JP4674001B2 - 貫流ボイラ - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、筒状の加熱室の内部に、加熱対象の水を通流させる複数の水管が夫々の長手方向を前記加熱室の軸心方向に沿わせる姿勢で、前記軸心方向に沿う軸心方向視にて環状に設けられ、
バーナが、前記加熱室における前記軸心方向一端側の中央部に配置されて、前記環状水管群の中央の空間を燃焼空間としてガス燃料を燃焼させるように構成された貫流ボイラに関する。
【0002】
【従来の技術】
かかる貫流ボイラにおいては、バーナにより、ガス燃料を、火炎の温度が極力低くなるようにしながら安定燃焼させるようにして、窒素酸化物(NOx)及び一酸化炭素(CO)の発生量を低減することが望まれる。
このような目的を達成するために、バーナにて形成される火炎を水管にて冷却するようにすることが行われている。つまり、火炎の温度を低くするほど窒素酸化物の発生量が少なくなるので、バーナにて形成される火炎を水管にて冷却することにより、火炎の温度を低くして窒素酸化物の発生量を少なくしようとするものである。一方、バーナにて形成される火炎を水管にて冷却するにしても、火炎を冷却し過ぎると燃焼が不安定になって、一酸化炭素の発生量が増加する。そこで、窒素酸化物の発生量を低減すべく、火炎を水管にて冷却するようにするにしても、安定燃焼を維持できるように火炎が冷却され過ぎないようにして、一酸化炭素の発生量を低減する必要がある。
【0003】
かかる貫流ボイラにおいて、バーナにて形成される火炎を水管にて冷却するようにするに当たって、従来は、図12に示すように、バーナBを、周方向に分散させて火炎Fを形成するように構成して、そのバーナBと水管群Pとを、対応する水管33に対する各火炎Fの位置関係が全ての火炎Fで略同一となるように配設して、分散形成される各火炎Fを水管33にて均等に冷却しようとするものがあった(例えば、特開平11−325402号公報参照)。
かかる貫流ボイラにおいて用いられるバーナBとしては、従来、一般に、図13に示すように、先端が閉塞されたガス供給筒37の先端側の周壁に、複数のガス噴出孔38を周方向に分散させて穿設し、それら複数のガス噴出孔38から噴出されるガス燃料Gに燃焼用空気Aを吐出する空気流路39を、ガス供給筒37の外周部に、ガス供給筒37の軸心方向視にて環状に設けて、周方向に隣接するガス噴出孔38同士で、分割状に火炎Fを形成するように構成していた(例えば、特開平11−337022号公報参照)。
そして、上述のように構成したバーナBを、図12に示すように、ガス供給筒37の長手方向を筒状の加熱室32の軸心方向に沿わせるように配置していた。尚、図12中、34は、バーナBにてガス燃料を燃焼させるための燃焼空間である。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の貫流ボイラでは、ガス燃料は、ガス供給筒の先端側の周壁に穿設したガス噴出孔から噴出されることから、ガス噴出方向が不安定となって、延いては、火炎の形成方向が不安定となって、予め定めた条件通り(例えば、水管に対する火炎の接触面積や接触量)に火炎が水管に当たり難いので、火炎の冷却が不十分となって窒素酸化物の発生量が増加したり、あるいは、火炎の冷却が過度となって燃焼が不安定となり、一酸化炭素の発生量が増加したりするという問題があり、窒素酸化物の発生量の低減と一酸化炭素の発生量の低減を両立させる上で改善の余地があった。
つまり、ガス供給筒の周壁にガス噴出孔を穿設するに当たっては、所望のガス燃料噴出量が得られるようにガス噴出孔の内径を確保する必要があり、一方では、ガス供給筒の周壁を厚くするにしても限度があることから、ガス噴出孔の内径に対する軸心方向での長さの比率が小さい(通常、前記比率は1より小さい)ので、ガス噴出孔はガス燃料の通流を案内する作用が弱く、ガス噴出孔から噴出されるガス燃料の噴出方向が不安定となり、延いては、火炎の形成方向が不安定となるのである。
従って、窒素酸化物の発生量を低減すると共に、一酸化炭素の発生量を低減すべく、火炎が適度に冷却されるように、環状水管群と複数のガス噴出孔とを配設するものの、火炎の形成方向が不安定となるため、予め定めた条件通りに火炎が冷却され難く、火炎の冷却が不十分になったり、過度になったりするのである。
【0005】
本発明は、かかる実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、窒素酸化物の発生量の低減と一酸化炭素の発生量の低減を両立させ得る貫流ボイラを提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】
〔請求項1記載の発明〕
請求項1に記載の特徴構成は、前記バーナが、長手方向を前記軸心方向に沿わせて配置されるガス供給筒と、そのガス供給筒の先端側の周壁にその周壁から突出する状態で周方向に分散して設けられて、前記ガス供給筒内を流れるガス燃料を噴出する複数の筒状ガスノズルと、前記軸心方向視にて前記ガス供給筒の外周部に環状に設けられて、前記複数の筒状ガスノズルから噴出されるガス燃料に対して燃焼用空気を吐出する空気流路とを備えて構成され、
前記環状水管群と前記複数の筒状ガスノズルとが、全ての前記筒状ガスノズルにて形成される火炎が同一又は略同一の条件で前記水管により冷却される相対位置関係にて配設され、
前記空気流路が、内側空気流路と、その内側空気流路の外周部に位置し且つ出口が前記内側空気流路の出口よりも前記軸心方向の後端側に位置する外側空気流路とから構成され、
前記複数の筒状ガスノズルが、前記外側空気流路の出口から吐出される燃焼用空気に対してガス燃料を噴出するように周方向に分散して並ぶ上流側ノズル列と、その上流側ノズル列よりも前記軸心方向の先端側に位置して、前記内側空気流路の出口から吐出される燃焼用空気又は前記外側空気流路の出口から吐出される燃焼用空気に対してガス燃料を噴出するように周方向に分散して並ぶ下流側ノズル列とを形成するように、前記ガス供給筒に設けられ、
前記上流側ノズル列の各前記筒状ガスノズルが、軸心が前記ガス供給筒の軸心に直交し且つ前記軸心方向視にて長手方向が前記ガス供給筒の径方向に沿う姿勢となるように設けられ、
前記下流側ノズル列の前記筒状ガスノズルとして、軸心が前記ガス供給筒の軸心に直交し且つ前記軸心方向視にて長手方向が前記ガス供給筒の径方向に沿う姿勢の筒状ガスノズルと、軸心が前記ガス供給筒の軸心に直交する方向に対して前方に傾斜し且つ前記軸心方向視にて長手方向が前記ガス供給筒の径方向に沿う姿勢の筒状ガスノズルとが、前記ガス供給筒の周方向に交互に並ぶように設けられていることにある。
請求項1に記載の特徴構成によれば、ガス供給筒の先端側の周壁にその周壁から突出する状態で周方向に分散して設けられた複数の筒状ガスノズル夫々から、噴出方向が安定した状態でガス燃料が噴出され、そのように噴出方向が安定する状態で複数の筒状ガスノズルから噴出されるガス燃料に対して、空気流路から燃焼用空気が吐出されるので、各筒状ガスノズルにて、火炎形成方向が安定した状態で火炎が形成される。
そして、そのように、各筒状ガスノズルにて火炎形成方向が安定した状態で火炎が形成されるようにしてあるので、環状水管群と複数の筒状ガスノズルとを、全ての筒状ガスノズルにて形成される火炎が同一又は略同一の条件で水管により冷却される相対位置関係にて配設すると、予め、窒素酸化物の発生量を低減すると共に一酸化炭素の発生量を低減すべく、火炎が適度に冷却されるように定めた条件(例えば、水管に対する火炎の接触面積や接触量)と同一又は略同一の条件にて、全ての筒状ガスノズルにて形成される火炎を水管にて安定して冷却することができる。
つまり、筒状ガスノズルは、内径に対して軸心方向での長さを長くすることができる(内径に対する軸心方向での長さの比率を1以上に適宜設定可能)ことから、筒状ガスノズルはガス燃料の通流を案内する作用を強く、筒状ガスノズルからは、燃料ガスが効果的に直進性を与えられて拡散が抑制される状態で噴出されるので、筒状ガスノズルからのガス噴出方向が安定するのである。
そして、各筒状ガスノズルにて火炎形成方向が安定した状態で火炎が形成されるので、窒素酸化物の発生量を低減すると共に一酸化炭素の発生量を低減すべく、全ての筒状ガスノズルにて形成される火炎を同一又は略同一に適度に冷却されるように、予め定めた相対位置関係にて、環状水管群と複数の筒状ガスノズルとを配設すると、全ての筒状ガスノズルにて形成される火炎を予め定めた条件通りに安定して冷却することができるのである。
しかも、燃料ガスが、筒状ガスノズルにより効果的に直進性を与えられて拡散が抑制された状態で噴出されることから、筒状ガスノズルの周囲に負圧域(周囲よりも圧力が低い領域)が形成されるので、その負圧域による誘引作用により、筒状ガスノズルから噴出された燃料ガスが燃焼した燃焼ガスを循環させて、筒状ガスノズルから噴出された燃料ガスの燃焼域に燃焼ガスを流入させながら、燃料ガスを燃焼させる、所謂、排ガス再循環により、燃料ガスを効果的に緩慢燃焼させて、火炎の温度を一層低下させることができる。
従って、窒素酸化物の発生量の低減と一酸化炭素の発生量の低減を両立させ得る貫流ボイラを提供することができるようになった。
また、請求項1に記載の特徴構成によれば、上流側ノズル列における前記周方向に並ぶ複数の筒状ノズルから噴出されたガス燃料は、外側空気流路の出口から吐出される燃焼用空気にて燃焼し、その上流側ノズル列よりも前記軸心方向の先端側に位置する下流側ノズル列における前記周方向に並ぶ複数の筒状ガスノズルから噴出されたガス燃料は、内側空気流路の出口から吐出される燃焼用空気又は外側空気流路の出口から吐出される燃焼用空気にて燃焼する。
つまり、上流側ノズル列における前記周方向に並ぶ複数の筒状ノズルから噴出されたガス燃料を、外側空気流路の出口から吐出される燃焼用空気にて燃焼させて一次燃焼を行わせ、その一次燃焼にて形成される火炎に対して、下流側ノズル列における前記周方向に並ぶ複数の筒状ガスノズルからガス燃料を供給して、そのガス燃料を、内側空気流路の出口から吐出される燃焼用空気又は外側空気流路の出口から吐出される燃焼用空気にて燃焼させて、複数段燃焼を行わせることにより、火炎中に局所的に高温領域が発生するのを防止して、窒素酸化物の発生を抑制するのである。
従って、複数段燃焼によりNOxの発生を抑制することができるので、窒素酸化物の発生量を一段と低減することができるようになった。
【0007】
〔請求項2記載の発明〕
請求項2に記載の特徴構成は、前記複数の筒状ガスノズルが、周方向に隣接するもの同士で分割状に火炎を形成するように、周方向に分散して設けられていることにある。
請求項2に記載の特徴構成によれば、各火炎の火炎形成方向が安定した状態で、複数の火炎が周方向に分散されて形成されて、各火炎が独立して水管にて冷却される。
つまり、環状水管群と複数の筒状ガスノズルとを、全ての筒状ガスノズルにて形成される火炎が同一又は略同一の条件で水管により冷却される相対位置関係にて配設するに当たって、複数の火炎が周方向に分散して形成されるようにして、各火炎が独立して水管にて冷却されるようにすることにより、火炎が周方向に連なる状態で形成される場合に比べて、周方向に隣接する火炎の干渉を抑制することができて、各火炎を予め定めた条件通りに水管に当てることができるので、全ての筒状ガスノズルにて形成される火炎を予め定めた条件で水管により冷却することを、良好に行えるのである。
しかも、複数の火炎が周方向に分散して形成されるようにすることにより、火炎が周方向に連なる状態で形成される場合に比べて、各筒状ガスノズルの燃焼域に対する燃焼ガスの流入を促進させることができて、排ガス再循環を一層効果的に行わせることができるので、火炎の温度を一層低下させることができる。
従って、窒素酸化物の発生量並びに一酸化炭素の発生量を一段と低減することができるようになった。
【0008】
〔請求項3記載の発明〕
請求項3に記載の特徴構成は、前記環状水管群における最内周側に、前記複数の筒状ガスノズルと同数の前記水管が環状に並ぶ最内周環状水管列が形成され、
前記筒状ガスノズルが、前記軸心方向視にて、その長手方向を前記ガス供給筒の径方向に沿わせ、且つ、その先端を前記最内周環状水管列の前記水管に対して前記周方向にずらした状態で前記ガス供給筒に設けられ、
前記軸心方向視にて、前記筒状ガスノズルから噴出されるガス燃料の燃焼により形成される火炎が、前記径方向に対して前記周方向側に傾く状態となるように、前記筒状ガスノズルから噴出されるガス燃料に対して、前記空気流路の出口から燃焼用空気を吐出させる空気吐出手段が設けられていることにある。
つまり、かかる貫流ボイラにおいては、熱負荷に応じてバーナの燃焼量を変更させるが、その燃焼量の変更に伴って、筒状ガスノズルから噴出されるガス燃料の燃焼により形成される火炎の長さが変化するので、火炎の長さが変化しても、火炎を、窒素酸化物の発生量を低減すると共に一酸化炭素の発生量を低減すべく、適度に冷却する必要があり、一方では、ガス供給筒の径方向に沿う方向において筒状ガスノズルの先端と最内周環状水管列の水管との間隔を狭くして、貫流ボイラを小型化することが望まれる。
そこで、筒状ガスノズルを、前記軸心方向視にて、その長手方向をガス供給筒の径方向に沿わせ、且つ、その先端を最内周環状水管列の水管に対して前記周方向にずらした状態でガス供給筒に設け、前記軸心方向視にて、筒状ガスノズルから噴出されるガス燃料の燃焼により形成される火炎が、前記径方向に対して前記周方向側に傾く状態となるように、筒状ガスノズルから噴出されるガス燃料に対して、空気流路の出口から燃焼用空気を吐出させる空気吐出手段を設けることにより、前記径方向に沿う方向において筒状ガスノズルの先端と最内周環状水管列の水管との間隔を狭くしながらも、燃焼量が小さくて火炎が短いときは、火炎が水管に当たり難いようにして、水管による火炎の冷却を抑制し、一方、燃焼量が大きくなって火炎が長くなるほど、火炎が水管に当たり易いようにして、火炎が水管により冷却され易くなるようにすることができ、燃焼量の変更に伴って火炎の長さが変化しても、火炎を、窒素酸化物の発生量を低減すると共に一酸化炭素の発生量を低減すべく、適度に冷却することができる。
ちなみに、筒状ガスノズルを、前記軸心方向視にて、その長手方向をガス供給筒の径方向に沿わせ、且つ、その先端が最内周環状水管列の水管に対向するようにガス供給筒に設け、前記軸心方向視にて、筒状ガスノズルから噴出されるガス燃料の燃焼により形成される火炎が、前記径方向に沿う方向に形成されるようにする場合が想定されるが、その場合は、前記径方向に沿う方向において筒状ガスノズルの先端と最内周環状水管列の水管との間隔を狭くすると、燃焼量が小さくて火炎が短いときも、火炎が水管に当たり易いため、冷却され過ぎて、燃焼が不安定となる虞があるので、前記間隔を短くする上で不利となる。
従って、窒素酸化物の発生量の低減と一酸化炭素の発生量の低減を両立させながらも、貫流ボイラを小型化することができるようになった。
【0009】
〔請求項4記載の発明〕
請求項4に記載の特徴構成は、前記外側空気流路の出口側に、前記空気吐出手段としての空気吐出部が、前記軸心方向視にて、周方向において、隣接する前記筒状ガスノズルの間に燃焼用空気を吐出するように設けられていることにある。
請求項4に記載の特徴構成によれば、前記軸心方向視にて、筒状ガスノズルから噴出されたガス燃料噴出流の両側を、燃焼用空気が流れるので、筒状ガスノズルから噴出されたガス燃料は、前記軸心方向視にて、その両側から燃焼用空気が供給されて、二股状になるが如き形状の火炎が形成される状態で燃焼する。そして、二股状になるが如き形状の火炎の両側の火炎は、夫々、前記軸心方向視にて、前記径方向に対して前記周方向側に傾く状態となるように形成される。
しかも、筒状ガスノズルから噴出されたガス燃料を、二股状になるが如き形状の火炎が形成される状態で燃焼させることにより、火炎の表面積を増加させて、火炎の冷却作用を増大させることにより、窒素酸化物の発生を一層抑制することができる。
従って、窒素酸化物の発生量の低減と一酸化炭素の発生量の低減を両立させながらも貫流ボイラを小型化するようにするに当たって、一段と窒素酸化物の発生量を低減できるようにする上で好ましい具体構成を提供することができる。
【0010】
〔請求項5記載の発明〕
請求項5に記載の特徴構成は、前記空気流路の出口側に、前記空気吐出手段としての旋回手段が、前記空気流路を流れる燃焼用空気を旋回させて出口から吐出させるように設けられていることにある。
請求項5に記載の特徴構成によれば、旋回手段によって、燃焼用空気が空気流路の出口から旋回させられる状態で吐出されて、筒状ガスノズルから噴出されたガス燃料に対して供給されるので、その旋回力により、筒状ガスノズルから噴出されたガス燃料の燃焼により形成される火炎は、前記軸心方向視にて、前記径方向に対して前記周方向側に傾く状態となるように形成される。
しかも、燃焼用空気が空気流路の出口から旋回させられる状態で吐出されることから、ガス燃料と燃焼用空気との混合状態が促進されて、燃焼の安定性が向上するので、一酸化炭素の発生を一層抑制することができる。
従って、窒素酸化物の発生量の低減と一酸化炭素の発生量の低減を両立させながらも貫流ボイラを小型化するようにするに当たって、一段と一酸化炭素の発生量を低減できるようにする上で好ましい具体構成を提供することができる。
【0012】
【発明の実施の形態】
〔第1実施形態〕
以下、本発明の第1実施形態を説明する。
図1及び図2に示すように、円筒状の缶体31をその軸心方向を上下方向に向けて設けて、缶体31の内部に、軸心方向が上下方向を向く円筒状の加熱室32を形成し、その円筒状の加熱室32の内部に、加熱対象の水を通流させる複数の水管33を夫々の長手方向を加熱室32の軸心方向に沿わせる姿勢で、前記軸心方向に沿う軸心方向視にて環状に設け、バーナBを、加熱室32における前記軸心方向一端側(上端側)の中央部に配置して、前記環状水管群Pの中央の空間を燃焼空間34としてガス燃料Gを燃焼させるように構成してある。
【0013】
そして、本発明においては、図3及び図4にも示すように、バーナBを、長手方向を前記軸心方向に沿わせて配置されるガス供給筒1と、そのガス供給筒1の先端側の周壁にその周壁から突出する状態で周方向に分散して設けられて、ガス供給筒1内を流れるガス燃料Gを噴出する複数の筒状ガスノズル2と、前記軸心方向視にてガス供給筒1の外周部に環状に設けられて、複数の筒状ガスノズル2から噴出されるガス燃料Gに対して燃焼用空気Aを吐出する空気流路3とを備えて構成し、環状水管群Pと複数の筒状ガスノズル2とを、全ての筒状ガスノズル2にて形成される火炎Fが同一又は略同一の条件で水管33により冷却される相対位置関係にて配設してある。
【0014】
説明を加えると、環状水管群Pは、内周側に、バーナBの複数の筒状ガスノズル2と同数の水管33が環状に並ぶ最内周環状水管列Piが形成され、外周側に、複数の水管33が環状に並ぶ最外周環状水管列Poが形成されるように、前記軸心方向視にて2列状に形成してある。
最内周環状水管列Piは、複数の水管33を周方向に均等に分散する状態で配置すると共に、隣接する水管33同士を、下方側を開放する状態でひれ状部材38にて接続して形成し、最外周環状水管列Poは、複数の水管33を周方向に均等に分散する状態で配置すると共に、隣接する水管33同士を上方側を開放する状態でひれ状部材38にて接続して形成してある。
そして、バーナBの燃焼ガスEを、最内周環状水管列Piの下部側から、最内周環状水管列Piと最外周環状水管列Poとの間に流入させて、その間を通流させた後、最外周環状水管列Poの上部側から流出させて、排気路35を通じて排出させるように、燃焼ガスEの通流路を形成してある。
【0015】
缶体31の上端には、周方向に連なるリング状の蒸気ドラム36を設け、下端には、周方向に連なるリング状の水ドラム37を設けて、環状水管群Pの各水管33の上端を蒸気ドラムに連通接続し、環状水管群Pの各水管33の下端を水ドラム37に連通接続して、加熱対象の水をポンプ(図示省略)にて水ドラム37に供給して、各水管33を上方に向けて蒸気ドラム36へ通流させて、バーナBにより加熱することにより、蒸気を生成して、生成蒸気を蒸気需要先に供給するように構成してある。
【0016】
次に、図2ないし図4に基づいて、バーナBについて説明を加える。
第1実施形態においては、筒状ガスノズル2を、前記軸心方向視にて、その長手方向をガス供給筒1の径方向に沿わせ、且つ、その先端を最内周環状水管列Piの水管33に対してガス供給筒1の周方向にずらした状態でガス供給筒1に設け、前記軸心方向視にて、筒状ガスノズル2から噴出されるガス燃料Gの燃焼により形成される火炎Fが、ガス供給筒1の径方向に対して筒状ガスノズル2の周方向側に傾く状態となるように、筒状ガスノズル2から噴出されるガス燃料Gに対して、空気流路3の出口から燃焼用空気Aを吐出させる空気吐出手段Tを設けてある。
【0017】
又、空気流路3を、内側空気流路3iと、その内側空気流路3iの外周部に位置し且つ出口が内側空気流路3iの出口よりも前記軸心方向の後端側に位置する外側空気流路3oとから構成し、複数の筒状ガスノズル2を、外側空気流路3oの出口から吐出される燃焼用空気Aに対してガス燃料Gを噴出するように周方向に分散して並ぶ上流側ノズル列Nuと、その上流側ノズル列Nuよりも前記軸心方向の先端側に位置して、内側空気流路3iの出口から吐出される燃焼用空気A及び外側空気流路3oの出口から吐出される燃焼用空気Aに対してガス燃料Gを噴出するように周方向に分散して並ぶ下流側ノズル列Ndとを形成するように、ガス供給筒1に設けてある。
【0018】
説明を加えると、先端が閉塞された円筒状のガス供給筒1の外側に、円筒状の内側燃焼筒4をその先端がガス供給筒1の先端よりも後退する状態で同軸心状に設け、更に、その内側燃焼筒4の外側に、円筒状の外側燃焼筒5をその先端が内側燃焼筒4の先端よりも後退する状態で同軸心状に設けてある。そして、ガス供給筒1と内側燃焼筒4との間に、前記軸心方向視にて環状の内側空気流路3iを形成し、内側燃焼筒4と外側燃焼筒5との間に、前記軸心方向視にて環状の外側空気流路3oを形成してある。
内側燃焼筒4及び外側燃焼筒5夫々の両端は開口すると共に、内側燃焼筒4の後端を外側燃焼筒5の後端よりも前方に位置させて、内側燃焼筒4内、即ち、内側空気流路3iを外側燃焼筒5内に連通させてある。
【0019】
ガス供給筒1の後端は外側燃焼筒5の後端よりも突出させ、風箱6を、ガス供給筒1の後端側を風箱6外に突出させ、且つ、外側燃焼筒5の後端開口を覆う状態で設けて、風箱6内に、外側空気流路3o及び内側空気流路3i夫々に連通する空気室7を形成してある。
【0020】
ブロア8から燃焼用空気Aが導入される空気供給路9を、空気室7に連通するように風箱6に接続して、燃焼用空気Aを空気供給路9を通じて空気室7に供給して、その空気室7を介して、外側空気流路3o及び内側空気流路3i夫々に供給するように構成し、並びに、ガス供給筒1の後端には、都市ガス等のガス燃料Gが導入されるガス燃料供給路10を接続してある。
【0021】
ガス供給筒1において外側燃焼筒5の先端よりも先端側で且つ内側燃焼筒4にて覆われる部分の周壁に、長さが同一の複数の筒状ガスノズル2を、それぞれが内側燃焼筒4を貫通して内側燃焼筒4から突出する状態で、筒周方向に均等に分散して1列状に並ぶ状態で設けて、上流側ノズル列Nuを形成してある。又、ガス供給筒1において内側燃焼筒4の先端より先端側の部分の周壁に、上流側ノズル列Nuと同数の筒状ガスノズル2を、周方向において、上流側ノズル列Nuにおける筒状ガスノズル2の並び位相と同位相で1列状に並ぶ状態で設けて、下流側ノズル列Ndを形成してある。
【0022】
上流側ノズル列Nuの各筒状ガスノズル2は、軸心がガス供給筒1の軸心に直交し且つ前記軸心方向視にて長手方向がガス供給筒1の径方向に沿う姿勢となるように設け、上流側ノズル列Nuの各筒状ガスノズル2により、ガス燃料Gを、ガス供給筒1の軸心に直交し且つ前記軸心方向視にてガス供給筒1の径方向に沿う方向に噴出するようにしてある。又、上流側ノズル列Nuの各筒状ガスノズル2の先端は、前記軸心方向視にて、外側燃焼筒5と内側燃焼筒4との間に位置するようにして、上流側ノズル列Nuの各筒状ガスノズル2により、ガス燃料Gを、外側空気流路3oの出口から吐出される燃焼用空気Aに対して吐出するようにしてある。
【0023】
又、下流側ノズル列Ndにおいては、軸心がガス供給筒1の軸心に直交し且つ前記軸心方向視にて長手方向がガス供給筒1の径方向に沿う姿勢の筒状ガスノズル2と、軸心がガス供給筒1の軸心に直交する方向に対して前方に傾斜し且つ前記軸心方向視にて長手方向がガス供給筒1の径方向に沿う姿勢の筒状ガスノズル2とが、周方向に交互に並ぶように設けてある。つまり、下流側ノズル列Ndは、ガス供給筒1の軸心に直交し且つ前記軸心方向視にてガス供給筒1の径方向に沿う方向にガス燃料Gを噴出する筒状ガスノズル2と、ガス供給筒1の軸心に直交する方向に対して前方に傾斜し且つ前記軸心方向視にてガス供給筒1の径方向に沿う方向にガス燃料Gを噴出する筒状ガスノズル2とが、周方向に交互に並ぶように形成してある。
又、下流側ノズル列Ndの各筒状ガスノズル2の先端は、前記軸心方向視にて、外側燃焼筒5と内側燃焼筒4との間に位置するようにして、下流側ノズル列Ndの各筒状ガスノズル2により、ガス燃料Gを、内側空気流路3iの出口から吐出される燃焼用空気A及び外側空気流路3oの出口から吐出される燃焼用空気Aに対して吐出するようにしてある。
【0024】
内側空気流路3iの出口側には、空気吐出手段Tとしての内側旋回羽根11(旋回手段に相当する)を、内側空気流路3iを流れる燃焼用空気Aを旋回させて出口から吐出させるように設け、同様に、外側空気流路3oの出口側にも、空気吐出手段Tとしての外側旋回羽根12(旋回手段に相当する)を、外側空気流路3oを流れる燃焼用空気Aを旋回させて出口から吐出させるように設けてある。
【0025】
尚、環状水管群Pを構成する水管33の本数は、貫流ボイラの能力に応じて設定される伝熱面積に基づいて設定するが、第1実施形態では、例えば、最内周環状水管列Piを構成する水管33の本数を13本とし、最外周環状水管列Poを構成する水管33の本数を17本として、環状水管群Pを構成する水管33の本数を、30本としてある。
上流側ノズル列Nu及び下流側ノズル列Nd夫々を構成する筒状ガスノズル2の本数は、最内周環状水管列Piを構成する水管33と同数の13本としてある。
【0026】
そして、上述のように構成したガスバーナBを、加熱室32における上端側の中央部に、ガス供給筒1の先端を燃焼空間34に臨ませた状態で、且つ、前記軸心方向視にて、各筒状ガスノズル2の先端が、最内周環状水管列Piの隣接する水管33同士の略中央における加熱室32の中心側の位置に位置する状態で配設してある。
【0027】
つまり、複数の水管33を周方向に均等に分散した最内周環状水管列Piと、その最内周環状水管列Piの水管33と同数の複数の筒状ガスノズル2を周方向に均等に分散した上流側ノズル列Nu及び下流側ノズル列Nd夫々とを、前記軸心方向視にて、各筒状ガスノズル2の先端が最内周環状水管列Piにおける隣接する水管33同士の略中央に位置する相対位置関係にて配設することにより、対応する水管33に対する各火炎Fの位置関係が全ての火炎Fで略同一となるようにして、全ての筒状ガスノズル2にて形成される火炎Fが同一の条件で水管33により冷却されるように構成してある。
【0028】
上述のように構成したバーナBにおいては、以下に説明するように、ガス燃料Gを燃焼させる。
尚、上流側ノズル列Nuから噴出されるガス燃料Gを外側空気流路3oの出口から吐出された燃焼用空気Aにて燃焼させて、一次燃焼を行わせ、並びに、下流側ノズル列Ndから噴出されるガス燃料Gを、外側空気流路3oの出口から吐出された燃焼用空気Aのうち一次燃焼で余った燃焼用空気Aと、内側空気流路3iの出口から吐出された燃焼用空気Aにて燃焼させて、二次燃焼を行わせるように構成してある。
そして、上流側ノズル列Nuから噴出されるガス燃料Gの量と下流側ノズル列Ndから噴出されるガス燃料Gの量との比率は略1:1とし、外側空気流路3oの流路横断面積を内側空気流路3iの流路横断面積よりも大きくすることにより、一次燃焼では、空気過剰率を2.0程度に設定して希薄燃焼させるようにしてあり、一次燃焼と二次燃焼を合わせた全体の燃焼としては、空気過剰率は1.2程度に設定してある。
【0029】
上流側ノズル列Nuの13本の筒状ガスノズル2から分割状態で噴出されるガス燃料Gに対して、外側空気流路3oの出口から燃焼用空気Aが旋回する状態で吐出されるので、上流側ノズル列Nuの13本の筒状ガスノズル2により、各火炎Fが、前記軸心方向視にてガス供給筒1の径方向に対してガス供給筒1の周方向側に傾く状態で、火炎Fが13分割状に形成される。
【0030】
同様に、下流側ノズル列Ndの13本の筒状ガスノズル2から分割状態で噴出されるガス燃料Gに対して、内側空気流路3i及び外側空気流路3o夫々の出口から燃焼用空気Aが旋回する状態で吐出されるので、下流側ノズル列Ndの13本の筒状ガスノズル2により、各火炎Fが、前記軸心方向視にてガス供給筒1の径方向に対してガス供給筒1の周方向側に傾く状態で、火炎Fが13分割状に形成される。
尚、下流側ノズル列Ndにおいては、ガス燃料Gの噴出方向が異なるガスノズル2を周方向に交互に並べてあるので、周方向に隣接するガスノズル2に形成される火炎F同士が一層離れて形成されるので、火炎Fの分離状態が一層明瞭になる。
【0031】
そして、上流側ノズル列Nu及び下流側ノズル列Nd夫々においては、各筒状ガスノズル2から噴出方向が安定する状態でガス燃料Gが噴出されることから、各筒状ガスノズル2にて、火炎形成方向が安定した状態で火炎Fが形成されるので、全ての筒状ガスノズル2にて形成される火炎Fを、最内周環状水管列Piの水管33によって、窒素酸化物の発生量を低減すると共に一酸化炭素の発生量を低減すべく定めた条件通りに、安定して冷却することができる。従って、窒素酸化物の発生量の低減と一酸化炭素の発生量の低減を両立させることができる。
【0032】
しかも、上流側ノズル列Nu及び下流側ノズル列Nd夫々においては、各筒状ガスノズル2により、火炎Fは、前記軸心方向視にて、最内周環状水管列Piの隣接する水管33同士の略中央における加熱室32の中心側の位置から、ガス供給筒1の径方向に対してガス供給筒1の周方向側に傾くように形成されるので、燃焼量が小さくて火炎Fが短いときは、火炎Fが最内周環状水管列Piの水管33に当たり難く、水管による火炎の冷却が抑制され、一方、燃焼量が大きくなって火炎Fが長くなるほど、火炎Fが最内周環状水管列Piの水管33に当たり易くなり、火炎Fが水管33により冷却され易くなる。従って、燃焼量の変更に伴って火炎Fの長さが変化しても、火炎Fを、窒素酸化物の発生量を低減すると共に一酸化炭素の発生量を低減すべく、適度に冷却することができる。
【0033】
筒周方向に間隔を隔てて並ぶ下流側ノズル列Ndの13本の筒状ガスノズル2から、ガス燃料Gを直進性を効果的に与えた状態で噴出することにより、ガス供給筒1の前方空間から各筒状ガスノズル2の周部空間にわたって負圧域が形成されるので、図3に示すように、そのように負圧域となるガス供給筒1の前方空間、及び、各筒状ガスノズル2の周部空間を通して、下流側ノズル列Ndの筒状ガスノズル2から噴出されたガス燃料Gが燃焼した燃焼ガスEを効率良く循環させて、下流側ノズル列Ndの筒状ガスノズル2から噴出されたガス燃料Gの燃焼域に燃焼ガスEを効率良く流入させながら、ガス燃料Gを燃焼させることにより、ガス燃料Gを効果的に緩慢燃焼させることができ、窒素酸化物の発生を一層抑制することができる。
【0034】
又、上流側ノズル列Nuにおけるガス供給筒1の周方向に並ぶ複数の筒状ノズル2から噴出されたガス燃料Gを、外側空気流路3oの出口から吐出される燃焼用空気Aにて燃焼させて一次燃焼を行わせ、その一次燃焼にて形成される火炎Fに対して、下流側ノズル列Ndにおけるガス供給筒1の周方向に並ぶ複数の筒状ガスノズル2からガス燃料Gを供給して、そのガス燃料を、内側空気流路3i及び外側空気流路3o夫々の出口から吐出される燃焼用空気Aにて燃焼させて、2段燃焼を行わせることにより、火炎中に局所的に高温領域が発生するのを防止して、窒素酸化物の発生を一層抑制することができる。
【0036】
〔第2実施形態〕
以下、第2実施形態を説明する。
第2実施形態においては、環状水管群Pと複数の筒状ガスノズル2との配置形態が第1実施形態と異なる以外は、第1実施形態と同様に構成してあるので、以下では、主として、第1実施形態と異なる構成について説明する。
即ち、図5に示すように、第2実施形態においては、環状水管群Pは、第1実施形態と同様に、最内周環状水管列Piと最外周環状水管列Poとの2列状に形成してあるが、上流側ノズル列Nu及び下流側ノズル列Nd夫々において、筒状ガスノズル2を、前記軸心方向視にて、その長手方向をガス供給筒1の径方向に沿わせ、且つ、その先端を最内周環状水管列Piの水管33に対向させた状態でガス供給筒1に設けてある。
【0037】
従って、上流側ノズル列Nu及び下流側ノズル列Nd夫々において、各火炎Fが、前記軸心方向視にてガス供給筒1の径方向に対してガス供給筒1の周方向側に傾く状態で、火炎Fが13分割状に形成される。
そして、各火炎Fは、火炎形成方向が安定した状態で形成される状態で、前記軸心方向視にて、最内周環状水管列Piの水管33に対して真正面に対向する位置から、ガス供給筒1の径方向に対してガス供給筒1の周方向側に傾くように形成されることから、火炎Fは水管33の側部に当たって、過度に冷却されることなく適度に冷却されることになり、全ての筒状ガスノズル2にて形成される火炎Fを、最内周環状水管列Piの水管33によって、窒素酸化物の発生量を低減すると共に一酸化炭素の発生量を低減すべく定めた条件通りに、安定して冷却することができる。従って、窒素酸化物の発生量の低減と一酸化炭素の発生量の低減を両立させることができる。
【0039】
〔第3実施形態〕
以下、第3実施形態を説明する。
第3実施形態においては、環状水管群Pにおける水管33の配置形態、並びに、バーナBにおける筒状ガスノズル2の設置本数及び空気吐出手段Tが第1実施形態と異なる以外は、第1実施形態と同様に構成してあるので、以下では、主として、第1実施形態と異なる構成について説明する。
【0040】
即ち、図6及び図7に示すように、環状水管群Pは、最内周側に、バーナBの複数の筒状ガスノズル2と同数の水管33が環状に並ぶ最内周環状水管列Piが形成され、最外周側に、複数の水管33が環状に並ぶ最外周環状水管列Poが形成され、並びに、最内周環状水管列Piと最外周環状水管列Poとの間に、複数の水管33が環状に並ぶ中間環状水管列Pmが形成されるように、前記軸心方向視にて3列状に形成してある。
【0041】
最外周環状水管列Poは、複数の水管33を周方向に均等に分散する状態で配置すると共に、隣接する水管33同士を、下方側を開放する状態でひれ状部材38にて接続して形成し、中間環状水管列Pmも、最外周環状水管列Poと同数の水管33を周方向に均等に分散する状態で配置すると共に、隣接する水管33同士を、下方側を開放する状態でひれ状部材38にて接続して形成してある。
最内周環状水管列Piは、複数の水管33を、各水管33が、中間環状水管列Pmにおける隣接する水管33同士の中間部のうち1個おきの中間部に位置する状態で、周方向に均等に分散させて配置して形成してある。最内周環状水管列Piにおいては、隣接する水管33同士はひれ状部材38にて接続せず、隣接する水管33同士の間を開放させてある。
そして、バーナBの燃焼ガスEを、最内周環状水管列Piにおける水管33同士の間を通し、中間環状水管列Pmの下部側から、中間環状水管列Pmと最外周環状水管列Poとの間に流入させて、その間を通流させた後、最外周環状水管列Poの上部側から流出させて、排気路35を通じて排出させるように、燃焼ガスEの通流路を形成してある。
【0042】
図7ないし図10に基づいて、バーナBについて説明を加える。
複数の筒状ガスノズル2は、第1実施形態と同様に、上流側ノズル列Nu及び下流側ノズル列Ndを形成するように、ガス供給筒1に設けてあるが、上流側ノズル列Nu及び下流側ノズル列Nd夫々における筒状ガスノズル2の設置本数が、第1実施形態と異なる8本としてある。
【0043】
上流側ノズル列Nuの各筒状ガスノズル2は、第1実施形態と同様に、軸心がガス供給筒1の軸心に直交し且つ前記軸心方向視にて長手方向がガス供給筒1の径方向に沿う姿勢となるように設け、上流側ノズル列Nuの各筒状ガスノズル2により、ガス燃料Gを、ガス供給筒1の軸心に直交し且つ前記軸心方向視にてガス供給筒1の径方向に沿う方向に噴出するようにしてある。又、上流側ノズル列Nuの各筒状ガスノズル2の先端は、第1実施形態と同様に、前記軸心方向視にて、外側燃焼筒5と内側燃焼筒4との間に位置するようにして、上流側ノズル列Nuの各筒状ガスノズル2により、ガス燃料Gを、外側空気流路3oの出口から吐出される燃焼用空気Aに対して吐出するようにしてある。
【0044】
又、第1実施形態と同様に、下流側ノズル列Ndにおいては、軸心がガス供給筒1の軸心に直交し且つ前記軸心方向視にて長手方向がガス供給筒1の径方向に沿う姿勢の筒状ガスノズル2と、軸心がガス供給筒1の軸心に直交する方向に対して前方に傾斜し且つ前記軸心方向視にて長手方向がガス供給筒1の径方向に沿う姿勢の筒状ガスノズル2とが、周方向に交互に並ぶように設けてある。つまり、下流側ノズル列Ndは、ガス供給筒1の軸心に直交し且つ前記軸心方向視にてガス供給筒1の径方向に沿う方向にガス燃料Gを噴出する筒状ガスノズル2と、ガス供給筒1の軸心に直交する方向に対して前方に傾斜し且つ前記軸心方向視にてガス供給筒1の径方向に沿う方向にガス燃料Gを噴出する筒状ガスノズル2とが、周方向に交互に並ぶように形成してある。
又、第1実施形態と同様に、下流側ノズル列Ndの各筒状ガスノズル2の先端は、前記軸心方向視にて、外側燃焼筒5と内側燃焼筒4との間に位置するように、下流側ノズル列Ndの各筒状ガスノズル2により、ガス燃料Gを、内側空気流路3iの出口から吐出される燃焼用空気A及び外側空気流路3oの出口から吐出される燃焼用空気Aに対して吐出するようにしてある。
【0045】
外側空気流路3oの出口側には、空気吐出手段Tとしての外側バッフル板13(空気吐出部に相当する)を、前記軸心方向視にて、周方向において、隣接する筒状ガスノズル2の間に燃焼用空気Aを吐出するように設けてある。
説明を加えると、外周部に8個の空気吐出用切り欠き13wを周方向に均等に分散させて形成した環状の外側バッフル板13を、前記軸心方向視にて、周方向において、空気吐出用切り欠き13wが隣接する筒状ガスノズル2の略中央に位置する姿勢で、外側空気流路3oの出口側に嵌め込んで設けてある。
【0046】
外周部に8個の空気吐出用切り欠き14wを周方向に均等に分散させて形成した環状の内側バッフル板14を、前記軸心方向視にて、周方向において、空気吐出用切り欠き14wが筒状ガスノズル2と同位置に位置する姿勢で、内側空気流路3iの出口側に嵌め込んで設けてある。
【0047】
そして、上述のように構成したバーナBを、第1実施形態と同様に、加熱室32における上端側の中央部に、ガス供給筒1の先端を燃焼空間34に臨ませた状態で、且つ、前記軸心方向視にて、各筒状ガスノズル2の先端が、最内周環状水管列Piの隣接する水管33同士の略中央における加熱室32の中心側の位置に位置する状態で配設してある。
【0048】
つまり、複数の水管33を周方向に均等に分散した最内周環状水管列Piと、その最内周環状水管列Piの水管33と同数の複数の筒状ガスノズル2を周方向に均等に分散した上流側ノズル列Nu及び下流側ノズル列Nd夫々とを、前記軸心方向視にて、各筒状ガスノズル2の先端が最内周環状水管列Piにおける隣接する水管33同士の略中央に位置する相対位置関係にて配設することにより、全ての筒状ガスノズル2にて形成される火炎Fが同一の条件で水管33により冷却されるように構成してある。
【0049】
第3実施形態のバーナBにおいては、上流側ノズル列Nu及び下流側ノズル列Nd夫々において、第1実施形態と同様に、各列の筒状ガスノズル2の設置本数と同数(8個)に分割される状態で、火炎Fが形成されるが、前記軸心方向視にて、各筒状ガスノズル2から噴出されたガス燃料噴出流の両側を、燃焼用空気Aが流れるので、筒状ガスノズル2から噴出されたガス燃料Gは、前記軸心方向視にて、その両側から燃焼用空気Aが供給されて、二股状の火炎Fが形成される状態で燃焼する。そして、二股状の火炎Fの両側の火炎は、夫々、前記軸心方向視にて、ガス供給筒1の径方向に対してガス供給筒1の周方向側に傾く状態となるように形成される。
【0050】
従って、第3実施形態の貫流ボイラでは、第1実施形態と同様に、各筒状ガスノズル2にて、火炎形成方向が安定した状態で火炎Fが形成されるので、全ての筒状ガスノズル2にて形成される火炎Fを、最内周環状水管列Piの水管33によって予め定めた条件通りに、安定して冷却することができる。従って、窒素酸化物の発生量の低減と一酸化炭素の発生量の低減を両立させることができる。
又、上流側ノズル列Nu及び下流側ノズル列Nd夫々においては、各筒状ガスノズル2により、火炎Fは、前記軸心方向視にて、最内周環状水管列Piの隣接する水管33同士の略中央における加熱室32の中心側の位置において、二股状に形成されるので、二股状の火炎Fの両側の火炎は、ガス供給筒1の径方向に対してガス供給筒1の周方向側に傾くように形成されるので、燃焼量が小さくて火炎Fが短いときは、火炎Fが最内周環状水管列Piの水管33に当たり難く、水管による火炎の冷却が抑制され、一方、燃焼量が大きくなって火炎Fが長くなるほど、火炎Fが最内周環状水管列Piの水管33に当たり易くなり、火炎Fが水管33により冷却され易くなる。従って、燃焼量の変更に伴って火炎Fの長さが変化しても、火炎Fを、窒素酸化物の発生量を低減すると共に一酸化炭素の発生量を低減すべく、適度に冷却することができる。
【0052】
〔第4実施形態〕
以下、第4実施形態を説明する。
第4実施形態においては、環状水管群Pと複数の筒状ガスノズル2との配置形態が第3実施形態と異なる以外は、第3実施形態と同様に構成してあるので、以下では、主として、第3実施形態と異なる構成について説明する。
即ち、図11に示すように、第4実施形態においては、環状水管群Pは、第3実施形態と同様に、最内周環状水管列Pi、中間環状水管列Pm及び最外周環状水管列Poの3列状に形成してあるが、上流側ノズル列Nu及び下流側ノズル列Nd夫々において、筒状ガスノズル2を、前記軸心方向視にて、その長手方向をガス供給筒1の径方向に沿わせ、且つ、その先端を最内周環状水管列Piの水管33に対向させた状態でガス供給筒1に設けてある。
【0053】
従って、上流側ノズル列Nu及び下流側ノズル列Nd夫々において、各火炎Fが、前記軸心方向視にて、水管33に真正面に対向する位置にて二股状に形成される状態で、火炎Fが8分割状に形成される。
そして、各火炎Fは、火炎形成方向が安定した状態で形成される状態で、前記軸心方向視にて、二股の間に環状水管列Piの水管33が位置する二股状に形成されることから、火炎Fは、水管33により、過度に冷却されることなく適度に冷却されることになり、全ての筒状ガスノズル2にて形成される火炎Fを、最内周環状水管列Piの水管33によって、窒素酸化物の発生量を低減すると共に一酸化炭素の発生量を低減すべく定めた条件通りに、安定して冷却することができる。従って、窒素酸化物の発生量の低減と一酸化炭素の発生量の低減を両立させることができる。
【0083】
〔別実施形態〕
次に別実施形態を説明する。
(イ) 上記の各実施形態において、ガス供給筒1の周方向に間隔を隔てて並ぶ筒状ガスノズル2の本数と、最内周環状水管列Piの水管33の本数とを同じにする場合について例示したが、ガス供給筒1の周方向に間隔を隔てて並ぶ筒状ガスノズル2の本数と、最内周環状水管列Piの水管33の本数とを異ならせても良い。
例えば、筒状ガスノズル2の本数を、最内周環状水管列Piの水管33の本数の半数にして、複数の筒状ガスノズル2を、前記軸心方向視にて、各筒状ガスノズル2の先端が、最内周環状水管列Piの隣接する水管33同士の中間部のうち1個おきの中間部に位置する状態で設けても良い。
【0084】
(ロ) 上記の第1〜第4の各実施形態において、上流側ノズル列Nuと下流側ノズル列Ndとにおいて、ガス供給筒1の周方向に並ぶ筒状ガスノズル2の並び位相を異ならせても良い。
例えば、上流側ノズル列Nuにおいては、筒状ガスノズル2を、前記軸心方向視にて、その先端を最内周環状水管列Piの水管33に対してガス供給筒1の周方向にずらした状態でガス供給筒1に設け、下流側ノズル列Ndにおいては、筒状ガスノズル2を、前記軸心方向視にて、その先端を最内周環状水管列Piの水管33に対して真正面に向けた状態でガス供給筒1に設ける。
【0090】
(ハ) 環状水管群Pにおける複数の水管33の配置形態は、上記の各実施形態において例示した配置形態に限定されるものではない。
例えば、複数の水管33を、前記軸心方向視にて、1列で環状に並べても良い。
あるいは、前記軸心方向視にて、最内周部にて、複数の水管33が環状に並ぶ最内周環状水管列Piが形成され、最内周環状水管列Piの外側では、複数の水管33を、環状の列を形成せずに不規則に並べても良い。
【図面の簡単な説明】
【図1】 第1実施形態に係る貫流ボイラの縦断面図
【図2】 第1実施形態に係る貫流ボイラの横断底面図
【図3】 図2のイ−イ方向における貫流ボイラのバーナの矢視図
【図4】 第1実施形態に係る貫流ボイラのバーナの要部の斜視図
【図5】 第2実施形態に係る貫流ボイラの横断底面図
【図6】 第3実施形態に係る貫流ボイラの縦断面図
【図7】 第3実施形態に係る貫流ボイラの横断底面図
【図8】 図7のロ−ロ方向における貫流ボイラのバーナの矢視図
【図9】 第3実施形態に係る貫流ボイラのバーナの要部の斜視図
【図10】 第3実施形態に係る貫流ボイラのバーナの一部切り欠き底面図
【図11】 第4実施形態に係る貫流ボイラの横断底面図
【図12】 従来の貫流ボイラの縦断面図
【図13】 従来の貫流ボイラのバーナの縦断面図
【符号の説明】
1 ガス供給筒
2 筒状ガスノズル
3 空気流路
3i 内側空気流路
3o 外側空気流路
11 旋回手段
12 旋回手段
13 空気吐出部
16 旋回手段
17 空気吐出部
32 加熱室
33 水管
34 燃焼空間
A 燃焼用空気
B バーナ
G ガス燃料
F 火炎
Nd 下流側ノズル列
Nu 上流側ノズル列
P 環状水管群
Pi 最内周環状水管列
T 空気吐出手段
Claims (5)
- 筒状の加熱室の内部に、加熱対象の水を通流させる複数の水管が夫々の長手方向を前記加熱室の軸心方向に沿わせる姿勢で、前記軸心方向に沿う軸心方向視にて環状に設けられ、
バーナが、前記加熱室における前記軸心方向一端側の中央部に配置されて、前記環状水管群の中央の空間を燃焼空間としてガス燃料を燃焼させるように構成された貫流ボイラであって、
前記バーナが、長手方向を前記軸心方向に沿わせて配置されるガス供給筒と、そのガス供給筒の先端側の周壁にその周壁から突出する状態で周方向に分散して設けられて、前記ガス供給筒内を流れるガス燃料を噴出する複数の筒状ガスノズルと、前記軸心方向視にて前記ガス供給筒の外周部に環状に設けられて、前記複数の筒状ガスノズルから噴出されるガス燃料に対して燃焼用空気を吐出する空気流路とを備えて構成され、
前記環状水管群と前記複数の筒状ガスノズルとが、全ての前記筒状ガスノズルにて形成される火炎が同一又は略同一の条件で前記水管により冷却される相対位置関係にて配設され、
前記空気流路が、内側空気流路と、その内側空気流路の外周部に位置し且つ出口が前記内側空気流路の出口よりも前記軸心方向の後端側に位置する外側空気流路とから構成され、
前記複数の筒状ガスノズルが、前記外側空気流路の出口から吐出される燃焼用空気に対してガス燃料を噴出するように周方向に分散して並ぶ上流側ノズル列と、その上流側ノズル列よりも前記軸心方向の先端側に位置して、前記内側空気流路の出口から吐出される燃焼用空気又は前記外側空気流路の出口から吐出される燃焼用空気に対してガス燃料を噴出するように周方向に分散して並ぶ下流側ノズル列とを形成するように、前記ガス供給筒に設けられ、
前記上流側ノズル列の各前記筒状ガスノズルが、軸心が前記ガス供給筒の軸心に直交し且つ前記軸心方向視にて長手方向が前記ガス供給筒の径方向に沿う姿勢となるように設けられ、
前記下流側ノズル列の前記筒状ガスノズルとして、軸心が前記ガス供給筒の軸心に直交し且つ前記軸心方向視にて長手方向が前記ガス供給筒の径方向に沿う姿勢の筒状ガスノズルと、軸心が前記ガス供給筒の軸心に直交する方向に対して前方に傾斜し且つ前記軸心方向視にて長手方向が前記ガス供給筒の径方向に沿う姿勢の筒状ガスノズルとが、前記ガス供給筒の周方向に交互に並ぶように設けられている貫流ボイラ。 - 前記複数の筒状ガスノズルが、周方向に隣接するもの同士で分割状に火炎を形成するように、周方向に分散して設けられている請求項1記載の貫流ボイラ。
- 前記環状水管群における最内周側に、前記複数の筒状ガスノズルと同数の前記水管が環状に並ぶ最内周環状水管列が形成され、
前記筒状ガスノズルが、前記軸心方向視にて、その長手方向を前記ガス供給筒の径方向に沿わせ、且つ、その先端を前記最内周環状水管列の前記水管に対して前記周方向にずらした状態で前記ガス供給筒に設けられ、
前記軸心方向視にて、前記筒状ガスノズルから噴出されるガス燃料の燃焼により形成される火炎が、前記径方向に対して前記周方向側に傾く状態となるように、前記筒状ガスノズルから噴出されるガス燃料に対して、前記空気流路の出口から燃焼用空気を吐出させる空気吐出手段が設けられている請求項1又は2に記載の貫流ボイラ。 - 前記外側空気流路の出口側に、前記空気吐出手段としての空気吐出部が、前記軸心方向視にて、周方向において、隣接する前記筒状ガスノズルの間に燃焼用空気を吐出するように設けられている請求項3記載の貫流ボイラ。
- 前記空気流路の出口側に、前記空気吐出手段としての旋回手段が、前記空気流路を流れる燃焼用空気を旋回させて出口から吐出させるように設けられている請求項3記載の貫流ボイラ。
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