JP2001141207A - Combustor and method for combustion - Google Patents

Combustor and method for combustion

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JP2001141207A
JP2001141207A JP27977399A JP27977399A JP2001141207A JP 2001141207 A JP2001141207 A JP 2001141207A JP 27977399 A JP27977399 A JP 27977399A JP 27977399 A JP27977399 A JP 27977399A JP 2001141207 A JP2001141207 A JP 2001141207A
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a combustor and a method for combustion in which heavy load combustion can be carried out while red NOx and SPM and the facility can be made compact even when by-production gas from an iron mill or an waste treatment facility or a new fuel having a low heat generation rate (exhaust gas from refuse incinerator) is used as well as general good quality fuels having a high heat generation rate. SOLUTION: The combustor comprises a tubular combustion chamber having one end opening into a furnace, a burner section 8 provided, on the periphery of the combustion chamber, with nozzles for blowing oxygen containing gas and fuel individually or mixedly in the direction substantially tangential to the inner wall face of the combustion chamber, and high temperature air blowing sections 9a, 9b disposed in the vicinity of the open end of the burner section.

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】この発明は、燃焼装置および
燃焼方法に関し、特に燃焼負荷の調整が広範囲に可能で
あり、低NOx 化、低浮遊粒子状物質(低SPM)化を
図ることができる燃焼装置および燃焼方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a combustion apparatus and a combustion method, and more particularly to a combustion apparatus capable of adjusting a combustion load in a wide range, reducing NOx and reducing suspended particulate matter (SPM). The present invention relates to an apparatus and a combustion method.

【0002】[0002]

【従来の技術】工業炉に用いられる従来型の燃焼装置、
例えば加熱設備、ボイラ、発電設備等に応用されている
燃焼装置として、燃料と燃焼用空気の一部を混合させて
一次燃焼を行い、さらに残部の燃焼用空気を混合させて
二次燃焼を行う二段燃焼方式が知られている。
BACKGROUND OF THE INVENTION Conventional combustion devices used in industrial furnaces,
For example, as a combustion device applied to heating equipment, boilers, power generation equipment, etc., primary combustion is performed by mixing fuel and a part of combustion air, and secondary combustion is performed by mixing the remaining combustion air. A two-stage combustion system is known.

【0003】上記従来型の炉に用いられるバーナとして
は、燃料の種類によりガスバーナ、オイルバーナ、微粉
炭バーナ等が知られている。
[0003] As the burners used in the above-mentioned conventional furnace, gas burners, oil burners, pulverized coal burners and the like are known depending on the type of fuel.

【0004】従来型のガスバーナは、燃料ガスと酸素含
有ガスの混合法によって、拡散燃焼方式(外部混合)の
ものと、予混合燃焼方式(内部混合)のものとに大別さ
れる。これらの型式のガスバーナは、何れも、バーナの
先端よりも前方の炉内で火炎が形成される構造になって
いる。そして、拡散燃焼方式のものは、バーナの先端で
上記両者のガスを混合して燃焼させるものであって、高
温の火炎を得ることができ、広く利用されている。ま
た、予混合燃焼方式のものは、比較的短い火炎を形成さ
せることができる等の利点を有している。
[0004] Conventional gas burners are roughly classified into a diffusion combustion system (external mixing) and a premix combustion system (internal mixing) according to a method of mixing a fuel gas and an oxygen-containing gas. Each of these types of gas burners has a structure in which a flame is formed in a furnace in front of the tip of the burner. The diffusion combustion type is a type in which the two gases are mixed and burned at the tip of a burner, and a high-temperature flame can be obtained, and is widely used. Further, the premixed combustion type has an advantage that a relatively short flame can be formed.

【0005】また、従来型のオイルバーナは、噴霧型と
予蒸発型に大別される。噴霧型のバーナとしては、液体
燃料を加圧して噴出口から高速で噴射し、微粒化して燃
焼させる方式によるもの、液体燃料を加圧空気の気流と
共に噴射して微粒化し燃焼させる方式によるもの等があ
り、燃料の噴射がバーナの下流で行われる。また、予蒸
発型のバーナは、予め、液体燃料を加熱してガス化させ
たのち、空気と混合して燃焼させるものであって、燃料
の噴射がバーナの上流側で行われる。これらの型式のオ
イルバーナは、火炎がバーナの前方の炉内に形成され
る。
[0005] Conventional oil burners are roughly classified into spray type and pre-evaporation type. Spray-type burners are based on a system that pressurizes liquid fuel, injects it at high speed from an injection port, atomizes and burns, and a system that sprays liquid fuel together with an airflow of pressurized air to atomize and burn. The fuel is injected downstream of the burner. The pre-evaporation type burner heats and gasifies liquid fuel in advance, mixes it with air, and burns it. The fuel is injected upstream of the burner. In these types of oil burners, a flame is formed in the furnace in front of the burner.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来型の
バーナを有する燃焼装置においては、幾つかの問題点が
ある。その主たるものは、次のごとくである。
However, there are some problems in the combustion device having the above-mentioned conventional burner. The main ones are as follows.

【0007】バーナの先端よりも前方に火炎が形成され
るため、バーナの前方に広い燃焼用の空間を確保しなけ
ればならず、燃焼設備が大型化する。さらに、燃焼量の
調節幅が狭く、燃焼量を大幅に変更する必要がある場合
には、燃焼量の調整範囲を分担させた複数のバーナを設
置しなければならず、操作が複雑になると共に、燃焼設
備が一層大型化する。
[0007] Since a flame is formed ahead of the tip of the burner, a wide combustion space must be secured in front of the burner, and the size of the combustion equipment increases. Further, when the adjustment range of the combustion amount is narrow and the combustion amount needs to be largely changed, a plurality of burners sharing the adjustment range of the combustion amount must be installed, which complicates the operation. In addition, the size of the combustion equipment is further increased.

【0008】また、燃焼条件によっては、NOx などの
有害物質の生成量が増加し、炭化水素などの未燃焼分が
発生する。さらに、ススなどの生成により環境汚染源の
一つになることが懸念される。
Further, depending on combustion conditions, the amount of harmful substances such as NOx increases, and unburned components such as hydrocarbons are generated. Furthermore, there is a concern that the formation of soot and the like may become one of the sources of environmental pollution.

【0009】さらに、製鉄所、廃棄物処理施設等からの
副生ガスや新たに創造される低発熱量燃料(ゴミ焼却炉
からの排ガス等)の有効利用、および、例えば加熱設
備、ボイラ、発電設備等における使用燃料種の多様化
(低質化、多種燃料化)に対応しようとした場合、以下
のような問題点がある。
Furthermore, the effective use of by-product gas from steelworks, waste treatment facilities and the like and newly created low calorific value fuels (exhaust gas from garbage incinerators, etc.) and, for example, heating equipment, boilers, power generation There is the following problem when trying to respond to the diversification of fuel types (lower quality, more fuel types) in facilities and the like.

【0010】副生ガスや新たに創造される低発熱量燃料
を利用する場合、(1)燃料の組成や流量の変動が大き
く失火しやすい、(2)反応性が低いため火炎長が長く
なり炉容積が大型化する、(3)発熱量が低いため設備
の冷間立ち上げが困難となり、長時間の助燃が必要とな
る。
When a by-product gas or a newly created low calorific value fuel is used, (1) the composition and the flow rate of the fuel greatly fluctuate, and (2) the flame length becomes longer due to low reactivity. (3) Since the calorific value is low, it is difficult to start up the equipment in a cold state, and long-term auxiliary combustion is required.

【0011】使用燃料種の多様化(低質化、多種燃料
化)に対応する場合、(1)燃料種毎に燃焼性が異なる
ため設置バーナ本数が増加する、(2)ガスから油への
切り替え時、また、燃料の低質化に伴い、NOx 、SP
M(浮遊粒子状物質)等が増加する。
In order to cope with diversification of the type of fuel used (lower quality, more types of fuel), (1) the number of installed burners increases because the combustibility differs for each type of fuel, and (2) switching from gas to oil. At the same time, as fuel quality deteriorates, NOx, SP
M (suspended particulate matter) and the like increase.

【0012】さらに、バーナをボイラや発電設備等へ適
用する場合、設備をコンパクト化したり、熱効率を向上
させるためにバーナの高負荷燃焼が必要とされている。
Further, when a burner is applied to a boiler, a power generation facility, or the like, high load combustion of the burner is required in order to make the facility compact and improve thermal efficiency.

【0013】そこで本発明は、一般の高い発熱量をもつ
良質な燃料のみならず、副生ガスや新たに創造される低
発熱量燃料を使用した場合、あるいは使用燃料種が多様
化(低質化、多種燃料化)した場合においても、高負荷
燃焼が可能で、低NOx 化、低SPM化が図れ、設備の
コンパクト化が可能な燃焼装置および燃焼方法を提供す
ることを目的とする。
Therefore, the present invention is not limited to the case of using not only high quality fuel having a high calorific value but also by-product gas or a newly created low calorific value fuel, or diversification of fuel types (lower quality). It is an object of the present invention to provide a combustion apparatus and a combustion method capable of performing high-load combustion, achieving low NOx and low SPM even in the case of using various types of fuels, and capable of downsizing equipment.

【0014】[0014]

【課題を解決するための手段】本発明者らは上記の課題
を解決するために検討を行い、その結果、一端が炉内に
開放された管状の燃焼室を有し、該燃焼室の周囲に、吹
き込み方向が燃焼室の内壁面のほぼ接線方向となるよう
に、酸素含有ガスおよび燃料を別々に、あるいは混合し
て吹込むノズルが設けられているバーナ部と、該バーナ
部開放端の近傍に高温空気吹き出し部を有することによ
り、燃焼量の調節範囲が広く高負荷燃焼が可能で、低N
Ox 化、低SPM化が図れ、かつシステムのコンパクト
化が可能な燃焼装置が提供されることを見い出した。
Means for Solving the Problems The inventors of the present invention have studied to solve the above-mentioned problems, and as a result, have a tubular combustion chamber having one end opened in a furnace, and a periphery of the combustion chamber. A burner portion provided with a nozzle for blowing oxygen-containing gas and fuel separately or mixed so that the blowing direction is substantially tangential to the inner wall surface of the combustion chamber, and a burner portion open end. By having a high-temperature air blowing part in the vicinity, the range of adjustment of the combustion amount is wide, high load combustion is possible, and low N
It has been found that there is provided a combustion apparatus which can achieve a low Ox and a low SPM and which can make the system compact.

【0015】また、前記酸素含有ガスおよび燃料を吹込
むノズルが、酸素含有ガス用、液体燃料用および気体燃
料用の複数のノズルからなることにより、低質燃料の利
用が可能となる。さらに、複数のノズルを有することに
より燃焼量の調節範囲が広く高負荷燃焼も可能となり、
低NOx 化、低SPM化が図れ、かつシステムのコンパ
クト化が可能な燃焼装置が提供されることを見い出し
た。ここで低質燃料とは、製鉄所、廃棄物処理施設等か
らの副生ガスや新たに創造される低発熱量燃料(ゴミ焼
却炉からの排ガス等)等をいう。
Further, since the nozzles for injecting the oxygen-containing gas and the fuel include a plurality of nozzles for the oxygen-containing gas, the liquid fuel, and the gaseous fuel, low-quality fuel can be used. Furthermore, by having a plurality of nozzles, the adjustment range of the combustion amount is wide and high load combustion is possible,
It has been found that there is provided a combustion device which can achieve a low NOx and a low SPM, and can make the system compact. Here, the low-quality fuel refers to by-product gas from a steelworks, a waste treatment facility, or the like, or a newly created low-calorific value fuel (such as exhaust gas from a garbage incinerator).

【0016】さらに、酸素含有ガスおよび燃料を吹込む
ノズルの一方または双方に、ノズル絞り部の通路断面積
を調整できる手段を有することにより、流量を変えずに
バーナ部内での旋回速度を変化させ、これによって火炎
直径および火炎長を変更することができることを見い出
した。
Further, by providing means for adjusting the passage cross-sectional area of the nozzle throttle section in one or both of the nozzles for injecting the oxygen-containing gas and the fuel, the swirling speed in the burner section can be changed without changing the flow rate. It has been found that this can change the flame diameter and flame length.

【0017】さらに、バーナ部開放端と、高温空気吹き
出し部との間に、循環ガスの吹き出し口を有することに
より、燃焼炉内等での二次燃焼の均一化が促進され、低
NOx 化、低SPM化が促進されることを見い出した。
Further, by having a circulating gas outlet between the open end of the burner portion and the high-temperature air blowing portion, uniformization of secondary combustion in a combustion furnace or the like is promoted, and NOx reduction and NOx reduction. It has been found that low SPM is promoted.

【0018】さらに、循環ガスを導入する配管の途中に
エジェクタを設けることにより、バーナ部の燃焼室内ま
たはボイラ火炉内の圧力変動に影響されることなく循環
ガスの流量を調整することができる。これにより、火炉
内での燃焼制御がより精密に可能となり、低NOx 化、
低SPM化が促進されることを見い出した。
Further, by providing an ejector in the middle of the pipe for introducing the circulating gas, the flow rate of the circulating gas can be adjusted without being affected by pressure fluctuations in the combustion chamber of the burner or in the boiler furnace. This enables more precise combustion control in the furnace, lowering NOx,
It has been found that low SPM is promoted.

【0019】さらに、燃料をバーナ部の燃焼室内に吹き
込む手前でこの燃料をCOおよびH 2 主体のガスに改質
する手段を有することにより、低NOx 化、低SPM化
が促進されることを見い出した。
Further, the fuel is blown into the combustion chamber of the burner.
CO and H before this fuel TwoReforming to main gas
NOx reduction and SPM reduction
Was found to be promoted.

【0020】さらに、燃料をバーナ部の燃焼室内に吹き
込む手前でこの燃料に、H2 あるいはH2 含有燃料を添
加することにより、低NOx 化、低SPM化が図れ、か
つシステムのコンパクト化が可能なことを見い出した。
Further, by adding H 2 or an H 2 -containing fuel to the fuel before the fuel is blown into the combustion chamber of the burner, low NOx and low SPM can be achieved, and the system can be made compact. I found something like that.

【0021】さらに、バーナ部燃焼室内にリセスまたは
凸部のどちらか一方あるいは両方を有することにより、
これらの下流において燃料と酸素含有ガスの混合が促進
され、低NOx 化、低SPM化が図れ、かつシステムの
コンパクト化が可能なことを見い出した。
Further, by providing either or both of the recess and the projection in the combustion chamber of the burner section,
It has been found that the mixing of the fuel and the oxygen-containing gas is promoted downstream of these, so that the NOx and SPM can be reduced, and the system can be made compact.

【0022】さらに、バーナ部開放端部がノズル形状を
有することにより、ノズル部およびボイラ火炉内におい
て燃料と酸素含有ガスの混合が促進され、低NOx 化、
低SPM化が図れ、かつシステムのコンパクト化が可能
なことを見い出した。
Further, since the open end of the burner section has a nozzle shape, mixing of fuel and oxygen-containing gas in the nozzle section and in the boiler furnace is promoted, so that NOx is reduced.
It has been found that the SPM can be reduced and the system can be made compact.

【0023】本発明はこのような知見に基づきなされた
もので、以下のような特徴を有する燃焼装置および燃焼
方法である。
The present invention has been made based on such findings, and is a combustion apparatus and a combustion method having the following features.

【0024】[1]一端が炉内に開放された管状の燃焼
室を有し、該燃焼室の周囲に、吹き込み方向が燃焼室の
内壁面のほぼ接線方向となるように、酸素含有ガスおよ
び燃料を別々に、あるいは混合して吹込むノズルが設け
られているバーナ部と、該バーナ部開放端の近傍に高温
空気吹き出し部を有することを特徴とする燃焼装置。
[1] An oxygen-containing gas and a tubular combustion chamber having one end opened into the furnace are provided around the combustion chamber so that the blowing direction is substantially tangential to the inner wall surface of the combustion chamber. A combustion device comprising: a burner section provided with nozzles for separately or mixedly injecting fuel, and a high-temperature air blowing section near an open end of the burner section.

【0025】[2]上記[1]の酸素含有ガスおよび燃
料を吹込むノズルが、酸素含有ガス用、液体燃料用およ
び気体燃料用の複数のノズルからなる燃焼装置。
[2] A combustion apparatus in which the nozzle for injecting the oxygen-containing gas and the fuel of the above [1] comprises a plurality of nozzles for the oxygen-containing gas, liquid fuel and gaseous fuel.

【0026】[3]上記[1]ないし[2]の燃焼装置
において、前記酸素含有ガスおよび燃料を吹込むノズル
の一方または双方に、ノズル絞り部の通路断面積を調整
できる手段を有する燃焼装置。
[3] The combustion apparatus according to the above [1] or [2], wherein one or both of the nozzles for injecting the oxygen-containing gas and the fuel has a means for adjusting a passage cross-sectional area of a nozzle throttle section. .

【0027】[4]上記[1]ないし[3]の燃焼装置
において、前記バーナ部開放端と、高温空気吹き出し部
との間に、循環ガスの吹き出し口を有する燃焼装置。
[4] The combustion apparatus according to any one of [1] to [3], further comprising a circulating gas outlet between the burner open end and the high-temperature air outlet.

【0028】[5]上記[1]ないし[4]の燃焼装置
において、循環ガスを導入する配管の途中にエジェクタ
を有する燃焼装置。
[5] The combustion apparatus according to any one of the above [1] to [4], further comprising an ejector in a pipe for introducing the circulating gas.

【0029】[6]上記[1]ないし[5]の燃焼装置
において、燃料をバーナ部の燃焼室内に吹き込む手前で
該燃料をCOおよびH2 主体のガスに改質する手段を有
する燃焼装置。
[6] The combustion apparatus according to the above [1] to [5], further comprising means for reforming the fuel into a gas mainly composed of CO and H 2 before blowing the fuel into the combustion chamber of the burner section.

【0030】[7]上記[1]ないし[6]の燃焼装置
において、燃料をバーナ部の燃焼室内に吹き込む手前で
該燃料に、H2 あるいはH2 含有燃料を添加する手段を
有する燃焼装置。
[7] The combustion apparatus according to the above [1] to [6], further comprising means for adding H 2 or an H 2 -containing fuel to the fuel before the fuel is blown into the combustion chamber of the burner section.

【0031】[8]上記[1]ないし[7]の燃焼装置
において、バーナ部燃焼室内にリセスまたは凸部のどち
らか一方あるいは両方を有する請求項1ないし7に記載
の燃焼装置。
[8] The combustion apparatus according to any one of the above [1] to [7], wherein the combustion chamber has one or both of a recess and a projection in the burner section combustion chamber.

【0032】[9]上記[1]ないし[8]の燃焼装置
において、バーナ部開放端部がノズル形状を有する燃焼
装置。
[9] The combustion device according to any one of [1] to [8], wherein the open end of the burner has a nozzle shape.

【0033】[10]一端が炉内に開放された管状の燃
焼室を有し、該燃焼室の周囲に、吹き込み方向が燃焼室
の内壁面のほぼ接線方向となるように、酸素含有ガスお
よび燃料を別々に、あるいは混合して吹込むノズルが設
けられているバーナ部で一次燃焼を行い、該バーナ部か
ら排出された一次燃焼ガスと、該バーナ部開放端の近傍
に設けられた高温空気吹き出し部から吹き出される高温
空気とで二次燃焼を行うことを特徴とする燃焼方法。
[10] An oxygen-containing gas and a tubular combustion chamber having one end opened into the furnace are provided around the combustion chamber so that the blowing direction is substantially tangential to the inner wall surface of the combustion chamber. Primary combustion is performed in a burner portion provided with a nozzle for blowing fuel separately or mixed, and primary combustion gas discharged from the burner portion and high-temperature air provided near the open end of the burner portion A combustion method comprising performing secondary combustion with high-temperature air blown from a blowing section.

【0034】[11]上記[10]の燃焼方法におい
て、燃料をCOおよびH2 主体のガスに改質した後、バ
ーナ部燃焼室内に吹き込むことを特徴とする燃焼方法。
[11] The combustion method according to the above [10], wherein the fuel is reformed into a gas mainly composed of CO and H 2 and then blown into the burner section combustion chamber.

【0035】なお、酸素含有ガスとは、空気、酸素、酸
素富化空気、酸素・排ガス混合ガスなど燃焼用の酸素を
含有するガスを指すものとする。
The oxygen-containing gas refers to a gas containing oxygen for combustion, such as air, oxygen, oxygen-enriched air, and a mixed gas of oxygen and exhaust gas.

【0036】[0036]

【発明の実施の形態】図1(a)は本発明の第1の実施
形態としてボイラに適用した場合の概略構成の側面を示
す図である。(b)は、 A−A矢視の断面図である。
(c)は、燃焼装置1の拡大図である。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS FIG. 1A is a diagram showing a side view of a schematic configuration when applied to a boiler as a first embodiment of the present invention. (B) is sectional drawing of the AA arrow.
(C) is an enlarged view of the combustion device 1.

【0037】本実施形態に係る燃焼装置1は、バーナ部
8と、バーナ部開放端の上下に設けられた切替式高温空
気吹き出し部9a,9bとからなり、ボイラ火炉2に設
置されている。ここでは、バーナ部8内で一次燃焼を行
い、ボイラ火炉2内に噴出した一次燃焼ガスを高温空気
吹き出し部から吹き出された高温空気とともにボイラ火
炉2内で二次燃焼させるものである。なお、図1(b)
に示すように、ボイラ火炉2のコーナー部分に燃焼装置
8を設置する場合、それぞれのバーナ中心軸は、水平方
向断面内の火炉中心から水平方向にズラして設置され
る。中心軸の方向としては、水平方向断面内の火炉中心
にボイラ幅WのほぼW/10となる円を断面内に仮定し
た場合のその接線方向とすることが好ましい。火炉内に
旋回流が生じることによりガスの攪拌が促進され二次燃
焼の均一化が図られる。
The combustion apparatus 1 according to this embodiment comprises a burner section 8 and switchable high-temperature air blowing sections 9a and 9b provided above and below an open end of the burner section, and is installed in the boiler furnace 2. Here, primary combustion is performed in the burner section 8 and secondary combustion is performed in the boiler furnace 2 with primary combustion gas injected into the boiler furnace 2 together with high-temperature air blown from the high-temperature air blowing section. FIG. 1 (b)
As shown in (2), when the combustion device 8 is installed at a corner portion of the boiler furnace 2, each burner center axis is horizontally shifted from the furnace center in a horizontal cross section. The direction of the central axis is preferably the tangential direction when a circle having a width of approximately W / 10 at the furnace center in the horizontal cross section is assumed in the cross section. The generation of the swirling flow in the furnace promotes the agitation of the gas and makes the secondary combustion uniform.

【0038】なお、本実施形態においては、ボイラ火炉
2に燃焼装置1が8 基設置されている場合を図示してい
るが、ボイラの規模および用途等により、1基での使用
を含めてその数を増減できることはいうまでもない。ま
た、本実施形態においては、燃焼装置1をボイラに設置
する場合について説明するが、ボイラに限らず、加熱設
備一般に使用できることはいうまでもない。
In this embodiment, the case where eight boilers 1 are installed in the boiler furnace 2 is shown. It goes without saying that the number can be increased or decreased. Further, in the present embodiment, a case where the combustion device 1 is installed in a boiler will be described. However, it goes without saying that the present invention can be used not only for the boiler but also for general heating equipment.

【0039】図2(a)は本発明の第1の実施形態に係
るバーナ部を示す図であり、(b)は(a)におけるB
−B矢視の断面図である。10は管状の燃焼室であり、
一端が開放されて燃焼排ガスの排出口になっている。そ
して、他端部には管軸方向に沿って長いスリットが形成
されており、このスリットに接続させて酸素含有ガスを
吹き込むノズル11が設けられている。ノズル11は噴
射方向が燃焼室10の内壁面のほぼ接線方向となるよう
に設けられており、酸素含有ガスの吹き込みによって、
燃焼室10内に排ガス流れが形成されるようになってい
る。また、ノズル11は先端部の形状が偏平で、かつそ
の開口面積が縮小されており、このノズル絞り部で酸素
含有ガスが高速で吹き込まれるようになっている。この
際、酸素含有ガスは予熱されて供給されても良い。
FIG. 2A is a view showing a burner according to the first embodiment of the present invention, and FIG.
It is sectional drawing of the -B arrow view. 10 is a tubular combustion chamber,
One end is open to serve as a discharge port for the combustion exhaust gas. A long slit is formed at the other end along the pipe axis direction, and a nozzle 11 that is connected to the slit and blows an oxygen-containing gas is provided. The nozzle 11 is provided so that the injection direction is substantially tangential to the inner wall surface of the combustion chamber 10, and is blown by an oxygen-containing gas.
An exhaust gas flow is formed in the combustion chamber 10. The tip of the nozzle 11 has a flat shape and its opening area is reduced, so that the oxygen-containing gas is blown at a high speed at the nozzle throttle portion. At this time, the oxygen-containing gas may be supplied after being preheated.

【0040】また、ノズル11が配置されている位置と
同一の周面には液体燃料の噴射弁12が設けられてお
り、酸素含有ガスの排ガス流れ中に液体燃料が噴射され
るようになっている。この実施の形態における噴射弁1
2は液体燃料を加圧空気の気流と共に噴射して微粒化す
るもの(二流体噴射弁)であり、噴射弁12には液体燃
料配管及び空気配管が接続されている。13は点火プラ
グである。
A liquid fuel injection valve 12 is provided on the same peripheral surface as the position where the nozzle 11 is disposed, so that the liquid fuel is injected into the exhaust gas flow of the oxygen-containing gas. I have. Injection valve 1 in this embodiment
Reference numeral 2 denotes a device (two-fluid injection valve) for injecting liquid fuel together with an airflow of pressurized air to atomize the liquid fuel. The injection valve 12 is connected to a liquid fuel pipe and an air pipe. 13 is a spark plug.

【0041】また、酸素含有ガスを吹き込むノズル11
及び液体燃料の噴射弁12が配置されている位置よりも
上流側に、気体燃料と空気よりなる予混合気を吹き込む
気体燃料ノズル14が設けられている。この気体燃料ノ
ズル14は噴射方向が燃焼室10の内壁面のほぼ接線方
向となるように設けられており、その吹き込みによっ
て、燃焼室10内に旋回流が形成されるようになってい
る。
A nozzle 11 for blowing an oxygen-containing gas
A gas fuel nozzle 14 for blowing a premixed gas mixture of gaseous fuel and air is provided upstream of the position where the liquid fuel injection valve 12 is arranged. The gaseous fuel nozzle 14 is provided such that the injection direction is substantially tangential to the inner wall surface of the combustion chamber 10, and a swirling flow is formed in the combustion chamber 10 by blowing the gas.

【0042】上記の構成によるバーナ部において、ノズ
ル11から酸素含有ガスを吹き込んで旋回流を形成させ
ると共に、噴射弁12から液体燃料を噴射すると、液体
燃料の蒸発が始まり、その液滴が気化したり、液滴が更
に微細になったりする。このような状態にして点火する
と、噴射された液体燃料は気体燃料と同様に燃焼する。
In the burner section having the above-described structure, when the oxygen-containing gas is blown from the nozzle 11 to form a swirling flow and the liquid fuel is injected from the injection valve 12, the liquid fuel starts to evaporate, and the droplets are vaporized. Or the droplets become finer. When ignited in such a state, the injected liquid fuel burns in the same manner as gaseous fuel.

【0043】そして、燃焼室10内においては、流体が
密度差によって層別され、火炎の両側に密度の異なるも
のの層ができる。すなわち、遠心力の小さい軸心側には
高温の燃焼ガスが存在し、遠心力の大きい燃焼室の内壁
側には未燃焼のガスあるいは未蒸発の液滴を含むガスが
存在するようになる。また、内壁の近傍では、旋回速度
が火炎伝播速度を上回っているため、火炎が形成される
ことはない。このため、燃焼室10内では火炎が管状の
形になって生成する。50は管状の火炎を示す。そし
て、燃焼室10内のガスは旋回しながら下流側へ流れ、
その間、内壁側のガスや液滴が順次燃焼して軸心側へ移
動し、開放端部から排出される。なお、燃焼室の内壁付
近には未燃焼のガスが存在しているので、燃焼室10の
壁面が直接的な伝熱により高温になることはない。
Then, in the combustion chamber 10, the fluid is stratified by the density difference, and layers having different densities are formed on both sides of the flame. That is, high-temperature combustion gas is present on the axial center side having a small centrifugal force, and unburned gas or gas containing unevaporated droplets is present on the inner wall side of the combustion chamber having a large centrifugal force. Further, in the vicinity of the inner wall, no flame is formed because the turning speed is higher than the flame propagation speed. Therefore, the flame is generated in the combustion chamber 10 in a tubular shape. Reference numeral 50 denotes a tubular flame. And the gas in the combustion chamber 10 flows downstream while swirling,
During this time, the gas and liquid droplets on the inner wall side are sequentially burned, move to the axial center side, and are discharged from the open end. Since unburned gas exists near the inner wall of the combustion chamber, the wall surface of the combustion chamber 10 does not become hot due to direct heat transfer.

【0044】また、液体燃料の噴射弁12よりも上流側
においては、ノズル14から吹き込まれた気体燃料が燃
焼して管状の火炎が形成される。この気体燃料のノズル
14はパイロットバーナの役目をなすと共に、液体燃料
を噴射している際に、その蒸発を促進する作用をもな
す。さらに、着火性がよくない液体燃料を使用する場合
には、ノズル14から吹込んだ気体燃料・空気の予混合
気に着火させてから液体燃料を噴射させると、確実に着
火させることができる。
On the upstream side of the liquid fuel injection valve 12, the gaseous fuel blown from the nozzle 14 burns to form a tubular flame. The gaseous fuel nozzle 14 functions as a pilot burner and also has a function of promoting the evaporation of the liquid fuel when it is being injected. Further, in the case of using a liquid fuel having poor ignitability, it is possible to reliably ignite by injecting the liquid fuel after igniting a premixed gaseous fuel / air mixture blown from the nozzle 14.

【0045】なお、図2においては、液体燃料の噴射弁
として、二流体噴射弁を使用しているが、液体燃料の噴
射弁は、必ずしも、二流体噴射弁でなければならない訳
ではなく、加圧噴霧式のものであってもよい。但し、液
体燃料の液滴が一層微細になれば燃焼性がさらに向上す
るので、この観点からは噴射弁としては二流体噴射弁が
好ましい。
In FIG. 2, a two-fluid injection valve is used as the liquid fuel injection valve. However, the liquid fuel injection valve does not necessarily have to be a two-fluid injection valve. A pressure spray type may be used. However, if the droplets of the liquid fuel become finer, the combustibility is further improved, and from this viewpoint, a two-fluid injection valve is preferable as the injection valve.

【0046】また、図2においては、液体燃料の噴射弁
12が配置されている位置よりも上流側に管状火炎を形
成させるために、気体燃料と空気よりなる予混合気を吹
き込む気体燃料ノズル14が設けられているが、気体燃
料による管状火炎を形成させるものは予混合気でなけれ
ばならない訳ではなく、気体燃料と空気を別々のノズル
から吹き込んでもよい。
In FIG. 2, a gaseous fuel nozzle 14 for blowing a premixed gas mixture of gaseous fuel and air to form a tubular flame upstream of the position where the liquid fuel injection valve 12 is disposed. However, the gaseous fuel that forms the tubular flame does not have to be a premixed gas, and the gaseous fuel and air may be blown from separate nozzles.

【0047】また、空気または燃料ノズルの通路断面積
を増減させる手段を備えているため、流量を変えずにバ
ーナ部内での旋回速度を変化させ、これによって火炎直
径および火炎長を変更することができる。
Also, since means for increasing or decreasing the passage cross-sectional area of the air or fuel nozzle is provided, it is possible to change the turning speed in the burner without changing the flow rate, thereby changing the flame diameter and the flame length. it can.

【0048】上記の構成により、バーナ部においては、
遠心力の小さい軸心側には高温の燃焼排ガスが存在し、
遠心力の大きい燃焼室の内壁側には未燃焼のガスが存在
し、その間に管状の火炎が存在するようになる。そのた
め、未燃焼ガスが燃焼排ガスで希釈されることがなく、
安定な燃焼が可能となる。
With the above configuration, in the burner section,
High-temperature flue gas exists on the shaft center side where the centrifugal force is small,
Unburned gas is present on the inner wall side of the combustion chamber having a large centrifugal force, and a tubular flame is present therebetween. Therefore, the unburned gas is not diluted with the flue gas,
Stable combustion becomes possible.

【0049】安定した燃焼が得られることにより、酸素
の利用効率を高めることができ、これに関連して余分な
空気を供給する必要がなくなるため、高温の燃焼ガスを
発生させることができる。また、燃料ガス成分が非常に
希薄の状態あるいは過濃の状態になる条件でも燃焼させ
ることができるので、バーナ部自身の安定燃焼範囲が広
くなると共に、燃焼排ガス温度の選択範囲を広げること
もできる。
By obtaining stable combustion, it is possible to increase the utilization efficiency of oxygen, and it is not necessary to supply extra air in connection with this, so that high-temperature combustion gas can be generated. In addition, since combustion can be performed even under a condition in which the fuel gas component is extremely lean or rich, the stable combustion range of the burner section itself can be widened, and the selection range of the combustion exhaust gas temperature can be widened. .

【0050】さらに、バーナ部の中に安定した火炎が形
成されるので、燃焼ガスの導入先に流れ場が形成されて
いても、火炎が吹き消えることがなく、保炎器等を設け
る必要がない。
Further, since a stable flame is formed in the burner portion, the flame does not blow out even if a flow field is formed at the introduction destination of the combustion gas, and it is necessary to provide a flame stabilizer or the like. Absent.

【0051】さらにバーナ部は、バーナ部端部からの火
炎長が調整できるため、火炎長を短くすることにより、
ボイラの容積を小さくすることが可能となり、システム
全体のコンパクト化が可能となる。
Further, since the flame length from the burner end can be adjusted at the burner portion, by shortening the flame length,
The volume of the boiler can be reduced, and the whole system can be made compact.

【0052】図1(c)の切替式高温空気吹き出し部9
a,9bは、ボイラ火炉内2に吹き込まれる空気が蓄熱
体35を通過する構造になっている。ボイラ火炉内に吹
き込まれる空気が蓄熱体35を通過する際に、蓄熱体3
5に蓄えられた熱により高温化され、ボイラ火炉内に導
入される。
The switchable high-temperature air blowing section 9 shown in FIG.
Each of a and 9b has a structure in which air blown into the boiler furnace 2 passes through the heat storage body 35. When the air blown into the boiler furnace passes through the heat storage 35, the heat storage 3
The temperature is raised by the heat stored in 5 and introduced into the boiler furnace.

【0053】また、バーナ部開放端の上下に設置された
それぞれの切替式高温空気吹き出し部9a,9bは、図
1(c)に示されているように、4方バルブ6を介して
押込ブロワ7が接続されている。バーナ部開放端の上下
に設置された切替式高温空気吹き出し部9a,9bは、
4方バルブ6の切替により交互に高温空気の吹き出し
と、ボイラ火炉内ガスの取り込みを行う。切り替えは、
あらかじめ設定された時間で切り替えても良く、任意に
設定可能とすることもできる。ボイラ火炉内ガスの取り
込み時に蓄熱体35は、排ガスの顕熱を蓄熱し、逆に空
気吹き出し時には、蓄熱体35に蓄えられた熱によりブ
ロワからの空気が高温化されて、ボイラ火炉内に導入さ
れる。なお、ボイラ火炉内から取り込まれたガスは、再
びボイラ火炉内に戻されるか、あるいは排ガス処理した
後に大気放出される。
As shown in FIG. 1C, the switching high-temperature air blowing portions 9a and 9b installed above and below the open end of the burner portion are pushed through a four-way valve 6 as shown in FIG. 7 is connected. The switchable hot air blowing sections 9a and 9b installed above and below the burner open end are
The switching of the four-way valve 6 alternately blows out hot air and takes in gas in the boiler furnace. Switching is
The switching may be performed at a preset time or may be arbitrarily set. When the gas in the boiler furnace is taken in, the heat storage body 35 stores the sensible heat of the exhaust gas. On the contrary, when the air is blown out, the heat stored in the heat storage body 35 raises the temperature of the air from the blower and is introduced into the boiler furnace. Is done. The gas taken in from the boiler furnace is returned to the boiler furnace again, or is discharged to the atmosphere after exhaust gas treatment.

【0054】高温化された空気により、ボイラ火炉内で
の燃焼の反応性が上がり、二次燃焼が効率よく行われ、
低NOx 化、低SPM化に貢献する。
The high-temperature air increases the reactivity of combustion in the boiler furnace, so that secondary combustion is performed efficiently.
Contributes to lower NOx and lower SPM.

【0055】また、高温空気吹き出し部9a,9bの吹
き出しと取り込みを切り替えることにより、ボイラ火炉
内に上から下、あるいは下から上へと、非定常な排ガス
または空気流れを起こすことができる。バーナ部からの
安定した組成かつ温度分布の一次燃焼排ガスの供給、お
よび非定常な高温の空気吹き出し、または排ガス流れに
より、ボイラ火炉内の温度およびガス組成分布が平均化
され、ボイラ火炉内での局所的な高低温部や酸素の過不
足を防ぐことができ、燃焼に必要な最小限の空気量また
は燃料流量での燃焼が可能となり、燃焼に必要な空気量
の上限または下限を拡張することができる。この結果と
して、低NOx 化、低SPM化が図れ、システム全体の
メンテナンス周期の延長、さらには長寿命化が図れる。
さらに、高負荷燃焼が可能となるためボイラの小型化が
可能となる。
By switching between blowing and taking in the high-temperature air blowing sections 9a and 9b, an unsteady exhaust gas or air flow can be generated in the boiler furnace from top to bottom or from bottom to top. The supply of primary combustion exhaust gas with a stable composition and temperature distribution from the burner section, and unsteady high-temperature air blowing or exhaust gas flow average the temperature and gas composition distribution in the boiler furnace, and It is possible to prevent local high / low temperature areas and excess / deficiency of oxygen, and to burn with the minimum amount of air or fuel required for combustion, and to expand the upper or lower limit of the amount of air required for combustion. Can be. As a result, lower NOx and lower SPM can be achieved, the maintenance cycle of the entire system can be extended, and the service life can be extended.
Further, since high load combustion is possible, the size of the boiler can be reduced.

【0056】図3(a)は、本発明の第2の実施形態に
係るバーナ部を示す図である。(b)は図3(a)にお
けるC−C矢視の断面図である。ここで、バーナ部以外
の部分は、第1の実施形態と同じであるので記載および
説明を省略する。
FIG. 3A is a view showing a burner section according to a second embodiment of the present invention. FIG. 3B is a cross-sectional view taken along the line CC in FIG. Here, the parts other than the burner part are the same as those of the first embodiment, so that the description and description are omitted.

【0057】本実施形態に係るバーナ部は、燃焼室の一
部が二重管状に形成され、その外管に酸素含有ガスを吹
き込むノズルが内壁面のほぼ接線方向となるように設け
られ、内管には管軸方向に沿って形成されたスリットが
同一周面に複数設けられると共に、内管内へ液体燃料を
噴霧するための噴射弁が配置されているものである。
The burner section according to the present embodiment is formed such that a part of a combustion chamber is formed in a double tubular shape, and a nozzle for blowing an oxygen-containing gas into an outer tube is substantially tangential to an inner wall surface. The pipe is provided with a plurality of slits formed along the pipe axis direction on the same peripheral surface, and an injection valve for spraying liquid fuel into the inner pipe is arranged.

【0058】図3において、図2で説明した部分につい
ては、同一の符号を付し説明を省略する。この実施の形
態においては、燃焼室10の一部が外管15と内管16
よりなり、二重管状に形成されている。この二重管状に
形成された部分が燃料吹込み部になっており、外管15
にはその内壁面のほぼ接線方向となるよう酸素含有ガス
を吹き込むノズル11が設けられている。
In FIG. 3, the portions described in FIG. 2 are denoted by the same reference numerals and description thereof will be omitted. In this embodiment, a part of the combustion chamber 10 includes an outer pipe 15 and an inner pipe 16.
And has a double tubular shape. This double tubular portion serves as a fuel injection portion, and the outer tube 15
Is provided with a nozzle 11 for blowing an oxygen-containing gas so as to be substantially tangential to the inner wall surface.

【0059】又、内管16には管軸方向に沿って形成さ
れたスリット17が円周方向に複数設けられており、こ
のスリット17がノズル11から吹き込まれたガスの燃
焼室10内への吹き込み口になっている。スリット17
は円周方向に対して等間隔に配置されたり、あるいは対
称の位置に配置されたりする。
The inner pipe 16 is provided with a plurality of slits 17 formed in the circumferential direction along the pipe axis direction. The slits 17 allow the gas blown from the nozzle 11 to enter the combustion chamber 10. It is a spout. Slit 17
Are arranged at equal intervals in the circumferential direction, or are arranged at symmetrical positions.

【0060】又、スリット17はガスの吹き込み方向が
内管16の内壁面のほぼ接線方向となるよう設けられて
おり、ノズル11から吹込まれて外管15の内側に旋回
流を形成したガスが、再びスリット17からその内壁面
のほぼ接線方向に吹込まれ、内管16内にも旋回流が形
成されるようになっている。さらに、内管16には管内
へ液体燃料を噴霧するための噴射弁12が配置さてお
り、スリット17から吹込まれて旋回流を形成している
酸素含有ガス中に液体燃料が噴射されるようになってい
る。
The slit 17 is provided so that the gas blowing direction is substantially tangential to the inner wall surface of the inner tube 16. The gas blown from the nozzle 11 and forming a swirling flow inside the outer tube 15 is formed by the slit 17. The air is blown again from the slit 17 in a direction substantially tangential to the inner wall surface, so that a swirling flow is also formed in the inner pipe 16. Further, the inner pipe 16 is provided with an injection valve 12 for spraying liquid fuel into the pipe so that the liquid fuel is injected into the oxygen-containing gas which is blown from the slit 17 and forms a swirling flow. Has become.

【0061】上記の構成によるバーナ部においては、内
管16の複数箇所から吹込まれる酸素含有ガスの旋回流
中に液体燃料が噴射されるので、液体燃料と酸素含有ガ
スの混合が促進され、燃焼性が向上する。さらに、外管
15に酸素含有ガスを吹き込むノズル11が設けられて
おり、内管16が常に吹込まれた酸素含有ガスで覆われ
るようになっているので、内管16が自己冷却される。
このため、その内側に存在する火炎や軸心側の高温ガス
の輻射熱によって加熱されても、内管16の温度上昇は
抑えられる。
In the burner section having the above-described configuration, liquid fuel is injected into the swirling flow of the oxygen-containing gas blown from a plurality of locations of the inner pipe 16, so that mixing of the liquid fuel and the oxygen-containing gas is promoted, Combustibility is improved. Further, since the outer tube 15 is provided with the nozzle 11 for blowing the oxygen-containing gas, and the inner tube 16 is always covered with the blown oxygen-containing gas, the inner tube 16 is self-cooled.
For this reason, even if it is heated by the radiant heat of the flame existing inside and the hot gas on the axial center side, the temperature rise of the inner tube 16 can be suppressed.

【0062】なお、第1の実施形態または第2の実施形
態において、酸素含有ガスを吹き込むノズル及び液体燃
料の噴射弁が配置されている位置よりも上流側に、気体
燃料と酸素含有ガスよりなる予混合気を吹き込むノズル
又は気体燃料を吹き込むノズルと酸素含有ガスを吹き込
むノズルが設けられているものでも良い。
In the first embodiment or the second embodiment, a gas fuel and an oxygen-containing gas are provided upstream of a position where a nozzle for injecting the oxygen-containing gas and a liquid fuel injection valve are arranged. A nozzle for blowing a premixed gas or a nozzle for blowing a gaseous fuel and a nozzle for blowing an oxygen-containing gas may be provided.

【0063】図4は、本発明の第3の実施形態に係るバ
ーナ部を示す図である。ここで、バーナ部以外の部分
は、第1の実施形態と同じであるので記載および説明を
省略する。
FIG. 4 is a view showing a burner according to a third embodiment of the present invention. Here, the parts other than the burner part are the same as those of the first embodiment, so that the description and description are omitted.

【0064】本実施形態に係るバーナ部は、第1の実施
形態または第2の実施形態において、燃焼室の他端部
に、その管軸方向に移動可能なスペーサーが設けられて
いるものである。
The burner according to this embodiment is different from the first or second embodiment in that a spacer movable in the tube axis direction is provided at the other end of the combustion chamber. .

【0065】図4において、図2で説明した部分につい
ては、同一の符号を付し説明を省略する。この実施の形
態においては、燃焼室10の上流側の端部にスペーサー
18が挿入されている。このスペーサー18は燃焼室1
0と摺動してその管軸方向に移動可能になっている。1
9はスペーサーの駆動装置である。このため、スペーサ
ー18を下流側へ移動させれば、燃焼室10内の燃焼区
間が短くなるようになっている。なお、スペーサー18
を液体燃料の噴射弁12が設置されている位置の一部ま
で移動させる場合には、その位置にある噴射弁だけを全
閉にすれば、液体燃料の吹込みに支障をきたすことはな
い。
In FIG. 4, the parts described in FIG. 2 are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted. In this embodiment, a spacer 18 is inserted at the upstream end of the combustion chamber 10. This spacer 18 is used for the combustion chamber 1.
0 and can be moved in the tube axis direction. 1
9 is a driving device for the spacer. Therefore, if the spacer 18 is moved to the downstream side, the combustion section in the combustion chamber 10 is shortened. The spacer 18
Is moved to a part of the position where the liquid fuel injection valve 12 is installed, if only the injection valve at that position is fully closed, there is no hindrance to the injection of the liquid fuel.

【0066】このような構成のバーナ部によれば、燃焼
量を減少させた場合に火炎長が短くなっても、スペーサ
ー18を適宜下流側へ移動させることによって、火炎が
形成される位置が調整され、火炎の端が常にバーナ部の
下流端部に形成されるようにすることができる。このた
め、燃焼室10の下流端部が高温に曝されて損傷したり
する問題の発生が防止される。
According to the burner section having such a configuration, even if the flame length is shortened when the amount of combustion is reduced, the position where the flame is formed is adjusted by appropriately moving the spacer 18 to the downstream side. Thus, the end of the flame can always be formed at the downstream end of the burner. For this reason, the problem that the downstream end of the combustion chamber 10 is damaged by being exposed to high temperature is prevented.

【0067】図5は、本発明の第4の実施形態に係るバ
ーナ部を示す図である。ここで、バーナ部以外の部分
は、第1の実施形態と同じであるので記載および説明を
省略する。
FIG. 5 is a view showing a burner according to a fourth embodiment of the present invention. Here, the parts other than the burner part are the same as those of the first embodiment, so that the description and description are omitted.

【0068】本実施形態に係るバーナ部は、第1の実施
形態〜第3の実施形態の何れかの形態において、酸素含
有ガスを吹き込むノズルに接続された酸素含有ガス供給
ラインに加熱器が配置され、この加熱器出口の酸素含有
ガスの温度を調節する装置が設けられているものであ
る。
The burner according to this embodiment is the same as the burner according to any one of the first to third embodiments, except that a heater is provided in an oxygen-containing gas supply line connected to a nozzle for blowing oxygen-containing gas. A device for adjusting the temperature of the oxygen-containing gas at the outlet of the heater is provided.

【0069】図5において、図2で説明した部分につい
ては、同一の符号を付し説明を省略する。この実施の形
態においては、酸素含有ガスを吹き込むノズル11に接
続された酸素含有ガス供給ラインに、酸素含有ガスを予
熱するための加熱器20が設けられている。加熱器20
には加熱流体として燃焼排ガスを流通させ、その熱回収
が行われるようになっている。又、加熱された酸素含有
ガスの温度を調節するために、温度調節装置21が設け
られている。温度調節装置21は加熱器20の出口温度
を検出する温度計22と燃焼排ガスの流量調節弁23と
を有し、酸素含有ガスを所定の温度に予熱することがで
きるように構成されている。
In FIG. 5, the portions described in FIG. 2 are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted. In this embodiment, a heater 20 for preheating the oxygen-containing gas is provided in the oxygen-containing gas supply line connected to the nozzle 11 for blowing the oxygen-containing gas. Heater 20
, A combustion exhaust gas is circulated as a heating fluid, and heat recovery is performed. In addition, a temperature controller 21 is provided for adjusting the temperature of the heated oxygen-containing gas. The temperature control device 21 has a thermometer 22 for detecting the outlet temperature of the heater 20 and a flow control valve 23 for the combustion exhaust gas, and is configured to be able to preheat the oxygen-containing gas to a predetermined temperature.

【0070】なお、加熱器20に導入する加熱流体は燃
焼排ガスに限定されるものではなく、別途に燃焼させて
得た高温ガス等であってもよく、酸素含有ガスをより高
温にして液体燃料の着火性をよくすることが望ましい。
又、加熱器20で加熱された酸素含有ガスの温度を調節
する場合、上記のように加熱流体の流量を調節するので
はなく、加熱された酸素含有ガスに冷空気を混合する方
法を採用してもよい。
The heating fluid introduced into the heater 20 is not limited to the combustion exhaust gas, but may be a high-temperature gas or the like obtained by separately burning. It is desirable to improve the ignitability.
Also, when adjusting the temperature of the oxygen-containing gas heated by the heater 20, instead of adjusting the flow rate of the heating fluid as described above, a method of mixing cold air with the heated oxygen-containing gas is adopted. You may.

【0071】但し、酸素含有ガスの予熱温度は約600
℃を上限にする必要がある。燃焼室10内へ600℃以
上の酸素含有ガスを吹き込むと、噴射弁12内又はその
近傍で液体燃料が熱分解して炭化し、ススが発生しやす
い。
However, the preheating temperature of the oxygen-containing gas is about 600
It is necessary to set the upper limit to ° C. When an oxygen-containing gas of 600 ° C. or more is blown into the combustion chamber 10, the liquid fuel is thermally decomposed and carbonized in or near the injection valve 12, and soot is easily generated.

【0072】図6は、本発明の第5の実施形態に係るバ
ーナ部を示す図である。ここで、バーナ部以外の部分
は、第1の実施形態と同じであるので記載および説明を
省略する。
FIG. 6 is a view showing a burner according to a fifth embodiment of the present invention. Here, the parts other than the burner part are the same as those of the first embodiment, so that the description and description are omitted.

【0073】本実施形態に係るバーナ部は、第1の実施
形態〜第4の実施形態の何れかの形態において、燃焼室
の下流端部の内壁温度を測定するための温度計が設けら
れ、この温度計の検出値に基づいて、液体燃料及び/又
は酸素含有ガスの流量を調節するするように構成された
制御機構が設けられているものである。
The burner according to this embodiment is provided with a thermometer for measuring the inner wall temperature at the downstream end of the combustion chamber in any one of the first to fourth embodiments. A control mechanism configured to adjust the flow rate of the liquid fuel and / or the oxygen-containing gas based on the detection value of the thermometer is provided.

【0074】図6において、図2で説明した部分につい
ては、同一の符号を付し説明を省略する。この実施の形
態においては、燃焼室10の下流端部の内壁温度を測定
するための温度計24が設けられており、この温度計2
4で検出された値の信号が演算・制御器25へ送られる
ようになっている。又、噴射弁12に接続された液体燃
料配管及びノズル11に接続された酸素含有ガスの配管
には、それぞれ流量調節計26,27が設けられてお
り、これらの流量調節計26で検出された流量値の信号
が演算・制御器25へ送られると共に、演算・制御器2
5から流量調節計26及び流量調節計27へ制御信号が
送られるようになっている。
In FIG. 6, the portions described in FIG. 2 are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted. In this embodiment, a thermometer 24 for measuring the inner wall temperature at the downstream end of the combustion chamber 10 is provided.
The signal of the value detected at 4 is sent to the arithmetic and control unit 25. In addition, flow controllers 26 and 27 are provided in the liquid fuel pipe connected to the injection valve 12 and the oxygen-containing gas pipe connected to the nozzle 11, respectively. The signal of the flow rate value is sent to the arithmetic and control unit 25 and the arithmetic and control unit 2
Control signals are sent from 5 to the flow controller 26 and the flow controller 27.

【0075】ところで、燃焼条件によっては、管状の火
炎は下流に向かうに従って旋回流が減衰して火炎の形状
が崩れる傾向があり、下流端部の内壁温度が高温になっ
たり、あるいは未燃焼のガスが残留したまま排出された
りする現象が起こるが、上記のように構成されたバーナ
部においては、演算・制御器25からの制御信号に基づ
いて、下流端部の内壁温度が所定温度になるように、液
体燃料の流量及び酸素含有ガスの流量が調節されたり、
あるいは液体燃料と酸素含有ガスの流量が個別に調節さ
れる制御が行われる。このため、燃焼室10の下流端部
においては、常に管状の火炎が形成され、かつ火炎が燃
焼室10の外に出ない長さに維持されるので、下流端部
が高温に曝されて損傷したり、未燃焼ガスが排出したり
する問題の発生が防止される。
Incidentally, depending on the combustion conditions, the tubular flame tends to attenuate the swirling flow toward the downstream, and the shape of the flame tends to collapse, so that the inner wall temperature at the downstream end becomes high, or unburned gas remains. Occurs in the burner unit configured as described above, so that the inner wall temperature at the downstream end becomes a predetermined temperature based on a control signal from the arithmetic and control unit 25. In addition, the flow rate of the liquid fuel and the flow rate of the oxygen-containing gas are adjusted,
Alternatively, control is performed in which the flow rates of the liquid fuel and the oxygen-containing gas are individually adjusted. Therefore, a tubular flame is always formed at the downstream end of the combustion chamber 10 and the length of the flame is maintained so as not to go out of the combustion chamber 10, so that the downstream end is exposed to high temperature and is damaged. And the problem of unburned gas being discharged is prevented.

【0076】図7は、本発明の第6の実施形態に係るバ
ーナ部を示す図である。ここで、バーナ部以外の部分
は、第1の実施形態と同じであるので記載および説明を
省略する。
FIG. 7 is a view showing a burner section according to a sixth embodiment of the present invention. Here, the parts other than the burner part are the same as those of the first embodiment, so that the description and description are omitted.

【0077】本実施形態に係るバーナ部は、第1の実施
形態〜第5の実施形態の何れかの形態において、燃焼室
の下流部が開放端に向けて縮径された形状をなしている
ものである。
The burner according to the present embodiment has a shape in which the downstream part of the combustion chamber is reduced in diameter toward the open end in any one of the first to fifth embodiments. Things.

【0078】図7において、図2で説明した部分につい
ては、同一の符号を付し説明を省略する。
In FIG. 7, the portions described in FIG. 2 are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.

【0079】この実施の形態においては、燃焼室10の
下流部が開放端に向けて縮径され、先細りの形状をなし
ている。このように、燃焼室10の下流部を細くすれ
ば、吹き込み量が減少しても、下流端部における旋回速
度大きくすることができる。このため、下流端部におい
ても、正常な管状火炎が形成され、下流端部の内壁が異
常な高温になって損傷したり、燃焼排ガスの組成が悪化
したりする問題が発生しなくなる。
In this embodiment, the downstream portion of the combustion chamber 10 is reduced in diameter toward the open end and has a tapered shape. In this way, if the downstream portion of the combustion chamber 10 is made thinner, the swirling speed at the downstream end portion can be increased even if the blowing amount is reduced. For this reason, a normal tubular flame is also formed at the downstream end, and the problem that the inner wall of the downstream end becomes abnormally high temperature and is damaged, and the composition of the combustion exhaust gas is deteriorated does not occur.

【0080】図8は、本発明の第7の実施形態に係るバ
ーナ部を示す図である。ここで、バーナ部以外の部分
は、第1の実施形態と同じであるので記載および説明を
省略する。
FIG. 8 is a view showing a burner according to a seventh embodiment of the present invention. Here, the parts other than the burner part are the same as those of the first embodiment, so that the description and description are omitted.

【0081】本実施形態に係るバーナ部は、第1の実施
形態〜第6の実施形態の何れかの形態において、燃焼室
の内壁の少なくとも一部が耐火物で形成されているもの
である。
The burner according to this embodiment is the same as any one of the first to sixth embodiments, except that at least a part of the inner wall of the combustion chamber is made of a refractory.

【0082】図8において、図2で説明した部分につい
ては、同一の符号を付し説明を省略する。
In FIG. 8, the portions described in FIG. 2 are denoted by the same reference numerals and description thereof will be omitted.

【0083】この実施の形態においては、燃焼室10が
二つの部分からなり、上流部側の部分10aが金属で形
成され、下流部側の部分10bが耐火物で形成されてい
る。この二つの部分はフランジ接合によって連結されて
いる。そして、この燃焼室10は取付け先の装置に設け
られた開口にフランジ接合される。40はバーナ部を取
付ける装置の鉄皮、41は鉄皮に内張りされた耐火物を
示す。
In this embodiment, the combustion chamber 10 has two parts, the upstream part 10a is made of metal, and the downstream part 10b is made of refractory. The two parts are connected by a flange joint. The combustion chamber 10 is flange-joined to an opening provided in a device to which the combustion chamber 10 is attached. Numeral 40 denotes a steel shell of a device for attaching the burner portion, and 41 denotes a refractory lining the steel shell.

【0084】上記のように、燃焼室10の少なくとも下
流側の部分が耐火物で形成されていると、液体燃料と酸
素含有ガスの混合比の変動によって火炎長が短くなった
り、旋回流が減衰して管状火炎の形状が崩れたりして、
燃焼室10の下流側が高温になったり、あるいは火炎や
軸心側の高温ガスからの輻射熱によって加熱されても、
燃焼室10の損傷は回避される。
As described above, if at least the downstream portion of the combustion chamber 10 is formed of a refractory, the flame length is shortened or the swirling flow is attenuated due to a change in the mixing ratio of the liquid fuel and the oxygen-containing gas. And the shape of the tubular flame collapsed,
Even if the downstream side of the combustion chamber 10 becomes hot, or is heated by radiant heat from a flame or hot gas on the axial side,
Damage to the combustion chamber 10 is avoided.

【0085】なお、燃焼状態の変動による燃焼室10の
損傷を防ぐ手段としては、図8に示す実施の形態の他
に、燃焼室10の少なくとも下流側の部分を冷却構造
(冷却ジャケット)にしてもよい。そして、冷却方式の
選定に際しては、水冷方式よりも、空冷方式によるもの
が好ましい。水冷方式の場合、内壁が過度に冷却され、
内壁面に燃焼排ガス中の水分が結露する可能性があるか
らである。
As means for preventing damage to the combustion chamber 10 due to fluctuations in the combustion state, in addition to the embodiment shown in FIG. 8, at least a downstream portion of the combustion chamber 10 is provided with a cooling structure (cooling jacket). Is also good. When selecting a cooling method, an air cooling method is preferable to a water cooling method. In the case of water cooling, the inner wall is excessively cooled,
This is because moisture in the combustion exhaust gas may condense on the inner wall surface.

【0086】図9(a)は、本発明の第8の実施形態に
係るバーナ部を示す図であって、(b)は(a)におけ
るD−D矢視の断面図、(c)は(a)におけるE−E
矢視の断面図である。ここで、バーナ部以外の部分は、
第1の実施形態と同じであるので記載および説明を省略
する。
FIG. 9A is a view showing a burner according to an eighth embodiment of the present invention, wherein FIG. 9B is a sectional view taken along the line DD in FIG. 9A, and FIG. EE in (a)
It is sectional drawing of an arrow. Here, the parts other than the burner part are
The description and the description are omitted because they are the same as the first embodiment.

【0087】この実施の形態においては、第1の実施形
態〜第6の実施形態の何れかの例において、燃焼室の液
体燃料の噴射弁が配置されている位置よりも燃焼排ガス
の排出口側に冷却ジャケットが設けられて、この部分が
二重管状に形成され、この二重管状に形成された部分の
外管に冷却流体となる酸素含有ガスを供給するノズルが
設けられ、又、燃焼室には管軸方向に沿ってスリット状
の開口が設けられ、この開口から燃焼室内へ酸素含有ガ
スが吹込まれるように構成されているものである。
In this embodiment, in any of the first to sixth embodiments, the position of the combustion chamber where the liquid fuel injection valve is disposed is closer to the exhaust gas discharge side of the combustion exhaust gas. Is provided with a cooling jacket, and this portion is formed in a double tubular shape, and a nozzle for supplying an oxygen-containing gas serving as a cooling fluid to the outer tube of the portion formed in the double tubular shape is provided. Is provided with a slit-shaped opening along the pipe axis direction, and the oxygen-containing gas is blown into the combustion chamber from this opening.

【0088】図9において、図2で説明した部分につい
ては、同一の符号を付し説明を省略する。この実施の形
態においては、燃焼室10の液体燃料の噴射弁12が配
置されている位置よりも燃焼排ガスの排出口側に冷却ジ
ャケット28が設けられており、この部分が二重管状に
形成されている。この二重管状に形成された部分の外管
29には冷却流体となる酸素含有ガスを供給するノズル
30が内壁面のほぼ接線方向となるよう設けられてい
る。又、二重管状に形成された部分の内管である燃焼室
10には管軸方向に沿ってスリット状の開口31が設け
られ、この開口31から燃焼室10内へ酸素含有ガスが
吹込まれるようになっている。又、燃焼室10に設けら
れているスリット状の開口31はその内壁面のほぼ接線
方向となるよう設けられている。
In FIG. 9, the portions described in FIG. 2 are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted. In the present embodiment, a cooling jacket 28 is provided on the combustion exhaust gas outlet side of the combustion chamber 10 from the position where the liquid fuel injection valve 12 is disposed, and this portion is formed in a double tubular shape. ing. A nozzle 30 for supplying an oxygen-containing gas serving as a cooling fluid is provided on the outer tube 29 of the double-tubular portion so as to be substantially tangential to the inner wall surface. Further, a slit-shaped opening 31 is provided along the pipe axis direction in the combustion chamber 10 which is an inner pipe of a portion formed in a double tubular shape, and oxygen-containing gas is blown into the combustion chamber 10 from this opening 31. It is supposed to be. The slit-shaped opening 31 provided in the combustion chamber 10 is provided so as to be substantially tangential to the inner wall surface.

【0089】酸素含有ガスを供給するノズル30が内壁
面のほぼ接線方向となるよう設けられていると、燃焼室
10の外周を流れる酸素含有ガスの流速が大きくなっ
て、燃焼室10からの伝熱が促進されると共に、ジャケ
ット28内の温度差が小さくなる。又、開口31が燃焼
室10の内壁面のほぼ接線方向となるよう設けられてい
ると、燃焼室10内へ吹込まれた酸素含有ガスは旋回し
ながら混合されるので、旋回流によって形成されている
管状火炎が乱される現象は起らない。
When the nozzle 30 for supplying the oxygen-containing gas is provided so as to be substantially tangential to the inner wall surface, the flow rate of the oxygen-containing gas flowing on the outer periphery of the combustion chamber 10 increases, and the transmission from the combustion chamber 10 increases. The heat is promoted, and the temperature difference in the jacket 28 is reduced. If the opening 31 is provided so as to be substantially tangential to the inner wall surface of the combustion chamber 10, the oxygen-containing gas blown into the combustion chamber 10 is mixed while swirling, and is formed by a swirling flow. The phenomenon of disturbing a tubular flame does not occur.

【0090】上記のようにして、冷却ジャケット28に
冷却流体として酸素含有ガスを供給すると、燃焼室10
が冷却され、前述のような燃焼条件の変動に起因する異
常な温度上昇が防止されると共に、燃焼室10から放散
される熱が酸素含有ガスによって回収される。そして、
この酸素含有ガスが二次空気として燃焼室10内へ吹込
まれるので、燃焼排ガスが高温になり、CO等の有害ガ
スの発生が抑制される。このため、上記の構成によれ
ば、省エネルギー化及び低公害化の機能を有するバーナ
部を得ることができる。
As described above, when the oxygen-containing gas is supplied as a cooling fluid to the cooling jacket 28, the combustion chamber 10
Is cooled, the abnormal temperature rise caused by the fluctuation of the combustion conditions as described above is prevented, and the heat radiated from the combustion chamber 10 is recovered by the oxygen-containing gas. And
Since the oxygen-containing gas is blown into the combustion chamber 10 as secondary air, the temperature of the combustion exhaust gas becomes high, and the generation of harmful gases such as CO is suppressed. For this reason, according to the above configuration, it is possible to obtain a burner portion having functions of energy saving and low pollution.

【0091】なお、上記の実施の形態においては、ジャ
ケット28に供給された酸素含有ガスが加熱された後、
燃焼室10内へ吹込まれるようになっているが、この加
熱された酸素含有ガスを液体燃料を燃焼させるための一
次空気として、吹込みノズル11へ供給してもよい。
In the above embodiment, after the oxygen-containing gas supplied to the jacket 28 is heated,
Although the heated oxygen-containing gas is blown into the combustion chamber 10, the heated oxygen-containing gas may be supplied to the blowing nozzle 11 as primary air for burning liquid fuel.

【0092】図10(a)は、本発明の第9の実施形態
に係る燃焼装置の側面を示す図であり、(b)はF−F
矢視の断面図である。
FIG. 10A is a view showing a side surface of a combustion apparatus according to a ninth embodiment of the present invention, and FIG.
It is sectional drawing of an arrow.

【0093】酸素含有ガスおよび燃料を吹込むノズル
が、酸素含有ガス用ノズル60,65、液体燃料用ノズ
ル61および気体燃料用ノズル64の複数のノズルから
なっている。該構成により、低質燃料においても、燃焼
量の調節範囲が広く高負荷燃焼が可能で、低NOx 化、
低SPM化が図れ、かつシステムのコンパクト化が可能
な燃焼装置が提供される。
The nozzles for injecting the oxygen-containing gas and the fuel are composed of a plurality of nozzles for the oxygen-containing gas nozzles 60 and 65, the liquid fuel nozzle 61, and the gas fuel nozzle 64. With this configuration, even in the case of low-quality fuel, a wide adjustment range of the combustion amount is possible, and high-load combustion can be performed.
Provided is a combustion device that can achieve a low SPM and can make the system compact.

【0094】低質燃料の場合、バーナ部8への燃料の供
給は、外部混合(バーナ部内で混合)方式が好ましく、
酸素含有ガスおよび燃料蒸気が図10(b)に示すよう
に別々のノズルから燃焼室の内壁面のほぼ接線方向に吹
き込まれる。
In the case of low-quality fuel, the fuel is preferably supplied to the burner section 8 by an external mixing method (mixing in the burner section).
As shown in FIG. 10B, the oxygen-containing gas and the fuel vapor are blown from separate nozzles in a substantially tangential direction on the inner wall surface of the combustion chamber.

【0095】なお、酸素含有ガスは、熱交換器62等に
よりあらかじめ予熱されたものが好ましい。例えば、酸
素含有ガスを熱交換器62により燃料ガスの着火温度以
上に加熱して導入した場合、燃焼室内での反応性が上が
り燃焼速度が上昇する。その結果としてバーナ部の全長
を短くすることが可能となり装置のコンパクト化が図れ
る。また、酸素含有ガスを高温化することにより、酸化
剤としての反応性が上がるため、より低質な燃料を用い
た場合においても燃焼が可能となる。なお、加熱温度と
しては、用いる燃料により最適な温度が選択される。
It is preferable that the oxygen-containing gas be preheated by the heat exchanger 62 or the like. For example, when the oxygen-containing gas is introduced into the heat exchanger 62 while being heated to a temperature equal to or higher than the ignition temperature of the fuel gas, the reactivity in the combustion chamber increases, and the combustion speed increases. As a result, the overall length of the burner can be reduced, and the apparatus can be made more compact. In addition, by raising the temperature of the oxygen-containing gas, the reactivity as an oxidant increases, so that combustion can be performed even when a lower-quality fuel is used. As the heating temperature, an optimum temperature is selected depending on the fuel used.

【0096】また、酸素含有ガスを、酸素富化空気とす
ることもできる。なお、酸素富化空気としては、酸素濃
度が25〜30%程度のものが好ましい。酸素含有ガス
として酸素富化空気を用いることにより、排ガスの量が
減少し、排ガスとともに大気中に放出される顕熱を減少
させることができる。その結果として熱効率を高めるこ
とができ、省エネルギー化を図ることができる。
The oxygen-containing gas may be oxygen-enriched air. The oxygen-enriched air preferably has an oxygen concentration of about 25 to 30%. By using oxygen-enriched air as the oxygen-containing gas, the amount of exhaust gas can be reduced, and sensible heat released into the atmosphere together with the exhaust gas can be reduced. As a result, heat efficiency can be increased, and energy saving can be achieved.

【0097】ノズル60から吹き込まれる酸素含有ガス
および液体燃料用ノズル61から吹き込まれる燃料は、
燃焼室の内壁面のほぼ接線方向に吹き込まれるが、該ノ
ズルの双方または一方を可変スリットノズルとすること
が好ましい。可変スリットノズルはスリット幅調整治具
63によりスリット幅を任意に調整でき、酸素含有ガス
あるいは燃料の流量を変えずに吹き込み速度が任意に調
整できる。これにより、酸素含有ガスが高温の場合で
も、火炎伝達速度以上の吹き込み速度とすることによ
り、内壁近傍に消炎領域を定在させることが可能とな
り、バーナ部内での火炎直径を広範囲に調整可能とな
る。また、酸素含有ガスの吹き込み速度および吹き込み
量、さらに燃料の吹き込み速度および吹き込み量を調整
することにより、火炎長の制御が可能となり、熱利用効
率の向上が図られる。
The oxygen-containing gas blown from the nozzle 60 and the fuel blown from the liquid fuel nozzle 61 are
Although it is blown substantially tangentially to the inner wall surface of the combustion chamber, it is preferable that both or one of the nozzles is a variable slit nozzle. The slit width of the variable slit nozzle can be arbitrarily adjusted by the slit width adjusting jig 63, and the blowing speed can be arbitrarily adjusted without changing the flow rate of the oxygen-containing gas or fuel. Thus, even when the oxygen-containing gas is at a high temperature, it is possible to stabilize the extinction region near the inner wall by setting the blowing speed higher than the flame transmission speed, and it is possible to adjust the flame diameter in the burner portion over a wide range. Become. Further, by adjusting the blowing speed and the blowing amount of the oxygen-containing gas, and also the blowing speed and the blowing amount of the fuel, the flame length can be controlled, and the heat utilization efficiency can be improved.

【0098】また、燃料として液体の低質燃料を使う場
合、予蒸発室69を設けることが好ましい。予蒸発室6
9で液体の低質燃料と霧化用空気を混合し蒸発を促進さ
せることにより、燃焼効率を向上させる。気化した燃料
は、燃焼室の内壁面のほぼ接線方向にあけられたノズル
61より吹き込まれ、酸素含有ガスと混合され、燃焼す
る。
When a liquid low-quality fuel is used as the fuel, it is preferable to provide a pre-evaporation chamber 69. Pre-evaporation chamber 6
At 9, the combustion efficiency is improved by mixing the low-quality liquid fuel and the atomizing air to promote evaporation. The vaporized fuel is blown from a nozzle 61 opened substantially in a tangential direction on the inner wall surface of the combustion chamber, mixed with an oxygen-containing gas, and burned.

【0099】なお、燃料の吹き込まれるノズルは、1個
でも良いが、複数個設置することが好ましい。複数個設
置された燃料ノズルを任意に開閉可能とすることによ
り、燃料の霧化状態を変化させることなく操業状況に応
じた燃料流量の制御が可能となる。ここで、複数個の燃
料ノズルは、燃料噴霧同士の干渉を回避する上で、燃焼
室の長手方向に直線状に配置されることがより好まし
い。
The number of nozzles into which fuel is blown may be one, but a plurality of nozzles are preferably provided. By allowing a plurality of installed fuel nozzles to be opened and closed arbitrarily, it is possible to control the fuel flow rate according to the operating condition without changing the atomization state of the fuel. Here, the plurality of fuel nozzles are more preferably arranged linearly in the longitudinal direction of the combustion chamber in order to avoid interference between fuel sprays.

【0100】さらに、低質の気体燃料を使う場合は、専
用の燃料吹き込みノズル64および酸素含有ガス吹き込
みノズル65を持つことが好ましい。この場合、燃料吹
き込みノズル64あるいは/および酸素含有ガス吹き込
みノズル65は、上記と同様、可変スリットノズルとす
ることが好ましい。
Further, when a low-quality gaseous fuel is used, it is preferable to have a dedicated fuel injection nozzle 64 and an oxygen-containing gas injection nozzle 65. In this case, it is preferable that the fuel injection nozzle 64 and / or the oxygen-containing gas injection nozzle 65 be a variable slit nozzle as described above.

【0101】燃焼室内の点火を行うためのパイロットバ
ーナ66の位置は、その先端部が管状燃焼室上流端部付
近のおよそ中央部にくるようにすることが好ましい。燃
焼室中央部は、ガスの旋回流速が低く、高温になってい
るため、最も着火しやすい位置だからである。さらにそ
のパイロットバーナには、失火検知器67を取り付ける
ことが好ましい。失火を検知し、安全に停止あるいは再
点火操作ができるようにするためである。
It is preferable that the position of the pilot burner 66 for igniting the inside of the combustion chamber is such that the tip end thereof is approximately at the center near the upstream end of the tubular combustion chamber. This is because the central portion of the combustion chamber has the lowest swirling flow velocity of the gas and has a high temperature, so that it is the most easily ignited position. Further, it is preferable to attach a misfire detector 67 to the pilot burner. This is to detect a misfire and to enable a safe stop or re-ignition operation.

【0102】バーナ部は液体燃料用と気体燃料用のそれ
ぞれ独立した燃料供給ノズルおよび酸素含有ガス吹き込
みノズルを配設することにより、多様な燃料に対応可能
となる。これにより、バーナ部の設置数を減らすことが
可能となり、システム全体のコンパクト化に貢献する。
さらに、バーナ部の火炎構造が単純であるため、燃料組
成や流量が変動しても、火炎直径が自ら変化することに
より追従し、燃焼の安定化に貢献する。
The burner section can respond to various fuels by arranging independent fuel supply nozzles for liquid fuel and gas fuel and nozzles for blowing oxygen-containing gas. This makes it possible to reduce the number of burners to be installed, contributing to downsizing of the entire system.
Further, since the flame structure of the burner is simple, even if the fuel composition or the flow rate fluctuates, the flame diameter follows itself by changing, contributing to the stabilization of combustion.

【0103】図11は、本発明の第10の実施形態に係
る燃焼装置の側面を示す図である。図10で説明した部
分については、同一の符号を付し説明を省略する。
FIG. 11 is a view showing a side surface of a combustion apparatus according to a tenth embodiment of the present invention. The parts described in FIG. 10 are denoted by the same reference numerals and description thereof will be omitted.

【0104】この実施形態においては、バーナ部開放端
と、高温空気吹き出し部との間に、循環ガスの吹き出し
口68を有する構造とするものである。これは、例えば
バーナ部8の排出口周辺を二重管構造とし、この部分に
4方バルブ6を介してボイラ火炉内の排ガスを導入する
構造とすることにより達成される。この場合、バーナ部
からは高速の燃焼ガスが吹き出されるため、バーナ部開
放端近傍が負圧となり、4方バルブ6を介してボイラ火
炉2内の排ガスが吸引され、これが循環ガスとなって循
環ガスの吹き出し口68より吹き出される。
In this embodiment, a structure having a circulating gas outlet 68 is provided between the open end of the burner and the hot air outlet. This can be achieved, for example, by forming the vicinity of the discharge port of the burner section 8 into a double pipe structure and introducing exhaust gas in the boiler furnace to this portion via the four-way valve 6. In this case, since a high-speed combustion gas is blown out from the burner section, the pressure near the open end of the burner section becomes negative pressure, and the exhaust gas in the boiler furnace 2 is sucked through the four-way valve 6 to be circulated gas. It is blown out from the circulating gas blowout port 68.

【0105】ここで、ボイラ火炉内からの高温の排ガス
は、切替式高温空気吹き出し部9bの蓄熱体35で、そ
の熱を吸収され低温化される。低温化された排ガスは、
4方バルブ6から配管70により、二重管内に導入され
る。この二重管内に導入された排ガスは、バーナ部8の
排出口周辺の冷却効果を有するとともに、バーナ部8の
一次燃焼排ガスと、切替式高温空気吹き出し部から吹き
出される高温空気との間に吹き出され、ボイラ壁近傍で
バーナ部8の一次燃焼排ガスと、切替式高温空気吹き出
し部から吹き出される高温空気の急速燃焼を防止する。
これにより、ボイラ火炉内での局所高温域または局所低
温域の形成が抑制され、低NOx 化、低SPM化に効果
を有する。
Here, the high-temperature exhaust gas from the boiler furnace is absorbed by the regenerator 35 of the switchable high-temperature air blowing section 9b to lower the temperature. The low temperature exhaust gas is
The four-way valve 6 is introduced into the double pipe by a pipe 70. The exhaust gas introduced into the double pipe has a cooling effect around the discharge port of the burner section 8 and, between the primary combustion exhaust gas of the burner section 8 and the high-temperature air blown from the switchable high-temperature air blowing section. The rapid combustion of the primary combustion exhaust gas that is blown out and near the boiler wall and the high-temperature air that is blown out from the switchable high-temperature air blowing unit is prevented.
As a result, the formation of a local high-temperature region or a local low-temperature region in the boiler furnace is suppressed, which has the effect of reducing NOx and reducing SPM.

【0106】図12(a)は、本発明の第11の実施形
態に係る燃焼装置の側面を示す図であり、(b)はエジ
ェクタの配置構成を示す図である。図11で説明した部
分については、同一の符号を付し説明を省略する。
FIG. 12 (a) is a diagram showing a side surface of a combustion device according to an eleventh embodiment of the present invention, and FIG. 12 (b) is a diagram showing an arrangement of an ejector. The parts described in FIG. 11 are denoted by the same reference numerals and description thereof will be omitted.

【0107】この実施形態においては、4方バルブ6と
バーナ部8排出口周辺の二重管構造との間の配管70に
エジェクタ73を設けるものである。なお、本エジェク
タは、駆動用ガスとして空気あるいは排ガスの切り替え
が可能な物とすることが好ましく、これは図12(b)
のような構成にすることにより達成される。つまり、図
1(a)に示したボイラ排ガス誘引ファン4の出口から
分岐させた排ガス配管75と、図12(a)に示した押
込ブロワ7の出口から分岐させた空気配管76とを切換
バルブ77を介してエジェクタ73に駆動用ガスとして
供給するものである。
In this embodiment, an ejector 73 is provided in a pipe 70 between the four-way valve 6 and the double pipe structure around the discharge port of the burner 8. It is preferable that the ejector is one that can switch between air and exhaust gas as a driving gas, which is shown in FIG.
This is achieved by adopting a configuration as described below. That is, a switching valve is used to switch the exhaust gas pipe 75 branched from the outlet of the boiler exhaust gas induction fan 4 shown in FIG. 1A and the air pipe 76 branched from the outlet of the pushing blower 7 shown in FIG. It is supplied to the ejector 73 via 77 as a driving gas.

【0108】エジェクタを設けることにより、火炉2内
の圧力変動に影響されることなく循環ガスの流量を調整
することができる。これにより、火炉内での燃焼制御が
より精密に可能となり、低NOx 化、低SPM化に効果
を有する。さらに、エジェクタを設けることにより蓄熱
体35を通過する循環ガス量が増加し、蓄熱体の高温化
がより促進されるため、より高温の蓄熱空気が得られ
る。
By providing the ejector, the flow rate of the circulating gas can be adjusted without being affected by the pressure fluctuation in the furnace 2. As a result, combustion control in the furnace becomes possible more precisely, which is effective in reducing NOx and SPM. Further, by providing the ejector, the amount of circulating gas passing through the heat storage body 35 is increased, and the temperature of the heat storage body is further increased, so that higher-temperature heat storage air can be obtained.

【0109】駆動ガスとして空気あるいは排ガスの切り
換えは、例えばボイラ火炉2内に噴出したバーナ部から
の一次燃焼ガスの周囲に何らかの原因で局所高温領域が
形成され、ボイラ火炉出口でのNOx の排出濃度が高い
値を示した場合には、エジェクタ73の駆動用ガスを排
ガス側に切り換える。これにより、低酸素濃度からなる
循環ガスをボイラ火炉2内に供給し、バーナ部からの一
次燃焼ガスの周囲での局所高温および酸素過剰領域を低
減させ、低NOx 化を図る。また、ボイラ火炉2内の二
次燃焼領域での火炎が不安定になったり、ボイラ火炉出
口での一酸化炭素あるいは炭化水素等の未燃成分が増大
した場合には、エジェクタ73の駆動用ガスを空気側に
切り換える。これにより、酸素を十分含有した循環ガス
が燃焼室内に供給され、ボイラ火炉2内の二次燃焼領域
での局所低温あるいは酸素不足領域を低減させることが
でき、燃焼が促進され一酸化炭素あるいは炭化水素等の
未燃成分が低減されるとともに低SPM化が図られる。
Switching of air or exhaust gas as the driving gas is performed, for example, because a local high-temperature region is formed around the primary combustion gas from the burner section injected into the boiler furnace 2 for some reason, and the NOx emission concentration at the exit of the boiler furnace. Indicates a high value, the driving gas for the ejector 73 is switched to the exhaust gas side. In this way, a circulating gas having a low oxygen concentration is supplied into the boiler furnace 2 to reduce a local high temperature and an oxygen excess region around the primary combustion gas from the burner, thereby reducing NOx. If the flame in the secondary combustion area in the boiler furnace 2 becomes unstable or unburned components such as carbon monoxide or hydrocarbons increase at the boiler furnace outlet, the driving gas for the ejector 73 is increased. To the air side. As a result, a circulating gas containing sufficient oxygen is supplied into the combustion chamber, and the local low-temperature or oxygen-deficient region in the secondary combustion region in the boiler furnace 2 can be reduced. The unburned components such as hydrogen are reduced and the SPM is reduced.

【0110】図13は、本発明の第12の実施形態に係
る燃焼装置の側面を示す図である。図10で説明した部
分については、同一の符号を付し説明を省略する。
FIG. 13 is a view showing a side surface of a combustion apparatus according to a twelfth embodiment of the present invention. The parts described in FIG. 10 are denoted by the same reference numerals and description thereof will be omitted.

【0111】この実施形態においては、燃料をバーナ部
の燃焼室内に吹き込む手前で該燃料をCOおよびH2
体のガスに改質する手段を有するものである。例えば、
燃料の主成分が炭化水素の場合、予混合火炎あるいは拡
散火炎にかかわらず燃焼中にFuel N分からNOx
への転換率が高く、低NOx 化を図る上で問題がある。
それに対し、燃料の主成分がCOまたはH2 で、かつ拡
散火炎の場合は、燃焼中にFuel N分からNOx へ
の転換率が極めて低く、低NOx 化に有利となる。そこ
でこの実施形態においては、燃料をバーナ部の燃焼室内
に吹き込む手前で、COおよびH2 主体のガスに改質し
低NOx 化を図るものである。さらに、燃料をCOおよ
びH2 主体のガスに改質することにより、ススが生成し
易い炭化水素の濃度が低下するため、低SPM化も図れ
る。
In this embodiment, there is provided means for reforming the fuel into a gas mainly composed of CO and H 2 just before blowing the fuel into the combustion chamber of the burner section. For example,
When the main component of the fuel is hydrocarbon, NOx is reduced from Fuel N during combustion regardless of premixed flame or diffusion flame.
Conversion rate is high and there is a problem in reducing NOx.
On the other hand, when the main component of the fuel is CO or H 2 and is a diffusion flame, the conversion rate from Fuel N to NOx during combustion is extremely low, which is advantageous for reducing NOx. Therefore, in this embodiment, before the fuel is blown into the combustion chamber of the burner section, the gas is reformed into a gas mainly composed of CO and H 2 to reduce NOx. Further, by reforming the fuel into a gas mainly composed of CO and H 2 , the concentration of hydrocarbons that easily generate soot is reduced, so that the SPM can be reduced.

【0112】ここで、燃料をCOおよびH2 主体のガス
に改質する方法としては、高温下で熱分解を行う方法あ
るいはプラズマによるO、H、OH等の活性化学種を添
加する方法あるいはそれらを組み合わせた方法などを用
いることができる。
Here, as a method of reforming the fuel into a gas mainly composed of CO and H 2 , a method of performing thermal decomposition at a high temperature, a method of adding active chemical species such as O, H, and OH by plasma, or a method of reforming the fuel. Can be used.

【0113】高温での熱分解は、例えば燃料を微量の酸
素存在下で少なくとも約500℃以上、望ましくは60
0℃以上、に加熱することにより行う。これにより、燃
料がCOおよびH2 主体のガスに改質される。なお、熱
分解の上限温度は、熱解離による熱損失とのバランスに
より決定される。
The thermal decomposition at a high temperature is carried out, for example, by heating the fuel in the presence of a trace amount of oxygen at least at about 500 ° C.
It is performed by heating to 0 ° C. or more. As a result, the fuel is reformed into a gas mainly composed of CO and H 2 . The upper limit temperature of the thermal decomposition is determined by the balance with the heat loss due to the thermal dissociation.

【0114】プラズマを発生させる方法としては、放電
による方法、純酸素燃焼による高温排ガスを利用する方
法、連続爆轟(デトネーション)による方法、あるいは
これらを組み合わせた方法などが利用できる。
As a method of generating plasma, a method using electric discharge, a method using high-temperature exhaust gas by pure oxygen combustion, a method using continuous detonation (detonation), a method combining these methods, and the like can be used.

【0115】ここで、加熱方法としては、例えば図13
に示すように、予蒸発室69の周囲にヒーター80を有
する構造とすることにより達成できる。なお、ヒーター
による加熱の代わりに、バーナ部あるいは火炉内の排ガ
ス顕熱を利用した、熱交換器による加熱方法を利用する
こともできる。ただし、これらの場合、ススの発生を抑
制するため、活性化学種の添加と併用することが望まし
い。また、プラズマを発生させる方法としては、予蒸発
室69にプラズマ発生装置81を有する構造とすること
により達成できる。
Here, as a heating method, for example, FIG.
As shown in (1), this can be achieved by a structure having a heater 80 around the pre-evaporation chamber 69. In addition, instead of heating by a heater, a heating method by a heat exchanger using sensible heat of exhaust gas in a burner or a furnace may be used. However, in these cases, in order to suppress the generation of soot, it is desirable to use it together with the addition of an active chemical species. Further, a method of generating plasma can be achieved by adopting a structure having a plasma generator 81 in the pre-evaporation chamber 69.

【0116】図14は、本発明の第13の実施形態に係
る燃焼装置の側面を示す図である。図10で説明した部
分については、同一の符号を付し説明を省略する。
FIG. 14 is a view showing a side surface of a combustion apparatus according to a thirteenth embodiment of the present invention. The parts described in FIG. 10 are denoted by the same reference numerals and description thereof will be omitted.

【0117】この実施形態においては、燃料をバーナ部
の燃焼室内に吹き込む手前で該燃料に、H2 あるいはH
2 含有燃料を添加するものである。
In this embodiment, before the fuel is blown into the combustion chamber of the burner, H 2 or H 2 is added to the fuel.
2 Includes fuel.

【0118】例えば、低質の液体燃料あるいは低質の気
体燃料あるいはその両方にH2 あるいはH2 含有燃料等
の反応性が著しく高い燃料を添加することにより、燃料
全体の燃焼速度を高めることができる。その結果、バー
ナ部の全長を短くすることが可能となり装置のコンパク
ト化が図れる。さらに、H2 あるいはH2 含有燃料を添
加することにより、より低質な燃料を用いた場合におい
ても燃焼が可能となる。ここで、H2 含有燃料として
は、例えば製鉄所からの副生ガスであるCガス等を用い
ることができる。
For example, by adding a highly reactive fuel such as H 2 or H 2 -containing fuel to low quality liquid fuel or low quality gaseous fuel or both, it is possible to increase the burning rate of the whole fuel. As a result, the overall length of the burner can be shortened, and the apparatus can be made compact. Further, by adding H 2 or H 2 -containing fuel, combustion becomes possible even when a lower quality fuel is used. Here, the containing H 2 fuel, can be used C gas, by-product gas from e.g. steelworks.

【0119】H2 あるいはH2 含有燃料の添加は、混合
器71,72内で行うことが好ましい。混合器として
は、例えば、旋回混合型の混合器とし、混合器中心軸方
向からH2 あるいはH2 含有燃料を低速で吹き込み、燃
料ガスを混合器側壁から高速旋回吹き込みすると均一な
混合が可能となるため、より好ましい。
The addition of H 2 or the H 2 -containing fuel is preferably performed in the mixers 71 and 72. As a mixer, for example, a swirl-mixing type mixer is used, and H 2 or H 2 -containing fuel is blown at a low speed from the center axis direction of the mixer, and high-speed swirl-blowing of fuel gas from the side wall of the mixer enables uniform mixing. Is more preferable.

【0120】図15は、本発明の第14の実施形態に係
る燃焼装置の側面を示す図である。図11で説明した部
分については、同一の符号を付し説明を省略する。
FIG. 15 is a view showing a side surface of a combustion apparatus according to a fourteenth embodiment of the present invention. The parts described in FIG. 11 are denoted by the same reference numerals and description thereof will be omitted.

【0121】この実施形態においては、バーナ部8燃焼
室内にリセス78を有するものである。リセス78は、
バーナ部燃焼室の内壁円周方向の全周またはその一部に
溝を設ける構造としたものである。リセス部分でガスの
渦流が発生することにより、燃料と酸素含有ガスの混合
が促進され、燃焼が加速される。その結果として、バー
ナ長を短くすることが可能になり、装置のコンパクト化
に寄与する。なお、この場合、吹き込む酸素含有ガスの
量は、理論空気量に対してそれより少ない量にする必要
がある。理論空気量以上の場合、NOx の濃度が増加す
る危険があるからである。
In this embodiment, the burner section 8 has a recess 78 in the combustion chamber. Recess 78
The structure is such that a groove is provided on the entire circumference or a part of the inner wall circumferential direction of the burner section combustion chamber. The generation of the gas vortex in the recess portion promotes the mixing of the fuel and the oxygen-containing gas, and accelerates the combustion. As a result, the burner length can be shortened, which contributes to downsizing of the apparatus. In this case, the amount of the oxygen-containing gas to be blown must be smaller than the theoretical air amount. This is because if the air amount is greater than the theoretical air amount, the concentration of NOx may increase.

【0122】リセスの位置は、バーナ部燃焼室内に燃料
と酸素含有ガスの混合領域を確保する必要性から、バー
ナ部開放端からバーナ部燃焼室のほぼ半径の長さ以上上
流に位置させることが望ましい。また、リセスの深さ
は、バーナ部燃焼室の内径の1/40から1/10程
度、望ましくは1/20程度、が望ましく、リセスの幅
はリセスの深さの2倍程度が望ましい。
The recess should be located at least more than the radius of the burner section combustion chamber from the open end of the burner section because it is necessary to secure a mixed region of fuel and oxygen-containing gas in the burner section combustion chamber. desirable. Further, the depth of the recess is preferably about 1/40 to 1/10, preferably about 1/20 of the inner diameter of the burner part combustion chamber, and the width of the recess is preferably about twice the depth of the recess.

【0123】なお、リセスは燃料と酸素含有ガスの混合
状態を調整する目的で、2ヶ所以上に設けても良い。
Incidentally, the recesses may be provided at two or more locations for the purpose of adjusting the mixed state of the fuel and the oxygen-containing gas.

【0124】さらに、リセスのかわりに、あるいはリセ
スとともに、バーナ部燃焼室の内壁の一部またはリング
状に凸部を設けても同様の効果がある。
Further, the same effect can be obtained by providing a convex portion in a part or an annular shape of the inner wall of the burner part combustion chamber instead of or together with the recess.

【0125】図16は、本発明の第15の実施形態に係
る燃焼装置の側面を示す図である。図11で説明した部
分については、同一の符号を付し説明を省略する。
FIG. 16 is a view showing a side surface of a combustion apparatus according to a fifteenth embodiment of the present invention. The parts described in FIG. 11 are denoted by the same reference numerals and description thereof will be omitted.

【0126】この実施形態においては、バーナ部開放端
部がノズル形状を有するものである。バーナ部開放端部
をノズル形状にすることにより、開放端部近傍に乱流が
形成され、燃料と酸素含有ガスの混合が促進されるとと
もに、火炉内への吹き出し速度が高くなることから、火
炉内温度の均一化が促進される。その結果として、バー
ナ長を短くすることが可能になり、装置のコンパクト化
に寄与する。さらに、火炉出口での低NOx 化、低SP
M化が促進される。なお、ノズル形状部分の径は、バー
ナ部直径の2分の1程度とすることが好ましく、絞り部
の傾斜部の仰角は約90°が好ましい。また、ノズル先
端部の形状は、円形に限ったものではなく、小判形ある
いは長方形でも良い。
In this embodiment, the open end of the burner has a nozzle shape. By making the open end of the burner nozzle a nozzle shape, turbulence is formed near the open end, which promotes mixing of fuel and oxygen-containing gas and increases the blowing speed into the furnace. The internal temperature is made uniform. As a result, the burner length can be shortened, which contributes to downsizing of the apparatus. Furthermore, lower NOx and lower SP at the furnace outlet
M conversion is promoted. The diameter of the nozzle-shaped portion is preferably about half the diameter of the burner portion, and the elevation angle of the inclined portion of the throttle portion is preferably about 90 °. Further, the shape of the nozzle tip is not limited to a circle, but may be an oval shape or a rectangle.

【0127】[0127]

【発明の効果】本発明によれば、バーナ部からの安定し
た組成かつ温度分布の一次燃焼排ガスの供給、および非
定常な高温の空気吹き出し、または排ガス流れにより、
ボイラ火炉内の温度およびガス組成分布が平均化され、
ボイラ火炉内での局所的な高低温部や酸素の過不足を防
ぐことができ、燃焼に必要な最小限の空気量または燃料
流量での燃焼が可能となり、燃焼に必要な空気量の上限
または下限を拡張することができる。この結果として、
低NOx 化、低SPM化が図れ、システム全体のメンテ
ナンス周期の延長、さらには長寿命化が図れる。さら
に、高負荷燃焼が可能となるためボイラの小型化が可能
となる。
According to the present invention, the supply of the primary combustion exhaust gas having a stable composition and temperature distribution from the burner section, and the unsteady high-temperature air blowing or the exhaust gas flow,
The temperature and gas composition distribution in the boiler furnace are averaged,
It is possible to prevent local high / low temperature areas and excess / deficiency of oxygen in the boiler furnace, and to perform combustion with the minimum amount of air or fuel required for combustion. The lower limit can be extended. As a result of this,
Low NOx and low SPM can be achieved, the maintenance cycle of the entire system can be extended, and the service life can be extended. Further, since high load combustion is possible, the size of the boiler can be reduced.

【0128】また、バーナ部は液体燃料用と気体燃料用
のそれぞれ独立した燃料供給ノズルおよび酸素含有ガス
吹き込みノズルを配設することにより、多様な燃料に対
応可能となり、バーナ部の設置数を減らすことが可能と
なり、システム全体のコンパクト化に貢献する。さら
に、バーナ部の火炎構造が単純であるため、燃料組成や
流量が変動しても、火炎直径が自ら変化することにより
追従し、燃焼の安定化に貢献する。
Further, the burner section can be adapted to various fuels by arranging independent fuel supply nozzles for liquid fuel and gas fuel nozzles for blowing oxygen-containing gas, thereby reducing the number of burner sections. It is possible to make the whole system compact. Further, since the flame structure of the burner is simple, even if the fuel composition or the flow rate fluctuates, the flame diameter follows itself by changing, contributing to the stabilization of combustion.

【0129】さらに、酸素含有ガスおよび燃料を吹込む
ノズルの一方または双方に、ノズル絞り部の通路断面積
を調整できる手段を有することにより、流量を変えずに
バーナ部内での旋回速度を変化させ、これによって火炎
直径および火炎長を変更することができる。
Further, by providing one or both of the nozzles for injecting the oxygen-containing gas and the fuel with a means for adjusting the cross-sectional area of the passage of the nozzle throttle, the swirling speed in the burner can be changed without changing the flow rate. This allows the flame diameter and flame length to be changed.

【0130】さらに、バーナ部の排出口周辺の外周部か
ら、高温空気吹き出し部との間に、ボイラ火炉内の排ガ
スを循環して吹き込む構造とすることにより、バーナ部
の排出口周辺の冷却効果を有するとともに、ボイラ壁近
傍でバーナ部の一次燃焼排ガスと、高温空気吹き出し部
から吹き出される高温空気との急速燃焼を防止する。こ
れにより、ボイラ火炉内での局所高温域または局所低温
域の形成を抑制し、低NOx 化、低SPM化にさらに効
果を有する。
Further, the exhaust gas in the boiler furnace is circulated and blown from the outer peripheral portion around the discharge port of the burner section to the high-temperature air blowing section, so that the cooling effect around the discharge port of the burner section is obtained. And prevents rapid combustion of the primary combustion exhaust gas from the burner near the boiler wall and the high-temperature air blown out from the high-temperature air blow-out section. This suppresses the formation of a local high-temperature region or a local low-temperature region in the boiler furnace, and has further effects on lowering NOx and lowering SPM.

【0131】さらに、循環ガスを導入する配管の途中に
エジェクタを設けることにより、バーナ部の燃焼室内ま
たはボイラ火炉内の圧力変動に影響されることなく循環
ガスの流量を調整することができる。これにより、火炉
内での燃焼制御がより精密に可能となり、低NOx 化、
低SPM化が促進される。
Further, by providing an ejector in the middle of the pipe for introducing the circulating gas, the flow rate of the circulating gas can be adjusted without being affected by pressure fluctuations in the combustion chamber of the burner or in the boiler furnace. This enables more precise combustion control in the furnace, lowering NOx,
Low SPM is promoted.

【0132】さらに、燃料をバーナ部の燃焼室内に吹き
込む手前でこの燃料を熱分解する手段を有することによ
り、低NOx 化、低SPM化が促進される。
Further, by providing a means for thermally decomposing the fuel before the fuel is blown into the combustion chamber of the burner section, lowering of NOx and lowering of SPM are promoted.

【0133】さらに、燃料をバーナ部の燃焼室内に吹き
込む手前でこの燃料に、H2 あるいはH2 含有燃料を添
加することにより、低NOx 化、低SPM化が図れ、か
つシステムのコンパクト化が可能となる。
Further, by adding H 2 or an H 2 -containing fuel to the fuel before the fuel is blown into the combustion chamber of the burner, low NOx and low SPM can be achieved, and the system can be made compact. Becomes

【0134】さらに、バーナ部燃焼室内にリセスまたは
凸部のどちらか一方あるいは両方を有することにより、
燃料と酸素含有ガスの混合が促進され、低NOx 化、低
SPM化が図れ、かつシステムのコンパクト化が可能と
なる。
Further, by providing either or both of the recess and the projection in the combustion chamber of the burner section,
Mixing of the fuel and the oxygen-containing gas is promoted, so that NOx and SPM can be reduced, and the system can be made compact.

【0135】さらに、バーナ部開放端部がノズル形状を
有することにより、燃料と酸素含有ガスの混合が促進さ
れ、低NOx 化、低SPM化が図れ、かつシステムのコ
ンパクト化が可能となる。
Further, since the burner open end has a nozzle shape, mixing of fuel and oxygen-containing gas is promoted, NOx and SPM can be reduced, and the system can be made compact.

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

【図1】(a)本実施形態の一例としてボイラに適用す
る場合に好適な本発明の燃焼装置の側面を示す図であ
る。 (b)A−A矢視の断面図である。 (c)燃焼装置の拡大図である。
FIG. 1A is a view showing a side surface of a combustion apparatus according to the present invention, which is preferable when applied to a boiler as an example of the present embodiment. (B) It is sectional drawing of the AA arrow. (C) It is an enlarged view of a combustion device.

【図2】(a)本発明の第1の実施形態に係るバーナ部
を示す図である。 (b)B−B矢視の断面図である。
FIG. 2A is a view showing a burner unit according to the first embodiment of the present invention. (B) It is sectional drawing of the BB arrow.

【図3】(a)本発明の第2の実施形態に係るバーナ部
を示す図である。 (b)C−C矢視の断面図である。
FIG. 3A is a view showing a burner unit according to a second embodiment of the present invention. (B) It is sectional drawing of CC arrow view.

【図4】本発明の第3の実施形態に係るバーナ部を示す
図である。
FIG. 4 is a view showing a burner unit according to a third embodiment of the present invention.

【図5】本発明の第4の実施形態に係るバーナ部を示す
図である。
FIG. 5 is a view showing a burner unit according to a fourth embodiment of the present invention.

【図6】本発明の第5の実施形態に係るバーナ部を示す
図である。
FIG. 6 is a view showing a burner unit according to a fifth embodiment of the present invention.

【図7】本発明の第6の実施形態に係るバーナ部を示す
図である。
FIG. 7 is a view showing a burner unit according to a sixth embodiment of the present invention.

【図8】本発明の第7の実施形態に係るバーナ部を示す
図である。
FIG. 8 is a view showing a burner unit according to a seventh embodiment of the present invention.

【図9】(a)本発明の第8の実施形態に係るバーナ部
を示す図である。 (b)D−D矢視の断面図である。 (c)E−E矢視の断面図である。
FIG. 9A is a view showing a burner unit according to an eighth embodiment of the present invention. (B) It is sectional drawing of DD arrow. (C) It is sectional drawing of the EE arrow.

【図10】(a)本発明の第9の実施形態に係る燃焼装
置の側面を示す図である。 (b)F−F矢視の断面図である。
FIG. 10 (a) is a view showing a side surface of a combustion device according to a ninth embodiment of the present invention. (B) It is sectional drawing of FF arrow.

【図11】本発明の第10の実施形態に係る燃焼装置の
側面を示す図である。
FIG. 11 is a view showing a side surface of a combustion device according to a tenth embodiment of the present invention.

【図12】(a)本発明の第11の実施形態に係る燃焼
装置の側面を示す図である。 (b)エジェクタの配置構成を示す図である。
FIG. 12 (a) is a view showing a side surface of a combustion device according to an eleventh embodiment of the present invention. (B) It is a figure showing the arrangement composition of an ejector.

【図13】本発明の第12の実施形態に係る燃焼装置の
側面を示す図である。
FIG. 13 is a view showing a side surface of a combustion device according to a twelfth embodiment of the present invention.

【図14】本発明の第13の実施形態に係る燃焼装置の
側面を示す図である。
FIG. 14 is a view showing a side surface of a combustion device according to a thirteenth embodiment of the present invention.

【図15】本発明の第14の実施形態に係る燃焼装置の
側面を示す図である。
FIG. 15 is a view showing a side surface of a combustion device according to a fourteenth embodiment of the present invention.

【図16】本発明の第15の実施形態に係る燃焼装置の
側面を示す図である。
FIG. 16 is a view showing a side surface of a combustion device according to a fifteenth embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 燃焼装置 2 ボイラ火炉 3 集塵器 4 ボイラ排ガス誘引ファン 5 煙突 6 4方バルブ 7 押込ブロワ 8 バーナ部 9a,9b 切替式高温空気吹き出し部 10 燃焼室 10a 燃焼室の上流側の部分 10b 燃焼室の下流側の部分 11 酸素含有ガスを吹き込むノズル 12 液体燃料の噴射弁 13 点火プラグ 14 気体燃料ノズル 15 二重管状に形成された燃料吹込み部の外管 16 二重管状に形成された燃料吹込み部の内管 17 内管に設けられたスリット 18 スペーサー 19 スペーサーの駆動装置 20 加熱器 21 温度調節装置 22 温度計 23 流量調節弁 24 温度計 25 演算・制御器 26 流量調節計 27 流量調節計 28 冷却ジャケット 29 冷却ジャケットの外管 30 冷却ジャケットに酸素含有ガスを供給するノズル 31 冷却ジャケットの内側の燃焼室に設けられた開口 35 蓄熱体 40 バーナ部を取付ける装置の鉄皮 41 鉄皮に内張りされた耐火物 50 管状の火炎 60 酸素含有ガス用ノズル 61 液体燃料用ノズル 62 熱交換器 63 スリット幅調整治具 64 気体燃料用ノズル 65 酸素含有ガス用ノズル 66 パイロットバーナ 67 失火検知器 68 循環ガスの吹き出し口69 予蒸発室 70 配管 71,72 混合器 73 エジェクタ 75 排ガス配管 76 空気配管 77 切換バルブ 78 リセス 80 ヒーター 81 プラズマ発生装置 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Combustion apparatus 2 Boiler furnace 3 Dust collector 4 Boiler exhaust gas induction fan 5 Chimney 6 4-way valve 7 Push-in blower 8 Burner part 9a, 9b Switchable high-temperature air blowing part 10 Combustion chamber 10a Upstream part of combustion chamber 10b Combustion chamber Downstream part of the nozzle 11 nozzle for injecting oxygen-containing gas 12 injection valve for liquid fuel 13 spark plug 14 gas fuel nozzle 15 outer tube of fuel injection part formed in double tube 16 fuel injection formed in double tube Inner tube of the inset part 17 Slit provided in the inner tube 18 Spacer 19 Spacer driving device 20 Heater 21 Temperature controller 22 Thermometer 23 Flow control valve 24 Thermometer 25 Arithmetic / controller 26 Flow controller 27 Flow controller 28 cooling jacket 29 outer tube of cooling jacket 30 nozzle for supplying oxygen-containing gas to cooling jacket 31 Opening provided in the combustion chamber inside the cooling jacket 35 Heat storage unit 40 Steel shell of the device for attaching the burner 41 Refractory lined in steel shell 50 Tubular flame 60 Nozzle for oxygen-containing gas 61 Nozzle for liquid fuel 62 Heat Exchanger 63 Slit width adjusting jig 64 Gas gas nozzle 65 Oxygen-containing gas nozzle 66 Pilot burner 67 Misfire detector 68 Circulating gas outlet 69 Pre-evaporation chamber 70 Pipe 71, 72 Mixer 73 Ejector 75 Exhaust gas pipe 76 Air Piping 77 Switching valve 78 Recess 80 Heater 81 Plasma generator

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 秋山 俊一 東京都千代田区丸の内一丁目1番2号 日 本鋼管株式会社内 Fターム(参考) 3K065 TA01 TA06 TC03 TC10 TD04 TD05 TE02 TE04 TF02 TJ07 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuing on the front page (72) Inventor Shunichi Akiyama 1-2-2 Marunouchi, Chiyoda-ku, Tokyo F-term within Nihon Kokan Co., Ltd. 3K065 TA01 TA06 TC03 TC10 TD04 TD05 TE02 TE04 TF02 TJ07

Claims (11)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 一端が炉内に開放された管状の燃焼室を
有し、該燃焼室の周囲に、吹き込み方向が燃焼室の内壁
面のほぼ接線方向となるように、酸素含有ガスおよび燃
料を別々に、あるいは混合して吹込むノズルが設けられ
ているバーナ部と、該バーナ部開放端の近傍に高温空気
吹き出し部を有することを特徴とする燃焼装置。
An oxygen-containing gas and a fuel are provided around a periphery of the combustion chamber so that a blowing direction is substantially tangential to an inner wall surface of the combustion chamber. A burner section provided with a nozzle for blowing separately or mixed therein, and a high-temperature air blowing section near an open end of the burner section.
【請求項2】 前記酸素含有ガスおよび燃料を吹込むノ
ズルが、酸素含有ガス用、液体燃料用および気体燃料用
の複数のノズルからなる請求項1に記載の燃焼装置。
2. The combustion apparatus according to claim 1, wherein the nozzle for injecting the oxygen-containing gas and the fuel comprises a plurality of nozzles for an oxygen-containing gas, a liquid fuel, and a gas fuel.
【請求項3】 前記酸素含有ガスおよび燃料を吹込むノ
ズルの一方または双方に、ノズル絞り部の通路断面積を
調整できる手段を有する請求項1ないし2に記載の燃焼
装置。
3. The combustion apparatus according to claim 1, wherein one or both of the nozzles for injecting the oxygen-containing gas and the fuel have a means for adjusting a passage cross-sectional area of a nozzle throttle portion.
【請求項4】 前記バーナ部開放端と、高温空気吹き出
し部との間に、循環ガスの吹き出し口を有する請求項1
ないし3に記載の燃焼装置。
4. A circulating gas outlet is provided between the open end of the burner and the hot air outlet.
4. The combustion device according to any one of items 1 to 3.
【請求項5】 前記循環ガスを導入する配管の途中にエ
ジェクタを有する請求項1ないし4に記載の燃焼装置。
5. The combustion apparatus according to claim 1, further comprising an ejector in a pipe for introducing the circulating gas.
【請求項6】 前記燃料をバーナ部の燃焼室内に吹き込
む手前で該燃料をCOおよびH2 主体のガスに改質する
手段を有する請求項1ないし5に記載の燃焼装置。
6. The combustion apparatus according to claim 1, further comprising means for reforming the fuel into a gas mainly composed of CO and H 2 before blowing the fuel into a combustion chamber of a burner section.
【請求項7】 前記燃料をバーナ部の燃焼室内に吹き込
む手前で該燃料に、H2 あるいはH2 含有燃料を添加す
る手段を有する請求項1ないし6に記載の燃焼装置。
7. The combustion apparatus according to claim 1, further comprising means for adding H 2 or an H 2 -containing fuel to the fuel before the fuel is blown into the combustion chamber of the burner section.
【請求項8】 前記バーナ部燃焼室内にリセスまたは凸
部のどちらか一方あるいは両方を有する請求項1ないし
7に記載の燃焼装置。
8. The combustion apparatus according to claim 1, further comprising one or both of a recess and a projection in the burner section combustion chamber.
【請求項9】 前記バーナ部開放端部がノズル形状を有
する請求項1ないし8に記載の燃焼装置。
9. The combustion apparatus according to claim 1, wherein the open end of the burner has a nozzle shape.
【請求項10】 一端が炉内に開放された管状の燃焼室
を有し、該燃焼室の周囲に、吹き込み方向が燃焼室の内
壁面のほぼ接線方向となるように、酸素含有ガスおよび
燃料を別々に、あるいは混合して吹込むノズルが設けら
れているバーナ部で一次燃焼を行い、該バーナ部から排
出された一次燃焼ガスと、該バーナ部開放端の近傍に設
けられた高温空気吹き出し部から吹き出される高温空気
とで二次燃焼を行うことを特徴とする燃焼方法。
10. An oxygen-containing gas and a fuel having a tubular combustion chamber open at one end into a furnace so that a blowing direction is substantially tangential to an inner wall surface of the combustion chamber. Primary combustion is performed in a burner portion provided with a nozzle for separately or mixedly blowing, and primary combustion gas discharged from the burner portion and high-temperature air blowing provided near the open end of the burner portion Combustion method characterized by performing secondary combustion with high-temperature air blown from a part.
【請求項11】 前記燃料を、COおよびH2 主体のガ
スに改質した後、バーナ部燃焼室内に吹き込むことを特
徴とする請求項10に記載の燃焼方法。
11. The combustion method according to claim 10, wherein the fuel is reformed into a gas mainly composed of CO and H 2 and then blown into a burner section combustion chamber.
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