JP6258160B2

JP6258160B2 - Combustion burner and boiler

Info

Publication number: JP6258160B2
Application number: JP2014176067A
Authority: JP
Inventors: 章泰岡元; 和明橋口; 大浦　康二; 康二大浦; 史裕中島; 宏藤井
Original assignee: Mitsubishi Hitachi Power Systems Ltd
Current assignee: Mitsubishi Power Ltd
Priority date: 2014-08-29
Filing date: 2014-08-29
Publication date: 2018-01-10
Anticipated expiration: 2034-08-29
Also published as: WO2016031540A1; JP2016050711A

Description

本発明は、流体燃料と空気とを混合して噴出することにより火炎を形成する燃焼バーナ、この燃焼バーナを使用するボイラに関するものである。 The present invention relates to a combustion burner that forms a flame by mixing and ejecting fluid fuel and air, and a boiler that uses this combustion burner.

一般的なボイラは、中空形状をなして鉛直方向に設置される火炉を有し、この火炉壁に複数の燃焼バーナが周方向に沿って配設されると共に、上下方向に複数段にわたって配置されている。この燃焼バーナは、ガス燃料や油燃料と空気を火炉内に吹き込むことで火炎を形成し、この火炉内で燃焼可能となっている。そして、この火炉は、上部に煙道が連結され、この煙道に排ガスの熱を回収するための過熱器、再熱器、節炭器などが設けられており、火炉での燃焼により発生した排ガスと水との間で熱交換が行われ、蒸気を生成することができる。 A general boiler has a furnace that is hollow and installed in a vertical direction, and a plurality of combustion burners are arranged along the circumferential direction on the furnace wall and arranged in multiple stages in the vertical direction. ing. This combustion burner forms a flame by blowing gas fuel or oil fuel and air into the furnace, and can burn in the furnace. This furnace has a flue connected to the top, and this flue is provided with a superheater, reheater, economizer, etc. for recovering the heat of exhaust gas, and it was generated by combustion in the furnace. Heat exchange is performed between the exhaust gas and water, and steam can be generated.

このボイラで使用される燃焼バーナとして、ＴＭバーナと呼ばれるものがある。このＴＭバーナは、予混合燃焼と拡散燃焼とを組み合わせたものである。そして、燃料が燃焼したときに発生するＮＯｘの濃度は、空気と燃料との比（空気比）により変化する。この場合、予混合燃焼と拡散燃焼とでは、空気比（空気／燃料）に応じて発生するＮＯｘの濃度が変化する。そのため、ＴＭバーナは、予混合燃焼と拡散燃焼とを組み合わせることで、ＮＯｘの発生量を低減させることができる。 There is a so-called TM burner as a combustion burner used in this boiler. This TM burner is a combination of premixed combustion and diffusion combustion. The concentration of NOx generated when the fuel burns changes depending on the ratio of air to fuel (air ratio). In this case, the concentration of NOx generated according to the air ratio (air / fuel) changes between premixed combustion and diffusion combustion. Therefore, the TM burner can reduce the amount of NOx generated by combining premixed combustion and diffusion combustion.

このような燃焼バーナとしては、例えば、下記特許文献１、２に記載されたものがある。 Examples of such combustion burners include those described in Patent Documents 1 and 2 below.

特開昭５０−１１９３３２号公報JP 50-119332 A 特開平０７−１５８８１８号公報Japanese Patent Laid-Open No. 07-158818

ところで、従来の燃焼バーナは、中央部に空気と燃料を噴射して着火することで拡散火炎を形成し、その外側に１次空気を噴射すると共に燃料と２次空気を噴射して着火することで予混合火炎をする。予混合燃焼は、燃料と２次空気とを混合した混合気を噴射して着火することで予混合火炎を形成するものである。そのため、燃料供給量や空気供給量のばらつきにより、燃料の割合が多くなって空気比が１．０側に移動したとき、ノズル先端部から所定距離だけ前方で着火していた予混合火炎がノズル先端部に近づき、このノズル先端部が熱損傷してしまうおそれがある。 By the way, the conventional combustion burner forms a diffusion flame by injecting air and fuel into the central portion to ignite, and injects primary air to the outside and injects fuel and secondary air to ignite. Use a premixed flame. In the premixed combustion, a premixed flame is formed by injecting and igniting an air-fuel mixture obtained by mixing fuel and secondary air. Therefore, when the fuel ratio increases and the air ratio moves to the 1.0 side due to variations in the fuel supply amount and air supply amount, the premixed flame that has ignited a predetermined distance forward from the nozzle tip is There is a risk that the nozzle tip approaches the tip and is thermally damaged.

本発明は、上述した課題を解決するものであり、流体燃料と空気の混合比を適正比にすることでＮＯｘ発生量を低減すると共にノズル先端部の熱損傷を防止する燃焼バーナ及びボイラを提供することを目的とする。 The present invention solves the above-described problems, and provides a combustion burner and a boiler that reduce the amount of NOx generated by setting the mixing ratio of fluid fuel and air to an appropriate ratio and prevent thermal damage to the nozzle tip. The purpose is to do.

上記の目的を達成するための本発明の燃焼バーナは、空気を噴射する空気ノズルと、前記空気ノズルの外側で流体燃料を噴射する第１燃料ノズルと、前記第１燃料ノズルの外側で１次空気を噴射する１次空気ノズルと、前記１次空気ノズルの外側で２次空気を噴射する２次空気ノズルと、前記２次空気ノズルの外側で再循環排ガスを噴出する再循環排ガスノズルと、前記再循環排ガスノズルの通路に流体燃料を噴射する第２燃料ノズルと、を有することを特徴とするものである。 In order to achieve the above object, a combustion burner according to the present invention includes an air nozzle that injects air, a first fuel nozzle that injects fluid fuel outside the air nozzle, and a primary outside the first fuel nozzle. A primary air nozzle that injects air; a secondary air nozzle that injects secondary air outside the primary air nozzle; and a recirculated exhaust gas nozzle that injects recirculated exhaust gas outside the secondary air nozzle; And a second fuel nozzle for injecting fluid fuel into the passage of the recirculation exhaust gas nozzle.

従って、第１燃料ノズルから噴射された流体燃料は、空気ノズルから噴射された空気と混合すると共に１次空気ノズルから噴射された１次空気と混合し、着火することで拡散火炎を形成する。また、第２燃料ノズルから噴射された流体燃料は、再循環排ガスノズル内の再循環排ガスと混合した後に噴射され、２次空気ノズルから噴射された２次空気と混合し、着火することで予混合火炎を形成する。そのため、流体燃料と空気との混合比を適正比にすることでＮＯｘ発生量を低減することができる。また、このとき、第２燃料ノズルから噴射された流体燃料は、再循環排ガスと混合した後に２次空気と混合して着火することで、予混合火炎がノズル先端部から離間した領域で緩慢燃焼することとなり、ノズル先端部の熱損傷を防止することができる。 Therefore, the fluid fuel injected from the first fuel nozzle mixes with the air injected from the air nozzle and also mixes with the primary air injected from the primary air nozzle and ignites to form a diffusion flame. In addition, the fluid fuel injected from the second fuel nozzle is injected after being mixed with the recirculated exhaust gas in the recirculated exhaust nozzle, mixed with the secondary air injected from the secondary air nozzle, and preliminarily ignited. Form a mixed flame. Therefore, the NOx generation amount can be reduced by setting the mixing ratio of fluid fuel and air to an appropriate ratio. At this time, the fluid fuel injected from the second fuel nozzle is mixed with the recirculated exhaust gas and then mixed with the secondary air and ignited, so that the premixed flame is slowly burned in a region away from the nozzle tip. As a result, thermal damage to the nozzle tip can be prevented.

本発明の燃焼バーナでは、前記第２燃料ノズルは、前記再循環排ガスノズルの通路と前記２次空気ノズルの通路に流体燃料を噴射することを特徴としている。 In the combustion burner of the present invention, the second fuel nozzle injects fluid fuel into the passage of the recirculation exhaust gas nozzle and the passage of the secondary air nozzle.

従って、流体燃料を再循環排ガスノズルの通路と２次空気ノズルの通路に噴射することで、一部の流体燃料が再循環排ガスと混合し、残りの流体燃料が２次空気と混合した後、ノズル先端部から噴射されて着火することとなり、十分な着火性を確保しながら、ノズル先端部から火炎を遠ざけることで、ノズル先端部の熱損傷を適正に防止することができる。 Therefore, after injecting fluid fuel into the recirculation exhaust gas nozzle passage and the secondary air nozzle passage, some fluid fuel is mixed with recirculation exhaust gas, and the remaining fluid fuel is mixed with secondary air, It is injected from the nozzle tip and ignites, and heat damage of the nozzle tip can be prevented appropriately by keeping the flame away from the nozzle tip while ensuring sufficient ignitability.

本発明の燃焼バーナでは、前記第２燃料ノズルは、前記再循環排ガスノズルの通路に予め設定された燃料量の３０％〜４０％の流体燃料を噴射することを特徴としている。 In the combustion burner of the present invention, the second fuel nozzle injects 30% to 40% of a fluid fuel set in advance in the passage of the recirculation exhaust gas nozzle.

従って、再循環排ガスノズルの通路に噴射する流体燃料と２次空気ノズルの通路に噴射する流体燃料の割合を適正値とすることで、十分な着火性とノズル先端部の熱損傷の防止の両立化を図ることができる。 Therefore, by setting the ratio of the fluid fuel injected into the passage of the recirculated exhaust gas nozzle and the fluid fuel injected into the passage of the secondary air nozzle to an appropriate value, both sufficient ignitability and prevention of thermal damage at the nozzle tip are achieved. Can be achieved.

本発明の燃焼バーナでは、前記第２燃料ノズルは、前記再循環排ガスノズルの通路に流体燃料を全量噴射することを特徴としている。 In the combustion burner according to the present invention, the second fuel nozzle injects the entire amount of fluid fuel into the passage of the recirculation exhaust gas nozzle.

従って、流体燃料の全てを再循環排ガスノズルの通路に噴射することで、ノズル先端部から火炎を遠ざけることで、ノズル先端部の熱損傷を適正に防止することができる。 Therefore, by injecting all of the fluid fuel into the passage of the recirculation exhaust gas nozzle, it is possible to appropriately prevent thermal damage to the nozzle tip by moving the flame away from the nozzle tip.

また、本発明の燃焼バーナは、空気を噴射する空気ノズルと、前記空気ノズルの外側で流体燃料を噴射する第１燃料ノズルと、前記第１燃料ノズルの外側で１次空気を噴射する１次空気ノズルと、前記１次空気ノズルの外側で２次空気を噴射する２次空気ノズルと、前記２次空気ノズルの通路に流体燃料を噴射する第２燃料ノズルと、前記２次空気ノズルの通路に再循環排ガスを噴出する再循環排ガスノズルと、を有することを特徴とするものである。 The combustion burner according to the present invention includes an air nozzle that injects air, a first fuel nozzle that injects fluid fuel outside the air nozzle, and a primary air that injects primary air outside the first fuel nozzle. An air nozzle; a secondary air nozzle that injects secondary air outside the primary air nozzle; a second fuel nozzle that injects fluid fuel into the passage of the secondary air nozzle; and a passage of the secondary air nozzle And a recirculation exhaust gas nozzle for ejecting the recirculation exhaust gas.

従って、第１燃料ノズルから噴射された流体燃料は、空気ノズルから噴射された空気と混合すると共に１次空気ノズルから噴射された１次空気と混合し、着火することで拡散火炎を形成する。また、第２燃料ノズルから噴射された流体燃料は、２次空気ノズルの通路で２次空気及び再循環排ガスと混合した後に噴射され、着火することで予混合火炎を形成する。そのため、流体燃料と空気の混合比を適正比にすることでＮＯｘ発生量を低減することができる。また、このとき、第２燃料ノズルから噴射された燃料は、２次空気及び再循環排ガスと混合した後に着火することで、予混合火炎がノズル先端部から離間した領域で緩慢燃焼することとなり、ノズル先端部の熱損傷を防止することができる。 Therefore, the fluid fuel injected from the first fuel nozzle mixes with the air injected from the air nozzle and also mixes with the primary air injected from the primary air nozzle and ignites to form a diffusion flame. The fluid fuel injected from the second fuel nozzle is injected after being mixed with the secondary air and the recirculated exhaust gas in the passage of the secondary air nozzle, and forms a premixed flame by igniting. Therefore, the NOx generation amount can be reduced by setting the mixing ratio of fluid fuel and air to an appropriate ratio. At this time, the fuel injected from the second fuel nozzle is ignited after being mixed with the secondary air and the recirculated exhaust gas, so that the premixed flame slowly burns in a region away from the nozzle tip, Thermal damage to the nozzle tip can be prevented.

本発明の燃焼バーナでは、前記再循環排ガスノズルは、前記２次空気ノズルの外側に配置され、２次空気の外側に再循環排ガスを噴出すると共に、前記２次空気ノズルの通路に再循環排ガスを噴出することを特徴としている。 In the combustion burner of the present invention, the recirculation exhaust gas nozzle is disposed outside the secondary air nozzle, and ejects the recirculation exhaust gas to the outside of the secondary air, and recirculation exhaust gas in the passage of the secondary air nozzle. It is characterized by spouting.

従って、第２燃料ノズルから噴射された流体燃料は、２次空気ノズルの通路で２次空気及び一部の再循環排ガスと混合した後に噴射されることで、一部の再循環排ガスが流体燃料と混合した後、ノズル先端部から噴射されて着火することとなり、十分な着火性を確保しながら、ノズル先端部から火炎を遠ざけることで、ノズル先端部の熱損傷を適正に防止することができる。 Accordingly, the fluid fuel injected from the second fuel nozzle is injected after being mixed with the secondary air and part of the recirculated exhaust gas in the passage of the secondary air nozzle, so that part of the recirculated exhaust gas is fluid fuel. After mixing with the nozzle tip, it will be sprayed from the nozzle tip and ignited. By ensuring the sufficient ignitability, the flame can be kept away from the nozzle tip to properly prevent thermal damage to the nozzle tip. .

また、本発明のボイラは、中空形状をなす火炉内で流体燃料と空気を燃焼させると共に、前記火炉内で熱交換を行って熱を回収するボイラにおいて、火炉壁に前記燃焼バーナが配置されることを特徴とするものである。 The boiler of the present invention is a boiler that burns fluid fuel and air in a hollow furnace and collects heat by exchanging heat in the furnace, and the combustion burner is disposed on the furnace wall. It is characterized by this.

従って、流体燃料と空気の混合比を適正比にすることでＮＯｘ発生量を低減することができると共に、ノズル先端部の熱損傷を防止することができ、その結果、ボイラ効率を向上することができると共に、ボイラの寿命を延長することができる。 Therefore, by adjusting the mixing ratio of fluid fuel and air to an appropriate ratio, the amount of NOx generated can be reduced, and thermal damage to the nozzle tip can be prevented. As a result, boiler efficiency can be improved. As well as being able to extend the life of the boiler.

本発明の燃焼バーナ及びボイラによれば、第２燃料ノズルから噴射された燃料を事前に再循環排ガスと混合してから噴射するので、流体燃料と空気の混合比を適正比にすることでＮＯｘ発生量を低減することができると共に、ノズル先端部の熱損傷を防止することができる。 According to the combustion burner and boiler of the present invention, since the fuel injected from the second fuel nozzle is injected after being mixed with the recirculated exhaust gas in advance, NOx can be obtained by setting the mixing ratio of fluid fuel and air to an appropriate ratio. The generation amount can be reduced and thermal damage to the nozzle tip can be prevented.

図１は、第１実施形態の燃焼バーナを表す断面図である。FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating a combustion burner according to the first embodiment. 図２は、燃焼バーナの正面図である。FIG. 2 is a front view of the combustion burner. 図３は、第１実施形態のボイラを表す概略構成図である。FIG. 3 is a schematic configuration diagram illustrating the boiler according to the first embodiment. 図４は、拡散燃焼と予混合燃焼を組み合わせた燃焼バーナの空気比とＮＯｘ発生量との関係を表すグラフである。FIG. 4 is a graph showing the relationship between the air ratio of the combustion burner that combines diffusion combustion and premixed combustion and the amount of NOx generated. 図５は、第２実施形態の燃焼バーナを表す断面図である。FIG. 5 is a cross-sectional view illustrating a combustion burner according to the second embodiment. 図６は、第３実施形態の燃焼バーナを表す断面図である。FIG. 6 is a cross-sectional view illustrating a combustion burner according to a third embodiment.

以下に添付図面を参照して、本発明の燃焼バーナ及びボイラの好適な実施形態を詳細に説明する。なお、この実施形態により本発明が限定されるものではなく、また、実施形態が複数ある場合には、各実施形態を組み合わせて構成するものも含むものである。 Exemplary embodiments of a combustion burner and a boiler according to the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings. In addition, this invention is not limited by this embodiment, and when there are two or more embodiments, what comprises combining each embodiment is also included.

［第１実施形態］
図３は、第１実施形態のボイラを表す概略構成図である。 [First Embodiment]
FIG. 3 is a schematic configuration diagram illustrating the boiler according to the first embodiment.

第１実施形態のボイラは、流体燃料としてガス燃料（天然ガス）用い、このガス燃料と空気を燃焼バーナにより噴射して火炉内で燃焼させ、この燃焼により発生した熱を回収することが可能なボイラである。また、第１実施形態のボイラは、流体燃料だけでなく、重油（または、軽油、石炭のスラリーなど）を燃料として用い、この重油を燃焼バーナにより噴射して火炉内で燃焼させることもできる。 The boiler according to the first embodiment can use gas fuel (natural gas) as fluid fuel, inject the gas fuel and air with a combustion burner, burn it in a furnace, and recover the heat generated by the combustion. It is a boiler. Moreover, the boiler of 1st Embodiment can also burn not only fluid fuel but fuel oil (or light oil, coal slurry, etc.) as a fuel, this heavy oil is injected with a combustion burner, and can be burned in a furnace.

第１実施形態において、図３に示すように、ボイラ１０は、コンベンショナルボイラであって、火炉１１と燃焼装置１２とを有している。火炉１１は、四角筒の中空形状をなして鉛直方向に沿って設置され、この火炉１１を構成する火炉壁の下部に燃焼装置１２が設けられている。 In the first embodiment, as shown in FIG. 3, the boiler 10 is a conventional boiler, and includes a furnace 11 and a combustion device 12. The furnace 11 has a rectangular hollow shape and is installed along the vertical direction. A combustion device 12 is provided at the lower part of the furnace wall constituting the furnace 11.

燃焼装置１２は、火炉壁に装着された複数の燃焼バーナ２１を有している。本実施形態にて、この燃焼バーナ２１は、周方向に沿って、例えば、４個均等間隔で配設されたものが１セットとして、鉛直方向に沿って、例えば、３セット、つまり、３段配置されている。なお、燃焼バーナ２１の配置場所や個数はこれに限定されるものではない。 The combustion device 12 has a plurality of combustion burners 21 mounted on the furnace wall. In this embodiment, the combustion burner 21 is arranged in the circumferential direction, for example, at four equal intervals as one set, and in the vertical direction, for example, three sets, that is, three stages. Has been placed. The location and number of the combustion burners 21 are not limited to this.

各燃焼バーナ２１は、燃料供給配管２２を介して燃料供給源２３に連結されており、燃料供給配管２２に燃料供給量を調整可能な流量調整弁２４が設けられている。また、火炉１１は、各燃焼バーナ２１の装着位置に風箱２５が設けられており、この風箱２５に空気ダクト２６の一端部が連結されており、この空気ダクト２６は、他端部に送風機２７が装着されている。 Each combustion burner 21 is connected to a fuel supply source 23 via a fuel supply pipe 22, and a flow rate adjusting valve 24 capable of adjusting the fuel supply amount is provided in the fuel supply pipe 22. Further, the furnace 11 is provided with a wind box 25 at a position where each combustion burner 21 is mounted. One end of an air duct 26 is connected to the wind box 25, and the air duct 26 is connected to the other end. A blower 27 is attached.

従って、各燃焼バーナ２１は、燃料供給源２３から燃料供給配管２２を通してガス燃料が供給される。また、各燃焼バーナ２１は、空気ダクト２６から排ガスと熱交換して加熱された燃焼用空気が風箱２５に供給される。そのため、燃焼バーナ２１は、ガス燃料を火炉１１内に噴射すると共に、燃焼用空気を火炉１１内に噴射して着火することで、火炉１１内で火炎を形成することができる。 Accordingly, each combustion burner 21 is supplied with gaseous fuel from the fuel supply source 23 through the fuel supply pipe 22. Each combustion burner 21 is supplied with combustion air heated by exchanging heat with exhaust gas from the air duct 26 to the wind box 25. Therefore, the combustion burner 21 can form a flame in the furnace 11 by injecting gaseous fuel into the furnace 11 and injecting combustion air into the furnace 11 to ignite.

火炉１１は、上部に煙道３１が連結されており、この煙道３１に、対流伝熱部（熱回収部）として排ガスの熱を回収するための過熱器（スーパーヒータ）３２，３３、再熱器（リヒータ）３４，３５、節炭器（エコノマイザ）３６，３７，３８が設けられており、火炉１１での燃焼で発生した排ガスと水との間で熱交換が行われる。 In the furnace 11, a flue 31 is connected to the upper part, and superheaters (super heaters) 32, 33 for recovering the heat of exhaust gas as a convection heat transfer part (heat recovery part) are connected to the flue 31. Heaters (reheaters) 34 and 35 and economizers 36, 37, and 38 are provided, and heat exchange is performed between exhaust gas generated by combustion in the furnace 11 and water.

煙道３１は、その下流側に熱交換を行った排ガスが排出される排ガス管３９が連結されている。この排ガス管３９は、図示しないが、脱硝装置、電気集塵機、誘引送風機、脱硫装置が設けられ、下流端部に煙突が設けられている。 The flue 31 is connected to an exhaust gas pipe 39 through which exhaust gas subjected to heat exchange is discharged downstream. Although not shown, the exhaust gas pipe 39 is provided with a denitration device, an electrostatic precipitator, an induction blower, and a desulfurization device, and has a chimney at the downstream end.

従って、燃焼装置１２の各燃焼バーナ２１が燃料と蒸気との混合流体を火炉１１内に噴射すると、火炉１１では、混合流体と空気とが燃焼して火炎が生じ、この火炉１１内の下部で火炎が生じると、燃焼ガス（排ガス）がこの火炉１１内を上昇し、煙道３１に排出される。 Therefore, when each combustion burner 21 of the combustion apparatus 12 injects a mixed fluid of fuel and steam into the furnace 11, the mixed fluid and air are burned in the furnace 11, and a flame is generated. When a flame is generated, combustion gas (exhaust gas) rises in the furnace 11 and is discharged to the flue 31.

このとき、図示しない給水ポンプから供給された水は、節炭器３６，３７，３８によって予熱された後、図示しない蒸気ドラムに供給され火炉壁の各水管（図示せず）に供給される間に加熱されて飽和蒸気となり、図示しない蒸気ドラムに送り込まれる。更に、図示しない蒸気ドラムの飽和蒸気は過熱器３２，３３に導入され、燃焼ガスによって過熱される。過熱器３２，３３で生成された過熱蒸気は、図示しない発電プラント（例えば、タービン等）に供給される。また、タービンでの膨張過程の途中で取り出した蒸気は、再熱器３４，３５に導入され、再度過熱されてタービンに戻される。なお、火炉１１をドラム型（蒸気ドラム）として説明したが、この構造に限定されるものではない。 At this time, while water supplied from a water supply pump (not shown) is preheated by the economizers 36, 37, and 38, it is supplied to a steam drum (not shown) and supplied to each water pipe (not shown) on the furnace wall. Is heated to become saturated steam and fed into a steam drum (not shown). Further, saturated steam of a steam drum (not shown) is introduced into the superheaters 32 and 33 and is heated by the combustion gas. The superheated steam generated by the superheaters 32 and 33 is supplied to a power plant (not shown) (for example, a turbine). Further, the steam taken out during the expansion process in the turbine is introduced into the reheaters 34 and 35, overheated again, and returned to the turbine. In addition, although the furnace 11 was demonstrated as a drum type | mold (steam drum), it is not limited to this structure.

その後、煙道３１の節炭器３６，３７，３８を通過した排ガスは、排ガス管３９にて、図示しない脱硝装置にて、触媒によりＮＯｘなどの有害物質が除去され、電気集塵機で粒子状物質が除去され、脱硫装置により硫黄分が除去された後、煙突から大気中に排出される。 Thereafter, the exhaust gas that has passed through the economizers 36, 37, and 38 of the flue 31 is removed with harmful substances such as NOx by a catalyst in a denitration device (not shown) in the exhaust gas pipe 39, and the particulate matter is collected by an electric dust collector Is removed, and after the sulfur content is removed by the desulfurizer, it is discharged from the chimney into the atmosphere.

ここで、燃焼バーナ２１について詳細に説明する。図１は、第１実施形態の燃焼バーナを表す断面図、図２は、燃焼バーナの正面図である。 Here, the combustion burner 21 will be described in detail. FIG. 1 is a sectional view showing a combustion burner according to the first embodiment, and FIG. 2 is a front view of the combustion burner.

図１及び図２に示すように、燃焼バーナ２１は、中心（軸心Ｏ）側から外側に向けて配置される空気ノズル４１と、第１燃料ノズル４２と、１次空気ノズル４３と、２次空気ノズル４４と、再循環排ガスノズル４５と、第２燃料ノズル４６とを有している。 As shown in FIGS. 1 and 2, the combustion burner 21 includes an air nozzle 41, a first fuel nozzle 42, a primary air nozzle 43, 2, which are arranged from the center (axis O) side toward the outside. A secondary air nozzle 44, a recirculation exhaust gas nozzle 45, and a second fuel nozzle 46 are provided.

中心軸５１は、円柱形状をなし、この中心軸５１の外周面から外側に所定距離離間して円筒管５２が設けられることで、中心軸５１と円筒管５２の間に空気ノズル４１を構成する通路４１ａが軸方向に沿って形成されている。中心軸５１は、先端部に着火部６１が設けられると共に、外周面にリング形状をなす保炎器６２が通路４１ａ側に突出するように設けられている。円筒管５２は、外周面から外側に所定距離離間して円筒管５３が設けられており、この各円筒管５２，５３の間に周方向に所定間隔で複数（本実施形態では、６個）の第１燃料ノズル４２が配置され、内部に通路４２ａが軸方向に沿って形成されている。 The central shaft 51 has a cylindrical shape, and a cylindrical tube 52 is provided at a predetermined distance outward from the outer peripheral surface of the central shaft 51, thereby forming the air nozzle 41 between the central shaft 51 and the cylindrical tube 52. A passage 41a is formed along the axial direction. The center shaft 51 is provided with an ignition portion 61 at the tip, and a flame holder 62 having a ring shape on the outer peripheral surface so as to protrude toward the passage 41a. The cylindrical tube 52 is provided with a cylindrical tube 53 spaced apart from the outer peripheral surface by a predetermined distance, and a plurality of cylindrical tubes 52 (six in this embodiment) are provided in the circumferential direction between the cylindrical tubes 52 and 53. The first fuel nozzle 42 is disposed, and a passage 42a is formed in the inside along the axial direction.

また、円筒管５３は、外周面から外側に所定距離離間して円筒管５４が設けられることで、各円筒管５３，５４の間に１次空気ノズル４３を構成する通路４３ａが軸方向に沿って形成されている。円筒管５４は、外周面から外側に所定距離離間して円筒管５５が設けられることで、各円筒管５４，５５の間に２次空気ノズル４４を構成する通路４４ａが軸方向に沿って形成されている。円筒管５５は、外周面から外側に所定距離離間して円筒管５６が設けられることで、各円筒管５５，５６の間に再循環排ガスノズル４５を構成する通路４５ａが軸方向に沿って形成されている。 Further, the cylindrical tube 53 is provided with a cylindrical tube 54 spaced apart from the outer peripheral surface by a predetermined distance, so that a passage 43a constituting the primary air nozzle 43 extends along the axial direction between the cylindrical tubes 53 and 54. Is formed. The cylindrical tube 54 is provided with a cylindrical tube 55 spaced apart from the outer peripheral surface by a predetermined distance, so that a passage 44a constituting the secondary air nozzle 44 is formed along the axial direction between the cylindrical tubes 54 and 55. Has been. The cylindrical pipe 55 is provided with a cylindrical pipe 56 spaced apart from the outer peripheral surface by a predetermined distance, so that a passage 45a constituting the recirculation exhaust gas nozzle 45 is formed along the axial direction between the cylindrical pipes 55 and 56. Has been.

第２燃料ノズル４６は、円筒管５５，５６の周方向に均等間隔で複数（本実施形態では、４個）設けられている。各第２燃料ノズル４６は、円筒管５６の外側から円筒管５５まで貫通し、通路４５ａに配置されている。 A plurality of (four in the present embodiment) second fuel nozzles 46 are provided at equal intervals in the circumferential direction of the cylindrical tubes 55 and 56. Each second fuel nozzle 46 penetrates from the outside of the cylindrical tube 56 to the cylindrical tube 55 and is disposed in the passage 45a.

空気ノズル４１は、通路４１ａに空気が供給され、前方に向けてこの空気を噴射することができる。第１燃料ノズル４２は、通路４２ａにガス燃料が供給され、空気ノズル４１の外側で前方に向けてこのガス燃料（ウィーク燃料）を噴射することができる。１次空気ノズル４３は、通路４３ａに１次空気が供給され、第１燃料ノズル４２の外側で前方に向けてこの１次空気を噴射することができる。２次空気ノズル４４は、通路４４ａに２次空気が供給され、１次空気ノズル４３の外側で前方に向けてこの２次空気を噴射することができる。再循環排ガスノズル４５は、通路４５ａに再循環排ガスが供給され、２次空気ノズル４４の外側で前方に向けてこの再循環排ガスを噴射することができる。第２燃料ノズル４６は、再循環排ガスが供給される再循環排ガスノズル４５の通路４５ａにガス燃料（コンク燃料）を噴射することができる。 The air nozzle 41 is supplied with air to the passage 41a and can eject the air toward the front. The first fuel nozzle 42 is supplied with gas fuel in the passage 42 a and can inject this gas fuel (weak fuel) toward the front outside the air nozzle 41. The primary air nozzle 43 is supplied with primary air into the passage 43 a and can inject this primary air toward the front outside the first fuel nozzle 42. The secondary air nozzle 44 is supplied with secondary air into the passage 44 a and can inject this secondary air toward the front outside the primary air nozzle 43. The recirculated exhaust gas nozzle 45 is supplied with the recirculated exhaust gas into the passage 45 a and can inject the recirculated exhaust gas toward the front outside the secondary air nozzle 44. The second fuel nozzle 46 can inject gas fuel (conc fuel) into the passage 45a of the recirculated exhaust gas nozzle 45 to which the recirculated exhaust gas is supplied.

この第１実施形態にて、第２燃料ノズル４６は、再循環排ガスノズル４５の通路４５ａにガス燃料を全量噴射するようにしている。 In the first embodiment, the second fuel nozzle 46 injects the entire amount of gas fuel into the passage 45 a of the recirculation exhaust gas nozzle 45.

ここで、第１実施形態の燃焼バーナ２１の作用について説明する。以下の説明では、空気は白吹きの矢印で表し、燃料は斜線の矢印で表し、再循環排ガスは点入りの矢印で表す。 Here, the effect | action of the combustion burner 21 of 1st Embodiment is demonstrated. In the following description, air is represented by white arrows, fuel is represented by hatched arrows, and recirculated exhaust gas is represented by dotted arrows.

空気ノズル４１が前方に向けて空気を噴射し、第１燃料ノズル４２が前方に向けてガス燃料を噴射する。すると、空気が保炎器６２により中心（軸心Ｏ）側への旋回流となることから、ガス燃料もこの旋回流により中心（軸心Ｏ）側に巻き込まれる。そのため、ガス燃料と空気が混合し、着火部６１により着火されて拡散火炎（燃料過濃火炎）Ａが形成される。そして、１次空気ノズル４３が前方に向けて１次空気を噴射し、２次空気ノズル４４が前方に向けて２次空気を噴射する。また、再循環排ガスノズル４５が前方に向けて再循環排ガスを噴射し、第２燃料ノズル４６が再循環排ガスノズル４５の通路４５ａにガス燃料を噴射する。そのため、前方に噴射された２次空気とガス燃料が混合した再循環排ガスとがノズル４４，４５の前方で混合し、拡散火炎Ａが火種として着火されて予混合火炎（燃料希薄火炎）Ｂが形成される。 The air nozzle 41 injects air toward the front, and the first fuel nozzle 42 injects gas fuel toward the front. Then, air is swirled toward the center (axial center O) by the flame holder 62, so that the gas fuel is also drawn into the center (axial center O) by the swirling flow. Therefore, the gas fuel and air are mixed and ignited by the igniting unit 61 to form a diffusion flame (fuel rich flame) A. And the primary air nozzle 43 injects primary air toward the front, and the secondary air nozzle 44 injects secondary air toward the front. Further, the recirculated exhaust gas nozzle 45 injects the recirculated exhaust gas toward the front, and the second fuel nozzle 46 injects gaseous fuel into the passage 45 a of the recirculated exhaust gas nozzle 45. Therefore, the secondary air injected forward and the recirculated exhaust gas mixed with the gas fuel are mixed in front of the nozzles 44 and 45, the diffusion flame A is ignited as a fire type, and the premixed flame (fuel lean flame) B is generated. It is formed.

このとき、ガス燃料が再循環排ガスノズル４５の通路４５ａに噴射される。再循環排ガスは、ガス燃料と空気が燃焼して発生したものであり、空気がほとんど含まれておらず、ガス燃料と混合しても着火しにくい。そのため、再循環排ガスノズル４５からガス燃料が含有された再循環排ガスが噴射され、第２燃料ノズル４６から２次空気が噴射されると、ガス燃料が含有された再循環排ガスと２次空気との混合気は着火しにくく、予混合火炎Ｂは、ノズル４４，４５の先端部から所定距離だけ離間した前方の領域で形成される。従って、予混合火炎Ｂがノズル４４，４５の先端部に近づくことはなく、このノズル４４，４５の先端部が熱損傷することはない。 At this time, the gas fuel is injected into the passage 45 a of the recirculation exhaust gas nozzle 45. The recirculated exhaust gas is generated by combustion of gas fuel and air, hardly contains air, and hardly ignites even when mixed with gas fuel. Therefore, when the recirculated exhaust gas containing the gas fuel is injected from the recirculated exhaust gas nozzle 45 and the secondary air is injected from the second fuel nozzle 46, the recirculated exhaust gas containing the gas fuel, the secondary air, The premixed flame B is formed in a front region separated from the tip ends of the nozzles 44 and 45 by a predetermined distance. Therefore, the premixed flame B does not approach the tip portions of the nozzles 44 and 45, and the tip portions of the nozzles 44 and 45 are not thermally damaged.

ところで、第１実施形態の燃焼バーナ２１は、予混合燃焼と拡散燃焼とを組み合わせたものである。図４は、拡散燃焼と予混合燃焼を組み合わせた燃焼バーナの空気比とＮＯｘ発生量との関係を表すグラフである。 By the way, the combustion burner 21 of the first embodiment is a combination of premixed combustion and diffusion combustion. FIG. 4 is a graph showing the relationship between the air ratio of the combustion burner that combines diffusion combustion and premixed combustion and the amount of NOx generated.

図４に示すように、ガス燃料が燃焼したときに発生するＮＯｘの濃度は、空気と燃料との比（空気比）により変化する。この場合、予混合燃焼と拡散燃焼とでは、空気比（空気／燃料）に応じて発生するＮＯｘの濃度が変化する。予混合燃焼（予混合火炎Ｂ）にて、ＮＯｘの濃度は、空気比が高い（空気が多い）領域または空気比が低い（空気が少ない）領域で低く、空気比が１．０（理論空気比）近傍で高い。一方、拡散燃焼（拡散火炎Ａ）にて、ＮＯｘの濃度は、空気比が低い（空気が少ない）領域で低く、空気比が高い（空気が多い）領域で低い。そのため、第１実施形態の燃焼バーナ２１は、予混合燃焼にて、空気比が高くてＮＯｘの濃度が低い位置ｂと、拡散燃焼にて、空気比が低くてＮＯｘの濃度が低い位置ａを結んだ点線を用い、全体として、空気比が１．０（理論空気比）より高い位置ｃを基準とし、予混合燃焼と拡散燃焼を分けて燃焼させることで、燃焼バーナ全体としてのＮＯｘ発生量を低減させることができる。 As shown in FIG. 4, the concentration of NOx generated when the gas fuel burns varies depending on the ratio of air to fuel (air ratio). In this case, the concentration of NOx generated according to the air ratio (air / fuel) changes between premixed combustion and diffusion combustion. In premixed combustion (premixed flame B), the concentration of NOx is low in a region where the air ratio is high (a lot of air) or a region where the air ratio is low (a little air), and the air ratio is 1.0 (theoretical air). Ratio) high in the vicinity. On the other hand, in diffusion combustion (diffusion flame A), the concentration of NOx is low in a region where the air ratio is low (the air is low) and low in a region where the air ratio is high (the air is high). Therefore, the combustion burner 21 of the first embodiment has a position b where the air ratio is high and the concentration of NOx is low in premixed combustion, and a position a where the air ratio is low and the concentration of NOx is low in diffusion combustion. Using the connected dotted line as a whole, the amount of NOx generated in the combustion burner as a whole is determined by burning separately premixed combustion and diffusion combustion with reference to the position c where the air ratio is higher than 1.0 (theoretical air ratio). Can be reduced.

このように第１実施形態の燃焼バーナにあっては、空気を噴射する空気ノズル４１と、空気ノズル４１の外側でガス燃料を噴射する第１燃料ノズル４２と、第１燃料ノズル４２の外側で１次空気を噴射する１次空気ノズル４３と、１次空気ノズル４３の外側で２次空気を噴射する２次空気ノズル４４と、２次空気ノズル４４の外側で再循環排ガスを噴出する再循環排ガスノズル４５と、再循環排ガスノズル４５の通路４５ａにガス燃料を噴射する第２燃料ノズル４６とを設けている。 As described above, in the combustion burner of the first embodiment, the air nozzle 41 that injects air, the first fuel nozzle 42 that injects gaseous fuel outside the air nozzle 41, and the outside of the first fuel nozzle 42. A primary air nozzle 43 for injecting primary air, a secondary air nozzle 44 for injecting secondary air outside the primary air nozzle 43, and a recirculation for injecting recirculated exhaust gas outside the secondary air nozzle 44 An exhaust gas nozzle 45 and a second fuel nozzle 46 for injecting gaseous fuel into the passage 45a of the recirculation exhaust gas nozzle 45 are provided.

従って、第１燃料ノズル４２から噴射されたガス燃料は、空気ノズル４１から噴射された空気と混合すると共に１次空気ノズル４３から噴射された１次空気と混合し、着火することで拡散火炎Ａを形成する。また、第２燃料ノズル４６から噴射されたガス燃料は、再循環排ガスノズル４５内の再循環排ガスと混合した後に噴射され、２次空気ノズル４４から噴射された２次空気と混合し、着火することで予混合火炎Ｂを形成する。そのため、ガス燃料と空気との混合比を適正比にすることでＮＯｘ発生量を低減することができる。また、このとき、第２燃料ノズル４６から噴射されたガス燃料は、再循環排ガスと混合した後に２次空気と混合して着火することで、予混合火炎Ｂがノズル先端部から離間した領域で緩慢燃焼することとなり、ノズル先端部の熱損傷を防止することができる。 Therefore, the gas fuel injected from the first fuel nozzle 42 is mixed with the air injected from the air nozzle 41 and mixed with the primary air injected from the primary air nozzle 43, and ignited, thereby diffusing flame A. Form. The gas fuel injected from the second fuel nozzle 46 is injected after being mixed with the recirculated exhaust gas in the recirculated exhaust gas nozzle 45, mixed with the secondary air injected from the secondary air nozzle 44, and ignited. Thus, the premixed flame B is formed. Therefore, the NOx generation amount can be reduced by setting the mixing ratio of gas fuel and air to an appropriate ratio. At this time, the gas fuel injected from the second fuel nozzle 46 is mixed with the recirculated exhaust gas and then mixed with the secondary air and ignited, so that the premixed flame B is separated from the nozzle tip. Slow combustion occurs, and thermal damage to the nozzle tip can be prevented.

第１実施形態の燃焼バーナでは、第２燃料ノズル４６は、再循環排ガスノズル４５の通路４５ａにガス燃料を全量噴射している。従って、ガス燃料の全てを再循環排ガスノズル４５の通路４５ａに噴射することで、ノズル先端部から火炎を遠ざけることで、ノズル先端部の熱損傷を適正に防止することができる。 In the combustion burner of the first embodiment, the second fuel nozzle 46 injects the entire amount of gaseous fuel into the passage 45 a of the recirculation exhaust gas nozzle 45. Therefore, by injecting all of the gas fuel into the passage 45a of the recirculation exhaust gas nozzle 45, it is possible to appropriately prevent thermal damage to the nozzle tip by moving the flame away from the nozzle tip.

また、第１実施形態のボイラにあっては、中空形状をなす火炉１１内でガス燃料と空気を燃焼させると共に、火炉１１内で熱交換を行って熱を回収するボイラにおいて、火炉壁に燃焼バーナ２１を配置している。従って、燃焼バーナ２１にて、ガス燃料と空気の混合比を適正比にすることでＮＯｘ発生量を低減することができると共に、ノズル先端部の熱損傷を防止することができ、その結果、ボイラ効率を向上することができると共に、ボイラの寿命を延長することができる。 In the boiler according to the first embodiment, gas fuel and air are burned in a hollow furnace 11 and heat is recovered in the furnace 11 by exchanging heat in the furnace 11. A burner 21 is arranged. Therefore, the combustion burner 21 can reduce the amount of NOx generated by setting the mixing ratio of gas fuel and air to an appropriate ratio, and can prevent thermal damage to the nozzle tip, and as a result, the boiler. The efficiency can be improved and the life of the boiler can be extended.

［第２実施形態］
図５は、第２実施形態の燃焼バーナを表す断面図である。なお、上述した実施形態と同様の機能を有する部材には、同一の符号を付して詳細な説明は省略する。 [Second Embodiment]
FIG. 5 is a cross-sectional view illustrating a combustion burner according to the second embodiment. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the member which has the same function as embodiment mentioned above, and detailed description is abbreviate | omitted.

第２実施形態において、図５に示すように、燃焼バーナ７１は、中心（軸心Ｏ）側から外側に向けて配置される空気ノズル４１と、第１燃料ノズル４２と、１次空気ノズル４３と、２次空気ノズル４４と、再循環排ガスノズル４５と、第２燃料ノズル７２とを有している。 In the second embodiment, as shown in FIG. 5, the combustion burner 71 includes an air nozzle 41, a first fuel nozzle 42, and a primary air nozzle 43 that are arranged outward from the center (axis O) side. And a secondary air nozzle 44, a recirculation exhaust gas nozzle 45, and a second fuel nozzle 72.

第２燃料ノズル７２は、円筒管５４，５５，５６の周方向に均等間隔で複数設けられている。各第２燃料ノズル７２は、円筒管５６の外側から円筒管５４まで貫通し、通路４４ａ，４５ａに配置されている。 A plurality of second fuel nozzles 72 are provided at equal intervals in the circumferential direction of the cylindrical tubes 54, 55, 56. Each second fuel nozzle 72 penetrates from the outside of the cylindrical tube 56 to the cylindrical tube 54, and is disposed in the passages 44a and 45a.

空気ノズル４１は、通路４１ａに空気が供給され、前方に向けてこの空気を噴射することができる。第１燃料ノズル４２は、通路４２ａにガス燃料が供給され、空気ノズル４１の外側で前方に向けてこのガス燃料（ウィーク燃料）を噴射することができる。１次空気ノズル４３は、通路４３ａに１次空気が供給され、第１燃料ノズル４２の外側で前方に向けてこの１次空気を噴射することができる。２次空気ノズル４４は、通路４４ａに２次空気が供給され、１次空気ノズル４３の外側で前方に向けてこの２次空気を噴射することができる。再循環排ガスノズル４５は、通路４５ａに再循環排ガスが供給され、２次空気ノズル４４の外側で前方に向けてこの再循環排ガスを噴射することができる。第２燃料ノズル７２は、２次空気が供給される２次空気ノズル４４の通路４４ａと、再循環排ガスが供給される再循環排ガスノズル４５の通路４５ａの両方にガス燃料（コンク燃料）を噴射することができる。 The air nozzle 41 is supplied with air to the passage 41a and can eject the air toward the front. The first fuel nozzle 42 is supplied with gas fuel in the passage 42 a and can inject this gas fuel (weak fuel) toward the front outside the air nozzle 41. The primary air nozzle 43 is supplied with primary air into the passage 43 a and can inject this primary air toward the front outside the first fuel nozzle 42. The secondary air nozzle 44 is supplied with secondary air into the passage 44 a and can inject this secondary air toward the front outside the primary air nozzle 43. The recirculated exhaust gas nozzle 45 is supplied with the recirculated exhaust gas into the passage 45 a and can inject the recirculated exhaust gas toward the front outside the secondary air nozzle 44. The second fuel nozzle 72 injects gaseous fuel (conc fuel) into both the passage 44a of the secondary air nozzle 44 to which secondary air is supplied and the passage 45a of the recirculation exhaust gas nozzle 45 to which recirculation exhaust gas is supplied. can do.

この第２実施形態にて、第２燃料ノズル７２は、再循環排ガスノズル４５の通路４５ａに予め設定された燃料量の３０％〜４０％のガス燃料を噴射するようにしている。即ち、第２燃料ノズル７２が噴射するガス燃料の３０％〜４０％のガス燃料を再循環排ガスノズル４５の通路４５ａに噴射し、残りの６０％〜７０％のガス燃料を２次空気ノズル４４の通路４４ａに噴射する。 In the second embodiment, the second fuel nozzle 72 injects 30% to 40% of the gas fuel set in advance into the passage 45a of the recirculation exhaust gas nozzle 45. That is, 30% to 40% of the gas fuel injected by the second fuel nozzle 72 is injected into the passage 45a of the recirculation exhaust gas nozzle 45, and the remaining 60% to 70% of the gas fuel is injected into the secondary air nozzle 44. To the passage 44a.

空気ノズル４１が前方に向けて空気を噴射し、第１燃料ノズル４２が前方に向けてガス燃料を噴射する。すると、空気が保炎器６２により中心（軸心Ｏ）側への旋回流となることから、ガス燃料もこの旋回流により中心（軸心Ｏ）側に巻き込まれる。そのため、ガス燃料と空気が混合し、着火部６１により着火されて拡散火炎（燃料過濃火炎）Ａが形成される。そして、１次空気ノズル４３が前方に向けて１次空気を噴射し、２次空気ノズル４４が前方に向けて２次空気を噴射し、再循環排ガスノズル４５が前方に向けて再循環排ガスを噴射する。そして、第２燃料ノズル７２が２次空気ノズル４４の通路４４ａと再循環排ガスノズル４５の通路４５ａにガス燃料を噴射する。そのため、２次空気ノズル４４の通路４４ａでガス燃料と２次空気が混合し、更に、前方で再循環排ガス中のガス燃料が混合し、拡散火炎Ａが火種として着火されて予混合火炎（燃料希薄火炎）Ｂが形成される。 The air nozzle 41 injects air toward the front, and the first fuel nozzle 42 injects gas fuel toward the front. Then, air is swirled toward the center (axial center O) by the flame holder 62, so that the gas fuel is also drawn into the center (axial center O) by the swirling flow. Therefore, the gas fuel and air are mixed and ignited by the igniting unit 61 to form a diffusion flame (fuel rich flame) A. The primary air nozzle 43 injects the primary air forward, the secondary air nozzle 44 injects the secondary air forward, and the recirculation exhaust gas nozzle 45 forwards the recirculation exhaust gas. Spray. The second fuel nozzle 72 injects gas fuel into the passage 44 a of the secondary air nozzle 44 and the passage 45 a of the recirculation exhaust gas nozzle 45. Therefore, the gas fuel and the secondary air are mixed in the passage 44a of the secondary air nozzle 44, and further, the gas fuel in the recirculated exhaust gas is mixed in the front, and the diffusion flame A is ignited as a fire type and premixed flame (fuel) Lean flame) B is formed.

このとき、ガス燃料が２次空気ノズル４４の通路４４ａと再循環排ガスノズル４５の通路４５ａに噴射される。再循環排ガスは、ガス燃料と空気が燃焼して発生したものであり、空気がほとんど含まれておらず、ガス燃料と混合しても着火しにくい。そのため、再循環排ガスノズル４５からガス燃料が含有された再循環排ガスが噴射され、第２燃料ノズル７２から２次空気とガス燃料の混合気が噴射されると、ガス燃料が含有された再循環排ガスと混合気は着火しにくく、予混合火炎Ｂは、ノズル４４，４５の先端部から所定距離だけ離間した前方の領域で形成される。従って、予混合火炎Ｂがノズル４４，４５の先端部に近づくことはなく、このノズル４４，４５の先端部が熱損傷することはない。 At this time, the gas fuel is injected into the passage 44 a of the secondary air nozzle 44 and the passage 45 a of the recirculation exhaust gas nozzle 45. The recirculated exhaust gas is generated by combustion of gas fuel and air, hardly contains air, and hardly ignites even when mixed with gas fuel. Therefore, when the recirculated exhaust gas containing gas fuel is injected from the recirculated exhaust gas nozzle 45 and the mixture of secondary air and gas fuel is injected from the second fuel nozzle 72, the recirculation containing gas fuel is injected. The exhaust gas and the air-fuel mixture are not easily ignited, and the premixed flame B is formed in a front region separated from the tip portions of the nozzles 44 and 45 by a predetermined distance. Therefore, the premixed flame B does not approach the tip portions of the nozzles 44 and 45, and the tip portions of the nozzles 44 and 45 are not thermally damaged.

このように第２実施形態の燃焼バーナにあっては、２次空気ノズル４４の通路４４ａと再循環排ガスノズル４５の通路４５ａにガス燃料を噴射する第２燃料ノズル７２を設けている。 As described above, in the combustion burner of the second embodiment, the second fuel nozzle 72 for injecting the gaseous fuel into the passage 44 a of the secondary air nozzle 44 and the passage 45 a of the recirculation exhaust gas nozzle 45 is provided.

従って、ガス燃料を２次空気ノズル４４の通路４４ａと再循環排ガスノズル４５の通路４５ａに噴射することで、一部のガス燃料が再循環排ガスと混合し、残りのガス燃料が２次空気と混合した後、ノズル先端部から噴射されて着火することとなり、十分な着火性を確保しながら、ノズル先端部から火炎を遠ざけることで、ノズル先端部の熱損傷を適正に防止することができる。 Accordingly, by injecting the gas fuel into the passage 44a of the secondary air nozzle 44 and the passage 45a of the recirculation exhaust gas nozzle 45, a part of the gas fuel is mixed with the recirculation exhaust gas, and the remaining gas fuel is mixed with the secondary air. After mixing, the fuel is jetted from the nozzle tip and ignites, and heat damage to the nozzle tip can be appropriately prevented by keeping the flame away from the nozzle tip while ensuring sufficient ignitability.

第２実施形態の燃焼バーナでは、第２燃料ノズル７２は、再循環排ガスノズル４５の通路４５ａに予め設定された燃料量の３０％〜４０％のガス燃料を噴射する。従って、再循環排ガスノズル４５の通路４５ａに噴射するガス燃料と２次空気ノズル４４の通路４４ａに噴射するガス燃料の割合を適正値とすることで、十分な着火性とノズル先端部の熱損傷の防止の両立化を図ることができる。 In the combustion burner of the second embodiment, the second fuel nozzle 72 injects 30% to 40% of gas fuel set in advance in the passage 45a of the recirculation exhaust gas nozzle 45. Therefore, by setting the ratio of the gas fuel injected into the passage 45a of the recirculated exhaust gas nozzle 45 and the gas fuel injected into the passage 44a of the secondary air nozzle 44 to an appropriate value, sufficient ignitability and thermal damage of the nozzle tip portion are achieved. It is possible to make the prevention of both compatible.

［第３実施形態］
図６は、第３実施形態の燃焼バーナを表す断面図である。なお、上述した実施形態と同様の機能を有する部材には、同一の符号を付して詳細な説明は省略する。 [Third Embodiment]
FIG. 6 is a cross-sectional view illustrating a combustion burner according to a third embodiment. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the member which has the same function as embodiment mentioned above, and detailed description is abbreviate | omitted.

第３実施形態において、図６に示すように、燃焼バーナ８１は、中心（軸心Ｏ）側から外側に向けて配置される空気ノズル４１と、第１燃料ノズル４２と、１次空気ノズル４３と、２次空気ノズル４４と、再循環排ガスノズル４５と、第２燃料ノズル８２とを有している。 In the third embodiment, as shown in FIG. 6, the combustion burner 81 includes an air nozzle 41, a first fuel nozzle 42, and a primary air nozzle 43 that are arranged outward from the center (axis O) side. And a secondary air nozzle 44, a recirculation exhaust gas nozzle 45, and a second fuel nozzle 82.

円筒管５４は、外周面から外側に所定距離離間して円筒管５５が設けられることで、各円筒管５４，５５の間に２次空気ノズル４４を構成する通路４４ａが軸方向に沿って形成されている。円筒管５５は、外周面から外側に所定距離離間して円筒管５６が設けられることで、各円筒管５５，５６の間に再循環排ガスノズル４５を構成する通路４５ａが軸方向に沿って形成されている。また、円筒管４４は、通路４４ａ，４５ａを連通する開口部８３が形成されている。この開口部８３は、周方向に連続していてもよいし、周方向に所定間隔を空けて複数設けてもよい。更に、開口部８３に代えて通路４４ａ，４５ａを連通する通路を設けてもよい。 The cylindrical tube 54 is provided with a cylindrical tube 55 spaced apart from the outer peripheral surface by a predetermined distance, so that a passage 44a constituting the secondary air nozzle 44 is formed along the axial direction between the cylindrical tubes 54 and 55. Has been. The cylindrical pipe 55 is provided with a cylindrical pipe 56 spaced apart from the outer peripheral surface by a predetermined distance, so that a passage 45a constituting the recirculation exhaust gas nozzle 45 is formed along the axial direction between the cylindrical pipes 55 and 56. Has been. The cylindrical tube 44 is formed with an opening 83 communicating with the passages 44a and 45a. The openings 83 may be continuous in the circumferential direction, or a plurality of openings 83 may be provided at predetermined intervals in the circumferential direction. Furthermore, instead of the opening 83, a passage communicating the passages 44a and 45a may be provided.

第２燃料ノズル８２は、円筒管５４，５５の周方向に均等間隔で複数設けられている。各第２燃料ノズル８２は、円筒管５５の外側から円筒管５４まで貫通し、通路４４ａに配置されている。 A plurality of second fuel nozzles 82 are provided at equal intervals in the circumferential direction of the cylindrical tubes 54 and 55. Each second fuel nozzle 82 penetrates from the outside of the cylindrical tube 55 to the cylindrical tube 54 and is disposed in the passage 44a.

空気ノズル４１は、通路４１ａに空気が供給され、前方に向けてこの空気を噴射することができる。第１燃料ノズル４２は、通路４２ａにガス燃料が供給され、空気ノズル４１の外側で前方に向けてこのガス燃料（ウィーク燃料）を噴射することができる。１次空気ノズル４３は、通路４３ａに１次空気が供給され、第１燃料ノズル４２の外側で前方に向けてこの１次空気を噴射することができる。２次空気ノズル４４は、通路４４ａに２次空気が供給され、１次空気ノズル４３の外側で前方に向けてこの２次空気を噴射することができる。再循環排ガスノズル４５は、通路４５ａに再循環排ガスが供給され、２次空気ノズル４４の外側で前方に向けてこの再循環排ガスを噴射すると共に、一部を２次空気ノズル４４の通路４４ａに噴射することができる。第２燃料ノズル８２は、２次空気と再循環排ガスが供給される２次空気ノズル４４の通路４４ａにガス燃料（コンク燃料）を噴射することができる。 The air nozzle 41 is supplied with air to the passage 41a and can eject the air toward the front. The first fuel nozzle 42 is supplied with gas fuel in the passage 42 a and can inject this gas fuel (weak fuel) toward the front outside the air nozzle 41. The primary air nozzle 43 is supplied with primary air into the passage 43 a and can inject this primary air toward the front outside the first fuel nozzle 42. The secondary air nozzle 44 is supplied with secondary air into the passage 44 a and can inject this secondary air toward the front outside the primary air nozzle 43. The recirculated exhaust gas nozzle 45 is supplied with the recirculated exhaust gas into the passage 45 a, and injects the recirculated exhaust gas toward the front outside the secondary air nozzle 44, and a part thereof into the passage 44 a of the secondary air nozzle 44. Can be injected. The second fuel nozzle 82 can inject gas fuel (conc fuel) into the passage 44a of the secondary air nozzle 44 to which secondary air and recirculated exhaust gas are supplied.

空気ノズル４１が前方に向けて空気を噴射し、第１燃料ノズル４２が前方に向けてガス燃料を噴射する。すると、空気が保炎器６２により中心（軸心Ｏ）側への旋回流となることから、ガス燃料もこの旋回流により中心（軸心Ｏ）側に巻き込まれる。そのため、ガス燃料と空気が混合し、着火部６１により着火されて拡散火炎（燃料過濃火炎）Ａが形成される。そして、１次空気ノズル４３が前方に向けて１次空気を噴射し、２次空気ノズル４４が前方に向けて２次空気を噴射する。また、再循環排ガスノズル４５が前方に向けて再循環排ガスを噴射すると共に、一部の再循環排ガスを２次空気ノズル４４の通路４４ａに噴射する。そして、第２燃料ノズル８２が２次空気ノズル４４の通路４４ａにガス燃料を噴射する。そのため、前方に噴射された２次空気とガス燃料とがノズル４４，４５の前方で混合し、拡散火炎Ａが火種として着火されて予混合火炎（燃料希薄火炎）Ｂが形成される。 The air nozzle 41 injects air toward the front, and the first fuel nozzle 42 injects gas fuel toward the front. Then, air is swirled toward the center (axial center O) by the flame holder 62, so that the gas fuel is also drawn into the center (axial center O) by the swirling flow. Therefore, the gas fuel and air are mixed and ignited by the igniting unit 61 to form a diffusion flame (fuel rich flame) A. And the primary air nozzle 43 injects primary air toward the front, and the secondary air nozzle 44 injects secondary air toward the front. Further, the recirculated exhaust gas nozzle 45 injects the recirculated exhaust gas toward the front, and injects a part of the recirculated exhaust gas into the passage 44 a of the secondary air nozzle 44. The second fuel nozzle 82 injects gaseous fuel into the passage 44 a of the secondary air nozzle 44. Therefore, the secondary air and the gas fuel injected forward are mixed in front of the nozzles 44 and 45, and the diffusion flame A is ignited as a fire type to form a premixed flame (fuel lean flame) B.

このとき、再循環排ガスが事前に２次空気ノズル４４の通路４４ａに噴射される。再循環排ガスは、ガス燃料と空気が燃焼して発生したものであり、空気がほとんど含まれておらず、ガス燃料と混合しても着火しにくい。そのため、再循環排ガスを含んだ２次空気にガス燃料が噴射され、第２燃料ノズル８２から２次空気と再循環排ガスとガス燃料が噴射されると、再循環排ガスによりガス燃料と２次空気との混合気は着火しにくく、予混合火炎Ｂは、ノズル４４，４５の先端部から所定距離だけ離間した前方の領域で形成される。従って、予混合火炎Ｂがノズル４４，４５の先端部に近づくことはなく、このノズル４４，４５の先端部が熱損傷することはない。 At this time, the recirculated exhaust gas is injected into the passage 44a of the secondary air nozzle 44 in advance. The recirculated exhaust gas is generated by combustion of gas fuel and air, hardly contains air, and hardly ignites even when mixed with gas fuel. Therefore, when the gaseous fuel is injected into the secondary air containing the recirculated exhaust gas, and the secondary air, the recirculated exhaust gas, and the gas fuel are injected from the second fuel nozzle 82, the gaseous fuel and the secondary air are recirculated by the recirculated exhaust gas. The premixed flame B is formed in a front region that is separated from the tips of the nozzles 44 and 45 by a predetermined distance. Therefore, the premixed flame B does not approach the tip portions of the nozzles 44 and 45, and the tip portions of the nozzles 44 and 45 are not thermally damaged.

このように第３実施形態の燃焼バーナにあっては、空気を噴射する空気ノズル４１と、空気ノズル４１の外側でガス燃料を噴射する第１燃料ノズル４２と、第１燃料ノズル４２の外側で１次空気を噴射する１次空気ノズル４３と、１次空気ノズル４３の外側で２次空気を噴射する２次空気ノズル４４と、２次空気ノズル４４の外側で再循環排ガスを噴出すると共に一部を２次空気ノズル４４の通路４４ａに噴射する再循環排ガスノズル４５と、２次空気ノズル４４の通路４４ａにガス燃料を噴射する第２燃料ノズル８２とを設けている。 Thus, in the combustion burner of the third embodiment, the air nozzle 41 that injects air, the first fuel nozzle 42 that injects gaseous fuel outside the air nozzle 41, and the outside of the first fuel nozzle 42. A primary air nozzle 43 that injects primary air, a secondary air nozzle 44 that injects secondary air outside the primary air nozzle 43, and a recirculated exhaust gas is injected outside the secondary air nozzle 44 and A recirculation exhaust gas nozzle 45 that injects the gas into the passage 44 a of the secondary air nozzle 44 and a second fuel nozzle 82 that injects gaseous fuel into the passage 44 a of the secondary air nozzle 44 are provided.

従って、第１燃料ノズル４２から噴射されたガス燃料は、空気ノズル４１から噴射された空気と混合すると共に１次空気ノズル４３から噴射された１次空気と混合し、着火することで拡散火炎Ａを形成する。また、第２燃料ノズル８２から噴射されたガス燃料は、２次空気ノズル４４の通路４４ａで２次空気と再循環排ガスとの混合気に対して噴射され、この２次空気と混合し、着火することで予混合火炎Ｂを形成する。そのため、ガス燃料と空気との混合比を適正比にすることでＮＯｘ発生量を低減することができる。また、このとき、第２燃料ノズル８２から噴射されたガス燃料は、２次空気及び再循環排ガスと混合した後に着火することで、予混合火炎Ｂがノズル先端部から離間した領域で緩慢燃焼することとなり、ノズル先端部の熱損傷を防止することができる。 Therefore, the gas fuel injected from the first fuel nozzle 42 is mixed with the air injected from the air nozzle 41 and mixed with the primary air injected from the primary air nozzle 43, and ignited, thereby diffusing flame A. Form. Further, the gas fuel injected from the second fuel nozzle 82 is injected into the mixture of the secondary air and the recirculated exhaust gas in the passage 44a of the secondary air nozzle 44, mixed with the secondary air, and ignited. By doing so, the premixed flame B is formed. Therefore, the NOx generation amount can be reduced by setting the mixing ratio of gas fuel and air to an appropriate ratio. Further, at this time, the gas fuel injected from the second fuel nozzle 82 is ignited after being mixed with the secondary air and the recirculated exhaust gas, so that the premixed flame B slowly burns in a region away from the nozzle tip. As a result, thermal damage to the nozzle tip can be prevented.

なお、上述した実施形態では、径の異なる複数の円筒管５２，５３，５４，５５，５６を組み合わせることで、空気ノズル４１、第１燃料ノズル４２、１次空気ノズル４３、２次空気ノズル４４、再循環排ガスノズル４５、第２燃料ノズル４６，７２，８２を構成したが、この構成に限定されるものではない。円筒管に代えて四角筒管（多角形筒管）を設けてもよい。また、特許文献２のように、中央部に空気ノズルと第１燃料ノズルを設け、上部及び下部に２次空気ノズルと第２燃料ノズルを設け、その間に１次空気ノズルや再循環排ガスノズルを設けてもよい。 In the above-described embodiment, the air nozzle 41, the first fuel nozzle 42, the primary air nozzle 43, and the secondary air nozzle 44 are combined by combining a plurality of cylindrical tubes 52, 53, 54, 55, and 56 having different diameters. The recirculation exhaust gas nozzle 45 and the second fuel nozzles 46, 72, and 82 are configured, but are not limited to this configuration. Instead of the cylindrical tube, a square tube (polygonal tube) may be provided. Moreover, like patent document 2, an air nozzle and a 1st fuel nozzle are provided in the center part, a secondary air nozzle and a 2nd fuel nozzle are provided in the upper part and the lower part, and a primary air nozzle and a recirculation exhaust gas nozzle are provided between them. It may be provided.

また、本発明は、ノズル先端部の前方で着火した予混合火炎がノズル先端部に近づいて熱損傷することを抑制するために、再循環排ガスを有効利用したものであり、第２燃料と２次空気と再循環排ガスの混合順序は上述した実施形態に限定されるものではなく、適宜設定してもよいものである。例えば、第２燃料と２次空気の混合気に再循環排ガスを噴射したりしてもよいものである。 Further, the present invention effectively uses the recirculated exhaust gas in order to prevent the premixed flame ignited in front of the nozzle tip from approaching the nozzle tip and causing thermal damage. The mixing order of the secondary air and the recirculated exhaust gas is not limited to the embodiment described above, and may be set as appropriate. For example, the recirculated exhaust gas may be injected into the mixture of the second fuel and the secondary air.

１０ボイラ
１１火炉
１２燃焼装置
２１，７１，８１燃焼バーナ
２２燃料供給配管
２５風箱
２６空気ダクト
４１空気ノズル
４１ａ，４２ａ，４３ａ，４４ａ，４５ａ通路
４２第１燃料ノズル
４３１次空気ノズル
４４２次空気ノズル
４５再循環排ガスノズル
４６，７２，８２第２燃料ノズル
６１着火部
６２保炎器 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Boiler 11 Furnace 12 Combustion device 21, 71, 81 Combustion burner 22 Fuel supply piping 25 Wind box 26 Air duct 41 Air nozzle 41a, 42a, 43a, 44a, 45a Passage 42 1st fuel nozzle 43 Primary air nozzle 44 Secondary Air nozzle 45 Recirculation exhaust gas nozzle 46, 72, 82 Second fuel nozzle 61 Ignition part 62 Flame stabilizer

Claims

An air nozzle for injecting air;
A first fuel nozzle for injecting fluid fuel outside the air nozzle;
A primary air nozzle for injecting primary air outside the first fuel nozzle;
A secondary air nozzle for injecting secondary air outside the primary air nozzle;
A recirculation exhaust gas nozzle that ejects only the recirculation exhaust gas outside the secondary air nozzle;
A second fuel nozzle for injecting fluid fuel into the passage of the recirculated exhaust gas nozzle;
A combustion burner characterized by comprising:

2. The combustion burner according to claim 1, wherein the second fuel nozzle injects fluid fuel into a passage of the recirculation exhaust gas nozzle and a passage of the secondary air nozzle.

3. The combustion burner according to claim 2, wherein the second fuel nozzle injects 30% to 40% of a predetermined amount of fluid fuel into a passage of the recirculation exhaust gas nozzle. 4.

2. The combustion burner according to claim 1, wherein the second fuel nozzle injects the entire amount of fluid fuel into a passage of the recirculation exhaust gas nozzle.

An air nozzle for injecting air;
A first fuel nozzle for injecting fluid fuel outside the air nozzle;
A primary air nozzle for injecting primary air outside the first fuel nozzle;
A secondary air nozzle for injecting secondary air outside the primary air nozzle;
A second fuel nozzle for injecting fluid fuel into the passage of the secondary air nozzle;
A recirculation exhaust gas nozzle that ejects only recirculation exhaust gas into the passage of the secondary air nozzle;
A combustion burner characterized by comprising:

The recirculated exhaust gas nozzle is disposed outside the secondary air nozzle, and ejects the recirculated exhaust gas to the outside of the secondary air and ejects the recirculated exhaust gas into the passage of the secondary air nozzle. The combustion burner according to claim 5.

In the boiler that burns fluid fuel and air in a hollow furnace and collects heat by exchanging heat in the furnace,
A combustion burner according to any one of claims 1 to 6 is disposed on a furnace wall.