JPH09133329A - バーナ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 緩慢燃焼火炎の火炎長を短くしながらも、Ｎ
Ｏｘの発生量を低減するとともに、被加熱気体の加熱効
率を向上する。 【解決手段】 燃料ガス供給部Ｓｇから供給される燃料
ガスに、空気供給部Ｓａから燃焼用空気を供給して、燃
料ガスを燃焼させて火炎を形成し、その火炎に、被加熱
気体供給部Ｓｅから酸素含有率が空気よりも小さい被加
熱気体を供給してその被加熱気体を加熱するように構成
されたバーナにおいて、燃料ガス供給部Ｓｇは、燃料ガ
スを、空気供給部Ｓａから供給される燃焼用空気と混合
させる空気混合方向と、その混合方向とは異なる被加熱
気体混合方向とに噴出するように構成され、被加熱気体
供給部Ｓｅは、被加熱気体を、燃料ガス供給部Ｓｇから
空気混合方向に噴出された燃料ガスが空気供給部Ｓａか
らの燃焼用空気と混合されて燃焼して形成された火炎を
通過させて、燃料ガス供給部Ｓｇから被加熱気体混合方
向に噴出された燃料ガスに供給するように構成されてい
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、燃料ガス供給部か
ら供給される燃料ガスと、空気供給部から供給される燃
焼用空気とを混合して、燃料ガスを燃焼させて火炎を形
成し、その火炎に、被加熱気体供給部から酸素含有率が
空気よりも小さい被加熱気体を供給してその被加熱気体
を加熱するように構成されたバーナに関する。

【０００２】

【従来の技術】かかるバーナは、ガスタービン又はガス
エンジンの排熱をボイラ等の熱源として利用するコジェ
ネレーション装置において、ガスタービン又はガスエン
ジンからの酸素含有率が空気より小さい排ガスを加熱す
るため、あるいは、乾燥装置からの酸素含有率が空気よ
り小さい排ガスを脱臭のために加熱するため等に用いら
れるものである。ガスタービン又はガスエンジンからの
排ガス、あるいは、乾燥装置からの排ガスが被加熱気体
に相当し、その被加熱気体の酸素含有率は、例えば１２
ｗｔ％（重量百分率）未満と小さい。燃料ガス供給部か
ら供給される燃料ガスに、空気供給部から燃焼用空気を
供給して、燃料ガスを燃焼させて火炎を形成し、その火
炎に被加熱気体供給部から被加熱気体を供給して被加熱
気体を加熱するが、燃料ガスの全てを燃焼用空気により
燃焼させるのではなく、燃料ガスの一部は被加熱気体中
の酸素により燃焼させるようにしてある。つまり、燃焼
用空気の供給量を極力少なくして、加熱効率を極力高く
するようにしている。

【０００３】図７に基づいて、従来のバーナを説明す
る。図７において、燃料ガスの流れを実線矢印にて、燃
焼用空気の流れを一点鎖線矢印にて、被加熱気体の流れ
を破線矢印にて夫々示す。燃料ガス供給部Ｓｇは、燃料
ガス供給用の筒状体６１を設け、その筒状体６１の先端
面に、燃料ガスを筒状体６１の長手方向前方に向けて噴
出する燃料ガス噴出口６２を形成して構成し、空気供給
部Ｓａは、燃焼用空気を燃料ガス噴出口６２から噴出さ
れた燃料ガスに向けて噴出する空気噴出口６３を備えた
空気流路６４を、筒状体６１の側方に隣接設置して構成
していた。燃料ガス噴出口６２から噴出された燃料ガス
が空気噴出口６３から噴出した燃焼用空気と混合して燃
焼して形成される火炎Ｆａに対向させた状態で、隔壁体
６５を設け、被加熱気体供給部Ｓｅは、被加熱気体を、
隔壁体６５に形成した被加熱気体供給口６６を通じて、
火炎Ｆａに対して供給するように構成していた。従っ
て、燃料ガスの未燃分は、被加熱気体中の酸素により遅
い燃焼速度にて燃焼して、火炎Ｆｂが形成される。

【０００４】尚、火炎Ｆａは、燃料ガスが酸素含有率の
大きい燃焼用空気によって燃焼することにより形成され
たものであり、火炎温度は高い。以下、火炎Ｆａを通常
燃焼火炎Ｆａと称する。火炎Ｆｂは、燃料ガスが酸素含
有率の小さい被加熱気体によって燃焼することにより形
成されたものであり、燃焼速度が遅いため火炎長が長く
なり、又、火炎温度が低い。以下、火炎Ｆｂを緩慢燃焼
火炎Ｆｂと称する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】従来では、被加熱気体
を通常燃焼火炎Ｆａに対して直接供給する構成となって
いるので、被加熱気体の温度が低いため、燃料ガスの未
燃分と被加熱気体中の酸素との燃焼反応が起こりにく
く、緩慢燃焼火炎Ｆｂの火炎長が長くなるという欠点が
あった。緩慢燃焼火炎Ｆｂの火炎長が長くなると、バー
ナ及びそのバーナを搭載した装置を大型にしなければな
らず好ましくない。一方、緩慢燃焼火炎Ｆｂの火炎長を
短くするために、燃焼用空気の供給量を多くする（例え
ば、空気比０．８以上）場合があるが、この場合は、燃
料ガスのうち燃焼用空気によって燃焼する分が増大する
ため、換言すれば、火炎温度の高い通常燃焼火炎Ｆａが
大きくなるため、ＮＯｘ（窒素酸化物）の発生量が増加
するという問題が生じる。しかも、燃焼用空気の供給量
が多くなった分、加熱効率が低下する。

【０００６】本発明は、かかる実情に鑑みてなされたも
のであり、その目的は、緩慢燃焼火炎の火炎長を短くし
ながらも、ＮＯｘの発生量を低減するとともに、被加熱
気体の加熱効率を向上することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の構成に
よれば、図１中において、実線矢印にて示すように、燃
料ガスは、燃料ガス供給部から、空気供給部から一点鎖
線矢印にて示すように供給される燃焼用空気と混合させ
る空気混合方向と、その混合方向とは異なる被加熱気体
混合方向とに噴出される。空気混合方向に噴出された燃
料ガスは、燃焼用空気と混合して燃焼して通常燃焼火炎
Ｆａが形成される。被加熱気体は、被加熱気体供給部か
ら、破線矢印にて示すように、通常燃焼火炎Ｆａを通過
してから、燃料ガス供給部から被加熱気体混合方向に噴
出された燃料ガスに混合されるように供給される。そし
て、被加熱気体混合方向に噴出された燃料ガスは被加熱
気体中の酸素により燃焼して、緩慢燃焼火炎Ｆｂが形成
される。被加熱気体は、通常燃焼火炎Ｆａを通過する際
に加熱されて、温度が高くなっているので、その被加熱
気体中の酸素と被加熱気体混合方向に噴出された燃料ガ
スとの燃焼反応が速やかに起こるので、緩慢燃焼火炎Ｆ
ｂの火炎長を短くすることが可能となる。

【０００８】従って、緩慢燃焼火炎の火炎長を短くしな
がら、燃料ガスのうち燃焼用空気により燃焼させる量
を、従来よりも少なくすることができるので、つまり、
火炎温度の高い通常燃焼火炎の大きさを小さくすること
ができるので、ＮＯｘの発生量を低減することができる
ようになった。又、燃料ガスのうち燃焼用空気により燃
焼させる量が少なくなる分だけ、燃焼用空気の供給量を
少なくする（例えば、空気比０．７以下にする）ことが
できるので、被加熱気体の加熱効率を向上することがで
きるようになった。

【０００９】請求項２に記載の構成によれば、図１に示
すように、燃料ガスは、実線矢印にて示すように、燃料
ガス前方噴出口１から筒状体Ｐの長手方向前方に向けて
噴出され、燃料ガス側方噴出口２から筒状体Ｐの側方に
向けて噴出される。燃焼用空気は、燃料ガス側方噴出口
２に対して前記長手方向後方に隣接して位置する空気噴
出口３から、一点鎖線矢印にて示すように、前記長手方
向前方に向けて噴出される。そして、燃料ガス側方噴出
口２から噴出された燃料ガスは、空気噴出口３から噴出
された燃焼用空気と衝突混合して燃焼し、通常燃焼火炎
Ｆａが案内壁体Ｇによって、燃料ガス前方噴出口１から
噴出された燃料ガス流と対向する状態で、前記長手方向
前方に流動案内される。破線矢印にて示すように、案内
壁体Ｇに形成された被加熱気体供給口５を通じて供給さ
れた被加熱気体は、通常燃焼火炎Ｆａを通過して加熱さ
れてから、燃料ガス前方噴出口１から噴出された燃料ガ
スに混合される。そして、燃料ガス前方噴出口１から噴
出された燃料ガスは被加熱気体中の酸素により燃焼し
て、緩慢燃焼火炎Ｆｂが形成される。

【００１０】従って、例えば、図７に示す如き従来構成
のバーナに対して、主として、筒状体の周壁に燃料ガス
側方噴出口を追加形成することと、空気流路の空気噴出
口を燃料ガス側方噴出口よりも筒状体の長手方向後方に
位置させること程度の軽微な改造を施すだけで、本発明
を実施することができるので、低コストにて本発明を実
施することができる。しかも、案内壁体に沿って形成さ
れている通常燃焼火炎に対して、案内壁体の裏側から被
加熱気体供給口を通じて被加熱気体を供給するので、通
常燃焼火炎による被加熱気体の加熱を効果的に行わせる
ことができ、その結果、ＮＯｘの発生量を一層低減する
ことができるとともに、被加熱気体の加熱効率も一層向
上することができるようになった。

【００１１】請求項３に記載の構成によれば、環状に通
常燃焼火炎が形成され、その環状の通常燃焼火炎に対し
て、全周にわたって被加熱気体が供給されるので、被加
熱気体の加熱を一層効果的に行わせることができる。し
かも、被加熱気体が通流するダクト内に設置する場合、
先拡がり状円筒体の全周から効率良く被加熱気体を先拡
がり状円筒体内に導入できるので、特に、ダクト内にバ
ーナを１台だけ設置する場合に好適である。

【００１２】請求項４に記載の構成によれば、一対の通
常燃焼火炎が対向する状態で形成され、それら一対の通
常燃焼火炎同士の間に、燃料ガス前方噴出口から燃料ガ
スが噴出される。そして、一対の通常燃焼火炎夫々の外
側から供給された被加熱気体は、通常燃焼火炎を通過し
て、一対の通常燃焼火炎同士の間に噴出された燃料ガス
に供給される。従って、被加熱気体の加熱を一層効果的
に行わせることができる。

【００１３】又、筒状体の長手方向視におけるバーナの
外径形状が矩形状になる。従って、被加熱気体が通流す
るダクトの流路横断面の面積に合わせて、複数のバーナ
を、前記長手方向を被加熱気体の通流方向に向けた状態
で、流路横断面方向に横方向や縦方向、あるいは縦横両
方向に並設する場合、バーナを互いに密接した状態で設
置できて、被加熱気体をバーナに効率よく導入できるの
で、好ましい。

【００１４】

【発明の実施の形態】

〔第１実施形態〕以下、図１ないし図３に基づいて、本
発明の第１の実施の形態を説明する。バーナは、燃料ガ
ス供給部Ｓｇから供給される燃料ガスに、空気供給部Ｓ
ａから燃焼用空気を供給して、燃料ガスを燃焼させて火
炎を形成し、その火炎に、被加熱気体供給部Ｓｅから酸
素含有率が１２ｗｔ％未満の被加熱気体を供給してその
被加熱気体を加熱するように構成してある。

【００１５】燃料ガス供給部Ｓｇは、燃料ガス供給用の
筒状体Ｐを設けて、その筒状体Ｐの先端面に、燃料ガス
を筒状体Ｐの長手方向前方に向けて噴出する燃料ガス前
方噴出口１を、及び、筒状体Ｐの周壁に、燃料ガスを筒
状体Ｐの側方に向けて噴出する燃料ガス側方噴出口２を
夫々形成して構成してある。空気供給部Ｓａは、燃焼用
空気を前記長手方向前方に向けて噴出する空気噴出口３
を備えた空気流路４を、空気噴出口３を燃料ガス側方噴
出口２よりも前記長手方向後方に位置させた状態で、筒
状体Ｐの側方に隣接設置して構成してある。燃料ガス側
方噴出口２からの燃料ガスが空気噴出口３からの燃焼用
空気と混合して燃焼した火炎Ｆａを、燃料ガス前方噴出
口１から噴出された燃料ガス流と対向する状態で、前記
長手方向前方に流動案内する案内壁体Ｇを設けてある。
被加熱気体供給部Ｓｅは、被加熱気体を、案内壁体Ｇに
形成した被加熱気体供給口５を通じて、案内壁体Ｇにお
ける筒状体Ｐ側とは反対側から筒状体Ｐ側に向けて噴出
するように構成してある。

【００１６】燃料ガス供給部Ｓｇについて、説明を加え
る。筒状体Ｐは、横断面形状が長方形状の角筒体６にて
構成してある。角筒体６の両端部は閉塞板７，８にて閉
塞してある。角筒体６の前端部を閉塞する閉塞板７に
は、複数個の燃料ガス前方噴出口１を、前記長方形状の
横断面形状における長辺方向において全長にわたって列
状に分散配置して形成してある。尚、燃料ガス前方噴出
口１の列は３列形成してある。又、角筒体６の周壁のう
ち、前記長方形状の横断面形状における長辺側に対応す
る一対の対向する側壁（以下、長辺側側壁と称する場合
がある）夫々には、複数個の燃料ガス側方噴出口２を、
前記長辺方向（側壁の幅方向に相当する）において全長
にわたって列状に分散配置して形成してある。

【００１７】空気供給部Ｓａについて、説明を加える。
角筒体６における、一対の前記長辺側側壁及び閉塞板８
との間に、前記長辺方向の全長にわたる閉塞空間を形成
するケーシング９を設けてある。ケーシング９の前端面
は開口させてあり、その前端面を、燃料ガス側方噴出口
２よりも角筒体６の長手方向後方に位置させてある。そ
して、ケーシング９の前端部と角筒体６の前記長辺側側
壁とにより形成される一対の開口部夫々を、閉塞板１０
で閉塞してある。尚、ケーシング９は、角筒体６の周壁
のうち、前記長方形状の横断面形状における短辺側に対
応する一対の対向する側壁として共用するように構成し
てある。

【００１８】前記閉塞空間を空気流路４として機能させ
るように構成してある。つまり、空気流路４を前記長辺
側側壁夫々の側方に、前記長辺方向全長にわたって設け
てある。閉塞板１０夫々には、複数個の空気噴出口３
を、前記長辺方向において全長にわたって列状に分散配
置して形成してある。尚、空気噴出口３の列は２列形成
してある。

【００１９】案内壁体Ｇについて、説明を加える。一方
の一対の対向する側壁１１ａが前方ほど互いに離れる姿
勢で対向し、他方の一対の対向する側壁１１ｂが平行状
態で対向した先拡がり状角筒体１１を、ケーシング９の
前端部に連なって前方に延びる状態で設けてある。そし
て、前方ほど互いに離れる姿勢で対向した一対の対向す
る側壁１１ａを、案内壁体Ｇとして機能させるように構
成してある。従って、一対の側壁１１ａが、一対の空気
流路４夫々に対して前記長辺方向において空気流路４の
全長にわたって延びる状態で各別に設けられ、且つ、前
方ほど離れる対向姿勢で設けられた一対の矩形状の板状
体に相当する。

【００２０】側壁１１ａには、複数個の被加熱気体供給
口５を、前記長辺方向において全長にわたって列状に分
散配置して形成してある。尚、被加熱気体供給口５の列
は、多数列形成してあり、被加熱気体供給口５の大きさ
は、前方の列のものほど大きくなるようにしてある。

【００２１】角筒体６に対して、閉塞板８を介して、燃
料ガス供給路１２を連通接続し、ケーシング９には、ブ
ロア（図示せず）等から燃焼用空気を供給する空気供給
路１３を連通接続してある。

【００２２】そして、上述のように構成したバーナを、
被加熱気体が通流する排気ダクト１４内に、前記長手方
向前方を被加熱気体の通流方向に向けて配置してある。
つまり、被加熱気体供給部Ｓｅは、排気ダクト１４内を
通流する被加熱気体を、側壁１１ａの被加熱気体供給口
５を通じて、先拡がり状角筒体１１内に噴出するように
構成してある。

【００２３】図１に基づいて、燃料ガス、燃焼用空気、
及び、被加熱気体夫々の流れ方について説明する。図１
中において、燃料ガスの流れを実線矢印にて、燃焼用空
気の流れを一点鎖線矢印にて、被加熱気体の流れを破線
矢印にて夫々示す。燃料ガスは、燃料ガス前方噴出口１
から角筒体６の長手方向前方に向けて噴出され、燃料ガ
ス側方噴出口２から角筒体６の側方外方に向けて噴出さ
れる。燃焼用空気は、燃料ガス側方噴出口２に対して前
記長手方向後方に隣接して位置する空気噴出口３から、
前記長手方向前方に向けて噴出される。そして、燃料ガ
ス側方噴出口２から噴出された燃料ガスは、空気噴出口
３から噴出された燃焼用空気と衝突混合して燃焼し、通
常燃焼火炎Ｆａが側壁１１ａによって、燃料ガス前方噴
出口１から噴出された燃料ガス流と対向する状態で、前
記長手方向前方に流動案内される。側壁１１ａに形成さ
れた被加熱気体供給口５を通じて供給された被加熱気体
は、通常燃焼火炎Ｆａを通過して加熱されてから、燃料
ガス前方噴出口１から噴出された燃料ガスに混合され
る。そして、燃料ガス前方噴出口１から噴出された燃料
ガスは被加熱気体中の酸素により燃焼して、緩慢燃焼火
炎Ｆｂが形成される。

【００２４】ところで、被加熱気体の条件、例えば、
量、温度、酸素含有率に応じて、燃料ガス及び燃焼用空
気夫々に供給量を調節する。以下、上記の如く構成した
バーナを用いて実験した結果を説明する。例えば、被加
熱気体の温度が５００°Ｃ、酸素含有率が７ｗｔ％、量
が２０００Ｎｍ³ ／Ｈの場合、例えば、燃料ガス供給量
は４０Ｎｍ³ ／Ｈ、空気比は０．６に調節すると良好な
結果が得られた。但し、燃料ガス前方噴出口１から噴出
する燃料ガス量と燃料ガス側方噴出口２から噴出する燃
料ガス量の比（以下、分配比と称する場合がある）は
５：５である。この時の、ＮＯｘの発生量（Ｏ₂ ：０
％）は５０ｐｐｍ、緩慢燃焼火炎Ｆｂの長さは１．０ｍ
であった。

【００２５】尚、図７に示す従来のバーナでは、空気比
を０．８に調節すると、ＮＯｘの発生量は１０００ｐｐ
ｍ、緩慢燃焼火炎Ｆｂの長さは２．５ｍであった。空気
比が０．６以下では燃焼しなかった。

【００２６】尚、前記分配比は３：７から８：２の範囲
で良好な結果が得られた。又、被加熱気体の温度が４０
０°Ｃ、酸素含有率が１１ｗｔ％のときは、空気比は
０．３にまで少なくすることができた。

【００２７】次に、上述のように構成したバーナを用い
てガスタービンの排ガスを加熱するように構成したコジ
ェネレーション装置について説明する。コジェネレーシ
ョン装置は、燃料ガスを燃焼させる燃焼器４１と、その
燃焼器４１からの熱風により駆動されるガスタービン４
２と、ガスタービン４２に連動連結されて加圧空気を燃
焼器４１に供給する圧縮機４３と、ガスタービン４２に
連動連結された発電機４４と、ガスタービン４２からの
被加熱気体としての排ガスを熱源とする排熱ボイラ４５
と、排熱ボイラ４５からの排ガスを排出する煙突４６を
主な構成要素として構成してある。

【００２８】排熱ボイラ４５は、ガスタービン４２から
の排ガスを通流させる燃焼筒４７（上述の排気ダクト１
４に相当する）と、その燃焼筒４７内に排ガス通流方向
上手側から下手側に向けて順に配置された、第１熱交換
器４８、上述のように構成したバーナＢ、第２熱交換器
４９及び第３熱交換器５０と、貯湯タンク５１を主な構
成要素として構成してある。ガスタービン４２からの排
ガスを燃焼筒４７内に供給するように、燃焼筒４７にお
ける第１熱交換器４８配置側の端部に、排ガス供給路５
２を接続してある。第１熱交換器４８はガスタービン４
２からの排ガスによって加熱され、第２熱交換器４９及
び第３熱交換器５０はバーナＢの燃焼ガスによって加熱
される。

【００２９】第３熱交換器５０の入口部に給水路５３を
接続し、第３熱交換器５０の出口部を貯湯タンク５１に
対して接続してある。つまり、給水路５３からの水を、
第３熱交換器５０で予熱して貯湯タンク５１に供給する
ようにしてある。第２熱交換器４９の入口部及び出口部
夫々を貯湯タンク５１に接続して、貯湯タンク５１の湯
を循環させて加熱するようにしてある。

【００３０】貯湯タンク５１の気相部と第１熱交換器４
８の入口部とを、飽和蒸気路５４にて接続し、第１熱交
換器４８の出口部と燃焼器４１とを過熱蒸気路５５にて
接続してある。つまり、貯湯タンク５１の気相部の飽和
蒸気を第１熱交換器４８にて過熱し、その過熱蒸気を燃
焼器４１に供給するようにしてある。

【００３１】図中の５６は、燃焼器４１に燃料ガスを供
給する燃料ガス供給路である。バーナＢに、燃料ガスを
供給する燃料ガス供給路１２、及び、ブロア５７からの
燃焼用空気を供給する空気供給路１３を夫々接続してあ
る。燃料ガス供給路１２には、２台の遮断弁Ｖ１と、バ
ーナＢに対する燃料ガス供給量を調節する流量調節弁Ｖ
２を介装してある。空気供給路１３には、バーナＢに対
する燃焼用空気の供給量を調節するダンパＤを介装して
ある。つまり、ガスタービン４２の排ガスの量、温度、
酸素含有率に応じて、流量調節弁Ｖ２及びダンパＤ夫々
により、バーナＢに供給する燃料ガス供給量及び燃焼用
空気供給量を調節するのである。

【００３２】〔第２実施形態〕以下、図４及び図５に基
づいて、本発明の第２の実施の形態を説明する。燃料ガ
ス供給部Ｓｇについて説明する。筒状体Ｐは、円筒体２
１にて構成してある。円筒体２１の先端面は閉塞してあ
り、その先端面に、複数個の燃料ガス前方噴出口１を、
環状に分散配置して形成してある。複数個の燃料ガス側
方噴出口２を、円筒体２１の周壁に全周にわたって分散
配置して形成してある。

【００３３】空気供給部Ｓａについて、説明を加える。
円筒体２１よりも大径の円筒状の内筒体２２、及び、内
筒体２２よりも大径の円筒状の外筒体２３を、夫々の前
端部を燃料ガス側方噴出口２よりも円筒体２１の長手方
向後方に位置させた状態で、円筒体２１の軸芯と同軸状
に設けてある。内筒体２２の前端部と円筒体２１とによ
り形成される環状開口部を環状板状体２４にて閉塞して
ある。そして、円筒体２１と内筒体２２との間に形成さ
れる環状空間を空気流路４として機能させるように構成
してある。つまり、空気流路４を、円筒体２１の外周部
全周にわたって、環状に設けてある。複数個の空気噴出
口３を、環状板状体２４に全周にわたって分散配置して
形成してある。

【００３４】案内壁体Ｇとしての先拡がり状の円筒体２
５を、外筒体２３に連なって前方に延びる状態で設けて
ある。複数個の被加熱気体供給口５を、先拡がり状円筒
体２５の全周にわたって分散配置して形成してある。先
拡がり状円筒体２５における外筒体２３との接続部分
は、全周にわたって内側に屈曲させてあり、その屈曲部
分に、複数個の被加熱気体供給用の孔２６を全周にわた
って分散配置して形成してある。

【００３５】円筒体２１の後端部に燃料ガス供給路２７
を連通接続し、内筒体２２の後端部に、ブロア（図示せ
ず）等から燃焼用空気を供給する空気供給路２８を連通
接続してある。

【００３６】上述のように構成したバーナを、角筒形状
のバーナケーシング２９内に、円筒体２１の長手方向を
バーナケーシング２９の長手方向に沿わせた状態で配置
してある。そして、バーナケーシング２９の後端部に、
被加熱気体を供給する排気ガス供給路３０を連通接続し
てある。

【００３７】図４中において、燃料ガスの流れを実線矢
印にて、燃焼用空気の流れを一点鎖線矢印にて、被加熱
気体の流れを破線矢印にて夫々示す。図４に示すよう
に、被加熱気体は、外筒体２３の後端部から外筒体２３
内に流入して、内筒体２２の先端部と外筒体２３の先端
部とにより形成される環状開口部３１から、先拡がり状
円筒体２５内に吐出される。従って、被加熱気体を、先
拡がり状円筒体２５の被加熱気体供給口５に加えて、孔
２６及び環状開口部３１からも、通常燃焼火炎Ｆａに供
給するように構成してある。つまり、通常燃焼火炎Ｆａ
の根元部分に、孔２６及び環状開口部３１から被加熱気
体を供給して、燃料ガス側方噴出口２から噴出された燃
焼ガスの燃焼速度を遅くして、通常燃焼火炎Ｆａの温度
を下げるようにしている。

【００３８】〔別実施形態〕次に別実施形態を説明す
る。 上記第１実施形態において、一列に形成する燃料ガ
ス前方噴出口１の個数、燃料ガス前方噴出口１の列数、
一列に形成する燃料ガス側方噴出口２の個数、燃料ガス
側方噴出口２の列数、一列に形成する空気噴出口３の個
数、空気噴出口３の列数、一列に形成する被加熱気体供
給口５の個数、及び、被加熱気体供給口５の列数夫々
は、適宜変更可能である。

【００３９】 上記第１実施形態において、前記長方
形状の横断面形状における短辺側に対応する一対の対向
する側壁夫々にも、複数個の燃料ガス側方噴出口２を、
前記短辺方向の全長にわたって列状に分散配置して形成
してもよい。この場合は、先拡がり状角筒体１１におけ
る一対の対向する側壁１１ｂも、前方ほど互いに離れる
姿勢で対向させ、その側壁１１ｂにも、複数個の被加熱
気体供給口５を、前記短辺方向の全長にわたって列状に
分散配置して形成する。

【００４０】 上記第２実施形態において、分散配置
する燃料ガス前方噴出口１、燃料ガス側方噴出口２、空
気噴出口３及び被加熱気体供給口５夫々の個数は、適宜
変更可能である。又、複数個の燃料ガス前方噴出口１
を、同芯の複数の環状に分散配置して形成してもよい。
又、燃料ガス側方噴出口２の列を、複数形成してもよ
い。又、複数個の空気噴出口３を、同芯の複数の環状に
分散配置して形成してもよい。又、被加熱気体供給口５
の列を、複数形成してもよい。

【００４１】 筒状体Ｐ及び案内壁体Ｇ夫々の形状
は、上記第１及び第２実施形態夫々において例示した形
状の他にも、種々の形状を適用することができる。例え
ば、筒状体Ｐを５角形以上の多角形の筒状体とし、案内
壁体Ｇを筒状体Ｐと同じ角数の多角形の先拡がり状筒状
体としてもよい。又、案内壁体Ｇを外側や内側に湾曲さ
せてもよい。

【００４２】 燃料ガスを、空気供給部Ｓａから供給
される燃焼用空気と混合させる空気混合方向と、その混
合方向とは異なる被加熱気体混合方向とに噴出するため
の燃料ガス供給部Ｓｇの具体構成は、上記第１及び第２
実施形態夫々において例示した構成の他にも、種々の構
成を適用することができる。例えば、空気混合方向噴出
用のノズル、及び、被加熱気体混合方向噴出用のノズル
を各別に設けてもよい。

【００４３】 燃料ガス前方噴出口１から噴出する燃
料ガス量と燃料ガス側方噴出口２から噴出する燃料ガス
量の比を変更調節可能に構成してもよい。この場合、例
えば、複数の燃料ガス前方噴出口１のうち閉塞する個数
を調節可能なシャッタ、複数の燃料ガス側方噴出口２の
うち閉塞する個数を調節可能なシャッタを設ける。ある
いは、燃料ガス前方噴出口１用の燃料ガス供給路、燃料
ガス側方噴出口２用の燃料ガス供給路を各別に設け、夫
々の燃料ガス供給路に流量調整弁を介装してもよい。こ
の場合、被加熱気体の量、温度、酸素含有率夫々に応じ
て、前記分配比を最適に調節して、燃焼状態を最良にす
ることができる。従って、緩慢燃焼火炎Ｆｂの火炎長を
一層短くしながら、ＮＯｘの発生量を一層低減すること
ができるとともに、被加熱気体の加熱効率を一層向上す
ることができる。

【００４４】 空気混合方向と、その混合方向とは異
なる被加熱気体混合方向は、上記各実施形態において例
示した方向に限定されるものではなく、互いに交差しな
い条件で変更可能である。

【００４５】 上記第１実施形態において例示したコ
ジェネレーション装置において、ガスタービン４２から
の排ガスの温度を検出する温度センサを設け、その温度
センサの検出情報に基づいて、流量調節弁Ｖ２及びダン
パＤを自動調節する制御装置を設けてもよい。この場
合、排ガスの温度に応じて、空気比を最適に調節するこ
とができる。又、排ガスの酸素含有率を検出する酸素セ
ンサを設け、その酸素センサの検出情報に基づいて、流
量調節弁Ｖ２及びダンパＤを自動調節する制御装置を設
けてもよい。この場合、排ガスの酸素含有率に応じて、
空気比を最適に調節することができる。

【００４６】尚、特許請求の範囲の項に図面との対照を
便利にするために符号を記すが、該記入により本発明は
添付図面の構成に限定されるものではない。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施形態におけるバーナの縦断側面図

【図２】第１実施形態におけるバーナの正面図

【図３】第１実施形態におけるバーナの横断平面図

【図４】第２実施形態におけるバーナの縦断側面図

【図５】第２実施形態におけるバーナの正面図

【図６】バーナを搭載したコジェネレーション装置のブ
ロック図

【図７】従来のバーナの縦断側面図

【符号の説明】

１ 燃料ガス前方噴出口 ２ 燃料ガス側方噴出口 ３ 空気噴出口 ４ 空気流路 ５ 被加熱気体供給口 ６ 角筒体 １１ａ 板状体 ２１ 円筒体 ２５ 先拡がり状円筒体 Ｇ 案内壁体 Ｓａ 空気供給部 Ｓｅ 被加熱気体供給部 Ｓｇ 燃料ガス供給部 Ｐ 筒状体

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大福地 元仁 大阪府大阪市中央区平野町四丁目１番２号 大阪瓦斯株式会社内 (72)発明者 永井 精和 大阪府大阪市西区京町堀２丁目４番７号 中外炉工業株式会社内 (72)発明者 福田 隆男 大阪府大阪市西区京町堀２丁目４番７号 中外炉工業株式会社内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 燃料ガス供給部（Ｓｇ）から供給される
   燃料ガスに、空気供給部（Ｓａ）から燃焼用空気を供給
   して、燃料ガスを燃焼させて火炎を形成し、 その火炎に、被加熱気体供給部（Ｓｅ）から酸素含有率
   が空気よりも小さい被加熱気体を供給してその被加熱気
   体を加熱するように構成されたバーナであって、 前記燃料ガス供給部（Ｓｇ）は、燃料ガスを、前記空気
   供給部（Ｓａ）から供給される燃焼用空気と混合させる
   空気混合方向と、その混合方向とは異なる被加熱気体混
   合方向とに噴出するように構成され、 前記被加熱気体供給部（Ｓｅ）は、被加熱気体を、前記
   燃料ガス供給部（Ｓｇ）から前記空気混合方向に噴出さ
   れた燃料ガスが前記空気供給部（Ｓａ）からの燃焼用空
   気と混合されて燃焼して形成された火炎を通過させて、
   前記燃料ガス供給部（Ｓｇ）から前記被加熱気体混合方
   向に噴出された燃料ガスに供給するように構成されてい
   るバーナ。
2. 【請求項２】 前記燃料ガス供給部（Ｓｇ）は、燃料ガ
   ス供給用の筒状体（Ｐ）を設けて、その筒状体（Ｐ）の
   先端面に、燃料ガスを前記被加熱気体混合方向としての
   前記筒状体（Ｐ）の長手方向前方に向けて噴出する燃料
   ガス前方噴出口（１）を、及び、前記筒状体（Ｐ）の周
   壁に、燃料ガスを前記空気混合方向としての前記筒状体
   （Ｐ）の側方に向けて噴出する燃料ガス側方噴出口
   （２）を夫々形成して構成され、 前記空気供給部（Ｓａ）は、燃焼用空気を前記長手方向
   前方に向けて噴出する空気噴出口（３）を備えた空気流
   路（４）が、前記空気噴出口３を前記燃料ガス側方噴出
   口（２）よりも前記長手方向後方に位置させた状態で、
   前記筒状体（Ｐ）の側方に隣接設置されて構成され、 前記燃料ガス側方噴出口（２）からの燃料ガスが前記空
   気噴出口（３）からの燃焼用空気と混合して燃焼した火
   炎を、前記燃料ガス前方噴出口（１）から噴出された燃
   料ガス流と対向する状態で、前記長手方向前方に流動案
   内する案内壁体（Ｇ）が設けられ、 前記被加熱気体供給部（Ｓｅ）は、被加熱気体を、前記
   案内壁体（Ｇ）に形成された被加熱気体供給口（５）を
   通じて、前記案内壁体（Ｇ）における前記筒状体（Ｐ）
   側とは反対側から前記筒状体（Ｐ）側に向けて噴出する
   ように構成されている請求項１記載のバーナ。
3. 【請求項３】 前記筒状体（Ｐ）が、円筒体（２１）に
   て構成され、 複数個の前記燃料ガス側方噴出口（２）が、前記円筒体
   （２１）の全周にわたって分散配置され、 前記空気流路（４）が、前記円筒体（２１）の外周部全
   周にわたって、環状に設けられ、 複数個の前記空気噴出口（３）が、環状の前記空気流路
   （４）の全周にわたって分散配置され、 前記案内壁体（Ｇ）が、先拡がり状円筒体（２５）にて
   構成され、 複数個の前記被加熱気体供給口（５）が、前記先拡がり
   状円筒体（２５）の全周にわたって分散配置されている
   請求項２記載のバーナ。
4. 【請求項４】 前記筒状体（Ｐ）が、横断面形状が矩形
   の角筒体（６）にて構成され、 複数個の前記燃料ガス側方噴出口（２）が、前記角筒体
   （６）の周壁を構成する一対の対向する側壁夫々に、そ
   の側壁の幅方向において全長にわたって分散配置され、 前記空気流路（４）が、前記側壁夫々の側方に、前記幅
   方向において前記側壁の幅方向全長にわたって設けら
   れ、 複数個の前記空気噴出口（３）が、前記幅方向において
   前記空気流路（４）の全長にわたって分散配置され、 前記案内壁体（Ｇ）が、一対の前記空気流路（４）夫々
   に対して前記幅方向において前記空気流路（Ｇ）の全長
   にわたって延びる状態で各別に設けられ、且つ、前方ほ
   ど離れる対向姿勢で設けられた一対の矩形状の板状体
   （１１ａ）にて構成され、 複数個の前記被加熱気体供給口（５）が、前記板状体
   （１１ａ）に、前記幅方向において前記板状体（１１
   ａ）の全長にわたって分散配置されている請求項２記載
   のバーナ。