JP2022012927A - Low flammability fuel combustion device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、燃料供給管を通して供給される低燃焼性燃料を、空気供給管を通して供給される燃焼用空気と混合させて燃焼させる低燃焼性燃料燃焼装置に関するものである。特に、低燃焼性燃料を燃焼用空気と混合させて安定して燃焼できるようにすると共に、燃焼時におけるNOxの発生を抑制するようにした点に特徴を有するものである。 The present invention relates to a low-combustion fuel combustion apparatus that mixes low-combustible fuel supplied through a fuel supply pipe with combustion air supplied through an air supply pipe and burns the fuel. In particular, it is characterized in that a low-combustible fuel is mixed with combustion air to enable stable combustion and to suppress the generation of NOx during combustion.
燃料を燃焼用空気と混合させて燃焼させる燃焼装置においては、一般に、燃料として炭化水素系燃料を用いたものが使用されている。 In a combustion device that mixes fuel with combustion air and burns it, a fuel that uses a hydrocarbon-based fuel is generally used.
しかし、このように燃焼装置において炭化水素系燃料を燃焼用空気と混合させて燃焼させた場合、二酸化炭素などの温室効果ガスが多く発生するという問題があった。 However, when a hydrocarbon fuel is mixed with combustion air and burned in such a combustion device, there is a problem that a large amount of greenhouse gas such as carbon dioxide is generated.
このため、近年においては、二酸化炭素などの温室効果ガスを削減することが要望され、燃料に炭化水素系燃料以外のものを用いることが検討されている。 Therefore, in recent years, it has been requested to reduce greenhouse gases such as carbon dioxide, and it is considered to use a fuel other than a hydrocarbon fuel.
また、従来から、燃焼装置における燃料として、低燃焼性燃料のアンモニアを用いることが知られている。しかし、アンモニアは炭化水素系燃料に比べて燃焼性が悪くて、燃焼時に失火しやすく、また燃焼時にNOxが発生しやすくなるという問題があった。 Further, conventionally, it has been known to use ammonia, which is a low combustible fuel, as a fuel in a combustion device. However, ammonia has a problem that it is inferior in flammability as compared with a hydrocarbon fuel, and it is easy to misfire at the time of combustion, and it is easy to generate NOx at the time of combustion.
そして、従来においては、燃焼性が悪い低燃焼性燃料のアンモニアを燃焼させるにあたって、特許文献1に示されるように、燃料にアンモニアを噴出させるバーナーチップの下流側にディフューザーを配置し、アンモニアを自然吸引された燃焼用空気と一緒にディフューザーの周辺を迂回させて混合させ、このように混合されたアンモニアと燃焼用空気とを、渦流状態にしてディフューザーの上側に滞留させて燃焼させ、アンモニアの燃焼性を高めるようにしたものが提案されている。 Conventionally, in combusting ammonia, which is a low-combustible fuel having poor combustibility, a diffuser is arranged on the downstream side of a burner chip that ejects ammonia into the fuel, as shown in Patent Document 1, to naturally disperse the ammonia. Along with the sucked combustion air, the area around the diffuser is bypassed and mixed, and the ammonia and the combustion air mixed in this way are made into a vortex state and retained on the upper side of the diffuser to be burned and burned. Something that enhances sex has been proposed.
しかし、特許文献1のように燃焼用空気を自然吸引させる場合、多くのアンモニアを燃焼させる大型の燃焼装置に用いることは困難であり、また前記のようにアンモニアと燃焼用空気とを渦流状態にしてディフューザーの上側に滞留させて、アンモニアを一気に燃焼させるようにした場合、燃焼時における火炎温度が高くなって、NOxの発生が多くなるという問題もあった。 However, when the combustion air is naturally sucked as in Patent Document 1, it is difficult to use it in a large-scale combustion device that burns a large amount of ammonia, and as described above, the ammonia and the combustion air are in a vortex state. When the ammonia is burned at once by staying on the upper side of the diffuser, there is also a problem that the flame temperature at the time of combustion becomes high and the generation of NOx increases.
また、特許文献2においては、低燃焼性燃料のアンモニアと燃焼用空気とを予混合させて均一化させた後、このように予混合させたガスを、スワラにより旋回させて強く攪拌しながら燃焼させて、アンモニアの燃焼性を高めるようにしたものが提案されている。 Further, in Patent Document 2, after premixing and homogenizing ammonia as a low combustible fuel and combustion air, the gas premixed in this way is swirled by a swirl and burned while being strongly agitated. It has been proposed to improve the combustibility of ammonia.
しかし、特許文献2のように、アンモニアと燃焼用空気とを予混合させたガスを、スワラにより旋回させて強く攪拌しながら燃焼させるようにした場合、特許文献1の場合と同様に、アンモニアが一気に燃焼されて火炎温度が高くなり、NOxの発生が多くなるという問題があった。 However, as in Patent Document 2, when the gas obtained by premixing ammonia and combustion air is swirled by a swirl and burned while being strongly agitated, ammonia is generated as in the case of Patent Document 1. There was a problem that it was burned at once, the flame temperature became high, and the generation of NOx increased.
本発明は、アンモニアのような低燃焼性燃料を燃焼用空気と混合させて燃焼させる場合における前記のような問題を解決することを課題とするものである。 An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems in the case where a low combustible fuel such as ammonia is mixed with combustion air and burned.
すなわち、本発明は、前記のようにアンモニアのような低燃焼性燃料を燃焼用空気と混合させて燃焼させるあたり、低燃焼性燃料を燃焼用空気と適切に混合させて、低燃焼性燃料を安定して燃焼できるようにすると共に、低燃焼性燃料が一気に燃焼されて、燃焼時における火炎温度が高くなってNOxが発生するのを抑制することを課題とするものである。 That is, in the present invention, when a low combustible fuel such as ammonia is mixed with combustion air and burned as described above, the low combustible fuel is appropriately mixed with the combustion air to obtain a low combustible fuel. It is an object of the present invention to enable stable combustion and to prevent low combustible fuel from being burned at once to raise the flame temperature at the time of combustion and generate NOx.
本発明に係る低燃焼性燃料燃焼装置においては、前記のような課題を解決するため、低燃焼性燃料を噴出させる噴出口が設けられた燃料供給管の外周側に、一次燃焼用空気を燃料供給管の外周に沿って旋回させながら燃料供給管の送り方向前方に導く一次空気供給管を設け、この一次空気供給管の送り方向下流側の外周側に、二次燃焼用空気を一次空気供給管の外周に沿って旋回させながら一次空気供給管の送り方向前方に導く二次空気供給管を設けた。 In the low-combustion fuel combustion apparatus according to the present invention, in order to solve the above-mentioned problems, primary combustion air is fueled on the outer peripheral side of the fuel supply pipe provided with the ejection port for ejecting the low-combustible fuel. A primary air supply pipe is provided to guide the fuel supply pipe forward in the feed direction while swirling along the outer circumference of the supply pipe, and secondary combustion air is supplied to the outer circumference on the downstream side of the feed direction of the primary air supply pipe. A secondary air supply pipe was provided to guide the primary air supply pipe forward in the feed direction while swirling along the outer circumference of the pipe.
そして、本発明に係る低燃焼性燃料燃焼装置においては、前記の低燃焼性燃料にアンモニアを用いるようにしている。 Then, in the low-combustion fuel combustion device according to the present invention, ammonia is used as the low-combustible fuel.
ここで、本発明に係る低燃焼性燃料燃焼装置においては、前記の燃料供給管の先端部に前記の低燃焼燃料を噴出させる噴出口を設け、この噴出口から噴出された低燃焼性燃料を、前記の一次空気供給管内において燃料供給管の外周に沿って旋回されながら燃料供給管の送り方向前方に導かれた一次燃焼用空気と混合させ、前記の低燃焼燃料の一部が残るようにして一次空気供給管内で一次燃焼させ、一次燃焼された後の低燃焼性燃料が残っている一次燃焼ガスを一次空気供給管内から前記の二次空気供給管内に導き、二次空気供給管内において一次空気供給管の外周に沿って旋回されながら一次空気供給管の送り方向前方に導かれた二次燃焼用空気と混合させて、一次燃焼ガスに残っている低燃焼性燃料を二次空気供給管内で二次燃焼させるようにすることができる。 Here, in the low-combustion fuel combustion apparatus according to the present invention, a spout for ejecting the low-combustion fuel is provided at the tip of the fuel supply pipe, and the low-combustion fuel ejected from the spout is provided. , While swirling along the outer circumference of the fuel supply pipe in the primary air supply pipe, mix with the primary combustion air guided forward in the feed direction of the fuel supply pipe so that a part of the low combustion fuel remains. The primary combustion gas, which is primarily burned in the primary air supply pipe and the low combustible fuel remaining after the primary combustion remains, is guided from the primary air supply pipe to the above-mentioned secondary air supply pipe, and is primary in the secondary air supply pipe. The low combustible fuel remaining in the primary combustion gas is mixed with the secondary combustion air guided forward in the feed direction of the primary air supply pipe while being swirled along the outer circumference of the air supply pipe, and the low combustible fuel remaining in the primary combustion gas is contained in the secondary air supply pipe. Can be used for secondary combustion.
このように、燃料供給管の先端部に設けた噴出口から噴出された低燃焼性燃料を、一次空気供給管内において燃料供給管の外周に沿って旋回されながら燃料供給管の送り方向前方に導かれた一次燃焼用空気と混合させて、この一次空気供給管内で低燃焼燃料の一部が残るようにして一次燃焼させると、低燃焼性燃料が前記の一次燃焼用空気と十分に混合されて安定して燃焼されるようになると共に、一次燃焼時における火炎温度が高温になるのが防止されて、NOxの発生が抑制される。また、一次燃焼された後の低燃焼性燃料が残っている一次燃焼ガスを、一次空気供給管内から二次空気供給管内に導き、二次空気供給管内において一次空気供給管の外周に沿って旋回されながら一次空気供給管の送り方向前方に導かれた二次燃焼用空気と混合させて、二次空気供給管内で二次燃焼させると、一次燃焼ガスに残っている低燃焼性燃料が二次燃焼用空気と十分に混合されて安定して燃焼されるようになると共に、二段階で燃焼させることによって、二次燃焼時における火炎温度が高温になるのが防止されて、NOxの発生が抑制されるようになる。 In this way, the low-combustible fuel ejected from the ejection port provided at the tip of the fuel supply pipe is guided forward in the feed direction of the fuel supply pipe while being swirled along the outer periphery of the fuel supply pipe in the primary air supply pipe. When the fuel is mixed with the prepared primary combustion air and the primary combustion is performed so that a part of the low combustion fuel remains in the primary air supply pipe, the low combustible fuel is sufficiently mixed with the primary combustion air. Along with stable combustion, it is prevented that the flame temperature at the time of primary combustion becomes high, and the generation of NOx is suppressed. In addition, the primary combustion gas in which the low combustible fuel remains after the primary combustion is guided from the inside of the primary air supply pipe into the secondary air supply pipe, and swirls along the outer periphery of the primary air supply pipe in the secondary air supply pipe. However, when it is mixed with the secondary combustion air guided forward in the feed direction of the primary air supply pipe and secondary combustion is performed in the secondary air supply pipe, the low combustible fuel remaining in the primary combustion gas is secondary. It is sufficiently mixed with combustion air to ensure stable combustion, and by burning in two stages, the flame temperature during secondary combustion is prevented from becoming high, and the generation of NOx is suppressed. Will be done.
ここで、前記のように燃料供給管の先端部に噴出口を設けるにあたっては、燃料供給管の先端部の外周に、低燃焼燃料を外周側に噴出させる複数の噴出口を放射状に設けることが好ましい。このようにすると、この放射状に設けた複数の噴出口から燃料供給管の外周側に向けて低燃焼燃料が噴出され、このように噴出された低燃焼燃料が、一次空気供給管により燃料供給管の外周に沿って旋回されながら燃料供給管の送り方向前方に導かれる一次燃焼用空気と十分に混合されて、一次空気供給管内において安定して一次燃焼されるようになる。 Here, when the jets are provided at the tip of the fuel supply pipe as described above, a plurality of jets for ejecting low-combustion fuel to the outer periphery may be provided radially on the outer periphery of the tip of the fuel supply pipe. preferable. In this way, low-combustion fuel is ejected from the plurality of radially provided ejection ports toward the outer peripheral side of the fuel supply pipe, and the low-combustion fuel ejected in this way is discharged by the primary air supply pipe to the fuel supply pipe. It is sufficiently mixed with the primary combustion air guided forward in the feed direction of the fuel supply pipe while being swirled along the outer circumference of the fuel supply pipe, so that stable primary combustion is achieved in the primary air supply pipe.
また、本発明に係る低燃焼性燃料燃焼装置においては、前記の一次空気供給管に供給される一次燃焼用空気の量と、前記の二次空気供給管に供給される二次燃焼用空気の量との比を、50:50~20:80の範囲にすることが好ましい。このようにすると、燃料供給管の先端部の噴出口から噴出された低燃焼性燃料を一次燃焼用空気と混合させて一次空気供給管内で一次燃焼させる際に、低燃焼燃料が一次空気供給管内で完全燃焼されずに低燃焼性燃料の一部が残り、一次燃焼時に、火炎温度か大きく上昇するのが防止されて、NOxが発生するのが抑制される。次いで、一次空気供給管内で一次燃焼された後の低燃焼性燃料が残っている一次燃焼ガスが二次空気供給管内に導かれ、一次燃焼ガスに残っている低燃焼性燃料が、二次空気供給管内において二次燃焼用空気と混合されて二次燃焼されるため、二次燃焼時においても、火炎温度か大きく上昇するのが防止されて、NOxが発生するのが抑制される。 Further, in the low-combustion fuel combustion apparatus according to the present invention, the amount of primary combustion air supplied to the primary air supply pipe and the amount of secondary combustion air supplied to the secondary air supply pipe. The ratio to the amount is preferably in the range of 50:50 to 20:80. In this way, when the low combustible fuel ejected from the ejection port at the tip of the fuel supply pipe is mixed with the primary combustion air and first combusted in the primary air supply pipe, the low combustion fuel is in the primary air supply pipe. A part of the low combustible fuel remains without being completely burned, and during the primary combustion, the flame temperature is prevented from rising significantly, and the generation of NOx is suppressed. Next, the primary combustion gas remaining after the primary combustion in the primary air supply pipe is guided into the secondary air supply pipe, and the low combustible fuel remaining in the primary combustion gas is the secondary air. Since the secondary combustion is mixed with the secondary combustion air in the supply pipe, the flame temperature is prevented from rising significantly even during the secondary combustion, and the generation of NOx is suppressed.
本発明における低燃焼性燃料燃焼装置においては、前記のように燃料供給管に設けた噴出口から噴出された低燃焼性燃料を、一次空気供給管内において燃料供給管の外周に沿って旋回されながら燃料供給管の送り方向前方に導かれた一次燃焼用空気と混合させて、この一次空気供給管内で低燃焼燃料の一部が残るようにして一次燃焼させ、一次燃焼後の低燃焼性燃料が残っている一次燃焼ガスを、一次空気供給管から前記の二次空気供給管内に導き、二次空気供給管内において一次空気供給管の外周に沿って旋回されながら一次空気供給管の送り方向前方に導かれた二次燃焼用空気と混合させて、この二次空気供給管内で二次燃焼させるようにした。 In the low-combustion fuel combustion device of the present invention, the low-combustible fuel ejected from the ejection port provided in the fuel supply pipe as described above is swirled along the outer periphery of the fuel supply pipe in the primary air supply pipe. It is mixed with the primary combustion air guided forward in the feed direction of the fuel supply pipe, and primary combustion is performed so that a part of the low combustion fuel remains in this primary air supply pipe, and the low combustible fuel after the primary combustion is released. The remaining primary combustion gas is guided from the primary air supply pipe into the secondary air supply pipe, and is swirled along the outer circumference of the primary air supply pipe in the secondary air supply pipe to the front in the feed direction of the primary air supply pipe. It was mixed with the induced secondary combustion air for secondary combustion in this secondary air supply pipe.
この結果、本発明における低燃焼性燃料燃焼装置においては、燃焼用空気に旋回をかけることによって、燃焼しにくい低燃焼燃料を燃焼用空気とよく攪拌混合させて燃焼させやすくすることができ、さらに低燃焼性燃料を燃焼用空気と混合させて燃焼させる前記の一次燃焼及び二次燃焼の二段階に分けたので、低燃焼性燃料が一気に燃焼されて火炎温度が高温になるということがなくなり、NOxが発生するのが適切に抑制されると共に、低燃焼性燃料が一次燃焼用空気や二次燃焼用空気と十分に混合されて安定して燃焼されるようになる。 As a result, in the low-combustion fuel combustion apparatus of the present invention, by swirling the combustion air, it is possible to mix the low-combustion fuel, which is difficult to burn, well with the combustion air to facilitate combustion. Since the low-combustible fuel is divided into the two stages of primary combustion and secondary combustion in which the low-combustible fuel is mixed with combustion air and burned, the low-combustible fuel is not burned at once and the flame temperature does not become high. The generation of NOx is appropriately suppressed, and the low combustible fuel is sufficiently mixed with the primary combustion air and the secondary combustion air to be stably burned.
以下、本発明の実施形態に係る低燃焼性燃料燃焼装置を添付図面に基づいて具体的に説明する。なお、本発明に係る低燃焼性燃料燃焼装置は、下記の実施形態に示したものに限定されず、発明の要旨を変更しない範囲において、適宜変更して実施できるものである。 Hereinafter, the low-combustion fuel combustion apparatus according to the embodiment of the present invention will be specifically described with reference to the accompanying drawings. The low-combustion fuel combustion apparatus according to the present invention is not limited to the one shown in the following embodiment, and can be appropriately modified and implemented without changing the gist of the invention.
この実施形態における低燃焼性燃料燃焼装置においては、図1に示すように、低燃焼性燃料のアンモニアガスGを供給する燃料供給管10の送り方向先端部の外周に、前記のアンモニアガスGを燃料供給管10の外周側に向けて放射状に噴出させる複数の噴出口11を周方向に所要間隔を介するようにして放射状に設けている。
In the low-combustion fuel combustion apparatus of this embodiment, as shown in FIG. 1, the ammonia gas G is placed on the outer periphery of the tip of the
また、この燃料供給管10の外周側に、一次空気導入部21から導かれた一次燃焼用空気A1を、図2に示すように、燃料供給管10の接線方向から導入して燃料供給管10の外周に沿って旋回させながら燃料供給管10の先端よりも送り方向前方に導く一次空気供給管20を設けている。
Further, as shown in FIG. 2, the primary combustion air A1 guided from the primary
また、この一次空気供給管20の送り方向下流側の外周側に、二次用空気導入部31から導かれた二次燃焼用空気A2を、図3に示すように、前記の一次空気供給管20の接線方向から導入して一次空気供給管20の外周に沿って旋回させながら一次空気供給管20の送り方向前方に導く二次空気供給管30を設けている。
Further, as shown in FIG. 3, the secondary combustion air A2 guided from the secondary
これらのように、一次燃焼用空気A1や二次燃焼用空気A2を、燃料供給管10や一次空気供給管20の接線方向から導入させることにより、強い旋回力が得られる。
As described above, by introducing the primary combustion air A1 and the secondary combustion air A2 from the tangential direction of the
ここで、この実施形態における低燃焼性燃料燃焼装置においては、前記の燃料供給管10の送り方向先端部の外周に放射状に設けた各噴出口11から前記のアンモニアガスGを、燃料供給管10の外周側に向けて前記の一次空気供給管20内に放射状に噴出させると共に、前記の一次空気導入部21から一次空気供給管20内に導かれた一次燃焼用空気A1を、燃料供給管10の外周に沿って旋回させながら一次空気供給管20の送り方向先端部に送り、この一次燃焼用空気A1を前記のように各噴出口11から噴出されたアンモニアガスGと混合させながら燃料供給管10の送り方向前方に導くようにしている。
Here, in the low-combustion fuel combustion apparatus of this embodiment, the ammonia gas G is supplied from each of the
そして、このようにアンモニアガスGと一次燃焼用空気A1とが混合されて燃料供給管10の送り方向前方に導かれ混合ガスをスパークプラグ(図示せず)により着火させ、一次燃焼用空気Aの量を理論空気比(μ=1)よりも少なくし、前記のアンモニアガスGの一部が残るようにして、前記の混合ガスを燃料供給管10の送り方向前方における一次空気供給管20内において一次燃焼させるようにしている。
Then, in this way, the ammonia gas G and the primary combustion air A1 are mixed and guided forward in the feed direction of the
次いで、このようにして一次空気供給管20内で一次燃焼させた後のアンモニアガスGが残っている一次燃焼ガスを、一次空気供給管20内から二次空気供給管30内に導くようにしている。
Then, in this way, the primary combustion gas in which the ammonia gas G remaining after the primary combustion in the primary
そして、このように一次空気供給管20内から二次空気供給管30内に導かれたアンモニアガスGが残っている一次燃焼ガスを、前記のように二次用空気導入部31から二次空気供給管30内に導入されて、前記の一次空気供給管20の外周に沿って旋回されながら一次空気供給管20の送り方向前方に導かれた二次燃焼用空気A2と二次空気供給管30内において混合させて、一次燃焼ガスに残っているアンモニアガスGを二次空気供給管30内において二次燃焼させるようにしている。
Then, the primary combustion gas in which the ammonia gas G led from the primary
ここで、前記のように一次空気供給管20内において、一次燃焼用空気A1を燃料供給管10の外周に沿って旋回されながら、燃料供給管10の各噴出口11から放射状に噴出させたアンモニアガスGと混合させると、アンモニアガスGが一次燃焼用空気A1と十分に混合されて、一次空気供給管20内において安定して一次燃焼されるようになり、またアンモニアガスGの一部が残るようにして、混合ガスを一次空気供給管20内において一次燃焼させるため、アンモニアガスGが一次空気供給管20内で完全燃焼されず、一次燃焼時の火炎温度が大きく上昇するのが防止されて、NOxが発生するのが抑制される。
Here, as described above, in the primary
また、このように一次燃焼された後のアンモニアガスGが残っている一次燃焼ガスを二次空気供給管30内に導き、アンモニアガスGが残っている一次燃焼ガスを、前記のよう二次空気供給管30内において一次空気供給管20の外周に沿って旋回されながら送られてきた二次燃焼用空気A2と混合させて二次燃焼させると、一次燃焼ガスに残っているアンモニアガスGが二次燃焼用空気A2と十分に混合されて安定して二次燃焼されるようになり、また一次燃焼された後のアンモニアガスGが残っている一次燃焼ガスを二次燃焼させるため、燃焼が二段階に分けられて、二次燃焼時の火炎温度か大きく上昇するのが防止され、NOxが発生するのが抑制される。
Further, the primary combustion gas in which the ammonia gas G remains after the primary combustion is guided into the secondary
ここで、前記の一次空気供給管20に供給される一次燃焼用空気A1の量と、前記の二次空気供給管30に供給される二次燃焼用空気A2の量との比を変更させてアンモニアガスGを一次燃焼、二次燃焼させた場合に、発生するNOxの量の変化を調べ、その結果を図4に示した。この結果、一次空気供給管20に供給される一次燃焼用空気A1の量と、前記の二次空気供給管30に供給される二次燃焼用空気A2の量との比を、50:50~20:80の範囲にすることが好ましいことが分かった。このようにすると、NOxの発生量が約300ppm以下に抑制されるようになる。
Here, the ratio of the amount of the primary combustion air A1 supplied to the primary
また、図に示す実施形態においては、燃焼装置として、開放型のバーナーの例を示したが、ラジアントチューブ式のバーナーにも利用できることは言うまでもない。 Further, in the embodiment shown in the figure, an example of an open type burner is shown as a combustion device, but it goes without saying that it can also be used for a radiant tube type burner.
10 :燃料供給管
11 :噴出口
20 :一次空気供給管
21 :一次空気導入部
30 :二次空気供給管
31 :二次用空気導入部
A1 :一次燃焼用空気
A2 :二次燃焼用空気
G :アンモニアガス(低燃焼性燃料)
10: Fuel supply pipe 11: Injection port 20: Primary air supply pipe 21: Primary air introduction section 30: Secondary air supply pipe 31: Secondary air introduction section A1: Primary combustion air A2: Secondary combustion air G : Ammonia gas (low combustible fuel)
本発明に係る低燃焼性燃料燃焼装置においては、前記のような課題を解決するため、低燃焼性燃料を噴出させる噴出口が設けられた燃料供給管の外周側に、一次燃焼用空気を燃料供給管の外周に沿って旋回させながら燃料供給管の送り方向前方に導く一次空気供給管を設けると共に、この一次空気供給管の送り方向下流側の外周側に、二次燃焼用空気を一次空気供給管の外周に沿って旋回させながら一次空気供給管の送り方向前方に導く二次空気供給管を設け、前記の燃料供給管の先端部の外周に、低燃焼性燃料を外周側に放射状に噴出させる複数の噴出口を放射状に設け、前記の噴出口から噴出された低燃焼性燃料を、前記の一次空気供給管内において燃料供給管の外周に沿って旋回されながら燃料供給管の送り方向前方に導かれる一次燃焼用空気と一緒に旋回させながら混合させて燃料供給管の先端に導き、前記の低燃焼性燃料の一部が残るようにして一次空気供給管内で一次燃焼させ、一次燃焼された後の低燃焼性燃料が残っている一次燃焼ガスを一次空気供給管内から前記の二次空気供給管内に導き、二次空気供給管内において一次空気供給管の外周に沿って旋回されながら一次空気供給管の送り方向前方に導かれた二次燃焼用空気と混合させて、一次燃焼ガスに残っている低燃焼性燃料を二次空気供給管内で二次燃焼させるようにした。 In the low combustible fuel combustion apparatus according to the present invention, in order to solve the above-mentioned problems, the primary combustion air is fueled on the outer peripheral side of the fuel supply pipe provided with the spout for ejecting the low combustible fuel. A primary air supply pipe is provided to guide the fuel supply pipe forward in the feed direction while swirling along the outer circumference of the supply pipe, and secondary combustion air is supplied to the outer circumference on the downstream side of the feed direction of the primary air supply pipe. A secondary air supply pipe is provided to guide the primary air supply pipe forward in the feed direction while swirling along the outer circumference of the air supply pipe , and low combustible fuel is radially applied to the outer circumference on the outer periphery of the tip of the fuel supply pipe. A plurality of spouts to be ejected to the fuel are provided radially, and the low combustible fuel ejected from the spout is swirled along the outer periphery of the fuel supply pipe in the primary air supply pipe in the feeding direction of the fuel supply pipe. It is mixed with the forward-guided primary combustion air while swirling and guided to the tip of the fuel supply pipe, and the primary combustion is performed in the primary air supply pipe so that a part of the low combustible fuel remains, and the primary combustion is performed. The primary combustion gas in which the low combustible fuel remains after being fueled is guided from the inside of the primary air supply pipe into the above-mentioned secondary air supply pipe, and is swirled along the outer periphery of the primary air supply pipe in the secondary air supply pipe to be primary. The low combustible fuel remaining in the primary combustion gas is secondarily burned in the secondary air supply pipe by mixing with the secondary combustion air guided forward in the feed direction of the air supply pipe.
また、本発明に係る低燃焼性燃料燃焼装置においては、前記のように燃料供給管の先端部の外周に、低燃焼性燃料を外周側に放射状に噴出させる複数の噴出口を放射状に設け、前記の噴出口から噴出された低燃焼性燃料を、前記の一次空気供給管内において燃料供給管の外周に沿って旋回されながら燃料供給管の送り方向前方に導かれる一次燃焼用空気と一緒に旋回させながら混合させて燃料供給管の先端に導き、前記の低燃焼性燃料の一部が残るようにして一次空気供給管内で一次燃焼させ、一次燃焼された後の低燃焼性燃料が残っている一次燃焼ガスを一次空気供給管内から前記の二次空気供給管内に導き、二次空気供給管内において一次空気供給管の外周に沿って旋回されながら一次空気供給管の送り方向前方に導かれた二次燃焼用空気と混合させて、一次燃焼ガスに残っている低燃焼性燃料を二次空気供給管内で二次燃焼させるようにしている。 Further , in the low-combustion fuel combustion apparatus according to the present invention, as described above , a plurality of spouts for radially ejecting the low-combustible fuel to the outer peripheral side are provided radially on the outer periphery of the tip of the fuel supply pipe. The low-combustion fuel ejected from the outlet is swirled along the outer periphery of the fuel supply pipe in the primary air supply pipe together with the primary combustion air guided forward in the feed direction of the fuel supply pipe. It is mixed while swirling and guided to the tip of the fuel supply pipe, and the primary combustion is performed in the primary air supply pipe so that a part of the low combustible fuel remains, and the low combustible fuel after the primary combustion remains. The existing primary combustion gas was guided from the inside of the primary air supply pipe into the above-mentioned secondary air supply pipe, and was guided forward in the feed direction of the primary air supply pipe while being swirled along the outer circumference of the primary air supply pipe in the secondary air supply pipe. It is mixed with the air for secondary combustion so that the low combustible fuel remaining in the primary combustion gas is secondarily burned in the secondary air supply pipe.
このように、燃料供給管の先端部に設けた噴出口から噴出された低燃焼性燃料を、一次空気供給管内において燃料供給管の外周に沿って旋回されながら燃料供給管の送り方向前方に導かれる一次燃焼用空気と一緒に旋回させながら混合させて燃料供給管の先端に導き、この一次空気供給管内で低燃焼性燃料の一部が残るようにして一次燃焼させると、低燃焼性燃料が前記の一次燃焼用空気と十分に混合されて安定して燃焼されるようになると共に、一次燃焼時における火炎温度が高温になるのが防止されて、NOxの発生が抑制される。また、一次燃焼された後の低燃焼性燃料が残っている一次燃焼ガスを、一次空気供給管内から二次空気供給管内に導き、二次空気供給管内において一次空気供給管の外周に沿って旋回されながら一次空気供給管の送り方向前方に導かれた二次燃焼用空気と混合させて、二次空気供給管内で二次燃焼させると、一次燃焼ガスに残っている低燃焼性燃料が二次燃焼用空気と十分に混合されて安定して燃焼されるようになると共に、二段階で燃焼させることによって、二次燃焼時における火炎温度が高温になるのが防止されて、NOxの発生が抑制されるようになる。 In this way, the low-combustible fuel ejected from the ejection port provided at the tip of the fuel supply pipe is guided forward in the feed direction of the fuel supply pipe while being swirled along the outer periphery of the fuel supply pipe in the primary air supply pipe. When it is mixed with the primary combustion air to be swirled and mixed and guided to the tip of the fuel supply pipe, and the primary combustion is performed so that a part of the low combustible fuel remains in this primary air supply pipe, the low combustible fuel is obtained. Is sufficiently mixed with the above-mentioned primary combustion air to be stably burned, and the flame temperature at the time of primary combustion is prevented from becoming high, so that the generation of NOx is suppressed. In addition, the primary combustion gas in which the low combustible fuel remains after the primary combustion is guided from the inside of the primary air supply pipe into the secondary air supply pipe, and swirls along the outer periphery of the primary air supply pipe in the secondary air supply pipe. However, when it is mixed with the secondary combustion air guided forward in the feed direction of the primary air supply pipe and secondary combustion is performed in the secondary air supply pipe, the low combustible fuel remaining in the primary combustion gas is secondary. It is sufficiently mixed with combustion air to ensure stable combustion, and by burning in two stages, the flame temperature during secondary combustion is prevented from becoming high, and the generation of NOx is suppressed. Will be done.
さらに、前記のように燃料供給管の先端部の外周に、低燃焼性燃料を外周側に噴出させる複数の噴出口を放射状に設けるようにしたため、この放射状に設けた複数の噴出口から燃料供給管の外周側に向けて低燃焼性燃料が噴出され、このように噴出された低燃焼性燃料が、一次空気供給管により燃料供給管の外周に沿って旋回されながら燃料供給管の送り方向前方に導かれる一次燃焼用空気と一緒に旋回されながら十分に混合されて燃料供給管の先端に導かれ、一次空気供給管内において安定して一次燃焼されるようになる。 Further , as described above, a plurality of spouts for ejecting low-combustible fuel to the outer peripheral side are provided radially on the outer periphery of the tip of the fuel supply pipe, so that fuel is supplied from the plurality of radially provided spouts. Low-combustible fuel is ejected toward the outer peripheral side of the pipe, and the low -combustible fuel ejected in this way is swirled along the outer periphery of the fuel supply pipe by the primary air supply pipe and is forward in the feed direction of the fuel supply pipe. While being swirled together with the primary combustion air guided to, the fuel is sufficiently mixed and guided to the tip of the fuel supply pipe, so that the primary combustion is stably performed in the primary air supply pipe.
また、本発明に係る低燃焼性燃料燃焼装置においては、前記の一次空気供給管に供給される一次燃焼用空気の量と、前記の二次空気供給管に供給される二次燃焼用空気の量との比を、50:50~20:80の範囲にすることが好ましい。このようにすると、燃料供給管の先端部の噴出口から噴出された低燃焼性燃料を一次燃焼用空気と一緒に旋回されながら混合させて一次空気供給管内で一次燃焼させる際に、低燃焼性燃料が一次空気供給管内で完全燃焼されずに低燃焼性燃料の一部が残り、一次燃焼時に、火炎温度か大きく上昇するのが防止されて、NOxが発生するのが抑制される。次いで、一次空気供給管内で一次燃焼された後の低燃焼性燃料が残っている一次燃焼ガスが二次空気供給管内に導かれ、一次燃焼ガスに残っている低燃焼性燃料が、二次空気供給管内において二次燃焼用空気と混合されて二次燃焼されるため、二次燃焼時においても、火炎温度か大きく上昇するのが防止されて、NOxが発生するのが抑制される。 Further, in the low-combustion fuel combustion apparatus according to the present invention, the amount of primary combustion air supplied to the primary air supply pipe and the amount of secondary combustion air supplied to the secondary air supply pipe. The ratio to the amount is preferably in the range of 50:50 to 20:80. By doing so, when the low combustible fuel ejected from the ejection port at the tip of the fuel supply pipe is mixed together with the primary combustion air while being swirled and first combusted in the primary air supply pipe, the low combustibility is achieved. The fuel is not completely burned in the primary air supply pipe, and a part of the low combustible fuel remains. During the primary combustion, the flame temperature is prevented from rising significantly, and the generation of NOx is suppressed. Next, the primary combustion gas remaining after the primary combustion in the primary air supply pipe is guided into the secondary air supply pipe, and the low combustible fuel remaining in the primary combustion gas is the secondary air. Since the secondary combustion is mixed with the secondary combustion air in the supply pipe, the flame temperature is prevented from rising significantly even during the secondary combustion, and the generation of NOx is suppressed.
本発明における低燃焼性燃料燃焼装置においては、前記のように燃料供給管に設けた噴出口から噴出された低燃焼性燃料を、一次空気供給管内において燃料供給管の外周に沿って旋回されながら燃料供給管の送り方向前方に導かれる一次燃焼用空気と一緒に旋回させながら混合させて燃料供給管の先端に導き、この一次空気供給管内で低燃焼性燃料の一部が残るようにして一次燃焼させ、一次燃焼後の低燃焼性燃料が残っている一次燃焼ガスを、一次空気供給管から前記の二次空気供給管内に導き、二次空気供給管内において一次空気供給管の外周に沿って旋回されながら一次空気供給管の送り方向前方に導かれた二次燃焼用空気と混合させて、この二次空気供給管内で二次燃焼させるようにした。 In the low-combustion fuel combustion device of the present invention, the low-combustible fuel ejected from the ejection port provided in the fuel supply pipe as described above is swirled along the outer periphery of the fuel supply pipe in the primary air supply pipe. It is mixed with the primary combustion air guided forward in the feed direction of the fuel supply pipe while swirling and guided to the tip of the fuel supply pipe so that a part of the low combustion fuel remains in this primary air supply pipe. The primary combustion gas that has been primary-combusted and the low combustible fuel after the primary combustion remains is guided from the primary air supply pipe into the secondary air supply pipe, and along the outer periphery of the primary air supply pipe in the secondary air supply pipe. It was mixed with the secondary combustion air guided forward in the feed direction of the primary air supply pipe while being swirled, and the secondary combustion was performed in this secondary air supply pipe.
この結果、本発明における低燃焼性燃料燃焼装置においては、燃焼用空気に旋回をかけることによって、燃焼しにくい低燃焼性燃料を燃焼用空気とよく攪拌混合させて燃焼させやすくすることができ、さらに低燃焼性燃料を燃焼用空気と混合させて燃焼させる前記の一次燃焼及び二次燃焼の二段階に分けたので、低燃焼性燃料が一気に燃焼されて火炎温度が高温になるということがなくなり、NOxが発生するのが適切に抑制されると共に、低燃焼性燃料が一次燃焼用空気や二次燃焼用空気と十分に混合されて安定して燃焼されるようになる。 As a result, in the low-combustion fuel combustion apparatus of the present invention, by swirling the combustion air, the low-combustible fuel that is difficult to burn can be well agitated and mixed with the combustion air to facilitate combustion. Furthermore, since the low-combustible fuel is divided into the two stages of primary combustion and secondary combustion in which the low-combustible fuel is mixed with combustion air and burned, the low-combustible fuel is not burned at once and the flame temperature does not become high. , NOx is appropriately suppressed, and the low combustible fuel is sufficiently mixed with the primary combustion air and the secondary combustion air to be stably burned.
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