(57)【要約】【課題】設備点数の増加を防ぐと共に、効率的な運転が可能なボイラの提供。【解決手段】ボイラ１０は、燃焼室２４を形成する燃焼容器１１と、燃焼室２４内で燃料を燃焼させる第一バーナ１２と、燃焼室２４内で燃料を燃焼させ、第一バーナ１２よりも低容量の第二バーナ１３と、を備える。この構成により、一つのボイラ１０によって、高容量の第一バーナ１２を用いた燃焼により高圧蒸気を生成し、低容量の第二バーナ１３を用いた燃焼により低圧蒸気を生成することができるため、複数のボイラを設置する必要がなくなる。また、第一バーナ１２に比べて低容量の第二バーナ１３を用いて、ボイラ１０の暖機運転を行うことができるため、高容量の第一バーナ１２を用いた暖機運転を行う必要がなくなる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃焼室を形成する燃焼容器と、
前記燃焼室内で燃料を燃焼させる第一バーナと、
前記燃焼室内で燃料を燃焼させ、前記第一バーナよりも低容量の第二バーナと、
を備えることを特徴とするボイラ。
【請求項２】
前記燃焼容器は、天井部と、前記天井部と対向する底部と、前記天井部と前記底部との間を延びる壁部とを有し、
前記第一バーナは、前記燃焼容器の前記天井部に取り付けられ、前記燃焼室内で燃料を燃焼させて前記底部側に向かう火炎を形成し、
前記第二バーナは、前記第一バーナよりも前記燃焼容器の前記底部側で前記壁部に取り付けられる、
ことを特徴とする請求項１に記載のボイラ。
【請求項３】
前記第二バーナは、前記第一バーナが形成する火炎の下端に空気を供給可能な位置に設けられることを特徴とする請求項２に記載のボイラ。
【請求項４】
前記第二バーナは、前記燃焼室を形成する前記壁部の内面よりも、前記壁部の内側に配置されることを特徴とする請求項２または請求項３に記載のボイラ。
【請求項５】
前記第二バーナは、前記壁部の前記内面から、最大で自らの開口径の１／２倍の距離だけ、前記壁部の内側に配置されることを特徴とする請求項４に記載のボイラ。
【請求項６】
前記第二バーナの容量は、前記第一バーナの容量の１／５倍以上１／３倍以下であることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一項に記載のボイラ。
【請求項７】
前記第一バーナおよび前記第二バーナを制御する制御部をさらに備え、
前記制御部は、運転負荷が第一所定負荷以下では、前記第一バーナを用いることなく前記第二バーナを用いて燃焼を行い、運転負荷が前記第一所定負荷よりも大きな第二所定負荷以上では、少なくとも前記第一バーナを用いて燃焼を行うことを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか一項に記載のボイラ。
【請求項８】
前記制御部は、前記第一バーナを用いることなく、前記第二バーナを用いて燃焼を行う暖機運転を実行することを特徴とする請求項７に記載のボイラ。
【請求項９】
前記制御部は、前記第二バーナを用いることなく前記第一バーナを用いて燃焼を行うとき、前記第二バーナから前記第一バーナが形成する火炎に向けて、空気を噴出させることを特徴とする請求項７または請求項８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。
【背景技術】
【０００２】
従来、燃料を燃焼させて蒸気を発生し、発生させた蒸気から動力を取り出すボイラがある（例えば、特許文献１）。ボイラは、例えば船舶に搭載され、船舶推進用のプロペラを駆動させるための動力源や、クレーン等の船舶に搭載される各種装置を稼動させたり、発電機を駆動させたりする補助動力源として用いられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第５３４４８９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述したように、例えば船舶には、船舶の推進力を発生させる機器以外の機器に供給する雑用蒸気を生成するための補助動力源として、補助ボイラが搭載される。補助ボイラは、高負荷機器用の高圧蒸気を生成するためのものと、低負荷機器用の低圧蒸気を生成するためのものとが、それぞれ必要となる場合がある。その結果、船舶の設備点数の増加を招いてしまう。また、補助ボイラは、蒸気を機器に速やかに供給するため、暖機運転を継続しておく必要もある。それにより、特に高圧蒸気を生成する補助ボイラを暖機運転することによる燃料消費量の増加が問題となる。
【０００５】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、設備点数の増加を防ぐと共に、効率的な運転が可能なボイラの提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、燃焼室を形成する燃焼容器と、前記燃焼室内で燃料を燃焼させる第一バーナと、前記燃焼室内で燃料を燃焼させ、前記第一バーナよりも低容量の第二バーナと、を備えることを特徴とする。
【０００７】
この構成により、一つのボイラによって、高容量の第一バーナを用いた燃焼により高圧蒸気を生成し、低容量の第二バーナを用いた燃焼により低圧蒸気を生成することができるため、複数のボイラを設置する必要がなくなる。また、第一バーナに比べて低容量の第二バーナを用いて、ボイラの暖機運転を行うことができるため、高容量の第一バーナを用いた暖機運転を行う必要がなくなる。従って、本発明によれば、設備点数の増加を防ぐと共に、効率的な運転が可能なボイラを提供することができる。
【０００８】
また、前記燃焼容器は、天井部と、前記天井部と対向する底部と、前記天井部と前記底部との間を延びる壁部とを有し、前記第一バーナは、前記燃焼容器の前記天井部に取り付けられ、前記燃焼室内で燃料を燃焼させて前記底部側に向かう火炎を形成し、前記第二バーナは、前記第一バーナよりも前記燃焼容器の前記底部側で前記壁部に取り付けられる、ことが好ましい。
【０００９】
この構成により、第一バーナのみを用いて燃料を燃焼させる際に、第一バーナが形成する火炎に対して、第二バーナを冷却するための燃焼空気の一部を供給することができる。その結果、ボイラとしての必要空気量に対して、第一バーナによる燃焼の空気比を低減することが可能となり、ＮＯｘ還元域が形成され、ＮＯｘ発生量の低減を図ることが可能となる。
【００１０】
また、前記第二バーナは、前記第一バーナが形成する火炎の下端に、空気を供給可能な位置に設けられることが好ましい。
【００１１】
この構成により、第一バーナが形成する火炎の下端近傍に向けて第二バーナから空気を供給することができるため、第一バーナで形成される火炎のＮＯｘ還元域をより広く取ることが可能となり、より良好にＮＯｘ発生量の低減を図ることが可能となる。
【００１２】
また、前記第二バーナは、前記燃焼室を形成する前記壁部の内面よりも、前記壁部の内側に配置されることが好ましい。
【００１３】
この構成により、燃焼室内の輻射熱といった熱の影響で第二バーナに損傷が生じることを抑制することができる。
【００１４】
また、前記第二バーナは、前記壁部の前記内面から、最大で自らの開口径の１／２倍の距離だけ、前記壁部の内側に配置されることが好ましい。
【００１５】
この構成により、燃焼室内の輻射熱といった熱の影響で第二バーナに損傷が生じることを、より良好に抑制することができる。
【００１６】
また、前記第二バーナの容量は、前記第一バーナの容量の１／５倍以上１／３倍以下であることが好ましい。
【００１７】
この構成により、第二バーナの容量を十分に確保し、第二バーナにより低圧蒸気を生成することができる。
【００１８】
また、前記第一バーナおよび前記第二バーナを制御する制御部をさらに備え、前記制御部は、運転負荷が第一所定負荷以下では、前記第一バーナを用いることなく前記第二バーナを用いて燃焼を行い、運転負荷が前記第一所定負荷よりも大きな第二所定負荷以上では、少なくとも前記第一バーナを用いて燃焼を行うことが好ましい。
【００１９】
この構成により、第一所定負荷以下では第二バーナ、第二所定負荷以上では第一バーナを用いた燃焼を行うことができるため、ボイラの運用範囲を拡大することができる。
【００２０】
また、前記制御部は、前記第一バーナを用いることなく、前記第二バーナを用いて燃焼を行う暖機運転を実行することが好ましい。
【００２１】
この構成により、高容量の第一バーナを用いることなく、低容量の第二バーナのみを用いてボイラの暖機運転を行うことができるため、ボイラの燃料消費量を、より低減させることができる。
【００２２】
また、前記制御部は、前記第二バーナを用いることなく前記第一バーナを用いて燃焼を行うとき、前記第二バーナから前記第一バーナが形成する火炎に向けて、空気を噴出させることが好ましい。
【００２３】
この構成により、第一バーナのみを用いて燃料を燃焼させる際に、第一バーナが形成する火炎に対して、第二バーナを冷却するための燃焼空気の一部を供給することができる。その結果、ボイラとしての必要空気量に対して、第一バーナによる燃焼の空気比を低減することが可能となり、ＮＯｘ還元域が形成され、ＮＯｘ発生量の低減を図ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】図１は、本実施形態のボイラを表す概略図である。
【図２】図２は、図１のＡ−Ａ線に沿った断面図である。
【図３】図３は、第二バーナへの熱影響を示す説明図である。
【図４】図４は、本実施形態のボイラの運転負荷と各バーナの使用範囲を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下に、本発明にかかるボイラの実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００２６】
本実施形態のボイラは、船舶に用いた舶用ボイラとして説明する。具体的には、ボイラを、例えばカーゴオイルポンプ用の蒸気タービン等を駆動させるための雑用蒸気を生成する補助ボイラとして用いる場合として説明する。但し、ボイラは、補助ボイラに限定されず、例えば、船舶の場合、航行時の動力源となる主機ボイラや、クレーン等、船舶に搭載されている機械を稼動させる補助ボイラとしても用いることができる。また、ボイラは、舶用に限定されず、種々の用途のボイラに用いることができる。
【００２７】
図１は、本実施形態のボイラを表す概略図であり、図２は、図１のＡ−Ａ線に沿った断面図である。図１に示すように、本実施形態のボイラ１０は、燃焼容器１１と、第一バーナ１２と、第二バーナ１３と、蒸発器１４と、制御部１５とを備える。
【００２８】
燃焼容器１１は、中空箱型形状をなす。燃焼容器１１は、天井部１１ａと、底部１１ｂと、前壁部１１ｃ（図２参照）と、後壁部１１ｄ（図２参照）と、一対の側壁部１１ｅ、１１ｆとを有する。天井部１１ａは、ガス出口２２が形成されている。底部１１ｂは、天井部１１ａと対向して設けられる。前壁部１１ｃ、後壁部１１ｄおよび一対の側壁部１１ｅ、１１ｆは、天井部１１ａと底部１１ｂとの間を延びる。天井部１１ａと底部１１ｂと前壁部１１ｃと後壁部１１ｄと側壁部１１ｅとは、燃焼室２４を形成する。燃焼室２４は、天井部１１ａと底部１１ｂと前壁部１１ｃと後壁部１１ｄと側壁部１１ｅと後述するフロントバンクチューブ２８により区画されて構成され、第一バーナ１２および第二バーナ１３が臨んでいる。また、燃焼容器１１は、天井部１１ａと底部１１ｂと前壁部１１ｃと後壁部１１ｄと側壁部１１ｆと後述する蒸発管２５とにより区画された排気室３３が設けられている。排気室３３は、ガス出口２２が連通している。また、燃焼容器１１は、図１に示すように、蒸発器１４およびフロントバンクチューブ２８の高さ方向（図１の上下方向）の略中央部近辺に、仕切り板２９が設けられている。仕切り板２９は、蒸発器１４およびフロントバンクチューブ２８が配置された領域において、底部１１ｂとの間でガス出口側通路２３を形成する。ガス出口側通路２３は、燃焼室２４から排気室３３へと主として流れる燃焼ガスＧの通路である。
【００２９】
第一バーナ１２は、天井部１１ａの側壁部１１ｅ側で、ガス出口２２から離間した位置に設けられている。第一バーナ１２は、図示しない燃料ガス供給ラインおよび空気供給ラインに接続されている。また、第一バーナ１２は、図示しないイグナイタを有する。第一バーナ１２は、天井部１１ａと底部１１ｂと側壁部１１ｅとに囲まれた燃焼室２４内で燃料ガスを燃焼させ、底部１１ｂ側に向かう火炎Ｆ１を形成する。本実施形態において、第一バーナ１２は、メインバーナである。
【００３０】
第二バーナ１３は、図２に示すように、前壁部１１ｃに設けられている。第二バーナ１３は、第一バーナ１２とは異なる図示しない燃料ガス供給ラインおよび空気供給ラインに接続されている。また、第二バーナ１３は、第一バーナ１２とは異なる図示しないイグナイタを有する。第二バーナ１３は、燃焼室２４内で燃料ガスを燃焼させ、図２に示すように、前壁部１１ｃから後壁部１１ｄに向かう火炎Ｆ２を形成する。第二バーナ１３は、第一バーナ１２よりも低容量の小バーナである。本実施形態において、第二バーナ１３の容量は、第一バーナ１２の容量の１／５倍以上１／３倍以下とされる。
【００３１】
第二バーナ１３は、図１および図２に示すように、第一バーナ１２よりも燃焼容器１１の底部１１ｂ側で、前壁部１１ｃに設けられている。第二バーナ１３は、図１に示すように、第一バーナ１２が形成する火炎Ｆ１の下端近傍の位置に設けられ、火炎Ｆ１の下端に空気を供給可能とされている。より詳細には、第二バーナ１３は、一例として、燃焼室２４の幅方向（図１の左右方向）において、側壁部１１ｅに設けられた図示しないウォールチューブとフロントバンクチューブ２８との中央部に設けられる。また、第二バーナ１３は、一例として、燃焼室２４の高さ方向（図１の上下方向）において、ガス出口側通路２３の中央部に設けられる。なお、第二バーナ１３は、側壁部１１ｅに設けられた図示しないウォールチューブとフロントバンクチューブ２８との中央部近傍に設けられてもよく、ガス出口側通路２３の中央部近傍に設けられてもよい。
【００３２】
また、第二バーナ１３は、図２に示すように、燃焼室２４を形成する前壁部１１ｃの内面１１１ｃよりも、前壁部１１ｃの内側に配置される。より詳細には、第二バーナ１３は、前壁部１１ｃの内面１１１ｃよりも、最大で自身の開口径Ｄの１／２倍の距離Ｌ（例えば、１００ｍｍ程度）だけ、前壁部１１ｃの内側に配置される。ここで、図３は、第二バーナへの熱影響を示す説明図である。図示するように、第二バーナ１３を前壁部１１ｃの内面１１１ｃから引き下げない場合（図中の“引き下げ無し”）に比べて、第二バーナ１３を前壁部１１ｃの内面１１１ｃから引き下げた場合（図中の“１００ｍｍ引き下げ”）、第二バーナ１３の各構成部材のピーク温度が低減される。すなわち、第二バーナ１３を前壁部１１ｃの内側に配置することで、燃焼室２４内の輻射熱といった熱の影響で、第二バーナ１３に損傷が生じることを、より良好に抑制することができる。
【００３３】
蒸発器１４は、複数の蒸発管２５が束状になった蒸発管群により構成されている。複数の蒸発管２５は、燃焼容器１１内で第一バーナ１２の燃料ガス噴出方向に沿って配置される。複数の蒸発管２５は、下端部が底部１１ｂに支持された水ドラム２６に連結され、上端部が天井部１１ａに支持された蒸気ドラム２７に連結されている。また、蒸発器１４は、一部の蒸発管２５が前壁部１１ｃ側に屈曲して配置されることで、フロントバンクチューブ２８が配置される。
【００３４】
そのため、ボイラ１０は、第一バーナ１２および第二バーナ１３からガス出口２２に向けて、燃焼室２４、フロントバンクチューブ２８、蒸発器１４、排気室３３がこの順で配置されている。なお、燃焼容器１１の各壁面には、熱交換器としての図示しないウォールチューブが複数設けられている。また、蒸発器１４とフロントバンクチューブ２８との間に、蒸気ドラム２７内の蒸気を過熱して過熱蒸気を生成するための過熱器が設けられてもよい。
【００３５】
ボイラ１０は、第一バーナ１２または第二バーナ１３が燃焼室２４に燃料ガスを噴射して燃焼させることで火炎Ｆ１または火炎Ｆ２が形成され、図１において白抜き矢印で示す燃焼ガスＧが生成される。生成された燃焼ガスＧは、燃焼容器１１の側壁部１１ｅ側から側壁部１１ｆ側に流動する。このとき、燃焼ガスＧは、燃焼室２４からフロントバンクチューブ２８が配置された領域、蒸発器１４が配置された領域を順次通過して排気室３３に至る。本実施形態において、燃焼ガスＧは、白抜き矢印で示すように、主として仕切り板２９により区切られた図中下側の領域、すなわちガス出口側通路２３を介してフロントバンクチューブ２８、蒸発器１４を通過する。そして、燃焼ガスＧは、主として、排気室３３において仕切り板２９により区切られた図中上側の領域へと向きを変えて流れ、再び蒸発器１４を通過し、ガス出口２２へと至る。フロントバンクチューブ２８と、蒸発器１４は、それぞれ熱交換器であり、燃焼ガスＧが通過する際に燃焼ガスＧとの間で熱交換を行い、この燃焼ガスＧの熱を回収して内部に流通する水や蒸気（熱媒）の温度を上昇させる。
【００３６】
フロントバンクチューブ２８は、燃焼容器１１における第一バーナ１２および第二バーナ１３側、つまり、燃焼容器１１内の温度が高い領域に配置されている。フロントバンクチューブ２８は、水ドラム２６及び蒸気ドラム２７に連結されており、内部に水や蒸気が流通している。フロントバンクチューブ２８は、燃焼ガスＧと水や蒸気との熱交換で燃焼ガスＧの熱を回収することで、水や蒸気の温度を上昇させ、燃焼ガスＧの温度を低下させる。
【００３７】
蒸発器１４は、複数の蒸発管２５を有し、燃焼容器１１におけるフロントバンクチューブ２８よりもガス出口２２側に配置されている。蒸発器１４は、フロントバンクチューブ２８が配置された領域を通過した燃焼ガスＧが通過する。蒸発器１４は、複数の蒸発管２５の各端部に水ドラム２６と蒸気ドラム２７がそれぞれ連結されており、各蒸発管２５内に水や蒸気が流通している。蒸発器１４は、水ドラム２６から各蒸発管２５を通って蒸気ドラム２７に流動するとき、燃焼ガスＧと水や蒸気との熱交換で燃焼ガスＧの熱を回収することで、水や蒸気の温度を上昇させ、燃焼ガスＧの温度を低下させる。即ち、燃焼ガスＧにより各蒸発管２５内の水や蒸気が加熱されることで、蒸気だけが上昇して蒸気ドラム２７に至る。
【００３８】
蒸発器１４を通過した燃焼ガスＧは、熱が回収されて温度が低下して排気室３３に至り、排ガス（燃焼ガスＧ）となってガス出口２２から外部に排出される。
【００３９】
ボイラ１０は、第一バーナ１２および第二バーナ１３で燃料ガスを燃焼して燃焼ガスＧを発生させ、フロントバンクチューブ２８と蒸発器１４で燃焼ガスＧと水や蒸気との熱交換を行い、水の温度を上昇させて蒸気とし、蒸気を蒸気ドラム２７に貯留する。ボイラ１０は、この蒸気を図示しないタービンに供給することで駆動回転させ、発電機で発電する。
【００４０】
制御部１５は、上述した第一バーナ１２および第二バーナ１３を制御し、ボイラ１０により蒸気を生成させる。制御部１５は、第一バーナ１２の燃料ガス供給ラインおよび空気供給ラインに設けられた図示しない各流量制御弁、第一バーナ１２の図示しないイグナイタ、第二バーナ１３の燃料ガス供給ラインおよび空気供給ラインに設けられた図示しない各流量制御弁、第二バーナ１３の図示しないイグナイタに接続されている。制御部１５は、各流量制御弁および各イグナイタを制御し、ボイラ１０により発生させる蒸気圧を調整する。
【００４１】
次に、ボイラ１０の運転方法について説明する。本実施形態において、制御部１５は、ボイラ１０からの蒸気により駆動される蒸気タービンの負荷に応じて、第一バーナ１２および第二バーナ１３による燃焼を調整し、ボイラ１０の運転負荷を調整する。
【００４２】
制御部１５は、蒸気タービンを駆動しない場合、ボイラ１０を暖機運転させる。このとき、制御部１５は、第一バーナ１２を用いることなく第二バーナ１３のみを用いて燃料ガスを燃焼させる。これにより、高容量の第一バーナ１２を用いることなく低容量の第二バーナ１３でボイラ１０を暖機運転させて燃料消費を抑制しつつ、蒸気タービンの駆動が必要となった場合には速やかにボイラ１０から蒸気を供給することができる。
【００４３】
制御部１５は、蒸気タービンの駆動が必要となった場合、蒸気タービンの負荷の増加（ボイラ１０に要求される運転負荷の増加）に応じて、第二バーナ１３への燃料ガスの供給量を徐々に低下させつつ、第一バーナ１２への燃料ガスの供給量を徐々に増加させる。図４を用いて、より詳細に説明する。図４は、本実施形態のボイラの運転負荷と各バーナの使用範囲を示す説明図である。図示するように、制御部１５は、ボイラ１０に要求される運転負荷が第一所定負荷Ａ１以下の範囲では、第二バーナ１３のみを用いて燃焼を行う。第一所定負荷Ａ１は、ボイラ１０の定格負荷（本実施形態では、第一バーナ１２を用いた燃焼を行う場合の最大の負荷）を１００％としたとき、例えば１０％程度の負荷である。制御部１５は、ボイラ１０に要求される運転負荷が第一所定負荷Ａ１よりも大きくなると、第一バーナ１２への燃料ガスの供給を開始して第一バーナ１２を着火すると共に、運転負荷の上昇に応じて第一バーナ１２への燃料ガスの供給量を徐々に増加させ、第二バーナ１３への燃料ガスの供給量を徐々に低下させる。そして、制御部１５は、ボイラ１０に要求される運転負荷が第一所定負荷Ａ１よりも大きな第二所定負荷Ａ２以上となった場合、第二バーナ１３を消火すると共に、第一バーナ１２のみを用いて燃料ガスの燃焼を行う。第二所定負荷Ａ２は、ボイラ１０の定格負荷を１００％としたとき、例えば１１％程度の負荷である。
【００４４】
このように、本実施形態のボイラ１０は、メインバーナとしての第一バーナ１２のみを有する従来構造のボイラと比べて、小バーナとしての第二バーナ１３を利用した燃焼を行うことができる。従来構造のボイラでは、燃焼安定性を確保するために、ボイラ１０の運転負荷を定格負荷に対して７．５％程度までしか絞れなかったが、本実施形態のボイラ１０では、第二バーナ１３を利用することで、運転負荷を定格負荷に対して１．５％程度（図４に示す“暖機運転時の負荷”）まで絞ることができる。つまり、ボイラ１０の運用範囲が拡大される。
【００４５】
また、制御部１５は、ボイラ１０に要求される負荷が第二所定負荷以上で第一バーナ１２のみを用いて燃料ガスの燃焼を行うとき、第二バーナ１３の図示しない空気供給ラインから、第二バーナ１３を冷却するための空気を供給させる。供給された空気は、第二バーナ１３を冷却した後、第一バーナ１２により形成される火炎Ｆ１の下端近傍へと供給される。その結果、火炎Ｆ１の下端近傍において、燃焼の空気比が低減されることで、ＮＯｘ還元域が形成され、第一バーナ１２による燃焼のＮＯｘ発生量が低減される。
【００４６】
以上説明したように、本実施形態のボイラ１０は、燃焼室２４を形成する燃焼容器１１と、燃焼室２４内で燃料ガスを燃焼させる第一バーナ１２と、燃焼室２４内で燃料ガスを燃焼させ、第一バーナ１２よりも低容量の第二バーナ１３と、を備える。
【００４７】
この構成により、一つのボイラ１０によって、高容量の第一バーナ１２を用いた燃焼により高圧蒸気を生成し、低容量の第二バーナ１３を用いた燃焼により低圧蒸気を生成することができるため、複数のボイラを設置する必要がなくなる。また、第一バーナ１２に比べて低容量の第二バーナ１３を用いて、ボイラ１０の暖機運転を行うことができるため、高容量の第一バーナ１２を用いた暖機運転を行う必要がなくなる。従って、本実施形態のボイラ１０によれば、設備点数の増加を防ぐと共に、効率的な運転が可能なボイラを提供することができる。
【００４８】
また、燃焼容器１１は、天井部１１ａと、天井部１１ａと対向する底部１１ｂと、天井部１１ａと底部１１ｂとの間を延びる前壁部１１ｃ、後壁部１１ｄ、側壁部１１ｅ、１１ｆとを有し、第一バーナ１２は、燃焼容器１１の天井部１１ａに取り付けられ、燃焼室２４内で燃料ガスを燃焼させて底部１１ｂ側に向かう火炎Ｆ１を形成し、第二バーナ１３は、第一バーナ１２よりも燃焼容器１１の底部１１ｂ側で前壁部１１ｃに取り付けられる。
【００４９】
この構成により、第一バーナ１２のみを用いて燃料ガスを燃焼させる際に、第一バーナ１２が形成する火炎Ｆ１に対して、第二バーナ１３を冷却するための燃焼空気の一部を供給することができる。その結果、第一バーナ１２による燃焼の空気比を低減することが可能となり、ＮＯｘ還元域が形成され、ＮＯｘ発生量の低減を図ることが可能となる。
【００５０】
また、第二バーナ１３は、第一バーナ１２が形成する火炎Ｆ１の下端に、空気を供給可能な位置に設けられる。
【００５１】
この構成により、第一バーナ１２が形成する火炎Ｆ１の下端近傍に向けて第二バーナ１３から空気を供給することができるため、第一バーナ１２で形成される火炎Ｆ１のＮＯｘ還元域をより広く取ることが可能となり、より良好にＮＯｘ発生量の低減を図ることが可能となる。
【００５２】
また、第二バーナ１３は、燃焼室２４を形成する前壁部１１ｃの内面１１１ｃよりも、前壁部１１ｃの内側に配置される。
【００５３】
この構成により、燃焼室２４内の輻射熱といった熱の影響で第二バーナ１３に損傷が生じることを抑制することができる。
【００５４】
また、第二バーナ１３は、前壁部１１ｃの内面１１１ｃから、最大で自らの開口径Ｄの１／２倍の距離Ｌだけ、前壁部１１ｃの内側に配置される。
【００５５】
この構成により、燃焼室２４内の輻射熱といった熱の影響で第二バーナ１３に損傷が生じることを、より良好に抑制することができる。
【００５６】
また、第二バーナ１３の容量は、第一バーナ１２の容量の１／５倍以上１／３倍以下である。
【００５７】
この構成により、第二バーナ１３の容量を十分に確保し、第二バーナ１３により低圧蒸気を生成することができる。
【００５８】
また、第一バーナ１２および第二バーナ１３を制御する制御部１５をさらに備え、制御部１５は、運転負荷が第一所定負荷以下では、第一バーナ１２を用いることなく第二バーナ１３を用いて燃焼を行い、運転負荷が第一所定負荷よりも大きな第二所定負荷以上では、第一バーナ１２を用いて燃焼を行う。
【００５９】
この構成により、第一所定負荷以下では第二バーナ１２、第二所定負荷以上では第一バーナ１３を用いた燃焼を行うことができるため、ボイラ１０の運用範囲を拡大することができる。
【００６０】
また、制御部１５は、第一バーナ１２を用いることなく、第二バーナ１３を用いて暖機運転を実行する。
【００６１】
この構成により、高容量の第一バーナ１２を用いることなく、低容量の第二バーナ１３のみを用いてボイラ１０の暖機運転を行うことができるため、ボイラ１０の燃料消費量を、より低減させることができる。
【００６２】
また、制御部１５は、第二バーナ１３を用いることなく第一バーナ１２を用いて燃焼を行うとき、第二バーナ１３から第一バーナ１２が形成する火炎Ｆ１に向けて、空気を噴出させる。
【００６３】
この構成により、第一バーナ１２のみを用いて燃料ガスを燃焼させる際に、第一バーナ１２が形成する火炎Ｆ１に対して、第二バーナ１３を冷却するための燃焼空気の一部を供給することができる。その結果、第一バーナ１２による燃焼の空気比を低減することが可能となり、ＮＯｘ還元域が形成され、ＮＯｘ発生量の低減を図ることが可能となる。
【００６４】
なお、第二バーナ１３は、本実施形態で示した位置以外の箇所に設けられてもよい。第二バーナ１３は、例えば、第一バーナ１２よりも底部１１ｂ側のいずれかの位置で、前壁部１１ｃに取り付けられてもよい。また、第二バーナ１３は、前壁部１１ｃの内側に配置されるものに限られず、前壁部１１ｃの内面１１１ｃと面一となる位置に設けられてもよい。また、第二バーナ１３は、後壁部１１ｄに取り付けられてもよいし、側壁部１１ｅに取り付けられてもよい。また、第二バーナ１３は、図１に太い破線で示すように、第一バーナ１２の側方で天井部１１ａに取り付けられてもよい。
【００６５】
また、本実施形態では、ボイラ１０の運転負荷が第二所定負荷以上の場合、第一バーナ１２のみを用いて燃焼を行うものとしたが、ボイラ１０の運転負荷が第二所定負荷以上の場合にも、第一バーナ１２と第二バーナ１３との双方を用いて燃焼を行ってもよい。
【００６６】
また、本実施形態では、第一バーナ１２のみを用いて燃焼を行うとき、第二バーナ１３から火炎Ｆ１に空気を供給するものとしたが、第二バーナ１３のみを用いて燃焼を行うとき、第一バーナ１２から第二バーナ１３により形成される火炎Ｆ２に空気を供給してもよい。それにより、第二バーナ１３により生成される燃焼ガスＧの流れを整流し、燃焼ガスＧを効率的に蒸発管２５側へと導くことが可能となる。
【符号の説明】
【００６７】
１０  ボイラ
１１  燃焼容器
１１ａ  天井部
１１ｂ  底部
１１ｃ  前壁部
１１１ｃ  内面
１１ｄ  後壁部
１１ｅ，１１ｆ  側壁部
１２  第一バーナ
１３  第二バーナ
１４  蒸発器
１５  制御部
２２  ガス出口
２３  ガス出口通路
２４  燃焼室
２５  蒸発管
２６  水ドラム
２７  蒸気ドラム
２８  フロントバンクチューブ
２９  仕切り部
３３  排気室
Ｆ１，Ｆ２  火炎
Ｇ  燃焼ガス
【図１】
2019113234.tif 000003
【図２】
2019113234.tif 000004
【図３】
2019113234.tif 000005
【図４】
2019113234.tif 000006
【手続補正書】
【提出日】平成30年11月19日(2018.11.19)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃焼室を形成する燃焼容器と、
前記燃焼室内で燃料を燃焼させる第一バーナと、
前記燃焼室内で燃料を燃焼させ、前記第一バーナよりも低容量の第二バーナと、
前記燃焼室で発生した燃焼ガスと熱交換を行う蒸発器と、
を備え、
前記燃焼容器は、天井部と、前記天井部と対向する底部と、前記天井部と前記底部との間を延びる壁部とを有し、
前記第一バーナは、前記燃焼容器の前記天井部に取り付けられ、前記燃焼室内で燃料を燃焼させて前記底部側に向かう火炎を形成し、
前記第二バーナは、前記第一バーナが形成する火炎に空気を供給可能であり、前記第一バーナよりも前記燃焼容器の前記底部側、かつ、前記蒸発器よりも前記第一バーナ側で前記壁部に取り付けられる、
ことを特徴とするボイラ。
【請求項２】
前記第二バーナは、前記第一バーナが形成する火炎の下端に空気を供給可能な位置に設けられることを特徴とする請求項１に記載のボイラ。
【請求項３】
前記第二バーナは、前記燃焼室を形成する前記壁部の内面よりも、前記壁部の内側に配置されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のボイラ。
【請求項４】
前記第二バーナは、前記壁部の前記内面から、最大で自らの開口径の１／２倍の距離だけ、前記壁部の内側に配置されることを特徴とする請求項３に記載のボイラ。
【請求項５】
前記第二バーナの容量は、前記第一バーナの容量の１／５倍以上１／３倍以下であることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載のボイラ。
【請求項６】
前記第一バーナおよび前記第二バーナを制御する制御部をさらに備え、
前記制御部は、運転負荷が第一所定負荷以下では、前記第一バーナを用いることなく前記第二バーナを用いて燃焼を行い、運転負荷が前記第一所定負荷よりも大きな第二所定負荷以上では、少なくとも前記第一バーナを用いて燃焼を行うことを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一項に記載のボイラ。
【請求項７】
前記制御部は、前記第一バーナを用いることなく、前記第二バーナを用いて燃焼を行う暖機運転を実行することを特徴とする請求項６に記載のボイラ。
【請求項８】
前記制御部は、前記第二バーナを用いることなく前記第一バーナを用いて燃焼を行うとき、前記第二バーナから前記第一バーナが形成する火炎に向けて、空気を噴出させることを特徴とする請求項６または請求項７に記載のボイラ。