JP3851831B2

JP3851831B2 - Combustion device

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Publication number: JP3851831B2
Application number: JP2002087490A
Authority: JP
Inventors: 啓宏小倉
Original assignee: Osaka Gas Co Ltd
Current assignee: Osaka Gas Co Ltd
Priority date: 2002-03-27
Filing date: 2002-03-27
Publication date: 2006-11-29
Anticipated expiration: 2022-03-27
Also published as: JP2003287206A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＮＯｘの発生量の低減を図った燃焼装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、低ＮＯｘ化を図った燃焼装置としては、図１４及び図１５に示すように先端が開口された燃焼筒２１の内部に、先端が閉塞されたガス供給筒２２を、その先端を燃焼筒２１の先端よりも突出させた状態で設け、ガス供給筒２２の先端側の周壁に、ガス供給筒２２内を流れる燃料ガスＧを噴出する複数のガス噴出孔２３を、ガス供給筒２２の軸心方向視にて燃焼筒２１内に位置する状態で周方向に分散するように設け、燃焼筒２１とガス供給筒２２との間に、空気吐出口形成体２４を設け、その空気吐出口形成体２４により、燃焼筒２１内を流れる燃焼用空気Ａをガス供給筒２２の軸心方向に吐出する複数の空気吐出口２５を、ガス供給筒２２の軸心方向視にて周方向に隣接するガス噴出孔２３の間のそれぞれに空気吐出口２５を位置させた状態で形成したものがあった（例えば、特開平１１−３３７０２２号公報参照）。
【０００３】
この従来の燃焼装置は、周方向に間隔を隔てて並ぶ複数のガス噴出孔２３から燃料ガスＧを分割状に噴出し、並びに、ガス供給筒２２の軸心方向視にて周方向に隣接するガス噴出孔２３の間にそれぞれが位置する複数の空気吐出口２５から燃焼用空気Ａを分割状に吐出することにより、分割状に火炎Ｆを形成するようにしたものである。
そして、分割状に火炎を形成することにより、火炎の表面積を大きくして、火炎の温度を低くすることにより、低ＮＯｘ化を図るようにしていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来の燃焼装置では、低ＮＯｘ化をある程度は図れるものの、未だ不十分であった。
つまり、燃料ガスと燃焼用空気との混合域を広くして、燃料ガスの燃焼域を広くするほど、形成される火炎のピーク温度を低くして低ＮＯｘ化を図る上で有効である。
しかしながら、従来の燃焼装置では、燃焼筒内を流れる燃焼用空気を複数の空気吐出口にてガス供給筒の軸心方向に略平行に吐出するのであるが、そのように、燃焼用空気をガス供給筒の軸心方向に略平行に吐出するようにすると、複数のガス噴出孔からは、燃料ガスがガス供給筒の径方向に噴出されることから、燃焼用空気は、ガス噴出孔から噴出されて間もないあまり広がっていない燃料ガスに混合されるので、燃焼用空気との混合が比較的狭い範囲で行われて、燃料ガスが比較的狭い範囲で燃焼する。
そして、燃料ガスと燃焼用空気との混合域が狭くて、燃料ガスの燃焼域が狭いほど、形成される火炎のピーク温度が高くなり易く、低ＮＯｘ化を図り難いものとなるので、従来の燃焼装置では、低ＮＯｘ化を図る上で改善の余地があった。
【０００５】
本発明は、かかる実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、従来に比べて更なる低ＮＯｘ化を図り得る燃焼装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
〔請求項１記載の発明〕
請求項１に記載の特徴構成は、先端が閉塞された燃焼筒の先端側の周壁に、前記燃焼筒内を流れる燃焼用空気を前記燃焼筒における径方向外方に向けて吐出する複数の空気吐出口が周方向に間隔を隔てて設けられ、
前記燃焼筒の先端よりも先方の位置に、燃料ガスを前記燃焼筒の径方向外方に向けて噴出する複数のガス噴出部が、前記燃焼筒の周方向に分散する状態で設けられ、
前記複数のガス噴出部から噴出される燃料ガスを、前記複数の空気吐出口から吐出される燃焼用空気にて燃焼させるように構成されていることにある。
請求項１に記載の特徴構成によれば、燃焼筒の先端側の周壁に間隔を隔てて設けられた複数の空気吐出口から燃焼用空気が燃焼筒における径方向外方に向けて分割状に吐出され、燃焼筒の先端よりも先方の位置に、燃焼筒の周方向に間隔を隔てて並ぶ複数のガス噴出部から燃料ガスが分割状に噴出されて、分割状に火炎が形成される。
しかも、複数の空気吐出口から燃焼筒における径方向外方に向けて吐出された燃焼用空気は、ガス噴出部のほうに向かって、燃焼筒の軸心方向に対してその燃焼筒の径方向外方に傾斜する方向に広がるように流れることから、複数のガス噴出部から燃焼筒の径方向に噴出された燃料ガスに対して、その噴出方向の先の方で混合されるので、そこでは燃料ガスは広がって流れる状態となっていて、燃料ガスと燃焼用空気との混合域を広くし易くて、燃料ガスの燃焼域を広くし易く、もって、形成される火炎のピーク温度を低下させ易い。
従って、分割状に火炎が形成されることに加えて、燃料ガスと燃焼用空気との混合域を広くし易くて、燃料ガスの燃焼域を広くし易いので、形成される火炎のピーク温度を更に低下させることが可能となり、従来に比べて更なる低ＮＯｘ化を図り得る燃焼装置を提供することができるようになった。
【０００７】
〔請求項２記載の発明〕
請求項２に記載の特徴構成は、前記空気吐出口が、前記燃焼筒内に連通するように前記燃焼筒の周壁に設けられた吐出案内筒にて構成されていることにある。請求項２に記載の特徴構成によれば、燃焼筒内を流れる燃焼用空気は、吐出案内筒にて、直進性が効果的に与えられた状態で吐出されることから、燃焼用空気は、燃焼筒の径方向外方に一層広がり易くなる。
そして、燃焼用空気が燃焼筒の径方向外方に一層広がり易くなることから、燃料ガスと燃焼用空気との混合域を広くし易くて、燃料ガスの燃焼域を広くし易く、もって、形成される火炎のピーク温度を低下させ易い。
従って、低ＮＯｘ化を一段と促進させることができる。
【０００８】
〔請求項３記載の発明〕
請求項３に記載の特徴構成は、前記燃焼筒の先端面に、その先端面に煤が付着するのを防止できる程度の微量の燃焼用空気を吐出する複数の微小な空気吐出孔が分散する状態で穿設されていることにある。
請求項３に記載の特徴構成によれば、燃焼筒の先端面に分散されて穿設された複数の微小な空気吐出孔から、その先端面に煤が付着するのを防止できる程度の微量の燃焼用空気が吐出されるので、そのように吐出される微量の燃焼用空気にて、燃焼筒の先端面付近に流れてくる微量の燃料ガスが燃焼する。
つまり、ガス噴出部から噴出される燃料ガスの略全量は、その噴出の勢いにより、空気吐出口からの燃焼用空気の吐出範囲に流れて、そこで燃焼するのであるが、ガス噴出部から噴出される燃料ガスのうちの微量の燃料ガスが、燃焼筒の先端面付近に流れ込んでくる場合がある。
そこで、燃焼筒の先端面に、ガス噴出部からの燃料ガスの噴出範囲には到達しない程度の微量の燃焼用空気を吐出するように、複数の微小な空気吐出孔を分散する状態で穿設することにより、ガス噴出部から噴出されて間もないあまり広がっていない燃料ガスに対して燃焼用空気が供給されることが無いようにしながら、燃焼筒の先端面の前方付近に流れ込んでくる微量の燃料ガスを燃焼させることが可能となる。
そして、燃焼筒の先端面付近に流れ込んでくる微量の燃料ガスを燃焼させることが可能となることにより、燃料ガスが燃焼せずに熱分解して発生する煤が燃焼筒の前面に付着するといった不具合を抑制することができる。
従って、燃焼筒の先端面に煤が付着するのを抑制しながら、従来に比べて更なる低ＮＯｘ化を図ることができるようになった。
【０００９】
〔請求項４記載の発明〕
請求項４に記載の特徴構成は、前記燃焼筒の軸心方向視にて、周方向において、前記ガス噴出部が隣接する前記空気吐出口の間に位置するように、前記複数のガス噴出部及び前記複数の空気吐出口が配設されていることにある。
請求項４に記載の特徴構成によれば、ガス噴出部からは、各空気吐出口から吐出される燃焼用空気吐出流同士の間に対して、燃料ガスが噴出されるので、燃料ガスと燃焼用空気との混合を一層緩やかに行わせることができて、緩慢燃焼を促進させることが可能となる。
そして、緩慢燃焼により火炎温度を低くすることが可能となることにより、低ＮＯｘ化を一段と図ることが可能となる。
但し、各空気吐出口から吐出される燃焼用空気吐出流同士の間に対して、ガス噴出部から燃料ガスを噴出して、燃料ガスと燃焼用空気との混合を一層緩やかに行わせるようにするにしても、複数のガス噴出部が燃焼筒の周方向に分散する状態で並ぶ環状ガス噴出部群の径に対する燃焼筒の径の比率が大き過ぎる場合、即ち、燃焼筒の軸心方向視でのガス噴出部と空気吐出口との間隔が広過ぎる場合は、燃料ガスと燃焼用空気との混合が行われ難く、燃焼が不安定になる虞があるので、好ましくない。
つまり、請求項４に記載の特徴構成は、環状ガス噴出部群の径に対する燃焼筒の径の比率を比較的小さくする場合に好適である。ちなみに、燃焼室の内径が比較的小さい加熱対象の場合は、火炎が燃焼室の径方向に広がり過ぎるのを抑制する必要があるが、そのような場合に、請求項４に記載の特徴構成を実施すると、環状ガス噴出部群の径に対する燃焼筒の径の比率を比較的小さくして、火炎の広がりを抑制することができるので好ましい。
従って、火炎の広がりを抑制しながら低ＮＯｘ化を図ることが可能となるので、燃焼室の内径が比較的小さい加熱対象の場合に好適な燃焼装置を提供することができる。
【００１０】
〔請求項５記載の発明〕
請求項５に記載の特徴構成は、前記燃焼筒の軸心方向視にて、周方向において、前記ガス噴出部が前記空気吐出口と同位置に位置するように、前記複数のガス噴出部及び前記複数の空気吐出口が配設されていることにある。
請求項５に記載の特徴構成によれば、ガス噴出部からは、各空気吐出口から吐出される燃焼用空気吐出流に向かうように、燃料ガスが噴出されるので、燃料ガスと燃焼用空気との混合が行われ易い。
つまり、燃料ガスと燃焼用空気との混合域を広くしながらも、燃料ガスと燃焼用空気との混合を行い易くすることができるので、低ＮＯｘ化を図りながらも、燃焼を安定化させることができる。
但し、燃料ガスと燃焼用空気との混合域を広くしながらも、燃料ガスと燃焼用空気との混合を行い易くして、燃焼を安定化させるようにするにしても、複数のガス噴出部が燃焼筒の周方向に分散する状態で並ぶ環状ガス噴出部群の径に対する燃焼筒の径の比率が小さ過ぎる場合、即ち、燃焼筒の軸心方向視でのガス噴出部と空気吐出口との間隔が狭過ぎる場合は、燃料ガスと燃焼用空気との混合が速く行われ易く、火炎温度が高くなる傾向となるので、低ＮＯｘ化を図る上では、不利となる。
つまり、請求項５に記載の特徴構成は、環状ガス噴出部群の径に対する燃焼筒の径の比率を比較的大きくする場合に好適である。ちなみに、燃焼室の内径が比較的大きい加熱対象の場合は、加熱効率を向上する上では、火炎を燃焼室の径方向に広げる必要があるが、そのような場合に、請求項５に記載の特徴構成を実施すると、環状ガス噴出部群の径に対する燃焼筒の径の比率を比較的大きくして、火炎を広がり易くすることができるので好ましい。
従って、安定燃焼を維持しながら、火炎を一段と広げて低ＮＯｘ化を図ることが可能となるので、燃焼室の内径が比較的大きい加熱対象の場合に好適な燃焼装置を提供することができる。
【００１１】
〔請求項６記載の発明〕
請求項６に記載の特徴構成は、前記燃焼筒内を流れる燃焼用空気を旋回させる旋回手段が設けられていることにある。
請求項６に記載の特徴構成によれば、旋回手段により燃焼筒内を流れる燃焼用空気が旋回されるので、空気吐出口から吐出された燃焼用空気は、遠心力により、燃焼筒の径方向外方に一層広がり易くなる。
そして、空気吐出口から吐出された燃焼用空気は、燃焼筒の径方向外方に一層広がるように流れることから、燃料ガスと燃焼用空気との混合域を一段と広くし易くて、燃料ガスの燃焼域を一段と広くし易いので、形成される火炎のピーク温度を一段と低下させ易い。
従って、低ＮＯｘ化を一段と促進させることができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
〔第１実施形態〕
以下、本発明の第１実施形態を説明する。
図１ないし図３に示すように、燃焼装置は、先端が閉塞された燃焼筒１の先端側の周壁に、燃焼筒１内を流れる燃焼用空気Ａを燃焼筒１における径方向外方に向けて吐出する複数の空気吐出口Ｔを周方向に間隔を隔てて設け、燃焼筒１の先端よりも先方の位置に、燃料ガスＧを燃焼筒１の径方向外方に向けて噴出する複数のガス噴出部Ｎを、燃焼筒１の軸心方向視において燃焼筒１内に位置する状態で、燃焼筒１の周方向に分散する状態で設け、複数のガス噴出部Ｎから噴出される燃料ガスＧを、複数の空気吐出口Ｔから吐出される燃焼用空気Ａにて燃焼させるように構成してある。
【００１３】
説明を加えると、先端を火炎形成板３にて閉塞した円筒状の燃焼筒１の内部に、先端が閉塞された円筒状のガス供給筒２を、その先端が燃焼筒１の先端よりも突出する状態で同軸心状に設け、ガス供給筒２の先端側の周壁に、ガス供給筒２を流れる燃料ガスＧを噴出する複数のガス噴出部Ｎを、燃焼筒１の軸心方向視において燃焼筒１内に位置する状態で、燃焼筒１の周方向に分散する状態で設けてある。
【００１４】
燃焼筒１の先端を閉塞して燃焼筒１の先端面を形成する火炎形成板３には、その火炎形成板３の先端面に煤が付着するのを防止できる程度の微量の燃焼用空気を吐出する複数の微小な空気吐出孔１２を分散する状態で穿設してある。
【００１５】
ガス供給筒２の内部に、先端を開口した内筒５を、その先端がガス供給筒２の先端の閉塞部と間隔を隔てて位置する状態で設け、燃料ガスＧを、内筒５の先端開口からガス供給筒２内に供給するように構成してある。
【００１６】
ガス供給筒２の後端は燃焼筒１の後端よりも突出させ、内筒５の後端はガス供給筒２の後端よりも突出させ、燃焼筒１の後端及びガス供給筒２の後端夫々を閉塞し、燃焼筒１とガス供給筒２との間に、環状の空気路６を形成し、燃焼筒１の後端側の周壁に空気供給口７を設けて、その空気供給口７に対して、ブロア８からの燃焼用空気Ａが導入される空気供給路９を接続し、内筒５の後端には、都市ガス等の燃料ガスＧが導入される燃料ガス供給路１０を接続してある。
【００１７】
そして、本第１実施形態においては、燃焼筒１の軸心方向視にて、周方向において、ガス噴出部Ｎが空気吐出口Ｔと同位置に位置するように、複数のガス噴出部Ｎ及び複数の空気吐出口Ｔを配設してある。
ちなみに、第１実施形態においては、４個の空気吐出口Ｔを、周方向に等間隔を隔てて設け、それに対応して、４個のガス噴出部Ｎを、それぞれが、燃焼筒１の軸心方向視にて、周方向において各空気吐出口Ｔと同位置に位置するように、周方向に等間隔を隔てて設けてある。
【００１８】
又、空気吐出口Ｔは、燃焼筒１の周壁に開口させた矩形状の空気吐出用開口部４にて構成し、ガス噴出部Ｎは、ガス供給筒２の周壁に穿設したガス噴出孔１１にて構成してある。
又、空気路６内には、その空気路６を流れる燃焼用空気Ａを旋回させる旋回手段としての旋回羽根１３を設けてある。
【００１９】
そして、燃料ガス供給路１０を通じて燃料ガスＧをガス供給筒２に供給して、ガス供給筒２の先端側の周壁に周方向に間隔を隔てて並ぶ複数のガス噴出孔１１から燃料ガスＧを分割状に噴出し、並びに、空気供給路９を通じて燃焼用空気Ａを空気路６に供給して、複数の空気吐出用開口部４から燃焼用空気Ａを分割状に吐出することにより、火炎形成板３にて保炎させる状態で分割状に火炎Ｆを形成するようにしてある
更に、先端が閉塞されたガス供給筒２の先端側の周壁に周方向に間隔を隔てて並ぶ複数のガス噴出部Ｎから燃料ガスＧを噴出することにより、ガス供給筒２の前方空間に負圧域を形成し、並びに、周方向に間隔を隔てて並ぶ複数の空気吐出口Ｔから燃焼用空気Ａを吐出することにより、隣接する空気吐出口Ｔ同士の間に負圧域を形成することにより、それら負圧域を通して、ガス噴出部Ｎから噴出された燃料ガスＧが燃焼した燃焼ガスＥを循環させて、排ガス再循環を行いながら、ガス噴出部Ｎから噴出された燃料ガスＧを燃焼させるように構成してある。
【００２０】
しかも、空気路６を旋回する状態で流れて、空気吐出口Ｔから吐出された燃焼用空気Ａは、旋回による遠心力によりガス供給筒２の径方向に広がりながら、ガス供給筒２の軸心方向に対してそのガス供給筒２の径方向外方に傾斜する方向に流れて、複数のガス噴出部Ｎから噴出された燃料ガスＧに対して、その燃料ガス噴出方向の先の方のガス供給筒２の軸心方向視にて燃焼筒１の外部で混合されることから、そこでは燃料ガスＧは広がって流れる状態となっているので、燃料ガスＧと燃焼用空気Ａとの混合域を広くすることができる。
しかも、ガス噴出部Ｎを、ガス供給筒２の周壁に穿設されたガス噴出孔１１にて構成してあるので、ガス噴出孔１１から噴出された燃料ガスＧは、直進性が弱くて広がり易いので、燃料ガスＧと燃焼用空気Ａとの混合域を一層広くすることができる。
【００２１】
そして、上述のようにして、分割状に火炎Ｆを形成することにより火炎Ｆの表面積を大きくすることができること、排ガス再循環による緩慢燃焼を行わせることができること、及び、燃料ガスＧと燃焼用空気Ａとの混合域を効果的に広くして燃料ガスＧの燃焼域を広くすることができることの相乗効果により、形成される火炎Ｆのピーク温度を効果的に低下させることができて、低ＮＯｘ化を図ることができるのである。
【００２２】
又、燃料ガスＧを、内筒５の先端からガス供給筒２の先端閉塞部に吹き付ける状態で、ガス供給筒２内に供給して、ガス供給筒２内を流れる燃料ガスＧを複数のガス噴出部Ｎから噴出させるので、ガス供給筒２の先端閉塞部は、燃料ガスＧが吹き付けられることにより冷却されて、過熱が防止される。
【００２３】
又、第１実施形態の燃焼装置は、燃焼筒１の軸心方向視にて、周方向において、ガス噴出部Ｎが空気吐出口Ｔと同位置に位置するように、複数のガス噴出部Ｎ及び複数の空気吐出口Ｔを配設してあるので、ガス噴出部Ｎから、各空気吐出口Ｔから吐出される燃焼用空気吐出流に向かうように、燃料ガスＧが噴出されるので、燃料ガスＧと燃焼用空気Ａとの混合が行われ易い。
つまり、燃料ガスＧと燃焼用空気Ａとの混合域を広くしながらも、燃料ガスＧと燃焼用空気Ａとの混合を行い易くすることができるので、低ＮＯｘ化を図りながらも、燃焼を安定化させることができる。
そこで、周壁に複数のガス噴出部Ｎを設けるガス供給筒２の径に対する燃焼筒１の径の比率を比較的大きくしても、燃料ガスＧと燃焼用空気Ａとの混合が良好に行われて安定燃焼させることができるので、第１実施形態の燃焼装置は、燃焼室の内径が比較的大きい加熱対象の加熱用として用いるのに好適である。
【００２４】
図１３は、上述のように構成した燃焼装置ＢＳを、ボイラの熱源として用いた例を示している。
図１３に示すように、ボイラは、円筒状の缶体３１をその軸心方向を上下方向に向けて設けて、缶体３１の内周部に沿って、加熱対象の水を通流させる多数の縦姿勢の水管３２を平面視で二重の環状に配置し、缶体３１の上部の中央に、燃焼装置ＢＳを、環状水管群の内方を燃焼室３３とするように配設してある。
各環状水管群は、隣接する水管３２同士をひれ状部材３４にて接続して形成してある。そして、燃焼室３３内にて発生した燃焼ガスＥを、内側の環状水管群と外側の環状水管群との間、並びに、外側の環状水管群の外周を通流させて、排気路３５から排出させるように、燃焼ガスＥの通流経路を形成してある。
【００２５】
ところで、本発明による燃焼装置ＢＳは、上述したように、燃料ガスＧと燃焼用空気Ａとの混合域を、ガス供給筒２の径方向に広げて形成して、火炎Ｆをガス供給筒２の径方向に広がるように形成することができることから、ボイラとしては、円筒形状の燃焼室３３の形状として、燃焼室３３の軸心方向（燃焼装置ＢＳのガス供給筒２の軸心方向に相当する）の長さＬに対する内径Ｄの比率Ｄ／Ｌが大きい、即ち、燃焼室３３の断面負荷が大きいボイラに好適である。
【００２６】
例えば、図１３に示すように、燃焼装置ＢＳの燃焼筒１の径Ｂが２００ｍｍφの場合、径Ｄが６００ｍｍφ、軸心方向の長さＬが６００ｍｍの如き、断面負荷の大きい燃焼室３３を備えたボイラにて好適に用いることができる。
ちなみに、図１４及び図１５に示す如き従来の燃焼装置では、燃焼筒１の径Ｂが２００ｍｍφの場合、例えば、径Ｄが４００ｍｍφ、軸心方向の長さＬが１３５０ｍｍの如き、断面負荷の小さい燃焼室３３を備えたボイラに適していて、図１３に示す如き断面負荷の大きい燃焼室３３を備えたボイラには不適である。
【００２７】
以下、本発明の第２ないし第４の各実施形態を説明するが、各実施形態において第１実施形態と同じ構成要素や同じ作用を有する構成要素については、重複説明を避けるために、同じ符号を付すことにより説明を省略し、主として、第１実施形態と異なる構成を説明する。
【００２８】
〔第２実施形態〕
第１実施形態では、空気吐出口Ｔは、燃焼筒１の周壁に開口させた空気吐出用開口部４にて構成したが、第２実施形態においては、図４ないし図６に示すように、空気吐出口Ｔは、燃焼筒１内に連通するように燃焼筒１の周壁にその周壁から突出する状態で設けた角筒状の吐出案内筒１４にて構成してある。
【００２９】
第２実施形態の燃焼装置では、吐出案内筒１４にて、燃焼用空気Ａが直進性を効果的に与えられた状態で吐出されることから、燃焼用空気Ａは、燃焼筒１の径方向外方に一層広がり易くなるので、燃料ガスＧと燃焼用空気Ａとの混合域を広くして、燃料ガスの燃焼域を広くすることができる。
従って、形成される火炎Ｆのピーク温度を低下させて、低ＮＯｘ化を一段と促進させることができる。
【００３０】
〔第３実施形態〕
第１実施形態では、燃焼筒１の軸心方向視にて、周方向において、ガス噴出部Ｎが空気吐出口Ｔと同位置に位置するように、複数のガス噴出部Ｎ及び複数の空気吐出口Ｔを配設したが、第３実施形態では、図７ないし図９に示すように、燃焼筒１の軸心方向視にて、周方向において、ガス噴出部Ｎが隣接する空気吐出口Ｔの間に位置するように、複数のガス噴出部Ｎ及び複数の空気吐出口Ｔを配設してある。
【００３１】
第３実施形態においては、ガス噴出部Ｎから、各空気吐出口Ｔから吐出される燃焼用空気吐出流同士の間に対して、燃料ガスＧが噴出されるので、燃料ガスＧと燃焼用空気Ａとの混合を一層緩やかに行わせることができて、緩慢燃焼を促進させることが可能となり、しかも、ガス噴出部Ｎから噴出された燃料ガスＧを、その両側の燃焼用空気吐出流にて燃焼させるので、分割状の火炎Ｆを各分割炎を二股状に割れるが如き形状に形成することができて、火炎表面積を一層大きくすることが可能となって、それらの相乗効果により、火炎温度を一層低くすることが可能となり、低ＮＯｘ化を一段と図ることが可能となる。
但し、周壁に複数のガス噴出部Ｎを設けるガス供給筒２の径に対する燃焼筒１の径の比率が大きくなって、ガス噴出部Ｎと空気吐出口Ｔとの間隔が広くなり過ぎると、燃料ガスＧと燃焼用空気Ａとの混合が行われ難くなり、燃焼が不安定になる虞があるので、好ましくない。
そこで、第３実施形態においては、ガス供給筒２の径に対する燃焼筒１の径の比率を第１実施形態よりも小さくするのが好ましく、例えば、ガス供給筒２の径を第１実施形態と同一とするときは、燃焼筒１の径は第１実施形態よりも小さくするのが好ましい。
つまり、第３実施形態の燃焼装置では、火炎が広がるのを抑制しながら、低ＮＯｘ化を図ることができるので、燃焼室の内径が比較的小さい加熱対象の加熱用として用いるのに好適である。
【００３２】
〔第４実施形態〕
第１実施形態では、ガス噴出部Ｎは、ガス供給筒２の周壁に穿設したガス噴出孔１１にて構成したが、第２実施形態においては、図１０ないし図１２に示すように、ガス噴出部Ｎは、ガス供給筒２の周壁にその周壁から突出する状態で設けた筒状ガスノズル１５にて構成してある。
説明を加えると、筒状ガスノズル１５の噴出方向は、ガス供給筒２の軸心方向に直交する方向に対して、前方側に傾斜する方向に設定してある。
【００３３】
つまり、筒状ガスノズル１５は、内径に対して軸心方向での長さを長くすることができるので、各筒状ガスノズル１５から、燃料ガスＧは、効果的に直進性を与えられて拡散が抑制された状態で噴出されるので、ガス供給筒２の前方空間に加えて、各筒状ガスノズル１５の周囲、延いては、複数の筒状ガスノズル１５が設けられているガス供給筒２の先端側の周部空間に負圧域が形成され、その負圧域を通して燃焼ガスＥを循環させることができるのである。
そして、ガス供給筒２の前方空間、及び、隣接する空気吐出口Ｔ同士の間の空間に加えて、ガス供給筒２の先端側の周部空間にも負圧域を形成して、それら負圧域を通して、筒状ガスノズル１４から噴出された燃料ガスＧが燃焼した燃焼ガスＥを循環させて、筒状ガスノズル１４から噴出された燃料ガスＧの燃焼域に燃焼ガスＥを流入させながら、燃料ガスＧを燃焼させることから、排ガス再循環を一段と促進させることができるので、緩慢燃焼を一段と促進させることができて、形成される火炎Ｆのピーク温度を一段と低下させることができる。
【００３４】
〔別実施形態〕
次に別実施形態を説明する。
（イ）上記の第１〜第４の各実施形態において、空気吐出口Ｔの個数は種々に変更可能であり、それに対応して、ガス噴出部Ｎの個数も種々に変更可能である。
又、複数のガス噴出部Ｎが周方向に間隔を隔てて並ぶガス噴出部列の複数を、ガス供給筒２にその軸心方向に並べて形成しても良い。
又、複数のガス噴出部Ｎとして、周方向において空気吐出口Ｔと同位置に位置するもの、周方向において隣接する空気吐出口Ｔの間に位置するものを混在させても良い。
【００３５】
（ロ）複数のガス噴出部Ｎを、燃料ガス噴出量の異なるものが交互に位置して周方向に並ぶ状態で、ガス供給筒２に設けて、濃淡燃焼を行わせるように構成しても良い。
【００３６】
（ハ）空気吐出口Ｔを構成する空気吐出用開口部４の形状は、上記の実施形態において例示した如き矩形状に限定されるものではなく、円形でも良い。又、吐出案内筒１４は、角筒状に限定されるものではなく、円筒状でも良い。
【００３７】
（ニ）上記の各実施形態においては、空気路６内にその空気路６を流れる燃焼用空気Ａを旋回させる旋回羽根１３を設ける場合について例示したが、旋回羽根１３は省略可能である。
【００３８】
（ホ）上記の実施形態においては、燃焼筒１の先端面を形成する火炎形成板３に、複数の微小な空気吐出孔１２を形成する場合について例示したが、空気吐出孔１２ｇは省略可能である。
【００３９】
（ヘ）本発明による燃焼装置は、上記の実施形態において例示したボイラ以外に、各種の炉等、種々の用途において用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施形態に係る燃焼装置の要部の斜視図
【図２】第１実施形態に係る燃焼装置の正面図
【図３】図２におけるイ−イ矢視図
【図４】第２実施形態に係る燃焼装置の要部の斜視図
【図５】第２実施形態に係る燃焼装置の正面図
【図６】図５におけるイ−イ矢視図
【図７】第３実施形態に係る燃焼装置の要部の斜視図
【図８】第３実施形態に係る燃焼装置の正面図
【図９】図８におけるイ−イ矢視図
【図１０】第４実施形態に係る燃焼装置の要部の斜視図
【図１１】第４実施形態に係る燃焼装置の正面図
【図１２】図１１におけるイ−イ矢視図
【図１３】本発明に係る燃焼装置を設けたボイラの全体概略構成を示す図
【図１４】従来の燃焼装置の正面図
【図１５】図１４におけるイ−イ矢視図
【符号の説明】
１燃焼筒
１２空気吐出孔
１３旋回手段
１４吐出案内筒
Ａ燃焼用空気
Ｇ燃料ガス
Ｎガス噴出部
Ｔ空気吐出口[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a combustion apparatus that reduces the amount of NOx generated.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, as a combustion apparatus that achieves low NOx, as shown in FIG. 14 and FIG. 15, a gas supply cylinder 22 with a closed tip is provided inside a combustion cylinder 21 with a tip open, and the tip is a combustion cylinder. A plurality of gas ejection holes 23 for ejecting the fuel gas G flowing in the gas supply cylinder 22 are provided in the peripheral wall on the distal end side of the gas supply cylinder 22, provided in a state protruding from the tip of the gas supply cylinder 22. The air discharge port forming body 24 is provided between the combustion tube 21 and the gas supply tube 22 so as to be dispersed in the circumferential direction in a state of being located in the combustion tube 21 when viewed from the center, and the air discharge port is formed. A plurality of air discharge ports 25 that discharge combustion air A flowing in the combustion cylinder 21 in the axial direction of the gas supply cylinder 22 by the body 24 are adjacent to each other in the circumferential direction as viewed in the axial direction of the gas supply cylinder 22. Air discharge ports 25 are positioned between the gas ejection holes 23, respectively. And there is one formed in a state (e.g., see Japanese Patent Laid-Open No. 11-337022).
[0003]
In this conventional combustion apparatus, the fuel gas G is ejected in a split manner from a plurality of gas ejection holes 23 arranged at intervals in the circumferential direction, and adjacent to the circumferential direction in the axial direction of the gas supply cylinder 22. A flame F is formed in a divided manner by discharging combustion air A in a divided manner from a plurality of air discharge ports 25 that are respectively positioned between the gas ejection holes 23.
Then, by forming the flame in a divided manner, the surface area of the flame is increased, and the temperature of the flame is lowered, thereby reducing NOx.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
Although the conventional combustion apparatus can achieve low NOx to some extent, it is still insufficient.
In other words, the wider the mixing region of the fuel gas and the combustion air and the wider the combustion region of the fuel gas, the more effective it is to lower the peak temperature of the formed flame and reduce NOx.
However, in the conventional combustion apparatus, combustion air flowing in the combustion cylinder is discharged at a plurality of air discharge ports substantially in parallel with the axial direction of the gas supply cylinder. If the gas is ejected substantially parallel to the axial direction of the supply cylinder, fuel gas is ejected from the plurality of gas ejection holes in the radial direction of the gas supply cylinder, so that combustion air is ejected from the gas ejection holes. Since it is mixed with the fuel gas that has not spread so much, the mixing with the combustion air is performed in a relatively narrow range, and the fuel gas burns in a relatively narrow range.
The narrower the mixing region of the fuel gas and the combustion air and the narrower the combustion region of the fuel gas, the higher the peak temperature of the flame formed, and it becomes difficult to achieve low NOx. The combustion apparatus has room for improvement in reducing NOx.
[0005]
The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide a combustion apparatus capable of further reducing NOx as compared with the prior art.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
[Invention of Claim 1]
According to a first aspect of the present invention, a plurality of airs that discharge combustion air flowing in the combustion cylinder toward a radially outer side of the combustion cylinder on a peripheral wall on a front end side of the combustion cylinder having a closed end. Discharge ports are provided at intervals in the circumferential direction,
A plurality of gas ejection portions for ejecting fuel gas toward the radially outer side of the combustion cylinder are provided in a state of being dispersed in the circumferential direction of the combustion cylinder at a position ahead of the tip of the combustion cylinder,
The fuel gas ejected from the plurality of gas ejection portions is configured to burn with combustion air discharged from the plurality of air discharge ports.
According to the characteristic configuration of the first aspect, the combustion air is divided from the plurality of air discharge ports provided at intervals in the peripheral wall on the front end side of the combustion cylinder in the radially outward direction in the combustion cylinder. The fuel gas is ejected in a divided manner from a plurality of gas ejection portions that are discharged and are arranged at intervals in the circumferential direction of the combustion cylinder at a position ahead of the tip of the combustion cylinder, and a flame is formed in a divided manner.
Moreover, the combustion air discharged from the plurality of air discharge ports toward the radially outward direction in the combustion cylinder is directed toward the gas ejection portion in the radial direction of the combustion cylinder with respect to the axial direction of the combustion cylinder. Since it flows so as to spread outward in the direction of inclination, it is mixed with the fuel gas ejected in the radial direction of the combustion cylinder from the plurality of gas ejection portions at the tip of the ejection direction. The fuel gas is in a state of spreading and flowing, and it is easy to widen the mixing area of the fuel gas and the combustion air and to widen the combustion area of the fuel gas, thereby lowering the peak temperature of the formed flame. easy.
Therefore, in addition to the formation of flames in a divided manner, it is easy to widen the mixing region of the fuel gas and the combustion air, and it is easy to widen the combustion region of the fuel gas. It has become possible to further reduce the temperature, and it has become possible to provide a combustion apparatus capable of further reducing NOx as compared with the prior art.
[0007]
[Invention of Claim 2]
According to a second aspect of the present invention, the air discharge port is configured by a discharge guide cylinder provided on a peripheral wall of the combustion cylinder so as to communicate with the inside of the combustion cylinder. According to the characteristic configuration of the second aspect, the combustion air flowing in the combustion cylinder is discharged in a state where the straight traveling performance is effectively given by the discharge guide cylinder. It becomes easier to spread outward in the radial direction of the combustion cylinder.
Since the combustion air is more easily spread outward in the radial direction of the combustion cylinder, it is easy to widen the mixing region of the fuel gas and the combustion air, and it is easy to widen the combustion region of the fuel gas. It is easy to lower the peak temperature of the flame.
Therefore, the reduction in NOx can be further promoted.
[0008]
[Invention of Claim 3]
According to a third aspect of the present invention, a plurality of minute air discharge holes for discharging a small amount of combustion air that can prevent soot from adhering to the tip surface of the combustion cylinder are dispersed on the tip surface of the combustion cylinder. It is to be drilled in a state.
According to the characteristic configuration of the third aspect of the present invention, a very small amount of the soot can be prevented from adhering to the tip surface from a plurality of minute air discharge holes that are dispersed and drilled on the tip surface of the combustion cylinder. Since the combustion air is discharged, a small amount of fuel gas flowing near the front end surface of the combustion cylinder is burned by the small amount of combustion air discharged in this way.
That is, substantially the entire amount of the fuel gas ejected from the gas ejection part flows into the combustion air ejection range from the air ejection port by the momentum of the ejection, and burns there, but is ejected from the gas ejection part. There is a case where a small amount of the fuel gas flows into the vicinity of the front end surface of the combustion cylinder.
Therefore, a plurality of minute air discharge holes are provided in a dispersed state on the front end surface of the combustion cylinder so as to discharge a small amount of combustion air that does not reach the fuel gas injection range from the gas injection portion. By doing so, the combustion air is not supplied to the fuel gas which has not been expanded so much as soon as it is ejected from the gas ejection part, and a small amount flows into the vicinity of the front end surface of the combustion cylinder. It becomes possible to burn the fuel gas.
And since it becomes possible to burn a small amount of fuel gas flowing into the vicinity of the front end surface of the combustion cylinder, soot generated by thermal decomposition without burning the fuel gas adheres to the front surface of the combustion cylinder. Problems can be suppressed.
Accordingly, it is possible to further reduce NOx as compared with the prior art while suppressing soot from adhering to the front end surface of the combustion cylinder.
[0009]
[Invention of Claim 4]
According to a fourth aspect of the present invention, the plurality of gas ejection portions are arranged such that the gas ejection portions are located between the adjacent air ejection ports in the circumferential direction when viewed in the axial direction of the combustion cylinder. And the plurality of air discharge ports are disposed.
According to the characteristic configuration of the fourth aspect of the present invention, the fuel gas is ejected from the gas ejection portion between the combustion air discharge streams discharged from the air discharge ports. Mixing with the working air can be performed more gently, and the slow combustion can be promoted.
And, it becomes possible to further reduce NOx by making it possible to lower the flame temperature by slow combustion.
However, the fuel gas is ejected from the gas ejection section between the combustion air discharge streams discharged from the air discharge ports so that the mixing of the fuel gas and the combustion air is performed more gradually. However, if the ratio of the diameter of the combustion cylinder to the diameter of the annular gas injection section group arranged in a state where the plurality of gas injection sections are dispersed in the circumferential direction of the combustion cylinder is too large, that is, the axial direction of the combustion cylinder is viewed. In the case where the distance between the gas ejection part and the air discharge port is too wide, mixing of the fuel gas and the combustion air is difficult to perform, and combustion may become unstable.
That is, the characteristic configuration described in claim 4 is suitable for a case where the ratio of the diameter of the combustion cylinder to the diameter of the annular gas ejection portion group is relatively small. Incidentally, in the case of a heating target having a relatively small inner diameter of the combustion chamber, it is necessary to suppress the flame from spreading too much in the radial direction of the combustion chamber. In such a case, the characteristic configuration according to claim 4 is used. When implemented, the ratio of the diameter of the combustion cylinder to the diameter of the annular gas ejection portion group can be made relatively small to suppress the spread of the flame, which is preferable.
Therefore, since it is possible to reduce NOx while suppressing the spread of the flame, it is possible to provide a combustion apparatus suitable for a heating object having a relatively small inner diameter of the combustion chamber.
[0010]
[Invention of Claim 5]
According to a fifth aspect of the present invention, the plurality of gas ejection portions and the plurality of gas ejection portions are arranged so that the gas ejection portions are located at the same position as the air ejection ports in the circumferential direction when viewed in the axial direction of the combustion cylinder. The plurality of air discharge ports are disposed.
According to the characteristic configuration of the fifth aspect, since the fuel gas is ejected from the gas ejection portion toward the combustion air discharge flow discharged from each air discharge port, the fuel gas and the combustion air It is easy to mix with.
In other words, it is possible to facilitate the mixing of the fuel gas and the combustion air while widening the mixing range of the fuel gas and the combustion air, so that the combustion can be stabilized while reducing NOx. Can do.
However, it is possible to facilitate the mixing of the fuel gas and the combustion air while stabilizing the combustion while widening the mixing region of the fuel gas and the combustion air. When the ratio of the diameter of the combustion cylinder to the diameter of the annular gas ejection section group arranged in a state where the gas cylinders are dispersed in the circumferential direction of the combustion cylinder is too small, that is, the gas ejection section and the air discharge port in the axial direction of the combustion cylinder If the interval is too narrow, mixing of the fuel gas and the combustion air is likely to be performed quickly, and the flame temperature tends to increase, which is disadvantageous for achieving low NOx.
That is, the characteristic configuration described in claim 5 is suitable when the ratio of the diameter of the combustion cylinder to the diameter of the annular gas ejection portion group is relatively large. Incidentally, in the case of a heating target having a relatively large inner diameter of the combustion chamber, it is necessary to widen the flame in the radial direction of the combustion chamber in order to improve the heating efficiency. It is preferable to implement the characteristic configuration because the ratio of the diameter of the combustion cylinder to the diameter of the annular gas ejection portion group can be made relatively large and the flame can be easily spread.
Accordingly, it is possible to further expand the flame and reduce NOx while maintaining stable combustion, and therefore it is possible to provide a combustion apparatus suitable for a heating object having a relatively large inner diameter of the combustion chamber.
[0011]
[Invention of Claim 6]
A feature of the invention according to claim 6 resides in that a turning means for turning the combustion air flowing in the combustion cylinder is provided.
According to the characteristic configuration of the sixth aspect, since the combustion air flowing in the combustion cylinder is swirled by the swirling means, the combustion air discharged from the air discharge port is radiated in the radial direction of the combustion cylinder by centrifugal force. It becomes easier to spread outward.
Since the combustion air discharged from the air discharge port flows so as to spread further outward in the radial direction of the combustion cylinder, the mixing region of the fuel gas and the combustion air can be further easily widened, Since it is easy to further widen the combustion zone, it is easy to further reduce the peak temperature of the flame formed.
Therefore, the reduction in NOx can be further promoted.
[0012]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
[First Embodiment]
Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described.
As shown in FIGS. 1 to 3, the combustion apparatus directs combustion air A flowing in the combustion cylinder 1 outward in the radial direction of the combustion cylinder 1 on the peripheral wall on the distal end side of the combustion cylinder 1 with the closed end. A plurality of air discharge ports T that are discharged in the circumferential direction are provided at intervals in the circumferential direction, and a plurality of fuel gases G are ejected radially outward of the combustion cylinder 1 at positions ahead of the tip of the combustion cylinder 1. A fuel gas ejected from a plurality of gas ejection parts N is provided in a state where the gas ejection part N is located in the combustion cylinder 1 as viewed in the axial direction of the combustion cylinder 1 and dispersed in the circumferential direction of the combustion cylinder 1 G is configured to burn with combustion air A discharged from a plurality of air discharge ports T.
[0013]
When the explanation is added, a cylindrical gas supply cylinder 2 whose tip is closed inside the cylindrical combustion cylinder 1 whose tip is closed by the flame forming plate 3 is protruded from the tip of the combustion cylinder 1. A plurality of gas ejection portions N for ejecting the fuel gas G flowing through the gas supply cylinder 2 are burned on the peripheral wall on the tip side of the gas supply cylinder 2 when viewed in the axial direction of the combustion cylinder 1. It is provided in a state of being dispersed in the circumferential direction of the combustion cylinder 1 while being located in the cylinder 1.
[0014]
The flame forming plate 3 that closes the tip of the combustion cylinder 1 to form the tip surface of the combustion cylinder 1 contains a small amount of combustion air that can prevent soot from adhering to the tip surface of the flame forming plate 3. A plurality of minute air discharge holes 12 to be discharged are formed in a dispersed state.
[0015]
An inner cylinder 5 having an open end is provided inside the gas supply cylinder 2 in a state where the distal end is located at a distance from the closed portion of the distal end of the gas supply cylinder 2, and the fuel gas G is supplied to the distal end of the inner cylinder 5. It supplies so that it may supply in the gas supply cylinder 2 from opening.
[0016]
The rear end of the gas supply cylinder 2 protrudes from the rear end of the combustion cylinder 1, the rear end of the inner cylinder 5 protrudes from the rear end of the gas supply cylinder 2, and the rear end of the combustion cylinder 1 and the gas supply cylinder 2 Each of the rear ends is closed, an annular air passage 6 is formed between the combustion cylinder 1 and the gas supply cylinder 2, and an air supply port 7 is provided on the peripheral wall on the rear end side of the combustion cylinder 1 to supply the air. An air supply path 9 into which combustion air A from the blower 8 is introduced is connected to the port 7, and a fuel gas supply path into which a fuel gas G such as city gas is introduced at the rear end of the inner cylinder 5. 10 is connected.
[0017]
In the first embodiment, the plurality of gas ejection portions N and the gas ejection portions N are positioned so that the gas ejection portions N are located at the same position as the air discharge ports T in the circumferential direction as viewed in the axial direction of the combustion cylinder 1. A plurality of air discharge ports T are provided.
Incidentally, in the first embodiment, four air discharge ports T are provided at equal intervals in the circumferential direction, and correspondingly, four gas ejection portions N are respectively provided on the shaft of the combustion cylinder 1. It is provided at equal intervals in the circumferential direction so as to be located at the same position as each air outlet T in the circumferential direction when viewed from the center.
[0018]
The air discharge port T is constituted by a rectangular air discharge opening 4 opened on the peripheral wall of the combustion cylinder 1, and the gas discharge part N is a gas discharge hole formed in the peripheral wall of the gas supply cylinder 2. 11.
In the air passage 6, a swirl vane 13 is provided as a swirling means for swirling the combustion air A flowing through the air passage 6.
[0019]
Then, the fuel gas G is supplied to the gas supply cylinder 2 through the fuel gas supply path 10, and the fuel gas G is supplied from the plurality of gas ejection holes 11 arranged at intervals in the circumferential direction on the peripheral wall on the distal end side of the gas supply cylinder 2. Flame is formed by ejecting in a divided manner and supplying combustion air A to the air passage 6 through the air supply passage 9 and discharging the combustion air A from the plurality of air discharge openings 4 in a divided manner. The flame F is formed in a divided state in a state where the flame is held by the plate 3.
Further, the fuel gas G is ejected from a plurality of gas ejection portions N arranged at intervals in the circumferential direction on the peripheral wall on the distal end side of the gas supply cylinder 2 whose end is closed, thereby negatively affecting the front space of the gas supply cylinder 2. A negative pressure region is formed between adjacent air discharge ports T by forming a pressure region and discharging combustion air A from a plurality of air discharge ports T arranged at intervals in the circumferential direction. Thus, through the negative pressure region, the combustion gas E combusted by the fuel gas G ejected from the gas ejection portion N is circulated, and the fuel gas G ejected from the gas ejection portion N is combusted while performing exhaust gas recirculation. It is comprised so that it may be made.
[0020]
In addition, the combustion air A that flows while swirling in the air passage 6 and discharged from the air discharge port T spreads in the radial direction of the gas supply tube 2 due to the centrifugal force caused by the swirl, and the axial center of the gas supply tube 2 Gas flowing in a direction inclined radially outward of the gas supply cylinder 2 with respect to the direction, and the gas ahead of the fuel gas ejection direction with respect to the fuel gas G ejected from the plurality of gas ejection portions N Since the fuel tube G is mixed outside the combustion tube 1 as viewed in the axial direction of the supply tube 2, the fuel gas G spreads and flows there, so that the mixing region of the fuel gas G and the combustion air A is mixed. Can be widened.
In addition, since the gas ejection portion N is constituted by the gas ejection holes 11 drilled in the peripheral wall of the gas supply cylinder 2, the fuel gas G ejected from the gas ejection holes 11 is weak in linearity and spreads. Since it is easy, the mixing zone of the fuel gas G and the combustion air A can be further widened.
[0021]
Then, as described above, the flame F can be formed in a divided manner to increase the surface area of the flame F, to perform slow combustion by exhaust gas recirculation, and to the fuel gas G and combustion The synergistic effect of effectively widening the mixing area with the air A and widening the combustion area of the fuel gas G can effectively reduce the peak temperature of the formed flame F, and is low. NOx conversion can be achieved.
[0022]
Further, the fuel gas G is supplied into the gas supply cylinder 2 in a state where the fuel gas G is blown from the tip of the inner cylinder 5 to the tip closing portion of the gas supply cylinder 2, and the fuel gas G flowing in the gas supply cylinder 2 is supplied to a plurality of gases. Since ejection is performed from the ejection portion N, the tip closing portion of the gas supply cylinder 2 is cooled by blowing the fuel gas G, and overheating is prevented.
[0023]
Further, the combustion apparatus of the first embodiment has a plurality of gas ejection portions N such that the gas ejection portion N is located at the same position as the air discharge port T in the circumferential direction as viewed in the axial direction of the combustion cylinder 1. Since a plurality of air discharge ports T are disposed, the fuel gas G is ejected from the gas ejection portion N toward the combustion air discharge flow discharged from each air discharge port T. The gas G and the combustion air A are easily mixed.
That is, it is possible to facilitate the mixing of the fuel gas G and the combustion air A while widening the mixing region of the fuel gas G and the combustion air A, so that the combustion can be performed while reducing NOx. Can be stabilized.
Therefore, even if the ratio of the diameter of the combustion cylinder 1 to the diameter of the gas supply cylinder 2 provided with a plurality of gas ejection portions N on the peripheral wall is relatively large, the fuel gas G and the combustion air A are mixed well. Therefore, the combustion apparatus of the first embodiment is suitable for use in heating an object to be heated whose combustion chamber has a relatively large inner diameter.
[0024]
FIG. 13 shows an example in which the combustion apparatus BS configured as described above is used as a heat source of a boiler.
As shown in FIG. 13, the boiler is provided with a cylindrical can body 31 with its axial direction directed in the vertical direction, and the water to be heated flows along the inner peripheral portion of the can body 31. The vertical water pipes 32 are arranged in a double ring shape in plan view, and a combustion device BS is arranged in the center of the upper portion of the can 31 so that the inside of the ring water pipe group serves as a combustion chamber 33. is there.
Each annular water tube group is formed by connecting adjacent water tubes 32 with fin-shaped members 34. Then, the combustion gas E generated in the combustion chamber 33 is exhausted from the exhaust passage 35 by flowing between the inner annular water tube group and the outer annular water tube group and through the outer periphery of the outer annular water tube group. The flow path of the combustion gas E is formed so that it may be made.
[0025]
By the way, as described above, the combustion apparatus BS according to the present invention forms a mixing region of the fuel gas G and the combustion air A in the radial direction of the gas supply cylinder 2 to form the flame F in the gas supply cylinder 2. Therefore, as a boiler, the shape of the cylindrical combustion chamber 33 corresponds to the axial direction of the combustion chamber 33 (corresponding to the axial direction of the gas supply cylinder 2 of the combustion device BS). The ratio D / L of the inner diameter D to the length L is large, that is, suitable for a boiler having a large cross-sectional load of the combustion chamber 33.
[0026]
For example, as shown in FIG. 13, when the diameter B of the combustion cylinder 1 of the combustion apparatus BS is 200 mmφ, the combustion chamber 33 having a large cross-sectional load is provided such that the diameter D is 600 mmφ and the axial length L is 600 mm. It can be suitably used in a boiler.
Incidentally, in the conventional combustion apparatus as shown in FIGS. 14 and 15, when the diameter B of the combustion cylinder 1 is 200 mmφ, for example, the diameter D is 400 mmφ and the axial length L is 1350 mm, so that the sectional load is small. It is suitable for a boiler provided with the combustion chamber 33 and is not suitable for a boiler provided with the combustion chamber 33 having a large cross-sectional load as shown in FIG.
[0027]
Hereinafter, each of the second to fourth embodiments of the present invention will be described. In each embodiment, the same reference numerals are used for the same components and components having the same functions as those of the first embodiment in order to avoid redundant description. The description will be omitted by appending and the configuration different from the first embodiment will be mainly described.
[0028]
[Second Embodiment]
In the first embodiment, the air discharge port T is configured by the air discharge opening 4 opened in the peripheral wall of the combustion cylinder 1, but in the second embodiment, as shown in FIGS. The air discharge port T is configured by a rectangular tube-shaped discharge guide tube 14 provided on the peripheral wall of the combustion tube 1 so as to communicate with the inside of the combustion tube 1 so as to protrude from the peripheral wall.
[0029]
In the combustion apparatus of the second embodiment, the combustion air A is discharged in a state in which the straightness is effectively given by the discharge guide cylinder 14, so that the combustion air A is in the radial direction of the combustion cylinder 1. Since it becomes easier to spread outward, the mixing region of the fuel gas G and the combustion air A can be widened to widen the combustion region of the fuel gas.
Therefore, the peak temperature of the formed flame F can be lowered to further promote the reduction of NOx.
[0030]
[Third Embodiment]
In the first embodiment, the plurality of gas ejection portions N and the plurality of air discharges are arranged so that the gas ejection portions N are located at the same positions as the air ejection ports T in the circumferential direction as viewed in the axial direction of the combustion cylinder 1. Although the outlet T is provided, in the third embodiment, as shown in FIGS. 7 to 9, the air discharge port T adjacent to the gas ejection portion N in the circumferential direction as viewed in the axial direction of the combustion cylinder 1. A plurality of gas ejection portions N and a plurality of air discharge ports T are disposed so as to be located between the two.
[0031]
In the third embodiment, since the fuel gas G is ejected from the gas ejection part N between the combustion air discharge streams discharged from the air discharge ports T, the fuel gas G and the combustion air Mixing with A can be performed more slowly, and it becomes possible to promote slow combustion. Moreover, the fuel gas G ejected from the gas ejection part N is separated by the combustion air discharge flow on both sides thereof. Since it is burned, the divided flame F can be formed into a shape that splits each divided flame into two, and the flame surface area can be further increased. Can be further reduced, and NOx can be further reduced.
However, if the ratio of the diameter of the combustion cylinder 1 to the diameter of the gas supply cylinder 2 provided with a plurality of gas ejection portions N on the peripheral wall becomes large and the distance between the gas ejection portion N and the air discharge port T becomes too wide, the fuel Since mixing of the gas G and the combustion air A is difficult to perform and combustion may become unstable, it is not preferable.
Therefore, in the third embodiment, it is preferable that the ratio of the diameter of the combustion cylinder 1 to the diameter of the gas supply cylinder 2 is smaller than that in the first embodiment. For example, the diameter of the gas supply cylinder 2 is the same as that of the first embodiment. When making it the same, it is preferable to make the diameter of the combustion cylinder 1 smaller than in the first embodiment.
That is, in the combustion apparatus of the third embodiment, it is possible to reduce the NOx while suppressing the spread of the flame, which is suitable for use for heating a heating target having a relatively small inner diameter of the combustion chamber. .
[0032]
[Fourth Embodiment]
In the first embodiment, the gas ejection portion N is configured by the gas ejection holes 11 drilled in the peripheral wall of the gas supply cylinder 2, but in the second embodiment, as shown in FIGS. The ejection part N is constituted by a cylindrical gas nozzle 15 provided on the peripheral wall of the gas supply cylinder 2 so as to protrude from the peripheral wall.
If it demonstrates, the jet direction of the cylindrical gas nozzle 15 will be set to the direction which inclines ahead with respect to the direction orthogonal to the axial center direction of the gas supply cylinder 2. FIG.
[0033]
That is, since the cylindrical gas nozzle 15 can be made longer in the axial direction than the inner diameter, the fuel gas G is effectively given straightness from each cylindrical gas nozzle 15 and diffused. Since it is ejected in a suppressed state, in addition to the front space of the gas supply cylinder 2, the periphery of each cylindrical gas nozzle 15, that is, the tip of the gas supply cylinder 2 provided with a plurality of cylindrical gas nozzles 15 is provided. A negative pressure region is formed in the peripheral space on the side, and the combustion gas E can be circulated through the negative pressure region.
Then, in addition to the space in front of the gas supply tube 2 and the space between the adjacent air discharge ports T, a negative pressure region is formed in the peripheral space on the tip side of the gas supply tube 2 and these negative pressure regions are formed. The fuel gas G combusted by the fuel gas G ejected from the cylindrical gas nozzle 14 is circulated through the pressure region, and the fuel gas E flows into the combustion region of the fuel gas G ejected from the cylindrical gas nozzle 14. Since the gas G is combusted, the exhaust gas recirculation can be further promoted, so that the slow combustion can be further promoted and the peak temperature of the formed flame F can be further lowered.
[0034]
[Another embodiment]
Next, another embodiment will be described.
(A) In each of the first to fourth embodiments, the number of air discharge ports T can be variously changed, and the number of gas ejection portions N can be variously changed correspondingly.
Further, a plurality of gas ejection part rows in which a plurality of gas ejection parts N are arranged at intervals in the circumferential direction may be formed side by side in the axial direction of the gas supply cylinder 2.
Further, as the plurality of gas ejection portions N, those located at the same position as the air discharge port T in the circumferential direction and those located between the air discharge ports T adjacent in the circumferential direction may be mixed.
[0035]
(B) Even if the plurality of gas ejection portions N are provided in the gas supply cylinder 2 in a state where the different fuel gas ejection amounts are alternately positioned and arranged in the circumferential direction, the concentration combustion is performed. good.
[0036]
(C) The shape of the air discharge opening 4 constituting the air discharge port T is not limited to the rectangular shape illustrated in the above embodiment, and may be circular. Further, the discharge guide tube 14 is not limited to a rectangular tube shape, and may be a cylindrical shape.
[0037]
(D) In each of the embodiments described above, the case where the swirl vane 13 for swirling the combustion air A flowing through the air passage 6 is illustrated in the air passage 6, but the swirl vane 13 can be omitted.
[0038]
(E) In the above embodiment, the case where a plurality of minute air discharge holes 12 are formed in the flame forming plate 3 that forms the tip surface of the combustion cylinder 1 is illustrated, but the air discharge holes 12g can be omitted. is there.
[0039]
(F) The combustion apparatus according to the present invention can be used in various applications such as various furnaces in addition to the boilers exemplified in the above embodiment.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view of a main part of a combustion apparatus according to a first embodiment.
FIG. 2 is a front view of the combustion apparatus according to the first embodiment.
3 is a view taken along the line II in FIG. 2;
FIG. 4 is a perspective view of a main part of a combustion apparatus according to a second embodiment.
FIG. 5 is a front view of a combustion apparatus according to a second embodiment.
6 is a view taken along the line II in FIG. 5;
FIG. 7 is a perspective view of a main part of a combustion apparatus according to a third embodiment.
FIG. 8 is a front view of a combustion apparatus according to a third embodiment.
FIG. 9 is a view taken along the arrow II in FIG.
FIG. 10 is a perspective view of main parts of a combustion apparatus according to a fourth embodiment.
FIG. 11 is a front view of a combustion apparatus according to a fourth embodiment.
12 is a view taken along the line II in FIG. 11;
FIG. 13 is a diagram showing an overall schematic configuration of a boiler provided with a combustion apparatus according to the present invention.
FIG. 14 is a front view of a conventional combustion apparatus.
15 is a view taken along the arrow II in FIG. 14;
[Explanation of symbols]
1 Combustion cylinder
12 Air discharge hole
13 Turning means
14 Discharge guide tube
A Combustion air
G Fuel gas
N Gas ejection part
T Air outlet

Claims

A plurality of air discharge ports for discharging combustion air flowing in the combustion cylinder toward the radially outer side of the combustion cylinder are spaced apart in the circumferential direction on the peripheral wall on the front end side of the combustion cylinder whose front end is closed. Provided,
A plurality of gas ejection portions for ejecting fuel gas toward the radially outer side of the combustion cylinder are provided in a state of being dispersed in the circumferential direction of the combustion cylinder at a position ahead of the tip of the combustion cylinder,
A combustion apparatus configured to combust fuel gas ejected from the plurality of gas ejection portions with combustion air ejected from the plurality of air ejection ports.

The combustion apparatus according to claim 1, wherein the air discharge port is configured by a discharge guide cylinder provided on a peripheral wall of the combustion cylinder so as to communicate with the combustion cylinder.

2. A plurality of minute air discharge holes for discharging a minute amount of combustion air to the extent that it is possible to prevent soot from adhering to the tip surface of the combustion cylinder are formed in a dispersed state. Or the combustion apparatus of 2.

The plurality of gas ejection portions and the plurality of air ejection ports are disposed so that the gas ejection portions are located between the adjacent air ejection ports in the circumferential direction when viewed in the axial direction of the combustion cylinder. The combustion apparatus according to any one of claims 1 to 3.

The plurality of gas ejection portions and the plurality of air ejection ports are disposed so that the gas ejection portion is located at the same position as the air ejection port in the circumferential direction when viewed in the axial direction of the combustion cylinder. The combustion apparatus according to any one of claims 1 to 3.

The combustion apparatus according to any one of claims 1 to 5, further comprising swirling means for swirling combustion air flowing in the combustion cylinder.