JP3946574B2 - Air heat burner - Google Patents
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Description
【0001】
【技術分野】
本発明は,燃焼用空気と燃料とを混合して燃焼させるエアヒートバーナに関する。
【0002】
【従来技術】
熱風発生用バーナには,複数の燃料噴出孔を有する燃料噴出部と,複数の燃焼用空気噴出孔をそれぞれ有する一対の空気噴出プレートと,一対のサイドプレートとにより筒形状を形成したエアヒートバーナがある。
そして,燃料供給ヘッダーに供給した燃料を上記燃料噴出孔より噴出させると共に,空気流入空間に流入した燃焼用空気を上記燃焼用空気噴出孔より噴出させ,これらを混合して燃焼を行っている。
【0003】
上記エアヒートバーナにおける燃焼性能は,上記燃焼用空気噴出孔の大きさ及び配置状態により左右されると考えられる。そのため,例えば,上記燃焼の下流側に位置する部分の孔の大きさを大きくすると共に複数の孔を千鳥状に配置したりして,上記燃焼性能を向上させることが行われている。
【0004】
【解決しようとする課題】
しかしながら,上記従来のエアヒートバーナにおいては,例えば,燃焼用空気の供給量の変化がほとんどない状態で,燃料の供給量を最大供給量から絞り込んだとき,必ずしも安定した燃焼が可能ではなかった。そのため,従来のエアヒートバーナにおいては,燃料の供給量と共に燃焼用空気の供給量も絞る必要があった。
【0005】
本発明は,かかる従来の問題点に鑑みてなされたもので,安定して燃焼を行うことができる空気比(実際に供給した空気量を理論上完全燃焼させるために要する空気量で割ったもの)の範囲を拡大することができ,燃焼用空気の供給量の変化がほとんどない状態で,ターンダウン比(安定燃焼が可能な燃料の最大供給量と最小供給量との比)を大きくすることができるエアヒートバーナを提供しようとするものである。
【0006】
【課題の解決手段】
本発明は,燃料供給ヘッダーの下流側に配設すると共に,該燃料供給ヘッダーの長手方向に複数の燃料噴出孔を有する燃料噴出部と,
上記燃料供給ヘッダーの周辺に形成した空気流入空間の下流側で,かつ上記燃料噴出部の長手方向に直交する両側にそれぞれ下流側に向けて拡大傾斜して配設し,複数の燃焼用空気噴出孔をそれぞれ有する一対の空気噴出プレートと,
該一対の空気噴出プレートにおける長手方向の端部同士をそれぞれ結合する一対のサイドプレートとを有するエアヒートバーナにおいて,
上記燃焼用空気噴出孔は,上記燃料供給ヘッダーの長手方向に沿って複数個配列した横方向孔配列と,該横方向孔配列に対して直交する方向に配列した縦方向孔配列とを有しており,
かつ,上記各空気噴出プレートにおける燃焼用空気噴出孔の大きさは,下流側に向かって順次大きくしてあり,
上記空気噴出プレートにおける上記サイドプレートの近傍には,該サイドプレートを冷却するための複数の冷却用空気噴出孔が設けてあることを特徴とするエアヒートバーナにある(請求項1)。
【0007】
本発明のエアヒートバーナにおいては,上記空気噴出プレートにおける複数の燃焼用空気噴出孔が上記横方向孔配列及び縦方向孔配列を形成して配置されている。そして,上記燃料噴出孔より噴出した燃料と上記燃焼用空気噴出孔より噴出した燃焼用空気とを混合して燃焼を行う際には,上記燃焼用空気は,上記縦方向孔配列に沿って帯状に下流側に流れる。
そのため,上記燃焼用空気が上記燃焼用空気噴出孔より噴出した後には,上記縦方向孔配列による帯状の流れにより,燃料に対する燃焼用空気の混合比率が大きくなった燃焼用空気流地帯(すなわち空気比が大きい地帯)と,燃料に対する燃焼用空気の混合比率が小さくなった燃料流地帯(すなわち空気比が小さい地帯)とが交互に形成される。
【0008】
ところで,燃焼を良好に行うための燃焼速度は,空気比,すなわち上記混合比率の違いによっても変化する。
本発明のエアヒートバーナにおいては,例えば,上記燃焼用空気の供給量の変化がほとんどない状態で,上記燃料の供給量を多くして空気比が小さい状態で燃焼を行う場合,上記燃料流地帯では燃料が過剰になり安定燃焼域を外れて燃焼が行われるが,上記燃焼用空気流地帯では燃料と燃焼用空気との混合比率がよく安定燃焼域内で燃焼が行われることがある。一方,例えば,上記燃焼用空気の供給量の変化がほとんどない状態で,上記燃料の供給量を少なくして空気比が大きい状態で燃焼を行う場合,上記燃焼用空気流地帯では燃料が不足して安定燃焼域を外れて燃焼が行われるが,上記燃料流地帯では燃料と燃焼用空気との混合比率がよく安定燃焼域内で燃焼が行われることがある。
【0009】
そのため,上記エアヒートバーナによれば,上記燃焼用空気流地帯と燃料流地帯との形成により,上記燃焼用空気の供給量の変化がほとんどない状態のままで上記燃料の供給量を絞り込んでも,上記空気噴出プレート上における火炎は,少なくともいずれかの地帯が安定燃焼域内となることにより,安定して燃焼を行うことができる。つまり,上記エアヒートバーナによれば,広い空気比の範囲で安定燃焼を行うことができる。
【0010】
ところで,上記エアヒートバーナの燃焼制御性を考えると,ターンダウン比が大きくとれる(上記燃料の供給量を大きく絞り込むことができる)ことが好ましい。しかし,上記燃焼用空気の供給量の変化がほとんどない状態で上記燃料の供給量を絞り込むと,空気比が大きくなり,過剰の空気によりCO(一酸化炭素)等の未燃ガスの発生量が増大するおそれがある。
本発明のエアヒートバーナにおいては,上記のごとく空気比を大きくとることが可能であるが,さらに空気比の範囲を広げるため,上記のごとく上記空気噴出プレートにおける複数の燃焼用空気噴出孔の大きさは,下流側に向かって順次大きくしてある。
【0011】
そのため,上記空気噴出プレートにおいては,上記燃焼用空気噴出孔より噴出する燃焼用空気の量が下流側に向かって多くなる。そのため,上記空気噴出プレートから噴出量の変化がほとんどない状態で燃焼用空気を噴出させる際に,上記燃料の供給量を大きく絞り込んだとき,燃料と燃焼用空気との燃焼は上記空気噴出プレートの上流側において完結する。そして,空気噴出プレートの下流側より噴出する燃焼用空気は,上記燃焼を行った燃焼ガスを希釈する希釈空気として噴出されることになる。
【0012】
そのため,上記燃料の供給量を絞り込んだときでも,燃焼に直接作用する燃焼用空気の量は少なく,CO等の未燃ガスの発生が少ない状態で安定した燃焼を行うことができる。そのため,上記エアヒートバーナによれば,上記空気噴出プレートより噴出させる燃焼用空気の噴出量の変化がほとんどない状態で,例えば,上記燃料の供給量を最大供給量から1/10以下に絞り込んだときでも,安定した燃焼が可能である。
それ故,本発明によれば,燃焼用空気の供給量の変化がほとんどない状態で,ターンダウン比(安定燃焼が可能な燃料の最大供給量と最小供給量との比)を大きくすることができるエアヒートバーナを提供することができる。
【0013】
【発明の実施の形態】
上述した本発明のエアヒートバーナにおける好ましい実施の形態につき説明する。
上記燃料には,都市ガス,LPGの他,各種の気体燃料を用いることができる。なお,本発明において,下流側とは,燃焼による火炎が形成される側をいい,上流側とは,上記下流側の反対側をいう(以下同様)。
【0014】
また,上記各空気噴出プレートにおける燃焼用空気噴出孔の大きさは,下流側に向かって1つ又は複数個毎に順次大きくすることができる(請求項2)。このように,下流側に向けて順次大きくして配置した上記複数の燃焼用空気噴出孔の配置状態は,種々の態様によって形成することができる。
【0015】
また,上記空気噴出プレートにおける上記サイドプレートの近傍には,該サイドプレートを冷却するための複数の冷却用空気噴出孔が設けてある。これにより,上記空気流入空間を流れる燃焼用空気の一部を上記複数の冷却用空気噴出孔より噴出させることにより,上記サイドプレートが高温に過熱されることを抑制することができる。
【0016】
また,上記空気噴出プレートに上記冷却用空気噴出孔を設けることにより,上記エアヒートバーナは,単位大きさ当たりの最大燃焼量を大きくとることができ,上記エアヒートバーナの小型化が可能になる。
そのため,例えば,上記サイドプレート同士の間の幅が150mmと狭い場合でも,約116kW(10万kcal/h)の最大燃焼量を有するエアヒートバーナを製作することが可能になる。
【0017】
【実施例】
以下に,図面を用いて本発明のエアヒートバーナにかかる実施例につき説明する。
本例のエアヒートバーナ1は,図1,図2に示すごとく,複数の燃料噴出孔21を有する燃料噴出部2と,複数の燃焼用空気噴出孔31をそれぞれ有する一対の空気噴出プレート3と,一対のサイドプレート4とにより筒形状を有して構成されている。そして,上記燃料噴出部2は,燃料供給ヘッダー5の下流側に配設してあり,この燃料供給ヘッダー5に供給した燃料(気体燃料)Fuを,燃料供給ヘッダー5の長手方向に沿って複数配置した上記燃料噴出孔21より噴出させるようになっている。
【0018】
また,上記一対の空気噴出プレート3は,上記燃料供給ヘッダー5の周辺に形成した空気流入空間60の下流側で,かつ上記燃料噴出部2の長手方向に直交する両側にそれぞれ下流側に向けて拡大傾斜して配設してある。そして,各空気噴出プレート3は,上記空気流入空間60に流入した燃焼用空気Aiを,上記複数の燃焼用空気噴出孔31より噴出させるようになっている。
また,上記一対のサイドプレート4は,それぞれ上記一対の空気噴出プレート3における長手方向の端部35同士を結合している。
【0019】
そして,図1,図3に示すごとく,上記各空気噴出プレート3における複数の燃焼用空気噴出孔31は,上記燃料供給ヘッダー5の長手方向に沿って複数個配列した横方向孔配列301と,この横方向孔配列301に対して直交する方向に配列した縦方向孔配列302とを有して,両者が格子状孔配列300を形成している。また,上記各空気噴出プレート3における複数の燃焼用空気噴出孔31の大きさは,下流側に向かって順次大きくなっている。
【0020】
以下に,これを詳説する。
図3に示すごとく,本例では,上記各空気噴出プレート3における燃焼用空気噴出孔31の大きさは,下流側に向かって複数個毎に順次大きくしてある。また,具体的には,上流側よりφ5の燃焼用空気噴出孔31(311)が2つ,φ6.5の燃焼用空気噴出孔31(312)が2つ,φ8の燃焼用空気噴出孔31(313)が3つ並んで,上記縦方向孔配列302を形成しており,上記横方向孔配列301は,それぞれ同じ大きさの燃焼用空気噴出孔31(311,312,313)を複数個配置して形成している。
【0021】
また,図1に示すごとく,上記各空気噴出プレート3における上記各サイドプレート4の近傍には,各サイドプレート4を冷却するための複数の冷却用空気噴出孔32が設けてある。また,上記エアヒートバーナ1は,最大燃焼量が116kW(10万kcal/h)の小型エアヒートバーナ1であり,上記サイドプレート4同士の間の幅は150mmになっている。
【0022】
そして,上記空気流入空間60を流れる燃焼用空気Aiの一部を上記複数の冷却用空気噴出孔32より噴出させることにより,上記サイドプレート4が高温に過熱されることを抑制することができる。
また,上記空気噴出プレート3に上記冷却用空気噴出孔32を設けることにより,上記エアヒートバーナ1は,単位大きさ当たりの最大燃焼量を大きくとることができ,上記エアヒートバーナ1の小型化が可能になる。
【0023】
また,図2に示すごとく,上記エアヒートバーナ1は,燃焼筒6の内部に配設して構成されている。すなわち,本例では,上記燃焼用空気Aiには,常温の空気を用いており,この空気を供給する燃焼筒6の先端部61を上記空気噴出プレート3で閉塞して,上記空気流入空間60を形成し,上記エアヒートバーナ1を構成している。また,この場合,上記一対のサイドプレート4は,上記燃焼筒6の一部により形成することができる。
【0024】
図1,図2に示すごとく,本例のエアヒートバーナ1においては,上記のごとく,上記空気噴出プレート3における複数の燃焼用空気噴出孔31が上記格子状孔配列300を形成して配置されている。そして,上記燃料噴出孔21より噴出した燃料Fuと上記燃焼用空気噴出孔31より噴出した燃焼用空気Aiとを混合して燃焼を行う際には,上記燃焼用空気Aiは,上記格子状孔配列300における縦方向孔配列302に沿って帯状に下流側に流れる。
【0025】
そのため,図1に示すごとく,上記燃焼用空気Aiが上記燃焼用空気噴出孔31より噴出した後には,上記縦方向孔配列302による帯状の流れにより,燃料Fuに対する燃焼用空気Aiの混合比率が大きくなった燃焼用空気流地帯Aと,燃料Fuに対する燃焼用空気Aiの混合比率が小さくなった燃料流地帯Bとが交互に形成される。
【0026】
ところで,図4に示すごとく,燃焼を良好に行うための燃焼速度は,空気比,すなわち上記混合比率の違いによっても変化する(図4中,横軸には空気比,縦軸には燃焼速度をとっている。)。
本例のエアヒートバーナ1においては,上記燃焼用空気Aiの供給量が一定の状態で,上記燃料Fuの供給量を多くして空気比が小さい状態で燃焼を行う場合(図4中のX領域参照),上記燃料流地帯Bでは,燃料Fuが過剰になり安定燃焼域を外れて燃焼が行われるが(図4中のX1領域参照),上記燃焼用空気流地帯Aでは,燃料Fuと燃焼用空気Aiとの混合比率がよく安定燃焼域内で燃焼が行われることがある(図4中のX2領域参照)。
【0027】
一方,上記燃焼用空気Aiの供給量が一定の状態で,上記燃料Fuの供給量を少なくして空気比が大きい状態で燃焼を行う場合(図4中のY領域参照),上記燃焼用空気流地帯Aでは燃料Fuが不足して安定燃焼域を外れて燃焼が行われるが(図4中のY1領域参照),上記燃料流地帯Bでは燃料Fuと燃焼用空気Aiとの混合比率がよく安定燃焼域内で燃焼が行われることがある(図4中のY2領域参照)。
なお,図4中,安定燃焼速度が安定燃焼限界速度以上の場合における空気比の範囲が安定燃焼域を示す。
【0028】
そのため,上記エアヒートバーナ1によれば,上記燃焼用空気流地帯Aと上記燃料流地帯Bとの形成により,上記燃焼用空気Aiの供給量が一定のままで上記燃料Fuの供給量を絞り込んでも,上記空気噴出プレート3上における火炎は,いずれか一方の地帯が安定燃焼域を外れて燃焼を行っていても,他方の地帯が安定燃焼域内で燃焼を行っているといった状態を,安定燃焼域における空気比の下限の近傍(図4中のX領域参照)及び安定燃焼域における空気比の上限の近傍(図4中のY領域参照)に形成することができる。
【0029】
そのため,安定燃焼域を外れて燃焼を行っている地帯の燃焼は,安定燃焼域内で燃焼を行っている地帯の燃焼に助力されて,これらの全体が安定して燃焼を行うことができる。
それ故,上記エアヒートバーナ1によれば,上記燃焼用空気流地帯Aと上記燃料流地帯Bとの形成により,広い空気比の範囲で安定燃焼を行うことができる。なお,図4中,上記安定燃焼域に上記X1領域及び上記Y1領域を含めた空気比の範囲が本例のエアヒートバーナ1における拡大安定燃焼域となる。
【0030】
ところで,安定して燃焼を行うことができる範囲は,上記燃焼用空気Aiの供給量を一定にしたとき,上記燃料Fuの供給量の大小により大きく影響される。図5,図6に示すごとく,本例のエアヒートバーナ1によれば,燃料Fuの供給量が最大供給量に近いときでは,燃料による火炎100を上記空気噴出プレート3の上流側から下流側までの全体において形成して,安定した燃焼が可能である。図5は,燃料Fuの供給量を最大供給量とした場合,図6は,燃料Fuの供給量を最大供給量の1/3とした場合を示す。
【0031】
また,上記エアヒートバーナ1の燃焼制御性を考えると,上記燃焼用空気Aiの供給量を一定にした状態で,上記燃料Fuの供給量を大きく絞り込むことができることが好ましい。しかし,上記燃焼用空気Aiの供給量を一定にして上記燃料Fuの供給量を絞り込むと,空気比が大きくなり,過剰の空気によりCO(一酸化炭素)等の未燃ガスの発生量が増大するおそれがある。
本例のエアヒートバーナ1においては,上記のごとく,空気比を大きくとることが可能である。また,上記のごとく,上記空気噴出プレート3における複数の燃焼用空気噴出孔31の大きさは,下流側に向かって順次大きくしてある。そのため,上記空気噴出プレート3においては,上記燃焼用空気噴出孔31より噴出する燃焼用空気の量が下流側に向かって多くなる。
【0032】
そのため,上記空気噴出プレート3より噴出させる燃焼用空気Aiの量を一定にした状態で,上記燃料Fuの供給量を最大供給量の1/5とした場合には,図7に示すごとく,上記燃料Fuと上記燃焼用空気Aiとの燃焼による火炎100が上流側においてのみ形成され,この燃焼が上記空気噴出プレート3の上流側において完結する。そして,空気噴出プレート3の下流側より噴出する燃焼用空気Aiは,上記燃焼を行った燃焼ガスを希釈する希釈空気として噴出されることになる。
【0033】
そのため,上記燃料Fuの供給量を絞り込んだときでも,空気噴出プレート3の上流側においては,上記燃焼用空気噴出孔31の直径が小さいので,火炎形成部において空気比が最適な状態で燃焼が行われる。そして,燃焼に直接作用する燃焼用空気Aiの量は少なく,CO等の未燃ガスの発生が少ない状態で安定した燃焼を行うことができる。
【0034】
そのため,上記エアヒートバーナ1によれば,上記空気噴出プレート3より噴出させる燃焼用空気Aiの量を一定にした状態で,例えば,上記燃料Fuの供給量を最大供給量から1/10以下に絞り込んだときでも,安定した燃焼が可能である。
それ故,本例のエアヒートバーナ1によれば,燃焼用空気Aiの供給量を一定にした状態で,ターンダウン比(安定燃焼が可能な燃料の最大供給量と最小供給量との比)を大きくすることができる
【0035】
また,上記のごとく,上記エアヒートバーナ1によれば,安定して燃焼を行うことができる空気比の範囲が広いため,例えば,上記燃焼用空気Aiに酸素濃度の低い空気を用いた場合でも,ターンダウン比を大きくとることが可能である。また,本例のエアヒートバーナ1によれば,上記火炎100の長さを,従来のエアヒートバーナに比べて,20〜30%短くすることができた。
【0036】
なお,図8に示すごとく,上記エアヒートバーナ1における燃料噴出部2には,上記複数の燃料噴出孔21と上記空気噴出プレート3との間に上記燃焼用空気Aiを噴出させる複数の第1噴出孔22を形成することが好ましい。この場合には,上記第1噴出孔22より噴出する燃焼用空気Aiと上記燃料噴出孔21より噴出する燃料Fuとが,上記燃料噴出部2の側近より素早く混合され,上記燃焼による火炎100を上記燃料噴出部2の側近より形成することができる。
そのため,この場合には,上記CO等の未燃ガスの発生を一層抑制した状態で,安定した燃焼を行うことが可能になる。
【0037】
なお,図9に示すごとく,上記燃焼筒6の内部に配設して構成したエアヒートバーナ1は,ガスタービンの排ガスGuを排出させる排出ダクト7内に配設して用いることもできる。そして,この場合には,上記燃焼筒6を流れて上記空気噴出プレート3より噴出した燃焼用空気Aiと上記燃料噴出部2より噴出した燃料Fuとにより燃焼を行った燃焼ガスを,上記排出ダクト7を流れる排気ガスGuと混合して熱風を発生させることができる。
また,上記空気噴出プレート3に上記冷却用空気噴出孔32が設けてあることにより,上記エアヒートバーナ1は,最大燃焼量を大きくしたまま小型化することができ,小口径の排出ダクト7へ適用することも可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例における,エアヒートバーナを示す模式的な斜視図。
【図2】実施例における,エアヒートバーナの構成を示す断面説明図。
【図3】実施例における,空気噴出プレートを示す平面図。
【図4】実施例における,空気比と燃焼速度との関係を示すグラフ。
【図5】実施例における,燃料の供給量を最大供給量とした場合の火炎の形成状態を示す説明図。
【図6】実施例における,燃料の供給量を最大供給量の1/3とした場合の火炎の形成状態を示す説明図。
【図7】実施例における,燃料の供給量を最大供給量の1/5とした場合の火炎の形成状態を示す説明図。
【図8】実施例における,燃料噴出部に第1噴出孔を形成した場合のエアヒートバーナを示す斜視図。
【図9】実施例における,ガスタービンの排気ダクト内に配設した場合のエアヒートバーナの構成を示す断面説明図。
【符号の説明】
1...エアヒートバーナ,
2...燃料噴出部,
21...燃料噴出孔,
3...空気噴出プレート,
31...燃焼用空気噴出孔,
32...冷却用空気噴出孔,
300...格子状孔配列,
301...横方向孔配列,
302...縦方向孔配列,
4...サイドプレート,
5...燃料供給ヘッダー,
60...空気流入空間,
Fu...燃料,
Ai...燃焼用空気,
A...燃焼用空気流地帯,
B...燃料流地帯,
100...火炎,[0001]
【Technical field】
The present invention relates to an air heat burner in which combustion air and fuel are mixed and burned.
[0002]
[Prior art]
The hot air generating burner includes an air heat burner in which a cylindrical shape is formed by a fuel ejection portion having a plurality of fuel ejection holes, a pair of air ejection plates each having a plurality of combustion air ejection holes, and a pair of side plates. There is.
The fuel supplied to the fuel supply header is ejected from the fuel ejection hole, and the combustion air flowing into the air inflow space is ejected from the combustion air ejection hole, and these are mixed and burned.
[0003]
It is considered that the combustion performance in the air heat burner depends on the size and arrangement of the combustion air ejection holes. For this reason, for example, the combustion performance is improved by increasing the size of the hole located on the downstream side of the combustion and arranging a plurality of holes in a staggered manner.
[0004]
[Problems to be solved]
However, in the conventional air heat burner, for example, when the supply amount of fuel is narrowed from the maximum supply amount in a state where there is almost no change in the supply amount of combustion air, stable combustion is not always possible. Therefore, in the conventional air heat burner, it is necessary to reduce the supply amount of combustion air as well as the supply amount of fuel.
[0005]
The present invention has been made in view of such a conventional problem, and is an air ratio capable of stable combustion (the amount of air actually supplied divided by the amount of air required for theoretically complete combustion). ) And the turn-down ratio (ratio of maximum and minimum supply of fuel capable of stable combustion) should be increased with almost no change in the supply of combustion air. It is intended to provide an air heat burner that can be used.
[0006]
[Means for solving problems]
The present invention provides a fuel injection portion disposed downstream of the fuel supply header and having a plurality of fuel injection holes in the longitudinal direction of the fuel supply header;
A plurality of combustion air jets are disposed on the downstream side of the air inflow space formed around the fuel supply header and on both sides orthogonal to the longitudinal direction of the fuel jet part, inclining toward the downstream side. A pair of air ejection plates each having a hole;
In an air heat burner having a pair of side plates that respectively couple longitudinal ends of the pair of air ejection plates,
The combustion air ejection holes have a plurality of lateral hole arrays arranged along the longitudinal direction of the fuel supply header, and a longitudinal hole array arranged in a direction perpendicular to the lateral hole array. and,
And the size of the combustion air ejection holes in each of the air ejection plate, the page of large Citea toward the downstream side,
In the air heat burner, a plurality of cooling air ejection holes for cooling the side plate are provided in the vicinity of the side plate in the air ejection plate .
[0007]
In the air heat burner of the present invention, the plurality of combustion air ejection holes in the air ejection plate are arranged so as to form the lateral hole array and the vertical hole array . Then, when performing combustion by mixing a combustion air ejected from the fuel and the combustion air injection holes ejected from the fuel ejection hole, said combustion air, along the longitudinal hole arrangement strip Flows downstream.
Therefore, after the combustion air is ejected from the combustion air ejection holes, the combustion air flow zone (ie, the air) in which the mixing ratio of the combustion air to the fuel is increased by the belt-like flow due to the vertical hole arrangement. The zone where the ratio is large) and the fuel flow zone where the mixing ratio of the combustion air to the fuel is small (that is, the zone where the air ratio is small) are alternately formed.
[0008]
By the way, the combustion speed for good combustion also varies depending on the air ratio, that is, the difference in the mixing ratio.
In the air heat burner of the present invention, for example, when combustion is performed with a small air ratio by increasing the fuel supply amount in a state where there is almost no change in the supply amount of the combustion air, the fuel flow zone In this case, the fuel becomes excessive and combustion is performed outside the stable combustion region. However, in the combustion air flow region, the mixing ratio of the fuel and the combustion air is good, and combustion may be performed in the stable combustion region. On the other hand, for example, when combustion is performed in a state where there is almost no change in the supply amount of the combustion air and the fuel supply amount is reduced and the air ratio is large, fuel is insufficient in the combustion air flow zone. Combustion is performed outside the stable combustion region, but in the fuel flow region, the mixing ratio of fuel and combustion air is good, and combustion may be performed in the stable combustion region.
[0009]
Therefore, according to the air heat burner, even if the fuel supply amount is narrowed down with little change in the supply amount of the combustion air due to the formation of the combustion air flow zone and the fuel flow zone, The flame on the air ejection plate can be stably burned when at least one of the zones is in the stable combustion zone. That is, according to the air heat burner, stable combustion can be performed in a wide air ratio range.
[0010]
By the way, when considering the combustion controllability of the air heat burner, it is preferable that the turndown ratio is large (the amount of fuel supply can be greatly reduced). However, if the fuel supply amount is reduced in a state where there is almost no change in the combustion air supply amount, the air ratio increases, and the excess air causes the generation of unburned gas such as CO (carbon monoxide). May increase.
In the air heat burner of the present invention, the air ratio can be increased as described above. However, in order to further expand the range of the air ratio, the size of the plurality of combustion air injection holes in the air injection plate as described above is increased. The length is gradually increased toward the downstream side.
[0011]
Therefore, in the air ejection plate, the amount of combustion air ejected from the combustion air ejection hole increases toward the downstream side. Therefore, when the combustion air is ejected from the air ejection plate with almost no change in the ejection amount, when the supply amount of the fuel is greatly reduced, the combustion of the fuel and the combustion air does not occur in the air ejection plate. Complete on the upstream side. Then, the combustion air ejected from the downstream side of the air ejection plate is ejected as dilution air for diluting the combustion gas that has undergone the combustion.
[0012]
Therefore, even when the fuel supply amount is narrowed down, the amount of combustion air directly acting on the combustion is small, and stable combustion can be performed in a state where the generation of unburned gas such as CO is small. Therefore, according to the air heat burner, for example, the supply amount of the fuel is reduced from the maximum supply amount to 1/10 or less in a state where there is almost no change in the injection amount of the combustion air ejected from the air ejection plate. Even at times, stable combustion is possible.
Therefore, according to the present invention, the turn-down ratio (ratio between the maximum supply amount and the minimum supply amount of fuel capable of stable combustion) can be increased with almost no change in the supply amount of combustion air. An air heat burner that can be used can be provided.
[0013]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
A preferred embodiment of the above-described air heat burner of the present invention will be described.
Various gaseous fuels other than city gas and LPG can be used as the fuel. In the present invention, the downstream side means a side where a flame is formed by combustion, and the upstream side means the opposite side of the downstream side (the same applies hereinafter).
[0014]
In addition, the size of the combustion air ejection holes in each of the air ejection plates can be increased sequentially one by one or a plurality toward the downstream side. As described above, the arrangement state of the plurality of combustion air ejection holes arranged to increase gradually toward the downstream side can be formed in various manners.
[0015]
A plurality of cooling air ejection holes for cooling the side plate are provided in the vicinity of the side plate in the air ejection plate. Thereby , it is possible to suppress the side plate from being overheated to a high temperature by ejecting a part of the combustion air flowing through the air inflow space from the plurality of cooling air ejection holes.
[0016]
Further, by providing the cooling air jet hole in the air jet plate, the air heat burner can take a large maximum combustion amount per unit size, and the air heat burner can be downsized. .
Therefore, for example, even when the width between the side plates is as narrow as 150 mm, an air heat burner having a maximum combustion amount of about 116 kW (100,000 kcal / h) can be manufactured.
[0017]
【Example】
Embodiments of the air heat burner according to the present invention will be described below with reference to the drawings.
As shown in FIGS. 1 and 2, the
[0018]
Further, the pair of
Further, the pair of
[0019]
As shown in FIGS. 1 and 3, a plurality of combustion air ejection holes 31 in each of the
[0020]
This is described in detail below.
As shown in FIG. 3, in this example, the size of the combustion air ejection holes 31 in each of the
[0021]
As shown in FIG. 1, a plurality of cooling air ejection holes 32 for cooling each
[0022]
And it can suppress that the said
Further, by providing the cooling air ejection holes 32 in the
[0023]
As shown in FIG. 2, the
[0024]
As shown in FIGS. 1 and 2, in the
[0025]
Therefore, as shown in FIG. 1, after the combustion air Ai is ejected from the combustion air ejection holes 31, the mixing ratio of the combustion air Ai to the fuel Fu is caused by the belt-like flow caused by the
[0026]
By the way, as shown in FIG. 4, the combustion speed for good combustion varies depending on the air ratio, that is, the difference in the mixing ratio (in FIG. 4, the horizontal axis represents the air ratio, and the vertical axis represents the combustion speed. ).
In the
[0027]
On the other hand, in the case where combustion is performed in a state where the supply amount of the combustion air Ai is constant and the supply amount of the fuel Fu is reduced and the air ratio is large (see the Y region in FIG. 4), the combustion air In the flow zone A, the fuel Fu is insufficient and combustion is performed outside the stable combustion zone (see the Y1 region in FIG. 4), but in the fuel flow zone B, the mixing ratio of the fuel Fu and the combustion air Ai is good. Combustion may occur in the stable combustion region (see the Y2 region in FIG. 4).
In FIG. 4, the range of the air ratio when the stable combustion speed is equal to or higher than the stable combustion limit speed indicates the stable combustion region.
[0028]
Therefore, according to the
[0029]
Therefore, the combustion in the zone where the combustion is performed outside the stable combustion region is assisted by the combustion in the region where the combustion is performed in the stable combustion region, and these can be combusted as a whole.
Therefore, according to the
[0030]
By the way, the range in which combustion can be performed stably is greatly affected by the amount of fuel Fu supplied when the amount of combustion air Ai supplied is constant. As shown in FIGS. 5 and 6, according to the
[0031]
In consideration of the combustion controllability of the
In the
[0032]
Therefore, when the supply amount of the fuel Fu is set to 1/5 of the maximum supply amount in a state where the amount of the combustion air Ai ejected from the
[0033]
Therefore, even when the supply amount of the fuel Fu is reduced, the combustion
[0034]
Therefore, according to the
Therefore, according to the
Further, as described above, according to the
[0036]
As shown in FIG. 8, the
Therefore, in this case, stable combustion can be performed in a state where generation of unburned gas such as CO is further suppressed.
[0037]
As shown in FIG. 9, the
Further, since the cooling air ejection holes 32 are provided in the
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic perspective view showing an air heat burner in an embodiment.
FIG. 2 is an explanatory cross-sectional view showing the configuration of an air heat burner in the embodiment.
FIG. 3 is a plan view showing an air ejection plate in the embodiment.
FIG. 4 is a graph showing a relationship between an air ratio and a combustion speed in an example.
FIG. 5 is an explanatory diagram showing a flame formation state when the fuel supply amount is the maximum supply amount in the embodiment.
FIG. 6 is an explanatory diagram showing a flame formation state when the fuel supply amount is 1/3 of the maximum supply amount in the embodiment.
FIG. 7 is an explanatory diagram showing a flame formation state when the fuel supply amount is set to 1/5 of the maximum supply amount in the embodiment.
FIG. 8 is a perspective view showing an air heat burner when a first ejection hole is formed in a fuel ejection section in the embodiment.
FIG. 9 is an explanatory cross-sectional view showing a configuration of an air heat burner when disposed in an exhaust duct of a gas turbine in an embodiment.
[Explanation of symbols]
1. . . Air heat burner,
2. . . Fuel jets,
21. . . Fuel injection holes,
3. . . Air ejection plate,
31. . . Combustion air outlet,
32. . . Cooling air outlet,
300. . . Grid-like hole arrangement,
301. . . Lateral hole arrangement,
302. . . Longitudinal hole arrangement,
4). . . Side plate,
5). . . Fuel supply header,
60. . . Air inflow space,
Fu. . . fuel,
Ai. . . Combustion air,
A. . . Combustion airflow zone,
B. . . Fuel flow zone,
100. . . flame,
Claims (3)
上記燃料供給ヘッダーの周辺に形成した空気流入空間の下流側で,かつ上記燃料噴出部の長手方向に直交する両側にそれぞれ下流側に向けて拡大傾斜して配設し,複数の燃焼用空気噴出孔をそれぞれ有する一対の空気噴出プレートと,
該一対の空気噴出プレートにおける長手方向の端部同士をそれぞれ結合する一対のサイドプレートとを有するエアヒートバーナにおいて,
上記燃焼用空気噴出孔は,上記燃料供給ヘッダーの長手方向に沿って複数個配列した横方向孔配列と,該横方向孔配列に対して直交する方向に配列した縦方向孔配列とを有しており,
かつ,上記各空気噴出プレートにおける燃焼用空気噴出孔の大きさは,下流側に向かって順次大きくしてあり,
上記空気噴出プレートにおける上記サイドプレートの近傍には,該サイドプレートを冷却するための複数の冷却用空気噴出孔が設けてあることを特徴とするエアヒートバーナ。A fuel injection section disposed downstream of the fuel supply header and having a plurality of fuel injection holes in the longitudinal direction of the fuel supply header;
A plurality of combustion air jets are disposed on the downstream side of the air inflow space formed around the fuel supply header and on both sides orthogonal to the longitudinal direction of the fuel jet part, inclining toward the downstream side. A pair of air ejection plates each having a hole;
In an air heat burner having a pair of side plates that respectively couple longitudinal ends of the pair of air ejection plates,
The combustion air ejection holes have a plurality of lateral hole arrays arranged along the longitudinal direction of the fuel supply header, and a longitudinal hole array arranged in a direction perpendicular to the lateral hole array. and,
And the size of the combustion air ejection holes in each of the air ejection plate, the page of large Citea toward the downstream side,
An air heat burner characterized in that a plurality of cooling air ejection holes for cooling the side plate are provided in the vicinity of the side plate in the air ejection plate .
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