JP2002250505A - 燃焼装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ターンダウンを大きくすると共に低ＮＯｘ化
を図りながらも、燃焼量調節範囲の全域にわたって安定
燃焼させることができ、且つ、コンパクト化を図り得る
燃焼装置を提供する。 【解決手段】 酸素を含有する排ガスを一次燃焼のため
の一次排ガスＥ１として吐出する一次排ガス吐出口１、
及び、排ガスを二次燃焼のための二次排ガスＥ２として
吐出する二次排ガス吐出口２が、その二次排ガス吐出口
２からの二次排ガス吐出方向に沿う二次排ガス吐出方向
視において、一次排ガス吐出口１を二次排ガス吐出口２
の外周を囲む環状に位置させる状態で設けられ、一次排
ガス吐出口１にて吐出された一次排ガスＥ１に対して、
燃料ガス噴出部３から燃料ガスＧを噴出して、二次排ガ
ス吐出方向に沿う火炎Ｆを形成するように構成され、且
つ、二次排ガスＥ２が火炎Ｆの二次燃焼域Ｚ２に供給さ
れるように構成されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、酸素を含有する排
ガスにて燃料ガスを燃焼させる燃焼装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】かかる燃焼装置は、酸素を含有する状態
で排ガス発生源から排出される排ガスを受け入れて、受
け入れた排ガスにて燃料ガスを燃焼させるものであり、
その燃焼熱を用いて、例えば、ボイラ等の加熱対象部を
加熱するのに用いられることになる。酸素を含む排ガス
としては、例えば、ガスタービン、ガスエンジン等の燃
焼式原動機 （排ガス発生源に相当する）から排出され
る燃焼排ガス、塗装処理装置等の各種処理装置（排ガス
発生源に相当する）から排出される臭気性排ガス等があ
り、排ガスが燃焼排ガスの場合は、コージェネレーショ
ンシステムの熱効率を向上させるために、燃焼装置を用
いて燃焼排ガスを追焚し、排ガスが臭気性排ガスの場合
は、燃焼装置を用いて臭気性排ガスを脱臭することにな
る。ところで、このような燃焼装置は、加熱対象部の熱
負荷の変動に応じて燃焼量を幅広く調節するのが、熱効
率向上の上で好ましく、又、排ガス発生源から排出され
る排ガスを全量受け入れる必要がある。そして、一般的
には、通常は、排ガス発生源からは、燃焼装置における
最大燃焼量での燃焼を賄えるだけの量の排ガスが排出さ
れるものである。そこで、排ガス発生源から排出される
排ガスを全量受け入れる状態で、燃焼装置を燃焼させる
には、燃焼量の小さいときには、受け入れた排ガスのう
ち、燃焼量に応じた少量だけが火炎に供給され、燃焼量
が大きくなるほど、受け入れた排ガスのうち、火炎に供
給される量が燃焼量に応じて増加されるようにすること
が要求されることになる。ちなみに、その際には、ＮＯ
ｘ発生量を少なくすることも要求される。

【０００３】これらの要求を満足するために、従来で
は、図８に示すように、前記排ガスを一次燃焼のための
一次排ガスＥ１として吐出する一次排ガス吐出口３１の
周囲に、前記排ガスを二次燃焼のための二次排ガスＥ２
として吐出する環状の二次排ガス吐出口３２を、一次排
ガス吐出口３１からの一次排ガス吐出方向において、一
次排ガス吐出口３１と同位置に位置させ、且つ、一次排
ガス吐出口３１と所定の間隔を隔てて設け、一次排ガス
吐出口３１の中心（即ち、環状の二次排ガス吐出口３２
の環状の中心部に相当する）にバーナノズル３３を設
け、そのバーナノズル３３に、燃料ガスＧを前記一次排
ガス吐出方向に対して二次排ガス吐出口３２の側に傾斜
する斜め前方に噴出する燃料ガス噴出孔（図示せず）の
複数を、一次排ガス吐出方向に沿う一次排ガス吐出方向
視において環状に並べて形成した燃焼装置が提案されて
いる（例えば、特開平９−７２５０４号公報参照）。

【０００４】そして、この従来の燃焼装置では、燃焼量
が小さいときは、図８の（ロ）に示すように、二次排ガ
ス吐出口３２の前方にまで延びない小さい火炎Ｆが形成
されて、バーナノズル３３から噴出される燃料ガスＧを
燃焼が、主として一次排ガス吐出口３１から吐出される
一次排ガスＥ１にて行われ、一方、燃焼量が大きいとき
は、図８の（イ）に示すように、二次排ガス吐出口３２
の前方にまで延びる大きい火炎Ｆが形成されて、バーナ
ノズル３３から噴出される燃料ガスＧの燃焼が、一次排
ガス吐出口３１から吐出される一次排ガスＥ１及び二次
排ガス吐出口３２から吐出される二次排ガスＥ２にて行
われるようにして、燃焼量の調節範囲を広くしようとす
るものである。

【０００５】つまり、火炎Ｆが形成される火炎形成方向
に沿って、その火炎形成方向と交差する方向に排ガスを
吐出する一次排ガス吐出口３１及び二次排ガス吐出口３
２を間隔を隔てて位置させて、一次排ガス吐出口３１か
ら吐出される一次排ガスＥ１にて、バーナノズル３３か
ら噴出される燃料ガスＧを一次燃焼させ、その一次燃焼
にて形成される火炎の二次燃焼域に対して、二次排ガス
吐出口３２から二次排ガスＥ２を吐出するものである。
そして、燃焼量が大きいときには、ＮＯｘ発生量が多く
なる虞があるので、バーナノズル３３から噴出される燃
料ガスＧを、一次排ガスＥ１にて酸素不足状態で一次燃
焼させると共に、その一次燃焼にて形成される火炎の二
次燃焼域に対して、二次排ガス吐出口３２から二次排ガ
スＥ２を吐出して、二次燃焼させることにより、所謂、
二段燃焼を行わせて、緩慢に燃焼させることにより、火
炎温度を低下させて、ＮＯｘ発生量の低減を図ってい
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
燃焼装置では、火炎形成方向に沿って、その火炎形成方
向と交差する方向に排ガスを吐出する一次排ガス吐出口
及び二次排ガス吐出口を間隔を隔てて位置させる構成と
なっていることから、以下に説明する如き問題があっ
た。即ち、一次燃焼を安定して行わせて、その一次燃焼
による火炎にて保炎作用させる必要があることから、一
次排ガス吐出口は、バーナノズルに近づけて位置させる
こととなり、燃焼が主として一次排ガスにて行われる小
燃焼量のときは、安定燃焼させることができるが、更
に、大燃焼量のときにも安定燃焼させるようにするに
は、大燃焼量のときは火炎の長さが長くなるので、火炎
が長くなっても必要な量の二次排ガスを供給するために
は、二次排ガス吐出方向に直交する方向での一次排ガス
吐出口と二次排ガス吐出口との間隔を広くする必要があ
り、その結果、燃焼装置が大型化するという問題が生じ
ることになる。又、そのように、大燃焼量のときにも安
定燃焼させるべく、二次排ガス吐出方向に直交する方向
での一次排ガス吐出口と二次排ガス吐出口との間隔を広
くすると、以下に説明するように、小燃焼量と大燃焼量
との間の中間燃焼量のときは燃焼が不安定となるという
問題も生じることになる。即ち、燃焼量を小燃焼量から
増加させていくと、火炎Ｆは、図８の（ロ）に示す状態
から延びていくが、一次排ガス吐出口３１の前方を越え
て、二次排ガス吐出口３２の前方に達するまでの間は、
二次排ガスＥ２との接触がなく、二次排ガス吐出口３２
の前方に達した途端に、二次排ガスＥ２と接触するの
で、その間の中間燃焼量の状態においては、燃焼が不安
定となるのである。ちなみに、一次排ガス吐出口と二次
排ガス吐出口との間に、別の排ガス吐出口を設けて、そ
の別の排ガス吐出口から、排ガスを火炎形成方向と交差
する方向に吐出するようにして、中間燃焼量のときにも
安定燃焼させるようにすることが想定されるが、この場
合でも、燃焼装置が大型化するという問題は、残された
ままである。

【０００７】又、燃焼装置が大型化するという問題を解
消すべく、二次排ガス吐出方向に直交する方向での一次
排ガス吐出口と二次排ガス吐出口との間隔を狭くする
と、燃焼量調節範囲の全域にわたって安定燃焼させるに
は、燃焼量調節範囲を狭くせざるを得ず、ターンダウン
比を大きくするという要求を満たせるものではない。

【０００８】本発明は、かかる実情に鑑みてなされたも
のであり、その目的は、ターンダウンを大きくすると共
に低ＮＯｘ化を図りながらも、燃焼量調節範囲の全域に
わたって安定燃焼させることができ、且つ、コンパクト
化を図り得る燃焼装置を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】〔請求項１記載の発明〕
請求項１に記載の特徴構成は、前記排ガスを一次燃焼の
ための一次排ガスとして吐出する一次排ガス吐出口、及
び、前記排ガスを二次燃焼のための二次排ガスとして吐
出する二次排ガス吐出口が、その二次排ガス吐出口から
の二次排ガス吐出方向に沿う二次排ガス吐出方向視にお
いて、前記一次排ガス吐出口を前記二次排ガス吐出口の
外周を囲む環状に位置させる状態で設けられ、前記一次
排ガス吐出口にて吐出された一次排ガスに対して、燃料
ガス噴出部から前記燃料ガスを噴出して、前記二次排ガ
ス吐出方向に沿う火炎を形成するように構成され、且
つ、前記二次排ガスが前記火炎の二次燃焼域に供給され
るように構成されていることにある。請求項１に記載の
特徴構成によれば、燃料ガス噴出部から噴出される燃料
ガスと、一次排ガス吐出口から吐出される一次排ガスに
より、火炎が、二次排ガス吐出口から吐出される二次排
ガスの外周部に、その二次排ガス吐出口からの二次排ガ
ス吐出方向に沿って形成され、二次排ガスは、燃料ガス
噴出部からの燃料ガスが一次排ガス吐出口からの一次排
ガスにより燃焼する一次燃焼域には供給されずに、その
一次燃焼域にて形成される火炎の二次燃焼域に供給され
るので、最小燃焼量から最大燃焼量にわたる燃焼量調節
範囲の全域にわたって、安定して燃焼する。つまり、燃
料ガス噴出部からの燃料ガスは、一次燃焼域において、
二次排ガスが供給されることが無い状態で、一次排ガス
吐出口からの一次排ガスにより安定燃焼する。又、一次
燃焼により、火炎が、二次排ガス吐出口から吐出される
二次排ガスの外周部に、その二次排ガス吐出口からの二
次排ガス吐出方向に沿って形成されることから、燃焼量
に応じて火炎の長さが変化するものの、火炎の長さが変
化しても、火炎の横を、その火炎の形成方向に沿って二
次排ガスが流れているので、その二次排ガスの流れによ
って、火炎に対して、燃焼量に応じた量の二次排ガスが
供給される。説明を加えると、一次燃焼域で形成される
火炎の二次燃焼域の範囲は、燃焼量に応じて変化するも
のの、二次燃焼域は、二次排ガス吐出口から吐出される
二次排ガスに沿うように存在して、その二次燃焼域の範
囲は、燃焼量の変化に伴って、二次排ガス吐出口からの
二次排ガス吐出方向に沿う方向に伸び縮みするように変
化することとなって、二次燃焼域の範囲が変化しても、
その二次燃焼域の横を、二次燃焼域の範囲が変化する方
向に沿って、二次排ガスが流れるので、二次燃焼域には
燃焼量に応じて過不足なく二次排ガスが供給されるので
ある。もって、燃焼量が小さいときは、燃料ガス噴出部
から噴出される燃料ガスの燃焼は、主として一次排ガス
による一次燃焼にて行われて、排ガスが過剰となること
なく安定して行われ、燃焼量が、燃焼が主として一次燃
焼にて行われる状態に相当する燃焼量よりも大きくなる
と、燃料ガス噴出部から噴出される燃料ガスの燃焼は、
一次燃焼による安定した火炎にて保炎されながら、二次
燃焼域には燃焼量に応じて過不足なく二次排ガスが供給
される状態で行われて、安定して行われるので、燃焼量
調節範囲の全域にわたって、安定して燃焼させることが
できるのである。その際には、燃料ガス噴出部から噴出
される燃料ガスを、一次排ガスにて酸素不足状態で一次
燃焼させると共に、その一次燃焼にて形成される火炎の
二次燃焼域に対して、二次排ガス吐出口から二次排ガス
を吐出して、二次燃焼させることにより、所謂、二段燃
焼を行わせて、緩慢に燃焼させることにより、火炎温度
を低下させて、ＮＯｘ発生量の低減を図ることができ
る。そして、二次排ガス吐出口は、一次燃焼にて形成さ
れる火炎の横に、その火炎の形成方向に沿って二次排ガ
スを吐出するように構成してあるので、一次燃焼域には
二次排ガスを供給しないようにし、且つ、燃焼量に応じ
て火炎の長さが変化しても、火炎に対して必要な量の二
次排ガスを供給できるようにしながらも、二次排ガス吐
出方向に直交する方向での一次排ガス吐出口と二次排ガ
ス吐出口との間隔を狭くすることができて、コンパクト
化を図ることができる。従って、ターンダウンを大きく
すると共に低ＮＯｘ化を図りながらも、燃焼量調節範囲
の全域にわたって安定燃焼させることができ、且つ、コ
ンパクト化を図り得る燃焼装置を提供することができる
ようになった。

【００１０】〔請求項２記載の発明〕請求項２に記載の
特徴構成は、前記二次排ガス吐出口が、前記燃料ガス噴
出部から噴出される燃料ガスと前記一次排ガス吐出口か
ら吐出される一次排ガスとの混合域よりも、前記二次排
ガス吐出方向において下流側に位置されていることにあ
る。請求項２に記載の特徴構成によれば、二次排ガス吐
出口が、燃料ガス噴出部から噴出される燃料ガスと一次
排ガス吐出口から吐出される一次排ガスとの混合域より
も、二次排ガス吐出方向において下流側に位置されてい
るので、二次排ガスを一次燃焼域に供給しない状態で二
次燃焼域に供給するようにするにあたって、二次排ガス
吐出口が、二次排ガス吐出方向において前記混合域より
も上流側に位置されている場合、あるいは、二次排ガス
吐出方向において前記混合域と同位置に位置されている
場合に比べて、二次排ガス吐出方向に直交する方向での
一次排ガス吐出口と二次排ガス吐出口との間隔を狭くす
ることができる。つまり、上述の請求項１に記載の特徴
構成によれば、二次排ガス吐出方向に直交する方向での
一次排ガス吐出口と二次排ガス吐出口との間隔を狭くす
ることができるものの、一方では、二次排ガスを一次燃
焼域に供給しない状態で二次燃焼域に供給するようにす
るにあたっては、二次排ガス吐出方向に直交する方向に
おいて一次排ガス吐出口と二次排ガス吐出口との間隔を
広くする方が有利となるが、上述の請求項１に記載の特
徴構成に合わせて、本請求項２に記載の特徴構成を実施
して、二次排ガス吐出口を二次排ガス吐出方向において
前記混合域よりも下流側に位置させることにより、二次
排ガス吐出方向に直交する方向において一次排ガス吐出
口と二次排ガス吐出口との間隔を狭くしても、二次排ガ
スが一次燃焼域に供給されるのを抑制することができる
ので、二次排ガス吐出方向に直交する方向において一次
排ガス吐出口と二次排ガス吐出口との間隔を開けるにし
ても、その間隔を狭くすることができるのである。従っ
て、二次排ガス吐出方向に直交する方向での一次排ガス
吐出口と二次排ガス吐出口との間隔を一層狭くしても、
燃焼量調節範囲の全域にわたって安定燃焼させることが
できるので、燃焼装置を一層コンパクト化する上で好ま
しい具体構成を提供することができる。

【００１１】〔請求項３記載の発明〕請求項３に記載の
特徴構成は、前記燃料ガス噴出部が、前記一次排ガス吐
出口の一次排ガス吐出方向と交差する方向に向けて前記
燃料ガスを噴出するように構成されていることにある。
請求項３に記載の特徴構成によれば、燃料ガス噴出部か
ら、燃料ガスが、一次排ガス吐出口の一次排ガス吐出方
向と交差する方向に向けて噴出されることから、燃料ガ
スと一次排ガスとの混合状態が良好になって、一次燃焼
をより安定して行わせることができる。従って、一次燃
焼をより安定して行わせることができて、そのように安
定して行われる一次燃焼の保炎作用により、燃焼量調節
範囲を一層広くしながらも燃焼量調節範囲の全域にわた
って二次燃焼も安定して行わせて、全体として安定燃焼
させることができることとなり、もって、ターンダウン
をより大きくする上で好ましい具体構成を提供すること
ができる。

【００１２】〔請求項４記載の発明〕請求項４に記載の
特徴構成は、前記一次排ガスを通流させる一次排ガス流
路が、前記二次排ガス吐出方向視において、前記二次排
ガス吐出口の外周を囲む環状に設けられ、その一次排ガ
ス流路内に、前記一次排ガス吐出口を形成するための切
り欠き又は開口を備えて環状に形成された吐出口形成体
が嵌め込まれていることにある。請求項４に記載の特徴
構成によれば、一次排ガス吐出口から吐出される一次排
ガス吐出流により、吐出口形成板の前方空間における一
次排ガス吐出流の周囲に、負圧域が形成されることか
ら、燃料ガス噴出部から噴出された燃料ガスの一部が、
前記負圧域の誘引作用によって、吐出口形成板の側に誘
引されて、その誘引燃料ガスが一次排ガス吐出口から吐
出された一次排ガスに混合されて、吐出口形成板の近傍
から一次燃焼が始まるので、燃料ガスは、吐出口形成板
にて保炎される状態で、安定的に燃焼する。従って、一
次燃焼をより安定して行わせることができて、そのよう
に安定して行われる一次燃焼の保炎作用により、燃焼量
調節範囲を一層広くしながらも燃焼量調節範囲の全域に
わたって二次燃焼も安定して行わせて、全体として安定
燃焼させることができることとなり、もって、ターンダ
ウンをより大きくする上で好ましい具体構成を提供する
ことができる。

【００１３】〔請求項５の発明〕請求項５に記載の特徴
構成は、径が互いに異なる直円筒状の外筒、中間筒及び
内筒が、同軸状で且つ軸心方向に重複した状態で設けら
れ、前記内筒の先端が前記二次排ガス吐出口に構成され
て、その内筒の内部が、前記二次排ガスを通流させる二
次排ガス流路に構成され、前記燃料ガス噴出部に前記燃
料ガスを導く燃料ガス流路が、前記中間筒と前記内筒と
の間に環状に形成され、前記一次排ガス吐出口に前記一
次排ガスを導く一次排ガス流路が、前記外筒と前記中間
筒との間に環状に形成され、前記燃料ガスが供給される
燃料ガス室が、前記燃料ガス流路の上流側箇所におい
て、その燃料ガス流路の環状方向の全周にわたって連通
する状態で、設けられていることにある。請求項５に記
載の特徴構成によれば、二次排ガス吐出方向視におい
て、燃料ガス流路が、二次排ガス流路の外周を囲む環状
に設けられ、一次排ガス流路が、燃料ガス流路の外周を
囲む環状に設けられる。そして、燃料ガス室に供給され
た燃料ガスは、燃料ガス流路の上流側箇所から、流路横
断形状が環状の燃料ガス流路の環状方向の全周にわたっ
て燃料ガス流路に流入し、燃料ガス流路を通流して燃料
ガス噴出部から噴出され、一次排ガスは、一次排ガス流
路を通流して、一次排ガス吐出口から吐出され、二次排
ガスは、二次排ガス流路を通流して、二次排ガス吐出口
から吐出される。そして、請求項１記載の発明と同様
に、燃料ガス噴出部から噴出される燃料ガスと、一次排
ガス吐出口から吐出される一次排ガスにより、火炎が、
二次排ガス吐出口から吐出される二次排ガスの外周部
に、その二次排ガス吐出口からの二次排ガス吐出方向に
沿って形成され、二次排ガスは、燃料ガス噴出部からの
燃料ガスが一次排ガス吐出口からの一次排ガスにより燃
焼する一次燃焼域には供給されずに、その一次燃焼域に
て形成される火炎の二次燃焼域に供給されるので、最小
燃焼量から最大燃焼量にわたる燃焼量調節範囲の全域に
わたって、安定して燃焼する。つまり、燃料ガス流路
は、流路横断形状が環状で、且つ、流路横断面積が軸心
方向に一定になるように形成され、そのような燃料ガス
流路に対して、燃料ガスが、燃料ガス室にて整圧化され
た後、燃料ガス流路の環状方向の全周にわたって均等に
供給されることから、燃料ガスは、流路横断形状が環状
の燃料ガス流路を、その環状方向の全周にわたって均等
に通流するので、燃料ガス流路の流路長を短くしながら
も、燃料ガスを、燃料ガス噴出部から、燃料ガス流路の
環状方向に沿う方向の全周にわたって均等に噴出させる
ようにすることができる。又、一次排ガス流路は、流路
横断形状が環状で、且つ、流路横断面積が軸心方向に一
定になるように形成されて、一次排ガスは、そのような
流路横断形状が環状の一次排ガス流路を、その環状方向
の全周にわたって均等に通流するので、一次排ガス流路
の流路長を短くしながらも、一次排ガスを、一次排ガス
吐出口から、一次排ガス流路の環状方向に沿う方向の全
周にわたって均等に吐出させるようにすることができ
る。もって、燃料ガス流路、一次排ガス流路及び二次排
ガス流路夫々の流路長を短くしながらも、一次燃焼を、
二次吐出口の外周部にて、その全周にわたって均等に行
わせると共に、その一次燃焼にて形成される火炎に対し
て、二次吐出口から均等に二次排ガスを供給させるよう
にして、全体として、二次吐出口の外周部に沿う方向の
全周にわたって均等に燃焼させることができる。ちなみ
に、燃料ガス室を設けずに、燃料ガスを直接、流路横断
形状が環状の燃料ガス流路に供給するように構成する場
合は、燃料ガス流路の環状方向において、燃料ガスの流
動状態にバラツキが生じ易いので、燃料ガスを、燃料ガ
ス噴出部から、燃料ガス流路の環状方向に沿う方向の全
周にわたって均等に噴出させるようにするには、燃料ガ
ス流路の流路長を長くして、燃料ガスの流動状態のバラ
ツキを抑制する必要があり、燃焼装置における二次排ガ
ス吐出方向に沿う方向での長さが長くなるという欠点が
ある。従って、二次排ガス吐出方向に直交する方向での
長さと共に、二次排ガス吐出方向に沿う方向での長さも
短くして、コンパクト化を一段と図る上で好ましい具体
構成を提供することができる。

【００１４】〔請求項６の発明〕請求項６に記載の特徴
構成は、前記燃料ガスを前記燃料ガス室に導入する燃料
ガス導入路が、前記中間筒の軸心と同軸状に設けられて
いることにある。請求項６に記載の特徴構成によれば、
燃料ガスは、燃料ガス導入路を通じて、燃料ガス室にお
いて中間筒の軸心に対応する位置から、燃料ガス室に導
入されることから、燃料ガスは、燃料ガス室内におい
て、流路横断形状が環状の燃料ガス流路の環状方向に沿
う方向の全周にわたって均等に分散するので、燃料ガス
室の容積を小さくしながらも、燃料ガスを、流路横断形
状が環状の燃料ガス流路に対して、その環状方向の全周
にわたって均等に供給されるようにすることができる。
ちなみに、燃料ガス導入路を中間筒の軸心からずらした
状態で設ける場合は、燃料ガス室内において、燃料ガス
の整圧化を促進させるには、燃料ガス室の容積を大きく
する必要がある。従って、コンパクト化を図るべく燃料
ガス室を設けるにしても、その燃料ガス室を小型化する
ことができるので、コンパクト化を一段と図る上で好ま
しい具体構成を提供することができる。

【００１５】〔請求項７の発明〕請求項７に記載の特徴
構成は、前記一次排ガス流路と前記二次排ガス流路とが
連通するように構成され、前記排ガスが、前記一次排ガ
ス流路と前記二次排ガス流路のうちのいずれか一方に対
して供給されるように構成されていることにある。請求
項７に記載の特徴構成によれば、一次排ガス流路及び二
次排ガス流路のうちのいずれか一方に供給された排ガス
は、一次排ガス流路を一次排ガスとして通流し、並び
に、二次排ガス流路を二次排ガスとして通流する。従っ
て、排ガス供給構成を簡略化して、燃焼装置の構成を簡
略化する上で好ましい具体構成を提供することができ
る。

【００１６】〔請求項８記載の発明〕請求項８に記載の
特徴構成は、前記排ガスを前記一次排ガス吐出口と前記
二次排ガス吐出口とに分配供給する分配比を調節する分
配比調節手段が設けられていることにある。請求項８に
記載の特徴構成によれば、分配比調節手段により、燃焼
量が小さいときは燃焼量が大きいときよりも、一次排ガ
ス吐出口への分配供給量が少なくなるように、分配比を
調節することにより、燃焼量調節範囲の下限を一層小さ
くしても、燃焼量が小さいときに、一次排ガス量が過剰
となることなく、安定して燃焼させることができる。従
って、燃焼量調節範囲の下限を一層小さくして燃焼量調
節範囲を一層広くしながらも、燃焼量調節範囲の全域に
わたって安定燃焼させることができるので、ターンダウ
ンをより大きくする上で好ましい具体構成を提供するこ
とができる。

【００１７】〔請求項９記載の発明〕請求項９に記載の
特徴構成は、前記二次排ガス吐出口が円形に形成され、
その二次排ガス吐出口が、その口径に相当する距離以
上、前記二次排ガス吐出方向下流側に前記燃料ガス噴出
部から隔たって位置され、前記一次排ガス吐出口が、前
記二次排ガス吐出方向視にて、前記二次排ガス吐出口に
隣接して設けられていることにある。請求項９に記載の
特徴構成によれば、二次排ガス吐出口が、その口径に相
当する距離以上、二次排ガス吐出方向下流側に燃料ガス
噴出部から隔たって位置されていることから、二次排ガ
ス吐出方向視にて、一次排ガス吐出口が二次排ガス吐出
口に隣接するように、二次排ガス吐出方向に直交する方
向での一次排ガス吐出口と二次排ガス吐出口との間隔を
狭くしても、二次排ガスが一次燃焼域に供給されないよ
うにすることができる。つまり、二次排ガス吐出口から
吐出された二次排ガスは拡散するものの、二次排ガス吐
出口を、その口径に相当する距離以上、二次排ガス吐出
方向下流側に燃料ガス噴出部から隔たって位置させるこ
とにより、二次排ガス吐出方向視にて、一次排ガス吐出
口が二次排ガス吐出口に隣接する状態にまで、二次排ガ
ス吐出方向に直交する方向での一次排ガス吐出口と二次
排ガス吐出口との間隔を狭くしても、二次排ガスが一次
燃焼域に供給されないようにすることができるのであ
る。従って、二次排ガス吐出方向に直交する方向での一
次排ガス吐出口と二次排ガス吐出口との間隔を可及的に
狭くしても、燃焼量調節範囲の全域にわたって安定燃焼
させることができるので、燃焼装置をできるだけコンパ
クトにする上で好ましい具体構成を提供することができ
る。

【００１８】

【発明の実施の形態】〔第１実施形態〕以下、本発明を
貫流ボイラの燃焼装置に適用した場合の第１実施形態を
説明する。図１に示すように、貫流ボイラは、缶体２１
の内部に多数の縦姿勢の水管２２を平面視で二重の環状
に配置し、その環状水管群の中央空洞部を燃焼室２３と
して、燃焼装置ＢＳを、その燃焼室２３に臨ませる状態
で缶体２１の上端部に設け、燃焼装置ＢＳにて、都市ガ
ス等の燃料ガスＧを燃焼させて、その燃焼にて形成され
る火炎Ｆ及び発生する燃焼ガスＢにて、各水管２２に供
給される水を加熱して蒸気を生成し、生成蒸気を蒸気需
要先（図示せず）に供給するように構成してある。

【００１９】燃焼装置ＢＳには、燃料ガス供給路２４を
通じて燃料ガスＧを供給すると共に、その燃料ガスＧの
燃焼用として、排ガス発生源の一例としてのガスタービ
ン２５から酸素を含有する状態で排出される排ガスＥの
全量を、排ガス供給路２６を通じて供給するように構成
し、又、ブロア２７から空気供給路２８を通じて燃焼用
空気を供給するように構成してある。尚、ガスタービン
２５の運転が停止中のときに、ブロア２７により燃焼用
空気を供給する。燃料ガス供給路２４には、貫流ボイラ
の熱負荷に応じて、燃料ガスＧの供給量を調節する燃料
ガス調節弁２９を設け、排ガス供給路２６及び空気供給
路２８夫々には、開閉弁３０を設けてある。尚、詳細な
説明は省略するが、熱負荷に応じた燃料ガス調節弁２９
の制御は、図示しない制御装置によって自動的に行われ
る。

【００２０】各環状水管群は、隣接する水管２２同士を
ひれ状部材３５にて接続して形成してある。そして、燃
焼室２３内にて発生した燃焼ガスＢを、内側の環状水管
群と外側の環状水管群との間、並びに、外側の環状水管
群の外周を通流させて、排気路３６から排出させるよう
に、燃焼ガスＢの通流経路を形成してある。

【００２１】次に、燃焼装置ＢＳについて説明する。図
２ないし図４に示すように、本発明においては、排ガス
供給路２６を通じて供給される排ガスＥを一次燃焼のた
めの一次排ガスＥ１として吐出する一次排ガス吐出口
１、及び、前記排ガスＥを二次燃焼のための二次排ガス
Ｅ２として吐出する二次排ガス吐出口２を、その二次排
ガス吐出口２からの二次排ガス吐出方向に沿う二次排ガ
ス吐出方向視において、一次排ガス吐出口１を二次排ガ
ス吐出口２の外周を囲む環状に位置させる状態で設け、
一次排ガス吐出口１にて吐出された一次排ガスＥ１に対
して、燃料ガス噴出部としての燃料ガス噴出孔３から、
燃料ガス供給路２４を通じて供給される燃料ガスＧを噴
出して、前記二次排ガス吐出方向に沿う火炎Ｆを形成す
るように構成し、且つ、二次排ガスＥ２が火炎Ｆの二次
燃焼域Ｚ２に供給されるように構成してある。

【００２２】説明を加えると、両端が開口した円筒状の
燃焼筒４の内部に、円筒状の中間筒５を、その先端が燃
焼筒４の先端と軸心方向において略同位置に位置する状
態で、同軸心状に設け、その中間筒５の内部に、両端が
開口した円筒状の内筒６を、その先端が中間筒５の先端
よりも突出し、且つ、その後端が中間筒５の後端よりも
突出する状態で設け、更に、中間筒５の先端及び後端夫
々を、内筒６に外嵌させる状態で設けた環状の閉塞板７
にて、閉塞してある。燃焼筒４に外嵌させる挿入用開口
部８ａを備えた箱状の風箱８を、挿入用開口部８ａに燃
焼筒４の後端側を嵌め込んで、燃焼筒４の後端側を覆う
状態で設けて、風箱８内に、内筒６及び燃焼筒４夫々の
後端開口に連通する排ガス室９を形成し、更に、燃料ガ
ス導入筒１０を、風箱８の壁部を貫通させて風箱８内に
挿入した状態で、その先端側を、中間筒５の内部に連通
する状態で、中間筒５の筒壁に接続してある。

【００２３】そして、内筒６の内部を、二次排ガスＥ２
を通流させる二次排ガス流路１２とし、内筒６の先端開
口を、二次排ガスＥ２を吐出する二次排ガス吐出口２と
してある。又、内筒６と中間筒５との間を燃料ガスＧを
通流させる燃料ガス流路１３とし、即ち、燃料ガス流路
１３を、前記二次排ガス吐出方向視において、二次排ガ
ス吐出口２の外周を囲む環状に設け、中間筒５の先端側
の周壁に、燃料ガス噴出部としての１２個の燃料ガス噴
出孔３を、等間隔を隔てて周方向に並べて形成してあ
る。又、燃焼筒４と中間筒５との間を、一次排ガスＥ１
を通流させる一次排ガス流路１１とし、即ち、一次排ガ
ス流路１１を、前記二次排ガス吐出方向視において、燃
料ガス流路１３の外側に位置して、二次排ガス吐出口２
の外周を囲む環状に設け、その一次排ガス流路１１内に
おいて、燃料ガス噴出孔３よりも後退させた位置に位置
させて、一次排ガス吐出口１を形成するための切り欠き
１４ａ及び開口１４ｂを備えて環状に形成されたバッフ
ル板１４（吐出口形成体に相当する）を、中間筒５に外
嵌させ且つ燃焼筒４に内嵌させた状態で設けてある。
尚、そのバッフル板１４には、一次排ガス吐出口１を形
成するための６個の切り欠き１４ａを、バッフル板１４
の外周部に切り欠く状態で、等間隔を隔てて周方向に並
べて形成すると共に、一次排ガス吐出口１を形成するた
めの複数個の開口１４ｂを、バッフル板１４の全面にわ
たって分散させた状態で形成してある。

【００２４】そして、上述のように構成した燃焼装置Ｂ
Ｓを、内筒６の先端側を、貫流ボイラの燃焼室２３に臨
ませた状態で、缶体１の上端部に設け、排ガス供給路２
６及び空気供給路２８を、風箱８に形成した排ガス受入
口８ｂに接続して、ガスタービン２５の運転中は、ガス
タービン２５から排出される排ガスＥを、風箱８内の排
ガス室９を通じて一次排ガス流路１１及び二次排ガス流
路１２の夫々に供給し、並びに、燃料ガス供給路２４を
燃料ガス導入筒１０に接続して、燃料ガスＧを、燃料ガ
ス導入筒１０を通じて燃料ガス流路１３に供給するよう
に構成してある。

【００２５】つまり、一次排ガス吐出口１及び二次排ガ
ス吐出口２を、前記二次排ガス吐出方向視において、一
次排ガス吐出口１を二次排ガス吐出口２の外周を囲む環
状に位置させる状態で設けてある。又、バッフル板１４
の前方に、中間筒５と燃焼筒４にて区画される環状の凹
部を、燃料ガス噴出孔３から噴出される燃料ガスＧと一
次排ガス吐出口１から吐出される一次排ガスＥ１との混
合域Ｍとしてある。又、燃料ガス噴出孔３は、一次排ガ
ス吐出口１の一次排ガス吐出方向と直交する方向に向け
て燃料ガスＧを噴出するように構成してある。

【００２６】二次排ガス吐出口２は、燃料ガス噴出孔３
から噴出される燃料ガスＧと一次排ガス吐出口１から吐
出される一次排ガスＥ１との混合域Ｍよりも、前記二次
排ガス吐出方向において下流側に位置させてある。

【００２７】更に、中間筒５の内部に、内筒６を、その
先端が中間筒５の先端よりも突出する状態で設けるに当
たっては、内筒６の先端の口径（二次排ガス吐出口の口
径に相当する）に相当する距離程度、内筒６の先端を中
間筒５の先端よりも突出させてあり、もって、二次排ガ
ス吐出口２を、その口径に相当する距離以上、前記二次
排ガス吐出方向下流側に燃料ガス噴出孔３から隔たって
位置させ、一次排ガス吐出口１を、前記二次排ガス吐出
方向視にて、二次排ガス吐出口２に隣接して設けてあ
る。

【００２８】そして、一次排ガス吐出口１にて吐出され
た一次排ガスＥ１に対して、燃料ガス噴出孔３から燃料
ガスＧを噴出して、それらを混合域Ｍにて混合させ、そ
の混合域Ｍからその混合域Ｍの前方付近にわたる範囲の
一次燃焼域Ｚ１にて一次燃焼させることにより、前記二
次排ガス吐出方向に沿う火炎Ｆを形成するように構成
し、且つ、二次排ガスＥ２を、火炎Ｆの延びる先の方に
存在する火炎Ｆの二次燃焼域Ｚ２に供給して、二次燃焼
を行わせるように構成してある。燃料ガスＧを一次排ガ
スＥ１にて一次燃焼させるに当たっては、各一次排ガス
吐出口１から吐出される一次排ガス吐出流により、混合
域Ｍ内において、一次排ガス吐出流の周囲に、負圧域が
形成されることから、燃料ガス噴出孔３から噴出された
燃料ガスＧの一部が、負圧域の誘引作用によって、バッ
フル板１４の側に誘引されて、その誘引燃料ガスＧが一
次排ガス吐出口１から吐出された一次排ガスＥ１に混合
されて、バッフル板１４の近傍から一次燃焼が始まるの
で、燃料ガスＧを、バッフル板１４にて保炎される状態
で、安定的に燃焼させることができる。

【００２９】つまり、燃料ガス噴出孔３からの燃料ガス
Ｇは、一次燃焼域Ｚ１において、二次排ガスＥ２が供給
されることが無い状態で、一次排ガス吐出口１からの一
次排ガスＥ１により安定燃焼する。又、一次燃焼によ
り、火炎Ｆが、二次排ガス吐出口２から吐出される二次
排ガスＥ２の外周部に、その二次排ガス吐出口２からの
二次排ガス吐出方向に沿って形成されることから、一次
燃焼域Ｚ１で形成される火炎の二次燃焼域Ｚ２の範囲
は、燃焼量に応じて変化するものの、二次燃焼域Ｚ２
は、二次排ガス吐出口２から吐出される二次排ガスＥ２
に沿うように存在して、その二次燃焼域Ｚ２の範囲は、
燃焼量の変化に伴って、二次排ガス吐出口２からの二次
排ガス吐出方向に沿う方向に伸び縮みするように変化す
ることとなって、二次燃焼域Ｚ２の範囲が変化しても、
その二次燃焼域Ｚ２の横を、二次燃焼域Ｚ２の範囲が変
化する方向に沿って、二次排ガスＥ２が流れるので、二
次燃焼域Ｚ２には、燃焼量に応じて過不足なく二次排ガ
スＥ２が供給される。

【００３０】従って、燃焼量が小さいときは、図２及び
図３において一点鎖線にて示すように、燃料ガス噴出孔
３から噴出される燃料ガスＧの燃焼は、主として一次排
ガス吐出口１一次排ガスＥ１による一次燃焼にて行われ
て、排ガスが過剰となることなく安定して行われ、二次
排ガスＥ２は、火炎Ｆに接触することなく、燃焼室２３
内に供給される。燃焼量が、燃焼が主として一次燃焼に
て行われる状態に相当する燃焼量よりも大きくなると、
図３において実線にて示すように、燃料ガス噴出孔３か
ら噴出される燃料ガスＧの燃焼は、一次燃焼による安定
した火炎にて保炎されながら、二次燃焼域Ｚ２には燃焼
量に応じて過不足なく二次排ガスＥ２が供給される状態
で行われて、安定して行われる。もって、燃焼量調節範
囲の全域にわたって、安定して燃焼させることができ
る。

【００３１】尚、内筒６の先端が中間筒５よりも突出し
ていて、その内筒６の先端突出部分が火炎Ｆに曝される
が、内筒６の内部を二次排ガスＥ２が通流していて、そ
の二次排ガスＥ２によって内筒６が冷却されることによ
り、内筒６の先端突出部分の過熱を防止することができ
る。従って、内筒６の材料として、高価な高耐熱性材料
を用いる必要がないので、コストダウンを図ることがで
きる。

【００３２】次に、ターンダウン比の設定例について、
例えば、燃料ガスＧとして天然ガス（１３Ａ）を用い、
排ガスＥの酸素含有率が２１％程度であり、燃焼装置Ｂ
Ｓに受け入れる排ガスＥの総量が６６０ｍ³ （標準状
態）／ｈの場合において、説明する。

【００３３】一例として、燃焼装置ＢＳに受け入れた６
６０ｍ³ （標準状態）／ｈの排ガスＥを、一次排ガス吐
出口１からは３８５ｍ³ （標準状態）／ｈを吐出し、二
次排ガス吐出口２からは２７５ｍ³ （標準状態）／ｈを
吐出するように、一次排ガス吐出口１及び二次排ガス吐
出口２に分配供給するように構成する。そして、最大燃
焼量のときの燃料ガス供給量を５０ｍ³ （標準状態）／
ｈとし、最小燃焼量のときの燃料ガス供給量を１２．５
ｍ³ （標準状態）／ｈとして、ターンダウン比を４：１
に設定した場合、最大燃焼量のときは、一次排ガス吐出
口１からの一次排ガスＥ１による一次燃焼においては、
空気比はｍ＝０．５となり、二次排ガス吐出口２からの
二次排ガスＥ２による二次燃焼においては、空気比はｍ
＝０．７となり、最小燃焼量のときは、一次排ガス吐出
口１からの一次排ガスＥ１のみによる一次燃焼にて燃焼
が完了して、その一次燃焼においては、空気比はｍ＝
２．０となる。つまり、空気比ｍを２以下にして燃焼さ
せると、安定燃焼させることができて、ＣＯの発生量を
少なくすることができるので、上述のように、排ガスＥ
を一次排ガス吐出口１及び二次排ガス吐出口２から分配
して吐出するように構成して、ターンダウン比を４：１
に設定すると、最小燃焼量から最大燃焼量にわたる燃焼
量調節範囲の全域にわたって、一次燃焼及び二次燃焼の
両方を、空気比ｍを２以下にして行わせることができ、
燃焼量調節範囲の全域にわたって安定燃焼させることが
できる。

【００３４】又、他の例として、同じく燃焼装置ＢＳに
受け入れた６６０ｍ³ （標準状態）／ｈの排ガスＥを、
一次排ガス吐出口１からは１１０ｍ³ （標準状態）／ｈ
を吐出し、二次排ガス吐出口２からは５５０ｍ³ （標準
状態）／ｈを吐出するように、一次排ガス吐出口１及び
二次排ガス吐出口２に分配供給するように構成する。そ
して、最大燃焼量のときの燃料ガス供給量を５０ｍ
³ （標準状態）／ｈとし、最小燃焼量のときの燃料ガス
供給量を５ｍ³ （標準状態）／ｈとして、ターンダウン
比を１０：１に設定した場合、最大燃焼量のときは、一
次排ガス吐出口１からの一次排ガスＥ１による一次燃焼
においては、空気比はｍ＝０．２となり、二次排ガス吐
出口２からの二次排ガスＥ２による二次燃焼において
は、空気比はｍ＝１．０となり、最小燃焼量のときは、
一次排ガス吐出口１からの一次排ガスＥ１のみによる一
次燃焼にて燃焼が完了して、その一次燃焼においては、
空気比はｍ＝２．０となる。つまり、上述のように、排
ガスＥを一次排ガス吐出口１及び二次排ガス吐出口２か
ら分配して吐出するように構成して、ターンダウン比を
１０：１に設定すると、最小燃焼量から最大燃焼量にわ
たる燃焼量調節範囲の全域にわたって、一次燃焼及び二
次燃焼の両方を、空気比ｍを２以下にして行わせること
ができ、燃焼量調節範囲の全域にわたって安定燃焼させ
ることができる。

【００３５】以下、本発明の第２及び第３の各実施形態
を説明するが、第２及び第３の各実施形態においては、
第１実施形態と同じ構成要素や同じ作用を有する構成要
素については、重複説明を避けるために、同じ符号を付
すことにより説明を省略し、主として、第１実施形態と
異なる構成を説明する。

【００３６】〔第２実施形態〕以下、本発明を貫流ボイ
ラの燃焼装置に適用した場合の第２実施形態を説明す
る。図５に示すように、第２実施形態においては、排ガ
ス供給路２６を通じて受け入れた排ガスＥを一次排ガス
吐出口１と二次排ガス吐出口２とに分配供給する分配比
を調節する分配比調節手段Ｄを設けた以外は、上述の第
１実施形態と同様に構成してある。説明を加えると、風
箱８の排ガス受入口８ｂを、一次排ガス受入口８ｂ₁ と
二次排ガス受入口８ｂ₂ とに区画し、一次排ガス受入口
８ｂ₁ を、風箱８内の排ガス室９に連通させ、二次排ガ
ス受入口８ｂ₂ と内筒６の後端開口部とを、接続筒１５
にて接続して、排ガス供給路２６を通じて受け入れた排
ガスＥを一次排ガス吐出口１と二次排ガス吐出口２とに
分配供給するように構成してある。一次排ガス受入口８
ｂ₁ には、一次排ガス量調整用ダンパ１６を設け、二次
排ガス受入口８ｂ₂ には、二次排ガス量調整用ダンパ１
７を設けて、それら一次排ガス量調整用ダンパ１６及び
二次排ガス量調整用ダンパ１７夫々の開度調節により、
排ガスＥを一次排ガス吐出口１と二次排ガス吐出口２と
に分配供給する分配比を調節するようにして、分配比調
節手段Ｄをそれら一次排ガス量調整用ダンパ１６及び二
次排ガス量調整用ダンパ１７にて構成してある。

【００３７】予め、燃焼量が設定燃焼量よりも小さいと
きの小燃焼量用分配比、及び、燃焼量が前記設定燃焼量
以上のときの大燃焼量用分配比を、小燃焼量用分配比の
方が大燃焼量用分配比よりも、一次排ガス吐出口１への
分配供給量が少なくなるように設定してある。尚、設定
燃焼量は適宜設定することができるが、例えば、最大燃
焼量の５０％程度の燃焼量に設定する。大燃焼量用分配
比は、例えば、上記の第１実施形態において例示した如
き分配比とし、小燃焼量用分配比は、一次排ガス吐出口
１への分配供給量が前記大燃焼量用分配比におけるもの
よりも少なくなるように設定する。

【００３８】そして、図示しない制御装置により、一次
排ガス量調整用ダンパ１６及び二次排ガス量調整用ダン
パ１７を、燃焼量が前記設定燃焼量よりも小さいとき
は、前記分配比を前記小燃焼量用分配比にするように、
燃焼量が前記設定燃焼量以上のときは、前記分配比を前
記大燃焼量用分配比にするように自動制御するように構
成してある。

【００３９】従って、本第２実施形態による燃焼装置で
は、第１実施形態による燃焼装置よりも燃焼量調節範囲
の下限を一層小さくしても、小燃焼量のときに、一次排
ガス量が過剰となることなく、安定して燃焼させること
ができるので、第１実施形態による燃焼装置よりも、タ
ーンダウン比を大きくすることができる。

【００４０】〔第３実施形態〕以下、本発明を貫流ボイ
ラの燃焼装置に適用した場合の第３実施形態を説明す
る。図６及び図７に示すように、第３実施形態において
は、主として、燃料ガス室４１を設けた点で異なる以外
は、第１実施形態と同様に構成してある。

【００４１】第１実施形態と同様に、径が互いに異なる
直円筒状の燃焼筒４（外筒に相当する）、中間筒５及び
内筒６を、同軸状で且つ軸心方向に重複した状態で設け
てあるが、第３実施形態においては、内筒６の後端を閉
塞板４２にて閉塞し、中間筒５の後端に、その中間筒５
と同軸状に、燃料ガス導入筒１０を連通接続し、更に、
周方向に３等分した位置の夫々において、接続筒４３
を、中間筒５に形成した開口部５ｗと内筒６に形成した
開口部６ｗとに接続して設けて、その接続筒４３にて、
燃焼筒４内と内筒６内とを連通させてある。又、中間筒
５において、軸心方向で内筒６の後端よりも後端側の箇
所には、複数個（例えば６個）の予混合用導入孔５ａを
周方向に等間隔を隔てて並べて形成してある。第１実施
形態と同様に、中間筒５の先端を、軸心方向において燃
焼筒４の先端と略同位置に位置させ、内筒６の先端を中
間筒５の先端よりも突出させ、中間筒５の先端を、内筒
６に外嵌させる状態で設けた環状の閉塞板７にて、閉塞
してある。又、風箱８を、第１実施形態と同様に設け
て、風箱８内に、燃焼筒４の後端開口に連通する排ガス
室９を形成してある。

【００４２】そして、内筒６の先端開口を二次排ガス吐
出口２に構成して、内筒６の内部を、二次排ガスＥ２を
通流させる二次排ガス流路１２に構成してある。中間筒
５の先端側の周壁に、第１実施形態と同様に、燃料ガス
噴出部としての１２個の燃料ガス噴出孔３を、周方向に
等間隔を隔てて並べて形成し、それら燃料ガス噴出孔３
に燃料ガスＧを供給する燃料ガス流路１３を、中間筒５
と内筒６との間に、前記二次排ガス吐出方向視におい
て、二次排ガス吐出口２の外周を囲む環状に形成してあ
る。第１実施形態と同様に、複数の一次排ガス吐出口１
を環状に備えて、環状に形成されたバッフル板１４を、
燃料ガス噴出孔３よりも後退させた位置において、中間
筒５に外嵌させ且つ燃焼筒４に内嵌させた状態で設け
て、それら一次排ガス吐出口１に一次排ガスＥ１を導く
一次排ガス流路１１を、燃焼筒４と中間筒５との間に、
前記二次排ガス吐出方向視において、燃料ガス流路１３
の外側に位置して、二次排ガス吐出口２の外周を囲む環
状に設けてある。

【００４３】中間筒５内において、内筒６の後端を閉じ
る閉塞板４２よりも後端側の部分を、燃料ガス室４１と
して機能させるように構成してある。つまり、燃料ガス
室４１を、横断形状が環状の燃料ガス流路１３の上流側
箇所において、その燃料ガス流路１３の環状方向の全周
にわたって連通する状態で、設けてある。燃料ガス導入
筒１０内を、燃料ガスＧを燃料ガス室４１に導入する燃
料ガス導入路４４として機能させて、その燃料ガス導入
路４４を、中間筒５の軸心と同軸状に設けてある。

【００４４】一次排ガス流路１１と二次排ガス流路１２
とを、接続筒４３にて連通させてあり、排ガスＥを排ガ
ス室９を通じて、燃焼筒４の後端開口から一次排ガス流
路１１に供給すると、排ガスＥが接続筒４３を通じて二
次排ガス流路１２にも供給されるように構成してある。
又、中間筒５に形成した予混合用導入孔５ａを通じて、
排ガス室９から少量の排ガスＥが予混合用として燃料ガ
ス室４１に供給されて、燃料ガス室４１内で、燃料ガス
Ｇに予混合されるように構成してある。ちなみに、予混
合用導入孔５ａを通じて燃料ガス室４１に供給される排
ガスの量は、少量であり、理論酸素量よりも少ない。

【００４５】つまり、燃料ガスＧは、燃料ガス導入路４
４を通じて、燃料ガス室４１において中間筒５の軸心
（即ち、環状の燃料ガス流路１３の軸心）に対応する位
置から、燃料ガス室４１に導入されることから、燃料ガ
スＧは、燃料ガス室４１内において、流路横断形状が環
状の燃料ガス流路１３の環状方向に沿う方向の全周にわ
たって均等に分散すると共に、整圧化された後、燃料ガ
ス流路１３に対して、その環状方向の全周にわたって均
等に供給されて、燃料ガス流路１３を、その環状方向の
全周にわたって均等に通流するので、燃料ガスＧは、環
状に並ぶ１２個の燃料ガス噴出孔３から均等に噴出され
る。又、一次排ガスＥ１は、流路横断形状が環状の一次
排ガス流路１１を、その環状方向の全周にわたって均等
に通流するので、環状に並ぶ複数の一次排ガス吐出口１
から、一次排ガス流路１１の環状方向に沿う方向の全周
にわたって均等に吐出される。従って、一次燃焼が、二
次吐出口２の外周部にて、その全周にわたって均等に行
われると共に、その一次燃焼にて形成される火炎に対し
て、二次吐出口２から均等に二次排ガスＥ２が供給され
るので、全体として、二次吐出口２の外周部に沿う方向
の全周にわたって均等に燃焼させることができる。

【００４６】〔別実施形態〕次に別実施形態を説明す
る。 （イ） 上記の各実施形態においては、二次排ガス吐出
口２を、燃料ガスＧと一次排ガスＥ１との混合域Ｍより
も、前記二次排ガス吐出方向において下流側に位置させ
て設ける場合について例示したが、二次排ガス吐出口２
を、前記二次排ガス吐出方向において、燃料ガスＧと一
次排ガスＥ１との混合域Ｍと同位置に位置させて設けた
り、燃料ガスＧと一次排ガスＥ１との混合域Ｍよりも、
前記二次排ガス吐出方向において上流側に位置させて設
けても良い。但し、これらの場合は、二次排ガスＥ２
が、燃料ガスＧと一次排ガスＥ１との混合域Ｍに供給さ
れ易くなるので、前記二次排ガス吐出方向に直交する方
向での一次排ガス吐出口１と二次排ガス吐出口２との間
隔を、上記の実施形態におけるよりも多少は広くする必
要がある。

【００４７】（ロ） 燃料ガス噴出孔３のガス噴出方向
は、上記の各実施形態において例示した如き、一次排ガ
ス吐出方向と直交する方向に限定されるものではなく、
一次排ガス吐出方向に対して、前方に傾斜する方向や、
後方に傾斜する方向でも良い。あるいは、一次排ガス吐
出方向と平行な方向でも良い。

【００４８】（ハ） 上記の各実施形態においては、バ
ッフル板１４に、一次排ガス吐出口１を形成するための
複数個の切り欠き１４ａ、及び、一次排ガス吐出口１を
形成するための複数個の開口１４ｂの両方を設ける場合
について例示したが、いずれか一方のみを設けても良
い。尚、一次排ガス吐出口１を形成するための複数個の
開口１４ｂのみを設ける場合、複数個の開口１４ｂを、
等間隔を隔てて周方向に１列状に設けても良い。 （ニ） 上記の各実施形態において設けたバッフル板１
４を省略しても良い。

【００４９】（ホ） 上記の各実施形態においては、燃
料ガス噴出部を、中間筒の周壁に穿設する燃料ガス噴出
孔３にて構成する場合について例示したが、中間筒の周
壁に、その周壁から突出する状態で設ける筒状のガスノ
ズルにて構成しても良い。

【００５０】（ヘ） 上記の各実施形態においては、燃
料ガス噴出部を、前記二次排ガス吐出方向視において、
二次排ガス吐出口２と一次排ガス吐出口１との間に位置
させる場合について例示したが、燃料ガス噴出孔３を、
前記二次排ガス吐出方向視において、一次排ガス吐出口
１と重なる位置や、一次排ガス吐出口１の外側に位置さ
せても良い。

【００５１】（ト） 燃焼筒４とその内部に位置する中
間筒５との配置形態として、上記の各実施形態において
は、中間筒５の先端が燃焼筒４の先端と軸心方向におい
て略同位置に位置する配置形態とする場合について例示
したが、中間筒５の先端が燃焼筒４の先端よりも後退し
た位置に位置する配置形態としても良い。この場合、中
間筒５の先端を燃焼筒４の先端よりも後退させる寸法
は、中間筒５の口径以内とするのが好ましい。但し、中
間筒５の先端を燃焼筒４の先端よりも後退させるに当た
っては、バッフル板１４も同様に後退させるのは勿論で
ある。

【００５２】（チ） 上記の第２実施形態においては、
一次排ガス受入口８ｂ₁ に一次排ガス量調整用ダンパ１
６を設け、二次排ガス受入口８ｂ₂ に二次排ガス量調整
用ダンパ１７を設けて、それら２個の排ガス量調整用ダ
ンパ１６，１７にて、分配比調節手段Ｄを構成する場合
について例示したが、一次排ガス受入口８ｂ₁ 及び二次
排ガス受入口８ｂ₂ のいずれか一方のみに排ガス量調整
用ダンパを設けて、その１個の排ガス量調整用ダンパに
て、分配比調節手段Ｄを構成しても良い。

【００５３】（リ） 上記の第２実施形態においては、
排ガスＥを一次排ガス吐出口１と二次排ガス吐出口２と
に分配供給する分配比を２段階に調節する場合について
例示したが、３段階以上に調節しても良い。

【００５４】（ヌ） 上記の第３実施形態においては、
排ガス供給路２６及び空気供給路２８を、風箱８に対し
て連通接続する場合について例示したが、排ガス供給路
２６及び空気供給路２８を、内筒６に対して連通接続し
ても良い。あるいは、風箱８を省略して、排ガス供給路
２６及び空気供給路２８を、燃焼筒４、内筒６の夫々
に、各別に連通接続しても良い。

【００５５】（ル） 上記の第３実施形態においては、
１個の燃料ガス導入路４４を中間筒５の軸心 （即ち、
環状の燃料ガス流路１３の軸心）と同軸状に設ける場合
について例示したが、これに代えて、複数の燃料ガス導
入路４４を、燃料ガス室４１における燃料ガス流路１３
の環状方向に沿う方向に分散した箇所に各別に連通接続
した状態で設けても良い。

【００５６】（ヲ） 上記の第３実施形態において、予
混合用導入孔５ａを省略しても良い。 （ワ） 上記の第３実施形態において、第２実施形態と
同様に分配比調節手段Ｄを設けても良い。

【００５７】（カ） 上記の各実施形態においては、酸
素を含有する排ガスＥとして、ガスタービン２５からの
燃焼排ガスを用いる場合について例示したが、ガスエン
ジンからの燃焼排ガスを用いたり、塗装処理装置等の各
種処理装置から排出される臭気性排ガスを用いることが
できる。尚、排ガスＥの酸素含有率は、排ガスＥのみで
燃料ガスＧを燃焼させることができる値（例えば、１３
〜２１％）である。又、本発明の燃焼装置により加熱す
る加熱対象部としては、上記の各実施形態において例示
した貫流ボイラ以外に、各種形式の蒸気ボイラや温水ボ
イラ、あるいは、各種の炉を用いることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施形態に係る燃焼装置を設けた貫流ボイラの
縦断面図

【図２】第１実施形態に係る燃焼装置の縦断面図

【図３】第１実施形態に係る燃焼装置の要部の縦断面図

【図４】第１実施形態に係る燃焼装置の底面図

【図５】第２実施形態に係る燃焼装置の縦断面図

【図６】第３実施形態に係る燃焼装置の縦断面図

【図７】図６におけるイ−イ矢視図

【図８】従来の燃焼装置の要部の縦断面図

【符号の説明】

１ 一次排ガス吐出口 ２ 二次排ガス吐出口 ３ 燃料ガス噴出部 ４ 外筒 ５ 中間筒 ６ 内筒 １１ 一次排ガス流路 １２ 二次排ガス流路 １３ 燃料ガス流路 １４ 吐出口形成体 １４ａ 切り欠き １４ｂ 開口 ４１ 燃料ガス室 ４４ 燃料ガス導入路 Ｄ 分配比調節手段 Ｅ 排ガス Ｅ１ 一次排ガス Ｅ２ 二次排ガス Ｆ 火炎 Ｇ 燃料ガス Ｍ 混合域 Ｚ２ 二次燃焼域

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 田中 康郎 大阪府大阪市中央区平野町四丁目１番２号 大阪瓦斯株式会社内 (72)発明者 永田 善信 大阪府大阪市中央区平野町四丁目１番２号 大阪瓦斯株式会社内 Ｆターム(参考） 3K065 TA01 TA04 TA12 TC01 TD05 TE01 TF01 TH02 TL02 TM02

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 酸素を含有する排ガスにて燃料ガスを燃
   焼させる燃焼装置であって、 前記排ガスを一次燃焼のための一次排ガスとして吐出す
   る一次排ガス吐出口、及び、前記排ガスを二次燃焼のた
   めの二次排ガスとして吐出する二次排ガス吐出口が、そ
   の二次排ガス吐出口からの二次排ガス吐出方向に沿う二
   次排ガス吐出方向視において、前記一次排ガス吐出口を
   前記二次排ガス吐出口の外周を囲む環状に位置させる状
   態で設けられ、 前記一次排ガス吐出口にて吐出された一次排ガスに対し
   て、燃料ガス噴出部から前記燃料ガスを噴出して、前記
   二次排ガス吐出方向に沿う火炎を形成するように構成さ
   れ、且つ、前記二次排ガスが前記火炎の二次燃焼域に供
   給されるように構成されている燃焼装置。
2. 【請求項２】 前記二次排ガス吐出口が、前記燃料ガス
   噴出部から噴出される燃料ガスと前記一次排ガス吐出口
   から吐出される一次排ガスとの混合域よりも、前記二次
   排ガス吐出方向において下流側に位置されている請求項
   １記載の燃焼装置。
3. 【請求項３】 前記燃料ガス噴出部が、前記一次排ガス
   吐出口の一次排ガス吐出方向と交差する方向に向けて前
   記燃料ガスを噴出するように構成されている請求項１又
   は２記載の燃焼装置。
4. 【請求項４】 前記一次排ガスを通流させる一次排ガス
   流路が、前記二次排ガス吐出方向視において、前記二次
   排ガス吐出口の外周を囲む環状に設けられ、その一次排
   ガス流路内に、前記一次排ガス吐出口を形成するための
   切り欠き又は開口を備えて環状に形成された吐出口形成
   体が嵌め込まれている請求項１〜３のいずれか１項に記
   載の燃焼装置。
5. 【請求項５】 径が互いに異なる直円筒状の外筒、中間
   筒及び内筒が、同軸状で且つ軸心方向に重複した状態で
   設けられ、 前記内筒の先端が前記二次排ガス吐出口に構成されて、
   その内筒の内部が、前記二次排ガスを通流させる二次排
   ガス流路に構成され、 前記燃料ガス噴出部に前記燃料ガスを導く燃料ガス流路
   が、前記中間筒と前記内筒との間に環状に形成され、 前記一次排ガス吐出口に前記一次排ガスを導く一次排ガ
   ス流路が、前記外筒と前記中間筒との間に環状に形成さ
   れ、 前記燃料ガスが供給される燃料ガス室が、前記燃料ガス
   流路の上流側箇所において、その燃料ガス流路の環状方
   向の全周にわたって連通する状態で、設けられている請
   求項１〜４のいずれか１項に記載の燃焼装置。
6. 【請求項６】 前記燃料ガスを前記燃料ガス室に導入す
   る燃料ガス導入路が、前記中間筒の軸心と同軸状に設け
   られている請求項５記載の燃焼装置。
7. 【請求項７】 前記一次排ガス流路と前記二次排ガス流
   路とが連通するように構成され、 前記排ガスが、前記一次排ガス流路と前記二次排ガス流
   路のうちのいずれか一方に対して供給されるように構成
   されている請求項５又は６記載の燃焼装置。
8. 【請求項８】 前記排ガスを前記一次排ガス吐出口と前
   記二次排ガス吐出口とに分配供給する分配比を調節する
   分配比調節手段が設けられている請求項１〜７のいずれ
   か１項に記載の燃焼装置。
9. 【請求項９】 前記二次排ガス吐出口が円形に形成さ
   れ、 その二次排ガス吐出口が、その口径に相当する距離以
   上、前記二次排ガス吐出方向下流側に前記燃料ガス噴出
   部から隔たって位置され、 前記一次排ガス吐出口が、前記二次排ガス吐出方向視に
   て、前記二次排ガス吐出口に隣接して設けられている請
   求項１〜８のいずれか１項に記載の燃焼装置。