JP2020046098A - Hydrogen gas combustion apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、水素ガス供給管を通して供給された水素ガスを空気と混合させて燃焼させる水素ガス燃焼装置に関するものである。特に、水素ガスを空気と混合させて燃焼させる場合に、水素ガスの燃焼速度が速くなって、局所的な温度上昇が起こったり、最高火炎温度が高くなったりして、ＮＯｘの発生量が多くなるのを簡単かつ適切に抑制できるようにした点に特徴を有するものである。 The present invention relates to a hydrogen gas combustion device that mixes hydrogen gas supplied through a hydrogen gas supply pipe with air and burns the mixture. In particular, when hydrogen gas is mixed with air and burned, the combustion speed of the hydrogen gas increases, a local temperature rise occurs, or the maximum flame temperature increases, and the amount of generated NOx increases. This is characterized in that it is possible to easily and appropriately suppress the occurrence of the problem.
従来から、水素ガス供給管を通して導かれた水素ガスを空気と混合させて燃焼させるようにした水素ガス燃焼装置においては、水素ガスの燃焼速度が速いために、局所的な温度上昇が起こりやすく、また最高火炎温度も高くなって、ＮＯｘの発生量が多くなることが知られている。 Conventionally, in a hydrogen gas combustion apparatus in which hydrogen gas introduced through a hydrogen gas supply pipe is mixed with air and burned, a local temperature rise is likely to occur due to a high burning speed of the hydrogen gas. It is also known that the maximum flame temperature increases and the amount of generated NOx increases.
そして、従来においては、特許文献１に示されるように、複数の炎孔から水素ガスを噴出させて、拡散燃焼方式により水素を燃焼させるようにした水素燃焼装置において、隣接する炎孔の両端間距離及び単位炎孔あたり出力を制御するようにして、水素ガスの燃焼時におけるＮＯｘの発生を抑制するようにしたものが提案されている。 Conventionally, as disclosed in Patent Document 1, in a hydrogen combustion apparatus in which hydrogen gas is ejected from a plurality of flame holes and burns hydrogen by a diffusion combustion method, between both ends of adjacent flame holes. There has been proposed one in which the distance and the output per unit flame hole are controlled to suppress the generation of NOx during the combustion of hydrogen gas.
しかし、特許文献１に示されるように、水素ガスの燃焼時におけるＮＯｘの発生を抑制するため、隣接する炎孔の両端間距離及び単位炎孔あたり出力を制御する作業は非常に面倒であり、簡単にＮＯｘの発生を抑制することが困難であり、またこの特許文献１の実施例に示されるように、炎孔を多数配置させるようにすると、この燃焼装置全体が大きくなると共に、コストも高くつくという問題があった。 However, as disclosed in Patent Document 1, in order to suppress the generation of NOx during the combustion of hydrogen gas, the work of controlling the distance between both ends of adjacent flame holes and the output per unit flame hole is very troublesome, It is difficult to easily suppress the generation of NOx, and as shown in the example of Patent Document 1, when a large number of flame holes are arranged, the entire combustion apparatus becomes large, and the cost increases. There was a problem of sticking.
また、従来においては、特許文献２に示されるように、水素ガスを供給するバーナーガス管の内周側に空気管を保持させた二重管としたバーナーノズルにおいて、外周側のバーナーガス管を流れる燃料ガスの水素ガス流がノズル噴出直後に内周側空気流と速やかに混合するように、外周側ガス管の外壁をノズル先端部において管芯に向けて傾斜させるようにした水素用低ＮＯｘバーナーが提案されている。 Conventionally, as shown in Patent Document 2, in a burner nozzle which is a double pipe in which an air pipe is held on the inner peripheral side of a burner gas pipe for supplying hydrogen gas, a burner gas pipe on an outer peripheral side is used. Low NOx for hydrogen in which the outer wall of the outer gas pipe is inclined toward the pipe core at the tip of the nozzle so that the hydrogen gas flow of the flowing fuel gas mixes with the inner air flow immediately after the nozzle is ejected. Burners have been proposed.
しかし、特許文献２に示されるものにおいては、外周側ガス管のノズル先端部における傾斜と、外周側ガス管の導出口の口径とによって内周側の空気管から吸引される空気量が変化し、水素の燃焼を適切に制御してＮＯｘの発生を簡単に抑制することが困難であり、またこれらの条件を適切に設定しないと、逆火等が生じるという問題もあった。 However, in the technique disclosed in Patent Document 2, the amount of air sucked from the inner air pipe changes depending on the inclination of the outer gas pipe at the nozzle tip and the diameter of the outlet of the outer gas pipe. However, it is difficult to appropriately control the combustion of hydrogen to easily suppress the generation of NOx, and if these conditions are not appropriately set, there is a problem that a flashback or the like occurs.
本発明は、水素ガス供給管を通して導かれた水素ガスを空気と混合させて燃焼させる水素ガス燃焼装置における前記のような問題を解決することを課題とするものである。 SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to solve the above-described problems in a hydrogen gas combustion apparatus that mixes hydrogen gas introduced through a hydrogen gas supply pipe with air and burns the mixture.
すなわち、本発明における水素ガス燃焼装置は、水素ガスを空気と混合させて燃焼させる場合に、水素ガスの燃焼速度が速くなって、局所的な温度上昇が起こったり、最高火炎温度が高くなったりして、ＮＯｘの発生量が多くなるのを簡単かつ適切に抑制できるようにすることを課題とするものである。 That is, when the hydrogen gas combustion device according to the present invention mixes hydrogen gas with air and burns the mixture, the combustion speed of the hydrogen gas increases, causing a local temperature rise or an increase in the maximum flame temperature. It is an object of the present invention to easily and appropriately suppress an increase in the amount of generated NOx.
本発明における水素ガス燃焼装置においては、前記のような課題を解決するため、水素ガス供給管を通して供給された水素ガスを空気と混合させて燃焼させる水素ガス燃焼装置において、水素ガスを供給する水素ガス供給管の外周側に、一次空気を供給する一次空気供給管を設け、さらに前記の一次空気供給管の外周側に、二次空気を供給する二次空気供給管を設け、前記の水素ガス供給管の先端部に水素ガスを前方に噴出させる主噴出口を設けると共に、前記の主噴出口よりも上流側の位置に水素ガスを水素ガス供給管の半径方向外側に噴出させる複数の副噴出口を設け、前記の一次空気供給管の先端から一次空気を噴出させる一次空気噴出口を、前記の水素ガス供給管の副噴出口よりも上流側の位置に設けるようにした。 In order to solve the above-described problems, in the hydrogen gas combustion device according to the present invention, in a hydrogen gas combustion device that mixes hydrogen gas supplied through a hydrogen gas supply pipe with air to burn, A primary air supply pipe for supplying primary air is provided on an outer peripheral side of the gas supply pipe, and a secondary air supply pipe for supplying secondary air is further provided on an outer peripheral side of the primary air supply pipe. A main jet port for jetting hydrogen gas forward is provided at the tip of the supply pipe, and a plurality of sub-jets for jetting hydrogen gas radially outward of the hydrogen gas supply pipe at a position upstream of the main jet port. An outlet is provided, and a primary air ejection port for ejecting primary air from the tip of the primary air supply pipe is provided at a position upstream of the sub-ejection port of the hydrogen gas supply pipe.
ここで、本発明における水素ガス燃焼装置のように、水素ガスを供給する水素ガス供給管の外周側に一次空気を供給する一次空気供給管を設け、さらにこの一次空気供給管の外周側に二次空気を供給する二次空気供給管を設け、前記の水素ガス供給管の先端部に水素ガスを前方に噴出させる主噴出口を設けると共に、前記の主噴出口よりも上流側の位置に水素ガスを水素ガス供給管の半径方向外側に噴出させる複数の副噴出口を設け、前記の一次空気供給管の先端から一次空気を噴出させる一次空気噴出口を、前記の水素ガス供給管の副噴出口よりも上流側の位置に設けると、水素ガス供給管の副噴出口から噴出された水素ガスが、最初に前記の一次空気供給管の一次空気噴出口から噴出された一次空気と混合されて水素ガスの一部が一次燃焼される。そして、このように水素ガスの一部が一次燃焼された燃焼排ガスが、前記の二次空気供給管内を流れる二次空気に混合されて、二次空気供給管内を通して水素ガス供給管の先端部に導かれ、水素ガス供給管の先端部の主噴出口から前方に噴出させる水素ガスと、前記の一次燃焼された燃焼排ガスと二次空気供給管内を流れる二次空気とが混合されて徐々に二次燃焼されるようになる。 Here, as in the hydrogen gas combustion apparatus of the present invention, a primary air supply pipe for supplying primary air is provided on the outer peripheral side of a hydrogen gas supply pipe for supplying hydrogen gas, and a secondary air supply pipe is further provided on the outer peripheral side of the primary air supply pipe. A secondary air supply pipe for supplying secondary air is provided, and a main jet port for jetting hydrogen gas forward is provided at the tip of the hydrogen gas supply pipe, and hydrogen is provided at a position upstream of the main jet port. A plurality of sub-jet ports for ejecting gas radially outward of the hydrogen gas supply pipe are provided, and a primary air ejection port for ejecting primary air from the tip of the primary air supply pipe is provided with a sub-injection of the hydrogen gas supply pipe. When provided at a position on the upstream side of the outlet, the hydrogen gas jetted from the sub jet of the hydrogen gas supply pipe is mixed with the primary air jetted from the primary air jet of the primary air feed pipe first. Part of hydrogen gas is primary fuel It is. Then, the combustion exhaust gas in which a part of the hydrogen gas is primarily burned in this way is mixed with the secondary air flowing in the secondary air supply pipe, and passes through the secondary air supply pipe to the tip of the hydrogen gas supply pipe. The hydrogen gas that is guided and jetted forward from the main jet port at the tip of the hydrogen gas supply pipe, the primary combustion flue gas and the secondary air flowing through the secondary air supply pipe are mixed and gradually mixed. It will be burned next time.
このように、水素ガス供給管の先端部の主噴出口から前方に噴出させる水素ガスを、前記の一次燃焼された燃焼排ガスと二次空気供給管内を流れる二次空気と混合させて二次燃焼させるようにすると、燃焼されやすい水素ガスの燃焼速度が速くなるのが抑制されて、局所的に温度が上昇するのが抑制されると共に、最高火炎温度が高くなるのも抑制されて、ＮＯｘの発生が抑制されるようになる。 As described above, the hydrogen gas spouted forward from the main jet port at the tip of the hydrogen gas supply pipe is mixed with the primary combustion flue gas and the secondary air flowing through the secondary air supply pipe to perform secondary combustion. By doing so, the combustion speed of the easily combustible hydrogen gas is suppressed from increasing, so that the temperature is not locally increased, and the increase in the maximum flame temperature is also suppressed. Occurrence is suppressed.
また、本発明における水素ガス燃焼装置においては、前記の一次空気供給管の先端における一次空気噴出口から前記の水素ガス供給管の半径方向外側に水素ガスを噴出させる副噴出口に向けて噴出させる一次空気の流速を速めるように、前記の一次空気供給管の先端部における水素ガス供給管との間の隙間を小さくすることが好ましい。 Further, in the hydrogen gas combustion device according to the present invention, the hydrogen gas is ejected from the primary air ejection port at the tip of the primary air supply pipe toward a sub-ejection port for ejecting hydrogen gas radially outward of the hydrogen gas supply pipe. It is preferable to reduce a gap between the primary air supply pipe and the hydrogen gas supply pipe at the tip of the primary air supply pipe so as to increase the flow rate of the primary air.
このようにすると、水素ガス供給管の副噴出口から噴出された水素ガスと一次空気供給管の一次空気噴出口から噴出された一次空気とが混合されて一次燃焼された後の燃焼排ガスが、二次空気供給管内を流れる二次空気に効果的に巻き込まれながら、水素ガス供給管の主噴出口から前方に噴出された水素ガスと混合されて二次燃焼が行われるようになり、局所的に温度が上昇するのがより一層抑制されると共に、最高火炎温度が高くなるのもより抑制されて、ＮＯｘの発生がさらに抑制されるようになる。 In this case, the combustion exhaust gas after the primary combustion is performed by mixing the hydrogen gas ejected from the sub-ejection port of the hydrogen gas supply pipe and the primary air ejected from the primary air ejection port of the primary air supply pipe, While being effectively caught in the secondary air flowing through the secondary air supply pipe, the secondary gas is mixed with the hydrogen gas ejected forward from the main outlet of the hydrogen gas supply pipe, and secondary combustion is performed. Is further suppressed, and the increase in the maximum flame temperature is further suppressed, so that the generation of NOx is further suppressed.
また、本発明における水素ガス燃焼装置においては、前記の一次空気供給管の先端の一次空気噴出口よりも下流側における前記の水素ガス供給管の先端部に半径方向外側に膨出した膨出部を設け、この膨出部に水素ガスを水素ガス供給管の半径方向外側に噴出させる副噴出口を設けるようにすることが好ましい。 Further, in the hydrogen gas combustion device according to the present invention, the bulging portion bulging radially outward at the tip of the hydrogen gas supply pipe downstream of the primary air ejection port at the tip of the primary air supply pipe. It is preferable that a sub-jet port for jetting hydrogen gas to the outside in the radial direction of the hydrogen gas supply pipe be provided at the bulging portion.
このように、一次空気供給管の先端の一次空気噴出口よりも下流側における水素ガス供給管の先端部に半径方向外側に膨出した膨出部を設け、この膨出部に水素ガスを水素ガス供給管の半径方向外側に噴出させる副噴出口を設けると、前記の一次空気供給管の先端における一次空気噴出口から噴出された一次空気が前記の膨出部に沿って広がりながら、この膨出部に設けられた前記の副噴出口から噴出された水素ガスと混合されて水素ガスの一部が広い範囲で一次燃焼されるようになる。そして、このように広い範囲で一次燃焼された燃焼排ガスが、前記の二次空気供給管内を流れる二次空気と広い範囲で混合されると共に、このように混合された燃焼排ガスと二次空気とが水素ガス供給管の先端における主噴出口に向かって広い範囲で巻き込まれるようにして導かれ、この主噴出口から前方に噴出された水素ガスと徐々に混合されて二次燃焼が行われるようになり、局所的に温度が上昇するのがより一層抑制されると共に、最高火炎温度が高くなるのもさらに抑制されて、ＮＯｘの発生がより一層抑制されるようになる。 As described above, a bulging portion bulging radially outward is provided at the tip of the hydrogen gas supply pipe downstream of the primary air outlet of the primary air supply pipe, and hydrogen gas is supplied to the bulging portion. When a sub-jet port for jetting radially outward of the gas supply pipe is provided, the primary air jetted from the primary air jet port at the tip of the primary air supply pipe expands along the swelling portion while the primary air jet expands. A part of the hydrogen gas is primarily combusted in a wide range by being mixed with the hydrogen gas ejected from the auxiliary ejection port provided at the outlet. Then, the combustion exhaust gas which has been primarily burned in such a wide range is mixed with the secondary air flowing in the secondary air supply pipe in a wide range, and the combustion exhaust gas and the secondary air thus mixed are mixed with each other. Is introduced in a wide range toward the main jet at the end of the hydrogen gas supply pipe, and is gradually mixed with the hydrogen gas jetted forward from the main jet so that the secondary combustion is performed. , The local increase in temperature is further suppressed, and the increase in the maximum flame temperature is further suppressed, so that the generation of NOx is further suppressed.
また、本発明における水素ガス燃焼装置においては、前記の水素ガス供給管における前記の主噴出口から噴出させる水素ガスの量と、前記の副噴出口から噴出させる水素ガスの量との割合を８：２〜７：３の範囲にすることが好ましい。 Further, in the hydrogen gas combustion device according to the present invention, the ratio of the amount of hydrogen gas ejected from the main ejection port to the amount of hydrogen gas ejected from the sub ejection port in the hydrogen gas supply pipe is set to 8%. : 2 to 7: 3.
このようにすると、水素ガス供給管の副噴出口から水素ガスが過剰に噴出されて一次空気供給管から噴出された一次空気と過剰に燃焼され、一次燃焼時に多くのＮＯｘが発生したり、主噴出口から噴出させる水素ガスが少なくなって十分な燃焼量が得られなくなるということがなく、水素ガス供給管の副噴出口から噴出された水素ガスと一次空気供給管から噴出された一次空気とが適当量混合されて一次燃焼され、適当量の燃焼排ガスが二次空気供給管内を流れる二次空気に適切に巻き込まれながら、水素ガス供給管の主噴出口から前方に噴出された水素ガスと混合されて二次燃焼が行われるようになり、局所的に温度が上昇するのが抑制されると共に、最高火炎温度が高くなるのも抑制されて、ＮＯｘの発生が抑制されるようになる。 In this case, the hydrogen gas is excessively spouted from the sub-injection port of the hydrogen gas supply pipe and excessively combusted with the primary air spouted from the primary air supply pipe, so that a large amount of NOx is generated during the primary combustion, The amount of hydrogen gas ejected from the injection port is not reduced and a sufficient amount of combustion cannot be obtained, and the hydrogen gas ejected from the sub-ejection port of the hydrogen gas supply pipe and the primary air ejected from the primary air supply pipe Is mixed and subjected to primary combustion, and an appropriate amount of combustion exhaust gas is appropriately caught in the secondary air flowing in the secondary air supply pipe, while the hydrogen gas ejected forward from the main outlet of the hydrogen gas supply pipe and The secondary combustion is performed by mixing, so that the temperature is locally prevented from rising, and the maximum flame temperature is also prevented from increasing, so that the generation of NOx is suppressed.
本発明における水素ガス燃焼装置においては、前記のように水素ガスを供給する水素ガス供給管の外周側に設けた一次空気供給管の一次空気噴出口から噴出させた一次空気と、水素ガス供給管の先端部における主噴出口よりも上流側の位置に設けた複数の副噴出口から半径方向外側に噴出させた水素ガスとを混合させて水素ガスの一部を一次燃焼させ、このように一次燃焼された燃焼排ガスを、一次空気供給管の外周側に設けた二次空気供給管内を流れる二次空気と混合させて水素ガス供給管の先端部に導き、これらを水素ガス供給管の先端部の主噴出口から前方に噴出させた水素ガスと混合させて二次燃焼させるようにした。 In the hydrogen gas combustion device according to the present invention, the primary air injected from the primary air outlet of the primary air supply pipe provided on the outer peripheral side of the hydrogen gas supply pipe for supplying hydrogen gas as described above, and the hydrogen gas supply pipe The primary gas is mixed with hydrogen gas ejected radially outward from a plurality of sub-jet ports provided at a position upstream of the main jet port at the tip end of the fuel gas to partially burn the hydrogen gas, and thus the primary gas is burned. The combusted flue gas is mixed with secondary air flowing in a secondary air supply pipe provided on the outer peripheral side of the primary air supply pipe, and guided to the tip of the hydrogen gas supply pipe. The secondary combustion is carried out by mixing with the hydrogen gas ejected forward from the main ejection port.
この結果、本発明における水素ガス燃焼装置においては、水素ガス供給管を通して供給される水素ガスが、一次空気供給管から導かれた一次空気と混合されて一次燃焼された後、このように一次燃焼された燃焼排ガスが二次空気供給管を流れる二次空気と混合されて二次燃焼されるようになり、燃焼されやすい水素ガスの燃焼速度が速くなるのが抑制されて、局所的に温度が上昇するのが抑制されると共に、最高火炎温度が高くなるのも抑制されて、ＮＯｘの発生が抑制されるようになった。 As a result, in the hydrogen gas combustion apparatus according to the present invention, after the hydrogen gas supplied through the hydrogen gas supply pipe is mixed with the primary air led from the primary air supply pipe and subjected to the primary combustion, the primary combustion is performed as described above. The burned flue gas is mixed with the secondary air flowing through the secondary air supply pipe and is subjected to secondary combustion.This suppresses an increase in the burning rate of easily combustible hydrogen gas and locally reduces the temperature. The rise is suppressed, and the increase in the maximum flame temperature is also suppressed, so that the generation of NOx is suppressed.
本発明の実施形態に係る水素ガス燃焼装置を、添付図面に基づいて具体的に説明する。なお、本発明に係る水素ガス燃焼装置は、下記の実施形態に示したものに限定されず、発明の要旨を変更しない範囲において、適宜変更して実施できるものである。 A hydrogen gas combustion device according to an embodiment of the present invention will be specifically described with reference to the accompanying drawings. It should be noted that the hydrogen gas combustion apparatus according to the present invention is not limited to those described in the following embodiments, and can be appropriately modified and implemented within the scope that does not change the gist of the invention.
ここで、図１及び図２に示す実施形態に係る水素ガス燃焼装置においては、水素ガスＧｈを供給する水素ガス供給管１０の外周側に、一次空気Ａ１を供給する一次空気供給管２０を設け、さらにこの一次空気供給管２０の外周側に、二次空気Ａ２を供給する二次空気供給管３０を設け、この二次空気供給管３０の先端部における燃焼管３１が炉壁１を貫通するように設けている。
Here, in the hydrogen gas combustion apparatus according to the embodiment shown in FIGS. 1 and 2, a primary
そして、この実施形態に係る水素ガス燃焼装置においては、前記の水素ガス供給管１０の先端部に水素ガスＧｈを噴出させる噴出用口金１１を取り付け、この噴出用口金１１の先端面に水素ガスＧｈを前方に噴出させる主噴出口１２を設けると共に、この主噴出口１２よりも上流側の位置における噴出用口金１１の外周面に水素ガスＧｈを水素ガス供給管１０の半径方向外側に噴出させる複数の副噴出口１３を設け、前記の一次空気供給管２０の先端から一次空気を噴出させる一次空気噴出口２１を、前記の水素ガス供給管１０における前記の副噴出口１３よりも上流側に位置するように設けている。
In the hydrogen gas combustion apparatus according to this embodiment, an
ここで、前記のように噴出用口金１１の先端面に水素ガスＧｈを前方に噴出させる主噴出口１２を設けると共に、この主噴出口１２よりも上流側の位置における噴出用口金１１の外周面に水素ガスＧｈを水素ガス供給管１０の半径方向外側に噴出させる複数の副噴出口１３を設けるにあたっては、例えば、主噴出口１２として直径が１４ｍｍのものを設け、副噴出口１３として直径が３．５ｍｍのものを周方向に所要間隔で８つ設けるようにしている。そして、前記のように主噴出口１２と各副噴出口１３とから水素ガスＧｈを噴出させるにあたって、主噴出口１２から噴出させる水素ガスＧｈの量と、各副噴出口１３から噴出させる水素ガスＧｈの合計量との割合が８：２〜７：３の範囲になるようにすることが好ましい。
Here, as described above, the
また、この実施形態に係る水素ガス燃焼装置においては、前記の水素ガス供給管１０の先端部に水素ガスＧｈを噴出させる噴出用口金１１を取り付け、噴出用口金１１が取り付けられた水素ガス供給管１０の先端部の外径が大きくなるようにし、前記の一次空気供給管２０の内周と水素ガス供給管１０の外周との間の隙間が、噴出用口金１１が取り付けられた水素ガス供給管１０の先端部において小さくなるようにしている。つまり、流路に段差をつけることにより、噴出用口金１１の上流部分よりも一次空気の流路面積を小さくしている。
In the hydrogen gas combustion apparatus according to this embodiment, an
このように、一次空気供給管２０の内周と水素ガス供給管１０の外周との間の隙間が、噴出用口金１１が取り付けられた水素ガス供給管１０の先端部において小さくなるようにすると、一次空気供給管２０の先端における一次空気噴出口２１から前記の水素ガス供給管１０の半径方向外側に水素ガスＧｈを噴出させる各副噴出口１３に向けて噴出される一次空気の流速が速められる。この結果、水素ガス供給管１０の各副噴出口１３から噴出された水素ガスＧｈと一次空気供給管２０の一次空気噴出口２１から噴出された一次空気Ａ１とが混合されて一次燃焼された後の燃焼排ガスが、二次空気供給管３０内を流れる二次空気Ａ２に効果的に巻き込まれながら、水素ガス供給管１０の先端部に導かれるようになる。
As described above, when the gap between the inner circumference of the primary
そして、このように一次燃焼された後の燃焼排ガスが、二次空気供給管３０内を流れる二次空気Ａ２に効果的に巻き込まれながら、水素ガス供給管１０の先端部に導かれると、このように一次燃焼された後の燃焼排ガスが効果的に巻き込まれて水素ガス供給管１０の先端部に導かれた二次空気Ａ２と、水素ガス供給管１０の先端部に設けられた噴出用口金１１における主噴出口１２から前方に噴出された水素ガスＧｈとが徐々に混合されて二次燃焼が行われるようになり、局所的に温度が上昇するのが抑制されると共に、最高火炎温度が高くなるのも防止されて、ＮＯｘが発生するのが抑制されるようになる。
When the combustion exhaust gas after the primary combustion is effectively introduced into the secondary air A2 flowing in the secondary
ここで、前記の図１及び図２に示す実施形態に係る水素ガス燃焼装置においては、水素ガス供給管１０の先端部に水素ガスＧｈを噴出させる噴出用口金１１を取り付けるにあたり、外径が一定になった噴出用口金１１を取り付けるようにしたが、水素ガス供給管１０の先端部に取り付ける噴出用口金１１はこのようなものに限定されない。
Here, in the hydrogen gas combustion apparatus according to the embodiment shown in FIGS. 1 and 2 described above, the outer diameter is constant when the
例えば、図３及び図４に示す実施形態に係る水素ガス燃焼装置のように、前記の水素ガス供給管１０の先端部に取り付ける噴出用口金１１として、前記の一次空気供給管２０の先端における一次空気噴出口２１よりも下流側に前記の水素ガス供給管１０の半径方向外側に膨出した膨出部１１ａを設け、この噴出用口金１１の先端面に前記のように水素ガスＧｈを前方に噴出させる主噴出口１２を設けると共に、この主噴出口１２よりも上流側の位置で前記のように水素ガス供給管１０の半径方向外側に膨出した膨出部１１ａに、水素ガスＧｈを水素ガス供給管１０の半径方向外側に噴出させる複数の副噴出口１３を設けるようにすることができる。
For example, as in the case of the hydrogen gas combustion apparatus according to the embodiment shown in FIGS. 3 and 4, the primary nozzle at the tip of the primary
ここで、このように水素ガス供給管１０の先端部に取り付ける噴出用口金１１において、一次空気供給管２０の先端の一次空気噴出口２１よりも下流側に半径方向外側に膨出した膨出部１１ａを設け、この膨出部１１ａに設けた前記の複数の副噴出口１３から水素ガスＧｈを水素ガス供給管１０の半径方向外側に噴出させようにすると、前記の一次空気供給管２０の先端における一次空気噴出口２１から噴出された一次空気Ａ１が前記の膨出部１１ａに沿って広がりながら、この膨出部１１ａに設けられた各副噴出口１３から噴出された水素ガスＧｈと混合されて一部の水素ガスＧｈが広い範囲で一次燃焼されるようになる。
Here, in the
そして、このように広い範囲で一次燃焼された燃焼排ガスが、前記の二次空気供給管３０内を流れる二次空気Ａ２と広い範囲で混合されると共に、このように混合された燃焼排ガスと二次空気Ａ２とが水素ガス供給管１０の先端部に取り付けられた噴出用口金１１の先端における主噴出口１２に向かって広い範囲で巻き込まれるようにして導かれ、この主噴出口１２から前方に噴出された水素ガスＧｈと徐々に混合されて二次燃焼が行われるようになり、局所的に温度が上昇するのが前記の場合よりも一層抑制されると共に、最高火炎温度が高くなるのもさらに防止されて、ＮＯｘが発生するのがより一層抑制されるようになる。
The flue gas that has been primarily burned in such a wide range is mixed with the secondary air A2 flowing in the secondary
１ ：炉壁
１０ ：水素ガス供給管
１１ ：噴出用口金
１１ａ ：膨出部
１２ ：主噴出口
１３ ：副噴出口
２０ ：一次空気供給管
２１ ：一次空気噴出口
３０ ：二次空気供給管
３１ ：燃焼管
Ａ１ ：一次空気
Ａ２ ：二次空気
Ｇｈ ：水素ガス
1: Furnace wall 10: Hydrogen gas supply pipe 11:
Claims (4)
3. The hydrogen gas combustion device according to claim 1, wherein an amount of hydrogen gas ejected from the main ejection port in the hydrogen gas supply pipe and an amount of hydrogen gas ejected from the sub ejection port are set. A hydrogen gas combustion apparatus, wherein the ratio of the hydrogen gas is in the range of 8: 2 to 7: 3.
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