JPH04356603A - Burner and method of its operation - Google Patents

Burner and method of its operation

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JPH04356603A
JPH04356603A JP12978791A JP12978791A JPH04356603A JP H04356603 A JPH04356603 A JP H04356603A JP 12978791 A JP12978791 A JP 12978791A JP 12978791 A JP12978791 A JP 12978791A JP H04356603 A JPH04356603 A JP H04356603A
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premixed
flame
air ratio
burner
burners
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泰雄 吉井
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茂 小豆畑
Toru Inada
徹 稲田
Kenji Kobayashi
小林 研志
Hitoshi Takasugi
仁之 高杉
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Hitachi Ltd
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Abstract

PURPOSE:To miniaturize the construction of a burner without increasing the generation of NOx. CONSTITUTION:In a boiler provided with a plurality of pre-mixture flame burners 10 provided in the horizontal direction and vertical direction respectively and a flame holder 20 near the outlet of each burner 10, and for the area of the opening between the pre-mixture burner 10 and the flame holder 20 through which the pre-mixture gas is blown out the area of the opening that the flame holder 20 has in the vertical direction is set smaller than the area at which the premixture gas blown out from said opening has a speed at which it can not burn near there. The mutual distance between the pre-mixture flame burners 10 that are adjacent in the horizontal direction is set to be the distance in which the pre-mixture flames that are formed by the pre-mixture gas blown out from the burner do not interfere mutually.

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

【0001】0001

【産業上の利用分野】本発明は、複数の予混合火炎バー
ナを備えている燃焼器、およびこの運転方法に関するも
のである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a combustor having a plurality of premixed flame burners and a method of operating the same.

【0002】0002

【従来の技術】光化学スモッグの原因となるNOxに対
する排出規制は年々厳しくなっており、NOx排出量を
低減するための技術開発が盛んに行われている。また、
燃焼時に発生する公害成分含有量の少ないボイラ用燃料
として液化天然ガス(LNG)などがあり、これらの燃
料使用量は増加する傾向にある。このような窒素含有量
の少ない気体燃料が燃焼する際、発生するNOxは、燃
焼用空気中の窒素が高温雰囲気内で酸化されて生成され
るサーマルNOxである。サーマルNOxの生成は温度
依存性が高く、火炎温度が高くなるにつれて増加する。 火炎温度は、燃料と燃焼用空気との混合比いわゆる空気
比によって異なり、燃料を完全燃焼させるのに過不足の
ない空気量(理論空気量)で燃焼する時に火炎温度は最
も高くなる。
BACKGROUND OF THE INVENTION Emission regulations for NOx, which causes photochemical smog, are becoming stricter year by year, and technology development for reducing NOx emissions is actively being carried out. Also,
BACKGROUND OF THE INVENTION Liquefied natural gas (LNG) is an example of boiler fuel with a low content of polluting components generated during combustion, and the usage of these fuels is on the rise. When such a gaseous fuel with a low nitrogen content is combusted, the NOx generated is thermal NOx that is generated when nitrogen in the combustion air is oxidized in a high-temperature atmosphere. Thermal NOx production is highly temperature dependent and increases as the flame temperature increases. The flame temperature varies depending on the mixture ratio of fuel and combustion air, so-called air ratio, and the flame temperature is highest when combustion is performed with just the right amount of air (theoretical air amount) to completely burn the fuel.

【0003】通常の燃焼器においては、拡散燃焼がよく
使用される。この燃焼法は、燃料と燃焼用空気とを別々
のノズルより燃焼室内に投入し、燃焼室内で両者を混合
することにより火炎を形成する方法であり、火炎の安定
性に優るのが特徴である。しかしながらこの燃焼法では
、燃料−空気の混合過程において、空気比が1に近くな
る領域が必ず存在し、この領域で火炎温度は高くなり、
NOxの発生が多くなる。
Diffusion combustion is often used in conventional combustors. This combustion method is a method in which fuel and combustion air are injected into the combustion chamber through separate nozzles, and a flame is formed by mixing the two within the combustion chamber, and is characterized by superior flame stability. . However, in this combustion method, in the fuel-air mixing process, there always exists a region where the air ratio is close to 1, and the flame temperature becomes high in this region.
NOx generation increases.

【0004】このため、火炎温度の低減によりNOxの
発生量を低減する目的で、希薄燃焼、二段燃焼、排ガス
再循環法等の燃焼法が既に開発され、多くの燃焼装置に
採用されている。二段燃焼および排ガス再循環法は、N
Ox低減の効果においては優れるが、未燃分が放出され
易い。これを防ぐには燃焼器を大きくする必要があり、
経済的には不利な燃焼法である。また、希薄燃焼法は空
気比を高くして燃焼する方法である。この燃焼法では過
剰空気が増えるため、ボイラから燃焼ガスにより系外へ
排出される熱が増加し、ボイラの熱効率が低下する。
[0004] For this reason, combustion methods such as lean combustion, two-stage combustion, and exhaust gas recirculation methods have already been developed for the purpose of reducing the amount of NOx generated by reducing the flame temperature, and have been adopted in many combustion devices. . The two-stage combustion and exhaust gas recirculation method
Although it is excellent in the effect of reducing Ox, unburned substances are likely to be released. To prevent this, it is necessary to make the combustor larger.
This is an economically disadvantageous combustion method. In addition, the lean burn method is a method in which combustion is performed by increasing the air ratio. In this combustion method, excess air increases, which increases the amount of heat discharged from the boiler to the outside of the system by combustion gas, reducing the thermal efficiency of the boiler.

【0005】予混合火炎を採用した燃焼装置の例として
、空気不足の拡散火炎と空気過剰の予混合火炎を組合せ
て燃焼する方法(特公昭52−28251号公報)があ
るが、この燃焼法では、一部拡散燃焼を採用しているた
めNOx低減に限界がある。他の例としては、空気比が
1.0付近で燃焼しても予混合火炎から発生するNOx
を低減する目的で、複数個のバーナを形成し、バーナ噴
出口の下流に、噴出される燃料と空気との予混合気の主
流方向に平行にならないように板(保炎器)を設置する
ことで、予混合気が燃焼する前に、低温の燃焼ガスの一
部を予混合気に混合し火炎温度を低下する、または酸素
濃度を小さくすることで、NOxを低減する方法(特願
平1ー339252号公報)がある。この燃焼法では予
混合火炎の安定燃焼範囲内でボイラ負荷変動に追従でき
るように、予混合火炎用の複数個のバーナを備えている
が、ここより形成される予混合火炎と予混合火炎の間に
高温の燃焼ガスが滞留するために上記の冷却、および稀
釈効果がなくなり、NOx値(O20%換算値)が、例
えば、東京都の規制値である60ppmより高くなると
きがある。
[0005] As an example of a combustion device employing a premixed flame, there is a method (Japanese Patent Publication No. 52-28251) in which combustion is performed by combining a diffusion flame lacking air and a premixed flame containing excess air. , there is a limit to NOx reduction because some diffusion combustion is adopted. Another example is the NOx generated from the premixed flame even when the air ratio is around 1.0.
In order to reduce this, multiple burners are formed, and a plate (flame stabilizer) is installed downstream of the burner nozzle so that it is not parallel to the mainstream direction of the premixture of fuel and air that is ejected. Therefore, before the premixture is combusted, a part of the low-temperature combustion gas is mixed into the premixture to lower the flame temperature or reduce the oxygen concentration, thereby reducing NOx (patent application). 1-339252). This combustion method is equipped with multiple burners for the premix flame so that it can follow boiler load fluctuations within the stable combustion range of the premix flame. Since the high temperature combustion gas remains during this time, the above cooling and dilution effects are lost, and the NOx value (O20% equivalent value) may become higher than, for example, 60 ppm, which is the Tokyo regulation value.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】このように保炎器を用
いて予混合火炎を安定化する従来技術においては、火炎
干渉での高温化によるNOx発生量の増加するのを防ぐ
ために、バーナ相互間隔を大きくとる必要があり、小型
化を図ることが難しいという問題点がある。特に、都市
型ボイラーが普及している昨今では、ボイラーの小型化
が望まれている。
[Problems to be Solved by the Invention] In the conventional technology that uses a flame stabilizer to stabilize a premixed flame, in order to prevent an increase in the amount of NOx generated due to the increase in temperature due to flame interference, it is necessary to There is a problem in that it is necessary to provide large intervals, making it difficult to achieve miniaturization. In particular, as urban boilers have become popular these days, there is a desire for smaller boilers.

【0007】そこで、本発明は、このような従来の問題
点について着目してなされたもので、NOx発生量を増
加させることなく、小型化を図ることができる燃焼器、
燃焼設備および燃焼器の運転方法を提供することを目的
とする。
[0007] The present invention has been made by focusing on these conventional problems, and provides a combustor that can be downsized without increasing the amount of NOx generated.
The purpose is to provide combustion equipment and a method for operating a combustor.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
の燃焼器は、複数の予混合火炎バーナを備え、該予混合
火炎バーナのそれぞれの出口近傍に保炎器が設けられて
いる燃焼器において、前記予混合火炎バーナの噴出口周
縁とと前記保炎器の周縁との間に形成される開口の面積
であって、隣合っている予混合火炎バーナのうち、少な
くとも一の予混合火炎バーナの方向における開口の面積
が、該開口から噴出する予混合気体がその近傍で燃焼す
ることができない流速となる面積以下に設定されている
か、または前記開口の面積がないことを特徴とするもの
である。また、前記予混合火炎バーナを鉛直方向および
水平方向にそれぞれ複数設ける場合には、前記予混合火
炎バーナの噴出口周縁と保炎器の周縁との間に形成され
る開口の面積であって、前記保炎器に対して、鉛直方向
と水平方向とのうち、一方の方向に有する開口の面積が
、該開口から噴出する予混合気体がその近傍で燃焼する
ことができない流速となる面積以下に設定されているか
、または前記開口の面積がなく、鉛直方向と水平方向と
のうち、他の方向において隣合っている予混合火炎バー
ナの相互間隔が、互いのバーナから噴出する予混合気体
によって形成される予混合火炎が相互に干渉しない距離
に設定されていることを特徴とする。また、前記目的を
達成するための燃焼器の運転方法は、複数の予混合火炎
バーナを備えている燃焼器の運転方法において、隣合う
予混合火炎バーナのち、一方の予混合火炎バーナから噴
出する予混合気体の空気比を理論空気比より高く、他方
の予混合火炎バーナから噴出する予混合気体の空気比を
理論空気比より低くして運転することを特徴とするもの
である。ここで、前記一方の予混合火炎バーナから噴出
する予混合気体の空気比は0.5から0.9に、前記他
方の予混合火炎バーナから噴出する予混合気体の空気比
は1.1から1.5に、互いの予混合火炎バーナから噴
出する予混合気体の平均空気比は1.0から1.5に調
節することが好ましい。
[Means for Solving the Problems] A combustor for achieving the above object includes a plurality of premixed flame burners, and a flame stabilizer is provided near the outlet of each of the premixed flame burners. , the area of the opening formed between the periphery of the ejection port of the premixed flame burner and the periphery of the flame stabilizer, which is the area of the opening formed between the periphery of the ejection port of the premixed flame burner and the periphery of the flame stabilizer, which is the area of the opening formed between the periphery of the ejection port of the premixed flame burner and the periphery of the flame stabilizer, which The area of the opening in the direction of the burner is set to be less than or equal to the area at which the premixed gas ejected from the opening has a flow velocity that cannot be combusted in the vicinity, or the opening has no area. It is. Further, in the case where a plurality of the premixed flame burners are provided in the vertical direction and the horizontal direction, the area of the opening formed between the ejection port periphery of the premixed flame burner and the periphery of the flame stabilizer, The area of the opening in one of the vertical and horizontal directions of the flame stabilizer is less than or equal to the area at which the premixed gas ejected from the opening has a flow velocity that cannot be combusted in the vicinity thereof. or the opening has no area, and the distance between adjacent premixed flame burners in the other direction, vertically or horizontally, is formed by the premixed gas ejected from each burner. The premixed flames are set at a distance so that they do not interfere with each other. Further, a method of operating a combustor to achieve the above object is a method of operating a combustor equipped with a plurality of premixed flame burners, in which ejection is emitted from one premixed flame burner after the adjacent premixed flame burners. It is characterized in that the air ratio of the premixed gas is higher than the stoichiometric air ratio, and the air ratio of the premixed gas jetted from the other premixed flame burner is lower than the stoichiometric air ratio. Here, the air ratio of the premixed gas ejected from the one premixed flame burner is from 0.5 to 0.9, and the air ratio of the premixed gas ejected from the other premixed flame burner is from 1.1 to 0.9. Preferably, the average air ratio of the premixed gases ejected from each premixed flame burner is adjusted to 1.0 to 1.5.

【0009】また、以上の燃焼器の運転方法を実現する
ための燃焼設備は、隣合う前記予混合火炎バーナにおい
て、一方の予混合火炎バーナから噴出する予混合気体の
空気比を理論空気比より高く、他方の予混合火炎バーナ
から噴出する予混合気体の空気比を理論空気比より低く
設定する空気比制御手段を備えていることを特徴とする
ものである。ここで、空気比制御手段は、具体的には、
予混合火炎バーナに供給する燃焼用空気および燃料の流
量を調節する流量調節弁と、これを制御する制御器等で
構成することができる。
[0009] Furthermore, in the combustion equipment for realizing the above-described combustor operating method, in the adjacent premixed flame burners, the air ratio of the premixed gas ejected from one of the premixed flame burners is determined from the stoichiometric air ratio. The present invention is characterized in that it is equipped with an air ratio control means for setting the air ratio of the premixed gas ejected from the other premixed flame burner to be lower than the stoichiometric air ratio. Here, the air ratio control means specifically includes:
It can be configured with a flow rate regulating valve that regulates the flow rate of combustion air and fuel supplied to the premix flame burner, a controller that controls this, and the like.

【0010】0010

【作用】ボイラ効率を向上させるには、理論空気量に近
い空気量(空気比1.0)で燃焼し、ボイラ系外へ排出
される熱量を低減するのと同時に、燃焼室を小さくして
放散熱を少なくするのが重要である。これには、先ず燃
焼室を小さくするのに火炎の長さを短縮できる予混合火
炎を採用する。予混合火炎でNOxを低減するには従来
空気過剰で燃焼するのが主流の技術であるが、発明者ら
は、鋭意検討の結果、燃料−空気の予混合気体噴流の中
心に高温の燃焼気体を導入し、予混合気体が燃焼する前
に、燃焼気体の1部が予混合気体に混合すればNOxを
低減できることを明らかにした。噴流の中心部に導入さ
れた燃焼気体は、ここからの熱の移動により予混合気体
を着火させ、予混合火炎を安定化させる。また、噴流の
外周において燃焼気体が予混合気体に混合する機構を設
けることにより、火炎の高温領域が縮小されサーマルN
Oxの発生が抑制される。
[Effect] To improve boiler efficiency, burn with an air amount close to the theoretical air amount (air ratio 1.0), reduce the amount of heat exhausted to the outside of the boiler system, and at the same time reduce the size of the combustion chamber. It is important to reduce heat dissipation. First, a premixed flame is used that can shorten the length of the flame in order to make the combustion chamber smaller. Conventionally, the mainstream technique for reducing NOx with a premixed flame has been to perform combustion with excess air, but as a result of extensive study, the inventors discovered that high-temperature combustion gas is placed in the center of a premixed fuel-air jet. It was revealed that NOx can be reduced if part of the combustion gas is mixed with the premixed gas before the premixed gas is combusted. The combustion gas introduced into the center of the jet ignites the premixed gas by heat transfer therefrom, thereby stabilizing the premixed flame. In addition, by providing a mechanism in which the combustion gas mixes with the premixed gas at the outer periphery of the jet, the high temperature region of the flame is reduced and thermal N
Generation of Ox is suppressed.

【0011】このような燃焼法を実現するための一つの
手段として、保炎器がある。保炎器は、自身の下流側の
面積が急激に小さくなるか、または自身の下流側の面積
が突然なくなるように形成したものである。このような
保炎器により自身の下流側に高温の燃焼気体の循環流が
形成され、予混合気体の着火性が確保される。また、他
の手段としては、所定のバ−ナで形成される火炎からの
燃焼気体が予混合気体噴流の中心部に流れるように、該
所定のバ−ナを配置する手法がある。このとき、所定の
バ−ナとしては、火炎安定性に優れるものが良く、具体
的には、保炎器を設置した予混合火炎バ−ナあるいは拡
散火炎バ−ナが良い。
[0011] One means for realizing such a combustion method is a flame stabilizer. A flame holder is formed so that its downstream area suddenly decreases or its downstream area suddenly disappears. Such a flame stabilizer forms a circulating flow of high-temperature combustion gas on its downstream side, thereby ensuring the ignitability of the premixed gas. Another method is to arrange a given burner so that the combustion gas from the flame formed by the given burner flows into the center of the premixed gas jet. At this time, the predetermined burner should preferably be one with excellent flame stability, specifically a premixed flame burner or a diffusion flame burner equipped with a flame stabilizer.

【0012】また、予混合気体噴流の外周から燃焼気体
の混合するのを促進する一つの手段としては、燃焼室を
予混合火炎バーナ噴出口から急激に広がる形状にすると
良い。このように構成することにより、予混合気体噴流
の外周側に燃焼気体の循環流が形成され、予混合気体と
燃焼気体との混合が促進される。
[0012] Also, as one means for promoting the mixing of combustion gas from the outer periphery of the premixed gas jet, it is preferable to form the combustion chamber into a shape that rapidly expands from the premixed flame burner jet port. With this configuration, a circulating flow of combustion gas is formed on the outer peripheral side of the premixed gas jet, and mixing of the premixed gas and combustion gas is promoted.

【0013】ところで、以上説明した燃焼法では、単一
の予混合火炎バーナで火炎を形成するときにおいて低N
Ox燃焼を実現できるが、複数の予混合バーナで火炎を
形成する時は、燃焼器の小型化を実現するために予混合
火炎バーナ相互間隔を小さくすると、火炎同志が干渉し
てサーマルNOxが増加し、具体的には、東京都の基準
値である60ppm(O20%換算)を超えることがあ
る。
By the way, in the combustion method explained above, when a flame is formed with a single premixed flame burner, low N
Ox combustion can be achieved, but when multiple premix burners are used to form a flame, if the spacing between the premix flame burners is reduced in order to downsize the combustor, the flames will interfere with each other and thermal NOx will increase. However, specifically, it may exceed the Tokyo metropolitan standard value of 60 ppm (O20% conversion).

【0014】そこで、本発明では、予混合火炎バーナの
噴出口周縁と保炎器の周縁との間に形成される開口の面
積で、隣接させようとする予混合火炎バーナの方向に有
する開口の面積を、該開口から噴出する予混合気体が燃
焼することができない流速となる面積に設定するか、ま
たは前記開口の面積をなくすようにした。このため、隣
接させようとする予混合火炎バーナの方向には、火炎が
形成されなくなるので、この方向において予混合火炎バ
ーナ間隔を小さくしても火炎干渉が生じなくなり、サー
マルNOxは増加しない。なお、ある予混合火炎バーナ
に対して、相互間隔を小さくしない場合には、互いのバ
ーナから噴出する予混合火炎が干渉しない距離に、相互
間隔を設定する必要がある。この場合、火炎干渉が起こ
らないばかりか、火炎相互間に燃焼気体が滞留して、火
炎の冷却効果および予混合気体の稀釈効果が促進される
ために、NOx低減が図られる。
Therefore, in the present invention, the area of the opening formed between the periphery of the ejection port of the premixed flame burner and the periphery of the flame stabilizer is the area of the opening formed in the direction of the premixed flame burner to be adjacent. The area is set to such an area that the flow velocity of the premixed gas jetted out from the opening is such that it cannot be combusted, or the area of the opening is eliminated. Therefore, no flame is formed in the direction of the premixed flame burners that are to be placed adjacent to each other, so even if the interval between the premixed flame burners is reduced in this direction, flame interference will not occur and thermal NOx will not increase. Note that if the mutual spacing is not made small for a certain premixed flame burner, it is necessary to set the mutual spacing at a distance where the premixed flames ejected from each burner do not interfere with each other. In this case, not only does flame interference not occur, but the combustion gas remains between the flames, promoting the flame cooling effect and the dilution effect of the premixed gas, thereby reducing NOx.

【0015】また、隣合う予混合火炎バーナのち、一方
の予混合火炎バーナから噴出する予混合気体の空気比を
理論空気比より高く、他方の予混合火炎バーナから噴出
する予混合気体の空気比を理論空気比より低くして、つ
まり、隣合う予混合火炎バーナで濃淡燃焼を行なうこと
によっても、本発明の目的を達成することができる。一
般的に、理論空気比、つまり空気比が1のときに燃焼温
度が最も高くなるため、サーマルNOx発生量が多く、
理論空気比と異なる空気比の予混合気体を燃焼させた場
合には、サーマルNOx発生量が少ない。そこで、理論
空気比と異なる空気比の予混合気体を燃焼させることに
より、サーマルNOx発生量の低減が図られる。しかし
、単に理論空気比と異なる予混合気体を燃焼させた場合
には、燃焼効率が悪くなるため、実施有効性がない。 このため、理論空気比よりも高い空気比の予混合気体と
理論空気比よりも低い空気比の予混合気体とを隣合わせ
て燃焼させることにより、理論空気比よりも低い空気比
の予混合気体の燃焼により生成される未燃分を、理論空
気比よりも高い空気比の予混合気体の燃焼による残存酸
素で燃焼させて、燃焼効率の維持も図っている。したが
って、このような方式を用いれば、予混合火炎バーナの
相互間隔をさらに小さくしても、NOxの発生量は増加
しない。
Furthermore, after adjacent premixed flame burners, the air ratio of the premixed gas ejected from one premixed flame burner is higher than the stoichiometric air ratio, and the air ratio of the premixed gas ejected from the other premixed flame burner is set higher than the stoichiometric air ratio. The object of the present invention can also be achieved by making the air ratio lower than the stoichiometric air ratio, that is, by performing concentrated combustion in adjacent premixed flame burners. Generally, the combustion temperature is highest when the stoichiometric air ratio, that is, the air ratio is 1, so the amount of thermal NOx generated is large.
When a premixed gas having an air ratio different from the stoichiometric air ratio is combusted, the amount of thermal NOx generated is small. Therefore, by burning a premixed gas having an air ratio different from the stoichiometric air ratio, the amount of thermal NOx generated can be reduced. However, if a premixed gas that differs from the stoichiometric air ratio is simply combusted, the combustion efficiency will deteriorate, so there is no practical effectiveness. Therefore, by burning the premixed gas with an air ratio higher than the stoichiometric air ratio and the premixed gas with an air ratio lower than the stoichiometric air ratio, the premixed gas with an air ratio lower than the stoichiometric air ratio can be burned. Combustion efficiency is also maintained by combusting the unburned matter produced by combustion with residual oxygen from combustion of premixed gas with an air ratio higher than the stoichiometric air ratio. Therefore, if such a system is used, the amount of NOx generated will not increase even if the distance between the premixed flame burners is further reduced.

【0016】[0016]

【実施例】以下、本発明に係る燃焼設備の各種実施例を
図を用いて説明する。燃焼設備の一実施例について図1
から図8を用いて説明する。本実施例の燃焼設備は、図
2に示すように、自然循環型ボイラ設備である。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Various embodiments of combustion equipment according to the present invention will be described below with reference to the drawings. Figure 1 for an example of combustion equipment
This will be explained using FIG. 8. The combustion equipment of this example is a natural circulation boiler equipment, as shown in FIG.

【0017】このボイラ100には、図1および図3に
示すように、6基の予混合火炎バーナ10,10,…を
備えており、鉛直方向に3段、水平方向に2列の配列で
設けられている。予混合火炎バーナ10,10,…は、
鉛直方向の相互間隔が非常に近似して配され、水平方向
の相互間隔が互いのバーナ10,10で形成される予混
合火炎が相互に干渉しない距離に配されている。これら
の予混合火炎バーナ10,10,…の出口近傍には、自
身の下流側に燃焼気体の循環流を形成させる保炎器20
,20,…が、それぞれ設けられている。また、複数の
予混合火炎バーナ10,10,…の中心近傍には、拡散
火炎バーナ30が設けられている。燃焼室の壁面には、
複数の水管2が配されており、これが蒸気ドラム3およ
び水ドラム4とつながっている。
As shown in FIGS. 1 and 3, this boiler 100 is equipped with six premixed flame burners 10, 10, . . . arranged in three stages in the vertical direction and in two rows in the horizontal direction. It is provided. The premixed flame burners 10, 10, ... are
The mutual spacing in the vertical direction is very similar, and the mutual spacing in the horizontal direction is such that the premixed flames formed by the burners 10, 10 do not interfere with each other. Near the outlet of these premixed flame burners 10, 10, ..., there is a flame stabilizer 20 that forms a circulating flow of combustion gas on the downstream side thereof.
, 20, . . . are provided, respectively. Further, a diffusion flame burner 30 is provided near the center of the plurality of premix flame burners 10, 10, . On the wall of the combustion chamber,
A plurality of water pipes 2 are arranged, which are connected to a steam drum 3 and a water drum 4.

【0018】拡散火炎バーナ30は、図1および図3に
示すように、燃料である液化天然ガスを噴出する燃料ノ
ズル31と、この周囲を覆うように配されている空気ノ
ズル32と、バーナスロートとを有して構成されている
。バーナスロートには、バーナ20の焼損を防ぐために
水管が設けられている。
As shown in FIGS. 1 and 3, the diffusion flame burner 30 includes a fuel nozzle 31 that spouts liquefied natural gas as a fuel, an air nozzle 32 arranged to cover the periphery of the fuel nozzle 31, and a burner throat. It is composed of: A water pipe is provided in the burner throat to prevent the burner 20 from burning out.

【0019】予混合火炎バーナ10の上流側には、バー
ナ10内に燃焼用空気を供給するエアダクト17が設け
られている。予混合火炎バーナ10は、自身の内部に燃
料である液化天然ガスを噴出する燃料ノズル11と、予
混合室内に供給する燃焼用空気を整流させる整流器12
と、燃料と燃焼用気体の混合を促すための混合器13と
を有して構成されている。整流器12は、複数の板が流
路に対して平行になるように組み合わせたハニカム構造
体であり、均一な速度分布の流れを形成する整流作用と
同時に、流路断面積の縮小による流速向上で、予混合火
炎の逆火防止としても作用する。
An air duct 17 for supplying combustion air into the burner 10 is provided upstream of the premix flame burner 10 . The premix flame burner 10 includes a fuel nozzle 11 that spouts liquefied natural gas as fuel into its interior, and a rectifier 12 that rectifies combustion air supplied into the premix chamber.
and a mixer 13 for promoting mixing of fuel and combustion gas. The rectifier 12 is a honeycomb structure in which a plurality of plates are combined in parallel to the flow path, and has a rectifying effect that forms a flow with a uniform velocity distribution, and at the same time improves the flow velocity by reducing the cross-sectional area of the flow path. , also acts to prevent flashback of premixed flame.

【0020】予混合火炎バーナ10の噴出口は、図1お
よび図3に示すように、鉛直方向に長い矩形状を成して
いる。この噴出口のわずかに下流側に、矩形板状の保炎
器20が、予混合気体噴流の主流方向に対して垂直にな
るように設置されている。予混合気体は、予混合火炎バ
ーナ10の噴出口と保炎器20との間の開口から燃焼室
内に噴出されるわけであるが、この開口は、保炎器20
の左右方向に有するものより、保炎器20の上下方向に
有するものの方が小さくなるように形成されている。予
混合火炎バーナ10の噴出口の上下縁には、図4および
図5に示すように、保炎器20の上下方向に有する開口
をさらに狭め、この開口から噴出する予混合気体が燃焼
することができない流速までその流速を高めるように、
仕切板14が設けられている。
The ejection port of the premix flame burner 10 has a rectangular shape that is elongated in the vertical direction, as shown in FIGS. 1 and 3. A rectangular plate-shaped flame stabilizer 20 is installed slightly downstream of this jet port so as to be perpendicular to the main flow direction of the premixed gas jet. The premixed gas is ejected into the combustion chamber from the opening between the jet port of the premixed flame burner 10 and the flame stabilizer 20;
The flame stabilizer 20 is formed so that the flame stabilizer 20 in the vertical direction is smaller than the flame stabilizer 20 in the horizontal direction. As shown in FIGS. 4 and 5, the openings provided in the vertical direction of the flame stabilizer 20 are further narrowed at the upper and lower edges of the ejection port of the premixed flame burner 10, so that the premixed gas ejected from these openings is combusted. In order to increase the flow rate to a level where it is impossible to
A partition plate 14 is provided.

【0021】図6に示すように、予混合火炎バーナ10
内に燃焼用空気を供給するエアダクト17と接続されて
いる空気供給系40,45、および燃料ノズル11と接
続されている燃料供給系50,55は、供に、予混合火
炎バーナ10,10,…の第1列目用の系列40,50
と第2列目用の系列45,55とがある。この空気供給
系40,45と燃料供給系50,55とには、それぞれ
、流量計41,46,51,56と流量調節弁42,4
7,52,58とが設けられている。この流量調節弁4
2,47,52,58は、この弁開度を制御する制御器
60と接続されている。制御器60は、学習機能を有し
ており、各流量計41,46,…および排気ガス分析計
61からの信号に従って、各流量調節弁42,47,…
に対して制御信号を出力する。
As shown in FIG. 6, a premixed flame burner 10
The air supply systems 40, 45 connected to the air duct 17 that supplies combustion air into the premix flame burners 10, 10, and the fuel supply systems 50, 55 connected to the fuel nozzle 11 are connected to the premix flame burners 10, 10, Series 40,50 for the first column of...
and series 45 and 55 for the second column. The air supply systems 40, 45 and the fuel supply systems 50, 55 include flow meters 41, 46, 51, 56 and flow control valves 42, 4, respectively.
7, 52, and 58 are provided. This flow control valve 4
2, 47, 52, and 58 are connected to a controller 60 that controls the valve opening degree. The controller 60 has a learning function and adjusts the flow rate control valves 42, 47, . . . according to the signals from the flowmeters 41, 46, .
Outputs a control signal to.

【0022】次に、本実施例の作用について説明する。 本実施例において採用している予混合燃焼法では、一般
的に、拡散燃焼法に比べて、火炎を短くできるため、燃
焼炉における単位体積当りにかける熱負荷を増加させる
ことができる。具体的には、予混合火炎の長さは通常5
0cm以下であり、バーナ10噴出口から対向する水管
2までの距離は1m程度で済む。また、拡散燃焼法では
、熱負荷が50万kcal/m3hであったものを、2
00万kcal/m3h以上にすることができる。また
、本実施例のようなボイラの特徴は、ボイラ容量を増加
する際、ボイラを鉛直方向に伸ばし、水ドラム4と蒸気
ドラム3との間隔を広げて、伝熱面積を増加すれば良い
ことにある。これは、本実施例のバ−ナ10を使用すれ
ば、バ−ナ容量を増加しても火炎の長さがほとんど変化
しないことにより可能になる。当然、予混合火炎バーナ
10の段数を上方に増加することにより容量の増加を図
ることも可能である。このように、小型化に適した形態
のボイラにおいて、本実施例では、さらに、予混合火炎
バーナ10,10,…の鉛直方向の相互間隔を小さくし
て、鉛直方向の小型化を図っている。
Next, the operation of this embodiment will be explained. In the premix combustion method employed in this embodiment, the flame can generally be made shorter than in the diffusion combustion method, so that the heat load applied per unit volume in the combustion furnace can be increased. Specifically, the length of the premixed flame is usually 5
0 cm or less, and the distance from the burner 10 spout to the opposing water pipe 2 is only about 1 m. In addition, in the diffusion combustion method, the heat load of 500,000 kcal/m3h can be reduced to 2
It can be made more than 1,000,000 kcal/m3h. In addition, the feature of the boiler as in this embodiment is that when increasing the boiler capacity, it is sufficient to extend the boiler vertically and widen the interval between the water drum 4 and the steam drum 3 to increase the heat transfer area. It is in. This is possible by using the burner 10 of this embodiment because the length of the flame hardly changes even if the burner capacity is increased. Naturally, it is also possible to increase the capacity by increasing the number of stages of the premix flame burner 10 upward. In this way, in this embodiment, in a boiler that is suitable for downsizing, the vertical distance between the premixed flame burners 10, 10, . . . is further reduced to achieve vertical downsizing. .

【0023】ところで、単に予混合火炎バーナ10,1
0の相互間隔を小さくした場合には、相互のバーナ10
,10で形成される予混合火炎が干渉して、そこに高温
部が形成されて、NOxの大量発生を招いてしまう。 そこで、本実施例においては、予混合火炎バーナ10の
噴出口の上縁および下縁に仕切板14,14を設け、保
炎器20と予混合火炎バーナ10の噴出口との間の鉛直
方向における開口面積を小さくし、ここから噴出する予
混合気体の流速を高めて、この近傍で燃焼しないように
した。このため、上下のバーナ10,10間での火炎干
渉が起こらず、NOx発生量を増加させることなく、ボ
イラの小型化を図ることができる。
By the way, simply premixed flame burner 10,1
If the mutual spacing between burners 10 and 0 is made small,
, 10 interfere with each other, and a high temperature area is formed there, leading to the generation of a large amount of NOx. Therefore, in this embodiment, partition plates 14 and 14 are provided at the upper and lower edges of the spout of the premixed flame burner 10, and the vertical direction between the flame stabilizer 20 and the spout of the premixed flame burner 10 is The area of the opening was made smaller and the flow velocity of the premixed gas ejected from this area was increased to prevent combustion in this area. Therefore, flame interference does not occur between the upper and lower burners 10, 10, and the boiler can be downsized without increasing the amount of NOx generated.

【0024】なお、保炎器20は、自身の下流側に燃焼
気体の循環流を形成して、予混合気体の着火安定を確保
すると共に、NOxの低減を図るものであるが、これは
、噴流に対する抵抗が比較的大きいので、図9に示すよ
うに、保炎器21自身の上流側の形状が、下流側に向か
う連れて次第に大きくなるよう形成して、抵抗を減らす
と良い。また、図10に示すように、保炎器22は、予
混合気体噴出主方向Pに対して垂直方向における保炎器
22の周囲形状が、凹凸を成すように形成しても良い。 このように形成することにより、自身の下流側に燃焼気
体の循環流をより多く確保でき、着火安定性等を向上さ
せることができる。また、保炎器は、以上のように、各
予混合火炎バーナ10,10,…ごとに、それぞれ設け
たが、図11および図12に示すように、1列の予混合
バーナ10,10,10に対して、1基の保炎器23を
設けても良い。このように、各予混合火炎バーナ10,
10,…ごとに、それぞれ設けた保炎器を一体的にして
も、上下の予混合火炎バーナ10,10間での火炎干渉
を防ぐことができる。
The flame stabilizer 20 forms a circulating flow of combustion gas on its downstream side to ensure stable ignition of the premixed gas and to reduce NOx. Since the resistance to the jet flow is relatively large, it is preferable to reduce the resistance by forming the upstream side of the flame stabilizer 21 itself so that it gradually becomes larger toward the downstream side, as shown in FIG. Further, as shown in FIG. 10, the flame stabilizer 22 may be formed so that the peripheral shape of the flame stabilizer 22 in the direction perpendicular to the main premixed gas ejection direction P is uneven. By forming it in this way, it is possible to ensure a larger circulating flow of combustion gas on the downstream side thereof, and it is possible to improve ignition stability and the like. In addition, flame stabilizers were provided for each of the premixed flame burners 10, 10, . . . as described above, but as shown in FIGS. One flame stabilizer 23 may be provided for each flame stabilizer 23. In this way, each premixed flame burner 10,
Even if the flame stabilizers provided for each of the premixed flame burners 10, 10, etc. are integrated, flame interference between the upper and lower premixed flame burners 10, 10 can be prevented.

【0025】ここで、理論空気比よりも高い空気比の予
混合気体と理論空気比よりも低い空気比の予混合気体と
を混在させた燃焼、つまり濃淡燃焼に関する試験を行な
ったので、これについて、図7および図8を用いて説明
する。この試験では、予混合火炎バーナの噴出口形状が
縦長矩形状のものを水平方向および鉛直方向に2基並べ
て、それぞれに関して濃淡の度合いを変えてNOx発生
量を測定した。なお、同図中のグラフにおいて、縦軸は
2基の予混合火炎バーナから生成されるNOx量(O2
0%換算値)で、横軸は2基の予混合バーナから排出さ
れる排気ガスの燃焼器出口における空気比である。また
、燃料としては液化天然ガスを使用し、ガス量は予混合
火炎バーナ1台当たり120Nm3/hである。
[0025] Here, we conducted a test on combustion in which a premixed gas with an air ratio higher than the stoichiometric air ratio and a premixed gas with an air ratio lower than the stoichiometric air ratio were mixed, that is, with regard to concentrated combustion. , will be explained using FIGS. 7 and 8. In this test, two premixed flame burners each having a vertically elongated rectangular ejection port were arranged horizontally and vertically, and the amount of NOx generated was measured by changing the degree of density for each burner. In the graph in the same figure, the vertical axis represents the amount of NOx (O2) generated from the two premixed flame burners.
0% conversion value), and the horizontal axis is the air ratio at the combustor outlet of the exhaust gas discharged from the two premix burners. Furthermore, liquefied natural gas is used as fuel, and the amount of gas is 120 Nm3/h per premixed flame burner.

【0026】まず、予混合火炎バーナを水平方向に2基
並べたものによる試験結果について、図7により説明す
る。NO.1およびNO.2バーナに同じ空気比の予混
合気体を燃焼させた場合(グラフ中、白丸で示す)、燃
焼器出口における排気ガスの空気比が約1.11のとき
は、73ppmのNOxが排出される。一方、燃焼器出
口における排気ガスの空気比が約1.11で、No.1
バーナの空気比が1.28、NO.2バーナの空気比が
0.96のときは(グラフ中、半白丸で示す)、濃淡燃
焼を行なっていないものとほぼ同量のNOxが排出され
た。また、NO.1およびNO.2バーナに同じ空気比
の予混合気体を燃焼させ、燃焼器出口における排気ガス
の空気比が約1.17のときは、68ppmのNOxが
排出される。これに対して、燃焼器出口における排気ガ
スの空気比が1.17であっても、No.1バーナの空
気比を1.37、NO.2バーナの空気比を0.94に
したときには(グラフ中、半白丸で示す)、NOxの排
出量が65ppmとなり、濃淡燃焼を行なっていないも
のに比べ、NOxの排出量が3ppm程度低減した。ま
た、燃焼器出口における排気ガスの空気比が約1.11
で、No.1バーナの空気比が0.72、NO.2バー
ナの空気比が1.47のときは(グラフ中、白丸で示す
)、NOxの排出量が58ppmとなり、濃淡燃焼を行
なっていないものに比べ、実に、NOx排出量が15p
pmも低減した。
First, the test results using two premixed flame burners arranged horizontally will be explained with reference to FIG. No. 1 and NO. When premixed gas with the same air ratio is combusted in two burners (indicated by white circles in the graph), when the air ratio of the exhaust gas at the combustor outlet is approximately 1.11, 73 ppm of NOx is emitted. On the other hand, the air ratio of exhaust gas at the combustor outlet is about 1.11, and No. 1
Burner air ratio is 1.28, NO. When the air ratio of the two burners was 0.96 (indicated by a half-white circle in the graph), almost the same amount of NOx was emitted as when no concentrated/concentration combustion was performed. Also, NO. 1 and NO. When premixed gases with the same air ratio are combusted in two burners and the air ratio of the exhaust gas at the combustor outlet is approximately 1.17, 68 ppm of NOx is emitted. On the other hand, even if the exhaust gas air ratio at the combustor outlet is 1.17, No. The air ratio of 1 burner is 1.37, NO. When the air ratio of the two burners was set to 0.94 (indicated by a half-white circle in the graph), the amount of NOx emissions was 65 ppm, which was about 3 ppm lower than that without concentrated combustion. Also, the air ratio of exhaust gas at the combustor outlet is approximately 1.11.
So, No. The air ratio of 1 burner is 0.72, NO. When the air ratio of the two burners is 1.47 (indicated by the white circle in the graph), the NOx emission amount is 58 ppm, which is 15 ppm compared to the case where concentrated combustion is not performed.
PM was also reduced.

【0027】次に、予混合火炎バーナを鉛直方向に2基
並べたものによる試験結果について、図8により説明す
る。燃焼器出口における排気ガスの空気比が約1.05
の場合、NO.1およびNO.2バーナに同じ空気比の
予混合気体を燃焼させたとき(グラフ中、白四角で示す
)、63ppmのNOxが排出され、No.1バーナの
空気比が0.90、NO.2バーナの空気比が1.19
のときは(グラフ中、半黒四角で示す)、55ppmの
NOxが排出され、No.1バーナの空気比が0.77
、NO.2バーナの空気比が1.32のときは(グラフ
中、黒四角で示す)、51ppmのNOxが排出され、
濃淡燃焼を行なっていないものに比べ、最大で、NOx
排出量が12ppm低減した。また、燃焼器出口におけ
る排気ガスの空気比が約1.10の場合、NO.1およ
びNO.2バーナに同じ空気比の予混合気体を燃焼させ
たとき(グラフ中、白四角で示す)、62ppmのNO
xが排出され、No.1バーナの空気比が0.94、N
O.2バーナの空気比が1.24のときは(グラフ中、
半黒四角で示す)、55ppmのNOxが排出され、N
o.1バーナの空気比が0.74、NO.2バーナの空
気比が1.44のときは(グラフ中、黒四角で示す)、
47ppmのNOxが排出され、濃淡燃焼を行なってい
ないものに比べ、最大で、NOx排出量が15ppm低
減した。また、グラフで試験結果を示していないが、理
論空気比よりも高い空気比の予混合気体の空気比は1.
1から1.5の間に、理論空気比よりも低い空気比の予
混合気体の空気比は0.5から0.9の間に、平均空気
比となる燃焼器出口における空気比は、1.0から1.
5の間に調節すると、僅かではあるがNOx低減効果が
あることを確認している。
Next, the test results using two premixed flame burners arranged vertically will be explained with reference to FIG. The exhaust gas air ratio at the combustor outlet is approximately 1.05.
In the case of NO. 1 and NO. When premixed gas with the same air ratio was burned in two burners (indicated by white squares in the graph), 63 ppm of NOx was emitted, and No. The air ratio of 1 burner is 0.90, NO. Air ratio of 2 burners is 1.19
(indicated by a half-black square in the graph), 55 ppm of NOx is emitted, and when No. Air ratio of 1 burner is 0.77
, NO. When the air ratio of the two burners is 1.32 (indicated by the black square in the graph), 51 ppm of NOx is emitted,
Compared to a model that does not perform concentrated combustion, the maximum NOx
Emissions were reduced by 12ppm. Also, when the air ratio of exhaust gas at the combustor outlet is approximately 1.10, NO. 1 and NO. When premixed gas with the same air ratio is burned in two burners (indicated by white squares in the graph), 62 ppm NO
x is discharged and No. Air ratio of 1 burner is 0.94, N
O. When the air ratio of the two burners is 1.24 (in the graph,
), 55 ppm of NOx is emitted, and N
o. The air ratio of 1 burner is 0.74, NO. When the air ratio of the two burners is 1.44 (indicated by the black square in the graph),
47 ppm of NOx was emitted, which was a maximum reduction of 15 ppm compared to a model that did not perform concentrated combustion. Also, although the test results are not shown in the graph, the air ratio of the premixed gas with an air ratio higher than the theoretical air ratio is 1.
Between 1 and 1.5, the air ratio of the premixed gas with an air ratio lower than the stoichiometric air ratio is between 0.5 and 0.9, and the air ratio at the combustor outlet, which is the average air ratio, is 1. .0 to 1.
It has been confirmed that when adjusted between 5 and 5, there is a slight NOx reduction effect.

【0028】以上の試験結果を踏まえて、実施したボイ
ラ設備の運転方法に関して説明する。  ボイラ100
起動時には、中心に設置された拡散火炎バーナ30を使
用し、ボイラ負荷の上昇と共に予混合火炎バーナ10を
使用することになる。拡散火炎バーナ30は、予混合火
炎バーナ10による予混合火炎が安定化した時点で、そ
の使用を停止する。その後、ボイラ負荷50%までは第
1列目の3基の予混合火炎バーナ10,10,10を使
用し、ボイラ負荷50%以上では負荷上昇に伴い第2列
目のバーナ10,10,10を次々に使用していく。
Based on the above test results, the operating method of the boiler equipment that was carried out will be explained. Boiler 100
At start-up, the centrally installed diffusion flame burner 30 is used, and as the boiler load increases, the premix flame burner 10 is used. The use of the diffusion flame burner 30 is stopped when the premixed flame produced by the premixed flame burner 10 becomes stable. Thereafter, until the boiler load reaches 50%, the three premixed flame burners 10, 10, 10 in the first row are used, and when the boiler load exceeds 50%, the burners 10, 10, 10 in the second row are used as the load increases. will be used one after another.

【0029】第1列目の予混合火炎バーナ10と第2列
目の予混合火炎10とを使用している際には、第1列目
の予混合火炎バーナ10から噴出する予混合気体の空気
比が0.72に、第2列目の予混合バーナ10から噴出
する予混合気体の空気比が1.47になるよう、各系列
の流量調節弁42,47,52,58の弁開度を調節す
る。この調節は、各系列の流量計41,46,51,5
6からの信号を受けて、制御器60が行なう。なお、こ
のときのボイラ出口における排気ガスの空気比は、1.
11である。
When the first row of premixed flame burners 10 and the second row of premixed flame burners 10 are used, the premixed gas ejected from the first row of premixed flame burners 10 is The flow control valves 42, 47, 52, and 58 of each series are opened so that the air ratio becomes 0.72 and the air ratio of the premixed gas ejected from the second row premix burner 10 becomes 1.47. Adjust the degree. This adjustment is performed by the flowmeters 41, 46, 51, 5 of each series.
The controller 60 receives the signal from the controller 6. Note that the air ratio of exhaust gas at the boiler outlet at this time is 1.
It is 11.

【0030】一般的に、理論空気比、つまり空気比が1
のときに燃焼温度が最も高くなるため、サーマルNOx
発生量が多い。したがって、理論空気比と異なる空気比
の予混合気体を燃焼させた場合には、サーマルNOx発
生量が少なくなる。そこで、本実施例では、理論空気比
よりも高い空気比の予混合気体および理論空気比よりも
低い空気比の予混合気体を燃焼させることにより、サー
マルNOx発生量の低減を図っている。特に、ここでは
、先に述べた試験において、予混合火炎バーナを水平方
向に2基並べた濃淡燃焼のうち、最もNOx低減効果の
大きい濃淡燃焼と同様の状態で、燃焼を行なっているの
で、NOx低減効果は非常に大きい。また、理論空気比
よりも高い空気比の予混合気体と理論空気比よりも低い
空気比の予混合気体とを隣合わせて燃焼させることによ
り、理論空気比よりも低い空気比の予混合気体の燃焼に
より生成される未燃分を、理論空気比よりも高い空気比
の予混合気体の燃焼による残存酸素で燃焼させて、燃焼
効率の維持も図っている。したがって、このようなボイ
ラ設備の運転方法によれば、予混合火炎バーナの相互間
隔をさらに小さくしても、NOxの発生量は増加しない
Generally, the theoretical air ratio, that is, the air ratio is 1
Since the combustion temperature is highest when
Generated in large quantities. Therefore, when a premixed gas having an air ratio different from the stoichiometric air ratio is combusted, the amount of thermal NOx generated is reduced. Therefore, in this embodiment, the amount of thermal NOx generated is reduced by combusting a premixed gas having an air ratio higher than the stoichiometric air ratio and a premixed gas having an air ratio lower than the stoichiometric air ratio. In particular, here, in the test described earlier, combustion was performed under the same conditions as the concentrated combustion, which had the greatest NOx reduction effect among the concentrated combustion in which two premixed flame burners were arranged horizontally. The NOx reduction effect is very large. In addition, by burning the premixed gas with an air ratio higher than the stoichiometric air ratio and the premixed gas with an air ratio lower than the stoichiometric air ratio, combustion of the premixed gas with an air ratio lower than the stoichiometric air ratio is possible. In order to maintain combustion efficiency, the unburned content produced by the combustion is combusted with residual oxygen from the combustion of premixed gas with an air ratio higher than the stoichiometric air ratio. Therefore, according to such a boiler equipment operating method, even if the mutual spacing between the premix flame burners is further reduced, the amount of NOx generated does not increase.

【0031】なお、本実施例では、水平方向で隣合う予
混合火炎バーナ10,10間での濃淡燃焼を行なったが
、空気供給系40,45および燃料供給系50,55の
系統を変えて、鉛直方向で隣合う予混合火炎バーナ10
,10間での濃淡燃焼を行なっても良い。また、本実施
例では、気体燃料である液化天然ガスを用いたが、これ
は本発明を限定するものではなく、重油等の液体燃料を
用いるものでも本発明を適用できることは言うまでもな
い。
[0031] In this embodiment, concentrated combustion was performed between the horizontally adjacent premixed flame burners 10, 10, but the air supply systems 40, 45 and the fuel supply systems 50, 55 were changed. , vertically adjacent premixed flame burners 10
, 10 may be performed. Further, in this example, liquefied natural gas, which is a gaseous fuel, was used, but this does not limit the present invention, and it goes without saying that the present invention can also be applied to those using liquid fuel such as heavy oil.

【0032】[0032]

【発明の効果】本発明によれば、予混合火炎バーナ間の
間隔を狭めても、隣合う予混合火炎間の干渉をなくすこ
とができるので、NOx発生量を増加させることなく、
燃焼器の小型化を図ることができる。
According to the present invention, even if the distance between the premix flame burners is narrowed, interference between adjacent premix flames can be eliminated, without increasing the amount of NOx generated.
The combustor can be made smaller.

【0033】また、濃淡燃焼によるものでも、燃焼温度
を抑えることができるので、NOx発生量を増加させる
ことなく、小型化を図ることができる。
[0033] Furthermore, since the combustion temperature can be suppressed even with concentrated combustion, the size of the engine can be reduced without increasing the amount of NOx generated.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

【図1】本発明に係る一実施例のボイラの内部斜視図で
ある。
FIG. 1 is an internal perspective view of a boiler according to an embodiment of the present invention.

【図2】本発明に係る一実施例のボイラの全体断面図で
ある。
FIG. 2 is an overall sectional view of a boiler according to an embodiment of the present invention.

【図3】図1におけるIII矢視図である。FIG. 3 is a view taken along arrow III in FIG. 1;

【図4】図3におけるIV矢視図である。FIG. 4 is a view taken along the IV arrow in FIG. 3;

【図5】図3におけるV矢視図である。FIG. 5 is a view taken along the V arrow in FIG. 3;

【図6】本発明に係る一実施例のボイラ設備の系統図で
ある。
FIG. 6 is a system diagram of boiler equipment according to an embodiment of the present invention.

【図7】予混合火炎バーナを水平方向に隣合わせた際の
濃淡燃焼試験結果を示すグラフである。
FIG. 7 is a graph showing the results of a concentration combustion test when premixed flame burners are placed next to each other in the horizontal direction.

【図8】予混合火炎バーナを鉛直方向に隣合わせた際の
濃淡燃焼試験結果を示すグラフである。
FIG. 8 is a graph showing the results of a concentration combustion test when premixed flame burners are vertically adjacent to each other.

【図9】本発明に係る保炎器の変形例の斜視図である。FIG. 9 is a perspective view of a modified example of the flame stabilizer according to the present invention.

【図10】本発明に係る保炎器の他の変形例の斜視図で
ある。
FIG. 10 is a perspective view of another modification of the flame stabilizer according to the present invention.

【図11】本発明に係る保炎器のさらに他の変形例の正
面図である。
FIG. 11 is a front view of still another modification of the flame stabilizer according to the present invention.

【図12】図11におけるXII線断面図である。12 is a sectional view taken along the line XII in FIG. 11. FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10…予混合火炎バーナ、12…整流器、13…混合器
、14…仕切板、20,21,22,23…保炎器、3
0…拡散火炎バーナ、40,45…空気供給系、50,
55…燃料供給系、42,47,52,58…流量調節
弁、60…制御器。
10... Premixed flame burner, 12... Rectifier, 13... Mixer, 14... Partition plate, 20, 21, 22, 23... Flame stabilizer, 3
0... Diffusion flame burner, 40, 45... Air supply system, 50,
55...Fuel supply system, 42, 47, 52, 58...Flow control valve, 60...Controller.

Claims (13)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】複数の予混合火炎バーナを備え、該予混合
火炎バーナのそれぞれの出口近傍に保炎器が設けられて
いる燃焼器において、前記予混合火炎バーナの噴出口周
縁と前記保炎器の周縁との間に形成される開口の面積で
あって、隣合っている予混合火炎バーナのうち、少なく
とも一の予混合火炎バーナの方向における開口の面積が
、該開口から噴出する予混合気体がその近傍で燃焼する
ことができない流速となる面積以下に設定されているか
、または前記開口の面積がないことを特徴とする燃焼器
Claims: 1. A combustor comprising a plurality of premixed flame burners and a flame stabilizer provided near the outlet of each of the premixed flame burners, wherein the periphery of the ejection port of the premixed flame burner and the flame stabilizer are provided. The area of the opening formed between the periphery of the vessel and the area of the opening in the direction of at least one premixed flame burner among the adjacent premixed flame burners is the area of the opening formed between the periphery of the vessel and the premixed flame ejected from the opening. A combustor characterized in that the area of the opening is set to be less than or equal to a flow velocity at which gas cannot be combusted in the vicinity thereof, or there is no area of the opening.
【請求項2】鉛直方向および水平方向に、それぞれ複数
の予混合火炎バーナを備え、該予混合火炎バーナのそれ
ぞれの出口近傍に保炎器が設けられている燃焼器におい
て、前記予混合火炎バーナの噴出口周縁と前記保炎器の
周縁との間に形成される開口の面積であって、前記保炎
器に対して、鉛直方向と水平方向とのうち、一方の方向
に有する開口の面積が、該開口から噴出する予混合気体
がその近傍で燃焼することができない流速となる面積以
下に設定されているか、または前記開口の面積がなく、
鉛直方向と水平方向とのうち、他の方向において隣合っ
ている予混合火炎バーナの相互間隔が、互いのバーナか
ら噴出する予混合気体によって形成される予混合火炎が
相互に干渉しない距離に設定されていることを特徴とす
る燃焼器。
2. A combustor comprising a plurality of premixed flame burners in the vertical direction and a horizontal direction, and a flame stabilizer is provided near the outlet of each of the premixed flame burners, wherein the premixed flame burners The area of the opening formed between the periphery of the jet nozzle and the periphery of the flame holder, and the area of the opening in one of the vertical and horizontal directions with respect to the flame holder. However, the area is set to be less than or equal to the flow velocity at which the premixed gas ejected from the opening cannot be combusted in the vicinity, or the area of the opening is not large,
The mutual spacing between premixed flame burners that are adjacent in the other direction, vertically or horizontally, is set to a distance that prevents the premixed flames formed by the premixed gas ejected from each burner from interfering with each other. A combustor characterized by:
【請求項3】前記予混合火炎バーナの噴出口形状が矩形
状を成し、鉛直方向の長さが水平方向の長さより長い場
合には、前記一方が鉛直方向で、前記他方が水平方向で
あることを特徴とする請求項2記載の燃焼器。
3. When the ejection port shape of the premixed flame burner is rectangular and the length in the vertical direction is longer than the length in the horizontal direction, the one side is in the vertical direction and the other side is in the horizontal direction. A combustor according to claim 2, characterized in that:
【請求項4】前記保炎器は、予混合気体噴出主方向に対
して垂直方向における該保炎器の最大面積が、前記予混
合火炎バーナの噴出口の開口面積よりも小さいことを特
徴とする請求項1、2または3記載の燃焼器。
4. The flame stabilizer is characterized in that a maximum area of the flame stabilizer in a direction perpendicular to the main direction of premixed gas jetting is smaller than an opening area of a jet port of the premixed flame burner. The combustor according to claim 1, 2 or 3.
【請求項5】前記保炎器は、予混合気体噴出主方向に対
して垂直方向における該保炎器の周囲形状が、凹凸を成
していることを特徴とする請求項1、2、3または4記
載の燃焼器。
5. The flame holder is characterized in that the peripheral shape of the flame holder in a direction perpendicular to the main direction of the premixed gas jetting is uneven. Or the combustor described in 4.
【請求項6】前記保炎器は、自身の上流側において、予
混合気体噴出主方向に対して垂直方向における該保炎器
の面積が、下流側に向かうに連れて次第に大きくなる形
状であることを特徴とする請求項1、2、3、4または
5記載の燃焼器。
6. The flame holder has a shape in which, on its upstream side, the area of the flame holder in a direction perpendicular to the main direction of ejection of the premixed gas gradually increases toward the downstream side. The combustor according to claim 1, 2, 3, 4 or 5, characterized in that:
【請求項7】前記予混合火炎バーナの上流側に、気体の
流路に平行に設けられている複数の板から成る整流器が
設けられていることを特徴とする請求項1、2、3、4
、5または6燃焼器。
7. A rectifier comprising a plurality of plates arranged parallel to the gas flow path is provided upstream of the premix flame burner. 4
, 5 or 6 combustors.
【請求項8】複数の予混合火炎バーナを有する燃焼器を
備えている燃焼設備において、隣合う前記予混合火炎バ
ーナにおいて、一方の予混合火炎バーナから噴出する予
混合気体の空気比を理論空気比より高く、他方の予混合
火炎バーナから噴出する予混合気体の空気比を理論空気
比より低く設定する空気比制御手段を備えていることを
特徴とする燃焼器設備。
8. In a combustion equipment equipped with a combustor having a plurality of premixed flame burners, in the adjacent premixed flame burners, the air ratio of the premixed gas ejected from one of the premixed flame burners is set to the theoretical air ratio. 1. A combustor equipment comprising an air ratio control means for setting an air ratio of premixed gas ejected from the other premixed flame burner to be higher than the stoichiometric air ratio and lower than the stoichiometric air ratio.
【請求項9】請求項1、2、3、4、5、6または7記
載の燃焼器を備え、隣合う前記予混合火炎バーナにおい
て、一方の予混合火炎バーナから噴出する予混合気体の
空気比を理論空気比より高く、他方の予混合火炎バーナ
から噴出する予混合気体の空気比を理論空気比より低く
設定する空気比制御手段を備えていることを特徴とする
燃焼器設備。
9. Premixed gas air ejected from one premixed flame burner in the adjacent premixed flame burners, comprising the combustor according to claim 1, 2, 3, 4, 5, 6, or 7. A combustor equipment comprising an air ratio control means for setting a ratio higher than a stoichiometric air ratio and setting an air ratio of a premixed gas ejected from the other premixed flame burner lower than a stoichiometric air ratio.
【請求項10】前記空気比制御手段は、前記一方の予混
合火炎バーナから噴出する予混合気体の空気比を0.5
から0.9に、前記他方の予混合火炎バーナから噴出す
る予混合気体の空気比を1.1から1.5に、全ての予
混合火炎バーナから噴出する予混合気体の平均空気比を
1.0から1.5に調節することを特徴とする請求項8
または9記載の燃焼設備。
10. The air ratio control means controls the air ratio of the premixed gas ejected from the one premixed flame burner to 0.5.
to 0.9, the air ratio of the premixed gas ejected from the other premixed flame burner to 1.1 to 1.5, and the average air ratio of the premixed gas ejected from all premixed flame burners to 1. Claim 8 characterized in that it is adjusted from .0 to 1.5.
Or the combustion equipment described in 9.
【請求項11】複数の予混合火炎バーナを備えている燃
焼器の運転方法において、隣合う予混合火炎バーナのち
、一方の予混合火炎バーナから噴出する予混合気体の空
気比を理論空気比より高く、他方の予混合火炎バーナか
ら噴出する予混合気体の空気比を理論空気比より低くし
て運転することを特徴とする燃焼器の運転方法。
11. A method for operating a combustor equipped with a plurality of premixed flame burners, wherein the air ratio of premixed gas ejected from one premixed flame burner after adjacent premixed flame burners is determined from the stoichiometric air ratio. A method for operating a combustor, characterized in that the air ratio of the premixed gas ejected from the other premixed flame burner is lower than the stoichiometric air ratio.
【請求項12】前記一方の予混合火炎バーナから噴出す
る予混合気体の空気比を0.5から0.9に、前記他方
の予混合火炎バーナから噴出する予混合気体の空気比を
1.1から1.5に、互いの予混合火炎バーナから噴出
する予混合気体の平均空気比を1.0から1.5に調節
することを特徴とする請求項11記載の燃焼器の運転方
法。
12. The air ratio of the premixed gas ejected from the one premixed flame burner is set to 0.5 to 0.9, and the air ratio of the premixed gas ejected from the other premixed flame burner is set to 1.5 to 0.9. 12. The method of operating a combustor according to claim 11, wherein the average air ratio of the premixed gas ejected from each premixed flame burner is adjusted from 1.0 to 1.5.
【請求項13】全ての前記予混合火炎バーナから噴出す
る予混合気体が、前記一方の予混合火炎バーナから噴出
する予混合気体か、または前記他方の予混合火炎バーナ
から噴出する予混合気体で、かつ全ての前記予混合火炎
バーナから噴出する予混合気体の平均空気比が1.0か
ら1.5であることを特徴とする請求項11または12
記載の燃焼器の運転方法。
13. The premixed gas ejected from all the premixed flame burners is the premixed gas ejected from the one premixed flame burner or the premixed gas ejected from the other premixed flame burner. , and an average air ratio of the premixed gas ejected from all the premixed flame burners is from 1.0 to 1.5.
How to operate the combustor described.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007120839A (en) * 2005-10-27 2007-05-17 Takuma Co Ltd Multitubular once-through boiler

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS49111235A (en) * 1973-02-24 1974-10-23

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