TWI685632B - Burner, boiler and burning method - Google Patents
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Abstract
燃燒裝置31的喉口33的軸線100上設置有一次燃料噴嘴37。火焰穩定器41配置於喉口33的內周側、一次燃料噴嘴37的周圍。複數個二次燃料噴嘴52相互間隔設置於供給喉口33的外周側、以一次燃料噴嘴37為中心的環狀領域上。環狀領域上設置有二次空氣噴嘴62。複數個二次空氣噴嘴62與複數個二次燃料噴嘴52為交互配置。 A primary fuel nozzle 37 is provided on the axis 100 of the throat 33 of the combustion device 31. The flame stabilizer 41 is arranged on the inner peripheral side of the throat 33 and around the primary fuel nozzle 37. A plurality of secondary fuel nozzles 52 are spaced apart from each other on the outer circumferential side of the supply throat 33 on an annular area centered on the primary fuel nozzle 37. A secondary air nozzle 62 is provided on the annular area. The plurality of secondary air nozzles 62 and the plurality of secondary fuel nozzles 52 are arranged alternately.
Description
本發明與減少燃燒後的排放氣體(以下稱燃燒氣體)中的氮氧化物(以下稱NOx)的量的燃燒裝置有關。 The present invention is an amount of reduction of nitrogen oxides with the exhaust gas after combustion (hereinafter referred to as the combustion gases) of (hereinafter referred to as NO x) about the combustion apparatus.
從以往開始,被要求降低用於鍋爐等的燃燒裝置的燃燒氣體中的NOx排出量,現已經將燃燒氣體中NOx降低到以氧濃度0%換算為60ppm的程度。然而,例如於大氣汙染深刻之城市的區域性冷暖氣設備中所要求的NOx排出量為以氧濃度0%換算為40ppm以下(參考專利文獻1)。 From the previous start, is required to reduce the combustion apparatus for the combustion gas boiler or the like in an amount of NO x in exhaust, now it has the NO x in the combustion gas oxygen concentration is reduced to 0% in terms of the degree of 60ppm. However, for example, in a regional heating and cooling equipment of deep urban air pollution in the desired discharge amount of NO x in an oxygen concentration of 0% in terms of 40ppm or less (refer to Patent Document 1).
非專利文獻1當中,係以二段式地供給燃料,將一次燃料以高空氣比使其急速混和燃燒,然後藉由含有低濃度的殘存氧氣的燃燒氣體,使由周圍噴射的二次氣體緩慢燃燒,並以二次氣體的高速噴射流進行燃燒氣體的再循環來減少NOx。
In
先行技術文獻 Advanced technical literature
專利文獻 Patent Literature
〔專利文獻1〕日本專利特開平9-60811號 [Patent Document 1] Japanese Patent Laid-Open No. 9-60811
非專利文獻 Non-patent literature
2012年7月1日發行(發行所 日本一般財團法人節能中心)「新版 空氣燃燒的理論與實際」第206-207頁 Issued on July 1, 2012 (Issued by the Japan Energy Conservation Center) "New Theory and Practice of Air Combustion" pages 206-207
非專利文獻1當中,燃料二段式燃燒的缺點是,儘管比起空氣二段式燃燒的減少NOx效果還要高,但是也被指出了容易產生未燃部分,且因容易發生震動燃燒,使得與燃燒室的搭配度變得很重要。
In
此外,由非專利文獻1的燃燒器構造(圖8.23)以及NOx排放特性(圖8.24)可推定具有以下的問題點等,即,
Further, by the burner configuration (FIG. 8.23) Non-Patent
‧非專利文獻1的NOx排放值,於O2=3%(空気比1.17)的燃燒條件中,為40ppm(O2=5%),也就是以氧濃度0%換算NOx排放值為52.5ppm,NOx排放量仍高。
‧The NO x emission value of
‧非專利文獻1當中,由於使用燃燒所必需的全部量的空氣來進行一次燃料的高空氣比‧急速混和燃燒,使得主燃料的流量變得比副燃料的流量還要多,要提高燃料的降載比(TDR:Turn Down Ratio)非常困難。
‧In
‧非專利文獻1中將燃燒所必須的全部量的空氣全部都供給至預燃燒口(一次燃料區域),因此空氣供給壓力損失較大。
‧Non-patent
為瞭解決上述技術的問題點,本發明的目的為提供可有效達成低NOx化的燃燒裝置。 In order to solve the above technical problems, the object of the present invention to provide apparatus which can effectively achieve a low NO x combustion of.
為達成上述目的,本發明的燃燒裝置具備:配置於燃燒用空氣供給喉口的軸線上的一次燃料噴嘴;配置於前述燃燒用空氣供給喉口的內周側、前述一次燃料的周圍的火焰穩定器;相互隔著間隔沿圓周方向配置於前述 燃燒用空氣供給喉口的外周側、以前述軸線為中心的環狀領域上的複數個二次燃料噴嘴;於前述燃燒用空氣供給喉口的外周側、前述環狀領域上相互間隔設置的複數個二次空氣噴嘴,其中,前述複數個二次燃料空氣噴嘴與前述複數個二次燃料噴嘴為交互配置。 In order to achieve the above object, the combustion device of the present invention includes: a primary fuel nozzle arranged on the axis of the combustion air supply throat; and a flame stabilized on the inner circumference side of the combustion air supply throat and around the primary fuel Device; spaced apart from each other in the circumferential direction A plurality of secondary fuel nozzles on the outer circumferential side of the combustion air supply throat and the annular area centered on the axis; a plurality of spaced apart from each other on the outer circumferential side of the combustion air supply throat and the annular area Secondary air nozzles, wherein the plurality of secondary fuel air nozzles and the plurality of secondary fuel nozzles are arranged alternately.
於上述構成當中,於以軸線為中心的環狀區域上相互間隔交互配置二次空氣噴嘴與複數個二次燃料噴嘴,因此藉由二次燃料噴嘴、二次空氣噴嘴兩者的高速噴流效果,進行燃燒氣體的再循環而成為低NOx狀態。而且,由於二次空氣噴嘴與複數個二次燃料噴嘴相互離間配置,使得二次空氣與二次燃料氣體的混合變慢,將它們長時間維持為分割狀態,可得到有效的緩慢燃燒狀態。因此,藉由此緩慢燃燒能夠抑制NOx的產生。 In the above configuration, the secondary air nozzle and the plurality of secondary fuel nozzles are alternately arranged on the annular area centered on the axis, so the high-speed jet effect of the secondary fuel nozzle and the secondary air nozzle, recirculating combustion gases and a low NO x state. Moreover, since the secondary air nozzles and the plurality of secondary fuel nozzles are spaced apart from each other, the mixing of the secondary air and the secondary fuel gas becomes slow, and maintaining them in the divided state for a long time can obtain an effective slow combustion state. Thus, generation of NO x combustion can be suppressed by this slow.
〔發明效果〕根據本發明的一些面向,藉由緩慢燃燒能夠達到充分的低NOx化的效果。本發明的其他面向以及優點將於所附的呈現本發明的技術思想範例的圖示以及下述記載內容予以揭露。 Effect of the Invention According to the present invention for a number of slow-burning can be achieved by a sufficient effect of low NO x. Other aspects and advantages of the present invention will be disclosed in the accompanying drawings showing examples of technical ideas of the present invention and the following description.
201‧‧‧一次火焰 201‧‧‧One flame
202‧‧‧二次火焰 202‧‧‧Second flame
203‧‧‧再循環流 203‧‧‧recirculation flow
204‧‧‧再循環流 204‧‧‧ Recirculation flow
21‧‧‧鍋爐 21‧‧‧Boiler
22‧‧‧燃燒室 22‧‧‧combustion chamber
31‧‧‧燃燒裝置 31‧‧‧Combustion device
32‧‧‧風箱 32‧‧‧Blowbox
321‧‧‧前壁 321‧‧‧Front wall
33‧‧‧燃燒用空氣供給喉口(喉口) 33‧‧‧Combustion air supply throat (throat)
34‧‧‧第一送風室 34‧‧‧ First Air Supply Room
35‧‧‧前端開口 35‧‧‧ Front opening
36‧‧‧中央燃料供給管 36‧‧‧Central fuel supply pipe
37‧‧‧一次燃料噴嘴 37‧‧‧primary fuel nozzle
38‧‧‧噴嘴孔 38‧‧‧ nozzle hole
41‧‧‧火焰穩定器 41‧‧‧ Flame stabilizer
42‧‧‧通氣口 42‧‧‧vent
43‧‧‧凸部 43‧‧‧Convex
44‧‧‧通氣空隙 44‧‧‧Ventilation gap
45‧‧‧小孔 45‧‧‧Eye
51‧‧‧外側燃料供給管 51‧‧‧Outside fuel supply pipe
52‧‧‧二次燃料噴嘴 52‧‧‧Secondary fuel nozzle
53‧‧‧噴嘴孔 53‧‧‧ nozzle hole
61‧‧‧連通口 61‧‧‧Connecting port
62‧‧‧二次空氣噴嘴 62‧‧‧Secondary air nozzle
621‧‧‧前端開口 621‧‧‧ Front opening
622‧‧‧側壁 622‧‧‧Side wall
623‧‧‧底壁 623‧‧‧Bottom wall
63‧‧‧第二送風室 63‧‧‧Second air supply room
100‧‧‧軸線 100‧‧‧Axis
A-A~G-G‧‧‧斷面截線 A-A~G-G‧‧‧Cross section
θ11‧‧‧角度 θ11‧‧‧Angle
θ12‧‧‧角度 θ12‧‧‧Angle
d‧‧‧特定長度 d‧‧‧Specified length
圖1為第一實施型態的燃燒裝置的斷面圖。 Fig. 1 is a cross-sectional view of a combustion device of a first embodiment.
圖2為圖1的燃燒裝置的側面圖。 Fig. 2 is a side view of the combustion device of Fig. 1.
圖3(a)為一次燃料噴嘴的斷面圖,圖3(b)為其左側面圖。 Fig. 3(a) is a cross-sectional view of the primary fuel nozzle, and Fig. 3(b) is a left side view thereof.
圖4(a)為二次燃料噴嘴的斷面圖,圖4(b)為其左側面圖。 FIG. 4(a) is a cross-sectional view of the secondary fuel nozzle, and FIG. 4(b) is a left side view thereof.
圖5為二次空氣噴嘴的平面圖。 Fig. 5 is a plan view of a secondary air nozzle.
圖6為顯示動作狀態的斷面圖。 Fig. 6 is a cross-sectional view showing the operation state.
圖7為顯示動作狀態的斷面圖。 7 is a cross-sectional view showing the operation state.
圖8為第二實施型態的燃燒裝置的斷面圖。 8 is a cross-sectional view of a combustion device of a second embodiment type.
圖9為燃燒裝置的左側面圖。 9 is a left side view of the combustion device.
圖10為第三實施型態的燃燒裝置的側面圖。 10 is a side view of a combustion device of a third embodiment type.
圖11為第一實施型態的燃燒裝置的立體圖。 Fig. 11 is a perspective view of a combustion device of a first embodiment.
圖12為圖11的燃燒裝置的左側面圖。 Fig. 12 is a left side view of the combustion device of Fig. 11.
圖13為圖1及圖8的燃燒裝置的右側面圖。 Fig. 13 is a right side view of the combustion device of Figs. 1 and 8.
圖14為圖12中A-A線的斷面圖。 Fig. 14 is a cross-sectional view taken along line A-A in Fig. 12.
圖15為圖8的燃燒裝置的立體圖。 15 is a perspective view of the combustion device of FIG. 8.
圖16為圖15的燃燒裝置的左側面圖。 16 is a left side view of the combustion device of FIG. 15.
圖17為圖16的B-B線的斷面圖。 Fig. 17 is a cross-sectional view taken along line B-B of Fig. 16.
圖18為顯示比較既有技術的NOx排放值與第一實施型態的NOx排放值的圖表。 FIG 18 is a graph showing the comparison of NO x emission values both technical and NO x in the first embodiment and the emission values of patterns.
圖19為第四實施型態的燃燒裝置的斷面圖。 Fig. 19 is a cross-sectional view of a combustion device of a fourth embodiment.
圖20為圖19的燃燒裝置的側面圖。 Fig. 20 is a side view of the combustion device of Fig. 19.
圖21為顯示圖19的燃燒裝置的動作狀態的斷面圖。 21 is a cross-sectional view showing the operating state of the combustion device of FIG. 19.
圖22為顯示圖19的燃燒裝置的動作狀態的斷面圖。 22 is a cross-sectional view showing the operating state of the combustion device of FIG. 19.
圖23為第五實施型態的燃燒裝置的斷面圖。 23 is a cross-sectional view of a combustion device of a fifth embodiment type.
圖24為第六實施型態的燃燒裝置的斷面圖。 24 is a cross-sectional view of a combustion device of a sixth embodiment type.
圖25(a)、(b)為顯示第七實施型態的燃燒裝置的斷面圖以及左側面圖。 25(a) and (b) are a cross-sectional view and a left side view showing a combustion device of a seventh embodiment.
圖26(a)、(b)為顯示第八實施型態的部分斷面圖以及左側面圖。 26(a) and (b) are a partial cross-sectional view and a left side view showing an eighth embodiment mode.
圖27(a)、(b)為顯示第九實施型態的部分斷面圖以及左側面圖。 27(a) and (b) are a partial cross-sectional view and a left side view showing a ninth embodiment mode.
圖28為顯示變更例的部分斷面圖。 Fig. 28 is a partial cross-sectional view showing a modified example.
圖29(a)、(b)為顯示其他變更例的部分斷面圖以及左側面圖。 29(a) and (b) are a partial cross-sectional view and a left side view showing other modified examples.
圖30(a)、(b)為進一步顯示其他變更例的部分斷面圖以及左側面圖。 30(a) and (b) are a partial cross-sectional view and a left side view further showing other modified examples.
圖31為圖19的燃燒裝置的立體圖。 Fig. 31 is a perspective view of the combustion device of Fig. 19.
圖32為圖31的燃燒裝置的左側面圖。 FIG. 32 is a left side view of the combustion device of FIG. 31. FIG.
圖33為圖31的燃燒裝置的右側面圖。 33 is a right side view of the combustion device of FIG. 31.
圖34為圖32的C-C線的斷面圖。 Fig. 34 is a cross-sectional view taken along line C-C of Fig. 32.
圖35為圖24的燃燒裝置的立體圖。 Fig. 35 is a perspective view of the combustion device of Fig. 24.
圖36為圖35的燃燒裝置的左側面圖。 36 is a left side view of the combustion device of FIG. 35.
圖37為圖36的D-D線的斷面圖。 Fig. 37 is a cross-sectional view taken along the line D-D in Fig. 36.
圖38為圖25的燃燒裝置的立體圖。 FIG. 38 is a perspective view of the combustion device of FIG. 25. FIG.
圖39為圖38的燃燒裝置的左側面圖。 39 is a left side view of the combustion device of FIG. 38.
圖40為圖39的E-E線的斷面圖。 FIG. 40 is a cross-sectional view taken along the line E-E of FIG. 39. FIG.
圖41為圖26的燃燒裝置的立體圖。 Fig. 41 is a perspective view of the combustion device of Fig. 26.
圖42為圖41的燃燒裝置的左側面圖。 42 is a left side view of the combustion device of FIG. 41.
圖43為圖42的F-F線斷面圖。 Fig. 43 is a sectional view taken along line F-F of Fig. 42;
圖44為圖27的燃燒裝置的立體圖。 FIG. 44 is a perspective view of the combustion device of FIG. 27. FIG.
圖45為圖44的燃燒裝置的左側面圖。 FIG. 45 is a left side view of the combustion device of FIG. 44. FIG.
圖46為圖45的G-G線的斷面圖。 46 is a cross-sectional view taken along line G-G in FIG. 45.
圖47為圖30之變更例的燃燒裝置的立體圖。 Fig. 47 is a perspective view of a combustion device of a modified example of Fig. 30.
圖48為圖47的燃燒裝置的左側面圖。 FIG. 48 is a left side view of the combustion device of FIG. 47. FIG.
圖49為圖48的H-H線的斷面圖。 FIG. 49 is a cross-sectional view taken along line H-H in FIG. 48. FIG.
〔第一實施型態〕 [First Embodiment]
說明第一實施型態。如圖1所示,橫向的燃燒室22形成於鍋爐21上,燃燒室22上安裝有第一實施型態的燃燒裝置31。
The first embodiment will be described. As shown in FIG. 1, a
如圖1及圖11-14所示般,於燃燒裝置31的風箱32內中心部的水準軸線100上配置有管狀的燃燒用空氣供給喉口33(以下簡稱喉口33)。此喉口33連接至風箱32內的後方的第一送風室34,而由此第一送風室34傳送一次空氣至喉口33內,該一次空氣由喉口33的前端開口35於燃燒室22內朝前方噴出。此外,第一實施型態當中,以圖1左側為前部。
As shown in FIGS. 1 and 11-14, a tubular combustion air supply throat 33 (hereinafter referred to as throat 33) is arranged on the
如圖1及圖2所示,前端具有開口的中央燃料供給管36以貫穿方式配置於喉口33內其軸線100上。此中央燃料供給管36的前端安裝有一次燃料噴嘴37,而複數個(於第一實施型態中為6個)噴嘴孔38等間距地安裝於該前端外周部。如圖3(a)、圖3(b)所示,噴嘴孔38配置於由軸線100方向來看以軸線100為中心的半徑線上,且由與軸線100直交的方向來看,噴嘴孔38以對軸線100之中心角θ1為約30度至80度(第一實施型態為60度)的方向開口。其次,透過中央燃料供給管36供給由瓦斯而成的燃料氣體至一次燃料噴嘴37內,
該燃料氣體以放射方向地由噴嘴孔38往燃燒室22內噴射,也就是朝燃燒室22內的外周側的斜前方噴射。
As shown in FIGS. 1 and 2, the central
此外,喉口33內的一次燃料噴嘴37的後方側,設置有點火用的點火燃燒器(未示出)。
In addition, an ignition burner (not shown) for ignition is provided on the rear side of the
如圖1及圖3(a)、(b)所示,於噴嘴孔38旁鄰的後方、一次燃料噴嘴37的外周面上,安裝著位於該外周面與喉口33的內周面之間的火焰穩定器41。如圖2所示,火焰穩定器41的外周部的6處等間距地形成(實施型態中為6處)朝向半徑方向外側的凸部43。此些凸部43間所劃分出的凹部形成通氣口42,且凸部43的前端與喉口33的內周面之間為狹窄的通氣空隙44。凸部43位於對應噴嘴孔38之間的部分。其次,喉口33內的一次空氣通過通氣口42以及通氣空隙44沿著軸線100朝燃燒室22內噴出。藉由火焰穩定器41與喉口33所劃分出的通氣口42以及通氣空隙44,發揮用於將一次空氣噴出至燃燒室22內的一次空氣噴嘴的功用。火焰穩定器41的前表面相比於喉口33的前端面靠後特定長度。
As shown in FIGS. 1 and 3 (a) and (b), a rear side adjacent to the
如圖1、圖2以及圖4(a)、圖4(b)所示,於喉口33的周圍,有複數個(第一實施型態中為6個)的外側燃料供給管51等間隔地貫穿於風箱32的前壁321。位於以軸線100為中心的環狀領域的二次燃料噴嘴52,固定於外側燃料供給管51的前端。二次燃料噴嘴52的前端部上形成有單一的噴嘴孔53。噴嘴孔53位於以軸線100為中心且通過火焰穩定器41的通氣口42的半徑線上。如圖6所示,由與軸線直交方向來看,噴嘴孔53對著軸線100以中心角θ2為約5度至30度(第一實施型態為15度)的角度朝內開口。一次燃料噴嘴37的前端部配置於與喉口33的前端開口同樣的位置。其次,透過外側燃料供給管51供給由
瓦斯而成的燃料氣體至二次燃料噴嘴52內,該燃料氣體由噴嘴孔53朝著燃燒室22的中心部往斜前方噴射。
As shown in FIGS. 1, 2, 4 (a ), and 4 (b ), there are a plurality (six in the first embodiment) of outer
如圖1、圖2以及圖5所示,於外側燃料供給管51之間,等間距地形成連通口61於風箱32的前壁321的複數處(第一實施型態中為6處),於各連通口61的部分,二次空氣噴嘴62互相隔著等間距地安裝於前壁321上。二次空氣噴嘴62透過連通口61連接至風箱32的第二送風室63。然後,來自第二送風室63的空氣,從二次空氣噴嘴62的前端開口621,作為二次空氣沿著軸線100之方向噴出至燃燒室22內。二次空氣噴嘴62的前端開口621形成為矩形長條狀。其次,前端開口621位於以通過凸部43之軸線100為中心的半徑線上,其長邊沿著半徑線延長。二次空氣噴嘴62的前端開口621對著喉口33的前端開口向前方突出特定長度。如圖5所示,二次空氣噴嘴62的側壁622係以朝前端開口621收斂的方式傾斜。此外,二次空氣噴嘴62的前端開口621藉著使底壁623傾斜而接近喉口33。
As shown in FIGS. 1, 2 and 5, a plurality of
其次,二次空氣噴嘴62及其前端開口621,與二次燃料噴嘴52皆配置於以軸線100為中心的同心的環狀領域,且與二次燃料噴嘴52為等間隔交互地配置。
Next, the
第一實施型態中,二次空氣噴嘴62的前端開口621,延長於以軸線100為中心的半徑線方向,其半徑線方向的長度相較半徑線直交線方向的長度還長即可。因此,前端開口621的形狀並不限定於矩形長條形,亦可以長圓形、橢圓形、半徑線方向的兩端部膨脹的砝碼形狀等各種形狀來實施。
In the first embodiment, the front end opening 621 of the
其次說明如上述所構成的燃燒裝置31的作用。
Next, the operation of the
如圖6或是圖7所示,燃燒裝置31的燃燒動作時,由一次燃料噴嘴37的軸線100的周圍的噴嘴孔38往斜外周方向朝燃燒室22噴出一次燃料氣體,形成一次火焰201,此時,於一次燃料噴嘴37的周圍,由火焰穩定器41的通氣口42以及通氣空隙44沿著軸線100延長方向朝燃燒室22內噴出一次空氣。此時,由於火焰穩定器41位於喉口33內,使得火焰穩定器41的凸部43的前方側形成有小型的再循環流204,因此一次火焰201可在高空氣比下穩定燃燒,並且一次火焰201變成分割狀態,表面積增大,使得一次火焰201的溫度降低。
As shown in FIG. 6 or FIG. 7, during the combustion operation of the
另一方面,由二次燃料噴嘴52的噴嘴孔53往朝著軸線100的傾斜方向噴出二次燃料氣體,而此二次燃料氣體往一次火焰201的前端附近供給。因此,一次火焰201作為點火火焰,而二次火焰202形成於接在一次火焰201的前端部。藉著二次燃料氣體的噴出,燃料氣體從二次燃料噴嘴52的上游側流入並再循環,二次燃料氣體混和至再循環流203,二次火焰202成為緩慢燃燒狀態,降低NOx的產生。也就是說,由於來自噴嘴孔53的二次燃料於遠離噴嘴孔53的部位燃燒,因此燃燒變得緩慢。
On the other hand, the secondary fuel gas is ejected from the
其次,此時,由位於二次燃料噴嘴52之間的二次空氣噴嘴62的前端開口621朝燃燒室22噴出二次空氣。因此藉由二次空氣降低二次火焰202的溫度。伴隨而來的是由二次空氣噴嘴62的前端開口,形成再循環流203盤旋於二次火焰202、其外側以及二次火焰空氣噴嘴62的基端部附近,受到再循環流203影響,二次空氣、二次燃料氣體以及兩氣體的噴流引發之燃燒氣體進行循環,上述諸物的混和實現緩慢燃燒,二次火焰得以穩定燃燒。
Next, at this time, the secondary air is injected into the
二次燃料噴嘴52以及二次空氣噴嘴62於喉口33的周圍交互均等間隔地配置,如圖2所示,再循環流203通過二次燃料噴嘴52與二次空氣噴嘴62
之間的空間。因此,燃燒氣體與二次空氣成為分割狀態,其混和變慢。而且,通過二次燃料噴嘴52與二次空氣噴嘴62之間空間的再循環流而達成緩慢燃燒。
The
此外,由於二次空氣噴嘴62由二次燃料噴嘴52的前端往前方突出,使得二次空氣於再循環流的前方位置,也就是以二次火焰202為上游的再循環流的下游側進行匯流,因此對二次火焰202的氧氣供給變慢,可有效地抑制NOX。
In addition, since the
如上述般,由於第一實施形態中二次燃料噴嘴52配置為往燃燒室22內突出,使得燃燒氣體由二次燃料噴嘴52的上游側流入並且再循環進行混和,成為緩慢燃燒狀態,降低NOX的產生。
As described above, since the
此外,於二次燃料噴嘴52間相互間隔地配置二次空氣噴嘴62,使得來自二次燃料噴嘴52的二次燃料以及來自二次空氣噴嘴62的二次空氣兩者所造成的高速噴流效果,促進燃燒室22內的燃燒氣體的再循環,而可得到低NOX。進一步地,第一火焰201只要是考量到二次火焰202的關係而能穩定燃燒程度的強度即可。因此,可以減少一次燃料氣體與一次空氣的量,在確保高降載比(TDR)的同時也能夠達到低NOX。
In addition, the
此外,以往的燃料二段式燃燒方式當中,係將必要的燃燒空氣的全部量供給至一次領域,然而由於由二次空氣噴嘴62將二次空氣進行分割以及供給,實現了二段式燃燒,因此能夠在降低空氣供給壓力損失的同時,實現減少一次氣體燃料。
In addition, in the conventional fuel two-stage combustion method, the entire amount of necessary combustion air is supplied to the primary field. However, since the secondary air is divided and supplied by the
圖18顯示非專利文獻1所記載的既往構成的NOX資料,以及第一實施型態的NOX資料的比較。於O2=3%(空気比1.17)的燃燒條件中,第一實施形態的NOX排放值為30ppm(O2=0%換算值),相對於既往能夠達到22ppm
的降低效果。此外,在對應某些城市區的地區性冷暖氣設備的NOX排放量的規定值(換算氧氣濃度0%為40ppm以下)也能夠充分地對應。
Figure 18 shows a comparison of NO X configuration information previously described in
於第一實施形態當中具有以下的效果。 The first embodiment has the following effects.
(1)由於二次燃料噴嘴52由喉口33的前端往燃燒室22內突出,使得燃燒氣體作為再循環流,於喉口33以及二次燃料噴嘴52的上游側,由外周側往中心側流入。因此,來自二次燃料噴嘴52的燃料氣體漸漸地混和入再循環流,進而緩慢燃燒,因而降低NOX。此外,藉著來自二次燃料噴嘴52的高速噴流而產生的再循環得以圓滑地進行。
(1) Since the
(2)來自一次燃料噴嘴37的燃料氣體,只要能夠形成足以穩定燃燒二次火焰的小型的一次火焰的量即可。由於將燃燒所需的全部空氣量的一部分做為一次空氣供給至喉口33,與既有技術相比之下,相對於二次燃料氣體量,一次燃料氣體量可得以降低。例如(一次燃燒氣體量)/(二次燃燒氣體量)的比為約1/2~1/10,而藉著僅控制二次燃料氣體的量而不變更一次燃料氣體的量,可得到高TDR。因此,可以大範圍地控制燃燒裝置的燃燒量。此外,由於不需要個別地控制一次燃料氣體量與二次燃料氣體量,因此氣體調節閥只要二次燃料氣體用即可,可達到降低成本功效。
(2) The fuel gas from the
(3)朝著往軸線100上所形成的高空氣比的一次燃料氣體區域噴出二次燃料氣體,使得能夠穩定化二次火焰,並且也能防止未燃部分以及一氧化碳的排出。
(3) The secondary fuel gas is ejected toward the high-air ratio primary fuel gas region formed on the
(4)二次燃料噴嘴52的噴嘴孔53係為朝著軸線100方向的下游側往半徑方向內側方向傾斜配設的單孔。因此,藉著朝著高空氣比的一次燃料氣體區域噴出二次燃料氣體,而防止未燃部分以及一氧化碳的排出。
(4) The
(5)複數個二次空氣噴嘴62相互隔著間隔設置於喉口33的外周側、以軸線100為中心的環狀區域上,因此能夠由周圍將二次燃料氣體有效地混和至軸線100上所形成的含低濃度殘存氧氣的燃燒氣體,使其緩慢燃燒,並且有效地燃燒未燃部分。因此,即使減少一次燃料氣體量,也能夠發揮使一次火焰201穩定的輔助效果。
(5) The plurality of
(6)複數個二次空氣噴嘴62與複數個二次燃料噴嘴52於環狀區域上交互地配置,使得二次燃料噴嘴、二次空氣噴嘴兩者所造成的高速噴流效果令燃燒氣體進行再循環,成為低NOX狀態。此外,二次空氣噴嘴62與複數個二次燃料噴嘴52為相互離間,使得二次空氣與二次燃料氣體的混和變慢,並且可使其維持長時間分割狀態,得到有效的緩慢燃燒狀態。
(6) The plurality of
(7)二次空氣噴嘴62的開口為延長於以軸線100為中心之半徑方向的條狀單孔,藉此二次燃料噴嘴與二次空氣噴嘴之間的間隔得以確保。因此能夠較確實地形成前述分割狀態,得到更有效的緩慢燃燒狀態。
(7) The opening of the
(8)由於二次空氣噴嘴62往燃燒室22內突出,使再循環流203由二次空氣噴嘴62的後方流入,而於其流向的下游側流入二次空氣進行混和,使得二次空氣混和於再循環流203的進行變慢。藉此,可得到更緩慢的燃燒。
(8) Since the
(9)由於二次空氣噴嘴62的開口呈現條狀,並且接近喉口33,因此可以避免對一次火焰201的氧氣量不足之情況,並抑制一氧化碳的發生。
(9) Since the opening of the
〔第二實施型態〕 [Second Embodiment]
其次,以本發明的第二實施型態之與第一實施型態不同的部分為中心進行說明。 Next, a description will be given focusing on the second embodiment of the present invention that is different from the first embodiment.
如圖8、9、15~25般所示,於第二實施型態中,二次空氣噴嘴62的開口621形成為圓形。其次,開口621朝著燃燒室22的前方對著軸線100以中心角θ2為約10度~50度(於第二實施形態中為30度)的角度往內側傾斜。
As shown in FIGS. 8, 9, and 15 to 25, in the second embodiment, the
因此,第二實施型態中具有以下的效果。 Therefore, the second embodiment has the following effects.
(10)二次空氣噴嘴62的開口621為往半徑方向內側傾斜配置的單孔,藉此,來自二次空氣噴嘴62的二次空氣的噴流為往內,使得二次空氣能夠良好地混和於軸線100上所形成之二次火焰202而造成的燃燒氣體中,而能夠維持二次火焰202穩定性的同時,也實現於二次火焰區域中更高的高空氣比化。因此,能夠有效地抑制NOX的產生。
(10) The
〔第三實施型態〕 [Third Embodiment]
接著,參照圖10,以本發明的第三實施型態之與第一實施型態不同的部分為中心進行說明。 Next, referring to FIG. 10, the third embodiment of the present invention will be described focusing on the differences from the first embodiment.
第三實施型態中,包含二次空氣噴嘴62的開口621的整個喉口33側部分以及其相對側的部分形成為曲面狀。因此,使得再循環流203能夠圓滑地於二次空氣噴嘴62之間以箭頭方向流動。
In the third embodiment, the entire portion of the side of the
因此,第三實施型態具有以下的效果。 Therefore, the third embodiment has the following effects.
(11)由於再循環流於二次空氣噴嘴62之間以箭頭方向流動,使得良好的再循環203能夠形成,有效地進行低NOX化。
(11) Since the recycle stream to the flow direction of the arrows between the
〔第四實施型態〕 [Fourth Embodiment]
以第四實施型態之與第一實施型態不同的部分為中心進行說明。 The description will focus on the parts of the fourth embodiment that are different from the first embodiment.
如圖19所示,位於燃燒裝置31的風箱32的內側之中心部的水準軸線100上配置有管狀的燃燒用空氣供給喉口(以下單稱喉口)33。喉口33連接至風箱32內的後方的第一送風室34,一次空氣由第一送風室34被運送至喉口33內,該一次空氣由喉口33的前端開口35往燃燒室22內的前方噴出。此外,第四實施型態中以19的左側為前部。
As shown in FIG. 19, a tube-shaped combustion air supply throat (hereinafter simply referred to as a throat) 33 is arranged on the
喉口33內,前端開口的中央燃料供給管36貫穿地配置於軸線100上。中央燃料供給管36的前端上,安裝有如圖3(a)、(b)所示第一實施型態者同樣的一次燃料噴嘴37,其前端外周部等間隔地配置複數個(第四實施例中為6個)噴嘴孔38。因此,喉口33與一次燃料噴嘴37配置於同軸上。
Inside the
此外,喉口33內的一次燃料噴嘴37的後方側設置有點火用的點火燃燒器(未示出)。
In addition, an ignition burner (not shown) for ignition is provided on the rear side of the
噴嘴孔38的旁鄰的後方,於一次燃料噴嘴37的周圍上,安裝有位於一次燃料噴嘴37的外周面與喉口33的內周面之間的火焰穩定器41。如圖20所示,複數個(第四實施型態中為6處)的朝向半徑方向外側的凸部43等間隔地形成於火焰穩定器41的外周部的6處。此些凸部43間所規劃的凹部成為通氣口42,且凸部43的前端與喉口33的內周面之間為狹窄的通氣空隙44。凸部43位於對應噴嘴孔38之間的部分。其次,喉口33內的一次空氣通過通氣口42以及通氣空隙44沿著軸線100噴出至燃燒室22內。藉由火焰穩定器41與喉口33所規劃的通氣口42以及通氣空隙44,發揮用以噴出一次空氣至燃燒室22內的一次空氣噴嘴的作用。
A
風箱32的前端面突出於燃燒室22內。火焰穩定器41的前表面相比於風箱32的前板321的前端面靠後特定長度d。
The front end surface of the
如圖19以及圖20所示,於喉口33的外周側上,複數個(第四實施行態中為6個)外側燃料供給管51相互隔著等間隔地貫穿於風箱32的前板321。外側燃料供給管51的前端,固定有位於以軸線100為中心的環狀領域的二次燃料噴嘴52。二次燃料噴嘴52與圖4(a)(b)所示第一實施型態相同。如圖21所示,由與軸線100直交方向來看,二次燃料噴嘴52的噴嘴孔53對著軸線100以中心角θ2以約5~30度(第四實施型態中為15度)的角度往內開口。一次燃料噴嘴37的前端部配置於與喉口33的前端開口同樣的位置。其次,透過外側燃料供給管51往二次燃料噴嘴52內供給由瓦斯而成的燃料氣體,該燃料氣體由噴嘴孔53往斜前方朝燃燒室22的中心部噴射。
As shown in FIGS. 19 and 20, on the outer peripheral side of the
如圖19以及圖20所示,於火焰穩定器41的外周側的外側燃料供給管51之間,連通口61等間隔地形成於風箱32的前板321的複數處(第四實施型態中為6處),於各連通口61的一部分上,二次空氣噴嘴62互相等間隔地安裝於前板321上。各二次空氣噴嘴62由風箱32的前端面往前方突出。二次空氣噴嘴62連接至風箱32的第二送風室63。然後,藉由喉口33使第一送風室34與第二送風室63於風箱32內分離,來自第二送風室63的空氣,作為二次空氣由二次空氣噴嘴62的前端開口621,往沿著軸線100的方向噴出至燃燒室22內。二次空氣噴嘴62的前端開口621形成為矩形的條狀。前端開口621位於以通過凸部43的軸線100為中心的半徑線上,其長邊沿著半徑線延長。二次空氣噴嘴62的前端開口621對著喉口33的前端開口往前方突出特定長度。
As shown in FIGS. 19 and 20, between the outer
其次,二次空氣噴嘴62以及其前端開口621,與二次燃料噴嘴52皆配置於以軸線100為中心的同心環狀區域,與二次燃料噴嘴52等間距地交互配置。
Next, both the
第四實施型態中,二次空氣噴嘴62的前端開口621延長於以軸線100為中心的半徑線方向上,其半徑線方向的長度相較於對半徑線直交方向的長度還要長即可。因此,前端開口621的形狀並不限定於矩形條狀,可以以長圓狀、橢圓形狀、上述半徑線方向兩端部膨脹的砝碼形狀等各種形狀來實施。
In the fourth embodiment, the front end opening 621 of the
接著,說明第四實施型態的作用。 Next, the operation of the fourth embodiment will be described.
如圖21與圖22所示,第四實施型態的燃燒裝置31的燃燒動作時,由一次燃料噴嘴37的軸線100周圍的噴嘴孔38往斜外周方向朝燃燒室22噴出一次燃料氣體,形成一次火焰201。此時,於一次燃燒噴嘴37的周圍,由火焰穩定器41的通氣口42以及通氣空隙44,沿著軸線100的延長方嚮往燃燒室22內噴出一次空氣。此外,此時,由於火焰穩定器41位於喉口33內,使火焰穩定器41的凸部43的前方側形成小型的再循環流204,令一次火焰201於高空氣比之下得以穩定燃燒,且一次火焰成為分割狀態,表面積增大,其一次火焰201的溫度降低。
As shown in FIGS. 21 and 22, in the combustion operation of the
另一方面,由二次燃料噴嘴52的噴嘴孔53往朝著軸線100的傾斜方向噴出二次燃料氣體,該二次燃料氣體於朝著一次火焰201的前端附近被供給。因此,一次火焰201作為點火火焰,二次火焰形成於接續於一次火焰201的前端部。藉此二次燃料氣體的噴出,使得燃燒氣體由二次燃燒噴嘴52的上游側流入進行再循環,二次燃料氣體混和至其再循環流203之中,因而二次火焰202成為緩慢燃燒狀態,降低NOX的產生。即,由於來自噴嘴53的二次燃料氣體燃燒於遠離噴嘴孔53的部位,使得燃燒變得緩慢。
On the other hand, the secondary fuel gas is ejected from the
其次,此時,由位於二次燃料噴嘴52之間的二次空氣噴嘴62的前端開口621,往燃燒室22噴出二次空氣。因此,藉由此二次空氣降低二次火
焰202的溫度。並且,由二次空氣噴嘴62的前端開口形成盤旋於二次火焰202、其外側,以及二次空氣噴嘴62的基端部附近的再循環流203,藉由再循環流203,使得被二次空氣、二次燃料氣體以及此兩種氣體的噴流誘導的燃燒氣體進行循環,上述諸物進行混和,實現緩慢燃燒,並使二次火焰穩定燃燒。
Next, at this time, secondary air is injected into the
由於二次燃料噴嘴52以及二次空氣噴嘴62於喉口33的周圍交互地均等間隔配置,因此如圖20所示,再循環流203係通過二次燃料噴嘴52以及二次空氣噴嘴62之間的空間。因此,燃燒氣體與二次空氣成為分割狀態,此兩者的混和變緩。而且,藉由通過二次燃料噴嘴52以及二次空氣噴嘴62之間的空間的再循環流而達成緩慢燃燒。
Since the
此外,由於二次空氣噴嘴62由二次燃料噴嘴52的前端往前方突出,使得二次空氣於再循環流的前方位置,即以二次火焰202為上游的再循環流的下游側匯流,因此,對二次火焰202的氧氣供給變緩,有效地抑制NOX。
In addition, since the
如上所述,於第四實施型態中,二次燃料噴嘴52配置為往燃燒室22內突出,使得燃燒氣體由二次燃料噴嘴52的上游測流入進行再循環並混和,成為緩慢燃燒狀態,降低了NOX的產生。
As described above, in the fourth embodiment, the
此外,於二次燃料噴嘴52之間,二次空氣噴嘴62相互間隔配置,使得來自二次燃料噴嘴52的二次燃料以及來自二次空氣噴嘴62的二次空氣兩者所造成的高速噴流效果,促進燃燒室22內的燃燒氣體的再循環,因而得到低NOX。其次,一次火焰201為使二次火焰202穩定燃燒程度的強度即可。因此,可以減少一次燃料氣體以及一次空氣的量,可確保高TDR(降載比)並且得到低NOX。
In addition, between the
此外,於既有的燃料二段式燃燒方式當中,將所需的燃燒空氣以全部量供給至一次火焰區域中,然而由於由二次空氣噴嘴62分割、供給二次空氣,實現了燃料二段式燃燒,因此可降低空氣供給壓力損失,並且實現減少一次氣體燃料。
In addition, in the existing fuel two-stage combustion method, the required combustion air is supplied to the primary flame area in the full amount. However, since the
第四實施型態顯示與圖18所示第一實施型態同等的NOX資料。第四實施型態具有以下的效果。 The fourth embodiment mode displays NO X data equivalent to the first embodiment mode shown in FIG. 18. The fourth embodiment has the following effects.
(12)由於二次燃料噴嘴52由喉口33的前端往燃燒室22內突出,使得燃燒氣體作為再循環流於喉口33以及二次燃料噴嘴52的上游側,由外周側流入中心側。因此,來自二次燃料噴嘴52的燃料氣體漸漸地混和入再循環流,進行緩慢燃燒,降低了NOX。此外,藉由來自二次燃料噴嘴52的高速噴流造成的再循環得以順利實施。
(12) Since the
(13)來自一次燃料噴嘴37的燃料氣體,只要能形成可穩定燃燒二次火焰程度的小型一次火焰的量即可。即,由於燃燒所需的全部空氣量的一部分作為一次空氣供給至喉口33,因此與既有技術比較,相對於二次燃料氣體量,可減少一次燃料氣體量。例如(一次燃料氣體量)/(二次燃料氣體量)的比為約1/2~1/10,藉由僅控制二次燃料氣體的量可得到高TDR。因此,可以大幅度範圍來控制燃燒裝置的燃燒量。此外,由於不需要個別地控制一次燃料氣體量以及二次燃料氣體量,因此氣體調量閥只需要二次燃料氣體用,可節省成本。
(13) The fuel gas from the
(14)藉由朝著軸線100上形成的高空氣比的一次燃料氣體區域噴出二次燃料氣體,使得可安定化二次火焰,並且可防止未燃部分以及一氧化碳的排出。
(14) By ejecting the secondary fuel gas toward the high-air ratio primary fuel gas region formed on the
(15)二次燃料噴嘴52的噴嘴孔53,為朝著軸線100方向的下游側往半徑方向內側傾斜配置的單孔。因此,朝高空氣比的一次燃料區域噴出二次燃料氣體,並可防止未燃部分以及一氧化碳的排出。
(15) The
(16)於喉口33的外周側、以軸線100為中心的環狀區域上,複數個二次空氣噴嘴62相互間隔地設置,因此由周圍使二次燃料氣體有效地混和至軸線100上形成的含低濃度殘存氧氣的燃燒氣體,使其緩慢燃燒,並且也使未燃部分有效地燃燒。因此,即使減少一次燃料氣體量,也能夠發揮穩定一次火焰201的輔助效果。
(16) On the outer circumferential side of the
(17)複數個二次空氣噴嘴62以及複數個二次燃料噴嘴52於環狀區域上交互配置,藉此,二次燃料噴嘴、二次空氣噴嘴的這兩者所造成的高速噴流效果,使得燃燒氣體進行再循環,成為低NOX狀態。此外,由於二次空氣噴嘴62與複數個二次燃料噴嘴52互相離間配置,使得二次空氣與二次燃料氣體的混和變慢,此兩者能維持長時間的分割狀態,得到有效的緩慢燃燒狀態。
(17) The plurality of
(18)二次空氣噴嘴62的開口係為於以軸線100為中心的半徑方向所延長的條狀的單孔、藉此可確保二次燃料噴嘴與二次空氣噴嘴之間的間隔。藉此,可確實地形成前述分割狀態,得到更有效的緩慢燃燒狀態。
(18) The opening of the
(19)風箱32的前板321往燃燒室22內突出,因此再循環流203由二次空氣噴嘴62的後方流入,再順著其流的下游側流入二次空氣噴嘴62的二次空氣進行混和。因此,二次空氣混和至再循環流203的進行變緩,可得到更為緩慢的燃燒。
(19) The
(20)由於二次空氣噴嘴62往燃燒室22內突出,再循環流203由二次空氣噴嘴62的後方流入,其流的下游側流入二次空氣並且進行混和,因此
使得二次空氣混和至再循環流203的進行變緩。因此,可得到更為緩慢的燃燒。
(20) Since the
(21)二次空氣噴嘴62的開口呈現條狀,並接近喉口33,因此能盡量避免對一次火焰201的氧氣量不足,並抑制一氧化碳的產生。
(21) The opening of the
(22)由於設置了喉口33,喉口33由於分離地供給透過火焰穩定器41供給的一次空氣、由火焰穩定器41周圍供給的二次空氣,因此相較於既有技術,較能提高TDR。
(22) Since the
〔第五實施型態〕 [Fifth Embodiment]
接著,以本發明的第五實施型態之與第四實施型態不同的部分為中心進行說明。 Next, a description will be given focusing on the differences between the fifth embodiment and the fourth embodiment of the present invention.
於第五實施型態當中,如圖23所示,由中央燃料供給管36所分歧出的外側燃料供給管51的部分為與第四實施型態相異。
In the fifth embodiment, as shown in FIG. 23, the portion of the outer
接著說明第五實施型態具有以下的效果。 Next, it is explained that the fifth embodiment has the following effects.
(23)由於從中央燃料供給管36分歧出外側燃料供給管51,因此可簡單化燃料的供給構造,能夠節省成本。
(23) Since the outer
〔第六實施型態〕 [Sixth Embodiment]
本發明的第六實施型態係根據圖24以及35~37來進行說明。 The sixth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 24 and 35 to 37.
第六實施型態當中,於第四實施型態的構成中,前板321的中心側係為傾斜朝著喉口33。藉此第六實施型態具有以下效果。
Among the sixth embodiment, in the configuration of the fourth embodiment, the center side of the
(24)燃燒氣體的再循環流203通過二次燃料噴嘴52以及二次空氣噴嘴62之間的離間部分而容易流動。
(24) The
〔第七實施型態〕 [Seventh Embodiment]
根據圖25(a)、(b)以及圖38-40來說明本發明的第七實施型態。 The seventh embodiment of the present invention will be described based on FIGS. 25(a), (b) and FIGS. 38-40.
於第七實施型態當中,將在第四實施型態的構成中的二次空氣噴嘴62的矩形開口21變更為圓形的開口621。開口621的形狀變更可藉由使用既有排管來實現。第七實施型態具有以下效果。
In the seventh embodiment, the
(25)因使用現有的管狀物來形成圓形開口621,因此可節省成本。此外,由於可以選擇適合的既有排管,因此開口621的半徑可以任意變更。因此,可適度地調整再旋環流203的指向性以及流量,使其發揮低NOX的作用。
(25) Since the existing tube is used to form the
〔第八實施型態〕 [Eighth Embodiment]
根據圖26(a)、(b)以及圖41~43來說明本發明的第八實施型態。 The eighth embodiment of the present invention will be described based on FIGS. 26(a), (b) and FIGS. 41-43.
於第八實施型態當中,以第七實施型態的構成,沿著風箱32的半徑方向分別設置複數個二次空氣噴嘴62的圓形開口621。開口621為既有的排管所形成。
In the eighth embodiment, with the configuration of the seventh embodiment, a plurality of
藉此,第八實施型態具有以下的效果。 With this, the eighth embodiment has the following effects.
(26)複數個開口621於半徑方向上排列,使得在可得到具有矩形開口621的二次空氣噴嘴62相近效果,並且由於使用既有排管,故與第七實施型同樣地能夠節省成本。
(26) The plurality of
〔第九實施型態〕 [Ninth Embodiment]
根據圖27(a)、(b)以及圖44~46來說明本發明的第九實施型態。 The ninth embodiment of the present invention will be described based on FIGS. 27(a), (b) and FIGS. 44-46.
第九實施型態中,圖25(a)、(b)所示第七實施型態的第二空氣噴嘴62的開口621,朝著燃燒室22的前方對著軸線100以中心角θ2為約10度~50度(第九實施型態中為30度)往內側傾斜設置。
In the ninth embodiment, the
因此,第九實施型態具有下列效果。 Therefore, the ninth embodiment mode has the following effects.
(27)二次空氣噴嘴62的開口621係為往半徑方向內側傾斜設置的單孔,藉此來自二次空氣噴嘴62的二次空氣的噴流變成往內,因此二次空氣能夠良好地混和進入於軸線100上所形成的二次火焰202所造成的燃燒氣體中。藉此,能夠保持二次火焰202的穩定性,並且於二次火焰區域實現更進一步的高空氣比化。因此能有效地抑制NOX的產生。此外,由於使用既有的排管,因此可以節省成本。
(27) The
本發明並不限定於前述實施型態,也可以以下的型態來具體化。 The present invention is not limited to the aforementioned embodiment forms, and may be embodied in the following forms.
於第一實施型態以及第四實施型態當中,亦可與第二實施型態同樣地將二次空氣噴嘴62的前端開口621形成為向內。如此一來,也可得到與前述(10)所記載效果同樣的效果。
In the first embodiment and the fourth embodiment, the front end opening 621 of the
可以變更二次燃料噴嘴52以及二次空氣噴嘴62的數量。例如,二次燃料噴嘴52以及二次空氣噴嘴62的數量可以比圖示範例還少。依此構成,二次空氣噴嘴62以及二次燃料噴嘴52之間的空間變廣,使再循環流203順利流動。
The number of
二次燃料噴嘴52以及二次空氣噴嘴62的數量可不為同樣的數量,為相異的數量。
The number of
一次、二次燃料可不為氣體燃料,可為噴霧狀的液體燃料。 The primary and secondary fuels may not be gas fuels, but may be spray liquid fuels.
一次、二次空氣可不為含有21%氧氣的空氣。也可以混入排放氣體。於該情形下為外部排放氣體循環。 The primary and secondary air may not be air containing 21% oxygen. Exhaust gas can also be mixed. In this case, it is the external exhaust gas circulation.
可以省略二次空氣噴嘴62。
The
可使二次燃料噴嘴52相對於二次空氣噴嘴62向前方突出。
The
可使二次燃料52以及二次空氣噴嘴62的至少其中一者後退至喉口33的前端開口之後。
At least one of the
火焰保持器41不限於凹凸形狀的擋板型(baffle)火焰穩定器,也可以是其他形狀的擋板型火焰穩定器。此外,亦可為旋流型(swirler)火焰穩定器41。
The
二次燃料噴嘴52的噴嘴孔38可為沿著以軸線100為中心的半徑線延長的條狀單孔。如此般,藉由將噴嘴孔38設成條狀單孔,可使二次燃料噴嘴52以及二次空氣噴嘴62之間空出間隔。因此,可使燃燒氣體的再循環良好地進行,進而可達到低NOX化。
The
如圖28所示變形例,可省略第四至第九實施型態的喉口33。於該情形下,由於喉口33不存在,因此無法於風箱32當中分離一次空氣與二次空氣,亦無法控制兩者在風箱32內的量。因此,為了使供給至燃燒室22內的一次空氣量與二次空氣量得到適當地分配,必須要適當地設定噴出一次空氣的火焰穩定器41的通氣口42等的開口面積。喉口33不存在的構成下,如圖29(a)、(b)所示,可將前板321以及火焰保持器41接合或是一體成形。若將前板321以及火焰保持器41接合或是一體成形的話,火焰穩定器41的凸部43的前端側的通氣空隙44就無法形成,因此亦可如圖29(b)的雙點線所示,可於凸部43的前端形成作為通氣空隙44的開口。
As shown in the modification shown in FIG. 28, the
前板321與火焰保持器41的前方之間不一定要有特定長度d(參考圖19以及圖28),例如除了前板321傾斜的第五實施型態以外,如圖30所示,亦可將前板321以及火焰穩定器41形成於同一面上。圖30以及圖47~49的例子為將第四實施型態的前板321以及火焰穩定器41一體化,而在相當於火焰穩定器41的部分上設置複數個小孔45。如此般將前板321以及火焰穩定器41一體化並設置小孔45的構成亦可適用於第六至第九實施型態。
There is not necessarily a specific length d between the
本發明包含下述技術思想。 The present invention includes the following technical ideas.
(附錄A)如申請專利範圍第1-6項中的任一項所述的燃燒裝置,其特徵為前述二次空氣噴嘴的開口為,沿著以前述軸線為中心的半徑線延長的形狀的單孔。
(Appendix A) The combustion device according to any one of
藉由將二次燃料噴嘴的開口設定為沿著前述半徑線延長的形狀的單孔,可空出二次燃料噴嘴與二次空氣噴嘴的間隔,因此燃燒氣體的再循環良好地進行並且緩慢燃燒,可得更進一步的低NOX化。 By setting the opening of the secondary fuel nozzle to a single hole of a shape extending along the aforementioned radius line, the space between the secondary fuel nozzle and the secondary air nozzle can be vacated, so the combustion gas recirculation proceeds smoothly and burns slowly , Can be further reduced to NO X.
(附錄B)如申請專利範圍第1-6項中的任一項所述的燃燒裝置,其特徵為前述二次空氣噴嘴的開口為往軸方向下游側向半徑方向內側傾斜配置的單孔。
(Appendix B) The combustion device according to any one of
依據此構成,自二次空氣噴嘴的噴流為往內,且將二次空氣良好地混和入二次火焰中,藉此保持二次火焰的穩定性,並且實現更進一步的高空氣比化。 According to this configuration, the jet flow from the secondary air nozzle is inward, and the secondary air is well mixed into the secondary flame, thereby maintaining the stability of the secondary flame and achieving a further high air ratio.
(附錄C)如申請專利範圍第1-6項中的任一項所述的燃燒裝置,其特徵為前述二次燃料噴嘴的開口部為延長於假想設置圓上的半徑方向的條狀單孔氣體燃料用噴嘴。
(Appendix C) The combustion device according to any one of
藉由條狀的單孔能夠空出二次燃料噴嘴以及二次空氣噴嘴的間隔,由此燃燒氣體的再循環可良好地進行並且緩慢燃燒,因此可得較低NOX。 With strip hole can be empty and the secondary fuel nozzle spacing of the secondary air nozzle, whereby the combustion gas recirculation can be carried out well and slow combustion, can thus be low NO X.
(附錄D)如申請專利範圍第1-6項中的任一項所述的燃燒裝置,其特徵為前述二次燃料噴嘴的開口部為朝著軸方向下游側往半徑方向內側傾斜配置的單孔燃料用噴嘴。
(Appendix D) The combustion device according to any one of
依此構成的話,可藉由向形成於中心軸上的高空氣比(稀薄的)一次燃料區域噴出二次燃料,來防止未燃部分以及一氧化碳的排出。 According to this structure, by ejecting the secondary fuel to the high air ratio (lean) primary fuel region formed on the central axis, the discharge of unburned portions and carbon monoxide can be prevented.
(附錄E)一種燃燒裝置,其特徵為,具備:一次燃料噴嘴,配置於燃燒用空氣供給喉口的軸線上;火焰穩定器,配置於為前述燃燒用空氣供給喉口的內周側、前述一次燃料噴嘴的周圍;複數個二次燃料噴嘴,相互隔著間隔地配置於前述燃燒用空氣供給喉口的外周側、以前述一次燃料噴嘴為中心的環狀領域上,其中,前述燃燒用空氣供給喉口以及前述二次燃料噴嘴的至少其中一者配置為往燃燒室內突出。 (Appendix E) A combustion device comprising: a primary fuel nozzle arranged on the axis of the combustion air supply throat; a flame stabilizer arranged on the inner peripheral side of the combustion air supply throat, the aforementioned Around the primary fuel nozzle; a plurality of secondary fuel nozzles are arranged at an interval on the outer circumferential side of the combustion air supply throat at an annular area centered on the primary fuel nozzle, wherein the combustion air At least one of the supply throat and the aforementioned secondary fuel nozzle is configured to protrude into the combustion chamber.
依據此構成,燃燒氣體由燃燒用空氣供給喉口或是一次燃料噴嘴的上游側流入並且再循環,因此降低NOX。 According to this configuration, the combustion gas flows from the combustion air feed throat or the upstream side of the primary fuel nozzle and recycled, thus reducing NO X.
(附錄F)如附錄E所述的燃燒裝置,其特徵為,前述燃燒用空氣供給喉口或是前述二次燃料噴嘴配置為往燃燒室內突出。 (Appendix F) The combustion device according to appendix E, wherein the combustion air supply throat or the secondary fuel nozzle is arranged to protrude into the combustion chamber.
依照上述構成,燃燒氣體由燃燒用空氣供給喉口或是二次燃料噴嘴的上游側流入且再循環,因此能進一步地降低NOX。 According to the above configuration, combustion gas flows from the upstream side of the air supplied to the combustion throat or the secondary fuel nozzle and recycled, it is possible to further reduce the NO X.
(附錄G)一種燃燒方法,如專利申請範圍1-4項中任一項所記載的燃燒裝置當中,(一次燃料氣體量)/(二次燃料氣體量)的比為1/2以下,且僅控制二次燃料氣體量。 (Appendix G) A combustion method, as in the combustion device described in any one of the patent application scopes 1-4, the ratio of (primary fuel gas amount)/(secondary fuel gas amount) is 1/2 or less, and Only control the amount of secondary fuel gas.
藉此方式,與既有技術相較之下,可以得到較大的TDR。此外,因為不需要個別地控制一次燃料氣體量與二次燃料氣體量,因此氣體調量閥只需要二次燃料氣體用,可節省成本。 In this way, compared with the existing technology, a larger TDR can be obtained. In addition, because there is no need to individually control the amount of primary fuel gas and the amount of secondary fuel gas, the gas regulating valve only needs the secondary fuel gas, which can save costs.
(附錄H)如申請專利範圍第4項或第5項所述的燃燒裝置,其特徵為風箱的前板配置為朝燃燒室內突出。
(Appendix H) The combustion device as described in
依據此構成,燃燒氣體由二次空氣噴嘴或是二次燃料噴嘴的上游側流入且進行再循環,可降低NOX。 According to this configuration, the upstream side of the inflow and recirculation of combustion gases from the secondary air nozzle or secondary fuel nozzle, reduce NO X.
實施型態以及變形例中的條件可以適當地組合,某一實施型態的一部分的構成可以替換成另一個實施型態的一部分,或者是將某一實施型態的一部分的構成上再追加其他實施型態。以此置換/追加所得的作用效果只要是相關業者皆可藉由本案說明書以及圖示得以理解其作用效果。 The conditions in the implementation form and the modified examples can be appropriately combined, and the configuration of a part of an implementation form can be replaced with a part of another implementation form, or the configuration of a part of an implementation form can be added to another Implementation type. As long as the effects obtained by this replacement/addition are obtained by related companies, the effects can be understood by the description and illustrations in this case.
本發明並不限定於範例中所示內容。例如,舉例說明的特徵並不應該解釋為本發明所必須的,本發明的主題為比揭露的特定實施型態的所有的特徵還要少。 The invention is not limited to what is shown in the examples. For example, the illustrated features should not be interpreted as necessary for the present invention, and the subject matter of the present invention is less than all the features of the disclosed specific embodiments.
201‧‧‧一次火焰 201‧‧‧One flame
203‧‧‧再循環流 203‧‧‧recirculation flow
204‧‧‧再循環流 204‧‧‧ Recirculation flow
21‧‧‧鍋爐 21‧‧‧Boiler
22‧‧‧燃燒室 22‧‧‧combustion chamber
31‧‧‧燃燒裝置 31‧‧‧Combustion device
32‧‧‧風箱 32‧‧‧Blowbox
321‧‧‧前壁 321‧‧‧Front wall
33‧‧‧燃燒用空氣供給喉口(喉口) 33‧‧‧Combustion air supply throat (throat)
34‧‧‧第一送風室 34‧‧‧ First Air Supply Room
35‧‧‧前端開口 35‧‧‧ Front opening
36‧‧‧中央燃料供給管 36‧‧‧Central fuel supply pipe
37‧‧‧一次燃料噴嘴 37‧‧‧primary fuel nozzle
41‧‧‧火焰穩定器 41‧‧‧ Flame stabilizer
51‧‧‧外側燃料供給管 51‧‧‧Outside fuel supply pipe
52‧‧‧二次燃料噴嘴 52‧‧‧Secondary fuel nozzle
53‧‧‧噴嘴孔 53‧‧‧ nozzle hole
61‧‧‧連通口 61‧‧‧Connecting port
62‧‧‧二次空氣噴嘴 62‧‧‧Secondary air nozzle
621‧‧‧前端開口 621‧‧‧ Front opening
622‧‧‧側壁 622‧‧‧Side wall
623‧‧‧底壁 623‧‧‧Bottom wall
63‧‧‧第二送風室 63‧‧‧Second air supply room
100‧‧‧軸線 100‧‧‧Axis
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