空气供给到扩大部，所以将密封口20延长到耐火材料的前面。

通过采用这种结构，不但可减少灰分附着，还可冷却耐火材料。

实施例2-4

图27是本发明的过量空气口的其它实例，表示沿图28的A-A线的剖视图。图28表示从燃烧空间15见到的过量空气口。该实施例在用空气以外的介质来防止灰分附着时是有效的。为了供给空气以外的介质，从密封介质供给管26向储存箱24供给密封介质25，并从密封口20供给密封介质16。通过使用储存箱24可均匀地从密封口20供给密封介质16。在使用水和蒸汽作为密封介质的情况下，可在密封口20的前端部分设置喷射器。通过更换喷射器可改变喷射的方向、流量等。再有，对每个喷射器通过改变其规格，也可增加灰分附着多的地方的流量。而且，通过提高密封介质的供给压力，能以高流速供给密封介质且可防止灰分的附着。

实施例2-5

图29表示本发明的其它实例的过量空气口的剖视图。在该实施例中，密封介质供给机构的构成零件具备密封介质用风箱27和密封介质用气门28。密封介质的最佳流量根据煤炭种类、载荷等的运用状态进行变化。这时，通过调整密封介质用气门28，可变更为最佳流量。例如，在使用灰分的熔点低的煤炭的情况下，由于灰分附着增加，所以增加密封介质量。

实施例2-6

图30表示本发明的其它实例的过量空气口的剖视图。在该实施例中，过量空气口的流道扩大部32全部由耐火材料23形成。在采用这种结构的情况下，流道扩大部的表面温度增高而灰分易于附着。当从该部分供给密封介质时，则可利用密封介质来降低灰分附着。再有，在本实施例中，将密封口20的出口位置作为靠近燃烧空间的位置。在实施例2-1至2-5中，在并行气体多的情况下，与流道扩大部的密封口相比，灰分虽有可能附着于燃烧空间侧，但在该实施例中可降低灰分附着的可能性。

实施例2-7

图31表示本发明的其它实例的过量空气口的剖视图。在该实施例中，从朝向燃烧空间15的密封口30也供给密封介质29。由于密封介质29并行并到达过量空气口的扩大部，所以咳提高防止灰分向扩大部附着的效果。

实施例2-8

图32表示本发明的其它实例的过量空气口的剖视图。在该实施例中，在密封口20的前端设有两个喷射孔，密封介质16沿过量空气口的流道扩大部的壁面流动。这样，通过在一个口中设有向多个方向喷射的孔，可减少灰分附着之处。

实施例3-1

通常，如果在空气不足的状态下使用燃料燃烧器，虽然可抑制燃烧气体中的NOx的产生，但反而生成CO。对于燃料的不完全燃烧气体和作为已生成的可燃性气体的CO气体，后侧空气喷嘴通过使其有效地与空气混合并使之燃烧而抑制CO的生成。但是，对于不完全燃烧气体，当快速与来自后侧空气喷嘴的空气混合时，则不完全燃烧气体急剧地燃烧，使燃烧气体的温度上升从而将生成热NOx。为了抑制该热NOx的生成，对于不完全燃烧气体，必须使其与来自后侧空气喷嘴的空气缓慢的混合。

因此，为了平衡地抑制NOx和CO的生成并使NOx和CO的浓度增加降低，必须对不完全燃烧气体缓慢地混合来自后侧空气喷嘴的空气的同时，使现完全混合，因此，缓慢的混合用回旋流供给空气，而完全的混合用缩流供给空气。

再有，NOx和CO的生成因燃料种类而异。例如，对于褐煤和次烟煤生成的煤粉，由于挥发成分多虽易于生成CO，但由于发热量小，因而燃烧气体温度低且难以生成Nox；另一方面，对于烟煤和无烟煤生成的煤粉，虽然挥发成分少而难以生成CO，但由于发热量大，因而燃烧气体温度高而易于生成NOx。

因此，通过利用来自后侧空气喷嘴的回旋流和缩流来调整空气的供给量以达到平衡地供给，对于多种燃料可平衡地抑制NOx和CO的生成。

但是，虽然运用上述后侧空气喷嘴使其在NOx浓度高的情况下增大回旋流的空气的供给量，而在CO浓度高的情况下增大缩流的空气的供给量；但是，通过测定燃烧炉出口的NOx浓度和CO浓度，进而测定燃烧炉出口的上游侧及后侧空气喷嘴下游侧的CO浓度，从而对这些空气的供给量进行自动调整。

而且，在上述后侧空气喷嘴在燃烧炉的相对的壁面上排列有多个使其与燃烧气体的流出方向正交的的情况下，在同一壁面上排列的相邻的后侧空气喷嘴之间及与排列的后侧空气喷嘴的端部相邻的空间部分中，产生不完全燃烧气体和来自后侧空气喷嘴的空气没充分混合的区域。因此，在测定燃烧炉出口的CO浓度并且CO浓度高的情况下，通过从所排列的后侧空气喷嘴的端部向中央部依次加大缩流的空气的供给量来抑制CO浓度；而在NOx浓度高的情况下，通过从所排列的后侧空气喷嘴的中央部向端部依次加大回旋流的空气的供给量来抑制NOx浓度。同样地，通过测定配置在燃烧炉出口的上游侧的后侧空气喷嘴的端部附近的CO浓度，则可调整缩流的空气供给量而有效地抑制CO浓度。

此外，对于已有的锅炉设备，可在燃烧炉壁面上配置多个具有用回旋流供给空气的回旋流空气喷嘴的后侧空气喷嘴。在这样的锅炉设备中，通过在所配置的多个后侧空气喷嘴的至少位于端部上的后侧空气喷嘴上，增加安装与回旋流空气喷嘴同心且能供给缩流的空气的缩流空气喷嘴，并将来自缩流空气喷嘴的空气供给量设定成比回旋流空气喷嘴多，从而可用最少的改造费用来降低CO浓度。

再有，近年来，由于通过锅炉设备的解析可高精度地确定回旋流或缩流的空气供给量，所以，将通过在锅炉设备的使用计划时，即，根据燃料的更换和热负荷变化计划所确定的时刻的解析所得到的空气供给量作为实际运转时的基准条件，然后，根据在实际运转时产生的NOx浓度和CO浓度的实测值通过对各空气供给量进行微调，便可迅速地对应NOx浓度和CO浓度的变化。

下面根据图33-图35所示的烧煤粉的锅炉设备来说明本发明的锅炉设备的一个实施例。

烧煤粉的锅炉设备1001具备：纵向设置具有矩形截面的燃烧炉1002，在该燃烧炉1002的矩形截面的相对壁面1002A和1002B的各自的上下方向上，以多段方式在与上下方向正交的横向上并排设置了多个燃烧器1003，在与这些燃烧器1003的下游侧的上述相对壁面1002A和1002B的上下方向(燃烧气体的流出方向)正交的横向上并排设置了多个后侧空气喷嘴1004，在燃烧炉出口1002C附近设置的作为浓度测定装置的第一浓度测定装置1005，在燃烧炉出口1002C的上游侧及后侧空气喷嘴1004的下游侧设置的第二浓度测定装置1006，对来自该第一及第二浓度测定装置1005和1006的测定值进行运算并发出指令的控制装置1007，调整来自上述后侧空气喷嘴1004的回旋流和缩流的空气供给量的空气流量调整机构1008，根据来自上述控制装置1007的指令驱动该空气流量调整机构1008的调整机构驱动装置1009。而且，这些控制装置1007和空气流量调整机构1008及调整机构驱动装置1009构成了根据本发明的浓度测定装置的测定结果调整来自上述后侧空气喷嘴1004的回旋流和缩流的空气供给量的流量调整机构。

上述燃烧炉1002中设有作为与燃烧气体进行热交换的热交换手段(未图示)的蒸汽发生装置(未图示)，将由该蒸汽发生装置所得到的蒸汽供给到未图示的例如蒸汽轮机以对其进行旋转驱动。

上述燃烧器1003喷出煤粉和空气并使之燃烧，其位于燃烧炉1002的外壁侧并与上述后侧空气喷嘴1004一起被图33所示的共同的通风箱1010包围。

上述后侧空气喷嘴1004，其细节如图33所示，在中心部设有与上述燃烧炉1002的相对壁面1002A和1002B正交并开口且喷出直线前进的空气a的作为第一空气喷嘴的直线前进空气喷嘴1011，其具有：在该直线前进空气喷嘴1011外周同心状地配置且喷出回旋流的空气b的作为第二空气喷嘴的回旋流空气喷嘴1012，在该回旋流空气喷嘴1012的开口部附近的外周同心状地配置且喷出缩流的空气c的作为第三空气喷嘴的缩流空气喷嘴1013，在该缩流空气喷嘴1013的开口和壁面1002A及1002B之间设置的水管1014。再有，第二空气喷嘴是本发明的将空气作为回旋流供给的第一机构，而第三空气喷嘴是本发明的将空气作为缩流供给的第二机构。

上述直线前进空气喷嘴1011、回旋流空气喷嘴1012及缩流空气喷嘴1013中的每个都在与喷嘴前端相反一侧设有用作为空气量调整机构的开关阀1015、1017、1019来调节空气流量的空气吸入口1016、1018、1020。而且，开关阀1017、1019由作为调整机构驱动装置的例如电磁驱动机构1021、1022来进行开关驱动。再有，在上述回旋流空气喷嘴1012的空气吸入口1016附近通过轴1024支撑着空气节气门1023，通过使空气节气门1023与空气吸入方向具有角度，则可对吸入的空气施加旋转力。

于是，供给到通风箱1010内的空气划分为由燃烧器1003消耗的空气量和由后侧空气喷嘴1004消耗的空气量，再有，后侧空气喷嘴1004所吸入的空气由开关阀1015、1017及1019划分为由直线前进空气喷嘴1011、回旋流空气喷嘴1012及缩流空气喷嘴1013消耗的空气量。

在上述燃烧炉出口1002C附近设置的第一浓度测定装置1005由测定NOx浓度的NOx浓度测定器1025和测定CO浓度的CO浓度测定器1026构成，所测定的各浓度输出到控制装置1007。此外，设置在上述燃烧炉出口1002C的上游侧及后侧空气喷嘴1004的下游侧的第二浓度测定装置1006是CO浓度测定器，所测定的CO浓度同样地输出到控制装置1007。

在运转上述结构的烧煤粉的锅炉设备1001时，从燃烧器1003将混合了煤粉和为使其燃烧所必须的空气的燃料喷出并进行燃烧。为了使煤粉不完全燃烧并降低燃烧温度以抑制NOx的生成，空气的混合量少于为使煤粉完全燃烧所需的空气量(理论空气量)，且所用空气比(供给的空气量/理论空气量)为0.7-0.9。从燃烧器1003喷出的已燃烧的不完全燃烧气体G1，即使生成NOx由于能用NH3和CN等还原气体还原为N2，所以抑制了NOx浓度。另一方面，由来自燃烧器1003的不完全燃烧气体G1则易于生成CO。

因此，为了使不完全燃烧气体G1(未燃烧部分和燃烧部分)中的CO等可燃成分燃烧并抑制CO的生成，从后侧空气喷嘴1004供给燃烧空气d。这时，燃烧炉1002整体的空气比使用例如1.1-1.2。此处，在空气比超过1的空气过剩状态下，燃烧炉内温度超过约1500℃时，则易于生成热NOx。特别地，当急剧混合燃烧空气d和不完全燃烧气体G1并使之燃烧时，由于生成热NOx，所以在这种情况下，从直线前进空气喷嘴1011供给直线前进的空气a并从回旋流空气喷嘴1012供给回旋流空气b，而从后侧空气喷嘴1004供给作为回旋流的燃烧空气d，并将该回旋流的燃烧空气d和不完全燃烧气体G1缓慢地混合并使其完全燃烧，从而抑制燃烧气体G2内的热NOx的生成。

当然，这时，回旋流空气喷嘴1012打开开关阀1017并增大来自空气吸入口1018的空气导入量，而缩流空气喷嘴1013则关闭开关阀1019以限制来自空气吸入口1020的空气导入量。这些通过以下实现：用CO浓度测定器1006和1026来测定燃烧炉2内的CO浓度，并将其输出到控制装置1007，根据来自控制装置1007的指令所测定的CO浓度相应地调整开关阀1017和1019的开度。通过调整开关阀1017和1019的开度来调整回旋流的空气供给量，从而使回旋流的燃烧空气d和不完全燃烧气体G1的缓慢混合的状况达到最佳。

于是，如上所述，燃烧器1003和后侧空气喷嘴1004在矩形截面的相对的壁面1002A、1002B上横向并排设置多个。在这种排列中，特别地，如图35所示，来自燃烧器1003的不完全燃烧气体G1具有经过相邻的后侧空气喷嘴1004之间和配置在端部的后侧空气喷嘴1004的端部并上升的气流，这些气流与来自后侧空气喷嘴1004的回旋流的燃烧空气d没有充分混合，直至燃烧炉出口1002C。在这种情况下，在燃烧炉出口1002C处用CO浓度测定器1026来检测燃烧气体G2中的CO浓度，在CO浓度高的情况下，通过利用控制装置1007缩小开关阀1017减少来自回旋流空气喷嘴1012的空气供给量，并打开开关阀1019以增加缩流空气喷嘴1013的空气供给量，从而可使来自后侧空气喷嘴1004的燃烧空气d成为缩流并促进与不完全燃烧气体G1的混合以接近于完全燃烧且降低CO浓度。

用图36来具体说明。图36表示沿图34的A-A线的后侧空气喷嘴1004的配置，如用双点划线所示，来自燃烧器的不完全燃烧气体通过了排列的后侧空气喷嘴1004相邻之间的区域S1和后侧空气喷嘴1004的端部区域S2。而且，后侧空气喷嘴1004的端部区域S2大于后侧空气喷嘴1004相邻之间的区域S1。

因此，在后侧空气喷嘴1004的正下游侧将CO浓度测定器1006设在燃烧炉1002的四个角落的上述区域S2，在利用该CO浓度测定器1006检测到高浓度CO的情况下，从缩流空气喷嘴1013供给缩流空气c并使来自后侧空气喷嘴1004的燃烧空气d缩流。由于喷出缩流的燃烧空气d，在后侧空气喷嘴1004的前端附近产生了伴随缩流的副流e，这是由于卷入通过上述区域S1、S2的不完全燃烧气体G1并搅拌混合，所以可将通过的不完全燃烧气体G1的区域缩小为S3、S4。其结果，可有效地使不完全燃烧气体G1燃烧并抑制CO的生成。而且，在图34中，理想的是燃烧炉出口2C中所设置的CO浓度测定器1026和NOx浓度测定器1025也设于与CO浓度测定器1006相对的燃烧炉出口1002C的四角。

但是，由于排列的相邻后侧空气喷嘴1004之间原来就窄，区域S1也窄，所以有时只需抑制区域S2的CO的生成。在这种情况下，如图37所示，只从排列的端部的后侧空气喷嘴1004喷出缩流燃烧空气d，通过从其它的后侧空气喷嘴1004喷出回旋流的燃烧空气d，可缩小燃烧炉1002四角的区域S4。

图39表示根据煤粉种类而变化的NOx浓度和CO浓度之间的关系。在挥发成分多的煤炭，例如燃料比(固定碳/挥发成分)在1.1以下的褐煤和次烟煤中，CO浓度虽高但NOx浓度低。这是因为在煤炭燃烧初期从气体中放出的挥发成分多，在燃烧器1003中燃烧时易生成CO。另一方面，在固定碳多的煤炭，例如燃料比在2以上的一部分烟煤和无烟煤中，CO浓度虽低但NOx浓度高。这是因为，由于固定碳多而发热量高，在与来自后侧空气喷嘴1004的燃烧空气d的的混合时由于燃烧温度上升而生成了NOx。

因此，为了降低各浓度，必须在用CO浓度高的煤炭作为燃料的情况下，从后侧空气喷嘴1004供给缩流的燃烧空气d，而在热NOx浓度高的煤炭作为燃料的情况下，从后侧空气喷嘴1004供给回旋流的燃烧空气d。由图39可知，由于以煤炭的燃料比1.6为基准CO浓度和NOx浓度都较低，所以对于烧煤粉的锅炉设备，理想的是将把从后侧空气喷嘴1004喷出的燃烧空气d切换为回旋流和缩流的指令预先储存到上述控制装置1007中，以便以煤炭的燃料比1.6为基准进行判断。

这样，CO浓度和NOx浓度为相反的事物，即使抑制了CO浓度，NOx浓度也有增加的倾向。因此，在CO浓度高的情况下，首先，从位于燃烧炉1002的排列的端部的后侧空气喷嘴1004向中间部分顺序地将回旋流的燃烧空气d切换为缩流，且理想的是在CO浓度和NOx浓度都处于较低时固定燃烧空气d的回旋流和缩流的比例。反之，在NOx浓度高的情况下，进行与其相反的操作，通过从排列的中间部位向端部顺序地将缩流切换为回旋流，从而可使CO浓度和NOx浓度平衡地降低。

而且，在图36及图37中，由于在位于排列的端部的后侧空气喷嘴1004附近，换言之在燃烧炉1002四角存在气流经过的较宽区域S2，所以降低该四角的CO浓度则很重要，重要的是对这些区域S2优先供给缩流的燃烧空气d。

因此，在具备直线前进空气喷嘴1011和回旋流空气喷嘴1012的已有锅炉设备中，如图38所示，通过只对靠近燃烧炉1002的四角的后侧空气喷嘴1004追加缩流空气喷嘴1013，则可通过最小的改造作业和改造费用来降低CO浓度。

图39表示根据煤粉种类而变化的NOx浓度和CO浓度之间的关系。在挥发成分多的煤炭，例如燃料比(固定碳/挥发成分)在1.1以下的褐煤和次烟煤中，CO浓度虽高但NOx浓度低。这是因为在煤炭燃烧初期从气体中放出的挥发成分多，在燃烧器1003中燃烧时易生成CO。另一方面，在固定碳多的煤炭，例如燃料比在2以上的一部分烟煤和无烟煤中，CO浓度虽低但NOx浓度高。这是因为，由于固定碳多而发热量高，在与来自后侧空气喷嘴1004的燃烧空气d的的混合时由于燃烧温度上升而生成了NOx。

因此，为了降低各浓度，必须在用CO浓度高的煤炭作为燃料的情况下，从后侧空气喷嘴1004供给缩流的燃烧空气d，而在热NOx浓度高的煤炭作为燃料的情况下，从后侧空气喷嘴1004供给回旋流的燃烧空气d。由图39可知，由于以煤炭的燃料比1.6为基准CO浓度和NOx浓度都较低，所以对于烧煤粉的锅炉设备，理想的是将把从后侧空气喷嘴1004喷出的燃烧空气d切换为回旋流和缩流的指令预先储存到上述控制装置1007中，以便以煤炭的燃料比1.6为基准进行判断。

另外，如图39所示，CO浓度和NOx浓度为相反的事物，即使抑制了CO浓度，NOx浓度也有增加的倾向。因此，在CO浓度高的情况下，首先，从在燃烧炉1002的壁1002A、1002B横向排列的多个后侧空气喷嘴1004的端部向中间部分顺序地将回旋流的燃烧空气d切换为缩流的燃烧空气d，且理想的是在CO浓度和NOx浓度都处于较低时固定燃烧空气d的回旋流和缩流的比例。反之，在NOx浓度高的情况下，进行与其相反的操作，通过从排列的中间部位向端部顺序地将缩流切换为回旋流，从而可使NOx浓度和CO浓度平衡地降低。

图40表示本发明实施例的NOx浓度和CO浓度的降低工序。这里，CO浓度和NOx浓度的测定利用设置于燃烧炉出口1002C的CO浓度测定器1026和NOx浓度测定器1025进行，另外，作为一个例子，CO浓度的上限值设为200ppm，NOx浓度的上限值设为150ppm。

在烧煤粉的锅炉设备1001的运转开始的同时开始监视，并测定燃烧炉出口1002C的CO浓度和NOx浓度。测定的结果，虽然通常都不超过上限值，但在CO浓度和NOx浓度都超过上限值时，由于只通过调整后侧空气喷嘴1004来降低两个浓度很困难，因而有必要中止运转，进行烧煤粉的锅炉设备1001的状态参数总体进行检查。其次，在CO浓度超过上限值、而NOx浓度为上限值以下的情况下，进入到CO浓度降低对策；在CO浓度为上限值以下、而NOx浓度超过上限值的情况下，进入到NOx浓度降低对策。而且，在CO浓度和NOx浓度都为上限值以下的情况下，返回到监视开始，继续CO浓度和NOx浓度的测定。

如图41所示，上述CO浓度降低对策是通过电磁驱动机构1021来缩小回旋流空气喷嘴1012的开关阀1017，并通过电磁驱动机构1022来打开缩流空气喷嘴1013的开关阀1019。来自回旋流喷嘴1012的空气供给量的减少部分成为来自缩流喷嘴1013的空气供给量的增加部分，并使来自后侧空气喷嘴1004的总空气量保持一定。

工序(1)是将位于排列的多个后侧空气喷嘴1004的端部的后侧空气喷嘴1004为对象使其增加缩流的空气供给量，并在该状态下回到监视开始，进行CO浓度和NOx浓度的测定。尽管如此，在CO浓度超过上限值、而NOx浓度为上限值以下的情况下，进入到工序(2)，并增加来自从端部起的第二个后侧空气喷嘴104的缩流的空气供给量。这样，从端部到中间部地增加来自后侧空气喷嘴104的缩流的空气供给量，当CO浓度和NOx浓度都为上限值以下时，则固定回旋流和缩流的空气供给量。

另外，如图42所示，上述NOx浓度降低对策是通过电磁驱动机构1021打开上述回旋流空气喷嘴1012的开关阀1017，并通过电磁驱动机构1022来缩小上述回旋流空气喷嘴1013的开关阀1019。来自回旋流喷嘴1012的空气供给量的增加部分成为来自缩流喷嘴1013的空气供给量的减少部分，并使来自后侧空气喷嘴1004的总空气量保持一定。

工序(1)是将位于排列的多个后侧空气喷嘴1004的中间部位的后侧空气喷嘴1004为对象使其增加回旋流的空气供给量，并在该状态下返回到图40的监视开始，进行CO浓度和NOx浓度的测定。尽管如此，在NOx浓度超过上限值、而CO浓度为上限值以下的情况下，进入到工序(2)，并增加来自从中间部位起在外侧的第二个后侧空气喷嘴104的回旋流的空气供给量。这样，从中间部位向端部地增加来自后侧空气喷嘴104的回旋流的空气供给量，当CO浓度和NOx浓度都为上限值以下时，则固定回旋流和缩流的空气供给量。

根据以上说明的本发明的实施例，可得到烧煤粉的锅炉设备，其通过测定CO浓度和NOx浓度，并根据测定结果来调整回旋流和缩流的空气供给量，从而可平衡地降低CO浓度和NOx浓度。

但是，本发明的锅炉设备并不特别限定于烧煤粉的锅炉设备，当然也可适用于使用了产生CO和NOx的燃料的锅炉设备。

再有，根据上述实施例，虽然燃烧炉1002的截面是矩形截面，在其相对的壁面1002A、1002B上分别设有燃烧器1003和后侧空气喷嘴1004，但是也适用于截面为圆形或椭圆形还有将矩形截面的角部做成曲面的燃烧炉。

实施例4-1

下面，基于图43-图45及图33所示的烧煤粉的锅炉设备来说明本发明的锅炉设备的一个实施例。

图43所示的烧煤粉的锅炉设备1001具备：纵向设置且具有矩形截面的燃烧炉1002，在该燃烧炉1002的矩形截面的相对壁面1002A和1002B的各自的在上下方向上以多段方式在与上下方向正交的横向上并排设置的多个燃烧器1003，在与来自这些燃烧器1003的燃烧气体的下游侧的上述相对壁面1002A和1002B的上下方向(燃烧气体流出方向)正交的横向上并排设置的多个后册空气喷嘴1004、1005。

在上述燃烧炉1002上设有作为与燃烧气体进行热交换的热交换手段(未图示)的蒸汽发生装置(未图示)，且将由该蒸汽发生装置所得到的蒸汽供给到未图示的例如蒸汽轮机以对其进行旋转驱动。

上述燃烧器1003喷出煤粉和空气并使之燃烧，其位于燃烧炉1002的外壁侧并与上述后侧空气喷嘴1004一起被图33所示的共同的通风箱1010包围。

上述后侧空气喷嘴1004，虽然省略了图示，但与后述的后侧空气喷嘴1005中省去了缩流空气喷嘴的构造相同，且具备：设于中心部且向上述燃烧炉1002内喷出直线前进空气的直线前进空气喷嘴，及在该直线前进空气喷嘴外周同心状地配置并向上述燃烧炉1002内喷出回旋流的空气的回旋流空气喷嘴。

另一方面，上述后侧空气喷嘴1005与并排设置的多个后侧空气喷嘴1004的端部相邻地设置，其细节与上述图33相同。

而且，供给到通风箱1010内的空气划分为由燃烧器1003消耗的空气量和由后侧空气喷嘴1004、1005消耗的空气量，再有，吸入到后侧空气喷嘴1004、1005的空气通过开关阀1015、1017及1019划分为由直线前进空气喷嘴1011、回旋流空气喷嘴1012及缩流空气喷嘴1013消耗的空气量。即，当打开开关阀1015、1017而关闭开关阀1019时，则只能向直线前进空气喷嘴1011、回旋流空气喷嘴1012供给空气，从后侧空气喷嘴喷出的燃烧空气则为回旋流。此外，当关闭开关阀1015、1017而打开开关阀1019时，由于只向缩流空气喷嘴1013供给空气，燃烧空气则为缩流。缩流空气喷嘴1013倾斜设置以便相对于直线前进空气喷嘴1011的空气喷出方向而朝向中心侧喷出，使空气在出口处缩小而成为缩流喷流。该缩流喷流与回旋流和直线前进流不同，由于在喷出口附近产生卷入周边燃烧气体的副流d，因而可以促进燃烧空气与燃烧气体的混合。

但是，如上所述，燃烧器1003和后侧空气喷嘴1004在矩形截面的相对壁面1002A、1002B上横向地排列有多个。在这种排列中，特别地，如图45所示，来自燃烧器1003的不完全燃烧气体G1经过所排列的后侧空气喷嘴1004的端部和侧壁1002C之间的较大空间并上升。因此，如双点划线所示，存在燃烧温度低的不完全燃烧气体G1的流动区域S1，不完全燃烧气体G1不与来自后侧空气喷嘴1004的回旋流的燃烧空气充分混合二维持生成的CO浓度的原状到达燃烧炉出口1002D。

为了减小这种经过的不完全燃烧气体G1的流动区域S1，尽可能地使不完全燃烧气体G1完全燃烧以抑制CO的生成，将具备缩流空气喷嘴1013的后侧空气喷嘴1005设于后侧空气喷嘴1004的排列的端部，再有，如图44所示，使从后侧空气喷嘴1005的中心到与相对壁面1002A、1002B相邻的侧壁1002C的尺寸(距离)X2小于(短于)从与侧壁1002C最接近的燃烧器1003中心到侧壁1002C的尺寸(距离)X1。

这样，通过配置后侧空气喷嘴1005，并从缩流空气喷嘴1013喷出缩流的空气c，由于产生伴随缩流的副流d，并利用该副流d卷入通过上述区域S1的不完全燃烧气体G1并进行搅拌混合以促进燃烧，所以可将通过的不完全燃烧气体G1的区域缩小为S2。其结果，可使不完全燃烧气体G1有效地燃烧并可减少CO的生成及未燃烧部分。

图46表示只从缩流空气喷嘴1013供给燃烧空气的情况下，以及从直线前进空气喷嘴1011和回旋流空气喷嘴1012供给燃烧空气的情况下的燃烧气体中的氧(O₂)的浓度分布。如果氧浓度如虚线所示是平坦的，则意味着通入到燃烧炉内的燃烧空气为均匀分布，并与不完全燃烧气体进行了充分的混合而完全燃烧，从而可减少CO的生成及未燃烧部分。图中的虚线M表示缩流的燃烧空气中的氧分布，实线N表示以回旋流为主的燃烧空气的氧分布，从图中可知，缩流的燃烧空气与以回旋流为主的燃烧空气相比，与不完全燃烧气体的混合进行得更充分，可在短时间内时使燃烧炉内的不完全燃烧气体均匀燃烧。

实施例4-2

图47是作为实施例4-1的变形例的实施例4-2，并将后侧空气喷嘴1004、1005设置为两层。

通过这种两层配置，可在得到与上述实施例同样效果的同时，由于减少了后侧空气喷嘴1004、1005中的每一个的空气供给量，所以可更缓慢地供给燃烧空气，具有能进一步减少热NOx的生成的效果。而且，也可将后侧空气喷嘴1004、1005排列为三层以上。

还有，缩流的燃烧空气的供给促进了与不完全燃烧气体G1的混合。但是，当促进了与燃烧空气的混合且使燃烧温度上升时，则担心增加热NOx。

图48表示燃烧炉内的燃烧气体的温度分布，由于燃烧炉的壁面和侧壁1002C上配设有水管并带走燃烧气体的热，所以侧壁1002C部分比中央部分的温度低。而且，如图47所示，在靠近侧壁1002C部分的燃烧气体温度低的区域，由于利用排列于端部的后侧空气喷嘴1005的缩流可进行与温度低的燃烧气体的快速混合，所以可在抑制CO的同时也抑制NOx的产生。相反，在燃烧气体温度高的燃烧路径的中央部位，通过使用比缩流混合缓慢的回旋流的燃烧空气来进行与燃烧气体的缓慢混合，便可抑制热NOx的生成。

再有，在本实施例中，对于配备了具有回旋流空气喷嘴的后侧空气喷嘴1004的已有的锅炉设备而言，通过只将邻近侧壁1002C的端部的后侧空气喷嘴1004更换为新设的后侧空气喷嘴1005，或者在已设的后侧空气喷嘴1004中新加缩流空气喷嘴1013，则可简单地得到所需的烧煤粉的锅炉设备1001。

实施例4-3

图49是作为实施例4-1的第二变形例的实施例4-3，其将具备缩流空气喷嘴的后侧空气喷嘴1005配置于具备另外的气体回旋流空气喷嘴的后侧空气喷嘴1004的上游侧及燃烧器1003的下游侧。

通过这种配置，由于与来自具备回旋流空气喷嘴的后侧空气喷嘴1004的燃烧空气相比先与来自燃烧器1003的不完全燃烧气体G1进行快速的混合，然后，与来自后侧空气喷嘴1004的燃烧空气进行缓慢的混合，所以不但可降低NOx浓度还可降低CO浓度及未燃烧部分。而且，在上游侧，通过从具备缩流空气喷嘴的后侧空气喷嘴1005进行缩流的燃烧空气的供给，如虚线箭头所示，由于可将通过燃烧炉1002侧壁1002C的不完全燃烧气体G1导入到中央侧，所以具有可实现燃烧气体温度均匀化的优点。

实施例4-4

图50表示作为将后侧空气喷嘴1004、1005排列成两层的第三变形例的实施例4-4，其基本上与图49所示的实施例4-3相同。而且，通过两层排列，与实施例4-2相同，由于减少了后侧空气喷嘴1004、1005中的每一个的空气供给量，所以可更缓慢地供给燃烧空气，具有可进一步减少热NOx的生成的效果。

实施例4-5

图51是作为实施例4-1的第四变形例的实施例4-5，其将具备缩流空气喷嘴的后侧空气喷嘴1005配置于具备另外的回旋流空气喷嘴的后侧空气喷嘴1004的下游侧。

通过这种结构，由于还可在燃烧气体温度低的下游侧的侧壁1002C附近的区域供给缩流燃烧空气，所以可进一步抑制热NOx的生成。

图52表示对实际存在的烧煤粉的锅炉设备的燃烧炉的高度和燃烧气体温度的平均温度分布的测定结果。1600℃以上的燃烧气体温度因为从位于30m高度的后侧空气喷嘴供给低温(约150℃)的燃烧空体而下降，燃烧空气混合后，由于随着向下游前进，换言之随着燃烧炉1002的高度位置增高而被配置于侧壁1002C上的水管除热，所以燃烧温度逐渐下降。于是，由于热NOx在燃烧温度1500℃以上生成，所以为了抑制热NOx的生成，可在1500℃以下进行燃烧。但是，达到低于1500℃的燃烧温度的燃烧炉的高度在40m以上也是不现实的，所以有必要在低到某种程度低的燃烧温度ΔT的燃烧炉高度，例如30m的高度上供给燃烧空气，以抑制热NOx的产生。为了实现对热NOx有意义的温度差，当假定比现有的后侧空气喷嘴的燃烧温度低30℃的燃烧温度进行计算时，使具备缩流空气喷嘴的后侧空气喷嘴1005产生位移的位移距离Z为从后侧空气喷嘴1004向下游侧约3m。在图51的配置中，该计算的条件是后侧空气喷嘴1004的口径D为1m，上述位移距离Z相当于口径D的三倍。因此，在上述条件中，可将后侧空气喷嘴1005设置于后侧空气喷嘴1004的设置位置的下游侧，并在离后侧空气喷嘴1004的距离为口径D的三倍以上的位置上。

实施例4-6

图53是作为第五变形例的实施例4-6，是将图51所示的后侧空气喷嘴1004、1005的排列设置为两层的结构。

通过上述结构，与图51所示的实施例4-5相同，由于可在燃烧气体温度低的下游侧的侧壁1002C附近区域供给缩流的燃烧空气，所以可进一步抑制热NOx的生成的同时，与图47所示的实施例4-2相同，由于减少了后侧空气喷嘴1004、1005中的每一个的空气供给量，所以可更缓慢地供给燃烧空气，具有能进一步减少热NOx的生成的效果。

根据以上说明的本实施例，通过向高浓度的CO区域供给可使燃烧炉内的氧浓度快速均匀化的缩流的燃烧空气，可得到具有以下优点的烧煤粉的锅炉设备：它可有效地降低CO的生成和未燃烧成分，再有，缩流的燃烧空气与燃烧温度低的区域的不完全燃烧气体的快速混合由于可同时抑制NOx的生成，所以能平衡地抑制CO浓度和NOx浓度。

但是，本发明虽用一个实例说明了使用煤炭(煤粉)作为燃料的烧煤粉的锅炉设备，但当然也适用于燃烧其它燃料例如石油的锅炉设备。

实施例5-1

图54是从包含后侧空气口中心线的剖面见到的剖视图。

本实施例的后侧空气口(图54)与实施例2-2所示的图26的构造大体相同。因此，省略了相同部分的说明。

在图54中，三次喷嘴由圆锥形的前壁2021及后壁2020构成，从三次喷嘴喷出的三次空气2015与二次空气2003在喷出到炉膛2001的出口部附近汇合。而且，作为朝向炉膛2001内部的壁面的内壁2023和颈部2022由圆锥状倒角的倾斜部2011连接。而且，三次喷嘴的前壁2021和颈部2022也连接。再有，炉膛壁由作为朝向炉膛2001内部的壁面的内壁2023和外壁2024构成。因此，在喷出到炉膛2001的二次空气2003的出口部附近与三次空气2015汇合的空气经过颈部2022而喷出。在本实施例中，对于这样的后侧空气口，其特征是从三次喷嘴的前壁2021的出口部(下游侧)沿颈部2022设置了散热窗2010。即，从三次喷嘴喷出的三次空气2015的一部分在三次喷嘴的出口部沿其前壁2021的壁面流动，然后，沿颈部2022的内壁面流动。采用这种结构，三次空气2015的一部分起到了密封颈部2022的壁表面的效果，还可以将伴随缩流的燃烧灰分的附着减到最小。

这里，说明后侧空气口的喷嘴构造和与炉膛内部的燃烧空气混合的状况。本实施例的后侧空气口的特征是，将后侧空气口附近即锅炉水壁附近的未燃烧气体有效地混合。虽然可增加后侧空气口的流速并连同炉膛内部的气体进行混合，但是因流速增加而使NOx增多，且必须增大为增加流速的动力。因此，有必要以低流速来获得混合效果。

图58比较表示了不同喷嘴构造的与炉膛内的燃烧气体的混合效果。图58是缩流型喷嘴和直管型喷嘴的比较例。缩流型中可以见到，出口部分的流速分布平坦，且没有发展出足够的湍流。另一方面，在直管型中，由于管长，所以其壁的影响使得流速分布为正规分布。就周围的燃烧气体的并行卷入而言，具有平坦的流速分布的缩流型喷嘴较好。在本实施例中，在后侧空气口的构造中反映了这种特性，对于一次空气的流动通过将出口部分的流道截面积急剧地缩小(絞り込む)，可得到具有平坦流速分布的构造。但是，缩流构造由于喷流周围的扰动大，所以易于带走周围的燃烧气体，且将燃烧气体中所含的灰分也带走。因此，必须抑制后侧空气口出口部分的灰分附着。

其次，在如图54具备一次喷嘴、二次喷嘴、三次喷嘴的后侧空气口中，表示了其出口部分的流速分布(实测数据)的图是图59。在图59中，流速的绝对值越大则越接近黑色，流速的绝对值越小则越接近白色。使用的模型为实际设备的大小(适用于1000MW锅炉的尺寸的后侧空气口)，空气流量也与实际设备相当地进行了试验。但是，由于空气温度是常温，所以流速的绝对值变低。试验条件为三次空气的缩流流量为一定，且改变二次空气的回旋流空气量和一次空气量以实施流动测量。图中①可知，无回旋的一次空气流动，后侧空气口的中心部分的逆流区域少。图中②是没有一次空气，二次空气的回旋弱的情况。图中③是同样没有一次空气，二次空气的回旋强的情况。

在每种情况下，喷流扩展的差异都小，后侧空气口中央部分的流速分布也可见到差异。如果着眼于高流速喷流的扩展，则不论沿颈部壁面与否，每种喷流都可见到缩流的影响。即，由于喷流从颈部壁面剥离，所以在微小区域出现逆流，伴随这种流动的灰分的微粒具有附着在壁上并成长的位势。

图56表示三次空气气流从颈部2022剥离并进行缩流的状况。因此，灰分2017附着到颈部2022的壁面及倾斜部2011。当灰分2017附着到颈部2022的壁面及倾斜部2011时，由于其在锅炉停止时向后侧空气口内部剥离脱落并影响性能，所以必须除去。因此，在本实施例中，如图54所示通过从三次喷嘴的前壁2021的出口部(下游侧)沿颈部2022设置散热窗2010，可使伴随缩流的燃烧灰分的附着为最小。再有，图57表示在采用本实施例的情况下灰分附着的状况。灰分2017表示了灰分附着于倾斜部2011的状况。如果灰分附着于倾斜部2011，则不影响后侧空气口的性能，对锅炉性能的影响也小。而且，如果同时设有实施例2-2等中记载的密封口20，还能抑制该倾斜部2011的灰分附着。

实施例5-2

图55是从包含后侧空气口的中心线的截面见到的剖视图。

本实施例的后侧空气口(图55)与实施例5-1所示的图54的构造大体相同。因此，省略了相同部分的说明。

在本实施例中，与图54比较，颈部2022和朝向炉膛2001内部的内壁2023的倒角较小。即，与图54比较，增加颈部2022的长度，缩短倾斜部2012的距离。再有，倾斜部2012相对于后侧空气口的中心的倾斜度与图54的倾斜部2011大体相同。因此，炉膛2001的内壁2023和倾斜部2012的连接位置Y，与图54比较，位于后侧空气口的中心侧。

这样，在具备实施例5-1所示的散热窗2010的后侧空气口中，通过将颈部2022和倾斜部2012的连接位置X设置成比朝向炉膛2001内部的壁面的外壁2024更靠近炉膛2001的内侧，则可调整附着到倾斜部2012的灰分的量。因此，通过使颈部2022和倾斜部2012的连接位置X位于炉膛2001内侧，使倾斜部2012和炉膛2001的内壁2023的连接位置Y位于后侧空气口的中心侧，由于缩短了倾斜部2012的长度，所以可降低附着到倾斜部2012的灰分的量。

Claims (55)

1.一种燃烧用空气口，在向炉内利用燃烧器所形成的理论空气比以下的不完全燃烧区域供给完全燃烧所必须量的空气的空气口中，其特征在于：

具备：喷出包含空气流的轴向速度成分和朝向中心的速度成分的燃烧用空气的喷嘴机构及改变上述速度成分比的机构。

2.一种燃烧用空气口，在用于二次燃烧方式的燃烧炉的空气口中，其特征在于：

具备：喷出包含空气流的轴向速度成分和朝向中心的速度成分的燃烧用空气的喷嘴机构及改变上述速度成分比的机构。

3.一种燃烧用空气口，在用于二次燃烧方式的燃烧炉的空气口中，其特征在于：

具备：在空气口轴向上喷出空气的一次喷嘴，从上述第一喷嘴的外侧向中心倾斜地喷出空气的二次喷嘴，及改变上述第一和第二喷嘴的空气流量比的机构。

4.根据权利要求1所述的燃烧用空气口，其特征在于：

上述喷嘴机构具有：在空气口的轴向上喷出直线前进的一次空气的一次喷嘴，在空气口的轴向上喷出伴随回旋流前进的二次空气的二次喷嘴，及将从上述一次喷嘴的外侧朝向中心的空气作为三次空气喷出的三次喷嘴；

改变上述速度成分比的机构由改变上述一次空气、二次空气及三次空气的流量比的机构构成。

5.根据权利要求4所述的燃烧用空气口，其特征在于：

改变上述一次空气、二次空气及三次空气的流量比的机构由调整上述一次喷嘴的空气流量的一次气门，调整上述二次喷嘴的空气流量的二次气门，及调整上述三次喷嘴的空气流量的三次气门构成。

6.根据权利要求4所述的燃烧用空气口，其特征在于：

上述一次喷嘴、二次喷嘴、三次喷嘴是同轴的喷嘴构造，通过将上述三次喷嘴的出口才连接到上述二次喷嘴前端，从而使三次空气和二次空气汇合并喷出。

7.根据权利要求6所述的燃烧用空气口，其特征在于：

设有可沿上述二次喷嘴的内周并在二次喷嘴的轴向上移动的套管，利用该套管可改变上述二次喷嘴及三次喷嘴中至少一个的流道截面积。

8.根据权利要求6所述的燃烧用空气口，其特征在于：

上述三次喷嘴具有圆锥形的前壁和与该前壁相对配置的圆锥形的后壁，在该圆锥形的前壁和后壁之间形成三次喷嘴的空气流道，上述后壁可在轴向上滑动，通过该后壁的滑动可改变上述三次喷嘴的流道截面积。

9.根据权利要求8所述的燃烧用空气口，其特征在于：

上述三次喷嘴的后壁，设于由二次喷嘴导引并在轴向上移动的可动套管的前端。

10.根据权利要求4所述的燃烧用空气口，其特征在于：

上述三次喷嘴的结构为，除了从外侧向中心进行缩流外，还喷出伴随着回旋流的空气。

11.根据权利要求4所述的燃烧用空气口，其特征在于：

上述二次喷嘴和上述三次喷嘴用导热促进板连接并促进热传导。

12.根据权利要求4所述的燃烧用空气口，其特征在于：

将一次喷嘴和二次喷嘴用导热促进板连接在上述一次喷嘴的前端以促进热传导。

13.根据权利要求4所述的燃烧用空气口，其特征在于：

使上述二次喷嘴的一部分可绕轴旋转，在该可旋转的喷嘴上设有左右对称的切口，利用该切口以外的喷嘴壁面将上述三次喷嘴的出口局部地封闭，上述切口具有作为上述三次喷嘴的出口开口的功能。

14.根据权利要求3所述的燃烧用空气口，其特征在于：

上述第一喷嘴其流道呈朝向出口前端较细的形状，在该喷嘴内设有可在喷嘴的轴向上移动的纺锤体，通过上述纺锤体的移动可改变上述一次喷嘴的流道截面积。

15.一种空气口的制造方法，在具有将在空气口的轴向上直线前进的空气作为一次空气喷出的一次喷嘴，将沿上述一次喷嘴外周回旋的空气作为二次空气喷出的二次喷嘴，及将从上述一次喷嘴的外侧朝向中心的空气作为三次空气喷出的三次喷嘴，且从中心依次同轴配置有一次喷嘴、二次喷嘴、三次喷嘴的具有喷嘴构造的空气口的制造方法中，其特征在于：

具有将仅由上述一次喷嘴及上述二次喷嘴构成的已有的空气口制品的二次喷嘴的前端部分去除的工序，及将预先做成的上述三次喷嘴的前端焊接到该二次喷嘴的去除部上的工序。

16.一种空气口的制造方法，在具有将在空气口的轴向上直线前进的空气作为一次空气喷出的一次喷嘴，将沿上述一次喷嘴外周回旋的空气作为二次空气喷出的二次喷嘴，及将从上述一次喷嘴的外侧朝向中心的空气作为三次空气喷出的三次喷嘴，且从中心依次同轴配置有一次喷嘴、二次喷嘴、三次喷嘴的具有喷嘴构造的空气口的制造方法中，其特征在于：

具有将仅由上述一次喷嘴及上述二次喷嘴构成的已有的空气口制品的二次喷嘴去除的工序，及将预先使二次喷嘴和三次喷嘴做成一体的部件焊接到已去除上述二次喷嘴的已有的一次喷嘴上的工序。

17.一种燃料燃烧用空气口，在具备在燃烧炉内形成理论空气比以下的不完全燃烧区域的燃烧器，向上述不完全燃烧区域的可燃气体供给完全燃烧所必须量的空气的空气口，及管理燃烧用的全部空气量并向上述燃烧器和上述空气口分配该空气量的空气供给管道的二次燃烧式锅炉中，其特征在于：

上述空气口由权利要求1-15中任一项所述的空气口构成。

18.一种锅炉，在炉膛的炉壁上具备燃烧燃料的燃烧器，在上述炉壁的上述燃烧器的上部具备出口具有扩宽部分的过量空气口，通过从上述过量空气口供给过量空气而进行二次燃烧的锅炉中，其特征在于：

设有用气体或液体密封上述过量空气口的出口附近的密封介质供给机构。

19.根据权利要求18所述的锅炉，其特征在于：

上述密封介质供给机构中具备密封口，且上述密封口配置成从上述过量空气口的出口的扩宽部分供给密封介质。

20.根据权利要求19所述的锅炉，其特征在于：

设有密封介质喷射孔，使得沿上述过量空气口的出口扩宽部分的壁面将密封介质供给到上述密封口。

21.根据权利要求18所述的锅炉，其特征在于：

上述过量空气口用缩流供给过量空气。

22.根据权利要求18所述的锅炉，其特征在于：

上述密封介质供给机构的结构是，使过量空气的一部分分叉并作为密封介质喷出。

23.根据权利要求18所述的锅炉，其特征在于：

上述密封介质供给机构的结构是，将锅炉的排出气体、空气、水或高压蒸汽中的至少一种作为密封介质喷出。

24.根据权利要求19所述的锅炉，其特征在于：

在上述扩宽部分的周围配备有多个上述密封口。

25.根据权利要求18所述的锅炉，其特征在于：

上述过量空气口的出口扩宽部分由多个水管形成，且上述密封介质供给机构的结构是密封介质从上述水管和水管之间喷出。

26.根据权利要求18所述的锅炉，其特征在于：

上述密封介质供给机构中具备用于调节密封介质流量的流量调整机构。

27.一种过量空气口，是在燃烧燃料的同时供给采用二次燃烧法的锅炉的二次燃烧用的过量空气的过量空气口，其特征在于：

在出口具有扩宽部分之处，设置用气体或液体密封上述扩宽部分的密封介质供给机构。

28.根据权利要求27所述的过量空气口，其特征在于：

上述密封介质供给机构中具备密封口，上述密封口配置成从上述扩宽部分供给密封介质。

29.根据权利要求28所述的过量空气口，其特征在于：

在上述密封口上设有密封介质喷射孔，使得上述密封介质沿上述扩宽部分流动。

30.根据权利要求29所述的过量空气口，其特征在于：

上述扩宽部分由多个水管形成，且上述密封介质供给机构的结构是密封介质从上述水管和水管之间喷出。

31.根据权利要求27所述的过量空气口，其特征在于：

其结构为上述过量空气用缩流供给。

32.根据权利要求27所述的过量空气口，其特征在于：

使过量空气的一部分分叉而作为上述密封介质喷出。

33.根据权利要求27所述的过量空气口，其特征在于：

将锅炉的排出气体、空气、水或高压蒸汽中的至少一种作为上述密封介质供给。

34.根据权利要求27所述的过量空气口，其特征在于：

上述密封介质供给机构中具备用于调节密封介质流量的流量调整机构。

35.一种锅炉设备，在具备向燃烧炉内供给燃料和空气并使之燃烧的燃料燃烧器，及具有设于该燃料燃烧器的下游侧且将直线前进的空气供给到上述燃烧炉内的直线前进空气喷嘴和将空气作为回旋流供给到上述燃烧炉内的回旋流空气喷嘴和将空气作为缩流供给到上述燃烧炉内的缩流空气喷嘴的后侧空气喷嘴的锅炉设备中；其特征在于：

设有测定上述燃烧炉内的氮氧化物浓度及一氧化碳浓度的浓度测定装置，及根据该浓度测定装置的测定结果来调整来自上述回旋流空气喷嘴和上述缩流空气喷嘴的空气供给量的流量调整机构。

36.根据权利要求35所述的燃烧用锅炉设备，其特征在于；

上述浓度测定装置设置于上述燃烧炉的出口附近。

37.一种锅炉设备，在具备向燃烧炉内供给燃料和空气并使之燃烧的燃料燃烧器，及具有设于该燃料燃烧器的下游侧且将直线前进的空气供给到上述燃烧炉内的直线前进空气喷嘴和将空气作为回旋流供给到上述燃烧炉内的回旋流空气喷嘴和将空气作为缩流供给到上述燃烧炉内的缩流空气喷嘴的后侧空气喷嘴的锅炉设备中；其特征在于：

在将测定上述燃烧炉内的氮氧化物浓度及一氧化碳浓度的第一浓度测定装置设于上述燃烧炉的出口附近的同时，在该第一浓度测定装置的上游侧及上述后侧空气喷嘴的下游侧设有测定一氧化碳浓度的第二浓度测定装置，并设有根据该第一浓度测定装置和第二浓度测定装置的测定结果调整上述回旋流空气喷嘴和上述缩流空气喷嘴的空气供给量的流量调整机构。

38.一种锅炉设备的运转方法，在将燃料和空气从燃料燃烧器供给到燃烧炉内并使之燃烧的同时，将回旋流的空气和缩流的空气供给该燃料燃烧器的燃烧气体并使之燃烧的锅炉设备的运转方法，其特征在于：

根据上述燃烧炉的氮氧化物浓度和一氧化碳浓度来调整上述回旋流的空气和缩流的空气的空气供给量。

39.根据权利要求38所述的锅炉设备的运转方法，其特征在于：

在上述燃烧炉的氮氧化物浓度高的情况下，增加上述回旋流的空气的空气供给量。

40.根据权利要求38所述的锅炉设备的运转方法，其特征在于：

在上述燃烧炉的一氧化碳浓度高的情况下，增加上述缩流的空气的空气供给量。

41.一种锅炉设备的运转方法，在将燃料和空气从燃料燃烧器供给到燃烧炉内并使之燃烧的同时，将来自后侧空气喷嘴的回旋流的空气和缩流的空气供给该燃料燃烧器的不完全燃烧气体并使之燃烧的锅炉设备的运转方法，其特征在于：根据上述燃烧炉出口的氮氧化物浓度和一氧化碳浓度及上述燃烧炉出口的上游侧且上述后侧空气喷嘴下游侧的一氧化碳浓度来调整上述回旋流的空气和缩流的空气的空气供给量。

42.一种锅炉设备的运转方法，在将燃料和空气从燃料燃烧器供给到燃烧炉内并使之燃烧，并且具有在与利用该燃料燃烧器不完全燃烧气体的流出方向正交的方向上并列置多个后侧空气喷嘴从而对上述不完全燃烧气体供给回旋流的空气和缩流的空气并使之燃烧的锅炉设备的运转方法中，其特征在于，进行如下调整：

在上述燃烧炉的氮氧化物浓度高时，在从上述后侧空气喷嘴的排列方向的中心部向端部顺序地增加回旋流的空气供给量的同时减少缩流的空气供给量；在上述燃烧炉的一氧化碳浓度高时，在从上述后侧空气喷嘴的排列方向的端部向中心部顺序地增加缩流的空气供给量的同时减少回旋流的空气供给量。

43.一种锅炉设备，在具备向燃烧炉内供给燃料和空气并使之燃烧的燃料燃烧器，及具有设于该燃料燃烧器下游侧且具有供给作为回旋流的空气的回旋流空气喷嘴和供给作为缩流的空气的缩流空气喷嘴的后侧空气喷嘴，并调整来自上述回旋流空气喷嘴和缩流空气喷嘴的空气供给量的锅炉设备中，其特征在于：

设有测定上述燃烧炉内的氮氧化物浓度及一氧化碳浓度的浓度测定装置，设于上述回旋流空气喷嘴和缩流空气喷嘴中用于调整各自的空气供给量的流量调整机构，驱动这些空气调整机构的调整机构驱动装置，根据上述浓度测定装置的测定结果对上述调整机构驱动装置发出驱动指令的控制装置。

44.一种锅炉设备，在具备向燃烧炉内供给燃料和空气并使之燃烧的燃料燃烧器，及具有设于该燃料燃烧器下游侧且利用上述燃料燃烧器使不完全燃烧气体燃烧的后侧空气喷嘴的锅炉设备中，其特征在于：

上述后侧空气喷嘴设有喷射在轴向上直线前进的空气的第一空气喷嘴，使从该第一空气喷嘴喷射的空气和上述不完全燃烧气体缓慢混合的第一机构，促进从上述第一空气喷嘴喷射的空气和上述不完全燃烧气体混合的第二机构，根据该浓度测定装置的测定结果利用上述第一机构和第二机构来调整空气供给量的装置。

45.根据权利要求44所述的锅炉设备，其特征在于：

上述第一机构是供给作为回旋流的空气的第二空气喷嘴，上述第二机构是供给作为缩流的空气的第三空气喷嘴。

46.一种锅炉设备的改造方法，在具备向燃烧炉内供给燃料和空气并使之燃烧的燃料燃烧器，及具有在与利用该燃料燃烧器不完全燃烧气体的流出方向正交的方向上并列设置多个对上述不完全燃烧气体供给回旋流的空气并使之燃烧的具有回旋流空气喷嘴后侧空气喷嘴的锅炉设备的改造方法中，其特征在于：

在上述排列设置的多个后侧空气喷嘴中的位于端部的后侧空气喷嘴上，追加与上述回旋流空气喷嘴同心且供给缩流的空气的缩流空气喷嘴，并且设定成来自缩流空气喷嘴的空气供给量比回旋流空气喷嘴增多。

47.一种锅炉设备，在具备以空气不足的状态向燃烧炉内供给燃料并使之燃烧的燃料燃烧器，及具有在与利用该燃料燃烧器的燃烧气体的流出方向正交的方向上并列设置多个对上述燃烧气体供给回旋流的空气的回旋流空气喷嘴的后侧空气喷嘴的锅炉设备中，其特征在于：

在上述排列设置的多个后侧空气喷嘴中的位于端部的后侧空气喷嘴上设有供给缩流的空气的缩流空气喷嘴。

48.一种锅炉设备，在具备以空气不足的状态向燃烧炉内供给燃料并使之燃烧的燃料燃烧器，及具有在与利用该燃料燃烧器的燃烧气体的流出方向正交的方向上并列设置多个对上述燃烧气体供给回旋流的空气的回旋流空气喷嘴的第一后侧空气喷嘴的锅炉设备中，其特征在于：

并列设置有与上述第一后侧空气喷嘴的排列方向的端部相邻的、具有供给回旋流的空气的回旋流空气喷嘴和供给缩流的空气的缩流空气喷嘴的第二后侧空气喷嘴。

49.一种锅炉设备，在将以空气不足的状态向形成在矩形截面上的燃烧炉内供给燃料并使之燃烧的燃料燃烧器，在上述矩形截面的相对壁面上且与燃烧气体流出方向正交的方向上并列设置多个；将具有向上述燃烧炉内供给回旋流的空气的回旋流空气喷嘴的第一后侧空气喷嘴，在上述燃料燃烧器的燃烧气体下游侧与燃烧气体的流出方向正交的方向上及与上述矩形截面的相对壁面上并列设置有多个的锅炉设备中，其特征在于：

并列设置有与上述第一后侧空气喷嘴的排列方向的端部相邻的、具有供给回旋流的空气的回旋流喷嘴和供给缩流的空气的缩流空气喷嘴的第二后侧空气喷嘴的同时，使上述第二后侧空气喷嘴和位于上述第一后侧空气喷嘴的排列设置方向的延长端的燃烧炉的壁面之间的间隔小于位于排列设置的端部的上述燃料燃烧器和位于该燃料燃烧器的排列设置方向的延长端的燃烧炉的壁面之间的间隔。

50.根据权利要求47，48或49所述的锅炉设备，其特征在于：

具有上述缩流空气喷嘴的后侧空气喷嘴与其它后侧空气喷嘴相比位于不完全燃烧气体的流出方向的上游侧。

51.根据权利要求47或48所述的锅炉设备，其特征在于：

具有上述缩流空气喷嘴的后侧空气喷嘴与其它后侧空气喷嘴相比位于不完全燃烧气体的流出方向的下游侧。

52.根据权利要求51所述的锅炉设备，其特征在于：

位于上述下游侧的后侧空气喷嘴和其它的后侧空气喷嘴的位移尺寸是其它的后侧空气喷嘴的噴出口径的3倍以上。

53.一种空气口，在向炉内利用燃烧器所形成的理论空气比以下的不完全燃烧区域供给完全燃烧所必须量的空气的燃烧用空气口中，其特征在于：

具备喷出包含空气流的轴向速度成分和朝向中心的速度成分的燃烧用空气的喷嘴机构及改变上述速度成分比的机构；

上述喷嘴机构具有：喷出在空气口的轴向上直线前进的一次空气的一次喷嘴，喷出在空气口的轴向上伴随回旋流前进的二次空气的二次喷嘴，将从上述一次喷嘴的外侧朝向中心的空气作为三次空气向上述二次喷嘴的出口部噴出的三次喷嘴，及与上述空气口的中心方向平行、向炉内喷出二次空气和三次空气的混合空气的颈部；

改变上述速度成分比的机构由改变上述一次空气、二次空气及三次空气的流量比的机构构成；

设有用于使三次空气气流沿着上述空气口的出口部，即沿上述颈部的内壁面流动的机构。

54.一种后侧空气口，其特征在于：

在专烧或混烧化石燃料或DME(二甲醚)、甲醇、乙醇、生物燃料等新型燃料的事业用或产业用的锅炉或燃烧炉中，在包含二次燃烧的多次燃烧系统中，供给完全燃烧所必须量的空气的后侧空气口中，其特征在于：

在后侧空气口的出口部分，具有在中心部分没有回旋功能的一次空气，在其外周具有回旋功能的二次空气和再在其外周没有回旋功能、而具有向上述后侧空气口的中心以一定的角度噴出的三次空气的空气流道，在该三次空气的空气流道的下游侧具有使上述后侧空气口噴出的流入炉内的颈部，由圆锥状的倒角形成的倾斜部构成炉膛的内壁和该颈部；

从三次空气的流道到上述颈部设置了用于使三次空气的噴流的一部分沿上述颈部的内表面流动的散热窗。

55.根据权利要求54所述的后侧空气口，其特征在于：

将上述颈部和倾斜部的连接位置置于炉膛的外壁面的内侧。

Images