JP2017122540A

JP2017122540A - Burner

Info

Publication number: JP2017122540A
Application number: JP2016001623A
Authority: JP
Inventors: 立季小林; Tatsuki Kobayashi; 森松　隆史; Takashi Morimatsu; 隆史森松; 智浩大久保; Tomohiro Okubo
Original assignee: Miura Co Ltd
Current assignee: Miura Co Ltd
Priority date: 2016-01-07
Filing date: 2016-01-07
Publication date: 2017-07-13

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a constitution capable of stabilizing a combustion state while achieving low NOx in a burner for spraying and burning a liquid fuel such as kerosene and heavy oil.SOLUTION: A burner 1 includes: a first fuel nozzle 13 and a second fuel nozzle 14 for spraying a liquid fuel downward; a plurality of air nozzles 16 arranged so as to surround the first fuel nozzle 13 and the second fuel nozzle 14 to supply air downward; and a plurality of hydrogen nozzles 17 arranged so as to surround the fuel nozzles to supply hydrogen downward, where the hydrogen nozzles 17 are arranged on the inside of the air nozzles 16. Tips of the air nozzles 16 are arranged on the downstream side further than the tips of the first fuel nozzle 13 and the second fuel nozzle 14 and tips of the hydrogen nozzles 17 are arranged on the downstream side further than the tips of the first fuel nozzle 13 and the second fuel nozzle 14.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、灯油や重油等の液体燃料を噴霧して燃焼させるバーナに関する。 The present invention relates to a burner that sprays and burns liquid fuel such as kerosene or heavy oil.

従来から、燃料を下方に噴霧する燃料ノズルと、この燃料ノズルの周囲に配置され下方に向かって空気を噴射する複数の空気ノズルと、を備えるバーナにおいて、空気ノズルから高速で空気を噴射して負圧を発生させることにより、炉内ガスを再循環させて低ＮＯｘ化を実現する技術が知られている。この種のバーナを開示するものとしては例えば特許文献１がある。 2. Description of the Related Art Conventionally, in a burner that includes a fuel nozzle that sprays fuel downward and a plurality of air nozzles that are arranged around the fuel nozzle and inject air downward, air is injected from the air nozzle at high speed. There is known a technique for realizing low NOx by recirculating in-furnace gas by generating a negative pressure. For example, Patent Document 1 discloses such a burner.

特開２００１−２５４９１３号公報JP 2001-254913 A

特許文献１に開示されるような技術では、炉内ガスを再循環させることにより、低ＮＯｘ化を実現している。しかしながら、その燃焼形態がいわゆる空間保炎であるため、空気噴流が圧力噴霧された燃料液滴と混合・燃焼する位置がバーナからある程度離れた位置となり、保炎位置が揺らぐ傾向がある。そのため、定常燃焼中も大きな燃焼音や振動が発生しやすく、燃焼状態を安定化させるという観点から改善の余地があった。 In the technique disclosed in Patent Document 1, NOx reduction is realized by recirculating the gas in the furnace. However, since the combustion mode is so-called space flame holding, the position where the air jet is mixed and burned with the pressure-sprayed fuel droplets is located at a certain distance from the burner, and the flame holding position tends to fluctuate. For this reason, loud combustion noise and vibration are easily generated even during steady combustion, and there is room for improvement from the viewpoint of stabilizing the combustion state.

本発明は、灯油や重油等の液体燃料を噴霧して燃焼させるバーナにおいて、低ＮＯｘ化を実現しつつ、燃焼状態を安定化させることができる構成を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a burner that sprays and burns liquid fuel such as kerosene or heavy oil, and that can achieve a reduction in NOx while stabilizing the combustion state.

本発明は、液体燃料を下方に向かって噴霧する燃料ノズルと、前記燃料ノズルを囲むように複数配置され、下方に向かって空気を供給する空気ノズルと、前記燃料ノズルを囲むように複数配置され、下方に向かって水素を供給する水素ノズルと、を備え、前記水素ノズルは、前記空気ノズルの内側に位置するバーナに関する。 In the present invention, a plurality of fuel nozzles for spraying liquid fuel downward, a plurality of air nozzles arranged to surround the fuel nozzle, a plurality of air nozzles for supplying air downward, and a plurality of fuel nozzles are arranged to surround the fuel nozzle. A hydrogen nozzle for supplying hydrogen downward, wherein the hydrogen nozzle relates to a burner located inside the air nozzle.

前記空気ノズルは、その先端が前記燃料ノズルの先端よりも下流側に位置し、前記水素ノズルは、その先端が前記燃料ノズルの先端よりも下流側に位置することが好ましい。 It is preferable that the tip of the air nozzle is located downstream of the tip of the fuel nozzle, and the tip of the hydrogen nozzle is located downstream of the tip of the fuel nozzle.

前記水素ノズルは、前記空気ノズルの中心軸上に配置されることが好ましい。 The hydrogen nozzle is preferably disposed on a central axis of the air nozzle.

前記バーナは、前記空気ノズルの先端及び前記水素ノズルの先端よりも下流側に配置される整流筒を更に備えることが好ましい。 It is preferable that the burner further includes a rectifying cylinder disposed downstream of the tip of the air nozzle and the tip of the hydrogen nozzle.

本発明によれば、灯油や重油等の液体燃料を噴霧して燃焼させるバーナにおいて、低ＮＯｘ化を実現しつつ、燃焼状態を安定化させることができる構成を提供できる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, in the burner which sprays and burns liquid fuels, such as kerosene and heavy oil, the structure which can stabilize a combustion state can be provided, implement | achieving low NOx.

本発明の第１実施形態に係るバーナの内部の様子を示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which shows the mode of the inside of the burner which concerns on 1st Embodiment of this invention. 第１実施形態のバーナを下から見た様子を示す底面図である。It is a bottom view which shows a mode that the burner of 1st Embodiment was seen from the bottom. 第１実施形態のバーナの燃焼筒の外観を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the external appearance of the combustion cylinder of the burner of 1st Embodiment. 本発明の第２実施形態に係るバーナの内部の様子を示す拡大縦断面図である。It is an expanded longitudinal cross-sectional view which shows the mode of the inside of the burner which concerns on 2nd Embodiment of this invention. 第２実施形態のバーナを下から見た様子を示す底面図である。It is a bottom view which shows a mode that the burner of 2nd Embodiment was seen from the bottom.

以下、本発明のバーナの好ましい各実施形態について、図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の第１実施形態に係るバーナ１の内部の様子を示す縦断面図である。図２は、第１実施形態のバーナ１を下から見た様子を示す底面図であり、図１のＡ−Ａ線矢視図である。 Hereinafter, preferred embodiments of the burner of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing the inside of the burner 1 according to the first embodiment of the present invention. FIG. 2 is a bottom view showing the burner 1 of the first embodiment as viewed from below, and is a view taken along the line AA in FIG.

本実施形態のバーナ１は、ボイラ装置に適用されるものであり、重油や灯油等の液体の燃料を燃焼させて水を加熱し、蒸気又は温水を生成するものである。バーナ１が適用されるボイラ装置の缶体１００の内部には燃焼室２２が形成される。 The burner 1 of the present embodiment is applied to a boiler device, and burns liquid fuel such as heavy oil or kerosene to heat water to generate steam or hot water. A combustion chamber 22 is formed inside the can 100 of the boiler apparatus to which the burner 1 is applied.

バーナ１は燃焼室２２の上方に配置される。この燃焼室２２では、後述するバーナ１の第１燃料ノズル１３及び第２燃料ノズル１４から噴霧された燃料が燃焼され、燃焼ガスが発生する。 The burner 1 is disposed above the combustion chamber 22. In the combustion chamber 22, fuel sprayed from the first fuel nozzle 13 and the second fuel nozzle 14 of the burner 1 described later is burned, and combustion gas is generated.

バーナ１の構成について説明する。図１及び図２に示すように、バーナ１は、内筒部１１と、この内筒部１１の外側に配置される外筒部１２と、内筒部１１の内部に配置される第１燃料ノズル１３、第２燃料ノズル１４と及び着火部１５と、複数の空気ノズル１６と、複数の水素ノズル１７と、整流部６０と、を備える。 The configuration of the burner 1 will be described. As shown in FIGS. 1 and 2, the burner 1 includes an inner cylinder part 11, an outer cylinder part 12 arranged outside the inner cylinder part 11, and a first fuel arranged inside the inner cylinder part 11. The nozzle 13, the second fuel nozzle 14, the ignition unit 15, the plurality of air nozzles 16, the plurality of hydrogen nozzles 17, and the rectifying unit 60 are provided.

内筒部１１は、円筒形状に構成される。この内筒部１１の底部１１０には、燃焼室２２と連通する開口１１１が形成される。本実施形態の開口１１１は、略楕円状になっている。 The inner cylinder portion 11 is configured in a cylindrical shape. An opening 111 communicating with the combustion chamber 22 is formed at the bottom 110 of the inner cylinder portion 11. The opening 111 of this embodiment is substantially elliptical.

外筒部１２は、内筒部１１の直径よりも大きな直径を有する円筒形状に形成される。この外筒部１２は、中心軸が内筒部１１の中心軸と一致するように配置される。外筒部１２の内面と内筒部１１の外面との間には、空間が形成されており、この空間には、外筒部１２の上部に接続された空気供給装置（図示省略）から空気が供給される。 The outer cylinder part 12 is formed in a cylindrical shape having a diameter larger than the diameter of the inner cylinder part 11. The outer cylinder portion 12 is arranged such that the central axis coincides with the central axis of the inner cylindrical portion 11. A space is formed between the inner surface of the outer tube portion 12 and the outer surface of the inner tube portion 11, and air is supplied to the space from an air supply device (not shown) connected to the upper portion of the outer tube portion 12. Is supplied.

外筒部１２の底面には、複数の開口１２１が形成されている。図２に示すように、複数の開口１２１は、内筒部１１を囲うように環状に配置される。 A plurality of openings 121 are formed on the bottom surface of the outer cylinder portion 12. As shown in FIG. 2, the plurality of openings 121 are arranged in an annular shape so as to surround the inner cylinder portion 11.

第１燃料ノズル１３は、第１燃料供給管１３１と、第１ノズルチップ１３２と、を備える。第１燃料供給管１３１は、内筒部１１の内部に鉛直方向（上下方向）に延びて配置される。第１燃料供給管１３１の基端部（上端部）は、燃料供給装置（図示省略）に接続される。 The first fuel nozzle 13 includes a first fuel supply pipe 131 and a first nozzle tip 132. The first fuel supply pipe 131 is disposed inside the inner cylinder portion 11 so as to extend in the vertical direction (vertical direction). A base end portion (upper end portion) of the first fuel supply pipe 131 is connected to a fuel supply device (not shown).

第１ノズルチップ１３２は、第１燃料供給管１３１の先端部（下端部）に配置される。図１の破線に示すように、第１ノズルチップ１３２は、鉛直方向下方を中心として、所定の範囲に液体の燃料を噴霧可能に構成される。 The first nozzle tip 132 is disposed at the distal end (lower end) of the first fuel supply pipe 131. As shown by a broken line in FIG. 1, the first nozzle tip 132 is configured to be able to spray liquid fuel in a predetermined range with the lower part in the vertical direction as the center.

以上の第１燃料ノズル１３によれば、燃料供給装置から第１燃料供給管１３１に供給された液体の燃料は、第１ノズルチップ１３２から鉛直方向下方を中心として所定の範囲に略円錐状に噴霧される。 According to the first fuel nozzle 13 described above, the liquid fuel supplied from the fuel supply device to the first fuel supply pipe 131 has a substantially conical shape within a predetermined range centered vertically downward from the first nozzle tip 132. Sprayed.

第２燃料ノズル１４は、第１燃料ノズル１３に近接して配置される。第２燃料ノズル１４は、第２燃料供給管１４１と、第２ノズルチップ１４２と、を備える。第２燃料供給管１４１は、内筒部１１の内部に鉛直方向（上下方向）に延びて配置される。第２燃料供給管１４１の基端部（上端部）は、燃料供給装置（図示省略）に接続される。 The second fuel nozzle 14 is disposed in the vicinity of the first fuel nozzle 13. The second fuel nozzle 14 includes a second fuel supply pipe 141 and a second nozzle tip 142. The second fuel supply pipe 141 is disposed in the inner cylinder portion 11 so as to extend in the vertical direction (vertical direction). A base end portion (upper end portion) of the second fuel supply pipe 141 is connected to a fuel supply device (not shown).

第２ノズルチップ１４２は、第２燃料供給管１４１の先端部（下端部）に配置される。図１の破線に示すように、第２ノズルチップ１４２は、鉛直方向下方を中心として、所定の範囲に液体の燃料を噴霧可能に構成される。 The second nozzle tip 142 is disposed at the tip (lower end) of the second fuel supply pipe 141. As shown by a broken line in FIG. 1, the second nozzle tip 142 is configured to be able to spray liquid fuel in a predetermined range centering on the lower part in the vertical direction.

以上の第２燃料ノズル１４によれば、燃料供給装置から第２燃料供給管１４１に供給された液体の燃料は、第２ノズルチップ１４２から鉛直方向下方を中心として所定の範囲に略円錐状に噴霧される。なお、第２ノズルチップ１４２が噴霧する所定範囲は、第１ノズルチップ１３２が噴霧する所定範囲の一部と重なるようになっている。 According to the second fuel nozzle 14 described above, the liquid fuel supplied from the fuel supply device to the second fuel supply pipe 141 has a substantially conical shape within a predetermined range centered vertically downward from the second nozzle tip 142. Sprayed. The predetermined range sprayed by the second nozzle tip 142 overlaps a part of the predetermined range sprayed by the first nozzle tip 132.

図２に示すように、着火部１５は、第１燃料ノズル１３及び第２燃料ノズル１４に近接配置される。着火部１５は、第１燃料ノズル１３及び第２燃料ノズル１４の軸方向と同じ方向に延びている。この着火部１５の先端部（下端部）は、第１ノズルチップ１３２に近接して配置される。着火部１５は、火花を発生させることで、第１燃料ノズル１３から噴霧された燃料に着火し、燃料の燃焼を開始させる。 As shown in FIG. 2, the ignition unit 15 is disposed close to the first fuel nozzle 13 and the second fuel nozzle 14. The ignition unit 15 extends in the same direction as the axial direction of the first fuel nozzle 13 and the second fuel nozzle 14. The front end (lower end) of the ignition unit 15 is disposed in the vicinity of the first nozzle chip 132. The ignition unit 15 ignites the fuel sprayed from the first fuel nozzle 13 by generating a spark, and starts combustion of the fuel.

複数の空気ノズル１６は、第１燃料ノズル１３及び第２燃料ノズル１４を囲むように配置される。より具体的には、複数の空気ノズル１６は、外筒部１２の底面における複数の開口が形成された位置に対応しており、周方向で等間隔に配置されている。 The plurality of air nozzles 16 are arranged so as to surround the first fuel nozzle 13 and the second fuel nozzle 14. More specifically, the plurality of air nozzles 16 correspond to positions where a plurality of openings are formed on the bottom surface of the outer cylinder portion 12, and are arranged at equal intervals in the circumferential direction.

複数の空気ノズル１６は、空気供給装置（図示省略）から外筒部１２の内面と内筒部１１の外面との間の空間に供給された空気を、下方に向けて噴射する。 The plurality of air nozzles 16 inject downward air supplied from the air supply device (not shown) to the space between the inner surface of the outer cylinder portion 12 and the outer surface of the inner cylinder portion 11.

複数の水素ノズル１７は、その外径が空気ノズル１６の内径よりも小さくなっており、各空気ノズル１６の内側に配置される。ここでいう空気ノズル１６の内側とは、空気の経路となる空気ノズル１６の内部空間のことを意味する。本実施形態では、１つの空気ノズル１６に対して１つの水素ノズル１７が配置されている。従って、水素ノズル１７についても、第１燃料ノズル１３及び第２燃料ノズル１４を囲むように配置されることになる。 The plurality of hydrogen nozzles 17 have an outer diameter smaller than the inner diameter of the air nozzle 16, and are arranged inside each air nozzle 16. Here, the inside of the air nozzle 16 means an internal space of the air nozzle 16 serving as an air path. In the present embodiment, one hydrogen nozzle 17 is arranged for one air nozzle 16. Accordingly, the hydrogen nozzle 17 is also disposed so as to surround the first fuel nozzle 13 and the second fuel nozzle 14.

水素ノズル１７は、その上流側から気体燃料室１７５を介して水素が供給され、下流側の端部に形成される噴射口１７２を通じて水素を燃焼室２２側に送る。気体燃料室１７５は、外筒部１２の外周面に設けられるガス室であり、均圧室としての機能を有する構成としてもよい。 The hydrogen nozzle 17 is supplied with hydrogen from the upstream side through the gaseous fuel chamber 175, and sends hydrogen to the combustion chamber 22 side through an injection port 172 formed at an end portion on the downstream side. The gaseous fuel chamber 175 is a gas chamber provided on the outer peripheral surface of the outer cylinder portion 12, and may have a function as a pressure equalizing chamber.

水素供給管１７１は、缶体１００の外側に配置される水素供給装置（図示省略）から水素ノズル１７に水素を供給する配管である。本実施形態では、複数の水素供給管１７１が気体燃料室１７５に接続されており、気体燃料室１７５を介して水素ノズル１７に水素が供給される。この構成により、水素ノズル１７に対する水素供給管１７１の本数を減らすことができるとともに、レイアウトの自由度をひろげることができる。また、気体燃料室１７５を介して水素ノズル１７に水素が供給されることにより、水素のガス圧力に偏りが生じる事態を防止でき、後述の燃焼状態をより一層安定化させることができる。 The hydrogen supply pipe 171 is a pipe that supplies hydrogen to the hydrogen nozzle 17 from a hydrogen supply device (not shown) disposed outside the can body 100. In the present embodiment, a plurality of hydrogen supply pipes 171 are connected to the gaseous fuel chamber 175, and hydrogen is supplied to the hydrogen nozzle 17 through the gaseous fuel chamber 175. With this configuration, the number of hydrogen supply pipes 171 with respect to the hydrogen nozzle 17 can be reduced, and the degree of freedom in layout can be increased. Further, by supplying hydrogen to the hydrogen nozzle 17 via the gaseous fuel chamber 175, it is possible to prevent a situation in which the hydrogen gas pressure is biased, and to further stabilize the combustion state described later.

水素ノズル１７は、外筒部１２の内側面から水平方向に延出した後、湾曲しながら鉛直下方向に延出する。水素ノズル１７における鉛直方向に延びる部分は、空気ノズル１６の同軸上を通過するよう配置される。 The hydrogen nozzle 17 extends in the horizontal direction from the inner side surface of the outer cylindrical portion 12, and then extends in the vertical downward direction while being curved. A portion extending in the vertical direction in the hydrogen nozzle 17 is disposed so as to pass on the same axis as the air nozzle 16.

水素ノズル１７は、その先端側の噴射口１７２が空気ノズル１６の先端と略同じ位置である。従って、空気ノズル１６の先端（下流側の端部）及び水素ノズル１７の先端（下流側の端部）は、いずれも第１燃料ノズル１３及び第２燃料ノズル１４の先端よりも下流側に位置している。 The hydrogen nozzle 17 has an injection port 172 on the tip side at substantially the same position as the tip of the air nozzle 16. Therefore, the tip of the air nozzle 16 (downstream end) and the tip of the hydrogen nozzle 17 (downstream end) are both positioned downstream of the tips of the first fuel nozzle 13 and the second fuel nozzle 14. doing.

整流部６０は、複数の空気ノズル１６から下方に向かって噴射された空気の流れを整流する。この整流部６０は、複数の空気ノズル１６の外方に配置され、これら複数の空気ノズル１６よりも下方に延びる。 The rectifying unit 60 rectifies the flow of air jetted downward from the plurality of air nozzles 16. The rectifying unit 60 is disposed outside the plurality of air nozzles 16 and extends below the plurality of air nozzles 16.

図３は、本実施形態のバーナ１の整流部６０の外観を示す斜視図である。図３に示すように、整流部６０は、外筒部１２の下方に配置される整流筒６１と、整流筒６１を支持する複数の支持部６２と、を備える。整流筒６１は、上面及び下面が開放された円筒形状に形成されており、複数の支持部６２を介して外筒部１２に支持される。 FIG. 3 is a perspective view showing an appearance of the rectifying unit 60 of the burner 1 of the present embodiment. As shown in FIG. 3, the rectification unit 60 includes a rectification cylinder 61 disposed below the outer cylinder part 12 and a plurality of support parts 62 that support the rectification cylinder 61. The rectifying cylinder 61 is formed in a cylindrical shape with an upper surface and a lower surface opened, and is supported by the outer cylinder portion 12 via a plurality of support portions 62.

図１の破線に示すように、第１燃料ノズル１３及び第２燃料ノズル１４から噴霧される燃料の範囲が、整流筒６１の内側に収まるように設定されている。なお、第１燃料ノズル１３及び第２燃料ノズル１４によって噴射させる燃料の所定範囲は、事情に応じて適宜変更することができる。 As shown by the broken line in FIG. 1, the range of fuel sprayed from the first fuel nozzle 13 and the second fuel nozzle 14 is set to be within the flow straightening cylinder 61. In addition, the predetermined range of the fuel injected by the 1st fuel nozzle 13 and the 2nd fuel nozzle 14 can be changed suitably according to the situation.

第１燃料ノズル１３及び第２燃料ノズル１４から噴霧される燃料を調整することにより、燃焼状態を切り替えることができる。本実施形態のバーナ１は、第１燃料ノズル１３のみから燃料を噴霧させて燃料を燃焼させる第１燃焼状態としての低燃焼状態、及び第１燃料ノズル１３及び第２燃料ノズル１４の両方のノズルから燃料を噴霧させる第２燃焼状態としての高燃焼状態、並びに、燃料を燃焼させない停止状態の３つの燃焼状態（３位置）を切り替え可能に構成される。 By adjusting the fuel sprayed from the first fuel nozzle 13 and the second fuel nozzle 14, the combustion state can be switched. The burner 1 of the present embodiment has a low combustion state as a first combustion state in which fuel is sprayed from only the first fuel nozzle 13 to burn the fuel, and both the first fuel nozzle 13 and the second fuel nozzle 14. The high combustion state as the second combustion state in which the fuel is sprayed from and the three combustion states (three positions) of the stop state in which the fuel is not combusted can be switched.

次に、バーナ１の燃焼時の動作について説明する。燃焼状態では、第１燃料ノズル１３及び第２燃料ノズル１４から燃料を噴射するとともに、複数の空気ノズル１６から下方に向かって空気が高速で噴射される。 Next, the operation | movement at the time of combustion of the burner 1 is demonstrated. In the combustion state, fuel is injected from the first fuel nozzle 13 and the second fuel nozzle 14, and air is injected downward from the plurality of air nozzles 16 at a high speed.

また、空気ノズル１６の内側に配置される水素ノズル１７からも下方に向かって水素が放出される。なお、灯油と水素の合計の発熱量に対する水素ガスの割合は、例えば、バーナ１が通常稼動中（定格）の燃焼量の５％から３０％の範囲内、より好ましくは１０％から２０％に設定される。なお、水素の供給量は、水素の燃焼によるホットスポットでのＮＯｘ生成量が多くならないように調整される。本実施形態では、水素の供給量は、低燃焼状態と高燃焼状態で同じ量の水素が供給される。なお、水素の供給量は低燃焼状態と高燃焼状態で変更するように構成してもよい。 Hydrogen is also released downward from a hydrogen nozzle 17 disposed inside the air nozzle 16. The ratio of the hydrogen gas to the total calorific value of kerosene and hydrogen is, for example, in the range of 5% to 30% of the combustion amount when the burner 1 is normally operated (rated), more preferably 10% to 20%. Is set. The supply amount of hydrogen is adjusted so that the NOx generation amount at the hot spot due to the combustion of hydrogen does not increase. In this embodiment, the same amount of hydrogen is supplied in the low combustion state and the high combustion state as the supply amount of hydrogen. The supply amount of hydrogen may be changed between a low combustion state and a high combustion state.

本実施形態では、蒸気負荷に応じて着火時の水素を噴射するタイミングが制御される。蒸気負荷が高燃焼状態に移行する必要がない範囲にある場合は、第１燃料ノズル１３から燃料を噴射し、着火部１５による着火によって燃焼を開始する。そして、所定時間後に水素ノズル１７から水素を噴射して燃焼範囲の広い水素による水素燃焼を行う。これに対して蒸気負荷が高燃焼状態を要求する範囲にある場合は、第１燃料ノズル１３から燃料を噴射し、着火部１５の着火によって燃焼を開始する。その後、第２燃料ノズル１４からも燃料を噴射し燃焼を行う。そして、所定時間後に水素ノズル１７から水素を噴射して水素燃焼を行う。本実施形態のように、圧力噴霧された燃料液滴と空気噴流が混合・燃焼する位置が第１燃料ノズル１３及び第２燃料ノズル１４から離れた位置にある場合でも、噴射口１７２から噴射される水素によって噴射口１７２の近傍で保炎源となる火炎を生じさせることができるので、保炎位置の揺らぎを効果的に防止でき、空間保炎を安定的に実現することができる。 In this embodiment, the timing for injecting hydrogen during ignition is controlled according to the steam load. When the steam load is in a range where it is not necessary to shift to the high combustion state, fuel is injected from the first fuel nozzle 13 and combustion is started by ignition by the ignition unit 15. Then, after a predetermined time, hydrogen is injected from the hydrogen nozzle 17 to perform hydrogen combustion with hydrogen having a wide combustion range. On the other hand, when the steam load is in a range that requires a high combustion state, fuel is injected from the first fuel nozzle 13 and combustion is started by ignition of the ignition unit 15. After that, fuel is also injected from the second fuel nozzle 14 to perform combustion. Then, after a predetermined time, hydrogen is injected from the hydrogen nozzle 17 to perform hydrogen combustion. Even when the position where the pressure-sprayed fuel droplets and the air jet are mixed and burned is at a position away from the first fuel nozzle 13 and the second fuel nozzle 14 as in this embodiment, the fuel is injected from the injection port 172. As a result, the flame that becomes the flame holding source can be generated in the vicinity of the injection port 172, so that the fluctuation of the flame holding position can be effectively prevented, and the spatial flame holding can be realized stably.

また、空気ノズル１６から高速で燃焼用の空気が噴出されることにより、空気噴流の近傍に負圧が生じ、炉（缶体１００）内の排ガスを第１燃料ノズル１３及び第２燃料ノズル１４側に引き込む吸引力が生じ、排ガス循環が生じる。本実施形態では、整流筒６１と外筒部１２の間には隙間が形成されている。この隙間から第１燃料ノズル１３及び第２燃料ノズル１４側に排ガスを効率的に引き込むことができる。更に、水素ノズル１７は、空気ノズル１６の内側に配置されているので、排ガスを引き込む流れを妨げることもない。 Further, the combustion air is ejected from the air nozzle 16 at a high speed, so that a negative pressure is generated in the vicinity of the air jet, and the exhaust gas in the furnace (can body 100) is discharged to the first fuel nozzle 13 and the second fuel nozzle 14. A suction force that is drawn to the side occurs, and exhaust gas circulation occurs. In the present embodiment, a gap is formed between the rectifying cylinder 61 and the outer cylinder portion 12. The exhaust gas can be efficiently drawn into the first fuel nozzle 13 and the second fuel nozzle 14 from the gap. Furthermore, since the hydrogen nozzle 17 is disposed inside the air nozzle 16, it does not hinder the flow of drawing exhaust gas.

以上説明した第１実施形態のバーナ１によれば、以下のような効果を奏する。
即ち、第１実施形態のバーナ１は、液体燃料を下方に向かって噴霧する第１燃料ノズル１３及び第２燃料ノズル１４と、第１燃料ノズル１３及び第２燃料ノズル１４を囲むように複数配置され、下方に向かって空気を供給する空気ノズル１６と、燃料ノズルを囲むように複数配置され、下方に向かって水素を供給する水素ノズル１７と、を備え、水素ノズル１７は、空気ノズル１６の内側に位置する。 According to the burner 1 of 1st Embodiment demonstrated above, there exist the following effects.
That is, a plurality of burners 1 according to the first embodiment are disposed so as to surround the first fuel nozzle 13 and the second fuel nozzle 14 that spray liquid fuel downward, and the first fuel nozzle 13 and the second fuel nozzle 14. A plurality of air nozzles 16 that supply air downward and a plurality of hydrogen nozzles 17 that are arranged so as to surround the fuel nozzle and that supply hydrogen downward. Located inside.

これにより、水素の燃焼によって保炎位置が安定するので、保炎の揺らぎに伴って生じる大きな燃焼音や振動の発生を効果的に低減し、空気噴流による炉内ガス誘因効果を維持してＮＯｘ低減効果を達成しつつ、燃料状態の安定化を実現できる。また、空気と灯油（燃料液滴）が混ざり合うまでに水素火炎という高温部ができるので、燃料の気化・混合促進効果によってＣＯも低減できる。また、空気ノズル１６の内側に水素ノズル１７が位置するので、燃焼室２２側に送り出される空気流によって水素ノズル１７が冷却され、水素ノズル１７を熱的に保護にする点からも本実施形態の構成は有効である。更に、水素ノズル１７が空気ノズル１６の内側に位置することにより、炉内再循環を妨げる障害ともならず、低ＮＯｘ化及び燃焼制御の安定化の両方を実現できる。 As a result, the flame holding position is stabilized by the combustion of hydrogen, so that the generation of loud combustion noise and vibration caused by the fluctuation of the flame holding is effectively reduced, and the gas inducing effect in the furnace by the air jet is maintained and NOx is maintained. The fuel state can be stabilized while achieving the reduction effect. In addition, since a high-temperature portion called a hydrogen flame is formed before air and kerosene (fuel droplets) are mixed, CO can also be reduced by the fuel vaporization / mixing promoting effect. In addition, since the hydrogen nozzle 17 is located inside the air nozzle 16, the hydrogen nozzle 17 is cooled by the air flow sent to the combustion chamber 22 side, and the hydrogen nozzle 17 is thermally protected. The configuration is valid. Furthermore, since the hydrogen nozzle 17 is located inside the air nozzle 16, both NOx reduction and stabilization of the combustion control can be realized without being an obstacle that hinders recirculation in the furnace.

空気ノズル１６は、その先端が第１燃料ノズル１３及び第２燃料ノズル１４の先端よりも下流側に位置し、水素ノズル１７は、その先端が第１燃料ノズル１３及び第２燃料ノズル１４の先端よりも下流側に位置する。これにより、第１燃料ノズル１３及び第２燃料ノズル１４の先端から間隔をあけて保炎状態を良好に維持することができ、ＮＯｘ低減効果及び燃焼状態の安定化をより高度な水準で達成することができる。 The tip of the air nozzle 16 is located downstream of the tips of the first fuel nozzle 13 and the second fuel nozzle 14, and the tip of the hydrogen nozzle 17 is the tip of the first fuel nozzle 13 and the second fuel nozzle 14. It is located on the downstream side. As a result, the flame holding state can be maintained well with a gap from the tips of the first fuel nozzle 13 and the second fuel nozzle 14, and the NOx reduction effect and the stabilization of the combustion state can be achieved at a higher level. be able to.

水素ノズル１７は、空気ノズル１６の中心軸上に配置される。これにより、空気ノズル１６から噴射される空気の流れを妨げることなく、水素ノズル１７から噴射される水素ノズルを空気ノズル１６から噴流される空気の中に効率的に混合することができる。 The hydrogen nozzle 17 is disposed on the central axis of the air nozzle 16. Thereby, the hydrogen nozzle ejected from the hydrogen nozzle 17 can be efficiently mixed into the air jetted from the air nozzle 16 without hindering the flow of air ejected from the air nozzle 16.

バーナ１は、空気ノズル１６の先端及び水素ノズル１７の先端よりも下流側に配置される整流筒６１を更に備える。これにより、空気ノズル１６の先端及び水素ノズル１７の先端よりも先で整流を行うことができ、保炎状態をより一層安定的に維持することができる。 The burner 1 further includes a rectifying cylinder 61 disposed on the downstream side of the tip of the air nozzle 16 and the tip of the hydrogen nozzle 17. Thereby, rectification | straightening can be performed ahead of the front-end | tip of the air nozzle 16, and the front-end | tip of the hydrogen nozzle 17, and a flame holding state can be maintained much more stably.

次に、第２実施形態のバーナ２０１について説明する。図４は、本発明の第２実施形態に係るバーナ２０１の内部の様子を示す拡大縦断面図である。図５は、第２実施形態のバーナ２０１を下から見た様子を示す底面図である。図５では缶体１００等の図示を省略している。また、以下の説明において上記実施形態と同様の構成については同じ符号を付してその説明を省略することがある。 Next, the burner 201 of 2nd Embodiment is demonstrated. FIG. 4 is an enlarged longitudinal sectional view showing the inside of the burner 201 according to the second embodiment of the present invention. FIG. 5 is a bottom view showing a state in which the burner 201 of the second embodiment is viewed from below. In FIG. 5, illustration of the can body 100 and the like is omitted. Moreover, in the following description, the same code | symbol may be attached | subjected about the structure similar to the said embodiment, and the description may be abbreviate | omitted.

第２実施形態のバーナ２０１は、液体燃料を噴射するための構成が第１実施形態と異なっている。図５及び図６に示すように、第２実施形態のバーナ２０１は、第１燃料ノズル１３及び第２燃料ノズル１４に替えて、内筒部１１の内側に配置されるリターンフローノズル２１３を燃料ノズルとして備える。本実施形態では、リターンフローノズル２１３は、内筒部１１の略中心軸上に位置している。 The burner 201 of the second embodiment is different from the first embodiment in the configuration for injecting liquid fuel. As shown in FIGS. 5 and 6, the burner 201 of the second embodiment uses a return flow nozzle 213 disposed inside the inner cylinder portion 11 as a fuel instead of the first fuel nozzle 13 and the second fuel nozzle 14. Provide as a nozzle. In the present embodiment, the return flow nozzle 213 is located on a substantially central axis of the inner cylinder portion 11.

リターンフローノズル２１３の先端にはノズルチップ２２０が配置されている。リターンフローノズル２１３には、液体燃料の供給経路２１５が接続されるとともに、戻し経路２１６が接続される。戻し経路２１６には、流量調整弁（図示省略）が配置されており、戻し経路の流量を調整して噴霧量を調整できるように構成される。図４の破線に示すように、ノズルチップ２２０から所定の範囲に液体燃料が噴霧される。 A nozzle tip 220 is disposed at the tip of the return flow nozzle 213. The return flow nozzle 213 is connected to a liquid fuel supply path 215 and a return path 216. A flow rate adjusting valve (not shown) is arranged in the return path 216, and is configured to adjust the spray amount by adjusting the flow rate of the return path. As shown by a broken line in FIG. 4, the liquid fuel is sprayed from the nozzle tip 220 to a predetermined range.

リターンフローノズル２１３の周囲には、複数の空気ノズル１６と、空気ノズル１６の内側に配置される複数の水素ノズル１７が配置される。空気ノズル１６及び水素ノズル１７の構成は第１実施形態と同様である。第２実施形態のバーナ２０１のように、燃焼制御における液体燃料の量を連続的に調整できる構成においても、空気ノズル１６の内側に配置される水素ノズル１７から噴射される水素によって空間保炎を安定的なものにすることができ、低ＮＯｘ化及び燃焼制御の安定化の両方を実現できる。 Around the return flow nozzle 213, a plurality of air nozzles 16 and a plurality of hydrogen nozzles 17 arranged inside the air nozzle 16 are arranged. The configurations of the air nozzle 16 and the hydrogen nozzle 17 are the same as those in the first embodiment. Even in the configuration in which the amount of liquid fuel in the combustion control can be continuously adjusted as in the burner 201 of the second embodiment, space flame holding is performed by hydrogen injected from the hydrogen nozzle 17 arranged inside the air nozzle 16. It can be made stable, and both NOx reduction and stabilization of combustion control can be realized.

以上、本発明のバーナの好ましい実施形態について説明したが、本発明は、上述した実施形態に制限されるものではなく、適宜変更が可能である。 As mentioned above, although preferable embodiment of the burner of this invention was described, this invention is not restrict | limited to embodiment mentioned above, It can change suitably.

上記実施形態では、水素ノズル１７が空気ノズル１６の中心軸上に位置するように構成されているが、この構成に限定されない。水素ノズル１７が空気ノズル１６の内側で偏芯するように配置されてもよい。 In the above-described embodiment, the hydrogen nozzle 17 is configured to be positioned on the central axis of the air nozzle 16, but is not limited to this configuration. The hydrogen nozzle 17 may be arranged so as to be eccentric inside the air nozzle 16.

上記実施形態では、整流筒６１を備える構成を例に説明したが、整流筒６１を省略することもできる。 In the above-described embodiment, the configuration including the rectifying cylinder 61 has been described as an example, but the rectifying cylinder 61 may be omitted.

上記実施形態では、各空気ノズル１６に水素ノズル１７が配置される構成であるが、一部の空気ノズル１６に水素ノズル１７を配置する構成としてもよい。 In the above embodiment, the hydrogen nozzles 17 are arranged in each air nozzle 16, but the hydrogen nozzles 17 may be arranged in some of the air nozzles 16.

上記実施形態では、空気ノズル１６及び水素ノズル１７の先端が、第１燃料ノズル１３及び第２燃料ノズル１４の先端やリターンフローノズル２１３の先端よりも下流側に位置する構成であるが、この構成に限定されない。空気ノズル及び水素ノズルの先端位置が燃料ノズルの先端位置と略一致するように構成してもよい。 In the above embodiment, the tips of the air nozzle 16 and the hydrogen nozzle 17 are positioned downstream of the tips of the first fuel nozzle 13 and the second fuel nozzle 14 and the tip of the return flow nozzle 213. It is not limited to. You may comprise so that the front-end | tip position of an air nozzle and a hydrogen nozzle may correspond with the front-end | tip position of a fuel nozzle substantially.

上記実施形態では、ボイラ装置に適用されるバーナを例に説明したが、ボイラ装置以外の構成にも本発明を適用することができる。 In the said embodiment, although the burner applied to a boiler apparatus was demonstrated to the example, this invention is applicable also to structures other than a boiler apparatus.

１バーナ
１３第１燃料ノズル（燃料ノズル）
１４第２燃料ノズル（燃料ノズル）
１６空気ノズル
１７水素ノズル
６１整流筒
２０１バーナ
２１３リターンフローノズル（燃料ノズル） 1 Burner 13 1st fuel nozzle (fuel nozzle)
14 Second fuel nozzle (fuel nozzle)
16 Air nozzle 17 Hydrogen nozzle 61 Rectifier cylinder 201 Burner 213 Return flow nozzle (fuel nozzle)

Claims

A fuel nozzle for spraying liquid fuel downward;
A plurality of air nozzles arranged so as to surround the fuel nozzle and supplying air downward;
A plurality of hydrogen nozzles arranged so as to surround the fuel nozzle and supplying hydrogen downward;
With
The hydrogen nozzle is a burner located inside the air nozzle.

The tip of the air nozzle is located downstream of the tip of the fuel nozzle,
The burner according to claim 1, wherein the tip of the hydrogen nozzle is positioned downstream of the tip of the fuel nozzle.

The burner according to claim 1 or 2, wherein the hydrogen nozzle is disposed on a central axis of the air nozzle.

The burner in any one of Claim 1 to 3 further provided with the rectification | straightening cylinder arrange | positioned downstream from the front-end | tip of the said air nozzle and the front-end | tip of the said hydrogen nozzle.