(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガス焚きバーナの運転方法であって、
前記ガス焚きバーナは、
保炎燃焼用のガス燃料を燃焼部に供給する１次バーナと、
前記１次バーナを中心に前記１次バーナを囲んで設けられ、予混合燃焼用のガス燃料と空気とを希薄予混合し、希薄予混合した混合気を前記燃焼部に供給する２次バーナと、
前記２次バーナの外周に前記燃焼部に臨んで設けられ、還元燃焼用のガス燃料を前記燃焼部に供給する３次バーナと、
を備え、
前記保炎燃焼用のガス燃料を前記燃焼部に供給開始することによって前記１次バーナを立ち上げる１次バーナ立ち上げ工程と、
前記予混合燃焼用のガス燃料を供給開始することによって前記２次バーナを立ち上げる２次バーナ立ち上げ工程と、
前記還元燃焼用のガス燃料を前記燃焼部に供給開始することによって前記３次バーナを立ち上げる３次バーナ立ち上げ工程と、
を含み、
前記２次バーナ立ち上げ工程は、前記１次バーナ立ち上げ工程及び前記３次バーナ立ち上げ工程の後に行われることを特徴とするガス焚きバーナの運転方法。
【請求項２】
前記２次バーナは、前記１次バーナを中心とする円筒状の二層構造で形成され、
前記円筒状の二層構造における内層及び外層の各々は、前記予混合燃焼用のガス燃料と前記空気とを希薄予混合し、希薄予混合した混合気を前記燃焼部に供給可能に構成され、
前記１次バーナ立ち上げ工程では、前記円筒状の前記二層構造のうち少なくとも内層から前記燃焼部に供給される空気を前記１次バーナの立ち上げに使用し、
前記３次バーナ立ち上げ工程では、前記円筒状の前記二層構造のうち少なくとも外層から前記燃焼部に供給される空気を前記３次バーナの立ち上げに使用することを特徴とする請求項１に記載のガス焚きバーナの運転方法。
【請求項３】
前記２次バーナ立ち上げ工程では、前記１次バーナ及び前記３次バーナは前記燃焼部へ空気を供給しないことを特徴とする請求項１又は２に記載のガス焚きバーナの運転方法。
【請求項４】
ガス焚きバーナの運転方法であって、
前記ガス焚きバーナは、
保炎燃焼用のガス燃料を前記燃焼部に供給する１次バーナと、
前記１次バーナを中心に前記１次バーナを囲んで設けられ、予混合燃焼用のガス燃料と空気とを希薄予混合し、希薄予混合した混合気を前記燃焼部に供給する２次バーナと、
前記２次バーナの外周に前記燃焼部に臨んで設けられ、還元燃焼用のガス燃料を前記燃焼部に供給する３次バーナと、
を備え、
前記燃焼部への前記保炎燃焼用のガス燃料の供給を停止することによって前記１次バーナを立ち下げる１次バーナ立ち下げ工程と、
前記予混合燃焼用のガス燃料の供給を停止することによって前記２次バーナを立ち下げる２次バーナ立ち下げ工程と、
前記燃焼部への前記還元燃焼用のガス燃料の供給を停止することによって前記３次バーナを立ち下げる３次バーナ立ち下げ工程と、
を含み、
前記２次バーナ立ち下げ工程は、前記１次バーナ立ち下げ工程及び前記３次バーナ立ち下げ工程の前に行われることを特徴とするガス焚きバーナの運転方法。
【請求項５】
前記２次バーナは、前記１次バーナを中心とする円筒状の二層構造で形成され、
前記円筒状の二層構造における内層及び外層の各々は、前記予混合燃焼用のガス燃料と前記空気とを希薄予混合し、希薄予混合した混合気を前記燃焼室に供給可能に構成され、
前記１次バーナ立ち下げ工程では、前記燃焼部への前記保炎燃焼用のガス燃料の供給を停止してから、前記内層への空気供給を停止し、
前記３次バーナ立ち下げ工程では、前記燃焼部への前記還元燃焼用のガス燃料の供給を停止してから、前記外層への空気供給を停止することを特徴とする請求項４に記載のガス焚きバーナの運転方法。
【請求項６】
前記２次バーナの立ち下げ工程では、前記１次バーナ及び前記３次バーナは前記燃焼部へ空気を供給しないことを特徴とする請求項５に記載のガス焚きバーナの運転方法。
【請求項７】
前記１次バーナ及び前記３次バーナは、前記燃焼部へ空気を供給するための空気供給管を有さないことを特徴とする請求項１〜５の何れか一つに記載のガス焚きバーナの運転方法。
【請求項８】
保炎燃焼用のガス燃料を前記燃焼部に供給する１次バーナと、
前記１次バーナを中心に前記１次バーナを囲んで設けられ、予混合燃焼用のガス燃料と空気とを希薄予混合し、希薄予混合した混合気を前記燃焼部に供給する２次バーナと、
前記２次バーナの外周に前記燃焼部に臨んで設けられ、還元燃焼用のガス燃料を前記燃焼部に供給する３次バーナと、
前記１次バーナ、前記２次バーナ及び前記３次バーナを制御する制御部と、
を備えるガス焚きバーナであって、
前記制御部は、前記保炎燃焼用のガス燃料を前記燃焼部に供給開始することによって前記１次バーナを立ち上げる１次バーナ立ち上げ制御と、前記予混合燃焼用のガス燃料を供給開始することによって前記２次バーナを立ち上げる２次バーナ立ち上げ制御と、前記還元燃焼用のガス燃料を前記燃焼部に供給開始することによって前記３次バーナを立ち上げる３次バーナ立ち上げ制御と、を実行可能に構成された立ち上げ制御部を含み、
前記立ち上げ制御部は、前記１次バーナ立ち上げ制御及び前記３次バーナ立ち上げ制御の後に前記２次バーナ立ち上げ制御を行うよう構成されたことを特徴とするガス焚きバーナ。
【請求項９】
保炎燃焼用のガス燃料を前記燃焼部に供給する１次バーナと、
前記１次バーナを中心に前記１次バーナを囲んで設けられ、予混合燃焼用のガス燃料と空気とを希薄予混合し、希薄予混合した混合気を前記燃焼部に供給する２次バーナと、
前記２次バーナの外周に前記燃焼部に臨んで設けられ、還元燃焼用のガス燃料を前記燃焼部に供給する３次バーナと、
前記１次バーナ、前記２次バーナ及び前記３次バーナを制御する制御部と、
を備えるガス焚きバーナであって、
前記制御部は、前記燃焼部への前記保炎燃焼用のガス燃料の供給を停止することによって前記１次バーナを立ち下げる１次バーナ立ち下げ制御と、前記予混合燃焼用のガス燃料の供給を停止することによって前記２次バーナを立ち下げる２次バーナ立ち下げ制御と、前記燃焼部への前記還元燃焼用のガス燃料の供給を停止することによって前記３次バーナを立ち下げる３次バーナ立ち下げ制御と、を実行可能に構成された立ち下げ制御部を含み、
前記立ち下げ制御部は、前記１次バーナ立ち下げ制御及び前記３次バーナ立ち下げ制御の前に前記２次バーナ立ち下げ制御を行うよう構成されたことを特徴とするガス焚きバーナ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガス焚きバーナの運転方法に関するもので、特に、液化天然ガス（ＬＮＧ）を燃焼するガス焚きバーナの運転方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
窒素酸化物（ＮＯｘ）の排出量を低減するものとして、１次バーナ、２次バーナ、及び３次バーナに予混合燃焼方式を採用したガス焚きバーナが提案されている。１次バーナは、安定燃焼用のガス燃料を燃焼部に供給するもので、安定燃焼用空気供給管と安定燃焼用燃料供給管とを備えている。安定燃焼用空気供給管は、ガス焚きバーナの中央に配置され、安定燃焼用燃料供給管は、安定燃焼用空気供給管の基部に連通配置されている。これにより、安定燃焼用燃料供給管から供給されたガス燃料は、安定燃焼用空気供給管から供給された空気と混合（予混合）される。そして、予混合された混合気は、スワラで旋回成分が付与されて、１次バーナの噴出口から燃焼部に噴出する。また、１次バーナの噴出口には、保炎器を構成するディフューザが設けられ、燃焼部に噴出した混合気は、ディフューザに供給され、炎が確保される（保炎）。２次バーナは、主燃焼用のガス燃料を燃焼部に供給するもので、主燃焼用空気供給管と主燃焼用燃料供給管とを備えている。主燃焼用空気供給管は、１次バーナを中心とする円筒形に形成され、その基部に空気旋回羽根が設けられている。主燃焼用燃料供給管は、主燃焼用空気供給管の基部に連通配置されている。これにより、主燃焼燃料供給管から供給されたガス燃料は、主燃焼用空気供給管から供給され、旋回成分が付与された空気と混合（予混合）される。そして、予混合された混合気は、２次バーナの噴出口から燃焼部に噴出する。３次バーナは、追加燃焼用燃料を供給するもので、空気にガス燃料が予混合された混合気は、燃焼部に噴出する。また、３次バーナの噴出口の前方に追加燃焼用空気を混入させる追加燃焼用空気の混入部が設けられている。これにより、３次バーナの噴出口から噴出したガス燃料には、必要に応じて混入部から空気が混入する。
【０００３】
上述したガス焚きバーナでは、１次バーナに供給されたガス燃料は、燃料と空気の比（空気比）が１以上となるように混合され、燃焼部に噴出する。同様に、２次バーナに供給されたガス燃焼は、空気比が１．２〜１．５となるように混合され、燃焼部に噴出する。３次バーナの噴出口から噴出したガス燃料には、混入部から必要に応じて供給された空気が混入するが、このときの空気比は０．５以下となる。
【０００４】
上述したガス焚きバーナは、１次バーナ、２次バーナ、及び３次バーナに予混合燃焼方式を採用するので、窒素酸化物の排出量を低減できる（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第３４３４０９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上述した特許文献１に記載されたガス焚きバーナは、１次バーナに予混合燃焼方式を採用し、１次バーナの保炎器をディフューザで構成するために、スロート（火口）とディフューザとの間隔調整が難しい。また、スロートとディフューザとの間隔調整が十分でないと不安定燃焼の原因となるので、実用化が進んでいない。
上記実情を鑑みて、本発明の少なくとも一実施形態は、窒素酸化物（ＮＯｘ）の排出量を低減できる新規なガス焚きバーナを実用化するべく該新規なガス焚きバーナの運転方法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】
【０００７】
（１）本発明の少なくとも一実施形態では、ガス焚きバーナの運転方法において、前記ガス焚きバーナは、保炎燃焼用のガス燃料を燃焼部に供給する１次バーナと、前記１次バーナを中心に前記１次バーナを囲んで設けられ、予混合燃焼用のガス燃料と空気とを希薄予混合し、希薄予混合した混合気を前記燃焼部に供給する２次バーナと、前記２次バーナの外周に前記燃焼部に臨んで設けられ、還元燃焼用のガス燃料を前記燃焼部に供給する３次バーナと、を備え前記保炎燃焼用のガス燃料を前記燃焼部に供給開始することによって前記１次バーナを立ち上げる１次バーナ立ち上げ工程と、前記予混合燃焼用のガス燃料を供給開始することによって前記２次バーナを立ち上げる２次バーナ立ち上げ工程と、前記還元燃焼用のガス燃料を前記燃焼部に供給開始することによって前記３次バーナを立ち上げる３次バーナ立ち上げ工程と、を含み、前記２次バーナ立ち上げ工程は、前記１次バーナ立ち上げ工程及び前記３次バーナ立ち上げ工程の後に行われることを特徴とする。
【０００８】
上記新規のガス焚きバーナによれば、２次バーナによってガス燃料が希薄予混合燃焼される分、窒素酸化物の排出量を低減できる。
【０００９】
このようなガス焚きバーナの立ち上げ時及び立ち下げ時において、運転負荷が低負荷域を通過する際に火炎がバーナスロート内に引き込まれて小さくなってしまう現象が確認された。この現象が生じたまま運転を継続すると、燃焼振動が発生することもある。
【００１０】
このように火炎がバーナスロート内に引きこまれる原因として、上記ガス焚きバーナでは、１次バーナ及び３次バーナによる拡散火炎及びと、２次バーナによる予混合火炎とが共存しているため、安定した着火位置が複数できることが考えられる。２次バーナの予混合火炎は着火性が良く火炎伝播速度が速いため、供給される燃焼空気流量が少ない低負荷時（例えばガス焚きバーナの立ち上げ時及び立ち下げ時）に火炎伝播速度が空気流速を上回ると、バーナスロート内に火炎が引きこまれることがある。
【００１１】
この点、上記（１）に記載のガス焚きバーナの運転方法では、１次バーナ立ち上げ工程及び３次バーナ立ち上げ工程の後に２次バーナ立ち上げ工程を行っている。これにより、１次バーナによって形成される拡散火炎及び３次バーナによって形成される拡散火炎のみによって着火位置をバーナスロートから遠方の位置に安定させた後で、２次バーナの予混合火炎を形成することが可能となる。
【００１２】
予混合火炎は、火炎伝搬速度が速くバーナスロート内への火炎引き込みを生じやすいのに対し、拡散火炎は、火炎伝播速度が遅くバーナスロート内への火炎引き込みを生じにくい。このため、上述のように、１次バーナによって形成される拡散火炎及び３次バーナによって形成される拡散火炎のみによって着火位置をバーナスロートから遠方の位置に安定させた後で、２次バーナの予混合火炎を形成すれば、ガス焚きバーナの立ち上げ時に火炎がバーナスロート内へ引き込まれることを効果的に抑制することができる。
【００１３】
（２）幾つかの実施形態では、上記（１）に記載のガス焚きバーナの運転方法において、前記２次バーナは、前記１次バーナを中心とする円筒状の二層構造で形成され、前記円筒状の二層構造における内層及び外層の各々は、前記予混合燃焼用のガス燃料と前記空気とを希薄予混合し、希薄予混合した混合気を前記燃焼部に供給可能に構成され、前記１次バーナ立ち上げ工程では、前記円筒状の前記二層構造のうち少なくとも内層から前記燃焼部に供給される空気を前記１次バーナの立ち上げに使用し、前記３次バーナ立ち上げ工程では、前記円筒状の前記二層構造のうち少なくとも外層から前記燃焼部に供給される空気を前記３次バーナの立ち上げに使用することを特徴とする。
【００１４】
上記（２）に記載のガス焚きバーナの運転方法によれば、２次バーナを円筒状の二層構造で形成することにより、２次バーナの内周側に位置する１次バーナ及び２次バーナの外周側に位置する３次バーナを立ち上げる際に（及び通常運転時においても）、１次バーナ及び３次バーナに対して燃焼用の空気を簡易な構成で効率的に供給することができる。
【００１５】
（３）幾つかの実施形態では、上記（１）又は（２）に記載のガス焚きバーナの運転方法において、前記２次バーナ立ち上げ工程では、前記１次バーナ及び前記３次バーナは前記燃焼部へ空気を供給しないことを特徴とする。
【００１６】
上述したように、２次バーナの予混合火炎は着火性が良く火炎伝播速度が速いため、供給される燃焼空気流量が少ない低負荷時（例えばガス焚きバーナの立ち上げ時及び立ち下げ時）に火炎伝播速度が空気流速を上回ると、バーナスロート内に火炎が引きこまれることがある。
【００１７】
この点、上記（３）に記載のガス焚きバーナの運転方法によれば、予混合燃焼を行う２次バーナの立ち上げ工程において、１次バーナ及び３次バーナは燃焼部へ空気を供給しない。このため、１次バーナによって形成される拡散火炎及び３次バーナによって形成される拡散火炎のみによって着火位置をバーナスロートから遠方の位置に安定させた後で、２次バーナの予混合火炎を形成することが容易となる。これにより、ガス焚きバーナの立ち上げ時に火炎がバーナスロート内へ引き込まれることを効果的に抑制することができる。
【００１８】
（４）本発明の少なくとも一実施形態では、ガス焚きバーナの運転方法において、前記ガス焚きバーナは、保炎燃焼用のガス燃料を前記燃焼部に供給する１次バーナと、前記１次バーナを中心に前記１次バーナを囲んで設けられ、予混合燃焼用のガス燃料と空気とを希薄予混合し、希薄予混合した混合気を前記燃焼部に供給する２次バーナと、前記２次バーナの外周に前記燃焼部に臨んで設けられ、還元燃焼用のガス燃料を前記燃焼部に供給する３次バーナと、を備え、前記燃焼部への前記保炎燃焼用のガス燃料の供給を停止することによって前記１次バーナを立ち下げる１次バーナ立ち下げ工程と、前記予混合燃焼用のガス燃料の供給を停止することによって前記２次バーナを立ち下げる２次バーナ立ち下げ工程と、前記燃焼部への前記還元燃焼用のガス燃料の供給を停止することによって前記３次バーナを立ち下げる３次バーナ立ち下げ工程と、を含み、前記２次バーナ立ち下げ工程は、前記１次バーナ立ち下げ工程及び前記３次バーナ立ち下げ工程の前に行われることを特徴とする。
【００１９】
上記新規なガス焚きバーナによれば、２次バーナにおいてガス燃料が希薄予混合燃焼される分、窒素酸化物の排出量を低減できる。
【００２０】
このようなガス焚きバーナの立ち上げ時及び立ち下げ時において、運転負荷が低負荷域を通過する際に火炎がバーナスロート内に引き込まれて小さくなってしまう現象が確認された。この現象が生じたまま運転を継続すると、燃焼振動が発生することもある。
【００２１】
このように火炎がバーナスロート内に引きこまれる原因として、上記ガス焚きバーナでは、１次バーナ及び３次バーナによる拡散火炎及びと、２次バーナによる予混合火炎とが共存しているため、安定した着火位置が複数できることが考えられる。２次バーナの予混合火炎は着火性が良く火炎伝播速度が速いため、供給される燃焼空気流量が少ない低負荷時（例えばガス焚きバーナの立ち上げ時及び立ち下げ時）に火炎伝播速度が空気流速を上回ると、バーナスロート内に火炎が引きこまれることがある。
【００２２】
この点、上記（４）に記載のガス焚きバーナの運転方法では、１次バーナ立ち下げ工程及び３次バーナ立ち下げ工程の前に２次バーナ立ち下げ工程を行っている。これにより、１次バーナによって形成される拡散火炎及び３次バーナによって形成される拡散火炎によって着火位置をバーナスロートから遠方の位置に安定させた状態で、２次バーナの予混合火炎を消炎させることが可能となる。
【００２３】
予混合火炎は、火炎伝搬速度が速くバーナロート内への火炎引き込みを生じやすいのに対し、拡散火炎は、火炎伝播速度が遅くバーナスロート内への火炎引き込みを生じにくい。このため、上述のように、１次バーナによって形成される拡散火炎及び３次バーナによって形成される拡散火炎によって着火位置をバーナスロートから遠方の位置に安定させた状態で、２次バーナの予混合火炎を消炎させれば、２次バーナの予混合火炎がバーナスロート内へ引き込まれることを２次バーナの消炎直前まで効果的に抑制することができる。
【００２４】
（５）幾つかの実施形態では、上記（４）に記載のガス焚きバーナの運転方法において、前記２次バーナは、前記１次バーナを中心とする円筒状の二層構造で形成され、前記円筒状の二層構造における内層及び外層の各々は、前記予混合燃焼用のガス燃料と前記空気とを希薄予混合し、希薄予混合した混合気を前記燃焼室に供給可能に構成され、前記１次バーナ立ち下げ工程では、前記燃焼部への前記保炎燃焼用のガス燃料の供給を停止してから、前記内層への空気供給を停止し、前記３次バーナ立ち上げ工程では、前記燃焼部への前記還元燃焼用のガス燃料の供給を停止してから、前記外層への空気供給を停止することを特徴とする。
【００２５】
上記（５）に記載のガス焚きバーナの運転方法によれば、２次バーナを円筒状の二層構造で形成することにより、２次バーナの内周側に位置する１次バーナ及び２次バーナの外周側に位置する３次バーナを立ち下げる際に（及び通常運転時においても）、１次バーナ及び３次バーナに対して立ち下げ直前まで燃焼用の空気を簡易な構成で効率的に供給することができる。
【００２６】
（６）幾つかの実施形態では、上記（４）又は（５）に記載のガス焚きバーナの運転方法において、前記２次バーナの立ち下げ工程では、前記１次バーナ及び前記３次バーナは前記燃焼部へ空気を供給しないことを特徴とする。
【００２７】
上述したように、２次バーナの予混合火炎は着火性が良く火炎伝播速度が速いため、供給される燃焼空気流量が少ない低負荷時（例えばガス焚きバーナの立ち上げ時及び立ち下げ時）に火炎伝播速度が空気流速を上回ると、バーナスロート内に火炎が引きこまれることがある。
【００２８】
この点、上記（６）に記載のガス焚きバーナの運転方法によれば、予混合燃焼を行う２次バーナの立ち下げ工程において、１次バーナ及び３次バーナは燃焼部へ空気を供給しない。このため、１次バーナによって形成される拡散火炎及び３次バーナによって形成される拡散火炎のみによって着火位置をバーナスロートから遠方の位置に安定させた後で、２次バーナの予混合火炎を形成することが容易となる。これにより、ガス焚きバーナの立ち下げ時に火炎がバーナスロート内へ引き込まれることを効果的に抑制することができる。
【００２９】
（７）幾つかの実施形態では、上記（１）乃至（６）の何れか１項に記載のガス焚きバーナの運転方法において、前記１次バーナ及び前記３次バーナは、前記燃焼部へ空気を供給するための空気供給管を有さないことを特徴とする。
【００３０】
上記（７）に記載のガス焚きバーナによれば、１次バーナの燃焼及び３次バーナの燃焼を拡散燃焼とすることによって逆火のリスクを低減しつつ、２次バーナの空気量を調節することによって火炎特性を柔軟に調節することもできる。
【００３１】
（８）本発明の少なくとも一実施形態に係るガス焚きバーナは、保炎燃焼用のガス燃料を前記燃焼部に供給する１次バーナと、前記１次バーナを中心に前記１次バーナを囲んで設けられ、予混合燃焼用のガス燃料と空気とを希薄予混合し、希薄予混合した混合気を前記燃焼部に供給する２次バーナと、前記２次バーナの外周に前記燃焼部に臨んで設けられ、還元燃焼用のガス燃料を前記燃焼部に供給する３次バーナと、前記１次バーナ、前記２次バーナ及び前記３次バーナを制御する制御部と、を備えるガス焚きバーナであって、前記制御部は、前記保炎燃焼用のガス燃料を前記燃焼部に供給開始することによって前記１次バーナを立ち上げる１次バーナ立ち上げ制御と、前記予混合燃焼用のガス燃料を供給開始することによって前記２次バーナを立ち上げる２次バーナ立ち上げ制御と、前記還元燃焼用のガス燃料を前記燃焼部に供給開始することによって前記３次バーナを立ち上げる３次バーナ立ち上げ制御と、を実行可能に構成された立ち上げ制御部を含み、前記立ち上げ制御部は、前記１次バーナ立ち上げ制御及び前記３次バーナ立ち上げ制御の後に前記２次バーナ立ち上げ制御を行うよう構成されたことを特徴とする。
【００３２】
上記新規のガス焚きバーナによれば、２次バーナによってガス燃料が希薄予混合燃焼される分、窒素酸化物の排出量を低減できる。
【００３３】
このようなガス焚きバーナの立ち上げ時及び立ち下げ時において、運転負荷が低負荷域を通過する際に火炎がバーナスロート内に引き込まれて小さくなってしまう現象が確認された。この現象が生じたまま運転を継続すると、燃焼振動が発生することもある。
【００３４】
このように火炎がバーナスロート内に引きこまれる原因として、上記ガス焚きバーナでは、１次バーナ及び３次バーナによる拡散火炎及びと、２次バーナによる予混合火炎とが共存しているため、安定した着火位置が複数できることが考えられる。２次バーナの予混合火炎は着火性が良く火炎伝播速度が速いため、供給される燃焼空気流量が少ない低負荷時（例えばガス焚きバーナの立ち上げ時及び立ち下げ時）に火炎伝播速度が空気流速を上回ると、バーナスロート内に火炎が引きこまれることがある。
【００３５】
この点、上記（８）に記載のガス焚きバーナでは、１次バーナ立ち上げ制御及び３次バーナ立ち上げ制御の後に２次バーナ立ち上げ制御を行っている。これにより、１次バーナによって形成される拡散火炎及び３次バーナによって形成される拡散火炎のみによって着火位置をバーナスロートから遠方の位置に安定させた後で、２次バーナの予混合火炎を形成することが可能となる。
【００３６】
予混合火炎は、火炎伝搬速度が速くバーナスロート内への火炎引き込みを生じやすいのに対し、拡散火炎は、火炎伝播速度が遅くバーナスロート内への火炎引き込みを生じにくい。このため、上述のように、１次バーナによって形成される拡散火炎及び３次バーナによって形成される拡散火炎のみによって着火位置をバーナスロートから遠方の位置に安定させた後で、２次バーナの予混合火炎を形成すれば、ガス焚きバーナの立ち上げ時に火炎がバーナスロート内へ引き込まれることを効果的に抑制することができる。
【００３７】
（９）本発明の少なくとも一実施形態に係るガス焚きバーナは、保炎燃焼用のガス燃料を前記燃焼部に供給する１次バーナと、前記１次バーナを中心に前記１次バーナを囲んで設けられ、予混合燃焼用のガス燃料と空気とを希薄予混合し、希薄予混合した混合気を前記燃焼部に供給する２次バーナと、前記２次バーナの外周に前記燃焼部に臨んで設けられ、還元燃焼用のガス燃料を前記燃焼部に供給する３次バーナと、前記１次バーナ、前記２次バーナ及び前記３次バーナを制御する制御部と、を備えるガス焚きバーナであって、前記制御部は、前記燃焼部への前記保炎燃焼用のガス燃料の供給を停止することによって前記１次バーナを立ち下げる１次バーナ立ち下げ制御と、前記予混合燃焼用のガス燃料の供給を停止することによって前記２次バーナを立ち下げる２次バーナ立ち下げ制御と、前記燃焼部への前記還元燃焼用のガス燃料の供給を停止することによって前記３次バーナを立ち下げる３次バーナ立ち下げ制御と、を実行可能に構成された立ち下げ制御部を含み、前記立ち下げ制御部は、前記１次バーナ立ち下げ制御及び前記３次バーナ立ち下げ制御の前に前記２次バーナ立ち下げ制御を行うよう構成されたことを特徴とする。
【００３８】
上記新規なガス焚きバーナによれば、２次バーナにおいてガス燃料が希薄予混合燃焼される分、窒素酸化物の排出量を低減できる。
【００３９】
このようなガス焚きバーナの立ち上げ時及び立ち下げ時において、運転負荷が低負荷域を通過する際に火炎がバーナスロート内に引き込まれて小さくなってしまう現象が確認された。この現象が生じたまま運転を継続すると、燃焼振動が発生することもある。
【００４０】
このように火炎がバーナスロート内に引きこまれる原因として、上記ガス焚きバーナでは、１次バーナ及び３次バーナによる拡散火炎及びと、２次バーナによる予混合火炎とが共存しているため、安定した着火位置が複数できることが考えられる。２次バーナの予混合火炎は着火性が良く火炎伝播速度が速いため、供給される燃焼空気流量が少ない低負荷時（例えばガス焚きバーナの立ち上げ時及び立ち下げ時）に火炎伝播速度が空気流速を上回ると、バーナスロート内に火炎が引きこまれることがある。
【００４１】
この点、上記（９）に記載のガス焚きバーナでは、１次バーナ立ち下げ制御及び３次バーナ立ち下げ制御の前に２次バーナ立ち下げ制御を行っている。これにより、１次バーナによって形成される拡散火炎及び３次バーナによって形成される拡散火炎によって着火位置をバーナスロートから遠方の位置に安定させた状態で、２次バーナの予混合火炎を消炎させることが可能となる。
【００４２】
予混合火炎は、火炎伝搬速度が速くバーナロート内への火炎引き込みを生じやすいのに対し、拡散火炎は、火炎伝播速度が遅くバーナスロート内への火炎引き込みを生じにくい。このため、上述のように、１次バーナによって形成される拡散火炎及び３次バーナによって形成される拡散火炎によって着火位置をバーナスロートから遠方の位置に安定させた状態で、２次バーナの予混合火炎を消炎させれば、２次バーナの予混合火炎がバーナスロート内へ引き込まれることを２次バーナの消炎直前まで効果的に抑制することができる。
【発明の効果】
【００４３】
以上説明したように、本発明の少なくとも一実施形態によれば、２次バーナによってガス燃料が希薄予混合燃焼される分、窒素酸化物の排出量を低減できる。また、ガス焚きバーナの立ち上げ時又は立ち下げ時において、火炎がバーナスロート内へ引き込まれることを効果的に抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】一実施形態に係るガス焚きバーナの構造を示す断面模式図である。
【図２】図１に示した２次バーナのノズルの配置を示すＩＩ−ＩＩ線断面図である。
【図３】図１に示した３次バーナを示すＩＩＩ−ＩＩＩ線矢視図である。
【図４】予混合燃焼方式及び拡散燃焼方式における空気比と窒素酸化物の排出量との関係を示す図である。
【図５】ディフューザとスワラの流速分布を示す図である。
【図６】図１に示したガス焚きバーナの部分拡大図である。
【図７】一実施形態に係るガス焚きバーナの立ち上げフローを示す図である。
【図８】一実施形態に係るガス焚きバーナの立ち下げフローを示す図である。
【図９】一参考形態に係るガス焚きバーナの立ち上げフローを示す図である。
【図１０】一参考形態に係るガス焚きバーナの立ち下げフローを示す図である。
【図１１】一実施形態に係る制御部の構成を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００４５】
以下、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。尚、以下に説明する本実施の形態は、特許請求の範囲に記載した本発明の内容を不当に限定するものではなく、本実施の形態で説明する構成の全てが本発明の解決手段として必須であるとは限らない。
【００４６】
図１は、本発明の実施の形態であるガス焚きバーナの構造を示す断面模式図である。また、図２は、図１に示した２次バーナのノズルの配置を示すＩＩ−ＩＩ線断面図、図３は、図１に示した３次バーナを示すＩＩＩ−ＩＩＩ線矢視図である。
【００４７】
図１に示すように、本発明の実施の形態であるガス焚きバーナ１は、バーナスロート２１、１次バーナ３、２次バーナ４、３次バーナ７を備えている。バーナスロート２１は、炉壁２に設けられた開口（火口）であって、外方に向けて漸次拡開したラッパ状に形成され、その前方にガス燃料を燃焼する燃焼部Ｂが形成される。
【００４８】
１次バーナ３は、保炎燃焼用のガス燃料を燃焼部Ｂに供給するもので、バーナスロート２１の中心を通る軸線上に配置される。１次バーナ３は、バーナスロート２１の中心を通る軸線を中心とする円筒状に形成され、その先端に燃料噴出口３１が設けられ、その基端に保炎燃焼用のガス燃料を導入する燃料導入部３２が設けられている。燃料噴出口３１は、拡散燃焼に適したもので、燃料噴出口３１から噴出したガス燃料は、燃料噴出口３１を頂点とする円錐状に拡散される。燃料導入部３２は、１次バーナ３の延在方向と直交する態様で設けられ、燃料導入部３２から導入された保炎燃焼用のガス燃料は、１次バーナ３を通り燃料噴出口３１に供給され、燃料噴出口３１から燃焼部Ｂに噴出する。なお、１次バーナ３は、燃焼部Ｂへ空気を供給するための空気供給管を有さず、燃焼部Ｂには保炎燃焼用のガス燃料のみを供給するよう構成されている。
【００４９】
２次バーナ４は、予混合燃焼用のガス燃料と空気とを希薄予混合し、希薄予混合した混合気を燃焼部Ｂに供給するもので、予混合燃焼用のガス燃料は導入された空気と混合（予混合）された後に燃焼部Ｂに供給される。２次バーナ４は、１次バーナ３を中心とする円筒状の二層構造で形成されている。
【００５０】
内側となる内層５は、１次空気Ａ１を取り入れて燃焼部Ｂに供給するためのもので、その出口端面５１は、内層の中心を通る軸線と直交する直交端面で形成されている。また、内層の径外位置には、空気導入口（第１の空気導入口）５２が設けられている。空気導入口５２は、内層５に１次空気Ａ１を取り入れるための開口で、空気導入口５２から取り入れられた１次空気Ａ１は、内層５に導入される。また、内層５の空気導入側には、燃料供給管（第１の燃料供給管）５３が設けられている。燃料供給管５３は、内層５に予混合燃焼用のガス燃料（１次ガス燃料）Ｇ１を供給するためのものである。燃料供給管５３は、先端が塞がれた鋼管で構成され、その外周の外側半分に複数の燃料噴出口（ノズル）（図示せず）が設けられている。複数の燃料噴出口は、燃料供給管の軸方向に等間隔で、燃料供給管の周方向に所定角度の位相差を有する（千鳥配置）。これにより、燃料供給管５３に供給されたガス燃料Ｇ１は、複数の燃料噴出口から噴出し、空気導入口５２から取り入れられた１次空気Ａ１と混合（希薄予混合）される。
【００５１】
また、内層５の出口部には、スワラ５４が取り付けられている。スワラ５４は、希薄予混合された混合気に旋回成分を付与するもので、内層５の空気導入側で希薄予混合された混合気は、スワラ５４で旋回成分が付与された後、燃焼部Ｂに供給される。
【００５２】
外側となる外層６は、２次空気Ａ２を取り入れて燃焼部Ｂに供給するためのもので、外層６の径外位置には、空気導入口（第２の空気導入口）６１が設けられている。空気導入口６１は、外層６に２次空気Ａ２を取り入れるための開口で、図２に示すように、ベーン６２が取り付けてある。ベーン６２は、空気導入口６１を開閉するためのもので、ベーン６２を傾けることにより、所望の開閉量とすることが可能である。また、図１に示すように、外層６の空気導入側には、燃料供給管（第２の燃料供給管）６３が設けられている。燃料供給管６３は、外層６に予混合燃焼用のガス燃料（２次ガス燃料）Ｇ２を供給するためのものである。燃料供給管６３は、上述した燃料供給管５３よりも大径で先端が塞がれた鋼管で構成され、上述した燃料供給管５３と同様、その外周の外側半分に複数の燃料噴出口（ノズル）（図示せず）が設けられている。複数の燃料噴出口は、上述した燃料噴出口と同様、燃料供給管６３の軸方向に等間隔で、燃料供給管６３の周方向に所定角度の位相差を有する（千鳥配置）。これにより、燃料供給管６３に供給されたガス燃料Ｇ２は、複数の燃料噴出口から噴出し、空気導入口６１から取り入れられた２次空気Ａ２と混合（希薄予混合）される。そして、希薄予混合された混合気は、燃焼部Ｂに供給される。このように、内層５及び外層６の各々は、予混合燃焼用のガス燃料と空気とを希薄予混合し、希薄予混合された混合気を燃焼室Ｂに供給可能に構成されている。
【００５３】
また、ガス供給源（図示せず）と燃料供給管６３の間には、バルブ６４が設けられている。バルブ６４は、燃料供給管６３に供給するガス燃料Ｇ２の供給量を調整する開閉弁であって、バルブ６４を開放するとガス燃料Ｇ２が燃料供給管６３に供給され、バルブ６４を閉鎖するとガス燃料Ｇ２の供給が停止される。これにより、負荷が小さい場合に、外層側の燃料供給管６３を閉鎖し、外層側の空気導入口６１を閉鎖し、ガス焚きバーナ１の火力（出力）を絞ることができる。
【００５４】
３次バーナ７は、還元燃焼用のガス燃料を燃焼部Ｂに供給するもので、２次バーナ４の外周に燃焼部Ｂに臨んで設けられている。図３に示すように、３次バーナ７は、バーナスロート２１の中心を通る軸線を中心とする円環状（リング状）に形成され、バーナスロート２１の反対側に還元燃焼用のガス燃料を供給する供給路７１が設けられている。また、３次バーナ７のバーナスロート２１側には、複数の燃料噴出口（ノズル）７２が設けられている。燃料噴出口７２は、３次バーナ７を周方向に４等分する位置に設けられている。燃料噴出口７２は、還元燃焼に適したもので、ランス型ノズルと称されるものである。そして、供給路７１から供給された還元燃焼用のガス燃料は、３次バーナ７を通り燃料噴出口７２に供給され、燃料噴出口７２から燃焼部Ｂに噴出される。なお、３次バーナ７は、燃焼部Ｂへ空気を供給するための空気供給管を有さず、燃焼部Ｂには還元燃焼用のガス燃料のみを供給するよう構成されている。
【００５５】
１次バーナ３に供給されたガス燃料は、燃料導入部３２から導入される。導入されたガス燃料は、１次バーナ３を通り、燃料噴出口３１から燃焼部Ｂに噴出され、２次バーナ４から供給された空気（混合気）に拡散され、拡散燃焼する。尚、ガス燃料を１次バーナ３にのみ供給すると、１次バーナ３に供給されたガス燃料は、２次バーナ４から供給された空気に拡散され、燃焼部Ｂに炎を確保する（保炎）。これにより、１次バーナ３に供給されるガス燃料は、保炎燃焼用のガス燃料とする。
【００５６】
２次バーナ４に供給されたガス燃料は、その一部（１次ガス燃料Ｇ１）が内層側の燃料供給管５３に供給され、その残り（２次ガス燃料Ｇ２）が外層側の燃料供給管６３に供給される。内層側の燃料供給管５３に供給された１次ガス燃料Ｇ１は、複数の噴出口から噴出し、空気導入口５２から取り入れられた１次空気Ａ１と混合（希薄予混合）される。同様に、外層側の燃料供給管５３に供給された２次ガス燃料Ｇ２は、複数の噴出口から噴出し、空気導入口６１から取り入れられた２次空気と混合（希薄予混合）される。
【００５７】
そして、内層５で予混合された混合気はスワラ５４で旋回成分が付与された後、燃焼部Ｂに供給され、外層６で予混合された混合気はそのまま燃焼部Ｂに供給される。これにより、内層５で予混合された混合気と外層６で予混合された混合気は、燃焼部Ｂで希薄予混合燃焼する。
【００５８】
３次バーナ７に供給されたガス燃料は、供給路７１から導入される。導入されたガス燃料は、３次バーナ７を通り、燃料噴出口７２から燃焼部Ｂに噴出され、２次バーナ４から供給された混合気に拡散され、過濃拡散燃焼する。尚、３次バーナ７に供給されるガス燃料は、燃焼部Ｂに供給された全ガス燃料全体で適正な空気比とする還元燃焼を担う。これにより、３次バーナ７に供給されるガス燃料は、還元燃焼用のガス燃料とする。
【００５９】
また、負荷が小さい場合には、外層側の燃料供給管６３を閉鎖するとともに、外層側の空気導入口６１を閉鎖し、ガス焚きバーナ１の火力（出力）を絞ることもできる。
【００６０】
図４は、予混合燃焼方式及び拡散燃焼方式における空気比と窒素酸化物の排出量との関係を示す図である。図４に示すように、拡散燃焼を行う１次バーナ３や３次バーナ７と比較して、希薄予混合燃焼を行う２次バーナ４は窒素酸化物の排出量が少ないため、ガス焚きバーナ１の全ガス燃料量に占める各バーナ３，４，７でのガス燃料量の割合で窒素酸化物の排出量を加重平均した場合に、２次バーナ４で希薄予混合燃焼を行う分、ガス焚きバーナ１の窒素酸化物の排出量を低減することができる。
【００６１】
図５は、ディフューザとスワラの流速分布を示す図である。図５に示すように、ディフューザは、火炎伝播速度分布が大きく変化する。これにより、保炎にディフューザを用いた場合には、スロートとディフューザとの間隔調整を十分にしないと不安定燃焼の原因となり、逆火が生じる可能性がある。一方、スワラは、火炎伝播速度分布が一様であるため、火炎伝播速度分布による不安定燃焼は避けられる。したがって、本発明の実施の形態であるガス焚きバーナ１も火炎伝播速度分布による不安定燃焼が避けられる。
【００６２】
上述した本発明の実施の形態であるガス焚きバーナ１は、２次バーナ４によって希薄予混合燃焼を行う分、窒素酸化物（ＮＯｘ）の排出量が低減できる。また、保炎燃焼用のガス燃料を拡散燃焼するので、逆火の可能性が小さくなり、１次バーナの調整が容易になる。尚、還元燃焼用のガス燃料を還元燃焼（過濃拡散燃焼）するが、窒素酸化物の排出量の低減効果を大きく損なうことはない。
【００６３】
また、スワラ５４により保炎するので、火炎伝播速度分布が一様となり、火炎伝播速度分布による不安定燃焼が避けられる。
【００６４】
さらに、２次バーナ４は、１次バーナ３を中心とする円筒状の二層構造で形成されているので、外層側の燃料供給管６３を閉鎖するとともに、外層側の空気導入口６１を閉鎖し、ガス焚きバーナ１の火力（出力）を絞ることもできる。
【００６５】
ところで、上述した新規なガス焚きバーナ１の立ち上げ時及び立ち下げ時において、運転負荷が低負荷域を通過する際に火炎がバーナスロート２１内に引き込まれて小さくなってしまう現象が確認された。この現象が生じたまま運転を継続すると、燃焼振動が発生することもある。
【００６６】
このように火炎がバーナスロート２１内に引きこまれる原因として、ガス焚きバーナ１では、図６に示すように、１次バーナ３及び３次バーナ７による拡散火炎Ｆ１及びＦ３と、２次バーナ４による予混合火炎Ｆ２とが共存しているため、安定した着火位置が複数できることが考えられる（例えば、図６に例示する着火位置Ａ及び着火位置Ｂ）。２次バーナの予混合火炎は着火性が良く火炎伝播速度が速いため、供給される燃焼空気流量が少ない低負荷時に火炎伝播速度が空気流速を上回ると、バーナスロート２１内に火炎が引きこまれることがある。
【００６７】
これに対し、本発明者は、ガス焚きバーナ１の立ち上げ時及び立ち下げ次におけるバーナスロート２１内への火炎の引き込みを抑制する手法を見出した。まず、図６及び図７を用いて、バーナスロート２１内への火炎の引き込みを抑制するためのガス焚きバーナ１の立ち上げ方法を説明する。
【００６８】
図７は、一実施形態に係るガス焚きバーナ１の立ち上げフローを示す図である。
まず、Ｓ１１〜Ｓ１３で、保炎燃焼用のガス燃料を１次バーナ３から燃焼部Ｂに供給開始することによって１次バーナ３を立ち上げる１次バーナ立ち上げ工程を行う。具体的には、Ｓ１１で、２次バーナ４の内層５を介して１次空気を燃焼部Ｂへ供給開始する。次に、Ｓ１２で、１次バーナ３から保炎燃焼用のガス燃料を燃焼部Ｂに供給開始する。これにより、上記１次空気及び保炎燃焼用のガス燃料を用いた拡散火炎Ｆ１が形成される（１次バーナの立ち上げが行われる）。そして、Ｓ１３で、上記１次空気及び保炎燃焼用のガス燃料によって拡散火炎Ｆ１（保炎）が形成されたことを確認する。
【００６９】
次に、Ｓ１４〜Ｓ１６で、還元燃焼用のガス燃料を３次バーナ７から燃焼部Ｂに供給開始することによって３次バーナ７を立ち上げる３次バーナ立ち上げ工程を行う。具体的には、Ｓ１４で、２次バーナ４の外層６を介して２次空気を燃焼部Ｂへ供給開始する。そして、Ｓ１５で、３次バーナ７から還元燃焼用のガス燃料を燃焼部Ｂに供給開始する。これにより、上記１次空気、２次空気及び還元燃焼用のガス燃料を用いた拡散火炎Ｆ３が形成される（３次バーナの立ち上げが行われる）。さらに、Ｓ１６で、１次バーナ３による拡散火炎Ｆ１と３次バーナ７による拡散火炎Ｆ３のみで着火位置が安定していることを確認する（Ｓ１６）。
【００７０】
最後に、Ｓ１７で、予混合燃焼用の燃料ガスＧ１及びＧ２を２次バーナ４に供給開始することによって予混合火炎Ｆ２を形成し（２次バーナ立ち上げ工程）、ガス焚きバーナ１の立ち上げを完了する。
【００７１】
このように、図７に示すガス焚きバーナ１の立ち上げフローでは、１次バーナ立ち上げ工程及び３次バーナ立ち上げ工程の後に２次バーナ立ち上げ工程を行っている。これにより、１次バーナ３によって形成される拡散火炎Ｆ１及び３次バーナ７によって形成される拡散火炎Ｆ３のみによって着火位置をバーナスロート２１から遠方の位置（例えば図６における着火位置Ｂ）に安定させた後で、２次バーナ４の予混合火炎Ｆ２を形成することが可能となる。
【００７２】
予混合火炎は、火炎伝搬速度が速くバーナスロート２１内への火炎引き込みを生じやすいのに対し、拡散火炎は、火炎伝播速度が遅くバーナスロート内への火炎引き込みを生じにくい。このため、上述のように、１次バーナ３によって形成される拡散火炎Ｆ１及び３次バーナ７によって形成される拡散火炎Ｆ３のみによって着火位置をバーナスロート２１から遠方の位置に安定させた後で、２次バーナ４の予混合火炎Ｆ２を形成すれば、ガス焚きバーナ１の立ち上げ時に火炎がバーナスロート２１内へ引き込まれることを効果的に抑制することができる。
【００７３】
次に、図６及び図８を用いて、バーナスロート２１内への火炎の引き込みを抑制するためのガス焚きバーナ１の立ち下げ方法を説明する。
【００７４】
図８は、一実施形態に係るガス焚きバーナ１の立ち下げフローを示す図である。
【００７５】
まず、Ｓ２１及びＳ２２で、２次バーナ４への予混合燃焼用のガス燃料の供給を停止することによって２次バーナ４を立ち下げる２次バーナ立ち下げ工程を行う。具体的には、Ｓ２１で２次バーナ４への予混合燃焼用のガス燃料の供給を停止し、Ｓ２２で予混合火炎Ｆ２の消炎を確認する。
【００７６】
次に、Ｓ２３及びＳ２４で、３次バーナ７から燃焼部Ｂへの還元燃焼用のガス燃料の供給を停止することによって３次バーナ７を立ち下げる３次バーナ立ち下げ工程を行う。具体的には、Ｓ２３で、３次バーナ７から燃焼部Ｂへの還元燃焼用のガス燃料の供給を停止し、Ｓ２４で２次バーナ４からの２次空気の供給を停止する。
【００７７】
そして、Ｓ２５〜Ｓ２７で、１次バーナ３から燃焼部Ｂへの保炎燃焼用のガス燃料の供給を停止することによって１次バーナ３を立ち下げる１次バーナ立ち下げ工程を行う。具体的には、Ｓ２５で、１次バーナ３から燃焼部Ｂへの保炎燃焼用のガス燃料の供給を停止し、Ｓ２６で２次バーナ４からの１次空気の供給を停止し、Ｓ２７で拡散火炎Ｆ１の消炎を確認し、１次バーナ１の立ち下げを完了する。
【００７８】
このように、図８に示すガス焚きバーナ１の立ち下げフローでは、１次バーナ立ち下げ工程及び３次バーナ立ち下げ工程の前に２次バーナ立ち下げ工程を行っている。これにより、１次バーナ３によって形成される拡散火炎Ｆ１及び３次バーナ７によって形成される拡散火炎Ｆ３によって着火位置をバーナスロート２１から遠方の位置に安定させた状態で、２次バーナ４の予混合火炎Ｆ２を消炎させることが可能となる。
【００７９】
予混合火炎は、火炎伝搬速度が速くバーナロート２１内への火炎引き込みを生じやすいのに対し、拡散火炎は、火炎伝播速度が遅くバーナスロート内への火炎引き込みを生じにくい。このため、上述のように、１次バーナ３によって形成される拡散火炎Ｆ１及び３次バーナによって形成される拡散火炎Ｆ３によって着火位置をバーナスロート２１から遠方の位置に安定させた状態で、２次バーナ４の予混合火炎を消炎させれば、２次バーナ４の予混合火炎がバーナスロート２１内へ引き込まれることを２次バーナ４の消炎直前まで効果的に抑制することができる。
【００８０】
図９は、一参考形態に係るガス焚きバーナ１の立ち上げフローを示す図である。
【００８１】
図９に示す立ち上げフローでは、Ｓ３１〜Ｓ３４は図７に示したＳ１１〜１４と同様であり、Ｓ３５〜Ｓ３７が図７に示したＳ１５〜Ｓ１７と異なる。図９に示す立ち上げフローでは、Ｓ３５で予混合燃焼用の燃料ガスを２次バーナ４へ供給開始することによって予混合火炎Ｆ２を形成する。次に、Ｓ３６で、１次バーナ３によって形成された拡散火炎Ｆ１（保炎）の周りに予混合火炎Ｆ２が形成されていることを確認する。そして、Ｓ３７で、３次バーナ７から還元燃焼用のガス燃料を燃焼部Ｂに供給開始することによって拡散火炎Ｆ３を形成してガス焚きバーナ１の立ち上げを完了する。
【００８２】
このように、図９に示すガス焚きバーナ１の立ち上げフローでは、１次バーナ立ち上げ工程（Ｓ３１〜Ｓ３３）後、且つ３次バーナ立ち上げ工程（Ｓ３７）前に、２次バーナ立ち上げ工程（Ｓ３４〜Ｓ３６）を行っている。このような順番でガス焚きバーナ１を立ち上げた場合、図７に示したガス焚きバーナ１の立ち上げフローと比較して、３次バーナ７の拡散火炎Ｆ３による着火位置を遠方位置で安定させる効果を２次バーナ４の立ち上げ時に得られない分、バーナスロート２１への予混合火炎の引き込みが生じやすい。
【００８３】
図１０は、一参考形態に係るガス焚きバーナ１の立ち下げフローを示す図である。
【００８４】
図１０に示す立ち上げフローでは、Ｓ４４〜Ｓ４７は図８に示したＳ２４〜２７と同様であり、Ｓ４１〜Ｓ４３が図８に示したＳ２１〜Ｓ２３と異なる。図１０に示す立ち下げフローでは、まず、Ｓ４１で３次バーナ７から燃焼部Ｂへの還元燃焼用のガス燃料の供給を停止する。次に、Ｓ４２で、２次バーナ４への予混合燃焼用のガス燃料の供給を停止し、Ｓ４３で予混合火炎Ｆ２の消炎を確認する。そして、Ｓ４４〜Ｓ４７でＳ２４〜２７と同様に１次バーナの立ち下げ工程を行う。
【００８５】
このように、図１０に示すガス焚きバーナ１の立ち下げフローでは、３次バーナ立ち下げ工程（Ｓ４１）後、且つ１次バーナ立ち下げ工程（Ｓ４４〜Ｓ４７）前に、２次バーナ立ち下げ工程（Ｓ４２〜Ｓ４３）を行っている。このような順番でガス焚きバーナ１を立ち下げた場合、図８に示したガス焚きバーナ１の立ち下げフローと比較して、３次バーナ７を立ち下げてから２次バーナ４を立ち下げるまでの間は、３次バーナ７の拡散火炎による着火位置を遠方位置で安定させる効果を得られない分、バーナスロート２１への火炎の引き込みが生じやすい。
【００８６】
以上のように、ガス焚きバーナ１の立ち上げ時には、１次バーナ立ち上げ工程及び３次バーナ立ち上げ工程の後に２次バーナ立ち上げ工程を行うことが望ましい。これにより、１次バーナ３によって形成される拡散火炎Ｆ１及び３次バーナ７によって形成される拡散火炎Ｆ３のみによって着火位置をバーナスロート２１から遠方の位置（例えば図６における着火位置Ｂ）に安定させた後で、２次バーナ４の予混合火炎Ｆ２を形成することが可能となる。したがって、ガス焚きバーナ１の立ち上げ時に火炎がバーナスロート２１内へ引き込まれることを効果的に抑制することができる。
【００８７】
また、ガス焚きバーナ１の立ち下げ時には、１次バーナ立ち下げ工程及び３次バーナ立ち下げ工程の前に２次バーナ立ち下げ工程を行うことが望ましい。これにより、１次バーナ３によって形成される拡散火炎Ｆ１及び３次バーナ７によって形成される拡散火炎Ｆ３によって着火位置をバーナスロート２１から遠方の位置に安定させた状態で、２次バーナ４の予混合火炎Ｆ２を消炎させることが可能となる。したがって、火炎がバーナスロート２１内へ引き込まれることを２次バーナ４の消炎直前まで効果的に抑制することができる。
【００８８】
なお、図７及び図８を用いて説明したガス焚きバーナ１の立ち上げフロー及び立ち下げフローは、手動で行ってもよいし、図１１に示すように、ガス焚きバーナ１が備える制御部７４によって制御してもよい。
【００８９】
ガス焚きバーナ１の制御部７４が上述した立ち上げを行う場合には、制御部７４は、保炎燃焼用のガス燃料を燃焼部Ｂに供給開始することによって１次バーナ３を立ち上げる１次バーナ立ち上げ制御と、２次バーナ４への予混合燃焼用のガス燃料を供給開始することによって２次バーナ４を立ち上げる２次バーナ立ち上げ制御と、還元燃焼用のガス燃料を燃焼部Ｂに供給開始することによって３次バーナ７を立ち上げる３次バーナ立ち上げ制御と、を実行可能に構成された立ち上げ制御部７６を含む。この場合、立ち上げ制御部７６は、１次バーナ立ち上げ制御及び３次バーナ立ち上げ制御の後に２次バーナ立ち上げ制御を行うよう構成される。
【００９０】
ガス焚きバーナ１の制御部７４が上述した立ち下げを行う場合には、制御部７４は、燃焼部Ｂへの保炎燃焼用のガス燃料の供給を停止することによって１次バーナ３を立ち下げる１次バーナ立ち下げ制御と、２次バーナ４への予混合燃焼用のガス燃料の供給を停止することによって２次バーナ４を立ち下げる２次バーナ立ち下げ制御と、燃焼部Ｂへの還元燃焼用のガス燃料の供給を停止することによって３次バーナ７を立ち下げる３次バーナ立ち下げ制御と、を実行可能に構成された立ち下げ制御部７８を含む。この場合、立ち下げ制御部７８は、１次バーナ立ち下げ制御及び３次バーナ立ち下げ制御の前に２次バーナ立ち下げ制御を行うよう構成される。
【産業上の利用可能性】
【００９１】
本発明に係るガス焚きバーナは、バーナスロート内への火炎の引き込みを抑制するとともに、単体で窒素酸化物（ＮＯｘ）の排出量の低減できるので、火力プラント、より具体的には、ガス焚きのパッケージボイラを構成するガス焚きバーナに好適である。
【符号の説明】
【００９２】
１    バーナ
２    炉壁
２１    バーナスロート
３    １次バーナ
３１    燃料噴出口
３２    燃料導入部
４    ２次バーナ   
５    内層
５１    出口端面
５２    空気導入口（第１の空気導入口）
５３    燃料供給管（第１の燃料供給管）
５４    スワラ
６    外層
６１    空気導入口（第２の空気導入口）
６２    ベーン
６３    燃料供給管（第２の燃料供給管）
６４    バルブ
７    ３次バーナ
７１    供給路
７２    燃料噴出口
７４    制御部
７６    立ち上げ制御部
７８    立ち下げ制御部
Ｂ    燃焼部
Ａ１    １次空気
Ａ２    ２次空気
Ｇ１    １次ガス燃料
Ｇ２    ２次ガス燃料
【図１】
0006495644.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
0006495644.tif 000009
【図９】
0006495644.tif 000010
【図１０】
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【図１１】
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