(57)【要約】【課題】ボイラにおいて、ＮＯｘやＣＯなどの有害物質の発生量を低減させる。【解決手段】水管５１，５２，５３を有する缶体１０と、缶体１０に接続されて缶体１０内に一次燃料Ｆ１及び空気Ａを供給するバーナ１６と、燃焼ガスＣ１の流れ方向においてバーナ１６よりも下流側の缶体１０内に二次燃料Ｆ２を供給する二次燃料供給部２４と、燃焼ガスＣ１の流れ方向においてバーナ１６と二次燃料供給部２４との間の缶体１０内に配置されて燃焼ガスＣ１の流路断面積を小さくする突起部２６とを有し、突起部２６を缶体１０の内壁面の一部に配置する。【選択図】図１
2020098072.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水管を有する缶体と、
前記缶体に接続されて前記缶体内に一次燃料及び空気を供給するバーナと、
燃焼ガスの流れ方向において前記バーナよりも下流側の前記缶体内に二次燃料を供給する二次燃料供給部と、
前記燃焼ガスの流れ方向において前記バーナと前記二次燃料供給部との間の前記缶体内に配置されて前記燃焼ガスの流路断面積を小さくする突起部と、
を有し、
前記突起部は、前記缶体の内壁面の一部に配置されている、ボイラ。
【請求項２】
前記缶体は、矩形であり、
前記突起部は、設置されている辺の全域に配置されている、請求項１に記載のボイラ。
【請求項３】
前記二次燃料供給部は、前記二次燃料を供給するノズルを含み、前記ノズルは、鉛直方向に複数配置され、
前記突起部は、少なくとも前記内壁面の底部または天部に配置されている、請求項２に記載のボイラ。
【請求項４】
前記突起部は、断熱材または耐火材である、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のボイラ。
【請求項５】
前記突起部は、前記燃焼ガスの流れ方向において、前記二次燃料供給部よりも前記バーナに近い、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のボイラ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ボイラに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ボイラは、燃料ガスに空気を混合した混合ガスを燃焼することで燃焼ガスを生成し、燃焼ガスの熱を用いて蒸気を生成する。このとき、ボイラは、有害物質であるＮＯｘやＣＯなどが発生することから、環境負荷の低減のため、この有害物質の発生量を低減することが求められる。ＮＯｘやＣＯなどの有害物質の発生量を低減する技術として、例えば、下記特許文献１に記載されたものがある。特許文献１に記載されたボイラは、予混合ガスバーナと、この予混合ガスバーナより下流側に燃料供給部を設けることで、二段燃焼によりＮＯｘやＣＯなどの発生量を低減させている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−２２０３７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述したボイラにて、予混合ガスバーナから噴出された予混合ガスは、着火後に燃焼して一次燃焼ガスとなり、燃焼ガスに燃料ガスまたは混合ガスが供給されて燃焼して二次燃焼ガスとなる。このとき、一次燃焼ガスや二次燃焼ガスが多数の水管に接触して排ガスとなる。ボイラは、缶体内に多数の水管が鉛直方向に沿って配置され、上端部と下端部が缶体の底部と天部に支持され、多数の水管における長手方向の中間位置に対向して予混合ガスバーナが配置される。そのため、缶体内で一次燃焼ガスが均一に流れにくくなり、二段燃焼において、ＣＯを低減させるには、更なる改善の余地がある。
【０００５】
本発明は、ＮＯｘやＣＯなどの有害物質の発生量を低減させるボイラを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の目的を達成するための本発明のボイラは、水管を有する缶体と、前記缶体に接続されて前記缶体内に一次燃料及び空気を供給するバーナと、燃焼ガスの流れ方向において前記バーナよりも下流側の前記缶体内に二次燃料を供給する二次燃料供給部と、前記燃焼ガスの流れ方向において前記バーナと前記二次燃料供給部との間の前記缶体内に配置されて前記燃焼ガスの流路断面積を小さくする突起部と、を有し、前記突起部は、前記缶体の内壁面の一部に配置されている。
【発明の効果】
【０００７】
本発明のボイラによれば、ＮＯｘやＣＯなどの有害物質の発生量を低減させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は、本実施形態に係るボイラの模式的な断面図である。
【図２】図２は、図１のＡ−Ａ線で破断した模式的な断面図である。
【図３】図３は、燃焼ガスの流れを表す概略図である。
【図４】図４は、図３のＢ−Ｂ線における燃焼ガスの流速分布と温度分布を表すグラフである。
【図５】図５は、排ガス中の酸素濃度に対する窒素酸化物と一酸化炭素の含有量を表すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明に係る好適な実施形態について図面を参照しながら説明する。但し、本発明は、この実施形態に限定されるものではなく、以下で説明する実施形態の構成要素を適宜組み合わせることができると共に、一部の構成要素を用いない場合もある。また、実施形態における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のもの、いわゆる均等の範囲のものが含まれる。
【００１０】
また、以降の説明において、燃焼ガスとは、燃料ガスの燃焼反応が完了したものと燃焼反応中の燃料ガスの少なくとも一方を含む概念であり、燃料ガスの燃焼反応が完了したものと燃焼反応中の燃料ガスの両方を有する場合、燃焼反応中の燃料ガスのみを有する場合、燃料ガスの燃焼反応が完了したもののみを有する場合の、いずれをも含む概念である。
【００１１】
図１は、本実施形態に係るボイラの模式的な断面図、図２は、図１のＡ−Ａ線で破断した模式的な断面図である。
【００１２】
本実施形態において、図１および図２に示すように、ボイラ１は、缶体１０と、送風機１２と、ダクト１４と、バーナ１６と、排気筒１８と、燃料供給部２０と、一次燃料供給部２２と、二次燃料供給部２４と、突起部２６と、制御装置２８とを有する。
【００１３】
缶体１０は、本体部４０と、上部ヘッダ４２と、下部ヘッダ４４と、水管群５０とを有する。本体部４０は、Ｘ方向に沿った水平方向を長手方向とする筐体であり、内部に水管群５０を収納する。Ｘ方向は、本体部４０内を流れる燃焼ガスの流れ方向であるともいえる。なお、以下の説明にて、Ｘ方向に直交する水平方向をＹ方向とし、Ｘ方向に直交する鉛直方向をＺ方向とする。なお、本実施形態では、ＸＹ方向を水平方向、Ｚ方向を鉛直方向としたが、缶体１０の設置方向に応じて異なるものであり、必要に応じて傾斜する場合もある。上部ヘッダ４２は、本体部４０のＺ方向、ここでは鉛直方向の上側に連結されるヘッダであり、下部ヘッダ４４は、本体部４０のＺ方向、ここでは鉛直方向の下側に連結されるヘッダである。
【００１４】
水管群５０は、内部に水または蒸気が流れる複数の水管５１，５２，５３を有する。水管５１，５２，５３は、本体部４０の内部に設けられ、Ｚ方向に沿って延在する。水管５１，５２，５３は、長手方向の一端部が上部ヘッダ４２に連結されて支持され、長手方向の他端部が下部ヘッダ４４に連結されて支持される。複数の水管（外側水管）５１は、本体部４０内におけるＹ方向に沿った両端側に位置しており、燃焼ガスが流れる方向、即ち、Ｘ方向に沿って所定間隔を空けて並んでいる。複数の水管（中央水管）５３は、本体部４０内における水管５１よりも内側に位置しており、Ｘ方向に沿って所定間隔を空けて並んでいる。複数の水管（中間水管）５２は、本体部４０内における水管５１と水管５３との間に位置しており、Ｘ方向に沿って所定間隔を空けて並んでいる。
【００１５】
また、本体部４０は、内部にＸ方向に沿って延在して複数の水管５１同士を連結する連結壁５４が設けられる。缶体１０は、水管５１と連結壁５４と上部ヘッダ４２と下部ヘッダ４４で囲まれた空間がガス流動空間Ｓとなる。水管５２は、一部の水管５２同士の間のＸ方向に沿った距離が、他の水管５２同士のＸ方向に沿った距離より長くなるように並んでいる。即ち、水管５２は、一部が抜管されている。ガス流動空間Ｓ内において、この距離が長い水管５２同士の間の空間、即ち、抜管された空間は、他の水管５２同士の間の空間よりも広くなっている。そのため、この距離が長い水管５２同士の間の空間として、燃焼促進空間Ｓ１が形成される。燃焼促進空間Ｓ１は、水管５１，５２，５３同士の隙間より広く確保されているため、燃焼、即ち、燃焼ガス中のＣＯの酸化が促進される。燃焼促進空間Ｓ１は、水管５１，５２，５３に囲まれた他の空間よりも広く確保された空間であれば、水管５２同士の間の空間であることに限られず、任意の水管に囲まれた空間であってよい。但し、燃焼促進空間Ｓ１は、必ずしも設けられていなくてもよい。
【００１６】
送風機１２は、後述する一次燃料Ｆ１に混合するための空気Ａを供給する。ダクト１４は、基端部に送風機１２に接続され、先端部がバーナ１６に接続される。送風機１２は、空気Ａをダクト１４に流す。また、ダクト１４は、一次燃料供給部２２が接続される。一次燃料供給部２２は、燃料供給ライン６０と、一次燃料調整弁６２とを有する。燃料供給ライン６０は、一端部が燃料Ｆを供給する燃料供給部２０に接続され、他端部がダクト１４を貫通して内部に延出する。燃料供給ライン６０は、一次燃料調整弁６２が設けられる。燃料供給ライン６０は、燃料供給部２０から供給された燃料Ｆが流れ、流れている燃料Ｆの少なくとも一部を一次燃料調整弁６２から、一次燃料Ｆ１としてダクト１４内に供給する。燃料供給ライン６０から供給された一次燃料Ｆ１は、ダクト１４内において、送風機１２から供給された空気Ａと混合され、混合ガスＦ１Ａが生成される。
【００１７】
なお、燃料Ｆ（一次燃料Ｆ１および後述の二次燃料Ｆ２）は、燃焼可能な燃料ガスであり、例えば、天然ガスまたはプロパンガスなどであるが、任意の燃料であってよい。また、一次燃料調整弁６２は、制御装置２８によって開閉が制御されることで、ダクト１４への一次燃料Ｆ１の供給量を調整する。
【００１８】
ダクト１４は、缶体１０の本体部４０に接続されている。ダクト１４は、本体部４０の、Ｘ方向と反対側の箇所、即ち、燃焼ガスの流れ方向における上流側の箇所に接続される。ダクト１４と本体部４０との接続箇所には、バーナ１６が設けられる。即ち、バーナ１６は、缶体１０に接続されており、本体部４０のＸ方向と反対側の箇所に接続されているといえる。ダクト１４を流れる混合ガスＦ１Ａは、バーナ１６に供給される。バーナ１６は、一次燃料Ｆ１と空気Ａが混合された混合ガスＦ１Ａを缶体１０の本体部４０内のガス導入空間Ｓに供給する。
【００１９】
排気筒１８は、缶体１０の本体部４０に接続される。排気筒１８は、本体部４０のＸ方向側の箇所（燃焼ガスの流れ方向の最下流側の箇所）に接続される。本体部４０内の燃焼ガスは、ガス流動空間Ｓを通って排気筒１８に流れ、排ガスとして排出される。
【００２０】
二次燃料供給部２４は、燃焼ガスの流れ方向において、バーナ１６よりも下流側の缶体１０内に二次燃料Ｆ２を供給する。具体的に、二次燃料供給部２４は、二次燃料供給ライン７０，７４と、二次燃料調整弁７２とを有する。二次燃料供給ライン７０は、一端部が燃料供給ライン６０における燃料供給部２０と一次燃料調整弁６２との間に接続される。そのため、燃料供給ライン６０は、燃料供給部２０からの燃料Ｆのうちの少なくとも一部が二次燃料Ｆ２として供給される。二次燃料調整弁７２は、二次燃料供給ライン７０に設けられる。二次燃料調整弁７２は、制御装置２８によって開閉が制御されることで、二次燃料供給ライン７０への二次燃料Ｆ２の供給量を調整する。
【００２１】
二次燃料供給ライン７４は、２つのラインから構成され、それぞれの一端部が二次燃料供給ライン７０の他端部に接続される。二次燃料供給ライン７４は、一端部が二次燃料供給ライン７０における二次燃料調整弁７２より二次燃料Ｆ２の流れ方向の下流側に接続される。二次燃料供給ライン７４は、二次燃料調整弁７２により二次燃料供給ライン７０から二次燃料Ｆ２が供給される。また、二次燃料供給ライン７４は、他端部が缶体１０の本体部４０に接続される。二次燃料供給ライン７４は、他端部が本体部４０におけるバーナ１６よりＸ方向側（燃焼ガスの流れ方向の下流側）の連結壁５４に接続される。
【００２２】
そのため、二次燃料供給ライン７４は、燃焼ガスの流れ方向において、バーナ１６よりも下流側の缶体１０内に二次燃料供給ライン７０からの二次燃料Ｆ２を供給する。二次燃料供給ライン７４は、缶体１０内で一次燃料Ｆ１による燃焼が開始する箇所より下流側であって、図示しない着火手段よりも下流側に接続される。また、二次燃料供給ライン７４は、燃焼ガスの温度が８００℃以上となる位置、即ち、二次燃料Ｆ２が適切に自己燃焼してＣＯの発生を抑制可能な温度となる位置に接続されることが好ましい。また、二次燃料供給ライン７４は、燃焼促進空間Ｓ１よりも、Ｘ方向と反対側（燃焼ガスの流れ方向の上流側）に接続されることが好ましい。なお、本実施形態では、二次燃料供給ライン７４は、二次燃料供給ライン７０から分岐して２つ設けられ、それぞれが本体部４０に接続される。但し、二次燃料供給ライン７４の数は任意であり、例えば、１つであっても２つ以上であってもよい。
【００２３】
また、突起部２６は、缶体１０内にて、燃焼ガスの流れ方向においてバーナ１６と二次燃料供給部２４との間に配置される。突起部２６は、缶体１０の内壁面の一部であって、底部と天部に配置され、上部突起部８０と下部突起部８２とを有する。突起部２６としての上部突起部８０および下部突起部８２は、缶体１０内のガス流動空間Ｓにて、燃焼ガスの流路断面積を小さくするものである。
【００２４】
水管群５０を構成する複数の水管５１，５２，５３は、本体部４０でＺ方向に沿って延在し、一端部が上部ヘッダ４２に支持され、他端部が下部ヘッダ４４に支持される。缶体１０は、矩形形状をなし、ガス流動空間Ｓも矩形形状をなす。ガス流動空間Ｓを区画する上部ヘッダ４２は、本体部４０側に耐火材８４が設けられ、下部ヘッダ４４は、本体部４０側に耐火材８６が設けられる。耐火材８４，８６は、水管５１，５２，５３が設けられていない領域に隙間なく充填されるように設けられ、Ｘ方向の全域およびＹ方向の全域に設けられる。上部突起部８０は、缶体１０の天部である耐火材８４（上部ヘッダ４２）に設けられ、下部突起部８２は、缶体１０の底部である耐火材８６（下部ヘッダ４４）に設けられる。
【００２５】
また、上部突起部８０および下部突起部８２は、バーナ１６より燃焼ガスの流れ方向の下流側であり、且つ、二次燃料供給部２４より燃焼ガスの流れ方向の上流側に配置される。即ち、上部突起部８０および下部突起部８２は、燃焼ガスの流れ方向（Ｘ方向）において、バーナ１６と所定距離を空けて配置され、且つ、二次燃料供給部２４と所定距離を空けて配置される。また、上部突起部８０および下部突起部８２は、Ｘ方向における一部の領域Ｘ１で、Ｙ方向における全域Ｙ１に設けられる。上部突起部８０は、耐火材８４（上部ヘッダ４２）における平坦な下面から、領域Ｘ１および全域Ｙ１で下方、つまり、下部突起部８２側に所定の距離（突出量Ｚ１）だけ突出するように設けられる。一方、下部突起部８２は、耐火材８６（下部ヘッダ４４）における平坦な上面から、領域Ｘ１および全域Ｙ１で上方、つまり、上部突起部８０側に所定の距離（突出量Ｚ２）だけ突出するように設けられる。
【００２６】
上部突起部８０および下部突起部８２は、矩形のブロック形状をなし、上部突起部８０の下面と下部突起部８２の上面は、Ｘ方向に平行な平面をなす。上部突起部８０の下面と耐火材８４の下面との間に段差が設けられ、下部突起部８２の上面と耐火材８６の上面との間に段差が設けられる。そのため、上部突起部８０および下部突起部８２より燃焼ガスの流れ方向の下流側で、且つ、二次燃料供給部２４より燃焼ガスの流れ方向の上流側に燃焼促進空間Ｓ２，Ｓ３が設けられる。燃焼促進空間Ｓ２，Ｓ３は、上部突起部８０および下部突起部８２より下流側で、二次燃料供給部２４が対向して設けられているため、燃焼、即ち、燃焼ガス中のＣＯの酸化が促進される。そして、上部突起部８０および下部突起部８２は、断熱材または耐火材（例えば、キャスタブルやセラミックスなど）により構成される。なお、上部突起部８０の突出量Ｚ１は、バーナ１６の位置より低い位置までであり、下部突起部８２の突出量Ｚ２は、バーナ１６の位置より高い位置までである。即ち、上部突起部８０および下部突起部８２は、Ｘ方向において、バーナ１６と対向しない位置に設けられる。
【００２７】
なお、上部突起部８０および下部突起部８２は、耐火材８４，８６と別体に構成したが、一体に構成してもよい。この場合、上部突起部８０および下部突起部８２を、耐火材８４，８６と同材料としてもよいし、異材料としてもよい。また、上部突起部８０および下部突起部８２の突出量Ｚ１，Ｚ２は、ガス流動空間Ｓの高さ、つまり、Ｚ方向において耐火材８４と耐火材８６との間の距離の１０％から３０％の範囲に設定することが好ましい。
【００２８】
二次燃料供給部２４は、突起部２６より燃焼ガスの流れ方向の下流側に配置される。二次燃料供給部２４は、二次燃料Ｆ２を供給する図示しないノズルを有し、このノズルは、Ｘ方向である鉛直方向に沿って複数配置される。即ち、二次燃料供給部２４は、複数のノズルが耐火材８４の下面近傍および耐火材８６の上面近傍まで配置される。突起部２６としての上部突起部８０と下部突起部８２は、二次燃料供給部２４よりもバーナ１６に近い位置に配置される。
【００２９】
なお、突起部２６としての上部突起部８０および下部突起部８２を矩形のブロック形状としたが、この形状に限定されるものではない。上部突起部８０の下面と下部突起部８２の上面をＸ方向に平行な平面としたが、例えば、Ｘ方向に対して傾斜した傾斜平面や傾斜曲面であってもよい。また、突起部をＹ方向に沿って延びる板材としてもよい。即ち、突起部は、耐火材８４の下面や耐火材８６の上面との間に段差を確保し、燃焼ガスの流れ方向の下流側に燃焼促進空間Ｓ２，Ｓ３が確保できればよい。更に、突起部２６としての上部突起部８０および下部突起部８２を設けたが、上部突起部８０だけ設けたり、下部突起部８２だけ設けたりしてもよい。
【００３０】
ここで、本実施形態のボイラ１の作用について説明する。図３は、燃焼ガスの流れを表す概略図、図４は、図３のＢ−Ｂ線における燃焼ガスの流速分布と温度分布を表すグラフ、図５は、排ガス中の酸素濃度に対する窒素酸化物と一酸化炭素の含有量を表すグラフである。
【００３１】
図１から図３に示すように、ボイラ１にて、燃料供給ライン６０から導入された一次燃料Ｆ１と、送風機１２から供給された空気Ａとがダクト１４内で混合され、混合ガスＦ１Ａが生成される。混合ガスＦ１Ａは、バーナ１６から缶体１０の本体部４０内のガス導入空間部Ｓに供給される。本体部４０内のガス導入空間部Ｓに供給された混合ガスＦ１Ａは、着火手段（図示略）により着火され、バーナ１６にて火炎を伴う燃焼反応中の燃焼ガス（一次燃焼ガス）Ｃ１が形成される。燃焼ガスＣ１は、本体部４０内の水管５１、５２、５３と熱交換しつつ、Ｘ方向側に流れる。一方、二次燃料供給ライン７０，７４から本体部４０内のガス導入空間部Ｓに導入された二次燃料Ｆ２は、バーナ１６よりも燃焼ガスＣ１の流れの下流側に導入される。この二次燃料Ｆ２は、燃焼ガスＣ１に接触して燃焼する。このようにボイラ１は、バーナ１６から混合ガスＦ１Ａを供給すると共に、二次燃料供給ライン７４から二次燃料Ｆ２を供給することで、二段燃焼を行う。燃焼ガスＣ１に二次燃料Ｆ２が供給されて二段燃焼した燃焼ガス（二次燃焼ガス）は、本体部４０内の水管５１、５２、５３と熱交換しつつさらにＸ方向側に流れ、排気筒１８から排ガスとして排出される。
【００３２】
このとき、缶体１０内にて、燃焼ガスＣ１の流れ方向において、バーナ１６と二次燃料供給部２４との間に突起部２６として上部突起部８０と下部突起部８２が配置される。そのため、バーナ１６からの混合ガスＦ１Ａに着火して形成された燃焼ガスＣ１は、Ｚ方向において、上部突起部８０の下面と下部突起部８２の上面との挟まれた流路断面積が小さくなった空間をＸ方向に沿って流れる。そして、燃焼ガスＣ１は、上部突起部８０と下部突起部８２とで挟まれた空間から、上部突起部８０と下部突起部８２とで挟まれた空間を通過して流路断面積が大きくなった空間に流れる。
【００３３】
ここで、ガス流動空間Ｓを流れる燃焼ガスＣ１は、上部突起部８０と下部突起部８２とで挟まれた空間を通過したときに、流路断面積が大きくなることで流速が低下する。特に、上部突起部８０より下流側の燃焼促進空間Ｓ２および下部突起部８２より下流側の燃焼促進空間Ｓ３での燃焼ガスＣ１の流速が低下してよどみが発生する。そして、流速が低下した燃焼ガスＣ１に対して、二次燃料供給ライン７４から二次燃料Ｆ２が供給される。そのため、流速が遅い燃焼ガスＣ１に所定量の二次燃料Ｆ２が供給されることで、一時的に、燃焼ガスＣ１における二次燃料Ｆ２の濃度が高くなり、燃焼が促進される。また、流速が遅い燃焼ガスＣ１に所定量の二次燃料Ｆ２が供給されることで、燃焼促進空間Ｓ２，Ｓ３における燃焼ガスＣ１の滞留時間が長くなり、結果として、燃焼ガスＣ１および二次燃料Ｆ２の燃焼時間が長くなり、燃焼が促進される。燃焼ガスＣ１および二次燃料Ｆ２の燃焼が促進されると、燃焼ガスＣ１中のＣＯの酸化が促進される。
【００３４】
図４に示すグラフは、Ｘ方向にて、燃焼促進空間Ｓ２，Ｓ３が設けられた位置でのガス流動空間Ｓにおける燃焼ガスＣ１の流速分布と温度分布を表すものである。ここで、高さは、耐火材８４，８６の間の空間におけるＺ方向に沿う高さである。突起部２６がないときの燃焼ガスＣ１の温度分布（二点鎖線）に対して、突起部２６が設けたときの燃焼ガスＣ１の温度分布（実線）は、ガス流動空間Ｓにおける高さ方向の中間部で高く、ガス流動空間Ｓにおける上部突起部８０と下部突起部８２が設けられた燃焼促進空間Ｓ２，Ｓ３で低くなっている。また、突起部２６がないときの燃焼ガスＣ１の流速分布（一点鎖線）に対して、突起部２６が設けたときの燃焼ガスＣ１の流速分布（点線）は、ガス流動空間Ｓにおける高さ方向の中間部で高く、ガス流動空間Ｓにおける上部突起部８０と下部突起部８２が設けられた燃焼促進空間Ｓ２，Ｓ３で低くなっている。このことから、突起部２６を設けることで、ガス流動空間Ｓにおける高さ方向の中間部で、燃焼ガスＣ１の温度と流速を上昇させ、ガス流動空間Ｓにおける燃焼促進空間Ｓ２，Ｓ３で、燃焼ガスＣ１の温度と流速を下降させることができる。即ち、燃焼促進空間Ｓ２，Ｓ３における燃焼ガスＣ１の熱容量が小さく、滞留時間が長くなり、また、ガス量が多いことから二次燃料Ｆ２が供給されたときの二次火炎温度が高いものとなる。
【００３５】
また、図５の示すグラフは、排ガス中の酸素濃度（Ｏ２）に対する窒素酸化物（ＮＯｘ）の含有量と、一酸化炭素（ＣＯ）の含有量を表すものである。突起部２６がないときの排ガスのＮＯｘの含有量（二点鎖線）は、Ｏ２濃度の低下に伴って高くなる。これに対して、突起部２６が設けたときの排ガスのＮＯｘの含有量（点線）は、同様にＯ２濃度の低下に伴って高くなるものの、Ｏ２濃度の高い領域と低い領域でより低くなっている。また、突起部２６がないときの排ガスのＣＯの含有量（一点鎖線）は、Ｏ２濃度の低下に伴ってＯ２濃度が６％近傍まで上昇した後、低下している。これに対して、突起部２６が設けたときの排ガスのＣＯの含有量（実線）は、Ｏ２濃度の低下に伴ってＯ２濃度が６％近傍まで上昇した後、Ｏ２濃度が４％近傍まで急激に低下している。このことから、突起部２６を設けることで、ガス流動空間Ｓにおける燃焼促進空間Ｓ２，Ｓ３での燃焼ガスＣ１および二次燃料Ｆ２の燃焼が促進され、酸素の濃度が低くて燃焼ガスの濃度が高いことで火炎温度が高くなり、その結果、ＣＯの酸化が促進され、排ガス中のＣＯの含有量を低下させることができる。
【００３６】
また、ボイラ１は、二段燃焼を行うことで、缶体１０から排出される燃焼ガスＣ１のＮＯｘ含有量と酸素含有量とを低くすることができる。ここで、二次燃料Ｆ２を自己燃焼させてＣＯの発生を抑制するためには、二次燃料Ｆ２の供給位置の温度を、ある程度高く保つことが好ましい。しかし、二次燃料Ｆ２の供給位置の温度を高くし過ぎると、二次燃料Ｆ２による燃焼温度（燃焼によって到達する最高温度）が高くなり過ぎ、燃焼ガス中のＮＯｘの量が増加するおそれがある。そのため、ボイラ１において二段燃焼を行う場合には、缶体１０内の温度を所定の範囲内に保つことが好ましい。
【００３７】
以上説明したように、本実施形態に係るボイラ１は、水管５１，５２，５３を有する缶体１０と、缶体１０に接続されて缶体１０内に一次燃料Ｆ１及び空気Ａを供給するバーナ１６と、燃焼ガスＣ１の流れ方向においてバーナ１６よりも下流側の缶体１０内に二次燃料Ｆ２を供給する二次燃料供給部２４と、燃焼ガスＣ１の流れ方向においてバーナ１６と二次燃料供給部２４との間の缶体１０内に配置されて燃焼ガスＣ１の流路断面積を小さくする突起部２６とを有し、突起部２６を缶体１０の内壁面の一部に配置する。
【００３８】
そのため、バーナ１６側からガス流動空間Ｓを流れる燃焼ガスＣ１は、上部突起部８０と下部突起部８２とで挟まれた空間を通過したとき、上部突起部８０および下部突起部８２より下流側の燃焼促進空間Ｓ２，Ｓ３での燃焼ガスＣ１の流速が低下し、この流速が低下した燃焼ガスＣ１に対して二次燃料Ｆ２が供給される。すると、燃焼促進空間Ｓ２，Ｓ３にて、燃焼ガスＣ１における二次燃料Ｆ２の濃度が高くなり、また、燃焼促進空間Ｓ２，Ｓ３における燃焼ガスＣ１の滞留時間が長くなり、燃焼ガスＣ１と二次燃料Ｆ２との燃焼時間が長くなる。その結果、燃焼ガスＣ１と二次燃料Ｆ２の燃焼が促進されることで、燃焼ガスＣ１中のＣＯの酸化が促進され、ＮＯｘやＣＯなどの有害物質の発生量を低減させることができる。
【００３９】
本実施形態に係るボイラ１は、缶体１０を矩形とし、突起部２６を設置されている辺（Ｙ方向）の全域に配置している。そのため、ガス流動空間Ｓにおける幅方向（Ｙ方向）の全域で燃焼促進空間Ｓ２，Ｓ３を形成することができ、ガス流動空間Ｓを流れる燃焼ガスＣ１の全域で、燃焼ガスＣ１と二次燃料Ｆ２の燃焼を促進し、燃焼ガスＣ１中のＣＯの酸化を促進することができる。
【００４０】
本実施形態に係るボイラ１は、二次燃料供給部２４は、二次燃料Ｆ２を供給するノズルを有し、ノズルを鉛直方向（Ｚ方向）に複数配置し、突起部２６を少なくとも缶体１０の内壁面の底部または天部に配置している。そのため、上部突起部８０や下部突起部８２より下流側に燃焼促進空間Ｓ２，Ｓ３を形成し、この燃焼促進空間Ｓ２，Ｓ３に対して二次燃料供給部２４のノズルから適正に二次燃料Ｆ２が供給されることとなり、燃焼ガスＣ１中のＣＯの酸化を効率良く促進することができる。
【００４１】
本実施形態に係るボイラ１は、突起部２６を断熱材または耐火材としている。そのため、高温の燃焼ガスＣ１からの突起部２６の耐熱性を向上させることができる。
【００４２】
本実施形態に係るボイラ１は、突起部２６を、燃焼ガスＣ１の流れ方向において、二次燃料供給部２４よりもバーナ１６に近い位置に配置している。従って、上部突起部８０および下部突起部８２より下流側に形成する燃焼促進空間Ｓ２，Ｓ３の適正長さを確保する一方で、缶体１０の全長を拡大する必要がなく、燃焼ガスＣ１中のＣＯの酸化を適正に促進することができる。
【００４３】
なお、上述した実施形態では、缶体１０の一方側にバーナ１６を配置し、このバーナ１６に対向する缶体１０の他方側に水管群５０を配置してボイラ１を構成したが、この構成に限定されるものではない。例えば、缶体１０の中央にバーナを配置し、このバーナの周囲に対向して水管群を配置してボイラを構成してもよい。
【符号の説明】
【００４４】
１…ボイラ、１０…缶体、１２…送風機、１４…ダクト、１６…バーナ、１８…排気筒、２０…燃料供給部、２２…一次燃料供給部、２４…二次燃料供給部、２６…突起部、２８…制御装置、４０…本体部、５１，５２，５３…水管、６０…燃料供給ライン、６２…一次燃料調整弁、７０，７４…二次燃料供給ライン、７２…二次燃料調整弁、８０…上部突起部、８２…下部突起部、８４，８６…耐火材、Ａ…空気、Ｆ１…一次燃料、Ｆ２…二次燃料、Ｃ１…燃焼ガス、Ｓ…ガス流動空間、Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３…燃焼促進空間。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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