JP3883290B2 - バーナ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、燃料ガス供給部から燃焼空間に供給される燃料ガスを、低酸素含有ガス供給部から供給される酸素含有率が空気よりも小さい低酸素含有ガスにより燃焼させるバーナに関する。
【０００２】
【従来の技術】
かかるバーナは、低酸素含有ガス供給部としてのガスタービンやガスエンジン等の排ガス（低酸素含有ガスに相当する）により燃料ガスを燃焼させるものであり、ボイラ等の熱需要部の熱源として使用する。
従って、熱需要部の負荷の大小にかかわらず、低酸素含有ガス供給部から供給される排ガスの全量を受け入れる必要がある。
【０００３】
従来では、燃料ガス供給部からの燃料ガスの供給量を調節する燃料ガス量調節手段と、低酸素含有ガス供給部から供給される低酸素含有ガスのうち、燃料ガス供給部からの燃料ガスを燃焼させるために使用する量を調節する燃焼用低酸素含有ガス量調節手段と、低酸素含有ガス供給部から供給される低酸素含有ガスのうち、燃料ガスの燃焼用として使用された残りを燃料ガスの燃焼には寄与させない状態で熱需要部に送るバイパス路を設けていた。
そして、熱需要部の負荷が小さくなると、それに応じて燃焼量を小さく調節すべく、燃料ガス量調節手段により燃料ガスの供給量を少なくするととともに、安定燃焼を維持するために、燃焼用低酸素含有ガス量調節手段により、燃焼用の低酸素含有ガス量を燃料ガス量に応じた量になるように少なくしていた。
従って、低酸素含有ガス供給部から供給される低酸素含有ガスのうち、燃料ガスの燃焼用として使用される分以外は、バイパス路を通じて熱需要部に送られることとなり、これによって、低酸素含有ガス供給部から供給される排ガスの全量を受け入れるようにしていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来では、上述のような複雑な構成のバイパス路を設ける必要があり、それによって、バーナの全体構成が複雑になり、価格が高くなるという問題があった。
【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、低酸素含有ガス供給部から供給される酸素含有率が空気よりも小さい低酸素含有ガスにより燃料ガスを燃焼させるバーナにおいて、合理的に改善してコストダウンを図ることにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の特徴構成によれば、熱需要部の負荷に応じて、燃料ガス断続手段によって、複数のバーナユニットのうちの一部を燃焼させたり消火させたりすることにより、燃焼量を調節する。一部のバーナユニットを消火させても、その消火中のバーナユニットには、燃焼中のときと同様に低酸素含有ガスが継続して供給されているので、燃焼中のバーナユニットへの低酸素含有ガスの供給量が変化することがなく、安定燃焼を維持することができる。これによって、熱需要部の負荷にかかわらず、安定燃焼を維持する状態で、低酸素含有ガス供給部から供給される排ガスの全量を受け入れることができる。
従って、従来のような複雑な構成のバイパス路を設ける必要がなく、単に、バーナユニットとして簡単な構成でしかも低価格の例えば一般に普及しているバーナを複数設けるだけの簡単な構成であり、又、燃料ガス供給部から供給される燃料ガスを複数のバーナユニットに分配して燃焼させるので、各バーナユニットで形成される火炎の長さが短くなるので、燃焼室を小型化することができる。
そして、これらの相乗効果により、低酸素含有ガス供給部から供給される酸素含有率が空気よりも小さい低酸素含有ガスにより燃料ガスを燃焼させるバーナにおいて、コストダウンを図ることができるようになった。
又、バーナの燃焼室の小型化により、このバーナを熱源として用いるボイラ等の熱需要部も小型化できて、コストダウンを図ることができるという効果も得ることができる。
【０００７】
請求項２に記載の特徴構成によれば、複数のバーナユニットのうちの一部のバーナを消火させる状態で、残りのバーナについては、燃料ガス量調節手段により燃料ガスの供給量を調節するととともに、低酸素含有ガス量調節手段により低酸素含有ガス量を燃料ガス量に応じた量に調節して、安定燃焼を維持しながら、燃焼量を調節することができる。
低酸素含有ガス量調節手段による調節によって、燃焼中のバーナユニットへの低酸素含有ガスの供給量が少なくなった分、消火中のバーナユニットへの低酸素含有ガスの供給量が増加するので、安定燃焼を維持する状態で、低酸素含有ガス供給部から供給される排ガスの全量を受け入れることができる。
従って、ターンダウン比を更に大きくすることができるようになった。
【０００８】
請求項３に記載の特徴構成によれば、各バーナユニットにおいて、低酸素含有ガス供給部からの低酸素含有ガスに代えて、送風手段からの空気によって、燃料ガスを燃焼させることができる。
従って、ガスタービンやガスエンジン等の低酸素含有ガス供給部が定期点検等により運転休止されて、低酸素含有ガスの供給ができないときには、送風手段からの空気によってバーナを燃焼させることができるので、使い勝手性を一層向上させることができる。
【０００９】
請求項４に記載の特徴構成によれば、燃料ガス吐出部から吐出された燃料ガスを、先ず、一次低酸素含有ガス吐出部から吐出される低酸素含有ガスにより燃焼させ、更に、その燃焼によって形成される火炎に対して、二次低酸素含有ガス吐出部から低酸素含有ガスを吐出して未燃の燃料ガスを燃焼させることにより、緩慢燃焼を行わせて、燃焼温度を低下させることができる。
従って、ＮＯｘの発生量を一層低減することができるようになった。
【００１０】
請求項５に記載の特徴構成によれば、一次低酸素含有ガス吐出部からは、燃料ガス吐出部から吐出される燃料ガスの周りの全周にわたってその燃料ガスに混合させるように、低酸素含有ガスが吐出されるので、燃料ガスと低酸素含有ガスとを全体的に良好に混合させることができて、安定した火炎を形成することができる。更に、その火炎に対してその周りの全周にわたって、二次低酸素含有ガス吐出部から低酸素含有ガスが吐出されるので、未燃の燃料ガスを安定して燃焼させることができ、全体として、緩慢燃焼を安定的に行わせることができる。
従って、請求項４に記載の特徴構成を実施するための好ましい具体構成を提供することができる。
【００１１】
請求項６に記載の特徴構成によれば、低酸素含有ガス供給部からの低酸素含有ガスを一次低酸素含有ガス流路に受け入れる一次低酸素含有ガス受入口、及び、低酸素含有ガス供給部からの低酸素含有ガスを二次低酸素含有ガス流路に受け入れる二次低酸素含有ガス受入口が、夫々が内筒状体の径方向側に開いてその周方向に沿う状態で、軸芯方向に沿って並べて設けられている。
従って、一次低酸素含有ガス流路及び二次低酸素含有ガス流路夫々に対しては、夫々の受入口から夫々の周方向にわたる状態で低酸素含有ガスが供給されて、一次低酸素含有ガス吐出部及び二次低酸素含有ガス吐出部夫々から、夫々の周方向での吐出量のバラツキが小さい状態で、低酸素含有ガスが吐出されるので、緩慢燃焼を一層安定的に行わせることができる。
【００１２】
更に、低酸素含有ガス量調節手段が、軸芯方向に沿って移動操作自在な状態で設けられて、その移動によって、一次低酸素含有ガス受入口が全開状態で二次低酸素含有ガス受入口の開口面積を調節し、且つ、二次低酸素含有ガス受入口が全閉状態で一次低酸素含有ガス受入口の開口面積を調節するダンパ用筒状体を備えて構成されている。
従って、先ず、一次低酸素含有ガス吐出部からの吐出量を所定の最大量に維持しながら、二次低酸素含有ガス吐出部からの吐出量を調節し、続いて、二次低酸素含有ガス吐出部からの吐出量をゼロにする状態で、一次低酸素含有ガス吐出部からの吐出量を調節するという如きの、所期通りの低酸素含有ガスの供給量の調節を、ダンパ用筒状体を軸芯方向に沿って移動操作自在に設けるといった簡単な構成で達成することができる。
【００１３】
ちなみに、一次低酸素含有ガス受入口を一次低酸素含有ガス流路の周部の一部を開口させて形成し、並びに、二次低酸素含有ガス受入口を二次低酸素含有ガス流路の周部の一部を開口させて形成し、低酸素含有ガス量調節手段を、夫々の受入口に平板状ダンパを揺動自在に設けることにより構成する場合が想定される。しかしながら、この場合は、一次低酸素含有ガス吐出部及び二次低酸素含有ガス吐出部夫々から吐出される低酸素含有ガスにおける周方向での吐出量のバラツキが大きくなり、しかも、二つの平板状ダンパを揺動自在に設ける必要があるので、低酸素含有ガス量調節手段の構成が複雑になるという欠点がある。
これに対して、請求項６に記載の特徴構成によれば、緩慢燃焼を安定的に行わせることができるようにしながら、低酸素含有ガス量調節手段の構成を簡略化することができる。
【００１４】
【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及び図２に示すように、バーナは、燃料ガス供給部としての燃料ガス供給路Ｓｇから燃焼空間としての燃焼室Ｒに供給される燃料ガスを、低酸素含有ガス供給部Ｓｅから供給される酸素含有率が空気よりも小さい低酸素含有ガスにより燃焼させるように構成してある。
低酸素含有ガス供給部Ｓｅとしては、例えば、ガスタービンやガスエンジンが該当し、低酸素含有ガスとしては、それらから排出される排ガスが該当し、その排ガスの酸素含有率は１０〜１８ｗｔ％程度である。尚、以下の説明では、低酸素含有ガス供給部Ｓｅを排ガス供給部Ｓｅと、低酸素含有ガスを排ガスと夫々記載する。
【００１５】
本発明においては、燃料ガス供給路Ｓｇ及び排ガス供給部Ｓｅからの排ガス供給路５２夫々に接続されるバーナユニットＢｕの４台を、火炎の形成方向を横向きにした状態で、上下に２台ずつ配置して設けてある。
４台のバーナユニットＢｕは、詳細は後述するが、下方の２台に対して、排ガス供給部Ｓｅからの排ガスの供給量を調節する排ガス量調節ダンパＤ１（低酸素含有ガス量調節手段に相当する）を設け、上方に２台に対して、二次排ガス受入口１２を開閉する二次排ガス受入口開閉ダンパＤ２を設けた以外は、同様に構成してある。
４台のバーナユニットＢｕ夫々に対して、燃料ガス供給管Ｓｇからの燃料ガスの供給を断続する燃料ガス断続手段としての開閉弁Ｖ１、及び、燃料ガス供給管Ｓｇからの燃料ガスの供給量を調節する燃料ガス量調節手段としての燃料ガス量調節弁Ｖ２を設けてある。
【００１６】
更に、バーナユニットＢｕに、燃料ガス供給管Ｓｇから供給される燃料ガスを燃焼室Ｒに吐出する燃料ガス吐出部としてのガスノズル１３と、排ガス供給部Ｓｅから供給される排ガスを、ガスノズル１３から吐出される燃料ガスに混合させるように吐出する一次排ガス吐出口８（一次低酸素含有ガス吐出部に相当する）と、排ガス供給部Ｓｅから供給される排ガスを、ガスノズル１３からの燃料ガスが一次排ガス吐出口８からの排ガスにより燃焼して形成される火炎に対して吐出する二次排ガス吐出口１０（二次低酸素含有ガス吐出部に相当する）を設けてある。
【００１７】
バーナＢは、ボイラ等の燃焼室Ｒの炉壁の一部を形成するバーナタイル１と、そのバーナタイル１の燃焼室Ｒとは反対側に開口部の周端縁を当付けて取り付ける箱状体２とに、４個のバーナユニットＢｕを支持させる状態に構成してある。
そして、バーナタイル１と箱状体２とにより、排ガスを流動させる排ガス流動室３を形成するようにしてあり、排ガス供給部Ｓｅからの排ガス供給路５２は、箱状体２に接続する。
バーナタイル１には、燃焼室Ｒ側ほど大径となる先拡がり円筒状の内周面を備えた先拡がり孔４の４個を夫々が正方形の各頂点に位置するように形成してあり、箱状体２はその前面開口部の周縁にてバーナタイル１の４個の先拡がり孔４を囲む状態で取り付ける。
【００１８】
バーナユニットＢｕについて、説明を加える。
バーナタイル１の先拡がり孔４の小径端部と同径で、後端に鍔５ｆを備えた直円筒体５を、先端がバーナタイル１の先拡がり孔４の小径開口部に接し、後端が排ガス流動室３における前後方向（バーナタイル１の孔４の軸芯方向に相当する）の中間に位置する状態で設けてある。
直円筒体５よりも小径で、先端側ほど大径となる先拡がり部を先端側に備え、且つ、後端に直円筒体５の鍔５ｆと同径の鍔６ｆを備えた先拡がり内円筒体６を、先端がバーナタイル１の先拡がり孔４の内部に位置し、且つ、後端が直円筒体５の後端よりも突出して排ガス流動室３の後壁（箱状体２の底壁に相当する）と間隔が開く状態で、直円筒体５の内部にそれと同軸状に設けてある。
尚、先拡がり内円筒体６の先端が、前記前後方向（軸芯方向に相当する）おいて先拡がり孔４の大径開口部と略同じ位置に位置し、先拡がり内円筒体６の先拡がり部の外周面は、先拡がり孔４の内周面と平行に対向し、その先拡がり部の小径端部が、前記前後方向において先拡がり孔４の小径開口部と同じ位置に位置するようにしてある。
【００１９】
つまり、バーナタイル１の先拡がり孔４と直円筒体５により外筒状体Ｐを構成し、先拡がり内円筒体６が内筒状体に相当し、外筒状体Ｐ及び先拡がり内円筒体６を、夫々の軸芯方向を前記前後方向に向けて先拡がり内円筒体６を外筒状体Ｐの内部に位置させ、且つ、夫々の先端を前記前後方向において略同じ位置に位置させた状態で設けてある。
そして、先拡がり内円筒体６の内部を排ガス供給部Ｓｅからの排ガスを通流させる一次排ガス流路７（一次低酸素含有ガス流路に相当する）として、先端開口部を一次排ガス吐出口８として夫々機能させる。
又、先拡がり内円筒体６と外筒状体Ｐとの間に形成される環状の空間を排ガス供給部Ｓｅからの排ガスを通流させる二次排ガス流路９（二次低酸素含有ガス流路に相当する）として、先拡がり内円筒体６の先端開口縁と外筒状体Ｐの先端開口縁との間に形成される環状の開口部を二次排ガス吐出口１０として夫々機能させる。
【００２０】
先拡がり内円筒体６の鍔６ｆの周縁と排ガス流動室３の後壁とによって、先拡がり内円筒体６の径方向に開く状態で形成される環状の開口部を、排ガス流動室３内を流動する排ガスを一次排ガス流路７に受け入れる一次排ガス受入口１１（一次低酸素含有ガス受入口に相当する）として機能させる。
又、直円筒体５の鍔５ｆの周縁と先拡がり内円筒体６の鍔６ｆの周縁とによって、先拡がり内円筒体６の径方向に開く状態で形成される環状の開口部を、排ガス流動室３内を流動する排ガスを二次排ガス流路９に受け入れる二次排ガス受入口１２（二次低酸素含有ガス受入口に相当する）として機能させる。
つまり、一次排ガス受入口１１及び二次排ガス受入口１２を、夫々が先拡がり内円筒体６の径方向に開いてその周方向の全周にわたる状態で、前記前後方向に沿って隣接させて設けてある。
【００２１】
燃料ガス吐出部としてのガスノズル１３を先端に接続したガス流動管１４を、排ガス流動室３の後壁から挿通して、ガスノズル１３が先拡がり内円筒体６の先拡がり部内に位置する状態で、先拡がり内円筒体６の内部にそれと同軸状に設けてある。燃料ガス供給管Ｓｇは、ガス流動管１４に接続する。
尚、ガスノズル１３は、前記前後方向において、先拡がり内円筒体６の先端と略同じ位置に位置する。
つまり、ガスノズル１３を、前記前後方向視（軸芯方向視に相当する）で一次排ガス吐出口８の中心に位置し、且つ、前記前後方向において一次排ガス吐出口８と略同じ位置に位置する状態で設けてある。
【００２２】
ガス流動管１４の先端には、一次排ガス流路７を流動して一次排ガス吐出口８から吐出される排ガスに旋回を与えるためのスワラ１５を取り付けてある。
又、パイロットバーナ２０を設けてある。
【００２３】
下方の２台のバーナユニットＢｕにおいては、軸芯方向の長さが直円筒体５の鍔５ｆと排ガス流動室３の後壁との間隔と同一又はそれよりもやや長いダンパ用直円筒体１６を、直円筒体５の鍔５ｆ及び先拡がり内円筒体６の鍔６ｆに外嵌してそれらと摺接する状態で前記前後方向に移動操作自在に支持させて設けてある。
又、ダンパ操作用シリンダ１７を、そのロッド部を排ガス流動室３の後壁を貫通させてダンパ用直円筒体１６に接続した状態で設けて、そのダンパ操作用シリンダ１７によって、ダンパ用直円筒体１６を移動操作するようにしてある。
つまり、排ガス量調節ダンパＤ１を、前記前後方向に沿って移動操作自在な状態で設けられて、その移動によって、一次排ガス受入口１１が全開状態で二次排ガス受入口１２の開口面積を調節し、且つ、二次排ガス受入口１２が全閉状態で一次排ガス受入口１１の開口面積を調節するダンパ用筒状体としてのダンパ用直円筒体１６と、それを移動操作するダンパ操作用シリンダ１７を備えて構成してある。
【００２４】
又、上方の２台のバーナユニットＢｕにおいては、軸芯方向の長さが直円筒体５の鍔５ｆと先拡がり内円筒体６の鍔６ｆとの間隔と同一又はそれよりもやや長いダンパ用直円筒体１８を、直円筒体５の鍔５ｆに外嵌してそれと摺接する状態で前記前後方向に移動操作自在に支持させて設けてある。
又、ダンパ操作用シリンダ１９を、そのロッド部を排ガス流動室３の後壁を貫通させてダンパ用直円筒体１８に接続した状態で設けて、そのダンパ操作用シリンダ１９によって、ダンパ用直円筒体１８を移動操作するようにしてある。
つまり、二次排ガス受入口開閉ダンパＤ２は、ダンパ用直円筒体１８とダンパ操作用シリンダ１９とを備えて構成してある。
【００２５】
更に、排ガス流動室３に空気を供給するように、ブロア２１を排ガス流動室３に接続し、排ガス供給路５２から排ガス流動室３への排ガスの供給量を調節する排ガス用元ダンパＤ３、及び、ブロア２１から排ガス流動室３への空気の供給量を調節する空気用ダンパＤ４を設けてある。空気用ダンパＤ４が全閉状態で排ガス用元ダンパＤ３を開くことにより、排ガス流動室３に排ガスを供給する状態となり、排ガス用元ダンパＤ３が全閉状態で空気用ダンパＤ４を開くことにより、排ガス流動室３に空気を供給する状態となる。
【００２６】
又、図７に示すように、熱需要部の負荷を検出する負荷検出手段（例えば、図７に示すように、熱需要部がボイラ４５のときは圧力センサＧ）の検出情報、及び、操作盤（図示せず）からの各種制御情報が入力されて、それらの情報に基づいて、開閉弁Ｖ１、燃料ガス量調節弁Ｖ２、排ガス量調節ダンパＤ１、二次排ガス受入口開閉ダンパＤ２、排ガス用元ダンパＤ３、空気用ダンパＤ４及びブロア２１の作動を制御する制御装置２２を設けてある。
【００２７】
次に、図３ないし図６、及び、図８を参照にして、制御装置２２の制御作動を説明する。
尚、図３ないし図６は、各バーナユニットＢｕの作動状態が分かりやすいように４台のバーナユニットＢｕを平面的に示したものである。図中において、燃料ガスの流れを破線矢印にて、排ガスの流れを実線矢印にて、空気の流れを一点鎖線矢印にて夫々示し、又、Ｆは火炎を示す。
図８は、熱需要部の負荷に応じて燃焼量を調節する場合の制御例の一例を示し、本実施形態においては、負荷に応じて、４台のバーナユニットＢｕ全てを燃焼させる状態（４台燃焼状態）、下方の２台のバーナユニットＢｕを燃焼させる状態（２台燃焼状態）、及び、下方の２台のバーナユニットＢｕのうちの１台のみを燃焼させる状態（１台燃焼状態）とに切り換えるとともに、各燃焼状態において燃料ガス供給量を調節することにより、燃焼量を調節する。
１台燃焼状態から２台燃焼状態に切り換えるための負荷を第１設定値Ｓ１（例えば、最大負荷に対して１５％程度）、２台燃焼状態から４台燃焼状態に切り換えるための負荷を第２設定値Ｓ２（例えば、最大負荷に対して４０％程度）として夫々予め設定してある。
【００２８】
操作盤から、燃料ガスを排ガスにより燃焼させる排ガス燃焼状態が指令されると、排ガス流動室３に排ガスを供給する状態に排ガス用元ダンパＤ３及び空気用ダンパＤ４を切り換え（図３ないし図５参照）、燃料ガスを空気により燃焼させる空気燃焼状態が指令されると、排ガス流動室３に空気を供給する状態に排ガス用元ダンパＤ３及び空気用ダンパＤ４を切り換える（図６参照）。
【００２９】
先ず、排ガス燃焼状態が指令されたときの制御作動について説明する。
負荷検出情報が第２設定値Ｓ２以上のときは、図３に示すように、４台のバーナユニットＢｕ全ての開閉弁Ｖ１を開状態とし、２台の排ガス量調節ダンパＤ１の両方を一次排ガス受入口１１及び二次排ガス受入口１２が全開の状態（以下、全開状態と略記する）となるように作動し、２台の二次排ガス受入口開閉ダンパＤ２の両方を二次排ガス受入口１２を開く状態に作動する。
並びに、負荷検出情報に応じて、燃焼量を調節すべく、４台のバーナユニットＢｕ全ての燃料ガス量調節弁Ｖ２を調節する。
従って、４台のバーナユニットＢｕ全てが安定燃焼する。
【００３０】
負荷検出情報が第１設定値Ｓ１以上で第２設定値Ｓ２未満のときは、図４に示すように、上方の２台のバーナユニットＢｕの開閉弁Ｖ１を閉状態とし、下方の２台のバーナユニットＢｕの開閉弁Ｖ１を開状態とし、２台の排ガス量調節ダンパＤ１の両方を全開状態となるように作動し、２台の二次排ガス受入口開閉ダンパＤ２の両方を二次排ガス受入口１２を開く状態に作動する。
並びに、負荷検出情報に応じて燃焼量を調節すべく、下方の２台のバーナユニットの燃料ガス量調節弁Ｖ２を調節する。
従って、下方の２台のバーナユニットＢｕが安定燃焼し、上方の２台のバーナユニットＢｕは消火するが、消火中の上方の２台のバーナユニットＢｕにも、燃焼中の下方の２台のバーナユニットＢｕと同様に排ガスが供給される。
【００３１】
負荷検出情報が第１設定値Ｓ１未満のときは、図５に示すように、上方の２台のバーナユニットＢｕの開閉弁Ｖ１を閉状態とし、下方の２台のうちの一方のバーナユニットＢｕの開閉弁Ｖ１を閉状態とし、他方のバーナユニットＢｕの開閉弁Ｖ１を開状態とする。
並びに、２台の二次排ガス受入口開閉ダンパＤ２の両方を二次排ガス受入口１２を全開する状態に作動し、開閉弁Ｖ１を閉状態とした方の下方のバーナユニットＢｕの排ガス量調節ダンパＤ１を全開状態となるように作動する。
並びに、負荷検出情報に応じて燃焼量を調節すべく、開閉弁Ｖ１を開状態とした方の下方のバーナユニットＢｕの燃料ガス量調節弁Ｖ２を調節するとともに、排ガス量が燃料ガス量に応じた量になるように、排ガス量調節ダンパＤ１を調節する。
この場合、排ガス量調節ダンパＤ１により、一次排ガス受入口１１が全開状態で二次排ガス受入口１２の開口面積を調節し、更に、二次排ガス受入口１２が全閉状態で一次排ガス受入口１１の開口面積を調節することにより、燃料ガス量が少なくなるに応じて排ガス量が少なくなるように調節する。
従って、下方の２台のうちの一方のバーナユニットＢｕだけが燃焼し、下方の２台のうちの他方のバーナユニットＢｕ及び、上方の２台のバーナユニットＢｕは消火するが、排ガス供給部Ｓｅからの排ガスのうち、燃焼中のバーナユニットＢｕに供給された残りの全量が消火中の３台のバーナユニットＢｕに分配供給される。
燃焼中の１台のバーナユニットＢｕは、燃焼量が少なくなっても、燃料ガス量に応じた量の排ガスが供給されるので、安定燃焼する。
【００３２】
空気燃焼状態が指令されると、排ガス流動室３にブロア２１からの空気を供給する状態に排ガス用元ダンパＤ３及び空気用ダンパＤ４を切り換えるとともに、ブロア２１を作動させる。
並びに、４台のバーナユニットＢｕ全ての開閉弁Ｖ１を開状態とし、２台の排ガス量調節ダンパＤ１の両方を二次排ガス受入口１１が全閉で一次排ガス受入口１２が全開となるように作動し、２台の二次排ガス受入口開閉ダンパＤ２の両方を二次排ガス受入口を閉じる状態に作動する。
従って、４台のバーナユニットＢｕ全てが燃焼するが、燃焼用の空気は、一次排ガス吐出口８のみから吐出される。
空気燃焼状態において、上述のように制御するのは、以下の理由による。
即ち、空気の酸素含有率が排ガスよりも大きいので、燃焼量が同じでも、空気燃焼状態における空気供給量が排ガス燃焼状態における排ガス供給量よりも少なくなる。そこで、各バーナユニットＢｕを安定燃焼させるために、二次排ガス受入口１２を閉じて、バーナ差圧を適性に維持するようにしている。
【００３３】
図９に、従来のバーナにおいて、熱需要部の負荷に応じて燃焼量を調節する場合の制御例の一例を示す。図９に示すように、従来のバーナではターンダウン比が１対３程度であるが、図８に示すように、本発明のバーナではターンダウン比が１対１０程度となり、本発明によれば、ターンダウン比を大きくすることができることが分かる。
【００３４】
次に、図７に基づいて、上述のように構成したバーナＢをガスタービンの排ガスにより燃焼させてその燃焼熱により熱需要部としての排熱ボイラを加熱するように構成したコージェネレーションシステムについて説明する。
コージェネレーションシステムは、燃料ガス供給路５５からの燃料ガスを燃焼させる燃焼器４１と、その燃焼器４１からの熱風により駆動されるガスタービン４２と、そのガスタービン４２に連動連結されて加圧空気を燃焼器４１に供給する圧縮器４３と、ガスタービン４２に連動連結された発電機４４と、本発明によるバーナＢを熱源とする排熱ボイラ４５と、その排熱ボイラ４５からの排ガスを排出する煙突４６を主な構成要素として構成してある。
排熱ボイラ４５は、バーナＢの燃焼室Ｒを形成する炉壁４７と、燃焼室Ｒ内に夫々配置した第１熱交換器４８及び第２熱交換器４９と、貯湯タンク５０を主な構成要素として構成し、第１熱交換器４８及び第２熱交換器４９は、バーナＢによって加熱される。
第１熱交換器４８の入口部に給水路５１を接続し、第１熱交換器４８の出口部を貯湯タンク５０に接続するとともに、貯湯タンク５０と第２熱交換器４９とを貯湯タンク５０内の湯を第２熱交換器４９に循環させるように接続してある。
つまり、給水路５１からの水を第１熱交換器４８にて加熱して貯湯タンク５０に供給し、貯湯タンク５０内の湯を第２熱交換器４９に循環させて加熱するようにしてある。
【００３５】
ガスタービン４２の排ガスは排ガス路５２を通じてバーナＢに供給する。
その排ガス路５２に第３熱交換器５３を介装し、その第３熱交換器５３において、ガスタービン４２の排ガスによって、貯湯タンク５０から蒸気路５４にて送られてくる飽和蒸気を過熱し、その過熱蒸気を蒸気路５４を通じて燃焼器４１に供給する。
【００３６】
排熱ボイラ４５の負荷を検出する圧力センサＧを設け、その圧力センサＧをバーナＢの制御装置２２に接続して、圧力センサＧの検出情報が制御装置２２に入力されるようにしてある。
【００３７】
〔別実施形態〕
次に別実施形態を説明する。
（イ） バーナユニットＢｕの設置台数は、上記の実施形態において例示した４台に限定されるものではなく、適宜設定可能である。
複数のバーナユニットＢｕの配置形態は、上記の実施形態において例示した形態に限定されるものではなく、適宜設定可能であり、例えば、環状でもよい。
又、各バーナユニットＢｕを設置する際の火炎の形成方向も変更可能であり、上向きでもよい。
【００３８】
（ロ） 上記の実施形態においては、燃料ガス供給管Ｓｇからの燃料ガスの供給を断続する燃料ガス断続手段としての開閉弁Ｖ１を、複数のバーナユニットＢｕの全てに対して設ける場合について例示した。これに代えて、複数のバーナユニットＢｕのうち、燃焼量の調節のために消火対象となる一部のバーナユニットＢｕのみに対して設けてもよい。
尚、バーナＢの燃焼を停止させるとき等のように、全てのバーナユニットＢｕに対する燃料ガス供給を停止させるときは、燃料ガス供給管Ｓｇに介装した元開閉弁（図示せず）を閉じることになる。
【００３９】
又、上記の実施形態においては、燃料ガス供給管Ｓｇからの燃料ガスの供給量を調節する燃料ガス量調節手段としての燃料ガス量調節弁Ｖ２を、複数のバーナユニットＢｕの全てに対して設ける場合について例示した。これに代えて、複数のバーナユニットＢｕのうち、燃焼量の調節のために消火対象となる一部のバーナユニットＢｕに対しては、設けなくてもよい。
【００４０】
（ハ） 上方の２台のバーナユニットＢｕに対して設ける二次排ガス受入口開閉ダンパＤ２を、排ガス量調節ダンパＤ１と同様の構成としてもよい。
【００４１】
（ニ） 燃焼量を調節するための制御装置２２の制御作動は、上記の実施形態において例示したものに限定されるものではなく、種々変更可能である。
例えば、複数のバーナユニットＢｕにうち、どの位置のものを消火させるかは適宜変更可能である。
【００４２】
又、上記の実施形態において、複数のバーナユニットＢｕのうち、消火させるバーナユニットＢｕの台数も適宜設定可能である、例えば、上記の実施形態では、４台燃焼状態、２台燃焼状態及び１台燃焼状態の３段階に切り換えたが、３台燃焼状態も含めて４段階に切り換えてもよい。この場合、ターンダウン比を更に大きくすることができるとともに、燃焼量の調節をきめ細かく行うことができる。又、２台燃焼状態と１台燃焼状態のいずれかを省略して２段階に切り換えてもよい。
尚、このように、消火させるバーナユニットＢｕの台数を変更することにより燃焼状態を切り換える際の段階数は、バーナユニットＢｕの設置台数に応じて適宜設定することができる。
【００４３】
又、上記の実施形態において、２台燃焼状態においても、負荷検出情報に応じて調節される燃料ガス量に応じて、排ガス量調節ダンパＤ１により排ガス量を調節してもよい。
【００４４】
（ホ） 上記の実施形態においては、ブロア２１を設けて、排ガスにて代えて空気によっても燃焼可能なように構成して、排ガス燃焼状態と空気燃焼状態とに切り換え可能なように構成する場合について例示したが、ブロア２１を省略して、排ガス燃焼状態のみ実行できるようにしてもよい。
【００４５】
（ヘ） 排ガス量調節ダンパＤ１の具体構成は、上記の実施形態において例示した構成に限定されるものではない。例えば、一次低酸素含有ガス供給量調節用のダンパ、及び、二次低酸素含有ガス供給量調節用のダンパを各別に設けてもよいが、構成を簡略化するうえでは、上記の実施形態において例示した構成が好ましい。
【００４６】
（ト） 上記の実施形態においては、バーナユニットＢｕを、ガスノズル１３から吐出される燃料ガスを一次排ガス吐出口８から吐出される一次排ガス及び二次排ガス吐出口１０から吐出される二次排ガスの夫々により燃焼させるように構成する場合について例示した。
これに代えて、二次排ガスを吐出する構成を省略して、一次排ガス吐出口８からの排ガスのみで燃焼させるように構成してもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】バーナの縦断側面図
【図２】バーナの正面図
【図３】燃焼状態の切り換えを説明する図
【図４】燃焼状態の切り換えを説明する図
【図５】燃焼状態の切り換えを説明する図
【図６】燃焼状態の切り換えを説明する図
【図７】バーナの制御構成及びバーナを用いたコージェネレーションシステムの全体構成を示すブロック図
【図８】本発明におけるバーナの燃焼量の制御例を示す図
【図９】従来のバーナにおける燃焼量の制御例を示す図
【符号の説明】
６ 内筒状体
７ 一次低酸素含有ガス流路
８ 一次低酸素含有ガス吐出部
９ 二次低酸素含有ガス流路
１０ 二次低酸素含有ガス吐出部
１１ 一次低酸素含有ガス受入口
１２ 二次低酸素含有ガス受入口
１３ 燃料ガス吐出部
１６ ダンパ用筒状体
２１ 送風手段
Ｂｕ バーナユニット
Ｄ１ 低酸素含有ガス量調節手段
Ｐ 外筒状体
Ｒ 燃焼空間
Ｓｅ 低酸素含有ガス供給部
Ｓｇ 燃料ガス供給部
Ｖ１ 燃料ガス断続手段
Ｖ２ 燃料ガス量調節手段

Claims (6)

1. 燃料ガス供給部から燃焼空間に供給される燃料ガスを、低酸素含有ガス供給部から供給される酸素含有率が空気よりも小さい低酸素含有ガスにより燃焼させるバーナであって、
   前記燃料ガス供給部及び前記低酸素含有ガス供給部夫々に接続されるバーナユニットが複数設けられ、
   前記複数のバーナユニットのうちの全て又は一部に対して、低酸素含有ガスの供給を継続した状態で前記燃料ガス供給部からの燃料ガスの供給を断続する燃料ガス断続手段が設けられているバーナ。
2. 前記複数のバーナユニットのうち、前記燃料ガス断続手段が設けられたもの以外の全て又は一部に対して、前記燃料ガス供給部からの燃料ガスの供給量を調節する燃料ガス量調節手段、及び、前記低酸素含有ガス供給部からの低酸素含有ガスの供給量を調節する低酸素含有ガス量調節手段が設けられている請求項１記載のバーナ。
3. 前記燃料ガス供給部から供給される燃料ガスを燃焼させるように、前記複数のバーナユニット夫々に空気を供給する送風手段が設けられている請求項１又は２記載のバーナ。
4. 前記バーナユニットに、前記燃料ガス供給部から供給される燃料ガスを前記燃焼空間に吐出する燃料ガス吐出部と、
   前記低酸素含有ガス供給部から供給される低酸素含有ガスを、前記燃料ガス吐出部から吐出される燃料ガスに混合させるように吐出する一次低酸素含有ガス吐出部と、
   前記低酸素含有ガス供給部から供給される低酸素含有ガスを、前記燃料ガス吐出部からの燃料ガスが前記一次低酸素含有ガス吐出部からの低酸素含有ガスにより燃焼して形成される火炎に対して吐出する二次低酸素含有ガス吐出部が設けられている請求項２記載のバーナ。
5. 前記バーナユニットに、外筒状体及び内筒状体が、夫々の軸芯方向を同方向に向けて前記内筒状体を前記外筒状体の内部に位置させ、且つ、夫々の先端を前記軸芯方向において同じ又は略同じ位置に位置させた状態で設けられ、
   前記内筒状体の内部を前記低酸素含有ガス供給部からの低酸素含有ガスを通流させる一次低酸素含有ガス流路として、先端開口部を前記一次低酸素含有ガス吐出部として夫々機能させ、
   前記内筒状体と前記外筒状体との間を前記低酸素含有ガス供給部からの低酸素含有ガスを通流させる二次低酸素含有ガス流路として、前記内筒状体の先端開口縁と前記外筒状体の先端開口縁との間を前記二次低酸素含有ガス吐出部として夫々機能させ、
   前記燃料ガス吐出部が、前記軸芯方向視で前記一次低酸素含有ガス吐出部の内方に位置し、且つ、前記軸芯方向において前記一次低酸素含有ガス吐出部と同じ又は略同じ位置に位置する状態で設けられている請求項４記載のバーナ。
6. 前記低酸素含有ガス供給部からの低酸素含有ガスを前記一次低酸素含有ガス流路に受け入れる一次低酸素含有ガス受入口、及び、前記低酸素含有ガス供給部からの低酸素含有ガスを前記二次低酸素含有ガス流路に受け入れる二次低酸素含有ガス受入口が、夫々が前記内筒状体の径方向側に開いてその周方向に沿う状態で、前記軸芯方向に沿って並べて設けられ、
   前記低酸素含有ガス量調節手段が、前記軸芯方向に沿って移動操作自在な状態で設けられて、その移動によって、前記一次低酸素含有ガス受入口が全開状態で前記二次低酸素含有ガス受入口の開口面積を調節し、且つ、前記二次低酸素含有ガス受入口が全閉状態で前記一次低酸素含有ガス受入口の開口面積を調節するダンパ用筒状体を備えて構成されている請求項５記載のバーナ。

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