(57)【要約】【課題】燃料種及びその発熱量の異なる燃料が供給される場合においても、設備費の増大を防止し、さらに、維持費を低減することが可能なボイラを提供する。【解決手段】一端が炉内に開放された管状の燃焼室と、該燃焼室に対し、吹き込み方向が燃焼室の内壁面のほぼ接線方向となるように設けられた酸素含有ガス吹込ノズルおよび燃料吹込ノズル、または、酸素含有ガスと燃料との予混合物吹込ノズルとを備えた管状火炎バーナ２と、該管状火炎バーナ２に２種以上の異なる発熱量の燃料を混合して供給するための燃料供給装置７とを備える。さらに、前記燃料供給装置７での各燃料の混合比率を制御する燃焼制御装置８を備えてもよい。【選択図】　　　　　　図１
2004077004.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一端が炉内に開放された管状の燃焼室と、該燃焼室に対し、吹き込み方向が燃焼室の内壁面のほぼ接線方向となるように設けられた酸素含有ガス吹込ノズルおよび燃料吹込ノズル、または、酸素含有ガスと燃料との予混合物吹込ノズルとを備えた管状火炎バーナと、
該管状火炎バーナに２種以上の異なる発熱量の燃料を混合して供給するための燃料供給装置とを備えたことを特徴とするボイラ。
【請求項２】
さらに、燃料供給装置での各燃料の混合比率を制御する燃焼制御装置を備えたことを特徴とする請求項１に記載のボイラ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、管状火炎バーナを備えたボイラに関する。
【０００２】
【従来の技術】
製鉄所においては、コークス炉、高炉、転炉等より発生する副生ガスの有効利用を図るため、これらのガスをボイラにて燃焼させ、その熱を利用して発生させた蒸気を併設する発電設備内の発電タービンに送り自家発電等を行うことが行われている。
【０００３】
図３は、従来技術に係る発電用ボイラのボイラ火炉１に燃焼用バーナを取り付けた場合の概略構成図である。図３に示すように、ボイラ火炉１には、供給される燃料の種類に応じてＣガス（コークス炉ガス）用バーナ、ＬＤガス（転炉ガス）用バーナ、Ｂガス（高炉ガス）用バーナ、高カロリーガスバーナ等がそれぞれ設けられている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
供給される燃料の種類に応じてバーナを設けるのは、従来のバーナは燃焼できる燃料種及びその発熱量に規定があり、種類の異なる燃料や発熱量の異なる燃料を１つのバーナで安定して燃焼させることが困難だからである。
【０００５】
その結果、図３に示すように供給する燃料種等に応じたバーナを複数設置しなければならず、設備費が増大すると共にメンテナンス費用等の維持費も嵩んでいた。
【０００６】
本発明は以上の課題を解決するためになされたもので、燃料種及びその発熱量の異なる燃料が供給される場合においても、設備費の増大を防止し、さらに、維持費を低減することが可能なボイラを提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
このような課題を解決するための本発明の特徴は以下の通りである。
［１］一端が炉内に開放された管状の燃焼室と、該燃焼室に対し、吹き込み方向が燃焼室の内壁面のほぼ接線方向となるように設けられた酸素含有ガス吹込ノズルおよび燃料吹込ノズル、または、酸素含有ガスと燃料との予混合物吹込ノズルとを備えた管状火炎バーナと、該管状火炎バーナに２種以上の異なる発熱量の燃料を混合して供給するための燃料供給装置とを備えたことを特徴とするボイラ。
［２］上記［１］において、さらに、燃料供給装置での各燃料の混合比率を制御する燃焼制御装置を備えたことを特徴とするボイラ。
【０００８】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明に係るボイラの一実施形態を示す概略構成の断面図であり、発電用ボイラのボイラ火炉１に管状火炎バーナ２と、この管状火炎バーナ２に２種以上の異なる発熱量の燃料を混合して供給可能な燃料供給装置７とを備えたものである。ここで、管状火炎バーナ２の設置数及び設置場所には特に制限は無く、炉構造や操業条件等により適宜変更され得る。
【０００９】
前記管状火炎バーナ２の詳細を図２を用いて説明する。なお、管状火炎バーナの基本的な構成は特開平１１−２８１０１５号公報に示したものと同様である。
【００１０】
図２（ａ）は管状火炎バーナ２の側断面図、図２（ｂ）は図２（ａ）におけるＡ−Ａ矢視の断面図である。３は管状の燃焼室であり、一端が開放されて燃焼ガスの排出口になっている。この燃焼室３の周囲には、酸素含有ガスを吹き込むノズル４ａ及び燃料を吹き込むノズル４ｂが別々に設けられている。このノズル４ａ，４ｂは、燃焼室３に対し、酸素含有ガス及び燃料の吹き込み方向が燃焼室の内壁面のほぼ接線方向になるように設けられており、酸素含有ガス及び燃料の吹き込みによって、燃焼室３内に旋回流が形成されるようになっている。そして、ノズル４ａ及び４ｂの先端部の形状を扁平に形成し、かつその開口面積を絞ることにより、燃焼室内に高速の旋回流を形成することができる。５は点火プラグ、６は火炎を示す。
【００１１】
なお、図２においては、酸素含有ガスを吹き込むノズル４ａと燃料を吹き込むノズル４ｂを別々に設けているが、酸素含有ガスと燃料を予め混合してから吹き込むようにしてもよい。また、それぞれのノズルの数及び設置位置は特に限定されるものではなく、装置構成等により適宜選択され得る。ここで、酸素含有ガスとは、空気、酸素、酸素富化空気、酸素・排ガス混合ガスなど燃焼用の酸素を含有するガスを指すものとする。
【００１２】
上記のように構成されたバーナにおいて、ノズル４ａ及び４ｂから吹き込まれて旋回流を形成している混合気に点火すると、燃焼室３内のガスが密度差によって層別され、火炎の両側に密度の異なるガス層ができる。すなわち、旋回速度の小さい軸心側には高温の燃焼ガスが存在し、旋回速度の大きい内壁側には未燃焼のガスが存在するようになる。
【００１３】
また、内壁近傍では、旋回速度が火炎伝播速度を上回っており、火炎が内壁近傍までは伝播しないので、燃焼室３内には火炎が管状の形になって生成する。燃焼室の内壁付近には未燃焼のガスが存在しているので、燃焼室３の壁面が直接的に加熱されて高温に曝されることはない。燃焼室３内のガスは旋回しながら下流側へ流れ、その間に、内壁側のガスが順次燃焼して軸心側へ移動し、開放端部から排出される。
【００１４】
上記の構成とすることにより、燃焼室３内においては、旋回速度の小さい軸心側には高温の燃焼排ガスが存在し、旋回速度の大きい燃焼室の内壁側には未燃焼のガスが存在し、その間に管状の火炎が存在するようになる。そのため、未燃焼ガスが燃焼排ガスで希釈されることがなく、安定な燃焼が可能となる。
【００１５】
このように安定した燃焼が得られることにより、酸素の利用効率を高めることができ、これに関連して余分な空気を供給する必要がなくなるため、高温の燃焼ガスを発生させることができる。また、燃料ガス成分が非常に希薄な極低発熱量のガスでも安定して燃焼させることができるので、安定燃焼範囲が広くなると共に、燃焼排ガス温度の選択範囲を広げることもできる。
【００１６】
さらに、本実施形態においては、前記燃料を吹き込むノズル４ｂに２種以上の異なる発熱量の燃料を所定の割合で混合して供給可能な燃料供給装置７が接続されている。
【００１７】
ここで、前記２種以上の異なる発熱量の燃料としては、例えば、ＬＮＧ、プロパンガス、灯油、重油および鉄鋼製造プロセスにおいて副生されるＣガス（コークス炉ガス）、Ｂガス（高炉ガス）、ＬＤガス（転炉ガス）等を用いることができる。これらの燃料を燃料供給装置７に接続し、この燃料供給装置７内でこれらの燃料を所定の比率で混合することにより、所定の発熱量を有する燃料を管状火炎バーナに供給可能となる。
【００１８】
また、図２に示すように、燃焼制御装置８を設け、この燃焼制御装置８からの制御信号により、燃料供給装置７に供給される各燃料の混合比率を調節するようにしても良い。各燃料の混合比率を調節し、発熱量を調整することで、ボイラの蒸気発生量を任意に調節することが可能となり、例えば、電力の需要量に対応した発電が可能となる。
【００１９】
管状火炎バーナは、上述したように多種多様な燃料に対して安定な燃焼が可能である。そのため、従来技術で行っているような供給される燃料の種類に応じて複数のバーナを設ける必要はなく、１つの管状火炎バーナで発熱量の異なる多種類の燃料に対応することが可能となる。これにより、ボイラ火炉に設置するバーナの数を大幅に減らすことができ、設備費の増大を防止し、さらに、メンテナンス費用等の維持費を低減することが可能となる。
【００２０】
また、管状火炎バーナは、多種多様な燃料に対して安定した燃焼が可能となるので、排出される燃焼ガスの低ＮＯｘ化、低ＳＰＭ化に貢献する。
【００２１】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、燃料種及びその発熱量の異なる燃料が供給される場合においても、設備費の増大を防止し、さらに、維持費を低減することが可能なボイラが提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る連続式加熱炉の一実施形態を示す概略構成の断面図である。
【図２】（ａ）管状火炎バーナの側断面図である。
（ｂ）（ａ）におけるＡ−Ａ矢視の断面図である。
【図３】従来技術に係る発電用ボイラのボイラ火炉に燃焼用バーナを取り付けた場合の概略構成図である。
【符号の説明】
１　加熱炉
２　管状火炎バーナ
３　燃焼室
４　ノズル
５　点火プラグ
６　火炎
７　燃料供給装置
８　燃焼制御装置
【図１】
2004077004.tif 000003
【図２】
2004077004.tif 000004
【図３】
2004077004.tif 000005