JP6509625B2 - Furnace flue pipe boiler - Google Patents
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Description
本発明は、燃焼されたガス、すなわち燃焼ガス中の窒素酸化物（以下、単にＮＯｘという）の量を低減させるとともに、燃焼室における振動燃焼を抑制するようにした炉筒煙管ボイラに関する。 The present invention relates to a flue gas tube boiler which reduces the amount of combusted gas, that is, nitrogen oxides (hereinafter simply referred to as NOx) in the combustion gas and suppresses oscillating combustion in the combustion chamber.
従来より、特許文献１に記載されているように、ボイラに用いられる燃焼装置において燃焼ガス中のＮＯｘ量の低減が図られ、その燃焼ガス中のＮＯｘが酸素濃度０％換算にて６０ppm程度にまで低減される。しかしながら、大気汚染を抑制するために、特に都市部の地域冷暖房設備においては、ＮＯｘ排出量が酸素濃度０％換算にて４０ppm以下とするように求められている。 Conventionally, as described in Patent Document 1, the amount of NOx in combustion gas is reduced in a combustion apparatus used for a boiler, and NOx in the combustion gas is reduced to about 60 ppm in terms of oxygen concentration 0%. Reduced to However, in order to suppress air pollution, NOx emissions are required to be 40 ppm or less in terms of 0% oxygen concentration, particularly in district heating and cooling facilities in urban areas.
非特許文献１には、燃料を二段に供給し、一次燃料を高空気比下で急速混合燃焼させて、低濃度の残存酸素を含む燃焼ガスにより、周囲から噴射された二次ガスを緩慢燃焼させるとともに、二次ガスの高速噴射流で燃焼ガスの再循環を行って、ＮＯｘ排出量を低減する旨が記載されている。 In Non-Patent Document 1, the fuel is supplied in two stages, the primary fuel is rapidly mixed and burned under a high air ratio, and the secondary gas injected from the surroundings is retarded by the combustion gas containing low concentration of residual oxygen. It is described that the combustion gas is recirculated with the high-speed injection flow of the secondary gas while being burned to reduce the NOx emissions.
また、ボイラを稼働させると、気柱共鳴型の振動燃焼が発生することがある。特に、炉筒煙管ボイラのように略円筒形状の燃焼室に煙管等を接続した場合には、このような気柱共鳴型の振動燃焼が発生しやすい。そして、振動燃焼が生じると、大きな騒音と振動とが発生されるとともに、異常燃焼が生じることが知られている。 In addition, when the boiler is operated, air column resonance vibration combustion may occur. In particular, when a smoke pipe or the like is connected to a substantially cylindrical combustion chamber as in a furnace-type smoke pipe boiler, such air column resonance vibration combustion tends to occur. Then, it is known that when vibrational combustion occurs, large noise and vibration are generated and abnormal combustion occurs.
非特許文献２には、このような振動燃焼が発生する条件が記載されている。すなわち、燃焼室全体にわたって一様に燃焼反応が行われる場合には、高負荷燃焼であっても振動を生じにくく、反対に、火炎が短く、しかも燃焼室内のある位置に集中している場合ほど振動が発生しやすいとされている。 Non-Patent Document 2 describes conditions under which such vibrational combustion occurs. That is, when the combustion reaction is uniformly performed over the entire combustion chamber, it is difficult to cause vibration even in high load combustion, and conversely, the case where the flame is short and concentrated at a certain position in the combustion chamber It is believed that vibration is likely to occur.
非特許文献１においては、燃料二段燃焼の欠点として、空気二段燃焼よりはＮＯｘ低減効果が高いものの、未燃分を生成しやすく、振動燃焼もおこしやすいので、燃焼室とのマッチングが重要となることが指摘されている。 In Non-Patent Document 1, as a drawback of two-stage fuel combustion, although the NOx reduction effect is higher than two-stage air combustion, unburned components are easily generated and oscillatory combustion is also likely to occur, so matching with the combustion chamber is important It is pointed out that
すなわち、燃料二段燃焼型の燃焼装置においては、火炎の不安定による発熱変動が起因となり、振動燃焼が発生しやすくなる。そして、振動対策とＮＯｘ低減策との間は、トレードオフの関係となるため、低振動と低ＮＯｘとを兼ね備えることは困難である。
また、非特許文献１において、紹介されているバーナ構造（図８．２３）及びＮＯｘの排出特性（図８．２４）からは以下の問題点があるものと推定される。すなわち、ＮＯｘ排出値が、O2=3%（空気比1.17）の燃焼条件において、40ppm（O2=5％）であるが、酸素濃度０％に換算すると52.5ppmであり、未だＮＯｘ排出量が多い。
That is, in the two-stage fuel combustion type combustion apparatus, the heat generation fluctuation due to the instability of the flame is apt to cause the oscillating combustion. And, since there is a trade-off relationship between the vibration countermeasure and the NOx reduction measure, it is difficult to combine low vibration and low NOx.
Further, it is estimated from the burner structure (FIG. 8.23) and the emission characteristic of NOx (FIG. 8.24) introduced in Non-Patent Document 1 that the following problems occur. That is, although the NOx emission value is 40 ppm (O 2 = 5%) under the combustion condition of O 2 = 3% (air ratio 1.17), it is 52.5 ppm when converted to 0% oxygen concentration, and still the NOx emission amount There are many.
本発明の目的は、上記技術の問題点を解消し、低ＮＯｘ化を達成するとともに、振動燃焼を抑制するようにした炉筒煙管ボイラを提供することにある。 An object of the present invention is to provide a hearth tube flue pipe boiler which solves the problems of the above-mentioned art and achieves the reduction of NOx and suppresses the oscillating combustion.
前記の目的を達成するために、本発明においては、水缶内に、炉筒と、その炉筒の一端部または他端部に接続された煙管と、前記炉筒の一端部に設けられた燃焼装置とを設けた炉筒煙管ボイラにおいて、前記燃焼装置は、燃焼用空気供給スロートの軸線上に配設された一次燃料供給手段と、前記燃焼用空気供給スロートの内周側であって前記一次燃料供給手段の周囲に配設された保炎器と、前記燃焼用空気供給スロートの外周側であって前記軸線を中心とした環状領域上に周方向に相互間隔をあけて配設され、前記保炎器の下流部に形成される一次火炎の先端部付近に対して二次燃料を供給する複数の二次燃料供給手段とを備えたことを特徴とする。 In order to achieve the above-mentioned object, in the present invention, a furnace cylinder, a smoke pipe connected to one end or the other end of the furnace cylinder, and one end of the furnace cylinder are provided in a water can. In the furnace tube smoke pipe boiler provided with a combustion device, the combustion device is a primary fuel supply means disposed on an axial line of a combustion air supply throat, and an inner peripheral side of the combustion air supply throat, the combustion device being A flame holder disposed around the primary fuel supply means, and an annular region spaced apart from each other on an annular region centered on the axial line, on an outer peripheral side of the combustion air supply throat; A plurality of secondary fuel supply means for supplying secondary fuel to the vicinity of the tip of the primary flame formed in the downstream portion of the flame holder.
以上の構成においては、保炎器の下流部に形成される一次火炎の先端部付近に対し、二次燃料ノズルによって二次燃料を供給することができる。そのため、一次火炎の前方に延びる二次火炎が形成される。従って、燃焼室内の上流部から中央部及び下流部にわたって長い火炎が形成されるために、燃焼室内全体にわたって一様に燃焼反応が生じて、局所的な高温領域が形成されにくくなる。従って、火炎の発熱変動に起因する振動条件を抑制できる。このため、低振動及び低騒音を得ることができる。また、燃焼ガスが、再循環流として燃焼室内の外周側から中心側に巻き込まれる。このため、二次燃料供給手段からの燃料ガスが再循環流に対して徐々に混合されて、緩慢に燃焼され、ＮＯｘが低減される。このとき、二次燃料供給手段からの高速噴流による再循環が円滑に実行されて、低ＮＯｘ化に貢献できる。 In the above configuration, the secondary fuel can be supplied by the secondary fuel nozzle to the vicinity of the tip of the primary flame formed in the downstream portion of the flame holder. Therefore, a secondary flame extending in front of the primary flame is formed. Therefore, since a long flame is formed from the upstream portion to the central portion and the downstream portion in the combustion chamber, the combustion reaction uniformly occurs throughout the combustion chamber, and it becomes difficult to form a local high temperature region. Therefore, the vibration condition caused by the heat generation fluctuation of the flame can be suppressed. Therefore, low vibration and low noise can be obtained. Also, the combustion gas is drawn from the outer peripheral side to the center side of the combustion chamber as a recirculation flow. For this reason, the fuel gas from the secondary fuel supply means is gradually mixed with the recirculation flow and burned slowly to reduce NOx. At this time, the recirculation by the high-speed jet from the secondary fuel supply means is smoothly executed, which can contribute to the reduction of NOx.
本発明の炉筒煙管ボイラによれば、振動燃焼を抑制できるとともに、低ＮＯｘ化を達成できる効果がある。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to the furnace-tube smoke-tube boiler of this invention, while being able to suppress oscillating combustion, it is effective in the ability to achieve NOx reduction.
（第１実施形態）
以下、本発明を具体化した第１実施形態を図１〜図８に基づいて説明する。
図１及び図２に示すように、本実施形態の炉筒煙管ボイラ２１の水缶を構成するケーシング２２内には炉筒を構成する横向きの燃焼室２３が設置されており、この燃焼室２３の基端部に燃焼装置３１が取り付けられている。本実施形態では図１の右側を基端側，左側を前部側とする。
First Embodiment
Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described based on FIGS. 1 to 8.
As shown in FIG. 1 and FIG. 2, a horizontally oriented combustion chamber 23 constituting a furnace cylinder is installed in a casing 22 constituting the water can of the furnace tube smoke pipe boiler 21 of the present embodiment. The combustion device 31 is attached to the proximal end of the In this embodiment, the right side of FIG. 1 is a proximal side, and the left side is a front side.
燃焼室２３の前端の中央部には狭窄部２４が形成されており、この狭窄部２４を介して燃焼室２３と連通するようにケーシング２２内には副燃焼室２５が形成されている。この副燃焼室２５の奥行及び内径はメインの燃焼室２３の奥行及び内径より短くされている。副燃焼室２５の外周部には複数の煙管２６が接続され、この煙管２６はケーシング２２内の水中を通り、燃焼室２３の外側を延びて排気路２９に接続されている。 A narrowed portion 24 is formed at the center of the front end of the combustion chamber 23, and a sub combustion chamber 25 is formed in the casing 22 so as to communicate with the combustion chamber 23 via the narrowed portion 24. The depth and the inner diameter of the auxiliary combustion chamber 25 are shorter than the depth and the inner diameter of the main combustion chamber 23. A plurality of smoke pipes 26 are connected to the outer peripheral portion of the auxiliary combustion chamber 25, and the smoke pipes 26 pass through water in the casing 22, extend outside the combustion chamber 23, and are connected to the exhaust passage 29.
次に、前記燃焼装置３１の構成を説明する。
図３に示すように、燃焼装置３１の風箱３２における中心部の水平な軸線１００上にはパイプ状の燃焼用空気供給スロート（以下、単にスロートという）３３が配置されている。このスロート３３内には風箱３２内の後部の第１送風室３４から一次空気が送られ、その一次空気がスロート３３の先端開口３５から前記燃焼室２３内の中心において前方に向かって噴出される。
Next, the configuration of the combustion device 31 will be described.
As shown in FIG. 3, a pipe-like combustion air supply throat (hereinafter simply referred to as a throat) 33 is disposed on a horizontal axis 100 at the center of the air box 32 of the combustion device 31. Primary air is fed into the throat 33 from the first air blowing chamber 34 at the rear in the air box 32, and the primary air is jetted forward from the tip opening 35 of the throat 33 in the center of the combustion chamber 23. Ru.
図３及び図４に示すように、前記スロート３３内においてその軸線１００上には中央燃料供給管３６が貫通配置されている。この中央燃料供給管３６の先端には一次燃料供給手段としての一次燃料ノズル３７が取り付けられ、その先端外周部には複数（本実施形態では６個）のノズル孔３８が前記軸線１００を中心とした環状領域に等間隔を隔てて配列されている。図５（ａ），（ｂ）に示すように、前記ノズル孔３８は軸線１００方向から見て軸線１００を中心とした半径線上に配置されるとともに、軸線１００と直交する方向から見て軸線１００に対して中心角θ１が３０度〜８０度（本実施形態では６０度）程度の方向に向かって開口されている。そして、中央燃料供給管３６を介して一次燃料ノズル３７内には都市ガスよりなる一次燃料としての燃料ガスが供給され、その燃料ガスがノズル孔３８から燃焼室２３内に対して放射方向に、つまり燃焼室２３内の外周側の斜め方向に向けて噴射される。 As shown in FIGS. 3 and 4, a central fuel supply pipe 36 is disposed in the throat 33 on the axis 100 thereof. A primary fuel nozzle 37 as a primary fuel supply means is attached to the end of the central fuel supply pipe 36, and a plurality of (six in the present embodiment) nozzle holes 38 are centered on the axis 100 at the outer periphery of the end. The annular regions are arranged at equal intervals. As shown in FIGS. 5A and 5B, the nozzle hole 38 is disposed on a radial line centered on the axis 100 as viewed from the direction of the axis 100, and the axis 100 as viewed from the direction orthogonal to the axis 100. On the other hand, the central angle θ1 is opened in the direction of about 30 degrees to 80 degrees (60 degrees in the present embodiment). Then, fuel gas as primary fuel consisting of city gas is supplied into the primary fuel nozzle 37 through the central fuel supply pipe 36, and the fuel gas is radiated radially from the nozzle hole 38 into the combustion chamber 23, That is, the fuel is injected obliquely toward the outer peripheral side in the combustion chamber 23.
なお、スロート３３内において一次燃料ノズル３７の後部側には、着火用のパイロットバーナ（図示しない）が設けられている。
図３及び図４に示すように、前記ノズル孔３８の直近の後部において、一次燃料ノズル３７の外周面には、その外周面とスロート３３の内周面との間に位置する保炎器４１が取り付けられており、この保炎器４１の外周部の６箇所には等間隔をおいて複数（実施形態では６箇所）の凸部４３が形成されている。これらの凸部４３間の凹部が通気口４２になっているとともに、凸部４３の先端とスロート３３の内周面との間が狭い通気間隙４４になっている。凸部４３は前記ノズル孔３８間の部分に対応して位置している。そして、スロート３３内の一次空気が通気口４２及び通気間隙４４を通って燃焼室２３内に前記軸線１００に沿って噴出される。この保炎器４１とスロート３３とによって、燃焼室２３内に一次空気を噴出するための一次空気ノズルが構成されている。保炎器４１の前面は前記スロート３３の先端面より所定長さ分だけ奥側に位置している。
A pilot burner (not shown) for ignition is provided at the rear of the primary fuel nozzle 37 in the throat 33.
As shown in FIGS. 3 and 4, a flame holder 41 is disposed on the outer peripheral surface of the primary fuel nozzle 37 at the immediate rear of the nozzle hole 38 and between the outer peripheral surface and the inner peripheral surface of the throat 33. A plurality of (six in the embodiment) convex portions 43 are formed at six positions on the outer peripheral portion of the flame stabilizer 41 at equal intervals. The recess between the convex portions 43 is the air vent 42, and the space between the tip of the convex portion 43 and the inner circumferential surface of the throat 33 is the narrow air flow gap 44. The convex portion 43 is positioned corresponding to the portion between the nozzle holes 38. Then, primary air in the throat 33 is jetted along the axis 100 into the combustion chamber 23 through the vent 42 and the vent gap 44. The flame holder 41 and the throat 33 constitute a primary air nozzle for ejecting primary air into the combustion chamber 23. The front surface of the flame holder 41 is located on the back side of the tip end surface of the throat 33 by a predetermined length.
図３，図４及び図６（ａ），図６（ｂ）に示すように、スロート３３の周囲において風箱３２の前壁３２１には等間隔をおいて複数本（本実施形態では６本）の外側燃料供給管５１が貫通されている。この外側燃料供給管５１の先端には軸線１００を中心とした環状領域上に位置する二次燃料供給手段としての二次燃料ノズル５２が固定されている。二次燃料ノズル５２の先端部には単一のノズル孔５３が形成されている。従って、このノズル孔５３により単孔燃料ノズルが構成されている。このノズル孔５３は、前記軸線１００を中心とし、前記保炎器４１の通気口４２を通る半径線上に位置している。図６（ａ）に示すように、ノズル孔５３は、軸線１００と直交する方向から見て、軸線１００に対して中心角θ２が５度〜３０度（本実施形態では１５度）程度の角度で半径方向の内向きに開口している。一次燃料ノズル３７の先端部はスロート３３の先端開口と同位置に配置されている。そして、外側燃料供給管５１を介して二次燃料ノズル５２内に都市ガスよりなる燃料ガスが供給され、その燃料ガスがノズル孔５３から燃焼室２３の中心部に向けて斜め方向に噴射される。 As shown in FIGS. 3, 4 and 6 (a) and 6 (b), a plurality of front walls 321 of the wind box 32 are arranged at equal intervals around the throat 33 (six in the present embodiment) ) Is penetrated. At the end of the outer fuel supply pipe 51, a secondary fuel nozzle 52 as a secondary fuel supply means located on an annular region centered on the axis 100 is fixed. A single nozzle hole 53 is formed at the tip of the secondary fuel nozzle 52. Accordingly, the nozzle hole 53 constitutes a single-hole fuel nozzle. The nozzle hole 53 is located on a radial line passing through the vent hole 42 of the flame stabilizer 41 with the axis 100 as a center. As shown in FIG. 6A, the nozzle hole 53 has an angle of about 5 to 30 degrees (15 degrees in the present embodiment) with respect to the axis 100 when viewed from the direction orthogonal to the axis 100. Open radially inward. The tip of the primary fuel nozzle 37 is disposed at the same position as the tip opening of the throat 33. Then, fuel gas composed of city gas is supplied into the secondary fuel nozzle 52 through the outer fuel supply pipe 51, and the fuel gas is injected obliquely from the nozzle hole 53 toward the central portion of the combustion chamber 23. .
図３，図４及び図７に示すように、前記外側燃料供給管５１の間において、風箱３２の前壁３２１の複数箇所（本実施形態では６箇所）には連通口６１が等間隔をおいて形成され、各連通口６１の部分において前壁３２１には二次空気ノズル６２が相互に等間隔をおいて取り付けられている。この二次空気ノズル６２は連通口６１を介して風箱３２の第２送風室６３に接続されている。そして、第２送風室６３からの空気が二次空気ノズル６２の先端開口６２１から二次空気として燃焼室２３内に前記軸線１００に沿う方向に噴出される。この二次空気ノズル６２の先端開口６２１は矩形のスリット状に形成されている。 As shown in FIG. 3, FIG. 4 and FIG. 7, the communication ports 61 are equally spaced at a plurality of locations (six locations in this embodiment) of the front wall 321 of the air box 32 between the outer fuel supply tubes 51. The secondary air nozzles 62 are attached to the front wall 321 at equal intervals in the portion of each communication port 61. The secondary air nozzle 62 is connected to the second air blowing chamber 63 of the air box 32 through the communication port 61. Then, the air from the second air blowing chamber 63 is ejected from the tip opening 621 of the secondary air nozzle 62 as secondary air into the combustion chamber 23 in the direction along the axis 100. The tip end opening 621 of the secondary air nozzle 62 is formed in a rectangular slit shape.
二次空気ノズル６２の先端開口６２１は前記凸部４３を通る軸線１００を中心とした半径線上に位置し、その長辺が半径線に沿って延長されている。二次空気ノズル６２の先端開口６２１は、スロート３３の先端開口に対して所定長さ分だけ燃焼室２３側に突出している。図５に示すように、二次空気ノズル６２の側壁６２２は前記先端開口６２１に向かって収束するように傾斜されている。また、二次空気ノズル６２の先端開口６２１は、底壁６２３を傾斜させることによりスロート３３に近接している。 The tip opening 621 of the secondary air nozzle 62 is located on a radial line centered on the axis 100 passing through the convex portion 43, and its long side extends along the radial line. The tip end opening 621 of the secondary air nozzle 62 protrudes toward the combustion chamber 23 by a predetermined length with respect to the tip end opening of the throat 33. As shown in FIG. 5, the side wall 622 of the secondary air nozzle 62 is inclined to converge toward the tip opening 621. Further, the tip opening 621 of the secondary air nozzle 62 is close to the throat 33 by inclining the bottom wall 623.
二次空気ノズル６２及びその先端開口６２１は、前記二次燃料ノズル５２とともに軸線１００を中心とした同心の環状領域上に配置されるとともに、二次燃料ノズル５２と等間隔をおいて交互に配置されている。 The secondary air nozzle 62 and its tip opening 621 are arranged on a concentric annular region centered on the axis 100 together with the secondary fuel nozzle 52, and alternately arranged at equal intervals with the secondary fuel nozzle 52. It is done.
本実施形態において、二次空気ノズル６２の先端開口６２１は、軸線１００を中心とした半径線の方向に延長され、その半径線方向の長さが半径線に対する直交線方向の長さより長ければよい。従って、先端開口６２１の形状は、矩形スリットに限定されず、長円状、楕円形状、前記半径線の方向の両端部が膨らんだ分銅形状等、各種形状が実現可能である。 In the present embodiment, the tip opening 621 of the secondary air nozzle 62 may be extended in the direction of a radial line centered on the axis 100, and the radial direction length may be longer than the orthogonal line length to the radial line. . Therefore, the shape of the tip end opening 621 is not limited to the rectangular slit, and various shapes such as an oval shape, an elliptical shape, a weight shape in which both end portions in the direction of the radial line swell, etc. can be realized.
図３に示すように、前記風箱３２の前壁は前記燃焼室２３の端壁２３１とほぼ同一面上に位置し、前記スロート３３，外側燃料供給管５１及び二次空気ノズル６２は燃焼室２３の端壁２３１から燃焼室２３内に突出されている。従って、燃焼装置３１の主要部分は端壁２３１から燃焼室２３内に突出している。 As shown in FIG. 3, the front wall of the air box 32 is positioned substantially flush with the end wall 231 of the combustion chamber 23, and the throat 33, the outer fuel supply pipe 51 and the secondary air nozzle 62 are in the combustion chamber. It projects into the combustion chamber 23 from the end wall 231 of 23. Therefore, the main part of the combustion device 31 protrudes from the end wall 231 into the combustion chamber 23.
次に、以上のように構成された炉筒煙管ボイラの作用について説明する。
図１，図３及び図８に示すように、燃焼装置３１の燃焼作動時には、一次燃料ノズル３７の軸線１００の周囲のノズル孔３８から一次燃料ガスが燃焼室２３に向かって斜め外周方向に噴出されて、一次火炎２０１が形成される。そして、一次燃料ノズル３７の周囲において、保炎器４１の通気口４２及び通気間隙４４から一次空気が軸線１００の延長方向に沿って燃焼室２３内の前方に向かって噴出される。このとき、保炎器４１がスロート３３内に位置しているため、保炎器４１の凸部４３の前面側に小さな再循環流２０４が形成される。よって、この一次火炎２０１が、高空気比下において保炎されるとともに、保炎器４１の凸部４３間の凹部からのエアによって一次火炎２０１が分割状態になって、表面積が増大し、その一次火炎２０１は温度低下される。このため、ＮＯｘの排出量が抑えられる。
Next, the operation of the furnace tube smoke tube boiler configured as described above will be described.
As shown in FIG. 1, FIG. 3 and FIG. 8, at the time of combustion operation of the combustion device 31, the primary fuel gas spouts from the nozzle hole 38 around the axis 100 of the primary fuel nozzle 37 toward the combustion chamber 23 in the oblique outer peripheral direction. As a result, the primary flame 201 is formed. Then, around the primary fuel nozzle 37, primary air is jetted forward in the combustion chamber 23 along the extension direction of the axis 100 from the vent holes 42 and the vent gap 44 of the flame holder 41. At this time, since the flame holder 41 is located in the throat 33, a small recirculation flow 204 is formed on the front side of the convex portion 43 of the flame holder 41. Therefore, the primary flame 201 is held at a high air ratio, and the air from the concave portion between the convex portions 43 of the flame holder 41 causes the primary flame 201 to be in a divided state, thereby increasing the surface area. The temperature of the primary flame 201 is reduced. Therefore, the amount of NOx emissions can be reduced.
一方、二次燃料ノズル５２のノズル孔５３から二次燃料ガスが軸線１００に向かう傾斜方向に噴出されて、この二次燃料ガスが保炎器４１の前方に形成される一次火炎２０１の先端部からその前方の中央部の範囲に対して供給される。 On the other hand, the secondary fuel gas is spouted from the nozzle hole 53 of the secondary fuel nozzle 52 in the direction of inclination toward the axis 100, and this secondary fuel gas is formed at the front of the flame holder 41 It is supplied to the range of the central part ahead of it.
このため、一次火炎２０１をパイロット火炎として一次火炎２０１の先端部に続く二次火炎２０２が形成される。この二次燃料ガスの噴出によって、燃焼ガスが二次燃料ノズル５２の上流側から巻き込まれて再循環されて、その再循環流２０３に二次燃料ガスが混合されるため、二次火炎２０２は緩慢燃焼となりＮＯｘの発生が低減される。つまり、ノズル孔５３からの二次燃料ガスはノズル孔５３から離れた部位で燃焼されるために、その燃焼が緩慢になる。 For this reason, the secondary flame 202 continuing to the front-end | tip part of the primary flame 201 is formed by making the primary flame 201 into a pilot flame. Since the combustion gas is taken in from the upstream side of the secondary fuel nozzle 52 and recirculated by the ejection of the secondary fuel gas, and the secondary fuel gas is mixed with the recirculation flow 203, the secondary flame 202 The combustion is slow and the generation of NOx is reduced. That is, since the secondary fuel gas from the nozzle hole 53 is burned at a portion distant from the nozzle hole 53, the combustion becomes slow.
そして、このとき、二次燃料ノズル５２の間に位置する二次空気ノズル６２の先端開口６２１から燃焼室２３に向かって二次空気が噴出される。このため、この二次空気によって、二次火炎２０２の温度が低下される。これとともに、二次空気ノズル６２の先端開口から、二次火炎２０２、その外側及び二次空気ノズル６２の基端部付近を周回する前記再循環流２０３が形成されて、この再循環流２０３によって二次空気，二次燃料ガス及び両ガスの噴流によって誘引される燃焼ガスが循環し、それらが混合して緩慢燃焼が実現されるとともに、二次火炎が保炎される。 At this time, secondary air is jetted from the tip opening 621 of the secondary air nozzle 62 located between the secondary fuel nozzles 52 toward the combustion chamber 23. Therefore, the temperature of the secondary flame 202 is reduced by the secondary air. At the same time, the recirculation flow 203 is formed from the tip opening of the secondary air nozzle 62, around the secondary flame 202, the outside thereof and the vicinity of the base end of the secondary air nozzle 62. The secondary air, the secondary fuel gas, and the combustion gas induced by the jets of both gases circulate, and they are mixed to realize slow combustion and hold the secondary flame.
二次燃料ノズル５２及び二次空気ノズル６２はスロート３３の周囲において交互に均等間隔で配置されているため、図２に示すように、再循環流２０３は二次燃料ノズル５２と二次空気ノズル６２との間の空間を通る。このため、燃焼ガスと二次空気とが分割状態になってそれらの混合が遅れる。しかも、二次燃料ノズル５２と二次空気ノズル６２との間の空間を通る再循環流によって緩慢燃焼が達成される。 Since the secondary fuel nozzles 52 and the secondary air nozzles 62 are alternately arranged at equal intervals around the throat 33, as shown in FIG. 2, the recirculating flow 203 comprises the secondary fuel nozzles 52 and the secondary air nozzles Pass through the space between 62 and For this reason, combustion gas and secondary air will be in a division state, and those mixing will be delayed. Moreover, the slow combustion is achieved by the recirculating flow through the space between the secondary fuel nozzle 52 and the secondary air nozzle 62.
加えて、二次空気ノズル６２が二次燃料ノズル５２の先端より前方に突出しているため、二次空気が再循環流の前方位置、すなわち、二次火炎２０２を上流とした再循環流の下流側に合流するため、二次火炎２０２に対する酸素供給が遅れ、ＮＯｘの抑制に有効である。 In addition, since the secondary air nozzle 62 projects forward from the tip of the secondary fuel nozzle 52, the secondary air is located at the front of the recirculation flow, that is, the downstream of the recirculation flow with the secondary flame 202 upstream. Since it joins the side, the oxygen supply to the secondary flame 202 is delayed, which is effective in suppressing NOx.
そして、本実施形態においては二次燃料ノズル５２が燃焼室２３内へ突出して配設されることによって、燃焼ガスが、二次燃料ノズル５２の上流側から巻き込まれて再循環して火炎の燃焼ガス中に混合されるため、緩慢燃焼となり、ＮＯｘの発生が低減される。 In the present embodiment, the secondary fuel nozzle 52 is disposed so as to protrude into the combustion chamber 23, so that the combustion gas is caught from the upstream side of the secondary fuel nozzle 52 and recirculated to burn the flame. Because it is mixed in the gas, the combustion is slow and the generation of NOx is reduced.
また、二次燃料ノズル５２間に二次空気ノズル６２が相互間隔をあけて配置されることによって、二次燃料ノズル５２からの二次燃料及び二次空気ノズル６２からの二次空気の双方による高速噴流効果によって、燃焼室２３内の燃焼ガスの再循環が促進され、低ＮＯｘを得ることができる。さらに、一次火炎２０１は二次火炎２０２のために保炎すればよい程度の強さでよい。このため、一次燃料ガス及び一次空気の量を少なくすることができて、高ＴＤＲ（ターンダウン比）を確保しながら低ＮＯｘが可能となる。 Further, the secondary air nozzles 62 are spaced apart from each other between the secondary fuel nozzles 52 so that both the secondary fuel from the secondary fuel nozzles 52 and the secondary air from the secondary air nozzles 62 can be used. The high-speed jet effect promotes the recirculation of the combustion gas in the combustion chamber 23, and low NOx can be obtained. Furthermore, the primary flame 201 may be strong enough to hold the flame for the secondary flame 202. Therefore, the amounts of primary fuel gas and primary air can be reduced, and low NOx can be achieved while securing a high TDR (turn-down ratio).
さらに、前記のように、保炎器４１の下流部において燃焼室２３の前方の中央部に形成される一次火炎２０１の先端部に対し、二次燃料ノズル５２によって二次燃料を供給することで二次火炎２０２が形成される。従って、燃焼室２３内の上流部から中央部及び下流部にわたって長い火炎が形成される。このため、燃焼室内全体にわたって一様に燃焼反応が生じて、局所的な高温領域が形成されにくくなるので、火炎の発熱変動に起因する振動条件を緩和できて、振動を抑えることができる。 Furthermore, as described above, the secondary fuel nozzle 52 supplies the secondary fuel to the tip of the primary flame 201 formed at the center of the front of the combustion chamber 23 at the downstream of the flame holder 41. A secondary flame 202 is formed. Therefore, a long flame is formed from the upstream portion to the central portion and the downstream portion in the combustion chamber 23. For this reason, the combustion reaction uniformly occurs throughout the combustion chamber, and it becomes difficult to form a local high temperature region, so that the vibration condition caused by the heat generation fluctuation of the flame can be alleviated and the vibration can be suppressed.
そして、炉筒煙管ボイラ２１には狭窄部２４及び副燃焼室２５が形成されているため、前記二次火炎２０２の中心部の直進流が狭窄部２４を経て副燃焼室２５内に至る。従って、直進火炎流の周囲に燃焼装置３１側に向かう反転流が生じやすくなる。言い換えれば、燃焼室２３内の狭窄部２４の周囲の燃焼ガスが再循環流２０３として上流側へ戻りやすくなる。このため、燃焼ガスの自己循環作用が高められるとともに、燃焼ガスが燃焼室２３の外周部において温度低下されて、ＮＯｘの発生が低くなるとともに、火炎の継続燃焼及び撹拌効果によって酸化反応が進み、一酸化炭素（以下、単にＣＯという）の発生が低下される。さらに、副燃焼室２５においても燃焼が継続されるため、ＣＯの発生量がさらに低くなる。 Since the narrowed portion 24 and the auxiliary combustion chamber 25 are formed in the furnace cylinder smoke tube boiler 21, the straight flow at the central portion of the secondary flame 202 passes through the narrowed portion 24 and reaches the inside of the auxiliary combustion chamber 25. Therefore, a reverse flow toward the combustion device 31 side is easily generated around the straight flame flow. In other words, the combustion gas around the narrowed portion 24 in the combustion chamber 23 is easily returned to the upstream side as the recirculation flow 203. Therefore, the self-circulating action of the combustion gas is enhanced, and the temperature of the combustion gas is lowered at the outer peripheral portion of the combustion chamber 23, the generation of NOx becomes low, and the oxidation reaction proceeds by the continuous combustion and stirring effect of the flame The generation of carbon monoxide (hereinafter simply referred to as CO) is reduced. Furthermore, since the combustion is continued also in the auxiliary combustion chamber 25, the amount of CO generation is further reduced.
加えて、狭窄部２４及び副燃焼室２５により、燃焼空間の表面積が拡大される。このため、火炎が狭窄部２４及び副燃焼室２５において温度低下される。従って、ＮＯｘ排出量をさらに低下させることができる。 In addition, the narrowed portion 24 and the auxiliary combustion chamber 25 enlarge the surface area of the combustion space. For this reason, the flame is lowered in temperature in the narrowed portion 24 and the auxiliary combustion chamber 25. Therefore, NOx emissions can be further reduced.
従って、本実施形態においては、以下の効果がある。
（１）保炎器４１の下流部に形成される一次火炎２０１の先端部から燃焼室２３の中央部の範囲に対し、二次燃料ノズル５２によって二次燃料を供給することで、その中央部からさらに前方に延びる二次火炎２０２が形成される。従って、炉筒煙管ボイラ２１の燃焼室２３内の上流部から中央部及び下流部にわたって長い火炎が形成されるために、燃焼室内全体にわたって一様に燃焼反応が生じて、局所的な高温領域が形成されにくくなる。従って、火炎の発熱変動に起因する振動条件を抑制できる。このため、炉筒煙管ボイラ２１を低振動及び低騒音で運転させることができるとともに、異常燃焼を防止できる。
Therefore, the following effects can be obtained in the present embodiment.
(1) The secondary fuel nozzle 52 supplies the secondary fuel to the range from the tip of the primary flame 201 formed in the downstream part of the flame holder 41 to the central part of the combustion chamber 23, so that the central part A secondary flame 202 is formed extending further forward from. Accordingly, since a long flame is formed from the upstream portion to the central portion and the downstream portion in the combustion chamber 23 of the furnace smoke tube boiler 21, a uniform combustion reaction occurs over the entire combustion chamber, and a locally high temperature region It becomes difficult to form. Therefore, the vibration condition caused by the heat generation fluctuation of the flame can be suppressed. For this reason, while being able to operate the furnace cylinder smoke pipe boiler 21 with low vibration and low noise, abnormal combustion can be prevented.
（２）燃焼室２３の前端に狭窄部２４及び副燃焼室２５が形成されているため、火炎がさらに長く形成されて、振動燃焼をさらに有効に抑制できる。
（３）二次燃料ノズル５２がスロート３３の先端より燃焼室２３内へ突出しているため、燃焼ガスが、再循環流としてスロート３３及び二次燃料ノズル５２の上流側で、かつ外周側から中心側に巻き込まれる。このため、二次燃料ノズル５２からの燃料ガスが再循環流に対して徐々に混合されて、緩慢に燃焼され、ＮＯｘが低減される。このとき、二次燃料ノズル５２からの高速噴流に基づく再循環が円滑に実行されて、低ＮＯｘ化に貢献できる。
(2) Since the narrowed portion 24 and the auxiliary combustion chamber 25 are formed at the front end of the combustion chamber 23, the flame is formed to be longer, and the oscillating combustion can be further effectively suppressed.
(3) Since the secondary fuel nozzle 52 projects from the tip of the throat 33 into the combustion chamber 23, the combustion gas is upstream from the throat 33 and the secondary fuel nozzle 52 as a recirculation flow and from the outer peripheral side to the center Get caught on the side. For this reason, the fuel gas from the secondary fuel nozzle 52 is gradually mixed with the recirculation flow and burned slowly to reduce NOx. At this time, the recirculation based on the high-speed jet from the secondary fuel nozzle 52 is smoothly performed, which can contribute to the reduction of NOx.
（４）一次燃料ノズル３７からの燃料ガスは、二次火炎を保炎する程度の小さな一次火炎が形成される量であればよい。そして、燃焼に必要な全空気量のうちの一部を一次空気としてスロート３３へ供給できるため、従来と比較して、二次燃料ガス量に対し、一次燃料ガス量を少なくできる。例えば、（一次燃料ガス量）／（二次燃料ガス量）との比を１／２〜１／１０程度とし、二次燃料ガスの量のみを制御することによって、高ＴＤＲを得ることができる。従って、燃焼装置の燃焼量を幅広い範囲で制御することができる。また、一次燃料ガス量と二次燃料ガス量とを個別に制御する必要がないため、ガス調量弁が二次燃料ガス用のみとなり、設備費用を低減できる。 (4) The fuel gas from the primary fuel nozzle 37 may be an amount that forms a small primary flame that holds the secondary flame. And, since a part of the total amount of air necessary for combustion can be supplied to the throat 33 as primary air, the amount of primary fuel gas can be reduced relative to the amount of secondary fuel gas as compared to the conventional case. For example, by setting the ratio of (primary fuel gas amount) / (secondary fuel gas amount) to about 1/2 to 1/10 and controlling only the amount of secondary fuel gas, high TDR can be obtained. . Therefore, the amount of combustion of the combustion device can be controlled in a wide range. Moreover, since it is not necessary to control the amount of primary fuel gas and the amount of secondary fuel gas separately, the gas control valve is only for the secondary fuel gas, and the equipment cost can be reduced.
（５）軸線１００上に形成された高空気比の一次燃料ガス領域に向けて二次燃料ガスを噴出することによって、二次火炎を安定化することが可能となるとともに、未燃分のガス及びＣＯの排出を抑えることが可能となる。 (5) The secondary flame can be stabilized by ejecting the secondary fuel gas toward the high air ratio primary fuel gas region formed on the axis 100, and the unburned gas can be obtained. And CO emissions can be reduced.
（６）二次燃料ノズル５２のノズル孔５３は、軸線１００の方向の下流側に向かって半径方向内側向きに傾斜して配設される単孔である。従って、高空気比の一次燃料ガス領域に向けて二次燃料ガスが高い圧力で噴出されることになり、未燃分のガス及びＣＯの排出を抑えることが可能となる。 (6) The nozzle hole 53 of the secondary fuel nozzle 52 is a single hole disposed so as to be inclined radially inward toward the downstream side in the direction of the axis 100. Therefore, the secondary fuel gas is ejected at a high pressure toward the high fuel ratio primary fuel gas region, and the emission of unburned gas and CO can be suppressed.
（７）スロート３３の外周側であって軸線１００を中心とした環状領域上に相互間隔をあけて複数本の二次空気ノズル６２が設けられているため、軸線１００上に形成される低濃度の残存酸素を含む燃焼ガスに対し、周囲から二次燃料ガスを有効に混合させて、緩慢燃焼させるとともに、未燃分のガスを有効に燃焼させることができる。従って、一次燃料ガス量を減らしても、一次火炎２０１を安定させることができる。 (7) Since a plurality of secondary air nozzles 62 are provided on the outer peripheral side of the throat 33 and on an annular region centered on the axis 100 at a distance from each other, the low concentration formed on the axis 100 The secondary fuel gas can be effectively mixed with the combustion gas containing residual oxygen from the surroundings to burn slowly and burn the unburned gas effectively. Therefore, even if the amount of primary fuel gas is reduced, the primary flame 201 can be stabilized.
（８）複数本の二次空気ノズル６２と複数本の二次燃料ノズル５２とが環状領域上に交互に配設されているため、二次燃料ノズル５２、二次空気ノズル６２の双方による高速噴流効果によって、燃焼ガスの再循環が行われて、低ＮＯｘ状態となる。しかも、二次空気ノズル６２と複数本の二次燃料ノズル５２とが相互に離間されているため、二次空気と二次燃料ガスとの混合を遅らせて、それらを長時間分割状態に維持できて、有効な緩慢燃焼状態を得ることができる。 (8) Since the plurality of secondary air nozzles 62 and the plurality of secondary fuel nozzles 52 are alternately disposed on the annular region, high speed by both the secondary fuel nozzle 52 and the secondary air nozzle 62 The jet effect re-circulates the combustion gas to a low NOx state. Moreover, since the secondary air nozzle 62 and the plurality of secondary fuel nozzles 52 are separated from each other, the mixing of the secondary air and the secondary fuel gas can be delayed, and they can be maintained in a divided state for a long time Thus, an effective slow combustion state can be obtained.
（９）二次空気ノズル６２の開口が軸線１００を中心とした半径方向に延びるスリット状の単孔であることにより、二次燃料ノズルと二次空気ノズルとの間の間隔を確保できる。このため、前記分割状態をより確実に形成できて、より有効な緩慢燃焼状態を得ることができる。 (9) Since the opening of the secondary air nozzle 62 is a slit-like single hole extending in the radial direction about the axis 100, the space between the secondary fuel nozzle and the secondary air nozzle can be secured. Therefore, the divided state can be formed more reliably, and a more effective slow combustion state can be obtained.
（１０）二次空気ノズル６２が、燃焼室２３内へ突出しているため、再循環流２０３が二次空気ノズル６２の後方から流れてきて、その流れの下流側に二次空気が巻き込まれて混合していくので、再循環流２０３に対する二次空気の混合が遅れる。このため、より緩慢な燃焼が可能となる。 (10) Since the secondary air nozzle 62 protrudes into the combustion chamber 23, the recirculation flow 203 flows from the rear of the secondary air nozzle 62, and the secondary air is caught on the downstream side of the flow. As it mixes, the mixing of the secondary air to the recycle stream 203 is delayed. For this reason, slower combustion is possible.
（１１）燃焼室２３の前端に狭窄部２４が形成されているため、燃焼室２３内の狭窄部２４の周囲の燃焼ガスが再循環流として上流側へ戻りやすくなる。このため、燃焼ガスの自己循環作用が高められるとともに、循環される燃焼ガスが燃焼室２３の外周部において温度低下されて、ＮＯｘの発生が低くなるとともに、火炎の継続燃焼及び撹拌効果によってＣＯの発生が低下される。さらに、副燃焼室２５においても燃焼が継続されるため、ＣＯの発生量がさらに低くなる。 (11) Since the narrowed portion 24 is formed at the front end of the combustion chamber 23, the combustion gas around the narrowed portion 24 in the combustion chamber 23 is easily returned to the upstream side as the recirculation flow. Therefore, the self-circulating action of the combustion gas is enhanced, and the temperature of the circulating combustion gas is lowered at the outer peripheral portion of the combustion chamber 23 to reduce the generation of NOx, and the continuous combustion of the flame and the stirring effect of CO The incidence is reduced. Furthermore, since the combustion is continued also in the auxiliary combustion chamber 25, the amount of CO generation is further reduced.
（１２）二次空気ノズル６２の開口がスリット状をなして、スロート３３に近接しているため、一次火炎２０１に対する酸素量が不足することを避けることができ、ＣＯの発生を抑制できる。 (12) Since the opening of the secondary air nozzle 62 is in the form of a slit and is close to the throat 33, the shortage of the amount of oxygen for the primary flame 201 can be avoided, and the generation of CO can be suppressed.
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態を図９及び図１０に基づいて説明する。本実施形態においては、前記第１実施形態と異なる部分を中心に説明する。
Second Embodiment
Next, a second embodiment of the present invention will be described based on FIG. 9 and FIG. In the present embodiment, parts different from the first embodiment will be mainly described.
図９及び図１０に示すように、本実施形態の炉筒煙管ボイラ２１は、戻り燃焼タイプであって、第１実施形態における炉筒煙管ボイラ２１の狭窄部２４及び副燃焼室２５は設けられていない。すなわち、本実施形態の炉筒煙管ボイラ２１は、燃焼室２３の中心部を経て前方に向かって流れる燃焼ガスが燃焼室２３の前端部で反転して、燃焼室２３の外周部を通って燃焼装置３１側に戻ってくる燃焼方式である。 As shown in FIGS. 9 and 10, the furnace tube smoke tube boiler 21 of the present embodiment is a return combustion type, and the narrowed portion 24 and the auxiliary combustion chamber 25 of the furnace tube smoke tube boiler 21 in the first embodiment are provided. Not. That is, in the furnace tube smoke tube boiler 21 of the present embodiment, the combustion gas flowing forward through the central portion of the combustion chamber 23 is inverted at the front end portion of the combustion chamber 23 and burned through the outer peripheral portion of the combustion chamber 23 It is a combustion method which returns to the apparatus 31 side.
本実施形態においては、燃焼室２３の基端上部に戻り口２７が形成されている。戻り口２７は燃焼装置３１の先端より燃焼室２３の基端側に位置している。従って、前記燃焼用空気供給スロート３３、前記二次燃料ノズル５２及び前記二次空気ノズル６２が、前記戻り口２７よりも、軸方向下流向きに突出して配設されている。 In the present embodiment, a return port 27 is formed at the upper end of the proximal end of the combustion chamber 23. The return port 27 is located closer to the proximal end of the combustion chamber 23 than the tip of the combustion device 31. Therefore, the combustion air supply throat 33, the secondary fuel nozzle 52, and the secondary air nozzle 62 are disposed so as to project in the axial direction downstream from the return port 27.
燃焼室２３の外側部において、ケーシング２２内には側部室２８が設けられており、この側部室２８に前記戻り口２７が連通されている。側部室２８には複数の煙管２６が接続されており、これらの煙管２６は後煙室３０を介して排気路２９に接続されている。 At the outside of the combustion chamber 23, a side chamber 28 is provided in the casing 22 and the return port 27 is in communication with the side chamber 28. A plurality of smoke tubes 26 are connected to the side chamber 28, and the smoke tubes 26 are connected to the exhaust passage 29 via the rear smoke chamber 30.
本実施形態においては、燃焼室２３の基端周壁に戻り口２７が設けられているため、燃焼室２３の中心部において前方に流れる燃焼ガスが燃焼室２３の前端部で反転し、燃焼室２３の外周部の内面を通って基端側に戻り、前記戻り口２７から側部室２８に導出され、そこから煙管２６側に流れる。 In the present embodiment, since the return port 27 is provided in the proximal end peripheral wall of the combustion chamber 23, the combustion gas flowing forward in the center of the combustion chamber 23 is reversed at the front end of the combustion chamber 23. It returns to the proximal end side through the inner surface of the outer peripheral part of the rear part, is led to the side chamber 28 from the return port 27, and flows from there to the smoke pipe 26 side.
従って、本実施形態においては、以下の効果がある。
（１３）燃焼ガスが燃焼室２３の基端側から全量戻ってくるため、自己排ガス循環をさらに活発化させることが可能である。従って、燃焼ガスの低ＮＯｘ化と低ＣＯ化が可能となる。
Therefore, the following effects can be obtained in the present embodiment.
(13) Since all of the combustion gas returns from the proximal end side of the combustion chamber 23, it is possible to further activate the self exhaust gas circulation. Therefore, it is possible to reduce the NOx and CO of the combustion gas.
（１４）燃焼室２３内の火炎の流れがカウンターフローになる。従って、二次火炎２０２の吹き飛びが抑制される。よって、二次火炎２０２を撹拌するとともに及び引き伸ばして、低ＮＯｘ化と低振動を達成できる。 (14) The flow of the flame in the combustion chamber 23 becomes a counter flow. Therefore, the blowout of the secondary flame 202 is suppressed. Thus, the secondary flame 202 can be agitated and stretched to achieve low NOx and low vibration.
（変更例）
本発明は前記第１，第２実施形態に限定されるものではなく、以下のような態様で具体化してもよい。
(Modification example)
The present invention is not limited to the first and second embodiments, and may be embodied in the following manner.
・第１実施形態においては、燃焼室２３の前端に狭窄部２４及び副燃焼室２５が設けられているが、狭窄部２４及び副燃焼室２５を設けることなく、煙管２６を燃焼室２３に直接接続すること。この場合，前述の（１）〜（１０）及び（１２）の効果を発揮するのはいうまでもない。 In the first embodiment, the narrowed portion 24 and the auxiliary combustion chamber 25 are provided at the front end of the combustion chamber 23, but the smoke pipe 26 is directly connected to the combustion chamber 23 without providing the narrowed portion 24 and the auxiliary combustion chamber 25. To connect. In this case, it goes without saying that the effects of the above-mentioned (1) to (10) and (12) are exhibited.
・スロート３３，二次燃料ノズル５２及び二次空気ノズル６２の形状、あるいは数を適宜に変更すること。例えば、二次燃料ノズル５２及び二次空気ノズル６２の数を少なくしてする。このように構成すれば、二次空気ノズル６２と二次燃料ノズル５２との間の空間が広くなり、再循環流２０３が円滑に流れる。 Change the shape or number of the throat 33, the secondary fuel nozzle 52 and the secondary air nozzle 62 as appropriate. For example, the number of secondary fuel nozzles 52 and secondary air nozzles 62 may be reduced. According to this structure, the space between the secondary air nozzle 62 and the secondary fuel nozzle 52 is enlarged, and the recirculation flow 203 flows smoothly.
・二次燃料ノズル５２及び二次空気ノズル６２の数を同数ではなく、それらの数を異ならせること。
・二次空気ノズル６２の先端開口６２１を内向きに形成すること。
The number of secondary fuel nozzles 52 and secondary air nozzles 62 is not the same number, but different in number.
Forming the tip opening 621 of the secondary air nozzle 62 inward.
・一次、二次燃料をガス燃料ではなく、噴霧状の液体燃料とすること。
・二次燃料ノズル５２を二次空気ノズル６２より燃焼室２３側に突出させること。
・前記二次燃料ノズル５２のノズル孔３８を前記軸線１００を中心とした半径線に沿って延びるスリット状の単孔にすること。このように、ノズル孔３８をスリット状の単孔とすることで、二次燃料ノズル５２と二次空気ノズル６２との間の間隔を広げることができる。従って、燃焼ガスの再循環が良好に行われながら緩慢燃焼するため、より低ＮＯｘ化が可能となる。
-Make the primary and secondary fuels not liquid gas but spray liquid fuel.
The secondary fuel nozzle 52 is protruded from the secondary air nozzle 62 to the combustion chamber 23 side.
The nozzle hole 38 of the secondary fuel nozzle 52 may be a slit-like single hole extending along a radial line centered on the axis 100. Thus, the gap between the secondary fuel nozzle 52 and the secondary air nozzle 62 can be increased by forming the nozzle hole 38 as a slit-like single hole. Therefore, since combustion is slowly performed while the combustion gas is well recirculated, it is possible to further reduce NOx.
（他の技術的思想）
前記実施形態から把握される技術的思想は以下の通りである。
（Ａ）水缶内に、炉筒と、その炉筒の端部に接続された煙管とを設け、前記炉筒の前記煙管とは反対側の端部に燃焼装置を設けた炉筒煙管ボイラにおいて、
前記燃焼装置は、
燃焼用空気供給スロートの軸線上に配設された一次燃料供給手段と、
前記燃焼用空気供給スロートの内周側であって前記一次燃料供給手段の周囲に配設された保炎器と、
前記燃焼用空気供給スロートの外周側であって前記軸線を中心とした環状領域上に周方向に相互間隔をあけて配設され、前記保炎器の下流部に形成される一次火炎の先端部付近に対して二次燃料を供給する複数の二次燃料供給手段とを備えたことを特徴とする炉筒煙管ボイラ。
(Other technical ideas)
The technical idea grasped from the above-mentioned embodiment is as follows.
(A) A furnace tube and a smoke pipe connected to an end of the furnace cylinder in a water can, and a furnace smoke pipe boiler provided with a combustion device at the end opposite to the smoke pipe of the furnace cylinder In
The combustion device is
Primary fuel supply means disposed on the axis of the combustion air supply throat;
A flame holder disposed on the inner peripheral side of the combustion air supply throat and around the primary fuel supply means;
A tip end portion of a primary flame, which is disposed on an outer circumferential side of the combustion air supply throat on an annular region centered on the axis, spaced apart in the circumferential direction, and formed at a downstream portion of the flame holder And a plurality of secondary fuel supply means for supplying a secondary fuel to the vicinity thereof.
このように構成すれば、前記第１実施形態と同様な効果を得ることができる。
（Ｂ）前記燃焼室の反対側の端部に狭窄部と、この狭窄部を介して前記炉筒内と連通する副燃焼室とを設けるとともに、この副燃焼室に前記煙管を接続した前記請求項１〜３，技術的思想（Ａ）項のうちのいずれか一項に記載の炉筒煙管ボイラ。
According to this structure, the same effect as that of the first embodiment can be obtained.
(B) A constricted portion at the opposite end of the combustion chamber and a sub combustion chamber communicating with the inside of the furnace cylinder through the constricted portion, and the smoke pipe is connected to the sub combustion chamber The furnace cylinder smoke pipe boiler as described in any one of the items 1 to 3 and the technical idea (A).
このように構成すれば、狭窄部及び副燃焼室の存在により、火炎がさらに長く形成されて、振動燃焼をさらに有効に抑制できる。
（Ｃ）前記炉筒は、燃焼装置側の基端部に戻り口を設け、炉筒の中心部に向かって流れる燃焼ガスが炉筒の前端部で反転し、炉筒の内面の外周部を通って前記戻り口から煙管側に排出される請求項１〜３のいずれか一項に記載の燃焼装置。
According to this structure, the flame is formed longer by the presence of the narrowed portion and the auxiliary combustion chamber, and the oscillating combustion can be further effectively suppressed.
(C) The furnace cylinder has a return port at the proximal end on the combustion apparatus side, and the combustion gas flowing toward the center of the furnace cylinder is reversed at the front end of the furnace cylinder, and the outer peripheral portion of the inner surface of the furnace cylinder is The combustion apparatus according to any one of claims 1 to 3, which is discharged through the return port to the smoke pipe side.
このように構成すれば、燃焼ガスが燃焼室の基端側に全量戻ってくるため、自己排ガス循環をさらに活発化させることが可能である。
（Ｄ）前記燃焼用空気供給スロート、前記二次燃料ノズル及び前記二次空気ノズルが、前記流入口よりも、軸方向下流向きに突出して配設された前記請求項１〜３，前記技術的思想（Ａ）〜（Ｃ）項のうちのいずれか一項に記載の燃焼装置。
According to this structure, the entire amount of the combustion gas returns to the proximal end side of the combustion chamber, so that it is possible to further activate the self-exhaust gas circulation.
(D) The combustion air supply throat, the secondary fuel nozzle, and the secondary air nozzle are disposed so as to protrude in the axial direction downstream from the inflow port, the above-mentioned technically The combustion device according to any one of items (A) to (C).
このように構成すれば、再循環流が二次空気ノズルの後方から流れてきて、その流れの下流側に二次空気が巻き込まれて混合していくので、再循環流に対する二次空気の混合が遅れる。このため、より緩慢な燃焼が可能となる。 According to this structure, the recirculation flow flows from the rear of the secondary air nozzle, and the secondary air is entrained and mixed downstream of the flow, so that the mixing of the secondary air with the recirculation flow is performed. Is delayed. For this reason, slower combustion is possible.
２１…炉筒煙管ボイラ、２３…燃焼室、２４…狭窄部、２５…副燃焼室、２６…煙管、３１…燃焼装置、３３…スロート、３７…一次燃料ノズル、４１…保炎器、５２…二次燃料ノズル、６２…二次空気ノズル、１００…軸線。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 21 ... furnace tube smoke pipe boiler, 23 ... combustion chamber, 24 ... constriction part, 25 ... sub combustion chamber, 26 ... smoke pipe, 31 ... combustion device, 33 ... throat, 37 ... primary fuel nozzle, 41 ... flame holder, 52 ... Secondary fuel nozzle, 62 ... secondary air nozzle, 100 ... axis.
Claims (3)
前記燃焼装置は、
燃焼用空気供給スロートの軸線上に配設された一次燃料供給手段と、
前記燃焼用空気供給スロートの内周側であって前記一次燃料供給手段の周囲に配設された保炎器と、
前記燃焼用空気供給スロートの外周側であって前記軸線を中心とした環状領域上に周方向に相互間隔をあけて配設され、前記保炎器の下流部に形成される一次火炎の先端部付近に対して二次燃料を供給する複数の二次燃料供給手段と、
前記環状領域上に前記二次燃料供給手段と相互間隔をあけて燃焼室の再循環流が通過可能に配設された複数本の二次空気ノズルとを備えたことを特徴とする炉筒煙管ボイラ。 In a furnace tube smoke pipe boiler provided with a furnace case, a smoke pipe connected to one end or the other end of the furnace case, and a combustion device located at one end of the furnace case in a water can,
The combustion device is
Primary fuel supply means disposed on the axis of the combustion air supply throat;
A flame holder disposed on the inner peripheral side of the combustion air supply throat and around the primary fuel supply means;
A tip end portion of a primary flame, which is disposed on an outer circumferential side of the combustion air supply throat on an annular region centered on the axis, spaced apart in the circumferential direction, and formed at a downstream portion of the flame holder A plurality of secondary fuel supply means for supplying secondary fuel to the vicinity ;
And a plurality of secondary air nozzles disposed on the annular region at a distance from the secondary fuel supply means so as to allow the recirculation flow of the combustion chamber to pass therethrough. boiler.
The furnace tube smoke pipe boiler according to claim 1, wherein the smoke pipe is connected to the same end as the combustion device connected to the one end of the furnace cylinder via a return port.
Applications Claiming Priority (2)
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| JP2015041823 | 2015-03-03 |
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Family Cites Families (2)
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-
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