JP3558461B2 - Combustion equipment - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は燃料過剰混合気(濃混合気)と空気過剰混合気(淡混合気)とを同時に燃焼させて窒素酸化物(NOX )の生成を抑制する、いわゆる濃淡燃焼装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来から、低NOX を図る燃焼装置の一つとして濃淡燃焼装置が知られている。この装置は、複数の炎口のいくつかから空気比(理論空気量に対する実際の空気量の比)の低い濃混合気を、他の炎口から空気比の高い淡混合気をそれぞれ同時に噴出して燃焼させるものである。
【0003】
例えば、特開平6−347013号公報には、図13に示すように、中央の仕切り板75を挟んで片側に濃側バーナ60と、もういっぽうの片側に淡混合ユニット70を一体的に形成したバーナユニット80を間隔をあけて並設したものが開示されている。濃側バーナ60は、燃料ガスと燃焼用空気とを吸入混合して空気比の低い濃混合気を濃側炎口63より噴出し、淡混合ユニット70は、濃側炎口63の隣に設けられた淡側炎口73から濃混合気より空気比の高い淡混合気を噴出する。この結果、各濃側バーナ60の濃側炎口63から濃混合気が噴出すると同時に、その濃側バーナ60の間の淡側炎口73から淡混合気が噴出し濃淡燃焼が行なわれる。そして、濃側炎口63からの炎の基部では酸素不足となり、上方では淡側炎口73からの炎の排ガスにより酸素不足となり、NOX の生成が抑制される。一方、淡側炎口73からの淡火炎76は、燃料ガスが希薄なため火炎温度が低下してNOX の生成が抑制され、これらの相乗的効果によって全体としての低NOX が図られる。
しかも、淡混合ユニット70は、濃側バーナ60と一体的に形成されているため、濃側バーナ60の間に淡混合ユニット70を個々に配置する必要がなく、濃側バーナ60の配列間隔を狭くすることができるという優れたものであった。
また、特開平7−42917号公報には、図14に示すように、第1バーナ5の第1炎口6の両側に第1炎口6を挟んだ第2炎口8を形成する第2バーナ7を備え、第2バーナ7は、第1バーナ5と独立して、燃料ガスおよび1次空気を吸入し第1炎口6の両側に設けられた第2炎口8に供給する共通吸入口9を、第1バーナの吸入口3上部に設けたガス機器用バーナ100が示されている。ガス機器用バーナ100は、第1炎口6より淡混合気を、第2炎口8より濃混合気を噴出し、第2炎口8の周りから2次空気を供給されて濃淡燃焼を行なう。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特開平6−347013号公報に示されたものでは、各バーナユニット80と2次空気との接触が少ないため、特に淡混合ユニット70の1次空気比(以下λL と表現する)を高めの設定にせざるをえず1次空気比の変動に対する燃焼良好域が狭かった。例えば、図11に示すように、淡混合気の1次空気比の変化に対する燃焼排ガス中のCO/CO2 の変化をテストしグラフにすると、燃焼良好域は、λL =1.2〜2.2(CO/CO2 <0.005)である。NOX も考慮するとλL >1.8(NOX <50ppm)である。これらのことから、λL を180%以上の設定(1.8<λL ,λL =1.9程度)にしていた。そのため、λL が燃焼限界に近く、燃料ガス組成や燃料ガス量あるいは燃焼用空気量のちょっとした変動により安定した燃焼が確保できなかった。
また、特開平7−42917号公報に示されたものでは、第2炎口8に2次空気を供給することにより安定燃焼を確保し各バーナの空燃比の調整が容易であるが、独立した2個の吸入口を設け、そこから燃料ガスと燃焼用1次空気とを混合しながら供給するため、どうしても充分に混合するための混合距離が長くなってしまっていた。そのため、全体の大きさ(特に図14に示す幅L)がコンパクトにできなかった。
本発明の燃焼装置は上記課題を解決し、1次空気比の設定を変更して燃焼良好域を広げるとともに、燃料ガスと空気の混合方法を改善しコンパクトな燃焼装置を提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決する本発明の請求項1記載の燃焼装置は、
燃料ガスと燃焼用1次空気とを吸入混合して理論空気比以上の淡混合気を淡側炎口から噴出する淡側バーナと、
その両側で理論空気比以下の濃混合気を濃側炎口から噴出する濃側バーナとを一体的に備え、濃側炎口の周りから燃焼用2次空気を供給しつつ、これらの淡側バーナ及び濃側バーナを同時に燃焼させる燃焼装置において、
上記淡側バーナは、燃焼用1次空気と燃料ガスとを吸入する第1吸入口と、燃料ガスのみを吸入する第2吸入口とを備え、第1吸入口から燃焼用1次空気と燃料ガスとを吸入して混合し、その混合気を淡側炎口と濃側炎口へ分配して供給するとともに、第2吸入口から燃料ガスを吸入して濃側炎口への供給路に噴出させることを要旨とする。
【0006】
本発明の請求項2記載の燃焼装置は、請求項1記載の燃焼装置において、
全体の燃料ガス量(濃側バーナの燃料ガス量と淡側バーナの燃料ガス量との合計)に対する上記濃側バーナの燃料ガス量の比を30〜40%に、
理論空気量に対する上記濃側バーナの1次空気量の比を50〜80%に、
理論空気量に対する上記淡側バーナの1次空気量の比を140〜170%に、理論空気量に対する全体の2次空気量の比を30〜50%に設定したことをことを要旨とする。
【0007】
上記構成を有する本発明の請求項1記載の燃焼装置は、淡側バーナの両側に濃側バーナが一体的に形成され、濃淡それぞれのバーナの炎口から空気比の異なった混合気を噴出して同時に燃焼する。淡側バーナは、第1吸入口より燃焼用1次空気と燃料ガスとを吸入して混合し、その混合気を淡側炎口と濃側炎口へ分配して供給するとともに、第2吸入口から燃料ガスを吸入して濃側炎口への供給路に噴出させる。第2吸入口より濃側炎口への供給路までの区間は、燃料ガスを通過させるだけであり、空気等を混合する必要がないため、短くて済む。つまり、濃側バーナにおいては、ある程度混合された混合気に、淡側バーナの第2吸入口より濃度を高めるための燃料を追加するので、その燃料通過区間を極力短くでき、全体をコンパクトにできる。
【0008】
本発明の請求項2記載の燃焼装置は、濃側バーナと淡側バーナの燃料ガスの割合,1次空気量の割合,2次空気量の割合を適切な範囲に設定調節するので、燃焼が安定し、燃焼排ガス中の有害物質の発生も少ない。
【0009】
【発明の実施形態】
以上説明した本発明の構成・作用を一層明らかにするために、以下本発明の燃焼装置の好適な実施例について説明する。
図1は、一実施例としての燃焼装置を利用したバーナ1の概略構成を示す。バーナ1は、燃焼装置である複数のバーナユニット10を所定間隔をあけて一列に並べ、その後方に設けられたノズル11,ノズル12からそれぞれ燃料ガスが供給され、同時にノズル11の周りから燃焼用1次空気もバーナユニット10内に吸込まれ、上部の炎口から混合気が噴出して火炎を形成し、その火炎にはバーナユニット10間を上昇する2次空気が供給されるように構成されている。ノズル11,ノズル12は、各バーナユニット10に対応して、所定間隔をあけて2列に並べられる。
【0010】
バーナユニット10は、図2,図3に示すように、プレスで左右対称形の凹部を形成した1枚のステンレス製の板を中央で折曲げて重ね合わせ部屋を形成した淡側バーナ20と、その淡側バーナ20を挟んで両側面にさらに同様のステンレス製の板を重ね合わせ部屋を形成した濃側バーナ30と、淡側バーナ20の炎口部25に挿入する炎口板50から構成される。
淡側バーナ20は、図4に示すような淡混合ユニット右板21R,淡混合ユニット左板21Lを中央で折曲げて左右対称に重ね合わせ混合気流路及び燃料ガス流路となる部屋(取入れ口22,スロート部23,混合室24,淡炎口部25)を一体的に形成したものであるが、左右対称であるために淡混合ユニット右板21Rについて説明する。また、判りやすくするために、重ね合わされる平板部をハッチングで表示する。
淡側バーナ20の側面を形成する淡混合ユニット右板21Rは、平板部右29Rを残してプレスにより凹部を形成し、側面から見て左下部に設けられ燃料ガスと燃焼用1次空気を吸込むロート形状の取入れ口右22Rと、その下流で流路を絞るスロート部右23Rと、L字状に折れ曲がり取入れ口よりの燃料ガスと燃焼用1次空気とを混合する混合室右24Rと、上部に開口し混合気を噴出する淡炎口部右25Rとを備える。スロート部23Rの下流近傍には、貫通した小孔の混合気噴出孔右28Rが数個設けられる。また、取入れ口右22Rの上部には、左端へ開口した溝で形成される燃料口右26Rが設けられ、燃料口右26Rの側面には、小孔のガス噴出孔右27Rが数個貫通する。
淡混合ユニット左板21Lは、平板部左29Lを残し、これらの凹部(取入れ口左22L,スロート部左23L,混合室左24L,淡炎口部左25L,燃料口左26L)を淡混合ユニット右板23Rと左右対称の形状に形成し、混合気噴出孔左28L,ガス噴出孔左27Lも設ける。
炎口板50は、図6に示すように、左右に突出した2ヵ所の耳50bとその間に等間隔で形成した3ヵ所の突起50aを有する2枚の板と突起50aに対応した溝をもつ2枚の板とを、突起50aとその溝とを重ね合わせて作成する。
【0011】
濃側バーナ30は、図5に示すような左右対称の濃混合ユニット右板31R,濃混合ユニット左板31Lを中央で3箇所の連結板32により一体に連結され、連結板32を底にして「コ」の字状に折曲げてから淡側バーナ20の両側面に重ね合わせ混合気流路となる部屋をそれぞれ形成する。説明を判りやすくするために、淡側バーナ20の説明と同様に、まず部屋の側面形状を構成する濃混合ユニット右板31Rの形状を説明する。
濃混合ユニット右板31Rは、平板部右39R(図中ハッチングで表示)を残して凹部を形成し、凹部は、淡混合ユニット右板21Rの混合気噴出孔右28Rから噴出する混合気の通路を形成する混合気導入室右35Rと、その上部で淡混合ユニット右板21Rのガス噴出孔右27Rから噴出するガスと下からの混合気とを通過させるガス導入室右36Rと、同じく隙間を作り上部に開口して混合気を噴出する濃炎口部右37Rとを備える。
いっぽう、濃混合ユニット左板31Lは、濃混合ユニット右板31Rと左右対称の形状で、平板部左39L(図中ハッチングで表示)を残して凹部を形成され、凹部は、混合気導入室左35Lと、ガス導入室左36Lと、濃炎口部左37Lとを備える。
【0012】
バーナユニット10は(図2,図3,図4参照)、まず、淡混合ユニット右板21R及び淡混合ユニット左板21Lを中央で折曲げて重ね合わせ平板部右29R及び平板部左29Lをスポット溶接して淡側バーナ20を形成し、炎口部25には、上部の開口から炎口板50を挿入する。さらに連結板32を底にして「コ」の字状に折曲げた濃側バーナ30を外から重ね合せ、平板部右39R及び平板部左39Lをスポット溶接して作成する。こうして、淡側バーナ20には、平板部29を残し、取入れ口22,スロート部23,混合室24,淡炎口部25,燃料口26が形成され、濃側バーナ30には、混合気導入室右35R,混合気導入室左35L,ガス導入室右36R,ガス導入室左36L,濃炎口部右37R,濃炎口部左37Lが形成される。
淡側バーナ20及び濃側バーナ30の組立てにおいて、それぞれ1枚の板を中央より折曲げてからスポット溶接するため、左右の淡混合ユニット右板21R,淡混合ユニット左板21L及び濃混合ユニット右板31R,濃混合ユニット左板31Lの位置決めが簡単で製造が容易である。
【0013】
バーナユニット10への燃料ガス及び燃焼用空気の供給は、次のように行なわれる(図2,図3,図4参照)。まず、淡側バーナ20では、ノズル11から取入れ口22に向け、燃料ガスが噴出される。噴出された燃料ガスは、途中が狭められたスロート部23を通過し混合室24へ入る。この時、同時に、ノズル11と取入れ口22との隙間から燃焼用1次空気が吸引され、スロート部23を通り混合室24へ入る。燃料ガスと燃焼用1次空気の混合気(以下淡混合気と呼ぶ)は、混合室24で充分に混合され淡炎口部25の炎口板50を通り上部へ噴出する。また、淡混合気の一部は、途中で、混合気噴出孔右28R,混合気噴出孔左28Lより濃側バーナ30の混合気導入室右35R,混合気導入室左35Lへ入る。
濃側バーナ30へは、さらにノズル10からの燃料ガスも供給される(図5も参照)。ノズル10から、まず淡側バーナ20の燃料口26へ燃料ガスが噴出され、ガス噴出孔右27R,ガス噴出孔左27Lを通り濃側バーナ30のガス導入室右36R,ガス導入室左36Lへ入る。ノズル10と燃料口26との間には隙間を設けず、1次空気の吸引は行なわれない。
濃側バーナ30では、淡側バーナ20からの混合気が混合気噴出孔右28R,混合気噴出孔左28Lより混合気導入室右35R,混合気導入室左35Lへ入り、ガス導入室右36R,ガス導入室左36Lを通ってから、濃炎口部右37R,濃炎口部左37Lより上部へ噴出する。この時、ガス導入室右36R,ガス導入室左36Lでは、さらにノズル10からの燃料ガスも追加して供給される。つまり、ノズル10から淡側バーナ20の燃料口26へ燃料ガスが噴出され、ガス噴出孔右27R,ガス噴出孔左27Lを通り濃側バーナ30のガス導入室右36R,ガス導入室左36Lへ入る。燃料口26からは、1次空気の吸引を行なわないので、濃炎口部右37R,濃炎口部左37Lより噴出する混合気(以下濃混合気と呼ぶ)は、淡混合気に燃料ガスを追加した分、燃料ガスの濃度が濃くなる。また、この燃料口26とガス噴出孔右27R,ガス噴出孔左27Lとの間は燃料ガスが通過するのみで何も混合するということがないので、極力距離を短くすることができる。
【0014】
次に、この燃焼装置1を燃焼させた時の窒素酸化物(NOX )及び一酸化炭素(CO)の発生量と空気比の関係について説明する。
図9,図10は、横軸が空気比を、縦軸がNOX ,CO/CO2 を表し、空気比の変化に対して両者の発生量変化を表したグラフである。濃混合気の空気比を0.6に、濃側バーナガス量:淡側バーナガス量=3:7に、2次空気比を0.45に設定し、図9が淡混合気の空気比(λL )のみを変化させ、図10が全体の空気比(λT )のみを変化させたグラフである。
淡混合気の空気比λL を変化させると、図9に示すように、極端にλL が小さい区間(λL =0.7以下)と極端にλL が大きい区間(λL =2.2以上)において、CO/CO2 が増大(CO/CO2 =0.005以上)し、λL =1.4付近でCO/CO2 が最小で安定する。NOX は、λL を低下させると徐々に増大し、λL =1.4以下で50ppmを越える。
全体の空気比λT を変化させると、図10に示すように、極端にλT が小さい区間(λT =1.4以下)と極端にλT が大きい区間(λT =3.0以上)において、CO/CO2 が増大(CO/CO2 =0.005以上)し、λT =2.25付近でCO/CO2 が最小(CO/CO2 =0.001)で安定する。NOX は、λT を低下させると徐々に増大し、λT =1.8以下で50ppmを越える。
ちなみに、同様のテストを従来の燃焼装置(特開平6−347013号公報に示された図13の構成をもつ燃焼装置)において行なうと、図11,図12に示すようなグラフが得られる。
淡混合気の空気比λL を変化させると、図11に示すように、λL が小さい区間(λL =1.2以下)とλL が大きい区間(λL =2.2以上)において、CO/CO2 が増大(CO/CO2 =0.005以上)し、λL =1.7付近でCO/CO2 が最小となる。安定区間は存在しない。NOX は、λL の低下とともに徐々に増大し、λL =1.8以下で50ppmを越える。
全体の空気比λT を変化させると、図12に示すように、λT が小さい区間(λT =1.4以下)とλT が大きい区間(λT =2.2以上)において、CO/CO2 が増大(CO/CO2 =0.005以上)し、λT =1.8付近でCO/CO2 が最小(CO/CO2 =0.002)となる。安定区間は存在しない。
NOX は、λT を低下させると徐々に増大し、λT =1.8以下で50ppmを越える。
【0015】
実施例のバーナ1とこの従来例とを比較すると、バーナ1は、濃側バーナ30と淡側バーナ20において、濃側炎口の周りから2次空気を供給されて同時に燃焼するので、特に淡混合気においては1次空気比を極端に高くする必要はなく2次空気と合わせて良好燃焼させることができる。そのため、特に淡側バーナ20において、従来のように1次空気の比率が極めて高い場合と比較して燃焼良好域の空気比幅の範囲が空気比の低い側に拡大し、2次空気をも含めた全体の空気の混合比変更幅に余裕ができるとともに、燃焼良好域も拡大する。
例えば、全体の空気比λT の変化における燃焼良好幅ΔλT がバーナ1でΔλT =1.6に対し、従来例でΔλT =0.8と狭く、CO/CO2 についても、実施例が最小でCO/CO2 =0.001に対し従来例が最小でCO/CO2 =0.002と多い。淡混合気の空気比λL についても同じような相違がある。また、λL の設定においては、NOX 及びCO/CO2 が少ない点を選択し、従来例でλL =1.9、バーナ1でλL =1.4に設定する。しかしながら、従来例のλL =1.9の設定は、可燃空気比の上限λL =2.2に近いので、ちょっとした空気比の変動で火炎がリフトしたり、あるいは燃焼限界を越えCO/CO2 が急増してしまう。いっぽう、バーナ1のλL =1.4の設定は、可燃空気比の変化幅の中央であり、空気比の変化に対してもリフトしずらく燃焼状態が悪くならない。
また、全体の空気比λT を大きくしても良好燃焼できるため、特に小ガス量で燃焼させた時にλT を大きくし、露点を上げることができる。そのため、熱交換器に付着するドレン発生が減少し耐久性が向上する。
【0016】
また、特開平7−42917号公報に示された燃焼装置と比較すると、その燃焼装置が燃料口より炎口までの距離が長いのに対し、本実施例のバーナ1においては、濃側炎口から噴出する濃混合気が、淡混合ユニット21から供給された混合気にさらに燃料口26より燃料ガスを追加して混合され燃料ガス濃度を高めて供給されるので、(空気等を混合する必要がないため)燃料ガス通路長さを短くでき、全体がコンパクトになる。その結果、特に図1に示す全体の幅Lを短くできる。
なお、従来例との比較において、実施例は、濃混合気の空気比を0.6に、濃側バーナガス量:淡側バーナガス量=3:7に、2次空気比を0.45に設定して淡混合気の空気比(λL )あるいは全体の空気比(λT )のみを変化させたグラフを用いて説明したが、それに限らず様々なテストを行ない、良好な燃焼範囲が決定された。それは、
濃側バーナのガス量比率IR (濃側バーナの燃料ガス量/全体の燃料ガス量)=30〜40%
淡側バーナのガス量比率IL (淡側バーナの燃料ガス量/全体の燃料ガス量)=60〜70%
濃側バーナの空気比λR (濃側バーナの1次空気比/理論空気量)=50〜80%
淡側バーナの空気比λL (淡側バーナの1次空気比/理論空気量)=140〜170%
2次空気比λ2 (全体の2次空気量/理論空気量)=30〜50%
である。
ただし
全体の燃料ガス量=濃側バーナの燃料ガス量+淡側バーナの燃料ガス量
λT =λR ×IR +λL ×IL +λ2
この範囲では、CO/CO2 ≦0.005(当社における安全基準値)という結果が得られた。
以上本発明の実施例について説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々なる態様で実施し得ることは勿論である。例えば、実施例では、淡側バーナ20及び濃側バーナ30の組立てにおいて、それぞれ1枚の板を中央より折曲げてからスポット溶接したが、左右の淡混合ユニット右板21R,淡混合ユニット左板21L及び濃混合ユニット右板31R,濃混合ユニット左板31Lを別体で作成し、位置決めをしながらスポット溶接をしてもよい。この場合は、プレス型が大型にならず型費が安価である。
また、炎口板50は、図2及び図6に示すように、上面から見てほぼ同一形状のスリットが形成されるものであったが、図7あるいは図8に示すように、大きさの違うスリットの組み合わせや波形状の炎口を形成するものであってもよい。
【0017】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明の請求項1記載の燃焼装置によれば、濃側バーナが、淡側バーナから、ある程度混合された混合気を供給され、その混合気に燃料口から濃度を高めるための燃料をさらに追加して混合するので、淡側バーナにおける燃料通過区間の距離を極力短くできる。そのため、全体をコンパクトにできる。
【0018】
請求項2記載の燃焼装置によれば、燃焼条件を適切な範囲に設定調節するので、燃焼が安定し、燃焼排ガス中の有害物質の発生も少ない。
【図面の簡単な説明】
【図1】一実施例としての燃焼装置の概略構成図である。
【図2】バーナユニット10の上面図及び側面図である。
【図3】バーナユニット10の断面図及び背面図である。
【図4】淡側バーナ20の部品図である。
【図5】濃側バーナ30の部品図である。
【図6】炎口板50の斜視図である。
【図7】バーナユニットの上面図である。
【図8】バーナユニットの上面図である。
【図9】実施例における空気比の変化に対してNOX 及びCO/CO2 の発生量変化を表したグラフである。
【図10】実施例における空気比の変化に対してNOX 及びCO/CO2 の発生量変化を表したグラフである。
【図11】従来例における空気比の変化に対してNOX 及びCO/CO2 の発生量変化を表したグラフである。
【図12】従来例における空気比の変化に対してNOX 及びCO/CO2 の発生量変化を表したグラフである。
【図13】従来例としての燃焼装置の概略構成図である。
【図14】従来例としての燃焼装置の概略構成図である。
【符号の説明】
1 バーナ
10 バーナユニット
11,12 ノズル
20 淡側バーナ
21R 淡混合ユニット右板
21L 淡混合ユニット左板
22 取入れ口
23 スロート部
24 混合室
25 淡炎口部
26 燃料口
29,39 平板部
30 濃側バーナ
31R 濃混合ユニット右板
31L 濃混合ユニット左板
32 連結板
35 混合気導入室
36 ガス導入室
37 濃炎口部[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention suppresses the generation of excess fuel mixture (rich mixture) and the excess air mixture (pale mixture) and was allowed simultaneous burning of nitrogen oxides (NO X), relates to a so-called thick and thin fuel combustion apparatus.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, thick and thin fuel combustion apparatus is known as one of the combustion device to reduce the NO X. This device simultaneously ejects a rich mixture with a low air ratio (the ratio of the actual air amount to the theoretical air amount) from some of the multiple outlets, and a lean mixture with a high air ratio from the other outlets. And burn it.
[0003]
For example, in Japanese Unexamined Patent Publication No. Hei 6-347003, as shown in FIG. 13, a dark side burner 60 is integrally formed on one side with a
In addition, since the
Japanese Patent Laid-Open No. 7-42917 discloses a
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, it has been shown in Japanese Patent Laid-Open No. 6-347013, since a small contact each
Further, in the apparatus disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-42917, stable combustion is ensured by supplying secondary air to the
An object of the present invention is to provide a compact combustion apparatus which solves the above-mentioned problems, expands a good combustion area by changing the setting of a primary air ratio, and improves a method of mixing fuel gas and air. I do.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
The combustion apparatus according to
A light-side burner that inhales and mixes the fuel gas and the primary air for combustion to eject a light-air mixture having a stoichiometric air ratio or higher from a light-side flame port;
On both sides, a rich burner that ejects a rich air-fuel mixture that is less than the stoichiometric air ratio from the rich burner is provided integrally, and while supplying secondary air for combustion from around the rich burner, In a combustion device that burns a burner and a rich burner simultaneously,
The light-side burner has a first suction port for sucking primary air for combustion and fuel gas, and a second suction port for sucking only fuel gas. The gas is sucked and mixed, and the air-fuel mixture is distributed and supplied to the light-side flame port and the rich-side flame port, and the fuel gas is sucked from the second intake port and supplied to the supply path to the rich-side flame port. The gist is to make it erupt.
[0006]
The combustion device according to
The ratio of the fuel gas amount of the rich burner to the total fuel gas amount (the sum of the fuel gas amount of the rich burner and the fuel gas amount of the light burner) is set to 30 to 40%.
The ratio of the primary air amount of the rich burner to the theoretical air amount is 50 to 80%,
The gist is that the ratio of the primary air amount of the light side burner to the theoretical air amount is set to 140 to 170%, and the ratio of the total secondary air amount to the theoretical air amount is set to 30 to 50%.
[0007]
In the combustion apparatus according to the first aspect of the present invention having the above-described structure, rich burners are integrally formed on both sides of the light burners, and air-fuel mixtures having different air ratios are ejected from the burner ports of the burners. And burn at the same time. The light-side burner sucks and mixes the primary air for combustion and the fuel gas from the first suction port and distributes and supplies the air-fuel mixture to the light-side flame port and the rich-side flame port. The fuel gas is sucked from the mouth and jetted out to the supply path to the rich side flame outlet. The section from the second intake port to the supply path to the rich-side flame port only needs to pass the fuel gas, and does not need to be mixed with air or the like. That is, in the rich side burner, fuel for increasing the concentration from the second intake port of the light side burner is added to the air-fuel mixture mixed to some extent, so that the fuel passage section can be shortened as much as possible and the whole can be made compact. .
[0008]
In the combustion apparatus according to the second aspect of the present invention, the ratio of the fuel gas, the ratio of the primary air amount, and the ratio of the secondary air amount of the rich burner and the lean burner are set and adjusted in appropriate ranges. It is stable and generates little harmful substances in flue gas.
[0009]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
In order to further clarify the configuration and operation of the present invention described above, a preferred embodiment of the combustion apparatus of the present invention will be described below.
FIG. 1 shows a schematic configuration of a
[0010]
As shown in FIGS. 2 and 3, the
The light-
The light mixing unit
The
As shown in FIG. 6, the
[0011]
The
The
On the other hand, the rich mixing unit left
[0012]
The burner unit 10 (see FIG. 2, FIG. 3, and FIG. 4) first bends the light mixing unit
In assembling the light-
[0013]
The supply of the fuel gas and the combustion air to the
Fuel gas from the
In the
[0014]
Next, a description will be given of the relationship generation amount and the air ratio of nitrogen oxides when burned with the combustion device 1 (NO X) and carbon monoxide (CO).
FIGS. 9 and 10 are graphs in which the horizontal axis represents the air ratio and the vertical axis represents NO X and CO / CO 2, and the change in the amount of both generated with respect to the change in the air ratio. The air ratio of the rich mixture is set to 0.6, the burner gas amount of the rich side: the burner gas amount of the light side = 3: 7, the secondary air ratio is set to 0.45, and FIG. L) only is varied, a graph obtained by changing only the overall air ratio (lambda T) in FIG. 10.
When the air ratio λ L of the lean air-fuel mixture is changed, as shown in FIG. 9, a section where λ L is extremely small (λ L = 0.7 or less) and a section where λ L is extremely large (λ L = 2. 2 or more), CO / CO 2 increases (CO / CO 2 = 0.005 or more), and CO / CO 2 becomes minimum and stable around λ L = 1.4. NO X gradually increases when λ L is decreased, and exceeds 50 ppm when λ L = 1.4 or less.
When the overall air ratio λ T is changed, as shown in FIG. 10, an interval where λ T is extremely small (λ T = 1.4 or less) and an interval where λ T is extremely large (λ T = 3.0 or more) )), CO / CO 2 increases (CO / CO 2 = 0.005 or more), and CO / CO 2 stabilizes at a minimum (CO / CO 2 = 0.001) around λ T = 2.25. NO X gradually increases when λ T is decreased, and exceeds 50 ppm when λ T = 1.8 or less.
By the way, when the same test is performed in a conventional combustion device (a combustion device having a configuration shown in FIG. 13 disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-347013), graphs as shown in FIGS. 11 and 12 are obtained.
When the air ratio λ L of the lean mixture is changed, as shown in FIG. 11, in a section where λ L is small (λ L = 1.2 or less) and in a section where λ L is large (λ L = 2.2 or more). , CO / CO 2 increases (CO / CO 2 = 0.005 or more), and CO / CO 2 becomes minimum around λ L = 1.7. There is no stable section. NO X gradually increases as λ L decreases, and exceeds 50 ppm at λ L = 1.8 or less.
When the overall air ratio λ T is changed, as shown in FIG. 12, in the section where λ T is small (λ T = 1.4 or less) and the section where λ T is large (λ T = 2.2 or more),
NO X gradually increases when λ T is decreased, and exceeds 50 ppm when λ T = 1.8 or less.
[0015]
Comparing the
For example, the good combustion width Δλ T in the change in the overall air ratio λ T is as narrow as Δλ T = 0.8 in the conventional example, while Δλ T = 1.6 in the
Further, since good combustion can be achieved even when the overall air ratio λ T is increased, λ T can be increased and the dew point can be increased particularly when the combustion is performed with a small amount of gas. Therefore, generation of drain adhering to the heat exchanger is reduced, and durability is improved.
[0016]
Also, when compared with the combustion device disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-42917, the combustion device has a longer distance from the fuel port to the flame port, whereas the
In comparison with the conventional example, in the embodiment, the air ratio of the rich mixture is set to 0.6, the burner gas amount of the rich side: the burner gas amount of the lean side = 3: 7, and the secondary air ratio is set to 0.45. Although the graph was described using only the air ratio (λ L ) of the lean air-fuel mixture or the overall air ratio (λ T ), various tests are performed without being limited thereto, and a favorable combustion range is determined. Was. that is,
Gas ratio I R of rich burner (fuel gas amount of rich burner / total fuel gas amount) = 30 to 40%
Light-side burner gas amount ratio I L (light-side burner fuel gas amount / total fuel gas amount) = 60 to 70%
Air ratio λ R of rich burner (primary air ratio of rich burner / theoretical air amount) = 50-80%
Light side burner air ratio λ L (primary air ratio of light side burner / theoretical air amount) = 140 to 170%
Secondary air ratio λ 2 (total secondary air amount / theoretical air amount) = 30 to 50%
It is.
However the whole of the fuel gas amount = amount of fuel gas + amount of fuel gas pale side burner λ T = λ R × dark side burners I R + λ L × I L +
In this range, a result of CO / CO 2 ≦ 0.005 (a safety standard value in our company) was obtained.
Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to these embodiments at all, and it goes without saying that the present invention can be implemented in various modes without departing from the gist of the present invention. For example, in the embodiment, in assembling the light-
The
[0017]
【The invention's effect】
As described in detail above, according to the combustion apparatus of the first aspect of the present invention, the rich burner is supplied with the air-fuel mixture mixed to some extent from the light burner, and the air-fuel mixture is supplied with the air-fuel mixture from the fuel port. Since the fuel to be added is further added and mixed, the distance of the fuel passage section in the light-side burner can be minimized. Therefore, the whole can be made compact.
[0018]
According to the combustion apparatus of the second aspect, since the combustion conditions are set and adjusted in an appropriate range, the combustion is stable, and the generation of harmful substances in the combustion exhaust gas is small.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a combustion device as one embodiment.
2 is a top view and a side view of the
3 is a sectional view and a rear view of the
FIG. 4 is a component diagram of the light-
FIG. 5 is a component diagram of the
FIG. 6 is a perspective view of a
FIG. 7 is a top view of the burner unit.
FIG. 8 is a top view of the burner unit.
FIG. 9 is a graph showing a change in the generation amount of NO X and CO / CO 2 with respect to a change in the air ratio in the example.
FIG. 10 is a graph showing a change in the generation amount of NO X and CO / CO 2 with respect to a change in the air ratio in the example.
FIG. 11 is a graph showing a change in the generation amount of NO X and CO / CO 2 with respect to a change in the air ratio in the conventional example.
FIG. 12 is a graph showing a change in the generation amount of NO X and CO / CO 2 with respect to a change in the air ratio in the conventional example.
FIG. 13 is a schematic configuration diagram of a combustion device as a conventional example.
FIG. 14 is a schematic configuration diagram of a combustion device as a conventional example.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
Claims (2)
その両側で理論空気比以下の濃混合気を濃側炎口から噴出する濃側バーナとを一体的に備え、濃側炎口の周りから燃焼用2次空気を供給しつつ、これらの淡側バーナ及び濃側バーナを同時に燃焼させる燃焼装置において、
上記淡側バーナは、燃焼用1次空気と燃料ガスとを吸入する第1吸入口と、燃料ガスのみを吸入する第2吸入口とを備え、第1吸入口から燃焼用1次空気と燃料ガスとを吸入して混合し、その混合気を淡側炎口と濃側炎口へ分配して供給するとともに、第2吸入口から燃料ガスを吸入して濃側炎口への供給路に噴出させることを特徴とする燃焼装置。A light-side burner that inhales and mixes the fuel gas and the primary air for combustion to eject a light-air mixture having a stoichiometric air ratio or more from a light-side flame port;
On both sides, a rich burner that ejects a rich air-fuel mixture that is less than the stoichiometric air ratio from the rich burner is provided integrally, and while supplying secondary air for combustion from around the rich burner, In a combustion device that burns a burner and a rich burner simultaneously,
The light-side burner has a first suction port for sucking primary air for combustion and fuel gas, and a second suction port for sucking only fuel gas. The gas is sucked and mixed, and the air-fuel mixture is distributed and supplied to the light-side flame port and the rich-side flame port, and the fuel gas is sucked from the second intake port and supplied to the supply path to the rich-side flame port. A combustion device characterized by being ejected.
理論空気量に対する上記濃側バーナの1次空気量の比を50〜80%に、
理論空気量に対する上記淡側バーナの1次空気量の比を140〜170%に、
理論空気量に対する全体の2次空気量の比を30〜50%に設定したことを特徴とする請求項1記載の燃焼装置。The ratio of the fuel gas amount of the rich burner to the total fuel gas amount (the sum of the fuel gas amount of the rich burner and the fuel gas amount of the light burner) is set to 30 to 40%.
The ratio of the primary air amount of the rich burner to the theoretical air amount is 50 to 80%,
The ratio of the primary air amount of the light-side burner to the theoretical air amount is 140 to 170%,
2. The combustion apparatus according to claim 1, wherein the ratio of the total amount of secondary air to the theoretical amount of air is set to 30 to 50%.
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