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公開番号2024179463
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-12-26
出願番号2023098332
出願日2023-06-15
発明の名称燃焼装置
出願人中部電力株式会社
代理人個人,個人
主分類F23D 14/02 20060101AFI20241219BHJP(燃焼装置;燃焼方法)
要約【課題】NOxの発生を適切に抑制することができる。
【解決手段】燃焼装置は、一段目燃焼器20と二段目燃焼器とを備える。一段目燃焼器20は、中心孔及び複数の一段目空気孔23を有し、一段目空気孔23の各々を通じて一段目空気を供給する一段目空気供給部材21と、一段目空気孔23の各々の内部において一段目燃料を噴射する一段目噴射孔33を有する一段目燃料供給部30とを備える。一段目空気孔23内を流れる一段目空気の流れ方向の上流側及び下流側をそれぞれ単に上流側及び下流側とするとき、一段目空気孔23の各々は、中心孔を中心とする周方向において互いに間隔をあけて設けられるとともに、下流側ほど周方向の一側に位置するように傾斜して延在している。
【選択図】図9
特許請求の範囲【請求項１】
一段目燃料を燃焼させる一段目燃焼器と、二段目燃料を燃焼させる二段目燃焼器と、を備える燃焼装置であって、
前記一段目燃焼器は、
中心孔及び複数の空気孔を有し、前記空気孔の各々を通じて一段目空気を供給する一段目空気供給部材と、
前記空気孔の各々の内部において前記一段目燃料を噴射する一段目噴射孔を有する一段目燃料供給部と、を備え、
前記二段目燃焼器は、
前記一段目空気供給部材の外周側に位置し、前記中心孔を中心とする内筒部と、前記内筒部の外周面を覆う外筒部と、を有し、前記内筒部と前記外筒部との間に形成される二段目空気通路を通じて二段目空気を供給する二段目空気供給部と、
前記中心孔を貫通して延在するとともに前記二段目燃料を噴射する二段目噴射孔を有する二段目燃料供給部と、を備え、
前記空気孔内を流れる前記一段目空気の流れ方向の上流側及び下流側をそれぞれ単に上流側及び下流側とするとき、
前記空気孔の各々は、前記中心孔を中心とする周方向において互いに間隔をあけて設けられるとともに、下流側ほど前記周方向の一側に位置するように傾斜して延在している、
燃焼装置。
続きを表示（約 1,600 文字）【請求項２】
前記空気孔の各々は、断面円形状であり、且つ前記空気孔の内周面に開口する開口部を有しており、
前記一段目噴射孔は、前記開口部を通じて、前記内周面の接線方向に沿って前記一段目燃料を噴射する、
請求項１に記載の燃焼装置。
【請求項３】
前記空気孔は、前記一段目空気供給部材の上流側の端面に開口する上流部と、前記上流部よりも大きい内径を有するとともに前記一段目空気供給部材の下流側の端面に開口する下流部と、を有し、
前記開口部は、前記下流部に設けられている、
請求項２に記載の燃焼装置。
【請求項４】
前記一段目燃焼器は、前記一段目噴射孔の各々を有し、前記一段目空気供給部材に組み付けられる筒状の一段目燃料供給部材を備える、
請求項１に記載の燃焼装置。
【請求項５】
前記二段目燃料供給部には、複数の前記二段目噴射孔が前記周方向において間隔をあけて設けられており、
複数の前記二段目噴射孔は、前記二段目燃料供給部の延在方向の先端側ほど前記二段目燃料供給部の外周側に位置するように傾斜して延在している、
請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の燃焼装置。
【請求項６】
前記二段目空気供給部の先端部は、前記二段目燃料供給部の前記二段目噴射孔よりも前記二段目燃料供給部の延在方向において先端側に位置している、
請求項５に記載の燃焼装置。
【請求項７】
前記空気孔を一段目空気孔とするとき、
前記二段目空気供給部は、前記内筒部と前記外筒部との間に形成される前記二段目空気通路の下流端を覆う環状部を備え、
前記環状部には、前記二段目空気を噴射する複数の二段目空気孔が前記周方向において互いに間隔をあけて設けられている、
請求項５に記載の燃焼装置。
【請求項８】
一段目燃料を燃焼させる一段目燃焼器と、二段目燃料を燃焼させる二段目燃焼器と、を備える燃焼装置であって、
前記一段目燃焼器は、
中心孔及び複数の空気孔を有し、前記空気孔の各々を通じて一段目空気を供給する一段目空気供給部材と、
前記空気孔の各々の内部において前記一段目燃料を噴射する一段目燃料供給部と、を備え、
前記二段目燃焼器は、
前記一段目空気供給部材の外周側に位置し、前記中心孔を中心とする内筒部と、前記内筒部の外周面を覆う外筒部と、を有し、前記内筒部と前記外筒部との間に形成される二段目空気通路を通じて二段目空気を供給する二段目空気供給部と、
前記中心孔を貫通して延在するとともに前記二段目燃料を噴射する二段目噴射孔を有する二段目燃料供給部と、を備え、
前記二段目燃料供給部には、複数の前記二段目噴射孔が前記中心孔を中心とする周方向において間隔をあけて設けられており、
複数の前記二段目噴射孔は、前記二段目燃料供給部の先端側ほど前記二段目燃料供給部の外周側に位置するように傾斜して延在している、
燃焼装置。
【請求項９】
前記二段目空気供給部の先端部は、前記二段目燃料供給部の複数の前記二段目噴射孔よりも前記二段目燃料供給部の延在方向において先端側に位置している、
請求項８に記載の燃焼装置。
【請求項１０】
前記空気孔を一段目空気孔とするとき、
前記二段目空気供給部は、前記内筒部と前記外筒部との間に形成される前記二段目空気通路の下流端を覆う環状部を備え、
前記環状部には、前記二段目空気を噴射する複数の二段目空気孔が前記周方向において互いに間隔をあけて設けられている、
請求項８または請求項９に記載の燃焼装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃焼装置に関する。
続きを表示（約 1,800 文字）【背景技術】
【０００２】
産業用ガスバーナなどの燃焼装置においては、燃焼停止後において火炎が燃料ノズルの上流側に逆流する、所謂逆火の発生を抑制したり、吹き消えのような異常燃焼を抑制したりするために、燃料と空気とを別々に供給する拡散燃焼方式が採用されることが多い。しかしながら、拡散燃焼方式の燃焼装置においては、燃料と空気との両方が拡散によって供給される、極めて狭い領域で急速に燃焼反応が生じるため、火炎のピーク温度が高くなりやすい。その結果、特に燃焼速度が速く、火炎温度の高い水素燃料を用いた燃焼装置においては、窒素酸化物（以下、ＮＯｘ）が著しく増大するという背反がある。
【０００３】
一方、ＮＯｘの発生を抑制する上では、燃料と空気とを配管内で予め混合した状態で燃焼室に供給する予混合燃焼方式が有効である。また、上記空気の量を完全燃焼に必要な量よりも多くする希薄予混合燃焼方式が更に有効である。しかしながら、予混合燃焼方式の燃焼装置においては、上述した逆火や異常燃焼が生じやすいという背反がある。
【０００４】
そこで、逆火や異常燃焼を抑制しつつ、ＮＯｘの発生を抑制することのできる燃焼装置が求められている。
特許文献１には、複数の空気孔を有する空気プレートと、空気プレートの空気の入口側に設けられ、対応する空気孔とそれぞれ同軸に配置された複数の水素含有燃料ノズルとを備えるバーナが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
特開２０１４－１２２７２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に開示のバーナにおいては、各燃料ノズルから噴射された燃料が、対応する空気孔内の上流側において空気と混合されて燃焼する。このため、各空気孔内の上流側において燃焼が急激に進行するので、ＮＯｘの発生の抑制の点において改善の余地がある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するための燃焼装置の各態様を記載する。
［態様１］
一段目燃料を燃焼させる一段目燃焼器と、二段目燃料を燃焼させる二段目燃焼器と、を備える燃焼装置であって、前記一段目燃焼器は、中心孔及び複数の空気孔を有し、前記空気孔の各々を通じて一段目空気を供給する一段目空気供給部材と、前記空気孔の各々の内部において前記一段目燃料を噴射する一段目噴射孔を有する一段目燃料供給部と、を備え、前記二段目燃焼器は、前記一段目空気供給部材の外周側に位置し、前記中心孔を中心とする内筒部と、前記内筒部の外周面を覆う外筒部と、を有し、前記内筒部と前記外筒部との間に形成される二段目空気通路を通じて二段目空気を供給する二段目空気供給部と、前記中心孔を貫通して延在するとともに前記二段目燃料を噴射する二段目噴射孔を有する二段目燃料供給部と、を備え、前記空気孔内を流れる前記一段目空気の流れ方向の上流側及び下流側をそれぞれ単に上流側及び下流側とするとき、前記空気孔の各々は、前記中心孔を中心とする周方向において互いに間隔をあけて設けられるとともに、下流側ほど前記周方向の一側に位置するように傾斜して延在している、燃焼装置。
【０００８】
同構成によれば、一段目燃焼器において、一段目空気供給部材を貫通する各空気孔を通じて一段目空気が供給される。また、各空気孔の内部において一段目噴射孔から一段目燃料が噴射される。このため、空気孔内において一段目燃料が一段目空気と混合されて燃焼するため、火炎が保たれ易くなる。
【０００９】
各空気孔は、下流側ほど周方向の一側に位置するように傾斜して延在している。このため、各空気孔において一段目燃料の燃焼に伴い生じる火炎及び燃焼によって生じる既燃焼ガスが、全体として中心孔の軸線方向を中心とする旋回流を形成する。
【００１０】
また、燃料の噴射量が少なくされる低燃焼時においては一般にＮＯｘが増加しやすい。この点、上記構成によれば、一段目燃料の燃焼によって生じる既燃焼ガスによって二段目燃料を希釈化できるので二段目燃料の燃焼を緩慢化できる。これにより、二段目燃料の燃焼に伴うＮＯｘの発生を抑制できる。
（【００１１】以降は省略されています）

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