(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
バーナノズルの周囲に同心状に内側排ガス供給筒と外側排ガス供給筒とを設けて、内側排ガス供給筒には排ガスを空気に切替えて供給できるようにした排ガス再燃バーナにおいて、外側排ガス供給筒を流れる排ガスの噴出角を外側に向けると共にこの排ガスの流速を遅くしてＴＤＲ（ターンダウン比）を大きくするために外側排ガス供給筒の前端テーパ部の開き角を内側排ガス供給筒の前端テーパ部の開き角よりも大きくしたことを特徴とする排ガス再燃バーナ。
【請求項２】
バーナノズルの周囲に同心状に内側排ガス供給筒と外側排ガス供給筒とを設けて、内側排ガス供給筒には排ガスを空気に切替えて供給できるようにした排ガス再燃バーナにおいて、外側排ガス供給筒を流れる排ガスが遠心力で外方に向かって拡がるようにしてＴＤＲ（ターンダウン比）を大きくするために外側排ガス供給筒内に設けたスワラの旋回度を内側排ガス供給筒内に設けたスワラの旋回度よりも大きくしたことを特徴とする排ガス再燃バーナ。
【請求項３】
バーナノズルの周囲に同心状に内側排ガス供給筒と外側排ガス供給筒とを設けて、内側排ガス供給筒には排ガスを空気に切替えて供給できるようにした排ガス再燃バーナにおいて、外側排ガス供給筒を流れる排ガスの排ガス噴出角を外に向けてＴＤＲ（ターンダウン比）を大きくするために内側排ガス供給筒の前端周縁に外方へ突出した鍔状体を設けたことを特徴とする排ガス再燃バーナ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、コジェネレーションシステムにおける追焚き用バ−ナ、すなわちガスタ−ビン等の燃焼排ガス中に含まれる残存酸素によって気体あるいは液体燃料を燃焼させるための排ガス再燃バーナに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図３は従来のこの種のバーナの構造を示したもので、ガスタービンの定期点検などで排ガスが得られない時にも、大気中の空気で燃焼が可能なように、バーナノズル１の周囲の排ガス供給筒を内外に同心状に分割しておき、排ガスで燃焼させる場合には内外の排ガス供給筒２及び３に排ガスを導入し、空気で燃焼させる場合には内側の排ガス供給筒２のみに空気を導入するようにしている。これは排ガス中の酸素含有量が１３〜１８％と空気よりも低く、温度も３００〜５００℃と高いために、空気に比し同一燃焼量を確保するための必要供給量が多く、従って排ガス燃焼では空気の場合よりも供給筒の断面積を広くしないと圧力損失が大きくなり過ぎるからである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
この種の排ガス再燃バーナにおいては、ガスタービン等からの高温排ガスをボイラの加熱に利用し、追焚き用バーナはその補助として稼働させるために、排ガスは全量をバーナへ導入し、バーナへの燃料供給量を増減することによって必要蒸気量の変化に対応している。従って上述の従来構成においては、必要蒸気量が減少して燃料のみを絞っていく時に、火炎の勢いが弱まっていくにも拘らず、排ガスの勢いが衰えないために、火炎の温度が低下して一酸化炭素が発生し易く、また燃焼が不安定となって失火し易くなるという欠点があり、そのためにＴＤＲ（ターンダウン比）を３：１以上に大きくとることができないという問題があった。本発明はかかる問題点を解消し、ＴＤＲを大きくとることができるような排ガス再燃バーナの構造を提供することを目的とするものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、図１に示すように、バーナノズル１の周囲に同心状に内側排ガス供給筒２と外側排ガス供給筒３とを設けて、内側排ガス供給筒２には排ガスを空気に切替えて供給できるようにした排ガス再燃バーナにおいて、外側排ガス供給筒３を流れる排ガスの噴出角を外側に向けると共にこの排ガスの流速を遅くしてＴＤＲを大きくするために外側排ガス供給筒３の前端テーパ部３ａの開き角αを内側排ガス供給筒２の前端テーパ部２ａの開き角βよりも大きくし（請求項１）、あるいは外側排ガス供給筒３を流れる排ガスが遠心力で外方に向かって拡がるようにしてＴＤＲを大きくするために外側排ガス供給筒３内に設けたスワラ５の旋回度を内側排ガス供給筒２内に設けたスワラ４の旋回度よりも大きくし（請求項２）、あるいはまた図２に示すように、外側排ガス供給筒３を流れる排ガスの排ガス噴出角を外に向けてＴＤＲを大きくするために内側排ガス供給筒２の前端周縁に外方へ突出した鍔状体６を設けた（請求項３）ものである。
【０００５】
【作用】
従来の構成において、燃料を絞った時に火炎の温度が低下するのは、燃料が減少しても、それに伴って排ガスの流量が減少しないために、火炎が小さくなるにつれて火炎の熱が排ガスに奪い去られる割合が大きくなるからである。そこで本発明は、火炎が小さくなった時に、排ガスの流れができるだけ火炎に当たらないようにするものであって、そのために請求項１の構成は、外側排ガス供給筒３の先端を広げることによって、排ガスの流速を減少させると共に、その噴出角を外側へ向けて火炎からできるだけ逸らせるようにしたものであり、また請求項２の構成は、排ガスの旋回度を外側ほど大きくすることにより、その遠心力によって排ガスの拡がり角を大きくし、その結果火炎側の排ガスの圧力を低減しようとするものであり、また請求項３の構成は、外方へ突出した鍔状体６により外側排ガス供給筒３からの排ガス噴出角を外方へ向けようとするものである。これらの構成によれば、燃料供給が減少して火炎の圧力が低下した時に、内側の排ガス流と火炎との間の圧力も低下して、あたかも燃料の減少に伴って排ガス供給量も減少したのと同等の効果を奏し、最適の燃焼状態を維持し得るのである。
【０００６】
【実施例】
図１は本発明の一実施例を示したもので、バ−ナノズル１の周囲に内側の排ガス供給筒２及び外側の排ガス供給筒３が同心状に配設され、更にその外側に等角度間隔に複数の排ガス噴出孔７が設けられており、通常はガスタービンから排出された高温の排ガスが、排ガス供給用角ダクト８及び２個のほぼ長方形のエアダンパ９，１０を通して、両排ガス供給筒２，３及び排ガス噴出孔７に供給されている。エアダンパ９及び１０は個別にモータで開閉され、９は最適の燃焼状態が得られるように比例制御される。またタービンの定期点検などで排ガスが停止するような場合には、排ガス供給用ダクト８に空気を供給してバーナ単独でボイラに熱を供給することになるが、このときは外側排ガス供給筒３への外側エアダンパ１０を閉じて、内側エアダンパ９のみにより内側排ガス供給筒２に燃焼用空気を供給する。空気は排ガスに比し酸素含有量が多く、従って流量が少なくて済むからである。なお１１は各排ガス噴出孔７に設けられた固定式のエアダンパである。
【０００７】
図１の実施例においては、図３の従来例と異なり、外側排ガス供給筒３の前端テーパ部３ａの開き角αが、内側排ガス供給筒２の前端テーパ部２ａの開き角βよりも大きく形成されている。これは外側排ガス供給筒３の先端を広げることによって、外側を流れる排ガスの噴出角を外側へ向けると共に、流路の断面積を広げて流速を減少させて、間接的に火炎に加わる排ガス流の圧力を低減するためであり、これによって特に燃料供給量を絞って火炎を小さくしたときに、あたかも燃焼用酸素を供給する排ガスの流量がそれに伴って減少したのと同等の効果を与え、実際には減少しない排ガス流によって、小さくなった火炎の燃焼が不安定となったり、吹き消されたりするのを防止することができる。
【０００８】
また図１の構成においては、外側排ガス供給筒３内に設けたスワラ５の旋回度が、内側排ガス供給筒２内に設けたスワラ４の旋回度よりも大きく形成されており、このように旋回度を外側ほど大きくすることにより、排ガスが遠心力で外方へ向い、前述の拡がり角が大きくなった場合と同等の効果を奏しているのである。
【０００９】
次に図２の実施例は、内側排ガス供給筒２の前端周縁に外方へ突出した鍔状体６を設けたもので、この鍔状体６により外側排ガス供給筒３からの排ガス噴出角を外方へ向けるようにしたものである。本実施例では、鍔状体６が形成された内側排ガス供給筒２の前端が外側供給筒３の前端すなわち炉壁面１２よりも前方へ突出しているが、この最適位置は燃焼量を最小に絞ったときに最良の燃焼状態が得られるように決定されるもので、むしろ炉壁面より後方の場合もあり得る。実際には、上述のテーパ角、旋回度及び鍔状体の３つの構成を併用して、きわめて優れたＴＤＲ（７〜８：１）を実現することができた。
【００１０】
【発明の効果】
本発明によれば上述のように、ガスタービン等からバーナに供給される排ガス流量が常に一定である排ガス再燃バーナにおいて、燃料供給が減少して火炎の温度が低下した時には、排ガス流が外方へ向いているために、火炎と余剰の排ガスが互いに混合することなく排出されて、あたかも燃料の減少に伴って排ガス流量も減少したのと同様な効果を与え、排ガス流が火勢の弱まった火炎を冷却して一酸化炭素を発生させたり、燃焼を不安定にしたりすることなく、最適の燃焼状態を維持させることができ、それによってＴＤＲ性能を高め、ボイラの蒸気需要量の変化に容易に且つ精度よく対応し得るという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例の縦断面図。
【図２】同上の他の実施例の縦断面図。
【図３】従来例の縦断面図。
【符号の説明】
１  バーナノズル
２  内側排ガス供給筒
３  外側排ガス供給筒
４  内側スワラ
５  外側スワラ
６  鍔状体
７  排ガス噴出孔
８  排ガス供給ダクト
９  エアダンパ
１０  エアダンパ
１１  固定式エアダンパ
【図１】
0003581385.tif 000002
【図２】
0003581385.tif 000003
【図３】
0003581385.tif 000004