JP7248744B2 - ガスバーナ、及びガス焚きボイラ - Google Patents

Description

本開示は、ガス焚きボイラなどのガスバーナに関する。

従来から、燃焼振動を抑制するとともに、ＮＯｘ（窒素酸化物）の発生を抑制するガスバーナの開発が行われてきた。例えば、特許文献１には、ガスノズルの先端部にガスバーナの中心軸に対して３５°～４５°の噴射角度でガスを噴射する主孔と、ガスバーナの中心軸に対して４５°～５５°の噴射角度でガスを噴射する副孔と、が設けられたガスバーナについて開示されている。

特許第４６００８５０号公報

特許文献１に記載の技術を適用することで、燃焼振動を抑制するとともに、ある程度のＮＯｘの発生を抑制可能である。しかしながら、特許文献１には、ガス燃料の種類として１３Ａ都市ガス（メタンを主成分とし、その他にエタン、プロパン及びブタンからなるガス）の例が示されているが、ガス燃料圧については示されていない。

ガス燃料の高圧化は燃焼振動等の要因のため、例えば、都市ガスやＬＰＧ（液化石油ガス）等を燃料とするボイラバーナでは、最大１３０ＫＰa程度で適用され、水素を燃料とする場合でも最大８０ＫＰa程度であり、高圧化は難しいと思われていた。

一方、ＮＯｘの発生は、可能な限り抑制できることが望ましく、燃焼振動を抑制するとともにＮＯｘの発生抑制の改良が望まれている。

本開示は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、ガス燃料を高圧化し、ガス燃料の噴出角度を所定範囲に設定して、燃焼振動を抑制するとともに、ＮＯｘの発生を抑制することができるガスバーナを提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本開示に係るガスバーナは、ガス燃料が流通するノズルと、前記ノズルの周囲から前記ガス燃料に対する空気比が１未満の一次空気を供給する一次空気供給部と、を備えるガスバーナであって、前記ノズルは、前記ガスバーナの中心軸に対して２５度以上４５度以下の噴出角度で前記ガス燃料を噴出するように構成される少なくとも１つの主孔と、前記ガスバーナの中心軸に対して３５度以上５５度以下であって、前記主孔の噴出角度より大きい噴出角度で前記ガス燃料を噴出するように構成される少なくとも１つの副孔と、を含み、前記ノズル内を流通する前記ガス燃料のガス圧は、３００ｋＰａ以上である。

本開示のガスバーナによれば、ガス燃料を高圧化し、さらに主孔及び副孔からのガス燃料の噴出角度を所定範囲に設定することで、燃焼振動を抑制するとともに、ＮＯｘの発生を抑制することができる。

本発明の一実施形態に係るガスバーナの一部断面を示す概略側断面図、及びガスバーナへのガス燃料供給システムを示す概略構成図である。 ガスノズルの側断面図である（図３のＡ－Ａ線断面矢視図）。 ガスノズルの先端部を火炉内側から見た正面図である。 水素ガスバーナ入口圧力とＮＯｘとの関係を示す試験結果のグラフである。 副生水素を適用する場合の水素ガスバーナへのガス燃料供給システムを示す概略構成図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。ただし、実施形態として記載されている、または図面に示されている構成部品の相対的配置等は、本発明の範囲をこれらに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。

＜一実施形態＞
図１には、本発明の一実施形態のガスバーナ１の一部断面の概略側断面図を示す。火炉３の側壁のバーナスロート部５にガスバーナ１が設けられている。ガスバーナ１は、ガスバーナ１の中心軸Ｃの部分に配置されるガスノズル７と、該ガスノズル７の外周部に燃焼用の空気を導入する一次空気流路（一次空気供給部）９と、該一次空気流路９の外周部に設けられる二次空気流路１１の三重構造からなっている。

ガスノズル７と一次空気流路９は円筒状の一次スリーブ１３の内部に設けられ、二次空気流路１１は一次スリーブ１３の外周側に設けられた円筒状の二次スリーブ１５の内部に形成される。

そして、ガス燃料はガスノズル７の先端部分に形成される主孔２５と副孔２７から火炉
３内に噴出される構造となっている。なお、二次空気流路１１の外周部に三次空気流路（
図示せず）を設けても良い。

入口を形成する開口部２１から流入し、一次空気流路９を流れる中心空気である一次空気Ｆ１は直進流であるが、ガスノズル７の出口部分、すなわち、一次空気流路９の出口部分に設けられたスワラ（保炎器）１７によって、一次空気Ｆ１のうちの一部に旋回力が与えられ、スワラ１７の後流側の火炉３内の領域に淀み領域１９が形成され、この淀み領域１９にガス燃料が取りこまれることで、火炎の安定保持が可能となる。

また、二次空気流路１１の入口部には、エアレジスタ２３が設置されて、エアレジスタタイプの旋回装置によって二次空気流路１１に流入する二次空気Ｆ２に旋回力が与えられる。

また、火炉３の側壁に形成されたガスバーナ１用の開口部分であるバーナスロート部５の外周部には、開口部の周囲を冷却するように水管６が開口部を囲うように設置されている。

なお、ガスノズル７から噴出するガス燃料に対する一次空気Ｆ１の空気比は、ガスノズル７から噴出するガス燃料に対する二次空気Ｆ２の空気比よりも低く、さらに、一次空気流路９から供給される一次空気Ｆ１は、噴出するガス燃料に対する空気比が１未満になるように設定されている。空気比とはガス燃料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。

図２、図３に示すように、ガスノズル７の先端部分には、４つの主孔２５と、４つの副孔２７が設けられている。そして、全主孔を流れるガス燃料は、全ガス燃料流量の８０～９０％、全副孔を流れるガス燃料は、全ガス燃料流量の２０～１０％流れる構成になっている。すなわち、副孔２７は、主孔２５より孔径が小さく形成され、複数の主孔２５の開口面積の合計をＡ１、複数の副孔２７の開口面積の合計をＡ２とした場合に、比率Ａ１：Ａ２は８０：２０～９０：１０の間である。

このように、副孔２７から噴出される燃料量を主孔２５から噴出される燃料量より少なくして、全副孔を流れるガス燃料が、全ガス燃料流量の２０～１０％流れる構成にすることで、副孔２７から噴出される燃料を一次空気の一部に旋回力を与えるスワラ１７の後流側に形成される淀み領域１９に取りこまれやすくして、火炎の安定保持を図り燃焼振動の抑制が可能になる。

さらに、副孔２７から２０％を超えるような燃料が噴出されると、一次空気の一部に旋回力を与えるスワラ１７に焼損を与える虞れがあるため、全副孔を流れるガス燃料は、全ガス燃料流量の２０～１０％流れる構成になっていることが好ましい。

また、図２、３に示すように、ガスノズル７の先端部分の各主孔２５は、ガスノズル７の中心軸Ｃ（ガスバーナ１の中心軸Ｃでもある）を挟んで対称的に中心軸Ｃの周りに複数（４つ）配置され、ガスノズル７の中心軸Ｃを挟んで噴出角度が５０度～９０度（中心軸Ｃに対する仰角２５度～４５度）となるように設けられている。以下、主孔２５の中心軸Ｃに対する仰角を主孔噴出角度θ１という。

また、各副孔２７は、ガスノズル７の中心軸Ｃを挟んで対称的に中心軸Ｃの周りに複数（４つ）配置され、ガスノズル７の中心軸Ｃを挟んで噴出角度が７０度～１１０度（中心軸Ｃに対する仰角３５度～５５度）となるように設けられている。そして、副孔２７の噴出角度は、主孔２５の噴出角度より大きい噴出角度でガス燃料を噴出するように構成されている。以下、副孔２７の中心軸Ｃに対する仰角を副孔噴出角度θ２という。そして、副孔噴出角度θ２は、主孔噴出角度θ１より大きい噴出角度でガス燃料を噴出するように構成されている。

４つの主孔２５と４つの副孔２７はそれぞれ、中心軸Ｃの周りに主孔２５と副孔２７とが交互に均等に配置されている。すなわち、中心軸Ｃの周りにピッチ角度αが等しく４５度の間隔となっている。このように、主孔２５は、中心軸Ｃの周りに中心軸Ｃを挟んで互いに対称となるように、ガスノズル７の先端部に複数形成されているので、主孔２５から噴出されるガス燃料は、ガスバーナ１の中心に対して偏りなく均等に噴出される。

また、副孔２７についても、中心軸Ｃの周りに中心軸Ｃを挟んで互いに対称となるように、ガスノズル７の先端部に複数形成されているので、副孔２７から噴出されるガス燃料は、ガスバーナ１の中心に対して偏りなく均等に噴出される。

なお、図３に示す正面図で、主孔２５の開口の中心位置２５ａと、副孔２７の開口の中心位置２７ａは、ガスノズル７の中心軸Ｃから距離が同一となるように設けられている。また、主孔２５及び副孔２７の断面形状は円形形状となっている。

次に、図１を参照してガスバーナ１にガス燃料を供給するシステム構成について説明する。ガス燃料が貯蔵されるガスタンク２９の出口には、入口弁３１が設けられガスタンク２９からのガス燃料の供給及び遮断が制御され、入口弁３１の出口側に減圧弁３３が設けられ所定の圧力に減圧される。

減圧弁３３の下流側には図１に示すように順に、流量計３５、温度計３７、遮断弁３９、圧力計４１、流量調整弁４３、遮断弁４５、バーナ入口圧力計４７、バーナ入口弁４９が設けられている。バーナ入口弁４９を開弁することで、ガスバーナ１のガスノズル７にガス燃料が供給される。

従って、主孔２５及び副孔２７からのガス燃料の噴出圧力は、ガスノズル７内を流通するガス燃料のガス圧であり、ガスバーナ１入口の圧力であり、バーナ入口圧力計４７で計測される。ガスタンク２９には、３００ｋＰａを超える高圧ガス燃料が加圧されて貯蔵されており、減圧弁３３等によって減圧されて使用される３００ｋＰａ以上の目標ガス圧に減圧されてガスバーナ１に供給される。

以上のように構成された一実施形態によれば、ガス燃料のガス圧を３００ｋＰａ以上に高圧化し、さらに、主孔２５及び副孔２７からのガス燃料の噴出角度を所定範囲に設定することで、燃焼振動を抑制するとともに、ＮＯｘの発生を抑制することが可能となる。

すなわち、空気比を低くすると、燃料が燃焼する領域の温度が低くなり、ＮＯｘの発生は抑制されることより、ガスノズル７内を流通するガス燃料のガス圧を３００ｋＰａ以上とすることで、ガス燃料と空気比が１未満の一次空気との混合を促進させ、ガス燃料を温度の低い領域で燃焼させる割合が相対的に増加する。これによって、ＮＯｘの発生を抑制することができる。

また、一実施形態によれば、ガスバーナ１（ガスノズル７）の中心軸Ｃに対して２５度以上４５度以下の噴出角度の主孔２５と、ガスバーナ１の中心軸Ｃに対して３５度以上５５度以下の副孔２７とを有する。

主孔噴出角度θ１を４５度より小さくすることで、火炎の長炎化による緩慢燃焼を促進させることができる。４５度を超えると火炉３内の圧力変動による燃焼振動のポテンシャルが大きくなる。主孔噴出角度θ１が２５度未満になると、長炎化が過剰となりボイラの熱吸収特性に影響を与える。従って、主孔噴出角度θ１を２５度以上４５度以下とすることにより、火炎の安定化と長炎化が両立されることから、燃焼振動を抑制できると共に、長炎化による緩慢燃焼で火炎温度が低減し低ＮＯｘ化を達成できる。

副孔２７については、副孔噴出角度θ２を５５度より小さくしていくことで、ＮＯｘの発生量を低減できる。副孔噴出角度θ２が５５度を超えると、スワラ１７近傍での保炎性が強くなりすぎるため、スワラ１７の焼損ポテンシャルが大きくなると共にＮＯｘの上昇が懸念される。副孔噴出角度θ２が３５度未満であると保炎効果が弱くなり振動ポテンシャルが上昇する。従って、副孔噴出角度θ２を３５度以上５５度以下とすることで、燃焼振動を抑制できると共に、ＮＯｘの発生量を低減することができる。

また、ガス燃料は圧縮性流体であり、高圧化する程ガスノズル７の出口部で軸方向及び半径方向に一気に拡がる特性がある。従って、圧力の影響として、噴出角度を狭角化しても、副孔２７による保炎性の確保及び主孔２５による長炎化への悪影響回避に有効に作用する。従って、従来技術（特許文献１）に開示の噴出角度の仰角下限角度を低減して噴出角度を狭角化しても、燃焼振動を抑制できると共に、ＮＯｘの発生量を低減することが可能になる。

＜他の実施形態＞
次に、他の実施形態について説明する。他の実施形態は、ガス燃料が水素を含むガス燃料であり、主孔２５の主孔噴出角度θ１は、２５度以上３５度以下であり、副孔２７の副孔噴出角度θ２は、３５度以上４５度以下に構成されている。

なお、「水素を含むガス燃料」には、水素と他の燃料を含むもの（混焼）と、水素のみ（専焼）とがあり、さらに、水素と他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）、他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」とは、これらの場合をすべて含む。

図１のガス燃料供給システムの構成において、ガスタンク２９は、水素を含むガス燃料が貯蔵されている水素ガスタンク１２９であり、ガスバーナ１は、水素を含むガス燃料を噴出して燃焼させる水素ガスバーナ１０１である。その他のガス燃料供給システムの構成は図１に示す一実施形態と同様である。また、水素ガスバーナ１０１の構造は、図１～３に示す構造と同様である。

水素ガスタンク１２９には、３００ｋＰａを超える高圧（例えば１５ＭＰａ）の水素を含むガス燃料が加圧されて貯蔵されており、減圧弁３３等によって減圧されて使用される３００ｋＰａ以上の目標ガス圧に減圧されて水素ガスバーナ１０１に供給される。

また、工場で生成される副生水素５１を適用する場合は、供給圧力が３～５０ＫＰａと低いので、図５に示すように、高圧化するためにブースタ５３を適用して、使用される３００ｋＰａ以上の目標ガス圧に上昇して水素ガスバーナ１０１に供給される。

図４に、水素を含むガス燃料の水素ガスバーナ１０１の入口圧力（主孔２５及び副孔２７からの噴出圧力）とＮＯｘとの関係を示す試験結果の関係図を示す。試験条件は表１に示すとおりである。

また、試験は、水素ガスバーナ１０１の入口圧力を、８０ＫＰａ（比較ベース）、３００ＫＰａ、５００ＫＰａ、９００ＫＰａの４条件について確認した。噴出圧力の変更は、水素ガスバーナ１０１の構造は変えずに、燃料量を一定にしてガスノズル７の先端部に形成される主孔２５及び副孔２７の孔径を変更することで試験した。例えば、表２に示すような孔径に変更した。また、燃焼試験時の主孔２５及び副孔２７の噴出角度は、主孔噴出角度θ１が４０°、副孔噴出角度θ２が４５°である。

一般的に、都市ガスやＬＰＧ等を燃料とするボイラバーナでは、最大１３０ＫＰa程度で適用され、水素を燃料とする場合でも最大８０ＫＰa程度であるため、８０ＫＰａを基準として比較した。図４の試験結果のグラフに示すように、３００ＫＰａ、５００ＫＰａ、９００ＫＰａと低減することが確認された。９００ＫＰａでは約３０％のＮＯｘ低減効果が見られた。従って、ＮＯｘ低減効果が認められた３００ＫＰａ以上を高圧化の設定圧力とした。さらに望ましくは、５００ＫＰａ以上に設定するとよい。

なお、水素ガスバーナ１０１の入口圧力（主孔２５及び副孔２７からの噴出圧力）とＮＯｘとの関係を示す試験結果の傾向は、水素を含むガス燃料以外の都市ガスやＬＰＧ等のガス燃料においても同等の傾向であると考えられる。ＬＰＧを用い燃焼試験で、噴出圧力７０ＫＰａでのベースＮＯｘに対して３００ＫＰａ時に約２０％、５００ＫＰａ時に約２５％のＮＯｘ低減が確認された。従って、ＮＯｘ低減効果が認められた３００ＫＰａ以上を高圧化の設定圧力とした。さらに望ましくは、５００ＫＰａ以上に設定するとよい。

水素を含むガス燃料の場合においては、主孔噴出角度θ１が３５度を超えると火炉３内の圧力変動による燃焼振動のポテンシャルが大きくなる。また、主孔噴出角度θ１が２５未満になると、長炎化が過剰となりボイラの熱吸収特性に影響を与える。従って、主孔噴出角度θ１を２５度から３５度とすることにより、火炎の安定化と長炎化が両立されることから、燃焼振動を抑制できると共に、長炎化による緩慢燃焼で火炎温度が低減し低ＮＯｘ化を達成できる。

水素は、都市ガスやＬＰＧに比較して燃焼速度が速く燃焼性に優れているので、相対的に短炎となるため、一実施形態に比べて主孔噴出角度θ1を２５度以上３５度以下の範囲に狭めても燃焼振動への影響は問題ない。すなわち、水素を含むガス燃料では、高圧化しても燃焼振動が起きにくいので、主孔２５からの噴出角度を狭めても高圧化による長炎化によって緩慢燃焼で火炎温度が低減し、低ＮＯｘ化をより効果的に達成できる。

また、副孔２７については、副孔噴出角度θ２が３５度未満であると保炎効果が弱くなり振動ポテンシャルが上昇する。また、副孔噴出角度θ２が４５度を超えると、バーナ近傍での保炎のバランスが崩れ振動ポテンシャルが大きくなる。従って、副孔噴出角度θ２は３５度から４５度が適正範囲である。

水素は、都市ガスやＬＰＧに比較して燃焼速度が速く燃焼性に優れているので、保炎性が良いため、一実施形態に比べて副孔噴出角度θ２を３５度以上４５度以下の範囲に狭めても燃焼振動への影響は問題ない。すなわち、副孔２７においても、主孔２５の場合と同様に、水素を含むガス燃料では、高圧化しても燃焼振動が起きにくいので、副孔２７からの噴出角度を狭めても高圧化による長炎化によって緩慢燃焼で火炎温度が低減し、低ＮＯｘ化をより効果的に達成できる。

以上の他の実施形態によれば、水素を含むガス燃料の噴出圧力を３００ＫＰａ以上に高圧化するとともに、主孔２５からの噴出角度を２５度から３５度とし、副孔２７からの噴出角度３５度以上４５度以下に設定することにより、燃焼振動を抑制できると共に、ＮＯｘの発生量をより低減することができる。

その他、本開示の趣旨を逸脱しない範囲で、上記した実施形態における構成要素を周知の構成要素に置き換えることは適宜可能であり、また、上記した実施形態に適宜組み合わせてもよい。

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。

（１）一の態様に係るガスバーナは、ガス燃料が流通するノズル（一実施形態記載のガスノズル７）と、前記ノズルの周囲から前記ガス燃料に対する空気比が１未満の一次空気を供給する一次空気供給部（一実施形態記載の一次空気流路９）と、を備えるガスバーナであって、前記ノズルは、前記ガスバーナの中心軸（一実施形態記載の中心軸Ｃ）に対して２５度以上４５度以下の噴出角度（一実施形態記載の主孔噴出角度θ１）で前記ガス燃料を噴出するように構成される少なくとも１つの主孔（一実施形態記載の主孔２５）と、前記ガスバーナの中心軸に対して３５度以上５５度以下であって、前記主孔の噴出角度より大きい噴出角度（一実施形態記載の副孔噴出角度θ２）で前記ガス燃料を噴出するように構成される少なくとも１つの副孔（一実施形態記載の副孔２７）と、を含み、前記ノズル内を流通する前記ガス燃料のガス圧は、３００ｋＰａ以上である。

本開示に係るガスバーナによれば、ガス燃料のガス圧を３００ｋＰａ以上に高圧化し、さらに、ガスバーナの中心軸に対して２５度以上４５度以下の噴出角度の主孔と、ガスバーナの中心軸に対して３５度以上５５度以下の副孔とを有することで、燃焼振動を抑制するとともに、ＮＯｘの発生を抑制することが可能となる。

空気比を低くすると、燃料が燃焼する領域の温度が低くなり、ＮＯｘの発生は抑制される。構成（１）によれば、ノズル内を流通するガス燃料のガス圧を３００ｋＰａ以上とすることで、燃料ガスと空気比が１未満の一次空気との混合を促進させ、燃料ガスを温度の低い領域で燃焼させる割合が相対的に増加する。これによって、ＮＯｘの発生を抑制することができる。

また、構成（１）によれば、ガスバーナの中心軸に対して２５度以上４５度以下の噴出角度の主孔と、ガスバーナの中心軸に対して３５度以上５５度以下の副孔とを有する。主孔からのガス燃料の噴出角度（ガスバーナの中心軸に対する仰角）を４５度より小さくすることで、火炎の長炎化による緩慢燃焼を促進させることができる。４５度を超えると火炉内の圧力変動による燃焼振動のポテンシャルが大きくなる。主孔の噴出角度が２５度未満になると、長炎化が過剰となりボイラの熱吸収特性に影響を与える。従って、主孔の噴出角度を２５度以上４５度以下とすることにより、火炎の安定化と長炎化が両立されることから、燃焼振動を抑制できると共に、長炎化による緩慢燃焼で火炎温度が低減し低ＮＯｘ化を達成できる。

副孔については、副孔の噴出角度を５５度より小さくしていくことで、ＮＯｘの発生量を低減できる。副孔の噴出角度が５５度を超えると、バーナ近傍での保炎のバランスが崩れ振動ポテンシャルが大きくなる。副孔の噴出角度が３５度未満であると保炎効果が弱くなり振動ポテンシャルが上昇する。従って、副孔の噴出角度を３５度以上５５度以下とすることで、燃焼振動を抑制できると共に、ＮＯｘの発生量を低減することができる。

（２）別の態様に係るガスバーナは、（１）に記載のガスバーナであって、前記ガス燃料は水素を含む。

このような構成（２）によれば、水素は、従来技術（特許文献１）のガス燃料として示される１３Ａ都市ガス（メタンを主成分とし、その他にエタン、プロパン及びブタンからなるガス）に比較して、燃焼速度が速く燃焼性が良いため、保炎性は強化され、燃焼振動のポテンシャルは都市ガスやＬＰＧ（液化石油ガス）より低減できる。

（３）さらに別の態様に係るガスバーナは、（２）に記載のガスバーナであって、前記主孔の噴出角度は、２５度以上３５度以下であり、前記副孔の噴出角度は、３５度以上４５度以下である。

このような構成（３）によれば、水素は、都市ガスやＬＰＧに比較して燃焼速度が速く、相対的に短炎となるため、都市ガスやＬＰＧの燃料の場合に比べて燃焼振動のポテンシャルが低減できるので、構成（１）の主孔からの噴出角度２５°～４５°の範囲を２５°～３５°の範囲に狭めてもボイラの熱吸収特性への影響は問題なく、燃焼振動を抑制できると共に、長炎化による緩慢燃焼で火炎温度が低減し低ＮＯｘ化を達成できる。

また、副孔についても、水素は、都市ガスやＬＰＧに比較して燃焼速度が速く、保炎性が良いため、都市ガスやＬＰＧの燃料の場合に比べて燃焼振動のポテンシャルが低減できるので、構成（１）の副孔からの噴出角度３５°～５５°の範囲を３５°～４５°の範囲
に狭めても燃焼振動への影響は問題なく、燃焼振動を抑制できると共に、長炎化による緩慢燃焼で火炎温度が低減し低ＮＯｘ化を達成できる。

（４）さらに別の態様に係るガスバーナは、（１）から（３）の何れかに記載のガスバーナであって、前記少なくとも１つの主孔は、前記ガスバーナの前記中心軸の周りに前記ガスバーナの前記中心軸を挟んで互いに対称となるように、前記ノズルの先端部に複数形成されている。

このような構成（４）によれば、主孔から噴出される水素を含むガス燃料は、ガスバーナの中心に対して偏りなく均等に噴出できるので、長炎による緩慢燃焼化を滞りなく対応できる。

（５）さらに別の態様に係るガスバーナは、（１）から（４）の何れかに記載のガスバーナであって、前記少なくとも１つの副孔は、前記ガスバーナの前記中心軸の周りに前記ガスバーナの前記中心軸を挟んで互いに対称となるように、前記ノズルの先端部に複数形成されている。

このような構成（５）によれば、副孔からの噴出される水素を含むガス燃料は、ガスバーナの中心に対して偏りなく均等に噴出できるので、スワラ（保炎器）廻りの保炎領域を均等に形成し、燃焼振動のポテンシャルを低減可能。

（６）さらに別の態様に係るガスバーナは、（１）から（５）の何れかに記載のガスバーナであって、複数の前記主孔の開口面積の合計をＡ１、複数の前記副孔の開口面積の合計をＡ２とした場合に、比率Ａ１：Ａ２は８０：２０～９０：１０の間である。

このような構成（６）によれば、副孔から噴出される適正量の保炎用燃料を一次空気の一部に旋回力を与えるスワラ（保炎器）の後流側に形成される保炎に適した低流速の淀み領域に取りこまれやすくして、スワラ近傍の火炎の安定保持を図り燃焼振動の抑制が可能になるとともに、副孔から２０％を超えるような燃料が噴出されると、一次空気の一部に旋回力を与えるスワラに焼損を与える虞れがあるため、このような虞れを防止できる。

１ ガスバーナ
３ 火炉
５ バーナスロート部
６ 水管
７ ガスノズル（ノズル）
９ 一次空気流路（一次空気供給部）
１１ 二次空気流路
１３ 一次スリーブ
１５ 二次スリーブ
１７ スワラ（保炎器）
１９ 淀み領域
２１ 開口部
２３ エアレジスタ
２５ 主孔
２７ 副孔
２９ ガスタンク
３１ 入口弁
３３ 減圧弁
３５ 流量計
３７ 温度計
３９、４５ 遮断弁
４１ 圧力計
４３ 流量調整弁
４７ バーナ入口圧力計
４９ バーナ入口弁
５１ 副生水素
５３ ブースタ
１０１ 水素ガスバーナ
１２９ 水素ガスタンク
Ｃ ガスバーナ及びガスノズルの中心軸
Ｆ１ 一次空気
Ｆ２ 二次空気
θ１ 主孔噴出角度
θ２ 副孔噴出角度

Claims (8)

1. ガス焚きボイラの火炉に設けられるガスバーナであって、
   ガス燃料が流通するノズルと、
   前記ノズルの周囲から前記ガス燃料に対する空気比が１未満の一次空気を供給する一次空気供給部と、を備えるガスバーナであって、
   前記ノズルは、
   前記ガスバーナの中心軸に対して２５度以上４５度以下の噴出角度で前記ガス燃料を噴出するように構成される少なくとも１つの主孔と、
   前記ガスバーナの中心軸に対して３５度以上５５度以下であって、前記主孔の噴出角度より大きい噴出角度で前記ガス燃料を噴出するように構成される少なくとも１つの副孔と、を含み、
   前記ノズル内を流通する前記ガス燃料のガス圧は、３００ｋＰａ以上であるガスバーナ。
2. 前記ガス燃料は水素を含む請求項１に記載のガスバーナ。
3. 前記主孔の噴出角度は、２５度以上３５度以下であり、前記副孔の噴出角度は、３５度以上４５度以下である請求項２に記載のガスバーナ。
4. 前記少なくとも１つの主孔は、前記ガスバーナの前記中心軸の周りに前記ガスバーナの前記中心軸を挟んで互いに対称となるように、前記ノズルの先端部に複数形成されている請求項１から３の何れか一項に記載のガスバーナ。
5. 前記少なくとも１つの副孔は、前記ガスバーナの前記中心軸の周りに前記ガスバーナの前記中心軸を挟んで互いに対称となるように、前記ノズルの先端部に複数形成されている請求項１から４の何れか一項に記載のガスバーナ。
6. 複数の前記主孔の開口面積の合計をＡ１、複数の前記副孔の開口面積の合計をＡ２とした場合に、比率Ａ１：Ａ２は８０：２０～９０：１０の間である請求項１から５の何れか一項に記載のガスバーナ。
7. ガス焚きボイラの火炉に設けられるガスバーナであって、
   水素を含むガス燃料が流通するノズルと、
   前記ノズルの周囲から前記ガス燃料に対する空気比が１未満の一次空気を供給する一次空気供給部と、を備えるガスバーナであって、
   前記ノズルは、
   前記ガスバーナの中心軸に対して２５度以上３５度以下（ただし、３５度を除く）の噴出角度で前記ガス燃料を噴出するように構成される少なくとも１つの主孔と、
   前記ガスバーナの中心軸に対して３５度以上４５度以下（ただし、４５度を除く）であって、前記主孔の噴出角度より大きい噴出角度で前記ガス燃料を噴出するように構成される少なくとも１つの副孔と、を含み、
   前記ノズル内を流通する前記ガス燃料のガス圧は、３００ｋＰａ以上であるガスバーナ。
8. 火炉と、
   請求項１から７の何れか一項に記載のガスバーナと、を備える、
   ガス焚きボイラ。

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