JP2002333110A - 燃焼装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ターンダウン比が大きく且つ加熱効率が高い
燃焼装置を提供する。 【解決手段】 燃料ガス噴出部Ｓから噴出される燃料ガ
スＧを空気吐出口１から吐出される燃焼用空気Ａにて燃
焼させ、その燃焼にて形成される火炎に、低酸素気体吐
出口２から酸素含有率が空気よりも低い低酸素気体Ｅを
吐出して燃焼させるように構成された燃焼装置であっ
て、空気吐出口１が、燃焼用空気Ａを筒状に吐出するよ
うに環状に設けられ、燃料ガス噴出部Ｓが、空気吐出口
１から吐出される筒状の燃焼用空気吐出流に対して、そ
の周方向の全周又は略全周にわたる状態で燃料ガスＧを
噴出するように設けられて、火炎が筒状に形成されるよ
うに構成され、低酸素気体吐出口２が、低酸素気体Ｅを
筒状の火炎の内方に対して空気吐出口１からの燃焼用空
気吐出方向に沿う方向に吐出するように設けられてい
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、燃料ガス噴出部か
ら噴出される燃料ガスを空気吐出口から吐出される燃焼
用空気にて燃焼させ、その燃焼にて形成される火炎に、
低酸素気体吐出口から酸素含有率が空気よりも低い低酸
素気体を吐出して燃焼させるように構成された燃焼装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】かかる燃焼装置は、例えば、ボイラや炉
等に用いるものであり、燃料ガス噴出部から噴出される
燃料ガスを空気吐出口から吐出される燃焼用空気にて燃
焼させて、火炎を形成し、その火炎に対して、低酸素気
体吐出口から酸素含有率が空気よりも低い低酸素気体を
吐出して、その低酸素気体中の酸素にて未燃の燃料ガス
を燃焼させるものあり、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低ＮＯ
ｘ化を図っている。

【０００３】低酸素気体としては、例えば、ガスエンジ
ンやガスタービン等の燃焼式原動機の燃焼排ガスを用い
る。かかる燃焼装置は、低酸素気体として燃焼排ガスを
用いる場合は、燃焼排ガス中の酸素を用いて燃料ガスを
燃焼させながら、燃焼排ガスから排熱を回収して、加熱
対象部を加熱するために用いるものである。ちなみに、
かかる燃焼装置は、低酸素気体として、燃焼排ガスのみ
では燃料ガスを燃焼させることができない程度に酸素含
有率が低い燃焼排ガスを用いる場合に好ましい。つま
り、燃料ガス噴出部から噴出される燃料ガスの一部を空
気吐出口から吐出される燃焼用空気にて燃焼させて保炎
を形成し、その保炎にて保炎される状態で、残りの燃料
ガスを燃焼排ガス中の酸素にて燃焼させて完全燃焼させ
る。そして、燃焼用空気の供給量は、燃焼排ガスによる
燃料ガスの燃焼を保炎するのに必要な保炎を形成するこ
とができる程度の量にして、常温にて供給される燃焼用
空気の供給量をできるだけ少なくして、加熱効率を高く
することができるのである。ちなみに、燃焼排ガスの温
度にもよるが、例えば、燃焼排ガスの温度が５００°Ｃ
の場合においては、酸素含有率が１３％よりも低い燃焼
排ガスは、燃焼排ガスのみでは燃料ガスを燃焼させるこ
とができないものである。

【０００４】かかる燃焼装置において、従来では、図８
に示すように、空気吐出口１を、燃焼用空気Ａを円柱状
に吐出するように円状に設け、燃料ガス噴出部Ｓとして
のガスノズル４０を、燃料ガスＧを空気吐出口１から吐
出される円柱状の燃焼用空気吐出流に対して、その中心
に、空気吐出口１からの燃焼用空気吐出方向に向けて噴
出するように設けて、ガスノズル４０からの燃料ガスＧ
を空気吐出口１からの燃焼用空気Ａにて燃焼させて、火
炎Ｆを概ね円柱状に形成するように構成し、低酸素気体
吐出口２は、低酸素気体Ｅを前記円柱状の火炎Ｆの外周
部に前記燃焼用空気吐出方向に沿う方向に円筒状に吐出
するように、円状の空気吐出口１の外周を囲む環状に設
けていた（例えば、特開平１１−１４１８０８号公報参
照）。

【０００５】つまり、かかる燃焼装置においては、加熱
対象部の熱負荷等に応じて、燃料ガスの供給量を調節し
て燃焼量は調節するものの、その燃焼量の調節に応じた
低酸素気体の供給量の調節は行わないのが通常であり、
例えば、ガスエンジンやガスタービン等の低酸素気体発
生源から供給される低酸素気体の全量を受け入れるのが
通常である。

【０００６】そこで、従来では、ガスノズル４０からの
燃料ガスＧと空気吐出口１からの燃焼用空気Ａにて円柱
状の火炎Ｆを形成し、低酸素気体Ｅを、前記燃焼用空気
吐出方向に沿う方向、即ち、燃焼量の調節に応じて円柱
状の火炎Ｆの長さが変化する方向に、円柱状の火炎Ｆの
外周部を覆う円筒状に吐出することにより、低酸素気体
Ｅが略一定量で供給される状態で、燃焼量を変化させて
燃焼量に応じて円柱状の火炎Ｆの長さが変化しても、そ
の円柱状の火炎Ｆの外周部をその火炎Ｆの長さが変化す
る方向に円筒状に通流する低酸素気体Ｅによって、過不
足なく燃焼用酸素が供給されて安定燃焼するようにし
て、ターンダウン比を大きくするものである。

【０００７】

【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、円柱状の火炎がその火炎よりも低温の低
酸素気体で覆われることから、火炎からの輻射熱の輻射
効率が低く、又、ボイラの水管等の加熱対象部において
火炎から輻射熱が効率良く輻射される部分、即ち、加熱
対象部において円柱状の火炎の側周部に対向する部分
が、燃焼に用いられなかった低酸素気体によって冷やさ
れることとなり、加熱対象部を加熱するに当たって、加
熱効率が低いという問題があった。

【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、ターンダウン比が大きく且つ加
熱効率が高い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、前記空気吐出口が、燃焼
用空気を筒状に吐出するように環状に設けられ、前記燃
料ガス噴出部が、前記空気吐出口から吐出される筒状の
燃焼用空気吐出流に対して、その周方向の全周又は略全
周にわたる状態で燃料ガスを噴出するように設けられ
て、前記火炎が筒状に形成されるように構成され、前記
低酸素気体吐出口が、低酸素気体を前記筒状の火炎の内
方に対して前記空気吐出口からの燃焼用空気吐出方向に
沿う方向に吐出するように設けら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、環状の空気吐出口
から燃焼用空気が筒状に吐出され、その筒状の燃焼用空
気吐出流に対してその周方向の全周又は略全周にわたる
状態で、燃料ガス噴出部から燃料ガスが噴出されて、筒
状の火炎が形成され、その筒状の火炎の内方に対して、
空気吐出口からの燃焼用空気吐出方向に沿う方向に、低
酸素気体吐出口から低酸素気体が吐出されて、その低酸
素気体中の酸素にて未燃の燃料ガスが燃焼する。つま
り、低酸素気体が、筒状の火炎の内方に対して、空気吐
出口からの燃焼用空気吐出方向に沿う方向、即ち、燃焼
量の調節に応じて円筒状の火炎の長さが変化する方向に
吐出されることから、燃焼量に応じて円筒状の火炎の長
さが変化しても、円筒状の火炎の内部をその円筒状の火
炎の長さが変化する方向に、低酸素気体が流れているこ
とから、その低酸素気体の流れによって、円筒状の火炎
の長さに応じて、即ち燃焼量に応じて、過不足なく燃焼
用酸素が供給される。要するに、燃焼量調節範囲を広く
設定しても、燃焼量調節範囲の全域にわたって、低酸素
気体によって燃焼量に応じて過不足なく燃焼用酸素が供
給されるようにして、燃料ガス噴出部から噴出される燃
料ガスを安定燃焼させることができ、もって、ターンダ
ウン比を大きくすることができるのである。又、火炎よ
りも低温の低酸素気体は円筒状の火炎の内部を流れるこ
とから、従来のように火炎よりも低温の低酸素気体が円
柱状の火炎の外周部を囲むように円筒状に流れるような
場合に比べて、火炎からの輻射熱の輻射効率を高くする
ことが可能となり、又、加熱対象部において火炎から輻
射熱が効率良く輻射される部分、即ち、加熱対象部にお
いて円筒状の火炎の側周部に対向する部分が、燃焼に用
いられなかった低酸素気体によって冷やされることがな
いので、加熱対象部を加熱するに当たって、加熱効率を
高くすることかできる。従って、ターンダウン比が大き
く且つ加熱効率が高い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、前記低酸素気体吐出口が、前記燃料ガス噴
出部から噴出される燃料ガスと前記空気吐出口から吐出
される燃焼用空気との混合域よりも、前記燃焼用空気吐
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、低酸素気体吐出口
が、燃料ガス噴出部から噴出される燃料ガスと空気吐出
口から吐出される燃焼用空気との混合域よりも、燃焼用
空気吐出方向において下流側に位置されていることか
ら、燃焼量が小さくて燃料ガス噴出部からの燃料ガスの
噴出量が少なくても、低酸素気体吐出口から吐出される
低酸素気体により邪魔されることなく、燃料ガス噴出部
から噴出される燃料ガスを、空気吐出口から吐出される
燃焼用空気と良好に混合して、安定燃焼させることがで
き、そのように安定燃焼して安定形成される円筒状の火
炎の保炎作用により、未燃の燃料ガスを低酸素気体にて
安定燃焼させることができるので、燃焼量を一層小さく
設定することが可能となる。従って、燃焼量を一層小さ
く設定することが可能となるので、ターンダウン比を一
段と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。

【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、前記空気吐出口か
ら吐出される筒状の燃焼用空気吐出流に対して、前記燃
焼用空気吐出方向と交差する方向に向けて燃料ガスを噴
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、空気吐出口の燃焼用空気吐出方向と交差する方向に
向けて噴出されることから、燃料ガスと燃焼用空気との
混合状態が一層良好になって、燃料ガス噴出部からの燃
料ガスを空気吐出口からの燃焼用空気にて安定して燃焼
させることができ、そのように安定燃焼して安定形成さ
れる円筒状の火炎の保炎作用により、未燃の燃料ガスを
低酸素気体にて安定燃焼させることができるので、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こととなる。
従って、燃焼量調節範囲を一層広くすることが可能とな
るので、ターンダウン比を一段と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、燃焼用空気を通流させる空気流路が、前記
燃焼用空気吐出方向視において、環状に設けられ、その
空気流路内に、前記空気吐出口を形成するための複数の
切り欠き又は開口を環状に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、空気吐出口から吐出される燃焼
用空気吐出流により、吐出口形成板の前方空間における
燃焼用空気吐出流の周囲に、負圧域（周囲よりも圧力が
低い領域）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
ガスが空気吐出口から吐出された燃焼用空気にて燃焼す
ることによって、吐出口形成板の近傍から燃焼が始まっ
て、燃料ガスは、吐出口形成板にて保炎される状態で、
安定的に燃焼するので、そのように安定燃焼して安定形
成される火炎の保炎作用により、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安定
燃焼させることができることとなる。従って、燃焼量調
節範囲を一層広くすることが可能となるので、ターンダ
ウン比を一段と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】

【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。

【００１４】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、低酸素気体発生源の一例としての希薄燃
焼式のガスエンジン２５から排出される低酸素気体とし
ての燃焼排ガス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Ａを供給するように構成してあ
る。尚、本実施形態においては、ガスエンジン２５から
排出される燃焼排ガスＥは、酸素含有率が例えば１３％
以下と低く、燃焼排ガスＥだけでは燃料ガスＧを燃焼さ
せることができないものである。

【００１５】燃料ガス供給路２４には、貫流ボイラの熱
負荷に応じて燃焼量を調節すべく、燃料ガスＧの供給量
を調節する燃料ガス用調整弁２９を設け、空気供給路２
８には、燃料ガス用調整弁２９にて調節される燃料ガス
Ｇの供給量に応じて、燃焼用空気の供給量を調節する空
気用調整弁３０を設け、排ガス供給路２６には、開閉弁
３１を設けてある。尚、詳細な説明は省略するが、熱負
荷に応じて燃焼量を調節するための燃料ガス用調整弁２
９及び空気用調整弁３０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。

【００１６】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。

【００１７】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、燃焼装置ＢＳは、燃料ガス
噴出部Ｓとしての燃料ガス噴出孔３から噴出される燃料
ガスＧを空気吐出口１から吐出される燃焼用空気Ａにて
燃焼させ、その燃焼にて形成される火炎に、低酸素気体
吐出口としての排ガス吐出口２から酸素含有率が空気よ
りも低い燃焼排ガスＥを吐出して燃焼させるように構成
してある。

【００１８】本発明においては、空気吐出口１を、燃焼
用空気Ａを筒状に吐出するように環状に設け、燃料ガス
噴出孔３を、空気吐出口１から吐出される筒状の燃焼用
空気吐出流に対して、その周方向の全周にわたる状態で
燃料ガスＧを噴出するように設けて、火炎を筒状に形成
するように構成し、排ガス吐出口２を、燃焼排ガスＥを
筒状の火炎の内方に対して空気吐出口１からの燃焼用空
気吐出方向に沿う方向に吐出するように設けてある。

【００１９】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及び燃焼筒３
夫々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
た円環状の閉塞板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、且つ、内筒６の後端を風箱
８の外部に突出させた設けて、風箱８内に、燃焼筒４の
後端開口に連通する空気室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。

【００２０】そして、内筒６の内部を、燃焼排ガスＥを
通流させる排ガス流路１２とし、内筒６の円状の先端開
口を、燃焼排ガスＥを吐出する排ガス吐出口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、前記燃焼用空気吐出方向視において、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Ｓ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てある。
又、燃焼筒４と中間筒５との間を、燃焼用空気Ａを通流
させる空気流路１１とし、即ち、空気流路１１を、前記
燃焼用空気吐出方向視において、燃料ガス流路１３の外
側に位置して、排ガス吐出口２の外周を囲む環状に設
け、その空気流路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、空気吐出口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
に形成された円環状のバッフル板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、空気吐出口１を形成するための６個の切り欠き１４
ａ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、空気吐出口
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。

【００２１】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、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に供給し、
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、燃焼用空気Ａを風箱８内の空気室９を通じて
空気流路１１に供給し、並びに、排ガス供給路２６を内
筒６の後端に接続して、ガスエンジン２５から排出され
る燃焼排ガスＥを排ガス流路１２に供給するように構成
してある。

【００２２】つまり、上述のように、燃焼筒４の内部に
中間筒５と内筒６を設け、燃焼筒４と中間筒５との間
を、燃焼用空気吐出方向視において環状の空気流路１１
とすると共に、その環状の空気流路１１に、空気吐出口
１を形成するための６個の切り欠き１４ａ及び複数個の
開口１４ｂを環状に備えて円環状に形成したバッフル板
１４を嵌め込み、内筒６と中間筒５との間を燃料ガス流
路１３とすると共に、中間筒５の先端側の周壁に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、並びに、内筒６の内部を排ガス流路１２とすると
共に、内筒６の先端開口を排ガス吐出口２とすることに
より、空気吐出口１を、燃焼用空気Ａを筒状に吐出する
ように環状に設け、複数の燃料ガス噴出孔３を、空気吐
出口１から吐出される筒状の燃焼用空気吐出流に対し
て、その周方向の全周にわたる状態で燃料ガスＧを噴出
するように環状に設けて、火炎を筒状に形成するように
構成し、排ガス吐出口２を、燃焼排ガスＥを筒状の火炎
の内方に対して空気吐出口１からの燃焼用空気吐出方向
に沿う方向に吐出するように設けてある。

【００２３】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と空気吐出口１から吐出さ
れる燃焼用空気Ａとの混合域Ｍとし、排ガス吐出口２は
前記混合域Ｍよりも、前記燃焼用空気吐出方向において
下流側に位置させてある。又、燃料ガス噴出孔３は、空
気吐出口１の燃焼用空気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。

【００２４】そして、空気吐出口１から燃焼用空気Ａを
筒状に吐出し、そのように空気吐出口１から吐出される
筒状の燃焼用空気吐出流に対して、その周方向の全周に
わたる状態で、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にて混合させて燃焼させること
により、筒状の火炎を保炎として形成し、その筒状の火
炎の内方に対して、排ガス吐出口２から燃焼排ガスＥを
空気吐出口１からの燃焼用空気吐出方向に沿う方向に吐
出することにより、保炎としての筒状の火炎にて保炎さ
せる状態で、未燃の燃料ガスＧを燃焼排ガスＥ中の酸素
にて燃焼させて、完全燃焼させるようにしてある。

【００２５】尚、火炎を筒状に形成するに当たっては、
火炎が周方向に一連に連なる筒状に形成しても良いし、
あるいは、火炎が周方向に分割される状態で筒状に形成
しても良い。

【００２６】燃料ガスＧを燃焼用空気Ａにて燃焼させる
に当たっては、各空気吐出口１から吐出される燃焼用空
気吐出流により、混合域Ｍ内において、燃焼用空気吐出
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が各空気吐出口１から吐出された燃焼
用空気Ａにて燃焼することから、バッフル板１４の近傍
から燃焼が始まるので、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。

【００２７】つまり、燃焼排ガスＥが、筒状の火炎の内
方に対して、空気吐出口１からの燃焼用空気吐出方向に
沿う方向、即ち、燃焼量の調節に応じて円筒状の火炎の
長さが変化する方向に吐出されることから、燃焼量に応
じて円筒状の火炎の長さが変化しても、円筒状の火炎の
内部をその円筒状の火炎の長さが変化する方向に、燃焼
排ガスＥが流れていることから、その燃焼排ガスＥの流
れによって、円筒状の火炎の長さに応じて、即ち燃焼量
に応じて、過不足なく燃焼用酸素が供給される。

【００２８】従って、図２及び図３において一点鎖線及
び実線にて示すように、燃焼量が大きくなると長くなる
ように、燃焼量に応じて長さが変化して円筒状の火炎Ｆ
が形成される状態で、燃料ガス噴出孔３から噴出される
燃料ガスＧが、空気吐出口１から吐出される燃焼用空気
Ａと排ガス吐出口２から吐出される燃焼排ガスＥにて安
定して燃焼し、しかも、燃焼排ガスＥは、円筒状の火炎
Ｆの内部を、前記燃焼用空気吐出方向に流れることか
ら、燃焼に用いられなかった燃焼排ガスＥは、火炎Ｆに
悪影響を与えることなく、燃焼室２３内に供給される。

【００２９】又、火炎Ｆよりも低温の燃焼排ガスＥは円
筒状の火炎Ｆの内部を流れることから、火炎Ｆからの輻
射熱の輻射効率を高くすることが可能となり、又、環状
水管群において火炎Ｆから輻射熱が効率良く輻射される
部分、即ち、環状水管群において円筒状の火炎Ｆの側周
部に対向する部分は、燃焼に用いられなかった燃焼排ガ
スＥによって冷やされることがないので、加熱効率を高
くすることかできる。尚、燃焼に用いられなかった燃焼
排ガスＥは、燃料ガスＧが燃焼して発生した燃焼ガスと
ともに、環状水管群に接触しながら流れて、保有熱が回
収される。

【００３０】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の内部を燃焼排ガスＥが通流していて、その
燃焼排ガスＥ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。

【００３１】次に、燃焼用空気Ａの供給量の設定例につ
いて説明する。燃焼用空気Ａの供給量は、少なくとも、
燃焼排ガスＥによる燃料ガスＧの燃焼を保炎するのに必
要な保炎を形成することができる程度の量に設定すれば
良いが、その量は、供給される燃焼排ガスＥの温度及び
酸素含有率により異なる。例えば、燃焼排ガスＥの温度
が５２５°Ｃで、酸素含有率が８％であり、燃料ガスＧ
として都市ガス（１３Ａ）を用いる場合は、燃焼用空気
Ａの供給量は、空気比ｍで０．４〜０．７の範囲に相当
する量の範囲に設定する。例えば、温度が５２５°Ｃ
で、酸素含有率が８％の燃焼排ガスＥが、３２００ｍ³
（標準状態）／ｈにて供給される場合、燃料ガスＧの供
給量が６５ｍ³ （標準状態）／ｈのときは、燃焼用空気
Ａの供給量は、空気比ｍで０．４〜０．７の範囲に相当
する量とすると、２９０ｍ³ 〜５００ｍ³ （標準状態）
／ｈの範囲になる。

【００３２】〔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
が、第２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。
第１実施形態においては、ガスエンジン２５から排出さ
れる燃焼排ガスＥの全量を燃焼装置ＢＳに供給する場合
について例示したが、図５に示すように、第２実施形態
においては、ガスエンジン２５から排出される燃焼排ガ
スＥの一部を燃焼装置ＢＳに供給し、残部を直接燃焼室
２３に供給するように構成してあり、それ以外は、第１
実施形態と同様に構成してある。

【００３３】説明を加えると、排ガス供給筒３７を、缶
体２１の底部に、燃焼室２３に臨ませる状態で立設し、
排ガス供給路２６から分岐させた分岐路３８を排ガス供
給筒３７の基端部分に連通接続してある。又、排ガス供
給路２６において、分岐路３８の分岐部分よりも下流側
の部分に、燃焼装置ＢＳへの燃焼排ガス供給量を調節す
る排ガス用調整弁３９を設けてある。

【００３４】そして、排ガス用調整弁３９の調節によ
り、ガスエンジン２５から排出される燃焼排ガスＥのう
ち、少なくとも、燃料ガスＧを完全燃焼させるのに必要
な量を燃焼装置ＢＳに供給し、残りは、排ガス供給筒３
７の先端から燃焼室２３に供給する。

【００３５】第２実施形態においては、内筒６内を通流
する燃焼排ガスＥの流量が第１実施形態よりも少なくな
るので、内筒６の径を第１実施形態よりも小さくするこ
とが可能となり、もって、燃焼装置ＢＳの小型化を図る
ことができる。

【００３６】〔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、排ガス吐出口２
を、燃料ガスＧと燃焼用空気Ａとの混合域Ｍよりも、前
記燃焼用空気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、排ガス吐出口２を、前記燃
焼用空気吐出方向において、燃料ガスＧと燃焼用空気Ａ
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と燃焼用空気Ａとの混合域Ｍよりも、前記燃焼用空気
吐出方向において上流側に位置させて設けても良い。

【００３７】（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、燃焼用空
気吐出方向と直交する方向に限定されるものではなく、
燃焼用空気吐出方向に対して、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、燃焼用空気吐
出方向と平行な方向でも良い。

【００３８】（ハ） 上記の各実施形態においては、バ
ッフル板１４に、空気吐出口１を形成するための複数個
の切り欠き１４ａ、及び、空気吐出口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、空気吐
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） 燃焼用空気Ａを筒状に吐出するように空気吐出
口１を環状に設けるための具体構成は、上記の各実施形
態において例示した構成、即ち、バッフル板１４に、空
気吐出口１を形成するための６個の切り欠き１４ａ及び
複数個の開口１４ｂを環状に備えさせて、複数の空気吐
出口１を周方向に間隔を隔てて並べることにより、空気
吐出口１を環状に設ける構成に限定されるものではな
い。例えば、周方向に一連に連なった１個の環状の空気
吐出口１を設けても良い。１個の環状の空気吐出口１を
設けるに当たっての具体構成としては、例えば、上記の
各実施形態において設けたバッフル板１４を省略する。
あるいは、図６に示すように、幅が燃焼筒４と中間筒５
との間隔よりも小さい円環状板３２を、中間筒５に外嵌
して設けて、円環状板３２の外周縁と燃焼筒４の内周面
とにより、１個の環状の空気吐出口１を形成しても良
い。あるいは、幅が燃焼筒４と中間筒５との間隔よりも
小さい円環状板３２を、燃焼筒４に内嵌して設けて、円
環状板の内周縁と中間筒５の外周面とにより、１個の環
状の空気吐出口１を形成しても良い。

【００３９】（ホ） 上記の各実施形態においては、燃
料ガス噴出部Ｓ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。

【００４０】（ヘ） 燃料ガス噴出部Ｓを、空気吐出口
１から吐出される筒状の燃焼用空気吐出流に対して、そ
の周方向の全周又は略全周にわたる状態で燃料ガスＧを
噴出するように設けるための具体構成は、上記の各実施
形態において例示した構成、即ち、燃料ガス噴出部Ｓと
しての複数の燃料ガス噴出孔３を周方向に等間隔を隔て
て環状に設ける構成に限定されるものではない。例え
ば、図７に示すように、中間筒５の外径よりも大径の円
環状の分散板３３を、中間筒５の先端と隙間を開けた状
態で、内筒６に外嵌させて設けて、中間筒５の先端と分
散板３３との間に、周方向に一連に連なった１個の環状
の燃料ガス噴出口３４を、燃料ガス噴出部Ｓとして形成
しても良い。

【００４１】（ト） 上記の各実施形態においては、燃
料ガス噴出部Ｓを、前記燃焼用空気吐出方向視におい
て、排ガス吐出口２と空気吐出口１との間に位置させる
場合について例示したが、燃料ガス噴出部Ｓを、前記燃
焼用空気吐出方向視において、空気吐出口１と重なる位
置や、空気吐出口１の外側に位置させても良い。

【００４２】（チ） 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。

【００４３】（リ） 上記の各実施形態においては、燃
焼量の調節に係らず、低酸素気体Ｅの供給量を調節しな
いように構成する場合について例示したが、燃焼量の調
節に応じて、低酸素気体Ｅの供給量を調節するように構
成しても良い。

【００４４】（ヌ） 上記の各実施形態においては、低
酸素気体として、ガスエンジン２５からの燃焼排ガスＥ
を用いる場合について例示したが、ガスタービンからの
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。
又、低酸素気体は、低酸素気体だけでは燃料ガスを燃焼
させることができない程度に酸素含有率が低いものに限
らず、低酸素気体だけで燃料ガスを燃焼させることがで
きるような酸素含有率のものも用いることができる。
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】第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を設けた貫流ボイ
ラの縦断面図

【図６】別実施形態に係る燃焼装置の底面図

【図７】別実施形態に係る燃焼装置の要部の縦断面図

【図８】従来の燃焼装置の要部の縦断面図

【符号の説明】

１ 空気吐出口 ２ 低酸素気体吐出口 １１ 空気流路 １４ 吐出口形成体 １４ａ 切り欠き １４ｂ 開口 Ａ 燃焼用空気 Ｅ 低酸素気体 Ｇ 燃料ガス Ｍ 混合域 Ｓ 燃料ガス噴出部

───────────────────────────────────────────────────── 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） 3K019 AA03 AA06 BA02 BB01 BD09 3K023 JA01 JD02 3K065 TA01 TA12 TB15 TC01 TD05 TE01 TL01

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 燃料ガス噴出部から噴出される燃料ガス
   を空気吐出口から吐出される燃焼用空気にて燃焼させ、
   その燃焼にて形成される火炎に、低酸素気体吐出口から
   酸素含有率が空気よりも低い低酸素気体を吐出して燃焼
   させるように構成された燃焼装置であって、 前記空気吐出口が、燃焼用空気を筒状に吐出するように
   環状に設けられ、前記燃料ガス噴出部が、前記空気吐出
   口から吐出される筒状の燃焼用空気吐出流に対して、そ
   の周方向の全周又は略全周にわたる状態で燃料ガスを噴
   出するように設けられて、前記火炎が筒状に形成される
   ように構成され、 前記低酸素気体吐出口が、低酸素気体を前記筒状の火炎
   の内方に対して前記空気吐出口からの燃焼用空気吐出方
   向に沿う方向に吐出するように設けられている燃焼装
   置。
2. 【請求項２】 前記低酸素気体吐出口が、前記燃料ガス
   噴出部から噴出される燃料ガスと前記空気吐出口から吐
   出される燃焼用空気との混合域よりも、前記燃焼用空気
   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、前記空気吐出口
   から吐出される筒状の燃焼用空気吐出流に対して、前記
   燃焼用空気吐出方向と交差する方向に向けて燃料ガスを
   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】 燃焼用空気を通流させる空気流路が、前
   記燃焼用空気吐出方向視において、環状に設けられ、 その空気流路内に、前記空気吐出口を形成するための複
   数の切り欠き又は開口を環状に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。