JP5515733B2

JP5515733B2 - ボイラ

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Publication number: JP5515733B2
Application number: JP2009293946A
Authority: JP
Inventors: 泰輔秋山; 隆史森松; 智浩大久保
Original assignee: Miura Co Ltd
Current assignee: Miura Co Ltd
Priority date: 2009-12-25
Filing date: 2009-12-25
Publication date: 2014-06-11
Anticipated expiration: 2029-12-25
Also published as: JP2011133180A

Description

本発明は、燃料を燃焼させて得た熱を水に伝え、水蒸気や温水に換える熱源機器であるボイラに関し、特に、ＮＯｘ等の有害物質の発生を抑えたボイラに関する。

燃焼によって発生するＮＯｘ（窒素酸化物）は、光化学スモッグや酸性雨などを引き起こす大気汚染の原因となる有害物質であるため、法律等による排出規制も年々厳しくなっている。

燃焼時に発生するＮＯｘとしては、フューエルＮＯｘ、プロンプトＮＯｘ及びサーマルＮＯｘがある。サーマルＮＯｘは、燃焼用空気中の窒素分子成分が、高温雰囲気中で酸化されることによって発生するものであり、温度依存性が高く、燃焼温度が高くなるにつれて生成量は急激に増大する。

また、サーマルＮＯｘは、燃焼ガス中に窒素分子成分が存在する場合には必ず発生し、排出されるＮＯｘの大部分をサーマルＮＯｘが占めるため、数多くの低減方法が従来から提案されている。従来のサーマルＮＯｘ低減方法としては、多段燃焼法、排気ガス再循環法、希薄燃焼法などが提案されている。

このうち、排気ガス再循環法には、強制排気ガス再循環法と自己排気ガス再循環法があり、下記特許文献１には、自己排気ガス再循環法を採用したバーナが開示されている。特許文献１においては、バーナの構造等に工夫を加えることで燃焼用空気の噴流に周囲の気体を吸引させ、燃焼用空気流及び燃料流に循環された排気ガスを混合させることで、火炎温度や酸素濃度を低下させてＮＯｘの発生を低減させている。

また、さらなる低ＮＯｘ化を実現するために、下記特許文献２に開示された構造のボイラが提供されている。特許文献２によれば、予混合ガスバーナを備えたボイラにおいて、予混合ガスバーナよりも下流側に燃料ガスを供給するガス供給部を設けて多段的に燃料を供給することで、予混合ガスバーナ（一段目）における高空気比燃焼による低ＮＯｘ化や、下流側ガス供給部（二段目）における適切なガス温度帯への燃料供給による低ＮＯｘ化を実現できる。

特開２００１−２５４９１３号公報特開２００６−２２０３７３号公報

ところで、近年、環境意識の高まりにより、燃焼装置に対するＮＯｘ規制は年々厳しくなっており、さらなる低ＮＯｘ燃焼の実現が望まれている。また、一酸化炭素（ＣＯ）等、その他の有害物質に対する低減要求も強くなっている。

本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、多段で燃料を供給するボイラにおいて、低ＮＯｘや低ＣＯを実現可能なボイラを提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明に係るボイラは、缶体と、流体燃料を前記缶体内に噴出するバーナと、前記缶体内に設置された多数の水管からなる水管群と、を備え、前記流体燃料を燃焼させて前記水管を加熱するボイラにおいて、前記バーナから下流側に所定の間隔を隔てた位置において前記缶体内に流体燃料を噴出する第二燃料供給部材であって、前記水管群の外側の列近傍に流体燃料を供給する側面供給部材と、前記水管群の中央の列近傍に流体燃料を噴出する中央供給部材とを有する第二燃料供給部材をさらに備えることを特徴とする。

本発明によれば、多段で燃料を供給するボイラにおいて、ＮＯｘやＣＯ等の有害物質をより低減させることができる。

図１は、本発明の実施形態に係るボイラの構成を概略的に示す断面図である。図２は、図１のＡ−Ａ線による断面図である。図３は、本実施形態に係るエゼクタの断面図である。図４は、本実施形態に係るボイラにおける燃焼試験の結果を示す図である。図５は、本実施形態の変形例１に係るボイラの構成を概略的に示す断面図である。図６は、図５のＢ−Ｂ線による断面図である。図７は、本実施形態の変形例１に係るバーナからの距離と燃焼温度との関係を示す図である。図８は、本実施形態の変形例１に係る各燃焼モードにおけるバーナからの距離と燃焼温度との関係を詳細に示す図である。図９は、本実施形態の変形例２に係る側面供給部材の構成を示す図である。図１０は、本実施形態の変形例３に係る中央供給部材の構成を示す図である。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態に係るボイラについて説明する。図１は、本実施形態に係るボイラの構成を概略的に示す断面図である。図２は、図１のＡ−Ａ線による断面図である。図１及び図２に示すように、ボイラ１は、角型多管式貫流ボイラであり、角型の缶体２、送風機５、ダクト６、バーナ７、排気筒９、燃料供給ライン２０、排ガス再循環経路３８、制御器５０を備えている。

缶体２は、上部ヘッダー３、下部ヘッダー４、上下方向に延在して設置された上部ヘッダー３及び下部ヘッダー４を連結する多数の水管１１，１２，１３からなる水管群１０、隣接する外側水管１１を連結する連結壁１４を備えている。図２に示すように、複数の水管１１〜１３は、燃焼ガスが流れる流動方向（缶体２の長手方向）において、両側端に縦列する外側水管１１と、真ん中に縦列する中央水管１３と、外側水管１１と中央水管１３との間に縦列する中間水管１２とに分類される。外側水管１１、連結壁１４、上下ヘッダー３，４で囲まれた空間が、直方体形状のガス流動空間を形成する。

燃料供給ライン２０は、第一燃料供給ライン２１と第二燃料供給ライン２５とを備えており、第一燃料供給ライン２１には燃料調整弁２２と第一燃料ノズル２３とが設けられている。なお、本実施形態では、燃料供給ライン２０に供給される燃料ガスは、缶体２内の燃焼温度が1,150℃以下となるように、所定量ずつ第一燃料供給ライン２１及び第二燃料供給ライン２５に供給される。

第一燃料ノズル２３は、ダクト６の流路内に燃料ガスを噴出し、送風機５から供給される燃焼用空気と混合させる。燃料ガスと燃焼用空気との混合ガスは、一段目の燃料供給部材としてのバーナ７から缶体２内に噴出して燃焼し、水管１１〜１３を加熱する。

第二燃料供給ライン２５には、燃料調整弁２６、エゼクタ２７、二段目の燃料供給部材としての第二燃料供給部材３０が設けられている。エゼクタ２７は、入力側が第二燃料供給ライン２５と排ガス再循環経路３８に接続され、出力側が第二燃料供給部材３０に接続されている。図３に、エゼクタ２７の断面図を示すが、駆動流体として高圧の燃料ガスをエゼクタ２７内に噴射させることで、排ガス再循環経路３８から排ガスを吸引し、ディフューザーの前半部分で燃料ガスと排ガスとが混合される。

この混合ガスが、エゼクタ２７の吐出口から吐出され、第二燃料供給部材３０へと供給される。このように、駆動流体として燃料ガスを利用するエゼクタ２７を設置することで、排ガスを再循環させるための専用の駆動源（送風機等）を設けることなく、排ガス再循環経路３８を介した排ガスの再循環が可能となる。なお、一般的にエレメント（フィルター）が設置されるバーナ７の吐出部と比較して、第二燃料供給部材３０の吐出口は、口径を大きく取ることができる（例えば、φ4mm程度）ので、排ガスを再循環させたとしても目詰まり等の不具合が発生することもない。

第二燃料供給部材３０は、水管群１０の両外側水管１１の列近傍に燃料ガスを供給する管状の側面供給部材３１，３２，３３を備えている図２に示すように、バーナ７側から二番目の外側水管１１と三番目の外側水管１１との間において、両側からガス流動空間に吐出口を向けて配置されるのが第一側面供給部材３１であり、同じく三番目の外側水管１１と四番目の外側水管１１との間に配置されるのが第二側面供給部材３２である。また、同じく四番目の外側水管１１と五番目の外側水管１１との間に配置されるのが第三側面供給部材３３である。

これら側面供給部材３１〜３３は、それぞれ水管群１０の両側において、上下方向に多数の吐出管が一列に設置されており、複数の吐出口から缶内へ向けて燃料ガスが供給される。

また、第二燃料供給部材３０には、三つの側面供給部材３１〜３３に選択的に燃料ガスを供給可能なように、供給切替弁３５〜３７が設置されている。第一側面供給部材３１に供給切替弁３５、第二側面供給部材３２に供給切替弁３６、第三側面供給部材３３に供給切替弁３７が設置されており、制御器５０の制御器により、供給切替弁３５〜３７を選択的に開閉することで、選択的な燃料供給が可能となる。なお、本実施形態において、選択的に供給可能であるとは、全ての供給切替弁３５〜３７を開いて、全ての供給部材３１〜３３に燃料ガスを供給する場合も含む。

また、供給切替弁３５は、第一側面供給部材３１を構成する全ての吐出管にそれぞれ独立して設置され、供給切替弁３６は、第二側面供給部材３２を構成する全ての吐出管にそれぞれ独立して設置され、供給切替弁３７は、第三側面供給部材３３を構成する全ての吐出管にそれぞれ独立して設置されており、制御器５０の制御により各供給部材３１，３２，３３において選択的に吐出管に燃料を供給可能である。したがって、例えば、設置環境等に応じて、各供給部材３１，３２，３３における燃料供給間隔を任意に変更することも可能である。

缶体２内での燃焼によって生じた排ガスは、排気筒９からボイラ外へ排出されるが、上述したように、その一部は排ガス再循環経路３８を通って、エゼクタ２７において燃料ガスと混合され、缶体２内へと再循環される。排ガス再循環経路３８には、再循環調整弁３９が設置されている。制御器５０は、燃料調整弁２２，２６、供給切替弁３５，３６，３７及び再循環調整弁３９に接続されており、これらの弁の開閉を制御する。

以上、ボイラ１の構成について詳細に説明したが、続いて、ボイラ１による効果検証燃焼試験の結果について説明する。図４は、第一実施形態のボイラにおける燃焼試験の結果を示す図であり、縦軸が排ガス中のＮＯｘ濃度［ppm］（左側）及びＣＯ濃度［ppm］（右側）を示し、横軸が排ガス中のＯ_２濃度［%］を示している。このＯ_２濃度は、送風機５から供給される燃焼用空気に混合させる燃料ガスの量を調節することで、変えることができる。

図４において、実線は、一段目の燃料供給部材（第一燃料供給ライン２１）からのみ燃料ガスを3,000kg/hの燃料消費で供給した場合（一段燃焼）のグラフを示し、点線は、一段目の燃料供給部材と、第二燃料供給部材３０の第一側面供給部材３１とから、燃料ガスをそれぞれ2,850kg/h、150kg/hの燃料消費で供給した場合（二段燃焼Ａ）のグラフを示し、一点鎖線は、一段目の燃料供給部材と、第二燃料供給部材３０の全ての側面供給部材３１，３２，３３とから、燃料ガスをそれぞれ2,850kg/h、50kg/h、50kg/h、50kg/hの燃料消費で供給した場合（二段燃焼Ｂ）のグラフを示している。

また、図４において、丸付き実線、丸付き点線及び丸付き一点鎖線が、ＮＯｘ濃度とＯ_２濃度との関係を示し、三角付き実線、三角付き点線及び三角付き一点鎖線が、ＣＯ濃度とＯ_２濃度との関係を示している。

図４に示すように、一段目の燃料供給部材からのみ燃料ガスを供給する一段燃焼と比較して、二段目からも燃料ガスを供給する二段燃焼Ａ，Ｂのグラフの方が、傾きが小さくなっており、ＮＯｘ濃度を抑えることができている。また、第二燃料供給部材３０の全ての側面供給部材３１〜３３から燃料を供給する二段燃焼Ｂのほうが、第二燃料供給部材の第一側面供給部材３１からのみ燃料を供給する二段燃焼ＡよりもＮＯｘ濃度をより抑えることができている。

このように、二段燃焼を行う本実施形態に係るボイラ１によれば、二段燃焼を行うことで、ＮＯｘの発生を抑えることができると共に、二段目をさらに燃焼ガスの流動方向において多段化する複数の供給部材を備えることで、さらにＮＯｘの発生を大きく抑えることができる。

本実施形態では、排ガスと燃料ガスとの混合ガスを二段目に供給しているため、低Ｏ₂燃焼により燃料の酸化反応を緩慢にさせて燃焼温度を低下させることもできる。

また、本実施形態によれば、従来のバーナのみから全ての燃料ガスを噴出するボイラと比較して、バーナ７から噴出される燃料ガスが減少し、空気比が上がるので、燃焼時の火炎温度が下がる。一般に、燃焼時の火炎温度が下がるにつれて、ＮＯｘの発生量も低減するので、本実施形態によれば、ＮＯｘの発生を抑制することができる。

続いて、本実施形態の変形例１に係るボイラ６０について詳細に説明する。図５は、本実施形態の変形例１に係るボイラの構成を概略的に示す断面図である。図６は、図５のＢ−Ｂ線による断面図である。本変形例１のボイラ６０は、上記実施形態に係るボイラ１の第三側面供給部材３３の代わりに、中央供給部材３４を設置したことと、第一側面供給部材３１の吐出管の数を増やしたことを特徴としており、その他の構成は上記実施形態と同様である。よって、同様の構成には同じ番号を付し説明を省略する。

本変形例１に係る第二燃料供給部材３０は、水管群１０の両外側水管１１の列近傍に燃料ガスを供給する管状の側面供給部材３１，３２と、水管群１０の中央水管１３の列近傍に両側から燃料ガスを供給する管状の中央供給部材３４とを備えている。ここで、上流側の第一側面供給部材３１の吐出管の数は、下流側の第二側面供給部材３２の吐出管の数の二倍であり、図５に示すように、第一側面供給部材３１の吐出管の設置間隔は、第二側面供給部材３２の半分の間隔となっている。これらの設置間隔は、各吐出口近傍に形成される火炎が互いに干渉しないような間隔を確保している。

中央供給部材３４は、バーナ７側から四番目の外側水管１１と五番目の外側水管１１との間において両側から連結壁１４を貫通し、その後上流側（バーナ側）へと曲げられ、斜め上流方向に吐出口を向けて配置されており、両側とも上下方向に多数の吐出管が一列に設置されている。中央供給部材３４の吐出管の数及び設置間隔は、上記側面供給部材３１，３２と同じである。

また、中央供給部材３４の吐出口は、中間水管１２と中央水管１３との間の隙間に位置している。このように、中間水管１２と中央水管１３との狭い間隙に燃料ガスを吐出すれば、缶体２内を上流のバーナ７側から下流の排気側へと流れてこの間隙を通過する燃焼ガスとよく混合させることができ、均一化された良好な燃焼を実現することができる。

また、第二燃料供給部材３０には、二つの側面供給部材３１，３２及び中央供給部材３４に選択的に燃料ガスを供給可能なように、供給切替弁３５〜３７が設置されている。第一側面供給部材３１に供給切替弁３５、第二側面供給部材３２に供給切替弁３６、中央供給部材３４に供給切替弁３７が設置されており、制御器５０の制御器により、供給切替弁３５〜３７を選択的に開閉することで、選択的な燃料供給が可能となる。

また、供給切替弁３５は、第一側面供給部材３１を構成する全ての吐出管にそれぞれ独立して設置され、供給切替弁３６は、第二側面供給部材３２を構成する全ての吐出管にそれぞれ独立して設置され、供給切替弁３７は、中央供給部材３４を構成する全ての吐出管にそれぞれ独立して設置されており、制御器５０の制御により各供給部材３１，３２，３４において選択的に吐出管に燃料を供給可能である。したがって、例えば、設置環境等に応じて、各供給部材３１，３２，３４における燃料供給間隔を任意に変更することも可能である。

以上、本変形例に係るボイラ６０の構成について詳細に説明したが、続いて、各燃焼モードにおける第二燃料供給部材３０の燃料供給態様について説明する。ここで、本変形例に係るボイラ６０は、燃焼量を、高燃焼、中燃焼、低燃焼の三つの燃焼モードで制御するよう構成されており、高燃焼時の出力（給蒸量）を１００％とすると、中燃焼時の出力が５０％、低燃焼時の出力が２０％に設定されている。なお、以下に説明する燃料供給態様は、制御器５０による供給切替弁３５〜３７の開閉制御等によって実現される。

まず、低燃焼モードでは、供給切替弁３５を開いて、供給切替弁３６，３７を閉じることで、第一側面供給部材３１からのみ二段目の燃料ガスが供給される。これは、低燃焼時には、燃焼温度が低いため、不完全燃焼によるＣＯの発生をなるべく避けるために、燃焼温度の高い場所に二段目の燃料ガスを供給するためである。

図７は、本変形例１に係るバーナからの距離と燃焼温度との関係を示す図であり、図７（ａ）は、従来と同様のバーナ単独による燃料ガス供給の場合の一般的な関係図、図７（ｂ）は、本実施形態に係る高燃焼モードにおいて二段目にさらに燃料ガスを供給した場合の関係図を示している。また、図８は、本変形例１に係るバーナ単独による燃料ガス供給の場合のバーナからの距離と燃焼温度との関係を計算により求め、高燃焼、中燃焼、低燃焼のモード毎に詳細に示す図である。

なお、図８の縦軸は温度［℃］を示し、横軸は、バーナ７からの距離を示している。また、図８においては、実線が高燃焼モードのグラフ、点線が中燃焼モードのグラフ、一点鎖線が低燃焼モードのグラフを示している。

図７（ａ）に示すように、従来のバーナ単独による燃料供給では、バーナから所定の距離隔てた下流側に局所的な高温領域が発生し、さらに下流側に向けて徐々に温度が低下している。

そして、上流側の第一側面供給部材３１の吐出口は、ちょうどこの高温領域に面しており、燃焼温度の低い低燃焼時に二段目の燃料ガスを第一側面供給部材３１からのみ供給することで、燃焼温度の低下による燃料ガスの不完全燃焼を抑制し、低燃焼時のＣＯ発生量を抑えることができる。

また、中燃焼モードでは、供給切替弁３６を開いて、供給切替弁３５，３７を閉じることで、下流側の第二側面供給部材３２からのみ二段目の燃料ガスが供給される。また、高燃焼モードでは、供給切替弁３６，３７を開いて、供給切替弁３５を閉じることで、第二側面供給部材３２及び中央供給部材３４からのみ二段目の燃料ガスが供給される。これにより、中高燃焼モードでは、低温である燃料ガスによって高温領域の温度が低下する。

このように、中燃焼及び高燃焼時には、ちょうど高温領域に吐出口が面する第一側面供給部材３１から燃料ガスを供給しないと共に、低温である燃料ガス（混合ガス）の供給により燃焼温度を抑え、高温での燃焼によるＮＯｘの発生を防ぐことができる。

一般に、燃焼温度が1,100℃を超えるとＮＯｘの発生量が大きく増加するため、このような高温領域が発生してしまうと、ＮＯｘ低減のためには好ましくない。また、燃焼温度が850℃を下回ると、不完全燃焼によりＣＯの発生量が大きく増加するため、燃焼温度の低い領域に二段目の燃料ガスを供給するのは、ＣＯ低減のためには好ましくない。

このような点に鑑み、本実施形態では、図５の計算結果に基づき、低燃焼時、中燃焼時、高燃焼時のそれぞれの二段目の燃料供給位置が、バーナ７単独供給時の燃焼温度が950〜1,150℃である領域となるように、二段目の燃料供給部材３１，３２，３４の吐出口を適宜所定の位置に設置している。

ここで、第二燃料供給部材３０における燃料供給態様は、上記態様に限定されるものではなく、種々の態様が採用可能であることは言うまでもなく、最低限、何れかの供給部材３１、３２，３４から二段目の燃料ガスが供給されれば、燃焼の均一化や燃焼温度の低下による有害物質の低減という効果を奏することができる。

以上、本変形例１について詳細に説明したが、本変形例１においては、バーナ７に加えて、バーナ７から所定距離を隔てた下流側に第二燃料供給部材３０を設置して燃料ガスを供給しているので、燃焼による局所的な高温部の発生を抑制し、ＮＯｘの発生量を低減している。

すなわち、図７（ａ）に示すように、従来のバーナ単独による燃料供給では、バーナから所定の距離隔てた下流側に局所的な高温領域が発生するが、本変形例１では、この高温領域の近傍に二段目の燃料ガスを供給するように構成されているので、低温である燃料ガス（混合ガス）によって高温領域の温度が低下する。特に、高燃焼時に中央供給部材３４から缶内の中央付近にも燃料ガスを供給することで、全体的に均一して燃焼温度が低下する（図７（ｂ）参照）。但し、同図に示すように、二段目の燃料ガスが供給される場所近辺では、燃焼温度が若干上昇する。

また、二段階に燃料ガスを供給する本変形例１においては、図７（ｂ）に示すように、局所的な高温領域の発生を防いで缶体２内の温度をより均一化することができるため、ＮＯｘの発生を大幅に低減させることができる。また、複数の領域に燃料ガスを吐出供給して、缶体２内での燃焼を緩慢で満遍なく行わせることで、不完全燃焼を防ぎ、一酸化炭素（ＣＯ）の発生も抑えることができる。

以上、変形例１を含めて本実施形態について詳細に説明したが、続いて、本実施形態の変形例２について説明する。本変形例２は、上記実施形態の第二燃料供給部材３０の側面供給部材３１〜３３の変形例を示すものであり、その他の構成は上記実施形態と同様である。図９は、変形例２に係る側面供給部材の構成を示す図であり、図９（ａ）が正面図、図９（ｂ）がその断面図を示している。

図９に示すように、変形例１に係る側面供給部材３１’は、一端がエゼクタ２７に繋がる側面供給管４２と、コの字が少し開いた垂直断面形状を有する縦長の連結壁カバー４０とを備えており、連結壁１４には、上下方向に一列に配置された複数の吐出口４１が形成されている。

連結壁１４と連結壁カバー４０によって囲まれた空間は密閉されており、側面供給管４２から供給される燃料ガスと再循環排ガスの混合ガスは、この密閉空間内に充満し、吐出口４１から缶体２内へと吐出される。図９（ｂ）において、図中下側が缶体２の内側（ガス流動空間側）であり、上記側面供給部材３１と同様に、吐出口４１から混合ガスが缶体２内へと供給される。

本変形例２によれば、上記実施形態と同様の作用効果を奏すると共に、上記実施形態のように多数の吐出管を設ける必要がなく、連結壁カバー４０を設置すると共に密閉空間を形成する連結壁１４に吐出口４１を複数形成するだけの簡単な構成で側面から燃料ガスを供給することができる。

続いて、本実施形態の変形例３について説明する。本変形例３は、上記実施形態の第二燃料供給部材３０の中央供給部材３４の変形例を示すものであり、その他の構成は上記実施形態と同様である。図１０は、変形例３に係る中央供給部材の構成を示す図であり、図１０（ａ）が左側面図（上流側から見た図）、図１０（ｂ）がその断面図を示している。

図１０に示すように、変形例３に係る中央供給部材３４’は、一端がエゼクタ２７に繋がる中央供給管４４と、垂直断面がＵ字形の縦長の中央水管カバー４５とを備えており、中央水管カバー４５には、上下方向に一列に配列された複数の吐出口４６が形成されている。

中央水管カバー４５と中央水管１３の外周壁とによって囲まれた空間は密閉されており、中央供給管４４から供給される燃料ガスと再循環排ガスの混合ガスは、燃料供給路として作用するこの密閉空間内に充満し、吐出口４６から缶体２内へと吐出される。すなわち、この燃料供給路は中央水管１３の側面上に延在して設置されていることになる。図１０に示すように、中央水管カバー４５は、中央水管１３の上流側の両側に二つ設置されており、二つの密閉空間が形成されていると共に、吐出口４６は、それぞれ上流側から45度外側方向を向いた斜め方向に向けて開けられている。したがって、吐出口４６から供給される混合ガスは、上記実施形態と同様に、中央水管１３と中間水管１２との狭い間隙に吐出されることになる。

本変形例３によれば、上記実施形態と同様の作用効果を奏すると共に、中央水管１３に沿わせて混合ガスの供給路（密閉空間）が構成されているため、この密閉空間を通過する際に混合ガス（燃料ガス）が冷却される。冷却された混合ガスが缶体２内に吐出されることで、燃焼温度を下げることができ、さらにＮＯｘの発生量を低減させることができる。

以上、変形例も含めて本発明の実施形態について説明したが、本発明の主旨を逸脱しない範囲内でさらに種々の変形が可能であることは言うまでもない。例えば、上記実施形態の第二燃料給部材の下流側に、さらに三段目の燃料供給部材である第三燃料供給部材を設置し、さらに多段化しても良い。また、本実施形態では、角型多管式貫流ボイラとしたが、角型以外の丸型等のボイラであっても良い。

また、上記実施形態では、制御器は、燃焼モードに応じて、第二燃料供給部材を構成する三つの燃料供給部材から選択的に燃料ガスを供給するように制御しているが、燃焼量に応じた選択であれば、給蒸量等、適宜、他のパラメータに基づいて制御しても良い。

また、上記実施形態では、燃料としてガスを用いる場合を例に挙げて説明したが、油等の液体燃料を用いても良く、流体燃料であれば本発明を適用することができる。また、上記実施形態では、バーナとして予混合燃焼方式のバーナを用いているが、拡散燃焼方式のバーナであっても良い。

１，６０ボイラ
２缶体
５送風機
６ダクト
７バーナ
９排気筒
１０水管群
１１外側水管
１２中間水管
１３中央水管
１４連結壁
２０燃料供給ライン
２１第一燃料供給ライン
２５第二燃料供給ライン
２７エゼクタ
３０第二燃料供給部材
３１第一側側面供給部材
３２第二側面供給部材
３３第三側面供給部材
３４中央供給部材
３５〜３７供給切替弁
３８排ガス再循環経路
５０制御器

Claims

缶体と、流体燃料を前記缶体内に噴出するバーナと、前記缶体内に設置された多数の水管からなる水管群と、を備え、前記流体燃料を燃焼させて前記水管を加熱するボイラにおいて、
前記バーナから下流側に所定の間隔を隔てた位置において前記缶体内に流体燃料を噴出する第二燃料供給部材であって、前記水管群の外側の列近傍に流体燃料を供給する側面供給部材と、前記水管群の中央の列近傍に流体燃料を噴出する中央供給部材とを有する第二燃料供給部材をさらに備えることを特徴とするボイラ。
前記側面供給部材及び前記中央供給部材は、二段燃焼の二段目を流体燃料の流動方向においてさらに多段化することを特徴とする請求項１記載のボイラ。
前記中央供給部材は、前記水管の側面上に延在して設置された燃料供給路を備えることを特徴とする請求項１又は２記載のボイラ。
前記第二燃料供給部材は、燃焼によって生じた排ガスを再循環させて前記流体燃料と混合させる排ガス再循環経路をさらに備えることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載のボイラ。
前記第二燃料供給部材は、前記排ガス再循環経路に接続され、前記流体燃料を駆動流体として前記排ガスを再循環させるエゼクタを備えていることを特徴とする請求項４記載のボイラ。
複数の燃焼モードを有する請求項１乃至５の何れか１項に記載のボイラにおいて、
各燃焼モードに応じて、前記第二燃料供給部材の前記側面供給部材及び前記中央供給部材に選択的に流体燃料を供給するように制御する制御器を備えることを特徴とするボイラ。
複数の燃焼モードを有する請求項１乃至５の何れか１項に記載のボイラにおいて、
各燃焼モードに応じて前記第二燃料供給部材の複数の供給部材に選択的に流体燃料を供給するように制御する制御器であって、各燃焼モードにおいて、前記バーナ単独による燃焼時の燃焼温度が950〜1,150℃の位置に前記第二燃料供給部材により流体燃料が噴出されるように制御する制御器を備えることを特徴とするボイラ。