JP3302888B2 - Gas combustion equipment - Google Patents

Gas combustion equipment

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JP3302888B2
JP3302888B2 JP27568096A JP27568096A JP3302888B2 JP 3302888 B2 JP3302888 B2 JP 3302888B2 JP 27568096 A JP27568096 A JP 27568096A JP 27568096 A JP27568096 A JP 27568096A JP 3302888 B2 JP3302888 B2 JP 3302888B2
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perforated plate
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孝一 松井
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Takuma KK
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、多管式ボイラ等に使用
するガス燃焼装置の改良に係り、耐熱セラミック粒体や
金属粒体の比較的薄い充填層の下方よりその内部へ予混
合ガスを供給してこれを充填層の外表層部で表面燃焼さ
せることにより、低NOx、高出力密度の安定した燃焼
が行なえ、燃焼装置の大幅な小型化と高性能化を達成で
きるようにしたガス燃焼装置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an improvement in a gas combustion apparatus used in a multi-tube boiler and the like, and a premixed gas is introduced into a relatively thin packed bed of heat-resistant ceramic particles or metal particles from below. By supplying the gas and performing surface combustion on the outer surface layer of the packed bed, stable combustion with low NOx and high power density can be performed, and a large-sized combustion device with high performance can be achieved. The present invention relates to a combustion device.

【0002】[0002]

【従来の技術】多管式ボイラ等に使用するガス燃焼装置
としては、従来から燃焼室内でガスと空気を強制混合
しつつ燃焼させる型式のブラスト燃焼装置、多数の小
孔を有するセラミックプレートの表面上で予混合ガスを
燃焼させる型式の表面燃焼装置(実開平2−13351
7号等)及びセラミック粒体に金属触媒を担持させた触
媒層内で、予混合ガスを触媒の酸化作用を利用して燃焼
させる型式の触媒燃焼装置(特開平5−223201号
等)等が開発・利用されている。
2. Description of the Related Art As a gas combustion device used in a multi-tube boiler or the like, a blast combustion device of the type in which gas and air are forcibly mixed and burned in a combustion chamber and a surface of a ceramic plate having many small holes are conventionally used. The surface combustion device of the type in which the premixed gas is burned (see Japanese Utility Model Laid-Open No. 2-135135).
No. 7) and a catalytic combustion device of the type in which a premixed gas is burned by utilizing the oxidizing action of a catalyst in a catalyst layer in which a metal catalyst is supported on ceramic particles (Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-223201). Developed and used.

【0003】しかし、前記ブラスト燃焼装置は、噴出ガ
ス(又は部分予混合ガス)の周囲へ空気を圧送して両者
を強制混合させ、該混合ガスを燃焼室内で拡散燃焼させ
るものであるため、より大きな燃焼用空間を必要とする
ことになる。その結果、必然的にガス燃焼装置が大型化
し、ボイラ設備等も大形になると云う難点がある。
[0003] However, since the blast combustion apparatus forcibly mixes the air by blowing air around the ejected gas (or partially premixed gas), and diffuses and burns the mixed gas in the combustion chamber, the blast combustion apparatus is more difficult. This would require a large combustion space. As a result, there is a disadvantage that the gas combustion device is inevitably increased in size and the boiler equipment and the like are also increased in size.

【0004】また、前記表面燃焼装置に於いては、セラ
ミックプレート上の炎口の存在する箇所と存在しない箇
所との間に生じる温度差により、プレートに歪やクラッ
クがしばしば起生する。その結果、現実には容量の大き
な燃焼装置の製作が困難であり、実用上容量が30万K
cal/h以下のものに限定されるうえ、逆火や火炎の
リフト現象を生じ易く、安定した燃焼を行ない難いと云
う問題がある。
[0004] In the above-mentioned surface combustion apparatus, distortion and cracks often occur in the plate due to a temperature difference generated between a place where a flame port exists and a place where no flame port exists on the ceramic plate. As a result, it is actually difficult to manufacture a large-capacity combustion device, and the capacity is practically 300,000K.
cal / h or less, there is a problem that flashback or flame lift is likely to occur, and it is difficult to perform stable combustion.

【0005】更に、前記触媒燃焼装置では、触媒又は予
混合ガスを触媒活性化温度にまで予熱する必要があるう
え、触媒の熱劣化が不可避であり、経済性や燃焼の安定
性等の点に多くの問題が残されている。
Further, in the above-mentioned catalytic combustion apparatus, it is necessary to preheat the catalyst or the premixed gas to the catalyst activation temperature, and it is unavoidable that the catalyst is thermally degraded. Many problems remain.

【0006】一方、上述の如き従前の燃焼装置に於ける
問題を一挙に解決するものとして、図17に示す如く、
燃焼装置本体30の底面に水冷分配格子31を配設し、
その上方にセラミック粒体32aを充填して燃焼層32
を形成すると共に、該燃焼層32内に冷却水管33を水
平状に配置し、前記水冷分配格子31を通して燃焼層3
2内へ供給した予混合ガス34を、粒体32aの外表面
及び粒体相互の間隙内で拡散燃焼させ、発生熱を冷却水
管33を介して外部へ取り出すようにしたガス燃焼装置
が先きに開発されている(特開平7−145927号
等)。
On the other hand, as one solution to the above-mentioned problems in the conventional combustion apparatus, as shown in FIG.
A water-cooled distribution grid 31 is provided on the bottom surface of the combustion device main body 30,
The ceramic granules 32a are filled above the combustion layer 32a.
And a cooling water pipe 33 is horizontally arranged in the combustion layer 32, and the combustion layer 3 is passed through the water-cooled distribution grid 31.
The premixed gas 34 supplied to the inside 2 is diffused and burned in the outer surfaces of the granules 32a and in the gaps between the granules, and the gas combustion apparatus which takes out the generated heat to the outside through the cooling water pipe 33 first. (Japanese Patent Laid-Open No. 145927/1995).

【0007】上記図17のガス燃焼装置は、広い空気比
の範囲に亘って比較的安定した燃焼が行なえる。また、
未燃焼有害物質やNOxの発生が少ないうえ、伝熱特性
にも優れ、ガス燃焼装置(又はこれを用いたボイラ設
備)の大幅な小形化が達成できると云う優れた効用を有
している。しかし、当該ガス燃焼装置にも解決すべき多
くの問題が残されている。先ず第1の問題はガス燃焼装
置の停止に手数がかかり、冷却水循環に要するエネルギ
ー消費が増大する点である。即ち、燃焼層32が、直径
2〜20mm程度のセラミック粒体を本体30のほぼ全
内部空間内へ充填することにより形成されている。その
ため、必然的に燃焼器本体30そのものの熱容量が大き
くなり、ガス燃焼装置を停止した場合には、停止後も相
当長時間に亘って冷却水を循環させる必要があり、循環
ポンプの動力費が増加すると云う問題がある。
The gas combustion apparatus shown in FIG. 17 can perform relatively stable combustion over a wide range of air ratio. Also,
It has an excellent effect that it generates less unburned harmful substances and NOx, has excellent heat transfer characteristics, and can achieve a significant downsizing of a gas combustion device (or a boiler facility using the same). However, the gas combustion apparatus still has many problems to be solved. First, the first problem is that it takes time to stop the gas combustion device, and the energy consumption required for cooling water circulation increases. That is, the combustion layer 32 is formed by filling ceramic particles having a diameter of about 2 to 20 mm into substantially the entire internal space of the main body 30. Therefore, the heat capacity of the combustor body 30 itself inevitably increases, and when the gas combustion device is stopped, it is necessary to circulate the cooling water for a considerably long time after the stop, and the power cost of the circulation pump is reduced. The problem is that it increases.

【0008】第2の問題は、冷却水を強制循環させる必
要があり、所謂自然循環方式の冷却システムを採用でき
ないと云う点である。即ち、前記図17のガス燃焼装置
では、燃焼層32内へ冷却水管33を水平状態に埋設す
ると共に、燃焼層32をセラミック粒体32aの充填層
等から形成する構成としているため、冷却システムは、
構造上強制循環方式とせざるを得ない。その結果、極く
小型のガス燃焼装置であっても、強制循環方式の冷却シ
ステムを必要とすることになり、設備費や冷却システム
のランニングコストの引下げを図り難いと云う難点があ
る。
The second problem is that it is necessary to circulate cooling water forcibly, and a so-called natural circulation type cooling system cannot be employed. That is, in the gas combustion apparatus of FIG. 17, the cooling water pipe 33 is buried in the combustion layer 32 in a horizontal state, and the combustion layer 32 is formed from a packed layer of ceramic granules 32a. ,
Due to its structure, the forced circulation system must be used. As a result, even a very small gas combustion device requires a forced circulation type cooling system, and there is a problem in that it is difficult to reduce equipment costs and running costs of the cooling system.

【0009】第3の問題は、逆火の防止と燃焼の安定性
の点である。前述の通り、図17のガス燃焼装置は燃焼
量及び予混合ガスの空気比が変化しても燃焼層内で比較
的安定した拡散燃焼が行なえると共に、水冷分配格子3
1を設けることにより、逆火もほぼ完全に防止されるこ
とになっている。しかし、現実には逆火を百%完全に防
止できるまでには至っておらず、安全性の点に若干問題
が残されている。即ち、水冷分配格子31を通して供給
された予混合ガス34は、燃焼層32の外部下流側に設
置した点火源35により点火され、着火直後の燃焼火炎
は燃焼層32の上方空間30a内に形成される。また、
当該火炎によって燃焼層32が加熱されるに従って、一
種の逆火現象で燃焼ラインは粒体32a間を上流側(下
方側)へ移行し、冷却分配格子31からそのクエンチン
グ部だけ離れた下流側の燃焼層内に於いて、継続燃焼を
することになる。しかし、図17の燃焼装置では、水冷
分配格子31が単に多孔板31a、31a間に冷却水管
31bを配列しただけの極く簡単な構成とされており、
予混合ガスの供給方式(例えば、濃予混合ガスと希薄予
混合ガスとの混合供給や予混合ガスの噴出スピードの調
整等)については何等考慮されていないため、逆火(フ
ラッシュバック)を完全に防止できると云う迄には至っ
ていないと云う難点がある。
[0009] The third problem is the prevention of flashback and the stability of combustion. As described above, the gas combustion apparatus of FIG. 17 can perform relatively stable diffusion combustion in the combustion layer even when the combustion amount and the air ratio of the premixed gas change, and the water-cooled distribution grid 3
By providing 1, the flashback is almost completely prevented. However, in reality, flashback has not yet been completely prevented by 100%, and some problems remain in terms of safety. That is, the premixed gas 34 supplied through the water-cooled distribution grid 31 is ignited by an ignition source 35 provided on the downstream side outside the combustion layer 32, and the combustion flame immediately after ignition is formed in the upper space 30 a of the combustion layer 32. You. Also,
As the combustion layer 32 is heated by the flame, the combustion line moves upstream (downward) between the particles 32a by a kind of flashback phenomenon, and the downstream side separated from the cooling distribution grid 31 by the quenching portion. In the combustion layer, the combustion is continued. However, in the combustion device of FIG. 17, the water-cooled distribution grid 31 has an extremely simple configuration in which the cooling water pipes 31b are simply arranged between the perforated plates 31a, 31a.
Since no consideration is given to the premixed gas supply method (for example, the mixed supply of the rich premixed gas and the lean premixed gas or the adjustment of the ejection speed of the premixed gas), the flashback is completely stopped. There is a drawback that it has not been reached before it can be prevented.

【0010】[0010]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、比較的大径
の多孔性セラミック粒体32aの充填層より成る燃焼層
32を備え、当該燃焼層32の内部で予混合ガスを拡散
燃焼させるようにした図17のような構成のガス燃焼装
置に於ける上述の如き問題、即ち燃焼装置停止後のエ
ネルギー消費が増大すること、自然循環冷却方式が構
造上採用できないこと、逆火を生ずる可能性が若干残
っており、安全性に欠けること等の問題を解決せんとす
るものであり、自然循環冷却方式であってしかもガス燃
焼装置の小型・大容量化が図れると共に、逆火防止も完
全で安全性に優れ、そのうえ燃焼装置の発停を簡単に繰
り返すことができるようにしたガス燃焼装置を提供する
ものである。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention comprises a combustion layer 32 comprising a packed layer of relatively large-diameter porous ceramic particles 32a, in which a premixed gas is diffused and burned inside the combustion layer 32. The above-mentioned problems in the gas combustion apparatus having the configuration as shown in FIG. 17, that is, the increase in energy consumption after the combustion apparatus is stopped, that the natural circulation cooling system cannot be adopted due to the structure, and that a flashback may occur. This is to solve the problems such as lack of safety, etc.It is a natural circulation cooling system, and it is possible to reduce the size and capacity of the gas combustion device and completely prevent flashback. It is an object of the present invention to provide a gas combustion device which is excellent in safety and can easily start and stop the combustion device.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】上記各課題を解決するた
め、本願発明では燃焼装置を、水冷壁で周囲を囲まれた
燃焼室の底面に予混合ガス流通孔を設けると共に該予混
合ガス流通孔の上に小粒径のセラミック粒体の薄い充填
層を形成し、予混合ガス流通孔から充填層内へ供給した
予混合ガスを充填層の外表層部で表面燃焼させるように
構成している。
In order to solve the above-mentioned problems, in the present invention, a combustion apparatus is provided with a premixed gas flow hole formed in a bottom surface of a combustion chamber surrounded by a water cooling wall, and the premixed gas flow hole is provided. A thin packed layer of small-sized ceramic particles is formed on the holes, and the premixed gas supplied from the premixed gas flow holes into the packed layer is surface-burned at the outer surface layer of the packed layer. I have.

【0012】而して、セラミック粒体から成る充填層に
於ける予混合ガスの燃焼形態は、図18に示す如く、セ
ラミック充填層の断面燃焼負荷(kcal/m2 h)に
よって層内燃焼と、表面燃焼と、流動燃焼の三種
の形態に分かれることが判っている。尚、この図18
は、外径5mmφのセラミック粒体を100mm×30
0mmの面積を有する多孔板の上に約70mmの高さに
積層し、前記多孔板の下方から天然ガス(13A)の予
混合ガスを供給すると共に、1.27〜1.30の空気
比で予混合ガスの燃焼量を変化させたときの、充填層の
断面燃焼負荷(kcal/m2 h)と燃焼形態の関係を
示すものである。
As shown in FIG. 18, the combustion form of the premixed gas in the packed bed composed of the ceramic granules is determined by the sectional combustion load (kcal / m 2 h) of the ceramic packed bed. It has been found that there are three forms, surface combustion and fluid combustion. Note that FIG.
Means that a ceramic granule having an outer diameter of 5 mm
Laminated at a height of about 70 mm on a perforated plate having an area of 0 mm, a premixed gas of natural gas (13A) is supplied from below the perforated plate, and the air ratio is 1.27 to 1.30. It shows the relationship between the sectional combustion load (kcal / m 2 h) of the packed bed and the combustion mode when the amount of combustion of the premixed gas is changed.

【0013】図18からも明らかなように、断面燃焼負
荷が75×104 kcal/m2 h以下に於いては、当
初はセラミック充填層の上部で予混合ガスの燃焼が行な
われるが、一種の逆火現象によって燃焼が順次充填層内
へ移行し、最終的には充填層内に火炎が存在する状態で
燃焼が継続することになる。尚、図17の燃焼装置は、
この断面燃焼負荷が75×104 kcal/m2 h以下
の範囲の燃焼形態を利用するものであって、燃焼層内に
於ける層内拡散燃焼が行なわれるものである。
As is apparent from FIG. 18, when the sectional combustion load is 75 × 10 4 kcal / m 2 h or less, the premixed gas is initially burned at the upper part of the ceramic packed bed. Due to the flashback phenomenon, the combustion sequentially moves into the packed bed, and finally, the combustion continues in a state where the flame exists in the packed bed. In addition, the combustion device of FIG.
This cross section uses a combustion mode in which the combustion load is in a range of 75 × 10 4 kcal / m 2 h or less, in which diffusion combustion in the combustion layer is performed.

【0014】一方、断面燃焼負荷が約450×104
cal/m2 h以上になると、充填層を形成するセラミ
ック粒子は流動を始め、更に断面燃焼負荷を高めて行く
と所謂流動床燃焼の状態となる。尚、上記充填層の流動
開始点は、充填層を形成するセラミック粒子の外径や性
状等によって異なるが、例えば同一材質で粒径が10m
mφとすると、流動開始点は約600×104 kcal
/m2 hの断面燃焼負荷点となる。また、セラミック粒
子の流動開始点を表わす断面燃焼負荷の値は、セラミッ
ク粒子径が小さくなるほど低い値となってくる。
On the other hand, the sectional combustion load is about 450 × 10 4 k
When cal / m 2 h or more, the ceramic particles forming the packed bed begin to flow, and when the sectional combustion load is further increased, a so-called fluidized bed combustion state is obtained. The starting point of the flow of the packed bed varies depending on the outer diameter and properties of the ceramic particles forming the packed bed.
Assuming mφ, the flow start point is about 600 × 10 4 kcal
/ M 2 h. Further, the value of the sectional combustion load representing the flow starting point of the ceramic particles becomes lower as the ceramic particle diameter becomes smaller.

【0015】また、断面燃焼負荷が約75×104 〜4
50×104 kcal/m2 hの範囲に於いては、燃焼
形態はセラミック粒子充填層の外表層部に於ける所謂表
面燃焼の状態となる。
Further, the sectional combustion load is about 75 × 10 4 to 4
In the range of 50 × 10 4 kcal / m 2 h, the combustion mode is a so-called surface combustion state in the outer surface layer of the ceramic particle packed bed.

【0016】ところで、この断面燃焼負荷の範囲、即ち
表面燃焼の状態下にあっては、予混合ガスの充填層内及
び充填層出口部に於ける流速は燃焼速度に比較して相当
に速いために逆火の発生はない。また、充填層を形成す
るセラミック粒子は熱伝導性が良いうえ、各粒子相互は
点接触の状態下にあり、従って粒子相互間には多数の微
小空間が形成されている。その結果、セラミック粒子自
体は、前記微小空間内を高速で流れる常温の予混合ガス
で冷却されることになり、セラミック粒子が過度に加熱
されることはない。即ち、充填層を形成するセラミック
粒体には加熱による熱応力が殆んど生じない。また、従
来例のような燃焼停止後の充填層の熱容量に対する配慮
は全く不要となる。
By the way, in the range of the sectional combustion load, that is, under the condition of surface combustion, the flow rate of the premixed gas in the packed bed and at the outlet of the packed bed is considerably higher than the burning velocity. There is no flashback. Further, the ceramic particles forming the filling layer have good thermal conductivity, and each particle is in a state of point contact, so that a large number of minute spaces are formed between the particles. As a result, the ceramic particles themselves are cooled by the room temperature premixed gas flowing at high speed in the minute space, and the ceramic particles are not excessively heated. That is, the thermal stress due to heating hardly occurs in the ceramic particles forming the filling layer. In addition, there is no need to consider the heat capacity of the packed bed after stopping the combustion as in the conventional example.

【0017】また、前記表面燃焼そのものは、凹凸に富
んだ充填層の外表層部の多数のセラミック粒子の外表面
上で行なわれるため、広い空燃比及び燃焼量の範囲で安
定した燃焼を継続することが可能となる。更に、表面燃
焼にあっては、火炎が予混合ガスの燃焼による多数の微
小火炎となるため、従来のブラスト燃焼の場合とは異な
って燃焼温度が比較的NOxの生成の少ない温度値とな
り、サーマルNOxが大幅に減少する。図19は、図1
8のセラミック充填層に於いて、予混合ガスを表面燃焼
させた際の燃焼特性を示すものであり、NOx値が比較
的低い値となることが示されている。
Further, since the surface combustion itself is carried out on the outer surface of a large number of ceramic particles in the outer surface layer of the packed layer having a large unevenness, stable combustion is continued in a wide range of air-fuel ratio and combustion amount. It becomes possible. Further, in the case of surface combustion, since the flame becomes a large number of small flames due to the combustion of the premixed gas, the combustion temperature becomes a temperature value at which the generation of NOx is relatively small unlike the case of the conventional blast combustion. NOx is greatly reduced. FIG. 19 shows FIG.
8 shows the combustion characteristics when the premixed gas is subjected to surface combustion in the ceramic packed bed of No. 8, and shows that the NOx value is relatively low.

【0018】本願発明は、前記セラミック粒体から成る
充填層外表層部に於ける予混合ガスの表面燃焼を活用す
ることを主体とするものであり、請求項1に記載の発明
は、水管壁により形成した細幅の燃焼室の底面に予混合
ガス流通孔を形成すると共にその下方に予混合ガス供給
装置を配置し、前記予混合ガス流通孔の上に外径が2〜
10mmのセラミック粒子を水管壁との間に断熱材を介
設して20mm〜100mmの高さに積層することによ
り充填層を形成し、前記予混合ガス流通孔を通して充填
層内へ供給した予混合ガスを充填層の外表層部で表面燃
焼させることを発明の基本構成とするものである。
The present invention is mainly based on utilizing the surface combustion of the premixed gas in the outer surface layer portion of the packed bed made of the ceramic granules. A premixed gas flow hole is formed on the bottom surface of the narrow combustion chamber formed by the wall, and a premixed gas supply device is arranged below the premixed gas flow hole.
A filler layer was formed by laminating 10 mm ceramic particles at a height of 20 mm to 100 mm with a heat insulating material interposed between the ceramic particles and the water pipe wall, and the filler layer was supplied into the filler layer through the premixed gas flow holes. The basic constitution of the present invention is to cause the mixed gas to burn on the surface of the outer surface layer of the packed bed.

【0019】また、請求項2に記載の発明は、請求項1
の発明に於いて、予混合ガス供給装置を断面形状が四角
形の細長状を呈し且つ先端部へ向かって順次断面積が減
少するウィンドボックスと、ウィンドボックスの入口部
に燃焼用空気内へ燃料ガスを噴出して空気と燃料ガスを
混合する予混合ガス形成機構とから構成したことを特徴
とするものである。
The invention described in claim 2 is the first invention.
In the invention, a premixed gas supply device is provided with a wind box having a rectangular shape in cross section and a sectional area gradually decreasing toward a tip end, and a fuel gas injected into combustion air at an inlet of the wind box. And a pre-mixed gas forming mechanism for mixing air and fuel gas by ejecting air.

【0020】更に請求項3に記載の発明は、請求項1の
発明に於いて、水管壁により形成した細幅の燃焼室の底
面に1枚の多孔板又は複数枚の多孔板を間隔を置いて配
設すると共に、該多孔板の開孔率を15〜30%に、ま
たその孔径を上部に充填するセラミック粒子径より小さ
くし、前記多孔板の孔を予混合ガス流通孔とするように
したことを特徴とするものである。
Further, according to a third aspect of the present invention, in the first aspect of the invention, one or a plurality of perforated plates are provided at the bottom of the narrow combustion chamber formed by the water pipe wall. The perforated plate is set to have a porosity of 15 to 30%, the pore size is made smaller than the diameter of the ceramic particles filling the upper portion, and the holes of the perforated plate are used as premixed gas flow holes. It is characterized by having made it.

【0021】請求項4に記載の発明は、予混合ガス供給
装置を、燃焼室の底面の多孔板の下方を囲うウィンドボ
ックスと、ウィンドボックスに沿って配設したガス供給
主管と、ガス供給主管より分岐して先端部を多孔板へ向
け立上げた分岐管と、多孔板の裏面側の一部及び分岐管
の先端部を囲繞するカバー体と、分岐管の先端部側面に
設けたガス噴出口と、ガス供給主管からウィンドボック
ス内へガスを供給するガス噴出口とから形成し、前記カ
バー体の内方に位置する多孔板の孔を通して濃予混合ガ
スを、また前記カバー体の外方に位置する多孔板の孔を
通して希薄予混合ガスを夫々充填層内へ供給する構成と
したことを特徴とするものである。
According to a fourth aspect of the present invention, a premixed gas supply device is provided with a wind box surrounding a lower part of a perforated plate on a bottom surface of a combustion chamber, a gas supply main pipe arranged along the wind box, and a gas supply main pipe. A branch pipe which is further branched and rises with its front end directed toward the perforated plate, a cover body surrounding a part of the back side of the perforated plate and the front end of the branch pipe, and a gas jet provided on the side of the front end of the branch pipe. An outlet and a gas outlet for supplying gas from the gas supply main pipe into the wind box, and a concentrated premixed gas is passed through a hole of a perforated plate located inside the cover body, and a gas discharged from the outside of the cover body. The diluted premixed gas is supplied into the packed bed through the holes of the perforated plate located at the position (1).

【0022】請求項5に記載の発明は、燃焼室をヒレ付
の外側水管及び内側水管から成る水管壁により細幅の四
角柱状に形成すると共に、長辺側の正面寄りの内側水管
のヒレを切除して燃焼ガス通路を形成し、燃焼室内の燃
焼ガスを前記燃焼ガス通路及び内・外水管の間に形成し
た燃焼ガス通路を通して外部へ排出する構成としたこと
を特徴とするものである。
According to a fifth aspect of the present invention, the combustion chamber is formed in a narrow rectangular column shape by a water pipe wall including a finned outer water pipe and an inner water pipe, and the fin of the inner water pipe near the front on the long side. To form a combustion gas passage, and discharge combustion gas in the combustion chamber to the outside through a combustion gas passage formed between the combustion gas passage and the inner / outer water pipes. .

【0023】請求項6に記載の発明は、燃焼室を細幅の
四角形に形成すると共に燃焼室の長辺側を形成する水管
壁のコーナ部に燃焼ガス通路を設け、更に、前記燃焼ガ
ス通路を設けた方の水管壁の外側に間隔を置いてこれと
平行に水管壁を設けて燃焼ガス通路を形成すると共に、
両水管壁より成る燃焼ガス通路内に水管列を配設し、燃
焼室内からの燃焼ガスを前記コーナ部に設けた燃焼ガス
通路を通して前記両水管壁より成る燃焼ガス通路内へ導
入し、更に前記両水管壁の間から外側の水管壁とその外
側に設けたケーシングの間を通して煙道へ排出する構成
としたことを発明の基本構成とするものである。
According to a sixth aspect of the present invention, the combustion chamber is formed in a narrow rectangular shape and a combustion gas passage is provided at a corner of a water pipe wall forming a long side of the combustion chamber. Along with forming a combustion gas passage by providing a water pipe wall in parallel with the water pipe wall provided with the passage at an interval outside the water pipe wall,
A water pipe array is arranged in a combustion gas passage formed by both water pipe walls, and combustion gas from a combustion chamber is introduced into a combustion gas passage formed by both water pipe walls through a combustion gas passage provided in the corner portion. Further, a basic structure of the present invention is that the exhaust pipe is configured to be discharged from a space between the two water pipe walls to a flue through a space between an outer water pipe wall and a casing provided outside the water pipe wall.

【0024】請求項7に記載の発明は、請求項6の発明
に於いて、水管壁の間に設けた水管列をフィン付水管又
は裸水管若しくはその両者から成る水管列としたことを
特徴とするものである。
According to a seventh aspect of the present invention, in the sixth aspect, the water pipe row provided between the water pipe walls is a water pipe row including finned water pipes or bare water pipes or both. It is assumed that.

【0025】請求項8に記載の発明は、上部ヘッダと下
部ヘッダ間を連結する平行な二列の水管壁により細幅四
角形の缶体の両側壁を形成すると共に、その前面側に耐
熱ブロック壁を設け、当該缶体の前方空間を燃焼室に、
また缶体の後方空間を燃焼ガス通路としてその内部に水
管列を配設し、更に前記下部ヘッダの上方に間隔を置い
て前記燃焼室の底面を形成する多孔板を配設すると共
に、該多孔板の上に外径が2〜10mmのセラミック粒
体を水管壁との間に断熱材を介設して20mm〜100
mmの高さに積層することにより充填層を形成し、前記
下部ヘッダと多孔板の間に形成した予混合ガス供給部か
ら多孔板の予混合ガス流通孔を通して充填層内へ供給し
た予混合ガスを充填層の外表層部で表面燃焼させること
を発明の基本構成とするものである。
The invention according to claim 8 is characterized in that both side walls of a narrow rectangular can body are formed by two parallel rows of water pipe walls connecting the upper header and the lower header, and a heat-resistant block is provided on the front side thereof. A wall is provided, and the front space of the can body is used as a combustion chamber,
Further, a water pipe row is disposed inside the can body as a combustion gas passage in the rear space, and a perforated plate forming a bottom surface of the combustion chamber is disposed above the lower header at intervals. A ceramic granule having an outer diameter of 2 to 10 mm is placed on a plate with a heat insulating material interposed between the ceramic tube and a water pipe wall for 20 mm to 100 mm.
The filling layer is formed by stacking the premixed gas at a height of 2 mm, and the premixed gas supplied from the premixing gas supply portion formed between the lower header and the perforated plate into the filling layer through the premixed gas flow hole of the perforated plate is filled. The basic constitution of the present invention is to perform surface combustion on the outer surface layer of the layer.

【0026】請求項9に記載の発明は、請求項8の発明
に於いて、前面側の耐熱ブロック壁に予混合ガス導入
口、パイロットバーナ、火炎検知器及びセラミック粒子
充填口を設けると共に、缶体の後面側に燃焼ガスの排出
口を設け、更に、前記耐熱ブロック壁に空冷機構を具備
したことを特徴とするものである。
According to a ninth aspect of the present invention, in the eighth aspect of the present invention, a premixed gas inlet, a pilot burner, a flame detector, and a ceramic particle filling port are provided in the heat-resistant block wall on the front side. An exhaust port for combustion gas is provided on the rear side of the body, and an air cooling mechanism is provided on the heat-resistant block wall.

【0027】予混合ガス供給装置16から燃焼室底面の
予混合ガス流通孔を通して、空気比λが可燃範囲に調整
された予混合ガス19(又は、濃予混合ガス19aと希
薄予混合ガス19b)をセラミック粒体を所定の高さに
充填して成る充填層15内へ供給し、パイロットバーナ
17を作動する。これにより予混合ガス19に着火さ
れ、燃焼室14の充填層15の表面に於いて燃焼が始ま
る。予混合ガス19の燃焼により生じた燃焼ガスの熱
は、水管壁や水管列へ伝熱され、その後燃焼ガスは煙道
13を通して外部へ排出されて行く。
The premixed gas 19 (or the rich premixed gas 19a and the lean premixed gas 19b) in which the air ratio λ is adjusted to the flammable range from the premixed gas supply device 16 through the premixed gas flow hole on the bottom of the combustion chamber. Is supplied into a packed bed 15 formed by filling ceramic granules to a predetermined height, and a pilot burner 17 is operated. Thereby, the premixed gas 19 is ignited, and combustion starts on the surface of the packed bed 15 of the combustion chamber 14. The heat of the combustion gas generated by the combustion of the premixed gas 19 is transferred to the water pipe wall or the water pipe row, and then the combustion gas is discharged to the outside through the flue 13.

【0028】本発明に於いては、セラミック粒体によっ
て充填層を形成し、当該充填層の外表層部に於いて予混
合ガスを表面燃焼させるようにしているため、充填層形
状は自由に選択することができる。そのため、例えば従
前のブラスト燃焼では不可能であった細長の燃焼室を形
成することが可能となり、燃焼装置の缶体横幅を大幅に
小さくすることができる。
In the present invention, the filling layer is formed by ceramic granules, and the surface of the premixed gas is burned in the outer surface portion of the filling layer. Therefore, the shape of the filling layer can be freely selected. can do. For this reason, for example, it is possible to form an elongated combustion chamber that was impossible in the conventional blast combustion, and it is possible to significantly reduce the lateral width of the can body of the combustion device.

【0029】また、従前の焼結体製のセラミックプレー
トを用いる燃焼装置のように、セラミックプレートの取
付けに特殊な工夫を施して、プレートの損傷に起因する
予混合ガスのショートパスの防止を図ると云うような必
要が全く不要となり、燃焼室の構造を極めて簡単化する
ことができる。
Further, as in a conventional combustion apparatus using a ceramic plate made of a sintered body, special measures are taken for mounting the ceramic plate to prevent a short path of the premixed gas due to damage to the plate. Such a need is completely eliminated, and the structure of the combustion chamber can be extremely simplified.

【0030】更に、従前のセラミック粒体から成る燃焼
層を用いた燃焼装置のように逆火を引き起す危険が全く
無いため、予混合ガス供給部に対する特別な工夫が全て
不要となり、その構造を大幅に簡素化することができ
る。
Further, since there is no danger of causing a flashback unlike a conventional combustion apparatus using a combustion layer made of ceramic granules, all special measures for the premixed gas supply section are unnecessary, and the structure is reduced. It can be greatly simplified.

【0031】[0031]

【発明の実施の形態】以下、図面に基づいて本発明の実
施の形態を説明する。図1は本発明に係るガス燃焼装置
の縦断側面図であり、図2は図1のA−A視断面図(セ
ラミック粒子充填後)、図3は図1のB−B視断面図、
図4は図3のア部拡大図、図5は図1のC−C視断面図
である。上記図1乃至図5に於いて1はケーシング、2
はカバー、3は耐熱ブロック、4は燃焼用空気、5は外
側水管、6は内側水管、7は水管のヒレ、8は上部ヘッ
ダ、9は下部ヘッダ、10は燃料ガス、11、12は燃
焼ガス通路、13は煙道、14は燃焼室、15はセラミ
ック充填層、15aはセラミック粒体、15bは断熱
材、16は予混合ガス供給装置、17はパイロットバー
ナ、18は火炎検知器、19は予混合ガス、20は燃焼
ガス、21は予混合ガス形成機構である。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. 1 is a longitudinal sectional side view of a gas combustion device according to the present invention, FIG. 2 is a sectional view taken along line AA of FIG. 1 (after ceramic particles are filled), FIG. 3 is a sectional view taken along line BB of FIG.
FIG. 4 is an enlarged view of a part of FIG. 3, and FIG. 5 is a cross-sectional view taken along the line CC of FIG. 1 to 5, reference numeral 1 denotes a casing, 2
Is a cover, 3 is a heat-resistant block, 4 is combustion air, 5 is an outer water pipe, 6 is an inner water pipe, 7 is a fin of a water pipe, 8 is an upper header, 9 is a lower header, 10 is a fuel gas, and 11 and 12 are combustion. Gas passage, 13 a flue, 14 a combustion chamber, 15 a ceramic packed bed, 15 a ceramic granules, 15 b a heat insulating material, 16 a premixed gas supply device, 17 a pilot burner, 18 a flame detector, 19 Denotes a premixed gas, 20 denotes a combustion gas, and 21 denotes a premixed gas forming mechanism.

【0032】燃焼装置本体は図1及び図2に示す如く、
縦断面形状が細幅の長方形の四角柱状に形成されてお
り、長手方向の両側面はケーシング1、耐熱材3a、内
・外側水管5、6及び水管ヒレ7等により所謂水管壁構
造に形成されている。また、燃焼装置本体の一方の短辺
側の背面側には煙道13が、他方の短辺側(正面側)に
は耐熱ブロック3が夫々設けられており、該耐熱ブロッ
ク3を貫通せしめて後述するパイロットバーナ17や火
炎検知器18が挿着されている。更に、前記外側水管5
の内方には所定の間隔を置いてヒレ付の内側水管6が一
列状に配列されており、内・外両水管5、6の間の間隙
が燃焼ガス通路11となっている。
As shown in FIG. 1 and FIG.
The longitudinal cross-sectional shape is formed in the shape of a narrow rectangular quadrangular prism, and both sides in the longitudinal direction are formed in a so-called water pipe wall structure by the casing 1, the heat-resistant material 3a, the inner and outer water pipes 5, 6, the water pipe fins 7, and the like. Have been. Further, a flue 13 is provided on the back side of one short side of the combustion device main body, and a heat-resistant block 3 is provided on the other short side (front side), respectively. A pilot burner 17 and a flame detector 18 to be described later are inserted. Further, the outer water pipe 5
The inside water pipes 6 with fins are arranged in a line at a predetermined interval inside the space, and the gap between the inner and outer water pipes 5, 6 forms a combustion gas passage 11.

【0033】尚、前記内側水管列6の正面側の複数本
は、図1及び図2に示す如く燃焼ガス通路12を形成す
るためにその中間部分のヒレ7が切除されており、当該
ヒレ7を切除した内側水管6の間隙通路12を通して、
燃焼ガス20が図2の矢印のように流通する。また、前
記各外側水管5及び各内側水管6の上端部及び下端部は
上部ヘッダ8及び下部ヘッダ9へ夫々連結されており、
所謂冷却水自然循環型の多管式ボイラが構成されてい
る。
A plurality of fins 7 on the front side of the inner water pipe row 6 are cut off at a middle portion thereof to form a combustion gas passage 12 as shown in FIGS. Through the gap passage 12 of the inner water pipe 6 from which
The combustion gas 20 flows as shown by the arrow in FIG. The upper end and the lower end of each of the outer water pipes 5 and the inner water pipes 6 are connected to an upper header 8 and a lower header 9, respectively.
A so-called cooling water natural circulation type multi-tube boiler is configured.

【0034】前記燃焼装置本体の両側の内側水管列6の
間は細幅状の燃焼室14となっており、その底面14a
には、後述する予混合ガス供給装置16からの予混合ガ
ス19を流通させる予混合ガス流通孔14bが設けられ
ている。また、前記燃焼室14の底面14a上には、粒
径が2〜10mmφ程度の耐熱性のセラミック粒体15
aが、所定の高さ例えば20〜100mm程度の高さに
充填されており、当該粒体15aにより本発明のセラミ
ック充填層15が形成されている。尚、セラミツク粒体
15aの粒径は、小粒径ほど燃焼性がよくなるものの、
粒径が2mmφ以下になると、予混合ガス流通孔を小さ
くしなければならないためにこれに目詰まり等のトラブ
ルを生じる虞れがあるうえ、後述するように充填層内に
於ける圧力損失が増加するため、粒径を約2mmφ以下
にすることは適当でない。また、粒径を約10mmφ以
上にすると、前記圧力損失は減少するものの表面燃焼が
不安定になり易く、そのため粒径は約10mmφ以下に
するのが望ましい。
A narrow combustion chamber 14 is formed between the inner water pipe rows 6 on both sides of the combustion apparatus main body, and has a bottom surface 14a.
Is provided with a premixed gas flow hole 14b through which a premixed gas 19 from a premixed gas supply device 16 described later flows. On the bottom surface 14a of the combustion chamber 14, a heat-resistant ceramic particle 15 having a particle size of about 2 to 10 mmφ is provided.
a is filled to a predetermined height, for example, about 20 to 100 mm, and the ceramic filler layer 15 of the present invention is formed by the granules 15a. The smaller the particle size of the ceramic particles 15a, the better the flammability,
If the particle size is 2 mmφ or less, the premixed gas flow holes must be reduced, which may cause troubles such as clogging, and the pressure loss in the packed bed increases as described later. Therefore, it is not appropriate to reduce the particle size to about 2 mmφ or less. When the particle size is about 10 mmφ or more, the pressure loss is reduced, but the surface combustion tends to become unstable. Therefore, it is desirable that the particle size be about 10 mmφ or less.

【0035】更に、前記セラミック粒体15aにより構
成した充填層15の側面には耐火材若しくは断熱シート
15bが設けられている。当該断熱材若しくは断熱シー
ト15bを設けることにより、両側の水冷壁間の距離が
短くなると充填層外表面の燃焼範囲が若干狭くなると云
う事象が防止され、表面燃焼範囲がより安定したものに
なる。
Further, a refractory material or a heat insulating sheet 15b is provided on a side surface of the filling layer 15 composed of the ceramic particles 15a. By providing the heat insulating material or the heat insulating sheet 15b, the phenomenon that the combustion range on the outer surface of the packed bed is slightly narrowed when the distance between the water cooling walls on both sides is shortened is prevented, and the surface combustion range becomes more stable.

【0036】尚、充填層15に於ける予混合ガスの燃焼
性はセラミック粒体15aの粒径が小さいほど向上する
が、逆に充填層15内に於ける圧力損失が増加する。そ
のため、セラミック粒体の粒径が小さい場合、例えば外
径が2〜3mmφ程度の場合には、充填層の高さは約1
00mm、望ましくは50〜70mm程度とするのが最
もよく、高さが100mmを越えると圧力損失の面で問
題を生じることになるる。また、充填層高さが約20m
m以下になると、表面燃焼がやや不安定になると共に、
逆火を引き起こす可能性が高くなる。そのため、セラミ
ック充填層の高さが約20mm以上とするのが望まし
い。
The flammability of the premixed gas in the packed bed 15 improves as the particle size of the ceramic particles 15a decreases, but the pressure loss in the packed bed 15 increases. Therefore, when the particle size of the ceramic particles is small, for example, when the outer diameter is about 2 to 3 mmφ, the height of the packed layer is about 1 mm.
The thickness is most preferably about 00 mm, preferably about 50 to 70 mm. If the height exceeds 100 mm, a problem occurs in terms of pressure loss. Also, the height of the packed bed is about 20m
m or less, the surface combustion becomes slightly unstable,
It is more likely to cause a flashback. Therefore, it is desirable that the height of the ceramic filling layer be about 20 mm or more.

【0037】更に、前記図1乃至図5の本実施形態で
は、燃焼室14の底面14aにスリット状の予混合ガス
流通孔14bを形成するようにしているが、流通孔14
bにかえて、燃焼室14の底面14aを1枚の多孔板で
形成したり、或いは複数枚の多孔板を底面14aに所定
の間隔で配置する構成としてもよいことは勿論である。
尚、前記予混合ガス流通孔14bの内径寸法は、使用す
るセラミック粒子の外径よりも小さくなければならない
ことは勿論であり、また燃焼の安定化の点から燃焼室底
面14aの面積に対して約15〜30%の開口率を必要
とすることが、確認されている。
Further, in the present embodiment shown in FIGS. 1 to 5, the slit-shaped premixed gas flow holes 14b are formed in the bottom surface 14a of the combustion chamber 14.
It is a matter of course that the bottom surface 14a of the combustion chamber 14 may be formed of a single perforated plate, or a plurality of perforated plates may be arranged at predetermined intervals on the bottom surface 14a instead of b.
It is needless to say that the inner diameter of the premixed gas flow hole 14b must be smaller than the outer diameter of the ceramic particles to be used, and from the viewpoint of combustion stabilization, the area of the combustion chamber bottom surface 14a is small. It has been determined that an aperture ratio of about 15-30% is required.

【0038】前記予混合ガス供給装置16は図1及び図
4に示す如く、燃焼室14の下方の下部ヘッダ9の下方
にその長手方向に沿って配設されており、燃焼室14下
方の下部ヘッダ9により囲まれた細幅四角形の燃焼室底
面14aの下面側に、予混合ガス供給装置16を形成す
るウィンドボックス16aと予混合ガスノズル16bと
が設けられている。即ち、当該予混合ガス供給装置は図
5及び図6に示す如く、燃焼室14の底面14aの下方
に設けた断面が四角形状で且つ先端に行くに従って幅寸
法を減じた横長状のウィンドボックス16aと、ウィン
ドボックス16a内に長手方向に配設した予混合ガスノ
ズル16bとから構成されている。また、前記予混合ガ
スノズル16bのガス通路16eは、高さ約10mm以
上の両側壁板16c、16cの間に複数の隔壁板16d
を夫々の間隔を1〜5mmに保持して平行状に設けるこ
とにより形成されている。更に、前記細幅状のガス通路
16eは、図6に示す如く長手方向に適宜のピッチで仕
切壁板16fにより区画されており、各ガス通路16e
の両端部は断面形状が半円状となるように仕上げられて
いる。
As shown in FIGS. 1 and 4, the premixed gas supply device 16 is disposed along the longitudinal direction below the lower header 9 below the combustion chamber 14 and extends downward. A wind box 16a and a premixed gas nozzle 16b forming a premixed gas supply device 16 are provided on the lower surface side of the narrow rectangular combustion chamber bottom surface 14a surrounded by the header 9. That is, as shown in FIG. 5 and FIG. 6, the premixed gas supply device has a rectangular cross section provided below the bottom surface 14a of the combustion chamber 14 and has a horizontally long window box 16a having a width reduced toward the tip. And a premixed gas nozzle 16b disposed in the wind box 16a in the longitudinal direction. The gas passage 16e of the premixed gas nozzle 16b has a plurality of partition plates 16d between both side wall plates 16c, 16c having a height of about 10 mm or more.
Are provided in parallel while maintaining the respective intervals at 1 to 5 mm. Further, the narrow gas passages 16e are defined by partition wall plates 16f at an appropriate pitch in the longitudinal direction as shown in FIG.
Are finished so that the cross-sectional shape becomes semicircular.

【0039】尚、ウィンドボックス16aの形状を、先
端に行くほど幅寸法を減じた形状とすると共に、ガス通
路16eの横幅、高さ及び断面形状を夫々上述の如き値
と形状にすることにより、予混合ガスノズル16bから
の予混合ガスは、その噴出速度が約3m/sec以上と
なると共に、一定速度の均等な流れとなって円滑に流通
し、よどみ部分を生ずることなく充填層15へ供給され
て行く。
It is to be noted that the shape of the wind box 16a is reduced in width toward the tip, and the width, height and cross-sectional shape of the gas passage 16e are set to the above-mentioned values and shapes, respectively. The premixed gas from the premixed gas nozzle 16b has a jet velocity of about 3 m / sec or more, and flows smoothly and uniformly at a constant speed, and is supplied to the packed bed 15 without generating a stagnation portion. Go.

【0040】前記ウィンドボックス16a内へは、送風
機(図示省略)により所定量の燃焼用空気4が供給され
ている。また、ウィンドボックス16aの予混合ガスノ
ズル16b(又は多孔板)より上流側には、予混合ガス
形成機構21が設けられている。即ち、予混合ガス供給
機構21は、燃料用空気4の流れと直交状に配設した複
数本(本実施例では2本)のガス供給管21aから形成
されている(図1参照)。当該ガス供給管21aには図
7に示す如く、燃料用空気4と直交する方向に比較的大
口径のガス噴出口21bが、また、空気4の流れ方向に
順次口径を小さくした複数個のガス噴出口21c、21
dが夫々形成されている。尚、前記ガス噴出口21b、
21c、21dの列は、ガス供給管21aの長手方向に
適宜のピッチで複数列設けるのが望ましい。
A predetermined amount of combustion air 4 is supplied into the wind box 16a by a blower (not shown). A premixed gas forming mechanism 21 is provided upstream of the premixed gas nozzle 16b (or perforated plate) of the wind box 16a. That is, the premixed gas supply mechanism 21 is formed of a plurality of (two in this embodiment) gas supply pipes 21a arranged orthogonally to the flow of the fuel air 4 (see FIG. 1). As shown in FIG. 7, the gas supply pipe 21a has a gas outlet 21b having a relatively large diameter in a direction perpendicular to the fuel air 4, and a plurality of gas outlets whose diameters are sequentially reduced in the flow direction of the air 4. Spouts 21c, 21
d is formed respectively. The gas outlet 21b,
It is desirable to provide a plurality of rows 21c and 21d at an appropriate pitch in the longitudinal direction of the gas supply pipe 21a.

【0041】図8、図9及び図11は、本発明で使用す
る予混合ガス供給装置16の他の例を示すものであり、
この予混合ガス供給装置16は、濃淡燃焼をさすことで
低NOx燃焼を達成しようとするものである。即ち、当
該予混合ガス供給装置16は図8に示す如く、燃焼室1
4の底面14aを形成する多孔板16gと、その下方に
設けた断面が四角形状の横長状のウィンドボックス16
aと、ウィンドボックス16a内に長手方向に配設した
予混合ガスノズル16bとから形成されており、更に予
混合ガスノズル16bは、ウィンドボックス16a内に
長手方向に配設されて側面に複数のガス噴出口22aを
設けたガス供給主管22と、主管22から上方へ向けて
分岐されて先端部にガス噴出口23aを設けた分岐管2
3と、分岐管23の上方部及び多孔板16gの孔の一部
を囲繞するカバー体16hから構成されている。
FIGS. 8, 9 and 11 show another example of the premixed gas supply device 16 used in the present invention.
The premixed gas supply device 16 is intended to achieve low NOx combustion by performing lean and rich combustion. That is, as shown in FIG.
16g, which forms the bottom surface 14a of the fourth, and a horizontally long window box 16 provided below the perforated plate,
a, and a premixed gas nozzle 16b disposed in the wind box 16a in the longitudinal direction. The premixed gas nozzle 16b is further disposed in the wind box 16a in the longitudinal direction and has a plurality of gas jets on the side surface. A gas supply main pipe 22 provided with an outlet 22a, and a branch pipe 2 branched upward from the main pipe 22 and provided with a gas ejection port 23a at a distal end portion
3 and a cover 16h surrounding a part of the hole of the perforated plate 16g and the upper part of the branch pipe 23.

【0042】尚、前記ウィンドボックス16a内へは送
風機(図示省略)より所定量の燃焼用空気4が供給され
ており、ガス噴出口22からの噴出ガスが混合されるこ
とにより、ボックス16a内で希薄予混合ガス19aが
形成される。また、前記カバー体16h内では、ガス噴
出口23aからの噴出ガスとカバー体16hの下方開口
から流入した希薄予混合ガス19aとが混合され、濃予
混合ガス19bが形成される。更に、図8の例ではガス
供給主管22をウィンドボックス16a内へ配設し、主
管22に直接にガス噴出口22aを設けているが、主管
22をウィンドボックス16aの外側に位置せしめ、小
分岐管を介してウィンドボックス16a内へガスを供給
するようにしてもよい。加えて、前記多孔板16gの孔
径は、該多孔板を流通する予混合ガス19の流速が約3
m/sec以上になるように選定されている。
A predetermined amount of combustion air 4 is supplied from a blower (not shown) into the wind box 16a, and the gas ejected from the gas outlet 22 is mixed into the wind box 16a. A lean premixed gas 19a is formed. In the cover 16h, the gas discharged from the gas outlet 23a and the lean premixed gas 19a flowing from the lower opening of the cover 16h are mixed to form a rich premixed gas 19b. Further, in the example of FIG. 8, the gas supply main pipe 22 is disposed in the wind box 16a, and the gas outlet 22a is provided directly on the main pipe 22, but the main pipe 22 is located outside the wind box 16a, Gas may be supplied into the wind box 16a via a pipe. In addition, the pore size of the perforated plate 16g is such that the flow rate of the premixed gas 19 flowing through the perforated plate is about 3
m / sec or more.

【0043】次に、本実施形態のガス燃焼装置の作動に
ついて説明する。図1を参照して、予混合ガス供給装置
16に於いて形成された予混合ガスは、各予混合ガスノ
ズル16bを通して充填層15内へ均一に供給され、パ
イロットバーナ17からの火源により着火され、充填層
15の外表層部で表面燃焼を開始する。
Next, the operation of the gas combustion apparatus according to this embodiment will be described. Referring to FIG. 1, the premixed gas formed in premixed gas supply device 16 is uniformly supplied into packed bed 15 through each premixed gas nozzle 16b, and ignited by a fire source from pilot burner 17. Then, surface combustion starts at the outer surface layer of the packed layer 15.

【0044】また、図8に示した予混合ガス供給装置1
6を使用した場合には、先ず、ウィンドボックス16a
内へ所定量の燃焼用空気4を供給すると共に、ガス供給
主管22のガス噴出口22aから燃料ガス10を直角方
向に噴出することにより、空気比が約2倍以上の希薄予
混合ガス19aが形成される。一方、カバー体16hの
内部では、下方より流入した前記希薄予混合ガス19a
内に分岐管23の噴出口23aからの燃料ガスが混合さ
れ、空気比0.7〜1の濃予混合ガス19bが形成され
る。
The premixed gas supply device 1 shown in FIG.
In the case of using No. 6, first, the wind box 16a
By supplying a predetermined amount of combustion air 4 into the inside and simultaneously ejecting the fuel gas 10 from the gas ejection port 22a of the gas supply main pipe 22 in a right angle direction, the lean premixed gas 19a having an air ratio of about twice or more is produced. It is formed. On the other hand, inside the cover body 16h, the lean premixed gas 19a
The fuel gas from the outlet 23a of the branch pipe 23 is mixed therein, and a concentrated premixed gas 19b having an air ratio of 0.7 to 1 is formed.

【0045】前記濃予混合ガス19bは、カバー体16
hで覆われた部分の多孔板16aを通して充填層15内
へ、また、前記希薄予混合ガス19aは多孔板16gの
カバー体16hで覆われていない部分を通して充填層1
5内へ夫々流入する。そして、充填層15内の粒子間を
流れる間に、中心部よりの濃予混合ガス19bと外周部
からの希薄予混合ガス19aとは混じり合い、可燃の濃
予混合ガスとなって充填層15の外表層部へ到達し、こ
こでパイロットバーナ17で着火されることによって充
填層15の外表層部に燃焼帯が形成される。
The concentrated premixed gas 19b is supplied to the cover 16
h into the filling layer 15 through the perforated plate 16a in the portion covered with the porous layer 16a, and the diluted premixed gas 19a passes through the portion of the perforated plate 16g not covered with the cover body 16h.
5 respectively. While flowing between the particles in the packed bed 15, the concentrated premixed gas 19b from the center and the lean premixed gas 19a from the outer periphery mix with each other to become a flammable concentrated premixed gas and become a packed premixed gas. The combustion zone is formed in the outer surface layer of the packed bed 15 by being ignited by the pilot burner 17.

【0046】また、充填層15の外表層部での表面燃焼
により発生した燃焼ガスはその内部に未燃分を含んでい
るが、当該未燃分(即ち、未燃状態の予混合ガス)は、
燃焼室14内に於いて外周よりの希薄予混合ガス19a
(即ち、希薄予混合ガス内の余剰空気)と混り合うこと
により拡散燃焼をし、燃焼室14の出口では完全に燃焼
が完結した状態となる。尚、上述の如き表面燃焼の形態
とすることにより、予混合ガスの急激な燃焼が防止され
ると共に火炎温度も低下し、より一層の低NOx燃焼が
可能となる。
The combustion gas generated by the surface combustion on the outer surface layer of the packed bed 15 contains unburned components therein, but the unburned components (that is, the unburned premixed gas) are contained in the combustion gas. ,
Lean premixed gas 19a from the outer periphery in the combustion chamber 14
(That is, excess air in the lean premixed gas) to perform diffusion combustion, and the combustion at the outlet of the combustion chamber 14 is completely completed. By adopting the surface combustion mode as described above, rapid combustion of the premixed gas is prevented, and the flame temperature is also reduced, so that even lower NOx combustion can be achieved.

【0047】燃焼層14の燃焼ガス20は、図2に示す
如く内側水管6の水管ヒレ7を切除して形成した燃焼ガ
ス通路12を通して、内外両水管列6、7の間隙に形成
された通路11内へ流入し、水管6、7内の水を熱交換
をしたあと煙道13より燃焼装置外へ排出されて行く。
As shown in FIG. 2, the combustion gas 20 of the combustion layer 14 passes through the combustion gas passage 12 formed by cutting off the water pipe fin 7 of the inner water pipe 6 and the passage formed in the gap between the inner and outer water pipe rows 6 and 7. After flowing into the inside of the pipe 11 and exchanging heat in the water in the water pipes 6 and 7, the water is discharged from the flue 13 outside the combustion apparatus.

【0048】尚、本実施形態に於いては、ケーシング1
の外形寸法が高さ約1350mm、短辺側横幅500m
m、長辺側横幅1500mm、水管外形60.3φm
m、セラミック粒体15aの外径5φmm、セラミック
粒体15aの充填層高さ70mm、出力81万kcl/
hに夫々設定されており、定常運転時の発生NOxも4
0ppm(O2 =0換算)以下になる。
In this embodiment, the casing 1
Is about 1350mm in height and 500m in width on the short side
m, long side width 1500mm, water pipe outer diameter 60.3φm
m, the outer diameter of the ceramic granules 15a is 5 mm, the height of the packed layer of the ceramic granules 15a is 70 mm, and the output is 810,000 kcl /
h, and NOx generated during steady operation is also 4
0 ppm (O 2 = 0 conversion) or less.

【0049】図11、図12及び図13は本発明の第2
実施形態を示すものであり、図11乃至図13に於い
て、1はケーシング、2はカバー、3は耐熱ブロック、
4は燃焼用空気、5は外側水管、6は内側水管、7は水
管ヒレ、8は上部ヘッダ、9は下部ヘッダ、10は燃料
ガス、11、11a、12は燃焼ガス通路、13は煙
道、14は燃焼室、15はセラミック充填層、16は予
混合ガス供給装置、17はパイロットバーナ、18は火
炎検知器、19は予混合ガス、20は燃焼ガス、24a
はフィン付水管、24bは裸水管である。
FIGS. 11, 12 and 13 show a second embodiment of the present invention.
11 to 13 show an embodiment, in which 1 is a casing, 2 is a cover, 3 is a heat-resistant block,
4 is combustion air, 5 is an outer water pipe, 6 is an inner water pipe, 7 is a water pipe fin, 8 is an upper header, 9 is a lower header, 10 is fuel gas, 11, 11a and 12 are combustion gas passages, and 13 is a flue. , 14 a combustion chamber, 15 a ceramic packed bed, 16 a premixed gas supply device, 17 a pilot burner, 18 a flame detector, 19 a premixed gas, 20 a combustion gas, 24a
Is a finned water pipe, and 24b is a bare water pipe.

【0050】本実施形態に於いては、内側水管6とヒレ
7とによって水管壁構造の細幅四角状の燃焼室14が形
成されている。また、燃焼室14の長片側の一側を形成
する水管壁の外側に、外側水管5とヒレ7とから成る水
管壁が設けられており、当該水管壁によって燃焼ガス通
路11が形成されている。
In this embodiment, the inner water pipe 6 and the fin 7 form a narrow rectangular combustion chamber 14 having a water pipe wall structure. Further, a water pipe wall composed of an outer water pipe 5 and a fin 7 is provided outside a water pipe wall forming one long side of the combustion chamber 14, and the combustion gas passage 11 is formed by the water pipe wall. Have been.

【0051】即ち、燃焼室14のコーナ部を形成する内
側水管6にはヒレ7が設けられておらず、この部分に燃
焼ガス通路12が形成されている。また、前記内側水管
壁と外側水管壁の間には鍔状のフィンを設けたフィン付
水管24aと裸水管24bとが設けられており、これに
よって燃焼ガス20内の熱回収が行なわれる。
That is, the inner water pipe 6 forming the corner of the combustion chamber 14 is not provided with the fin 7 and the combustion gas passage 12 is formed in this portion. Further, a finned water pipe 24a provided with flange-shaped fins and a bare water pipe 24b are provided between the inner water pipe wall and the outer water pipe wall, whereby heat in the combustion gas 20 is recovered. .

【0052】燃焼室14内の燃焼ガス20は前記コーナ
部の燃焼ガス通路12から燃焼ガス通路11及び外側水
管壁とケーシング1間に形成した燃焼ガス通路11aを
通って、煙道13(図示省略)内へ排出されて行く。
尚、本実施形態に於いては、燃焼ガス通路11の上流側
に裸水管24b及び下流側にフィン付水管24aを配置
する構成としているが、それらの全部を裸水管24b或
いはフィン付水管24aとしてもよいことは勿論であ
る。また、フィン付水管としては、所謂管軸に平行に管
の外周の全周に縦向きフィンを付けたものであってもよ
いことは勿論である。また、本実施形態の各部の構造
は、前記水管の配列構造を除けば第1実施形態の場合と
全く同じであるため、ここではその説明を省略する。
The combustion gas 20 in the combustion chamber 14 passes from the combustion gas passage 12 at the corner through the combustion gas passage 11 and the combustion gas passage 11a formed between the outer water pipe wall and the casing 1 and passes through the flue 13 (shown in FIG. (Omitted).
In the present embodiment, the bare water pipe 24b and the finned water pipe 24a are arranged on the upstream side and the downstream side of the combustion gas passage 11, however, all of them are provided as the bare water pipe 24b or the finned water pipe 24a. Of course, it is good. Further, as a finned water pipe, it is a matter of course that a vertical fin may be provided on the entire circumference of the pipe in parallel with a so-called pipe axis. Further, the structure of each part of the present embodiment is exactly the same as that of the first embodiment except for the arrangement structure of the water pipes, and the description thereof is omitted here.

【0053】図14乃至図16は本発明の第3実施形態
を示すものであり、図14乃至図16に於いて、1はケ
ーシング、2はカバー、3は耐熱ブロック、6は内側水
管、7は水管ヒレ、8は上部ヘッダ、9は下部ヘッダ、
11は燃焼ガス通路、13は煙道、14は燃焼室、14
aは燃焼室底面、14bは予混合ガス流通孔、15はセ
ラミック充填層、15aはセラミック粒体、15bは断
熱材(又は断熱シート)、16は予混合ガス供給装置、
16gは多孔板、19は予混合ガス、20は燃焼ガス、
24aはフィン付水管、24bは裸水管、25は空冷機
構、26は予混合ガス導入口、27はセラミック粒子充
填口である。
FIGS. 14 to 16 show a third embodiment of the present invention. In FIGS. 14 to 16, 1 is a casing, 2 is a cover, 3 is a heat-resistant block, 6 is an inner water pipe, 7 Is a water tube fin, 8 is an upper header, 9 is a lower header,
11 is a combustion gas passage, 13 is a flue, 14 is a combustion chamber, 14
a is the bottom of the combustion chamber, 14b is a premixed gas flow hole, 15 is a ceramic packed bed, 15a is a ceramic granule, 15b is a heat insulating material (or heat insulating sheet), 16 is a premixed gas supply device,
16g is a perforated plate, 19 is a premixed gas, 20 is a combustion gas,
24a is a finned water pipe, 24b is a bare water pipe, 25 is an air cooling mechanism, 26 is a premixed gas inlet, and 27 is a ceramic particle filling port.

【0054】本実施形態に於いては、水管6とヒレ7と
から成る両側の水管壁と空冷された前面側の耐熱ブロッ
ク壁3と後面側のケーシング板1によって燃焼装置の缶
体が成されており、当該缶体の前方部に燃焼室14が形
成されている。また、前記缶体の後方部の空間は所謂燃
焼ガス通路11となっており、ここに裸水管24b及び
フィン付水管24aが配設されている。
In this embodiment, the can body of the combustion device is formed by the water pipe walls on both sides composed of the water pipe 6 and the fin 7, the air-cooled heat-resistant block wall 3 on the front side, and the casing plate 1 on the rear side. The combustion chamber 14 is formed in a front part of the can body. The space behind the can body is a so-called combustion gas passage 11, in which a bare water pipe 24b and a finned water pipe 24a are provided.

【0055】更に、前記前面側の耐熱ブロック壁3には
予混合ガス導入口26及びセラミツク粒体充填口27が
穿設されると共に、パイロットバーナ17と火炎検知器
18が取付されており、且つその外表面側は空冷機構2
5により空冷されている。即ち、耐熱ブロック壁3の外
表面に沿って燃焼用空気Aを流通させることにより、ブ
ロック壁3の冷却が図られている。尚、前記缶体を構成
する各水管6、24a、24bの上・下端部は夫々上部
ヘッダ8及び下部ヘッダ9へ接続されている。
Further, a premixed gas inlet 26 and a ceramic particle filling port 27 are formed in the heat-resistant block wall 3 on the front side, and a pilot burner 17 and a flame detector 18 are attached thereto. Air cooling mechanism 2 on the outer surface side
5 is air-cooled. That is, the block wall 3 is cooled by flowing the combustion air A along the outer surface of the heat-resistant block wall 3. The upper and lower ends of the water tubes 6, 24a, 24b constituting the can body are connected to an upper header 8 and a lower header 9, respectively.

【0056】本実施形態に於いては、図14に示す如く
予混合ガス供給部が下部ヘッダ9の上方に設けられてい
る。即ち、燃焼室14の下方に位置して下部ヘッダ9の
上方に、燃焼室底面14aを形成する多孔板16gが水
平に設けられており、その上方に外径2mmφ〜10m
mφのセラミック粒体15aを高さ20〜100m程度
に積層することにより、セラミック充填層15が形成さ
れている。
In the present embodiment, a premixed gas supply section is provided above the lower header 9 as shown in FIG. That is, a perforated plate 16g that forms the combustion chamber bottom surface 14a is provided horizontally below the combustion chamber 14 and above the lower header 9, and has an outer diameter of 2 mmφ to 10 m above it.
The ceramic filler layer 15 is formed by laminating ceramic particles 15a of mφ to a height of about 20 to 100 m.

【0057】また、前記セラミック充填層15が水管列
と接する部分には、耐熱材若しくは耐熱シート15bが
介設されており、当該断熱材15bによって、第1実施
態様の場合と同様に充填層15の外表面に於ける燃焼面
積が減少するのを防止するようにしている。
Further, a heat-resistant material or a heat-resistant sheet 15b is interposed at a portion where the ceramic filling layer 15 is in contact with the water tube row, and the heat-insulating material 15b allows the filling layer 15 to be formed in the same manner as in the first embodiment. To prevent the combustion area on the outer surface from being reduced.

【0058】当該第3実施形態のガス燃焼装置は主とし
て蒸気発生量が300kg/h程度以下の小容量燃焼装
置に適用されるものであり、予混合ガス供給装置16を
下部ヘッダ9の上方に位置せしめることにより、燃焼装
置缶体の小形コンパクト化が可能となる。
The gas combustion apparatus according to the third embodiment is mainly applied to a small-capacity combustion apparatus having a steam generation amount of about 300 kg / h or less, and a premix gas supply apparatus 16 is located above the lower header 9. By doing so, it is possible to make the combustion device can compact and compact.

【0059】[0059]

【発明の効果】本発明では水管壁で形成した燃焼室14
の底面14aの予混合ガス流通孔14b(又は多孔板1
6g)上に、セラミック粒体15aから成る厚さ20〜
100mmの比較的薄い充填層を形成し、当該充填層上
で予混合ガス19を表面燃焼させる構成としている。そ
の結果、従前の燃焼室内の全域にセラミック粒体15a
等を充填する構成のガス燃焼装置に比較して、充填層1
5部分の熱容量が著しく減少し、運転停止時の冷却等に
要するエネルギー損失を低減できると共に、装置の起動
・停止を迅速に行うことができる。また、従前のセラミ
ック焼結体から構成したセラミックプレートを用いる燃
焼装置に比較して、充填層15がセラミック粒体15
aから形成されているため充填層にクラック等を生ずる
虞れが少ない目詰まりの恐れがない、形状選定が自
由にできる、逆火をしない範囲が広い、セラミック
粒子径選定することにより、高負荷燃焼を含めて使用範
囲が広い、等の特性を具備している。そのため、高出力
密度の燃焼装置の製作が可能となり、装置そのものの大
幅な小型化が可能となる。更に、燃焼室14を竪向水管
による水冷壁構造とし、燃焼ガス20の熱を吸収する構
成としているため、水管の冷却水の自然循環システムの
採用が可能となる。その結果、冷却水の強制循環に要す
るエネルギーが不要となり、多管貫流ボイラ形式であり
乍ら高出力密度が得られると共に、大出力(約100万
kcal/h程度)の装置も容易に製作することができ
る。
According to the present invention, the combustion chamber 14 formed by the water pipe wall is provided.
Premixed gas flow holes 14b (or perforated plate 1)
6g) on which the ceramic granules 15a have a thickness of 20 to
A relatively thin packed layer of 100 mm is formed, and the surface of the premixed gas 19 is burned on the packed layer. As a result, the ceramic granules 15a are formed all over the conventional combustion chamber.
Packed bed 1 compared to a gas combustion device configured to fill
The heat capacity of the five parts is remarkably reduced, energy loss required for cooling or the like at the time of operation stop can be reduced, and the device can be started and stopped quickly. In addition, compared to a conventional combustion device using a ceramic plate made of a ceramic sintered body, the packed bed 15
Since it is formed from a, there is little danger of cracks or the like in the packed bed, there is no danger of clogging, the shape can be freely selected, the range where flashback does not occur is wide, and the ceramic particle diameter is selected, so that high load can be achieved. It has characteristics such as a wide range of use including combustion. Therefore, it is possible to manufacture a combustion device having a high output density, and it is possible to significantly reduce the size of the combustion device. Furthermore, since the combustion chamber 14 has a water-cooled wall structure with vertical water pipes and is configured to absorb the heat of the combustion gas 20, a natural circulation system for cooling water in the water pipes can be employed. As a result, the energy required for forced circulation of the cooling water is not required, and a high output density can be obtained in the form of a multi-tube once-through boiler, and a device having a large output (about 1,000,000 kcal / h) can be easily manufactured. be able to.

【0060】例えば、本発明のガス燃焼装置を容量1.
5t/h多管貫流ボイラへ適用した場合、従前のブラス
ト燃焼方式に於いては、その火炎形状から燃焼室の形状
が規制されるため、ボイラ本体(缶体)のみでも約11
50mmφの直径を必要とする。これに対して、本発明
を適用した場合には、ボイラ本体の幅は約500mmで
十分であり、缶体幅を約43%に減少することができ
る。また、缶体の高さについても、ブラスト燃焼の場合
に必要とする燃焼用空気の整流や火炎安定化機構を簡易
化できると共に、その一部をボイラ本体内で構成するこ
とができるため、従前の場合の缶体高さ1900mmを
約1350mm程度の高さに減らすことができ、据付搬
入が容易になると共に所要床面積も少なくなる。
For example, when the gas combustion apparatus of the present invention has a capacity of 1.
When applied to a 5 t / h multi-tube once-through boiler, in the conventional blast combustion method, the shape of the combustion chamber is regulated by the flame shape, so that even the boiler body (can) alone is about 11 times.
Requires a diameter of 50 mmφ. On the other hand, when the present invention is applied, the width of the boiler body is about 500 mm is sufficient, and the can body width can be reduced to about 43%. Also, regarding the height of the can body, the rectification of combustion air required for blast combustion and the flame stabilization mechanism can be simplified, and a part of the mechanism can be configured in the boiler main body. In this case, the can body height of 1900 mm can be reduced to a height of about 1350 mm, which facilitates installation and carrying in and reduces the required floor area.

【0061】本発明で使用する第2実施例の予混合ガス
供給装置16では、燃焼室14の底板を形成する下部ヘ
ッダ9の下方に予混合ガス供給装置16を設け、希薄予
混合ガス19aと濃予混合ガス19bを適宜の流量比で
充填層15内へ供給する構成としている。その結果、充
填層15内で両者の混合により形成された適宜の空気比
を有する可燃の濃予混合ガスが、充填層15の外表層部
で適宜の燃焼速度で円滑に表面燃焼されると共に、未燃
の予混合ガスも燃焼室14内で希薄予混合ガス19a内
の空気流との混合により空気燃焼されることになり、従
前の燃焼層内で拡散燃焼をさせる形式の燃焼装置に比較
して、より一層の低NOx燃焼が可能となる。本発明は
上述の通り優れた実用的効用を奏するものである。
In the premixed gas supply device 16 of the second embodiment used in the present invention, the premixed gas supply device 16 is provided below the lower header 9 forming the bottom plate of the combustion chamber 14, and the lean premixed gas 19a is provided. The concentrated premixed gas 19b is supplied into the packed bed 15 at an appropriate flow rate ratio. As a result, the combustible concentrated premixed gas having an appropriate air ratio formed by mixing the two in the packed bed 15 is smoothly surface-burned at an appropriate burning speed in the outer surface layer of the packed bed 15, The unburned premixed gas is also air-combusted in the combustion chamber 14 by mixing with the air flow in the lean premixed gas 19a, which is different from that of the conventional combustion apparatus in which diffusion combustion is performed in the combustion layer. Thus, even lower NOx combustion can be achieved. The present invention has excellent practical utility as described above.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】第1実施例に係るガス燃焼装置の縦断側面図で
ある。
FIG. 1 is a longitudinal sectional side view of a gas combustion apparatus according to a first embodiment.

【図2】図1のA−A視断面図である。FIG. 2 is a sectional view taken along line AA of FIG.

【図3】図1のB−B視断面図である。FIG. 3 is a sectional view taken along line BB of FIG. 1;

【図4】図3の下部の部分拡大図である。FIG. 4 is a partially enlarged view of a lower part of FIG. 3;

【図5】図1のC−C視断面図である。FIG. 5 is a sectional view taken along the line CC of FIG. 1;

【図6】予混合ガス供給装置の先端部(図5のイ部)の
拡大横断面図である。
6 is an enlarged cross-sectional view of a front end portion (a portion in FIG. 5) of the premixed gas supply device.

【図7】図1のイ部の作用説明図である。FIG. 7 is an operation explanatory view of an a part of FIG. 1;

【図8】予混合ガス供給装置の第2実施例を示すもので
ある。
FIG. 8 shows a second embodiment of the premixed gas supply device.

【図9】図8のA−A視断面図である。FIG. 9 is a sectional view taken along line AA of FIG. 8;

【図10】図8のB−B視断面図である。FIG. 10 is a sectional view taken along line BB of FIG. 8;

【図11】第2実施形態に係るガス燃焼装置の縦断側面
図である。
FIG. 11 is a longitudinal sectional side view of a gas combustion device according to a second embodiment.

【図12】図11のA−A視断面図である。FIG. 12 is a sectional view taken along line AA of FIG. 11;

【図13】図11のB−B視断面図である。FIG. 13 is a sectional view taken along line BB of FIG. 11;

【図14】第3実施形態に係るガス燃焼装置の縦断面図
である。
FIG. 14 is a longitudinal sectional view of a gas combustion device according to a third embodiment.

【図15】図14のA−A視断面図である。FIG. 15 is a sectional view taken along line AA of FIG.

【図16】図14のB−B視断面図の部分拡大図であ
る。
FIG. 16 is a partially enlarged view of a sectional view taken along line BB of FIG. 14;

【図17】従前の多孔性粒体の充填層からなる燃焼層を
備えたガス燃焼装置の縦断面概要図である。
FIG. 17 is a schematic longitudinal sectional view of a conventional gas combustion apparatus provided with a combustion layer formed of a packed layer of porous particles.

【図18】セラミック充填層に於ける断面燃焼負荷と燃
焼形態及び圧力損失の関係を示す線図である。
FIG. 18 is a diagram showing a relationship between a sectional combustion load, a combustion mode, and a pressure loss in a ceramic packed bed.

【図19】セラミック充填層に於ける燃焼形態をパラメ
ータとしたO2 濃度とNOx及びCO濃度の関係を示す
線図である。
FIG. 19 is a diagram showing the relationship between the concentration of O 2, the concentration of NOx, and the concentration of CO using the combustion mode as a parameter in the ceramic packed bed.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1はケーシング、2はカバー、3は耐熱ブロック、3a
は耐熱材、4は燃焼用空気、5は外側水管、6は内側水
管、7は水管ヒレ、8は上部ヘッダ、9は下部ヘッダ、
10は燃料ガス、11・11a・12は燃焼ガス通路、
13は煙道、14は燃焼室、14aは燃焼室底面、14
bは予混合ガス流通孔、14cは細幅の四角形孔、14
dは燃焼室空間部、15はセラミツク充填層、15aは
セラミック粒体、15bは断熱材(断熱シート)、16
は予混合ガス供給装置、16aはウィンドボックス、1
6bは予混合ガスノズル、16cは側壁板、16dは隔
壁板、16eはガス流通路、16fは仕切壁板、16g
は多孔板、16hはカバー体、17はパイロットバー
ナ、18は火炎検知器、19は予混合ガス、19aは希
薄予混合ガス、19bは濃予混合ガス、20は燃焼ガ
ス、21は予混合ガス形成機構、21aはガス供給管、
21b・21c・21dはガス噴出口、22はガス供給
主管、22aはガス噴出口、23は分岐管、23aはガ
ス噴出口、24aはフィン付水管、24aは裸水管、2
5は空冷機構、26は予混合ガス導入口、27はセラミ
ック粒体充填口である。
1 is a casing, 2 is a cover, 3 is a heat-resistant block, 3a
Is a heat-resistant material, 4 is combustion air, 5 is an outer water pipe, 6 is an inner water pipe, 7 is a water pipe fin, 8 is an upper header, 9 is a lower header,
10 is a fuel gas, 11 ・ 11a ・ 12 are combustion gas passages,
13 is a flue, 14 is a combustion chamber, 14a is a bottom of the combustion chamber, 14
b is a premixed gas flow hole, 14c is a narrow rectangular hole, 14
d is a combustion chamber space, 15 is a ceramic packed layer, 15a is ceramic granules, 15b is a heat insulating material (heat insulating sheet), 16
Is a premixed gas supply device, 16a is a wind box, 1
6b is a premixed gas nozzle, 16c is a side wall plate, 16d is a partition plate, 16e is a gas flow passage, 16f is a partition wall plate, 16g
Is a perforated plate, 16h is a cover body, 17 is a pilot burner, 18 is a flame detector, 19 is a premixed gas, 19a is a lean premixed gas, 19b is a rich premixed gas, 20 is a combustion gas, and 21 is a premixed gas. Forming mechanism, 21a is a gas supply pipe,
21b, 21c and 21d are gas outlets, 22 is a main gas supply pipe, 22a is a gas outlet, 23 is a branch pipe, 23a is a gas outlet, 24a is a finned water pipe, 24a is a bare water pipe, 2a
5 is an air cooling mechanism, 26 is a premix gas introduction port, and 27 is a ceramic particle filling port.

フロントページの続き (56)参考文献 特開 平7−145901(JP,A) 特開 平7−145927(JP,A) 特開 平1−121609(JP,A) 実開 昭61−175722(JP,U) 実開 昭62−131224(JP,U) 実開 昭49−27238(JP,U) 実開 平1−94725(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F23D 14/12 - 14/18 F23C 11/00 F22B 21/04 - 21/06 Continuation of the front page (56) References JP-A-7-145901 (JP, A) JP-A-7-145927 (JP, A) JP-A-1-121609 (JP, A) Japanese Utility Model Application Sho 61-175722 (JP) , U) Japanese Utility Model Showa 62-131224 (JP, U) Japanese Utility Model Showa 49-27238 (JP, U) Japanese Utility Model Utility Model 1-94725 (JP, U) (58) Fields surveyed (Int. Cl. 7 , DB Name) F23D 14/12-14/18 F23C 11/00 F22B 21/04-21/06

Claims (9)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 水管壁により形成した細幅の燃焼室の底
面に予混合ガス流通孔を形成すると共にその下方に予混
合ガス供給装置を配設し、前記予混合ガス流通孔の上に
外径が2〜10mmのセラミック粒子を水管壁との間に
断熱材を介設して20mm〜100mmの高さに積層す
ることにより充填層を形成し、前記予混合ガス流通孔を
通して充填層内へ供給した予混合ガスを充填層の外表層
部で表面燃焼させることを特徴とするガス燃焼装置。
1. A premixed gas flow hole is formed in a bottom surface of a narrow combustion chamber formed by a water pipe wall, and a premixed gas supply device is disposed below the premixed gas flow hole. A filler layer is formed by laminating ceramic particles having an outer diameter of 2 to 10 mm at a height of 20 to 100 mm with a heat insulating material interposed between the water tube wall and the filler layer. A gas combustion apparatus characterized in that a premixed gas supplied into the inside is subjected to surface combustion at an outer surface portion of a packed bed.
【請求項2】 予混合ガス供給装置を断面形状が四角形
の細長状を呈し且つ先端部へ向かって順次断面積が減少
するウィンドボックスと、ウィンドボックスの入口部に
燃焼用空気内へ燃料ガスを噴出して空気と燃料ガスを混
合する予混合ガス形成機構とから構成した請求項1に記
載のガス燃焼装置。
2. A premixed gas supply device, comprising: a wind box having a rectangular cross-sectional shape having a rectangular shape and having a cross-sectional area gradually decreasing toward a tip end; and supplying fuel gas into combustion air at an inlet of the wind box. 2. The gas combustion apparatus according to claim 1, further comprising a premixed gas forming mechanism for ejecting and mixing air and fuel gas.
【請求項3】 水管壁により形成した細幅の燃焼室の底
面に1枚の多孔板又は複数枚の多孔板を間隔を置いて配
設すると共に、該多孔板の開孔率を15〜30%に、ま
たその孔径を上部に充填するセラミック粒子径より小さ
くし、前記多孔板の孔を予混合ガス流通孔とするように
した請求項1に記載のガス燃焼装置。
3. A single perforated plate or a plurality of perforated plates are arranged on the bottom surface of a narrow combustion chamber formed by a water pipe wall at intervals, and the porosity of the perforated plate is set to 15 to 15. 2. The gas combustion apparatus according to claim 1, wherein the hole diameter of the perforated plate is reduced to 30%, and the diameter of the hole is made smaller than the diameter of the ceramic particles filled in the upper part, and the holes of the perforated plate are used as premixed gas flow holes.
【請求項4】 予混合ガス供給装置を、燃焼室の底面の
多孔板の下方を囲うウィンドボックスと、ウィンドボッ
クスに沿って配設したガス供給主管と、ガス供給主管よ
り分岐して先端部を多孔板へ向け立上げた分岐管と、多
孔板の裏面側の一部及び分岐管の先端部を囲繞するカバ
ー体と、分岐管の先端部側面に設けたガス噴出口と、ガ
ス供給主管からウィンドボックス内へガスを供給するガ
ス噴出口とから形成し、前記カバー体の内方に位置する
多孔板の孔を通して濃予混合ガスを、また前記カバー体
の外方に位置する多孔板の孔を通して希薄予混合ガスを
夫々充填層内へ供給する構成とした請求項1に記載のガ
ス燃焼装置。
4. A premix gas supply device comprising: a wind box surrounding a lower part of a perforated plate on a bottom surface of a combustion chamber; a gas supply main pipe arranged along the wind box; A branch pipe standing up to the perforated plate, a cover body surrounding a part of the back side of the perforated plate and the tip of the branch pipe, a gas outlet provided on a side face of the tip of the branch pipe, and a gas supply main pipe. A concentrated premixed gas formed through a hole in a perforated plate located inside the cover body, and a hole in a perforated plate located outside the cover body. The gas combustion apparatus according to claim 1, wherein the lean premixed gas is supplied into the packed bed through the respective through holes.
【請求項5】 燃焼室をヒレ付の外側水管及び内側水管
から成る水管壁により細幅の四角柱状に形成すると共
に、長辺側の前面寄りの内側水管のヒレを切除して燃焼
ガス通路を形成し、燃焼室内の燃焼ガスを前記燃焼ガス
通路及び内・外水管の間に形成した燃焼ガス通路を通し
て外部へ排出する構成とした請求項1に記載のガス燃焼
装置。
5. A combustion gas passage formed by forming a combustion chamber in a narrow rectangular column shape with a water pipe wall including an outer water pipe and an inner water pipe with fins, and cutting off fins of an inner water pipe near a front side on a long side. The gas combustion apparatus according to claim 1, wherein the combustion gas in the combustion chamber is discharged to the outside through a combustion gas passage formed between the combustion gas passage and the inner / outer water pipe.
【請求項6】 燃焼室を細幅の四角形に形成すると共に
燃焼室の長辺側を形成する水管壁のコーナ部に燃焼ガス
通路を設け、更に、前記燃焼ガス通路を設けた方の水管
壁の外側に間隔を置いてこれと平行に水管壁を設けて燃
焼ガス通路を形成すると共に、両水管壁より成る燃焼ガ
ス通路内に水管列を配設し、燃焼室内からの燃焼ガスを
前記コーナ部に設けた燃焼ガス通路を通して前記両水管
壁より成る燃焼ガス通路内へ導入し、更に燃焼ガスを前
記両水管壁の間から外側の水管壁とその外方に設けたケ
ーシングの間を通して煙道へ排出する構成とした請求項
1又は請求項3に記載のガス燃焼装置。
6. A combustion gas passage is formed in a corner portion of a water pipe wall forming a long side of the combustion chamber while forming the combustion chamber in a narrow rectangular shape, and the water provided with the combustion gas passage is further provided. A water pipe wall is provided parallel to and spaced from the outside of the pipe wall to form a combustion gas passage, and a row of water pipes is arranged in the combustion gas passage formed by the two water pipe walls, so that combustion from the combustion chamber is performed. Gas is introduced into the combustion gas passage formed by the two water pipe walls through the combustion gas passage provided in the corner portion, and further, the combustion gas is provided between the two water pipe walls to the outer water pipe wall and to the outside thereof. The gas combustion apparatus according to claim 1 or 3, wherein the gas is discharged to a flue through a space between the casings.
【請求項7】 水管壁の間に設けた水管列をフィン付水
管又は裸水管若しくはその両者から成る水管列とした請
求項6に記載のガス燃焼装置。
7. The gas combustion apparatus according to claim 6, wherein the water pipe row provided between the water pipe walls is a water pipe row including finned water pipes, bare water pipes, or both.
【請求項8】 上部ヘッダと下部ヘッダ間を連結する平
行な二列の水管壁により細幅四角形の缶体の長辺側の両
側壁を形成すると共に、その前面側に耐熱ブロック壁を
設け、当該缶体の前方空間を燃焼室に、また缶体の後方
空間を燃焼ガス通路としてその内部に水管列を配設し、
更に前記下方ヘッダの上方に間隔を置いて前記燃焼室の
底面を形成する多孔板を配設すると共に、該多孔板の上
に外径が2〜10mmのセラミック粒体を水管壁との間
に断熱材を介設して20mm〜100mmの高さに積層
することにより充填層を形成し、前記下部ヘッダと多孔
板の間に形成した予混合ガス供給部から多孔板の予混合
ガス流通孔を通して充填層内へ供給した予混合ガスを充
填層の外表層部で表面燃焼させることを特徴とするガス
燃焼装置。
8. A long side wall of a narrow rectangular can body is formed by two parallel rows of water pipe walls connecting the upper header and the lower header, and a heat-resistant block wall is provided on the front side thereof. A water pipe row is arranged inside the can body as a combustion chamber, and a space behind the can body as a combustion gas passage,
Further, a perforated plate forming the bottom surface of the combustion chamber is disposed above the lower header at intervals, and ceramic granules having an outer diameter of 2 to 10 mm are placed on the perforated plate between the water pipe wall. A filler layer is formed by laminating a height of 20 mm to 100 mm with a heat insulating material interposed therebetween, and filling is performed from a premix gas supply section formed between the lower header and the perforated plate through a premix gas flow hole of the perforated plate. A gas combustion apparatus characterized in that a premixed gas supplied into a layer is subjected to surface combustion at an outer surface layer portion of a packed bed.
【請求項9】 前面側の耐熱ブロック壁に予混合ガス導
入口、パイロットバーナ、火炎検知器及びセラミック粒
子充填口を設けると共に、缶体の後面側に燃焼ガスの排
出口を設け、更に、前記耐熱ブロック壁に空冷機構を具
備したことを特徴とする請求項8に記載のガス燃焼装
置。
9. A premixed gas inlet, a pilot burner, a flame detector, and a ceramic particle filling port are provided on the heat-resistant block wall on the front side, and a combustion gas discharge port is provided on the rear side of the can body. The gas combustion device according to claim 8, wherein an air cooling mechanism is provided on the heat-resistant block wall.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR200445277Y1 (en) * 2008-09-03 2009-07-16 에너원 주식회사 Combustor with improved heat recovery and durability

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KR200445277Y1 (en) * 2008-09-03 2009-07-16 에너원 주식회사 Combustor with improved heat recovery and durability

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