JP2001124305A - Combustion device and combustion method - Google Patents

Combustion device and combustion method

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JP2001124305A JP2000246247A JP2000246247A JP2001124305A JP 2001124305 A JP2001124305 A JP 2001124305A JP 2000246247 A JP2000246247 A JP 2000246247A JP 2000246247 A JP2000246247 A JP 2000246247A JP 2001124305 A JP2001124305 A JP 2001124305A
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a combustion device and a combustion method in which the controllability of a combustion flow entering a combustion area is improved and a flame property can be controlled under the control of the combustion flow. SOLUTION: A combustion device comprises a combustion air feeder for introducing air for combustion to a combustion area, a combustion gas discharge device, a steam feeder, a mixer (mixing area) and a fuel gas introducing device. The combustion gas discharge device discharges the combustion gas generated in the combustion area outside a furnace therefrom. The mixer mixes the combustion gas and/ or steam with fuel. The fuel gas introducing device introduces the mixed fluid of the combustion gas, the steam and the fuel to the combustion area as fuel gas to mix the fuel gas with the air for combustion. The mixed fluid is introduced to the combustion area as a relatively large amount of fuel gas including lean fuel to be mixed with the air for combustion and thus generate a slow combustion reaction of the fuel gas in the combustion area. Thus, a flame property can be controlled by a fuel gas flow and the mixture of the fuel and the air for combustion can be more freely and assuredly controlled.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、燃焼装置及び燃焼
方法に関するものであり、より詳細には、工業炉等の燃
焼域における火炎の制御性を向上する燃焼装置及び燃焼
方法に関するものである。
The present invention relates to a combustion apparatus and a combustion method, and more particularly, to a combustion apparatus and a combustion method for improving controllability of a flame in a combustion zone of an industrial furnace or the like.

【0002】[0002]

【従来の技術】管式加熱炉、金属加熱炉、窯業焼成炉、
金属溶融炉、ガス化溶融炉又はボイラー等の工業炉、或
いは、ラジアントチューブバーナ等の燃焼加熱式放熱装
置は、炭化水素系燃料を供給する燃料供給装置と、燃焼
用空気を供給する空気供給装置と、燃料及び燃焼用空気
を混合し且つ燃料を燃焼させるバーナー等の燃焼装置と
を備える。燃焼装置において混合した燃料及び燃焼用空
気は、拡散燃焼による火炎を燃焼域に生成する。バーナ
ー供給前における燃料及び燃焼用空気の予混合は、予期
せぬ逆火現象を生じさせることが懸念されており、一般
には採用されていない。
2. Description of the Related Art Tube heating furnaces, metal heating furnaces, ceramic firing furnaces,
An industrial furnace such as a metal melting furnace, a gasification melting furnace or a boiler, or a combustion heating type radiator such as a radiant tube burner is a fuel supply device for supplying hydrocarbon-based fuel and an air supply device for supplying combustion air. And a combustion device such as a burner for mixing fuel and combustion air and burning the fuel. The fuel and combustion air mixed in the combustion device generate a flame due to diffusion combustion in the combustion zone. Premixing of fuel and combustion air before the burner is supplied is feared to cause an unexpected flashback phenomenon, and is not generally employed.

【0003】一般的な燃焼装置において燃料の完全燃焼
を図るには、燃焼用空気の実際空気量は、燃料の理論空
気量を超える過剰な空気比に設定せざるを得ず、この結
果、燃焼用空気及び燃料の混合比(空燃費)は、内燃機
関等の液体燃料では、概ね14乃至15に設定される。
例えば、燃焼装置に供給されるメタン燃料の燃料容積
は、必要空気量の1/15程度に設定される。多くの燃
焼装置は、このような流量差を有する燃料噴射流と空気
流とを所望の如く混合すべく、旋回流型又は保炎板型等
の保炎器を備える。保炎器は、燃料及び空気の混合域に
配設され、着火可能な高温循環流を形成し、これによ
り、火炎の吹き消えを防止し、火炎の安定性を確保す
る。
In order to achieve complete combustion of fuel in a general combustion apparatus, the actual air amount of combustion air must be set to an excess air ratio exceeding the theoretical air amount of fuel. The mixing ratio of air and fuel (air fuel efficiency) is generally set to 14 to 15 for liquid fuel such as an internal combustion engine.
For example, the fuel volume of methane fuel supplied to the combustion device is set to about 1/15 of the required air amount. Many combustion apparatuses are provided with a flame stabilizer such as a swirl flow type or a flame stabilizer plate type to mix a fuel injection flow having such a flow difference and an air flow as desired. The flame stabilizer is disposed in the mixing zone of fuel and air and forms a ignitable high-temperature circulating flow, thereby preventing the flame from blowing out and ensuring the stability of the flame.

【0004】これに対し、本願出願人が開発した燃焼法
として、燃焼用空気を800℃以上の超高温に予熱し、
高温予熱空気を混合域又は燃焼域に導入する超高温空気
燃焼法が知られている。800℃以上に加熱された高温
予熱空気による火炎の燃焼モードは、400℃以下の予
熱空気による通常火炎の燃焼モード、或いは、400乃
至800℃の温度範囲に加熱された予熱空気による遷移
火炎の燃焼モードと比較し、極めて広範囲の空気比の燃
焼雰囲気において安定燃焼する。超高温空気燃焼法にお
ける燃焼安定性は、空気予熱温度の高温化により反応速
度が増大し、燃焼特性が従来のものと比べて全く相違す
ることによるものと考えられる。殊に、燃焼用空気又は
燃焼用混合気を燃料の自己着火温度よりも高い温度に加
熱したとき、着火過程において外部着火を要しない燃焼
反応を実現することができる。しかも、200乃至40
0℃程度の温度に加熱されるにすぎない従来の予熱空気
にあっては、燃焼用空気(予熱空気)の供給流速を火炎
吹きとび限界以上に高速化することは理論的にも実務的
にも不可能であったのに対し、超高温予熱空気燃焼法に
よれば、失火現象を回避しつつ、燃焼用空気の供給流速
を可成り高速化し、燃焼用空気を高速流として混合域又
は燃焼域に供給し得る。更に、このような超高温空気燃
焼法により燃焼域に形成される火炎においては、火炎容
積の増大および火炎輝度の低下等の現象が観られる一
方、局部熱発生現象は抑制され、この結果、燃焼領域の
温度場は均一化する。
On the other hand, as a combustion method developed by the present applicant, combustion air is preheated to an extremely high temperature of 800 ° C. or more,
2. Description of the Related Art An ultra-high-temperature air combustion method for introducing high-temperature preheated air into a mixing zone or a combustion zone is known. The combustion mode of the flame using the high-temperature preheated air heated to 800 ° C or higher is the normal flame combustion mode using the preheated air at 400 ° C or lower, or the combustion of the transition flame using the preheated air heated to the temperature range of 400 to 800 ° C. Compared with the mode, stable combustion is performed in a combustion atmosphere with an extremely wide air ratio. It is considered that the combustion stability in the ultra-high temperature air combustion method is due to the fact that the reaction rate increases due to the increase in the air preheating temperature, and the combustion characteristics are completely different from those of the conventional one. In particular, when the combustion air or the combustion mixture is heated to a temperature higher than the self-ignition temperature of the fuel, a combustion reaction that does not require external ignition in the ignition process can be realized. Moreover, 200 to 40
In the case of conventional preheated air which is only heated to a temperature of about 0 ° C., it is theoretically and practically possible to increase the supply flow rate of combustion air (preheated air) to a value higher than the limit of flame blowing. According to the ultra-high-temperature preheated air combustion method, the supply speed of the combustion air was considerably increased while avoiding the misfire phenomenon, and the combustion air was used as a high-speed flow in the mixing zone or combustion. Supply to the area. Further, in the flame formed in the combustion zone by such an ultra-high temperature air combustion method, while phenomena such as an increase in flame volume and a decrease in flame brightness are observed, a local heat generation phenomenon is suppressed. The temperature field in the region becomes uniform.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】管式加熱炉等の加熱装
置に関する輻射及び対流伝熱効果の研究は、従来は、被
加熱管の局所的な過熱を防止した上で炉内に所望の温度
場を形成する燃焼装置や、被加熱管の配置及び構造等の
開発を主に意図したものであった。しかしながら、空燃
比が10を超える従来の燃焼装置においては、空気及び
燃料の混合は、一般に空気流の温度、流量、流速及び方
向性等の制御により支配される傾向があり、燃焼域に生
成する火炎の特性は、実質的に空気流の物性及び流体特
性により概ね決定されてしまう。例えば、混合域におい
て燃焼反応した燃料及び空気は、燃焼装置の近傍で燃焼
し尽くすことから、火炎は、燃焼装置の近傍にのみ形成
し得るにすぎず、被加熱物の近傍には到達し難い。これ
に対し、燃料流体の到達距離等を増大すべく、燃料供給
圧力を増大したり、或いは、燃料ノズル径を縮小し、こ
れにより、燃料の吹込み速度を高速化し得たとしても、
燃料流体は、空気流量に比べて遙に少量であることか
ら、燃料流体の流勢は、多量の空気流の流勢に打ち消さ
れ、吐出直後に失勢してしまうので、燃料流体の到達距
離を増大するには至らない。
Research on radiation and convection heat transfer effects on a heating device such as a tubular heating furnace has conventionally been conducted by preventing local overheating of a pipe to be heated and then setting a desired temperature in the furnace. It was intended mainly for the development of a combustion device that forms a field, and the arrangement and structure of heated tubes. However, in conventional combustion devices having an air-fuel ratio of more than 10, the mixing of air and fuel generally tends to be governed by control of the temperature, flow rate, flow velocity, directionality, etc. of the airflow, and is generated in the combustion zone. Flame characteristics are largely determined by the physical and fluid properties of the airflow. For example, since the fuel and air that have undergone combustion reaction in the mixing zone are burned off in the vicinity of the combustion device, the flame can only be formed in the vicinity of the combustion device, and hardly reaches the vicinity of the object to be heated. . On the other hand, even if the fuel supply pressure is increased or the fuel nozzle diameter is reduced in order to increase the reach distance of the fuel fluid, the fuel blowing speed can be increased,
Since the fuel fluid is much smaller than the air flow, the flow of the fuel fluid is canceled out by the flow of the large amount of air, and is lost immediately after discharge. It does not increase.

【0006】他方、上記超高温空気燃焼法によれば、空
気比及び空燃比を低減し且つ燃焼ガスの炉内循環流量を
増大し得る結果として、緩慢な燃焼反応を炉内に維持
し、炉内の温度場を均一化することが可能となる。しか
しながら、この種の燃焼法においては、空気流の供給流
速は、比較的高速に設定される傾向がある。このため、
燃料及び空気の混合の制御が空気流の制御に依存する傾
向が、より一層顕著に現れてしまう。
On the other hand, according to the ultrahigh-temperature air combustion method, as a result of reducing the air ratio and the air-fuel ratio and increasing the circulating flow rate of the combustion gas in the furnace, a slow combustion reaction is maintained in the furnace. It is possible to equalize the temperature field inside. However, in this type of combustion method, the supply flow rate of the air flow tends to be set relatively high. For this reason,
The tendency for fuel and air mixing control to depend on airflow control becomes even more pronounced.

【0007】しかも、超高温空気燃焼法では、燃料噴射
流、燃焼用空気流及び炉内循環流の混合状態が燃焼反応
を制御する上で重要な要因となることが既に判明してお
り、これら3種の流体の混合制御を重視した装置構成を
採用すべき必要がある。しかし、炉内燃焼ガスの循環流
を燃料又は空気流と炉内領域で混合する従来の燃焼法に
よっては、このような各種流体の混合を確実に制御する
ことは、実務的に極めて困難である。かくして、炉内に
吐出する燃料流自体の制御性を向上し、燃料流の制御に
より火炎の位置、拡散態様及び到達距離を制御するとと
もに、燃料、燃焼用空気及び燃焼ガスの混合位置及び混
合比の制御性を向上することができる新規な燃焼法の開
発が望まれる。
Furthermore, it has been found that in the ultra-high temperature air combustion method, the mixed state of the fuel injection flow, the combustion air flow and the circulating flow in the furnace is an important factor in controlling the combustion reaction. It is necessary to adopt an apparatus configuration that emphasizes the control of mixing three types of fluids. However, it is extremely difficult in practice to reliably control the mixing of such various fluids by the conventional combustion method in which the circulating flow of the combustion gas in the furnace is mixed with the fuel or air flow in the furnace region. . Thus, the controllability of the fuel flow itself discharged into the furnace is improved, the position of the flame, the diffusion mode and the reaching distance are controlled by controlling the fuel flow, and the mixing position and the mixing ratio of the fuel, the combustion air and the combustion gas are controlled. It is desired to develop a new combustion method capable of improving the controllability of the fuel.

【0008】本発明は、かかる課題に鑑みてなされたも
のであり、その目的とするところは、燃焼域に流入する
燃料流の制御性を向上し、燃料流の制御による火炎特性
の制御を可能にする燃焼装置及び燃焼方法を提供するこ
とにある。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above problems, and has as its object to improve controllability of a fuel flow flowing into a combustion zone and control flame characteristics by controlling the fuel flow. To provide a combustion apparatus and a combustion method.

【0009】本発明は又、燃料、燃焼用空気及び燃焼ガ
スの混合制御の自由度を向上することができる燃焼装置
及び燃焼方法を提供することを目的とする。
Another object of the present invention is to provide a combustion apparatus and a combustion method capable of improving the degree of freedom in controlling the mixing of fuel, combustion air and combustion gas.

【0010】本発明は又、被加熱物に作用する火炎の特
性を制御することができる加熱装置及び加熱方法を提供
することを目的とする。
Another object of the present invention is to provide a heating apparatus and a heating method capable of controlling characteristics of a flame acting on an object to be heated.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段及び作用】本発明者は、上
記目的を達成すべく、鋭意研究を重ねた結果、燃焼域の
高温燃焼ガスを炉外に導出して燃料と混合し、または、
燃焼ガスに水蒸気を添加して燃焼ガス中の水蒸気量を調
節した後に燃料と混合し、或いは、高温の水蒸気を燃料
と混合することにより、燃料及び燃焼ガスの混合を確実
に制御し得るばかりでなく、新規な燃焼特性を有する多
量の燃料ガスを生成し得ることを見出し、かかる知見に
基づき、本願発明を達成したものである。
The present inventor has conducted intensive studies in order to achieve the above object, and as a result, led out high-temperature combustion gas in the combustion zone outside the furnace and mixed it with fuel, or
By adding steam to the combustion gas to adjust the amount of water vapor in the combustion gas and then mixing it with the fuel, or by mixing high-temperature steam with the fuel, the mixing of the fuel and the combustion gas can be reliably controlled. Instead, the present inventors have found that a large amount of fuel gas having novel combustion characteristics can be generated, and based on such findings, have achieved the present invention.

【0012】即ち、本発明によれば、燃焼用燃料を供給
する燃料供給手段と、燃焼用空気を燃焼域に供給する燃
焼用空気供給手段とを備えた燃焼装置において、炉外に
導出した燃焼ガス及び/又は水蒸気供給手段の水蒸気
と、前記燃料供給手段の燃料とを混合する混合装置と、
前記燃焼ガス及び/又は水蒸気と、前記燃料との混合流
体を燃料ガスとして前記燃焼域に導入し、該燃料ガスを
前記燃焼用空気と混合せしめる燃料ガス導入装置とを備
えることを特徴とする燃焼装置を提供する。
That is, according to the present invention, in a combustion apparatus having a fuel supply means for supplying combustion fuel and a combustion air supply means for supplying combustion air to a combustion zone, the combustion introduced outside the furnace is provided. A mixing device for mixing gas and / or water vapor of the water vapor supply means and fuel of the fuel supply means;
Combustion characterized by comprising a fuel gas introduction device for introducing a mixed fluid of the combustion gas and / or steam and the fuel as a fuel gas into the combustion zone, and mixing the fuel gas with the combustion air. Provide equipment.

【0013】本発明は又、燃焼用空気を燃焼域に導入
し、燃焼用空気及び燃料の混合による燃焼反応を前記燃
焼域に生じさせる燃焼方法において、炉外に導出した燃
焼ガス及び/又は水蒸気供給手段の水蒸気を混合域に供
給し、前記燃焼用燃料を前記混合域に供給して、前記燃
焼ガス及び/又は水蒸気と前記燃料との混合流体を生成
し、前記混合流体を燃料ガスとして前記燃焼域に導入
し、該燃料ガスを前記燃焼用空気と混合して前記燃料ガ
スの燃焼反応を前記燃焼域に生じさせることを特徴とす
る燃焼方法を提供する。
[0013] The present invention also relates to a combustion method for introducing combustion air into a combustion zone and causing a combustion reaction by mixing the combustion air and fuel in the combustion zone. The steam of the supply means is supplied to the mixing zone, the fuel for combustion is supplied to the mixing zone, and a mixed fluid of the combustion gas and / or steam and the fuel is generated, and the mixed fluid is used as a fuel gas. A combustion method is provided wherein the combustion gas is introduced into a combustion zone, and the fuel gas is mixed with the combustion air to cause a combustion reaction of the fuel gas in the combustion zone.

【0014】本発明の上記構成によれば、燃料は、燃焼
域から炉外に導出した燃焼ガスと、水蒸気供給手段の水
蒸気との双方又は一方と混合する。両者の混合域には、
希薄な燃料を含有する比較的多量の混合流体が生成す
る。混合流体は、燃焼用空気流とは独立して制御可能な
運動量を有する多量の燃料ガス流として燃焼域に導入さ
れる。従って、燃焼域に生成する火炎の特性は、燃焼用
空気流の制御のみに依存することなく、燃焼域に導入す
る燃料ガス流の制御によっても制御し得る。また、上記
構成によれば、燃料と、炉外燃焼ガス及び/又は水蒸気
とを予め混合した後、燃焼用空気と混合するので、炉内
循環流と空気又は燃料とを炉内で混合する従来方式の燃
焼法に比べ、燃料及び燃焼用空気の混合制御の自由度及
び確実性を大幅に向上することができる。
According to the above configuration of the present invention, the fuel is mixed with the combustion gas led out of the furnace from the combustion zone and / or the steam of the steam supply means. In the mixed area of both,
A relatively large amount of mixed fluid containing lean fuel is produced. The mixed fluid is introduced into the combustion zone as a mass fuel gas stream having a momentum that can be controlled independently of the combustion air stream. Therefore, the characteristics of the flame generated in the combustion zone can be controlled not only by controlling the combustion air flow but also by controlling the fuel gas flow introduced into the combustion zone. Further, according to the above configuration, the fuel and the combustion gas and / or steam outside the furnace are preliminarily mixed and then mixed with the combustion air, so that the circulating flow in the furnace and the air or the fuel are mixed in the furnace. The degree of freedom and certainty in controlling the mixing of fuel and combustion air can be greatly improved as compared with the combustion method of the system.

【0015】他の観点より、本発明は、燃焼用空気及び
燃料の燃焼発熱反応により被加熱物を加熱する加熱装置
において、炉外に導出した燃焼ガス及び/又は水蒸気供
給手段の水蒸気と、前記燃料供給手段の燃料とを混合す
る混合装置と、前記燃焼ガス及び/又は水蒸気と、前記
燃料との混合流体を燃料ガスとして前記燃焼域に導入
し、該燃料ガスを前記燃焼用空気と混合せしめる燃料ガ
ス導入装置とを備えることを特徴とする加熱装置を提供
する。
According to another aspect of the present invention, there is provided a heating apparatus for heating an object to be heated by a combustion exothermic reaction of combustion air and fuel, wherein the combustion gas and / or steam of a steam supply means led out of the furnace are combined with the steam, A mixing device for mixing the fuel of the fuel supply means, a mixed fluid of the combustion gas and / or steam, and the fuel is introduced as a fuel gas into the combustion zone, and the fuel gas is mixed with the combustion air. A heating device comprising a fuel gas introduction device.

【0016】本発明は又、燃焼用空気及び燃料の燃焼発
熱反応により被加熱物を加熱する加熱方法において、炉
外に導出した燃焼ガス及び/又は水蒸気供給手段の水蒸
気を混合域に供給し、前記燃焼用燃料を前記混合域に供
給して、前記燃焼ガス及び/又は水蒸気と前記燃料との
混合流体を生成し、前記混合流体を燃料ガスとして前記
燃焼域に導入し、該燃料ガスを前記燃焼用空気と混合し
て前記燃料ガスの燃焼反応を前記燃焼域に生じさせるこ
とを特徴とる加熱方法を提供する。
The present invention also provides a heating method for heating an object to be heated by a combustion exothermic reaction of combustion air and fuel, wherein a combustion gas led out of the furnace and / or steam from a steam supply means is supplied to a mixing zone, Supplying the fuel for combustion to the mixing zone to generate a mixed fluid of the combustion gas and / or steam and the fuel; introducing the mixed fluid as a fuel gas into the combustion zone; A heating method is provided wherein a combustion reaction of the fuel gas is caused to occur in the combustion zone by mixing with combustion air.

【0017】本発明の上記構成によれば、希薄な燃料を
含有する比較的多量の燃料ガスを制御することにより、
燃焼域に生成する火炎の特性を制御し、これにより、燃
焼域の燃焼発熱反応を調整するとともに、被加熱物に対
する火炎の輻射及び対流伝熱作用を改善することができ
る。
According to the above configuration of the present invention, by controlling a relatively large amount of fuel gas containing lean fuel,
The characteristics of the flame generated in the combustion zone can be controlled, whereby the combustion exothermic reaction in the combustion zone can be adjusted and the radiant and convective heat transfer of the flame to the object to be heated can be improved.

【0018】なお、本明細書において、「燃料ガス」な
る用語は、炉外燃焼ガス及び/又は水蒸気と、燃料とを
混合してなる混合流体であって、燃焼用空気と燃焼反応
可能な燃料成分を含有するガス流体を意味する。
In the present specification, the term "fuel gas" is a mixed fluid obtained by mixing a fuel with a combustion gas and / or steam outside the furnace, and is a fuel capable of reacting with combustion air. Means a gaseous fluid containing the components.

【0019】[0019]

【発明の実施の形態】図1乃至図4は、本発明の好適な
実施形態を示す燃焼装置のブロックフロー図である。図
1(A)に示す燃焼装置は、燃料及び燃焼ガスの混合域
と、混合ガスの燃焼域とを有する。燃焼域に生成した高
温の燃焼ガスは、燃焼ガス導出路を介して燃焼域から導
出される。所定流量の燃焼ガスは、燃焼排ガスとして系
外に排気され、燃焼ガスの残部は、混合域に導入され
る。所望により、水蒸気発生装置の水蒸気が燃焼ガスに
注入され、燃焼ガス中の水蒸気量が調節される。炭化水
素系燃料が、燃料供給路を介して混合域に導入され、燃
焼ガスと混合し、この結果、燃料を燃焼ガスにより希釈
してなる高温の混合ガス(燃料ガス)が、混合域に生成
する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS FIGS. 1 to 4 are block flow diagrams of a combustion apparatus showing a preferred embodiment of the present invention. The combustion device shown in FIG. 1A has a mixed region of fuel and combustion gas, and a mixed gas combustion region. The high-temperature combustion gas generated in the combustion zone is led out of the combustion zone through a combustion gas outlet passage. The combustion gas at a predetermined flow rate is exhausted out of the system as combustion exhaust gas, and the remainder of the combustion gas is introduced into the mixing zone. If desired, steam from the steam generator is injected into the combustion gas to regulate the amount of steam in the combustion gas. The hydrocarbon-based fuel is introduced into the mixing zone via the fuel supply path and mixed with the combustion gas. As a result, a high-temperature mixed gas (fuel gas) obtained by diluting the fuel with the combustion gas is generated in the mixing zone. I do.

【0020】燃焼ガスは、一般に、0%〜10%の範囲
の残存酸素濃度を有するにすぎず、従って、燃料供給路
の燃料は、燃焼ガスと実質的に燃焼反応することなく、
燃焼ガスに混合する。燃焼ガスの温度は、燃焼域の温度
と実質的に等しく、従って、少量の低温燃料を混入した
混合ガスは、燃焼ガスの温度よりも僅かに低い温度、例
えば、800℃〜1200℃の範囲の温度を依然として
保有する。このような高温の混合ガスにおいては、燃料
は活性化し、常温の燃料に比べて燃焼反応し易い反面、
低酸素濃度の燃焼ガスは、燃料の燃焼反応を抑制する。
The combustion gas generally has only a residual oxygen concentration in the range of 0% to 10%, so that the fuel in the fuel supply passage does not substantially react with the combustion gas without burning.
Mix with combustion gas. The temperature of the combustion gas is substantially equal to the temperature of the combustion zone, so that a mixed gas containing a small amount of low-temperature fuel has a temperature slightly lower than the temperature of the combustion gas, for example, in the range of 800C to 1200C. Retain temperature still. In such a high-temperature gas mixture, the fuel is activated, and the combustion reaction is easier than that of a normal-temperature fuel.
The low oxygen concentration combustion gas suppresses the combustion reaction of the fuel.

【0021】燃焼ガスの流量は、燃料供給量に比べて遙
に大きく、従って、混合ガスは、希薄な燃料を含有した
多量の燃料ガスとして燃焼域に導入される。燃焼用空気
が燃焼用空気供給路を介して燃焼域に導入され、混合ガ
ス流は、燃焼域の燃焼ガス循環流に実質的に影響を受け
ることなく、燃焼域において燃焼用空気流と混合し、燃
焼反応する。
The flow rate of the combustion gas is much larger than the fuel supply amount. Therefore, the mixed gas is introduced into the combustion zone as a large amount of fuel gas containing a lean fuel. Combustion air is introduced into the combustion zone through a combustion air supply passage, and the mixed gas stream mixes with the combustion air stream in the combustion zone without being substantially affected by the combustion gas circulation flow in the combustion zone. , Combustion reaction.

【0022】燃料として、気体、液体、固体又は半固体
の燃料を使用し得る。例えば、メタン等の炭化水素系の
気体燃料を上記燃料として使用した場合、気体燃料は、
燃焼ガスにより希釈された高温の燃料ガスとして燃焼域
に流入する。燃料及び燃焼ガスの混合過程及び導入過程
に生じ得る燃料の熱分解反応及び/又は水蒸気改質反応
により、比較的多量の炭化水素ラジカル、水素、炭素又
は一酸化炭素等を含む良質の改質ガスを生成し、これを
燃料ガスとして燃焼域に供給することも可能である。ま
た、炭化水素系の液体燃料を上記燃料として使用した場
合、蒸発過程及び熱分解過程を含めた燃料の改質反応が
混合域及び導入路において進行し、良質の燃料ガス(改
質ガス)を燃焼域に供給することができる。更に、微粉
炭等の固体燃料を燃料として使用した場合、燃料は、高
温の燃焼ガス中に浮遊し、混合域及び導入路において熱
分解し、これにより、炭化水素ラジカル、水素、炭素及
び一酸化炭素を含む高品位の燃料ガスを燃焼域に供給す
ることが可能となる。なお、このような燃料炭化水素の
改質作用には、燃焼ガス中の水蒸気が実質的に影響して
いるものと考えられることから、上記水蒸気発生装置
は、燃焼ガス中の水蒸気量を増量すべく、所望により水
蒸気を燃焼ガスに添加し、燃料の水蒸気改質反応を促進
する。
As fuel, gaseous, liquid, solid or semi-solid fuels can be used. For example, when a hydrocarbon gas fuel such as methane is used as the fuel, the gas fuel is
The fuel gas flows into the combustion zone as a high-temperature fuel gas diluted by the combustion gas. A high-quality reformed gas containing a relatively large amount of hydrocarbon radicals, hydrogen, carbon or carbon monoxide, etc. due to a pyrolysis reaction and / or a steam reforming reaction of the fuel which may occur in a mixing process and an introduction process of the fuel and the combustion gas. Can be generated and supplied to the combustion zone as fuel gas. When a hydrocarbon-based liquid fuel is used as the above fuel, the reforming reaction of the fuel including the evaporation process and the pyrolysis process proceeds in the mixing zone and the introduction path, and a high-quality fuel gas (reformed gas) is produced. It can be supplied to the combustion zone. Further, when a solid fuel such as pulverized coal is used as a fuel, the fuel floats in the high-temperature combustion gas and is thermally decomposed in the mixing zone and the introduction path, thereby causing hydrocarbon radicals, hydrogen, carbon and monoxide. It becomes possible to supply high-grade fuel gas containing carbon to the combustion zone. Since the steam in the combustion gas is considered to substantially affect such a fuel hydrocarbon reforming action, the steam generator increases the steam amount in the combustion gas. To this end, if desired, steam is added to the combustion gas to promote the steam reforming reaction of the fuel.

【0023】図1(A)に示す構成を適用した燃焼装置
の概略断面図が、図5(A)に図示されている。燃焼装
置は、燃焼室1、強制給気ファン2、排ガス循環ファン
3、燃料混合装置10及び燃焼用空気供給装置30を備
える。給気ファン2は、外気吸入路OAを介して吸引し
た外気を燃料用空気供給路CAに圧送する。空気供給装
置30は、燃焼室1に開口した燃焼用空気吐出口35を
備え、供給路CAの燃焼用空気は、吐出口35から燃焼
室1内に流入する。排ガス循環ファン3は、燃焼ガス導
出口90及び燃焼ガス導出路EX、ERを介して燃焼室
1の燃焼ガスを誘引し、燃焼ガスを燃焼ガス導入路RG
から燃料混合装置10に供給する。水蒸気ボイラー等の
水蒸気発生装置8が、水蒸気供給路STを介して燃焼ガ
ス導入路RGに接続され、150〜300℃の過熱水蒸
気を燃料ガスに注入し、燃焼ガス中の水蒸気量を調節す
る。なお、燃焼ガスの一部は、排気流路EGを介して系
外に排気される。
FIG. 5A is a schematic sectional view of a combustion apparatus to which the configuration shown in FIG. 1A is applied. The combustion device includes a combustion chamber 1, a forced air supply fan 2, an exhaust gas circulation fan 3, a fuel mixing device 10, and a combustion air supply device 30. The air supply fan 2 pressure-feeds the outside air sucked through the outside air suction passage OA to the fuel air supply passage CA. The air supply device 30 includes a combustion air discharge port 35 opened to the combustion chamber 1, and combustion air in the supply path CA flows into the combustion chamber 1 from the discharge port 35. The exhaust gas circulation fan 3 attracts the combustion gas in the combustion chamber 1 via the combustion gas outlet 90 and the combustion gas outlets EX and ER, and converts the combustion gas into the combustion gas introduction passage RG.
To the fuel mixing device 10. A steam generator 8 such as a steam boiler is connected to the combustion gas introduction passage RG via a steam supply passage ST, injects superheated steam at 150 to 300 ° C. into the fuel gas, and adjusts the amount of steam in the combustion gas. A part of the combustion gas is exhausted out of the system through the exhaust passage EG.

【0024】空気供給装置30の内側に配置された燃料
混合装置10は、燃料ノズル11、燃焼ガス導入部1
2、混合域15及び燃料ガス噴射口16を備える。燃料
ノズル11は、燃料供給路Fの供給燃料を混合域15に
噴射し、燃焼ガス導入部12は、燃焼ガス導入路RGの
燃焼ガス(及び水蒸気)を混合域15に導入する。混合
域15は、燃料と、燃焼ガス(及び水蒸気)とを混合
し、混合ガス(燃料ガス)を燃焼室1に噴射する。燃焼
室1に噴射する混合ガスの流量、噴射圧力及び方向は、
燃料ノズル11及び燃焼ガス導入部12が噴射する燃料
及び燃焼ガスの流量、噴射圧力及び方向により制御され
るとともに、混合域15の構造により規制される。
The fuel mixing device 10 disposed inside the air supply device 30 includes a fuel nozzle 11 and a combustion gas introduction unit 1.
2, a mixing zone 15 and a fuel gas injection port 16 are provided. The fuel nozzle 11 injects the fuel supplied from the fuel supply path F into the mixing area 15, and the combustion gas introduction unit 12 introduces the combustion gas (and steam) from the combustion gas introduction path RG into the mixing area 15. The mixing zone 15 mixes fuel and combustion gas (and steam), and injects the mixed gas (fuel gas) into the combustion chamber 1. The flow rate, injection pressure and direction of the mixed gas injected into the combustion chamber 1 are as follows:
It is controlled by the flow rate, injection pressure and direction of the fuel and combustion gas injected by the fuel nozzle 11 and the combustion gas introduction unit 12, and is regulated by the structure of the mixing zone 15.

【0025】燃焼室1に噴射した混合ガスは、空気供給
装置30が吐出する燃焼用空気と混合し、燃焼する。燃
焼用空気と概ね同等の流量を有する混合ガスは、燃焼用
空気流の運動量(モーメンタム)に相当する運動量を有
するので、温度差による浮力及び燃焼用空気流の方向性
及び流勢に実質的に影響されることなく、燃料混合装置
10が設定した方向に流動し、燃焼用空気と混合する。
低酸素濃度の燃焼ガスにより燃焼反応を抑制された混合
ガスは、燃焼用空気と緩慢に燃焼反応するので、燃焼域
に拡散する混合ガスは、所期の到達距離を確保し、燃焼
火炎は、燃料混合装置10及び空気供給装置30の近傍
にのみ局所的且つ集中的に生じることなく、炉内の所定
領域に所望の如く生成する。
The mixed gas injected into the combustion chamber 1 mixes with the combustion air discharged from the air supply device 30 and burns. Since the mixed gas having a flow rate substantially equal to that of the combustion air has a momentum corresponding to the momentum of the combustion air flow (momentum), the buoyancy due to the temperature difference and the direction and flow of the combustion air flow are substantially changed. Without being affected, the fuel mixing device 10 flows in the set direction and mixes with the combustion air.
The mixed gas whose combustion reaction is suppressed by the low oxygen concentration combustion gas slowly reacts with the combustion air, so that the mixed gas diffused into the combustion zone secures the expected reach, and the combustion flame is It is not generated locally and intensively only in the vicinity of the fuel mixing device 10 and the air supply device 30, but is generated as desired in a predetermined region in the furnace.

【0026】このような燃焼法によれば、混合ガスの組
成及び流量は、混合域15に導入される燃焼ガス(及び
水蒸気)の流量、燃料供給路Fの燃料供給量、更には、
燃焼ガス(及び水蒸気)と燃料との混合比により可変制
御される。燃焼ガス及び燃料の混合比は、好適には、
1:1〜20:1の範囲に設定される。混合域に生成し
た高温の混合ガスは、燃料自体の供給流量よりも遙に大
きな流量の燃料ガスとして燃焼域に供給されるので、炉
内循環流と混合して消勢することなく、燃焼用空気と混
合する。燃料ガス及び燃焼用空気の混合位置、混合形態
及び燃焼特性は、燃焼用空気流及び燃料ガス流の双方を
調節することにより制御される。燃料ガス及び燃焼用空
気の混合比は、好適には、1:10〜20:10の範囲
に設定される。また、燃焼域に流入する燃料ガスの流速
は、好ましくは、10〜150m/sの範囲に設定され
る。かくして、燃焼反応の領域、火炎の位置及び方向性
等を燃焼用空気流により制御するばかりでなく、混合ガ
ス(燃料ガス)の流速、流量及び方向性等により制御す
ることが可能となる。
According to such a combustion method, the composition and the flow rate of the mixed gas are determined by the flow rate of the combustion gas (and steam) introduced into the mixing zone 15, the fuel supply amount of the fuel supply path F, and furthermore,
It is variably controlled by the mixing ratio of combustion gas (and steam) and fuel. The mixing ratio of the combustion gas and the fuel is preferably
It is set in the range of 1: 1 to 20: 1. The high-temperature mixed gas generated in the mixing zone is supplied to the combustion zone as a fuel gas having a flow rate much larger than the supply flow rate of the fuel itself. Mix with air. The mixing position, mixing form and combustion characteristics of the fuel gas and combustion air are controlled by adjusting both the combustion air flow and the fuel gas flow. The mixing ratio of the fuel gas and the combustion air is preferably set in the range of 1:10 to 20:10. Further, the flow velocity of the fuel gas flowing into the combustion zone is preferably set in a range of 10 to 150 m / s. Thus, it is possible to control not only the region of the combustion reaction, the position and direction of the flame, and the like by the combustion air flow, but also by the flow rate, flow rate, direction, and the like of the mixed gas (fuel gas).

【0027】本発明の他の実施形態が図1(B)に図示
されている。図1(B)に示す燃焼装置において、燃焼
ガス導出路、混合域及び燃料ガス導入路を含む循環回路
は、ガス流体を強制循環する強制循環ファン等の循環装
置を備えるとともに、循環装置の熱負荷及び熱応力を軽
減すべく、燃焼ガスを過渡的に冷却する熱交換装置を備
える。熱交換装置は、高温の燃焼ガスを過渡的に冷却す
る冷却部と、降温した燃焼ガスを再熱する加熱部とを有
する。冷却部は、燃焼域から導出した燃焼ガスを200
℃乃至300℃程度の温度に冷却し、加熱部は、冷却部
において受熱した顕熱を冷却後の燃焼ガスに放熱する。
冷却部において降温した燃焼ガスは、所望により水蒸気
発生装置の水蒸気と混合した後、加熱部において、導出
直後の温度と同等の温度に昇温する。燃焼装置は更に、
燃焼用空気を800℃以上、好ましくは、1000℃以
上の超高温域に予熱する空気予熱装置を備える。
Another embodiment of the present invention is shown in FIG. In the combustion device shown in FIG. 1 (B), a circulation circuit including a combustion gas outlet passage, a mixing zone, and a fuel gas introduction passage includes a circulation device such as a forced circulation fan for forcibly circulating a gas fluid and heat of the circulation device. In order to reduce the load and the thermal stress, a heat exchange device for transiently cooling the combustion gas is provided. The heat exchange device includes a cooling unit that transiently cools the high-temperature combustion gas and a heating unit that reheats the cooled combustion gas. The cooling unit converts the combustion gas derived from the combustion zone into 200
After cooling to a temperature of about 300C to about 300C, the heating unit radiates the sensible heat received in the cooling unit to the cooled combustion gas.
The temperature of the combustion gas, which has been lowered in the cooling unit, is mixed with steam of the steam generator if desired, and then, in the heating unit, the temperature is increased to a temperature equivalent to the temperature immediately after the discharge. The combustion device furthermore
An air preheating device is provided for preheating combustion air to an ultra-high temperature range of 800 ° C or higher, preferably 1000 ° C or higher.

【0028】図5(B)は、図1(B)に示す構成を適
用した燃焼装置の概略断面図である。燃焼装置は、図5
(A)に示す燃焼装置と実質的に同一の燃焼室1、強制
給気ファン2、排ガス循環ファン3、水蒸気発生装置
8、燃料混合装置10及び空気供給装置30を備える。
燃焼装置は更に、熱交換装置13、33及び強制排気フ
ァン4を有し、熱交換装置13、33は夫々、複数の区
画に分割された蓄熱体14、34を備える。熱交換装置
13は、図1(B)に示す冷却部及び加熱部を構成し、
熱交換装置33は、図1(B)に示す空気予熱装置を構
成する。熱交換装置13、33として、ディスク回転式
の流路切換装置20、40を備えた高速切換式の蓄熱型
熱交換器を好適に使用し、蓄熱体13、14として、多
数の狭小流路を有するハニカム構造のセラミックス製蓄
熱体を好適に使用し得る。この形式の熱交換装置の構造
は、例えば、本願出願人による特願平7−284825
号(特開平9−126675号公報)等に詳細に開示さ
れているので、更なる詳細な説明は、省略する。
FIG. 5B is a schematic sectional view of a combustion apparatus to which the configuration shown in FIG. 1B is applied. The combustion device is shown in FIG.
A combustion chamber 1, a forced air supply fan 2, an exhaust gas circulation fan 3, a steam generator 8, a fuel mixing device 10, and an air supply device 30 which are substantially the same as the combustion device shown in FIG.
The combustion device further has heat exchange devices 13, 33 and a forced exhaust fan 4, and each of the heat exchange devices 13, 33 has a heat storage body 14, 34 divided into a plurality of sections. The heat exchange device 13 constitutes a cooling unit and a heating unit shown in FIG.
The heat exchange device 33 constitutes the air preheating device shown in FIG. As the heat exchangers 13 and 33, high-speed switching type heat storage type heat exchangers provided with disk rotating flow path switching devices 20 and 40 are preferably used. It is possible to suitably use a ceramic heat storage body having a honeycomb structure. The structure of this type of heat exchanger is disclosed in, for example, Japanese Patent Application No. 7-284825 by the present applicant.
No. (Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 9-126675) and the like, and further detailed description will be omitted.

【0029】外気吸入路OA及び空気供給路CAに接続
された給気ファン2は、燃焼用空気を熱交換装置33に
導入し、排気ファン4は、燃焼ガス導出口91、排気流
路E1、熱交換装置33及び排気流路E2を介して燃焼
室1の燃焼ガスを誘引する。蓄熱体34の各区画は、高
温の燃焼排ガスと低温の燃焼用空気とに交互に伝熱接触
し、燃焼排ガスが保有する顕熱を燃焼用空気に熱伝達
し、燃焼用空気を800℃以上の超高温域に加熱する。
高温の燃焼用空気は、高温空気供給路SAを介して空気
供給装置30に供給され、吐出口35から燃焼室1内に
流入する。他方、200℃乃至300℃程度に降温した
排気流路E2の燃焼排ガスは、排気流路E3から系外に
排気される。
The supply fan 2 connected to the outside air intake passage OA and the air supply passage CA introduces combustion air into the heat exchange device 33, and the exhaust fan 4 includes the combustion gas outlet 91, the exhaust passage E1, The combustion gas in the combustion chamber 1 is attracted through the heat exchange device 33 and the exhaust passage E2. Each section of the heat storage unit 34 alternately comes into heat transfer contact with the high-temperature combustion exhaust gas and the low-temperature combustion air, transfers the sensible heat of the combustion exhaust gas to the combustion air, and heats the combustion air to 800 ° C. or more. Heat to ultra-high temperature range.
The high-temperature combustion air is supplied to the air supply device 30 via the high-temperature air supply path SA, and flows into the combustion chamber 1 from the discharge port 35. On the other hand, the combustion exhaust gas in the exhaust passage E2, whose temperature has dropped to about 200 ° C. to 300 ° C., is exhausted from the exhaust passage E3 to the outside of the system.

【0030】排ガス循環路R3、R4に接続された排ガ
ス循環ファン3は、燃焼ガス導出口90、燃焼ガス導出
路EX及び熱交換装置13を介して燃焼室1の燃焼ガス
を誘引する。蓄熱体14の低温区画が、高温の燃焼ガス
と伝熱接触して蓄熱し且つ燃焼ガスを冷却する。降温し
た燃焼ガスは、循環ファン3により加圧され、所望によ
り水蒸気発生装置8の水蒸気と混合した後、蓄熱により
昇温した蓄熱体14の高温区画と伝熱接触する。燃焼ガ
ス(及び水蒸気)は、蓄熱体14を冷却するとともに、
蓄熱体14から受熱し、800℃以上、好ましくは、1
000℃以上の超高温域に加熱され、高温の燃焼ガスと
して燃焼ガス導入路RGから燃料混合装置10に供給さ
れる。所望により、燃焼ガスの一部は、燃焼排ガスとし
て排気流路EGから系外に排気される。
The exhaust gas circulation fan 3 connected to the exhaust gas circulation paths R3 and R4 draws the combustion gas in the combustion chamber 1 through the combustion gas outlet 90, the combustion gas outlet path EX and the heat exchanger 13. The low temperature section of the heat storage unit 14 is in heat transfer contact with the high temperature combustion gas to store heat and cool the combustion gas. The cooled combustion gas is pressurized by the circulation fan 3, mixed with steam of the steam generator 8 as required, and then brought into heat transfer contact with the high temperature section of the heat storage body 14 whose temperature has been increased by heat storage. The combustion gas (and steam) cools the heat storage body 14 and
Heat is received from the heat storage body 14 and is 800 ° C. or more, preferably 1
The fuel is heated to an ultra-high temperature range of 000 ° C. or higher and supplied to the fuel mixing device 10 from the combustion gas introduction passage RG as high-temperature combustion gas. If desired, part of the combustion gas is exhausted from the exhaust passage EG to the outside of the system as combustion exhaust gas.

【0031】図1(B)及び図5(B)に示す実施形態
によれば、燃料供給装置は、冷却部及び加熱部を構成す
る熱交換装置13を介装した燃焼ガスの循環回路EX、
RGを備えており、循環ファン3の熱負荷及び熱応力は
大幅に軽減する。燃焼装置は更に、燃焼用空気を上記超
高温域に予熱する熱交換装置33を備えており、燃焼室
1の燃焼域には、超高温予熱空気が供給される。
According to the embodiment shown in FIGS. 1B and 5B, the fuel supply device includes a combustion gas circulation circuit EX, in which a heat exchange device 13 constituting a cooling unit and a heating unit is interposed.
RG is provided, and the thermal load and thermal stress of the circulation fan 3 are greatly reduced. The combustion device further includes a heat exchange device 33 for preheating the combustion air to the ultrahigh temperature range, and the combustion region of the combustion chamber 1 is supplied with the ultrahigh temperature preheated air.

【0032】一般に、かかる超高温予熱空気による燃焼
反応は、高速の燃焼用空気流の存在下に円滑に進行する
ことが判明しており、燃焼用空気流の流速は、10m/
s以上の高速に設定し得る。高速の空気流は、炉内循環
流を活性化するばかりでなく、広範な燃焼反応領域を燃
焼室1内に形成する。しかも、低酸素濃度の燃焼ガスを
多量に含む混合ガスは、超高温域に予熱された燃焼用空
気と混合して自己着火し、低酸素濃度の高温燃焼雰囲気
を炉内に形成する。混合ガス中の燃料成分は、高温燃焼
雰囲気による燃焼反応の促進、燃焼ガス(及び水蒸気)
との予混合による燃料の活性化、低酸素濃度に伴う燃焼
反応の抑制、更には、高速流による燃焼反応の広域化等
の作用を受け、広範な領域において緩慢に燃焼反応し、
比較的低温且つ広域の燃焼火炎を燃焼域に生成する。
In general, it has been found that the combustion reaction using the ultra-high temperature preheated air proceeds smoothly in the presence of a high-speed combustion air flow, and the flow velocity of the combustion air flow is 10 m / m.
s or higher. The high-speed air flow not only activates the circulation flow in the furnace, but also forms a wide combustion reaction zone in the combustion chamber 1. In addition, the mixed gas containing a large amount of the combustion gas having a low oxygen concentration is mixed with the combustion air preheated to the ultra-high temperature range and self-ignites to form a high-temperature combustion atmosphere having a low oxygen concentration in the furnace. The fuel component in the mixed gas promotes the combustion reaction due to the high temperature combustion atmosphere, and the combustion gas (and water vapor)
Activated fuel by premixing with, suppression of combustion reaction due to low oxygen concentration, furthermore, the effect of widening the combustion reaction by high-speed flow, etc., the combustion reaction slowly in a wide range,
A relatively low temperature and wide area combustion flame is generated in the combustion area.

【0033】図6は、図1(B)に示す燃焼装置の構成
を適用した他の構成の燃焼装置を示す概略縦断面図であ
る。なお、図6(A)は、燃焼装置の第1燃焼工程を示
し、図6(B)は、燃焼装置の第2燃焼工程を示す。ま
た、図6において、上記各実施形態の各構成要素と実質
的に同一又は均等な構成要素については、同一の参照符
号が付されている。
FIG. 6 is a schematic vertical sectional view showing a combustion apparatus having another configuration to which the configuration of the combustion apparatus shown in FIG. 1B is applied. FIG. 6A shows a first combustion process of the combustion device, and FIG. 6B shows a second combustion process of the combustion device. In FIG. 6, the same reference numerals are given to components substantially the same as or equivalent to the components of the above embodiments.

【0034】図6に示す燃焼装置は、一対の燃料混合装
置10A、10B及び一対の空気供給装置30A、30
Bを備える。燃焼装置は、熱交換装置の構成に関し、図
5に示す燃焼装置と相違しており、燃料混合装置10
A、10Bは夫々、蓄熱体14を内蔵し、空気供給装置
30A、30Bは夫々、蓄熱体34を内蔵する。蓄熱体
14、34として、ハニカム構造のセラミックス製蓄熱
体を好適に使用し得る。燃焼装置は又、燃焼ガスの流路
を切換える流路切換装置20と、燃焼用空気の流路を切
換える流路切換装置40とを備える。流路切換装置2
0、40は、60秒以下に設定された所定の時間間隔毎
に第1位置(図6A)又は第2位置(図6B)に交互に
切換えられる。
The combustion device shown in FIG. 6 has a pair of fuel mixing devices 10A and 10B and a pair of air supply devices 30A and 30A.
B is provided. The combustion device differs from the combustion device shown in FIG. 5 in the configuration of the heat exchange device.
A and 10B each have a built-in heat storage body 14, and the air supply devices 30A and 30B each have a built-in heat storage body 34. As the heat storage bodies 14 and 34, ceramic heat storage bodies having a honeycomb structure can be suitably used. The combustion device also includes a flow path switching device 20 that switches the flow path of the combustion gas, and a flow path switching device 40 that switches the flow path of the combustion air. Channel switching device 2
0 and 40 are alternately switched to the first position (FIG. 6A) or the second position (FIG. 6B) at predetermined time intervals set to 60 seconds or less.

【0035】第1燃焼工程(図6A)において、給気フ
ァン2は、外気吸入路OAの外気を燃料用空気供給路C
Aを介して流路切換装置40に導入し、燃焼用空気は、
給排流路L1を介して空気供給装置30Aに供給され
る。燃焼用空気は、空気供給装置30Aの蓄熱体34と
伝熱接触し、蓄熱体34の放熱作用により上記超高温域
に加熱され、しかる後、空気吐出口35から燃焼室1に
流入する。排気ファン4は、空気供給装置30B、給排
流路L2、流路切換装置40及び排気流路E2、E3を
介して燃焼室1の燃焼ガスを系外に排気する。空気供給
装置30Bの蓄熱体34は、高温の燃焼排ガスと伝熱接
触して加熱され、燃焼ガスは、降温する。
In the first combustion step (FIG. 6A), the air supply fan 2 converts the outside air of the outside air intake passage OA into the fuel air supply passage C.
A is introduced into the flow switching device 40 through A, and the combustion air is
The air is supplied to the air supply device 30A via the supply / discharge flow path L1. The combustion air comes into heat transfer contact with the heat storage body 34 of the air supply device 30 </ b> A, is heated to the above-mentioned ultra-high temperature region by the heat radiation effect of the heat storage body 34, and then flows into the combustion chamber 1 from the air discharge port 35. The exhaust fan 4 exhausts the combustion gas in the combustion chamber 1 to the outside of the system via the air supply device 30B, the supply / discharge passage L2, the passage switching device 40, and the exhaust passages E2 and E3. The heat storage body 34 of the air supply device 30B is heated by being in heat transfer contact with the high-temperature combustion exhaust gas, and the temperature of the combustion gas drops.

【0036】排ガス循環ファン3は、燃料混合装置10
B、排ガス循環路R2、R3及び流路切換装置20を介
して燃焼室1の燃焼ガスを誘引し、流路切換装置20及
び排ガス循環路R4、R1を介して燃焼ガスを燃料混合
装置10Aに供給する。燃料混合装置10Bを流通する
燃焼室1の高温燃焼ガスは、燃料混合装置10Bの蓄熱
体14と伝熱接触して冷却するとともに、蓄熱体14を
加熱する。降温した燃焼ガスは、所望により水蒸気発生
装置8の水蒸気と混合した後、循環ファン3の循環圧力
下に燃料混合装置10Aに供給され、燃料混合装置10
Aの蓄熱体14を流通し、高温の蓄熱体14との熱交換
により上記超高温域に加熱される。燃料混合装置10A
の燃料ノズル11は、加熱後の燃焼ガス(及び水蒸気)
に燃料を吐出し、燃焼ガス及び燃料の混合ガスは、燃料
ガスとして燃料ガス噴射口16から燃焼室1内に流入す
る。
The exhaust gas circulation fan 3 includes a fuel mixing device 10
B, the combustion gas in the combustion chamber 1 is attracted through the exhaust gas circulation paths R2 and R3 and the flow path switching device 20, and the combustion gas is introduced into the fuel mixing device 10A through the flow path switching device 20 and the exhaust gas circulation paths R4 and R1. Supply. The high-temperature combustion gas in the combustion chamber 1 flowing through the fuel mixing device 10B is brought into heat transfer contact with the heat storage body 14 of the fuel mixing device 10B to cool and heat the heat storage body 14. The cooled combustion gas is mixed with the steam of the steam generator 8 as required, and then supplied to the fuel mixing device 10A under the circulation pressure of the circulation fan 3 to be supplied to the fuel mixing device 10A.
A flows through the heat storage body 14 of A, and is heated to the above-mentioned ultra-high temperature region by heat exchange with the heat storage body 14 of high temperature. Fuel mixing device 10A
The fuel nozzle 11 of the combustion gas after heating (and steam)
And the mixed gas of the combustion gas and the fuel flows into the combustion chamber 1 from the fuel gas injection port 16 as the fuel gas.

【0037】第2燃焼工程(図6B)において、燃焼用
空気は、外気吸入路OA、空気供給路CA、流路切換装
置40及び給排流路L2を介して空気供給装置30Bに
供給される。燃焼用空気は、空気供給装置30Bの蓄熱
体34と熱交換し、上記超高温域に加熱され、高温の燃
焼用空気として空気吐出口35から燃焼室1に流入す
る。排気ファン4は、空気供給装置30A、給排流路L
1、流路切換装置40及び排気流路E2、E3を介し
て、燃焼ガスを系外に排気する。空気供給装置30Aの
蓄熱体34は、高温の燃焼ガスと伝熱接触して加熱さ
れ、燃焼排ガスは冷却される。
In the second combustion step (FIG. 6B), the combustion air is supplied to the air supply device 30B via the outside air intake passage OA, the air supply passage CA, the passage switching device 40, and the supply / discharge passage L2. . The combustion air exchanges heat with the heat storage body 34 of the air supply device 30B, is heated to the ultrahigh temperature range, and flows into the combustion chamber 1 from the air discharge port 35 as high-temperature combustion air. The exhaust fan 4 includes an air supply device 30A, a supply / discharge flow path L
1. The combustion gas is exhausted to the outside of the system via the flow path switching device 40 and the exhaust flow paths E2 and E3. The heat storage body 34 of the air supply device 30A is heated by being in heat transfer contact with the high-temperature combustion gas, and the combustion exhaust gas is cooled.

【0038】排ガス循環ファン3は、燃料混合装置10
A、排ガス循環路R1、R3及び流路切換装置20を介
して燃焼室1の燃焼ガスを誘引し、流路切換装置20及
び排ガス循環路R4、R2を介して燃焼ガスを燃料混合
装置10Bに供給する。燃焼室1の高温燃焼ガスは、燃
料混合装置10Aの蓄熱体14と伝熱接触して冷却し、
蓄熱体14を加熱する。降温した燃焼ガスは、所望によ
り水蒸気発生装置8の水蒸気と混合した後、循環ファン
3の循環圧力下に燃料混合装置10Bに供給され、燃料
混合装置10Bの蓄熱体14と熱交換して上記超高温域
に加熱される。燃料混合装置10Bの燃料ノズル11
は、加熱後の燃焼ガス(及び水蒸気)に燃料を吐出し、
燃焼ガス及び燃料の混合ガスは、燃料ガスとして燃料ガ
ス噴射口16から燃焼室1内に流入する。
The exhaust gas circulating fan 3 includes a fuel mixing device 10.
A, the combustion gas in the combustion chamber 1 is attracted through the exhaust gas circulation paths R1, R3 and the flow path switching device 20, and the combustion gas is introduced into the fuel mixing device 10B through the flow path switching device 20 and the exhaust gas circulation paths R4, R2. Supply. The high-temperature combustion gas in the combustion chamber 1 is brought into heat transfer contact with the heat storage body 14 of the fuel mixing device 10A and cooled,
The regenerator 14 is heated. The cooled combustion gas is mixed with the steam of the steam generator 8 if desired, and then supplied to the fuel mixing device 10B under the circulation pressure of the circulation fan 3 and exchanges heat with the heat storage body 14 of the fuel mixing device 10B to make the superheated gas. Heated to high temperature range. Fuel nozzle 11 of fuel mixing device 10B
Discharges fuel into the combustion gas (and steam) after heating,
The mixed gas of the combustion gas and the fuel flows into the combustion chamber 1 from the fuel gas injection port 16 as a fuel gas.

【0039】図7は、図6に示す燃料混合装置10A、
10Bの作用を概略的に示すブロックフロー図である。
図7(A)は、燃焼装置の第1燃焼工程を示し、図7
(B)は、燃焼装置の第2燃焼工程を示す。
FIG. 7 shows the fuel mixing device 10A shown in FIG.
It is a block flow figure which shows the effect | action of 10B schematically.
FIG. 7A shows a first combustion step of the combustion device, and FIG.
(B) shows a second combustion step of the combustion device.

【0040】上記燃焼装置の構成によれば、燃焼室1の
燃焼ガスは、一方の燃料混合装置10を介して燃焼域か
ら導出され、排ガス循環ファン3の循環圧力下に循環路
R1、R2を循環し、所望により水蒸気を添加した後、
他方の燃料混合装置10に供給され、再熱後に燃料と混
合し、燃料ガスとして燃焼域に導入される。高温燃焼ガ
スの顕熱は、炉外導出時に蓄熱体14に過渡的に蓄熱さ
れ、燃料と混合する直前の低温燃焼ガスに放熱される。
第1及び第2燃焼工程が短時間に交互に反復実行され、
燃焼ガス(及び水蒸気)は、連続的に冷却され且つ再熱
される。
According to the configuration of the combustion device, the combustion gas in the combustion chamber 1 is led out of the combustion zone through the one fuel mixing device 10 and flows through the circulation passages R 1 and R 2 under the circulation pressure of the exhaust gas circulation fan 3. Circulating, optionally adding steam,
The fuel is supplied to the other fuel mixing device 10, mixed with fuel after reheating, and introduced into the combustion zone as fuel gas. The sensible heat of the high-temperature combustion gas is transiently stored in the heat storage unit 14 when it is taken out of the furnace, and is radiated to the low-temperature combustion gas immediately before mixing with the fuel.
The first and second combustion steps are alternately and repeatedly performed in a short time,
The combustion gases (and steam) are continuously cooled and reheated.

【0041】同様に、第1及び第2燃焼工程の反復によ
り、燃焼用空気は、蓄熱体34(図6)を介して燃焼ガ
スの顕熱を継続的に受熱し、連続的に超高温域に予熱さ
れる。混合ガス及び燃焼用空気は、隣接する燃料混合装
置10及び空気供給装置30から燃焼室1に夫々導入さ
れ、燃焼室1の燃焼域には、上述の如く、緩慢な燃焼反
応、燃料ガス流の容積及び流速の増大、更には、燃焼用
空気の流速増大等に伴う広域且つ比較的低温の燃焼火炎
が生成する。
Similarly, by repeating the first and second combustion steps, the combustion air continuously receives the sensible heat of the combustion gas via the regenerator 34 (FIG. 6) and continuously receives the ultra-high temperature range. Preheated. The mixed gas and the combustion air are introduced into the combustion chamber 1 from the adjacent fuel mixing device 10 and the air supply device 30, respectively, and the combustion zone of the combustion chamber 1 has a slow combustion reaction and a fuel gas flow as described above. A wide-area and relatively low-temperature combustion flame is generated due to an increase in the volume and the flow velocity, and further, an increase in the flow velocity of the combustion air.

【0042】本発明の更に他の実施形態が図1(C)に
図示されている。図1(C)に示す燃焼装置は、図1
(B)に示す実施形態と類似し、燃焼ガスの冷却部及び
加熱部と、空気予熱装置とを備える。しかしながら、本
実施形態において、混合域15は、加熱部と循環装置と
の間に配置される。このような実施形態によれば、燃料
は、冷却部において降温した燃焼ガス(及び水蒸気)と
混合し、混合域の混合ガスは、加熱部において上記超高
温域に加熱される。加熱部における混合ガスの昇温過程
により、混合ガスの熱分解反応及び水蒸気改質反応が生
じ、混合ガスは、比較的多量の炭化水素ラジカル、水
素、炭素又は一酸化炭素等を含む良質の燃料ガスに改質
される。
Another embodiment of the present invention is shown in FIG. The combustion device shown in FIG.
Similar to the embodiment shown in (B), the apparatus includes a combustion gas cooling unit and a heating unit, and an air preheating device. However, in the present embodiment, the mixing zone 15 is disposed between the heating unit and the circulation device. According to such an embodiment, the fuel is mixed with the combustion gas (and steam) whose temperature has been lowered in the cooling unit, and the mixed gas in the mixing region is heated in the heating unit to the ultrahigh temperature region. During the heating process of the mixed gas in the heating section, a thermal decomposition reaction and a steam reforming reaction of the mixed gas occur, and the mixed gas is a high-quality fuel containing a relatively large amount of hydrocarbon radicals, hydrogen, carbon, carbon monoxide, or the like. Reformed into gas.

【0043】図8は、図1(C)に示す燃焼装置の構成
を適用した燃焼装置の概略縦断面図であり、図8(A)
は、燃焼装置の第1燃焼工程を示し、図8(B)は、燃
焼装置の第2燃焼工程を示す。上記各実施形態の各構成
要素と実質的に同一又は均等な構成要素については、同
一の参照符号が付されている。
FIG. 8 is a schematic vertical sectional view of a combustion apparatus to which the configuration of the combustion apparatus shown in FIG. 1C is applied, and FIG.
Shows a first combustion step of the combustion device, and FIG. 8B shows a second combustion step of the combustion device. Components that are substantially the same as or equivalent to the components of the above embodiments are given the same reference numerals.

【0044】図8に示す燃焼装置は、蓄熱体14を内蔵
した燃料混合装置10A、10Bと、蓄熱体34を内蔵
した空気供給装置30A、30Bと、燃焼ガス及び燃焼
用空気の流路を切換える流路切換装置20、40とを備
えた点において、図6に示す実施形態と類似する。しか
しながら、本実施形態の燃焼装置において、蓄熱体14
は、燃焼室1と混合域15との間に介装され、蓄熱体1
4の狭小流路は、燃焼室1と混合域15とを相互連通す
る。
The combustion device shown in FIG. 8 switches between the fuel mixing devices 10A and 10B containing the heat storage material 14, the air supply devices 30A and 30B containing the heat storage material 34, and the flow paths of the combustion gas and the combustion air. It is similar to the embodiment shown in FIG. 6 in that it has the flow path switching devices 20 and 40. However, in the combustion device of the present embodiment, the heat storage 14
Is interposed between the combustion chamber 1 and the mixing zone 15,
The narrow passage 4 interconnects the combustion chamber 1 and the mixing zone 15.

【0045】第1燃焼工程(図8A)において、燃料混
合装置10Aの燃焼ガス導入部12に供給された低温の
燃焼ガス(及び水蒸気)は、燃料混合装置10Aの燃料
ノズル11から吐出した燃料と混合し、燃焼ガス(及び
水蒸気)と燃料との混合ガスは、燃料混合装置10Aの
蓄熱体14を流通し、高温の蓄熱体14との熱交換によ
り上記超高温域に加熱される。高温の燃料ガスは、燃料
ガス噴射口16から燃焼室1内に流入する。
In the first combustion step (FIG. 8A), the low-temperature combustion gas (and steam) supplied to the combustion gas introduction section 12 of the fuel mixing device 10A is mixed with the fuel discharged from the fuel nozzle 11 of the fuel mixing device 10A. The mixed gas of the combustion gas (and water vapor) and the fuel flows through the heat storage unit 14 of the fuel mixing device 10A, and is heated to the ultrahigh temperature region by heat exchange with the high-temperature storage unit 14. The high-temperature fuel gas flows into the combustion chamber 1 from the fuel gas injection port 16.

【0046】第2燃焼工程(図8B)において、燃料混
合装置10Bの燃焼ガス導入部12に供給された低温の
燃焼ガス(及び水蒸気)は、燃料混合装置10Bの燃料
ノズル11から吐出した燃料と混合し、燃焼ガス(及び
水蒸気)と燃料との混合ガスは、燃料混合装置10Bの
蓄熱体14を流通し、高温の蓄熱体14との熱交換によ
り上記超高温域に加熱された後、燃料ガス噴射口16か
ら燃焼室1内に流入する。
In the second combustion step (FIG. 8B), the low-temperature combustion gas (and steam) supplied to the combustion gas introduction section 12 of the fuel mixing device 10B is combined with the fuel discharged from the fuel nozzle 11 of the fuel mixing device 10B. The mixed gas of the combustion gas (and water vapor) and the fuel flows through the heat storage unit 14 of the fuel mixing device 10B, and is heated to the ultra-high temperature range by heat exchange with the high-temperature storage unit 14 and then the fuel is heated. The gas flows into the combustion chamber 1 from the gas injection port 16.

【0047】混合ガスは、燃料混合装置10A、10B
の蓄熱体14を流通する間に受熱し、熱分解反応し、比
較的良質の燃料ガスに改質される。燃料混合装置10
A、10Bから燃焼室1内に噴射した混合ガスは、隣接
する燃焼用空気吐出口35から燃焼域に流入する高温の
燃焼用空気と混合し、低酸素濃度且つ高温の燃焼雰囲気
による広範な燃焼火炎を燃焼室1に生成する。
The mixed gas is supplied to the fuel mixing devices 10A, 10B
While flowing through the heat accumulator 14, undergoes a thermal decomposition reaction and is reformed into a relatively high quality fuel gas. Fuel mixing device 10
The mixed gas injected into the combustion chamber 1 from A and 10B is mixed with the high-temperature combustion air flowing into the combustion zone from the adjacent combustion air discharge port 35, and is subjected to wide-range combustion with a low oxygen concentration and high-temperature combustion atmosphere. A flame is generated in the combustion chamber 1.

【0048】図2(A)、(B)及び(C)には、本発
明の他の実施形態が示されている。図2(A)、(B)
及び(C)は、図1(A)、(B)及び(C)の各実施
形態と概ね相応した構成を有するが、図2に示す各実施
形態では、燃焼ガスの一部が燃焼用空気と混合する。図
2(A)に示す燃焼装置において、炉外に導出された燃
焼ガス(及び水蒸気)は、燃料との混合域に導入される
ばかりでなく、燃焼用空気との混合域にも導入される。
図2(B)に示す燃料供給装置は、高温予熱空気と高温
燃焼ガスとを混合する混合域を備えており、加熱部にお
いて再熱された燃焼ガス(及び水蒸気)の一部が、高温
予熱装置により超高温に予熱された燃焼用空気と混合す
る。図2(C)に示す燃焼装置は、燃焼用空気と低温燃
焼ガス(及び水蒸気)とを混合する混合域を備えてお
り、冷却部において200℃乃至300℃程度の温度域
に降温した燃焼ガス(及び水蒸気)の一部が、高温に予
熱する前の常温空気と混合する。
FIGS. 2A, 2B and 2C show another embodiment of the present invention. FIG. 2 (A), (B)
And (C) have a configuration generally corresponding to each of the embodiments of FIGS. 1 (A), (B) and (C), but in each of the embodiments shown in FIG. Mix with. In the combustion device shown in FIG. 2A, the combustion gas (and water vapor) led out of the furnace is introduced not only into the mixing zone with the fuel but also into the mixing zone with the combustion air. .
The fuel supply device shown in FIG. 2 (B) has a mixing zone for mixing the high-temperature preheated air and the high-temperature combustion gas, and a part of the combustion gas (and steam) reheated in the heating unit is heated at a high temperature. It is mixed with combustion air preheated to a very high temperature by the device. The combustion device shown in FIG. 2 (C) includes a mixing region for mixing combustion air and low-temperature combustion gas (and steam), and the temperature of the combustion gas dropped to a temperature range of about 200 ° C. to 300 ° C. in the cooling unit. Some (and water vapor) mix with the room temperature air before it is preheated to a high temperature.

【0049】このような実施形態によれば、燃焼用空気
と燃焼ガス(及び水蒸気)と混合により燃焼用空気の酸
素濃度が低下し、燃焼用空気の燃焼反応性が抑制され
る。低酸素濃度の燃焼用空気は、同様に燃焼ガス(及び
水蒸気)により希釈された低酸素濃度の燃料ガスと混合
し、低酸素濃度の燃焼雰囲気を燃焼域に形成する。この
結果、燃焼域には、緩慢な燃焼反応が進行し、広域且つ
均等な火炎が生成する。
According to such an embodiment, the oxygen concentration of the combustion air is reduced by mixing the combustion air with the combustion gas (and steam), and the combustion reactivity of the combustion air is suppressed. The low oxygen concentration combustion air is mixed with the low oxygen concentration fuel gas similarly diluted with the combustion gas (and steam) to form a low oxygen concentration combustion atmosphere in the combustion zone. As a result, a slow combustion reaction proceeds in the combustion zone, and a wide and uniform flame is generated.

【0050】図9(A)、(B)及び図10は、図2に
示す燃焼装置の構成を適用した燃焼装置の概略縦断面図
である。図9及び図10において、上記各実施形態の各
構成要素と実質的に同一又は均等な構成要素について
は、同一の参照符号が付されている。
FIGS. 9A, 9B and 10 are schematic longitudinal sectional views of a combustion apparatus to which the configuration of the combustion apparatus shown in FIG. 2 is applied. In FIGS. 9 and 10, the same reference numerals are given to components that are substantially the same as or equivalent to the components of the above embodiments.

【0051】図9(A)及び図9(B)に示す燃焼装置
は、空気供給装置30に接続された燃焼ガス導入路RG
の分流路R5を備える。燃焼ガス導入路RGを流通する
燃焼ガス(及び水蒸気)は、分流路R5の分岐部で分流
し、燃焼ガス(及び水蒸気)の一部は、空気供給装置3
0において燃焼用空気と混合する。
The combustion device shown in FIGS. 9A and 9B has a combustion gas introduction passage RG connected to an air supply device 30.
Is provided. The combustion gas (and steam) flowing through the combustion gas introduction passage RG is split at the branch of the branch channel R5, and part of the combustion gas (and steam) is supplied to the air supply device 3.
At 0, mix with combustion air.

【0052】図9(B)は、図2(B)の構成を適用し
た燃焼装置に関するものであるが、図9(B)の構成に
おいて、排ガス循環路R4と空気供給路CAとを接続
し、図2(C)に示す如く、低温の燃焼ガス(及び水蒸
気)を低温の燃焼用空気に混合しても良い。
FIG. 9 (B) relates to a combustion apparatus to which the configuration of FIG. 2 (B) is applied. In the configuration of FIG. 9 (B), the exhaust gas circulation path R4 and the air supply path CA are connected. As shown in FIG. 2C, low-temperature combustion gas (and steam) may be mixed with low-temperature combustion air.

【0053】図10に示す燃焼装置では、排ガス循環路
R1の分岐路R5が、空気供給装置30Aに接続され、
排ガス循環路R2の分岐路R6が、空気供給装置30B
に接続される。第1燃焼工程(図10A)において、排
ガス循環路R1の燃焼ガス(及び水蒸気)は、分岐路R
5から部分的に空気供給装置30Aに導入され、燃焼用
空気と混合する。第2燃焼工程(図10B)において、
排ガス循環路R2の燃焼ガス(及び水蒸気)は、分岐路
R6から部分的に空気供給装置30Bに導入され、燃焼
用空気と混合する。
In the combustion apparatus shown in FIG. 10, the branch R5 of the exhaust gas circulation path R1 is connected to the air supply device 30A,
The branch path R6 of the exhaust gas circulation path R2 is connected to the air supply device 30B.
Connected to. In the first combustion step (FIG. 10A), the combustion gas (and steam) in the exhaust gas circulation path R1
5 is partially introduced into the air supply device 30A and mixed with the combustion air. In the second combustion step (FIG. 10B),
The combustion gas (and steam) in the exhaust gas circulation path R2 is partially introduced into the air supply device 30B from the branch path R6, and mixes with the combustion air.

【0054】図3(A)、(B)及び(C)には、本発
明の更に他の実施形態が示されている。図3に示す実施
形態は、燃焼ガス中の水蒸気の作用を殊に重視した構成
のものであり、燃焼ガスの熱により700℃以上、好ま
しくは、1000℃以上、更に好ましくは、1500℃
以上の超高温に加熱された水蒸気が、燃料と混合する。
即ち、前述の各実施形態では、燃料に含まれる炭化水素
の改質反応は、主として、燃焼ガス中の高温水蒸気の存
在により効果的に進行しているものと考えられるが、本
実施形態では、このような高温水蒸気の作用を更に顕在
化すべく、燃焼ガスが保有する顕熱を水蒸気に伝熱して
水蒸気を700℃以上に超高温に加熱し、高温の水蒸気
を燃料と混合するようにしている。高温水蒸気は、改質
材且つ高温熱媒体として機能し、燃料は、高温水蒸気の
作用により、比較的多量の炭化水素ラジカル、水素、炭
素又は一酸化炭素等を含む良質の燃料に改質され、高温
の燃焼用空気と混合して燃焼する。なお、図3(A)及
び図3(B)に示す装置では、燃焼ガスは、水蒸気を加
熱した後、系外に排気される。
FIGS. 3A, 3B and 3C show still another embodiment of the present invention. The embodiment shown in FIG. 3 has a configuration in which the action of water vapor in the combustion gas is particularly emphasized, and is 700 ° C. or higher, preferably 1000 ° C. or higher, more preferably 1500 ° C. due to the heat of the combustion gas.
The above-described steam heated to an extremely high temperature mixes with the fuel.
That is, in each of the above-described embodiments, the reforming reaction of the hydrocarbons contained in the fuel is considered to have proceeded effectively mainly due to the presence of high-temperature steam in the combustion gas. In order to make the action of such high-temperature steam more apparent, the sensible heat of the combustion gas is transferred to the steam to heat the steam to an extremely high temperature of 700 ° C. or more, and mix the high-temperature steam with the fuel. . The high-temperature steam functions as a reforming material and a high-temperature heat medium, and the fuel is reformed into a high-quality fuel containing a relatively large amount of hydrocarbon radicals, hydrogen, carbon, carbon monoxide, and the like by the action of the high-temperature steam, Combustes with high-temperature combustion air. In the devices shown in FIGS. 3A and 3B, the combustion gas is exhausted out of the system after heating the steam.

【0055】図11、図12及び図13は、図3の各図
に示す燃料供給装置を備えた燃焼装置の概略縦断面図で
ある。図11乃至図13の各図に示す燃焼装置は、図6
に示す燃焼装置と類似した全体構成を備える。しかしな
がら、本実施形態では、水蒸気発生装置8の水蒸気が、
水蒸気供給路STを介して流路切換装置20及び/又は
外気吸入路OAに供給される。水蒸気は、蓄熱体14、
34と伝熱接触し、700℃以上の高温に加熱された
後、燃料と混合する。なお、図11には、燃焼装置の第
1燃焼工程(図11A)及び第2燃焼工程(図11B)
が示されており、図12及び図13には、燃焼装置の第
1燃焼工程のみが図示されている。
FIGS. 11, 12 and 13 are schematic longitudinal sectional views of a combustion device provided with the fuel supply device shown in each of FIGS. The combustion apparatus shown in each of FIGS.
The overall configuration is similar to the combustion device shown in FIG. However, in the present embodiment, the steam of the steam generator 8 is
The water is supplied to the flow path switching device 20 and / or the outside air intake passage OA via the steam supply passage ST. The water vapor is stored in the heat storage 14,
34, and is mixed with fuel after being heated to a high temperature of 700 ° C. or higher. FIG. 11 shows a first combustion step (FIG. 11A) and a second combustion step (FIG. 11B) of the combustion device.
12 and 13 show only the first combustion step of the combustion device.

【0056】図4には、本発明の更に他の実施形態が示
されている。図4に示す実施形態は、高温水蒸気を燃料
と混合して燃料の改質反応を促進する点において、図3
に示す実施形態と類似するが、本実施形態では、燃料供
給装置は、水蒸気を高温に加熱する水蒸気加熱装置を更
に備える。水蒸気加熱用の燃料及び燃焼用空気が、水蒸
気加熱装置の燃焼室に供給され、水蒸気発生装置の水蒸
気は、燃焼室の燃焼熱を受熱し、700℃以上の高温に
加熱される。高温水蒸気は、混合域に供給され、燃料と
混合して燃料を改質する。燃料及び高温水蒸気の混合気
は、良質の燃料ガスとして高温の燃焼用空気と更に混合
し、燃焼装置の燃焼域において燃焼する。
FIG. 4 shows still another embodiment of the present invention. The embodiment shown in FIG. 4 is different from the embodiment shown in FIG. 3 in that high-temperature steam is mixed with fuel to promote a fuel reforming reaction.
However, in the present embodiment, the fuel supply device further includes a steam heating device that heats steam to a high temperature. The fuel for steam heating and the combustion air are supplied to the combustion chamber of the steam heating device, and the steam of the steam generating device receives the heat of combustion in the combustion chamber and is heated to a high temperature of 700 ° C. or higher. The high-temperature steam is supplied to the mixing zone and mixes with the fuel to reform the fuel. The mixture of fuel and high-temperature steam is further mixed as high-quality fuel gas with high-temperature combustion air, and burns in the combustion zone of the combustion device.

【0057】図14は、図4に示す燃料供給装置を備え
た燃焼装置の概略縦断面図であり、図15及び図16
は、水蒸気加熱装置の構成を示す断面図である。図14
に示す如く、水蒸気加熱装置80は、水蒸気供給路LS
を介して水蒸気発生装置8に接続されるとともに、高温
水蒸気供給路HSを介して流路切換装置20に接続され
る。高温水蒸気は、第1燃焼工程(図14A)におい
て、燃料混合装置10Aの混合域15に導入され、第2
燃焼工程(図14B)において、燃料混合装置10Bの
混合域15に導入される。いずれの燃焼工程において
も、高温水蒸気は、燃料ノズル11から吐出した燃料と
混合した後、燃料ガス噴射口16から燃焼室1内に流入
する。高温水蒸気は、混合域15に高温雰囲気を形成す
るとともに、炭化水素系燃料と水蒸気改質反応し、燃料
を良質の燃料ガスに改質する。
FIG. 14 is a schematic vertical sectional view of a combustion device provided with the fuel supply device shown in FIG. 4, and FIG. 15 and FIG.
FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a steam heating device. FIG.
As shown in the figure, the steam heating device 80 has a steam supply passage LS
Is connected to the steam generator 8 via a high-pressure steam supply path HS, and is connected to the flow path switching apparatus 20 via a high-temperature steam supply path HS. The high-temperature steam is introduced into the mixing zone 15 of the fuel mixing device 10A in the first combustion step (FIG. 14A),
In the combustion step (FIG. 14B), the fuel is introduced into the mixing zone 15 of the fuel mixing device 10B. In any of the combustion steps, the high-temperature steam flows into the combustion chamber 1 from the fuel gas injection port 16 after being mixed with the fuel discharged from the fuel nozzle 11. The high-temperature steam forms a high-temperature atmosphere in the mixing zone 15 and undergoes a steam reforming reaction with the hydrocarbon-based fuel to reform the fuel into a high-quality fuel gas.

【0058】図15及び図16に示す如く、水蒸気加熱
装置80は、加熱炉本体88、4方弁95及び切換制御
弁85、86、87を備える。加熱炉本体88は、左右
一対のハニカム型蓄熱体81、燃焼室82、燃焼用空気
吐出部83及び燃料ノズル84を有する。燃焼用空気供
給路SA及び燃料供給路SFの空気及び燃料が、制御弁
85、86の制御下に空気吐出部83及び燃料ノズル8
4から燃焼室82のいずれか一方に交互に供給され、水
蒸気供給路LSの水蒸気が、4方弁95の制御下に蓄熱
体81のいずれか一方に交互に供給される。燃焼室82
に生成した高温の燃焼ガスは、蓄熱体81を加熱した
後、排気路EA及び排気流路EGから排気される。比較
的低温の水蒸気は、分配路L1又はL2から高温の蓄熱
体81に供給され、蓄熱体81に伝熱接触して800℃
以上の高温に加熱された後、供給路HSに流出し、流路
切換装置20(図14)に供給される。所望により、制
御弁87を開放し、排ガス循環路R3の燃焼ガスの一部
又は全量を燃焼ガス流路EBから水蒸気供給路LSに導
入し、水蒸気供給路LSの水蒸気流に混合しても良い。
As shown in FIGS. 15 and 16, the steam heating device 80 includes a heating furnace main body 88, a four-way valve 95, and switching control valves 85, 86, 87. The heating furnace main body 88 has a pair of left and right honeycomb heat storage bodies 81, a combustion chamber 82, a combustion air discharge section 83, and a fuel nozzle 84. The air and fuel in the combustion air supply passage SA and the fuel supply passage SF are supplied to the air discharge portion 83 and the fuel nozzle 8 under the control of the control valves 85 and 86.
4 to one of the combustion chambers 82 alternately, and the steam in the steam supply passage LS is alternately supplied to one of the heat storage bodies 81 under the control of the four-way valve 95. Combustion chamber 82
After the heat storage body 81 is heated, the high-temperature combustion gas generated in the above is exhausted from the exhaust passage EA and the exhaust passage EG. The relatively low-temperature steam is supplied from the distribution path L1 or L2 to the high-temperature heat storage body 81, and is brought into contact with the heat storage body 81 by heat transfer at 800 ° C.
After being heated to the above high temperature, it flows out to the supply path HS and is supplied to the flow path switching device 20 (FIG. 14). If desired, the control valve 87 may be opened to introduce a part or all of the combustion gas in the exhaust gas circulation path R3 from the combustion gas flow path EB to the steam supply path LS, and mix it with the steam flow in the steam supply path LS. .

【0059】[0059]

【実施例】以下、図17乃至図26を参照して、本発明
の好適な実施例について詳細に説明する。なお、以下の
各図において、図1乃至図16に示す各構成要素と実質
的に同一又は均等な構成要素については、同一の参照符
号が付されている。
Preferred embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to FIGS. In the following drawings, components that are substantially the same as or equivalent to the components shown in FIGS. 1 to 16 are denoted by the same reference numerals.

【0060】図17は、本発明の第1実施例に係る燃焼
装置を示す断面図である。図17(A)は、燃焼装置の
第1燃焼工程を示し、図17(B)は、燃焼装置の第2
燃焼工程を示す。
FIG. 17 is a sectional view showing a combustion apparatus according to the first embodiment of the present invention. FIG. 17A shows a first combustion process of the combustion device, and FIG. 17B shows a second combustion process of the combustion device.
3 shows a combustion process.

【0061】図17に示す燃焼装置は、図6に示す燃焼
装置の基本構成を更に具体化したものであり、燃料混合
装置10A、10B、空気供給装置30A、30B、流
路切換装置20、40、給気ファン2及び排ガス循環フ
ァン3を備えており、流路切換装置20、40は、第1
位置(図17A)又は第2位置(図17B)に交互に切
換えられる。燃料混合装置10A、10B及び空気供給
装置30A、30Bは、所定の傾斜角度をなして燃焼室
1の炉体Wに固定される。装置10A、30Aの中心軸
線は、燃焼室1内の燃焼域において交差するように配向
され、装置10B、30Bの中心軸線は、燃焼室1内の
燃焼域において交差するように配向される。
The combustion device shown in FIG. 17 is a further embodiment of the basic configuration of the combustion device shown in FIG. 6, and includes fuel mixing devices 10A and 10B, air supply devices 30A and 30B, and flow switching devices 20 and 40. , An air supply fan 2 and an exhaust gas circulation fan 3.
The position (FIG. 17A) or the second position (FIG. 17B) is alternately switched. The fuel mixing devices 10A and 10B and the air supply devices 30A and 30B are fixed to the furnace body W of the combustion chamber 1 at a predetermined inclination angle. The central axes of the devices 10A, 30A are oriented to intersect in the combustion zone within the combustion chamber 1 and the central axes of the devices 10B, 30B are oriented to intersect in the combustion zone within the combustion chamber 1.

【0062】燃料混合装置10A、10Bは、円筒形ケ
ーシング17と、ケーシング17内に収容された蓄熱体
14と、蓄熱体14の中心部を貫通する燃料ノズル11
とから概ね構成される。ケーシング17の先端部は、截
頭円錐形の縮径部16aを有し、燃料ガス噴射口16
が、縮径部16aの先端に開口する。燃料ノズル11の
燃料噴射口11aが、燃料ガス噴射口16から若干引っ
込んだ位置に配置され、混合域15が、燃料ガス噴射口
16と燃料噴射口11aとの間に形成される。ケーシン
グ17の底部は、底板19により閉塞し、燃焼ガス導入
部12が、蓄熱体14と底板19との間に画成される。
導入部12は、燃焼ガスポート18と連通し、ポート1
8は、排ガス循環路R1、R2に接続される。燃料ノズ
ル11は、底板19を貫通し、燃料供給管F1、F2に
接続され、燃料供給制御弁V1、V2が、燃料供給管F
1、F2に夫々介装される。
Each of the fuel mixing devices 10A and 10B includes a cylindrical casing 17, a heat storage body 14 accommodated in the casing 17, and a fuel nozzle 11 penetrating through the center of the heat storage body 14.
It is generally composed of The distal end of the casing 17 has a frusto-conical reduced diameter portion 16a, and a fuel gas injection port 16a.
Opens at the tip of the reduced diameter portion 16a. The fuel injection port 11a of the fuel nozzle 11 is disposed at a position slightly retracted from the fuel gas injection port 16, and a mixing area 15 is formed between the fuel gas injection port 16 and the fuel injection port 11a. The bottom of the casing 17 is closed by a bottom plate 19, and the combustion gas introduction unit 12 is defined between the heat storage unit 14 and the bottom plate 19.
The introduction section 12 communicates with the combustion gas port 18 and the port 1
8 is connected to the exhaust gas circulation paths R1 and R2. The fuel nozzle 11 penetrates through the bottom plate 19 and is connected to fuel supply pipes F1 and F2. The fuel supply control valves V1 and V2 are connected to the fuel supply pipe F
1 and F2, respectively.

【0063】空気供給装置30A、30Bは、円筒形ケ
ーシング37と、ケーシング37内に収容された蓄熱体
34とから概ね構成される。ケーシング37の先端部
は、截頭円錐形の縮径部36aを有し、燃焼用空気吐出
口35が、縮径部36aの先端に開口する。ケーシング
37の底部は、底板39により閉塞し、燃焼用空気導入
部32が、蓄熱体34と底板39との間に画成される。
導入部32は、燃焼用空気ポート38と連通し、ポート
38は、給排流路L1、L2に接続される。
Each of the air supply devices 30A and 30B is generally composed of a cylindrical casing 37 and a heat storage unit 34 accommodated in the casing 37. The distal end of the casing 37 has a frusto-conical reduced diameter portion 36a, and the combustion air discharge port 35 opens at the distal end of the reduced diameter portion 36a. The bottom of the casing 37 is closed by a bottom plate 39, and the combustion air introduction unit 32 is defined between the heat storage unit 34 and the bottom plate 39.
The introduction section 32 communicates with a combustion air port 38, and the port 38 is connected to the supply / discharge flow paths L1 and L2.

【0064】蓄熱体14、34は、多数の正方形断面の
セル孔を備えた格子状のセラミックス製ハニカム構造体
からなる。ハニカム構造体は、ケーシング17、37内
に組込み可能な断面寸法及び全長を有し、各セル孔は、
燃焼ガス又は燃焼用空気を流通可能な狭小流路を構成す
る。セル壁の壁厚及び各セル壁のピッチ(間隔)は、好
ましくは、蓄熱体の容積効率の最大値に相応し且つ0.
7乃至1.0の範囲内の温度効率を達成可能な壁厚及び
ピッチに設定される。
The regenerators 14 and 34 are formed of a lattice-like ceramic honeycomb structure having a large number of square cross-section cell holes. The honeycomb structure has a cross-sectional dimension and a total length that can be incorporated into the casings 17 and 37.
It constitutes a narrow flow path through which combustion gas or combustion air can flow. The wall thickness of the cell walls and the pitch (interval) of each cell wall preferably corresponds to the maximum value of the volumetric efficiency of the regenerator and is equal to 0.1.
The wall thickness and pitch are set so as to achieve a temperature efficiency in the range of 7 to 1.0.

【0065】流路切換装置20は、第1位置又は第2位
置に選択的に切換制御可能な高速切換式の4方弁からな
り、中心回転軸25に固定された板状の弁体26を有す
る。流路切換装置20は、排ガス循環路R1、R2に夫
々接続された給排ポート21、22と、排ガス循環路R
3、R4に夫々接続されたバイパスポート23、24と
を備える。循環路R3は、排ガス循環ファン3の吸引口
に接続され、循環路R4は、循環ファン3の吐出口に接
続される。循環路R4には、排気流路EG及び水蒸気供
給路STが接続され、所望により、燃焼ガスの一部が系
外に排気され、水蒸気発生装置(図示せず)の水蒸気
が、循環路R4の燃焼ガス流に注入される。
The flow path switching device 20 is a high-speed switching type four-way valve that can be selectively switched to the first position or the second position, and includes a plate-shaped valve body 26 fixed to the center rotation shaft 25. Have. The flow path switching device 20 includes supply / discharge ports 21 and 22 connected to the exhaust gas circulation paths R1 and R2, respectively, and an exhaust gas circulation path R
3, bypass ports 23 and 24 respectively connected to R4. The circulation path R3 is connected to a suction port of the exhaust gas circulation fan 3, and the circulation path R4 is connected to a discharge port of the circulation fan 3. An exhaust passage EG and a steam supply passage ST are connected to the circulation passage R4, and a part of the combustion gas is exhausted to the outside of the system as required, and the steam of the steam generation device (not shown) passes through the circulation passage R4. Injected into the combustion gas stream.

【0066】流路切換装置40は、流路切換装置20と
同時に第1位置及び第2位置に切換制御可能な高速切換
式の4方弁からなり、中心回転軸45に固定された板状
の弁体46を有する。流路切換装置40は、燃料用空気
供給路CAに接続された給気ポート41、排気流路E2
に接続された排気ポート42、給排流路L1、L2に夫
々接続された給排ポート43、44を備える。
The flow path switching device 40 is a high-speed switching type four-way valve that can be switched to the first position and the second position at the same time as the flow path switching device 20. It has a valve body 46. The passage switching device 40 includes an air supply port 41 connected to the fuel air supply passage CA, an exhaust passage E2.
, And supply / discharge ports 43, 44 connected to the supply / discharge flow paths L1, L2, respectively.

【0067】第1燃焼工程(図17A)において、流路
切換装置20、40は、第1位置に保持される。燃焼室
1の燃焼ガスは、燃料混合装置10Bの蓄熱体14を介
して排ガス循環ファン3に吸引される。燃焼ガスは、循
環ファン3により加圧され、所望により供給路STの水
蒸気を添加された後、燃料混合装置10Aの蓄熱体14
を介して同混合域15に吐出する。燃料供給制御弁V1
は、燃料混合装置10Aの燃料ノズル11に燃料を供給
し、燃料は、燃料混合装置10Aの混合域15に吐出す
る。燃料と燃焼ガス(及び水蒸気)とは、混合域15に
おいて混合し、混合ガスは、燃料ガスとして燃料ガス噴
射口16から燃焼室1内に流出する。燃焼室1の燃焼ガ
スは又、空気供給装置30Bの蓄熱体14を介して給排
流路L2に導出され、排気ファン(図示せず)の排気誘
引圧力下に流路切換装置40及び排気流路E2を介して
系外に排気される。給気ファン2は、燃料用空気供給路
CA、流路切換装置40及び給排流路L1を介して燃焼
用空気を空気供給装置30Aの蓄熱体34に導入し、蓄
熱体34を流通した燃焼用空気は、燃焼用空気吐出口3
5から燃焼室1内に流出する。装置10A、30Aから
吐出した燃料ガス流及び燃焼用空気流は、燃焼室1内に
おいて混合し、燃料ガスは、燃焼する。
In the first combustion step (FIG. 17A), the flow path switching devices 20, 40 are held at the first position. The combustion gas in the combustion chamber 1 is drawn into the exhaust gas circulation fan 3 via the heat storage unit 14 of the fuel mixing device 10B. The combustion gas is pressurized by the circulation fan 3 and, if desired, added with steam in the supply path ST.
And is discharged to the same mixing area 15 via the. Fuel supply control valve V1
Supplies fuel to the fuel nozzle 11 of the fuel mixing device 10A, and discharges the fuel to the mixing zone 15 of the fuel mixing device 10A. The fuel and the combustion gas (and steam) are mixed in the mixing zone 15, and the mixed gas flows out of the fuel gas injection port 16 into the combustion chamber 1 as a fuel gas. The combustion gas in the combustion chamber 1 is also led out to the supply / exhaust flow path L2 via the heat storage unit 14 of the air supply device 30B, and the flow switching device 40 and the exhaust flow are controlled under the exhaust pressure of an exhaust fan (not shown). The air is exhausted out of the system via the path E2. The air supply fan 2 introduces combustion air into the heat storage unit 34 of the air supply device 30A through the fuel air supply path CA, the flow path switching device 40, and the supply / discharge flow path L1, and the combustion flowing through the heat storage body 34 The air for combustion is the combustion air outlet 3
5 flows into the combustion chamber 1. The fuel gas flow and the combustion air flow discharged from the devices 10A and 30A are mixed in the combustion chamber 1, and the fuel gas burns.

【0068】第2燃焼工程(図17B)において、流路
切換装置20、40は、第2位置に保持される。燃焼室
1の燃焼ガスは、燃料混合装置10Aの蓄熱体14を介
して排ガス循環ファン3に吸引される。燃焼ガスは、循
環ファン3により加圧し且つ所望により供給路STの水
蒸気を添加した後、燃料混合装置10Bの蓄熱体14を
介して混合域15に吐出する。燃料供給制御弁V2は、
燃料混合装置10Bの燃料ノズル11に燃料を供給し、
燃料は、燃料混合装置10Bの混合域15に吐出する。
燃料と燃焼ガス(及び水蒸気)とは、混合域15におい
て混合し、混合ガスは、燃料ガスとして燃料ガス噴射口
16から燃焼室1内に流出する。燃焼室1の燃焼ガスは
又、空気供給装置30Aの蓄熱体14を介して給排流路
L1に導出され、排気ファン(図示せず)の排気誘引圧
力下に流路切換装置40及び排気流路E2を介して系外
に排気される。給気ファン2は、燃料用空気供給路C
A、流路切換装置40及び給排流路L2を介して燃焼用
空気を空気供給装置30Bの蓄熱体34に導入し、蓄熱
体34を流通した燃焼用空気は、燃焼用空気吐出口35
から燃焼室1内に流出する。装置10B、30Bから吐
出した燃料ガス流及び燃焼用空気流は、燃焼室1内にお
いて混合し、燃料ガスは、燃焼する。
In the second combustion step (FIG. 17B), the flow switching devices 20, 40 are held at the second position. The combustion gas in the combustion chamber 1 is drawn into the exhaust gas circulation fan 3 via the heat storage unit 14 of the fuel mixing device 10A. After the combustion gas is pressurized by the circulation fan 3 and, if desired, added with steam in the supply path ST, the combustion gas is discharged to the mixing zone 15 via the heat storage body 14 of the fuel mixing device 10B. The fuel supply control valve V2 is
Supplying fuel to the fuel nozzle 11 of the fuel mixing device 10B,
The fuel is discharged to the mixing area 15 of the fuel mixing device 10B.
The fuel and the combustion gas (and steam) are mixed in the mixing zone 15, and the mixed gas flows out of the fuel gas injection port 16 into the combustion chamber 1 as a fuel gas. The combustion gas in the combustion chamber 1 is also led out to the supply / exhaust passage L1 via the heat storage unit 14 of the air supply device 30A, and the passage switching device 40 and the exhaust flow are controlled by the exhaust air (not shown). The air is exhausted out of the system via the path E2. The air supply fan 2 is connected to the fuel air supply passage C.
A, the combustion air is introduced into the heat storage unit 34 of the air supply device 30B via the flow path switching device 40 and the supply / discharge flow path L2, and the combustion air flowing through the heat storage unit 34 is supplied to the combustion air discharge port 35.
From the combustion chamber 1. The fuel gas flow and the combustion air flow discharged from the devices 10B and 30B are mixed in the combustion chamber 1, and the fuel gas burns.

【0069】流路切換装置20、40は、60秒以下に
設定された所定の時間間隔で第1位置又は第2位置に交
互に切換えられ、第1燃焼工程(図17A)及び第2燃
焼工程(図17B)は、交互に実行される。燃料混合装
置10A、10Bの各蓄熱体14は、高温の燃焼ガスに
伝熱接触して燃焼ガスを冷却する蓄熱作用と、冷却した
燃焼ガスに伝熱接触して燃焼ガスを超高温域に加熱する
放熱作用とを反復する。従って、排ガス循環路R3、R
4の燃焼ガス温度は低下するので、排気循環ファン3の
熱負荷及び熱応力は軽減する一方、混合域15に吐出す
べき燃焼ガス(及び水蒸気)は、導出直後の温度よりも
僅かに低い温度に再熱される。空気供給装置30A、3
0Bの各蓄熱体34は、高温の燃焼ガスに伝熱接触して
燃焼ガスを冷却する蓄熱作用と、低温の燃焼用空気に伝
熱接触して燃焼用空気を超高温域に加熱する放熱作用と
を反復する。従って、燃焼排ガスが保有する顕熱は、蓄
熱体14を介して燃焼用空気に熱伝達し、燃焼用空気吐
出口35から吐出する燃焼用空気は、継続的に超高温域
に予熱される。
The flow path switching devices 20 and 40 are alternately switched to the first position or the second position at predetermined time intervals set to 60 seconds or less, and the first combustion step (FIG. 17A) and the second combustion step (FIG. 17B) are executed alternately. Each of the heat storage bodies 14 of the fuel mixing devices 10A and 10B is in contact with the high-temperature combustion gas for heat transfer to cool the combustion gas, and for heat transfer contact with the cooled combustion gas to heat the combustion gas to an ultra-high temperature range. And the heat radiation action is repeated. Therefore, the exhaust gas circulation paths R3, R
4, the heat load and the thermal stress of the exhaust circulation fan 3 are reduced, while the combustion gas (and water vapor) to be discharged to the mixing zone 15 is slightly lower than the temperature immediately after the discharge. To be reheated. Air supply device 30A, 3
Each of the heat storage elements 34B has a heat storage function of cooling the combustion gas by heat transfer contact with the high-temperature combustion gas, and a heat dissipation function of heat transfer contact with the low-temperature combustion air to heat the combustion air to an ultra-high temperature range. Is repeated. Accordingly, the sensible heat of the combustion exhaust gas transfers heat to the combustion air via the heat storage unit 14, and the combustion air discharged from the combustion air discharge port 35 is continuously preheated to an extremely high temperature range.

【0070】このように高温の燃焼用空気及び高温の混
合ガスの噴射流が、燃料ガス噴射口16及び燃焼用空気
吐出口35から燃焼域に噴流し、燃料混合装置10及び
空気供給装置30の中心軸線の交差領域において混合
し、低酸素濃度の高温燃焼雰囲気が交差領域に形成され
る。流路断面積を制限した燃料ガス噴射口16及び燃焼
用空気吐出口35における燃料ガス及び燃焼用空気の流
速は、例えば、10m/sを超える高速に設定され、高
速の燃料ガス流及び燃焼用空気流が、燃焼室1内に流入
する。燃焼用空気の流量と概ね同等の流量を有する燃料
ガス流は、燃焼用空気流と同等の運動量を有し、従っ
て、燃焼用空気流と独立した燃料ガス流の制御を実行す
ることが可能となる。このような多量の燃料ガス流によ
る燃焼法は、少量の燃料流体を多量の燃焼用空気流と混
合するにすぎない従来の燃焼法とは、以下の如く、全く
相違する。
As described above, the injection flow of the high-temperature combustion air and the high-temperature mixed gas is jetted from the fuel gas injection port 16 and the combustion air discharge port 35 into the combustion zone, and the fuel mixture device 10 and the air supply device 30 are discharged. A high-temperature combustion atmosphere mixed with a low oxygen concentration in the intersection region of the central axis is formed in the intersection region. The flow rates of the fuel gas and the combustion air at the fuel gas injection port 16 and the combustion air discharge port 35 whose flow path cross-sectional areas are restricted are set to, for example, high speeds exceeding 10 m / s, and the high-speed fuel gas flow and the combustion An air flow flows into the combustion chamber 1. The fuel gas stream having a flow rate substantially equal to the flow rate of the combustion air has the same momentum as the flow rate of the combustion air, and therefore, it is possible to perform control of the fuel gas flow independent of the flow of the combustion air. Become. The combustion method using such a large flow of fuel gas is completely different from the conventional combustion method in which only a small amount of fuel fluid is mixed with a large amount of combustion air flow as follows.

【0071】即ち、高温且つ低酸素濃度の燃焼ガス(及
び水蒸気)は、燃料の燃焼反応を抑制し且つ燃料の運動
量を大幅に増大する高温の燃料キャリヤ又は燃料増量手
段として機能し、高温の燃焼用空気は、低酸素濃度の燃
焼雰囲気において燃料ガスの自己着火により燃料ガスの
緩慢な燃焼反応を生じさせる酸化剤として作用する。運
動量が増大した燃料流体は、炉内温度差に伴う浮力の影
響を受け難く、しかも、燃焼用空気との不均一且つ局所
的な混合による不完全燃焼又は局所発熱を防止すること
ができる。更に、燃料流体は、燃焼用空気流とは独立制
御可能な運動量を有し、炉内循環流の影響を受け難いの
で、燃料流体と燃焼用空気との混合位置、混合状態及び
混合速度等を燃料ガスの制御により規制し、これによ
り、火炎の位置及び特性を所望の如く制御することが可
能となる。
That is, the combustion gas (and steam) having a high temperature and a low oxygen concentration functions as a high-temperature fuel carrier or a fuel increasing means for suppressing the combustion reaction of the fuel and greatly increasing the momentum of the fuel. The working air acts as an oxidizing agent that causes a slow combustion reaction of the fuel gas by self-ignition of the fuel gas in a low oxygen concentration combustion atmosphere. The fuel fluid having increased momentum is less susceptible to buoyancy due to the furnace temperature difference, and can prevent incomplete combustion or local heat generation due to uneven and local mixing with combustion air. Furthermore, since the fuel fluid has a momentum that can be controlled independently of the combustion air flow and is hardly affected by the circulation flow in the furnace, the mixing position, mixing state, mixing speed, and the like of the fuel fluid and the combustion air are determined. It is regulated by controlling the fuel gas, which makes it possible to control the position and characteristics of the flame as desired.

【0072】また、従来の高速切換式蓄熱型燃焼装置で
は、燃焼排ガスの排気口と空気及び燃料の吐出口とが炉
壁面において隣接配置される結果、吐出口の燃料噴流が
排気口にショートパスしてしまう傾向があり、しかも、
給排気の切換動作が短時間に反復する結果、炉内循環流
の振動等が生じ、この影響により、燃料噴流の振動、或
いは、燃料及び空気の混合気の振動が発生し易い傾向が
ある。このような流体振動は、燃焼雰囲気における燃料
の濃淡、振動燃焼、更には、不安定な燃焼反応を生じさ
せる可能性があり、これを確実に回避し得る対策が望ま
れていた。これに対し、上記構成の燃焼装置によれば、
燃料流体の運動量の増加により、燃料と燃焼用空気とを
燃焼域において適正且つ確実に混合し、安定燃焼するの
で、上記燃料ショートパスや、混合気の振動等の発生を
防止することができる。
Further, in the conventional high-speed switching regenerative combustion device, the exhaust gas outlet of the combustion exhaust gas and the discharge port of the air and the fuel are arranged adjacent to each other on the furnace wall, so that the fuel jet at the discharge port is short-passed to the exhaust port. Tend to do it, and
As a result of the repetition of the supply / exhaust switching operation in a short period of time, vibrations in the circulating flow in the furnace and the like occur, and due to this effect, the vibration of the fuel jet or the vibration of the mixture of fuel and air tends to occur. Such fluid vibration may cause shading of the fuel in the combustion atmosphere, oscillating combustion, and furthermore, an unstable combustion reaction, and measures for reliably avoiding this have been desired. On the other hand, according to the combustion device having the above configuration,
Due to the increase in the momentum of the fuel fluid, the fuel and the combustion air are mixed properly and reliably in the combustion zone and are stably burned. Therefore, the occurrence of the fuel short path, the vibration of the air-fuel mixture, and the like can be prevented.

【0073】図18は、本発明による燃焼装置の第2実
施例を示す断面図である。図18(A)は、燃焼装置の
第1燃焼工程を示し、図18(B)は、燃焼装置の第2
燃焼工程を示す。
FIG. 18 is a sectional view showing a second embodiment of the combustion apparatus according to the present invention. FIG. 18A shows a first combustion process of the combustion device, and FIG. 18B shows a second combustion process of the combustion device.
3 shows a combustion process.

【0074】図18に示す実施例は、上記第1実施例と
実質的に同じ構造を有する流路切換装置20、40、給
気ファン2及び排ガス循環ファン3を備え、流路切換装
置20、40は、所定の時間間隔において第1位置(図
10A)又は第2位置(図10B)に交互に切換えられ
る。本例の燃焼装置において、燃料混合装置10は、上
記第1実施例の燃料混合装置10A、10Bを実質的に
一体化した構造を有し、空気供給装置30は、上記第1
実施例の空気供給装置30A、30Bを実質的に一体化
した構造を有する。
The embodiment shown in FIG. 18 includes flow switching devices 20, 40, an air supply fan 2, and an exhaust gas circulation fan 3 having substantially the same structure as the first embodiment, and the flow switching device 20, 40 is alternately switched to a first position (FIG. 10A) or a second position (FIG. 10B) at predetermined time intervals. In the combustion device of the present embodiment, the fuel mixing device 10 has a structure in which the fuel mixing devices 10A and 10B of the first embodiment are substantially integrated, and the air supply device 30 includes
It has a structure in which the air supply devices 30A and 30B of the embodiment are substantially integrated.

【0075】燃料混合装置10は、一対の蓄熱体14
A、14Bを備える。第1燃焼工程(図18A)におい
て、燃焼室1の燃焼ガスは、第2蓄熱体14Bを介して
炉外に導出され、排ガス循環ファン3により加圧された
後、所望により、水蒸気供給路STの水蒸気を添加され
る。燃焼ガス(及び水蒸気)は、第1蓄熱体14Aから
混合域15に吐出し、燃料ノズル11が噴射する燃料と
混合し、燃料ガスとして燃焼室1内に流入する。第2燃
焼工程(図18B)において、燃焼室1の燃焼ガスは、
第1蓄熱体14Aを介して炉外に導出され、排ガス循環
ファン3により加圧された後、所望により、水蒸気供給
路STの水蒸気を添加される。燃焼ガス(及び水蒸気)
は、第2蓄熱体14Bから混合域15に吐出し、燃料ノ
ズル11が噴射する燃料と混合し、燃料ガスとして燃焼
室1内に流入する。流路切換装置20は、第1及び第2
位置に交互に切換制御され、蓄熱体14A、14Bは、
蓄熱作用及び放熱作用を反復する。燃料供給管F1の燃
料供給制御弁V1は、燃料ノズル11に対して常時燃料
を供給する。燃料は、混合域15に常時吐出し、蓄熱体
14A又は蓄熱体14Bの一方より吐出した高温の燃焼
ガス(及び水蒸気)と混合し、混合ガス(燃料ガス)を
連続生成する。
The fuel mixing device 10 includes a pair of heat storage bodies 14
A, 14B. In the first combustion step (FIG. 18A), the combustion gas in the combustion chamber 1 is led out of the furnace via the second heat storage body 14B and pressurized by the exhaust gas circulating fan 3, and then, if desired, the steam supply path ST Of steam is added. The combustion gas (and steam) is discharged from the first heat storage body 14A to the mixing area 15, mixed with the fuel injected by the fuel nozzle 11, and flows into the combustion chamber 1 as a fuel gas. In the second combustion step (FIG. 18B), the combustion gas in the combustion chamber 1
After being led out of the furnace through the first heat storage body 14A and pressurized by the exhaust gas circulation fan 3, steam in the steam supply path ST is added as required. Combustion gas (and steam)
Is discharged from the second heat storage body 14B to the mixing area 15, mixed with the fuel injected by the fuel nozzle 11, and flows into the combustion chamber 1 as fuel gas. The flow path switching device 20 includes first and second
The positions are alternately controlled, and the heat storage bodies 14A and 14B are
The heat storage function and the heat release function are repeated. The fuel supply control valve V1 of the fuel supply pipe F1 always supplies fuel to the fuel nozzle 11. The fuel is constantly discharged to the mixing area 15 and mixed with the high-temperature combustion gas (and steam) discharged from one of the heat storage bodies 14A and 14B to continuously generate a mixed gas (fuel gas).

【0076】同様に、空気供給装置30も又、一対の蓄
熱体34A、34Bと、蓄熱体34A、34Bの間に配
置された燃料ノズル31とを備える。第1燃焼工程(図
10A)において、燃焼室1の燃焼ガスは、第2蓄熱体
34Bを介して炉外に導出され、排気流路E2から系外
に排気され、他方、燃焼用空気は、給気ファン2の給気
押込み圧力下に第1蓄熱体34Aから燃焼室1内に導入
される。第2燃焼工程(図10B)において、燃焼室1
の燃焼ガスは、第1蓄熱体34Aを介して炉外に導出さ
れ、排気流路E2から系外に排気され、他方、燃焼用空
気は、給気ファン2の給気押込み圧力下に第2蓄熱体3
4Bから燃焼室1内に導入される。流路切換装置40
は、流路切換装置20と同時に第1位置又は第2位置に
切換制御され、蓄熱体34A、34Bは、蓄熱作用及び
放熱作用を反復する。燃料ノズル31は、燃料供給制御
弁V3を備えた燃料供給管F3に接続される。燃料ノズ
ル31は、燃焼装置の起動時の如く炉温が比較的低温の
時期(冷間時)にのみ、燃料を燃料ノズル31に供給す
る。燃料ノズル31の先端に位置する燃料噴射口は、燃
料を噴射し、比較的多量の酸素を含む燃焼用空気による
燃料の燃焼反応を燃焼域に生起する。燃料ノズル31
は、炉温が所定温度に上昇した時期(熱間時)に燃料の
噴射を停止する。
Similarly, the air supply device 30 also includes a pair of regenerators 34A and 34B, and a fuel nozzle 31 disposed between the regenerators 34A and 34B. In the first combustion step (FIG. 10A), the combustion gas in the combustion chamber 1 is led out of the furnace through the second heat storage body 34B and is exhausted out of the system from the exhaust passage E2. The air is introduced into the combustion chamber 1 from the first heat storage body 34A under the air supply pressure of the air supply fan 2. In the second combustion step (FIG. 10B), the combustion chamber 1
Is discharged out of the furnace through the first heat storage body 34A and exhausted out of the system from the exhaust passage E2. On the other hand, the combustion air Thermal storage 3
4B is introduced into the combustion chamber 1. Channel switching device 40
Is switched to the first position or the second position at the same time as the flow path switching device 20, and the heat storage bodies 34A and 34B repeat the heat storage function and the heat radiation function. The fuel nozzle 31 is connected to a fuel supply pipe F3 provided with a fuel supply control valve V3. The fuel nozzle 31 supplies fuel to the fuel nozzle 31 only when the furnace temperature is relatively low (cold), such as when the combustion device is started. The fuel injection port located at the tip of the fuel nozzle 31 injects fuel and causes a combustion reaction of fuel by combustion air containing a relatively large amount of oxygen in a combustion zone. Fuel nozzle 31
Stops fuel injection at a time when the furnace temperature rises to a predetermined temperature (at a hot time).

【0077】燃料混合装置10及び空気供給装置30
は、所定の傾斜角度をなして燃焼室1の炉体Wに固定さ
れ、装置10、30の中心軸線は、燃焼室1の燃焼域に
おいて交差するように配向される。空気供給装置30か
ら燃焼室1内に流入した燃焼用空気は、燃料混合装置1
0から燃焼室1内に流入した混合ガス(燃料ガス)と混
合し、燃焼反応する。
The fuel mixing device 10 and the air supply device 30
Are fixed to the furnace body W of the combustion chamber 1 at a predetermined inclination angle, and the central axes of the apparatuses 10 and 30 are oriented so as to intersect in the combustion zone of the combustion chamber 1. The combustion air flowing into the combustion chamber 1 from the air supply device 30 is supplied to the fuel mixing device 1.
The fuel gas mixes with the mixed gas (fuel gas) flowing into the combustion chamber 1 from 0 to cause a combustion reaction.

【0078】このような燃焼装置によれば、上記第1実
施例と同様に燃料流体の運動量を増大し、その制御性を
向上し得るばかりでなく、燃料ノズル11の燃料噴射時
期を切換制御することなく、燃料を燃料ノズル11から
連続的に噴射することができる。なお、上記燃料ノズル
31の燃料噴射を熱間時に継続しても良く、この場合、
燃料ノズル31の燃料噴射量は、熱間時に制限される。
According to such a combustion device, as in the first embodiment, not only the momentum of the fuel fluid can be increased and its controllability can be improved, but also the switching of the fuel injection timing of the fuel nozzle 11 can be controlled. Without this, the fuel can be continuously injected from the fuel nozzle 11. Note that the fuel injection of the fuel nozzle 31 may be continued during a hot period. In this case,
The fuel injection amount of the fuel nozzle 31 is limited during a hot period.

【0079】図19は、本発明による燃焼装置の第3実
施例を示す断面図である。図19(A)は、燃焼装置の
第1燃焼工程を示し、図19(B)は、燃焼装置の第2
燃焼工程を示す。
FIG. 19 is a sectional view showing a third embodiment of the combustion apparatus according to the present invention. FIG. 19A shows a first combustion step of the combustion device, and FIG. 19B shows a second combustion step of the combustion device.
3 shows a combustion process.

【0080】図19に示す実施例は、上記第1及び第2
実施例と実質的に同じ構造を有する流路切換装置20、
40、給気ファン2及び排ガス循環ファン3を備え、流
路切換装置20、40は、所定の時間間隔で第1位置
(図9A)又は第2位置(図9B)に交互に切換えられ
る。各燃料ノズル11は、流路切換装置20、40と同
期制御され、交互に燃料を噴射する。
The embodiment shown in FIG. 19 is similar to the first and second embodiments.
A flow path switching device 20 having substantially the same structure as the embodiment,
40, an air supply fan 2 and an exhaust gas circulation fan 3, and the flow path switching devices 20, 40 are alternately switched to a first position (FIG. 9A) or a second position (FIG. 9B) at predetermined time intervals. Each fuel nozzle 11 is synchronously controlled with the flow path switching devices 20 and 40 and injects fuel alternately.

【0081】本例の燃焼装置では、燃料混合装置10A
及び空気供給装置30Aを一体的に組付けてなる複合燃
焼装置50Aと、燃料混合装置10B及び空気供給装置
30Bを一体的に組付けてなる複合燃焼装置50Bとが
使用される。このような燃焼装置の構成は、図6に示す
実施形態を更に具体化したものである。
In the combustion device of this embodiment, the fuel mixing device 10A
A combined combustion device 50A integrally assembled with the air supply device 30A and a combined combustion device 50B integrally assembled with the fuel mixing device 10B and the air supply device 30B are used. The configuration of such a combustion apparatus is a further embodiment of the embodiment shown in FIG.

【0082】複合装置50Aを構成する燃料混合装置1
0Aは、燃料ノズル11、蓄熱体14、ケーシング17
及び燃焼ガス導入部12を備え、空気供給装置30A
は、燃料混合装置10Aの外側に配置された蓄熱体3
4、ケーシング37及び燃焼用空気導入部32を備え
る。燃焼ガスポート18は、排ガス循環路R1に接続さ
れ、燃焼用空気ポート38は、給排流路L1に接続され
る。また、燃料ノズル11は、燃料供給制御弁V1を備
えた燃料供給管F1に接続される。
Fuel Mixing Apparatus 1 Constituting Composite Apparatus 50A
0A is a fuel nozzle 11, a heat storage body 14, a casing 17
And an air supply device 30A
Is a heat storage element 3 arranged outside the fuel mixing device 10A.
4, a casing 37 and a combustion air introduction unit 32 are provided. The combustion gas port 18 is connected to the exhaust gas circulation path R1, and the combustion air port 38 is connected to the supply / discharge flow path L1. Further, the fuel nozzle 11 is connected to a fuel supply pipe F1 provided with a fuel supply control valve V1.

【0083】複合装置50Bは、複合装置50Aの燃料
混合装置10A及び空気供給装置30Aと実質的に同一
の構成を有する燃料混合装置10B及び空気供給装置3
0Bからなり、複合装置50Bの各部構成は、複合装置
50Aと対称に構成される。複合装置50Bの燃焼ガス
ポート18は、排ガス循環路R2に接続され、燃焼用空
気ポート38は、給排流路L2に接続される。また、燃
料混合装置10Bの燃料ノズル11は、燃料供給制御弁
V2を備えた燃料供給管F2に接続される。
The composite device 50B has a fuel mixing device 10B and an air supply device 3 having substantially the same configuration as the fuel mixing device 10A and the air supply device 30A of the composite device 50A.
0B, and the components of the multifunction device 50B are configured symmetrically with the multifunction device 50A. The combustion gas port 18 of the composite device 50B is connected to the exhaust gas circulation path R2, and the combustion air port 38 is connected to the supply / discharge flow path L2. The fuel nozzle 11 of the fuel mixing device 10B is connected to a fuel supply pipe F2 provided with a fuel supply control valve V2.

【0084】第1燃焼工程(図19A)において、燃焼
室1の燃焼ガスは、複合装置50Bの蓄熱体14、34
を介して排ガス循環路R2及び給排流路L2に導出され
る。循環路R2の燃焼ガスは、流路切換装置20を介し
て排ガス循環ファン3に誘引される。燃焼ガスは、循環
ファン3により加圧され且つ所望により水蒸気を注入さ
れた後、複合装置50Bの蓄熱体14から混合域15に
吐出し、燃料ノズル11が噴射する燃料と混合し、燃焼
室1内に流入する。他方、給排流路L2の燃焼ガスは、
流路切換装置40及び排気流路E2を介して系外に排気
される。また、燃焼用空気は、複合装置50Aの蓄熱体
34を流通して複合装置50Aの吐出口35から燃焼室
1に流入する。
In the first combustion step (FIG. 19A), the combustion gas in the combustion chamber 1 is supplied to the heat storage bodies 14 and 34 of the combined device 50B.
Through the exhaust gas circulation path R2 and the supply / discharge flow path L2. The combustion gas in the circulation path R2 is drawn into the exhaust gas circulation fan 3 via the flow path switching device 20. After the combustion gas is pressurized by the circulation fan 3 and steam is injected as desired, the combustion gas is discharged from the heat storage unit 14 of the multifunction device 50B to the mixing area 15, mixed with the fuel injected by the fuel nozzle 11, and Flows into. On the other hand, the combustion gas in the supply / discharge flow path L2 is
The air is exhausted out of the system via the flow path switching device 40 and the exhaust flow path E2. Further, the combustion air flows through the heat storage body 34 of the multifunction device 50A and flows into the combustion chamber 1 from the discharge port 35 of the multifunction device 50A.

【0085】第2燃焼工程(図19B)において、燃焼
室1の燃焼ガスは、複合装置50Aの蓄熱体14、34
を介して排ガス循環路R1及び給排流路L1に導出され
る。循環路R1の燃焼ガスは、流路切換装置20を介し
て排ガス循環ファン3に誘引される。燃焼ガスは、循環
ファン3により加圧され且つ所望により水蒸気を注入さ
れた後、複合装置50Bの蓄熱体14から混合域15に
吐出し、燃料ノズル11が噴射する燃料と混合し、燃焼
室1内に流入する。他方、給排流路L1の燃焼ガスは、
流路切換装置40及び排気流路E2を介して系外に排気
される。また、燃焼用空気は、複合装置50Bの蓄熱体
34を流通して複合装置50Bの吐出口35から燃焼室
1に流入する。
In the second combustion step (FIG. 19B), the combustion gas in the combustion chamber 1 is supplied to the heat storage bodies 14 and 34 of the combined device 50A.
Through the exhaust gas circulation path R1 and the supply / discharge flow path L1. The combustion gas in the circulation path R1 is led to the exhaust gas circulation fan 3 via the flow path switching device 20. After the combustion gas is pressurized by the circulation fan 3 and steam is injected as desired, the combustion gas is discharged from the heat storage unit 14 of the multifunction device 50B to the mixing area 15, mixed with the fuel injected by the fuel nozzle 11, and Flows into. On the other hand, the combustion gas in the supply / discharge passage L1 is
The air is exhausted out of the system via the flow path switching device 40 and the exhaust flow path E2. Further, the combustion air flows through the heat storage body 34 of the multifunction device 50B and flows into the combustion chamber 1 from the discharge port 35 of the multifunction device 50B.

【0086】流路切換装置20、40は、60秒以下に
設定された所定の時間間隔において第1位置又は第2位
置に同期切換制御され、蓄熱体14、34は、蓄熱作用
及び放熱作用を反復する。複合装置50A、50Bから
吐出した燃料ガス流及び燃焼用空気流は、燃焼室1内の
燃焼域において混合し、燃焼反応する。
The flow switching devices 20 and 40 are synchronously switched to the first position or the second position at a predetermined time interval set to 60 seconds or less, and the heat storage members 14 and 34 perform the heat storage function and the heat radiation function. Repeat. The fuel gas flow and the combustion air flow discharged from the composite devices 50A and 50B are mixed in the combustion zone in the combustion chamber 1 and undergo a combustion reaction.

【0087】このような実施例によれば、燃料ノズル1
1の燃料流体は、蓄熱体14から流出する高温燃焼ガス
流の中心部に噴射され、燃焼ガス流の中心部から燃焼ガ
スと混合する。燃焼用空気流は、燃焼ガス流を囲むよう
に蓄熱体34から流出し、燃焼ガス流の外縁領域から燃
焼ガス及び燃料の混合ガス(燃料ガス)と反応する。従
って、燃焼ガス(及び水蒸気)流は、燃料噴射流と燃焼
用空気流とを確実に隔絶する環状の干渉帯を形成し、燃
料流体は、燃焼用空気と直に反応することなく、燃焼ガ
ス(及び水蒸気)と混合した後に燃焼用空気と反応す
る。
According to such an embodiment, the fuel nozzle 1
The first fuel fluid is injected into a central portion of the high-temperature combustion gas flow flowing out of the regenerator 14, and mixes with the combustion gas from the central portion of the combustion gas flow. The combustion air flow flows out of the regenerator 34 so as to surround the combustion gas flow, and reacts with a mixed gas (fuel gas) of the combustion gas and the fuel from an outer peripheral region of the combustion gas flow. Thus, the combustion gas (and water vapor) flow forms an annular interference band that reliably separates the fuel injection flow from the combustion air flow, so that the fuel fluid does not directly react with the combustion air and (And water vapor) and reacts with combustion air.

【0088】図20は、本発明による燃焼装置の第4実
施例を示す断面図である。図20(A)は、燃焼装置の
第1燃焼工程を示し、図20(B)は、燃焼装置の第2
燃焼工程を示す。
FIG. 20 is a sectional view showing a fourth embodiment of the combustion apparatus according to the present invention. FIG. 20A shows a first combustion step of the combustion apparatus, and FIG. 20B shows a second combustion step of the combustion apparatus.
3 shows a combustion process.

【0089】図20に示す実施例は、図1(C)及び図
8に示す実施形態を更に具体化した構成のものであり、
燃焼装置の燃料ノズル11は、燃焼ガス導入部12に配
置され、燃焼ガス導入部12は、混合域15として機能
する。即ち、第1燃焼工程(図20A)において、燃料
混合装置10Aの燃料ノズル11が噴射した燃料は、燃
焼ガス導入部12内の混合域15において低温の燃焼ガ
ス(及び水蒸気)と混合し、混合ガスは、燃料混合装置
10Aの蓄熱体14を流通し、高温の蓄熱体14により
加熱される。他方、第2燃焼工程(図20B)におい
て、燃料混合装置10Bの燃料ノズル11が噴射した燃
料は、燃焼ガス導入部12内の混合域15において低温
の燃焼ガス(及び水蒸気)と混合し、混合ガスは、燃料
混合装置10Bの蓄熱体14を流通し、高温の蓄熱体1
4により加熱される。本例において、燃料混合装置10
A、10Bの燃料ガス噴射口16及び燃焼用空気吐出口
35は、縮径部を備えず、噴射口16及び吐出口35
は、比較的大きな流路面積を有する。噴射口16及び吐
出口35から噴射した高温の混合ガス及び燃焼用空気
は、燃焼室1内の燃焼域において混合し、燃焼反応す
る。その他の構成及び作動形態は、図17に示す第1実
施例と実質的に同一であるので、更なる詳細な説明は、
省略する。
The embodiment shown in FIG. 20 has a configuration in which the embodiment shown in FIGS. 1C and 8 is further embodied.
The fuel nozzle 11 of the combustion device is disposed in the combustion gas introduction section 12, and the combustion gas introduction section 12 functions as a mixing zone 15. That is, in the first combustion step (FIG. 20A), the fuel injected by the fuel nozzle 11 of the fuel mixing device 10A is mixed with the low-temperature combustion gas (and steam) in the mixing zone 15 in the combustion gas introduction unit 12 and mixed. The gas flows through the heat storage body 14 of the fuel mixing device 10A, and is heated by the high-temperature heat storage body 14. On the other hand, in the second combustion step (FIG. 20B), the fuel injected by the fuel nozzle 11 of the fuel mixing device 10B is mixed with the low-temperature combustion gas (and steam) in the mixing zone 15 in the combustion gas introduction section 12 and mixed. The gas flows through the regenerator 14 of the fuel mixing device 10B, and the high-temperature regenerator 1
4 heated. In this example, the fuel mixing device 10
The fuel gas injection port 16 and the combustion air discharge port 35 of A and 10B do not have a reduced diameter portion.
Has a relatively large channel area. The high-temperature mixed gas and the combustion air injected from the injection port 16 and the discharge port 35 are mixed in the combustion zone in the combustion chamber 1 and undergo a combustion reaction. Other configurations and operation modes are substantially the same as those of the first embodiment shown in FIG.
Omitted.

【0090】本実施例によれば、混合ガスは、燃料混合
装置10A、10Bの蓄熱体14を流通する間に受熱
し、高温に加熱された後、燃焼室1内の燃焼域において
高温の燃焼用空気と混合し、低酸素濃度且つ高温の燃焼
雰囲気の広範な燃焼火炎を燃焼室1内に生成する。
According to this embodiment, the mixed gas receives heat while flowing through the regenerator 14 of the fuel mixing devices 10A and 10B, and is heated to a high temperature. Mixing with the working air, a wide combustion flame having a low oxygen concentration and high temperature combustion atmosphere is generated in the combustion chamber 1.

【0091】図21は、本発明による燃焼装置の第5実
施例を示す断面図である。図13(A)は、燃焼装置の
第1燃焼工程を示し、図13(B)は、燃焼装置の第2
燃焼工程を示す。
FIG. 21 is a sectional view showing a fifth embodiment of the combustion apparatus according to the present invention. FIG. 13A shows a first combustion process of the combustion device, and FIG. 13B shows a second combustion process of the combustion device.
3 shows a combustion process.

【0092】図21は、図2及び図10に示す実施形態
を更に具体化した構成のものであり、空気供給装置30
A、30Bの燃焼用空気導入部32は、燃焼ガス導入ポ
ート60を介して、排ガス循環路R1、R2の分岐路R
5、R6と連通する。ポート60を介して導入部32に
導入された燃焼ガス(及び水蒸気)は、燃焼用空気と混
合し、燃焼用空気及び燃焼ガスの混合流体は、蓄熱体3
4により上記超高温域に予熱された後、吐出口35から
炉内に流入する。このような構成によれば、燃料と同様
に、燃焼用空気も又、炉内導入前に燃焼ガス(及び水蒸
気)と混合し、燃焼用空気の燃焼反応性は、低下する。
燃焼ガス及び燃焼用空気の混合気は、炉内に導入され、
同様に燃焼ガス及び水蒸気により希釈した燃料ガス流と
炉内燃焼域で衝突混合し、低酸素濃度の緩慢な燃焼反応
を燃焼域に生じさせる。なお、図21に示す燃焼装置の
基本構成及び作動は、図17に示す実施例と実質的に同
一であるので、更なる詳細な説明は、省略する。
FIG. 21 shows a more specific configuration of the embodiment shown in FIGS.
A, 30B of the combustion air introduction section 32, via the combustion gas introduction port 60, the branch path R of the exhaust gas circulation path R1, R2
5. Communicate with R6. The combustion gas (and steam) introduced into the introduction section 32 through the port 60 is mixed with the combustion air, and the mixed fluid of the combustion air and the combustion gas is mixed with the heat storage material 3.
After being preheated to the ultrahigh temperature range by 4, it flows into the furnace from the discharge port 35. According to such a configuration, the combustion air, like the fuel, is also mixed with the combustion gas (and steam) before being introduced into the furnace, and the combustion reactivity of the combustion air is reduced.
A mixture of combustion gas and combustion air is introduced into the furnace,
Similarly, the fuel gas stream diluted with the combustion gas and the steam impinges and mixes in the in-furnace combustion zone to cause a slow combustion reaction with a low oxygen concentration in the combustion zone. Note that the basic configuration and operation of the combustion device shown in FIG. 21 are substantially the same as those of the embodiment shown in FIG. 17, and therefore, further detailed description will be omitted.

【0093】図22は、本発明の第6実施例に係る燃焼
装置の断面図である。図22(A)及び図22(B)
は、燃焼装置の第1燃焼工程及び第2燃焼工程を夫々示
す。
FIG. 22 is a sectional view of a combustion apparatus according to the sixth embodiment of the present invention. FIG. 22 (A) and FIG. 22 (B)
Indicates a first combustion step and a second combustion step of the combustion device, respectively.

【0094】図22は、図3及び図11に示す実施形態
を更に具体化した構成のものであり、排気流路EGが循
環ファン3の吐出口に接続され、水蒸気発生装置8の水
蒸気供給路ST1が、流路切換装置20のバイパスポー
ト24に接続される。水蒸気発生装置8は又、水蒸気供
給路ST2を介して外気吸入路OAに供給される。水蒸
気発生装置8の水蒸気は、水蒸気供給路ST1:ST2
を介して流路切換装置20及び外気吸入路OAに供給さ
れ、蓄熱体14、34と伝熱接触し、800℃以上の高
温に加熱される。混合域15に吐出した高温水蒸気は、
燃料ノズル11の炭化水素系燃料と混合し、燃料は、炭
化水素の水蒸気改質反応により、比較的多量の炭化水素
ラジカル、水素、炭素又は一酸化炭素等を含む良質の燃
料に改質される。このような構成によれば、重質油等の
比較的重質又は低質、或いは、低品位の炭化水素系燃料
を軽質又は良質、或いは、高品位の燃料に改質すること
ができる。改質後の燃料を含む燃料ガスは、燃焼用空気
吐出口35から炉内に流出した高温空気及び高温水蒸気
と更に混合し、低酸素濃度且つ高温の燃焼雰囲気の広範
な燃焼火炎を燃焼室1内に生成する。
FIG. 22 shows a further embodiment of the embodiment shown in FIGS. 3 and 11, wherein the exhaust passage EG is connected to the discharge port of the circulation fan 3 and the steam supply passage of the steam generator 8 is provided. ST1 is connected to the bypass port 24 of the flow path switching device 20. The steam generator 8 is also supplied to the outside air suction passage OA via the steam supply passage ST2. The steam of the steam generator 8 is supplied to a steam supply passage ST1: ST2.
Is supplied to the flow path switching device 20 and the outside air suction passage OA through the heat storage members 14 and 34, and is heated to a high temperature of 800 ° C. or more. The high-temperature steam discharged to the mixing zone 15 is
The fuel is mixed with the hydrocarbon-based fuel of the fuel nozzle 11, and the fuel is reformed into a high-quality fuel containing a relatively large amount of hydrocarbon radicals, hydrogen, carbon, carbon monoxide, or the like by a hydrocarbon steam reforming reaction. . According to such a configuration, a relatively heavy, low-quality, or low-grade hydrocarbon-based fuel such as heavy oil can be reformed into a light, high-quality, or high-grade fuel. The fuel gas containing the reformed fuel is further mixed with the high-temperature air and high-temperature steam flowing out of the combustion air discharge port 35 into the furnace, and a wide range of combustion flames having a low oxygen concentration and a high-temperature combustion atmosphere is formed in the combustion chamber 1. Generate within.

【0095】図23は、本発明に係る燃焼装置を備えた
加熱装置の実施例を示す概略平面図である。図23
(A)図は、燃焼装置の第1燃焼工程を示し、図23
(B)は、燃焼装置の第2燃焼工程を示す。
FIG. 23 is a schematic plan view showing an embodiment of a heating device provided with a combustion device according to the present invention. FIG.
FIG. 23A shows a first combustion step of the combustion apparatus, and FIG.
(B) shows a second combustion step of the combustion device.

【0096】加熱装置は、水蒸気改質炉等の管式加熱炉
として構成され、被加熱流体が流通可能な多数の被加熱
管5が、加熱装置の燃焼室1内に比較的過密に配列され
る。被加熱管5は、加熱装置の受熱セグメントを構成す
る。燃焼装置は、図16に示す燃焼装置と実質的に同一
の構成を有する燃料混合装置10A、10B、空気供給
装置30A、30B、流路切換装置20、40、給気フ
ァン2及び排ガス循環ファン3を備え、流路切換装置2
0、40は、第1位置(図23A)及び第2位置(図2
3B)に交互に切換えられる。
The heating device is configured as a tubular heating furnace such as a steam reforming furnace, and a number of heated tubes 5 through which a fluid to be heated can flow are arranged relatively densely in the combustion chamber 1 of the heating device. You. The heated pipe 5 constitutes a heat receiving segment of the heating device. The combustion device includes fuel mixing devices 10A and 10B, air supply devices 30A and 30B, flow path switching devices 20 and 40, an air supply fan 2, and an exhaust gas circulation fan 3 having substantially the same configuration as the combustion device shown in FIG. And a flow path switching device 2
0 and 40 are the first position (FIG. 23A) and the second position (FIG. 2A).
3B).

【0097】加熱装置は又、炉温が比較的低い冷間時、
例えば、加熱装置の起動時等に燃焼作動する補助燃焼装
置(図示せず)を備え、補助燃焼装置の作動は、炉温が
上昇した熱間時期に停止する。燃料混合装置10A、1
0Bは、補助燃焼装置の燃焼作動により炉温が上昇した
熱間時に作動する。第1燃焼工程(図14A)におい
て、燃焼室1の燃焼ガスは、燃料混合装置10B及び空
気供給装置30Bの蓄熱体14、34を介して炉外に導
出される。所定流量の燃焼ガスは、排気流路E2に送出
され、所定流量の燃焼ガスは、水蒸気を添加された後、
燃料混合装置10Aの蓄熱体14を流通して同混合域1
5に流入し、燃料と混合した後、燃料ガスとして燃焼室
1内に導入される。空気供給装置30Aは、蓄熱体34
により予熱した上記超高温域の燃焼用空気を燃焼室1内
に導入する。第2燃焼工程(図14B)において、燃焼
室1の燃焼ガスは、燃料混合装置10A及び空気供給装
置30Aの蓄熱体14、34を介して炉外に導出され
る。所定流量の燃焼ガスは、排気流路E2に送出され、
所定流量の燃焼ガスは、水蒸気を添加された後、燃料混
合装置10Bの蓄熱体14を流通して同混合域15に流
入し、燃料と混合した後、燃料ガスとして燃焼室1内に
導入される。空気供給装置30Bは、蓄熱体34により
予熱した上記超高温域の燃焼用空気を燃焼室1内に導入
する。
The heating device can also be used when the furnace temperature is relatively low,
For example, an auxiliary combustion device (not shown) that performs a combustion operation when starting the heating device or the like is provided, and the operation of the auxiliary combustion device stops at a hot time when the furnace temperature increases. Fuel mixing device 10A, 1
0B is activated when the furnace temperature rises due to the combustion operation of the auxiliary combustion device. In the first combustion step (FIG. 14A), the combustion gas in the combustion chamber 1 is led out of the furnace via the heat storage units 14 and 34 of the fuel mixing device 10B and the air supply device 30B. A predetermined flow rate of the combustion gas is sent to the exhaust passage E2, and the predetermined flow rate of the combustion gas is added with water vapor.
The fuel mixture 14 of the fuel mixing device 10A flows through
After flowing into the combustion chamber 1 and mixing with the fuel, the fuel gas is introduced into the combustion chamber 1 as a fuel gas. The air supply device 30A includes a heat storage body 34.
The combustion air in the ultrahigh temperature range preheated by the above is introduced into the combustion chamber 1. In the second combustion step (FIG. 14B), the combustion gas in the combustion chamber 1 is led out of the furnace via the heat storage units 14 and 34 of the fuel mixing device 10A and the air supply device 30A. The combustion gas having a predetermined flow rate is sent to the exhaust passage E2,
After the steam is added to the combustion gas at a predetermined flow rate, the combustion gas flows through the regenerator 14 of the fuel mixing device 10B, flows into the mixing area 15, and is mixed with the fuel, and is introduced into the combustion chamber 1 as a fuel gas. You. The air supply device 30 </ b> B introduces the combustion air in the ultrahigh temperature range preheated by the heat storage body 34 into the combustion chamber 1.

【0098】燃料混合装置10A及び空気供給装置30
Aは、被加熱管5を配列した炉内中央領域に向かって配
向されており、低酸素濃度且つ高温の高速燃料ガス流
は、被加熱管5が密集した炉内中央領域において高温且
つ高速の燃焼用空気流と交差混合衝突し、燃焼反応す
る。このような加熱法は、火炎自体の輻射伝熱効果及び
対流伝熱効果により管の全周を均等に加熱することを意
図したものであり、これは、管式加熱炉における従来の
加熱法、即ち、管の全周を均等に加熱するために、火炎
からのガス放射伝熱及び炉壁からの固体放射伝熱に依存
して管の両面を加熱せざるを得ない従来の加熱法とは本
質的に相違する。
The fuel mixing device 10A and the air supply device 30
A is oriented toward the central region in the furnace where the tubes 5 to be heated are arranged, and the high-speed fuel gas flow having a low oxygen concentration and a high temperature causes a high-temperature and high-speed flow in the central region in the furnace where the tubes 5 are densely packed. Cross-mixing collision with the combustion air flow causes a combustion reaction. Such a heating method is intended to uniformly heat the entire circumference of the tube by a radiant heat transfer effect and a convection heat transfer effect of the flame itself, which is a conventional heating method in a tubular heating furnace, In other words, in order to heat the entire circumference of the pipe evenly, the conventional heating method is required to heat both sides of the pipe depending on the heat transfer of gas radiation from the flame and the heat transfer of solid radiation from the furnace wall. Essentially different.

【0099】本例において、燃料混合装置10が噴射し
た多量且つ希薄な燃料ガス流は、炉内中央領域において
高温の燃焼用空気と交差衝突し、低酸素濃度且つ高温の
燃焼雰囲気の緩慢燃焼火炎を炉内中央領域に生成する。
燃焼ガスを多量に含む燃料ガスは、低酸素濃度の燃焼雰
囲気を形成し、燃料成分の燃焼反応を抑制する一方、高
温の燃焼用空気は、燃料成分の自己着火を促すととも
に、低酸素濃度の燃焼雰囲気における燃料成分の燃焼反
応を可能にする。この結果、燃料ガスは、燃焼用空気と
混合した直後に燃焼し尽くすことなく、燃料ガス中の燃
料成分は、高温且つ低酸素濃度の燃焼雰囲気下に緩慢に
拡散燃焼する。このような燃焼反応の下では、火炎は安
定し、火炎の局所発熱は、発生し難い。
In this example, the large and lean fuel gas stream injected by the fuel mixing device 10 cross-collides with the high-temperature combustion air in the central region of the furnace, and the slow combustion flame of the low-oxygen concentration and high-temperature combustion atmosphere. Is generated in the central region in the furnace.
Fuel gas containing a large amount of combustion gas forms a combustion atmosphere with a low oxygen concentration and suppresses the combustion reaction of the fuel component.On the other hand, high-temperature combustion air promotes self-ignition of the fuel component and a low oxygen concentration. A combustion reaction of a fuel component in a combustion atmosphere is enabled. As a result, the fuel gas does not burn out immediately after being mixed with the combustion air, and the fuel component in the fuel gas slowly diffuses and burns in a combustion atmosphere having a high temperature and a low oxygen concentration. Under such a combustion reaction, the flame is stable, and local heat generation of the flame is unlikely to occur.

【0100】このような加熱法によれば、被加熱管5の
局所過熱を防止すべく被加熱管から火炎を離間させてい
た従来の加熱法と異なり、被加熱管5の局所過熱を生じ
させることなく、被加熱管の近傍又は直近に火炎を生成
し、被加熱管5の全周を実質的に均一に加熱することが
できる。
According to such a heating method, unlike the conventional heating method in which the flame is separated from the heated pipe 5 in order to prevent local heating of the heated pipe 5, local heating of the heated pipe 5 is caused. Without generating a flame near or near the heated pipe, the entire circumference of the heated pipe 5 can be substantially uniformly heated.

【0101】しかも、上記加熱装置の構成によれば、高
速の燃料ガス流及び燃焼用空気流は、被加熱管5が密集
した炉内中央領域において交差衝突し、炉内ガスを誘引
し、炉内ガスの対流を活性化するとともに、継続的且つ
不規則な火炎の挙動を被加熱管5の近傍に常時生じさせ
る。この結果、比較的高密度に配置された被加熱管5
は、低酸素濃度且つ高温の燃焼雰囲気下に生じる火炎容
積の増大、火炎温度の均一化等と相まって、火炎の流動
及び炉内ガス対流の活性化等の作用を受け、全周に亘っ
て均等に受熱する。更に、第1燃焼工程及び第2燃焼工
程の切換えが短時間に反復実施される結果、火炎の位置
及び特性は、燃焼工程の切換制御によっても短時間に変
動する。即ち、燃焼域全体の温度場及び加熱作用は、か
かる燃焼工程の切換え動作によっても均等化する。
In addition, according to the configuration of the heating device, the high-speed fuel gas flow and the combustion air flow cross-collide in the central region of the furnace where the pipes 5 to be heated are densely packed, attracting the furnace gas, and causing the furnace gas to flow. The convection of the internal gas is activated, and a continuous and irregular flame behavior is always generated near the heated pipe 5. As a result, the heated pipes 5 arranged relatively densely
Is affected by the effects of flame flow and activation of gas convection in the furnace, along with the increase in flame volume and the uniformization of flame temperature in a low oxygen concentration and high temperature combustion atmosphere. To receive heat. Further, as a result of switching between the first combustion step and the second combustion step being repeatedly performed in a short time, the position and characteristics of the flame fluctuate in a short time even by the switching control of the combustion step. That is, the temperature field and the heating action of the entire combustion zone are equalized by the switching operation of the combustion process.

【0102】このような火炎自体の制御による輻射伝熱
効果及び対流伝熱効果の均等化により、被加熱管5の配
管密度を増大することが可能となり、これは、従来形式
の加熱炉の小型化を可能にするばかりでなく、新規な構
造の加熱炉の設計等を可能にするので、実務的に極めて
有利である。
By equalizing the radiant heat transfer effect and the convection heat transfer effect by controlling the flame itself, it is possible to increase the pipe density of the pipe 5 to be heated. In addition to making it possible to design a heating furnace having a novel structure, it is extremely advantageous in practice.

【0103】図24及び図25は、図14に示す加熱装
置の変形例を示す加熱装置の概略平面図である。加熱装
置の冷間時の運転形態が、図24に示されており、加熱
装置の熱間時の運転形態が図25に示されている。ま
た、各図において、(A)図は、燃焼装置の第1燃焼工
程を示し、(B)図は、燃焼装置の第2燃焼工程を示
す。
FIGS. 24 and 25 are schematic plan views of a heating device showing a modification of the heating device shown in FIG. The operation mode of the heating device when it is cold is shown in FIG. 24, and the operation mode of the heating device when it is hot is shown in FIG. Also, in each of the figures, (A) shows a first combustion step of the combustion device, and (B) shows a second combustion step of the combustion device.

【0104】加熱装置は、水蒸気改質炉等の管式加熱炉
として構成され、被加熱流体を流通可能な多数の被加熱
管5が、加熱装置の燃焼室1内に比較的過密に配列され
る。図24及び図25に示す燃焼装置は、図23に示す
燃焼装置と類似した構成を有する。しかしながら、空気
加熱装置30A、30Bは、冷間時に燃料を吹込む燃料
ノズル31を備え、冷間時に燃焼作動する。図24に示
す冷間時の作動モードにおいて、空気供給装置30A、
30Bは、空気加熱装置10Aから燃料及び燃焼用空気
を吹込み且つ空気加熱装置30Bから燃焼排ガスを排気
する第1燃焼工程(図24A)と、空気加熱装置30B
から燃料及び燃焼用空気を吹込み且つ空気加熱装置30
Aから燃焼排ガスを排気する第2燃焼工程(図24B)
とを所定の時間間隔で交互に実行する。燃料混合装置1
0A、10Bは、空気加熱装置30A、30Bと連動し
て燃焼ガスの導出及び導入を反復するが、燃料ノズル1
1は、燃料を吐出せず、従って、燃料混合装置10A、
10Bは、一般的な排ガス再循環装置として機能するに
すぎない。
The heating device is configured as a tubular heating furnace such as a steam reforming furnace, and a number of heated tubes 5 through which a fluid to be heated can flow are arranged relatively densely in the combustion chamber 1 of the heating device. You. The combustion device shown in FIGS. 24 and 25 has a configuration similar to that of the combustion device shown in FIG. However, the air heating devices 30A and 30B include the fuel nozzles 31 that inject fuel when cold, and perform combustion operation when cold. In the cold operation mode shown in FIG. 24, the air supply device 30A,
30B includes a first combustion step (FIG. 24A) of injecting fuel and combustion air from the air heating device 10A and discharging combustion exhaust gas from the air heating device 30B, and an air heating device 30B.
Fuel and combustion air from the air and air heating device 30
Second combustion step of exhausting combustion exhaust gas from A (FIG. 24B)
Are alternately executed at predetermined time intervals. Fuel mixing device 1
0A and 10B repeat the derivation and introduction of the combustion gas in conjunction with the air heating devices 30A and 30B.
1 does not discharge fuel, and therefore the fuel mixing device 10A,
10B only functions as a general exhaust gas recirculation device.

【0105】これに対し、図25に示す熱間時の作動モ
ードにおいて、燃料ノズル31は、燃料噴射を停止し、
空気加熱装置10A、10Bは、高温空気を炉内に導入
し且つ炉内燃焼ガスの一部を炉外に排気する燃焼空気導
入・導出手段としてのみ機能し、他方、燃料混合装置1
0A、10Bは、燃料混合装置10Aから燃料、燃焼ガ
ス及び水蒸気の混合気(燃料ガス)を吹込み且つ燃料混
合装置10Bから燃焼ガスを導出する第1燃焼工程(図
25A)と、燃料混合装置10Bから燃料、燃焼ガス及
び水蒸気の混合気(燃料ガス)を吹込み且つ燃料混合装
置10Aから燃焼ガスを導出する第2燃焼工程(図25
B)とを所定の時間間隔で交互に実行する。即ち、炉温
の上昇に伴って炉内に生成した高温の燃焼ガスは、炉外
に導出された後、水蒸気及び燃料と混合し、高温の燃料
ガスとして炉内に再導入され、高温の燃焼用空気と混合
し、燃焼室1内で燃焼する。
On the other hand, in the hot operating mode shown in FIG. 25, the fuel nozzle 31 stops fuel injection,
The air heating devices 10A and 10B function only as combustion air introduction / extraction means for introducing high-temperature air into the furnace and exhausting part of the combustion gas in the furnace to the outside of the furnace.
0A and 10B are a first combustion step (FIG. 25A) for injecting a mixture (fuel gas) of fuel, combustion gas, and water vapor from the fuel mixing device 10A and deriving the combustion gas from the fuel mixing device 10B. A second combustion step of injecting a mixture (fuel gas) of fuel, combustion gas, and water vapor from the fuel mixing device 10B and deriving the combustion gas from the fuel mixing device 10A (FIG. 25)
And B) are alternately executed at predetermined time intervals. That is, the high-temperature combustion gas generated in the furnace with the rise in the furnace temperature is led out of the furnace, mixed with steam and fuel, re-introduced into the furnace as a high-temperature fuel gas, and It mixes with the working air and burns in the combustion chamber 1.

【0106】各燃焼工程において、空気加熱装置10及
び燃料混合装置10は、燃焼用空気及び燃料ガスを直交
方向に炉内に導入し、燃焼用空気及び燃料ガスは、相互
誘引作用により主に炉内中央領域で混合し、上記の如
く、高温且つ低酸素濃度の燃焼雰囲気の火炎を被加熱管
5近傍に生成する。
In each combustion step, the air heating device 10 and the fuel mixing device 10 introduce combustion air and fuel gas into the furnace in orthogonal directions, and the combustion air and fuel gas are mainly introduced into the furnace by mutual attraction. The mixture is mixed in the inner central region, and a flame of a combustion atmosphere having a high temperature and a low oxygen concentration is generated near the heated pipe 5 as described above.

【0107】図26は、本発明に係る燃焼装置の構成を
連続焼成型加熱炉に配設した実施例を示す加熱装置の概
略縦断面図である。図26(A)は、燃焼装置の第1燃
焼工程を示し、図26(B)は、燃焼装置の第2燃焼工
程を示す。
FIG. 26 is a schematic vertical sectional view of a heating apparatus showing an embodiment in which the configuration of the combustion apparatus according to the present invention is disposed in a continuous firing type heating furnace. FIG. 26A shows a first combustion step of the combustion device, and FIG. 26B shows a second combustion step of the combustion device.

【0108】図26に示す加熱装置は、鉄鋼素材又は陶
磁器素材等のワークを還元燃焼雰囲気により連続焼成す
る鉄鋼加熱炉又は窯業焼成炉等の還元燃焼ゾーンを構成
する。燃料混合装置10A、10B及び空気供給装置3
0A、30Bは、加熱炉の炉体Wに配設され、搬送装置
7上を連続搬送されるワーク6に作用する火炎を炉内に
形成する。上述の実施例と同様に第1及び第2燃焼工程
が所定の時間間隔で交互に実行され、燃焼混合装置10
A、10B及び空気供給装置30A、30Bから流出す
る燃料ガス及び高温燃焼用空気は、ワーク6の近傍に火
炎を形成する。
The heating apparatus shown in FIG. 26 constitutes a reducing combustion zone such as a steel heating furnace or a ceramic firing furnace for continuously firing a work such as a steel material or a ceramic material in a reducing combustion atmosphere. Fuel mixing devices 10A and 10B and air supply device 3
Reference numerals 0A and 30B are disposed in the furnace body W of the heating furnace, and form a flame acting on the workpiece 6 continuously conveyed on the conveying device 7 in the furnace. As in the above-described embodiment, the first and second combustion processes are alternately performed at predetermined time intervals, and the
The fuel gas and the high-temperature combustion air flowing out of A, 10B and the air supply devices 30A, 30B form a flame near the work 6.

【0109】燃料混合装置10A、10Bから炉内に吐
出した燃料ガスは、ワーク6の表面に沿って流動する下
層流を形成し、空気供給装置30A、30Bから吐出し
た高温燃焼空気は、燃料ガス流の上側を流動する上層流
を形成する。低酸素濃度の燃料ガス流は、ワーク6の上
面近傍に還元燃焼雰囲気を形成し、燃料ガス及び高温燃
焼空気が生成する火炎は、還元炎としてワーク6の表面
に作用する。
The fuel gas discharged from the fuel mixing devices 10A and 10B into the furnace forms a lower layer flow flowing along the surface of the work 6, and the high-temperature combustion air discharged from the air supply devices 30A and 30B is An upper stream is formed that flows above the stream. The low oxygen concentration fuel gas flow forms a reducing combustion atmosphere near the upper surface of the work 6, and the flame generated by the fuel gas and the high temperature combustion air acts on the surface of the work 6 as a reducing flame.

【0110】このような構成によれば、炉内の中央領域
に位置するワーク6に対して、平面状の火炎を形成する
ことができるばかりでなく、被加熱物の酸化を防ぐため
に、燃料噴流による還元焼成雰囲気を被加熱物の周囲に
形成し、これにより、酸化作用を抑制した被加熱物の加
熱を行うことができる。例えば、本例の燃焼装置によれ
ば、還元炎燃焼雰囲気により素材の焼鈍又は還元炎焼成
を行う金属加熱炉又は窯業焼成炉等において、素材の近
傍に流動する低酸素濃度の平面的な燃料ガス流を形成
し、これにより、素材近傍に還元炎焼成雰囲気を形成す
ることができる。
According to such a configuration, not only can a flat flame be formed on the work 6 located in the central region in the furnace, but also the fuel Is formed around the object to be heated, whereby the object to be heated can be heated while suppressing the oxidizing action. For example, according to the combustion apparatus of this example, in a metal heating furnace or a ceramic firing furnace that performs annealing or reduction flame firing of a material in a reducing flame combustion atmosphere, a low oxygen concentration planar fuel gas flowing in the vicinity of the material. A flow, thereby forming a reducing flame firing atmosphere near the material.

【0111】以上、本発明の好適な実施例について詳細
に説明したが、本発明は上記実施例に限定されるもので
はなく、特許請求の範囲に記載された本発明の範囲内で
種々の変形又は変更が可能であり、該変形例又は変更例
も又、本発明の範囲内に含まれるものであることは、い
うまでもない。
Although the preferred embodiments of the present invention have been described in detail, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications may be made within the scope of the present invention described in the appended claims. It is needless to say that the modification or the modification is also included in the scope of the present invention.

【0112】例えば、上記各実施例においては、4方弁
構造の切換弁を流路切換装置として使用しているが、複
数の開閉弁を組合せた構成の流路切換装置を使用しても
良い。
For example, in each of the above embodiments, a switching valve having a four-way valve structure is used as a flow path switching device, but a flow switching device having a configuration in which a plurality of on-off valves are combined may be used. .

【0113】また、上記加熱装置の構成において、燃料
混合装置及び空気加熱装置を互いに対向する位置に配置
し、燃料ガス流及び燃焼用空気流を対向流として炉内に
導入しても良い。
In the configuration of the heating device, the fuel mixing device and the air heating device may be arranged at positions facing each other, and the fuel gas flow and the combustion air flow may be introduced into the furnace as counterflows.

【0114】更に、燃料混合装置及び空気加熱装置の構
造は、上記実施例の構造に限定されるものではなく、例
えば、多数の蓄熱体を内蔵した形式の蓄熱型熱交換器を
燃料混合装置及び空気加熱装置として使用しても良い。
また、上記水蒸気供給手段として、工場又は製造プラン
ト内のプロセス蒸気供給系などを使用しても良い。
Further, the structure of the fuel mixing device and the air heating device is not limited to the structure of the above-described embodiment. For example, a heat storage type heat exchanger of a type incorporating a large number of heat storage bodies may be used as a fuel mixing device and an air heater. It may be used as an air heating device.
Further, a process steam supply system in a factory or a manufacturing plant may be used as the steam supply means.

【0115】[0115]

【発明の効果】以上説明した如く、本発明の上記構成に
よれば、燃焼域に流入する燃料流の制御性を向上し、燃
料流の制御による火炎特性の制御を可能にする燃焼装置
及び燃焼方法を提供することができる。
As described above, according to the above configuration of the present invention, the controllability of the fuel flow flowing into the combustion zone is improved, and the combustion apparatus and the combustion system capable of controlling the flame characteristics by controlling the fuel flow are provided. A method can be provided.

【0116】また、本発明の燃焼装置及び燃焼方法によ
れば、燃料、燃焼用空気及び燃焼ガスの混合制御の自由
度を向上することができる。
According to the combustion apparatus and the combustion method of the present invention, the degree of freedom in controlling the mixing of fuel, combustion air and combustion gas can be improved.

【0117】更に、本発明の加熱装置及び加熱方法によ
れば、被加熱物に作用する火炎の特性を制御することが
可能となる。
Further, according to the heating apparatus and the heating method of the present invention, it is possible to control the characteristics of the flame acting on the object to be heated.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の好適な実施形態を示す燃焼装置のブロ
ックフロー図である。
FIG. 1 is a block flow diagram of a combustion device showing a preferred embodiment of the present invention.

【図2】本発明の他の好適な実施形態を示す燃焼装置の
ブロックフロー図である。
FIG. 2 is a block flow diagram of a combustion apparatus showing another preferred embodiment of the present invention.

【図3】本発明の他の好適な実施形態を示す燃焼装置の
ブロックフロー図である。
FIG. 3 is a block flow diagram of a combustion apparatus showing another preferred embodiment of the present invention.

【図4】本発明の更に他の好適な実施形態を示す燃焼装
置のブロックフロー図である。
FIG. 4 is a block flow diagram of a combustion apparatus showing still another preferred embodiment of the present invention.

【図5】図1(A)及び図1(B)に示す基本構成を適
用した燃焼装置の概略断面図である。
FIG. 5 is a schematic sectional view of a combustion apparatus to which the basic configuration shown in FIGS. 1A and 1B is applied.

【図6】図1(B)に示す基本構成を適用した他の構造
の燃焼装置を示す概略縦断面図である。
FIG. 6 is a schematic longitudinal sectional view showing a combustion device having another structure to which the basic configuration shown in FIG. 1B is applied.

【図7】図6に示す燃料混合装置の作用を概略的に示す
ブロックフロー図である。
FIG. 7 is a block flow diagram schematically showing the operation of the fuel mixing device shown in FIG. 6;

【図8】図1(C)に示す基本構成を適用した燃焼装置
の概略縦断面図である。
FIG. 8 is a schematic vertical sectional view of a combustion apparatus to which the basic configuration shown in FIG. 1 (C) is applied.

【図9】図2(A)及び図2(B)に示す基本構成を適
用した燃焼装置の概略縦断面図である。
FIG. 9 is a schematic vertical sectional view of a combustion apparatus to which the basic configuration shown in FIGS. 2A and 2B is applied.

【図10】図2(B)に示す基本構成を適用した燃焼装
置の概略縦断面図である。
FIG. 10 is a schematic longitudinal sectional view of a combustion apparatus to which the basic configuration shown in FIG. 2 (B) is applied.

【図11】図3(A)に示す基本構成を適用した燃焼装
置の概略縦断面図である。
FIG. 11 is a schematic longitudinal sectional view of a combustion apparatus to which the basic configuration shown in FIG. 3A is applied.

【図12】図3(B)に示す基本構成を適用した燃焼装
置の概略縦断面図である。
FIG. 12 is a schematic vertical sectional view of a combustion apparatus to which the basic configuration shown in FIG. 3B is applied.

【図13】図3(C)に示す基本構成を適用した燃焼装
置の概略縦断面図である。
FIG. 13 is a schematic longitudinal sectional view of a combustion apparatus to which the basic configuration shown in FIG. 3 (C) is applied.

【図14】図4に示す基本構成を適用した燃焼装置の概
略縦断面図である。
FIG. 14 is a schematic vertical sectional view of a combustion apparatus to which the basic configuration shown in FIG. 4 is applied.

【図15】図14に示す水蒸気加熱装置の構成を示す断
面図である。
FIG. 15 is a cross-sectional view showing a configuration of the steam heating device shown in FIG.

【図16】図14に示す水蒸気加熱装置の構成を示す断
面図である。
FIG. 16 is a cross-sectional view showing a configuration of the steam heating device shown in FIG.

【図17】本発明による燃焼装置の第1実施例を示す断
面図である。
FIG. 17 is a sectional view showing a first embodiment of the combustion apparatus according to the present invention.

【図18】本発明による燃焼装置の第2実施例を示す断
面図である。
FIG. 18 is a sectional view showing a second embodiment of the combustion apparatus according to the present invention.

【図19】本発明による燃焼装置の第3実施例を示す断
面図である。
FIG. 19 is a sectional view showing a third embodiment of the combustion apparatus according to the present invention.

【図20】本発明による燃焼装置の第4実施例を示す断
面図である。
FIG. 20 is a sectional view showing a fourth embodiment of the combustion apparatus according to the present invention.

【図21】本発明による燃焼装置の第5実施例を示す断
面図である。
FIG. 21 is a sectional view showing a fifth embodiment of the combustion apparatus according to the present invention.

【図22】本発明による燃焼装置の第6実施例を示す断
面図である。
FIG. 22 is a sectional view showing a sixth embodiment of the combustion apparatus according to the present invention.

【図23】本発明に係る燃焼装置を備えた加熱装置の実
施例を示す概略平面図である。
FIG. 23 is a schematic plan view showing an embodiment of a heating device provided with a combustion device according to the present invention.

【図24】図23に示す加熱装置の変形例を示す概略平
面図であり、冷間時における加熱装置の運転形態が示さ
れている。
24 is a schematic plan view showing a modification of the heating device shown in FIG. 23, and shows an operation mode of the heating device in a cold state.

【図25】図24に示す加熱装置の熱間時の運転形態を
示す概略平面図である。
25 is a schematic plan view showing an operation mode of the heating device shown in FIG. 24 in a hot state.

【図26】本発明に係る燃焼装置の構成を適用した連続
焼成型加熱炉の概略縦断面図である。
FIG. 26 is a schematic longitudinal sectional view of a continuous firing type heating furnace to which the configuration of the combustion apparatus according to the present invention is applied.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 燃焼室 2 強制給気ファン 3 排ガス循環ファン 8 水蒸気発生装置 10、10A、10B 燃料混合装置 11 燃料ノズル 12 燃焼ガス導入部 14 蓄熱体 15 混合域 16 燃料ガス噴射口 20、40 流路切換装置 30、30A、30B 燃焼用空気供給装置 35 燃焼用空気吐出口 80 水蒸気加熱装置 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Combustion chamber 2 Forced air supply fan 3 Exhaust gas circulation fan 8 Steam generator 10, 10A, 10B Fuel mixing device 11 Fuel nozzle 12 Combustion gas introduction part 14 Heat storage unit 15 Mixing area 16 Fuel gas injection port 20, 40 Flow path switching device 30, 30A, 30B Combustion air supply device 35 Combustion air discharge port 80 Steam heating device

Claims (38)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 燃焼用燃料を供給する燃料供給手段と、
燃焼用空気を燃焼域に供給する燃焼用空気供給手段とを
備えた燃焼装置において、 炉外に導出した燃焼ガス及び/又は水蒸気供給手段の水
蒸気と、前記燃料供給手段の燃料とを混合する混合装置
と、 前記燃焼ガス及び/又は水蒸気と、前記燃料との混合流
体を燃料ガスとして前記燃焼域に導入し、該燃料ガスを
前記燃焼用空気と混合せしめる燃料ガス導入装置とを備
えることを特徴とする燃焼装置。
1. A fuel supply means for supplying combustion fuel,
A combustion apparatus comprising: combustion air supply means for supplying combustion air to a combustion zone; a mixing apparatus for mixing combustion gas and / or steam from a steam supply means led out of the furnace with fuel from the fuel supply means. A fuel gas introduction device for introducing a mixed fluid of the combustion gas and / or steam and the fuel as a fuel gas into the combustion zone, and mixing the fuel gas with the combustion air. And combustion equipment.
【請求項2】 前記混合装置は、前記燃焼ガス及び/又
は水蒸気と、前記燃料とを混合する混合域を有し、 前記燃焼ガス及び/又は水蒸気と、前記燃料とは、前記
混合域に導入され、前記燃焼域に導入可能な燃料ガスを
生成することを特徴とする請求項1に記載の燃焼装置。
2. The mixing device has a mixing zone for mixing the combustion gas and / or steam with the fuel, and the combustion gas and / or steam and the fuel are introduced into the mixing zone. 2. The combustion apparatus according to claim 1, wherein a fuel gas is generated that can be introduced into the combustion zone.
【請求項3】 前記燃焼ガスを冷却する燃焼ガス冷却装
置と、該燃焼ガス及び/又は前記水蒸気を加熱する加熱
装置とを有し、前記混合域は、前記加熱装置と前記燃焼
域との間に配置されることを特徴とする請求項2に記載
の燃焼装置。
3. A combustion gas cooling device for cooling the combustion gas, and a heating device for heating the combustion gas and / or the steam, wherein the mixing zone is provided between the heating device and the combustion zone. The combustion device according to claim 2, wherein the combustion device is disposed in a combustion chamber.
【請求項4】 前記燃焼ガスを冷却する燃焼ガス冷却装
置と、該燃焼ガス及び/又は前記水蒸気を加熱する加熱
装置とを有し、前記混合域は、前記冷却装置と前記加熱
装置との間に配置されることを特徴とする請求項2に記
載の燃焼装置。
4. A combustion gas cooling device for cooling the combustion gas, and a heating device for heating the combustion gas and / or the steam, wherein the mixing zone is provided between the cooling device and the heating device. The combustion device according to claim 2, wherein the combustion device is disposed in a combustion chamber.
【請求項5】 燃焼域に生成した燃焼ガスを燃焼域から
炉外に導出する燃焼ガス導出装置を介して前記燃焼ガス
を前記燃焼域から誘引するとともに、前記水蒸気を添加
した燃焼ガスを前記混合装置に圧送する強制循環装置を
備えることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項
に記載の燃焼装置。
5. A combustion gas derived from the combustion zone through a combustion gas deriving device for guiding the combustion gas generated in the combustion zone out of the furnace from the combustion zone, and mixing the combustion gas with the steam added thereto. The combustion device according to any one of claims 1 to 4, further comprising a forced circulation device that feeds the pressure to the device.
【請求項6】 前記冷却装置及び加熱装置は、高温の前
記燃焼ガスに伝熱接触して蓄熱し且つ冷却後の前記燃焼
ガス及び/又は前記水蒸気に伝熱接触して放熱する蓄熱
体を備えることを特徴とする請求項3又は4に記載の燃
焼装置。
6. The cooling device and the heating device each include a heat storage body that is in heat transfer contact with the high-temperature combustion gas to store heat, and is in heat transfer contact with the cooled combustion gas and / or the steam to release heat. The combustion device according to claim 3 or 4, wherein:
【請求項7】 複数の前記混合装置を有し、該混合装置
に対する前記燃焼ガス及び/又は水蒸気の流路を切換え
る流路切換装置を有し、前記燃料供給手段は、前記流路
切換装置と同期して燃料の供給路を切換える燃料制御手
段を備えることを特徴とする請求項1乃至6のいずれか
1項に記載の燃料供給装置。
7. A fuel cell system comprising: a plurality of the mixing devices; and a flow switching device for switching a flow path of the combustion gas and / or steam to the mixing device. The fuel supply device according to any one of claims 1 to 6, further comprising fuel control means for switching a fuel supply path in synchronization.
【請求項8】 前記水蒸気供給手段の水蒸気を700℃
以上の温度に加熱して前記混合装置に供給する水蒸気加
熱手段を備えることを特徴とする請求項1又は2に記載
の燃焼装置。
8. The steam of said steam supply means is heated to 700 ° C.
The combustion device according to claim 1 or 2, further comprising a steam heating unit that heats the mixture to the above temperature and supplies the mixture to the mixing device.
【請求項9】 前記燃焼ガス及び/又は水蒸気を部分的
に前記燃焼用空気供給手段に供給し、該燃焼ガス及び/
又は水蒸気を前記燃焼用空気と混合する混合手段を備え
ることを特徴とする請求項1乃至8のいずれか1項に記
載の燃焼装置。
9. The combustion gas and / or steam is partially supplied to the combustion air supply means, and the combustion gas and / or steam is supplied to the combustion air supply means.
The combustion apparatus according to any one of claims 1 to 8, further comprising mixing means for mixing steam with the combustion air.
【請求項10】 前記燃焼用空気供給手段は、前記燃焼
域の燃焼ガスを排気する燃焼ガス排気手段と、前記燃焼
ガスに伝熱接触して蓄熱し且つ前記燃焼用空気に伝熱接
触して放熱する蓄熱体とを備え、前記燃焼用空気は、前
記蓄熱体により700℃以上の高温に予熱されることを
特徴とする請求項1乃至9のいずれか1項に記載の燃焼
装置。
10. The combustion air supply means includes a combustion gas exhaust means for exhausting combustion gas in the combustion zone, and heat transfer contact with the combustion gas to store heat and heat transfer contact with the combustion air. The combustion device according to any one of claims 1 to 9, further comprising a heat storage unit that dissipates heat, wherein the combustion air is preheated to a high temperature of 700 ° C or higher by the heat storage unit.
【請求項11】 燃焼用空気を燃焼域に導入し、燃焼用
空気及び燃料の混合による燃焼反応を前記燃焼域に生じ
させる燃焼方法において、 炉外に導出した燃焼ガス及び/又は水蒸気供給手段の水
蒸気を混合域に供給し、 前記燃焼用燃料を前記混合域に供給して、前記燃焼ガス
及び/又は水蒸気と前記燃料との混合流体を生成し、 前記混合流体を燃料ガスとして前記燃焼域に導入し、該
燃料ガスを前記燃焼用空気と混合して前記燃料ガスの燃
焼反応を前記燃焼域に生じさせることを特徴とする燃焼
方法。
11. A combustion method for introducing combustion air into a combustion zone and causing a combustion reaction by mixing the combustion air and fuel in the combustion zone, wherein the combustion gas and / or steam supply means led out of the furnace is provided. Supplying steam to the mixing zone, supplying the combustion fuel to the mixing zone to generate a mixed fluid of the combustion gas and / or steam and the fuel, and using the mixed fluid as a fuel gas to the combustion zone; Introducing the fuel gas with the combustion air to cause a combustion reaction of the fuel gas in the combustion zone.
【請求項12】 炉外に導出した高温の燃焼ガス及び/
又は水蒸気加熱手段で700℃以上に加熱した高温の水
蒸気を前記混合域に導入して前記燃料と混合することを
特徴とする請求項11に記載の燃焼方法。
12. A high-temperature combustion gas discharged outside the furnace and / or
The combustion method according to claim 11, wherein high-temperature steam heated to 700 ° C or more by steam heating means is introduced into the mixing zone and mixed with the fuel.
【請求項13】 前記燃焼ガス及び/又は前記水蒸気を
700℃以上の高温に加熱した後、前記燃料を前記燃焼
ガス及び/又は水蒸気に混合することを特徴とする請求
項11に記載の燃焼装置。
13. The combustion apparatus according to claim 11, wherein the fuel is mixed with the combustion gas and / or steam after heating the combustion gas and / or the steam to a high temperature of 700 ° C. or higher. .
【請求項14】 前記燃料を前記燃焼ガス及び/又は水
蒸気に混合した後、前記混合流体を700℃以上の高温
に加熱することを特徴とする請求項11に記載の燃料供
給方法。
14. The fuel supply method according to claim 11, wherein, after mixing the fuel with the combustion gas and / or steam, the mixed fluid is heated to a high temperature of 700 ° C. or higher.
【請求項15】 前記燃焼ガス及び/又は水蒸気の一部
を前記燃焼用空気と混合し、該燃焼用空気の酸素濃度を
低下させることを特徴とする請求項11乃至14のいず
れか1項に記載の燃焼方法。
15. The method according to claim 11, wherein a part of the combustion gas and / or steam is mixed with the combustion air to reduce the oxygen concentration of the combustion air. The combustion method as described.
【請求項16】 前記水蒸気を前記燃焼ガスに添加して
該燃焼ガスの水蒸気含有量を調節することを特徴とする
請求項11乃至15のいずれか1項に記載の燃焼方法。
16. The combustion method according to claim 11, wherein the steam is added to the combustion gas to adjust the steam content of the combustion gas.
【請求項17】 前記燃焼ガス、前記水蒸気又は前記混
合流体は、燃焼ガスの冷却時に該燃焼ガスが放熱した顕
熱を受熱し、再熱又は加熱されることを特徴とする請求
項12乃至14のいずれか1項に記載の燃焼方法。
17. The combustion gas, the steam or the mixed fluid receives sensible heat radiated by the combustion gas when cooling the combustion gas, and is reheated or heated. The combustion method according to any one of the above items.
【請求項18】 前記燃焼域に導入される燃料ガスは、
700℃以上の温度を有することを特徴とする請求項1
1乃至17のいずれか1項に記載の燃焼方法。
18. The fuel gas introduced into the combustion zone,
2. The method according to claim 1, wherein the temperature is not less than 700.degree.
18. The combustion method according to any one of 1 to 17.
【請求項19】 前記燃焼域に導入された燃料ガスは、
700℃以上の温度に予熱された前記燃焼用空気と混合
することを特徴とする請求項11乃至18のいずれか1
項に記載の燃焼方法。
19. The fuel gas introduced into the combustion zone,
19. Mixing with the combustion air preheated to a temperature of 700 [deg.] C. or more.
The combustion method according to the paragraph.
【請求項20】 前記燃焼ガスは、10%以下の酸素濃
度を有することを特徴とする請求項11乃至19のいず
れか1項に記載の燃焼方法。
20. The combustion method according to claim 11, wherein the combustion gas has an oxygen concentration of 10% or less.
【請求項21】 前記燃焼ガス及び/又は水蒸気と、前
記燃料との混合比は、1:1〜20:1の範囲に設定さ
れることを特徴とする請求項11乃至20のいずれか1
項に記載の燃焼方法。
21. The fuel cell according to claim 11, wherein a mixing ratio of the combustion gas and / or steam to the fuel is set in a range of 1: 1 to 20: 1.
The combustion method according to the paragraph.
【請求項22】 前記燃料ガス及び/又は水蒸気と、前
記燃焼用空気との混合比は、1:10〜20:10の範
囲に設定されることを特徴とする請求項11乃至21の
いずれか1項に記載の燃焼方法。
22. The fuel cell according to claim 11, wherein a mixing ratio of the fuel gas and / or steam to the combustion air is set in a range of 1:10 to 20:10. Item 2. The combustion method according to Item 1.
【請求項23】 前記燃焼域に流入する前記燃料ガスの
流速は、10m/s〜150m/sの範囲に設定される
ことを特徴とする請求項11乃至22のいずれか1項に
記載の燃焼方法。
23. The combustion according to claim 11, wherein a flow velocity of the fuel gas flowing into the combustion zone is set in a range of 10 m / s to 150 m / s. Method.
【請求項24】 請求項1乃至10のいずれか1項に記
載の燃焼装置を備えたことを特徴とする加熱装置。
24. A heating device comprising the combustion device according to claim 1. Description:
【請求項25】 燃焼用空気及び燃料の燃焼発熱反応に
より被加熱物を加熱する加熱装置において、 炉外に導出した燃焼ガス及び/又は水蒸気供給手段の水
蒸気と、前記燃料供給手段の燃料とを混合する混合装置
と、 前記燃焼ガス及び/又は水蒸気と、前記燃料との混合流
体を燃料ガスとして前記燃焼域に導入し、該燃料ガスを
前記燃焼用空気と混合せしめる燃料ガス導入装置とを備
えることを特徴とする加熱装置。
25. A heating device for heating an object to be heated by a combustion exothermic reaction of combustion air and fuel, wherein a combustion gas and / or steam of a steam supply means led out of the furnace and fuel of the fuel supply means are used. A mixing device for mixing, and a fuel gas introducing device for introducing a mixed fluid of the combustion gas and / or steam and the fuel as a fuel gas into the combustion zone, and mixing the fuel gas with the combustion air. A heating device, characterized in that:
【請求項26】 前記燃焼用空気及び燃料を冷間時に前
記燃焼域に導入する補助燃焼装置を備えることを特徴と
する請求項25に記載の加熱装置。
26. The heating device according to claim 25, further comprising an auxiliary combustion device that introduces the combustion air and the fuel into the combustion zone when it is cold.
【請求項27】 前記燃料ガス導入装置は、燃料ガス流
を前記燃焼用空気流と平行に前記燃焼域に導入すること
を特徴とする請求項25又は26に記載の加熱装置。
27. The heating device according to claim 25, wherein the fuel gas introduction device introduces a fuel gas flow into the combustion zone in parallel with the combustion air flow.
【請求項28】 前記燃料ガス導入装置は、燃料ガス流
を前記燃焼用空気流と交差する方向に前記燃焼域に導入
することを特徴とする請求項25又は26に記載の加熱
装置。
28. The heating device according to claim 25, wherein the fuel gas introduction device introduces a fuel gas flow into the combustion zone in a direction crossing the combustion air flow.
【請求項29】 前記燃料ガス導入装置は、燃料ガス流
を前記燃焼用空気流と対向する方向に前記燃焼域に導入
することを特徴とする請求項25又は26に記載の加熱
装置。
29. The heating device according to claim 25, wherein the fuel gas introduction device introduces a fuel gas flow into the combustion area in a direction opposite to the combustion air flow.
【請求項30】 管式加熱炉、金属加熱炉、窯業焼成
炉、金属溶融炉、ガス化溶融炉、ボイラー又はラジアン
トチューブのいずれかを構成することを特徴とする請求
項25乃至29のいずれか1項に記載の加熱装置。
30. A tube heating furnace, a metal heating furnace, a ceramic sintering furnace, a metal melting furnace, a gasification melting furnace, a boiler or a radiant tube, comprising: Item 2. The heating device according to item 1.
【請求項31】 請求項11乃至23のいずれか1項に
記載の燃焼方法により生成した火炎により被加熱物を加
熱することを特徴とする加熱方法。
31. A heating method characterized by heating an object to be heated by a flame generated by the combustion method according to claim 11. Description:
【請求項32】 燃焼用空気及び燃料の燃焼発熱反応に
より被加熱物を加熱する加熱方法において、 炉外に導出した燃焼ガス及び/又は水蒸気供給手段の水
蒸気を混合域に供給し、 前記燃焼用燃料を前記混合域に供給して、前記燃焼ガス
及び/又は水蒸気と前記燃料との混合流体を生成し、 前記混合流体を燃料ガスとして前記燃焼域に導入し、該
燃料ガスを前記燃焼用空気と混合して前記燃料ガスの燃
焼反応を前記燃焼域に生じさせることを特徴とる加熱方
法。
32. A heating method for heating an object to be heated by a combustion exothermic reaction of combustion air and fuel, wherein a combustion gas and / or steam from a steam supply means led out of the furnace is supplied to a mixing zone. Supplying a fuel to the mixing zone to generate a mixed fluid of the combustion gas and / or steam and the fuel; introducing the mixed fluid as a fuel gas into the combustion zone; And heating the fuel gas to cause a combustion reaction of the fuel gas in the combustion zone.
【請求項33】 前記被加熱物は、複数の受熱セグメン
トからなり、該セグメントの間に火炎を生成することを
特徴とする請求項32に記載の加熱方法。
33. The heating method according to claim 32, wherein the object to be heated includes a plurality of heat receiving segments, and a flame is generated between the segments.
【請求項34】 前記燃料ガスを実質的に一定の位置か
ら前記燃焼域に導入するとともに、前記燃焼用空気を実
質的に一定の位置から前記燃焼域に導入することを特徴
とする請求項32又は33に記載の加熱方法。
34. The fuel cell system according to claim 32, wherein the fuel gas is introduced into the combustion zone from a substantially constant position, and the combustion air is introduced into the combustion zone from a substantially constant position. Or the heating method according to 33.
【請求項35】 前記燃料ガスを前記燃焼域に導入する
位置および前記燃焼用空気を前記燃焼域に導入する位置
を所定時間毎に変位させることを特徴とする請求項32
又は33に記載の加熱方法。
35. The apparatus according to claim 32, wherein a position at which the fuel gas is introduced into the combustion area and a position at which the combustion air is introduced into the combustion area are changed at predetermined time intervals.
Or the heating method according to 33.
【請求項36】 冷間時に前記燃料を前記燃焼用空気に
混合し、前記燃料及び前記燃焼用空気の燃焼発熱反応に
より燃焼域の温度を上昇させることを特徴とする請求項
32乃至35のいずれか1項に記載の加熱方法。
36. The method according to claim 32, wherein the fuel is mixed with the combustion air during a cold period, and the temperature of a combustion zone is raised by a combustion exothermic reaction between the fuel and the combustion air. Or the heating method according to claim 1.
【請求項37】 前記燃料ガス及び燃焼用空気による火
炎が被加熱物に直に接することを特徴とする請求項32
乃至36のいずれか1項に記載の加熱方法。
37. The flame due to the fuel gas and the combustion air is in direct contact with the object to be heated.
37. The heating method according to any one of items 36 to 36.
【請求項38】 前記被加熱物の表面に沿って流動する
前記燃料ガスのガス流を形成し、低酸素濃度の還元燃焼
雰囲気を前記被加熱物の近傍に形成することを特徴とす
る請求項32乃至37のいずれか1項に記載の加熱方
法。
38. The method according to claim 38, wherein a gas flow of the fuel gas flowing along the surface of the object to be heated is formed, and a reducing combustion atmosphere having a low oxygen concentration is formed near the object to be heated. The heating method according to any one of Items 32 to 37.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007537417A (en) * 2004-05-11 2007-12-20 イテア エス.ピー.エー. High-efficiency combustor with reduced environmental impact and power generation method derivable therefrom
JP2008014574A (en) * 2006-07-06 2008-01-24 Kashima Oil Co Ltd Combustion method, heating method, and steam reforming furnace
JP2011021791A (en) * 2009-07-14 2011-02-03 Ihi Corp Burner device
WO2012105434A1 (en) * 2011-01-31 2012-08-09 株式会社Ihi Burner device for high-temperature air combustion

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5261835A (en) * 1975-11-17 1977-05-21 Kawasaki Heavy Ind Ltd Burner
JPS53109233A (en) * 1977-03-04 1978-09-22 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Low nox combustion system
JPS61154407A (en) * 1984-12-27 1986-07-14 株式会社東芝 Sealing of insulation medium into closed power board
JPS6317927A (en) * 1986-07-09 1988-01-25 Sumitomo Bakelite Co Ltd Epoxy resin composition
JPH0979568A (en) * 1995-09-14 1997-03-28 Nippon Steel Corp Combustion method of combustion furnace
JPH10132211A (en) * 1996-10-25 1998-05-22 Shinko Shoji Co Ltd Exhaust gas recirculation combustion method and regenerative combustion device applying the method
JPH11132404A (en) * 1997-10-31 1999-05-21 Miura Co Ltd Water-tube boiler

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5261835A (en) * 1975-11-17 1977-05-21 Kawasaki Heavy Ind Ltd Burner
JPS53109233A (en) * 1977-03-04 1978-09-22 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Low nox combustion system
JPS61154407A (en) * 1984-12-27 1986-07-14 株式会社東芝 Sealing of insulation medium into closed power board
JPS6317927A (en) * 1986-07-09 1988-01-25 Sumitomo Bakelite Co Ltd Epoxy resin composition
JPH0979568A (en) * 1995-09-14 1997-03-28 Nippon Steel Corp Combustion method of combustion furnace
JPH10132211A (en) * 1996-10-25 1998-05-22 Shinko Shoji Co Ltd Exhaust gas recirculation combustion method and regenerative combustion device applying the method
JPH11132404A (en) * 1997-10-31 1999-05-21 Miura Co Ltd Water-tube boiler

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007537417A (en) * 2004-05-11 2007-12-20 イテア エス.ピー.エー. High-efficiency combustor with reduced environmental impact and power generation method derivable therefrom
JP2008014574A (en) * 2006-07-06 2008-01-24 Kashima Oil Co Ltd Combustion method, heating method, and steam reforming furnace
JP2011021791A (en) * 2009-07-14 2011-02-03 Ihi Corp Burner device
WO2012105434A1 (en) * 2011-01-31 2012-08-09 株式会社Ihi Burner device for high-temperature air combustion
JP5549747B2 (en) * 2011-01-31 2014-07-16 株式会社Ihi Burner device for high temperature air combustion
US9869468B2 (en) 2011-01-31 2018-01-16 Ihi Corporation Burner device for high-temperature air combustion

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