JPH0264302A - ボイラ及びそのバーナとその燃焼方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は気体燃料を用いるボイラおよびバーナならびに
燃焼方法に係り、特にボイラ設置面積当りの蒸発量を大
きくすることに配慮したボイラおよびバーナならびに燃
焼方法、都市エネルギーシステムに関する。

〔従来の技術〕

都市再開発計画に伴い、多くの熱併給発電および地域冷
暖房設備が計画されている。これらの設備に付随して、
都市部並びにその近郊に設置されるボイラは増加する傾
向にある。人口過密の都市部では環境規制が厳しくなる
方向にあり、都市部でのボイラ用燃料としては、燃焼時
に発生する公害成分の少ない気体燃料が使用されること
が多い。

気体燃料を使用するには、気体燃料の有利な点を充分に
活用する必要があり、低公害化を前提にした省エネルギ
ー、高信頼性等の要求が今後更に強まる方向にある。ま
た地価の高騰により都市部に占有面積の大きい設備を設
けるのは、利用者にとって経済的負担が大きく、設置面
積の縮少、装置の小型化が望まれる。

一方、ボイラの熱効率向上には、投入した燃料を完全に
燃焼させるとともに、ボイラから排出される熱量を低減
する必要がある。従来のボイラの熱効率向上策としては
、エコノマイザ、空気予熱器等の熱交換器を付加し、で
きるだけ多くの熱交換器をボイラ内に設置し、排気温度
の低減を目的とする対策が主として進められてきた。し
かしながら熱交換器の数を増やすのは、上述のようなボ
イラの小型化の流れに逆行する。

地域の電力や熱源または原材料としての水蒸気を供給す
る産業用ボイラは、その容積の半分近くを燃焼部が占め
、小型化のためには、燃焼部すなわち火炉を小型にする
必要がある。火炉を小型化する上での問題点のひとつは
、火炉での輻射伝熱による熱吸収量が小さくなり、火炉
後流における接触伝熱部の伝熱面積が増加することであ
る６ボイラの小型化や熱効率の向上に伴って生ずる伝熱
面積の増加に対処する種々の試みが行われている。特開
昭５５−１３４２０２号公報に記載された燃焼炉は、木
管で形成された火炉壁の内側部に木管群を配置し、高温
の燃焼ガスとの接触による伝熱の促進と、火炎と火炉壁
の木管の放射による伝熱により、火炉容積当りの熱吸収
量を増加させて５する。

また、特開昭５７−１３９２０１号公報、特開昭６１−
２５６１０１号公報、特開昭６２−１５５４０４号公報
に記載された燃焼炉は、水管で形成された火炉壁の外周
部に、火炉と連通し燃焼排ガスを通過させる環状又は複
数個の管状の流路を設け、火炉壁水管の熱吸収量を増加
させている。

〔発明が解決しようとする課題〕 上記従来技術は、火炉単位容積当りの伝熱量の増加を試
みているが、火炉構造と燃焼状態の相互関係を考慮して
火炉容積を小さくする点に配慮されておらず、以下に述
べる問題があった。

（１）火炉を小型化し、火炉に取付けて燃料と空気を火
炉内に供給するバーナを従来の構造のまま使用すると、
火炉の熱負荷が高くなり、空気中の窒素が酸化されて発
生するＮ０ｘ（以下、サーマルノックスと称する。）の
量は、火炎温度の上昇と共に増加する。

（２）従来構造のバーナを取付けた小型の燃焼炉では、
バーナが必要とする完全燃焼のための燃料の火炉内滞留
時間が火炉内のガス滞留時間よりも長くなるため、火炉
後流の熱交換器への火炎の衝突、並びに、燃焼炉出口に
おける一酸化炭素等の未燃ガスの増加の問題が生ずる。

（３）　（２）で示した火炎と伝熱管の衝突や火炉の小
型化により、伝熱管−本当りの熱吸収量が増加するため
、伝熱管の金属が酸化・溶融する焼損、伝熱管内の水の
急激な沸騰による圧力の上昇に伴なう伝熱管の破損等の
問題が生ずる。

（４）火炉の小型化による火炉壁面における放射伝熱量
は減少し、接触伝熱量の増加でこれを補うための充分な
伝熱管を設置できない問題が生ずる。

特開昭５５−１３４２０２号公報に記載された燃焼炉に
おける火炉壁内側部に設置した水管群は、火炎からの熱
伝達量が多く、上述（３）の問題が生ずる。

また、火炉壁内側部に設置した水管群による伝熱量の増
加のみを考慮し、バーナの燃焼性を改善せず火炉容積を
小さくするため、上述（１）及び（２）の問題が生ずる
。更に、火炉出口のＮＯｘ濃度と一酸化炭素濃度の増加
を生じ、低公害の燃焼は実現できない。

特開昭５７−１３９２０１号公報、特開昭６１−２５６
１０１号公報、特開昭６２−１５５４０４号公報に記載
された燃焼炉は、単に火炉を小型化したため、上述（１
）及び（２）の問題が生ずる。また、火炉壁を構成する
円管の火炉外側部に燃焼排ガスを流通させる流路を設け
、火炉壁を構成する木管の伝熱量の増加、並びに、前記
燃焼排ガス流路に取付けた伝熱管による接触伝熱の増加
を試みている。しかし、伝熱管の長さ方向と燃焼排ガス
の流れ方向が一致するため、伝熱管の表面近傍の燃焼排
ガスの流れは層流となり、伝熱性能が低下する問題が生
ずる。更に、燃焼排ガス流路に設置された伝熱管は、火
炉を構成する伝熱管とほぼ同数であるため、接触伝熱面
積を充分に確保できず、上述（４）の問題が生ずる。

これら公知の方法は、蒸発量が数ｔ／ｈ以下の比較的容
量が小さなボイラの伝熱面積を増加するに有効である。

しかし、蒸発量が数十ｔ／ｈ〜数百ｔ／ｈのボイラの火
炉の小型化に伴って増加すべき伝熱面積の確保には不充
分である。

一方、気体燃料用バーナで低ＮＯｘ、低−酸化炭素の低
公害型の燃焼を達成する試みが行われており、特開昭５
９−９７４０７号公報に記載された代表的なバーナでは
、燃料の完全燃焼に必要な理論空気量よりも多い空気（
空気比１以上）とバーナの上流側で予め混合して燃焼（
予混合燃焼）させる燃料と、理論空気量よりも少ない空
気（空気比１以下）と火炉の内部で混合して燃焼（拡散
燃焼）させる燃料とに、燃料を分割し、空気比１以上の
予混合燃焼で生じたＮＯｘを、空気比１以下の拡散燃焼
で生じた燃焼中間生成物で還元させる方法は一般に濃淡
燃焼方法と呼ばれている。しかし、空気比１以下の拡散
燃焼は、空気と燃料の混合が反応時間を決定する混合律
則に従う燃焼であり、完全燃焼には更に酸素分圧の低い
燃焼炉内のガスとの混合を必要とするため、火炎は長く
なる。このため、特開昭５９−９７４０７号公報に記載
のバーナを、そのまま、火炉を小型化したボイラに取付
けると、上述（１）及び（２）の問題が生ずる。

本発明の目的は、火炉単位容積当りの出方が大きく、排
出される燃焼排ガス中の公害成分濃度が低いボイラを提
供するにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、燃焼ガスを排出する煙道を備えたボイラにお
いて、低空気比予混合主燃焼バーナと、該燃焼排ガス通
路を通過する燃焼排ガス中の未燃ガスを酸化させる手段
とを備えた未燃ガス反応器が、前記煙道に設けられてい
ることを特徴とするボイラにある。

また、前記未燃ガス反応器の上流側の煙道に空気予熱器
を設けることはさらに有効である。空気予熱器に、空気
予熱器に流入する空気量を調節する手段と、空気予熱器
を通過する燃焼排ガスの流れを整流する手段を備えるこ
とも効果がある。

また、火炉の上下に蒸気ドラム及び水ドラムを備えたボ
イラにおいて、燃焼熱を吸収して蒸気を発生する伝熱管
と、該伝熱管の一端に接続して設けられた蒸気溜と、該
蒸気溜と前記伝熱管の他端とを連通ずる還水管とを備え
、前記蒸気溜の少なくとも一部を前記蒸気ドラムの水面
下に内装することを特徴とする。

また、木管からなる火炉側壁と、燃焼ガスを排出する煙
道とを備えたボイラにおいて、前記煙道を前記火炉側壁
を介して火炉と隣接させ、該煙道に燃焼ガスの流れと交
差する方向の伝熱管を設けたボイラによって達成される
。

本発明は、火炉に設けられた複数個の低空気比予混合主
燃焼用バーナを備えたものであり、その結果火炉容積を
熱負荷５０万Ｋｃａｌ／ｈ当り１ｍ３以下としたことを
特徴とすることにある。

本発明は、気体燃料と理論空気量より少ない空気量の低
空気比の空気とから形成した予混合気を噴出する主ノズ
ルと、該主ノズルの火炉側に設けられその内部に１次燃
焼室を形成する円筒状または円錐台状の１次燃焼室外壁
と、該１次燃焼室外壁外周に同心円状に設けられた燃焼
空気流路と、を備えたバーナにある。

また、前記主ノズルの外周又は内周に同心円状に設けら
れ、気体燃料と空気を噴出する手段を持つ副ノズルを設
けること、主ノズルの外周又は内周に同心状に気体燃料
ノズルを設けること、更に空気流路に気体燃料を噴出す
るノズルを配した２次ノズルを設けることにより各々特
有の効果を有する。

本発明は、気体燃料と空気との予混合気を形成する第１
及び第２予混合室と、該第１予混合室に接続して設けら
れ予混合気を噴出する低空気比定負荷主燃焼用主ノズル
と、該主ノズルの外周に同心状に設けられ前記第２予混
合室に接続され予混合気を噴出し前記主燃焼を補助する
高空気比燃焼パイロットノズルと、前記主ノズル及びパ
イロットノズルの火炉側に設けられた円筒状の１次燃焼
室と、該燃焼室外周に同心状でかつ前記燃焼室終端部に
設けられた高空気比変動負荷燃焼ノズルとを備えたこと
を特徴とするバーナにある。

本発明は、主ノズルから噴出される予混合気。

又は、主ノズルと気体燃料ノズルから噴出される混合気
の空気比を０．５〜０．９として主燃焼火炎を形成し、
主ノズルと同心状で外周に設けたパイロットノズル又は
２次ノズルから噴出される予混合気の空気比を１．０〜
１．５として前記主燃焼火炎を補正する補助火炎を形成
することを特徴とする燃焼方法がある。また、主燃焼火
炎後流側に旋回空気を供給することにより完全燃焼を行
うこと、燃焼排ガスを所定温度でその中の未燃焼ガスを
触媒によって酸化すること、この燃焼排ガスによって燃
焼用空気を予熱して用いることによってより効率の高い
燃焼を行うことができる。

更に、本発明は主ノズルより気体燃料と空気比１未満の
空気との予混合気を燃焼させて主燃焼火炎を形成し、前
記主ノズルの外周同心状に配置したパイロットノズルよ
り気体燃料と空気比１以上の空気との予混合気を燃焼さ
せて前記主燃焼火炎を補助する補助火炎を形成し、前記
主ノズルによる燃焼ガスに該燃焼ガスに対して空気比１
より若干多くなるように前記主燃焼火炎後流側に空気を
供給することを特徴とする燃焼方法にある。

また、本発明は主ノズルより気体燃料と空気比１未満の
空気との予混合気を定負荷燃焼させて主燃焼火炎を形成
し、前記主ノズルの外周同心状で前記主ノズルによる主
燃焼火炎後流側に配置した副ノズルより気体燃料と空気
比１以上の空気との予混合気を燃焼させ、前記副ノズル
による燃焼によって負荷変動させることを特徴とする燃
焼方法にある。

本発明は、火炉に設けられた複数個の低空気比予混合主
燃焼用バーナを備えたボイラにより水蒸気を得る系統と
、該水蒸気によって蒸気タービンを回転し該タービンの
回転によって発電機を回し電力を得る系統と、前記蒸気
タービンより出た低温の水蒸気を吸収式冷凍機の加熱源
とし該冷凍機より冷熱を得る系統と、前記蒸気タービン
及び冷凍機より出た過剰の水蒸気のエネルギーを蓄熱器
の貯える系統と、前記蒸気タービンより出た低温の水蒸
気を暖房機器の熱源とする系統及び給湯器の熱源として
熱湯を得る系統を備えたことを特徴とする都市エネルギ
ーシステムにある。

本発明は、熱負荷５０万Ｋｃａｌ／時間当り１ｍ３以下
の火炉容積を有するボイ゛うにより水蒸気を得る系統と
、該水蒸気によって蒸気タービンを回転し該タービンの
回転によって発電機を回し電力を得る系統と、前記蒸気
タービンより出た低温の水蒸気を吸収式冷凍機の加熱源
として該冷凍機より冷熱を得る系統と、前記蒸気タービ
ンより出た低温の水蒸気を暖房機器の熱源とする系統と
を備えたことを特徴とする都市エネルギーシステムにあ
る。

〔作用〕

本発明の低空気比予混合主燃焼により拡散燃焼に比らべ
火炎の長さを短くできることからコンパクトなボイラを
構成できる。その結果ボイラ容積を５０万Ｋｃａｌ／ｈ
の熱負荷当り１ｍ３以下とできる。

また、低空気比予混合主燃焼では火炉出口における−酸
化炭素濃度が高くなるが、これを触媒を用いた未燃ガス
反応器により、燃焼排ガス中の未燃ガスである一酸化炭
素が酸化されて二酸化炭素となり、排ガス中の一酸化炭
素濃度が低下するので、火炉を低酸素で運転しても排ガ
ス中の一酸化炭素濃度は低く一例として１１００ｐｐ以
下になる。

更に、低空気比燃焼によりＮＯｘ量を６０ｐｐｍ以下に
することができる。触媒としては流れに対して平行に並
置した板状のものを用いることができる。触媒の使用に
当っては還元剤としてアンモニアが注入される。未燃ガ
ス反応器の上流側の煙道の空気予熱器は、未燃ガス反応
器に流入する前の排ガスの熱を奪い、触媒の活性温度を
こえる過大な温度の排ガスが未燃ガス反応器に流入する
のを防いでいる。空気予熱器に流入する空気量を調整す
る手段で空気が調整されると、排ガスから取去られる熱
量が調整され、空気予熱器出口における排ガス温度すな
わち未燃ガス反応器に流入する排ガス温度が、触媒の酸
化反応促進に好適な温度に調整される。また、空気予熱
器内で燃焼排ガスの流れが整流され、未燃ガス反応器に
均一な流れとなって流入するので、未燃ガス反応器での
酸化反応が効率よく行われる。予熱された空気は燃焼に
用いられる。

また、燃焼熱を吸収して水蒸気を発生させる伝熱管と、
該伝熱管の一端に接続された蒸気溜と、該蒸気溜と前記
伝熱管の他端とを連通ずる還水管とが設けられ、前記蒸
気溜の少なくとも一部が蒸気ドラムの木部中に内装され
ているので、伝熱管中で発生した水蒸気が蒸気ドラム中
の水に熱を与えて凝縮し、凝縮した水は還水管を経て繰
り返し伝熱管で水蒸気となる。伝熱管、蒸気溜、および
遣水管からなる閉ループ中の水が、循環しつつ高温で蒸
発、凝縮するので、火炉の燃焼熱が蒸気ドラム中の水に
能率よく、高温で伝達される。

水管からなる火炉側壁を介して煙道と火炉が隣接するの
で、火炉側壁をなす木管は、火炉と反対側の面が煙道を
通る燃焼ガスによって加熱され、水管の火炉と反対側の
面からの放熱量が少なくなり、火炉の熱が効率よく木管
に伝達される。さらに煙道内に、燃焼ガスの流れと交差
して伝熱管が設けられるので、伝熱管表面での燃焼ガス
の層流が抑制され燃焼ガスの熱も効率よく伝熱管に伝達
されるから、数ｔ／ｈ〜数百ｔ／ｈの蒸気量に対応する
伝熱面積が得られる。

バーナには、予混合気を噴出する主ノズルを設け、主ノ
ズルから噴出される予混合気が燃焼する１次燃焼室の周
囲に１次燃焼室外壁が設けられ、燃焼用空気流路が１次
燃焼室外壁により１次燃焼室と隔てられているから、燃
焼用空気により、１次燃焼室内での燃焼が不安定になる
こともない。

主ノズルを空気比０．５〜０．９で予混合燃焼させるこ
とによって、１次燃焼室内の燃焼反応が反応律速となり
、火炎長さが短くなる。また、従来の拡散律速の拡散火
炎に比べて、主燃焼火炎の最高温度が低くなるためサー
マルノックスの生成が抑制されるとともに、燃焼によっ
て発生するサーマルノックスが燃焼中間生成物によって
還元され窒素となるので、燃焼排ガスに含まれるＮＯｘ
量ａ度は低くなる。

さらに、主ノズルの外周に、予混合室に接続された副ノ
ズルが設けられると、副ノズルから噴出される予混合気
はパイロット火炎を形成し、これによって主ノズルから
噴出される予混合気が着火されて主燃焼火炎が安定に形
成される。副ノズルから噴出される予混合気の空気比を
１．０〜１．５に設定すると、パイロット火炎は主燃焼
火炎を最も安定に燃焼させる。

さらに、主ノズルの外周又は内周に同心円状に配した気
体燃料ノズルを設けると、気体燃料ノズルから噴出され
る気体燃料は主燃焼火炎と混合して主燃焼火炎と一体的
に燃焼するので、１次燃焼室内に形成される火炎の空気
比を低くする。

主燃焼火炎、又は主燃焼火炎とパイロット火炎を保持す
る円筒状又は円錐台状の１次燃焼室は、低空気比の燃焼
領域を形成し、火炎の最高温度を従来の拡散燃焼火炎に
比べて低くしてサーマルノックスの発生を抑制するとと
もに、主燃焼火炎で生成されるサーマルノックス等を、
燃焼中間生成物により気相還元し、窒素にするように動
作する。

さらに、空気流路に２次ノズルを設け、２次ノズルから
噴出される燃料と空気流路内の空気を混合した予混合気
の空気比を１．０〜１．５に設定し、副燃焼火炎を形成
すると、火炎の最高温度は主燃焼火炎のみ燃焼した場合
に比較して低くなるので、サーマルノックスの発生が抑
制され、燃料排ガス中のＮＯｘ濃度は低減する。また、
主燃焼火炎の空気比は０．５〜０．９であるので、主燃
焼火炎で生じた燃焼中間生成物は、主燃焼火炎並びに副
燃焼火炎で生成されたサーマルノックスを気相還元し、
窒素にするように動作する。

バーナは以上述べた特徴を備えているので、このバーナ
で形成される火炎は、小型化した火炉においても燃焼を
完結させることができ、かつ火炉の燃焼負荷の増加によ
るサーマルノックスの増加を抑制する。

本発明に係るバーナ及び燃焼方法はガスタービン用燃焼
器に用いることができ、燃焼器の長さを短くできる。

〔実施例〕

実施例１ 第１図は本発明に係る一実施例を示すボイラの斜視図で
ある。本発明に係るバーナ１１は火炉のほぼ中央に設け
られ、その熱負荷のほとんどを理論空気量より少ない空
気量で燃焼させる低空気比燃焼とするとともに、燃料と
空気とを予め混合させて着火させるようにしたものであ
る。この低空気比予混合燃焼はそのノズルの外周に同心
状にその火炎を安定に形成させるためのパイロットノズ
ルが設けられる。このパイロットノズルは前述の空気量
に対して高空気比で燃焼させる。また、主燃焼火炎の後
流に主燃焼に対して理論空気量に対し若干多めの空気が
送給される。

火炉内には放射伝熱管１５．水蒸気伝熱管１７゜伝熱管
１９が設けられ、燃焼ガスは放射伝熱管１５に設けられ
たヒレによって管壁が形成され、所定の流路に誘導され
伝熱管１５に誘導される。

その後燃焼ガスは、バーナ１１の壁側に設けられた煙道
を通り、更にボイラ上部に設けられた煙道を通って外部
に放出される。火炉内の燃焼排ガスは火炉の両側に設け
られた伝熱管１５の両側に分かれ、それに対応して煙道
１４が設けられている。

煙道１４には本発明に係る空気予熱器２３，２４、及び
未燃焼ガス反応器２６が設けられる６燃焼用の空気は図
中の矢印から入り、空気予熱器２３゜２４を通って加熱
される。また、水は水ドラム３２より送給され、前述の
伝熱管１５，１７゜１９を経て蒸気ドラム２８及び蒸気
溜２９を経て外部の蒸気タービン、吸収式冷凍機、暖房
、給湯加熱用等に用いられる。

第２図は第１図に示すボイラのバーナ部の水平断面図で
ある。火炉１２は、上流側（図中、左側）に互いに隣接
して配されて火炉前壁８０ａをなす複数個の放射伝熱管
１５ａと、火炉前壁８０ａの中心部に中心軸をほぼ水平
かつ火炉前壁８０ａに垂直にして配された円筒状のバー
ナスロート４３と、火炉前壁８０ａの両端から下流側（
図中、右側）に燃焼室を挾んでそれぞれ火炉前壁８０ａ
と直交する壁をなし配された放射伝熱管１５ｂおよび１
５ｃと、放射伝熱管１５ｂおよび１５ｃがなす壁の下流
側にそれぞれの壁を延長する形に配された水蒸気発生管
１６ｃおよび１６ｄと、水蒸気発生管１６ｃおよび１６
ｄがなす壁の中間に配された水蒸気伝熱管１７とから構
成されている。

前記火炉１２の下流側には、上流側から見て水平方向左
右に分かれる加熱流路７０ａ、７０ｂが設けられている
。加熱流路７０ａと７０ｂは、前記火炉側壁８０ｂ、８
０ｃの下流側端部をなす水蒸気発生管１６ｃ、１６ｄと
間隔をおいて配置され、かつ前記火炉前壁８０と平行で
火炉前ＩＪ８０ａよりも幅の広い加熱流路後壁８０ｄを
なす放射伝熱管１５ｄと、ボイラ後壁８０ｄの両端から
上流へ、前記火炉側壁８０ｂ、８０ｃと平行な加熱流路
側壁８０ｅ、８０ｆの一部をなして配された放射伝熱管
１５ｆ、１５ｅと、火炉側壁ｓｏｂ。

８０ｃの中間に配された最下流側の水蒸気伝熱管１７と
、放射伝熱管１５ｆ、１５ｅに隣接して配置され、加熱
流路側壁８０ｅ、８０ｆの一部をなす水蒸気発生管１６
ａ、１６ｂと、水蒸気発生管１６ａ、１６ｂの間に配さ
れてボイラ側壁８０ｅ。

８０ｆの一部をなす降水管２０ａ、２０ｂと、火炉側壁
８０ｂ、８０ｃの一部をなす水蒸気発生管１６ｃ、１６
ｄとから形成されている。放射伝熱管１５ｄ、１５ｅ、
１５ｆの下端は、水ドラム３１に接続され、上端は蒸気
ドラム２８の水側に接続されている。火炉側壁と直交す
る面上に並ぶ水蒸気発生管１６ａと１６ｃ、１６ｂと１
６ｄはそれぞれ曲り部を有するひとつの管路をなすよう
互いに連通されており、水蒸気発生管１６ｃ。

１６ｄの下端は蒸気分配管３２に接続され、加熱流路側
壁をなす水蒸気発生管１６ａ、１．６ｂの下端は、加熱
流路側壁８０ｅ、８０ｆの下部火炉側に該側ｕ８０ｅ、
８０ｆに沿って配置された水溜３３に接続されている。

水蒸気発生管１６ａ。

１６ｂは、ボイラ側壁８０ｅ、８０ｆと、火炉側壁８０
ｂ、８０ｃをなす水蒸気発生管１６ｃ。

１６ｄの間で上下方向に複数回屈曲する配管部分を備え
ている。したがって水蒸気発生管１６ａ。

１６ｂ内の流路は、水蒸気発生管１６ｃ、１６ｄを介し
て蒸気分配管３２に連通している。水蒸気伝熱管１７の
上端は蒸気溜２９に接続され、下端は蒸気分配管３２に
接続されている。加熱流路７０ａ、７０ｂの中には、複
数個の管が連通されて１本の曲り管を形成した過熱器１
８がそれぞれ配置され、この過熱器１８の一端は蒸気管
３０を介して蒸気ドラム２８の蒸気側に、他端は図示さ
れていない蒸気利用設備、例えば蒸気タービン。

化学プラント等に接続されている。

加熱流路側壁８０ｅ、８０ｆに隣接してその火炉前壁８
０ａ側への延長線上に、降水管２０ａ。

２０ｂがそれぞれ配設され、前記火炉側壁８０ｃ。

８０ｄと平行でかつ火炉前壁８０ａの延長線上に達する
煙道側壁８０ｇ、８０ｈを形成している。

また、火炉前壁８０ａを両側に延長する方向に。

降水管２０ｃ、２０ｄが配設されてそれぞれ煙道前壁８
０ｊ、８０ｋを形成している。

火炉側壁８０ｂ、煙道側壁８０ｇ、煙道前壁８０ｊ、水
蒸気発生管１６ａ、１６ｃの上方に設けられた煙道上板
３４．および水蒸気発生管１６ａの下方に設けられた煙
道下板３５とで煙道１４ａが形成され、火炉側壁８０ｃ
、煙道側壁８０ｈ。

煙道前壁８０に、水蒸気発生管１６ｂ、１６ｄの上方に
設けられた煙道上板３４、および水蒸気発生管１６ｂの
下方に設けられた煙道下板３５とで煙道１４ｂが形成さ
れている。

煙道１４ａおよび１４ｂ内には、本実施例では例えばそ
れぞれ５個２０列の接触伝熱管１９が配設されており、
接触伝熱管１９それぞれの上端は蒸気ドラム２８の水側
に、下端は水ドラム３１にそれぞれ接続されている。降
水管２０ａ、２０ｃの下端は水ドラム３１に連通され、
上端は蒸気ドラム２８の水側に接続されている。また、
蒸気溜２９のうちの蒸気ドラム２８に内装された部分の
底部と水溜３３とを連通ずる図示されていない還水管が
設けられている。この遣水管は蒸気溜２９から水溜３３
へ向って傾斜するように設けられ、途中にエアポケット
ができないようにしである。

第３図は第２図の■−■矢視図である。火炉１２の放射
伝熱管１５ｂおよび１５ｃで挾まれた部分の上部中央に
は、蒸気ドラム２８が燃焼排ガスの上流側から下流側に
向う線に沿って配置され、その下にあたる火炉１２の中
央底部には水ドラム３１が蒸気ドラム２８と平行に設け
られていて、放射伝熱管１５ａ、１５ｂ、および１５ｃ
の下端は水ドラム３１に接続され、上端は蒸気ドラム２
８の底部の水側に接続されている。

第４図は、第２図ＩＶ−ＩＶ矢視図である。

水蒸気発生管１６ｃおよび１６ｄがなす壁に挾まれた火
炉底部中央には蒸気分配管３２が、前記水ドラム３１の
軸線延長上に配置され、その上にあたる火炉中央上部に
は、前記蒸気ドラム２８の軸線と平行に蒸気溜２９が設
けられている。蒸気溜２９は、上流側の蒸気ドラム内に
延長され蒸気ドラム２８の水面下に配設されている。水
蒸気発生管１６ｃ、１６ｄの下端は蒸気分配管３２に接
続されている。放射伝熱管１５ｂ、１５ｃおよび水蒸気
発生管１６ｃ、１６ｄの個々の管の上流および下流方向
に平板６９が一体的に形成されており、相互に隣接する
平板６９は互いに一部重なるように取付けられていて、
火炉側壁８０ｂ、８０ｃをなしている。

第５図は第３図及び第４図の■−■矢視図である。

煙道１４ａ、１４ｂの上方には、蒸気ドラム２８とほぼ
同じ高さに、該蒸気ドラムと平行に上部煙道１４ｃ、１
４ｄが設けられ、煙道１４ａと上部煙道１４ｃ、煙道１
４ｂと上部煙道１４ｄとは、煙道前壁側の煙道端部の煙
道上板３４に設けられた開口でそれぞれ連通されている
。上部煙道１４ｃと上部煙道１４ｄは、対称に構成され
ているので、上部煙道１４ｄについてのみ説明する。

燃焼ガスは、煙道１４ｂから前記開口を経て上昇し１次
いで上部煙道１４ｄ内を、煙道１４ｂ内の燃焼ガスの流
れと逆の方向に流れる。上部煙道１４ｄは、前記開口の
下流側に設けられた第２空気予熱器２４と、第２空気予
熱器２４の下流側に設けられた未燃ガス反応器２６と、
未燃ガス反応器２６の下流側に設けられた第１空気予熱
器２３とを備えている。第１空気予熱器２３および第２
空気予熱器２４はほぼ同等の構造であり、燃焼ガス流れ
方向の両端に設けられた管板７１と、この管板間を連通
して煙管をなす複数個の円管と、前記管板間に設けられ
た奇数枚（例えば第１空気予熱器は３枚、第２空気予熱
器は１枚）のじゃま板７２とを備えている。これらの煙
管が、燃焼排ガスの流れを整流する手段をなしている。

未燃ガス反応器２６は、燃焼排ガス中の未燃ガスである
一酸化炭素を酸化して二酸化炭素とする手段として、反
応を促進する触媒を板状に成形したものを、燃焼排ガス
通路中に、排ガスの流れとほぼ平行に配置したもので、
活性温度が３００〜１０００　’Ｃの範囲にある触媒を
用いた。触媒の形状としては、板状でなくて格子状とし
てもよいし、直径約３１１ＩＩ１１の球状体に触媒を担
持させて球状触媒とし、これを排ガス流路を充填する形
としてもよい。

上部煙道１４ｄの蒸気ドラム２８側に、上部煙道１４ｄ
と平行に空気供給ダクト２２ｂが配置されている。上部
煙道１４ｄと空気供給ダクト２２ｂとは、上部煙道側板
１４ｆを挾んで隣接しており、前記第１空気予熱器２３
のじゃま板７２は、管板７１に隣接するじゃま板を含ん
で１枚おきに、空気供給ダクト２２ｂ内に延長されて、
空気供給ダクト２２ｂの流路を遮断している。第２空気
予熱器２４のじゃま板７２と隣接する位置の空気供給ダ
クト２２ｂ内には、空気供給ダクト２２ｂの上面と底面
で支持され、かつ回転可能な柱に一体的に形成された平
板からなる加熱調節弁２５が設けられている。この加熱
調節弁２５は、第２空気予熱器に流入する空気量を調節
する手段であり、前記平板と空気供給ダクト２２ｂの長
手方向とのなす角度を調節して該ダクト２２ｂの流路断
面積をかえることが可能となっている６また、第１およ
び第２空気予熱器と空気供給ダクト２２ｂが隣接してい
る部分では、前記上部煙道側板１４ｆは設けられていな
いので、両者間での気体の流通は自由に行われる。空気
供給ダクト２２ｂの煙道前壁８０に側の端部は、煙道前
壁８０にの煙道１４ｂの反対側まで延長されており、火
炉前壁８０ａに設けられたバーナスロート４３の火炉外
の周辺に同心状に形成されたウィンドボックス７３と連
通している。空気供給ダクト２２ｂの他端は図示されて
いない送風設備に接続されている。

第６図は本発明に係る一実施例を示すバーナの断面図で
ある。

ウィンドボックス７３は、バーナスロート４３と同心状
に設けられ、かつその径がバーナスロート４３の外径よ
りも大きい円筒状のバーナ外壁４５と、円筒の端面をな
すバーナ側壁４７とに囲まれており、その中心に、バー
ナ１１が設けられている。

バーナ１１は、その中心部に１次燃焼室５７を備え、該
１次燃焼室５７は、その上流側（燃焼用空気および燃焼
ガスの流れの上流側、以下同じ）に位置して空気比１以
下の主燃料火炎を形成する主ノズルとなる旋回発生器５
１と、旋回発生器５１の外周部に配置されてパイロット
火炎を形成するパイロット火炎孔５６を備えた円環状板
の安定板５５と、安定板５５の外周部に設置される水冷
管５８で形成された壁面と、該壁面に上流側の端面を接
し、他端を火炉１２に面してバーナスロート４３内に遊
嵌させた円筒状の１次燃焼室外壁４２とからなっている
。この円筒状の１次燃焼室外壁４２の内部が１次燃焼室
５７を形成し、１次燃焼室外壁４２の内面には、水冷管
５８が１次燃焼室外壁の形状に合わせて円筒状に装着さ
れている。

バーナスロート４３が装着されている火炉前壁８０ａの
外面は外装板２１で蔽われており、ウィンドボックス７
３は、外装板２１と、外装板２１にバーナスロート４３
と同心状に固着された円筒状のバーナ外壁４５と、バー
ナ外壁４５の上流側端部を形成するバーナ側壁４７と、
１次燃焼室外壁４２とに囲まれている。ウィンドボック
ス７３内には、バーナスロート４３とバーナ外壁４５の
間に、バーナスロート４３と同心状に位置し、両端をバ
ーナ側壁４７と外装板２１とに接した円筒状の整流板４
４が設けられている。この整流板４４は、直径が１０ｍ
ｌ１１〜１１００ＩＩ１の円孔を多数備えている。この
円孔は必ずも同一の大きさである必要はない。

１次燃焼室外壁４２はバーナスロート４３内に同心円状
に遊嵌されており、１次燃焼室外壁４２の外面とバーナ
スロート４３の内面とに囲まれた円環状の燃焼空気流路
５９を形成している。この燃焼空気流路５９の上流端は
、整流板４４．ウィンドボックス７３を介して空気供給
ダクト２２ａ。

２２ｂに連通し、下流側は火炉１２に開口している。

１次燃焼室外壁４２の外周には、バーナ側壁４７とバー
ナスロート４３の上流側端面との中間に円板６０が嵌挿
固着され、該円板６０とバーナスロート４３の上流側端
面がなす円環状の空隙部に多数のレジスタ型の旋回羽６
２が装着されている０個々の旋回羽には支持柱６１が一
体的に形成され、この支持柱６１は、その軸芯方向を一
次燃焼室外壁４２をなす円筒の母線と平行にして配置さ
れ、その端部を前記円板６０およびバーナスロート４３
の上流側端面に設けられた支持穴で、回転可能に支持さ
れている。旋回羽６２は図示されていない旋回羽角度調
整装置により、ウィンドボックス７３の外側から、その
羽の回転角度を調整可能としである。

ウィンドボックス７３の上流側端面をなすバーナ側壁４
７の上流側面には、１次燃焼室外壁４２の外径とほぼ同
じ径の円筒状の予混合周壁４６ｂが、１次燃焼室外壁４
２と同心状に装着され、その上流側端面をなして予混合
側壁４６ａが設けられている。予混合側壁４６ａの中心
には、その内部を第１の予混合室９０とする円筒状の予
混合スロート４０がほぼ水平に、その軸芯を１次燃焼室
５７の軸芯に合わせて装着されており、この予混合スロ
ート４ｏの下流端は、バーナ側壁４７に設けられた開口
部７８に遊嵌されて１次燃焼室５７に開口している。こ
の開口部の径は予混合スロート４ｏの外周とバーナ側壁
４７との間に、所要の円環状の間隙を生ずる大きさとし
てあり、この円環状の間隙には、副ノズルとして機能す
るパイロット火炎孔５６を複数個備えた安定板５５が装
着されている。予混合スロート４ｏの下流側端部には、
主ノズルとして機能する軸流型の旋回発生器５１が内装
されており、この旋回発生器５１は。

予混合スロート４０の中心軸と同軸上に固定された固定
軸７４と、固定軸７４に保持された旋回羽とを備えてい
る。固定軸７４の上流側端部は上流側に向って次第にそ
の径が小さくなり、下流側端面ば１次燃焼室５７に面し
ている。旋回羽と固定軸７４の上流端との間には、旋回
羽へ流入する予混合気の速度が所定の速度となるように
、燃料の供給流量と空気比に応じ旋回羽直前の予混合ス
ロート４０の流路断面積を調節する特徴を有する速度調
節器７５が装着されている。

予混合スロート４０の上流端は、燃料混合器７６と流路
６４とを介して、整流板４４とバーナ外壁４５とで区画
された部分のウィンドボックス７３に接続されている。

燃料混合器７６は、流路６４より小さな内径を有するベ
ンチュリ型の１次空気ノズル４８を内装し、燃料管７９
に接続された燃料箱５０と、１次空気ノズル４８のベン
チュリ部に開孔し１次空気ノズル内部と燃料箱内部を連
通ずる複数個の燃料ノズル４９と、からなり。

１次空気ノズルの上流端を流路６４に、下流端を予混合
スロート４０の上流端に、それぞれ接続されている。１
次空気ノズル４８の径は、燃焼負荷条件で、燃料と空気
の混合気が１次空気ノズル４８へ逆火を生ぜぬように定
められている。流路６４には流量調節弁６３が備えられ
、燃焼負荷に対応する１次空気の流量の設定が可能とな
っている。

予混合周壁４６ｂと予混合側壁４６ａと予混合スロート
４０と安定板５５とバーナ側壁４７とで第２の予混合室
である予混合室７７が形成され、この予混合室７７は、
バーナ外壁４５と整流板４４とで区切られた部分のウィ
ンドボックス７３と流路６６を介して連通されている。

流路６６には流量調整弁６５が備えられ、パイロット火
炎形成に必要な空気流量の調整が可能となっている。

予混合室７７は、予混合スロート４０の外側に同心状に
設けられたスロート５３を備えており、このスロート５
３の縦断面は、上下の底面を欠いたほぼ円錐台状をなし
ていて、大径端がバーナ側壁４７の開口部７８の開口周
縁に内接し、小径端が予混合室７７内に開口している。

スロート５３内面と予混合スロート４０の外面とで囲ま
れる流路５４は、副ノズルとして機能する安定板５５の
複数のパイロット火炎孔５６を介して、１次燃焼室５７
と第２の予混合室７７とを連通している。スロート５３
と予混合スロート４０の間に形成される流路の断面積は
、該流路の下流端（スロート５３が開口部７８に接続す
る部分）より上流端（スロート５３が予混合室７７に開
口している部分）の方が小さくしてあり、予混合気が逆
火するのを防止している。スロート５３の上流側開口部
上流側には、燃料管７９に接続されたドーナツ状の燃料
ノズル５２が設けられており、該燃料ノズル５２の下流
面の管壁には複数個の円孔が備えられていて、パイロッ
ト火炎を形成する燃料が該円孔からスロート５３内へ噴
出される。

１次燃焼室５７内のパイロット火炎孔５６近傍に点火火
花発生部を位置させて、点火トーチ６７が設けられてい
る。

放射伝熱管１５ｂは火炉１２と煙道１４ａに、放射伝熱
管１５ｃは火炉１２および煙道１４ｂに。

それぞれ接し、該放射伝熱管１５ｂおよび１５ｃの煙道
側の表面温度は、煙道内の燃焼排ガス温度とほぼ等しく
なる。これにより、放射伝熱管の火炉と反対側の面から
外部へ漏出する熱量は、放射伝熱管の火炉外側部を断熱
材でおおっていた従来技術に比べて減少し、ボイラの熱
効率が向上した。

接触伝熱管１９は、燃焼ガスの流れ方向と平行でない向
きに複数個配置されているので、該接触伝熱管１９の表
面近傍の流れは乱流状態に保たれ、熱伝達率が高くなる
とともに、限られた火炉容積において数ｔ／ｈ〜数百ｔ
／ｈの蒸発量のボイラに必要な伝熱面積の確保を可能に
した。

水蒸気伝熱管１７中を流れつつ加熱された水蒸気は蒸気
溜２９に流入し、蒸気ドラム２８中の水面下に設けられ
た蒸気溜中で該蒸気？ｌＩ２９の管壁を介して蒸気ドラ
ム２８中の水と熱交換する。この水蒸気は蒸気ドラム中
の水を加熱し、自己は凝縮されて水となったのち１図示
されていない還水管を経て、水′ｆｆｌ３３へ還流する
。水溜３３へ還流した水は、水蒸気発生管１６ａまたは
１６ｂを通過しつつ加熱されて気化し、放射伝熱管１６
ｃと水蒸気伝熱管１７または放射伝熱管１６ｄと水蒸気
伝熱管１７で火炎の熱を吸収して更に加熱され、蒸気溜
２９へ流入し、蒸気ドラム２８内に内装された蒸気溜に
おいて蒸気ドラム２８中に保持された水と熱交換する。

これにより、火炎の接触による伝熱管の破損や焼損を生
ずることなく、熱媒体の移動と凝縮を組合わせて従来の
１．５〜２倍の４．５〜６．０万Ｋｃａｌ／ｍ２ｈ　　
の熱交換が実現された。

加熱流路７０に設置された過熱器１８は、加熱流路７０
の曲り流路における燃焼ガスの偏流および剥離を防止し
、煙道１４人口での燃焼排ガスの速度を均質化し、これ
により、煙道１４内部の熱交換効率が向上するとともに
１局部的に高い熱吸収量を有する伝熱管がなくなり、焼
損等の破損を防いだ。

上部煙道１４ｄの最上流側に設けられた第２空気予熱器
２４は、加熱度調節弁２５の開度調整により、流入する
空気量が調節されて第２空気予熱器２４内において燃焼
排ガスから取り去られる熱量が調節され、この結果未燃
ガス反応器２９へ流入する燃焼排ガスの温度が、未燃ガ
ス反応器に用いられている触媒の活性温度から決められ
る温度範囲に保持される。このように、第２空気予熱器
２４へ流入する空気の量を加減することにより。

ボイラの負荷が変動しても未燃ガス反応器２６人口の燃
焼排ガス温度を設定温度範囲に保つことが可能である。

また、第２空気予熱器２４は、未燃ガス反応器２６の上
流側に接して設けられており、燃焼排ガスは、第２空気
予熱器の煙管を通過しつつ整流されて、未燃ガス反応器
２６へ流入する。

未燃ガス反応器２６によれば、燃焼排ガスと触媒の接触
時間を制御することにより、燃焼排ガスの未燃ガスであ
る一酸化炭素濃度を低減することが可能であり、接触時
間を０．１〜１秒として、−酸化炭素濃度を数千ｐｐｍ
から１１００ｐｐ以下にできた。未燃ガス反応器として
は、排ガス中で小量の気体燃料を燃焼させ、この燃焼に
よって形成される高温ガスと排ガス中の一酸化炭素を接
触させて酸化し二酸化炭素とするものもあるが、この場
合は排ガスの未燃ガス反応器内の滞留時間を約１〜２秒
にする必要があり、反応器の長さが長くなるので、ボイ
ラの小形化という観点からは好ましくない。

第７図は、ボイラ出口の燃焼排ガスに含まれるＮＯｘ′
ａ度および一酸化炭素濃度と酸素濃度の関係を示す特性
図で、実線が従来のボイラの場合、破線が従来のボイラ
の火炉容積を痩えて本実施例と同等まで燃焼負荷を高く
した場合の従来ボイラの特性であって、いずれの場合も
同一バーナを用いた。従来ボイラの燃焼負荷を高くする
と燃焼炉内のガス温度が高くなるため、サーマルノック
スの発生量が増加し、燃焼負荷を高くした場合のＮＯｘ
濃度を示す破線ａは、燃焼負荷を高くしない場合のＮＯ
ｘ濃度を示す実線Ａよりも上方になり、同一酸素濃度に
おけるＮｏｘａ度は増加する。

一方、燃焼炉内のガス滞溜時間は、燃焼負荷の増加とと
もに減少し、気体燃料と高温ガスとの接触時間が短くな
るため、未燃成分、特に−酸化炭素１度は、燃焼負荷を
高くしない場合の濃度を示す実線已に対し、燃焼負荷を
高くした場合の一酸化炭素濃度を示す破線すは上方にな
り、同−酸Ｍｆ！Ａ度における一酸化炭素濃度は増加す
る。

未燃ガス反応器２６を備えた本実施例においては、排ガ
ス中の一酸化炭素濃度が、−点鎖線Ｃで示されるように
低下するので、実線Ｂ、破１ｂで示される一酸化炭素濃
度と同−一酸化炭素濃度を得るために維持すべき酸素濃
度が低く、この酸素１度０３とすることによってＮｏｘ
ａ度Ｎ３も、同−一酸化炭素濃度とした場合の従来ボイ
ラのＮｏｘＪｌ度Ｎ１、高負荷燃焼の従来ボイラのＮＯ
ｘ譲度Ｎ２よりも低くなる。つまり、未燃ガス反応器を
設けることにより、従来よりも排ガス中の酸素濃度を低
くした低酸素運転が可能になり、ＮＯｘが低減される。

また、火炉１２に供給される過剰空気量を減らすことに
より増加する一酸化炭素の排出量を未燃ガス反応器を用
いて抑制できるから、火炉内で発生する一酸化炭素の量
を抑制するために必要な火炉大きさに制限されることな
く火炉を小さくできる効果がある。

安定板５５は、空気比１以上、望ましくは１．０〜１．
５の予混合気を、数ｍ／ｓ、望ましくは、１〜３ｍ／ｓ
で１次燃焼室５７へ噴出し、予混合のパイロット火炎を
形成する。予混合スロート４０は、空気比１以下、望ま
しくは０．５〜０．９　の予混合気を２０〜５０　ｍ　
／　ｓで旋回流として１次燃焼室５７へ噴出し、噴出さ
れた予混合気はパイロット火炎で点火されて主燃焼火炎
を形成する。主燃焼火炎を形成する予混合気の空気比は
１以下であるため、燃焼によって発生するサーマルノッ
クスは気体燃料の燃焼中間生成物により気相還元され、
窒素に転換する。これにより、同一酸素濃度におけるＮ
ｏｘａ度が、第７図の破線すて示された値よりも低減さ
れる。また、主燃焼火炎は、予混合燃焼するため、混合
律速の拡散火炎に比べて燃焼速度が早く、短炎化するこ
とが可能である。

一次燃焼室５７は、主燃焼火炎の空気比１以下での燃焼
域を確保するとともに、燃焼空気流路５９から噴出され
る燃焼用空気による、パイロット火炎並びに主燃焼火炎
の不安定化を防止する。

この燃焼の不安定化防止のためには、１次燃焼室５７の
内径ｄと長さＱの比Ｑ／ｄを０，２〜２、望ましくはＱ
／ｄを、０．３〜０．９にする。

上記ボイラは１点火トーチ６７を点火後、予混合室７７
へ空気を所定量供給し、燃料ノズづし５２へ気体燃料を
供給して空気比を１．２付近に設定してパイロット火炎
を形成後、空気比０．６　付近を維持しつつ、燃料混合
器７６へ供給する空気と燃料の量を増加させて、所定の
燃焼負荷に設定する方法で起動される。

蒸発量が約Ｌｏｔ／ｈの上記構造を備えたボイラは、火
炉１２の長さが約３ｍ、予混合スロート４０の内径が約
０．６６ｍ　、安定板５５の外径が約０．８ｍ、安定板
５５の内径が約０．７ｍ、１次燃焼室５７の内径ｄが約
１ｍ、１次燃焼室５７の長さ旦が約０．５ｍ　、燃焼空
気流路５９の内径は約１ｍで外径が約１．２ｍである。

上記構造を備えたボイラの熱負荷は、排出される燃焼排
ガス中のＮＯｘ、−酸化炭素の濃度を増加することなく
、従来の２〜３倍とすることができた。

実施例２ 第８図は本発明の他の実施例を示すバーナの断面図であ
る。本実施例のバーナは、その中心部に１次燃焼室５７
を備え、該１次燃焼室５７は、その上流側に位置して空
気比１以下の主燃焼火炎を形成する主ノズルとなる主混
合気流路１１２と、主混合気流路１１２の外周部に配置
されてパイロット火炎を形成するパイロット火炎５６を
備えた円環状板の安定板５５と、安定板５５の外周部に
配置されて１次燃焼室５７の上流側壁面を構成する１次
燃焼室側壁１１７と、１次燃焼室側壁１１７の外周部に
設置される水冷管５８で形成された壁面と、該壁面に上
流側の端面に接し、他端を火炉１２に面してバーナスロ
ート４３内に遊嵌させた円筒状の１次燃焼室外壁４２と
からなっている。

１次燃焼室５７の火炉側には２次燃焼室１４０が形成さ
れる。２次燃焼室１４０は上流側を１次燃焼室Ｓ７に接
続し、下流側は火炉１２に開口している。また、２次燃
焼室１４００１次燃焼室５７側開ロ部と火炉１２側開口
部を結び構成する壁面は、バーナスロート４３と、バー
ナスロート４３の内面を形成するノズル１３７を１次燃
焼室外壁４２の炉側端部を共有するノズル１３６とに囲
まれた円環状の側温合気流路１３８を有し、２次燃焼室
１４０のバーナ中心軸直角方向の断面積が火炉側に近づ
くにつれて大きくなるようにバーナスロート４３と側温
合気流路１３８が設けられている。

２次燃焼室１４０に開口部を有する側温合気流路１３８
の上流側は、ダンパ１３２．ウィンドボックス７３を介
して空気供給ダクト２２ａ、２２ｂを連通している。ノ
ズル１３６とノズル１３７の外周部には、円板６０と円
板１３６がそれぞれ設けである。該円板６０と円板１３
５がなす円環状の空隙部に多数のレジスタ型の旋回羽６
２が装着されている。個々の旋回羽には支持柱６１が一
体的に形成されている。この支持柱６１は、その軸芯方
向を１次燃焼室外壁４２をなす円筒の母線と平行にして
設置され、その端部を前記円板６ｏおよび円板１３５に
設けられた支持穴に回転可能に支持されている。旋回羽
６２の下流側端面は複数個の燃料噴射孔１５１を有し、
燃温噴射孔１５１は、旋回羽６２内に設けたガス溜り１
５２、火炉側もしくはバーナ側壁４７側のいずれか一方
の支持柱６１の中心部を貫通した供給管を介し、連通管
１３４を経て、気体燃料が供給される燃料溜りに接続さ
れている。円板６０と円板１３５の上流側端面にはダン
パ１３２が一体的に取付けられている。ダンパ１３２の
上流側には、バーナ側壁を貫通した調節棒１３０と一体
的に形成された可動ダンパ１３１が取付けられている。

ダンパ１３２と可動ダンパ１３１は共に円形の開孔部を
複数個有し、可動ダンパ１３１は調節棒１３０にて一次
燃焼室外壁４２の母線方向に動かされることにより、下
流方向に投影した開孔部の面積は調節される。即ち、可
動ダンパ１３１の開孔部がダンパ１３２の開孔部と重な
る時の開孔部の面積が最も大きく、側温合気流路へ流入
する空気流量は最大となる。逆に、可動ダンパ１３１の
開孔部がダンパ１３２の開孔部と全く重ならぬ様に開孔
部の面積を調節した時は開孔部の面積を最小とし、側温
合気流路へ流入する空気流量は最小となる。可動ダンパ
１３１は複数個の開孔部を有する場合について記述した
が、開孔部を有さぬ円筒状の板による可動ダンパ１３１
でも目的を達することができる。

パイロット火炎を形成する安定板５５の内周側に設けら
れ主燃焼火炎を形成する主混合気流路は５１次スロート
１１０と、１次スロート１１０の外周側に遊嵌された予
混合スロート４０で形成される円環状の流路である。１
次スロート１１０の上流側は円弧の断面形状をなすノズ
ル１０８に接続され、予混合スロート４０の上流側は円
弧の断面形状をなすノズル１０９に接続されている。ノ
ズル１０８の上流側端面ばバーナ側壁に接続されており
、ノズル１０９の上流側端面はバーナ側壁４７の火炉側
に設けられた予混合側壁１１１に接続されている。該バ
ーナ側壁４７と予混合側壁１１１がなす円環状の空隙部
に多数のレジスタ型の旋回羽１０６が装着されている。

個々の旋回羽１０６には支持柱１０７が一体的に形成さ
れている。この支持柱１０７は、その軸芯方向を１次燃
焼室外壁４２をなす円筒の母線と平行にして設置され、
その端部をバーナ側壁４７および予混合側壁１１１に設
けられた支持穴で回転可能に支持されている。また支持
柱１０７は旋回羽１０６の下流側に近い所に取付けられ
ており、旋回羽１０６に角度を持たせて旋回強度を高く
しても、隣接する旋回羽が接触して旋回羽出口の開口面
積を小さくさせることはない。予混合側壁１１１の上流
側端面は、１次燃焼室外壁４２と同心円状に配置された
ダンパ１０５が接続されており、ダンパ１０５の他端は
バーナ側壁４７に接続されている。ダンパ１０５の外周
側には、調節棒１０３と１体的に形成された可動ダンパ
１０４が設けてあり、ダンパ１０５と可動ダンパ１０４
は、ダンパ１３１と可動ダンパ１３２と同等の構造と動
作を有する。

旋回羽の下流側には、ノズル１０８を貫通した燃料管１
０１が複数個取付けられており、個々の燃料管の火炉側
には、噴射孔１０２が設けられている。噴射孔１０２の
下流側は主混合気流路に開口している。噴射孔１０２の
上流側は、燃料管ＩＱ１．複数の燃料管１０１と接続し
た燃料溜り１００を介し、燃料管７９に接続されている
。

１次スロート１１０は内周部に筒１１５を保持している
。筒１１５の火炉側に接続された流路調節弁１１６は、
上流側か流路調節弁と同等の径をなし、火炉側に行くに
つれて流路調節弁１１６の径が大きくなる特徴を有する
。流路調節弁１１６は、１次スロート１１０と筒１１５
、並びに、ノズル１０８に接続され中心部に流速調節棒
のガイドを有するめくら板１１３により、１次燃焼室外
壁４２の母線方向に移動可能なように保持されており、
筒１１５に一体的に接続された流速調節棒１１４は流速
調節弁１１６を調節する。流速調節弁１１６を上流側に
移動（第８図の実線の状態）させると、主混合気流路１
１２の１次燃焼室５７に面した流路面積は最小になり、
下流側に移動（第８図の破線の状態）した流速調節弁１
１６は主混合気流路１１２の１次燃焼室５７側の流路面
積を最大にする。

流速調節弁１１６は、主予混金気流路１１２への混合気
供給量に応じて動作し、主混合気流量１１２の１次燃焼
室５７側の流路面積を調節する。

例えば、主予混合気流路１１２から噴出する予混合気の
速度が予混合気の供給流量に依らずほぼ一定となるよう
に動作することができる。これにより、低負荷の予混合
気供給量が少ない条件においても、火炎が主混合気流路
内を逆火することを防くことができる。また、空気の体
積流量は予熱温度でも変動するが、空気の予湿温度を針
側し体積膨張を補正するように流路調節弁１１６が動作
すれば、主予混合気の噴出速度は予熱温度に依らず一定
に保つことができる。さらに、流路調節弁１１６に保炎
器を取付けること、主燃焼火炎は−層安定になる。

可動ダンパ１０４及び１３２は調節棒１０３゜１３１に
て可動ダンパとダンパの相対位置を変化し、可動ダンパ
とダンパが重なって形成される開孔部の面積は変化する
。即ち、可動ダンパは、その位置により前記開孔部の面
積を変化させ、主混合気流路１１２又は副部合気流路１
３８に流入する空気流量を調節するように動作する。ま
た、旋回羽１０６又は６２の角度により旋回羽で生ずる
圧力損失は変化するため、流入空気流量は旋回強度で変
化する。可動ダンパ入口と旋回羽出口の間の圧力損失が
一定となるように、前記開孔部の面積を変えれば、流入
空気流量は旋回強度によらず一定に保たれる。

燃料溜り１３３から供給される燃料は、連通管１３４、
支持柱６１．旋回羽６２内に保持されたガス溜１５２を
介し、旋回羽６２の下流側端面に設けられた複数の燃料
噴射孔１５１から噴出し、副部合気流路１３８へ流入し
た空気と混合し副燃焼火炎となる予混合気を形成する。

旋回羽６２に設けた燃料噴射孔１５１から気体燃料を噴
出する方法は、流路内に燃料管１０１を突出させて気体
燃料を混合させる方法に比べて、空気を気体燃料の混合
に要する時間を短くすることができ、副部合気流路の長
さは主混合気流路より短くする。これは、旋回羽後流に
形成される渦１５４の乱流強度は燃料管１０２の下流側
の乱流強度よりも強いためであり、噴出された気体燃料
は渦１５４に巻き込まれた後に、渦１５４が形成する微
細渦により空気と完全に混合される。気体燃料と空気の
混合は、旋回羽の表面に突起物を設は乱流強度を強くす
ると、より一層促進される。さらに、旋回羽６２から気
体燃料を噴出する方法は、旋回羽の下流側に障害物を持
たぬため、旋回羽で形成された旋回流は障害物で減衰し
ない。

主燃焼火炎と副燃焼火炎を形成するように、燃料を分割
して供給する。燃焼負荷の低く燃料供給量の少ない時は
、ボイラは副部合気流路へ供給する燃料を遮断するよう
に運転する。このため、最大負荷に対する最小負荷の割
合、所謂、ターンダウン比は、第１の実施例で記載した
バーナよりも小さくなる。また、１次燃焼室で燃焼する
混合気の空気比が等しく、１次燃焼室の風俗速度、即ち
。

１次燃焼室へ流入する予混合気の体積流量を１次燃焼室
の中心軸直角方向の断面積で除した値、の等しい条件で
、第２の実施例の１次燃焼室の前記断面積は第１の実施
例に比べｌＪＸさくなる。これは、燃料が主混合気流路
と副部合気流路に分割されて供給されるためであり、第
２の実施例の旋回羽６２の下流側の流路幅は同一流路面
積の条件で第１の実施例よりも広くなり、バーナの設計
と製作が容易になる。

安定板５５は、空気比１以上、望ましくは１．０〜１．
５　の予混合気を、数ｍ／ｓ、望ましくは、１〜３ｍ／
ｓで１次燃焼室へ噴出し、予混合のパイロット火炎を形
成する。主燃焼混合気流路は、空気比１以下、望ましく
は０　、５　＝　０　、９の予混合気を２０〜５０ｍ／
ｓで旋回流として１次燃焼室５７へ噴出し、噴出された
予混合気はパイロット火炎で点火されて主燃焼火炎を形
成する。副燃焼混合気流路は、空気比１以上、望ましく
は１．０〜１．５　の予混合気を２０〜．５０　ｍ　／
　ｓで旋回流として２次燃焼室１４０へ噴出し、噴出さ
れた予混合気は主燃焼火炎で点火されて副燃焼火炎を形
成する。主燃焼火炎を形成する予混合気の空気比は１以
下であるため、火炎の最高温度は従来の拡散火炎に比べ
低くサーマルノックスの発生が抑制されるとともに、燃
焼によって発生するサーマルノックスは気体燃料の中間
生成物により気相還元され、窒素に転換する。さらに、
主燃焼火炎で生成される中間生成物は、副燃焼火炎で生
ずるサーマルノックスも気相還元し、窒素に転換する。

この主燃料火炎による副燃焼火炎の気相還元は、副部合
気流路の混合気が主燃焼火炎と衝突するように、１次燃
焼室に平行でない角度を持たせることで、より一層促進
する。また、２次燃焼室の流れ方向の断面積は火炉側へ
向うにつれて大きくなるので、主燃焼火炎と副燃焼火炎
が形成される２次燃焼室の風俗速度が高くなることもな
い。

第２実施例のパイロット火炎は、予混合気で形成される
例について記載したが、パイロット火炎の目的は主燃焼
火炎を着火することにある。従って、少量の燃料を１次
燃焼室内へ噴出し、燃料の周辺から空気を噴出して火炎
を形成する方法、即ち、拡散火炎によるパイロット火炎
の形成方法は。

本発明の目的を逸脱するものではない。

第２実施例は、気体燃料を３分割して供給し、パイロッ
ト火炎、主燃焼火炎、副燃焼火炎を形成し、前記火炎の
順に次々と着火させるバーナ構造について記載したが、
バーナ構成の許す限り、気体燃料は３分割以上しても良
い。

実施例３ 第１０図は本発明の他の実施例を示すバーナの断面図で
ある。第３実施例のバーナは、その中心部に１次燃焼室
５７を備える。該１次燃焼室５７は、第２の実施例で記
載した１次燃焼室の構成を有し、更に、主混合気流路の
外周又は内周側に燃料を噴出する気体燃料ノズルを持つ
。

バーナスロート４３は１次燃焼室５７と同心円状に配置
され、バーナスロート４３と、１次燃焼室外壁４２で形
成される円還状の流路は燃焼空気流路５９になる６燃焼
空気流路５９の上流側に設置された旋回羽６２やダンパ
１３２は第２の実施例と同等の構造を有し、気体燃料を
噴出する手段のみを備えていない。

気体燃料ノズル１５０は、主混合気流路の内周側に設置
した状態を示し、第２の実施例で記載した流速調節棒１
１４を兼用する特徴を持つ。即ち、気体燃料ノズル１５
０は、同心円状に、下流側から筒１１５．流速調節弁１
１６を一体的に有し、メクラ板１１３並びに１次スロー
ト１１０に保持され、１次燃焼室外壁４２の母線と平行
に可動する。気体燃料ノズル１５０の火炉側の端面ば、
複数個の噴射孔１５１を有し、気体燃料が１次燃焼室５
７へ噴出すると、瞬時に主燃焼火炎と混合する。気体燃
料ノズル１５０は、主燃焼火炎に燃料を混合し、主燃焼
火炎の空気比を、主混合気流路１１２の空気比よりも低
くなるように動作する。

このため、気体燃料ノズル１５０は、主燃焼火炎で生成
する中間生成物の発生を増加させ、サーマルノックスの
気相還元を促進し、燃焼排ガスのＮＯｘ濃度を低減する
。また、気体燃料ノズル１５０は１次燃焼室５７に形成
する火炎の空気比を低くするから、同−風俗速度におけ
る１次燃焼室の流路面積を減少させ、バーナの設計並び
に製作を容易にする。更に、ボイラの燃焼負荷は気体燃
料ノズル１５０で供給する気体燃料の流量で調節できる
から、主混合気流路へ供給する燃料と空気の流量は安定
な火炎を形成する条件に保持可能となり、１次燃焼室５
７に形成される火炎の安定性は向上する。

実施例４ 第１１図は本発明の他の実施例を示すボイラのブロック
図である。本実施例のボイラは、実施例１〜３に記載の
バーナを備えた燃焼装置１６０と、燃焼装置１６０の下
流側に独立して設置した水蒸気発生器１６１と、水蒸気
発生器１６１の下流側に一体的又は独立に設置した排ガ
ス処理器１６２から構成される。

燃焼装置１６０は、燃料を高圧燃焼させるガスタービン
、石炭ガス化炉など、水蒸気を生成するに十分な温度の
高温ガスを供給する特徴を持つ。

水蒸気発生器１６１は、燃焼装置で生じた高温排ガス１
６３の熱をガス流との接触により回収することを特徴と
する熱交換器群を有する。排ガス温度の高い領域、即ち
上流側は、伝熱媒体の蒸発。

加熱、凝集のサイクルで熱回収を行う水蒸気伝熱器１６
６を設け、水蒸気伝熱器１６６の下流側には水蒸気伝熱
管１９を設置する。

排ガス処理器１６２は、水蒸気発生器１６１から排出さ
れる中温排ガス１６４に含まれる一酸化炭素の低減や、
燃焼用空気の予熱など、ボイラシステムの効率の向上並
びに燃料排ガスに含まれる公害成分の低減を行う。第１
１図に示す排ガス処理器１６２は、上流側に未燃ガス反
応器２６を配し、−酸化炭素濃度の低減を図り、下流側
に空気予熱器２３．２４を配し空気１６７を加熱した予
熱空気１６８を供給する。前記予熱空気１６８は、燃焼
用空気として使用するのみならず、ビル等を有する地域
における暖房用空気として使用しても良い。

第４の実施例のボイラは、放射伝熱のため大容積を必要
とする火炉を持たぬため、システム全体の立地容積を小
さくすることができ、ビルあるいは地域冷暖房システム
の利用者の経済的負担を小さくする。

実施例５ 第１２図は実施例１〜４に記載のボイラ及びバーナを用
いた都市エネルギーシステムを示すフロー図である。ボ
イラ１７０によって５３８℃の水蒸気が形成され、生成
された水蒸気によって蒸気タービン１７１が回転される
。蒸気タービン１７１の回転によって発電機１７２が回
転され、電力が得られる。蒸気タービン１７１から出た
水蒸気は温度差式熱回収コンデンサ１７３に送られ、熱
回収されるとともに、それから出た水蒸気は再びボイラ
１７０に戻される。また、ボイラ１７０から出た最も低
い温度の水蒸気は吸収式冷凍機１７４の加熱源として使
用され、冷熱を得ることができる。この吸収式冷凍機１
７４は約６５％濃度の臭化リチウム水溶液の吸収液が用
いられ、この溶液の中に腐食防止剤が添加されている。

腐食防止剤としてモリブデン酸塩、硝酸塩が用いられ、
また水酸化ナトリウムが添加されている。

更に、吸収式冷凍１ｆｉ１７４から出た水蒸気は給湯、
暖房用に用いられ、エネルギーが有効に利用される。ま
た、余分なエネルギーは化学反応を利用したエネルギー
蓄熱装置１７５．１７６によって貯えられる６１７５は
中温蓄熱装置、１７６は低温蓄熱装置であり、固体中和
反応によって行われる。１７７は冷却塔、１７８は圧縮
ＨＰ、１７９は貯水槽である。

以上のように、本発明に係る都市エネルギーシステムは
一つのビル内、地域に対して電力、冷暖房、給湯、冷水
等の供給することができ、エネルギーを有効に活用する
ことができる。

前述の本実施例で用いられるバーナはガスタービン用燃
焼器においても用いることができるので、得られた燃焼
ガスによってガスタービンを作動でき、これによって前
述の発電機を回転できる。ガスタービンから出た排ガス
は温度差式熱回収ボイラによって水蒸気を形成し、前述
と同様に冷凍機。

暖房、給湯、蓄熱等の都市エネルギーシステムに利用す
ることができる。本燃焼器においても触媒を用いた未燃
ガス反応器及び空気予熱器をボイラ側に設けることが好
ましい。

実施例６ 第１３図は船舶用ボイラに本発明のボイラを適用したボ
イラ断面図である。

図示のボイラは蒸気ドラム２１１１水ドラム２１２を有
する２川水管式であり、燃焼室（火炉）２１３と蒸発管
群２１４より構成されている。燃焼室と蒸発管群の間は
ヒレ付の放射伝熱管２１５にて区切られ、この伝熱管２
１５は、ボイラ出口管２１６．水冷壁管２１７．及びス
クリーン管２１８の３部分より成り、蒸気ドラム２１１
と水ドラム２１２間に配置する。

燃焼室の天井部には、単一バーナ２１９を設置し、燃焼
室の高さはバーナ火炎長さに適合した高さとする。蒸発
管群は耐火材２２１からなるバッフル板２２７によって
２分割され、水ドラム２１２側には、燃焼室出口からの
高温ガスが、又、蒸気ドラム２１１側には、水ドラム２
１２側がらの低温ガスが通る構造とする。

ボイラガス出口部は燃焼室天井部と蒸気ドラムとの間に
設け、放射伝熱管２１５のボイラ出口管２１６と、天井
管の一部２２３により構成される。

天井管２２３部は燃焼室と耐火材２２５により完全に分
けられたガスシール構造とする。

本実施例のボイラによれば、主燃焼大炎が低空気比予混
合燃焼によって行われるので、短い火炎となるので小型
化される。煙道２２４には未燃焼反応器及び空気予熱器
が各々紙面の奥方向に設けられる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、燃焼火炎の長さを短縮でき、燃焼排ガ
ス中の未燃ガスを酸化させる手段を備えてなる未燃ガス
反応器をボイラ燃焼排ガスの流路中に設けたので、燃焼
排ガス中の一酸化炭素を酸化させることが可能となり、
排ガス中の−酸化炭素濃度を低減させる効果がある。

前記燃焼触媒として活性温度が３００℃〜１０００℃で
ある触媒を用いることにより、ボイラの燃焼排ガスに望
ましい未燃ガス反応器が得られる。

前記未燃ガス反応器と火炉の間に、燃焼排ガスの熱を吸
収する空気予熱器を設けたので、未燃焼ガス反応器を流
入する排ガス温度が過大になるのを回避することが可能
となり、未燃焼ガス反応器の寿命を長くする効果がある
。また前記未燃焼ガス反応器の排ガス下流側に空気予熱
器を設けたので、未燃焼ガス反応器通過後の排ガスから
更に熱を回収することが可能となり、ボイラの全体とし
ての熱効率を向上する効果がある。

空気予熱器に、ボイラに供給される空気のうちの空気予
熱器を経て供給される空気の比率を設定する手段として
加熱度調節弁と、空気予熱器を通過する気体の流れを整
流する手段とを備えたので、ボイラの負荷変動により排
ガスの温度が変動しても未燃焼ガス反応器へ流入する排
ガス温度を所望の範囲内に維持することが可能となると
ともに。

未燃焼ガス反応器に流入する排ガスの流れを整流し、未
燃焼ガス反応器の燃焼触媒に接触する排気ガス量を均一
化する効果がある。

伝熱媒体の蒸発、凝縮の相変化を利用して火炎の熱を吸
収し、放出する伝熱管および蒸気ドラムに内装された蒸
気溜を設けたので、火炉における熱吸収量を増加させる
効果がある。

火炉に面して配され、火炉の火炎から放射伝熱を受ける
放射伝熱管の火炉に面していない面に煙道が設けられて
いるので、放射伝熱を受けない面が加熱され、放射伝熱
管から外部へ放出される熱量を低減する効果がある。ま
た前記煙道内に、燃焼排ガスの流れと平行でない角度に
複数の伝熱管が配されたので、伝熱管表面の燃焼排ガス
の流れを乱流状態にし、熱吸収量を増加させる効果があ
る。

バーナに、空気比１以下の予混合気を旋回噴出させて主
燃焼火炎を形成する主ノズルと、該主ノズルの火炉側に
設けられた同筒状又は円錐台状の燃焼室と、該燃焼室の
外周から空気を火炉内へ吹き出す手段とを設けたので、
火炎の最高温度は従゛来の拡散火炎に比べ低くなり、サ
ーマルノックスの発生が抑制されるとともに、燃焼中に
発生するサーマルノックスが燃焼中間生成物で還元され
て窒素へ転換され、窒素酸化物濃度を低減し、更に、主
燃焼火炎を安定に保持する効果がある。

また、バーナの主ノズルの周囲から空気比１以上の予混
合気を前記空気比１以下の予混合気よりも低速で噴出さ
せる副ノズルで形成するパイロット火炎、又は、気体燃
料と空気を個々に噴出させる副ノズルで形成するパイロ
ット火炎を設けたので、主ノズルから噴出する予混合気
は主ノズルから噴出するとただちに着火され、主燃焼火
炎を安定に形成するとともに、前記燃焼室におけるサー
マルノックスの還元を促進する効果がある。

前記燃焼室の外周から流入する空気を空気比１以上の予
混合気にして副燃焼火炎を形成する手段を設けたので、
前記燃焼室の径は主ノズルの供給する燃料の減少により
小さくなるとともに、ボイラの最低負荷は主ノズルのみ
燃料を供給することにより小さくする効果がある。

空気比１以下の主燃焼火炎と、空気比１以上の副燃焼火
炎を形成する手段を設けたので、副燃焼火炎で生成され
るサーマルノックスは、主燃焼火炎で生成される燃焼中
間生成物で還元され、燃焼排ガスのＮＯｘ濃度が低減す
る効果がある。

主ノズルの周囲から燃料を噴出させる手段を設けたので
、該燃料は主燃焼火炎と混合して一体的な火炎を形成し
火炎の空気比を下げ、燃焼中間生成物によるサーマルノ
ックスの還元を促進する効果がある。

さらに、本発明によれば、伝熱部における熱吸収量を従
来のり、６〜２倍の４５，０００〜６０，０００Ｋｃａ
　ＩＩ。

／ｍｚｈ　　に向上可能な接触熱交換器と、従来の２〜
３倍の熱負荷である１２０万〜１５０万Ｋｃａｌ／ｍ’
ｈ　の条件で低ＮＯｘ燃焼可能なバーナと、燃焼排ガス
の一酸化炭素濃度を低減できる未燃ガス反応器とを実現
できるので、容積で従来の約１７２の大きさのボイラに
でき、小型ボイラにおいて、ＮＯｘの排出量を６０ｐρ
Ｉ以下、−酸化炭素の排出量を１１００ｐｐ以下に低減
する効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示すボイラの一部破断図を
含む斜視図、第２図は第１図の水平断面図、第３図は第
２図のｍ−ｍ線に沿う断面図、第４図は第２図のＩＶ−
■線に沿う断面図、第５図は第３図および第４図の■−
ｖ線に沿う水平断面図、第６図は第２図の部分詳細図、
第７図は排ガス中のＮＯｘ、Ｃ０，０２の濃度の関係を
示す線図、第８図は本発明の他の実施例を示すバーナの
断面図、第９図は第８図の部分詳細図、第１０図は本発
明の他の実施例を示すバーナの断面図、第１１図は本発
明のボイラの一実施例を示すブロック図、第１２図は本
発明のボイラを用いた都市エネルギーシステム図、第１
３図は本発明のバーナを用いた船舶用ボイラの断面図で
ある。 １１・・・バーナ、１２・・・火炉（燃焼室）、１４ａ
。 １４ｂ・・・煙道（上部煙道）、１５ａ〜１５ｆ・・・
水管（放射伝熱管）、１６ａ〜１６ｄ・・・蒸気を発生
する伝熱管（水蒸気発生管）、１７・・・蒸気を発生す
る伝熱管（水蒸気伝熱管）、１９・・・伝熱管（接触伝
熱管）、２３．２４・・・空気予熱器、２５・・・空気
を調節する手段（加熱度調節弁）、２６・・・未燃ガス
反応器、２８，２１１・・・蒸気ドラム、２９・・・蒸
気溜、３２，２１２・・・水ドラム、４２・・・−火燃
焼室外壁、５１・・・主ノズル（旋回発生器）、５６・
・・副ノズル（パイロット火炎孔）、５７・・・−火煙
焼室、５９・・・燃焼空気流路、７７・・・第２の予混
合室、８０ｂ、８０ｃ・・・大壁側壁、９０・・・第１
予混合室、１１２・・・主混合気流路、１１６・・流路
調節弁、１３８・・・副部合気流路、１４０・・・２次
燃焼室、１５０・・・気体燃料ノズル、１６０・・・燃
焼装置、１６１・・・水蒸気発生装置、１６２・・・排
ガス処理器、１７０・・・ボイラ、１７１・・・蒸気タ
ービン、１７２・・・発電機、１７３・・・コンデンサ
、１７４・・・吸収式％式％ ２５：空気量を調節する手段（加熱度調節弁２２６：未
然ガス反応器 ２８：蒸気ドラム ２９：蒸気溜 第 図 ４２・１次燃焼室外壁 ５１、主ノズル（烏口発生器） ５６、副ノズル（パイコツト火炎孔） ５７１次・−焼室 ５９：燃焼室気流路 ７７゛第２の予混合室 ９０・第１１ 第 図 排ガス中の０２ａ度 第 ０図 第１２図 第 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、火炉と、該火炉に設けられた低空気比予混合主燃焼
   用バーナと、燃焼ガスを排出する煙道と、該煙道に設け
   られた前記燃焼排ガス中の未燃焼ガスを酸化させる未燃
   焼ガス反応器とを備えたことを特徴とするボイラ。 ２、火炉と、該火炉に設けられた低空気比予混合主燃焼
   用バーナと、燃焼ガスを排出する煙道と、該煙道に設け
   られた前記燃焼排ガス中の未燃焼ガスを触媒によつて酸
   化させる未燃焼ガス反応器と、該未燃焼ガス反応器の上
   流側及び下流側の少なくとも一方の煙道に設けられた空
   気予熱器と、該空気予熱器によつて加熱された空気を燃
   焼用空気として供給する配管とを備えたことを特徴とす
   るボイラ。 ３、火炉と、該火炉に設けられた低空気比予混合主燃焼
   用バーナと、燃焼ガスを排出する煙道と、前記火炉の上
   下に設けられた蒸気ドラム及び水ドラムを備え、前記火
   炉内に設けられ燃焼熱を吸収して水を加熱する伝熱管と
   、前記蒸気ドラム内に設けられ前記伝熱管の一端に接続
   して設けられた蒸気溜と、該蒸気溜の下流側に接続され
   、前記伝熱管の他端とを連通する還水管とを備えたこと
   を特徴とするボイラ。 ４、火炉と、該火炉に設けられた気体燃料低空気比予混
   合主燃焼用バーナと、燃焼ガスによつて加熱される伝熱
   管が設けられ、該燃焼ガスを煙道に導く前記火炉の両側
   に設けられた加熱流路と、該加熱流路に接続し該火炉の
   縦方向に設けられた煙道と、該縦方向の煙道に接続し前
   記バーナから噴出された火炎の噴出方向に添つて設けら
   れた横方向の煙道と、該横方向の煙道に設けられた前記
   燃焼ガス中の未燃焼ガスを燃焼させる未燃焼ガス反応器
   及び空気予熱器と、前記バーナより噴出された燃焼ガス
   が所定の流路となるように火炉側壁となる水管と、前記
   左右の加熱流路に設けられ前記燃焼ガスによつて水を加
   熱し蒸気を発生させる伝熱管と、前記火炉の上下に設け
   られた蒸気ドラム及び水ドラムと、前記蒸気ドラム内に
   設けられ前記伝熱管の一端に接続して設けられた蒸気溜
   と、該蒸気溜の下流側に接続され前記伝熱管の他端とを
   連通する還水管とを備えたことを特徴とするボイラ。 ５、火炉と、該火炉に設けられた複数個の低空気比予混
   合主燃焼用バーナとを備えたことを特徴とするボイラ。 ６、火炉と、該火炉に設けられた複数個の低空気比予混
   合主燃焼用バーナとを備え、前記火炉容積を熱負荷５０
   万Ｋｃａｌ／時間当り１ｍ＾３以下としたことを特徴と
   するボイラ。 ７、気体燃料と空気との予混合気を形成する第１及び第
   ２予混合室と、該第１予混合室に接続して設けられ予混
   合気を噴出する低空気比主燃焼用主ノズルと、該主ノズ
   ルの外周に同心状に設けられ前記第２予混合室に接続さ
   れ予混合気を噴出し前記主燃焼を補助する高空気比燃焼
   パイロットノズルと、前記主ノズル及びパイロットノズ
   ルの火炉側に設けられた円筒状の１次燃焼室と、該燃焼
   室外周に同心状でかつ前記燃焼室終端部に設けられた燃
   焼空気供給流路とを備えたことを特徴とするバーナ。 ８、気体燃料と空気との予混合気を形成する第１及び第
   ２予混合室と、該第１予混合室に接続して設けられ予混
   合気を噴出する低空気比定負荷主燃焼用主ノズルと、該
   主ノズルの外周に同心状に設けられ前記第２予混合室に
   接続され予混合気を噴出し前記主燃焼を補助する高空気
   比燃焼パイロットノズルと、前記主ノズル及びパイロッ
   トノズルの火炉側に設けられた円筒状の１次燃焼室と、
   該燃焼室外周に同心状でかつ前記燃焼室終端部に設けら
   れた高空気比変動負荷燃焼ノズルとを備えたことを特徴
   とするバーナ。 ９、主ノズルより気体燃料と空気比０．５〜０．９の空
   気との予混合気を燃焼させて主燃焼火炎を形成し、該ノ
   ズルの外周に同芯状に配置したパイロットノズルより前
   記主燃焼火炎を補助する気体燃料と空気比１．０〜１．
   ５の空気との予混合気を燃焼させて補助火炎を形成し、
   前記主燃焼火炎後流に旋回空気を供給することを特徴と
   する燃焼方法。 １０、主ノズルより気体燃料と空気比１未満の空気との
   予混合気を燃焼させて主燃焼火炎を形成し、前記主ノズ
   ルの外周同心状に配置したパイロットノズルより気体燃
   料と空気比１以上の空気との予混合気を燃焼させて前記
   主燃焼火炎を補助する補助火炎を形成し、前記主ノズル
   による燃焼ガスに該燃焼ガスに対して空気比１より若干
   多くなるように前記主燃焼火炎後流側に空気を供給する
   ことを特徴とする燃焼方法。 １１、主ノズルより気体燃料と空気比１未満の空気との
   予混合気を定負荷燃焼させて主燃焼火炎を形成し、前記
   主ノズルの外周同心状で前記主ノズルによる主燃焼火炎
   後流側に配置した副ノズルより気体燃料と空気比１以上
   の空気との予混合気を燃焼させ、前記副ノズルによる燃
   焼によつて負荷変動させることを特徴とする燃焼方法。 １２、火炉に設けられた複数個の低空気比予混合主燃焼
   用バーナを備えたボイラにより水蒸気を得る系統と、該
   水蒸気によつて蒸気タービンを回転し該タービンの回転
   によつて発電機を回し電力を得る系統と、前記蒸気ター
   ビンより出た低温の水蒸気を吸収式冷凍機の加熱源とし
   該冷凍機より冷熱を得る系統と、前記蒸気タービン及び
   冷凍機より出た過剰の水蒸気のエネルギーを蓄熱器に貯
   える系統と、前記蒸気タービンより出た低温の水蒸気を
   暖房機器の熱源とする系統及び給湯器の熱源として熱湯
   を得る系統を備えたことを特徴とする都市エネルギーシ
   ステム。 １３、熱負荷５０万Ｋｃａｌ／時間当り１ｍ＾３以下の
   火炉容積を有するボイラにより水蒸気を得る系統と、該
   水蒸気によつて蒸気タービンを回転し該タービンの回転
   によつて発電機を回し電力を得る系統と、前記蒸気ター
   ビンより出た低温の水蒸気を吸収式冷凍機の加熱源とし
   て該冷凍機より冷熱を得る系統と、前記蒸気タービンよ
   り出た低温の水蒸気を暖房機器の熱源とする系統とを備
   えたことを特徴とする都市エネルギーシステム。