WO2015019760A1 - バーナ及び該バーナを備えるボイラ - Google Patents

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明吉 岡部
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三浦工業株式会社
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    • Y02E20/30—Technologies for a more efficient combustion or heat usage

Definitions

  • the present invention relates to a burner and a boiler including the burner.
  • This application claims priority based on Japanese Patent Application No. 2013-16211 for which it applied to Japan on August 5, 2013, and uses the content here.
  • a premix burner has been proposed in which fuel gas and combustion air are premixed at a predetermined ratio, and the premixed premixed gas is ejected and burned (see, for example, Patent Document 1).
  • the fuel gas and the combustion air are preliminarily mixed so that the air-fuel mixture can be burned, so that the fuel gas combustion efficiency can be improved.
  • the fuel gas it has been strongly demanded that the fuel gas to reduce harmful substances such as NO X contained in exhaust gas generated by burning.
  • the method of making the ratio (air ratio) of the combustion air contained in a premixed gas high is used.
  • the air ratio of the premixed gas is too high, the flame cannot be stably maintained in the burner, and the fuel gas cannot be stably combusted.
  • an object of the present invention is to provide a burner that can reduce the concentration of NO x contained in exhaust gas and that can be stably combusted, and a boiler including the burner.
  • the present invention is disposed so as to sandwich a main combustion portion that burns a premixed gas in which fuel gas and air are mixed at a first air ratio, and is sandwiched between the main combustion portions, and is lower than the first air ratio.
  • the present invention also relates to a burner that includes a plurality of flame holding portions that burn a premixed gas having a second air ratio that can stably form a flame.
  • the burner includes a first supply line that supplies a premixed gas having the second air ratio to the flame holding section and the main combustion section, and a second supply line that supplies air to the main combustion section. It is preferable to further provide.
  • the main combustion section is composed of a plurality of divided main combustion sections, and the flame holding section is arranged so as to sandwich each of the divided main combustion sections.
  • the plurality of divided main combustion sections eject premixed gas in the horizontal direction and are arranged at predetermined intervals in the lateral direction, and the flame holding sections are respectively disposed on both sides of the divided main combustion section. Preferably they are arranged.
  • the present invention is arranged in a can body, a plurality of water pipes arranged in the can body and extending in the vertical direction, a lower header disposed in a lower portion of the plurality of water pipes, and an upper portion of the plurality of water pipes.
  • An upper header that is connected to the can body, an air supply duct that supplies combustion air and fuel gas to the can body, and a burner that is disposed at a connection portion between the can body and the air supply duct, The said burner is related with the boiler which is any one of said burners.
  • the present invention it is possible to reduce the concentration of NO X contained in exhaust gas, and stable combustible burners, and can provide a boiler equipped with the burner.
  • FIG. 2 is a sectional view taken along line AA in FIG. 1. It is the figure which showed the whole structure of the burner. It is the figure which showed typically the structure of the burner which concerns on one Embodiment of this invention, and is a figure which shows the horizontal direction cross section of a burner.
  • the exhaust gas O 2 concentration in the Examples and Comparative Examples is a diagram showing the relationship between the NO X concentration and CO concentration.
  • the burner of the present embodiment is a premixed burner that premixes fuel gas and combustion air at a predetermined ratio, and jets and burns the premixed premixed gas.
  • This burner is used for a small once-through boiler (hereinafter simply referred to as “boiler”).
  • the boiler 1 of the present embodiment includes a can body 11, a plurality of water pipes 12, a connection wall 13, a lower header 14, an upper header 15, an air supply duct 16, An exhaust cylinder 17 and a burner 10 are provided.
  • the can body 11 is configured in a rectangular parallelepiped shape in a plan view.
  • the plurality of water pipes 12 are arranged extending in the vertical direction inside the can body 11 and are arranged at predetermined intervals in the longitudinal direction and the width direction of the can body 11.
  • the plurality of water pipes 12 are arranged on the outer side in the width direction, on the outer side water pipe group 12a disposed along the side part extending in the longitudinal direction of the can body 11, and in the center part in the width direction of the can body 11. It is classified into a central water tube group 12b arranged along the longitudinal direction, and an intermediate water tube group 12c arranged between the outer water tube group 12a and the central water tube group 12b.
  • the connection wall 13 connects the water pipes 12 arranged adjacent to each other in the outer water pipe group 12a.
  • the lower header 14 is configured by a rectangular parallelepiped container having a rectangular shape in plan view, and is disposed at the lower portion of the can 11.
  • the lower header 14 is connected to lower ends of the plurality of water pipes 12. Water used for steam generation is supplied to the lower header 14 from a water supply source (not shown), and water is supplied from the lower header 14 to the plurality of water pipes 12.
  • the upper header 15 is configured by a rectangular parallelepiped container having a rectangular shape in plan view, and is disposed on the upper portion of the can 11.
  • the upper header 15 is connected to the upper ends of the plurality of water pipes 12. Steam generated in the plurality of water pipes 12 is collected in the upper header 15.
  • the steam collected in the upper header 15 is supplied to a load device (not shown) that uses the steam.
  • the air supply duct 16 is connected to the lower part of the first side surface 11 a located on one end side in the longitudinal direction of the can 11. Connected to the upstream side of the air supply duct 16 are a front end portion of a fuel supply line 161 to which fuel gas is supplied and a blower 18 for supplying combustion air. A premixed gas in which the fuel gas supplied from the fuel supply line 161 and the combustion air supplied from the blower 18 are mixed flows through the air supply duct 16, and this premixed gas is supplied into the can 11. Supply towards.
  • the burner 10 is disposed at a connection portion between the air supply duct 16 and the can body 11 on the first side surface 11a.
  • the burner 10 ejects a premixed gas in which combustion air and fuel are mixed from the air supply duct 16 into the can 11 and burns the premixed gas. Details of the burner 10 will be described later.
  • the exhaust cylinder 17 is connected to the second side surface 11b located on the other end side in the longitudinal direction of the can 11 (the side opposite to the side where the air supply duct 16 is provided).
  • the exhaust cylinder 17 discharges the combustion gas generated by burning the premixed gas inside the can 11 as exhaust gas.
  • the burner 10 of the present embodiment includes a main combustion unit 20, a plurality of flame holding units 30, a first supply line L ⁇ b> 1, and a second supply line L ⁇ b> 2.
  • the main combustion unit 20 burns the premixed gas having the first air ratio.
  • the first air ratio is set to an air ratio close to the air ratio that is the theoretical lower limit of combustion. That is, the first air ratio is set to a so-called ultra-high air ratio.
  • the first air ratio is preferably 7% to 11% in terms of exhaust gas O 2 concentration, and 8% to 10% from the viewpoint of effectively reducing the NO x concentration in the exhaust gas. More preferably.
  • the air ratio is represented by the actual combustion value of air amount / theoretical amount of combustion air, this value is the exhaust gas O 2 concentration (%) and are supported by a predetermined relationship. Therefore, in this specification, to display the air ratio in the exhaust gas O 2 concentration (%).
  • the NO x value indicates a value converted to an exhaust gas O 2 concentration of 3%
  • the CO value indicates a read value instead of the converted value.
  • the main combustion unit 20 includes a plurality of divided main combustion units 21. More specifically, the plurality of divided main combustion sections 21 are arranged at predetermined intervals in the lateral direction (horizontal direction). Each divided main combustion section 21 ejects premixed gas in the horizontal direction toward the inside of the can 11. In the present embodiment, the divided main combustion sections 21 are arranged in two rows.
  • the plurality of flame holders 30 burn the premixed gas having the second air ratio.
  • the second air ratio is set to an air ratio that is lower than the first air ratio and that can stably form a flame.
  • the second air ratio is preferably 6% to 10%, and preferably 7% to 9% in terms of exhaust gas O 2 concentration. Is more preferable.
  • the plurality of flame holding portions 30 are arranged so as to sandwich the main combustion portion 20.
  • the plurality of flame holders 30 eject premixed gas in the horizontal direction toward the inside of the can 11.
  • the flame holding section 30 is disposed on both sides of the two divided main combustion sections 21.
  • the first supply line L ⁇ b> 1 supplies a premixed gas having a second air ratio to the flame holding unit 30 and the main combustion unit 20.
  • the premixed gas flowing through the air supply duct 16 is set to have the second air ratio. That is, the 1st supply line L1 is comprised by the air supply duct 16 (refer FIG. 1).
  • the second supply line L2 supplies air to the main combustion unit 20.
  • the second supply line L ⁇ b> 2 is configured by a pipe inserted into the air supply duct 16.
  • the front end portion of the second supply line L2 is branched and is disposed in the vicinity of the plurality of divided main combustion portions 21 (see FIG. 4).
  • the combustion air supplied from the blower 18 and the fuel gas supplied from the fuel supply line 161 are premixed in the air supply duct 16.
  • the fuel gas and the combustion air are premixed so as to have a second air ratio.
  • the premixed gas premixed so as to have the second air ratio is supplied to the main combustion unit 20 (the plurality of divided main combustion units 21) and the plurality of flame holding units 30.
  • air is supplied to the plurality of divided main combustion sections 21 from the second supply line L2.
  • the air ratio of the premixed gas ejected from the plurality of divided main combustion sections 21 is higher than the air ratio of the premixed gas ejected from the flame holding section 30.
  • the second supply line L2 is supplied with an amount of air in which the premixed gas ejected from the divided main combustion section 21 has a first air ratio.
  • the premixed gas of the 1st air ratio is injected into the inside of the can body 11, and is combusted.
  • a premixed gas having a second air ratio is ejected from the plurality of flame holding portions 30 into the can 11 and burned.
  • the plurality of flame holding sections 30 are arranged so as to sandwich each of the plurality of divided main combustion sections 21.
  • the main combustion unit 20 is configured by a plurality of divided main combustion units 21, and the plurality of flame holding units 30 are arranged on both sides of each of the plurality of divided main combustion units 21.
  • the plurality of water pipes 12 are heated by the combustion gas generated by the combustion of the premixed gas ejected from the burner 10, and steam is generated from the feed water supplied into the plurality of water pipes 12.
  • the steam generated in the plurality of water pipes 12 is collected in the upper header 15 and then supplied to the load device.
  • the combustion gas used for generating steam inside the can 11 is discharged from the exhaust cylinder 17 as exhaust gas.
  • the premixed gas can be burned at a higher air ratio in the burner 10, it is possible to suppress the combustion temperature of the premixed gas from becoming too high. Thereby, the concentration of NO X contained in the exhaust gas can be reduced.
  • the burner 10 is disposed so as to burn the premixed gas of the first air ratio, and the second air ratio that is disposed so as to sandwich the main combustion section 20 and is lower than the first air ratio. And a plurality of flame holders 30 for burning the premixed gas.
  • the main combustion part 20 is burned in a state sandwiched by the flame holding part 30 that can stably form a flame, so that the flame can be maintained even if the main combustion part 20 is burned at a higher air ratio. Therefore, it is possible also maintain a flame by burning at a higher air ratio, can reduce the concentration of NO X contained in exhaust gas, and is the burner 10 is stably combusted.
  • the main combustion section 20 is constituted by a plurality of divided main combustion sections 21, and the flame holding section 30 is disposed so as to sandwich each of the plurality of divided main combustion sections 21.
  • the plurality of divided main combustion sections 21 are arranged at intervals in the horizontal direction, and the flame holding sections 30 are arranged on both sides of the divided main combustion section 21. did.
  • the burner 10 for forming a flame extending horizontally can suppress the formation of the NO X in the exhaust gas, and can be realized stably burner is burned.
  • the main combustion section 20 is composed of two divided main combustion sections 21, and the burner 10 (see FIG. 4) of the embodiment in which the flame holding sections 30 are arranged above and below the two divided main combustion sections 21, respectively. It was measured change of the NO X concentration and CO concentration in the exhaust gas when the air ratio of the premixture of (exhaust gas O 2 concentration) is changed.
  • a boiler with a capacity of 3 t / h is used, and 170 m 3 N / h fuel gas (13A) is supplied to the burner 10 at the time of high combustion (100% combustion), 80% of the fuel gas was supplied to the main combustion section 20 and 20% was supplied to the flame holding section 30.
  • the air ratio was adjusted by changing the amount of combustion air supplied to the first supply line L1.
  • 220 m 3 N / h of air was supplied from the second supply line L2.
  • the burner 10 of the example was used as a comparative example in which air was not supplied from the second supply line L2.
  • the burner 10 cannot be combusted when the exhaust gas O 2 concentration reaches about 9.0%, whereas in the embodiment, the exhaust gas O 2 It can be seen that the combustion (flame) of the burner 10 could be maintained until the concentration reached about 9.8%. Further, it can be seen that the burner 10 is burned while suppressing the NO x concentration contained in the exhaust gas to a very low state of 6 ppm or less in a wide range of the exhaust gas O 2 concentration of about 7.6% to about 9.8%. . Furthermore, it can be seen that the CO concentration increases from around the exhaust gas O 2 concentration exceeding about 9.3%.
  • the burner 10 can be stably combusted at an exhaust gas O 2 concentration of about 9%, which has been difficult in the prior art.
  • the present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be modified as appropriate.
  • the main combustion part 20 was comprised by the two division
  • the divided main combustion section 21 is arranged at a predetermined interval in the lateral direction, but the present invention is not limited to this. That is, the divided main combustion parts may be arranged at predetermined intervals in the height direction, and the divided main combustion parts are arranged at predetermined intervals in the vertical and horizontal directions (height direction and horizontal direction).
  • the flame holding section may be arranged so as to sandwich the divided main combustion section.
  • the present invention is applied to the burner 10 that ejects the premixed gas in the horizontal direction, but the present invention is not limited to this. That is, the present invention may be constituted by a burner that ejects the premixed gas in the vertical direction.
  • the burner 10 of the present invention is applied to the small once-through boiler 1, but the present invention is not limited to this. That is, the burner of the present invention may be applied to other thermal equipment such as a hot water heater and an absorption refrigerator reheater.

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Abstract

　バーナ（１０）は、第１の空気比で燃料ガスと空気とが混合された予混合気を燃焼させるメイン燃焼部（２０）と、メイン燃焼部（２０）を挟むように配置され、第１の空気比よりも低くかつ安定して火炎を形成可能な第２の空気比の予混合気を燃焼させる複数の保炎部（３０）と、を備える。

Description

バーナ及び該バーナを備えるボイラ
　本発明は、バーナ及び該バーナを備えるボイラに関する。本願は、２０１３年８月５日に日本に出願された特願２０１３－１６２３１１号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
　従来、燃料ガスと燃焼用空気とを所定の割合で予混合し、この予混合された予混合気を噴出して燃焼させる予混合バーナが提案されている（例えば、特許文献１参照）。このような予混合バーナによれば、予め燃料ガスと燃焼用空気とを混合した状態でこれらの混合気を燃焼させられるので、燃料ガスの燃焼効率を向上させられる。
　また、近年、このようなバーナを備えて構成されるボイラ等においては、燃料ガスが燃焼して発生する排ガス中に含まれるＮＯＸ等の有害物質を低減させることが強く求められている。
特開２００６－２２０３７３号公報
　ここで、バーナにおける燃料ガスの燃焼温度をできるだけ低くすることで、排ガス中に含まれるＮＯＸの濃度を低減することが可能となる。そして、バーナにおける燃料ガスの燃焼温度を低くするために、予混合気中に含まれる燃焼用空気の割合（空気比）を高くする手法が用いられる。しかしながら、予混合気の空気比を高くしすぎた場合には、バーナにおいて火炎を安定して維持させられなくなり、燃料ガスを安定して燃焼させられなくなってしまう。
　従って、本発明は、排ガス中に含まれるＮＯＸの濃度を低減でき、かつ安定して燃焼可能なバーナ、及び当該バーナを備えたボイラを提供することを目的とする。
　本発明は、第１の空気比で燃料ガスと空気とが混合された予混合気を燃焼させるメイン燃焼部と、前記メイン燃焼部を挟むように配置され、前記第１の空気比よりも低くかつ安定して火炎を形成可能な第２の空気比の予混合気を燃焼させる複数の保炎部と、を備えるバーナに関する。
　また、バーナは、前記保炎部及び前記メイン燃焼部に前記第２の空気比の予混合気を供給する第１供給ラインと、前記メイン燃焼部に空気を供給する第２供給ラインと、を更に備えることが好ましい。
　また、前記メイン燃焼部は、複数の分割メイン燃焼部からなり、前記保炎部は、前記分割メイン燃焼部それぞれを挟むように配置されることが好ましい。
　また、前記複数の分割メイン燃焼部は、水平方向に予混合気を噴出すると共に、横方向に所定の間隔をあけて配置され、前記保炎部は、前記分割メイン燃焼部の両側部にそれぞれ配置されることが好ましい。
　また、本発明は、缶体と、前記缶体の内部に配置され上下方向に延びる複数の水管と、前記複数の水管の下部に配置される下部ヘッダと、前記複数の水管の上部に配置される上部ヘッダと、先端部が前記缶体に接続され該缶体に燃焼用空気及び燃料ガスを供給する給気ダクトと、前記缶体と前記給気ダクトの接続部に配置されるバーナと、を備えるボイラであって、前記バーナは、上記のいずれかのバーナであるボイラに関する。
　本発明によれば、排ガス中に含まれるＮＯＸの濃度を低減でき、かつ安定して燃焼可能なバーナ、及び当該バーナを備えたボイラを提供できる。
本発明のバーナを備えたボイラの縦断面を示す図である。 図１のＡ－Ａ線断面図である。 バーナの全体構成を示した図である。 本発明の一実施形態に係るバーナの構造を模式的に示した図であり、バーナの水平方向断面を示す図である。 実施例及び比較例における排ガスＯ２濃度と、ＮＯＸ濃度及びＣＯ濃度との関係を示す図である。
　以下、本発明のバーナ及びボイラの好ましい一実施形態について、図面を参照しながら説明する。
　本実施形態のバーナは、燃料ガスと燃焼用空気とを所定の割合で予混合し、この予混合された予混合気を噴出して燃焼させる予混合バーナである。このバーナは、小型貫流ボイラ（以下、単に「ボイラ」という）に用いられる。
　本実施形態のボイラ１は、図１及び図２に示すように、缶体１１と、複数の水管１２と、連結壁１３と、下部ヘッダ１４と、上部ヘッダ１５と、給気ダクト１６と、排気筒１７と、バーナ１０と、を備える。
　缶体１１は、平面視矩形形状の直方体状に構成される。
　複数の水管１２は、缶体１１の内部に上下方向に延びて配置されると共に、缶体１１の長手方向及び幅方向に所定の間隔をあけて配置される。
　本実施形態では、複数の水管１２は、幅方向の外側に、缶体１１の長手方向に延びる側部に沿って配置される外側水管群１２ａと、缶体１１の幅方向の中央部に、長手方向に沿って配置される中央水管群１２ｂと、外側水管群１２ａと中央水管群１２ｂとの間に配置される中間水管群１２ｃと、に分類される。
　連結壁１３は、外側水管群１２ａにおいて隣り合って配置される水管１２同士を連結する。
　下部ヘッダ１４は、平面視矩形形状の直方体状の容器によって構成され、缶体１１の下部に配置される。下部ヘッダ１４には、複数の水管１２の下端部が接続される。下部ヘッダ１４には、給水源（図示せず）から蒸気生成に用いられる水が供給され、この下部ヘッダ１４から複数の水管１２に水が供給される。
　上部ヘッダ１５は、平面視矩形形状の直方体状の容器によって構成され、缶体１１の上部に配置される。上部ヘッダ１５には、複数の水管１２の上端部が接続される。上部ヘッダ１５には、複数の水管１２において生成された蒸気が集められる。上部ヘッダ１５に集められた蒸気は、蒸気を使用する負荷機器（図示せず）に供給される。
　給気ダクト１６は、缶体１１の長手方向の一端側に位置する第１側面１１ａの下部に接続される。給気ダクト１６の上流側には、燃料ガスが供給される燃料供給ライン１６１の先端部及び燃焼用空気を供給する送風機１８が接続される。給気ダクト１６には、燃料供給ライン１６１から供給される燃料ガスと送風機１８から供給される燃焼用空気とが混合された予混合気が流通し、この予混合気を缶体１１の内部に向けて供給する。
　バーナ１０は、第１側面１１ａにおける給気ダクト１６と缶体１１との接続部分に配置される。バーナ１０は、燃焼用空気と燃料とが混合された予混合気を給気ダクト１６から缶体１１の内部に噴出し、この予混合気を燃焼させる。バーナ１０の詳細については後述する。
　排気筒１７は、缶体１１の長手方向の他端側（給気ダクト１６が設けられた側と反対側）に位置する第２側面１１ｂに接続される。排気筒１７は、缶体１１の内部で予混合ガスが燃焼して生じた燃焼ガスを排ガスとして排出する。
　次に、本実施形態のバーナ１０の詳細について、図３及び図４を参照しながら説明する。
　本実施形態のバーナ１０は、図３及び図４に示すように、メイン燃焼部２０と、複数の保炎部３０と、第１供給ラインＬ１と、第２供給ラインＬ２と、を備える。
　メイン燃焼部２０は、第１の空気比の予混合気を燃焼させる。ここで、第１の空気比は、理論上の燃焼下限界となる空気比に近い空気比に設定される。即ち、第１の空気比は、いわゆる超高空気比に設定される。具体的には、第１の空気比は、排ガス中のＮＯＸ濃度を効果的に低減させる観点から、排ガスＯ２濃度換算で７％～１１％であることが好ましく、８％～１０％であることがより好ましい。
　尚、空気比は、実際燃焼空気量／理論燃焼空気量の値により表されるが、この値は、排ガスＯ２濃度（％）と所定の関係で対応している。そのため、本明細書においては、空気比を排ガスＯ２濃度（％）にて表示する。また、ＮＯｘ値は、排ガスＯ２濃度３％換算の値を示し、ＣＯ値は、換算値でなく読取値を示す。
　本実施形態では、メイン燃焼部２０は、複数の分割メイン燃焼部２１により構成される。より具体的には、複数の分割メイン燃焼部２１は、横方向（水平方向）に所定間隔をあけて配置される。そして、それぞれの分割メイン燃焼部２１は、缶体１１の内部に向かって水平方向に予混合気を噴出する。本実施形態では、分割メイン燃焼部２１は、２列に配置される。
　複数の保炎部３０は、第２の空気比の予混合気を燃焼させる。ここで、第２の空気比は、第１の空気比よりも低くかつ安定して火炎を形成可能な空気比に設定される。具体的には、第２の空気比は、バーナ１０における火炎を安定的に維持させる観点から、排ガスＯ２濃度換算で６％～１０％であることが好ましく、７％～９％であることがより好ましい。
　複数の保炎部３０は、メイン燃焼部２０を挟むように配置される。そして、複数の保炎部３０は、缶体１１の内部に向かって水平方向に予混合気を噴出する。本実施形態では、保炎部３０は、２つの分割メイン燃焼部２１の両側部にそれぞれ配置される。
　第１供給ラインＬ１は、保炎部３０及びメイン燃焼部２０に第２の空気比の予混合気を供給する。本実施形態では、給気ダクト１６を流通する予混合気は、第２の空気比となるように設定されている。即ち、第１供給ラインＬ１は、給気ダクト１６により構成される（図１参照）。
　第２供給ラインＬ２は、メイン燃焼部２０に空気を供給する。本実施形態では、第２供給ラインＬ２は、給気ダクト１６の内部に挿通された配管により構成される。第２供給ラインＬ２の先端部は分岐しており、複数の分割メイン燃焼部２１の近傍にそれぞれ配置される（図４参照）。
　メイン燃焼部２０に供給される燃料ガスの量は、排ガス中に含まれるＮＯＸの濃度を低減しつつ、火炎を安定的に維持させる観点から、バーナ１０に供給される燃料ガスの量の５０％～９５％であることが好ましく、７０％～９０％であることがより好ましい。
　次に、本実施形態のボイラ１の動作につき説明する。
　まず、送風機１８から供給された燃焼用空気と燃料供給ライン１６１から供給された燃料ガスとが給気ダクト１６において予混合される。ここで、給気ダクト１６の内部においては、燃料ガスと燃焼用空気とは、第２の空気比となるように予混合される。そして、第２の空気比となるように予混合された予混合気は、メイン燃焼部２０（複数の分割メイン燃焼部２１）及び複数の保炎部３０に供給される。
　また、第２供給ラインＬ２からは、複数の分割メイン燃焼部２１に、空気が供給される。これにより、複数の分割メイン燃焼部２１から噴出される予混合気の空気比は、保炎部３０から噴出される予混合気の空気比よりも高くなる。具体的には、第２供給ラインＬ２からは、分割メイン燃焼部２１から噴出される予混合気が第１の空気比となる量の空気が供給される。
　そして、複数の分割メイン燃焼部２１からは、第１の空気比の予混合気が缶体１１の内部に噴出されて燃焼される。また、複数の保炎部３０からは、第２の空気比の予混合気が缶体１１の内部に噴出されて燃焼される。ここで、本実施形態では、複数の保炎部３０を、複数の分割メイン燃焼部２１それぞれを挟むように配置した。これにより、高い空気比（第１の空気比）の予混合気が燃焼される分割メイン燃焼部２１を、より安定して燃焼可能な低い空気比（第２の空気比）の予混合気が燃焼される保炎部３０により挟みこむことで、分割メイン燃焼部２１をより高い空気比で燃焼させても火炎を維持させられる。
　また、メイン燃焼部２０を複数の分割メイン燃焼部２１により構成し、複数の保炎部３０をこれら複数の分割メイン燃焼部２１それぞれの両側部に配置した。これにより、一つ一つのメイン燃焼部２０（分割メイン燃焼部２１）の火炎の大きさ（幅）を小さくできるので、メイン燃焼部２０において不完全燃焼を起こしにくくでき、排ガス中に含まれるＣＯの濃度を低減できる。
　次いで、バーナ１０から噴出された予混合気の燃焼により発生した燃焼ガスにより、複数の水管１２が加熱され、これら複数の水管１２の内部に供給された給水から蒸気が生成される。複数の水管１２の内部で生成された蒸気は、上部ヘッダ１５に集められた後、負荷機器に供給される。
　一方、缶体１１の内部において蒸気の生成に用いられた燃焼ガスは、排気筒１７から排ガスとして排出される。ここで、本実施形態では、バーナ１０において、より高い空気比で予混合気を燃焼させられるので、予混合気の燃焼温度が高くなりすぎることを抑制できる。これにより、排ガス中に含まれるＮＯＸの濃度を低減できる。
　以上説明した本実施形態のバーナ１０及びこのバーナ１０を備えるボイラ１によれば、以下のような効果を奏する。
　（１）バーナ１０を、第１の空気比の予混合気を燃焼させるメイン燃焼部２０と、このメイン燃焼部２０を挟むように配置され、第１の空気比よりも低い第２の空気比の予混合気を燃焼させる複数の保炎部３０と、を含んで構成した。これにより、メイン燃焼部２０を、安定して火炎を形成できる保炎部３０により挟んだ状態で燃焼させられるので、メイン燃焼部２０をより高い空気比で燃焼させても火炎を維持させられる。よって、より高い空気比で燃焼させても火炎を維持できるので、排ガス中に含まれるＮＯＸの濃度を低減でき、かつバーナ１０を安定して燃焼させられる。
　（２）バーナ１０を、第２の空気比の予混合気をメイン燃焼部２０及び保炎部３０に供給する第１供給ラインＬ１と、メイン燃焼部２０に空気を供給する第２供給ラインＬ２と、を含んで構成した。これにより、メイン燃焼部２０及び保炎部３０を備えるバーナ１０を簡易な構成により実現できる。
　（３）メイン燃焼部２０を、複数の分割メイン燃焼部２１により構成し、保炎部３０を、複数の分割メイン燃焼部２１それぞれを挟むように配置した。これにより、一つ一つの分割メイン燃焼部２１の火炎の大きさ（幅）を小さくできるので、メイン燃焼部２０において不完全燃焼を起こしにくくでき、排ガス中に含まれるＣＯの濃度を低減できる。
　（４）水平方向に予混合気を噴出するバーナ１０において、複数の分割メイン燃焼部２１を横方向に間隔をあけて配置し、保炎部３０を分割メイン燃焼部２１の両側部にそれぞれ配置した。これにより、水平方向に延びる火炎を形成するバーナ１０において、排ガス中のＮＯＸの生成を抑制でき、かつ安定して燃焼させられるバーナを実現できる。
　以下、実施例及び比較例により、本発明の効果をより詳細に説明する。しかしながら、本発明の範囲は、かかる実施例に制限されるものではない。
　メイン燃焼部２０を２つの分割メイン燃焼部２１により構成し、これら２つの分割メイン燃焼部２１の上部及び下部にそれぞれ保炎部３０を配置した実施例のバーナ１０（図４参照）を用いて、予混合気の空気比（排ガスＯ２濃度）を変化させた場合における排ガス中に含まれるＮＯＸ濃度及びＣＯ濃度の変化を測定した。
　尚、本実施例においては、３ｔ／ｈの容量のボイラを使用し、バーナ１０には、高燃焼時（１００％燃焼時）で１７０ｍ３Ｎ／ｈの燃料ガス（１３Ａ）を供給すると共に、燃料ガスの８０％をメイン燃焼部２０に、２０％を保炎部３０に供給した。また、空気比は、第１供給ラインＬ１に供給される燃焼用空気の量を変化させることで調整した。更に、第２供給ラインＬ２からは、２２０ｍ３Ｎ／ｈの空気を供給した。
　また、実施例のバーナ１０を用い、第２供給ラインＬ２からの空気の供給を行わなかったものを比較例とした。
　結果を図５に示す。
　図５に示すように、比較例においては、排ガスＯ２濃度が約９．０％となった時点でバーナ１０の燃焼が不可能となっているのに対し、実施例においては、排ガスＯ２濃度が約９．８％となるまでバーナ１０の燃焼（火炎）を維持できたことが分かる。
　また、排ガスＯ２濃度が約７．６％～約９．８％の広い範囲において、排ガス中に含まれるＮＯＸ濃度を６ｐｐｍ以下という非常に低い状態に抑えてバーナ１０を燃焼させることが分かる。
　更に、排ガスＯ２濃度が９．３％程度を超えたあたりからは、ＣＯ濃度が高くなってしまうことが分かる。
　以上の結果から、従来では、安定的な予混合気の燃焼が困難であった９％程度の排ガスＯ２濃度でバーナ１０を安定して燃焼させられることが分かる。
　以上、本発明のバーナ１０及びボイラ１の好ましい一実施形態について説明したが、本発明は、上述した実施形態に制限されるものではなく、適宜変更が可能である。
　例えば、本実施形態では、メイン燃焼部２０を２つの分割メイン燃焼部２１により構成したが、これに限らない。即ち、メイン燃焼部を３つ以上の分割メイン燃焼部により構成してもよい。また、メイン燃焼部を単一のメイン燃焼部により構成してもよい。
　また、本実施形態では、分割メイン燃焼部２１を横方向に所定間隔をあけて配置したが、これに限らない。即ち、分割メイン燃焼部を高さ方向に所定間隔をあけて配置してもよく、また、分割メイン燃焼部を縦横方向（高さ方向及び水平方向）にそれぞれ所定間隔をあけて配置し、これらの分割メイン燃焼部を挟むように保炎部を配置してもよい。
　また、本実施形態では、本発明を、予混合ガスを水平方向に噴出させるバーナ１０に適用したが、これに限らない。即ち、本発明を、予混合ガスを鉛直方向に噴出させるバーナにより構成してもよい。
　また、本実施形態では、本発明のバーナ１０を、小型貫流ボイラ１に適用したが、これに限らない。即ち、本発明のバーナを、給湯器、吸収式冷凍機の再熱器等の他の熱機器に適用してもよい。
　本発明は、その精神又は主要な特徴から逸脱することなく、他のいろいろな形で実施することができる。そのため、上記の実施形態若しくは実施例は、あらゆる点で単なる例示に過ぎず、限定的に解釈してはならない。本発明の範囲は、請求の範囲によって示すものであって、明細書本文には何ら拘束されない。更に、請求の範囲の均等範囲に属する変形や変更は、全て本発明の範囲内のものである。
　１　貫流ボイラ（ボイラ）
　１０　バーナ
　１１　缶体
　１２　水管
　１４　下部ヘッダ
　１５　上部ヘッダ
　１６　給気ダクト
　２０　メイン燃焼部
　２１　分割メイン燃焼部
　３０　保炎部
　Ｌ１　第１供給ライン
　Ｌ２　第２供給ライン

Claims (5)

  1. 　第１の空気比で燃料ガスと空気とが混合された予混合気を燃焼させるメイン燃焼部と、
    　前記メイン燃焼部を挟むように配置され、前記第１の空気比よりも低くかつ安定して火炎を形成可能な第２の空気比の予混合気を燃焼させる複数の保炎部と、を備えるバーナ。
  2. 　前記保炎部及び前記メイン燃焼部に前記第２の空気比の予混合気を供給する第１供給ラインと、
    　前記メイン燃焼部に空気を供給する第２供給ラインと、を更に備える請求項１に記載のバーナ。
  3. 　前記メイン燃焼部は、複数の分割メイン燃焼部からなり、
    　前記保炎部は、前記分割メイン燃焼部それぞれを挟むように配置される請求項１又は２に記載のバーナ。
  4. 　前記複数の分割メイン燃焼部は、水平方向に予混合気を噴出すると共に、横方向に所定の間隔をあけて配置され、
    　前記保炎部は、前記分割メイン燃焼部の両側部にそれぞれ配置される請求項３に記載のバーナ。
  5. 　缶体と、
    　前記缶体の内部に配置され上下方向に延びる複数の水管と、
    　前記複数の水管の下部に配置される下部ヘッダと、
    　前記複数の水管の上部に配置される上部ヘッダと、
    　先端部が前記缶体に接続され該缶体に燃焼用空気及び燃料ガスを供給する給気ダクトと、
    　前記缶体と前記給気ダクトの接続部に配置されるバーナと、を備えるボイラであって、
    　前記バーナは、請求項１～４のいずれかに記載のバーナであるボイラ。
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