JP7161639B1 - Gas burner and combustion equipment - Google Patents
Gas burner and combustion equipment Download PDFInfo
- Publication number
- JP7161639B1 JP7161639B1 JP2022074356A JP2022074356A JP7161639B1 JP 7161639 B1 JP7161639 B1 JP 7161639B1 JP 2022074356 A JP2022074356 A JP 2022074356A JP 2022074356 A JP2022074356 A JP 2022074356A JP 7161639 B1 JP7161639 B1 JP 7161639B1
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- secondary air
- air outlet
- gas burner
- nozzle
- furnace
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 title claims description 59
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims abstract description 147
- 239000000446 fuel Substances 0.000 claims abstract description 57
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims abstract description 30
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 30
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 claims description 22
- 125000004435 hydrogen atom Chemical class [H]* 0.000 claims 1
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 23
- MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N nitrogen oxide Inorganic materials O=[N] MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 60
- 239000000567 combustion gas Substances 0.000 description 11
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 11
- ATUOYWHBWRKTHZ-UHFFFAOYSA-N Propane Chemical compound CCC ATUOYWHBWRKTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 6
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 description 6
- 239000001294 propane Substances 0.000 description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 2
- 238000005262 decarbonization Methods 0.000 description 2
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 239000003381 stabilizer Substances 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 1
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 1
- 239000002803 fossil fuel Substances 0.000 description 1
- 239000005431 greenhouse gas Substances 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 1
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 1
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23C—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN A CARRIER GAS OR AIR
- F23C9/00—Combustion apparatus characterised by arrangements for returning combustion products or flue gases to the combustion chamber
- F23C9/08—Combustion apparatus characterised by arrangements for returning combustion products or flue gases to the combustion chamber for reducing temperature in combustion chamber, e.g. for protecting walls of combustion chamber
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23C—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN A CARRIER GAS OR AIR
- F23C99/00—Subject-matter not provided for in other groups of this subclass
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23D—BURNERS
- F23D14/00—Burners for combustion of a gas, e.g. of a gas stored under pressure as a liquid
- F23D14/20—Non-premix gas burners, i.e. in which gaseous fuel is mixed with combustion air on arrival at the combustion zone
- F23D14/22—Non-premix gas burners, i.e. in which gaseous fuel is mixed with combustion air on arrival at the combustion zone with separate air and gas feed ducts, e.g. with ducts running parallel or crossing each other
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23D—BURNERS
- F23D14/00—Burners for combustion of a gas, e.g. of a gas stored under pressure as a liquid
- F23D14/46—Details, e.g. noise reduction means
- F23D14/48—Nozzles
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23D—BURNERS
- F23D14/00—Burners for combustion of a gas, e.g. of a gas stored under pressure as a liquid
- F23D14/46—Details, e.g. noise reduction means
- F23D14/48—Nozzles
- F23D14/58—Nozzles characterised by the shape or arrangement of the outlet or outlets from the nozzle, e.g. of annular configuration
Abstract
【課題】水素を含むガス燃料を用いる場合にNOxの発生をさらに抑制することができるガスバーナを提供する。
【解決手段】水素を含むガス燃料を燃焼するためのガスバーナは、ガス燃料を噴出する噴出口が形成されるノズルと、ノズルの軸線方向に沿って視認した正面視において、噴出口の周囲を囲むとともに、一次空気を流出する一次空気出口が形成される一次空気流路部と、正面視において、一次空気出口よりノズルの径方向の外側から二次空気を流出する二次空気出口が形成される少なくとも1つの二次空気流路部と、を備え、ガスバーナは、正面視において、ノズルの中心から径方向に延在する仮想線が二次空気出口と交差しない少なくとも1つの再循環領域を含む。
【選択図】図2
A gas burner capable of further suppressing the generation of NOx when using a gas fuel containing hydrogen is provided.
A gas burner for burning gas fuel containing hydrogen includes a nozzle formed with an ejection port for ejecting the gas fuel, and surrounding the ejection port in a front view viewed along the axial direction of the nozzle. In addition, a primary air flow path portion formed with a primary air outlet through which the primary air flows out, and a secondary air outlet through which the secondary air flows out from the primary air outlet in the radial direction outside the nozzle in a front view are formed. at least one secondary air flow path portion, the gas burner including at least one recirculation region in which an imaginary line extending radially from the center of the nozzle does not intersect the secondary air outlet when viewed from the front.
[Selection drawing] Fig. 2
Description
本開示は、水素を含むガス燃料を燃焼するためのガスバーナ、及び燃焼設備に関する。 The present disclosure relates to gas burners and combustion equipment for burning gaseous fuels containing hydrogen.
ボイラのような燃焼設備には、バーナが設けられており、燃料の燃焼による窒素酸化物(NOx)の発生を抑制する技術が導入されている。例えば、特許文献1には、バーナに供給されている燃焼用空気の量に応じて、火炉から排出された排気の一部を燃焼用空気としてバーナに循環させる燃焼設備が開示されている。また、特許文献2には、燃料に一次空気を混合して燃焼させてから、二次空気をさらに混合して未燃の燃料を燃焼させるように構成されているバーナ(二段燃焼型の燃焼設備)が開示されている。
Combustion equipment such as a boiler is equipped with a burner and employs a technique for suppressing the generation of nitrogen oxides (NOx) due to combustion of fuel. For example,
代表的な温室効果ガスである二酸化炭素の排出量削減を目的として、化石燃料から脱却する取り組み(脱炭素)が進められている。この脱炭素のために、バーナの燃料として水素を含むガス燃料が適用されることがある。水素は、メタンやプロパン等の他のガスに比べて燃焼速度が速い、火炎温度が高いなど、他のガスとは大きく異なる特性を有している。特許文献1には、水素やプロパンなどのそれぞれの特性を考慮して、バーナに循環させる排気の量を設定することが示唆されている。
Efforts to break away from fossil fuels (decarbonization) are underway for the purpose of reducing emissions of carbon dioxide, which is a typical greenhouse gas. For this decarbonization, a gas fuel containing hydrogen is sometimes applied as the burner fuel. Compared to other gases such as methane and propane, hydrogen has characteristics that are significantly different from those of other gases, such as a faster burning speed and a higher flame temperature.
しかしながら、本発明者らによれば、水素を含むガス燃料を燃焼する場合には、従来からのガスバーナではなく、水素の特性を考慮して設計されたガスバーナを用いることで、NOxの発生を大幅に抑制可能であることが見出された。 However, according to the present inventors, when burning a gas fuel containing hydrogen, the generation of NOx can be significantly reduced by using a gas burner designed in consideration of the characteristics of hydrogen instead of a conventional gas burner. was found to be suppressible to
本開示は、上述の課題に鑑みてなされたものであって、水素を含むガス燃料を用いる場合にNOxの発生をさらに抑制することができるガスバーナを提供することにある。 The present disclosure has been made in view of the above problems, and aims to provide a gas burner that can further suppress the generation of NOx when using gas fuel containing hydrogen.
上記目的を達成するため、本開示に係るガスバーナは、水素を含むガス燃料を燃焼するためのガスバーナであって、前記ガス燃料を噴出する噴出口が形成されるノズルと、前記ノズルの軸線方向に沿って視認した正面視において、前記噴出口の周囲を囲むとともに、一次空気を流出する一次空気出口が形成される一次空気流路部と、前記正面視において、前記一次空気出口より前記ノズルの径方向の外側から二次空気を流出する二次空気出口が形成される少なくとも1つの二次空気流路部と、を備え、前記ガスバーナは、前記正面視において、前記ノズルの中心から前記径方向に延在する仮想線が前記二次空気出口と交差しない再循環領域を含む。 In order to achieve the above object, a gas burner according to the present disclosure is a gas burner for burning gas fuel containing hydrogen, comprising: a nozzle formed with an ejection port for ejecting the gas fuel; A primary air flow path portion in which a primary air outlet for discharging the primary air is formed and which surrounds the jet outlet in a front view viewed along the main air flow path, and a diameter of the nozzle from the primary air outlet in the front view and at least one secondary air flow path portion formed with a secondary air outlet through which the secondary air flows out from the outside of the direction, and the gas burner extends in the radial direction from the center of the nozzle in the front view. A recirculation region is included in which an imaginary extending line does not intersect said secondary air outlet.
本開示のガスバーナによれば、水素の特性を考慮して設計されるため、水素を含むガス燃料を用いる場合にNOxの発生をさらに抑制することができる。 According to the gas burner of the present disclosure, since the characteristics of hydrogen are taken into consideration when designing, the generation of NOx can be further suppressed when gas fuel containing hydrogen is used.
以下、本開示の実施の形態によるガスバーナ及び燃焼設備について、図面に基づいて説明する。かかる実施の形態は、本開示の一態様を示すものであり、この開示を限定するものではなく、本開示の技術的思想の範囲内で任意に変更可能である。 Gas burners and combustion equipment according to embodiments of the present disclosure will be described below with reference to the drawings. Such an embodiment shows one aspect of the present disclosure, does not limit the present disclosure, and can be arbitrarily changed within the scope of the technical idea of the present disclosure.
(燃焼設備の構成)
図1は、一実施形態に係る燃焼設備100の構成を概略的に示す図である。図1に例示するように、燃焼設備100は、内部に燃焼空間104が形成されている筒状の火炉102と、水素を含むガス燃料Fを燃焼空間104において燃焼するためのガスバーナ1と、を備える。ガスバーナ1は、火炉102の炉壁106を開口するスロート部(不図示)に設けられる。このような燃焼設備100は、例えば、ボイラであって、燃焼空間104で火炎101を形成してガス燃料Fを燃焼させることで高温の排ガスGが発生し、この高温の排ガスGから熱を回収することで蒸気を生成する。尚、排ガスGの熱は、火炉102内に設けられる熱交換器によって回収されてもよいし、火炉102外に設けられる熱交換器によって回収されてもよい。
(Configuration of combustion equipment)
FIG. 1 is a diagram schematically showing the configuration of
本開示において、「水素を含むガス燃料F」には、水素と水素以外の燃料を含むもの(混焼)と、水素のみ(専焼)とがあり、さらに、水素と水素以外の燃料を含むものでも、水素が主たる燃料(水素の体積割合が50%以上)、水素以外の燃料が主たる燃料(水素の体積割合が50%未満)に区分できる。「水素を含むガス燃料F」とは、これらの場合をすべて含む。 In the present disclosure, "gas fuel F containing hydrogen" includes fuel containing hydrogen and fuel other than hydrogen (mixed combustion) and hydrogen only (single combustion), and further, fuel containing hydrogen and fuel other than hydrogen , hydrogen as the main fuel (50% or more by volume of hydrogen), and fuel other than hydrogen as the main fuel (less than 50% by volume of hydrogen). "Gaseous fuel F containing hydrogen" includes all of these cases.
<第1実施形態>
(構成)
第1実施形態に係るガスバーナ1の構成について説明する。図2は、第1実施形態に係るガスバーナ1の構成を燃焼空間104から視たときの概略図(正面図)である。図3は、第1実施形態に係るガスバーナ1の構成を概略的に示す図である。第1実施形態では、図2に例示するように、ガスバーナ1は角型バーナであって、燃焼空間104に面する端面5の形状が鉛直方向D1に沿って長手方向を有している。尚、本開示は、ガスバーナ1を角型バーナに限定するものではない。
<First Embodiment>
(Constitution)
A configuration of the
図2に例示するように、ガスバーナ1は、ノズル2と、一次空気流路部4と、二次空気流路部6と、を含む。
As illustrated in FIG. 2, the
ノズル2は、ガス燃料Fを燃焼空間104に噴出する噴出口8が形成される。ノズル2は、ガス燃料Fが流通可能であるように構成されており、例えば、ノズル2の中心3を通過する軸線Oに沿って延びる円筒形状を有する。以下、ノズル2の軸線Oが延びる軸線方向D2のうち燃焼空間104に向かう方向を軸線方向D2の一方とし、燃焼空間104から離れる方向を軸線方向D2の他方とする。
The
図2に例示するように、一次空気流路部4は、ノズル2の軸線方向D2に沿って視認した正面視(以下、正面視と記載する)において、噴出口8の周囲を囲むとともに、一次空気A1を流出する一次空気出口10が形成される。第1実施形態では、一次空気流路部4は、円筒形状を有するスリーブである。一次空気出口10は、正面視において、円形状となっている。図3に例示するように、一次空気流路部4は、ノズル2の軸線方向D2に沿って延びている。一次空気流路部4の内径11はノズル2の外径13より大きく、ノズル2が一次空気流路部4内に配置されている。一次空気流路部4は、一次空気流路部4の内壁面とノズル2の外壁面との間に一次空気A1が流通する一次空気流路12が形成されている。別の言い方をすると、一次空気流路12は、ノズル2の外周に形成されている。
As exemplified in FIG. 2 , the primary air
尚、第1実施形態では、ガスバーナ1は、主に保炎を目的として一次空気流路12の出口部分に設けられる保炎器16を備える。一次空気流路12を流れる一次空気A1は直進流であるが、保炎器16は一次空気A1のうちの一部又は全部に旋回力を付与するように構成されている。
In the first embodiment, the
図2に例示するように、二次空気流路部6は、正面視において、一次空気出口10よりノズル2の軸線Oを中心とする径方向(以下、単に「径方向」と記載する)の外側から二次空気A2を流出する二次空気出口18が形成される。つまり、二次空気出口18は、正面視において、一次空気出口10よりも噴出口8から離れている。図3に例示するように、二次空気流路部6は、内部に二次空気A2が流通する二次空気流路14が形成されている。
As exemplified in FIG. 2, the secondary air
噴出口8から噴出するガス燃料Fに対する一次空気A1の空気比をm1とし、噴出口8から噴出するガス燃料Fに対する二次空気A2の空気比をm2とすると、m1+m2≧1.0、且つm1<0.5を満たす。さらに、第1実施形態では、0.25<m1<0.35を満たしている。本開示において、空気比とは、ガス燃料Fを完全燃焼させるのに必要な空気量を1としたときの空気量の比率をいう。
Let m1 be the air ratio of the primary air A1 to the gas fuel F ejected from the
第1実施形態では、図2及び図3のそれぞれに例示するように、二次空気流路部6は、第1の二次空気流路部6A(6)と、第2の二次空気流路部6B(6)とを含む。第1の二次空気流路部6Aは、軸線方向D2の一方側の一端が開口された筒状の第1筒状部19である。そして、この第1筒状部19の開口が二次空気出口18A(18)として構成されている。第2の二次空気流路部6Bは、軸線方向D2の一方側の一端が開口された筒状の第2筒状部21である。そして、この第2筒状部21の開口が二次空気出口18B(18)として構成されている。第1筒状部19と第2筒状部21のそれぞれは、互いに別体である。
In the first embodiment, as illustrated in FIGS. 2 and 3, the secondary air
図2に例示するように、第1筒状部19の二次空気出口18A及び第2筒状部21の二次空気出口18Bのそれぞれは、正面視において、鉛直方向D1と直交する左右方向D3に沿って長手方向を有する矩形状を有している。第1筒状部19の二次空気出口18Aと第2筒状部21の二次空気出口18Bとは、正面視において、ノズル2の軸線Oを中心とする周方向(以下、単に「周方向」と記載する)において互いに間隔を空けて配置されている。第1筒状部19の二次空気出口18Aは、正面視において、第2筒状部21の二次空気出口18Bよりも上方に位置している。第1筒状部19の二次空気出口18Aは、正面視において、一次空気出口10を挟んで第2筒状部21の二次空気出口18Bとは反対側に位置している。第1筒状部19の二次空気出口18Aと第2筒状部21の二次空気出口18Bとは、正面視において、左右方向D3において少なくとも一部が互いに重複している。正面視において、第1筒状部19の二次空気出口18A、噴出口8、及び第2筒状部21の二次空気出口18Bの順に鉛直方向D1(径方向)に沿って並んでいる。
As illustrated in FIG. 2, each of the
図2に例示するように、ガスバーナ1は、正面視において、ノズル2の軸線O(ノズル2の中心3)から径方向に延在する仮想線Xが二次空気出口18と交差しない再循環領域Rを含む。ここで、再循環領域Rについて具体的に説明する。図4は、第1実施形態に係る再循環領域Rを説明するための図である。
As exemplified in FIG. 2, the
仮想線Xは、ノズル2の軸線Oから任意の径方向に延在する半直線である。図4に例示するように、仮想線Xがノズル2の軸線Oから鉛直方向D1の上方に延在する場合の仮想線Xの角度位置θを0度とする。そして、この角度位置θはノズル2の軸線Oを回転中心として時計回り方向(図4の紙面において右回り)に回転するにつれて増加し、仮想線Xが一回転したときの角度位置θを360度とする。
The imaginary line X is a half straight line extending in any radial direction from the axis O of the
第1実施形態では、再循環領域Rは、角度位置θの合計が180度以上となるように構成されている。図4に例示するように、角度位置θが0度であるときには、仮想線Xは第1筒状部19の二次空気出口18Aと交差している。仮想線Xは、角度位置θが0度以上30度以下に増加するまでの間、第1筒状部19の二次空気出口18Aと交差している。仮想線Xは、角度位置θが30度より大きく150度未満の範囲では、第1筒状部19の二次空気出口18A及び第2筒状部21の二次空気出口18Bのそれぞれと交差していない。仮想線Xは、角度位置θが150度以上210度以下に増加するまでの間、第2筒状部21の二次空気出口18Bと交差している。仮想線Xは、角度位置θが210度より大きく330度未満の範囲では、第1筒状部19の二次空気出口18A及び第2筒状部21の二次空気出口18Bのそれぞれと交差していない。仮想線Xは、角度位置θが330度以上360度以下に増加するまでの間、第1筒状部19の二次空気出口18Aと交差している。つまり、第1実施形態では、角度位置θの合計が240度となっている。
In the first embodiment, the recirculation region R is configured such that the sum of the angular positions θ is 180 degrees or more. As illustrated in FIG. 4, the virtual line X intersects the
第1実施形態では、再循環領域Rは、角度位置θが30度より大きく150度未満の範囲内に形成される第1の再循環領域R1(R)を含んでいる。第1の再循環領域R1は、ノズル2の軸線Oより左右方向D3の右側に位置する。第1の再循環領域R1は、角度位置θが30度の仮想線Xと角度位置θが150度の仮想線Xとによって画定される領域であって、これら2つの仮想線Xによって形成される角度が小さい方(120度)の領域から一次空気出口10を除いた部分である。
In the first embodiment, the recirculation region R includes a first recirculation region R1(R) formed within an angular position θ greater than 30 degrees and less than 150 degrees. The first recirculation region R1 is located on the right side of the axis O of the
より具体的に第1の再循環領域R1を説明すると、第1筒状部19の二次空気出口18Aのうち角度位置θが30度の仮想線Xが交差する位置をP1とする。第2筒状部21の二次空気出口18Bのうち角度位置θが150度の仮想線Xが交差する位置をP2とする。第1の再循環領域R1は、ノズル2の軸線Oと位置P1とを接続する直線、ノズル2の軸線Oと位置P2とを接続する直線、及び位置P1と位置P2とを接続し右方に突出する弧形状の曲線によって画定される領域から一次空気出口10を除いた部分である。尚、位置P1と位置P2とを接続するラインは直線であってもよい。
To explain the first recirculation region R1 more specifically, the position where the virtual line X at the angular position θ of 30 degrees intersects in the
第1実施形態では、再循環領域Rは、角度位置θが210度より大きく330度未満の範囲内に形成される第2の再循環領域R2(R)を含んでいる。第2の再循環領域R2は、ノズル2の軸線Oより左右方向D3の左側に位置する。つまり、第2の再循環領域R2は、左右方向D3において、ノズル2の軸線Oを挟んで第1の再循環領域R1とは反対側に位置している。第2の再循環領域R2は、角度位置θが210度の仮想線Xと角度位置θが330度の仮想線Xとによって画定される領域であって、これら2つの仮想線Xによって形成される角度が小さい方(120度)の領域から一次空気出口10を除いた部分である。
In the first embodiment, the recirculation region R includes a second recirculation region R2(R) formed within an angular position θ greater than 210 degrees and less than 330 degrees. The second recirculation region R2 is located on the left side of the axis O of the
より具体的に第2の再循環領域R2を説明すると、第2筒状部21の二次空気出口18Bのうち角度位置θが210度の仮想線Xが交差する位置をP3とする。第1筒状部19の二次空気出口18Aのうち角度位置θが330度の仮想線Xが交差する位置をP4とする。第2の再循環領域R2は、ノズル2の軸線Oと位置P3とを接続する直線、ノズル2の軸線Oと位置P4とを接続する直線、及び位置P3と位置P4とを接続し左方に突出する弧形状の曲線によって画定される領域から一次空気出口10を除いた部分である。尚、位置P3と位置P4とを接続するラインは直線であってもよい。
To describe the second recirculation region R2 more specifically, the position where the virtual line X at the angular position θ of 210 degrees intersects in the
(作用・効果)
第1実施形態に係るガスバーナ1の作用・効果について説明する。図5は、第1実施形態に係るガスバーナ1の試験結果であって、火炉102から排出される排ガスGに含まれる窒素酸化物(NOx)の濃度を示す。図5には、比較例として、再循環領域Rが非形成であるガスバーナ、つまりは、二次空気出口が一次空気出口の周囲全体を囲っているようなガスバーナの試験結果が示されている。
(action/effect)
Actions and effects of the
本発明者らによれば、図5に示すように、ガス燃料Fに一次空気A1を混合して燃焼(一次燃焼ガスが発生)させてから、二次空気A2をさらに混合して未燃のガス燃料Fを燃焼(二次燃焼ガスが発生)させる場合に、ガス燃料Fと一次空気A1とが混合して燃焼する領域(以下、一次領域Raと記載する)に一次燃焼ガス及び二次燃焼ガスが流入するように巻き込みを発生させることで、NOxの発生を大きく抑制できることを見出した。図5に示すガスバーナ1の試験結果では、比較例と比較して、NOxの濃度が1/5以下となっている。尚、一次領域Raは、正面視において、一次空気出口10を含んでいる。
According to the present inventors, as shown in FIG. 5, after mixing primary air A1 with gas fuel F and combusting (generating primary combustion gas), secondary air A2 is further mixed to produce unburned When the gas fuel F is burned (secondary combustion gas is generated), the primary combustion gas and the secondary combustion are provided in a region where the gas fuel F and the primary air A1 are mixed and burned (hereinafter referred to as the primary region Ra). It has been found that the generation of NOx can be greatly suppressed by generating entrainment so that the gas flows in. In the test results of the
NOxの発生を大きく抑制可能な理由として、一次領域Raは一次空気A1に対してガス燃料Fが過剰である強還元域となっている。そして、一次領域Raは一次空気流路と二次空気流路14の間に隙間空間が存在するため、再循環ガスである一次燃焼ガス及び二次燃焼ガスが流入しやすい条件を形成している。このような一次領域Raに一次燃焼ガス及び二次燃焼ガスを流入させることで、燃焼過程のガス並びに一次燃焼ガス及び二次燃焼ガスに含まれるNOxを還元していることが考えられる。このため、第1実施形態によれば、再循環領域Rを介して、一次燃焼ガス及び二次燃焼ガスを一次領域Raに流入させ、NOxの発生をさらに抑制することができる。
The reason why the generation of NOx can be greatly suppressed is that the primary region Ra is a strong reduction region where the gas fuel F is excessive with respect to the primary air A1. Since there is a gap between the primary air flow path and the secondary
第1実施形態によれば、m1+m2≧1.0、且つm1<0.5を満たすので(m1は一次空気A1の空気比、m2は二次空気A2の空気比)、一次領域Raにおける燃焼温度の上昇を抑制し、NOxの発生を抑制することができる。また、一次領域Raは一次空気A1に対してガス燃料Fが過剰な強還元域になるので、上述したように、一次領域Raに流入した排ガスGに含まれるNOxを還元し、NOxの濃度を低減させることができる。 According to the first embodiment, since m1+m2≧1.0 and m1<0.5 are satisfied (m1 is the air ratio of the primary air A1, and m2 is the air ratio of the secondary air A2), the combustion temperature in the primary region Ra can be suppressed, and the generation of NOx can be suppressed. In addition, since the primary region Ra is a strong reduction region in which the gas fuel F is excessive with respect to the primary air A1, as described above, the NOx contained in the exhaust gas G that has flowed into the primary region Ra is reduced, and the concentration of NOx is reduced. can be reduced.
m1を小さくすることで、強還元域が形成されNOxの発生を抑制できるが、ガス燃料Fの着火性・燃焼性が低減する場合がある。図6は、火炉102から排出される排ガスGに含まれるNOxの濃度と時間との関係を示すグラフである。図6のグラフは、m1=0.3に設定されている。図6の実線20が水素を含むガス燃料Fを燃焼させた場合のNOxの濃度を示し、図6の点線22がプロパンガスを燃焼させた場合のNOxの濃度を示している。図6の横軸は、ガス燃料F又はプロパンガスへの着火処理が行われてから経過した時間である。
By reducing m1, a strong reduction region is formed and the generation of NOx can be suppressed, but the ignitability and combustibility of the gas fuel F may be reduced. FIG. 6 is a graph showing the relationship between the concentration of NOx contained in the exhaust gas G discharged from the
本発明者らによれば、図6に示すように、ガス燃料Fは、m1=0.3に設定されていても、水素を含むため速やかに着火し、ガス燃料Fの燃焼によって瞬間的にNOxの濃度を高くするものの、時間が経過するにつれてNOxの濃度を大きく低減させる。一方で、プロパンガスは、m1=0.3に設定されていると、着火されず、NOxの濃度は低減することができない。第1実施形態によれば、0.25<m1<0.35を満たすので、ガス燃料Fの着火性・燃焼性を確保しつつ、一次領域Raにガス燃料Fを流入させることによるNOxの低減を実現させることができる。 According to the present inventors, as shown in FIG. 6, even if the gas fuel F is set to m1 = 0.3, it ignites quickly because it contains hydrogen, and the combustion of the gas fuel F instantaneously Although the concentration of NOx is increased, the concentration of NOx is greatly reduced as time passes. On the other hand, propane gas is not ignited when m1 is set to 0.3, and the concentration of NOx cannot be reduced. According to the first embodiment, 0.25<m1<0.35 is satisfied, so NOx is reduced by flowing the gas fuel F into the primary region Ra while ensuring the ignitability and combustibility of the gas fuel F. can be realized.
第1実施形態によれば、再循環領域Rは、角度位置θの合計が240度となるように構成されているので、再循環領域Rを時計回り方向に広く確保し、一次領域Raに流入させる排ガスGの量を多くすることができる。第1実施形態によれば、再循環領域Rは、第1の再循環領域R1及び第2の再循環領域R2を含むので、一次領域Raの左右両側から排ガスGを一次領域Raに流入させることができる。第1実施形態によれば、第1筒状部19の二次空気出口18A及び第2筒状部21の二次空気出口18Bは噴出口8を中心とする対称位置に配置されるので、非対称位置に配置される場合と比較して、一次領域Raに流入させる排ガスGの量を多くすることができる。
According to the first embodiment, the recirculation region R is configured so that the sum of the angular positions θ is 240 degrees. It is possible to increase the amount of exhaust gas G to be caused. According to the first embodiment, since the recirculation region R includes the first recirculation region R1 and the second recirculation region R2, the exhaust gas G can flow into the primary region Ra from both left and right sides of the primary region Ra. can be done. According to the first embodiment, the
第1実施形態では、再循環領域Rは第1の再循環領域R1及び第2の再循環領域R2を含んでいたが、本開示はこの形態に限定されない。再循環領域Rは1つであってもよいし、3つ以上であってもよい。 In the first embodiment, the recirculation region R included a first recirculation region R1 and a second recirculation region R2, but the present disclosure is not limited to this form. There may be one recirculation region R, or there may be three or more.
図7は、幾つかの実施形態に係る再循環領域Rの構成を示す図である。幾つかの実施形態では、図7に例示するように、二次空気出口18は、4つの二次空気出口18C,18D,18E,18Fを含んでいる。つまり、図7に例示する形態では、ガスバーナ1は、4つの二次空気流路部6を含んでいる。4つの二次空気出口18C,18D,18E,18Fのそれぞれは、周方向において互いに間隔を空けて配置されている。再循環領域Rは、周方向において、二次空気出口18C,18Dの間に形成される再循環領域R3、二次空気出口18D,18Eの間に形成される再循環領域R4、二次空気出口18E,18Fの間に形成される再循環領域R5、及び二次空気出口18F,18Cの間に形成される再循環領域R6を含む。
FIG. 7 is a diagram illustrating a configuration of recirculation region R according to some embodiments. In some embodiments, as illustrated in Figure 7, the
第1実施形態では、第1筒状部19の二次空気出口18A及び第2筒状部21の二次空気出口18Bのそれぞれは矩形状を有していたが、本開示はこの形態に限定されない。例えば、第1筒状部19の二次空気出口18A及び第2筒状部21の二次空気出口18Bのそれぞれは、円形状や楕円形状であってもよい。
In the first embodiment, each of the
<第2実施形態>
本開示の第2実施形態に係るガスバーナ1について説明する。第2実施形態に係るガスバーナ1は、閉塞部32によって再循環領域Rが構成される点で第1実施形態と異なる。第2実施形態において、第1実施形態の構成要件と同じものは同じ参照符号を付し、その詳細な説明は省略する。
<Second embodiment>
A
(構成)
図8は、第2実施形態に係るガスバーナ1を燃焼空間104から視たときの概略図(正面図)である。図9は、第2実施形態に係るガスバーナ1の構成を概略的に示す図である。
(Constitution)
FIG. 8 is a schematic diagram (front view) when the
第2実施形態では、図8及び図9のそれぞれに例示するように、二次空気流路部6は、1つの環状二次空気流路部6C(6)を含む。環状二次空気流路部6Cは、軸線方向D2に一方側の一端が開口し、一次空気出口10の周囲全体を囲むように配置された筒状の筒状部30と、この筒状部30の開口36の一部を塞ぐ閉塞部32と、を含む。そして、開口36の残部が二次空気出口18として構成されるとともに、閉塞部32が再循環領域Rとして構成される。
In the second embodiment, as illustrated in each of FIGS. 8 and 9, the secondary air
第2実施形態では、筒状部30は円筒形状を有している。図9に例示するように、この筒状部30はノズル2の軸線方向D2に沿って延びている。筒状部30の内径31は、一次空気流路部4の外径33より大きく、一次空気流路部4が環状二次空気流路部6C内に配置されている。第2実施形態に係るガスバーナ1では、二次空気流路14は、筒状部30の内壁面と一次空気流路部4の外壁面との間に形成されている。筒状部30の開口36は、正面視において、円形状を有している。円形状の開口36の中央には、一次空気出口10が位置しており、二次空気流路14の出口はリング形状となっている。
In the second embodiment, the
第2実施形態では、図8に例示するように、閉塞部32は、第1閉塞部32A(32)と第2閉塞部32B(32)とを含む。第2閉塞部32Bは、第1閉塞部32Aとは別体に設けられ、第1閉塞部32Aに対して周方向において間隔を空けて配置されている。第1閉塞部32A及び第2閉塞部32Bのそれぞれは、環状二次空気流路部6Cの二次空気流路14の出口に配置されている。第1閉塞部32A及び第2閉塞部32Bのそれぞれは、板形状を有しており、第1閉塞部32Aが二次空気流路14の出口の一部を塞ぎ、第2閉塞部32Bが二次空気流路14の出口の残部の一部をさらに塞ぐ。このため、第2実施形態では、二次空気出口18は、第1の二次空気出口18G(18)、及び第2の二次空気出口18H(18)を含む。つまり、1つの環状二次空気流路部6Cに第1の二次空気出口18G、及び第2の二次空気出口18Hが形成されている。
In the second embodiment, as illustrated in FIG. 8, the closing
図8に例示するように、第1の二次空気出口18Gは、正面視において、第2の二次空気出口18Hよりも上方に位置している。第1の二次空気出口18Gは、正面視において、一次空気出口10を挟んで第2の二次空気出口18Hとは反対側に位置している。第1の二次空気出口18Gと第2の二次空気出口18Hとは、正面視において、左右方向D3において少なくとも一部が互いに重複している。正面視において、第1の二次空気出口18G、噴出口8、及び第2の二次空気出口18Hの順に鉛直方向D1(径方向)に沿って並んでいる。
As illustrated in FIG. 8, the first
図8に例示するように、ガスバーナ1は、正面視において、第1閉塞部32Aが環状二次空気流路部6Cの二次空気流路14の出口に配置されることで形成される再循環領域R11(R)、第2閉塞部32Bが環状二次空気流路部6Cの二次空気流路14の出口に配置されることで形成される再循環領域R12(R)を含む。再循環領域R11は、第1閉塞部32Aより軸線方向D2の一方側(燃焼空間104側)に位置し、正面視において第1閉塞部32Aを含む領域である。再循環領域R12は、第2閉塞部32Bより軸線方向D2の一方側(燃焼空間104側)に位置し、正面視において第2閉塞部32Bを含む領域である。
As exemplified in FIG. 8, the
(作用・効果)
第2実施形態に係るガスバーナ1の作用・効果について説明する。第2実施形態によれば、二次空気流路14の出口(筒状部30の開口36)に第1閉塞部32A及び第2閉塞部32Bを設けることで2つの再循環領域R11、R12を容易に形成することができる。
(action/effect)
Actions and effects of the
第2実施形態では、環状二次空気流路部6Cは、2つの再循環領域R11、R12を含んでいたが、本開示はこの形態に限定されない。再循環領域Rは1つであってもよいし、3つ以上であってもよい。
In the second embodiment, the annular secondary air
図10は、幾つかの実施形態に係る再循環領域Rの構成を示す図である。図10に例示する形態では、閉塞部32は、4つの閉塞部32C、32D、32E、32Fを含んでいる。4つの閉塞部32C、32D、32E、32Fのそれぞれは、周方向において互いに間隔を空けて配置されている。再循環領域Rは、二次空気流路14の出口に閉塞部32Cを配置することで形成される再循環領域R13、二次空気流路14の出口に閉塞部32Dを配置することで形成される再循環領域R14、二次空気流路14の出口に閉塞部32Eを配置することで形成される再循環領域R15、及び二次空気流路14の出口に閉塞部32Fを配置することで形成される再循環領域R16を含む。
FIG. 10 is a diagram illustrating a configuration of recirculation region R according to some embodiments. In the form illustrated in FIG. 10, the closing
本開示の一実施形態に係るガスバーナ1を備える燃焼設備100について説明する。図11は、一実施形態に係る燃焼設備100の火炉102の内部構成(燃焼空間104)を鉛直方向から視た図である。
A
図11に例示する形態では、火炉102は、鉛直方向D1に沿って長手方向を有する四角筒形状を有している。そして、燃焼空間104は、火炉102の炉壁106によって囲われることで形成されており、火炉102を鉛直方向D1の上方から視認した上面視(以下、単に「上面視」と記載する)において、矩形状を有している。炉壁106は、燃焼空間104の矩形状の何れか1つの辺に対応する内周面を有するガスバーナ炉壁107を含んでおり、ガスバーナ1はこのガスバーナ炉壁107の幅方向(左右方向)の一方側の一端部に設けられている。そして、ガスバーナ1は、上面視においてノズル2の軸線Oが火炉102の燃焼空間104の中心109とずれるように、火炉102に設けられている。図11に例示する形態では、ガスバーナ1は、上面視において、火炎101が燃焼空間104の中心109に含まれないように、ガスバーナ炉壁107に設けられている。
In the form illustrated in FIG. 11, the
図11に例示する構成によれば、火炎101が燃焼空間104で旋回する旋回燃焼を促進させ、再循環領域Rを介して、一次領域Raに流入させる排ガスGの量を多くすることができる。尚、燃焼設備100には、複数のガスバーナ1が設けられてよい。この場合、ガスバーナ1は、例えば、炉壁106の4つの角部のそれぞれに設けられる。
According to the configuration illustrated in FIG. 11, it is possible to promote swirling combustion in which the
図12を参照して、別の一実施形態に係る燃焼設備100について説明する。図12は、別の一実施形態に係る燃焼設備100の火炉102の炉壁106の一部を拡大した図である。図12に例示する形態では、火炉102の炉壁106は、鉛直方向D1に沿って延びる炉壁管108を複数含んでいる。複数の炉壁管108は、互いに隣接する一方側炉壁管108A(108)、及び他方側炉壁管108B(108)を含む。一方側炉壁管108Aは、他方側炉壁管108Bより左方に位置している。尚、炉壁管108は、水や蒸気が流通するように構成されており、ガス燃料Fの燃焼により発生した熱が炉壁管108内を流通する水や蒸気と熱交換されることで、炉壁106の温度上昇が抑制される。
A
一方側炉壁管108Aは、左方に突出する左方突出部111を含む。一方側炉壁管108Aは、直線状の炉壁管108の一部(図12において点線で示す部分)に対して左方突出部111を施工したものである。他方側炉壁管108Bは、右方に突出する右方突出部110を含む。他方側炉壁管108Bは、直線状の炉壁管108の一部(図12において点線で示す部分)に対して右方突出部110を施工したものである。
The one-side
鉛直方向D1において、左方突出部111と右方突出部110とは少なくとも一部が互いに重複している。左方突出部111と右方突出部110との間の隙間115は、左右方向D3において、一方側炉壁管108Aと他方側炉壁管108Bとの間に形成される他の隙間117(隙間115を除く)と比較して広くなっている。
At least a portion of the
図12に例示する形態では、複数の炉壁管108は、一方側炉壁管108Aの左方に隣接して配置される直線状の第1直線状炉壁管108C(108)、他方側炉壁管108Bの右方に隣接して配置される直線状の第2直線状炉壁管108D(108)をさらに含んでいる。
In the embodiment illustrated in FIG. 12, the plurality of
ガスバーナ1は、正面視において、一次空気出口10、及び二次空気出口18が鉛直方向D1に沿って並んで配置されるように、火炉102の炉壁106に設けられている。図12に例示する形態では、二次空気出口18は、一次空気出口10より上方に位置している上側の二次空気出口40(18)と、一次空気出口10より下方に位置している下側の二次空気出口42(18)と、を含んでいる。そして、一次空気出口10、上側の二次空気出口40、及び下側の二次空気出口42は隙間115内に位置している。一次空気出口10、上側の二次空気出口40、及び下側の二次空気出口42は、左右方向D3において、他の隙間117よりも幅広である。
The
一次空気出口10、及び二次空気出口18を左右方向D3に沿って並んで配置させるためには、一方側炉壁管108A及び他方側炉壁管108Bの施工だけではなく、第1直線状炉壁管108C及び第2直線状炉壁管108Dの施工が必要となる場合がある。これに対して、図12に例示する構成によれば、一次空気出口10、及び二次空気出口18が鉛直方向D1に沿って並んで配置されているので、第1直線状炉壁管108C及び第2直線状炉壁管108Dの施工を不要とし、ガスバーナ1を設置するための炉壁管108の施工範囲を小さくすることができる。
In order to arrange the
尚、第1実施形態では、一方側炉壁管108Aには左方突出部111が含まれるように、他方側炉壁管108Bには右方突出部110が含まれるように、一方側炉壁管108A及び他方側炉壁管108Bの両方が施工されていたが、本開示はこの形態に限定されない。幾つかの実施形態では、一方側炉壁管108A及び他方側炉壁管108Bのうちの何れか一方が施工される。また、一次空気出口10及び二次空気出口18が、左右方向D3において、他の隙間117よりも幅が狭い場合には、一方側炉壁管108A及び他方側炉壁管108Bの施工は不要である。
In the first embodiment, the one-side furnace wall is configured such that the one-side
不図示であるが、幾つかの実施形態では、左方突出部111は、軸線方向D2において、第1直線状炉壁管108Cとはずれている。例えば、左方突出部111は、第1直線状炉壁管108Cよりも軸線方向D2の一方側(燃焼空間104側)に位置している。このような構成によれば、一方側炉壁管108Aと第1直線状炉壁管108Cとの間の隙間が狭い場合であっても、ガスバーナ1を設置するための隙間115を確保することができる。
Although not shown, in some embodiments, the
上記各実施形態に記載の内容は、例えば以下のように把握される。 The contents described in each of the above embodiments are understood as follows, for example.
[1]本開示に係るガスバーナ(1)は、
水素を含むガス燃料(F)を燃焼するためのガスバーナであって、
前記ガス燃料を噴出する噴出口(8)が形成されるノズル(2)と、
前記ノズルの軸線方向(D2)に沿って視認した正面視において、前記噴出口の周囲を囲むとともに、一次空気(A1)を流出する一次空気出口(10)が形成される一次空気流路部(4)と、
前記正面視において、前記一次空気出口より前記ノズルの径方向の外側から二次空気(A2)を流出する二次空気出口(18)が形成される少なくとも1つの二次空気流路部(6)と、を備え、
前記ガスバーナは、前記正面視において、前記ノズルの中心(3)から前記径方向に延在する仮想線(X)が前記二次空気出口と交差しない少なくとも1つの再循環領域(R)を含む。
[1] The gas burner (1) according to the present disclosure is
A gas burner for burning gas fuel (F) containing hydrogen,
a nozzle (2) formed with an ejection port (8) for ejecting the gas fuel;
In a front view viewed along the axial direction (D2) of the nozzle, the primary air flow path portion ( 4) and
In the front view, at least one secondary air flow path portion (6) formed with a secondary air outlet (18) through which the secondary air (A2) flows from the radially outer side of the nozzle from the primary air outlet. and
Said gas burner comprises at least one recirculation region (R), in said front view, in which said imaginary line (X) extending radially from said nozzle center (3) does not intersect said secondary air outlet.
本発明者らによれば、水素を含むガス燃料に一次空気を混合して燃焼させてから、二次空気をさらに混合して未燃のガス燃料を燃焼させる場合、ガス燃料と一次空気とが混合して燃焼する領域(以下、一次領域と記載する)に排ガスを流入させることで、NOxの発生を大きく抑制することを見出した。上記[1]に記載の構成によれば、再循環領域を介して、排ガスを一次領域に流入させることができる。よって、水素を含むガス燃料を用いる場合にNOxの発生をさらに抑制することができる。 According to the present inventors, when primary air is mixed with hydrogen-containing gas fuel and burned, and then secondary air is further mixed and unburned gas fuel is burned, gas fuel and primary air It has been found that the generation of NOx can be greatly suppressed by allowing the exhaust gas to flow into a region where it is mixed and burned (hereinafter referred to as a primary region). According to the configuration described in [1] above, the exhaust gas can be caused to flow into the primary region via the recirculation region. Therefore, generation of NOx can be further suppressed when using gas fuel containing hydrogen.
[2]幾つかの実施形態では、上記[1]に記載の構成において、
前記噴出口から噴出する前記ガス燃料に対する前記一次空気の空気比をm1とし、前記噴出口から噴出する前記ガス燃料に対する前記二次空気の空気比をm2とすると、m1+m2≧1.0、且つm1<0.5を満たす。
[2] In some embodiments, in the configuration described in [1] above,
Let m1 be the air ratio of the primary air to the gas fuel ejected from the ejection port, and m2 be the air ratio of the secondary air to the gas fuel ejected from the ejection port, where m1+m2≧1.0, and m1 < 0.5 is satisfied.
上記[2]に記載の構成によれば、一次領域における燃焼温度の上昇を抑制し、NOxの発生を抑制することができる。また、一次領域は一次空気に対してガス燃料が過剰な強還元領域になるので、一次領域に流入した排ガスに含まれるNOxを還元し、NOxの濃度を低減させることができる。 According to the configuration described in [2] above, it is possible to suppress the increase in the combustion temperature in the primary region and suppress the generation of NOx. In addition, since the primary region becomes a strong reduction region in which the gas fuel is excessive with respect to the primary air, NOx contained in the exhaust gas that has flowed into the primary region can be reduced and the concentration of NOx can be reduced.
[3]幾つかの実施形態では、上記[1]又は[2]に記載の構成において、
前記仮想線が前記ノズルの中心から鉛直方向の上方に延在する場合の前記仮想線の角度位置を0度とし、前記角度位置は前記ノズルの中心を回転中心として時計回り方向に回転するにつれて増加し、前記仮想線が一回転したときの前記角度位置を360度としたとき、
前記少なくとも1つの再循環領域は、前記角度位置の合計が180度以上となるように構成されている。
[3] In some embodiments, in the configuration described in [1] or [2] above,
The angular position of the virtual line when the virtual line extends vertically upward from the center of the nozzle is assumed to be 0 degrees, and the angular position increases as it rotates clockwise around the center of the nozzle. and when the angular position when the virtual line makes one rotation is 360 degrees,
The at least one recirculation region is configured such that the sum of the angular positions is greater than or equal to 180 degrees.
上記[3]に記載の構成によれば、再循環領域を時計回り方向に広く確保し、一次領域に流入させる排ガスの量を多くすることができる。 According to the configuration described in [3] above, it is possible to secure a wide recirculation region in the clockwise direction and increase the amount of exhaust gas flowing into the primary region.
[4]幾つかの実施形態では、上記[3]に記載の構成において、
前記少なくとも1つの再循環領域は、前記角度位置が30度より大きく150度未満の範囲内に形成される第1の再循環領域(R1)、及び前記角度位置が210度より大きく330度未満の範囲内に形成される第2の再循環領域(R2)を含む。
[4] In some embodiments, in the configuration described in [3] above,
The at least one recirculation region comprises: a first recirculation region (R1) formed within the range of the angular position greater than 30 degrees and less than 150 degrees; It includes a second recirculation region (R2) formed within it.
上記[4]に記載の構成によれば、一次領域の左右両側から排ガスを一次領域に流入させることができる。 According to the configuration described in [4] above, the exhaust gas can be caused to flow into the primary region from both the left and right sides of the primary region.
[5]幾つかの実施形態では、上記[1]から[4]の何れか1つに記載の構成において、
前記少なくとも1つの二次空気流路部は、
一端が開口された筒状の第1筒状部(19)であって前記開口が前記二次空気出口として構成される第1筒状部を有する第1の二次空気流路部(6A)と、
一端が開口された筒状の第2筒状部(21)であって前記開口が前記二次空気出口として構成される第2筒状部を有する第2の二次空気流路部(6B)と、を含み、
前記第1筒状部の前記開口と前記第2筒状部の前記開口とは、前記正面視において、互いに前記ノズルの周方向において間隔を空けて配置されている。
[5] In some embodiments, in the configuration described in any one of [1] to [4] above,
The at least one secondary air flow path section,
A first secondary air flow path portion (6A) having a tubular first tubular portion (19) with one end opened, wherein the opening is configured as the secondary air outlet. When,
A second secondary air flow path portion (6B) having a second tubular portion (21) having an open end, the second tubular portion having the opening serving as the secondary air outlet. and including
The opening of the first cylindrical portion and the opening of the second cylindrical portion are spaced apart from each other in the circumferential direction of the nozzle in the front view.
上記[5]に記載の構成によれば、第1筒状部と第2筒状部とを設けることで再循環領域を容易に形成することができる。 According to the configuration described in [5] above, the recirculation region can be easily formed by providing the first tubular portion and the second tubular portion.
[6]幾つかの実施形態では、上記[5]に記載の構成において、
前記正面視において、前記第1筒状部の前記開口、前記噴出口、及び前記第2筒状部の前記開口の順に前記径方向に沿って並んでいる。
[6] In some embodiments, in the configuration described in [5] above,
In the front view, the opening of the first tubular portion, the ejection port, and the opening of the second tubular portion are arranged in this order along the radial direction.
上記[6]に記載の構成によれば、第1筒状部の開口及び第2筒状部の開口は噴出口を中心とする対称位置に配置されるので、非対称位置に配置される場合と比較して、一次領域に流入させる排ガスの量を多くすることができる。 According to the configuration described in [6] above, the opening of the first tubular portion and the opening of the second tubular portion are arranged at symmetrical positions centering on the ejection port. In comparison, a larger amount of exhaust gas can be allowed to enter the primary zone.
[7]幾つかの実施形態では、上記[1]から[4]の何れか1つに記載の構成において、
前記少なくとも1つの二次空気流路部は、
一端が開口し、前記一次空気出口の周囲を囲むように配置された筒状の筒状部(30)と、
前記開口(36)の一部を塞ぐ閉塞部(32)と、を含み、
前記開口の残部が前記二次空気出口として構成されるとともに、前記閉塞部が前記再循環領域として構成される、環状二次空気流路部(6C)を含む。
[7] In some embodiments, in the configuration described in any one of [1] to [4] above,
The at least one secondary air flow path section,
a tubular portion (30) having an open end and arranged to surround the primary air outlet;
a blocking portion (32) that partially blocks the opening (36);
An annular secondary air flow channel section (6C), wherein the remainder of said opening is configured as said secondary air outlet and said blockage is configured as said recirculation area.
上記[7]に記載の構成によれば、筒状部の開口に閉塞部を設けることで再循環領域を容易に形成することができる。 According to the configuration described in [7] above, it is possible to easily form the recirculation region by providing the closed portion at the opening of the cylindrical portion.
[8]幾つかの実施形態では、上記[7]に記載の構成において、
前記閉塞部は、前記正面視において、第1閉塞部(32A)と、前記第1閉塞部に対して前記ノズルの周方向において間隔を空けて配置されている第2閉塞部(32)Bと、を含む。
[8] In some embodiments, in the configuration described in [7] above,
In the front view, the blocking portion includes a first blocking portion (32A) and a second blocking portion (32)B spaced from the first blocking portion in the circumferential direction of the nozzle. ,including.
上記[8]に記載の構成によれば、複数の再循環領域を容易に形成することができる。 According to the configuration described in [8] above, it is possible to easily form a plurality of recirculation regions.
[9]本開示に係る燃焼設備は、
火炉(102)と、
上記[1]から[8]の何れか1つに記載のガスバーナと、を備え、
前記ガスバーナは、前記火炉を上方から視認した上面視において前記ノズルの軸線(O)が前記火炉の中心(109)とずれるように、前記火炉に設けられている。
[9] The combustion facility according to the present disclosure is
a furnace (102);
a gas burner according to any one of [1] to [8] above;
The gas burner is provided in the furnace so that the axis (O) of the nozzle is deviated from the center (109) of the furnace when viewed from above.
上記[9]に記載の構成によれば、火炎が火炉内で旋回する旋回燃焼を促進させ、再循環領域を介して、一次領域に流入させる排ガスの量を多くすることができる。 According to the configuration described in [9] above, it is possible to promote swirling combustion in which the flame swirls in the furnace, and increase the amount of exhaust gas flowing into the primary zone via the recirculation zone.
[10]本開示に係る燃焼設備は、
火炉と、
上記[1]から[8]の何れか1つに記載のガスバーナと、を備え、
前記火炉の炉壁(106)は、鉛直方向に沿って延びる炉壁管(108)を含み、
前記ガスバーナは、前記正面視において、前記一次空気出口、及び前記二次空気出口が前記鉛直方向に沿って並んで配置されるように、前記火炉の前記炉壁に設けられている。
[10] The combustion facility according to the present disclosure includes
a furnace;
a gas burner according to any one of [1] to [8] above;
the furnace wall (106) of the furnace includes a vertically extending furnace wall tube (108);
The gas burner is provided on the furnace wall of the furnace so that the primary air outlet and the secondary air outlet are arranged side by side along the vertical direction in the front view.
上記[10]に記載の構成によれば、一次空気出口、及び二次空気出口が左右方向に沿って並んで配置される場合と比較して、ガスバーナを設置するための炉壁管の施工範囲を小さくすることができる。 According to the configuration described in [10] above, compared to the case where the primary air outlet and the secondary air outlet are arranged side by side along the left-right direction, the construction range of the furnace wall pipe for installing the gas burner can be made smaller.
1 ガスバーナ
2 ノズル
3 ノズルの中心
4 一次空気流路部
6 二次空気流路部
6A 第1の二次空気流路部
6B 第2の二次空気流路部
6C 環状二次空気流路部
8 噴出口
10 一次空気出口
18 二次空気出口
19 第1筒状部
21 第2筒状部
30 筒状部
32 閉塞部
32A 第1閉塞部
32B 第2閉塞部
36 筒状部の開口
100 燃焼設備
102 火炉
106 炉壁
108 炉壁管
109 火炉の中心
A1 一次空気
A2 二次空気
D1 鉛直方向
D2 軸線方向
D3 左右方向
F ガス燃料
O ノズルの軸線
R 再循環領域
R1 第1の再循環領域
R2 第2の再循環領域
X 仮想線
1
A1 primary air A2 secondary air D1 vertical direction D2 axial direction D3 lateral direction F gas fuel O nozzle axis R recirculation zone R1 first recirculation zone R2 second recirculation zone X imaginary line
Claims (12)
前記ガス燃料を噴出する噴出口が形成されるノズルと、
前記ノズルの軸線方向に沿って視認した正面視において、前記噴出口の周囲を囲むとともに、一次空気を流出する一次空気出口が形成される一次空気流路部と、
前記正面視において、前記一次空気出口より前記ノズルの径方向の外側から二次空気を流出する二次空気出口が形成される少なくとも1つの二次空気流路部と、を備え、
前記ガスバーナは、前記正面視において、前記ノズルの中心から前記径方向に延在する仮想線が前記二次空気出口と交差しない少なくとも1つの再循環領域を含み、
前記仮想線が前記ノズルの中心から鉛直方向の上方に延在する場合の前記仮想線の角度位置を0度とし、前記角度位置は前記ノズルの中心を回転中心として時計回り方向に回転するにつれて増加し、前記仮想線が一回転したときの前記角度位置を360度としたとき、
前記少なくとも1つの再循環領域は、前記角度位置が30度より大きく150度未満の範囲内に形成される第1の再循環領域、及び前記角度位置が210度より大きく330度未満の範囲内に形成される第2の再循環領域を含む、
ガスバーナ。 A gas burner for burning gas fuel containing hydrogen,
a nozzle formed with an ejection port for ejecting the gas fuel;
a primary air flow path portion that surrounds the jet outlet and is formed with a primary air outlet through which the primary air flows out, in a front view viewed along the axial direction of the nozzle;
at least one secondary air flow path portion formed with a secondary air outlet through which secondary air flows out from the radially outer side of the nozzle from the primary air outlet in the front view,
the gas burner includes at least one recirculation region in which the imaginary line extending radially from the center of the nozzle does not intersect the secondary air outlet in the front view;
The angular position of the virtual line when the virtual line extends vertically upward from the center of the nozzle is assumed to be 0 degrees, and the angular position increases as it rotates clockwise around the center of the nozzle. and when the angular position when the virtual line makes one rotation is 360 degrees,
The at least one recirculation region comprises a first recirculation region formed within the angular position greater than 30 degrees and less than 150 degrees, and an angular position within the angular position greater than 210 degrees and less than 330 degrees. comprising a second recirculation region formed;
gas burner.
請求項1に記載のガスバーナ。 Let m1 be the air ratio of the primary air to the gas fuel ejected from the ejection port, and m2 be the air ratio of the secondary air to the gas fuel ejected from the ejection port, where m1+m2≧1.0, and m1 satisfying <0.5,
A gas burner according to claim 1.
請求項2に記載のガスバーナ。 satisfying 0.25<m1<0.5,
A gas burner according to claim 2.
一端が開口された筒状の第1筒状部であって前記開口が前記二次空気出口として構成される第1筒状部を有する第1の二次空気流路部と、
一端が開口された筒状の第2筒状部であって前記開口が前記二次空気出口として構成される第2筒状部を有する第2の二次空気流路部と、を含み、
前記第1筒状部の前記開口と前記第2筒状部の前記開口とは、前記正面視において、互いに前記ノズルの周方向において間隔を空けて配置されている、
請求項1から3の何れか一項に記載のガスバーナ。 The at least one secondary air flow path section,
a first secondary air flow path portion having a tubular first tubular portion with one end opened, wherein the opening is configured as the secondary air outlet;
a second secondary air flow path portion having a second tubular portion having an open end, the second tubular portion having the opening configured as the secondary air outlet;
The opening of the first cylindrical portion and the opening of the second cylindrical portion are spaced apart from each other in the circumferential direction of the nozzle in the front view,
A gas burner according to any one of claims 1 to 3.
請求項4に記載のガスバーナ。 In the front view, the opening of the first cylindrical portion, the ejection port, and the opening of the second cylindrical portion are arranged in this order along the radial direction.
A gas burner according to claim 4 .
一端が開口し、前記一次空気出口の周囲を囲むように配置された1つの筒状の筒状部と、
前記開口の一部を塞ぐ閉塞部と、を含み、
前記開口の残部が前記二次空気出口として構成されるとともに、前記閉塞部が前記再循環領域として構成される、環状二次空気流路部を含む、
請求項1から5の何れか一項に記載のガスバーナ。 The at least one secondary air flow path section,
one cylindrical tubular portion having one open end and arranged to surround the primary air outlet;
a blocking part that blocks a part of the opening,
an annular secondary air flow channel portion, wherein the remainder of the opening is configured as the secondary air outlet and the occlusion portion is configured as the recirculation region;
Gas burner according to any one of claims 1 to 5.
請求項6に記載のガスバーナ。 The cylindrical portion is arranged to surround the entire periphery of the primary air outlet,
A gas burner according to claim 6 .
請求項6に記載のガスバーナ。 The blocking portion includes, in the front view, a first blocking portion, and a second blocking portion that is spaced from the first blocking portion in the circumferential direction of the nozzle,
A gas burner according to claim 6 .
請求項1から3の何れか一項に記載のガスバーナと、を備え、
前記ガスバーナは、前記火炉を上方から視認した上面視において前記ノズルの軸線が前記火炉の中心とずれるように、前記火炉に設けられている、
燃焼設備。 a furnace;
A gas burner according to any one of claims 1 to 3,
The gas burner is provided in the furnace so that the axis of the nozzle is deviated from the center of the furnace in a top view of the furnace from above.
Combustion equipment.
請求項1から3の何れか一項に記載のガスバーナと、を備え、
前記火炉の炉壁は、鉛直方向に沿って延びる炉壁管を含み、
前記ガスバーナは、前記正面視において、前記一次空気出口、及び前記二次空気出口が前記鉛直方向に沿って並んで配置されるように、前記火炉の前記炉壁に設けられている、
燃焼設備。 a furnace;
A gas burner according to any one of claims 1 to 3,
The furnace wall of the furnace includes a furnace wall tube extending along the vertical direction,
The gas burner is provided on the furnace wall of the furnace so that the primary air outlet and the secondary air outlet are arranged side by side along the vertical direction in the front view.
Combustion equipment.
請求項1から3の何れか一項に記載のガスバーナと、を備え、
前記火炉の炉壁は、鉛直方向に沿って延び、互いに隣接する一対の炉壁管を含み、
前記ガスバーナは、前記正面視において、前記一次空気出口、及び前記二次空気出口が前記鉛直方向に沿って並んで配置されるように、前記一対の炉壁管の間に形成される隙間に設けられている、
燃焼設備。 a furnace;
A gas burner according to any one of claims 1 to 3,
the furnace wall of the furnace includes a pair of furnace wall tubes that extend along the vertical direction and are adjacent to each other;
The gas burner is provided in a gap formed between the pair of furnace wall tubes so that the primary air outlet and the secondary air outlet are arranged side by side along the vertical direction in the front view. is being
Combustion equipment.
前記隙間は、前記一方の炉壁管の前記突出部と前記他方の炉壁管との間に位置している、
請求項11に記載の燃焼設備。 One furnace wall tube of the pair of furnace wall tubes includes a projecting portion projecting to the opposite side of the other furnace wall tube of the pair of furnace wall tubes,
the gap is located between the projecting portion of the one furnace wall tube and the other furnace wall tube,
Combustion equipment according to claim 11 .
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2022074356A JP7161639B1 (en) | 2022-04-28 | 2022-04-28 | Gas burner and combustion equipment |
PCT/JP2022/031984 WO2023210037A1 (en) | 2022-04-28 | 2022-08-25 | Gas burner and combustion equipment |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2022074356A JP7161639B1 (en) | 2022-04-28 | 2022-04-28 | Gas burner and combustion equipment |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP7161639B1 true JP7161639B1 (en) | 2022-10-26 |
JP2023163435A JP2023163435A (en) | 2023-11-10 |
Family
ID=83782318
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2022074356A Active JP7161639B1 (en) | 2022-04-28 | 2022-04-28 | Gas burner and combustion equipment |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP7161639B1 (en) |
WO (1) | WO2023210037A1 (en) |
Citations (17)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4629413A (en) * | 1984-09-10 | 1986-12-16 | Exxon Research & Engineering Co. | Low NOx premix burner |
JPH04283308A (en) * | 1991-03-11 | 1992-10-08 | Sanyo Electric Co Ltd | Gas burner |
US5263849A (en) * | 1991-12-20 | 1993-11-23 | Hauck Manufacturing Company | High velocity burner, system and method |
JPH0742960B2 (en) * | 1986-12-15 | 1995-05-15 | 松下電器産業株式会社 | Sound absorbing impeller device |
JPH08170803A (en) * | 1994-12-16 | 1996-07-02 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Steam generator |
JPH09159122A (en) * | 1995-12-12 | 1997-06-20 | Narita Techno:Kk | Premixing gas burner |
US5799594A (en) * | 1993-11-08 | 1998-09-01 | Ivo International Oy | Method and apparatus for reducing nitrogen oxide emissions from burning pulverized fuel |
JP2001153312A (en) * | 1999-11-30 | 2001-06-08 | Shizuo Wani | LOW NOx BURNER |
JP2002349809A (en) * | 2001-05-28 | 2002-12-04 | Petroleum Energy Center | Burner |
JP2005114285A (en) * | 2003-10-09 | 2005-04-28 | Petroleum Energy Center | Burner |
JP2006501427A (en) * | 2002-03-16 | 2006-01-12 | エクソンモービル・ケミカル・パテンツ・インク | NOx low emission burner with high fuel gas recirculation rate |
JP2008134037A (en) * | 2006-10-30 | 2008-06-12 | Miura Co Ltd | Boiler |
KR101324945B1 (en) * | 2012-11-09 | 2013-11-04 | 주식회사 부-스타 | Low pressure low nox burner |
JP2017062105A (en) * | 2016-11-29 | 2017-03-30 | ボルカノ株式会社 | Combustor |
US9709269B2 (en) * | 2014-01-07 | 2017-07-18 | Air Products And Chemicals, Inc. | Solid fuel burner |
JP2017150712A (en) * | 2016-02-23 | 2017-08-31 | 三菱日立パワーシステムズ株式会社 | Boiler |
JP2021139553A (en) * | 2020-03-05 | 2021-09-16 | 東京瓦斯株式会社 | Combustion control method, control device and program |
Family Cites Families (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP7042960B1 (en) * | 2021-11-04 | 2022-03-28 | 三菱重工パワーインダストリー株式会社 | Combustion equipment |
-
2022
- 2022-04-28 JP JP2022074356A patent/JP7161639B1/en active Active
- 2022-08-25 WO PCT/JP2022/031984 patent/WO2023210037A1/en unknown
Patent Citations (17)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4629413A (en) * | 1984-09-10 | 1986-12-16 | Exxon Research & Engineering Co. | Low NOx premix burner |
JPH0742960B2 (en) * | 1986-12-15 | 1995-05-15 | 松下電器産業株式会社 | Sound absorbing impeller device |
JPH04283308A (en) * | 1991-03-11 | 1992-10-08 | Sanyo Electric Co Ltd | Gas burner |
US5263849A (en) * | 1991-12-20 | 1993-11-23 | Hauck Manufacturing Company | High velocity burner, system and method |
US5799594A (en) * | 1993-11-08 | 1998-09-01 | Ivo International Oy | Method and apparatus for reducing nitrogen oxide emissions from burning pulverized fuel |
JPH08170803A (en) * | 1994-12-16 | 1996-07-02 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Steam generator |
JPH09159122A (en) * | 1995-12-12 | 1997-06-20 | Narita Techno:Kk | Premixing gas burner |
JP2001153312A (en) * | 1999-11-30 | 2001-06-08 | Shizuo Wani | LOW NOx BURNER |
JP2002349809A (en) * | 2001-05-28 | 2002-12-04 | Petroleum Energy Center | Burner |
JP2006501427A (en) * | 2002-03-16 | 2006-01-12 | エクソンモービル・ケミカル・パテンツ・インク | NOx low emission burner with high fuel gas recirculation rate |
JP2005114285A (en) * | 2003-10-09 | 2005-04-28 | Petroleum Energy Center | Burner |
JP2008134037A (en) * | 2006-10-30 | 2008-06-12 | Miura Co Ltd | Boiler |
KR101324945B1 (en) * | 2012-11-09 | 2013-11-04 | 주식회사 부-스타 | Low pressure low nox burner |
US9709269B2 (en) * | 2014-01-07 | 2017-07-18 | Air Products And Chemicals, Inc. | Solid fuel burner |
JP2017150712A (en) * | 2016-02-23 | 2017-08-31 | 三菱日立パワーシステムズ株式会社 | Boiler |
JP2017062105A (en) * | 2016-11-29 | 2017-03-30 | ボルカノ株式会社 | Combustor |
JP2021139553A (en) * | 2020-03-05 | 2021-09-16 | 東京瓦斯株式会社 | Combustion control method, control device and program |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2023210037A1 (en) | 2023-11-02 |
JP2023163435A (en) | 2023-11-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5386230B2 (en) | Fuel burner and swirl combustion boiler | |
US7891971B2 (en) | Combustion head and method for combusting fuel | |
CN111853775A (en) | Burner head with internal recirculation and burner comprising such a burner head | |
EP2781834B1 (en) | Oil-fired burner, solid fuel-fired burner unit and solid fuel-fired boiler | |
JP3239142B2 (en) | Method of controlling radial stratified flame center burner | |
JP7161639B1 (en) | Gas burner and combustion equipment | |
JPH10220707A (en) | Burner for powdery solid fuel and combustion apparatus therewith | |
CN112204307B (en) | Low NOx burner with punched plate type burner head | |
JP3873119B2 (en) | In-cylinder swirl combustor | |
JP2010270990A (en) | Fuel burner and turning combustion boiler | |
JP4386279B2 (en) | Burner operation | |
JP2004093076A (en) | Diffusion combustion type low nox combuster | |
JP2002048306A (en) | Combustion burner and combustion device having the burner | |
KR101985999B1 (en) | Fast mixing type burner and combustion system having the same | |
JP7262521B2 (en) | Gas burner and combustion equipment | |
JP6732960B2 (en) | Method for burning fuel and boiler | |
JP4402683B2 (en) | Combustion device | |
JP2000039108A (en) | LOW NOx BURNER | |
JP7191160B1 (en) | Gas burner and combustion equipment | |
JP3687092B2 (en) | Swirl combustor | |
WO2023053605A1 (en) | Gas burner and combustion facility | |
JP5344898B2 (en) | Swirl combustion boiler | |
JP3946575B2 (en) | Air heat burner | |
WO2024023894A1 (en) | Combustion facility | |
JPS5838685B2 (en) | burner |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20220428 |
|
A871 | Explanation of circumstances concerning accelerated examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A871 Effective date: 20220428 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20220531 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20220621 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20220809 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20220908 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20221004 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20221014 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 7161639 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |