JP6919439B2 - Combustion device - Google Patents

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Description

本発明は、液体燃料を燃焼室に噴霧して燃焼させる燃焼装置に関する。 The present invention relates to a combustion device that sprays liquid fuel into a combustion chamber and burns it.

従来より、燃料を噴霧する噴霧量を連続的に変化させることができる燃焼装置がある。このような燃焼装置においては、燃料を噴霧するノズルなどの噴霧部に燃料を供給する供給ラインと、供給された燃料を供給元に戻すための戻りラインとを設け、戻りラインに戻す流量を制御することにより、噴霧部からの噴霧量を連続的に変化させる燃焼装置を備えたボイラ装置がある(例えば、特許文献1参照)。 Conventionally, there is a combustion device capable of continuously changing the amount of sprayed fuel. In such a combustion device, a supply line for supplying fuel to a spraying part such as a nozzle for spraying fuel and a return line for returning the supplied fuel to the supply source are provided to control the flow rate of returning to the return line. There is a boiler device provided with a combustion device that continuously changes the amount of spray from the spray unit (see, for example, Patent Document 1).

特開2004−340465号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2004-340465

従来の燃焼装置においては、低燃焼時において戻りラインに戻す流量を増加させて噴霧部からの噴霧量を少なくすることにより、ボイラ装置のターンダウン比(TDR)を拡大させることが考えられる。しかしながら、噴霧部からの噴霧量が少ない場合には、噴霧部から燃料を噴霧させる噴霧圧力が低下してしまい、着火可能な程度に燃料を微粒化させて噴霧させることができない。その結果、着火不良等を招く虞がある。 In a conventional combustion device, it is conceivable to increase the turndown ratio (TDR) of the boiler device by increasing the flow rate returned to the return line at the time of low combustion and reducing the amount of spray from the spray section. However, when the amount of spray from the spray portion is small, the spray pressure for spraying the fuel from the spray portion decreases, and the fuel cannot be atomized and sprayed to an extent that it can be ignited. As a result, ignition failure may occur.

本発明は、かかる実情に鑑み考え出されたものであり、その目的は、燃料の微粒化を促進しつつターンダウン比を拡大させることができる燃焼装置を提供することである。 The present invention has been conceived in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide a combustion device capable of increasing the turndown ratio while promoting atomization of fuel.

上記目的を達成するために、本発明のある局面に従う燃焼装置は、液体燃料を噴霧する噴霧部と、前記噴霧部に供給された液体燃料のうち戻り路に戻す液体燃料の流量を調整する流量調整部とを備え、前記噴霧部は、前記流量調整部により調整される流量に応じて各々の噴霧量が変化する第1噴霧部と第2噴霧部とを含み、前記流量調整部は、前記噴霧部に供給される液体燃料のうち前記戻り路に戻す液体燃料の流量を調整する流量調整弁と、前記流量調整弁の開度を制御する制御部とを含み、前記制御部は、前記第1噴霧部および前記第2噴霧部のうちの前記第1噴霧部に液体燃料を供給する第1燃焼範囲においては、前記第1噴霧部に供給される液体燃料のうち前記戻り路に戻す液体燃料の流量を変化させるように前記流量調整弁の開度を制御し、前記第1燃焼範囲における燃焼量よりも大きく、前記第1噴霧部および前記第2噴霧部のいずれにも液体燃料を供給する第2燃焼範囲においては、前記第1噴霧部に供給される液体燃料を前記戻り路に戻さない一方で前記第2噴霧部に供給される液体燃料のうち前記戻り路に戻す液体燃料の流量を変化させるように前記流量調整弁の開度を制御するIn order to achieve the above object, the combustion apparatus according to an aspect of the present invention is a flow rate that adjusts the flow rate of the spray unit that sprays the liquid fuel and the liquid fuel that is supplied to the spray unit and returns to the return path. and an adjustment portion, wherein the spraying unit is seen containing a first spraying section spray volume of each of which varies with the second spray unit in accordance with the flow rate adjusted by the flow rate adjusting unit, the flow rate adjusting unit, Among the liquid fuel supplied to the spray unit, the control unit includes a flow rate adjusting valve for adjusting the flow rate of the liquid fuel returned to the return path and a control unit for controlling the opening degree of the flow rate adjusting valve. In the first combustion range in which the liquid fuel is supplied to the first spray unit of the first spray unit and the second spray unit, the liquid fuel supplied to the first spray unit is returned to the return path. The opening degree of the flow rate adjusting valve is controlled so as to change the flow rate of the fuel, and the liquid fuel is supplied to both the first spraying portion and the second spraying portion, which is larger than the combustion amount in the first combustion range. In the second combustion range, the flow rate of the liquid fuel supplied to the first spray unit is not returned to the return path, while the flow rate of the liquid fuel supplied to the second spray unit is returned to the return path. The opening degree of the flow rate adjusting valve is controlled so as to change .

上記の構成によれば、第1噴霧部および第2噴霧部を備えることにより、各噴霧部における噴霧圧力の低下を抑制できる。その結果、噴霧させる燃料の微粒化を促進でき、ターンダウン比を拡大させることができる。また、戻り路に戻す液体燃料の流量を調整する流量調整部を設けることにより、第1噴霧部および第2噴霧部からの噴霧量を調整できる。 According to the above configuration, by providing the first spraying portion and the second spraying portion, it is possible to suppress a decrease in the spray pressure in each spraying portion. As a result, atomization of the fuel to be sprayed can be promoted, and the turndown ratio can be increased. Further, by providing a flow rate adjusting unit for adjusting the flow rate of the liquid fuel returned to the return path, the amount of spray from the first spraying unit and the second spraying unit can be adjusted.

好ましくは、前記流量調整部は、前記流量調整弁として、前記第1噴霧部に供給される液体燃料のうち前記戻り路に戻す液体燃料の流量を調整する第1流量調整弁と、前記第2噴霧部に供給される液体燃料のうち前記戻り路に戻す液体燃料の流量を制御する第2流量調整弁とを含み、前記制御部は、前記第1燃焼範囲においては、前記第1流量調整弁の開度を制御して前記戻り路に戻す液体燃料の流量を変化させ、前記第2燃焼範囲においては、前記第1流量調整弁を閉状態に制御し、前記第2流量調整弁の開度を制御する。 Preferably, the flow rate adjusting unit includes, as the flow rate adjusting valve, a first flow rate adjusting valve that adjusts the flow rate of the liquid fuel supplied to the first spraying unit and returned to the return path, and the second flow rate adjusting valve. and a second flow rate control valve for controlling the flow rate of liquid fuel back into the return path of the liquid fuel supplied to the spray unit, wherein the control unit, the in the first combustion range, the first flow rate control valve controls opening by changing the flow rate of liquid fuel back into the return path, in the pre-Symbol second combustion range, the first flow rate adjusting valve is controlled to a closed state, open the second flow rate control valve Control the degree.

上記の構成によれば、制御部により、第1流量調整弁の開度を制御することにより第1燃焼範囲における燃焼量を調整でき、第2流量調整弁の開度を制御することにより第2燃焼範囲における燃焼量を調整できる。このため、燃料の微粒化の促進につながる。 According to the above configuration, the control unit can adjust the combustion amount in the first combustion range by controlling the opening degree of the first flow rate adjusting valve, and control the opening degree of the second flow rate adjusting valve to perform the second. The amount of combustion in the combustion range can be adjusted. Therefore, it leads to promotion of atomization of fuel.

好ましくは、前記噴霧部は、前記第1噴霧部に着火させるための第3噴霧部を含む。 Preferably, the spray unit includes a third spray unit for igniting the first spray unit.

上記の構成によれば、第1噴霧部の着火不良をより確実に抑制できる。 According to the above configuration, ignition failure of the first spraying portion can be more reliably suppressed.

燃焼装置の構成を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the structure of the combustion apparatus. 燃焼装置の動作を示すタイムチャートである。It is a time chart which shows the operation of a combustion apparatus.

<概略構成について>
以下に、図面を参照しつつ、本発明の実施形態について説明する。まず、図1を参照して、本実施の形態に係る燃焼装置1の概略構成について説明する。燃焼装置1は、蒸気を生成する油焚きボイラなどに搭載される。
<About the outline configuration>
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. First, a schematic configuration of the combustion device 1 according to the present embodiment will be described with reference to FIG. The combustion device 1 is mounted on an oil-fired boiler or the like that generates steam.

燃焼装置1は、油などの液体燃料を噴霧する第1ノズル2および第2ノズル3と、少なくとも第1ノズル2に着火させるための着火ノズル4と、複数のバルブ41〜46と、これらのバルブ41〜46の開閉(あるいは開度)を制御する制御部5とを備える。 The combustion device 1 includes a first nozzle 2 and a second nozzle 3 for spraying a liquid fuel such as oil, an ignition nozzle 4 for igniting at least the first nozzle 2, a plurality of valves 41 to 46, and these valves. A control unit 5 for controlling the opening / closing (or opening degree) of 41 to 46 is provided.

第1ノズル2、第2ノズル3、および着火ノズル4は、各々、燃料ポンプ10から供給される燃料を燃焼室9において噴霧するための噴霧部を構成する。具体的には、第1ノズル2が第1噴霧部、第2ノズル3が第2噴霧部、着火ノズル4が第3噴霧部を構成する。燃焼室9における燃焼の燃焼範囲は、これらのノズルのうちノズル2,3各々から噴霧させる燃料の量、すなわち燃料の噴霧量に応じて変化する。なお、噴霧部としてノズルを例示するが、噴霧部は、燃料を噴霧(噴出)できる部材であればノズルに限らず他の部材により構成されるものであってもよい。 The first nozzle 2, the second nozzle 3, and the ignition nozzle 4 each form a spraying unit for spraying the fuel supplied from the fuel pump 10 in the combustion chamber 9. Specifically, the first nozzle 2 constitutes the first spray unit, the second nozzle 3 constitutes the second spray unit, and the ignition nozzle 4 constitutes the third spray unit. The combustion range of combustion in the combustion chamber 9 changes according to the amount of fuel sprayed from each of the nozzles 2 and 3 among these nozzles, that is, the amount of fuel sprayed. Although the nozzle is illustrated as the spray unit, the spray unit is not limited to the nozzle as long as it is a member capable of spraying (spraying) fuel, and may be composed of other members.

燃焼装置1における燃焼範囲には、着火範囲と、第1燃焼範囲と、第2燃焼範囲とが設けられている。着火範囲においては、着火ノズル4から噴霧される燃料を燃焼させる。第1燃焼範囲においては、着火範囲よりも燃焼量が大きく、着火ノズル4により着火されて第1ノズル2から噴霧される燃料を燃焼させる。第2燃焼範囲においては、第1燃焼範囲よりも燃焼量が大きく、第1ノズル2による燃焼を継続させつつ第1ノズル2により着火されて第2ノズル3から噴霧される燃料を燃焼させる。 The combustion range in the combustion device 1 is provided with an ignition range, a first combustion range, and a second combustion range. In the ignition range, the fuel sprayed from the ignition nozzle 4 is burned. In the first combustion range, the amount of combustion is larger than that in the ignition range, and the fuel ignited by the ignition nozzle 4 and sprayed from the first nozzle 2 is burned. In the second combustion range, the amount of combustion is larger than that in the first combustion range, and the fuel ignited by the first nozzle 2 and sprayed from the second nozzle 3 is burned while continuing the combustion by the first nozzle 2.

着火ノズル4は、燃焼開始時に燃料を噴霧して、着火装置(例えば点火トランスなど)により着火される。着火ノズル4は、燃焼開始から燃料を噴霧可能な最大可能噴霧量で噴霧する。このため、燃料を微粒化させて噴霧させることができ、確実に着火させることができる。着火ノズル4は、着火範囲において燃料を噴霧して燃焼するが、着火範囲のみならず、第1燃焼範囲および第2燃焼範囲においても燃料を噴霧して燃焼するものであってもよい。 The ignition nozzle 4 sprays fuel at the start of combustion and is ignited by an ignition device (for example, an ignition transformer). The ignition nozzle 4 sprays fuel at the maximum possible spray amount that can be sprayed from the start of combustion. Therefore, the fuel can be atomized and sprayed, and the fuel can be reliably ignited. The ignition nozzle 4 sprays fuel and burns in the ignition range, but may be one that sprays and burns fuel not only in the ignition range but also in the first combustion range and the second combustion range.

第1ノズル2は、燃料を噴霧して、着火ノズル4により着火される。第1ノズル2からの噴霧量は、第1燃焼範囲において調整され、第2燃焼範囲においては一定(例えば最大可能噴霧量)とされる。 The first nozzle 2 is sprayed with fuel and ignited by the ignition nozzle 4. The spray amount from the first nozzle 2 is adjusted in the first combustion range and is constant (for example, the maximum possible spray amount) in the second combustion range.

第2ノズル3は、燃料を噴霧して、第1ノズル2により着火される。第2ノズル3は、第1燃焼範囲においては燃料を噴霧せず、第2燃焼範囲においてのみ燃料を噴霧する。第2ノズル3からの噴霧量は、第2の燃焼範囲において調整される。 The second nozzle 3 sprays fuel and is ignited by the first nozzle 2. The second nozzle 3 does not spray fuel in the first combustion range, but sprays fuel only in the second combustion range. The amount of spray from the second nozzle 3 is adjusted in the second combustion range.

着火ノズル4の径(内径)は、第1ノズル2および第2ノズル3の径(内径)よりも小さい。第1ノズル2および第2ノズル3各々の径は、最大可能噴霧量が同じとなるように構成されている。 The diameter (inner diameter) of the ignition nozzle 4 is smaller than the diameter (inner diameter) of the first nozzle 2 and the second nozzle 3. The diameters of the first nozzle 2 and the second nozzle 3 are configured so that the maximum possible spray amount is the same.

従来のリターンフローノズルは、一つのノズルで燃焼装置の全燃焼範囲に対応していた(たとえば流量が本実施の形態における第1ノズル2の流量と第2ノズル3の流量との合計となる一つのノズル。以下、従来ノズルともいう)。しかし、従来ノズルは、径が大きいために噴霧圧力が分散されてしまう。このため、供給される燃料が所定量以上に達するまでは、着火可能な程度に燃料を微粒化させて噴霧させることが困難であった。そこで、本実施の形態における燃焼装置1は、従来ノズルよりも径が小さいノズルを複数採用し、一つのノズル当たりの噴霧圧力を高め燃料の微粒化を促進させている。これにより、従来ノズルより少量の燃料であっても燃料を微粒化させて噴霧させることができる。 In the conventional return flow nozzle, one nozzle corresponds to the entire combustion range of the combustion device (for example, the flow rate is the sum of the flow rate of the first nozzle 2 and the flow rate of the second nozzle 3 in the present embodiment. One nozzle. Hereinafter, it is also referred to as a conventional nozzle). However, since the conventional nozzle has a large diameter, the spray pressure is dispersed. For this reason, it has been difficult to atomize and spray the fuel to an extent that it can be ignited until the supplied fuel reaches a predetermined amount or more. Therefore, the combustion device 1 in the present embodiment employs a plurality of nozzles having a diameter smaller than that of the conventional nozzles to increase the spray pressure per nozzle and promote the atomization of the fuel. As a result, even if the amount of fuel is smaller than that of the conventional nozzle, the fuel can be atomized and sprayed.

本実施の形態では、燃料タンク8から第1ノズル2、第2ノズル3、および着火ノズル4への燃料の供給は、主経路6から分岐した3つの経路61,62,63各々を介して行われる。具体的には、主経路6は、途中位置において第1〜第3経路61〜63に分岐している。第1ノズル2は、第1経路61に接続され、第2ノズル3は、第2経路62に接続され、着火ノズル4は、第3経路63に接続されている。 In the present embodiment, the fuel is supplied from the fuel tank 8 to the first nozzle 2, the second nozzle 3, and the ignition nozzle 4 via each of the three paths 61, 62, and 63 branched from the main path 6. It is said. Specifically, the main route 6 branches into the first to third routes 61 to 63 at an intermediate position. The first nozzle 2 is connected to the first path 61, the second nozzle 3 is connected to the second path 62, and the ignition nozzle 4 is connected to the third path 63.

バルブ41は、主経路6上に設けられ、たとえば、開状態および閉状態の2つの状態に切り替え可能なバルブ、すなわち切り替えバルブである。バルブ42は、第1経路61上に設けられた切り替えバルブである。バルブ43は、第2経路62上に設けられた切り替えバルブである。バルブ44は、第3経路63上に設けられた切り替えバルブである。切り替えバルブとしてのバルブ41,42,43,44は、たとえば電磁弁により構成される。以下の説明においては、これらの区別を容易にするために、バルブ41をメイン電磁弁、バルブ42を第1電磁弁、バルブ43を第2電磁弁、バルブ44を第3電磁弁と称する。 The valve 41 is provided on the main path 6, and is, for example, a valve that can switch between two states, an open state and a closed state, that is, a switching valve. The valve 42 is a switching valve provided on the first path 61. The valve 43 is a switching valve provided on the second path 62. The valve 44 is a switching valve provided on the third path 63. The valves 41, 42, 43, 44 as switching valves are composed of, for example, solenoid valves. In the following description, in order to facilitate these distinctions, the valve 41 is referred to as a main solenoid valve, the valve 42 is referred to as a first solenoid valve, the valve 43 is referred to as a second solenoid valve, and the valve 44 is referred to as a third solenoid valve.

第1ノズル2には、第1経路61から供給される燃料を燃料タンク8に戻すための第1戻り経路71が接続されている。また、第2ノズル3には、第2経路62から供給される燃料を燃料タンク8に戻すための第2戻り経路72が接続されている。第1戻り経路71と第2戻り経路72とは、ともに、燃料タンク8に接続されている戻り主経路7に合流する。 A first return path 71 for returning the fuel supplied from the first path 61 to the fuel tank 8 is connected to the first nozzle 2. Further, a second return path 72 for returning the fuel supplied from the second path 62 to the fuel tank 8 is connected to the second nozzle 3. Both the first return path 71 and the second return path 72 join the return main path 7 connected to the fuel tank 8.

バルブ45は、第1戻り経路71上に設けられた流量調整弁である。バルブ46は、第2戻り経路72上に設けられた流量調整弁である。流量調整弁としてのバルブ45およびバルブ46は、各々、開度調整が可能な絞り弁であり、たとえばモータバルブにより構成される。 The valve 45 is a flow rate adjusting valve provided on the first return path 71. The valve 46 is a flow rate adjusting valve provided on the second return path 72. The valve 45 and the valve 46 as the flow rate adjusting valve are throttle valves whose opening degree can be adjusted, respectively, and are composed of, for example, a motor valve.

バルブ45は、開度に応じて、第1経路61から供給される燃料の一部を、第1戻り経路71を経由して燃料タンク8へ戻すことにより、第1ノズル2からの噴霧量を調整する第1流量調整弁を構成する。バルブ46は、開度に応じて、第2経路62から供給される燃料の一部を、第2戻り経路72を経由して燃料タンク8へ戻すことにより、第2ノズル3からの噴霧量を調整する第2流量調整弁を構成する。第1流量調整弁および第2流量調整弁は、各々、開度が大きい程、戻す燃料が多くなるために第1ノズル2あるいは第2ノズル3からの噴霧量が少なくなるように調整できる一方、開度が小さい程、戻す燃料が少なくなるために第1ノズル2あるいは第2ノズル3からの噴霧量が多くなるように調整できる。 The valve 45 returns a part of the fuel supplied from the first path 61 to the fuel tank 8 via the first return path 71 according to the opening degree, thereby reducing the amount of spray from the first nozzle 2. A first flow rate adjusting valve to be adjusted is configured. The valve 46 returns a part of the fuel supplied from the second path 62 to the fuel tank 8 via the second return path 72 according to the opening degree, thereby reducing the amount of spray from the second nozzle 3. A second flow rate adjusting valve to be adjusted is configured. The first flow rate adjusting valve and the second flow rate adjusting valve can be adjusted so that the larger the opening degree, the larger the amount of fuel returned, and therefore the smaller the amount of spray from the first nozzle 2 or the second nozzle 3. As the opening degree is smaller, the amount of fuel returned is smaller, so that the amount of spray from the first nozzle 2 or the second nozzle 3 can be adjusted to be larger.

制御部5は、電磁弁41〜44の開閉を制御するとともに、第1流量調整弁45および第2流量調整弁46の開度を制御(調整)する。制御部5は、流量調整弁45,46の開度を比例制御できる。制御部5は、内部にメモリ、タイマ、および演算処理部を含むコンピュータにより実現される。 The control unit 5 controls the opening and closing of the solenoid valves 41 to 44, and also controls (adjusts) the opening and closing of the first flow rate adjusting valve 45 and the second flow rate adjusting valve 46. The control unit 5 can proportionally control the opening degrees of the flow rate adjusting valves 45 and 46. The control unit 5 is realized by a computer including a memory, a timer, and an arithmetic processing unit inside.

<動作について>
図2を参照して、本実施の形態に係る燃焼装置1の動作について説明する。図2(a)には、各噴霧部(ノズル)の噴霧量の変化が示され、図2(b)には、燃焼装置1全体における負荷率が示されている。なお、燃焼前においては、バルブ41〜44については閉状態となっており、バルブ45,46については開度が最大となる全開状態になっている。
<About operation>
The operation of the combustion device 1 according to the present embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 2A shows a change in the spray amount of each spraying portion (nozzle), and FIG. 2B shows a load factor in the entire combustion device 1. Before combustion, the valves 41 to 44 are in the closed state, and the valves 45 and 46 are in the fully open state where the opening degree is maximized.

制御部5は、燃焼を開始する際(t1)に、メイン電磁弁41を開状態とし、その後(または同時に)、第3電磁弁44を開状態として着火ノズル4に燃料を供給する。これにより、着火ノズル4から燃料が着火ノズル4の最大可能噴霧量(100%)で噴霧される。この状態で着火装置により着火が行われる。 When the control unit 5 starts combustion (t1), the main solenoid valve 41 is opened, and then (or at the same time), the third solenoid valve 44 is opened to supply fuel to the ignition nozzle 4. As a result, the fuel is sprayed from the ignition nozzle 4 at the maximum possible spray amount (100%) of the ignition nozzle 4. In this state, the ignition device ignites.

その後、制御部5は、第1ノズル2からの噴霧量が第1ノズル2の最大可能噴霧量の20%となるように第1流量調整弁45の開度を制御した後、第1電磁弁42を開状態にする(t2)。第1ノズル2は、従来ノズルよりも径が小さい。このため、第1ノズル2からの噴霧量が20%といった少量であっても、従来ノズルからの噴霧量が20%であるときよりも燃料を確実に微粒化させて噴霧できる。このため、第1ノズル2に確実に着火させることができる。なお、着火ノズル4への燃料供給と第1ノズル2への燃料供給とを同時に開始するものであってもよい。 After that, the control unit 5 controls the opening degree of the first flow rate adjusting valve 45 so that the spray amount from the first nozzle 2 becomes 20% of the maximum possible spray amount of the first nozzle 2, and then the first solenoid valve. The 42 is opened (t2). The diameter of the first nozzle 2 is smaller than that of the conventional nozzle. Therefore, even if the amount of spray from the first nozzle 2 is as small as 20%, the fuel can be reliably atomized and sprayed as compared with the case where the amount of spray from the conventional nozzle is 20%. Therefore, the first nozzle 2 can be reliably ignited. The fuel supply to the ignition nozzle 4 and the fuel supply to the first nozzle 2 may be started at the same time.

第1ノズル2が着火した後(t3)、制御部5は、第3電磁弁44を閉状態にして着火ノズル4からの噴霧を停止するとともに、第1流量調整弁45の開度を比例的(連続的)に小さくしていく。このように、制御部5は、第1燃焼範囲において流量調整弁45の開度を制御して第1ノズル2に供給する燃料の流量を制御する。これにより、第1燃焼範囲において、第1ノズル2からの燃料の噴霧量を比例的に増加させることができる。なお、第3電磁弁44を閉状態にするタイミングは、第1流量調整弁45の開度を小さくする制御を開始するタイミングに限らず、第1ノズル2に着火していればそれ以前のタイミングであってもよい。第1流量調整弁45の開度が全閉となったときに、第1戻り経路71に戻る燃料がゼロになるため、第1ノズル2からの噴霧量が第1ノズル2の最大可能噴霧量となる(t4)。このとき、燃焼装置1全体における負荷率は、50%となる。 After the first nozzle 2 is ignited (t3), the control unit 5 closes the third solenoid valve 44 to stop the spraying from the ignition nozzle 4, and proportionally adjusts the opening degree of the first flow rate adjusting valve 45. Make it smaller (continuously). In this way, the control unit 5 controls the opening degree of the flow rate adjusting valve 45 in the first combustion range to control the flow rate of the fuel supplied to the first nozzle 2. As a result, the amount of fuel sprayed from the first nozzle 2 can be proportionally increased in the first combustion range. The timing of closing the third solenoid valve 44 is not limited to the timing of starting the control to reduce the opening degree of the first flow rate adjusting valve 45, but the timing before that if the first nozzle 2 is ignited. It may be. When the opening of the first flow rate adjusting valve 45 is fully closed, the fuel returning to the first return path 71 becomes zero, so that the spray amount from the first nozzle 2 is the maximum possible spray amount of the first nozzle 2. (T4). At this time, the load factor of the entire combustion device 1 is 50%.

第1流量調整弁45の開度調整(縮小)に伴い、第1ノズル2の噴霧量が最大可能噴霧量に達すると(t4)、制御部5は、第1流量調整弁45の開度調整(閉状態)を継続しつつ、第2電磁弁43を開状態とするとともに、第2流量調整弁46の開度を比例的に小さくしていく。なお、第1ノズル2からの噴霧量が第1ノズル2の最大可能噴霧量に達したとき(またはその少し後)に第2電磁弁43を開状態とするとともに第2流量調整弁46の制御を開始するが、第2電磁弁43を開状態とするとともに第2流量調整弁46の制御を開始するタイミングは、燃焼開始から予め定められた時間経過した時点としてもよい。 When the spray amount of the first nozzle 2 reaches the maximum possible spray amount as the opening degree of the first flow rate adjusting valve 45 is adjusted (reduced) (t4), the control unit 5 adjusts the opening degree of the first flow rate adjusting valve 45. While continuing the (closed state), the second solenoid valve 43 is opened and the opening degree of the second flow rate adjusting valve 46 is proportionally reduced. When the spray amount from the first nozzle 2 reaches the maximum possible spray amount of the first nozzle 2 (or a little later), the second solenoid valve 43 is opened and the second flow rate adjusting valve 46 is controlled. However, the timing for opening the second solenoid valve 43 and starting the control of the second flow rate adjusting valve 46 may be a time when a predetermined time has elapsed from the start of combustion.

このように、制御部5は、第2燃焼範囲においては、第2流量調整弁46の開度を制御して第1ノズル2の噴霧量を最大可能噴霧量にした上で、第2ノズル3の噴霧量を制御する。これにより、第1ノズル2の噴霧量を一定としながら、第2ノズル3からの燃料の噴霧量を比例的に増加させることができる。第2ノズル3は、従来ノズルよりも少量の燃料であっても燃料を微粒化させて噴霧できるため、早い段階で第2ノズル3に着火させることができる。第2流量調整弁46の開度が全閉となったときに、第2ノズル3からの噴霧量が最大可能噴霧量となる(t5)。このとき、燃焼装置1全体における負荷率は、100%となる。 In this way, in the second combustion range, the control unit 5 controls the opening degree of the second flow rate adjusting valve 46 to set the spray amount of the first nozzle 2 to the maximum possible spray amount, and then the second nozzle 3 Control the amount of spray. As a result, the amount of fuel sprayed from the second nozzle 3 can be proportionally increased while the amount of sprayed from the first nozzle 2 is kept constant. Since the second nozzle 3 can atomize and spray the fuel even if the amount of fuel is smaller than that of the conventional nozzle, the second nozzle 3 can be ignited at an early stage. When the opening degree of the second flow rate adjusting valve 46 is fully closed, the spray amount from the second nozzle 3 becomes the maximum possible spray amount (t5). At this time, the load factor of the entire combustion device 1 is 100%.

図2では、燃焼開始から最大燃焼量に到達させるまでの制御部5による制御内容の一例を説明した。制御部5は、例えばボイラの燃焼量に対応する負荷率を設定し、当該負荷率となるように第1流量調整弁45および第2流量調整弁46の開度を制御する。これにより、任意の負荷率となるように燃焼装置1を比例制御できる。 In FIG. 2, an example of the control contents by the control unit 5 from the start of combustion to reaching the maximum combustion amount has been described. The control unit 5 sets, for example, a load factor corresponding to the combustion amount of the boiler, and controls the opening degrees of the first flow rate adjusting valve 45 and the second flow rate adjusting valve 46 so as to have the load factor. Thereby, the combustion device 1 can be proportionally controlled so as to have an arbitrary load factor.

以上のように、本実施の形態では、第1ノズル2および第2ノズル3を採用することにより、従来ノズルと比較して少量の燃料であっても燃料を微粒化させて噴霧できる。このため、燃料の微粒化を促進しつつターンダウン比を拡大させることができる。また、第1戻り経路71および第2戻り経路72各々に第1流量調整弁45および第2流量調整弁46を設けることにより、第1ノズル2および第2ノズル3各々からの噴霧量を比例的に調整することができる。また、第1ノズル2および第2ノズル3の上流側で噴霧量を調整しない構成であるため燃料の微粒化が促進され易い。 As described above, in the present embodiment, by adopting the first nozzle 2 and the second nozzle 3, even a small amount of fuel can be atomized and sprayed as compared with the conventional nozzle. Therefore, the turndown ratio can be increased while promoting the atomization of the fuel. Further, by providing the first flow rate adjusting valve 45 and the second flow rate adjusting valve 46 in each of the first return path 71 and the second return path 72, the amount of spray from each of the first nozzle 2 and the second nozzle 3 is proportional. Can be adjusted to. Further, since the spray amount is not adjusted on the upstream side of the first nozzle 2 and the second nozzle 3, atomization of the fuel is likely to be promoted.

本発明は、上記の実施の形態に限られず、種々の変形、応用が可能である。以下、本発明に適用可能な上記の実施の形態の変形例などについて説明する。 The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications and applications are possible. Hereinafter, variations of the above-described embodiment applicable to the present invention will be described.

上記実施の形態においては、第1ノズル2および第2ノズル3各々の径が同じである例について説明したが、これに限らず、第1ノズル2の径が第2ノズル3の径よりも小さく定められているものであってもよい。つまり、第1ノズル2および第2ノズル3各々の最大可能噴霧量は、「第1ノズル2<第2ノズル3」の関係となるものであってもよい。これにより、本実施の形態におけるものと最大可能噴霧量が同じであれば第1ノズル2の最小噴霧量を小さく抑えることが可能となるため、燃料の微粒化を促進しつつターンダウン比をより一層拡大させることができる。また、第1燃焼範囲は、第1ノズル2からの噴霧量が最大可能噴霧量の20%となるように第1流量調整弁45の開度を制御した後、第1電磁弁42を開状態とすることにより開始される例について説明した。しかし、第1燃焼範囲を開始する際の噴霧量は、20%に限らず、設定するターンダウン比に応じて15%や25%などであってもよく、また第1流量調整弁45が全開状態において第1電磁弁42を開状態とすることにより開始するものであってもよい。 In the above embodiment, an example in which the diameters of the first nozzle 2 and the second nozzle 3 are the same has been described, but the present invention is not limited to this, and the diameter of the first nozzle 2 is smaller than the diameter of the second nozzle 3. It may be a defined one. That is, the maximum possible spray amount of each of the first nozzle 2 and the second nozzle 3 may have a relationship of "first nozzle 2 <second nozzle 3". As a result, if the maximum possible spray amount is the same as that in the present embodiment, the minimum spray amount of the first nozzle 2 can be kept small, so that the turndown ratio can be further increased while promoting the atomization of the fuel. It can be expanded further. Further, in the first combustion range, after controlling the opening degree of the first flow rate adjusting valve 45 so that the spray amount from the first nozzle 2 becomes 20% of the maximum possible spray amount, the first solenoid valve 42 is opened. An example started by However, the spray amount at the start of the first combustion range is not limited to 20%, and may be 15% or 25% depending on the set turndown ratio, and the first flow rate adjusting valve 45 is fully opened. It may be started by opening the first solenoid valve 42 in the state.

上記実施の形態における燃焼装置1は、任意の負荷率となるように比例制御する例について説明したが、これに限らず多位置制御するものであってもよい。例えば停止、低燃焼、中燃焼、および高燃焼各々に対して第1流量調整弁45および第2流量調整弁46各々の開度を予め設定(記憶)しておき、制御部5は、例えばボイラにより発生させる蒸気量などに応じて、停止、低燃焼、中燃焼、および高燃焼のいずれかとなるように、第1流量調整弁45および第2流量調整弁46の開度を制御するものであってもよい。 Although the example in which the combustion device 1 in the above embodiment is proportionally controlled so as to have an arbitrary load factor has been described, the present invention is not limited to this, and multi-position control may be used. For example, the opening degrees of the first flow rate adjusting valve 45 and the second flow rate adjusting valve 46 are set (stored) in advance for each of stop, low combustion, medium combustion, and high combustion, and the control unit 5 uses, for example, a boiler. The opening degree of the first flow rate adjusting valve 45 and the second flow rate adjusting valve 46 is controlled so as to be one of stop, low combustion, medium combustion, and high combustion according to the amount of steam generated by the above. You may.

上記実施の形態における燃焼装置1は、着火ノズル4による着火範囲が設けられている例について説明したが、これに限らず、着火ノズル4および着火範囲を設けずに、燃焼開始時には第1ノズル2から燃料を噴霧させて、着火装置により着火されるものであってもよい。この場合であっても、従来ノズルよりも少量の燃料であっても燃料を微粒化させて噴霧できるため、着火不良や一酸化炭素の発生を抑制できる。 The combustion device 1 in the above embodiment has described an example in which an ignition range is provided by the ignition nozzle 4, but the present invention is not limited to this, and the first nozzle 2 is provided at the start of combustion without providing the ignition nozzle 4 and the ignition range. It may be ignited by an igniter by spraying fuel from the igniter. Even in this case, even if the amount of fuel is smaller than that of the conventional nozzle, the fuel can be atomized and sprayed, so that ignition failure and generation of carbon monoxide can be suppressed.

上記実施の形態では、燃料の噴霧量を調整するノズルとして、第1ノズル2と第2ノズル3とを設けた例について説明したが、これに限らず、3つ以上のノズルを設けるものであってもよい。例えば、第1ノズル2および第2ノズル3の径をより小さいものにしつつ、別のノズル(合計3つのノズル)を備えるものであってもよい。この場合、3つ目のノズルについても戻り経路を設けるとともに当該戻り経路上に流量調整弁を設けて、当該流量調整弁の開度を制御することにより、3つ目のノズルからの噴霧量を調整するようにしてもよい。これにより、燃料の微粒化をさらに促進させることができ、かつターンダウン比をより一層拡大させることができる。 In the above embodiment, an example in which the first nozzle 2 and the second nozzle 3 are provided as the nozzles for adjusting the fuel spray amount has been described, but the present invention is not limited to this, and three or more nozzles are provided. You may. For example, the diameters of the first nozzle 2 and the second nozzle 3 may be made smaller, but different nozzles (three nozzles in total) may be provided. In this case, a return path is also provided for the third nozzle, and a flow rate adjusting valve is provided on the return path to control the opening degree of the flow rate adjusting valve, thereby reducing the amount of spray from the third nozzle. You may try to adjust. As a result, the atomization of the fuel can be further promoted, and the turndown ratio can be further expanded.

また、上記実施の形態では、第1ノズル2および第2ノズル3を含む複数のノズル各々に対応して流量調整弁を設ける例を示したが、これに限らず、複数のノズルに対応させてひとつの多方調整弁(例えば、三方弁、四方弁など)を設け、当該多方調整弁の開度を制御することにより、複数のノズルからの噴霧量を調整できるようにしてもよい。例えば、第1流量調整弁45および第2流量調整弁46に替えて、第1戻り経路71と第2戻り経路72とが合流して戻り主経路7に接続される合流点に多方調整弁を設け、当該多方調整弁の開度を制御することにより、第1戻り経路71および第2戻り経路72各々へ戻る流量を調整するようにしてもよい。これにより、部品点数の増加および製造コストの上昇を抑えることができる。 Further, in the above embodiment, an example in which a flow rate adjusting valve is provided corresponding to each of a plurality of nozzles including the first nozzle 2 and the second nozzle 3 is shown, but the present invention is not limited to this, and the flow rate adjusting valve is not limited to this. By providing one multi-way adjusting valve (for example, a three-way valve, a four-way valve, etc.) and controlling the opening degree of the multi-way adjusting valve, the amount of spray from a plurality of nozzles may be adjusted. For example, instead of the first flow rate adjusting valve 45 and the second flow rate adjusting valve 46, a multi-way adjusting valve is installed at the confluence point where the first return path 71 and the second return path 72 merge and are connected to the return main path 7. By providing and controlling the opening degree of the multi-way adjusting valve, the flow rate returning to each of the first return path 71 and the second return path 72 may be adjusted. As a result, it is possible to suppress an increase in the number of parts and an increase in manufacturing cost.

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものでないと考えられるべきである。この発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 The embodiments disclosed this time should be considered to be exemplary and not restrictive in all respects. The scope of the present invention is shown by the scope of claims rather than the above description, and is intended to include all modifications within the meaning and scope equivalent to the scope of claims.

1 燃焼装置
2 第1ノズル
3 第2ノズル
4 着火ノズル
5 制御部
6 主経路
7 戻り主経路
8 燃料タンク
9 燃焼室
10 燃料ポンプ
41 電磁弁
41 メイン電磁弁
42 第1電磁弁
43 第2電磁弁
44 第3電磁弁
45 第1流量調整弁
46 第2流量調整弁
61 第3経路
61 第1経路
62 第2経路
63 第3経路
71 第1戻り経路
72 第2戻り経路
1 Combustion device 2 1st nozzle 3 2nd nozzle 4 Ignition nozzle 5 Control unit 6 Main path 7 Return main path 8 Fuel tank 9 Combustion chamber 10 Fuel pump 41 Electromagnetic valve 41 Main electromagnetic valve 42 1st electromagnetic valve 43 2nd electromagnetic valve 44 3rd electromagnetic valve 45 1st flow rate regulating valve 46 2nd flow rate regulating valve 61 3rd path 61 1st path 62 2nd path 63 3rd path 71 1st return path 72 2nd return path

Claims (3)

液体燃料を噴霧する噴霧部と、
前記噴霧部に供給された液体燃料のうち戻り路に戻す液体燃料の流量を調整する流量調整部とを備え、
前記噴霧部は、前記流量調整部により調整される流量に応じて各々の噴霧量が変化する第1噴霧部と第2噴霧部とを含み、
前記流量調整部は、
前記噴霧部に供給される液体燃料のうち前記戻り路に戻す液体燃料の流量を調整する流量調整弁と、
前記流量調整弁の開度を制御する制御部とを含み、
前記制御部は、
前記第1噴霧部および前記第2噴霧部のうちの前記第1噴霧部に液体燃料を供給する第1燃焼範囲においては、前記第1噴霧部に供給される液体燃料のうち前記戻り路に戻す液体燃料の流量を変化させるように前記流量調整弁の開度を制御し、
前記第1燃焼範囲における燃焼量よりも大きく、前記第1噴霧部および前記第2噴霧部のいずれにも液体燃料を供給する第2燃焼範囲においては、前記第1噴霧部に供給される液体燃料を前記戻り路に戻さない一方で前記第2噴霧部に供給される液体燃料のうち前記戻り路に戻す液体燃料の流量を変化させるように前記流量調整弁の開度を制御する、燃焼装置。
A spray part that sprays liquid fuel and
A flow rate adjusting unit for adjusting the flow rate of the liquid fuel supplied to the spray unit and returning to the return path is provided.
The spray unit, viewed contains a first spraying section spray volume of each of which varies with the second spray unit in accordance with the flow rate adjusted by the flow rate adjusting unit,
The flow rate adjusting unit
A flow rate adjusting valve that adjusts the flow rate of the liquid fuel supplied to the spray unit and returned to the return path.
A control unit that controls the opening degree of the flow rate adjusting valve is included.
The control unit
In the first combustion range in which the liquid fuel is supplied to the first spray unit of the first spray unit and the second spray unit, the liquid fuel supplied to the first spray unit is returned to the return path. The opening degree of the flow control valve is controlled so as to change the flow rate of the liquid fuel.
In the second combustion range, which is larger than the amount of combustion in the first combustion range and supplies liquid fuel to both the first spray section and the second spray section, the liquid fuel supplied to the first spray section. A combustion device that controls the opening degree of the flow rate adjusting valve so as to change the flow rate of the liquid fuel supplied to the second spray unit while returning the liquid fuel to the return path.
前記流量調整部は、前記流量調整弁として、
前記第1噴霧部に供給される液体燃料のうち前記戻り路に戻す液体燃料の流量を調整する第1流量調整弁と、
前記第2噴霧部に供給される液体燃料のうち前記戻り路に戻す液体燃料の流量を制御する第2流量調整弁とを含み、
前記制御部は、
前記第1燃焼範囲においては、前記第1流量調整弁の開度を制御して前記戻り路に戻す液体燃料の流量を変化させ、
記第2燃焼範囲においては、前記第1流量調整弁を閉状態に制御し、前記第2流量調整弁の開度を制御する、請求項1に記載の燃焼装置。
The flow rate adjusting unit serves as the flow rate adjusting valve.
A first flow rate adjusting valve that adjusts the flow rate of the liquid fuel returned to the return path among the liquid fuels supplied to the first spray unit, and
A second flow rate adjusting valve for controlling the flow rate of the liquid fuel returned to the return path among the liquid fuel supplied to the second spray unit is included.
The control unit
In the first combustion range, the opening degree of the first flow rate adjusting valve is controlled to change the flow rate of the liquid fuel returned to the return path.
Before SL in the second combustion range, the first flow rate adjusting valve is controlled to the closed state, controls the opening of the second flow control valve, a combustion apparatus according to claim 1.
前記噴霧部は、前記第1噴霧部に着火させるための第3噴霧部を含む、請求項1または請求項2に記載の燃焼装置。 The combustion apparatus according to claim 1 or 2, wherein the spray unit includes a third spray unit for igniting the first spray unit.
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