JP5752156B2 - Combustion control method for combustion apparatus - Google Patents
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Description
本発明は、燃焼装置の燃焼制御方法に関するものである。特に、1次燃焼用空気を案内する1次空気案内管と、この1次空気案内管の内周側に設けられて燃料を案内する燃料案内管と、前記の1次空気案内管によって案内された1次燃焼用空気と燃料案内管に案内された燃料とを燃焼させる1次燃焼室と、この1次燃焼室と炉の内部とを連通する第1ノズル部と、蓄熱室において加熱された2次燃焼用空気を案内する2次空気案内管と、この2次空気案内管によって案内された2次燃焼用空気を前記の第1ノズル部の近傍において炉の内部に噴出させる第2ノズル部とを有する燃焼装置に用いた場合において、炉の内部の温度に対応させて燃焼状態を適切に制御し、低温域から高温域において安定した燃焼性能が得られるようにすると共に、高温域におけるNOxの発生を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 combustion control method for a combustion apparatus . In particular, a primary air guide pipe that guides the primary combustion air, a fuel guide pipe that is provided on the inner peripheral side of the primary air guide pipe and guides the fuel, and is guided by the primary air guide pipe. The primary combustion chamber for burning the primary combustion air and the fuel guided by the fuel guide tube, the first nozzle portion communicating with the primary combustion chamber and the interior of the furnace, and the heat storage chamber were heated. A secondary air guide pipe for guiding the secondary combustion air, and a second nozzle section for injecting the secondary combustion air guided by the secondary air guide pipe into the furnace in the vicinity of the first nozzle section When the combustion apparatus is used, the combustion state is appropriately controlled according to the temperature inside the furnace, so that stable combustion performance can be obtained from the low temperature range to the high temperature range, and NOx in the high temperature range. To the point that can suppress the occurrence of And it has a butterfly.
被処理材を加熱処理する加熱炉等の各種の工業炉においては、従来より様々な燃焼装置が使用されている。 In various industrial furnaces such as a heating furnace that heat-treats a material to be processed, various combustion apparatuses are conventionally used.
そして、近年においては、特許文献1,2等に示されるように、1次燃焼用空気を案内する1次空気案内管と、この1次空気案内管の内周側に設けられて燃料を案内する燃料案内管とを設け、1次空気案内管によって案内された1次燃焼用空気と燃料案内管に案内された燃料とを1次燃焼させるようにすると共に、炉の内部における燃焼排ガスの熱を蓄熱材に蓄熱させる蓄熱室を設け、この蓄熱材によって2次燃焼用空気を加熱させ、2次空気案内管を通して加熱された2次燃焼用空気を炉内に導き、この2次燃焼用空気と燃料とを炉の内部において2次燃焼させ、燃焼後における燃焼排ガスの熱を有効に利用して、効率のよい燃焼を行うようにしたものが提案されている。 In recent years, as shown in Patent Documents 1 and 2, etc., a primary air guide pipe for guiding the primary combustion air and a fuel provided by being provided on the inner peripheral side of the primary air guide pipe. And the primary combustion air guided by the primary air guide pipe and the fuel guided by the fuel guide pipe are subjected to primary combustion, and the heat of the combustion exhaust gas in the furnace A heat storage chamber is provided for storing heat in the heat storage material, the secondary combustion air is heated by the heat storage material, the secondary combustion air heated through the secondary air guide tube is guided into the furnace, and the secondary combustion air And fuel are subjected to secondary combustion inside the furnace, and the heat of the combustion exhaust gas after combustion is effectively used to perform efficient combustion.
ここで、特許文献1に示されるものにおいては、燃料案内管に1次火炎ノズルとメイン火炎ノズルとを設け、1次火炎ノズルから吐出される燃料と1次燃焼用空気とを混合させて、スパークプラグで点火することにより1次火炎を形成すると共に、メイン火炎ノズルから吐出される燃料と1次燃焼用空気とを混合させ、前記の1次火炎から火移りさせてメイン火炎を炉の内部に形成し、さらに蓄熱室において加熱された2次燃焼用空気を前記の2次空気案内管によって案内し、この2次燃焼用空気を炉の内部に形成された前記のメイン火炎に向けて噴出させてメイン拡散火炎を形成するようにしている。 Here, in what is shown in Patent Document 1, the fuel guide pipe is provided with a primary flame nozzle and a main flame nozzle, and the fuel discharged from the primary flame nozzle and the primary combustion air are mixed, A primary flame is formed by igniting with a spark plug, and the fuel discharged from the main flame nozzle and the primary combustion air are mixed and transferred from the primary flame to dispose the main flame inside the furnace. And the secondary combustion air heated in the heat storage chamber is guided by the secondary air guide tube, and the secondary combustion air is ejected toward the main flame formed in the furnace. The main diffusion flame is formed.
しかし、特許文献1に示されるものにおいて、前記のメイン火炎だけで炉の内部を速やかに均一に加熱させることは困難であり、また炉の内部の温度が十分に上昇されておらず、燃料が自然着火しない状態で、前記のように2次燃焼用空気をメイン火炎に向けて噴出させると、燃料が十分に燃焼されず、メイン拡散火炎が適切に形成されず、燃焼が不安定になると共に、その排ガス中に未燃焼の燃料成分が残る等の問題があった。 However, in the one shown in Patent Document 1, it is difficult to quickly and uniformly heat the inside of the furnace with only the main flame, and the temperature inside the furnace is not sufficiently raised, If the secondary combustion air is jetted toward the main flame as described above in a state where no spontaneous ignition occurs, the fuel is not sufficiently burned, the main diffusion flame is not properly formed, and the combustion becomes unstable. There are problems such as unburned fuel components remaining in the exhaust gas.
また、特許文献2に示されるものにおいては、主燃焼室となる炉の内部に開口する1次燃焼室を設け、この1次燃焼室に燃料を噴出する燃料ノズルと、燃料ノズルの周囲に1次空気を供給する1次空気供給路と、1次燃焼室の近傍から主燃焼室に加熱された2次空気を噴射させる2次空気供給路とを設け、主燃焼室の温度が低い時には、1次空気と2次空気の全体量に対する1次空気の割合を高くして、噴霧された燃料を1次空気で取り囲み、燃焼が不完全な燃料が炉壁に付着するのを防止し、特に1次燃焼室の内壁にカーボンが付着したりするのを防止する一方、主燃焼室の温度が高い時には、1次空気と2次空気の全体量に対する1次空気の割合を低くして、NOxの発生を低減させるようにしている。 Moreover, in what is shown by patent document 2, the primary combustion chamber opened inside the furnace used as a main combustion chamber is provided, the fuel nozzle which injects a fuel into this primary combustion chamber, and 1 around the fuel nozzle. A primary air supply path for supplying secondary air and a secondary air supply path for injecting heated secondary air from the vicinity of the primary combustion chamber to the main combustion chamber are provided, and when the temperature of the main combustion chamber is low, Increase the ratio of primary air to the total amount of primary air and secondary air to surround the sprayed fuel with the primary air and prevent incomplete combustion from adhering to the furnace wall, especially While preventing the carbon from adhering to the inner wall of the primary combustion chamber, when the temperature of the main combustion chamber is high, the ratio of primary air to the total amount of primary air and secondary air is reduced to reduce NOx. The occurrence of this is reduced.
しかし、特許文献2に示されるものにおいては、上記の1次燃焼室において、燃料ノズルから噴出される燃料の周囲に1次空気供給路により導かれた1次空気を供給して1次燃焼させるだけであるため、主燃焼室全体の温度を速やかに均一に上昇させることは困難であり、主燃焼室に温度むらが生じ、前記のように2次空気供給路を通して、1次燃焼室の近傍から主燃焼室に2次空気を噴射させて燃焼させる場合に、温度の低い部分では、前記の燃料が十分に燃焼されず、その排ガス中に燃焼されない燃料成分が残りやすくなり、燃焼が不安定になる等の問題があった。 However, in the one disclosed in Patent Document 2, primary combustion is performed by supplying primary air guided by a primary air supply path around the fuel ejected from the fuel nozzle in the primary combustion chamber. Therefore, it is difficult to quickly and uniformly raise the temperature of the entire main combustion chamber, resulting in uneven temperature in the main combustion chamber and through the secondary air supply path as described above, in the vicinity of the primary combustion chamber. When the secondary air is injected into the main combustion chamber from the main combustion chamber and burned, the fuel is not burned sufficiently in the low temperature part, and the fuel components that are not burned easily remain in the exhaust gas, and the combustion is unstable. There were problems such as becoming.
本発明は、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。 An object of the present invention is to solve the above-described problems in a combustion apparatus.
すなわち、本発明においては、1次燃焼用空気を案内する1次空気案内管と、この1次空気案内管の内周側に設けられて燃料を案内する燃料案内管と、前記の1次空気案内管によって案内された1次燃焼用空気と燃料案内管に案内された燃料とを燃焼させる1次燃焼室と、この1次燃焼室と炉の内部とを連通する第1ノズル部と、蓄熱室において加熱された2次燃焼用空気を案内する2次空気案内管と、この2次空気案内管によって案内された2次燃焼用空気を前記の第1ノズル部の近傍において炉の内部に噴出させる第2ノズル部とを有する燃焼装置に用いた場合において、炉の内部の温度に対応させて燃焼状態を適切に制御し、低温域から高温域において安定した燃焼性能が得られるようにすると共に、高温域におけるNOxの発生を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, in the present invention, a primary air guide pipe that guides primary combustion air, a fuel guide pipe that is provided on the inner peripheral side of the primary air guide pipe and guides fuel, and the primary air A primary combustion chamber for combusting the primary combustion air guided by the guide tube and the fuel guided by the fuel guide tube; a first nozzle portion communicating the primary combustion chamber and the interior of the furnace; A secondary air guide pipe for guiding the secondary combustion air heated in the chamber, and the secondary combustion air guided by the secondary air guide pipe is jetted into the furnace in the vicinity of the first nozzle portion. When used in a combustion apparatus having a second nozzle section, the combustion state is appropriately controlled in accordance with the temperature inside the furnace so that stable combustion performance can be obtained from a low temperature range to a high temperature range. Suppresses the generation of NOx at high temperatures It is an object thereof to allow.
本発明に係る燃焼装置の燃焼制御方法においては、上記のような課題を解決するため、1次燃焼用空気を案内する1次空気案内管と、この1次空気案内管の内周側に設けられて燃料を案内する燃料案内管と、前記の1次空気案内管によって案内された1次燃焼用空気と燃料案内管によって案内された燃料とを燃焼させる1次燃焼室と、この1次燃焼室と炉の内部とを連通する第1ノズル部と、蓄熱室において加熱された2次燃焼用空気を案内する2次空気案内管と、この2次空気案内管によって案内された2次燃焼用空気を前記の第1ノズル部の近傍において炉の内部に噴出させる第2ノズル部とを有する燃焼装置に、前記の1次空気案内管による1次燃焼用空気の案内を制御する1次空気制御手段と、前記の燃料案内管による燃料の案内を制御する燃料制御手段と、前記の2次空気案内管による2次燃焼用空気の案内を制御する2次空気制御手段とを設け、前記の第1ノズル部を1次燃焼室から炉の内部に向けて収縮させ、前記の1次燃焼室において1次燃焼用空気と燃料とを燃焼させた燃焼排ガスを、前記の第1ノズル部を通して高速で炉の内部に噴出させる燃焼装置を用い、
炉の内部の温度が低い第1温度領域において、前記の1次空気制御手段によって1次空気案内管を通して案内される1次燃焼用空気と、前記の燃料制御手段によって燃料案内管を通して案内される燃料とを、前記の1次燃焼室において燃焼させて、この燃焼排ガスを前記の第1ノズル部を通して高速で炉の内部に噴出させる第1燃焼状態と、
炉の内部の温度が前記の第1温度領域より高くなった第2温度領域において、前記の燃料制御手段によって燃料案内管を通して案内される燃料の量を前記の第1燃焼状態よりも増加させると共に、前記の2次空気制御手段によって前記の2次空気案内管を通して案内される前記の2次燃焼用空気を前記の第2ノズル部から炉の内部に噴出させ、1次空気案内管を通して案内される1次燃焼用空気と燃料案内管を通して案内される燃料とを1次燃焼室において燃焼させて、この燃焼排ガスを前記の第1ノズル部を通して高速で炉の内部に噴出させると共に、炉の内部において、前記の2次燃焼用空気と前記の燃焼排ガスに含まれる未燃焼の燃料とを燃焼させる第2燃焼状態と、
炉の内部の温度が前記の第2温度領域より高くなった第3温度領域において、前記の1次空気制御手段によって1次空気案内管による1次燃焼用空気の案内を停止させると共に、前記の2次空気制御手段によって前記の2次空気案内管を通して前記の第2ノズル部から炉の内部に噴出させる前記の2次燃焼用空気の量を増加させ、前記の燃料制御手段によって燃料案内管を通して案内される燃料の量を増加させた状態で、この燃料を1次燃焼室から前記の第1ノズル部を通して炉の内部に噴出させ、炉の内部において前記の2次燃焼用空気と燃料とを燃焼させる第3燃焼状態と、
に切り換えるようにした。
In the combustion control method for a combustion apparatus according to the present invention, in order to solve the above-described problems, a primary air guide pipe for guiding the primary combustion air and an inner peripheral side of the primary air guide pipe are provided. A fuel guide pipe for guiding the fuel, a primary combustion chamber for burning the primary combustion air guided by the primary air guide pipe and the fuel guided by the fuel guide pipe, and the primary combustion A first nozzle portion that communicates between the chamber and the interior of the furnace, a secondary air guide tube that guides the secondary combustion air heated in the heat storage chamber, and a secondary combustion guide that is guided by the secondary air guide tube a combustion device and a second nozzle portion for ejecting air into the furnace in the vicinity of the first nozzle portion of the primary air control for controlling the guidance of the primary combustion air by the primary air guide tube Means and fuel guide by the fuel guide tube And fuel control means for Gosuru interior of said set and a secondary air control means for controlling the guidance of the secondary combustion air by the secondary air guide tube only, the furnace a first nozzle portion of the from the primary combustion chamber Using a combustion apparatus that causes the combustion exhaust gas, which has been shrunk toward the first combustion chamber, and combusted primary combustion air and fuel in the primary combustion chamber to be jetted into the furnace at high speed through the first nozzle portion ,
In the first temperature region where the temperature inside the furnace is low, the primary combustion air guided through the primary air guide pipe by the primary air control means and the fuel guide pipe through the fuel guide pipe are guided by the fuel control means. A first combustion state in which fuel is combusted in the primary combustion chamber and the combustion exhaust gas is ejected into the furnace at high speed through the first nozzle portion;
In the second temperature range in which the temperature inside the furnace is higher than the first temperature range, the amount of fuel guided through the fuel guide pipe by the fuel control means is increased from the first combustion state. The secondary combustion air guided through the secondary air guide pipe by the secondary air control means is ejected from the second nozzle portion into the furnace and guided through the primary air guide pipe. The primary combustion air and the fuel guided through the fuel guide pipe are combusted in the primary combustion chamber, and the combustion exhaust gas is ejected into the furnace at a high speed through the first nozzle portion. A second combustion state in which the secondary combustion air and unburned fuel contained in the combustion exhaust gas are burned,
In the third temperature range in which the temperature inside the furnace is higher than the second temperature range, the primary air control means stops guiding the primary combustion air by the primary air guide pipe, and The amount of the secondary combustion air jetted from the second nozzle portion into the furnace through the secondary air guide pipe by the secondary air control means is increased, and the fuel control means passes the fuel guide pipe through the fuel guide pipe. In a state where the amount of fuel to be guided is increased, this fuel is ejected from the primary combustion chamber through the first nozzle portion into the furnace, and the secondary combustion air and fuel are discharged inside the furnace. A third combustion state for burning;
I switched to.
また、本発明に係る燃焼装置の燃焼制御方法においては、前記の燃料案内管によって案内された燃料が前記の1次燃焼室に導かれる前に、前記の燃料に予備燃焼用空気を混合させる予備空気供給手段を設けると共に、この予備空気供給手段による予備燃焼用空気の供給を制御する予備空気制御手段を設けることができる。 Further, in the combustion control method of the combustion apparatus according to the present invention, the preliminary combustion air is mixed with the fuel before the fuel guided by the fuel guide pipe is guided to the primary combustion chamber. In addition to providing air supply means, it is possible to provide preliminary air control means for controlling the supply of preliminary combustion air by the preliminary air supply means.
ここで、予備空気供給手段においては、予備燃焼用空気を前記の燃料案内管に供給して、燃料と予備燃焼用空気とを予備混合(予混合とも称される)させるようにし、或いは、前記の燃料案内管と1次空気案内管との間に予備空気案内管を設け、この予備空気案内管によって案内された予備燃焼用空気を、1次燃焼室に導かれる前に燃料案内管によって案内された燃料と予備混合させるようにすることができる。 Here, in the preliminary air supply means, preliminary combustion air is supplied to the fuel guide pipe so that the fuel and preliminary combustion air are premixed (also referred to as premixing), or A preliminary air guide pipe is provided between the fuel guide pipe and the primary air guide pipe, and the preliminary combustion air guided by the preliminary air guide pipe is guided by the fuel guide pipe before being guided to the primary combustion chamber. And premixed with the spent fuel.
また、前記の燃料案内管によって案内された燃料が前記の1次燃焼室に導かれる前に、前記の燃料に予備燃焼用空気を混合させる予備空気供給手段を設けると共に、この予備空気供給手段による予備燃焼用空気の供給を制御する予備空気制御手段を設けた燃焼装置の燃焼制御方法においては、前記の第1燃焼状態の前に、前記の燃料制御手段によって燃料案内管を通して案内される燃料の量を少なくすると共に、前記の予備空気供給手段により、予備燃焼用空気を1次燃焼室に導かれる前の燃料に予備燃焼用空気を混合させて予備燃焼させるようにすることができる。 In addition, before the fuel guided by the fuel guide pipe is guided to the primary combustion chamber, there is provided a preliminary air supply means for mixing the fuel for preliminary combustion with the preliminary air supply means. In the combustion control method of the combustion apparatus provided with the preliminary air control means for controlling the supply of the preliminary combustion air, the fuel guided through the fuel guide pipe by the fuel control means before the first combustion state. In addition to reducing the amount, the preliminary air supply means can perform preliminary combustion by mixing the preliminary combustion air with the fuel before the preliminary combustion air is introduced into the primary combustion chamber.
また、前記の第1燃焼状態を経ずに、前記の第2燃焼状態と第3燃焼状態とに切り換えるようにすることもできる。 It is also possible to switch between the second combustion state and the third combustion state without passing through the first combustion state.
本発明における燃焼装置の燃焼制御方法においては、炉の内部の温度が低い第1温度領域において、前記の1次空気制御手段によって1次空気案内管を通して案内される1次燃焼用空気と、前記の燃料制御手段によって燃料案内管を通して案内される燃料とを、前記の1次燃焼室において燃焼させて、この燃焼排ガスを前記の第1ノズル部を通して高速で炉の内部に噴出させる第1燃焼状態にすると、第1ノズル部を通して高速で炉の内部に噴出された高温の燃焼排ガスによる攪拌効果により、炉の内部全体が速やかに均一に加熱されるようになる。 In the combustion control method for a combustion apparatus according to the present invention, the primary combustion air guided through the primary air guide pipe by the primary air control means in the first temperature region where the temperature inside the furnace is low, The first combustion state in which the fuel guided through the fuel guide pipe by the fuel control means is burned in the primary combustion chamber and the combustion exhaust gas is jetted into the furnace at high speed through the first nozzle portion. Then, the entire interior of the furnace is quickly and uniformly heated by the stirring effect of the high-temperature combustion exhaust gas ejected into the furnace at high speed through the first nozzle portion.
そして、炉の内部の温度が前記の第1温度領域より高くなった第2温度領域において、前記の燃料制御手段によって燃料案内管を通して案内される燃料の量を前記の第1燃焼状態よりも増加させると共に、前記の2次空気制御手段によって前記の2次空気案内管を通して案内される前記の2次燃焼用空気を前記の第2ノズル部から炉の内部に噴出させ、1次空気案内管を通して案内される1次燃焼用空気と燃料案内管を通して案内される燃料とを1次燃焼室において燃焼させて、この燃焼排ガスを前記の第1ノズル部を通して高速で炉の内部に噴出させると共に、炉の内部において、前記の2次燃焼用空気と前記の燃焼排ガスに含まれる未燃焼の燃料とを燃焼させる第2燃焼状態にすると、炉の内部の雰囲気が攪拌されて未燃焼の燃料が残るということがなく、燃焼量を増加させると共に燃焼効率を高めることができる。 Then, in the second temperature range in which the temperature inside the furnace is higher than the first temperature range, the amount of fuel guided through the fuel guide pipe by the fuel control means is increased from that in the first combustion state. And the secondary combustion air guided through the secondary air guide pipe by the secondary air control means is jetted into the furnace from the second nozzle portion, and is passed through the primary air guide pipe. The primary combustion air to be guided and the fuel guided through the fuel guide pipe are combusted in the primary combustion chamber, and the combustion exhaust gas is jetted into the furnace at a high speed through the first nozzle portion. In the second combustion state in which the secondary combustion air and the unburned fuel contained in the combustion exhaust gas are burned, the atmosphere inside the furnace is stirred and the unburned fuel remains. Without say, it is possible to increase the combustion efficiency with increasing combustion amount.
また、熱交換器や蓄熱材が収容された蓄熱室を通して2次燃焼用空気を加熱させる燃焼装置を用いた場合には、熱回収の効率も高まり、省エネルギー効果も向上する。 Moreover, when the combustion apparatus which heats the air for secondary combustion through the heat storage chamber in which the heat exchanger or the heat storage material is accommodated is used, the efficiency of heat recovery is increased and the energy saving effect is improved.
さらに、炉の内部の温度が前記の第2温度領域より高くなった第3温度領域において、前記の1次空気制御手段によって1次空気案内管による1次燃焼用空気の案内を停止させると共に、前記の2次空気制御手段によって前記の2次空気案内管を通して前記の第2ノズル部から炉の内部に噴出させる前記の2次燃焼用空気の量を増加させ、前記の燃料制御手段によって燃料案内管を通して案内される燃料の量を増加させた状態で、この燃料を1次燃焼室から前記の第1ノズル部を通して炉の内部に噴出させ、炉の内部において前記の2次燃焼用空気と燃料とを燃焼させる第3燃焼状態にすると、炉の内部に噴出された燃料と加熱された2次燃焼用空気とが、前記のように均一に加熱された炉の内部において適切に混合されて、広い範囲で燃焼されるようになり、燃焼効率が高められると共に、局部的な燃焼によって温度が局部的に上昇するのが抑制され、NOxが発生するのも適切に抑制されるようになる。 Furthermore, in the third temperature region where the temperature inside the furnace is higher than the second temperature region, the primary air control means stops the primary combustion air guide by the primary air guide pipe, and The secondary air control means increases the amount of the secondary combustion air that is jetted from the second nozzle portion into the furnace through the secondary air guide pipe, and the fuel control means guides the fuel. In a state where the amount of fuel guided through the pipe is increased, this fuel is ejected from the primary combustion chamber through the first nozzle portion into the furnace, and the secondary combustion air and fuel are injected into the furnace. In the third combustion state, the fuel injected into the furnace and the heated secondary combustion air are appropriately mixed inside the furnace heated uniformly as described above, Burning in a wide range Came to be, the combustion efficiency is increased, the temperature by local combustion is suppressed to locally rise, so also appropriately suppress the NOx is generated.
この結果、本発明における燃焼装置の燃焼制御方法においては、炉の内部の温度に対応させて燃焼状態を適切に制御し、低温域から高温域において安定した燃焼性能が得られると共に、高温域におけるNOxの発生も適切に抑制できるようになる。 As a result, in the combustion control method of the combustion apparatus according to the present invention, the combustion state is appropriately controlled according to the temperature inside the furnace, and stable combustion performance can be obtained from the low temperature range to the high temperature range, and in the high temperature range. Generation of NOx can be appropriately suppressed.
以下、本発明の実施形態に係る燃焼装置の燃焼制御方法を添付図面に基づいて具体的に説明する。なお、本発明に係る燃焼装置の燃焼制御方法は、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。
Hereinafter, a combustion control method for a combustion apparatus according to an embodiment of the present invention will be specifically described with reference to the accompanying drawings. In addition, the combustion control method of the combustion apparatus according to the present invention is not limited to the one shown in the following embodiment, and can be implemented with appropriate modifications within a range not changing the gist of the invention.
(実施形態1)
実施形態1の燃焼装置A1においては、図1に示すように、1次燃焼用空気を案内する1次空気案内管11の内周側に、燃料を案内する燃料案内管12を設けると共に、前記の1次空気案内管11と燃料案内管12との先端側に、1次空気案内管11によって案内された1次燃焼用空気と燃料案内管12によって案内された燃料とを燃焼させる1次燃焼室13を設け、また1次燃焼用空気が1次燃焼室13に導かれる前の位置に、前記の1次空気案内管11と燃料案内管12との間にスタビライザ14を設けると共に、前記の1次空気案内管11内を通して前記の1次燃焼室13に伸びたスパークプラグ15を設けている。
(Embodiment 1)
In the combustion apparatus A1 of the first embodiment, as shown in FIG. 1, the
そして、前記の1次燃焼室13を第1ノズル部16によって炉1の内部1aに連通させるようにし、この第1ノズル部16を前記の1次燃焼室13から炉1の内部1aに向けて収縮させている。
The
また、前記の1次空気案内管11の両側に、蓄熱材21(21A,21B)が収容された蓄熱室20(20A,20B)を対にして設け、各蓄熱室20(20A,20B)において加熱された2次燃焼用空気を案内する2次空気案内管22(22A,22B)を設けると共に、それぞれの2次空気案内管22(22A,22B)によって案内された前記の2次燃焼用空気を炉1の内部1aに噴出させる第2ノズル部23(23A,23B)を、前記の第1ノズル部16の近傍に設けている。
Further, a pair of heat storage chambers 20 (20A, 20B) in which heat storage materials 21 (21A, 21B) are accommodated are provided on both sides of the primary
そして、燃料供給装置30から燃料を前記の燃料案内管12に導く途中に燃料調整弁(燃料制御手段)31を設け、この燃料調整弁31によって燃料案内管12に導く燃料の量を調整するようにしている。
A fuel adjustment valve (fuel control means) 31 is provided in the middle of introducing fuel from the
また、燃焼用空気供給装置40から前記の1次空気案内管11に燃焼用空気を導く途中に1次空気調整弁(1次空気制御手段)41を設け、この1次燃焼用空気調整弁41によって1次空気案内管11に導く1次燃焼用空気の量を調整するようにしている。
Further, a primary air adjustment valve (primary air control means) 41 is provided in the middle of guiding combustion air from the combustion
また、前記の燃焼用空気供給装置40から燃焼用空気を各蓄熱室20(20A,20B)に導く途中に、それぞれ2次空気調整弁(2次空気制御手段)42(42A,42B)を設け、各2次空気調整弁42(42A,42B)によって各蓄熱室20(20A,20B)を通して前記の各2次空気案内管22(22A,22B)に導く2次燃焼用空気の量を調整するようにしている。
Further, secondary air regulating valves (secondary air control means) 42 (42A, 42B) are provided in the middle of introducing the combustion air from the combustion
また、前記の各蓄熱室20(20A,20B)において、炉1の内部1aにおける燃焼排ガスの熱を前記の蓄熱材21に蓄熱させた後、この燃焼排ガスを蓄熱室20(20A,20B)から排出させる排ガス排出管24(24A,24B)を設けると共に、各排ガス排出管24(24A,24B)と排気装置50との間にそれぞれ排ガス排出弁51(51A,51B)を設け、この排ガス排出弁51(51A,51B)を開けて、各蓄熱室20(20A,20B)から各排ガス排出管24(24A,24B)に導かれた燃焼排ガスを排気装置50によって排気させるようにしている。
Further, in each of the heat storage chambers 20 (20A, 20B), the heat of the combustion exhaust gas in the interior 1a of the furnace 1 is stored in the
ここで、この実施形態1の燃焼装置A1において、炉1の内部1aの温度が低い第1温度領域においては、図2に示すように、前記の1次空気調整弁41により、前記の燃焼用空気供給装置40から適当量の1次燃焼用空気を1次空気案内管11に導くと共に、前記の燃料調整弁31により、燃料供給装置30から適当量の燃料を燃料案内管12に導き、前記の1次空気案内管11を通して前記の1次燃焼室13に導かれた1次燃焼用空気と、前記の燃料案内管12を通して前記の1次燃焼室13に導かれた燃料とを、この1次燃焼室13において混合させると共に前記のスパークプラグ15により着火させて燃焼させ、燃焼により発生した燃焼排ガスを、前記の第1ノズル部16を通して前記の1次燃焼室13から炉1の内部1aに向けて噴出させるようにする(第1燃焼状態)。なお、図2〜図4における各弁31,41,42,51の開閉については、開いた状態を白抜きで、閉じた状態を黒塗りで示した。
Here, in the combustion apparatus A1 of the first embodiment, in the first temperature region where the temperature of the inside 1a of the furnace 1 is low, as shown in FIG. An appropriate amount of primary combustion air is guided from the
そして、このような第1燃焼状態による燃焼を行うと、1次燃焼室13において燃焼されて膨張した高温の燃焼排ガスが、前記のように炉1の内部1aに向けて収縮した第1ノズル部16を通して高速で炉1の内部1aに噴出されるようになり、高速で噴出された高温の燃焼排ガスによる攪拌効果により、炉1の内部1a全体が速やかに均一に加熱されるようになる。なお、「高速」とは、一般に80m/s以上を意味し、このような状態で噴出すると、炉1の内部の雰囲気が攪拌され、炉1内の温度分布が均一になる。
When combustion is performed in such a first combustion state, the high-temperature combustion exhaust gas that has been combusted and expanded in the
なお、この第1燃焼状態においては、前記の各2次空気調整弁42A,42Bを閉じて、2次燃焼用空気が各蓄熱室20A,20Bに供給されないようにし、各2次空気案内管22A,22Bから2次燃焼用空気が炉1の内部1aに噴出されないようにすると共に、前記の各排ガス排出弁51A,51Bを閉じ、前記の排気装置50によって炉1の内部1aにおける燃焼排ガスが各蓄熱室20A,20B内に供給されないようにし、燃焼排ガスが前記の各排ガス排出管24A,24Bを通して排気されないようにしている。また、図示していないが、炉1の内部1aの温度がある程度上昇した場合には、前記の各排ガス排出弁51A,51Bを開けて、炉1の内部1aにおける燃焼排ガスを各蓄熱室20A,20B内に導き、各蓄熱室20A,20Bにおける各蓄熱材21A,21Bに燃焼排ガスの熱を蓄熱させるようにしてもよい。
In this first combustion state, the secondary
次いで、前記の第1燃焼状態の燃焼によって、炉1の内部1aの温度が前記の第1温度領域より高くなった第2温度領域においては、図3に示すように、前記の第1燃焼状態の場合と同様に、1次空気案内管11を通して1次燃焼室13に導かれた1次燃焼用空気と燃料案内管12を通して1次燃焼室13に導かれた燃料とを1次燃焼室13において混合させて燃焼させ、燃焼により発生した燃焼排ガスを、第1ノズル部16を通して炉1の内部1aに向けて噴出させるようにすると共に、前記の燃料調整弁31により、燃料案内管12に導く燃料の量を前記の第1燃焼状態よりも増加させる。このように燃料案内管12に導く燃料の量を第1燃焼状態よりも増加させると、1次燃焼室13における燃焼において一部の燃料が燃焼されずに、燃焼排ガスと一緒に前記の第1ノズル部16から炉1の内部1aに噴出されるようになる。
Next, in the second temperature range in which the temperature inside the
そして、この第2温度領域においては、前記の各2次空気調整弁42A,42B及び排ガス排出弁51A,51Bの開閉を制御し、図3に示すように、一方の蓄熱室20Aにおいては、前記の排ガス排出弁51Aを閉じて、炉1の内部1aにおける燃焼排ガスがこの蓄熱室20Aを通して排気されないようにした状態で、前記の2次空気調整弁42Aを開けて、前記の燃焼用空気供給装置40から適当量の2次燃焼用空気を導き、この2次燃焼用空気を蓄熱室20A内における蓄熱材21Aに蓄熱された熱によって加熱させ、加熱された2次燃焼用空気を前記の2次空気案内管22Aを通して前記の第2ノズル部23Aから、前記の第1ノズル部16を通して炉1の内部1aに噴出された燃焼排ガスに向けて噴出させ、前記の燃焼排ガス中に含まれている未燃の燃料を燃焼させる燃焼動作を行うようにする(第2燃焼状態)。
And in this 2nd temperature range, opening and closing of each said secondary
また、他方の蓄熱室20Bにおいては、前記の2次空気調整弁42Bを閉じて、2次燃焼用空気がこの蓄熱室20Bに供給されないようにした状態で、前記の排ガス排出弁51Bを開け、前記の排気装置50により、炉1の内部1aにおける燃焼排ガスをこの蓄熱室20B内に導き、この蓄熱室20B内における蓄熱材21Bに燃焼排ガスの熱を蓄熱させた後、この燃焼排ガスを前記の排ガス排出管24Bを通して排気させる蓄熱動作を行うようにする。
In the other
その後、前記の各2次空気調整弁42A,42B及び排ガス排出弁51A,51Bの開閉を切り換え、炉1の内部1aにおける燃焼排ガスが他方の蓄熱室20Bを通して排気されないようにした状態で、他方の蓄熱室20Bに、前記の2次空気調整弁42Bを通して、前記の燃焼用空気供給装置40から適当量の2次燃焼用空気を導き、この2次燃焼用空気を蓄熱室20B内における蓄熱材21Bに蓄熱された熱によって加熱させ、加熱された2次燃焼用空気を前記の2次空気案内管22Bを通して前記の第2ノズル部23Bから、前記の第1ノズル部16を通して炉1の内部1aに噴出された燃焼排ガスに向けて噴出させ、前記の燃焼排ガス中に含まれている未燃の燃料を燃焼させる燃焼動作を行うようにする(第2燃焼状態)。
Thereafter, the secondary
また、一方の蓄熱室20Aにおいては、前記の2次空気調整弁42Aを閉じて、2次燃焼用空気がこの蓄熱室20Aに供給されないようにした状態で、前記の排ガス排出弁51Aを開け、前記の排気装置50により、炉1の内部1aにおける燃焼排ガスをこの蓄熱室20A内に導き、この蓄熱室20A内における蓄熱材21Aに燃焼排ガスの熱を蓄熱させた後、この燃焼排ガスを前記の排ガス排出管24Aを通して排気させる蓄熱動作を行うようにする。
In the one
そして、前記の各2次空気調整弁42A,42B及び排ガス排出弁51A,51Bの開閉を交互に切り換え、前記の各蓄熱室20A,20Bにおいて、前記の燃焼動作と蓄熱動作とを交互に切り換えて行うようにする。
Then, the secondary
ここで、前記のような第2燃焼状態による燃焼を行うと、前記の燃焼排ガス中に含まれている未燃の燃料が確実に燃焼されるようになると共に、燃焼量が増加し、さらに炉1の内部1aにおける燃焼排ガスの熱が有効に蓄熱されて、全体の熱効率を高めることができる。 Here, if the combustion in the second combustion state as described above is performed, unburned fuel contained in the combustion exhaust gas is surely burned, the combustion amount increases, and the furnace The heat of the combustion exhaust gas in the interior 1a of 1 is effectively stored, and the overall thermal efficiency can be increased.
そして、前記の第2燃焼状態の燃焼によって、炉1の内部1aの温度が前記の第2温度領域より高くなった第3温度領域、例えば、燃料が自然着火する温度になった場合には、図4に示すように、前記の1次空気調整弁41を閉じて、前記の燃焼用空気供給装置40から1次空気案内管11に1次燃焼用空気を供給しないようにし、燃料案内管12を通して1次燃焼室13に導かれた燃料を、そのまま前記の第1ノズル部16を通して炉1の内部1aに向けて噴出させるようにすると共に、前記の各2次空気調整弁42A,42Bを調整して、前記の燃焼用空気供給装置40から各蓄熱室20A,20Bに供給する2次燃焼用空気の量を増加させると共に、前記のように各2次空気調整弁42A,42B及び排ガス排出弁51A,51Bの開閉を制御させるようにする。
When the combustion in the second combustion state reaches the third temperature range where the temperature of the interior 1a of the furnace 1 is higher than the second temperature range, for example, the temperature at which the fuel spontaneously ignites, As shown in FIG. 4, the primary
そして、図4に示すように、一方の蓄熱室20Aにおいては、前記の排ガス排出弁51Aを閉じて、炉1の内部1aにおける燃焼排ガスがこの蓄熱室20Aを通して排気されないようにした状態で、前記の2次空気調整弁42Aを開けて、前記の燃焼用空気供給装置40から増加された2次燃焼用空気を導き、この2次燃焼用空気を蓄熱室20A内における蓄熱材21Aに蓄熱された熱によって加熱させ、加熱された2次燃焼用空気を前記の2次空気案内管22Aを通して前記の第2ノズル部23Aから、前記の第1ノズル部16を通して炉1の内部1aに噴出された燃料に向けて噴出させ、加熱された2次燃焼用空気と前記の燃料とを炉1の内部1aにおいて混合させて燃焼させる燃焼動作を行うようにする(第3燃焼状態)。
Then, as shown in FIG. 4, in one
また、他方の蓄熱室20Bにおいては、前記の2次空気調整弁42Bを閉じて、2次燃焼用空気がこの蓄熱室20Bに供給されないようにした状態で、前記の排ガス排出弁51Bを開け、前記の排気装置50により、炉1の内部1aにおける燃焼排ガスをこの蓄熱室20B内に導き、この蓄熱室20B内における蓄熱材21Bに燃焼排ガスの熱を蓄熱させた後、この燃焼排ガスを前記の排ガス排出管24Bを通して排気させる蓄熱動作を行うようにする。
In the other
そして、前記の場合と同様に、各2次空気調整弁42A,42B及び排ガス排出弁51A,51Bの開閉を交互に切り換え、前記の各蓄熱室20A,20Bにおいて、前記の燃焼動作と蓄熱動作とを交互に切り換えて行うようにする。
As in the case described above, the opening and closing of the secondary
ここで、前記のような第3燃焼状態による燃焼を行うと、前記のように炉1の内部1aに噴出された燃料が前記のように加熱された2次燃焼用空気と自然着火する温度以上に加熱された炉1の内部1aにおいて適切に混合されて広い範囲で燃焼されるようになり、燃焼効率が高められると共に、局部的な燃焼によって温度が局部的に上昇するのが抑制され、NOxが発生するのも適切に防止されるようになる。 Here, when combustion is performed in the third combustion state as described above, the fuel injected into the interior 1a of the furnace 1 as described above is at or above the temperature at which the secondary combustion air heated as described above spontaneously ignites. In the interior 1a of the furnace 1 heated to a high temperature, the mixture is appropriately mixed and burned over a wide range, the combustion efficiency is improved, and the local increase in temperature due to local combustion is suppressed, and NOx It is possible to appropriately prevent the occurrence of this.
この結果、この実施形態1の燃焼装置A1においては、炉1の内部1a温度に対応させて燃焼状態を適切に制御し、低温域から高温域において安定した燃焼性能が得られると共に、高温域におけるNOxの発生も適切に抑制できるようになる。
As a result, in the combustion apparatus A1 of the first embodiment, the combustion state is appropriately controlled in accordance with the temperature inside the
(実施形態2)
実施形態2の燃焼装置A2においては、図5に示すように、図1に示した実施形態1の燃焼装置A1における前記の燃料供給装置30から燃料調整弁31を介して前記の燃料案内管12に燃料を供給する前に、前記の燃料に対して燃焼用空気供給装置40から予備燃焼用空気を供給する予備空気供給経路(予備空気供給手段)43を設けると共に、この予備空気供給経路43に予備燃焼用空気の供給を制御する予備空気調整弁(予備空気制御手段)44を設け、前記のスパークプラグ15を前記の燃料案内管12内に設けるようにし、それ以外は、図1に示した実施形態1の燃焼装置A1と同様に構成している。なお、図6〜図9における各弁31,41,42,44,51の開閉については、実施形態1の場合と同様に、開いた状態を白抜きで、閉じた状態を黒塗りで示した。
(Embodiment 2)
In the combustion apparatus A2 of the second embodiment, as shown in FIG. 5, the
ここで、この実施形態2の燃焼装置A2においては、炉1の内部1aの温度が低い第1温度領域において、前記の第1燃焼状態による燃焼を行う前に、図6に示すように、前記の1次空気調整弁41を閉じて、前記の燃焼用空気供給装置40から1次空気案内管11に1次燃焼用空気が供給されないようにした状態で、前記の燃料調整弁31により燃料供給装置30から少量の燃料を燃料案内管12に導くと共に、前記の予備空気調整弁44を開けて、燃焼用空気供給装置40から予備空気供給経路43を通して、少量の予備燃焼用空気を燃料案内管12に導かれる燃料に供給し、前記の燃料案内管12内において燃料と予備燃焼用空気とを予備混合(予混合)させる。
Here, in the combustion apparatus A2 of the second embodiment, before performing combustion in the first combustion state in the first temperature region where the temperature inside the
そして、このように予備混合された燃料と予備燃焼用空気とを、燃料案内管12から1次燃焼室13に噴出させると共に、燃料案内管12の内部に設けられた前記のスパークプラグ15によって着火させて、予備混合された燃料と予備燃焼用空気とを予備燃焼させ、予備燃焼により発生した燃焼排ガスを、前記の第1ノズル部16を通して前記の1次燃焼室13から炉1の内部1aに向けて噴出させるようにする。このようにすると、前記の予備燃焼によって前記の1次燃焼室13や炉1の内部1aが予備加熱されるようになる(予備加熱燃焼状態という)。なお、この予備加熱燃焼状態は、前記の実施形態1においても、図2における1次燃焼用空気と燃料とを少量にすることで可能になる。
The premixed fuel and precombustion air are ejected from the
その後は、炉1の内部1aの温度が低い第1温度領域において、図7に示すように、前記の1次空気調整弁41を開けて適当量の1次燃焼用空気を1次空気案内管11に導くと共に、前記の燃料調整弁31を通して燃料案内管12に導く燃料の量を予備燃焼時よりも増加させ、前記の実施形態1の燃焼装置A1の場合と同様に、前記の1次空気案内管11を通して1次燃焼室13に導かれた1次燃焼用空気と、燃料案内管12を通して1次燃焼室13に導かれた燃料とを、1次燃焼室13において混合させて燃焼させ、燃焼により発生した燃焼排ガスを、前記の第1ノズル部16を通して前記の1次燃焼室13から炉1の内部1aに向けて噴出させるようにする(第1燃焼状態)と共に、前記の予備空気調整弁44を閉じて、燃料案内管12に導かれる燃料に予備燃焼用空気が供給されないようにする。
Thereafter, in the first temperature range where the temperature inside the
また、この第1燃焼状態の燃焼によって、炉1の内部1aの温度が前記の第1温度領域より高くなった第2温度領域においては、前記の実施形態1の燃焼装置A1の場合と同様に、前記の第1燃焼状態の場合よりも燃料案内管12に導く燃料の量を増加させると共に、前記の実施形態1の燃焼装置A1の場合と同様に、各2次空気調整弁42A,42B及び排ガス排出弁51A,51Bの開閉を制御させるようにする。
Further, in the second temperature range in which the temperature of the interior 1a of the furnace 1 becomes higher than the first temperature range due to the combustion in the first combustion state, similarly to the case of the combustion apparatus A1 of the first embodiment. The amount of fuel led to the
そして、図8に示すように、一方の蓄熱室20Aにおいては、前記の排ガス排出弁51Aを閉じて、炉1の内部1aにおける燃焼排ガスがこの蓄熱室20Aを通して排気されないようにした状態で、前記の2次空気調整弁42Aを開けて、前記の燃焼用空気供給装置40から適当量の2次燃焼用空気を導き、この2次燃焼用空気を蓄熱室20A内における蓄熱材21Aに蓄熱された熱によって加熱させ、加熱された2次燃焼用空気を前記の2次空気案内管22Aを通して前記の第2ノズル部23Aから、前記の第1ノズル部16を通して炉1の内部1aに噴出された燃焼排ガスに向けて噴出させ、前記の燃焼排ガス中に含まれている未燃の燃料を燃焼させる燃焼動作を行うようにする(第2燃焼状態)。
As shown in FIG. 8, in one
また、他方の蓄熱室20Bにおいては、前記の2次空気調整弁42Bを閉じて、2次燃焼用空気がこの蓄熱室20Bに供給されないようにした状態で、前記の排ガス排出弁51Bを開け、前記の排気装置50により、炉1の内部1aにおける燃焼排ガスをこの蓄熱室20B内に導き、この蓄熱室20B内における蓄熱材21Bに燃焼排ガスの熱を蓄熱させた後、この燃焼排ガスを前記の排ガス排出管24Bを通して排気させる蓄熱動作を行うようにする。
In the other
そして、前記の場合と同様に、各2次空気調整弁42A,42B及び排ガス排出弁51A,51Bの開閉を交互に切り換え、前記の各蓄熱室20A,20Bにおいて、前記の燃焼動作と蓄熱動作とを交互に切り換えて行うようにする。
As in the case described above, the opening and closing of the secondary
また、前記の第2燃焼状態の燃焼によって、炉1の内部1aの温度が前記の第2温度領域より高くなって燃料が自然着火する第3温度領域においては、前記の実施形態1の燃焼装置A1の場合と同様に、図9に示すように、前記の1次空気調整弁41を閉じて、前記の燃焼用空気供給装置40から1次空気案内管11に1次燃焼用空気が供給されないようにし、燃料案内管12を通して1次燃焼室13に導かれた燃料を、そのまま前記の第1ノズル部16を通して炉1の内部1aに向けて噴出させるようにすると共に、前記の各2次空気調整弁42A,42Bを調整して、前記の燃焼用空気供給装置40から各蓄熱室20A,20Bに供給する2次燃焼用空気の量を増加させると共に、前記の実施形態1の燃焼装置A1の場合と同様に、各2次空気調整弁42A,42B及び排ガス排出弁51A,51Bの開閉を制御させるようにする。
Further, in the third temperature region where the temperature of the interior 1a of the furnace 1 becomes higher than the second temperature region due to the combustion in the second combustion state and the fuel spontaneously ignites, the combustion apparatus of the first embodiment. As in the case of A1, as shown in FIG. 9, the primary
そして、図9に示すように、一方の蓄熱室20Aにおいては、前記の排ガス排出弁51Aを閉じて、炉1の内部1aにおける燃焼排ガスがこの蓄熱室20Aを通して排気されないようにした状態で、前記の2次空気調整弁42Aを開けて、前記の燃焼用空気供給装置40から増加された2次燃焼用空気を導き、この2次燃焼用空気を蓄熱室20A内における蓄熱材21Aに蓄熱された熱によって加熱させ、加熱された2次燃焼用空気を前記の2次空気案内管22Aを通して前記の第2ノズル部23Aから、前記の第1ノズル部16を通して炉1の内部1aに噴出された燃料に向けて噴出させ、加熱された2次燃焼用空気と前記の燃料とを炉1の内部1aにおいて混合させて燃焼させる燃焼動作を行うようにする(第3燃焼状態)。
Then, as shown in FIG. 9, in one
また、他方の蓄熱室20Bにおいては、前記の2次空気調整弁42Bを閉じて、2次燃焼用空気がこの蓄熱室20Bに供給されないようにした状態で、前記の排ガス排出弁51Bを開け、前記の排気装置50により、炉1の内部1aにおける燃焼排ガスをこの蓄熱室20B内に導き、この蓄熱室20B内における蓄熱材21Bに燃焼排ガスの熱を蓄熱させた後、この燃焼排ガスを前記の排ガス排出管24Bを通して排気させる蓄熱動作を行うようにする。
In the other
そして、前記の場合と同様に、各2次空気調整弁42A,42B及び排ガス排出弁51A,51Bの開閉を交互に切り換え、前記の各蓄熱室20A,20Bにおいて、前記の燃焼動作と蓄熱動作とを交互に切り換えて行うようにする。
As in the case described above, the opening and closing of the secondary
このようにすると、この実施形態2の燃焼装置A2においても、前記の実施形態1の燃焼装置A1と同様に、炉1の内部1a温度に対応させて燃焼状態を適切に制御し、低温域から高温域において安定した燃焼性能が得られると共に、高温域におけるNOxの発生も適切に抑制できるようになる。
In this way, also in the combustion apparatus A2 of the second embodiment, similarly to the combustion apparatus A1 of the first embodiment, the combustion state is appropriately controlled in accordance with the temperature inside the
(実施形態3)
実施形態3の燃焼装置A3においては、図10に示すように、図1に示した実施形態1の燃焼装置A1における燃料案内管12と1次空気案内管11との間に、燃料案内管12よりも長くなった予備空気案内管(予備空気供給手段)17を設け、この予備空気案内管17の内部に、燃料と予備燃焼用空気とを混合させる予備混合部17aを形成すると共に、この予備空気案内管17に前記の燃焼用空気供給装置40から予備燃焼用空気を供給する予備空気供給経路(予備空気供給手段)43を設け、この予備空気供給経路43に予備燃焼用空気の供給を制御する予備空気調整弁(予備空気制御手段)44を設けるようにしており、それ以外は、図1に示した実施形態1の燃焼装置A1と同様に構成している。また、図11〜図14における各弁31,41,42,44,51の開閉については、実施形態1,2の場合と同様に、開いた状態を白抜きで、閉じた状態を黒塗りで示した。
(Embodiment 3)
In the combustion apparatus A3 of the third embodiment, as shown in FIG. 10, the
そして、この実施形態3の燃焼装置A3においては、炉1の内部1aの温度が低い第1温度領域において、前記の第1燃焼状態による燃焼を行う前に、図11に示すように、前記の1次空気調整弁41を閉じて、前記の燃焼用空気供給装置40から1次空気案内管11に1次燃焼用空気が供給されないようにした状態で、前記の燃料調整弁31により燃料供給装置30から少量の燃料を燃料案内管12に導くと共に、前記の予備空気調整弁44を開けて、燃焼用空気供給装置40から予備空気供給経路43を通して、少量の予備燃焼用空気を前記の予備空気案内管17に供給し、この予備空気案内管17内を通して導かれた予備燃焼用空気を、前記の予備混合部17aにおいて前記の燃料案内管12内を通して導かれた燃料とを混合させる。
And in the combustion apparatus A3 of this Embodiment 3, before performing combustion by the said 1st combustion state in the 1st temperature range where the temperature of the inside 1a of the furnace 1 is low, as shown in FIG. In the state where the primary
また、このように混合された燃料と予備燃焼用空気とを、予備空気案内管17から1次燃焼室13に噴出させると共に前記のスパークプラグ15によって着火させ、予備混合された燃料と予備燃焼用空気とを予備燃焼させて、予備燃焼により発生した燃焼排ガスを、前記の第1ノズル部16を通して前記の1次燃焼室13から炉1の内部1aに向けて噴出させるようにする。このようにすると、前記の予備燃焼によって前記の1次燃焼室13や炉1の内部1aが予備加熱されるようになる(予備加熱燃焼状態)。
Further, the fuel and the preliminary combustion air mixed in this way are ejected from the preliminary
その後は、炉1の内部1aの温度が低い第1温度領域において、図12に示すように、前記の1次空気調整弁41を開けて適当量の1次燃焼用空気を1次空気案内管11に導くと共に、前記の燃料調整弁31を通して燃料案内管12に導く燃料の量を予備燃焼時から増加させ、前記の実施形態1,2の燃焼装置A1,A2の場合と同様に、前記の1次空気案内管11を通して1次燃焼室13に導かれた1次燃焼用空気と、燃料案内管12を通して1次燃焼室13に導かれた燃料とを、1次燃焼室13において混合させて燃焼させ、燃焼により発生した燃焼排ガスを、前記の第1ノズル部16を通して前記の1次燃焼室13から炉1の内部1aに向けて噴出させるようにする(第1燃焼状態)と共に、前記の予備空気調整弁44を閉じて、予備燃焼用空気が予備空気案内管17に供給されないようにする。
Thereafter, in the first temperature region where the temperature inside the
また、この第1燃焼状態の燃焼によって、炉1の内部1aの温度が前記の第1温度領域より高くなった第2温度領域においては、前記の実施形態1,2の燃焼装置A1,A2の場合と同様に、前記の第1燃焼状態の場合よりも燃料案内管12に導く燃料の量を増加させると共に、各2次空気調整弁42A,42B及び排ガス排出弁51A,51Bの開閉を制御させるようにする。
Further, in the second temperature region where the temperature of the interior 1a of the furnace 1 becomes higher than the first temperature region by the combustion in the first combustion state, the combustion devices A1 and A2 of the first and second embodiments described above are used. Similarly to the case, the amount of fuel guided to the
そして、図13に示すように、一方の蓄熱室20Aにおいては、前記の排ガス排出弁51Aを閉じて、炉1の内部1aにおける燃焼排ガスがこの蓄熱室20Aを通して排気されないようにした状態で、前記の2次空気調整弁42Aを開けて、前記の燃焼用空気供給装置40から適当量の2次燃焼用空気を導き、この2次燃焼用空気を蓄熱室20A内における蓄熱材21Aに蓄熱された熱によって加熱させ、加熱された2次燃焼用空気を前記の2次空気案内管22Aを通して前記の第2ノズル部23Aから、前記の第1ノズル部16を通して炉1の内部1aに噴出された燃焼排ガスに向けて噴出させ、前記の燃焼排ガス中に含まれている未燃の燃料を燃焼させる燃焼動作を行うようにする(第2燃焼状態)。
As shown in FIG. 13, in one
また、他方の蓄熱室20Bにおいては、前記の2次空気調整弁42Bを閉じて、2次燃焼用空気がこの蓄熱室20Bに供給されないようにした状態で、前記の排ガス排出弁51Bを開け、前記の排気装置50により、炉1の内部1aにおける燃焼排ガスをこの蓄熱室20B内に導き、この蓄熱室20B内における蓄熱材21Bに燃焼排ガスの熱を蓄熱させた後、この燃焼排ガスを前記の排ガス排出管24Bを通して排気させる蓄熱動作を行うようにする。
In the other
そして、前記の場合と同様に、各2次空気調整弁42A,42B及び排ガス排出弁51A,51Bの開閉を交互に切り換え、前記の各蓄熱室20A,20Bにおいて、前記の燃焼動作と蓄熱動作とを交互に切り換えて行うようにする。
As in the case described above, the opening and closing of the secondary
また、前記の第2燃焼状態の燃焼によって、炉1の内部1aの温度が前記の第2温度領域より高くなって燃料が自然着火する第3温度領域においては、前記の実施形態1,2の燃焼装置A1,A2と同様に、図14に示すように、前記の1次空気調整弁41を閉じて、前記の燃焼用空気供給装置40から1次空気案内管11に1次燃焼用空気が供給されないようにし、燃料案内管12を通して1次燃焼室13に導かれた燃料を、そのまま前記の第1ノズル部16を通して炉1の内部1aに向けて噴出させるようにすると共に、前記の各2次空気調整弁42A,42Bを調整して、前記の燃焼用空気供給装置40から各蓄熱室20A,20Bに供給する2次燃焼用空気の量を増加させると共に、前記の実施形態1の燃焼装置A1の場合と同様に、各2次空気調整弁42A,42B及び排ガス排出弁51A,51Bの開閉を制御させるようにする。
Further, in the third temperature region where the temperature of the interior 1a of the furnace 1 becomes higher than the second temperature region due to the combustion in the second combustion state and the fuel spontaneously ignites, As in the combustion apparatuses A1 and A2, as shown in FIG. 14, the primary
そして、図14に示すように、一方の蓄熱室20Aにおいては、前記の排ガス排出弁51Aを閉じて、炉1の内部1aにおける燃焼排ガスがこの蓄熱室20Aを通して排気されないようにした状態で、前記の2次空気調整弁42Aを開けて、前記の燃焼用空気供給装置40から増加された2次燃焼用空気を導き、この2次燃焼用空気を蓄熱室20A内における蓄熱材21Aに蓄熱された熱によって加熱させ、加熱された2次燃焼用空気を前記の2次空気案内管22Aを通して前記の第2ノズル部23Aから、前記の第1ノズル部16を通して炉1の内部1aに噴出された燃料に向けて噴出させ、加熱された2次燃焼用空気と前記の燃料とを炉1の内部1aにおいて混合させて燃焼させる燃焼動作を行うようにする(第3燃焼状態)。
As shown in FIG. 14, in one
また、他方の蓄熱室20Bにおいては、前記の2次空気調整弁42Bを閉じて、2次燃焼用空気がこの蓄熱室20Bに供給されないようにした状態で、前記の排ガス排出弁51Bを開け、前記の排気装置50により、炉1の内部1aにおける燃焼排ガスをこの蓄熱室20B内に導き、この蓄熱室20B内における蓄熱材21Bに燃焼排ガスの熱を蓄熱させた後、この燃焼排ガスを前記の排ガス排出管24Bを通して排気させる蓄熱動作を行うようにする。
In the other
そして、前記の場合と同様に、各2次空気調整弁42A,42B及び排ガス排出弁51A,51Bの開閉を交互に切り換え、前記の各蓄熱室20A,20Bにおいて、前記の燃焼動作と蓄熱動作とを交互に切り換えて行うようにする。
As in the case described above, the opening and closing of the secondary
このようにすると、この実施形態3の燃焼装置A3においても、前記の前記の実施形態1,2の燃焼装置A1,A2と同様に、炉1の内部1a温度に対応させて燃焼状態を適切に制御し、低温域から高温域において安定した燃焼性能が得られると共に、高温域におけるNOxの発生も適切に抑制できるようになる。
In this way, also in the combustion apparatus A3 of the third embodiment, the combustion state is appropriately set in accordance with the temperature inside the
以上のように、本発明では、4つの燃焼状態(予備加熱燃焼状態,第1燃焼状態,第2燃焼状態,第3燃焼状態)が1台の燃焼装置で可能になり、これらを状況に応じて制御することにより、従来の燃焼装置よりも幅広い温度領域で利用できるという、大きな効果を発揮するものである。 As described above, in the present invention, four combustion states (preheated combustion state, first combustion state, second combustion state, and third combustion state) can be performed by one combustion device, and these can be selected according to the situation. By controlling this, it is possible to achieve a great effect that it can be used in a wider temperature range than the conventional combustion device.
1 炉,1a 内部
11 1次空気案内管
12 燃料案内管
13 1次燃焼室
14 スタビライザ
15 スパークプラグ
16 第1ノズル部
17 予備空気案内管,17a 予備混合部
20(20A,20B) 蓄熱室
21(21A,21B) 蓄熱材
22(22A,22B) 2次空気案内管
23(23A,23B) 第2ノズル部
24(24A,24B) 排ガス排出管
30 燃料供給装置
31 燃料調整弁
40 燃焼用空気供給装置
41 1次空気調整弁(1次空気制御手段)
42(42A,42B) 2次空気調整弁(2次空気制御手段)
43 予備空気供給経路(予備空気供給手段)
44 予備空気調整弁(予備空気制御手段)
50 排気装置
51(51A,51B) 排ガス排出弁
A1〜A3 燃焼装置
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Furnace, 1a inside 11 Primary
42 (42A, 42B) Secondary air regulating valve (secondary air control means)
43 Spare air supply path (spare air supply means)
44 Spare air adjustment valve (spare air control means)
50 Exhaust device 51 (51A, 51B) Exhaust gas discharge valve A1-A3 Combustion device
Claims (6)
炉の内部の温度が低い第1温度領域において、前記の1次空気制御手段によって1次空気案内管を通して案内される1次燃焼用空気と、前記の燃料制御手段によって燃料案内管を通して案内される燃料とを、前記の1次燃焼室において燃焼させて、この燃焼排ガスを前記の第1ノズル部を通して高速で炉の内部に噴出させる第1燃焼状態と、
炉の内部の温度が前記の第1温度領域より高くなった第2温度領域において、前記の燃料制御手段によって燃料案内管を通して案内される燃料の量を前記の第1燃焼状態よりも増加させると共に、前記の2次空気制御手段によって前記の2次空気案内管を通して案内される前記の2次燃焼用空気を前記の第2ノズル部から炉の内部に噴出させ、1次空気案内管を通して案内される1次燃焼用空気と燃料案内管を通して案内される燃料とを1次燃焼室において燃焼させて、この燃焼排ガスを前記の第1ノズル部を通して高速で炉の内部に噴出させると共に、炉の内部において、前記の2次燃焼用空気と前記の燃焼排ガスに含まれる未燃焼の燃料とを燃焼させる第2燃焼状態と、
炉の内部の温度が前記の第2温度領域より高くなった第3温度領域において、前記の1次空気制御手段によって1次空気案内管による1次燃焼用空気の案内を停止させると共に、前記の2次空気制御手段によって前記の2次空気案内管を通して前記の第2ノズル部から炉の内部に噴出させる前記の2次燃焼用空気の量を増加させ、前記の燃料制御手段によって燃料案内管を通して案内される燃料の量を増加させた状態で、この燃料を1次燃焼室から前記の第1ノズル部を通して炉の内部に噴出させ、炉の内部において前記の2次燃焼用空気と燃料とを燃焼させる第3燃焼状態と、
に切り換えることを特徴とする燃焼装置の燃焼制御方法。 A primary air guide pipe that guides the primary combustion air, a fuel guide pipe that is provided on the inner peripheral side of the primary air guide pipe and guides the fuel, and 1 guided by the primary air guide pipe A primary combustion chamber for combusting the secondary combustion air and the fuel guided by the fuel guide tube, a first nozzle part communicating the primary combustion chamber and the interior of the furnace, and the secondary heated in the heat storage chamber A secondary air guide pipe for guiding the combustion air, and a second nozzle section for injecting the secondary combustion air guided by the secondary air guide pipe into the furnace in the vicinity of the first nozzle section. a combustion device comprising: a primary air control means for controlling the guidance of the primary combustion air by the primary air guide pipe, the fuel control means for controlling the guidance of the fuel by the fuel guide tube, said 2 Control secondary combustion air guidance by secondary air guide pipe Only set a secondary air control unit, the first nozzle portion of the shrunk toward the primary combustion chamber in the interior of the furnace, to burn the primary combustion air and the fuel in the primary combustion chamber of the Using a combustion device for injecting combustion exhaust gas into the furnace at high speed through the first nozzle part ,
In the first temperature region where the temperature inside the furnace is low, the primary combustion air guided through the primary air guide pipe by the primary air control means and the fuel guide pipe through the fuel guide pipe are guided by the fuel control means. A first combustion state in which fuel is combusted in the primary combustion chamber and the combustion exhaust gas is ejected into the furnace at high speed through the first nozzle portion;
In the second temperature range in which the temperature inside the furnace is higher than the first temperature range, the amount of fuel guided through the fuel guide pipe by the fuel control means is increased from the first combustion state. The secondary combustion air guided through the secondary air guide pipe by the secondary air control means is ejected from the second nozzle portion into the furnace and guided through the primary air guide pipe. The primary combustion air and the fuel guided through the fuel guide pipe are combusted in the primary combustion chamber, and the combustion exhaust gas is ejected into the furnace at a high speed through the first nozzle portion. A second combustion state in which the secondary combustion air and unburned fuel contained in the combustion exhaust gas are burned,
In the third temperature range in which the temperature inside the furnace is higher than the second temperature range, the primary air control means stops guiding the primary combustion air by the primary air guide pipe, and The amount of the secondary combustion air jetted from the second nozzle portion into the furnace through the secondary air guide pipe by the secondary air control means is increased, and the fuel control means passes the fuel guide pipe through the fuel guide pipe. In a state where the amount of fuel to be guided is increased, this fuel is ejected from the primary combustion chamber through the first nozzle portion into the furnace, and the secondary combustion air and fuel are discharged inside the furnace. A third combustion state for burning;
A combustion control method for a combustion apparatus, characterized by switching to
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