JP4223440B2 - Burner - Google Patents
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Description
この発明は、ボイラなどに用いられるバーナに関するものである。 The present invention relates to a burner used for a boiler or the like.
液体燃料を燃焼させる低NOxバーナとして、二段燃焼を行うバーナが知られている(特許文献1参照)。この種バーナは、一般的に、燃料を噴出するノズルの周囲へ一次空気を供給する一次空気流路とこの一次空気流路の外側に設けられ、二次空気を供給する二次空気流路とを備えている。こうした構成のバーナにおいては、一次空気流量と二次空気流量との比は固定されている。 As a low NOx burner for burning liquid fuel, a burner that performs two-stage combustion is known (see Patent Document 1). This kind of burner is generally provided with a primary air flow path for supplying primary air around a nozzle for ejecting fuel, and a secondary air flow path for supplying secondary air provided outside the primary air flow path. It has. In the burner having such a configuration, the ratio between the primary air flow rate and the secondary air flow rate is fixed.
このためターンダウン比(最少燃焼量:最大燃焼量)を大きくすべく、燃焼量を低減し、これに対応して空気流量を低減すると、ノズル周囲の空気流速が低下し、燃料と空気との混合状態が悪化し、煤塵の発生などの燃焼不良に陥る虞がある。その結果、従来のバーナにおいては、ターンダウン比は、1:3〜1:4程度が限界となっていた。 For this reason, reducing the combustion amount to increase the turndown ratio (minimum combustion amount: maximum combustion amount), and reducing the air flow rate accordingly, the air flow velocity around the nozzle decreases, and the fuel and air There is a possibility that the mixed state deteriorates and combustion failure such as generation of dust occurs. As a result, in the conventional burner, the turndown ratio is limited to about 1: 3 to 1: 4.
この発明の解決する課題は、ターンダウン比を大きくしても安定燃焼を可能とすることである。 The problem to be solved by the present invention is to enable stable combustion even when the turndown ratio is increased.
この発明は、前記課題を解決するためになされたもので、請求項1に記載の発明は、燃料を噴出するノズルと、燃焼用空気の送風手段と、燃焼用空気を前記ノズルからの燃料へ
供給する空気流路とを備えるバーナであって、前記ノズルからの燃料噴出量の低減に応じて、前記送風手段から供給する燃焼用空気流量を低減する燃焼量低減時、前記ノズル周囲の燃焼用空気の流速低下を抑える流量制御手段を備えており、前記ノズルが、複数のノズルから構成され、燃料を噴出するノズルの数を減少することで、燃料噴出量を低減するものであり、燃料噴出量低減時に噴出するノズルが前記空気流路の中心に配置され、他のノズルがこの中心から外れた位置に配置されることを特徴としている。
The present invention has been made to solve the above-mentioned problems. The invention according to
請求項2に記載の発明は、請求項1において、前記空気流路が、前記ノズル周囲に形成される内側空気流路と、この内側空気流路の外側に形成される外側空気流路とを含み、前記流量制御手段が、前記燃焼量低減時、前記外側空気流路への空気流量を絞ることにより流速の低下を抑えることを特徴としている。
According to a second aspect of the present invention, in the first aspect , the air flow path includes an inner air flow path formed around the nozzle and an outer air flow path formed outside the inner air flow path. In addition, the flow rate control means suppresses a decrease in flow rate by restricting an air flow rate to the outer air flow path when the combustion amount is reduced.
請求項3に記載の発明は、請求項2において、前記内側空気流路が、前記ノズル周囲に形成される一次空気流路と、この一次空気流路の外側に形成される二次空気流路とから構成されることを特徴としている。
According to a third aspect of the present invention, in the second aspect , the inner air flow path includes a primary air flow path formed around the nozzle and a secondary air flow path formed outside the primary air flow path. It is composed of
請求項4に記載の発明は、請求項2または請求項3において、前記流量制御手段が、前記外側空気流路の入口側にて空気流量を絞ることを特徴としている。 According to a fourth aspect of the present invention, in the second or third aspect, the flow rate control means restricts the air flow rate on the inlet side of the outer air flow path.
この発明によれば、前記ノズルからの燃料噴出量を低減するとき、前記流量制御手段により前記ノズル周囲の空気流速の低下が抑えられ、流速低下に伴う燃焼不良を抑制することができる。また、請求項2〜請求項4に記載の発明によれば、燃焼用空気量を増加させ
る(空気比を大きくする)ことなく、低空気比で、流速の低下を抑えることができるので、排ガス損失を抑え、効率の低下を抑えることができる。
According to this invention, when the fuel ejection amount from the nozzle is reduced, the flow rate control means can suppress the decrease in the air flow velocity around the nozzle, and the combustion failure associated with the flow velocity decrease can be suppressed. Further, according to the invention described in claims 2 to 4, to increase the combustion air quantity (to increase the air ratio) can not, at a low air ratio, it is possible to suppress the reduction in the flow rate, the exhaust gas Loss can be suppressed and efficiency reduction can be suppressed.
つぎに、この発明の実施の形態について説明する。この実施の形態は、ボイラ,吸収式冷凍機などのバーナにおいて実現され、特に油燃料を燃焼させるバーナにおいてより好適に実現されるが、ガス燃料を燃焼させるバーナにおいても実現可能である。 Next, an embodiment of the present invention will be described. This embodiment is realized in a burner such as a boiler or an absorption refrigeration machine, and more preferably realized in a burner that burns oil fuel, but can also be realized in a burner that burns gas fuel.
まず、この実施の形態の概要を説明する。この実施の形態は、燃料を噴出するノズルと、燃焼用空気の送風手段と、燃焼用空気を前記ノズルからの燃料へ供給する空気流路とを備えるバーナであって、前記ノズルからの燃料噴出量の低減に応じて、前記送風手段から供給する燃焼用空気流量を低減する燃焼量低減時、前記ノズル周囲の燃焼用空気の流速低下を抑える流量制御手段を備えたバーナを特徴とする。この流量制御手段は、流速を所定値に保持するという意味から流速保持手段と称することもできる。 First, an outline of this embodiment will be described. This embodiment is a burner comprising a nozzle for ejecting fuel, a blowing means for combustion air, and an air flow path for supplying combustion air to fuel from the nozzle, and the fuel ejection from the nozzle The burner is provided with a flow rate control unit that suppresses a decrease in the flow rate of the combustion air around the nozzle when the combustion amount is reduced to reduce the flow rate of the combustion air supplied from the blowing unit according to the reduction in the amount. This flow rate control means can also be referred to as flow rate holding means in the sense that the flow rate is held at a predetermined value.
この実施の形態においては、前記ノズルからの燃料の噴出量を低減する際、適正空気比とするために燃焼用空気流量が低減されるが、前記流速制御手段により前記ノズル周囲の流速低下が抑えられ、その流速が適正値に保持される。その結果、流速低下に伴う燃焼不良が抑制されることになる。 In this embodiment, when reducing the amount of fuel ejected from the nozzle, the combustion air flow rate is reduced in order to obtain an appropriate air ratio. However, the flow rate control means suppresses a decrease in the flow rate around the nozzle. The flow rate is maintained at an appropriate value. As a result, the combustion failure accompanying the flow velocity reduction is suppressed.
この実施の形態の構成要素について、具体的に説明する。前記ノズルは、油燃料またはガス燃料を噴出する噴出口である。このノズルは、好ましくは、A重油などの油燃料を噴霧するノズルであり、一つまたは複数のノズルにより燃料噴出量が調整可能に構成される。以下は、油燃料のバーナとして説明する。前記ノズルの噴霧量は、バーナの燃焼量の増減に応じて調整される。一つのノズルにて噴霧量を調整する場合には、燃料流量調整弁を付設し、複数のノズルにて調整する場合には、各ノズルに対応して電磁弁を設け、この電磁弁の開閉により燃料流量の調整を行う。 The components of this embodiment will be specifically described. The nozzle is an ejection port that ejects oil fuel or gas fuel. This nozzle is preferably a nozzle that sprays fuel oil such as A heavy oil, and is configured such that the fuel ejection amount can be adjusted by one or a plurality of nozzles. The following is described as an oil fuel burner. The spray amount of the nozzle is adjusted according to the increase or decrease of the burner combustion amount. When adjusting the spray amount with a single nozzle, a fuel flow rate adjustment valve is provided. When adjusting with multiple nozzles, an electromagnetic valve is provided for each nozzle. Adjust the fuel flow rate.
前記送風手段は、燃焼用空気の供給量を燃焼量の増減に応じて増減する機能を有する送風機を含む。この送風機は、種類を問わないが、好ましくは、インバータによる回転数制御により送風が調整可能なものとする。 The blowing means includes a blower having a function of increasing / decreasing the supply amount of combustion air in accordance with increase / decrease of the combustion amount. Although this blower does not ask | require a kind, Preferably, ventilation can be adjusted by rotation speed control by an inverter.
前記空気流路は、前記入口側が前記送風手段に接続され、出口側が前記ノズル周囲へ至るように形成される。 The air flow path is formed so that the inlet side is connected to the blowing means and the outlet side reaches the periphery of the nozzle.
そして、この空気流路は、好ましくは、前記ノズル周囲に形成される内側空気流路と、この内側空気流路の外側に形成される外側空気流路とから構成される。こうした構成においては、内側空気流路を流れる空気は、一次空気として前記ノズルから噴出される燃料と混合し、着火手段により着火されて、前記ノズル下流側に火炎を形成する。前記外側空気流路を流れる空気は、二次空気として前記火炎へ供給される。 The air flow path is preferably composed of an inner air flow path formed around the nozzle and an outer air flow path formed outside the inner air flow path. In such a configuration, the air flowing through the inner air flow path is mixed with the fuel ejected from the nozzle as primary air and ignited by the ignition means to form a flame downstream of the nozzle. Air flowing through the outer air flow path is supplied to the flame as secondary air.
さらに、前記内側空気流路は、好ましくは、前記外側空気通路の空気流量が零または少ない量に絞られたときにも、安定燃焼を実現するために、前記ノズル周囲に形成される一次空気流路と、この一次空気流路の外側に形成される二次空気流路とを含む。この形態に
おいては、前記ノズルを包囲する第一筒状体と、この第一筒状体の外側に配置される第二筒状体と、この第二筒状体の外側に配置される第三筒状体とから、前記一次空気流路,二次空気流路および前記外側空気流路を形成する。すなわち、前記第一筒状体の内側を前記一次空気流路とし、前記第一筒状体および前記第二筒状体の間の環状流路を前記二次空気流路とし、前記第二筒状体および前記第三筒状体の間の環状流路を前記外側空気流路としている。前記第一筒状体,第二筒状体および第三筒状体は、好ましくは、中心線が重なる同心状に配置する。
Further, the inner air flow path preferably has a primary air flow formed around the nozzle in order to realize stable combustion even when the air flow rate in the outer air passage is reduced to zero or a small amount. And a secondary air flow path formed outside the primary air flow path. In this embodiment, a first cylindrical body surrounding the nozzle, a second cylindrical body arranged outside the first cylindrical body, and a third cylinder arranged outside the second cylindrical body. The primary air flow path, the secondary air flow path, and the outer air flow path are formed from the cylindrical body. That is, the inner side of the first cylindrical body is the primary air flow path, the annular flow path between the first cylindrical body and the second cylindrical body is the secondary air flow path, and the second cylinder An annular channel between the cylindrical body and the third cylindrical body is used as the outer air channel. The first cylindrical body, the second cylindrical body, and the third cylindrical body are preferably arranged concentrically with overlapping center lines.
そして、前記第一筒状体の先端部には、一次空気と噴霧燃料との混合気の旋回流を形成するための遮蔽板(保炎板と称することもできる。)を設けている。この遮蔽板には、放射状に複数の第一空気孔を形成し、この空気孔に切り起こし片を形成することにより、下流側で前記旋回流を形成するように構成している。また、この遮蔽板は、前記第一筒状体の先端から所定距離後退させた位置に設けることにより、遮蔽板から前記第一筒状体の先端までの空間を混合気の循環領域として形成し、保炎性能を向上させている。 A shielding plate (also referred to as a flame holding plate) for forming a swirling flow of a mixture of primary air and sprayed fuel is provided at the tip of the first cylindrical body. A plurality of first air holes are radially formed in the shielding plate, and the swirl flow is formed on the downstream side by forming cut pieces in the air holes. The shielding plate is provided at a position retracted from the tip of the first cylindrical body by a predetermined distance, thereby forming a space from the shielding plate to the tip of the first cylindrical body as a circulation region of the air-fuel mixture. , Flame holding performance is improved.
また、前記二次空気流路の先端の前記第一筒状体および前記第二筒状体間に、分割空気流を形成するための環状の第一分割板を設けている。この第一分割板には、周方向へ互いに所定間隔を存して複数の切り欠き状の第二空気孔を形成し、二次空気の分割流を形成するように構成している。 In addition, an annular first divided plate for forming a divided air flow is provided between the first cylindrical body and the second cylindrical body at the tip of the secondary air flow path. A plurality of notched second air holes are formed in the first divided plate at predetermined intervals in the circumferential direction so as to form a divided flow of secondary air.
さらに、前記外側空気流路の先端の前記第二筒状体および前記第三筒状体間に、分割空気流を形成するための環状の第二分割板を設けている。この第二分割板にも、周方向へ互いに所定間隔を存して複数の切り欠き状の第三空気孔を形成し、三次空気の分割流を形成するように構成している。 Further, an annular second divided plate for forming a divided air flow is provided between the second cylindrical body and the third cylindrical body at the tip of the outer air flow path. The second divided plate is also formed with a plurality of notched third air holes at predetermined intervals in the circumferential direction to form a divided flow of tertiary air.
以上の前記空気流路の構成において、前記ノズルが一つの場合は、前記内側空気流路の中心線上に配置され、前記内側空気流路を前記一次空気流路と前記二次空気流路との二流路に分割する場合には、前記一次空気流路の中心線上に配置される。前記ノズルが複数の場合は、燃焼量の制御段階数に応じて、ノズルの数が設定される。燃焼量が4位置、すなわち停止、低燃焼,中燃焼および高燃焼の場合、前記ノズル数は3とされる。そして、燃料噴出量の低減時,すなわち低燃焼時に燃料を噴出する第一ノズルを前記内側空気流路または前記一次空気流路の中心線上に配置し、中燃焼時燃料を噴出する第二ノズルおよび高燃焼時に燃料を噴出する第三ノズルを同中心線上から外れた前記第一ノズルの外側に配置する。 In the configuration of the air flow path described above, when there is one nozzle, the air flow path is disposed on the center line of the inner air flow path, and the inner air flow path is defined between the primary air flow path and the secondary air flow path. When dividing | segmenting into two flow paths, it arrange | positions on the centerline of the said primary air flow path. When there are a plurality of nozzles, the number of nozzles is set according to the number of combustion amount control steps. When the combustion amount is 4 positions, that is, when the combustion is stopped, low combustion, medium combustion and high combustion, the number of nozzles is 3. A first nozzle that ejects fuel when the fuel ejection amount is reduced, that is, during low combustion, is disposed on the center line of the inner air flow path or the primary air flow path, and a second nozzle that ejects fuel during intermediate combustion; A third nozzle that ejects fuel during high combustion is disposed outside the first nozzle that is off the same center line.
そして、燃焼量は、低燃焼時、前記第一ノズルから噴霧し、中燃焼時、前記第一ノズルおよび前記第二ノズルから噴霧し、高燃焼時、前記第一ノズル,前記第二ノズルおよび前記第三ノズルから噴霧することにより、調整される。この場合、中燃焼時、前記第二ノズルのみから、高燃焼時、前記第三ノズルのみから噴霧するように構成することができる。 The amount of combustion is sprayed from the first nozzle during low combustion, sprayed from the first nozzle and the second nozzle during medium combustion, and the first nozzle, the second nozzle and the above during high combustion It is adjusted by spraying from the third nozzle. In this case, it can be configured to spray from only the second nozzle at the time of middle combustion, and from only the third nozzle at the time of high combustion.
つぎに、前記流量制御手段について説明する。この流量制御手段は、燃焼量の増減に伴い前記送風手段からの燃焼用空気量の増減が生じても前記ノズル周囲の燃焼用空気の流速を適正値に保持する,特に、前記ノズルからの燃料噴出量を低減するとき、前記ノズル周囲の燃焼用空気の流速低下を抑え、この流速を適正値に保持する機能を有するものである。前記適正値とは、燃焼量の低減時、煤塵の発生などの燃焼不良を生じない流速であり、バーナの構造により異なるものであって、実験などにより求められる。 Next, the flow rate control means will be described. The flow rate control means maintains the flow velocity of the combustion air around the nozzle at an appropriate value even when the combustion air amount from the blower means increases or decreases as the combustion amount increases or decreases. In particular, the fuel from the nozzle When the amount of ejection is reduced, it has a function of suppressing a decrease in the flow rate of the combustion air around the nozzle and maintaining this flow rate at an appropriate value. The appropriate value is a flow rate that does not cause defective combustion such as generation of dust when the amount of combustion is reduced, and varies depending on the structure of the burner, and is obtained by experiments.
この流量制御手段は、具体的には、前記燃料噴出量の低減時、前記外側流路への空気流量を絞る(遮断を含む)ことにより流速を保持する構成とし、より具体的には、前記空気流路の断面積(空気の流れを横断する断面積),すなわち前記内側空気流路の断面積と前
記外側空気流路の断面積との合計の断面積を、前記外側空気流路を絞ることにより減少させる流路断面積の調整を行う流量調整機構と、前記燃料の噴出量の低減時この流量調整機構を制御する制御手段とを含む。前記流量調整機構は、前記外側空気流路の出口側に設けることも可能であるが、好ましくは、前記外側空気流路の入口側に設ける。出口側に設けた場合、断面積の調整によって空気流が変動し燃焼に悪影響を与えることが考えられるが、入口側に設けることにより、この悪影響を排除できる効果がある。前記流量調整機構は、前記外側空気流路を開閉するダンパなどにより構成される。前記制御手段は、前記調整手段を高燃焼時および中燃焼時開状態とし、低燃焼時閉(絞り)状態とするように制御する。
Specifically, the flow rate control means is configured to hold the flow velocity by reducing (including blocking) the air flow rate to the outer flow path when the fuel injection amount is reduced, and more specifically, The cross-sectional area of the air flow path (cross-sectional area crossing the air flow), that is, the total cross-sectional area of the cross-sectional area of the internal air flow path and the cross-sectional area of the external air flow path is narrowed down to the external air flow path. And a control means for controlling the flow rate adjusting mechanism when the fuel ejection amount is reduced. The flow rate adjusting mechanism can be provided on the outlet side of the outer air flow path, but is preferably provided on the inlet side of the outer air flow path. When it is provided on the outlet side, it can be considered that the air flow fluctuates due to the adjustment of the cross-sectional area and adversely affects the combustion. The flow rate adjusting mechanism includes a damper that opens and closes the outer air flow path. The control means controls the adjusting means to be in an open state at the time of high combustion and an intermediate combustion, and to be in a closed (throttle) state at the time of low combustion.
以上の実施の形態において、高燃焼時、前記一次空気流路,前記二次空気流路および前記外側空気流路を通して燃焼用空気が供給され、この燃焼用空気と前記第一ノズル,第二ノズルおよび前記第三ノズルから噴霧される燃料とが混合して燃焼が行われ、大きい火炎が形成される。また、中燃焼時も、前記一次空気流路,前記二次空気流路および前記外側空気流路を通して燃焼用空気が供給され、この燃焼用空気と前記第一ノズルおよび前記第二ノズルから噴霧される燃料とが混合して燃焼が行われ、中間の大きさの火炎が形成される。 In the above embodiment, during high combustion, combustion air is supplied through the primary air passage, the secondary air passage, and the outer air passage. The combustion air, the first nozzle, and the second nozzle The fuel sprayed from the third nozzle is mixed and burned to form a large flame. Also, during the middle combustion, combustion air is supplied through the primary air flow path, the secondary air flow path, and the outer air flow path, and sprayed from the combustion air and the first nozzle and the second nozzle. Combustion is performed by mixing with the fuel to form an intermediate size flame.
この高燃焼および中燃焼において、前記第一ノズル〜前記第三ノズルから噴出される燃料へ供給される空気は、前記一次空気流路からの一次空気と前記二次空気流路からの二次空気と前記外側空気流路からの三次空気とに分けて供給され、前記二次空気流路からは複数に分割された空気流が形成されるので、分割火炎燃焼が行われ、NOx値を低いものとすることができる。 In this high combustion and medium combustion, the air supplied to the fuel ejected from the first nozzle to the third nozzle is the primary air from the primary air flow path and the secondary air from the secondary air flow path. And the tertiary air from the outer air flow path, and a plurality of divided air flows are formed from the secondary air flow path, so that divided flame combustion is performed and the NOx value is low It can be.
そして、低燃焼時、前記外側空気流路が閉鎖されるので、前記一次空気流路および前記二次空気流路を通して燃焼用空気が供給され、この燃焼用空気と前記第一ノズルから噴霧される燃料とが混合して燃焼が行われ、小さい火炎が形成される。この低燃焼時、前記一次空気流路において前記第一ノズル周囲を流れる空気の流速は、前記外側空気流路を絞ることにより、適正値に保持されるので、流速低下による不安定燃焼を抑えることができる。しかも、前記第一ノズルから噴出される燃料へ供給される空気は、前記一次空気流路からの一次空気と前記二次空気流路からの二次空気とに分けて供給され、前記二次空気流路からは複数に分割された空気流が形成されるので、低燃焼においても分割火炎燃焼が行われて、NOx値を低いものとすることができる。
Then, the low combustion state, since the outer air passage is closed, the combustion air is supplied through the primary air passage and the secondary air flow path, it is whether we sprayed the this combustion air first nozzle The fuel is mixed and burned to form a small flame. During this low combustion, the flow velocity of the air flowing around the first nozzle in the primary air flow path is maintained at an appropriate value by restricting the outer air flow path, so that unstable combustion due to a decrease in flow speed is suppressed. Can do. In addition, the air supplied to the fuel ejected from the first nozzle is divided into primary air from the primary air flow path and secondary air from the secondary air flow path, and is supplied to the secondary air. Since a plurality of divided air flows are formed from the flow path, the divided flame combustion is performed even in the low combustion, and the NOx value can be lowered.
以下、この発明の具体的な実施例を、油を燃料とする4位置燃焼(制御)のバーナについて、図1〜図6に基づいて詳細に説明する。ここで、図1は、同実施例の図2のI−I線の縦断面の説明図であり、図2は、同実施例の底面の説明図であり、図3は、図2のIII−III線断面の説明図であり、図4は、燃焼量と負荷,使用バーナおよび使用する空気流路の関係を説明する図であり、図5は、低燃焼時の火炎形成状態の説明図であり、図6は、高燃焼時の火炎形成状態の説明図である。 Hereinafter, a specific embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 1 to 6 for a four-position combustion (control) burner using oil as fuel. Here, FIG. 1 is an explanatory view of a longitudinal section taken along the line II of FIG. 2 of the same embodiment, FIG. 2 is an explanatory view of the bottom surface of the same embodiment, and FIG. FIG. 4 is a diagram for explaining the relationship between the combustion amount, the load, the burner used, and the air flow path used, and FIG. 5 is a diagram illustrating the flame formation state during low combustion. FIG. 6 is an explanatory diagram of a flame formation state during high combustion.
この実施例のバーナは、油燃料を噴霧するノズル1と、燃焼量の増減に対して空気比がほぼ一定となるように、インバータ制御により燃焼用空気量を調整可能な送風機2と、この送風機2からの燃焼用空気を前記ノズル1から噴出される噴霧燃料へ導く空気流路3と、前記ノズル1からの燃料噴出量の低減に応じて前記送風機2からの燃焼用空気量を低減するとき、前記ノズル1周囲の燃焼用空気の流速を所定の適正値に保持する第一流量調整機構4と、燃焼量を4位置制御すると共に、前記第一流量調整機構4を制御して燃焼用空気量および前記ノズル1の周囲の流速を所定範囲に保持する制御器5を主要部として備える。
The burner of this embodiment includes a
この実施例の4位置は、図4に示すように、高燃焼を100%の燃焼量(負荷)とした場合、中燃焼を50%の燃焼量とし、低燃焼を10%の燃焼量としている。 As shown in FIG. 4, when the high combustion is set to 100% combustion amount (load), the four positions of this embodiment are set to 50% combustion amount and low combustion to 10% combustion amount. .
まず、前記ノズル1を含む燃料系の構成について説明する。前記ノズル1は、低燃焼時に噴霧する第一ノズル6,第二ノズル7および第三ノズル8からなる。前記第一ノズル6は、低燃焼時の10%に対応する燃料を噴出し、前記第二ノズル7は、中燃焼時および高燃焼時の50%のうちの40%の燃焼量に対応する燃料を噴出し、前記第三ノズル8は、高燃焼時の100%のうちの50%の燃料を噴出するように構成される。
First, the configuration of the fuel system including the
前記第一ノズル6,前記第二ノズル7および前記第三ノズル8は、それぞれ配管(符号省略)に設けた第一電磁弁9,第二電磁弁10,第三電磁弁11を介して、燃料ポンプ12に接続されている。
The
前記空気流路3は、前記第一ノズル6周囲に形成される一次空気流路14と、この一次空気流路14の外側に同心(中心線を同じにする)状に形成される二次空気流路15と、この二次空気流路15の外側に前記一次空気流路14と同心状形成される三次空気流路としての外側空気流路16とから構成される。前記一次空気流路14および前記二次空気流路15とで、この発明の内側空気流路13を構成する。
The air flow path 3 includes a primary
これら一次空気流路14,二次空気流路15および外側空気流路16は、前記ノズル1を包囲する第一筒状体17と、この第一筒状体17の外側に配置される第二筒状体18と、この第二筒状体18の外側に配置される第三筒状体19とにより下流側部分が形成されている。すなわち、前記第一筒状体17の内側を前記一次空気流路14の下流側部分とし、前記第一筒状体17および前記第二筒状体18の間の環状流路を前記二次空気流路15の下流側部分とし、前記第二筒状体18および前記第三筒状体19の間の環状流路を前記外側空気流路16の下流側部分としている。
The primary
前記第三筒状体19は、その上流側部を包囲する第一ダクト20および前記第一流量調整機構4を備える第二ダクト21を介して前記送風機2と接続され、前記第二筒状体18の上流(入口)側端部は、第二流量調整機構22を備える第三ダクト23を介して送風機2と接続されている。こうした構成により、前記第一流量調整機構4を遮断状態とすると、前記外側空気流路16における空気流が遮断され、前記送風機2からの空気は、前記一次空気流路14および前記二次空気流路15のみを流れる。前記第一流量調整機構4を開放状態とすると、前記外側空気流路16における空気流が形成され、前記送風機2からの空気は、前記一次空気流路14,前記二次空気流路15および外側空気流路16を並列的に流れる。
The third
そして、前記第一筒状体17は、その上流側端を閉止板24により閉止し、この閉止板24のやや下流側の周面に周方向へ互いに間隔を存して多数の第一開口25,25,…を形成し、下流側端部に一次空気と噴霧との混合気の旋回流を形成するための遮蔽板26を設けている。この遮蔽板26には、図2に示すように、その中央部に前記ノズル1の先端の噴霧口が望む噴霧孔27を形成すると共に、この噴霧孔27から放射状に複数の第一空気孔28,28,…を形成し、この各空気孔28に切り起こし片(図示省略)を傾斜して向けることにより、下流側において前記旋回流を形成するように構成している。
The first
また、この遮蔽板26は、前記第一筒状体17の下流側端から所定距離後退させた位置に設けている。これにより、この遮蔽板26から前記第一筒状体17の先端までの空間29を混合気の循環領域としている。
The shielding
また、前記二次空気流路15の先端において前記第一筒状体17および前記第二筒状体18間に、分割空気流を形成するための環状の第一分割板31を設けている。この第一分割板31には、周方向へ互いに所定間隔を存して複数の切り欠き状の第二空気孔32,32,…を形成し、二次空気の分割流を形成するように構成している。
Further, an annular first divided
さらに、前記外側空気流路16の先端の前記第二筒状体18および前記第三筒状体19間に、分割空気流を形成するための環状の第二分割板33を設けている。この第二分割板33にも、周方向へ互いに所定間隔を存して複数の切り欠き状の第三空気孔34を形成し、三次空気の分割流を形成するように構成している。
Further, an annular second divided
以上の前記空気流路の構成において、前記第一ノズル6を前記一次空気流路14の中心線上に配置し、前記第二ノズル7および前記第三ノズル8を同中心線上から外れて前記第一ノズル6を挟んでほぼ一直線上に配置している。
In the configuration of the air flow path described above, the
つぎに、前記第一流量調整機構4および前記第二流量調整機構22について説明する。この第一流量調整機構4は、前記外側空気流路16の空気流量を絞る機能を有している。そして、この第一流量調整機構4は、前記外側空気流路16の入口側に位置する第二ダクト21に設けられ、この第二ダクト21の流路を開閉する第一開閉板(ダンパ)35およびこの第一開閉板35を回動して開度調整を行う第一モータ36から構成される。
Next, the first flow rate adjusting mechanism 4 and the second flow
こうした構成により、前記第一開閉板35を遮断状態とすると、前記外側空気流路16における空気流が遮断され、前記送風機2からの空気は、前記一次空気流路14および前記二次空気流路15のみを流れる。前記第一開閉板35を開放状態とすると、前記外側空気流路16における空気流が形成され、前記送風機2からの空気は、前記一次空気流路14,前記二次空気流路15および外側空気流路16を並列的に流れる。
With such a configuration, when the first opening /
前記第二流量調整機構22は、高燃焼時および中燃焼時は、前記一次空気流路14および前記二次空気流路15を流れる空気流量と、前記外側空気流路16を流れる空気流量との比率を調整する機能を有する。この第二流量調整機構22は、前記一次空気流路14および前記二次空気流路15の入口側に位置する第三ダクト23に設けられ、この第三ダクト23の流路を開閉する第二開閉板37およびこの第二開閉板37を回動して開度調整を行う第二モータ38から構成される。
The second flow
また、前記制御器5は、ボイラの負荷を検出する負荷検出器39などからの信号を入力して、前記第一電磁弁〜第三電磁弁9,10,11,前記燃料ポンプ12,前記送風機2,前記第一モータ36および前記第二モータ38を予め記憶された処理手順に従い制御する。
Further, the controller 5 receives a signal from a
以上の如く構成される実施例の作用を説明する。高燃焼時、前記制御器5は、前記第一電磁弁〜第三電磁弁9,10,11を開くと共に、前記燃料ポンプ12を駆動し、前記第一ノズル〜第三ノズル6,7,8から燃料を噴霧する。また、前記送風機2を駆動すると共に、前記第一モータ36および前記第二モータ38を制御して前記第一開閉板35および前記第二開閉板37の開度を調節する。この開度は、前記第二ダクト21を流れる空気量と前記第三ダクト23を流れる空気量との比が、一例として約9対1の割合となるように調整する。
The operation of the embodiment configured as described above will be described. During high combustion, the controller 5 opens the first to
これにより、前記送風機2から供給される燃焼用空気量のうち約1割が前記一次空気流路14および前記二次空気流路15を通して前記ノズル1周囲へ供給され、残りの約9割が前記外側空気流路16を通して前記ノズル1周囲へ供給される。この燃焼用空気と前記第一ノズル6,第二ノズル7および前記第三ノズル8から噴霧される燃料とがこれらノズ
ルの下流側において混合し、着火手段(図示省略)により着火されて、燃焼が行われ、図6に示すような比較的大きい火炎40が形成される。
Thereby, about 10% of the combustion air amount supplied from the blower 2 is supplied to the periphery of the
この高燃焼時、前記外側空気流路16からの燃焼用空気が前記第二分割板33により、分割されて火炎に供給されるので、分割火炎燃焼となり、生成NOx値が低く保たれる。また、前記一次空気流路14および前記二次空気流路15へ供給する空気量を多くして、流速を早めることにより、図6に示すように前記遮蔽板26から離間してその下流側において保炎させている(空間保炎)。
At the time of this high combustion, the combustion air from the outer
中燃焼時は、燃焼量が高燃焼時の半分になるだけで、高燃焼時と同様に燃焼が行われる。高燃焼時と異なる点を中心に説明する。前記第一電磁弁9および第二電磁弁10を開き、燃料噴霧量を高燃焼の半分とし、前記送風機2による送風空気量を高燃焼時の半分とする。前記第一開閉板35および前記第二開閉板37の開度は、高燃焼時と同様に、内側空気流路13を流れる空気量と前記外側空気流路16を流れる空気量との比が約1:9となるように構成している。この高中燃焼時、前記第一筒状体17の中心に位置する前記第一ノズル6からも燃料が噴射されるので、安定した火炎を形成することができる。
At the time of middle combustion, combustion is performed just as at the time of high combustion, with the amount of combustion only being half that of high combustion. The explanation will focus on the points that differ from those during high combustion. The first solenoid valve 9 and the
中燃焼時の形成火炎は、図6の火炎より小さい高燃焼と低燃焼の中間の大きさで、前記一次空気流路14の流速が高燃焼時より低下する結果、空間保炎される位置が高燃焼時よりも上流側へ移動する。この中燃焼時も、前記第一筒状体17の中心に位置する前記第一ノズル6からも燃料が噴射されるので、安定した火炎を形成することができる。
The formation flame at the time of the middle combustion is intermediate between the high combustion and the low combustion smaller than the flame of FIG. 6, and as a result of the flow velocity of the primary
つぎに、低燃焼時について説明する。前記制御器5は、前記第一電磁弁9のみを開き、前記第一ノズル6から燃料を噴霧する。また、前記送風機2による送風量を高燃焼時の約1割とすると共に、前記第一モータ36を制御して前記第一開閉板35を閉位置とし、前記第二モータ38を制御して前記第二開閉板37を全開状態とする。
Next, the low combustion time will be described. The controller 5 opens only the first electromagnetic valve 9 and sprays fuel from the
これにより、前記燃焼用空気が前記一次空気流路14および前記二次空気流路15を通して供給されるので、前記第一開閉板35を閉じない場合と比較して、前記ノズル周囲の空気流速の低下を抑えることができる。この実施例では、前記第一筒状体17における流速を一例として23m/sec程度としている。因みに、高燃焼時および中燃焼時の前記第一筒状体17における流速は、一例としてそれぞれ40m/sec,20m/sec程度である。
Thereby, since the combustion air is supplied through the primary
この結果、前記外側空気流路16が閉鎖されるので、前記一次空気流路14および前記二次空気流路15を通して燃焼用空気が供給され、この燃焼用空気と前記第一ノズル6から噴霧される燃料とが混合して燃焼が行われ、図5に示すような小さい火炎40が形成される。また、前記のように、前記外側空気流路16の閉鎖により、流速低下が抑えられるので、燃焼不良が防止される。また、前記第一ノズル6から噴出される燃料へ供給される空気は、前記一次空気流路14からの一次空気と前記二次空気流路15からの二次空気とに分けて供給されると共に、前記二次空気流路15からは複数に分割された空気流が形成されるので、低燃焼においても分割火炎燃焼が行われ、NOx値を低いものとすることができる。
As a result, the outer
さらに、前記第一筒状体17の流速を高い値に保持することにより、前記遮蔽板26による旋回流が強められる。そして、前記遮蔽板26の下流側に前記第一筒状体17の下端部と同遮蔽板26とで囲まれる下端開放の空間29において混合気の循環流が形成される。これらの作用により、図5に示すように前記遮蔽板26によって保炎された形状の火炎が形成され、失火の少ない火炎を形成することができる。
Further, by maintaining the flow velocity of the first
この発明は、前記実施例に限定されるものではなく、前記第一流量調整機構4を前記第三筒状体19に設け、低燃焼時前記外側空気流路16を遮断するように構成することができる。この場合、この第一流量制御機構4は、前記内側空気流路13の断面積と前記外側空気流路16の断面積との合計の断面積を減少させているということもできる。前記断面積とは、燃焼用空気の流れを横断する方向における流路断面積である。
The present invention is not limited to the embodiment described above, and the first flow rate adjusting mechanism 4 is provided in the third
1 ノズル
2 送風機
3 空気流路
4 第一流量調整機構
5 制御器
6 第一ノズル
7 第二ノズル
8 第三ノズル
13 内側空気流路
14 一次空気流路
15 二次空気流路
16 外側空気流路
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記ノズル1からの燃料噴出量の低減に応じて、前記送風手段2から供給する燃焼用空気流量を低減する燃焼量低減時、前記ノズル1周囲の燃焼用空気の流速低下を抑える流量制御手段4を備えており、
前記ノズル1が、複数のノズル6,7,8から構成され、燃料を噴出するノズルの数を減少することで、燃料噴出量を低減するものであり、
燃料噴出量低減時に噴出するノズル6が前記空気流路3の中心に配置され、他のノズル7,8がこの中心から外れた位置に配置される
ことを特徴とするバーナ。 A burner comprising a nozzle 1 for ejecting fuel, a blowing means 2 for combustion air, and an air flow path 3 for supplying combustion air to fuel from the nozzle 1,
The flow rate control means 4 that suppresses the decrease in the flow rate of the combustion air around the nozzle 1 when the combustion amount is reduced to reduce the flow rate of the combustion air supplied from the blower means 2 in accordance with the reduction in the fuel ejection amount from the nozzle 1. equipped with a,
The nozzle 1 is composed of a plurality of nozzles 6, 7, and 8, and reduces the number of nozzles that eject fuel, thereby reducing the fuel ejection amount,
The burner characterized in that the nozzle 6 ejected when the fuel ejection amount is reduced is disposed at the center of the air flow path 3, and the other nozzles 7, 8 are disposed at positions deviated from the center .
ことを特徴とする請求項1に記載のバーナ。 The air flow path 3 includes an inner air flow path 13 formed around the nozzle 1 and an outer air flow path 16 formed outside the inner air flow path 13. 2. The burner according to claim 1, wherein when the combustion amount is reduced, a reduction in flow velocity is suppressed by restricting an air flow rate to the outer air flow path 16.
ことを特徴とする請求項2に記載のバーナ。 The inner air flow path 13 is composed of a primary air flow path 14 formed around the nozzle 1 and a secondary air flow path 15 formed outside the primary air flow path 14. The burner according to claim 2.
ことを特徴とする請求項2または請求項3に記載のバーナ。 The burner according to claim 2 or 3, wherein the flow rate control means (4) restricts the air flow rate on the inlet side of the outer air flow path (16).
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