KR102297896B1

KR102297896B1 - 연소 버너 및 이것을 구비한 보일러

Info

Publication number: KR102297896B1
Application number: KR1020197026894A
Authority: KR
Inventors: 유키히로 도미나가; 게이고 마츠모토; 가즈히로 도모토; 류이치로 다나카; 나오후미 아베; 준 가사이
Original assignee: 미츠비시 파워 가부시키가이샤
Priority date: 2015-09-11
Filing date: 2016-08-01
Publication date: 2021-09-03
Also published as: EP3299714A1; KR20190108651A; EP3299714A4; KR20180010246A; JP2017053601A; MX2017016352A; CN107709881A; JP6642912B2; RU2682234C1; US20180195715A1; US10677457B2; CL2017003438A1; WO2017043218A1; CN107709881B

Abstract

연료 노즐(3) 내의 선단측에, 긴 축선이 연료 노즐(3)의 하벽부(3a)측으로부터 상벽부(3b)측으로 연장되어 설치되고, 연료 가스 흐름 방향으로 폭이 확대되는 폭 확대부에 의해 연료 가스 흐름을 분할하는 복수의 스플리터(5, 6, 7)를 구비하고 있다. 스플리터는, 폭 확대부의 연료 가스 흐름 하류 단부의 폭을 부분적으로 감소시키는 슬릿(SL)이 형성된 슬릿이 있는 스플리터(5, 6)와, 슬릿이 있는 스플리터(5, 6)의 이웃에 배치되고, 폭 확대부의 연료 가스 흐름의 하류 단부의 폭이 긴 축선의 방향으로 일정하게 된 슬릿이 없는 스플리터(7)를 갖고 있다.

Description

연소 버너 및 이것을 구비한 보일러{COMBUSTION BURNER AND BOILER EQUIPPED WITH THE SAME}

본 발명은, 연소 버너 및 이것을 구비한 보일러에 관한 것이다.

미분탄 연료를 연소시키는 연소 버너로서, 스플리터라고 불리는 보염기를 버너의 연료 노즐 내의 출구에 복수 개 설치한 것이 알려져 있다. 그리고, 스플리터의 하류에 재순환 영역을 형성하여, 미분탄의 연소를 유지하고 있다. 이와 같이, 연료 노즐의 중심축상 부근에서 착화 및 보염을 행함으로써(이하, 「내부 착화」 내지 「내부 보염」이라고 함), 공기 부족하에서의 환원 연소를 행하여 저 NOx 연소를 실현시키고 있다.

보염성의 향상에는, 보염기의 습윤 연부의 길이가 긴 쪽이 좋지만, 스플리터 개수를 증가시키면 버너 출구의 폐색률이 높아짐으로써 버너 압력 손실이 커진다. 또한, 습윤 연부의 길이를 확보하기 위해 스플리터 폭을 작게 하여 스플리터 개수를 증가시켰다고 해도, 연료 노즐의 벽부에 스플리터가 근접하게 되어, 연료 노즐의 외주에 있어서 착화가 발생할 우려가 있다. 연료 노즐의 외측에는 연소용 공기 공급 노즐 등이 존재하고 있어 산소가 많이 존재하기 때문에, 외부 착화가 발생하면 NOx가 많이 발생해 버릴 우려가 있다.

하기 특허문헌 1 및 2에는, 스플리터를 하류측으로부터 정면에서 본 경우에, 스플리터 형상을 빗살 형상으로 형성한 연소 버너가 개시되어 있다.

일본 특허 공개 소59-205510호 공보 일본 특허 공개 제2009-204256호 공보

각 상기 특허문헌과 같이, 스플리터를 빗살 형상으로 함으로써, 습윤 연부의 길이를 확보할 수 있다.

그러나, 특허문헌 1에 기재된 스플리터는, 미분탄을 노즐의 외주측으로 유도하도록 구성되어 있고, 외부 착화를 행하도록 되어 있다. 이것으로는 저 NOx 연소를 실현할 수 없다.

특허문헌 2는 스플리터로부터 공기를 분사하도록 되어 있고, 연료 노즐 내부에서의 연소가 촉진되어 환원 연소를 저해시켜 버려 저 NOx 연소를 실현할 수 없다.

본 발명은, 이러한 사정에 비추어 이루어진 것이며, 스플리터의 습윤 연부의 길이를 길게 함과 함께 보염성을 향상시켜 내부 보염에 의한 저 NOx 연소를 실현할 수 있는 연소 버너 및 이것을 구비한 보일러를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 연소 버너 및 이것을 구비한 보일러는 이하의 수단을 채용한다.

즉, 본 발명의 일 양태에 관한 연소 버너는, 연료와 공기를 혼합한 연료 가스를 화로 내에 불어 넣는 연료 노즐과, 당해 연료 노즐 내의 선단측에, 긴 축선이 당해 연료 노즐의 일 벽부측으로부터 대향하는 타 벽부측으로 연장되어 설치되고, 연료 가스 흐름 방향으로 폭이 확대되는 폭 확대부에 의해 연료 가스 흐름을 분할하는 복수의 스플리터를 구비하고, 상기 스플리터는, 상기 폭 확대부의 연료 가스 흐름 하류 단부의 폭을 부분적으로 감소시키는 슬릿이 형성된 슬릿이 있는 스플리터와, 당해 슬릿이 있는 스플리터의 이웃에 배치되고, 상기 폭 확대부의 연료 가스 흐름의 하류 단부의 폭이 상기 긴 축선의 방향으로 일정하게 된 슬릿이 없는 스플리터를 갖고 있다.

슬릿이 있는 스플리터는, 슬릿이 형성되어 있으므로 습윤 연부의 길이가 길어져 보염성이 향상된다. 이에 의해, 연료 노즐의 내부에서 보염하는 내부 보염이 강화된다.

슬릿이 없는 스플리터는, 폭 확대부의 하류에 재순환 영역을 형성함으로써 보염 기능을 갖지만, 폭 확대부의 경사면을 이용하여 인접하는 슬릿이 있는 스플리터에 대해 연료를 안내하는 안내 부재로서의 기능도 갖는다. 이에 의해, 슬릿이 있는 스플리터에서의 내부 보염이 더욱 강화된다.

또한, 본 발명의 다른 양태에 관한 연소 버너는, 연료와 공기를 혼합한 연료 가스를 화로 내에 불어 넣는 연료 노즐과, 당해 연료 노즐 내의 선단측에, 긴 축선이 당해 연료 노즐의 일 벽부측으로부터 대향하는 타 벽부측으로 연장되어 설치되고, 연료 가스 흐름 방향으로 폭이 확대되는 폭 확대부에 의해 연료 가스 흐름을 분할하는 복수의 스플리터를 구비하고, 상기 스플리터는, 상기 폭 확대부의 연료 가스 흐름 하류 단부의 폭을 부분적으로 감소시키는 슬릿이 형성된 복수의 슬릿이 있는 스플리터를 갖고, 인접하는 각 상기 슬릿이 있는 스플리터는, 각각의 상기 폭 확대부의 상기 슬릿이 형성되어 있지 않은 광폭면이 대향하고 있다.

슬릿이 있는 스플리터가 인접하여 배치되어 있고, 슬릿이 형성되어 있지 않은 광폭면이 대향하고 있으므로, 한쪽 스플리터의 광폭면에 안내된 연료가 다른 쪽 스플리터 하류측으로 유도된다. 이와 같이, 인접하여 대향하는 광폭면끼리 연료를 서로 안내하므로, 양쪽의 스플리터에 있어서도 보염이 강화되게 된다.

또한, 스플리터로부터는 공기를 분사하지 않으므로, 안내된 연료의 흐름을 방해하는 일이 없다.

또한, 상기 슬릿이 있는 스플리터의 상기 슬릿을 형성하는 면이, 연료 가스 흐름을 상기 긴 축선 방향으로 편향시키는 경사면으로 되어 있어도 된다.

슬릿을 형성하는 경사면에 의해 스플리터의 긴 축선의 방향으로 연료 가스 흐름을 편향시키므로, 연료 가스 흐름을 긴 축선 방향으로도 흐트러지게 할 수 있어, 더욱 보염 성능을 향상시킬 수 있다. 특히, 슬릿을 구성하는 각 면에 의해 슬릿을 3차원적으로 형성할 수 있어, 보염 성능을 향상시킬 수 있다.

또한, 상기 스플리터는, 연료 가스 흐름 방향에 있어서 다른 위치에 배치되어 있어도 된다.

스플리터를 연료 가스 흐름 방향에 있어서 다른 위치, 즉 연료 가스 흐름 방향의 상류측과 하류측으로 어긋나게 배치함으로써, 스플리터를 연료 가스 흐름 방향의 동일한 위치에 배치하는 경우에 비해 스플리터의 폭 확대부가 차지하는 면적을 감소시킬 수 있다. 이에 의해, 연료 가스의 증속을 억제함으로써, 연료 가스의 흐름 방향의 하류측을 향하는 연료 가스의 유속을, 상류측을 향하는 연료 가스의 연소 속도에 근접시킬 수 있고, 연료 가스가 더욱 하류측으로 흐르기 전에, 빠르게 착화시킬 수 있어, 화염의 보염성을 향상시킬 수 있다.

또한, 연료 가스 흐름 상류측에 위치하는 스플리터에서 조기에 착화를 도모하여, 하류측에 위치하는 스플리터에서 착화 내지 보염을 강화할 수 있다.

또한, 연료 가스 흐름 상류측에 위치하는 스플리터에서 연료를 하류측의 스플리터의 재순환 영역으로 유도하여, 하류측의 스플리터의 착화 내지 보염을 강화할 수 있다. 이 경우, 상류측이 슬릿이 없는 스플리터이고, 하류측이 슬릿이 있는 스플리터인 것이 바람직하다.

또한, 상기 스플리터의 상기 길이 방향에 있어서의 단부에는, 상기 연료 노즐의 벽면측과 상기 스플리터를 분리하는 정류판이 설치되어 있어도 된다.

스플리터의 길이 방향에 있어서의 단부에서는, 이 단부를 기점으로 하여 착화가 발생하고, 연료 노즐의 외주부에 있어서의 외부 착화가 발생할 우려가 있다. 연료 노즐의 외측에는 연소용 공기 공급 노즐 등이 존재하고 있어 산소가 많이 존재하기 때문에, 외부 착화가 발생하면 NOx가 많이 발생해 버린다.

그래서, 연료 노즐의 벽면측과 스플리터를 분리하는 정류판을 설치함으로써, 스플리터의 단부에서 착화되는 외부 착화를 억제할 수 있어, 보다 내부에서의 착화 내지 보염을 강화할 수 있다.

또한, 상기 스플리터의 폭 확대부의 하류 단부에 있어서의 구석부에는, 코너부가 제거된 코너 제거부가 형성되어 있어도 된다.

스플리터의 폭 확대부의 하류 단부에 있어서의 구석부에 코너부가 형성되어 있으면, 연료 노즐 내주면측으로부터의 복사를 받아 코너부를 기점으로 하여 착화가 발생하고, 연료 노즐의 외주부에 있어서의 외부 착화가 발생할 우려가 있다. 연료 노즐의 외측에는 연소용 공기 공급 노즐 등이 존재하고 있어 산소가 많이 존재하기 때문에, 외부 착화가 발생하면 NOx가 많이 발생해 버린다.

그래서, 코너부를 제거한 코너 제거부를 형성하는 것으로 하여 착화 내지 보염을 억제하는 것으로 하였다.

코너부 제거부로서는, 예를 들어 코너부를 모따기한 테이퍼부를 들 수 있다.

또한, 본 발명의 일 양태에 관한 보일러는, 화로와, 당해 화로에 설치된 상기 중 어느 한 항에 기재된 연소 버너와, 상기 화로의 하류측에 설치된 연도와, 당해 연도에 설치된 열교환기를 갖는다.

상기한 연소 버너를 구비함으로써, 저 NOx 연소를 행하는 보일러를 제공할 수 있다.

슬릿을 형성함으로써 스플리터 전방면의 습윤 연부의 길이를 길게 함과 함께, 인접하는 스플리터가 형성하는 재순환 영역에 연료를 안내할 수 있으므로, 연료 노즐의 중심 영역에서의 보염성이 향상되어, 내부 보염에 의한 저 NOx 연소를 실현할 수 있다.

도 1은 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 연료 노즐을 도시한 정면도이다.
도 2는 도 1의 연료 노즐을 수평면으로 절단한 단면도이다.
도 3은 슬릿이 있는 스플리터를 도시한 사시도이다.
도 4는 제1 실시 형태의 변형예를 도시한 정면도이다.
도 5는 본 발명의 제2 실시 형태에 관한 연료 노즐을 도시한 정면도이다.
도 6은 도 5의 테이퍼부를 도시한 사시도이다.

이하에, 본 발명에 관한 실시 형태에 대해, 도면을 참조하여 설명한다.

[제1 실시 형태]

이하, 본 발명의 제1 실시 형태에 대해, 도 1 내지 도 3을 사용하여 설명한다.

본 실시 형태의 연소 버너는, 주로 석탄을 밀에 의해 파쇄한 미분탄 연료(연료)를 연소하는 것이며, 보일러(도시하지 않음)에 설치된다. 연소 버너는, 연도에 과열기나 증발기 등의 열교환을 구비한 보일러에 대해 복수 설치되고, 화로 내에서 화염을 형성한다.

도 1에는, 연소 버너(1)의 정면도가 도시되어 있다. 연소 버너(1)는, 내측에 위치하는 연료 노즐(3)과, 연료 노즐(3)을 둘러싸는 연소용 공기 공급 노즐(4)을 구비하고 있다.

연소용 공기 공급 노즐(4)은, 2차 공기만이 유통하는 유로로 되어 있고, 화로 내를 향해 직진하도록 공기를 공급한다. 즉, 연소용 공기 공급 노즐(4)로부터 유출되는 공기는, 연료 노즐(3)로부터 유출되는 연료 가스와 평행하게 교차하지 않도록 흘려진다. 또한, 도시하지 않지만, 연소용 공기 공급 노즐(4)의 외측에는, 연소용 공기를 공급하는 연소용 3차 공기 노즐이 설치된다.

연료 노즐(3)은, 도 1에 도시한 바와 같이, 정면에서 보아 직사각 형상의 단면을 갖고 있고, 내부에 미분탄과 공기가 혼합된 연료 가스가 흘려진다. 또한, 이하의 각 실시 형태에 있어서, 연료 가스 흐름의 하류측을 단순히 하류측이라고 하고, 연료 가스 흐름의 상류측을 단순히 상류측이라고 한다.

연료 노즐(3) 내에는, 스플리터(5, 6, 7)가 복수 개 설치되어 있고, 본 실시 형태에서는 5개 설치되어 있다. 각 스플리터(5, 6, 7)는, 긴 축선이 연료 노즐(3)의 하벽부(일 벽부)(3a)측으로부터 대향하는 상벽부(타 벽부)(3b)측으로 연장되어 설치되어 있다. 즉, 각 스플리터(5, 6, 7)가 세로 방향으로 설치된 세로 스플리터로 되어 있다. 각 스플리터(5, 6, 7)의 상하 단부는, 각각 지지 부재(8)에 의해, 연료 노즐(3)의 벽부에 대해 고정되어 있다.

연료 노즐(3)은, 스플리터(5, 6, 7)와 함께 상하 방향으로 회전 가능하게 된 노즐 각도 조정 기구를 구비하고 있다. 본 실시 형태에서는, 세로 스플리터로 되어 있기 때문에, 상하 방향으로 노즐 각도의 조정을 행해도 연료 가스의 흐름을 크게 편향시키는 일이 없으므로 바람직하다.

또한, 스플리터(5, 6, 7)는, 연료 가스 흐름을 분할하는 기능을 갖는 부재이며, 내부로부터 공기를 분사하는 기능은 구비하지 않고 있다.

스플리터는, 중앙과 수평 방향에 있어서의 양단부에 설치된 슬릿이 있는 스플리터(5, 6)와, 중앙의 슬릿이 있는 스플리터(5)의 양 옆에 설치된 슬릿이 없는 스플리터(7)를 구비하고 있다. 이와 같이, 슬릿이 있는 스플리터(5, 6)와 인접하는 위치에 슬릿이 없는 스플리터(7)가 배치되어 있다.

스플리터(5, 6, 7)는, 도 2에 도시되어 있는 바와 같이, 연료 가스 흐름 방향으로 폭이 확대되는 폭 확대부(10)를 구비하고 있다. 또한, 폭 확대부(10)의 상류측에는 상하 방향으로 연장되는 판상부(11)가 연료 가스 흐름 방향을 따라 설치되어 있다.

폭 확대부(10)는, 도 2와 같이 단면에서 본 경우에 대략 삼각 형상으로 되어 있다. 중앙의 슬릿이 있는 스플리터(5)와 슬릿이 없는 스플리터(7)의 폭 확대부(10)는, 도 2와 같이 단면에서 본 경우에 양측으로 확대되어 있다. 한편, 수평 방향에 있어서의 양단부에 위치하는 슬릿이 있는 스플리터(6)의 폭 확대부(10)는, 연료 노즐(3)의 중앙측을 향해 확대되어 있지만, 연료 노즐(3)의 벽부측으로는 확대되어 있지 않다. 이와 같이 양측에 위치하는 슬릿이 있는 스플리터(6)의 하류측을 직선 형상으로 함으로써, 연료 노즐(3)의 벽면과 슬릿이 있는 스플리터(6) 사이를 흐르는 연료 가스를 연소용 공기 공급 노즐(4)로부터 유출되는 공기류측으로 편향되지 않도록 하고 있다. 이에 의해, 연료 노즐(3)의 외주측에서 발생하는 외부 착화를 억제할 수 있다.

슬릿이 있는 스플리터(5, 6)의 하류 단부(5a, 6a)는, 도 2에 도시되어 있는 바와 같이, 연료 노즐(3)의 하류 단부(3c) 위치에 맞추어져 있다. 슬릿이 없는 스플리터(7)의 하류 단부(7a)는, 슬릿이 있는 스플리터(5, 6)의 하류 단부(5a, 6a)보다 상류측으로 소정 거리 S만큼 이격된 위치에 설치되어 있다.

여기서, 소정 거리 S는, 연료 노즐(3)의 개구에 있어서의 등가 원 직경을 D로 하면, 0.001D 이상 1.0D 이하, 바람직하게는 0.03D 이상 0.5D 이하, 더욱 바람직하게는 0.05D 이상 0.3D 이하로 된다.

상기한 하한값 및 상한값은, 다음 관점에서 결정된다. 하한값을 하회하면, 슬릿이 있는 스플리터(5, 6)와 슬릿이 없는 스플리터(7)의 거리가 지나치게 가까워져, 이들 스플리터를 어긋나게 하여 유로 단면적을 확보하는 이점이 얻어지지 않는다. 한편, 상한값을 상회하면, 슬릿이 없는 스플리터(7)에 의해 형성된 재순환 영역이 슬릿이 있는 스플리터(5, 6)의 앞에서 소멸되어 버려, 슬릿이 없는 스플리터(7)의 재순환 영역에 슬릿이 있는 스플리터(5, 6)로부터 연료 가스를 안내한다고 하는 이점이 얻어지지 않는다.

또한, 도 2의 화살표 A로 나타낸 바와 같이, 상류측에 위치하는 슬릿이 없는 스플리터(7)를 연료 가스 흐름 방향으로 이동시켜 소정 거리 S를 조정하도록 해도 된다.

도 1에 도시되어 있는 바와 같이, 슬릿이 없는 스플리터(7)는, 하류 단부(7a)의 폭이 슬릿이 없는 스플리터(7)의 긴 축선(세로 방향 축선)의 방향으로 일정하게 되어 있다. 한편, 중앙의 슬릿이 있는 스플리터(5)에는, 하류 단부(5a)의 폭을 부분적으로 감소시키는 복수의 슬릿(SL)이 형성되어 있다. 중앙의 슬릿이 있는 스플리터(5)에는, 양 측부에 슬릿(SL)이 동일한 높이 위치에 형성되어 있다. 이들 슬릿에 의해, 슬릿이 있는 스플리터(5)에는, 광폭부(W1)와 협폭부(W2)가 형성되게 된다.

도 3에는, 슬릿(SL)의 구체적인 형상이 나타나 있다. 슬릿(SL)은, 슬릿이 있는 스플리터(5)의 하류 단부(5a)를 역ㄷ자 형상으로 절결하고 있다. 또한, 슬릿(SL)을 형성하는 상면(SL1) 및 하면(SL2)은, 연료 가스 흐름을 스플리터(5)의 긴 축선 방향(본 실시 형태에서는 상하 방향)으로 편향시키는 면으로 되어 있다. 즉, 상면(SL1)에 의해 연료 가스 흐름은 하측 방향으로 편향되고, 하면(SL2)에 의해 연료 가스 흐름은 상측 방향으로 편향된다.

도 1에 도시되어 있는 바와 같이, 양단부의 슬릿이 있는 스플리터(6)에도 중앙의 슬릿이 있는 스플리터(5)와 마찬가지의 슬릿(SL)이 형성되어 있지만, 연료 노즐(3)의 중앙측의 변에만 슬릿(SL)이 형성되어 있다. 이것은, 연료 노즐(3)의 벽부측에도 슬릿(SL)을 형성하면, 그곳이 착화면으로 되어 외부 착화의 우려가 있기 때문이다.

슬릿(SL)은, 가능한 한 연료 노즐(3)의 중앙측에서 착화 내지 보염이 행해지도록 스플리터(5, 6)의 길이 방향에 있어서의 중앙부에 형성하고, 상하의 양단부에는 슬릿(SL)을 형성하지 않는 것이 바람직하다.

슬릿(SL)을 형성하는 범위 L₁로서는, 스플리터(5, 6)의 길이를 L₀으로 한 경우, L₁/L₀이 0.8 이하, 바람직하게는 0.5 이하로 된다.

도 1에 도시되어 있는 바와 같이, 스플리터(5, 6, 7)의 긴 축선의 상하 단부에는, 이들 스플리터(5, 6, 7)와 연료 노즐(3)의 벽부를 분리하는 정류판(15)이 설치되어 있다. 따라서, 상측의 정류판(15)에 의해, 스플리터(5, 6, 7)측을 흐르는 연료 가스와, 연료 노즐(3)의 상벽부(3b)측을 흐르는 연료 가스가 분리된다. 또한, 하측의 정류판(15)에 의해, 스플리터(5, 6, 7)측을 흐르는 연료 가스와, 연료 노즐(3)의 하벽부(3a)측을 흐르는 연료 가스가 분리된다.

상기 구성의 연소 버너(1)에 의하면, 이하의 작용 효과를 발휘한다.

슬릿(SL)을 형성한 슬릿이 있는 스플리터(5, 6)에 의해 습윤 연부의 길이를 길게 함으로써 보염성이 향상된다. 이에 의해, 연료 노즐(3)의 내부에서 보염하는 내부 보염이 강화된다. 슬릿이 없는 스플리터(7)는, 폭 확대부(10)의 하류에 재순환 영역을 형성함으로써 보염 기능을 갖지만, 폭 확대부(10)의 경사면을 이용하여 인접한 슬릿이 있는 스플리터(5, 6)에 대해 연료를 안내하는 안내 부재로서의 기능도 갖는다. 이에 의해, 슬릿이 있는 스플리터(5, 6)에서의 내부 보염이 더욱 강화된다. 이와 같이, 슬릿이 있는 스플리터(5, 6)와 슬릿이 없는 스플리터(7)의 조합에 의해 내부 보염을 강화함으로써, 환원 연소를 촉진시킴으로써 버너 화염 영역에서 발생하는 NOx를 저감시킬 수 있다.

슬릿(SL)을 형성하는 경사면이 되는 상면(SL1) 및 하면(SL2)에 의해 스플리터(5, 6)의 긴 축선의 방향으로 연료 가스 흐름을 편향시키므로, 연료 가스 흐름을 긴 축선 방향으로도 흐트러뜨릴 수 있어, 더욱 보염 성능을 향상시킬 수 있다. 특히, 슬릿(SL)을 구성하는 각 면에 의해 슬릿(SL)을 3차원적으로 형성할 수 있어, 보염 성능을 향상시킬 수 있다.

스플리터(5, 6, 7)를 연료 가스 흐름 방향에 있어서 다른 위치에 배치함으로써, 스플리터(5, 6, 7)를 연료 가스 흐름 방향의 동일한 위치에 배치하는 경우에 비해 스플리터의 폭 확대부(10)가 차지하는 면적을 감소시킬 수 있다. 이에 의해, 연료 가스의 증속을 억제함으로써, 연료 가스의 흐름 방향의 하류측을 향하는 연료 가스의 유속을, 상류측을 향하는 연료 가스의 연소 속도에 근접시킬 수 있고, 연료 가스가 더욱 하류측으로 흐르기 전에, 빠르게 착화시킬 수 있어, 화염의 보염성을 향상시킬 수 있다.

연료 가스 흐름 상류측에 위치하는 슬릿이 없는 스플리터(7)에서 연료를 하류측의 슬릿이 있는 스플리터(5, 6)의 재순환 영역으로 안내하여, 하류측의 슬릿이 있는 스플리터(5, 6)의 착화 내지 보염을 강화할 수 있다. 이와 같이, 미분탄을 안내하는 기능을 주로 하는 경우에는 슬릿이 없는 스플리터(7)를 사용하는 것이 바람직하다.

*연료 노즐(3)의 벽면측과 스플리터(5, 6, 7)를 분리하는 정류판(15)을 설치함으로써, 스플리터(5, 6, 7)의 상하의 단부에서 착화되는 외부 착화를 억제할 수 있어, 보다 내부에서의 착화 내지 보염을 강화할 수 있다.

또한, 본 실시 형태에서는, 슬릿이 없는 스플리터(7)를 상류측에 배치하고, 슬릿이 있는 스플리터(5, 6)를 하류측에 배치하는 것으로 하였지만, 이 반대, 즉, 슬릿이 없는 스플리터(7)를 하류측에 배치하고, 슬릿이 있는 스플리터(5, 6)를 상류측에 배치하는 것으로 해도 된다. 이 구성은, 조기에 착화를 도모하고자 하는 연료인 경우에 사용되고, 상류측의 슬릿이 있는 스플리터(5, 6)에 의해 조기 착화를 도모하고, 이들 슬릿이 있는 스플리터(5, 6)에 의해 형성된 재순환 영역에 슬릿이 없는 스플리터에 의해 연료 가스를 안내하도록 한다.

또한, 도 4에 도시한 바와 같이, 모든 스플리터를 슬릿이 있는 스플리터(5, 6)로 해도 된다. 이와 같이 배치하면, 슬릿이 있는 스플리터(5, 6)가 인접하고 있고, 슬릿(SL)이 형성되어 있지 않은 광폭부(W1)가 대향하고 있으므로, 한쪽의 스플리터의 광폭면으로 안내된 연료가 다른 쪽의 스플리터의 하류측으로 유도된다. 이와 같이, 인접하여 대향하는 광폭부(W1)끼리 연료를 서로 안내하므로, 양쪽의 스플리터에 있어서도 보염이 강화되게 된다.

[제2 실시 형태]

다음으로, 본 발명의 제2 실시 형태에 대해, 도 5 및 도 6을 사용하여 설명한다.

본 실시 형태는, 제1 실시 형태에 대해, 스플리터(6)의 코너부를 제거한 테이퍼부가 형성되어 있는 점에서 상이하고, 그 이외에 대해서는 마찬가지이다. 따라서, 공통되는 구성에 대해서는 동일한 부호를 붙이고 그 설명을 생략한다.

도 5에 도시되어 있는 바와 같이, 양단부의 슬릿이 있는 스플리터(6)의 연료 노즐(3)의 중앙부측의 상하의 구석부에는, 테이퍼부(코너 제거부)(20)가 형성되어 있다.

테이퍼부(20)는, 코너부가 제거되어 있으면 그 형상은 불문하지만, 도 6에 도시한 바와 같이, 코너부를 형성하는 3면의 각각의 꼭지각 θ1, θ2, θ3이 제거되는 형상이면 된다. 따라서, 테이퍼면과 같은 평면이어도 되고, 곡면으로 구성되어 있어도 된다.

본 실시 형태에서는, 제1 실시 형태와 달리, 정류판(15a, 15b)이 2개 설치되어 있다. 각 정류판(15a, 15b)은, 연료 노즐(3)의 높이 방향의 중앙 위치로부터 대칭으로 된 높이 위치에 설치되어 있고, 수평 방향으로 연장되는 판상체로 되어 있다.

본 실시 형태에 따르면, 코너부를 제거한 테이퍼부(20)를 형성하는 것으로 하였으므로, 연료 노즐(3)의 내주면측으로부터의 복사를 받아 코너부를 기점으로 하는 착화가 발생하여, 연료 노즐(3)의 외주부에서 발생하는 외부 착화를 억제할 수 있다.

또한, 테이퍼부(코너 제거부)(20)는, 다른 스플리터, 즉, 중앙의 슬릿이 있는 스플리터(5)나 슬릿이 없는 스플리터(7)에 형성하는 것으로 해도 된다.

또한, 상술한 실시 형태에서는, 스플리터의 개수를 5개로 하였지만, 본 발명은 이것에 한정되는 것은 아니며, 2 내지 4개여도 되고, 6개 이상이어도 된다. 스플리터의 개수는 연료 노즐의 치수에 따라 최적으로 되도록 설계된다.

또한, 상술한 각 실시 형태에서는, 스플리터(5, 6, 7)가 상하 방향으로 연장되는 세로 스플리터를 일례로 하여 설명하였지만, 스플리터(5, 6, 7)가 수평 방향으로 연장되는 가로 스플리터에 대해서도 본 발명을 적용할 수 있다.

또한, 상술한 실시 형태에서는, 연료로서 미분탄을 주로 설명하였지만, 이것에 한정되지 않고, 석유 코크스, 석유 잔사물, 바이오매스 연료(고형상, 슬러리상)에 대해서도 본 발명을 적용할 수 있다.

1 : 연소 버너
3 : 연료 노즐
4 : 연소용 공기 공급 노즐
5 : 슬릿이 있는 스플리터
6 : 슬릿이 있는 스플리터
7 : 슬릿이 없는 스플리터
10 : 폭 확대부
15 : 정류판
20 : 테이퍼부(코너 제거부)

Claims

연료와 공기를 혼합한 연료 가스를 화로 내에 불어 넣는 연료 노즐과,
당해 연료 노즐 내의 선단측에, 긴 축선이 당해 연료 노즐의 일 벽부측으로부터 대향하는 타 벽부측으로 연장되어 설치되고, 연료 가스 흐름 방향으로 폭이 확대되는 폭 확대부에 의해 연료 가스 흐름을 분할하는 복수의 스플리터
를 구비하고,
상기 스플리터는, 상기 폭 확대부의 연료 가스 흐름 하류 단부의 폭을 부분적으로 감소시키는 슬릿이 형성된 슬릿이 있는 스플리터와, 당해 슬릿이 있는 스플리터의 이웃에 배치되고, 상기 폭 확대부의 연료 가스 흐름의 하류 단부의 폭이 상기 긴 축선의 방향으로 일정하게 된 슬릿이 없는 스플리터를 갖고 있는, 연소 버너.
화로와, 당해 화로의 하류측에 설치된 연도와, 당해 연도에 설치된 열교환기를 갖는, 보일러에 설치되는 연소 버너에 있어서,
연료와 공기를 혼합한 연료 가스를 화로 내에 불어 넣는 연료 노즐과,
당해 연료 노즐 내의 선단측에, 긴 축선이 당해 연료 노즐의 일 벽부측으로부터 대향하는 타 벽부측으로 연장되어 설치되고, 연료 가스 흐름 방향으로 폭이 확대되는 폭 확대부에 의해 연료 가스 흐름을 분할하는 복수의 스플리터
를 구비하고,
상기 스플리터는, 상기 폭 확대부의 연료 가스 흐름 하류 단부의 폭을 부분적으로 감소시키는 슬릿이 형성된 복수의 슬릿이 있는 스플리터를 갖고,
인접하는 각 상기 슬릿이 있는 스플리터는, 각각의 상기 폭 확대부의 상기 슬릿이 형성되어 있지 않은 광폭면이 대향하고 있고,
상기 스플리터는, 내부로부터 공기를 분사하는 기능을 구비하고 있지 않는, 연소 버너.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 슬릿이 있는 스플리터의 상기 슬릿을 형성하는 면이, 연료 가스 흐름을 상기 긴 축선의 방향으로 편향시키는 경사면으로 되어 있는, 연소 버너.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 스플리터는, 연료 가스 흐름 방향에 있어서 서로 다른 위치에 배치되어 있는, 연소 버너.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 스플리터의 상기 긴 축선 방향에 있어서의 단부에는, 상기 연료 노즐의 벽면측과 상기 스플리터를 분리하는 정류판이 설치되어 있는, 연소 버너.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 스플리터의 폭 확대부의 하류 단부에 있어서의 구석부에는, 코너부가 제거된 코너 제거부가 형성되어 있는, 연소 버너.
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