JP2001227702A - 倒立型ボイラ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 倒立型ボイラ装置において、火炉内の全面に
均等に付加空気を供給可能として、火炉内における空気
の拡散を促進することにより、未燃物を完全燃焼し、燃
焼を改善するとともに有害物質の排出を防止する。 【解決手段】 ボイラ本体の上部に燃料ノズル及び主空
気ノズルを備えたバーナ風箱を配置し、その下方に付加
空気ノズルを設け、ボイラ本体の最下部に燃焼ガス出口
を設けた倒立型ボイラ装置において、前記付加空気ノズ
ルは、空気の噴出態様の異なるものを前記ボイラ本体の
高さ方向に複数段設け、該付加空気ノズルのうち、上流
段の付加空気ノズルを火炉内の炉壁寄りの部位に付加空
気を噴出するように配置し、下流段の付加空気ノズルを
上流段の付加空気ノズルよりも中央寄りの部位に付加空
気を噴出するように配置したことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ボイラ本体の上部
に燃料ノズル及び主空気ノズルが設けられたバーナ風箱
を配置し、前記バーナ風箱の下方に付加空気供給用の付
加空気ノズルを設け、ボイラ本体の最下部に配置された
燃焼ガス出口から燃焼排ガスを排出するように構成され
た倒立型ボイラ装置における付加空気ノズルの配置構造
に関する。

【０００２】

【従来の技術】発電用等のボイラ装置においては、ボイ
ラ本体の上部に燃料ノズル及び主空気ノズルが設けられ
たバーナ風箱を配置し、前記バーナ風箱の下方に付加空
気供給用の付加空気ノズルを設け、ボイラ本体の最下部
に配置された燃焼ガス出口から燃焼排ガスを排出するよ
うに構成された倒立型ボイラ装置が採用されるようにな
ってきた。

【０００３】かかる倒立型ボイラ装置の一つとして、特
開平６−５０５０７号の発明がある。かかる発明におい
ては、ボイラ本体の上部に燃料ノズル及び主空気ノズル
が設けられたバーナ風箱を配置し、主燃焼用空気を前記
主空気ノズルから火炉内に吹き込み、前記燃料ノズルか
ら前記火炉内に噴射される燃料の燃焼に供して、該燃料
と主燃焼用空気とによる燃焼火炎が生成し燃焼をが継続
する。前記火炉内での燃焼においては、主燃焼用空気量
を燃料の理論燃焼空気量以下に設定して還元燃焼をせし
め、燃料の燃焼によって発生した窒素酸化物(以下ＮＯ
ｘという)を還元させ消滅せしめる。

【０００４】前記燃焼による燃焼排ガスあるいは燃焼火
炎は下方に流動し、バーナ風箱の下方に配置された付加
空気ノズルの位置で該付加空気ノズルから付加空気が投
入され、前記還元燃焼での残存可燃物及び中間生成物の
酸化が行なわれ、最下部の燃焼ガス出口までに燃焼を完
了する。かかる倒立型ボイラ装置にあっては、火炉にお
ける燃焼ガスの流れと逆方向に浮力が生じるので、還元
域及び酸化域の双方の領域においても燃焼ガスの滞留時
間が長くなり、ＮＯｘ及び未燃物の燃焼が十分になさ
れ、これらの量が低減される。また、かかる倒立型ボイ
ラ装置は、蒸気加熱器等の重量の大きい部材が下側に配
置されることから、ボイラ本体を吊り下げる装置が不要
となり、ボイラ装置の設置に要する鉄骨量が低減される
とともに設置作業も簡単となり、設置コストが低減され
るという利点を有する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、かかる
倒立型ボイラ装置にあっては、前記のような利点を備え
ている反面、次のような解決すべき問題点を有してい
る。即ち、図６〜７に示されるように、かかる倒立型ボ
イラ装置においては、付加空気ノズル２ａは、火炉１０
２の炉壁５の周方向に沿って等間隔に複数個（この例で
は４個）設けられ、該付加空気ノズル２ａから、還元燃
焼における残存可燃物及び中間生成物等の未燃物の量が
多い炉壁５寄りの部位に付加空気１２０ａを噴出せし
め、かかる部位における前記未燃物を燃焼せしめてい
る。

【０００６】しかしながら、かかる従来技術にあって
は、前記のように、付加空気ノズル２ａからの付加空気
１２０ａは炉壁５寄りの部位に方向づけて噴出されてい
るため、火炉１０２内の中央寄りの部位には供給され難
く、また、図６に示されるように、同図にＺにて示され
ている付加空気１２０ａの先端部近傍の炉内温度が還元
域１２１よりも低く、この部分の空気の密度が大きくな
るため、該付加空気１２０ａの先端部が下向きに垂れる
形態となって、空気の直進性が低下し、これらによって
前記中央寄りの部位に前記残存可燃物及び中間生成物等
の未燃物が残存することとなり、燃焼が悪化するととも
に前記未燃物による有害物質の排出をみる。

【０００７】本発明はかかる従来技術の課題に鑑み、倒
立型ボイラ装置において火炉内の全面に均等に付加空気
を供給可能として、火炉内における空気の拡散を促進す
ることにより、未燃物を完全燃焼し、燃焼を改善すると
ともに有害物質の排出を防止することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明はかかる課題を解
決するため、請求項１記載の発明として、ボイラ本体の
上部に配置されたバーナ風箱に設けられた燃料ノズル及
び主空気ノズルから、火炉内に燃料及び燃焼用空気を夫
々供給して理論空気量以下の還元雰囲気で燃焼させ、そ
の燃焼ガス中に前記バーナ風箱よりも下方に配置された
付加空気ノズルから付加空気を噴出させて残存可燃物を
燃焼せしめ、ボイラ本体の最下部に配置された燃焼ガス
出口から燃焼排ガスを排出するように構成された倒立型
ボイラ装置において、前記付加空気ノズルは、空気の噴
出態様の異なるものを前記ボイラ本体の高さ方向に複数
段設けたことを特徴とする倒立型ボイラ装置を提案す
る。

【０００９】請求項２記載の発明は、請求項１におい
て、前記複数段の付加空気ノズルのうち、少なくとも前
記バーナ風箱に最も近い上流段の付加空気ノズルは前記
火炉内の炉壁寄りの部位に付加空気を噴出するように配
置され、これに隣り合う燃焼排ガス流動方向下流段の付
加空気ノズルは前記上流段の付加空気ノズルよりも前記
火炉内の中央寄りの部位に付加空気を噴出するように配
置されてなることを特徴とする。

【００１０】請求項３記載の発明は、請求項１におい
て、前記複数段の付加空気ノズルは、前記火炉内の炉壁
寄りの部位に付加空気を噴出するように配置された上流
段側付加空気ノズルと、前記上流段側付加空気ノズルよ
りも前記火炉内の中央寄りの部位に付加空気を噴出する
ように配置された下流段側付加空気ノズルとを前記ボイ
ラ本体の高さ方向に交互に設置したことを特徴とする。

【００１１】請求項４記載の発明は、請求項１におい
て、前記複数段の付加空気ノズルは３段以上設置され、
前記バーナ風箱に最も近い上流段の付加空気ノズルが前
記火炉内の炉壁寄りの部位に付加空気を噴出するように
配置され、該上流段の付加空気ノズルから燃焼排ガス流
動方向下流段になるに従い該付加空気ノズルの付加空気
噴出方向が前記火炉内の中央寄りの部位になるように配
置されてなることを特徴とする。

【００１２】請求項５記載の発明は、請求項２におい
て、前記上流段の付加空気ノズルと下流段の付加空気ノ
ズルとの、ボイラ本体の高さ方向における付加空気の噴
出方向を異ならしめたことを特徴とする。

【００１３】かかる発明によれば、上流段の付加空気ノ
ズルから火炉内に噴出される付加空気は、火炉内の炉壁
寄りの部位に方向づけて噴出され、還元域に近く、かつ
炉壁寄りの部位における残存可燃物及び中間生成物等の
未燃物を酸化、燃焼せしめる。また、下流段の付加空気
ノズルからの付加空気は、火炉内の中央寄りに向けて噴
出されるため、上流段の付加空気ノズルによっては付加
空気が供給され難かった中央寄りの部位に、該下流段の
付加空気ノズルからの付加空気が供給され、中央寄りの
部位における未燃物を酸化、燃焼せしめる。

【００１４】従って、かかる発明によれば、上流段の付
加空気ノズルからの付加空気によって火炉内の、還元域
に近くかつ炉壁寄りの未燃物を酸化、燃焼せしめるとと
もに、下流段の付加空気ノズルからの付加空気によっ
て、上流段の付加空気ノズルによっては付加空気が供給
され難かった中央寄りの部位の前記未燃物を酸化、燃焼
せしめることができ、火炉内の全面に均等に付加空気
が供給されることとななって、該火炉内における空気の
拡散が促進され、前記未燃物の燃焼が促進され、燃焼が
改善されるとともに有害な未燃物の排出が防止される。

【００１５】また、請求項４記載の発明によれば、前記
付加空気ノズルを多段設け、該付加空気ノズルからの付
加空気の噴出方向を、バーナ風箱に近い上流側が炉壁寄
りになるようにし、下流側になるに従い徐々に中央寄り
に変向させて行くことにより、付加空気を炉壁寄りの部
位から中央部までくまなく供給することができ、均一な
燃焼が得られる。

【００１６】請求項６記載の発明は、請求項１におい
て、 前記付加空気ノズルからの付加空気の噴出流速
を、該付加空気ノズルが単段の場合における噴出流速の
１・１〜２・０倍に設定したことを特徴とする。

【００１７】かかる発明によれば、前記噴出流速ｖを従
来技術における単段の場合の値ｖ_０（ｖ_０＝６０ｍ／ｓ
程度）よりも大きくし、前記範囲ｖ／ｖ_０＝１・１〜２
・０のように設定することにより、火炉内における付加
空気の直進性が上昇し、該空気の貫徹力が上昇して、付
加空気の先端部が下向きに垂れる形態となるのが回避さ
れ、火炉内における空気の拡散がさらに促進される。

【００１８】請求項７記載の発明は、請求項１におい
て、 前記付加空気の噴出流速を、前記複数段の付加空
気ノズルの段毎に異なるように設定したことを特徴とす
る。かかる発明によれば、一方側の段の付加空気ノズル
により火炉内の炉壁寄りの部位に噴出される付加空気の
噴出流速と、他方側の段の付加空気ノズルにより中央寄
りの部位に噴出される付加空気の噴出流速とを、該付加
空気の貫徹力及び拡散力が最適になるように設定でき、
さらなる付加空気の均一な拡散が得られる。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、本発明を図に示した実施例
を用いて詳細に説明する。但し、この実施例に記載され
ている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置など
は特に特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれ
のみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎな
い。

【００２０】図１は本発明の実施形態における、第１実
施例に係る付加空気ノズルの平面配置図で、（Ａ）は図
２のＡ―Ａ矢視図、（Ｂ）は図２のＢ−Ｂ矢視図であ
る。図２は本発明が適用される倒立型ボイラ装置の全体
構成図である。図３は第１実施例の作用説明用平面図
で、（Ａ）は図２のＡ―Ａ矢視該略図、（Ｂ）は図２の
Ｂ−Ｂ矢視該略図である。図４は第２実施例に係るボイ
ラ本体の要部縦断面図である。図５は第２実施例に係る
付加空気ノズルの平面配置図で、（Ａ）は図４のＥ−Ｅ
矢視図、（Ｂ）は図４のＤ−Ｄ矢視図、Ｃは図４のＣ−
Ｃ矢視図である。また図８は、付加空気ノズルの実験結
果を示す線図である。

【００２１】本発明に係る倒立型ボイラ装置の全体構成
を示す図２において、１はボイラ本体で、最上部に火炉
１０２が設けられ、燃焼排ガスが該火炉１０２から下方
に流れて、最下部に設けられた燃焼ガス出口１３０から
排出されるように構成された倒立型のボイラ本体となっ
ている。４は前記ボイラ本体１の火炉１０２に対向して
設置されたバーナ風箱、３及び３ａは、該バーナ風箱４
内に縦方向に複数段かつ周方向に複数列夫々設けられた
燃料ノズル及び主空気ノズルである。

【００２２】１２５は前記燃料ノズル３に接続されて該
燃料ノズル３に燃料を供給するための燃料供給管であ
る。１１６は前記バーナ風箱４の主空気ノズル３ａに接
続される空気通路で、該空気通路１１６から分岐された
付加空気通路６が後述する付加空気ノズル２ａ、２ｂに
接続されている。１０７は前記ボイラ本体１下部の燃焼
ガス出口１３０に接続される排ガス通路、１０８は該排
ガス通路１０７に設置された蒸気加熱管、１０９はエコ
ノマイザ、１１０は脱硝装置、１１１は前記排ガス通路
を通る排ガス１２４により前記空気通路１１６に送られ
る燃焼用空気１１８を予熱する空気加熱器、１１２は集
塵器、１１４は煙突である。

【００２３】以上の基本構成は従来技術と同様である。
本発明は付加空気ノズル（２ａ、２ｂ）の配置態様の改
良に係るものである。

【００２４】即ち、前記ボイラ本体１の、前記バーナ風
箱４の下方部位つまり燃焼排ガス下流部位には２段の付
加空気ノズル、即ち上流側の付加空気ノズル２ａ及び下
流側の付加空気ノズル２ｂが炉壁５の周方向等間隔に夫
々４個（複数個であればよい）設置されており、前記ボ
イラ本体１内は、前記火炉１０２と該付加空気ノズル２
ａ、２ｂ設置部との間に還元燃焼を行う還元域１２１、
該付加空気ノズル２ａ、２ｂ設置部と前記燃焼ガス出口
１３０との間に酸化燃焼を行う酸化域１２２が夫々形成
される。１２９は前記燃料供給管１２５から分岐されて
前記付加空気ノズル２ａ、２ｂに接続される温調用燃料
供給管である。尚、該温調用燃料供給管１２９は必要に
応じて設けるものとする。

【００２５】前記付加空気ノズル２ａ、２ｂの平面配置
を示す図１において、前記バーナ風箱４に最も近い側に
ある上流段の付加空気ノズル２ａは、図１（Ａ）に示す
ように、前記火炉１０２内の炉壁５寄りの部位に付加空
気１２０を噴出するように配置され、また、これに隣り
合う燃焼排ガス流動方向下流段の付加空気ノズル２ｂ
は、図１（Ｂ）に示すように、前記上流段の付加空気ノ
ズル２ａよりも前記火炉１０２内の中央寄りの部位に付
加空気１２０を噴出するように配置されている。即ち、
図１において、前記上流段の付加空気ノズル２ａは、
（Ａ）のように、夫々の空気噴出方向線０２が直径Ｄ１
の円の接線方向となり、また前記下流段の付加空気ノズ
ル２ｂは、（Ｂ）のように、夫々の空気噴出方向線０２
が前記直径Ｄ１よりも小さい直径Ｄ２の円の接線方向と
なるように配置されている。

【００２６】また、前記付加空気ノズルは、前記火炉１
０２内の炉壁５寄りの部位に付加空気を噴出するように
配置された上流段の付加空気ノズル２ａと、前記火炉１
０２内の中央寄りの部位に付加空気を噴出するように配
置された下流段の付加空気ノズル２ｂとを、前記ボイラ
本体１の高さ方向に交互に設置する、つまり、図２のよ
うな、前記上流段の付加空気ノズル２ａと下流段の付加
空気ノズル２ｂとを１組として、これをボイラ本体１の
高さ方向に複数組設けることもできる。

【００２７】かかる構成からなる倒立型ボイラ装置の運
転時において、空気加熱器１１１にて排ガス１２４との
熱交換により昇温された燃焼用空気１１８は、主燃焼用
空気１１９と付加空気１２０とに分流され、主燃焼用空
気１１９はバーナ風箱４の主空気ノズル３ａへ、付加空
気１２０は付加空気通路６を通って前記付加空気ノズル
２ａ、２ｂへ送られる。前記主燃焼用空気１１９は主空
気ノズル３ａから前記火炉１０２内に吹き込まれ、前記
燃料ノズル３から火炉１０２内に噴射される燃料の燃焼
に供される。そして、図示しない着火源によって前記燃
料が着火し該燃料と主燃焼用空気１１９とによる燃焼火
炎が生成され、燃焼が継続される。

【００２８】前記火炉２内における燃焼時において、前
記燃焼火炎の燃焼継続に使用される主燃焼用空気１１９
の量は、通常、燃料ノズル３から投入される燃料の理論
燃焼空気量以下に設定される。その結果、前記付加空気
ノズル２ａ、２ｂよりも上流側の火炉２内には還元雰囲
気の還元域１２１が形成される。前記還元域１２１で
は、前記燃料の燃焼によって発生した窒素酸化物(以下
ＮＯｘという)が還元されて消滅し、代わってシアン、
アンモニア等の中間生成物が発生する。また、理論燃焼
空気量以下での燃焼であるため、投入された燃料の完全
燃焼は不可能であり、燃焼排ガス中には可燃物が残存す
る。尚、前記還元燃焼ゾーンにおける空気比は低い程、
前記ＮＯｘの還元効果は大きいが、前記のように、燃焼
排ガス中の残存可燃物の量が増大する。

【００２９】前記燃焼により燃焼排ガスあるいは燃焼火
炎は、燃焼を継続しながら下降し、前記２段の付加空気
ノズル２ａ、２ｂの位置で該付加空気ノズル２ａ及び２
ｂから付加空気１２０が投入され、前記残存可燃物及び
中間生成物の酸化が行なわれ、最下部の燃焼ガス出口１
３０までに燃焼を完了する。前記燃焼による排ガス１２
４前記は燃焼ガス出口１３０から蒸気加熱管１０８に送
られ、ここで該蒸気加熱管１０８の管内を流れる水と熱
交換して蒸気を発生させた後、エコノマイザ１０９、脱
硝装置１１０、空気加熱器１１１、集塵器１１２等を経
て、煙突１１４から大気中に放出される。

【００３０】前記のように、還元域１２１においては、
理論空気量以下の還元雰囲気で燃焼を行い、これにより
ＮＯｘの発生量が抑制される。そして、この燃焼ガスは
燃焼を継続しながら下降し、前記２段の付加空気ノズル
２ａ、２ｂの位置で該付加空気ノズル２ａ及び２ｂから
付加空気１２０ａ及び１２０ｂが投入され、前記還元域
１２１での燃焼による残存可燃物及び中間生成物の酸化
が行なわれる。

【００３１】かかる燃焼時において、前記バーナ風箱４
に最も近い側、つまり前記残存可燃物及び中間生成物の
量が多い還元域１２１寄りにある上流段の付加空気ノズ
ル２ａから火炉１０２内に噴出される付加空気１２０ａ
は、図３（Ａ）に示すように、火炉１０２内の炉壁５寄
りの部位に方向づけて噴出され、還元域１２１に近く、
かつ炉壁５寄りの前記残存可燃物及び中間生成物等を酸
化、燃焼せしめる。しかしながら、図３に示されるよう
に、前記上流段の付加空気ノズル２ａからの付加空気１
２０ａは炉壁５寄りの部位に方向づけているため、火炉
１０２内の中央寄りの部位には供給され難く、また、図
６に示されるように、付加空気１２０ａの先端部近傍の
炉内温度が前記還元域１２１よりも低くこの部分の空気
の密度が大きくなるため、該付加空気１２０ａの先端部
が下向きに垂れる形態となって、空気の直進性が低下
し、これらによって前記中央寄りの部位に前記残存可燃
物及び中間生成物等の未燃物が残存する。

【００３２】然るに，かかる実施例においては、前記上
流段の付加空気ノズル２ａの下流側に配置された下流段
の付加空気ノズル２ｂから前記火炉１０２内の中央寄り
の部位に付加空気１２０ｂが噴出せしめられる。即ち図
３（Ｂ）に示すように、該下流段の付加空気ノズル２ｂ
からの付加空気１２０ｂは火炉１０２内の中央寄りに向
けて噴出されるため、上流段の付加空気ノズル２ａによ
っては付加空気が供給され難かった中央寄りの部位に、
該下流段の付加空気ノズル２ｂからの付加空気１２０ｂ
が供給されることとなる。従って、前記上流段の付加空
気ノズル２ａからの付加空気１２０ａによって火炉１０
２内の、還元域１２１に近くかつ炉壁５寄りの前記未燃
物を酸化、燃焼せしめるとともに、前記下流段の付加空
気ノズル２ｂからの付加空気１２０ｂによって、上流段
の付加空気ノズル２ａによっては付加空気が供給され難
かった中央寄りの部位の前記未燃物を酸化、燃焼せしめ
ることができ、火炉１０２内の全面に均等に付加空気１
２０ が供給されることとななって、火炉１０２内にお
ける空気の拡散が促進され、前記未燃物の燃焼が促進さ
れる。

【００３３】ここで、本発明においては、前記付加空気
ノズル２ａ、２ｂからの付加空気１２０ａ、１２０ｂの
噴出流速を、該付加空気ノズル２が単段の場合における
噴出流速の１・１〜２・０倍に設定する。かかる噴出流
速の設定根拠は次のとおりである。即ち、従来技術に係
る付加空気ノズルが単段の場合における付加空気１２０
の噴出流速ｖは、６０ｍ／ｓ程度であるが、該噴出流速
ｖを大きくすると付加空気１２０の直進性が上昇し、前
記のような直進性の低下によって、付加空気１２０の先
端部が下向きに垂れて該付加空気１２０が火炉１０２内
全面に行き渡らなくなるのが回避される。しかしなが
ら、その一方で、該噴出流速ｖを大きくすると付加空気
ノズル２ａ、２ｂの圧力損失が増大する。

【００３４】そこで、発明者らは、かかるボイラー装置
を模した燃焼装置において、前記２段の付加空気ノズル
２ａ、２ｂを用いて燃焼実験を行い、前記噴出流速ｖを
変化させて燃焼状態及び前記付加空気ノズル２ａ、２ｂ
の圧力損失を計測した。その結果を図８に示す。図８に
示すように、前記未燃物の量Ｑは、前記噴出流速ｖを前
記単段の場合の値ｖ０＝６０ｍ／ｓから大きくするに従
って減少してｖ／ｖ_０＝１．１〜１．３程度で最小値と
なり、その値からやや平行線になった後増大に転じ，ま
た前記付加空気ノズル２ａ、２ｂの圧力損失は、前記噴
出流速ｖ増大とともに増大しｖ／ｖ_０＝２・０以上にな
ると圧力損失限界の許容値を超える。以上の結果より、
前記噴出流速ｖの許容範囲は、ｖ／ｖ_０＝１・１〜２・
０であり、最適範囲はｖ／ｖ_０＝１．１〜１．３とす
る。前記噴出流速ｖを従来技術における単段の場合の値
ｖ０＝６０ｍ／ｓよりも大きくし、前記範囲ｖ／ｖ_０＝
１・１〜２・０のように設定することにより、火炉１０
２内における付加空気１２０の直進性が上昇し該空気の
貫徹力が上昇して、前記のように付加空気１２０の先端
部が下向きに垂れる形態となるのが回避され、火炉１０
２内における空気の拡散がさらに促進される。

【００３５】尚、前記付加空気１２０の噴出流速ｖを前
記範囲ｖ／ｖ_０＝１・１〜２・０に設定し、前記２段の
付加空気ノズル２ａ、２ｂの噴出流速ｖを前記範囲内に
おいて前記２つの段で異なるように設定することもでき
る。このようにすれば、前記付加空気ノズル２ａにより
火炉１０２内の炉壁５寄りの部位に噴出される付加空気
１２０ａの噴出流速と、付加空気ノズル２ｂにより中央
寄りの部位に噴出される付加空気１２０ｂの噴出流速と
を、該付加空気の貫徹力及び拡散力が最適になるように
設定できる。

【００３６】図４〜５に示す第２実施例においては、図
４に示すように、前記付加空気ノズルは３段設けられて
おり、各段の付加空気ノズル２ａ、２ｃ、２ｂは、前記
第２実施例と同様に、炉壁５の周方向等間隔に夫々４個
（複数個であればよい）設置されている。そして、前記
上流段の付加空気ノズル２ａは、図５（Ａ）のように、
夫々の空気噴出方向線０２が直径Ｄ１の円の接線方向と
なり、また中間段の付加空気ノズル２ｃは、図５（Ｂ）
のように、夫々の空気噴出方向線０２が前記直径Ｄ１よ
りも小さい直径Ｄ３の円の接線方向となり、さらに前記
下流段の付加空気ノズル２ｂは、図５（Ｃ）のように、
夫々の空気噴出方向線０２が前記直径Ｄ３よりもさらに
小さい直径Ｄ２の円の接線方向となるように配置されて
いる。

【００３７】即ち、かかる第２実施例においては、前記
３段の付加空気ノズル２ａ、２ｃ、２ｂは、前記バーナ
風箱４に最も近い上流段の付加空気ノズル２ａが前記火
炉１０２内の炉壁５寄りの部位に付加空気１２０を噴出
するように配置され、該上流段の付加空気ノズル２ａか
ら燃焼排ガス流動方向下流段の付加空気ノズル２ｃ、２
ｂになるに従い該付加空気ノズル２ｃ、２ｂの付加空気
の空気噴出方向線０２が前記火炉１０２内の中央寄りの
部位になるように配置されている。尚、前記付加空気ノ
ズルを４段以上設けて、最上流段の付加空気ノズル２ａ
の空気噴出方向線０２を炉壁５寄りにし、下流段になる
に従い空気噴出方向線０２が中央寄りになるように設定
することもできる。

【００３８】かかる実施例によれば、前記付加空気ノズ
ルを多段設け、該付加空気ノズルからの付加空気１２０
の噴出方向を、前記バーナ風箱４に近い上流側が炉壁５
寄りになるようにし、下流側になるに従い徐々に中央寄
りに変向させて行くことにより、付加空気１２０を炉壁
５寄りの部位から中央部までくまなく供給することがで
き、均一な燃焼が得られる。

【００３９】

【発明の効果】以上記載の如く本発明によれば、上流段
の付加空気ノズルからの付加空気によって火炉内の、還
元域に近くかつ炉壁寄りの未燃物を酸化、燃焼せしめる
とともに、下流段の付加空気ノズルからの付加空気によ
って、上流段の付加空気ノズルによっては付加空気が供
給され難かった中央寄りの部位の前記未燃物を酸化、燃
焼せしめることができ、火炉内の全面に均等に付加空気
が供給されることとななって、該火炉内における空気の
拡散が促進され、未燃物の燃焼が促進され、燃焼が改善
されるとともに有害な未燃物の排出が防止される。

【００４０】特に請求項４のように構成すれば、前記付
加空気ノズルを多段設け、該付加空気ノズルからの付加
空気の噴出方向を、バーナ風箱に近い上流側が炉壁寄り
になるようにし、下流側になるに従い徐々に中央寄りに
変向させて行くことにより、付加空気を炉壁寄りの部位
から中央部までくまなく供給することができ、さらに均
一な燃焼が得られる。

【００４１】また、請求項６のように構成すれば、前記
噴出流速ｖを従来技術における単段の場合の値ｖ_０（ｖ
_０＝６０ｍ／ｓ程度）よりも大きくし、前記範囲ｖ／ｖ
_０＝１・１〜２・０のように設定することにより、火炉
内における付加空気の直進性が上昇し、該空気の貫徹力
が上昇して、付加空気の先端部が下向きに垂れる形態と
なるのが回避され、火炉内における空気の拡散がさらに
促進される。

【００４２】さらに請求項７のように構成すれば、一方
側の段の付加空気ノズルにより火炉内の炉壁寄りの部位
に噴出される付加空気の噴出流速と、他方側の段の付加
空気ノズルにより中央寄りの部位に噴出される付加空気
の噴出流速とを、該付加空気の貫徹力及び拡散力が最適
になるように設定でき、さらなる付加空気の均一な拡散
が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施形態における、第１実施例に係
る付加空気ノズルの平面配置図で、（Ａ）は図２のＡ―
Ａ矢視図、（Ｂ）は図２のＢ−Ｂ矢視図である。

【図２】 本発明が適用される倒立型ボイラ装置の全体
構成図である。

【図３】 第１実施例の作用説明用平面図で、（Ａ）は
図２のＡ―Ａ矢視該略図、（Ｂ）は図２のＢ−Ｂ矢視該
略図である。

【図４】 第２実施例に係るボイラ本体の要部縦断面図
である。

【図５】 第２実施例に係る付加空気ノズルの平面配置
図で、（Ａ）は図４のＥ−Ｅ矢視図、（Ｂ）は図４のＤ
−Ｄ矢視図、Ｃは図４のＣ−Ｃ矢視図である。

【図６】 従来技術を示す図４対応図である。

【図７】 従来技術を示す図３対応図である。

【図８】 付加空気ノズルの実験結果を示す線図であ
る。

【符号の説明】

１ ボイラ本体 ２ａ、２ｂ、２ｃ 付加空気ノズル ３ 燃料ノズル ３ａ 主空気ノズル ４ バーナ風箱 ４ａ 空気ノズル ５ 炉壁 ６ 付加空気通路 ８ 空気加熱器 １０２ 火炉 １０７ 排ガス通路 １０８ 蒸気加熱管 １１１ 空気加熱器 １１６ 空気通路 １１８ 燃焼用空気 １１９ 主燃焼用空気 １２０、１２０ａ、１２０ｂ 付加空気 １２１ 還元域 １２２ 酸化域 １２４ 排ガス １２５ 燃料供給管 １３０ 燃焼ガス出口

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 太田 英明 長崎市深堀町五丁目717番１号 三菱重工 業株式会社長崎研究所内 (72)発明者 山本 健次郎 東京都千代田区丸の内二丁目５番１号 三 菱重工業株式会社内 (72)発明者 菅沼 博 東京都千代田区丸の内二丁目５番１号 三 菱重工業株式会社内 (72)発明者 金巻 裕一 東京都千代田区丸の内二丁目５番１号 三 菱重工業株式会社内 (72)発明者 宮本 学 神戸市兵庫区和田崎町一丁目１番１号 三 菱重工業株式会社神戸造船所内 Ｆターム(参考） 3K065 TA04 TA06 TB01 TB02 TB08 TC01 TC10 TE04 TE08 TF02 TG02 TH01 TH02 TH12 TH17 TJ02 TJ06 TJ10 TM03 3K091 AA03 AA20 BB02 BB25 CC22 DD01 DD05 EC06 EC13

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ボイラ本体の上部に配置されたバーナ風
   箱に設けられた燃料ノズル及び主空気ノズルから、火炉
   内に燃料及び燃焼用空気を夫々供給して理論空気量以下
   の還元雰囲気で燃焼させ、その燃焼ガス中に前記バーナ
   風箱よりも下方に配置された付加空気ノズルから付加空
   気を噴出させて残存可燃物を燃焼せしめ、ボイラ本体の
   最下部に配置された燃焼ガス出口から燃焼排ガスを排出
   するように構成された倒立型ボイラ装置において、前記
   付加空気ノズルは、空気の噴出態様の異なるものを前記
   ボイラ本体の高さ方向に複数段設けたことを特徴とする
   倒立型ボイラ装置。
2. 【請求項２】 前記複数段の付加空気ノズルのうち、少
   なくとも前記バーナ風箱に最も近い上流段の付加空気ノ
   ズルは前記火炉内の炉壁寄りの部位に付加空気を噴出す
   るように配置され、これに隣り合う燃焼排ガス流動方向
   下流段の付加空気ノズルは前記上流段の付加空気ノズル
   よりも前記火炉内の中央寄りの部位に付加空気を噴出す
   るように配置されてなることを特徴とする請求項１記載
   の倒立型ボイラ装置。
3. 【請求項３】 前記複数段の付加空気ノズルは、前記
   火炉内の炉壁寄りの部位に付加空気を噴出するように配
   置された上流段側付加空気ノズルと、前記上流段側付加
   空気ノズルよりも前記火炉内の中央寄りの部位に付加空
   気を噴出するように配置された下流段側付加空気ノズル
   とを前記ボイラ本体の高さ方向に交互に設置したことを
   特徴とする請求項１記載の倒立型ボイラ装置。
4. 【請求項４】 前記複数段の付加空気ノズルは３段以
   上設置され、前記バーナ風箱に最も近い上流段の付加空
   気ノズルが前記火炉内の炉壁寄りの部位に付加空気を噴
   出するように配置され、該上流段の付加空気ノズルから
   燃焼排ガス流動方向下流段になるに従い該付加空気ノズ
   ルの付加空気噴出方向が前記火炉内の中央寄りの部位に
   なるように配置されてなることを特徴とする請求項１記
   載の倒立型ボイラ装置。
5. 【請求項５】 前記上流段の付加空気ノズルと下流段の
   付加空気ノズルとの、ボイラ本体の高さ方向における付
   加空気の噴出方向を異ならしめたことを特徴とする請求
   項２記載の倒立型ボイラ装置。
6. 【請求項６】 前記付加空気ノズルからの付加空気の噴
   出流速を、該付加空気ノズルが単段の場合における噴出
   流速の１・１〜２・０倍に設定したことを特徴とする請
   求項１記載の倒立型ボイラ装置。
7. 【請求項７】 前記付加空気の噴出流速を、前記複数段
   の付加空気ノズルの段毎に異なるように設定したことを
   特徴とする請求項１記載の倒立型ボイラ装置。