JP2006275362A - 燃焼装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 バーナガンの延在方向に向かう燃焼用空気の直線流の流量を確保する。
【解決手段】 所定方向に向けて配設されるバーナガン２と、上記所定方向を中心軸とする旋回流とされる燃焼用空気Ｘを供給する第１供給手段４，５，Ｄと、上記所定方向を向く直線流とされる燃焼用空気Ｘを供給する第２供給手段３ｂ，４とを備え、上記第２供給手段３ｂ，４が、上記所定方向を中心軸として上記バーナガン２を囲う直線流燃焼用空気噴出口３ｂを有する。
【選択図】 図２

Description

本発明は、燃焼装置に関するものである。

事業用や産業用のボイラには、周知のように、その側壁に燃焼装置が設置されている。ここで、図８を参照して従来の燃焼装置について説明する。図８は従来の燃焼装置の概略構成を示した断面図であり、この図に示すように、従来の燃焼装置は、燃料を噴霧するバーナガン１００と当該バーナガン１００の延在方向を中心軸とする燃焼用空気の旋回流を形成する案内羽２００を備えて構成されている。また、従来の燃焼装置は、バーナガン１００に向かって燃焼用空気を噴出するための配管３００を備えており、この配管３００を介してバーナガン１００に向かって噴出された燃焼用空気は、バーナガン１００の延在方向に沿って移動し、燃焼装置の外部に排出されることによって、バーナガン１００の延在方向に向かう直線流とされる。そして、このような燃焼装置は、案内羽２００によって旋回流とされる燃焼用空気の流量と、配管３００を介してバーナガン１００に向かって噴出されバーナガン１００の延在方向に沿って移動することで直線流とされる燃焼用空気の流量とを変化させることによって、燃焼装置から放射される火炎の形状をコントロールしている。
特開平７−１２３１０号公報 特開平７−１３３９１４号公報 特開平７−２２５０１７号公報 特開平８−１４５３３９号公報 特開２００２−２０６７３６号公報 特開２００２−２６７１０５号公報

しかしながら、従来の燃焼装置では、バーナガン周辺の構造上の理由から配管３００一本のみしか設置されておらず、直線流とされる燃焼用空気の流量を十分に確保できない場合があった。特に、燃焼装置が異なる燃料を使用する複数のバーナガンを備えている場合には、各燃料に応じて直線流とされる燃焼用空気の流量を変化させることが好ましいが、従来の燃焼装置では、各燃料に対応して、直線流とされる燃焼用空気の流量を十分に確保することが困難となる。

本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、バーナガンの延在方向に向かう燃焼用空気の直線流の流量を確保することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明では、第１の手段として、所定方向に向けて配設されるバーナガンと、上記所定方向を中心軸とする旋回流とされる燃焼用空気を供給する第１供給手段と、上記所定方向を向く直線流とされる燃焼用空気を供給する第２供給手段とを備え、上記第２供給手段が、上記所定方向を中心軸として上記バーナガンを囲う直線流燃焼用空気噴出口を有するという構成を採用する。

第２の手段として、上記第１の手段において、上記第１供給手段が、上記所定方向を中心軸として上記バーナガンを囲う旋回空気流噴出口を有し、上記旋回空気流噴出口に至るまでの上記第１供給手段の空気流路と、上記直線流燃焼用空気噴出口に至るまでの上記第２供給手段の空気流路とが一体形成されているという構成を採用する。

第３の手段として、上記第１または第２の手段において、上記燃焼用空気を上記第１供給手段と上記第２供給手段とに分配する分配手段を備えるという構成を採用する。

第４の手段として、上記第３の手段において、上記分配手段は、上記第２供給手段に備えられるダンパであるという構成を採用する。

第５の手段として、上記第１〜第４いずれかの手段において、異なる燃料を使用する複数の上記バーナガンを備えるという構成を採用する。

本発明に係る燃焼装置によれば、バーナガンが配設方向に向く直線流とされる燃焼用空気を供給する第２供給手段とを備え、第２供給手段の直線流燃焼用空気噴出口が、所定方向を中心軸として上記バーナガンを囲うように配設されている。このため、従来の燃焼装置と比較して直線流とされる燃焼用空気の流量を確保することが可能となり、燃焼装置から放射される火炎の形状を従来よりも自由にコントロールすることが可能となる。

以下、図面を参照して、本発明に係る燃焼装置の一実施形態について説明する。なお、以下の図面において、各部材の認識を容易とするために、各部材の縮尺を適宜変更している。

（第１実施形態）
図１は、本実施形態に係る燃焼装置１が備えられるボイラ３０の概略構成図である。ボイラ３０は、例えば、火力発電所に設置される油焚ボイラであり、その内部において油等を燃焼するものである。そして、図１に示すように、このボイラ３０の側壁部には、ボイラ３０の内部に向けて火炎を放射する複数の本実施形態に係る燃焼装置１が備えられている。

図２は、本実施形態に係る燃焼装置１の概略構成を示す断面図である。この図に示すように、本実施形態に係る燃焼装置１は、油バーナ２（バーナガン）と、バーナ外筒３と、空気導入室４と、案内羽５と、ダンパ６とを備えて構成されている。

油バーナ２は、ボイラ３０の炉内に向けて（所定方向に）水平に配設されており、ボイラ３０の炉内に向けて先端部２ａから重油を噴霧するものである。バーナ外筒３は、油バーナ２を中心軸として囲う円筒形に形状設定されており、耐熱材料によって形成されている。そして、このバーナ外筒３の先端部３ａとボイラ３０の炉壁３１との間に隙間Ｄ（旋回流燃焼用空気噴出口）が形成されるように、バーナ外筒３は炉壁３１に対して所定間隔だけ離間されている。すなわち、隙間Ｄは、油バーナ２の延在方向を中心軸として油バーナ２を囲うように形成されることとなる。また、バーナ外筒３の途中部位には、一周に亘って３次空気噴出口３ｂが形成されている。すなわち、３次空気噴出口３ｂは、油バーナ２の延在方向を中心として油バーナ２を囲うように形成されている。

空気導入室４は、燃焼用空気Ｘの流路として機能するものであり、バーナ外筒３の外側を覆うようにバーナ外筒３の一周に亘って配置され、上述の隙間Ｄ及び３次空気噴出口３ｂと接続されている。すなわち、本実施形態に係る燃焼装置では、隙間Ｄに至るまでの燃焼用空気Ｘの流路と３次空気噴出口３ｂに至るまでの燃焼用空気Ｘの流路とが一体形成されている。この空気導入室４と隙間Ｄとの接続部位ａには複数の案内羽５が配設されており、また、空気導入室４と３次空気噴出口３ｂとの接続部位ｂには複数のダンパ６（分配手段）が配設されている。なお、空気導入室４には、不図示の空気供給装置から燃焼用空気Ｘが導入される。

案内羽５は、空気導入室４に導入され、隙間Ｄを介してボイラ３０の炉内に噴出される燃焼用空気Ｘを油バーナ２の延在方向を中心軸として旋回させるものである。すなわち、案内羽５を介して燃焼用空気Ｘが噴出されることによって、ボイラ３０の内部には、油バーナ２の延在方向を中心軸とする燃焼用空気Ｘの旋回流が形成される。なお、以下の説明においては、油バーナ２の延在方向を中心軸とする旋回流とされる燃焼用空気Ｘ、すなわち、隙間Ｄを介して噴出される燃焼用空気Ｘのことを２次空気Ｘ１と称する。図３は、案内羽５の模式図である。この図に示すように、案内羽５は空気導入室４と隙間Ｄとの接続部位ａに一周に亘って複数配設されており、各案内羽５は駆動軸５１を中心軸として回転可能に支持されている。そして、２次空気Ｘ１は、各案内羽５の間を通り抜けることによって、旋回流とされる。

ダンパ６は、空気導入室４に導入され、３次空気噴出口３ｂを介して油バーナ２に向けて噴出される燃焼用空気Ｘの流量を調整するためのものである。そして、ダンパ６を介して油バーナ２に向けて噴出された燃焼用空気Ｘは、バーナ外筒３内を油バーナ２に沿って移動し、油バーナ２の延在方向を向く直線流とされる。すなわち、ダンパ６を介して油バーナ２に向けて燃焼用空気Ｘが噴出されることによって、ボイラ３０の内部には、油バーナ２の延在方向を向く直線流が形成される。なお、以下の説明においては、油バーナ２の延在方向を向く直線流とされる燃焼用空気Ｘのことを３次空気Ｘ２と称する。図４は、ダンパ６の模式図である。この図に示すように、ダンパ６は空気導入室４と３次空気噴出口３ｂとの接続部位ｂに一周に亘って複数配設されており、各ダンパ６は駆動軸６１を中心軸として回転可能に支持されている。

そして、このダンパ６の開閉状態によって、空気導入室４内に導入された燃焼用空気Ｘの隙間Ｄと３次空気噴出口３ｂとへの分配量、すなわち２次空気Ｘ１及び３次空気Ｘ２の流量が決定される。ここで、空気導入室４に導入される燃焼用空気Ｘの絶対量は一定であり、ダンパ６の開閉状態が狭い場合には３次空気噴出口３ｂへ流れる燃焼用空気Ｘ（３次空気Ｘ２）の流量が減少しかつ隙間Ｄに流れる燃焼用空気Ｘ（２次空気Ｘ１）の流量が増加し、また、ダンパ６の開閉状態が広い場合には３次空気噴出口３ｂに流れる燃焼用空気Ｘ（３次空気Ｘ２）の流量が増加しかつ隙間Ｄに流れる燃焼用空気Ｘ（２次空気Ｘ１）の流量が減少する。

なお、図３及び図４に示すように、案内羽５が燃焼用空気Ｘの気流を調整するものであるのに対し、ダンパ６は燃焼用空気Ｘの流量を調整するものであり、すなわち、案内羽５とダンパ６とは、異なる機能を担っている。

また、本発明の第１供給手段は本実施形態において空気導入室４、隙間Ｄ、案内羽５及び不図示の空気供給装置によって構成されており、本発明の第２供給手段は本実施形態において空気導入室４、３次空気噴出口３ｂ及び不図示の空気供給装置によって構成されている。
また、本実施形態に係る燃焼装置１の油バーナ２及びバーナ外筒３は、燃焼装置１の端部（図２に示す左端）に配置される支持部７及び空気導入室４を介してボイラ３０の炉壁３１に固定されている。また、本実施形態に係る燃焼装置１は、不図示の着火装置を備えており、この着火装置によって油バーナ２から噴霧された重油に着火されることによって、火炎が放射される。

次に、このように構成された本第１実施形態に係る燃焼装置１の動作について説明する。なお、以下の説明においては、既に着火装置によって燃料（重油）に着火され、火炎が放射されているものとして説明する。

まず、空気導入室４内に不図示の空気供給装置によって導入された燃焼用空気Ｘは、ダンパ６の開口具合に応じて、燃焼用空気Ｘが隙間Ｄから噴出される２次空気Ｘ１と３次空気噴出口３ｂから噴出される３次空気Ｘ２とに分配される。

２次空気Ｘ１は、油バーナ２の延在方向を中心軸として油バーナ２を囲うように形成される隙間Ｄ及び案内羽５を介して、油バーナ２の延在方向を中心軸とする旋回流としてボイラ３０の炉内に噴出される。また、３次空気Ｘ２は、油バーナ２の延在方向を中心として油バーナ２を囲うように形成された３次空気噴出口３ｂを介して、油バーナ２に向けて噴出され、その後、バーナ外筒３内を油バーナ２に沿って移動することによって、直線流としてボイラ３０の炉内に噴出される。

ここで、ダンパ６が広く開口され、３次空気Ｘ２の流量が多い場合には、直線流とされる燃焼用空気Ｘの流量が多く、旋回流とされる燃焼用空気Ｘの流量が少ないため、図５（ａ）に示すように、火炎の形状は、油バーナ２の延在方向に長く、上下方向に狭い形状となる。これに対し、ダンパ６が狭く開口され、３次空気Ｘ２の流量が少ない場合には、直線流とされる燃焼用空気Ｘの流量が少なく、旋回流とされる燃焼用空気Ｘの流量が多いため、図５（ｂ）に示すように、火炎の形状は、油バーナ２の延在方向に短く、上下方向に広い形状となる。従来の燃焼装置では、上述のように直線流とされる燃焼用空気Ｘ、すなわち３次空気Ｘ２の流量を十分に確保することができないため、図５（ａ）に示すような形状の火炎を形成することが困難であったが、本実施形態に係る燃焼装置１においては、３次空気噴出口３ｂが油バーナ２の延在方向を中心として油バーナ２を囲うように形成されているため、容易に３次空気の流量を確保し、図５（ａ）に示すような形状の火炎を形成することができる。
また、本実施形態に係る燃焼装置１によれば、ダンパ６の開閉状態を変更することによって、２次空気Ｘ１と３次空気Ｘ２の流量比率を容易に変更することができるため、ボイラ３０の運用に応じて、適した形状の火炎を形成することが可能となる。

なお、本第１実施形態においては、燃料を噴霧するバーナガンとして重油を燃料とする油バーナ２を用いたが、本発明は、これに限定されるものではなく、異なる材料を噴霧するバーナガンを用いても良い。ここで、本第１実施形態に係る燃焼装置１は、２次空気Ｘ１と３次空気Ｘ２との流量比率を容易に変更することができるため、燃料に応じた燃焼状態を実現することができ、安定燃焼やＮＯｘ低減等を目的とした燃焼調節を容易に行うことが可能となる。

（第２実施形態）
次に、図６を参照して本発明の第２実施形態について説明する。なお、本第２実施形態の説明において、上記第１実施形態と同様の部分については、その説明を省略あるいは簡略化する。

図６は、本第２実施形態に係る燃焼装置２０の概略構成を示した断面図である。この図に示すように、本第２実施形態に係る燃焼装置２０は、バーナ外筒３内に、低カロリーガスバーナ２１及び高カロリーガスバーナ２２とをさらに備えている。これら低カロリーガスバーナ２１及び高カロリーガスバーナ２２は、高カロリーあるいは低カロリーの天然ガスを噴出するものであり、図７に示すように、油バーナ２を囲むように複数の高カロリーガスバーナ２２が配設されており、この高カロリーバーナガス２２の外側に複数の低カロリーガスバーナ２１が油バーナ２を囲むように配設されている。

このような本第２実施形態に係る燃焼装置２０においては、油バーナ２、低カロリーガスバーナ２１あるいは高カロリーガスバーナ２２のいずれかを用いて火炎を放射する場合や油バーナ２、低カロリーガスバーナ２１、高カロリーガスバーナ２２を組合わせて用いて火炎を放射する場合がある。このような場合であっても、本第２実施形態に係る燃焼装置２０においては、２次空気Ｘ１と３次空気Ｘ２の流量比率を容易に変更し、適した形状の火炎を形成することが可能となる。

以上、添付図面を参照しながら本発明に係る燃焼装置の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されないことは言うまでもない。上述した実施形態において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。

本発明の一実施形態に係る燃焼装置が備えられるボイラの概略構成図である。 本発明の一実施形態に係る燃焼装置の概略構成を示す断面図である。 案内羽の配置構成を示す図である。 ダンパの配置構成を示す図である。 本発明の一実施形態に係る燃焼装置の火炎形状を示す図である。 本発明の第２実施形態に係る燃焼装置の概略構成を示す断面図である。 低カロリーガスバーナ及び高カロリーガスバーナの配置構成を示す図である。 従来の燃焼装置の概略構成を示す断面図である。

符号の説明

１……燃焼装置
２……油バーナ（バーナガン）
２１……低カロリーガスバーナ（バーナガン）
２２……高カロリーガスバーナ（バーナガン）
３……バーナ外筒
３ｂ……３次空気噴出口（直線流燃焼用空気噴出口）
４……空気導入室（空気流路）
５……案内羽
６……ダンパ（分配手段）
Ｄ……隙間（旋回流燃焼用空気噴出口）
Ｘ……燃焼用空気

Claims (5)

1. 所定方向に向けて配設されるバーナガンと、前記所定方向を中心軸とする旋回流とされる燃焼用空気を供給する第１供給手段と、前記所定方向を向く直線流とされる燃焼用空気を供給する第２供給手段とを備え、
   前記第２供給手段が、前記所定方向を中心軸として前記バーナガンを囲う直線流燃焼用空気噴出口を有することを特徴とする燃焼装置。
2. 前記第１供給手段が、前記所定方向を中心軸として前記バーナガンを囲う旋回空気流噴出口を有し、前記旋回空気流噴出口に至るまでの前記第１供給手段の空気流路と、前記直線流燃焼用空気噴出口に至るまでの前記第２供給手段の空気流路とが一体形成されていることを特徴とする請求項１記載の燃焼装置。
3. 前記燃焼用空気を前記第１供給手段と前記第２供給手段とに分配する分配手段を備えることを特徴とする請求項１または２記載の燃焼装置。
4. 前記分配手段は、前記第２供給手段に備えられるダンパであることを特徴とする請求項３記載の燃焼装置。
5. 異なる燃料を使用する複数の前記バーナガンを備えることを特徴とする請求項１〜４いずれかに記載の燃焼装置。
   
   
   
   

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