JP2632635B2 - 水管群を有するボイラの燃焼装置と該燃焼装置を使用するボイラの燃焼方法 - Google Patents
水管群を有するボイラの燃焼装置と該燃焼装置を使用するボイラの燃焼方法Info
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- F23C13/00—Apparatus in which combustion takes place in the presence of catalytic material
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- F23D—BURNERS
- F23D14/00—Burners for combustion of a gas, e.g. of a gas stored under pressure as a liquid
- F23D14/02—Premix gas burners, i.e. in which gaseous fuel is mixed with combustion air upstream of the combustion zone
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- F23M—CASINGS, LININGS, WALLS OR DOORS SPECIALLY ADAPTED FOR COMBUSTION CHAMBERS, e.g. FIREBRIDGES; DEVICES FOR DEFLECTING AIR, FLAMES OR COMBUSTION PRODUCTS IN COMBUSTION CHAMBERS; SAFETY ARRANGEMENTS SPECIALLY ADAPTED FOR COMBUSTION APPARATUS; DETAILS OF COMBUSTION CHAMBERS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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- F23M9/10—Baffles or deflectors formed as tubes, e.g. in water-tube boilers
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は自然循環式、強制循環式
又は貫流式等の水管式ボイラや炉筒水管式ボイラ或は同
様形式の真空ヒーターや吸収式冷凍機用再生器等の、水
管を有する全てのボイラ、蒸気発生器、或は瞬間湯沸器
や熱交換器等と称されるもの（以下全てボイラという）
において、該水管群内で燃料を燃焼させることによつて
ＮＯｘの生成を抑制せしめて高負荷燃焼させ、ボイラの
火炉を著しく小さくすることによつて、ボイラの小型軽
量化を達成した収熱水管内挿型燃焼室を備えた水管式ボ
イラと該水管式ボイラの新規な燃焼装置と該燃焼装置を
使用する燃焼方法に関するものである。
又は貫流式等の水管式ボイラや炉筒水管式ボイラ或は同
様形式の真空ヒーターや吸収式冷凍機用再生器等の、水
管を有する全てのボイラ、蒸気発生器、或は瞬間湯沸器
や熱交換器等と称されるもの（以下全てボイラという）
において、該水管群内で燃料を燃焼させることによつて
ＮＯｘの生成を抑制せしめて高負荷燃焼させ、ボイラの
火炉を著しく小さくすることによつて、ボイラの小型軽
量化を達成した収熱水管内挿型燃焼室を備えた水管式ボ
イラと該水管式ボイラの新規な燃焼装置と該燃焼装置を
使用する燃焼方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、ボイラ燃焼室の容積は、その構造
上ボイラ全容積の中で最大の部分を占めており、ボイラ
の性能とコストを大きく左右するものであるため、その
燃焼室の小型化と高性能化が要望されていた。そのため
の技術として、現在までに本発明者らは、従来型の燃焼
室を著しく小さくして実際上燃焼室をほぼゼロにした、
いわば燃焼室なしのボイラに関する下記二方式を提案
し、着々とそれらを実現してきた。その１は予混合バー
ナなどによる高負荷平面燃焼によるもの（以下「高負荷
燃焼方式」という。特開昭６０−２０５１０５号、〔図
１４〕、〔図１５〕）、他の１はバーナ火炎を、その直
後に設けた水管群中に進入させ、該水管群内で燃焼と伝
熱を行うもの（「収熱水管内挿型燃焼室方式、又は管巣
燃焼方式」という。特開平２−２７２２０７号、〔図１
６〕、〔図１７〕）である。なお〔図１５〕、〔図１
７〕は〔図１４〕、〔図１６〕のそれぞれＩＩ−ＩＩ断
面図を示す。
上ボイラ全容積の中で最大の部分を占めており、ボイラ
の性能とコストを大きく左右するものであるため、その
燃焼室の小型化と高性能化が要望されていた。そのため
の技術として、現在までに本発明者らは、従来型の燃焼
室を著しく小さくして実際上燃焼室をほぼゼロにした、
いわば燃焼室なしのボイラに関する下記二方式を提案
し、着々とそれらを実現してきた。その１は予混合バー
ナなどによる高負荷平面燃焼によるもの（以下「高負荷
燃焼方式」という。特開昭６０−２０５１０５号、〔図
１４〕、〔図１５〕）、他の１はバーナ火炎を、その直
後に設けた水管群中に進入させ、該水管群内で燃焼と伝
熱を行うもの（「収熱水管内挿型燃焼室方式、又は管巣
燃焼方式」という。特開平２−２７２２０７号、〔図１
６〕、〔図１７〕）である。なお〔図１５〕、〔図１
７〕は〔図１４〕、〔図１６〕のそれぞれＩＩ−ＩＩ断
面図を示す。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】従来の高負荷燃焼方式
や収熱水管内挿型燃焼室方式には下記に示すような解決
すべき課題がある。 （イ）高負荷燃焼方式 この方式は高負荷燃焼、即ち単位燃焼室容積当りの燃焼
負荷を上げることによつて相対的に燃焼室容積を小さく
しようとするものであるが、これを押し進めるとますま
すバーナの短炎化｛〔図１４〕及び〔図１５〕において
バーナ１２の平面火炎１１が水管群１に当らないように
該火炎を短く小さくすること｝の限界、即ちそのために
は燃焼用フアンの動力増大、不安定燃焼や振動、騒音な
どが発生し易くなつたり、或は局部不均等加熱などによ
る水管の焼損や未燃ガス発生、ＮＯｘの増大、更には該
燃焼室吸収熱量割合の減少に伴つて燃焼室出口ガス温度
が上ることによる後部接触伝熱面の増大などがあり、問
題は多く、大きくかつ解決が困難で、どうにもならない
技術障壁になつてきていた。その内、例えばＮＯｘ低減
のためには予混合の希薄燃焼という方法もあるが、その
結果は排ガスの顕熱損失が増大して省エネルギー上問題
となるなど、いよいよこの技術によるボイラの小型化高
性能のブレークスルー（ｂｒｅａｋ ｔｈｒｏｕｇｈ）
は限界に来ていた。 （ロ）管巣燃焼方式 本発明者らのうちの６名による管巣燃焼方式、即ち〔図
１６〕及び〔図１７〕に示すように水管群１内に燃焼火
炎を形成せしめる方法の場合、その条件を整えれば該管
巣によつて燃焼と伝熱が促進され、実質上燃焼室がなく
なることによるボイラの小型化と、該水管群１による吸
熱により燃焼温度が低下するためボイラの低ＮＯｘ化は
達成される。しかしながらその性能は、特に水管群１内
へ一方から火炎を吹き込むためのバーナ１２特性の影響
を強く受け、その燃焼範囲やターンダウン（Ｔｕｒｎ
ｄｏｗｎ）が狭く、振動燃焼や燃焼騒音が発生し易いと
いう問題があつた。即ち管巣内に燃料を燃焼させるとい
う目的に対してはまだまだ改良が必要であつた。上記
（イ），（ロ）何れの方式も、保炎と混合とをバーナ部
で行い、燃焼と伝熱とを水管群部で行うという機能分離
の構成と、ボイラ全体の小型高性能化という目的のため
に両者のマツチングがうまく噛み合わないという基本的
な問題が残っていた。即ち従来のバーナでは保炎器まわ
りから燃焼用空気が噴出され、保炎器面から燃焼火炎が
形成されるので、保炎性能が悪いと火炎がリフトした
り、振動したりする不具合が生じた。また燃料と燃焼用
空気の混合状態もバーナの設計で決まり、いくら水管群
で混合が促進されるとしても、それはスケールのより小
さなカルマン渦による局部的混合でしかなく、ガス通路
全断面内で大きく変動する空気比分布を持つような混合
の悪いバーナでは長炎とならざるを得ないし、また燃焼
ガスの温度が下がつてしまうと、ＣＯや未燃ガスの再燃
焼ができないままに排出されることになる。本発明は上
記課題を解決するために本発明者らの発明になる従来の
管巣燃焼方式を根本的に改良して、その長所を更に生か
し、バーナ部とボイラ本体の水管群とを従来のように別
個のものとして構成するのではなく、下記の目的にマツ
チするように一体型に構成することによつて、燃焼範囲
やターンダウンが広く、燃焼が安定で低騒音のバーナー
体型のボイラの燃焼装置と該燃焼装置を使用するボイラ
の燃焼方式を提供することを目的とするものである。
や収熱水管内挿型燃焼室方式には下記に示すような解決
すべき課題がある。 （イ）高負荷燃焼方式 この方式は高負荷燃焼、即ち単位燃焼室容積当りの燃焼
負荷を上げることによつて相対的に燃焼室容積を小さく
しようとするものであるが、これを押し進めるとますま
すバーナの短炎化｛〔図１４〕及び〔図１５〕において
バーナ１２の平面火炎１１が水管群１に当らないように
該火炎を短く小さくすること｝の限界、即ちそのために
は燃焼用フアンの動力増大、不安定燃焼や振動、騒音な
どが発生し易くなつたり、或は局部不均等加熱などによ
る水管の焼損や未燃ガス発生、ＮＯｘの増大、更には該
燃焼室吸収熱量割合の減少に伴つて燃焼室出口ガス温度
が上ることによる後部接触伝熱面の増大などがあり、問
題は多く、大きくかつ解決が困難で、どうにもならない
技術障壁になつてきていた。その内、例えばＮＯｘ低減
のためには予混合の希薄燃焼という方法もあるが、その
結果は排ガスの顕熱損失が増大して省エネルギー上問題
となるなど、いよいよこの技術によるボイラの小型化高
性能のブレークスルー（ｂｒｅａｋ ｔｈｒｏｕｇｈ）
は限界に来ていた。 （ロ）管巣燃焼方式 本発明者らのうちの６名による管巣燃焼方式、即ち〔図
１６〕及び〔図１７〕に示すように水管群１内に燃焼火
炎を形成せしめる方法の場合、その条件を整えれば該管
巣によつて燃焼と伝熱が促進され、実質上燃焼室がなく
なることによるボイラの小型化と、該水管群１による吸
熱により燃焼温度が低下するためボイラの低ＮＯｘ化は
達成される。しかしながらその性能は、特に水管群１内
へ一方から火炎を吹き込むためのバーナ１２特性の影響
を強く受け、その燃焼範囲やターンダウン（Ｔｕｒｎ
ｄｏｗｎ）が狭く、振動燃焼や燃焼騒音が発生し易いと
いう問題があつた。即ち管巣内に燃料を燃焼させるとい
う目的に対してはまだまだ改良が必要であつた。上記
（イ），（ロ）何れの方式も、保炎と混合とをバーナ部
で行い、燃焼と伝熱とを水管群部で行うという機能分離
の構成と、ボイラ全体の小型高性能化という目的のため
に両者のマツチングがうまく噛み合わないという基本的
な問題が残っていた。即ち従来のバーナでは保炎器まわ
りから燃焼用空気が噴出され、保炎器面から燃焼火炎が
形成されるので、保炎性能が悪いと火炎がリフトした
り、振動したりする不具合が生じた。また燃料と燃焼用
空気の混合状態もバーナの設計で決まり、いくら水管群
で混合が促進されるとしても、それはスケールのより小
さなカルマン渦による局部的混合でしかなく、ガス通路
全断面内で大きく変動する空気比分布を持つような混合
の悪いバーナでは長炎とならざるを得ないし、また燃焼
ガスの温度が下がつてしまうと、ＣＯや未燃ガスの再燃
焼ができないままに排出されることになる。本発明は上
記課題を解決するために本発明者らの発明になる従来の
管巣燃焼方式を根本的に改良して、その長所を更に生か
し、バーナ部とボイラ本体の水管群とを従来のように別
個のものとして構成するのではなく、下記の目的にマツ
チするように一体型に構成することによつて、燃焼範囲
やターンダウンが広く、燃焼が安定で低騒音のバーナー
体型のボイラの燃焼装置と該燃焼装置を使用するボイラ
の燃焼方式を提供することを目的とするものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明は従来のバーナと
称されている部分をなくして、水管群の上流側及び／又
は内部に燃焼用空気供給器と燃料供給器乃至は空気混合
燃料供給器及び各種形状の燃焼層を設けてボイラを構成
し、該燃焼層及び個々の水管によつて燃焼と保炎と混合
とを行う構成とする。該水管群内の該燃焼層は燃焼触媒
などの層を平面状又は環状で、かつ多孔室又はハニカム
状の通気孔を有するように、一層又は多層に、かつ流れ
方向に単数或は複数に分割して設けることにより、それ
らと水管群自身による混合促進との相乗効果で更に燃焼
反応が促進される。ここで水管の面前では全断面にわた
つてできるだけ均一な空気比分布を持たせるように燃焼
用空気供給器、燃料供給器乃至は空気混合燃料供給器を
構成するのが、全体の燃焼性をよくし、また各水管の伝
熱面熱負荷の分布を一様にするために好ましい。そのた
めには、燃料供給器乃至は空気混合燃料供給器として、
水管とほぼ同一直径の供給管を水管群の上流側及び／又
は内部中間に水管と同一配列上に、或は複数段にわたつ
て配設し、該供給管にはその管軸に沿つて例えばほぼ等
ピツチで燃料又は空気混合燃料噴出ノズルを設け、該供
給管と第一段水管までの距離をＬ、水管及び該供給管の
直径をＤとしたとき、Ｌは少なくとも３Ｄとなるように
構成するのがよい。該供給管がない場合は第一段水管と
第二段水管との距離Ｌを少なくとも３Ｄに構成するのが
よい。更に水管群の燃料又は空気の流れ方向のピツチＰ
と水管の直径Ｄとの関係をＰを少なくとも２Ｄにするの
がよい。Ｌ＜３Ｄ又はＰ＜２Ｄの場合は共にカルマン渦
による火炎の混合促進が困難となり均一な燃焼ガス分布
とはならない。更に別の例としては該燃料供給器乃至は
空気混合燃料供給器としての燃料供給管の直径と配列と
を水管の直径とは無関係の任意のものとして、更に何れ
の場合にも水管の外面にその保炎を助けるための出張り
を設けて、それら供給管と第一段水管までの距離Ｌを供
給管の直径Ｄｎと出張りの高さｈの２倍の合計の３倍程
度以上になるようにするのがよい。もちろん燃料又は空
気混合燃料供給管自身を燃焼層で、又は更にそれを二重
管で形成せしめてもよい。
称されている部分をなくして、水管群の上流側及び／又
は内部に燃焼用空気供給器と燃料供給器乃至は空気混合
燃料供給器及び各種形状の燃焼層を設けてボイラを構成
し、該燃焼層及び個々の水管によつて燃焼と保炎と混合
とを行う構成とする。該水管群内の該燃焼層は燃焼触媒
などの層を平面状又は環状で、かつ多孔室又はハニカム
状の通気孔を有するように、一層又は多層に、かつ流れ
方向に単数或は複数に分割して設けることにより、それ
らと水管群自身による混合促進との相乗効果で更に燃焼
反応が促進される。ここで水管の面前では全断面にわた
つてできるだけ均一な空気比分布を持たせるように燃焼
用空気供給器、燃料供給器乃至は空気混合燃料供給器を
構成するのが、全体の燃焼性をよくし、また各水管の伝
熱面熱負荷の分布を一様にするために好ましい。そのた
めには、燃料供給器乃至は空気混合燃料供給器として、
水管とほぼ同一直径の供給管を水管群の上流側及び／又
は内部中間に水管と同一配列上に、或は複数段にわたつ
て配設し、該供給管にはその管軸に沿つて例えばほぼ等
ピツチで燃料又は空気混合燃料噴出ノズルを設け、該供
給管と第一段水管までの距離をＬ、水管及び該供給管の
直径をＤとしたとき、Ｌは少なくとも３Ｄとなるように
構成するのがよい。該供給管がない場合は第一段水管と
第二段水管との距離Ｌを少なくとも３Ｄに構成するのが
よい。更に水管群の燃料又は空気の流れ方向のピツチＰ
と水管の直径Ｄとの関係をＰを少なくとも２Ｄにするの
がよい。Ｌ＜３Ｄ又はＰ＜２Ｄの場合は共にカルマン渦
による火炎の混合促進が困難となり均一な燃焼ガス分布
とはならない。更に別の例としては該燃料供給器乃至は
空気混合燃料供給器としての燃料供給管の直径と配列と
を水管の直径とは無関係の任意のものとして、更に何れ
の場合にも水管の外面にその保炎を助けるための出張り
を設けて、それら供給管と第一段水管までの距離Ｌを供
給管の直径Ｄｎと出張りの高さｈの２倍の合計の３倍程
度以上になるようにするのがよい。もちろん燃料又は空
気混合燃料供給管自身を燃焼層で、又は更にそれを二重
管で形成せしめてもよい。
【０００５】
【作用】前記本発明者らによる既発明の管巣燃焼方式の
ボイラでは従来のバーナを使用しており、燃焼と保炎と
一部の燃料と空気の混合とはバーナで行い、水管による
流体混合によつて燃焼と伝熱とを促進しようとしたもの
である。しかし前記のように種々な問題があるため、本
発明では従来型のバーナをやめて、燃焼と保炎と混合と
をまさしく管群内で行おうとするものである。
ボイラでは従来のバーナを使用しており、燃焼と保炎と
一部の燃料と空気の混合とはバーナで行い、水管による
流体混合によつて燃焼と伝熱とを促進しようとしたもの
である。しかし前記のように種々な問題があるため、本
発明では従来型のバーナをやめて、燃焼と保炎と混合と
をまさしく管群内で行おうとするものである。
【０００６】つまり燃焼や保炎や混合の機能を果たす従
来のバーナをなくし、別個に供給された燃料或は空気混
合燃料と燃焼用空気とを水管群内で、或は該水管群内に
設けられた燃焼層で燃焼反応させるとともに、該水管群
内の燃焼と保炎と混合とを個々の水管後流でも行おうと
するものである。本発明では個々の水管がブラフボデー
（ｂｌｕｆｆ ｂｏｄｙ）（絶壁体）となつて強力な保
炎器として作用するし、水管群の配列の調整により個々
の水管の後流でカルマン渦が形成され流体混合が促進さ
れるという特徴がある。即ち本発明は水管群がバーナの
保炎と混合という重要な機能を十分に備えており、これ
を大いに利用しようとするものである。何よりも管巣燃
焼の本来の目的たる管群中で燃焼させ、かつ吸熱させる
という目的に合致する発明として有効である。
来のバーナをなくし、別個に供給された燃料或は空気混
合燃料と燃焼用空気とを水管群内で、或は該水管群内に
設けられた燃焼層で燃焼反応させるとともに、該水管群
内の燃焼と保炎と混合とを個々の水管後流でも行おうと
するものである。本発明では個々の水管がブラフボデー
（ｂｌｕｆｆ ｂｏｄｙ）（絶壁体）となつて強力な保
炎器として作用するし、水管群の配列の調整により個々
の水管の後流でカルマン渦が形成され流体混合が促進さ
れるという特徴がある。即ち本発明は水管群がバーナの
保炎と混合という重要な機能を十分に備えており、これ
を大いに利用しようとするものである。何よりも管巣燃
焼の本来の目的たる管群中で燃焼させ、かつ吸熱させる
という目的に合致する発明として有効である。
【０００７】これらを〔図３〕の概念図に示す。水管の
後流部では水管のごく近傍に淀み部がありここで保炎さ
れる。水管から離れた次の水管までの空間部では、カル
マン渦が形成されており、ここで混合が促進され、それ
により燃焼、保炎と伝熱が促進される。この現象が後流
の水管に至るまで繰り返されて、完全燃焼が達成され
る。ここで、水管群の間に燃焼触媒などからなる燃焼層
を挿入、或は該燃料又は空気混合燃料の供給管自身を該
燃焼層で形成せしめることにより、該燃焼層で燃焼反応
が急激に進み、全体の燃焼性が更に良化する。なお、水
管乃至は燃料供給管の保炎のためのブラフボデーの機能
を更に補強するために、水管及び／又は燃料供給管の外
面に、任意の数、角度、高さの出張りを設けると好適で
ある。更に該出張りにＵ型又は角型又は任意の直径の丸
穴を配設すると更に好適である。
後流部では水管のごく近傍に淀み部がありここで保炎さ
れる。水管から離れた次の水管までの空間部では、カル
マン渦が形成されており、ここで混合が促進され、それ
により燃焼、保炎と伝熱が促進される。この現象が後流
の水管に至るまで繰り返されて、完全燃焼が達成され
る。ここで、水管群の間に燃焼触媒などからなる燃焼層
を挿入、或は該燃料又は空気混合燃料の供給管自身を該
燃焼層で形成せしめることにより、該燃焼層で燃焼反応
が急激に進み、全体の燃焼性が更に良化する。なお、水
管乃至は燃料供給管の保炎のためのブラフボデーの機能
を更に補強するために、水管及び／又は燃料供給管の外
面に、任意の数、角度、高さの出張りを設けると好適で
ある。更に該出張りにＵ型又は角型又は任意の直径の丸
穴を配設すると更に好適である。
【０００８】次に図面によつて本発明の実施例を詳細説
明する。
明する。
【実施例１】〔図１〕（１）において、燃焼用空気は図
示しない押し込みフアンにより燃焼用空気供給器２を通
して、水管群１の面前にできるだけ偏流のない均一な流
速分布となるようにボイラ１０に供給される。一方燃料
は燃料供給器３から、水管群の上流側で燃焼用空気と直
交混合するように供給され、第一段水管よりも後流に設
けられた点火用バーナ５により点火される。これにより
火炎は〔図３〕に示されるように各水管の後流部により
保炎され、主流部で燃焼と伝熱が行われる。なお、第一
段水管の上流側には若干の混合スペース７があるが、流
れの淀み部を作らないことにより火炎は形成されない。
この方法は構造的に最もシンプルであるが、混合性能が
良くない場合は均一燃焼の点で問題が残る。なお、この
場合の燃料供給器３への供給燃料は、〔図１〕（１）の
ように燃料のみとするか（この場合は前面からの燃焼用
空気は全量必要）、或は〔図１〕（２）のように空気を
部分予混合した燃料とするか、又は〔図２〕のように空
気の全量を元混合した燃料とする（この場合は前面から
の燃焼用空気は不要）かは設計上最良のものとされてよ
い。本発明の他の実施例の燃料供給器又は燃料供給管へ
の供給燃料についても同様である。
示しない押し込みフアンにより燃焼用空気供給器２を通
して、水管群１の面前にできるだけ偏流のない均一な流
速分布となるようにボイラ１０に供給される。一方燃料
は燃料供給器３から、水管群の上流側で燃焼用空気と直
交混合するように供給され、第一段水管よりも後流に設
けられた点火用バーナ５により点火される。これにより
火炎は〔図３〕に示されるように各水管の後流部により
保炎され、主流部で燃焼と伝熱が行われる。なお、第一
段水管の上流側には若干の混合スペース７があるが、流
れの淀み部を作らないことにより火炎は形成されない。
この方法は構造的に最もシンプルであるが、混合性能が
良くない場合は均一燃焼の点で問題が残る。なお、この
場合の燃料供給器３への供給燃料は、〔図１〕（１）の
ように燃料のみとするか（この場合は前面からの燃焼用
空気は全量必要）、或は〔図１〕（２）のように空気を
部分予混合した燃料とするか、又は〔図２〕のように空
気の全量を元混合した燃料とする（この場合は前面から
の燃焼用空気は不要）かは設計上最良のものとされてよ
い。本発明の他の実施例の燃料供給器又は燃料供給管へ
の供給燃料についても同様である。
【０００９】
【実施例２】更に改良されたものとして実施例２を以下
〔図４〕、〔図７〕、〔図８〕、〔図９〕、〔図１
０〕、〔図１１〕、〔図１２〕に示す。〔図４〕（１）
は〔図１〕（１）と同様に燃焼用空気は燃焼用空気供給
器２を通して、水管群１の面前に均一、一様に供給され
る。ここで燃料は燃料供給器３から燃料供給管４をへて
供給されるが、該燃料供給管４は該水管群１とほぼ同一
直径として該水管群の上流側、又は後述の〔図１２〕の
４２のように該水管群の中間に、該水管群と同一配列上
に配設される。なお、第一段水管群｛〔図４〕（１）又
は〔図１２〕｝の１の全面にできるだけ均一な燃焼ガス
分布を与えるため、第一段水管までの距離Ｌは水管及び
燃料供給管の直径をＤとしたとき、Ｌは少なくとも３Ｄ
となるように構成すると好適である。〔図４〕（２）は
〔図４〕（１）のＩ−Ｉ断面を示す。〔図５〕（１）は
〔図１〕（２）と同様に、燃料に空気を予混合して燃料
供給管（４）に供給する一実施例、〔図５〕（２）はそ
のＩＩ−ＩＩ断面図。〔図６〕（１）は〔図１〕（３）
と同様に、燃料に全空気量を元混合して該燃料供給管に
供給する一実施例。〔図６〕（２）はそのＩＩＩ−ＩＩ
Ｉ断面を示す。
〔図４〕、〔図７〕、〔図８〕、〔図９〕、〔図１
０〕、〔図１１〕、〔図１２〕に示す。〔図４〕（１）
は〔図１〕（１）と同様に燃焼用空気は燃焼用空気供給
器２を通して、水管群１の面前に均一、一様に供給され
る。ここで燃料は燃料供給器３から燃料供給管４をへて
供給されるが、該燃料供給管４は該水管群１とほぼ同一
直径として該水管群の上流側、又は後述の〔図１２〕の
４２のように該水管群の中間に、該水管群と同一配列上
に配設される。なお、第一段水管群｛〔図４〕（１）又
は〔図１２〕｝の１の全面にできるだけ均一な燃焼ガス
分布を与えるため、第一段水管までの距離Ｌは水管及び
燃料供給管の直径をＤとしたとき、Ｌは少なくとも３Ｄ
となるように構成すると好適である。〔図４〕（２）は
〔図４〕（１）のＩ−Ｉ断面を示す。〔図５〕（１）は
〔図１〕（２）と同様に、燃料に空気を予混合して燃料
供給管（４）に供給する一実施例、〔図５〕（２）はそ
のＩＩ−ＩＩ断面図。〔図６〕（１）は〔図１〕（３）
と同様に、燃料に全空気量を元混合して該燃料供給管に
供給する一実施例。〔図６〕（２）はそのＩＩＩ−ＩＩ
Ｉ断面を示す。
【００１０】なお、燃料供給管４には、〔図７〕（１）
に示すように管軸に沿つてほぼ等ピツチで燃料噴出ノズ
ル８を設けて、燃料を噴出せしめる。この場合できるだ
け上流側に向けて吹き出すように該燃料噴出ノズルを設
けるのが、燃料と空気の混合性能を良くし、該燃料供給
管の後流部で保炎するのに有利である。これにより全断
面で均一な空気比分布と燃料の燃焼量分布を持たせるこ
とになり、各水管の後流で個々に保炎され、カルマン渦
により主流部で更に混合促進され、均一燃焼、保炎と伝
熱による一定低温燃焼が行われることになり、低ＮＯｘ
が達成される。該燃料供給管にはその他に、〔図７〕
（２）、〔図７〕（３）又は後記の〔図８〕（１）〜
〔図８〕（５）及びそれらの組み合わせのそれぞれの実
施例である。何れにしろこれらにより、従来のようなバ
ーナを持つ場合に比べてその保炎面積が各段に広くなる
ため、火炎のリフト（吹き飛び）や振動燃焼を起こすこ
となく安定で低騒音の燃焼が達成される。また従来バー
ナが、その断面において空気比分布が大きく、かつ水管
群に対して速度分布の大きな噴流火炎であるために水管
の局部焼損や、不均一伝熱面熱負荷分布による熱疲労、
腐食疲労による問題があつたのに比して、本発明のよう
にすることによりそれらの欠点はなくなる。更に従来バ
ーナのような大きな流動抵抗が必要なくなり、フアン動
力を小さくでき、省電力が達成される。該燃料供給管は
水管と異なり、前面では燃焼用空気による冷却と後面で
は火炎による加熱を受けるため熱歪が発生する可能性が
あるのでこの場合〔図７〕（２）に示すような二重管水
冷構造とするのもよい。〔図７〕（２）において４は二
重管構成の燃料供給管、８が燃料噴出ノズル、９１及び
９２は冷却水入口及び出口を示す。〔図７〕（３）は
〔図７〕（２）の二重管水冷構造において、該燃料供給
管内に更に燃料供給用の内管を設けて、該燃料供給用の
内管内で燃料と空気を混合させようとする、いわば三重
管構造としたもので、大型ボイラ用などで、先混合に近
い構造としてより安全な設計を可能にした一実施例であ
る。なお、本発明の水管群１では、流れ方向の水管のピ
ツチＰを水管の直径をＤとして、Ｐは少なくとも２Ｄと
することによりカルマン渦が形成されるので混合が促進
され、燃焼と伝熱が良化する。Ｐ＜２Ｄの場合には火炎
によるカルマン渦が形成され難く、その結果火炎の混合
が促進されない。
に示すように管軸に沿つてほぼ等ピツチで燃料噴出ノズ
ル８を設けて、燃料を噴出せしめる。この場合できるだ
け上流側に向けて吹き出すように該燃料噴出ノズルを設
けるのが、燃料と空気の混合性能を良くし、該燃料供給
管の後流部で保炎するのに有利である。これにより全断
面で均一な空気比分布と燃料の燃焼量分布を持たせるこ
とになり、各水管の後流で個々に保炎され、カルマン渦
により主流部で更に混合促進され、均一燃焼、保炎と伝
熱による一定低温燃焼が行われることになり、低ＮＯｘ
が達成される。該燃料供給管にはその他に、〔図７〕
（２）、〔図７〕（３）又は後記の〔図８〕（１）〜
〔図８〕（５）及びそれらの組み合わせのそれぞれの実
施例である。何れにしろこれらにより、従来のようなバ
ーナを持つ場合に比べてその保炎面積が各段に広くなる
ため、火炎のリフト（吹き飛び）や振動燃焼を起こすこ
となく安定で低騒音の燃焼が達成される。また従来バー
ナが、その断面において空気比分布が大きく、かつ水管
群に対して速度分布の大きな噴流火炎であるために水管
の局部焼損や、不均一伝熱面熱負荷分布による熱疲労、
腐食疲労による問題があつたのに比して、本発明のよう
にすることによりそれらの欠点はなくなる。更に従来バ
ーナのような大きな流動抵抗が必要なくなり、フアン動
力を小さくでき、省電力が達成される。該燃料供給管は
水管と異なり、前面では燃焼用空気による冷却と後面で
は火炎による加熱を受けるため熱歪が発生する可能性が
あるのでこの場合〔図７〕（２）に示すような二重管水
冷構造とするのもよい。〔図７〕（２）において４は二
重管構成の燃料供給管、８が燃料噴出ノズル、９１及び
９２は冷却水入口及び出口を示す。〔図７〕（３）は
〔図７〕（２）の二重管水冷構造において、該燃料供給
管内に更に燃料供給用の内管を設けて、該燃料供給用の
内管内で燃料と空気を混合させようとする、いわば三重
管構造としたもので、大型ボイラ用などで、先混合に近
い構造としてより安全な設計を可能にした一実施例であ
る。なお、本発明の水管群１では、流れ方向の水管のピ
ツチＰを水管の直径をＤとして、Ｐは少なくとも２Ｄと
することによりカルマン渦が形成されるので混合が促進
され、燃焼と伝熱が良化する。Ｐ＜２Ｄの場合には火炎
によるカルマン渦が形成され難く、その結果火炎の混合
が促進されない。
【００１１】
【実施例３】本発明の別の一実施例として、燃焼触媒な
どからなる燃焼層６１、６２、６３を使用したそれぞれ
一実施例を〔図９〕に示す。その適用については触媒等
の材料の耐熱性の問題があり、現状では１３００℃程度
が限界で、通常ボイラの場合、火炎温度は局部的に１５
００〜１８００℃にも達するためにいまだ使用できるに
至つていない。しかし使用方法によつては現在の技術水
準でも十分に使用できるものがある。本発明では、水管
群内に上記したような燃焼触媒などからなる燃焼層を設
けることによりこの問題を解決した。
どからなる燃焼層６１、６２、６３を使用したそれぞれ
一実施例を〔図９〕に示す。その適用については触媒等
の材料の耐熱性の問題があり、現状では１３００℃程度
が限界で、通常ボイラの場合、火炎温度は局部的に１５
００〜１８００℃にも達するためにいまだ使用できるに
至つていない。しかし使用方法によつては現在の技術水
準でも十分に使用できるものがある。本発明では、水管
群内に上記したような燃焼触媒などからなる燃焼層を設
けることによりこの問題を解決した。
【００１２】〔図９〕に示す本発明の実施例では、燃焼
層６１及び／又は６２、６３が水管群１の前面及び中間
に複数に分割して設けられている。また燃焼用空気は上
流から供給されるが、同じ上流側に、該燃焼層表面で燃
焼反応が進む温度（４００℃程度）になるまで予熱する
ための点火バーナ５を設ける。本実施例の第一の例で
は、第一段の燃焼層６１の直前において、燃料供給器３
１により全燃料が供給され、各段の燃焼層６１、６２及
び６３の各出口で１０００〜１２００℃程度の燃焼ガス
温度となるように各段の燃焼割合を燃焼層に使用される
触媒層の厚みで調整する（触媒層の厚みは２０ｍｍ程度
となる）。そして各段の水管群１１、１２、１３により
燃焼と混合と伝熱が行われ、後段の燃焼層６２、６３の
入口温度が８００〜１０００℃程度まで冷却される。こ
のような構成とすることによつて、低温燃焼が可能とな
り、ＮＯｘ値が１０〜２０ｐｐｍという極めて低い低Ｎ
Ｏｘ燃焼が達成され、更に該燃焼層効果により燃焼範囲
が広く、排ガスＯ２濃度も１％以下の低空気比燃焼が可
能となり省エネルギー性能が向上する。
層６１及び／又は６２、６３が水管群１の前面及び中間
に複数に分割して設けられている。また燃焼用空気は上
流から供給されるが、同じ上流側に、該燃焼層表面で燃
焼反応が進む温度（４００℃程度）になるまで予熱する
ための点火バーナ５を設ける。本実施例の第一の例で
は、第一段の燃焼層６１の直前において、燃料供給器３
１により全燃料が供給され、各段の燃焼層６１、６２及
び６３の各出口で１０００〜１２００℃程度の燃焼ガス
温度となるように各段の燃焼割合を燃焼層に使用される
触媒層の厚みで調整する（触媒層の厚みは２０ｍｍ程度
となる）。そして各段の水管群１１、１２、１３により
燃焼と混合と伝熱が行われ、後段の燃焼層６２、６３の
入口温度が８００〜１０００℃程度まで冷却される。こ
のような構成とすることによつて、低温燃焼が可能とな
り、ＮＯｘ値が１０〜２０ｐｐｍという極めて低い低Ｎ
Ｏｘ燃焼が達成され、更に該燃焼層効果により燃焼範囲
が広く、排ガスＯ２濃度も１％以下の低空気比燃焼が可
能となり省エネルギー性能が向上する。
【００１３】なお、上記は第一段燃焼層６１の上流側の
１次燃料供給管３１に全燃料を供給する場合を示した
が、これとは別の実施例では、各段燃焼層６２、６３の
直前において２次燃料供給管３２及び３次燃料供給管３
３から、各段燃焼層の燃焼量分を段階的に供給するよう
にしてもよい。この場合、各段燃焼層は投入燃料分を完
全燃焼させるだけの厚みとすると好適である。また各燃
料供給器への供給燃料は、前記したように燃料のみとす
るか、空気を部分予混合した燃料又は全量を元混合した
燃料とするかは設計上最良のものとされてよい。
１次燃料供給管３１に全燃料を供給する場合を示した
が、これとは別の実施例では、各段燃焼層６２、６３の
直前において２次燃料供給管３２及び３次燃料供給管３
３から、各段燃焼層の燃焼量分を段階的に供給するよう
にしてもよい。この場合、各段燃焼層は投入燃料分を完
全燃焼させるだけの厚みとすると好適である。また各燃
料供給器への供給燃料は、前記したように燃料のみとす
るか、空気を部分予混合した燃料又は全量を元混合した
燃料とするかは設計上最良のものとされてよい。
【００１４】〔図１０〕は、〔図９〕の平面状燃焼層６
５を波状に変えたもので、平面状では熱膨張や熱応力な
どによる強度に問題がある場合、或は該層の表面積を増
加させた方がよい時などの場合に、このような波状にす
ることによつて必要な強度や条件が保持できるのであ
る。更に本発明の一実施例として、〔図１１〕に示すよ
うに、本発明は空気を予混合した燃料供給管４を用いた
ことによつて空気と燃料が全通路断面に均一に分配さ
れ、従つて全断面で均一な燃焼が可能となり、温度が均
一になり各部の水管や燃焼層に生じる熱応力による不具
合はなくなる。更に本発明の他の一実施例として、〔図
１２〕は既述の空気を予混合した燃料供給管４を該水管
群中に４１、４２のように多段に設け、かつ該燃料供給
管を前記の〔図７〕のようなものとする他に、後記の
〔図８〕のように燃焼層で構成したもので、これにより
〔図９〕、〔図１０〕及び〔図１１〕の燃焼層６１、６
２、６３が省略でき、その全体構成はより簡略にできる
ことになる。
５を波状に変えたもので、平面状では熱膨張や熱応力な
どによる強度に問題がある場合、或は該層の表面積を増
加させた方がよい時などの場合に、このような波状にす
ることによつて必要な強度や条件が保持できるのであ
る。更に本発明の一実施例として、〔図１１〕に示すよ
うに、本発明は空気を予混合した燃料供給管４を用いた
ことによつて空気と燃料が全通路断面に均一に分配さ
れ、従つて全断面で均一な燃焼が可能となり、温度が均
一になり各部の水管や燃焼層に生じる熱応力による不具
合はなくなる。更に本発明の他の一実施例として、〔図
１２〕は既述の空気を予混合した燃料供給管４を該水管
群中に４１、４２のように多段に設け、かつ該燃料供給
管を前記の〔図７〕のようなものとする他に、後記の
〔図８〕のように燃焼層で構成したもので、これにより
〔図９〕、〔図１０〕及び〔図１１〕の燃焼層６１、６
２、６３が省略でき、その全体構成はより簡略にできる
ことになる。
【００１５】〔図８〕は〔図４〕、〔図５〕、〔図６〕
の各実施例及び〔図１２〕の該燃料又は空気を予混合し
た燃料供給管４自身を燃焼触媒などからなる燃焼層で構
成した例で、〔図８〕（１）は燃料供給管全体を多孔質
又はハニカム状の燃焼層で構成したもの、〔図８〕
（２）は該燃焼層管の前面に適当な数の穴を設けたも
の、〔図８〕（３）は同様の燃焼層管においてガス流れ
方向に対抗した向きに適当な管軸方向に距離をおいたピ
ツチで燃料噴出ノズルを設けたもの、〔図８〕（４）は
流れに直角の方向に穴をあけたもの、〔図８〕（５）は
該供給管４を上記のような実施例とするものにおいて、
内部に燃料供給用内管を設けて、別個に供給されてきた
燃料と空気を該管内で混合して表面から混合燃料として
噴出せしめる二重管構造とした一実施例を示す。
の各実施例及び〔図１２〕の該燃料又は空気を予混合し
た燃料供給管４自身を燃焼触媒などからなる燃焼層で構
成した例で、〔図８〕（１）は燃料供給管全体を多孔質
又はハニカム状の燃焼層で構成したもの、〔図８〕
（２）は該燃焼層管の前面に適当な数の穴を設けたも
の、〔図８〕（３）は同様の燃焼層管においてガス流れ
方向に対抗した向きに適当な管軸方向に距離をおいたピ
ツチで燃料噴出ノズルを設けたもの、〔図８〕（４）は
流れに直角の方向に穴をあけたもの、〔図８〕（５）は
該供給管４を上記のような実施例とするものにおいて、
内部に燃料供給用内管を設けて、別個に供給されてきた
燃料と空気を該管内で混合して表面から混合燃料として
噴出せしめる二重管構造とした一実施例を示す。
【００１６】
【実施例４】本発明の他の実施例を〔図１３〕に示す。
〔図１３〕は本発明の各実施例における水管又は燃料供
給管において、本発明の目的、構成及び作用効果の基本
となる保炎において、その機能を更に補強するために、
該水管又は燃料供給管外面に任意の数、角度及び高さの
出張り１３を設けたそれぞれ実施例の一部を示したもの
である。何れの場合も〔図７〕又は〔図８〕と組合わせ
て実施されてもよい。
〔図１３〕は本発明の各実施例における水管又は燃料供
給管において、本発明の目的、構成及び作用効果の基本
となる保炎において、その機能を更に補強するために、
該水管又は燃料供給管外面に任意の数、角度及び高さの
出張り１３を設けたそれぞれ実施例の一部を示したもの
である。何れの場合も〔図７〕又は〔図８〕と組合わせ
て実施されてもよい。
【００１７】〔図１３〕（１Ａ）は該水管１に該出張り
１３を２枚、それぞれ流れの直角方向に設けて、その高
さを（ｈ）としたもので、この場合の水管本体の直径
（Ｄｗ）と（２ｈ）の合計が前記の水管の直径（Ｄ）に
相当する。他の実施例において、該出張りの数、角度、
高さを変化させることはその目的、構成、効果上可能で
ある。〔図１３〕（１Ｂ）は該燃料供給管における同様
の実施例で燃料又は混合燃料噴出ノズル８を出張り１３
の後流側に設けた一実施例を示す。この場合の燃料供給
管の直径（Ｄｎ）は上記の（Ｄｗ）に相当する。〔図１
３〕（２Ａ）と〔図１３〕（２Ｂ）とは該燃料管に出張
り１３を設けた一実施例で、〔図１３〕（２Ａ）は該出
張り１３に各種の切り込みを設けた一実施例のうち、Ｕ
字型の切り込み１４を設けた一実施例で、〔図１３〕
（２Ｂ）は丸穴１９を設けた一実施例を示す。何れの場
合においても、切り込みの中間に燃料噴出ノズルを配置
するのがよく、また〔図１３〕（２Ｂ）の丸穴１９は通
常内側は小径、外側に大径を配置するのがその保炎作用
上好ましい。本実施例はもちろん該水管の出張りに同様
に実施されてもよい。
１３を２枚、それぞれ流れの直角方向に設けて、その高
さを（ｈ）としたもので、この場合の水管本体の直径
（Ｄｗ）と（２ｈ）の合計が前記の水管の直径（Ｄ）に
相当する。他の実施例において、該出張りの数、角度、
高さを変化させることはその目的、構成、効果上可能で
ある。〔図１３〕（１Ｂ）は該燃料供給管における同様
の実施例で燃料又は混合燃料噴出ノズル８を出張り１３
の後流側に設けた一実施例を示す。この場合の燃料供給
管の直径（Ｄｎ）は上記の（Ｄｗ）に相当する。〔図１
３〕（２Ａ）と〔図１３〕（２Ｂ）とは該燃料管に出張
り１３を設けた一実施例で、〔図１３〕（２Ａ）は該出
張り１３に各種の切り込みを設けた一実施例のうち、Ｕ
字型の切り込み１４を設けた一実施例で、〔図１３〕
（２Ｂ）は丸穴１９を設けた一実施例を示す。何れの場
合においても、切り込みの中間に燃料噴出ノズルを配置
するのがよく、また〔図１３〕（２Ｂ）の丸穴１９は通
常内側は小径、外側に大径を配置するのがその保炎作用
上好ましい。本実施例はもちろん該水管の出張りに同様
に実施されてもよい。
【００１８】
【発明の効果】本発明の効果を纏めると下記の通りであ
る。 従来バーナで発生したリフトや振動燃焼という問題
はなくなり、燃焼範囲が広く、低騒音でなおかつボイラ
の小型化と低ＮＯｘ化が達成された。 従来のようなバーナがなくなり、その均一分布と均
一混合のために要した流動抵抗分は不要となり、フアン
動力が大幅に低減され、省電力が達成された。 低空気比燃焼が可能となるため、ボイラ効率が向上
し省エネルギーが達成された。 ＮＯｘ値も現状では不可能な１０〜２０ｐｐｍ程度
に押さえられ、また排ガス中のＯ２濃度が１％程度の低
空気比の燃焼が可能となつた。 水管又は燃料供給管の外表面に任意の数、角度、高
さの出張りを設けることによつて、本発明の保炎機能を
更に増強することが可能になつた。 何よりも大きな効果は、本発明者らの目的としたボ
イラ本体を構成する水管群とバーナとの本来的なマツチ
ングによる一体化が本発明によりようやく実現し、水管
群の中に燃焼層又は燃料供給管、それも燃焼層からなる
該水管とほぼ同形状の燃料供給管からなることにより、
該ボイラの小型高性能化はより実現しやすくなつた。
る。 従来バーナで発生したリフトや振動燃焼という問題
はなくなり、燃焼範囲が広く、低騒音でなおかつボイラ
の小型化と低ＮＯｘ化が達成された。 従来のようなバーナがなくなり、その均一分布と均
一混合のために要した流動抵抗分は不要となり、フアン
動力が大幅に低減され、省電力が達成された。 低空気比燃焼が可能となるため、ボイラ効率が向上
し省エネルギーが達成された。 ＮＯｘ値も現状では不可能な１０〜２０ｐｐｍ程度
に押さえられ、また排ガス中のＯ２濃度が１％程度の低
空気比の燃焼が可能となつた。 水管又は燃料供給管の外表面に任意の数、角度、高
さの出張りを設けることによつて、本発明の保炎機能を
更に増強することが可能になつた。 何よりも大きな効果は、本発明者らの目的としたボ
イラ本体を構成する水管群とバーナとの本来的なマツチ
ングによる一体化が本発明によりようやく実現し、水管
群の中に燃焼層又は燃料供給管、それも燃焼層からなる
該水管とほぼ同形状の燃料供給管からなることにより、
該ボイラの小型高性能化はより実現しやすくなつた。
【図１】（１） 本発明による一実施例。
【図１】（２） 本発明による一実施例。
【図２】本発明による一実施例。
【図３】本発明による水管群保炎の概念図。
【図４】（１） 本発明による他の実施例。
【図４】（２） 本発明による他の実施例。
【図５】（１） 本発明による他の実施例。
【図５】（２） 本発明による他の実施例。
【図６】（１） 本発明による他の実施例。
【図６】（２） 本発明による他の実施例。
【図７】（１） 本発明の燃料供給管の実施例。
【図７】（２） 本発明の燃料供給管の実施例。
【図７】（３） 本発明の燃料供給管の実施例。
【図８】（１） 本発明の燃料供給管の実施例。
【図８】（２） 本発明の燃料供給管の実施例。
【図８】（３） 本発明の燃料供給管の実施例。
【図８】（４） 本発明の燃料供給管の実施例。
【図８】（５） 本発明の燃料供給管の実施例。
【図９】本発明による他の実施例。
【図１０】本発明による他の実施例。
【図１１】本発明による他の実施例。
【図１２】本発明による他の実施例。
【図１３】（１Ａ） 本発明の水管の他の実施例。
【図１３】（２Ａ） 本発明の水管の他の実施例。
【図１３】（１Ｂ ） 本発明の水管の他の実施例。
【図１３】（２Ｂ） 本発明の水管の他の実施例。
【図１４】従来方式のボイラ。
【図１５】従来方式のボイラ。
【図１６】従来方式のボイラ。
【図１７】従来方式のボイラ。
１．水管 ２．燃焼用空気供給器 ３．燃料供給器 ４．燃料供給管 ５．点火供給管 ７．混合スペース ８．燃料噴出ノズル ８′．混合燃料噴出ノズル １０．ボイラ １１．平面火炎 １２．平面火炎バーナ １３．出張り １４．Ｕ字形の切り込み １５．燃焼用空気 １６．燃料 １７．保炎部 １８．カルマン渦による混合促進状態 １９．丸穴 ３１．１次燃料供給管 ３２．２次燃料供給管 ３３．３次燃料供給管 ４１，４２．燃料供給管 ６１，６２，６３，６５．燃焼層 ９１．冷却水入口 ９２．冷却水出口 ９３．燃焼用空気流れ方向
フロントページの続き (72)発明者 小林 廣 大阪市北区大淀北１丁目９番36号 株式 会社 ヒラカワガイダム内 (72)発明者 植田 芳治 大阪市北区大淀北１丁目９番36号 株式 会社 ヒラカワガイダム内 (72)発明者 木下 正成 大阪市北区大淀北１丁目９番36号 株式 会社 ヒラカワガイダム内 (72)発明者 山本 雅通 大阪市北区大淀北１丁目９番36号 株式 会社 ヒラカワガイダム内 (72)発明者 唐沢 宗良 大阪市北区大淀北１丁目９番36号 株式 会社 ヒラカワガイダム内 (72)発明者 上梨 厚見 大阪市北区大淀北１丁目９番36号 株式 会社 ヒラカワガイダム内 (72)発明者 石谷 清幹 兵庫県芦屋市岩園町８番７号 (72)発明者 栗本 一哉 東京都港区海岸一丁目５番20号 東京瓦 斯株式会社内 (72)発明者 本間 六雄 東京都港区海岸一丁目５番20号 東京瓦 斯株式会社内 (72)発明者 安岡 省 東京都港区海岸一丁目５番20号 東京瓦 斯株式会社内 (72)発明者 仲町 一郎 東京都港区海岸一丁目５番20号 東京瓦 斯株式会社内 (72)発明者 長谷部 宏之 大阪市中央区平野町四丁目１番２号 大 阪瓦斯株式会社内 (72)発明者 光富 博之 大阪市中央区平野町四丁目１番２号 大 阪瓦斯株式会社内 (72)発明者 坂井 亮 名古屋市熱田区桜田町19番18号 東邦瓦 斯株式会社内 (72)発明者 岡田 浩 名古屋市熱田区桜田町19番18号 東邦瓦 斯株式会社内 (56)参考文献 特開 平５−223201（ＪＰ，Ａ)
Claims (12)
- 【請求項１】 水管群を有するボイラにおいて、水管群
の上流側に空気が供給される空気供給器と燃料が供給さ
れる燃料供給器とをそれぞれ別個に設け、点火用バーナ
を水管群の上流部又は水管群の第１列目と第２列目との
間の部分に備えたことを特徴とする水管群を有するボイ
ラの燃焼装置。 - 【請求項２】 水管群内に平面状又は波状等の任意の形
状に形成せしめた燃焼触媒などからなる燃焼層をガスの
流れ方向に一層又は複数層に分割して備えたことを特徴
とする請求項１記載の水管群を有するボイラの燃焼装
置。 - 【請求項３】 水管とほぼ同一直径を有し、該水管群の
上流側及び／又は該水管群中の適当位置に該水管群と同
一配列上に単段又は複数段に配設された燃料供給管を備
えたことを特徴とする請求項１又は２記載の水管群を有
するボイラの燃焼装置。 - 【請求項４】 水管群を有するボイラにおいて、ボイラ
の水管群と同一配列の各段の燃料供給管とその下流の第
一段水管までの距離Ｌを、水管又は燃料供給管の直径を
Ｄとしたとき、Ｌを少なくとも３Ｄとなしたことを特徴
とする水管群を有するボイラの燃焼装置。 - 【請求項５】 水管群を有するボイラにおいて、各燃料
供給管には管軸に沿つて上流側又は空気と直行する方向
にほぼ等ピツチで複数個の燃料噴出ノズルを設けたこと
を特徴とする請求項４記載の水管群を有するボイラの燃
焼装置。 - 【請求項６】 水管群を有するボイラにおいて、燃料供
給管を水冷却管を備えた水冷二重構造にするか又は燃料
供給管、燃焼用空気パイプ及び水冷却管を備えた水冷三
重構造としたことを特徴とする請求項４又は５記載の水
管群を有するボイラの燃焼装置。 - 【請求項７】 水管群を有するボイラにおいて、燃焼触
媒等からなる燃焼層で形成された燃料供給管を多孔質に
構成するか又は燃料供給管に適当な数と方向に燃料噴出
ノズルを備えるか又は燃料供給管を内外にそれぞれ空気
及び燃料を個別に導入される二重管構造としたことを特
徴とする請求項４，５又は６記載の水管群を有するボイ
ラの燃焼装置。 - 【請求項８】 水管群を有するボイラにおいて、水管群
の燃料又は空気の流れ方向のピツチＰと水管の直径
（Ｄ）との関係をＰを少なくとも２Ｄと成したことを特
徴とする請求項４，５，６又は７記載の水管群を有する
ボイラの燃焼装置。 - 【請求項９】 水管群を有するボイラにおいて、水管及
び／又は燃料供給管の外面に出張りを設けたことを特徴
とする請求項４，５，６，７又は８記載の水管群を有す
るボイラの燃焼装置。 - 【請求項１０】 水管群を有するボイラにおいて、水管
及び／又は燃料供給管の外面に設けた出張りの数、高さ
及びその角度を任意のものとしたことを特徴とする請求
項５，６，７，８又は９記載の水管群を有するボイラの
燃焼装置。 - 【請求項１１】 水管群を有するボイラにおいて、水管
及び／又は燃料供給管の外面に設けられた出張りにＵ型
又は角型又は任意の直径の丸穴を配設されてなることを
特徴とする請求項４，５，６，７，８，９又は１０記載
の水管群を有するボイラの燃焼装置。 - 【請求項１２】 水管群を有するボイラの燃焼装置にお
いて、水管の外面に出張りを設けた該水管群の上流側の
空気供給器と燃料供給器とから空気と燃料とをそれぞれ
別個に供給し、水管群内に燃焼触媒からなる燃焼層を、
平面状又は波状に形成せしめ燃焼用空気と燃料とが該燃
焼層をすべて必ず通過するようならしめ、該燃焼層をガ
ス流れ方向において複数層に分割して設け、該水管群の
上流側又は該水管群の適当な位置に、該水管群と同一配
列上に単段又は複数段に配設された燃料供給管に燃料分
布に適当な数と方向に設けた燃料噴出ノズルによって、
又は該燃料供給管を二重構造となして、該燃料供給管の
内外にそれぞれ空気及び燃料を個別に導入せしめて、該
燃料供給管内又は表面部において適当な比率で混合させ
るようになし、かつ該燃焼供給管表面へ個別に噴出せし
めるようになしたことを特徴とする水管群を有するボイ
ラの燃焼方法。
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