(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
空気を噴射する空気ノズルと、
前記空気ノズルの外側で流体燃料を噴射する第１燃料ノズルと、
前記第１燃料ノズルの外側で１次空気を噴射する１次空気ノズルと、
前記１次空気ノズルの外側で２次空気を噴射する２次空気ノズルと、
前記２次空気ノズルの外側で再循環排ガスだけを噴出する再循環排ガスノズルと、
前記再循環排ガスノズルの通路に流体燃料を噴射する第２燃料ノズルと、
を有することを特徴とする燃焼バーナ。
【請求項２】
前記第２燃料ノズルは、前記再循環排ガスノズルの通路と前記２次空気ノズルの通路に流体燃料を噴射することを特徴とする請求項１に記載の燃焼バーナ。
【請求項３】
前記第２燃料ノズルは、前記再循環排ガスノズルの通路に予め設定された燃料量の３０％〜４０％の流体燃料を噴射することを特徴とする請求項２に記載の燃焼バーナ。
【請求項４】
前記第２燃料ノズルは、前記再循環排ガスノズルの通路に流体燃料を全量噴射することを特徴とする請求項１に記載の燃焼バーナ。
【請求項５】
空気を噴射する空気ノズルと、
前記空気ノズルの外側で流体燃料を噴射する第１燃料ノズルと、
前記第１燃料ノズルの外側で１次空気を噴射する１次空気ノズルと、
前記１次空気ノズルの外側で２次空気を噴射する２次空気ノズルと、
前記２次空気ノズルの通路に流体燃料を噴射する第２燃料ノズルと、
前記２次空気ノズルの通路に再循環排ガスだけを噴出する再循環排ガスノズルと、
を有することを特徴とする燃焼バーナ。
【請求項６】
前記再循環排ガスノズルは、前記２次空気ノズルの外側に配置され、２次空気の外側に再循環排ガスを噴出すると共に、前記２次空気ノズルの通路に再循環排ガスを噴出することを特徴とする請求項５に記載の燃焼バーナ。
【請求項７】
中空形状をなす火炉内で流体燃料と空気を燃焼させると共に、前記火炉内で熱交換を行って熱を回収するボイラにおいて、
火炉壁に請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の燃焼バーナが配置されることを特徴とするボイラ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流体燃料と空気とを混合して噴出することにより火炎を形成する燃焼バーナ、この燃焼バーナを使用するボイラに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般的なボイラは、中空形状をなして鉛直方向に設置される火炉を有し、この火炉壁に複数の燃焼バーナが周方向に沿って配設されると共に、上下方向に複数段にわたって配置されている。この燃焼バーナは、ガス燃料や油燃料と空気を火炉内に吹き込むことで火炎を形成し、この火炉内で燃焼可能となっている。そして、この火炉は、上部に煙道が連結され、この煙道に排ガスの熱を回収するための過熱器、再熱器、節炭器などが設けられており、火炉での燃焼により発生した排ガスと水との間で熱交換が行われ、蒸気を生成することができる。
【０００３】
このボイラで使用される燃焼バーナとして、ＴＭバーナと呼ばれるものがある。このＴＭバーナは、予混合燃焼と拡散燃焼とを組み合わせたものである。そして、燃料が燃焼したときに発生するＮＯｘの濃度は、空気と燃料との比（空気比）により変化する。この場合、予混合燃焼と拡散燃焼とでは、空気比（空気／燃料）に応じて発生するＮＯｘの濃度が変化する。そのため、ＴＭバーナは、予混合燃焼と拡散燃焼とを組み合わせることで、ＮＯｘの発生量を低減させることができる。
【０００４】
このような燃焼バーナとしては、例えば、下記特許文献１、２に記載されたものがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開昭５０−１１９３３２号公報
【特許文献２】特開平０７−１５８８１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、従来の燃焼バーナは、中央部に空気と燃料を噴射して着火することで拡散火炎を形成し、その外側に１次空気を噴射すると共に燃料と２次空気を噴射して着火することで予混合火炎をする。予混合燃焼は、燃料と２次空気とを混合した混合気を噴射して着火することで予混合火炎を形成するものである。そのため、燃料供給量や空気供給量のばらつきにより、燃料の割合が多くなって空気比が１．０側に移動したとき、ノズル先端部から所定距離だけ前方で着火していた予混合火炎がノズル先端部に近づき、このノズル先端部が熱損傷してしまうおそれがある。
【０００７】
本発明は、上述した課題を解決するものであり、流体燃料と空気の混合比を適正比にすることでＮＯｘ発生量を低減すると共にノズル先端部の熱損傷を防止する燃焼バーナ及び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】
【０００８】
上記の目的を達成するための本発明の燃焼バーナは、空気を噴射する空気ノズルと、前記空気ノズルの外側で流体燃料を噴射する第１燃料ノズルと、前記第１燃料ノズルの外側で１次空気を噴射する１次空気ノズルと、前記１次空気ノズルの外側で２次空気を噴射する２次空気ノズルと、前記２次空気ノズルの外側で再循環排ガスを噴出する再循環排ガスノズルと、前記再循環排ガスノズルの通路に流体燃料を噴射する第２燃料ノズルと、を有することを特徴とするものである。
【０００９】
従って、第１燃料ノズルから噴射された流体燃料は、空気ノズルから噴射された空気と混合すると共に１次空気ノズルから噴射された１次空気と混合し、着火することで拡散火炎を形成する。また、第２燃料ノズルから噴射された流体燃料は、再循環排ガスノズル内の再循環排ガスと混合した後に噴射され、２次空気ノズルから噴射された２次空気と混合し、着火することで予混合火炎を形成する。そのため、流体燃料と空気との混合比を適正比にすることでＮＯｘ発生量を低減することができる。また、このとき、第２燃料ノズルから噴射された流体燃料は、再循環排ガスと混合した後に２次空気と混合して着火することで、予混合火炎がノズル先端部から離間した領域で緩慢燃焼することとなり、ノズル先端部の熱損傷を防止することができる。
【００１０】
本発明の燃焼バーナでは、前記第２燃料ノズルは、前記再循環排ガスノズルの通路と前記２次空気ノズルの通路に流体燃料を噴射することを特徴としている。
【００１１】
従って、流体燃料を再循環排ガスノズルの通路と２次空気ノズルの通路に噴射することで、一部の流体燃料が再循環排ガスと混合し、残りの流体燃料が２次空気と混合した後、ノズル先端部から噴射されて着火することとなり、十分な着火性を確保しながら、ノズル先端部から火炎を遠ざけることで、ノズル先端部の熱損傷を適正に防止することができる。
【００１２】
本発明の燃焼バーナでは、前記第２燃料ノズルは、前記再循環排ガスノズルの通路に予め設定された燃料量の３０％〜４０％の流体燃料を噴射することを特徴としている。
【００１３】
従って、再循環排ガスノズルの通路に噴射する流体燃料と２次空気ノズルの通路に噴射する流体燃料の割合を適正値とすることで、十分な着火性とノズル先端部の熱損傷の防止の両立化を図ることができる。
【００１４】
本発明の燃焼バーナでは、前記第２燃料ノズルは、前記再循環排ガスノズルの通路に流体燃料を全量噴射することを特徴としている。
【００１５】
従って、流体燃料の全てを再循環排ガスノズルの通路に噴射することで、ノズル先端部から火炎を遠ざけることで、ノズル先端部の熱損傷を適正に防止することができる。
【００１６】
また、本発明の燃焼バーナは、空気を噴射する空気ノズルと、前記空気ノズルの外側で流体燃料を噴射する第１燃料ノズルと、前記第１燃料ノズルの外側で１次空気を噴射する１次空気ノズルと、前記１次空気ノズルの外側で２次空気を噴射する２次空気ノズルと、前記２次空気ノズルの通路に流体燃料を噴射する第２燃料ノズルと、前記２次空気ノズルの通路に再循環排ガスを噴出する再循環排ガスノズルと、を有することを特徴とするものである。
【００１７】
従って、第１燃料ノズルから噴射された流体燃料は、空気ノズルから噴射された空気と混合すると共に１次空気ノズルから噴射された１次空気と混合し、着火することで拡散火炎を形成する。また、第２燃料ノズルから噴射された流体燃料は、２次空気ノズルの通路で２次空気及び再循環排ガスと混合した後に噴射され、着火することで予混合火炎を形成する。そのため、流体燃料と空気の混合比を適正比にすることでＮＯｘ発生量を低減することができる。また、このとき、第２燃料ノズルから噴射された燃料は、２次空気及び再循環排ガスと混合した後に着火することで、予混合火炎がノズル先端部から離間した領域で緩慢燃焼することとなり、ノズル先端部の熱損傷を防止することができる。
【００１８】
本発明の燃焼バーナでは、前記再循環排ガスノズルは、前記２次空気ノズルの外側に配置され、２次空気の外側に再循環排ガスを噴出すると共に、前記２次空気ノズルの通路に再循環排ガスを噴出することを特徴としている。
【００１９】
従って、第２燃料ノズルから噴射された流体燃料は、２次空気ノズルの通路で２次空気及び一部の再循環排ガスと混合した後に噴射されることで、一部の再循環排ガスが流体燃料と混合した後、ノズル先端部から噴射されて着火することとなり、十分な着火性を確保しながら、ノズル先端部から火炎を遠ざけることで、ノズル先端部の熱損傷を適正に防止することができる。
【００２０】
また、本発明のボイラは、中空形状をなす火炉内で流体燃料と空気を燃焼させると共に、前記火炉内で熱交換を行って熱を回収するボイラにおいて、火炉壁に前記燃焼バーナが配置されることを特徴とするものである。
【００２１】
従って、流体燃料と空気の混合比を適正比にすることでＮＯｘ発生量を低減することができると共に、ノズル先端部の熱損傷を防止することができ、その結果、ボイラ効率を向上することができると共に、ボイラの寿命を延長することができる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明の燃焼バーナ及びボイラによれば、第２燃料ノズルから噴射された燃料を事前に再循環排ガスと混合してから噴射するので、流体燃料と空気の混合比を適正比にすることでＮＯｘ発生量を低減することができると共に、ノズル先端部の熱損傷を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】図１は、第１実施形態の燃焼バーナを表す断面図である。
【図２】図２は、燃焼バーナの正面図である。
【図３】図３は、第１実施形態のボイラを表す概略構成図である。
【図４】図４は、拡散燃焼と予混合燃焼を組み合わせた燃焼バーナの空気比とＮＯｘ発生量との関係を表すグラフである。
【図５】図５は、第２実施形態の燃焼バーナを表す断面図である。
【図６】図６は、第３実施形態の燃焼バーナを表す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下に添付図面を参照して、本発明の燃焼バーナ及びボイラの好適な実施形態を詳細に説明する。なお、この実施形態により本発明が限定されるものではなく、また、実施形態が複数ある場合には、各実施形態を組み合わせて構成するものも含むものである。
【００２５】
［第１実施形態］
図３は、第１実施形態のボイラを表す概略構成図である。
【００２６】
第１実施形態のボイラは、流体燃料としてガス燃料（天然ガス）用い、このガス燃料と空気を燃焼バーナにより噴射して火炉内で燃焼させ、この燃焼により発生した熱を回収することが可能なボイラである。また、第１実施形態のボイラは、流体燃料だけでなく、重油（または、軽油、石炭のスラリーなど）を燃料として用い、この重油を燃焼バーナにより噴射して火炉内で燃焼させることもできる。
【００２７】
第１実施形態において、図３に示すように、ボイラ１０は、コンベンショナルボイラであって、火炉１１と燃焼装置１２とを有している。火炉１１は、四角筒の中空形状をなして鉛直方向に沿って設置され、この火炉１１を構成する火炉壁の下部に燃焼装置１２が設けられている。
【００２８】
燃焼装置１２は、火炉壁に装着された複数の燃焼バーナ２１を有している。本実施形態にて、この燃焼バーナ２１は、周方向に沿って、例えば、４個均等間隔で配設されたものが１セットとして、鉛直方向に沿って、例えば、３セット、つまり、３段配置されている。なお、燃焼バーナ２１の配置場所や個数はこれに限定されるものではない。
【００２９】
各燃焼バーナ２１は、燃料供給配管２２を介して燃料供給源２３に連結されており、燃料供給配管２２に燃料供給量を調整可能な流量調整弁２４が設けられている。また、火炉１１は、各燃焼バーナ２１の装着位置に風箱２５が設けられており、この風箱２５に空気ダクト２６の一端部が連結されており、この空気ダクト２６は、他端部に送風機２７が装着されている。
【００３０】
従って、各燃焼バーナ２１は、燃料供給源２３から燃料供給配管２２を通してガス燃料が供給される。また、各燃焼バーナ２１は、空気ダクト２６から排ガスと熱交換して加熱された燃焼用空気が風箱２５に供給される。そのため、燃焼バーナ２１は、ガス燃料を火炉１１内に噴射すると共に、燃焼用空気を火炉１１内に噴射して着火することで、火炉１１内で火炎を形成することができる。
【００３１】
火炉１１は、上部に煙道３１が連結されており、この煙道３１に、対流伝熱部（熱回収部）として排ガスの熱を回収するための過熱器（スーパーヒータ）３２，３３、再熱器（リヒータ）３４，３５、節炭器（エコノマイザ）３６，３７，３８が設けられており、火炉１１での燃焼で発生した排ガスと水との間で熱交換が行われる。
【００３２】
煙道３１は、その下流側に熱交換を行った排ガスが排出される排ガス管３９が連結されている。この排ガス管３９は、図示しないが、脱硝装置、電気集塵機、誘引送風機、脱硫装置が設けられ、下流端部に煙突が設けられている。
【００３３】
従って、燃焼装置１２の各燃焼バーナ２１が燃料と蒸気との混合流体を火炉１１内に噴射すると、火炉１１では、混合流体と空気とが燃焼して火炎が生じ、この火炉１１内の下部で火炎が生じると、燃焼ガス（排ガス）がこの火炉１１内を上昇し、煙道３１に排出される。
【００３４】
このとき、図示しない給水ポンプから供給された水は、節炭器３６，３７，３８によって予熱された後、図示しない蒸気ドラムに供給され火炉壁の各水管（図示せず）に供給される間に加熱されて飽和蒸気となり、図示しない蒸気ドラムに送り込まれる。更に、図示しない蒸気ドラムの飽和蒸気は過熱器３２，３３に導入され、燃焼ガスによって過熱される。過熱器３２，３３で生成された過熱蒸気は、図示しない発電プラント（例えば、タービン等）に供給される。また、タービンでの膨張過程の途中で取り出した蒸気は、再熱器３４，３５に導入され、再度過熱されてタービンに戻される。なお、火炉１１をドラム型（蒸気ドラム）として説明したが、この構造に限定されるものではない。
【００３５】
その後、煙道３１の節炭器３６，３７，３８を通過した排ガスは、排ガス管３９にて、図示しない脱硝装置にて、触媒によりＮＯｘなどの有害物質が除去され、電気集塵機で粒子状物質が除去され、脱硫装置により硫黄分が除去された後、煙突から大気中に排出される。
【００３６】
ここで、燃焼バーナ２１について詳細に説明する。図１は、第１実施形態の燃焼バーナを表す断面図、図２は、燃焼バーナの正面図である。
【００３７】
図１及び図２に示すように、燃焼バーナ２１は、中心（軸心Ｏ）側から外側に向けて配置される空気ノズル４１と、第１燃料ノズル４２と、１次空気ノズル４３と、２次空気ノズル４４と、再循環排ガスノズル４５と、第２燃料ノズル４６とを有している。
【００３８】
中心軸５１は、円柱形状をなし、この中心軸５１の外周面から外側に所定距離離間して円筒管５２が設けられることで、中心軸５１と円筒管５２の間に空気ノズル４１を構成する通路４１ａが軸方向に沿って形成されている。中心軸５１は、先端部に着火部６１が設けられると共に、外周面にリング形状をなす保炎器６２が通路４１ａ側に突出するように設けられている。円筒管５２は、外周面から外側に所定距離離間して円筒管５３が設けられており、この各円筒管５２，５３の間に周方向に所定間隔で複数（本実施形態では、６個）の第１燃料ノズル４２が配置され、内部に通路４２ａが軸方向に沿って形成されている。
【００３９】
また、円筒管５３は、外周面から外側に所定距離離間して円筒管５４が設けられることで、各円筒管５３，５４の間に１次空気ノズル４３を構成する通路４３ａが軸方向に沿って形成されている。円筒管５４は、外周面から外側に所定距離離間して円筒管５５が設けられることで、各円筒管５４，５５の間に２次空気ノズル４４を構成する通路４４ａが軸方向に沿って形成されている。円筒管５５は、外周面から外側に所定距離離間して円筒管５６が設けられることで、各円筒管５５，５６の間に再循環排ガスノズル４５を構成する通路４５ａが軸方向に沿って形成されている。
【００４０】
第２燃料ノズル４６は、円筒管５５，５６の周方向に均等間隔で複数（本実施形態では、４個）設けられている。各第２燃料ノズル４６は、円筒管５６の外側から円筒管５５まで貫通し、通路４５ａに配置されている。
【００４１】
空気ノズル４１は、通路４１ａに空気が供給され、前方に向けてこの空気を噴射することができる。第１燃料ノズル４２は、通路４２ａにガス燃料が供給され、空気ノズル４１の外側で前方に向けてこのガス燃料（ウィーク燃料）を噴射することができる。１次空気ノズル４３は、通路４３ａに１次空気が供給され、第１燃料ノズル４２の外側で前方に向けてこの１次空気を噴射することができる。２次空気ノズル４４は、通路４４ａに２次空気が供給され、１次空気ノズル４３の外側で前方に向けてこの２次空気を噴射することができる。再循環排ガスノズル４５は、通路４５ａに再循環排ガスが供給され、２次空気ノズル４４の外側で前方に向けてこの再循環排ガスを噴射することができる。第２燃料ノズル４６は、再循環排ガスが供給される再循環排ガスノズル４５の通路４５ａにガス燃料（コンク燃料）を噴射することができる。
【００４２】
この第１実施形態にて、第２燃料ノズル４６は、再循環排ガスノズル４５の通路４５ａにガス燃料を全量噴射するようにしている。
【００４３】
ここで、第１実施形態の燃焼バーナ２１の作用について説明する。以下の説明では、空気は白吹きの矢印で表し、燃料は斜線の矢印で表し、再循環排ガスは点入りの矢印で表す。
【００４４】
空気ノズル４１が前方に向けて空気を噴射し、第１燃料ノズル４２が前方に向けてガス燃料を噴射する。すると、空気が保炎器６２により中心（軸心Ｏ）側への旋回流となることから、ガス燃料もこの旋回流により中心（軸心Ｏ）側に巻き込まれる。そのため、ガス燃料と空気が混合し、着火部６１により着火されて拡散火炎（燃料過濃火炎）Ａが形成される。そして、１次空気ノズル４３が前方に向けて１次空気を噴射し、２次空気ノズル４４が前方に向けて２次空気を噴射する。また、再循環排ガスノズル４５が前方に向けて再循環排ガスを噴射し、第２燃料ノズル４６が再循環排ガスノズル４５の通路４５ａにガス燃料を噴射する。そのため、前方に噴射された２次空気とガス燃料が混合した再循環排ガスとがノズル４４，４５の前方で混合し、拡散火炎Ａが火種として着火されて予混合火炎（燃料希薄火炎）Ｂが形成される。
【００４５】
このとき、ガス燃料が再循環排ガスノズル４５の通路４５ａに噴射される。再循環排ガスは、ガス燃料と空気が燃焼して発生したものであり、空気がほとんど含まれておらず、ガス燃料と混合しても着火しにくい。そのため、再循環排ガスノズル４５からガス燃料が含有された再循環排ガスが噴射され、第２燃料ノズル４６から２次空気が噴射されると、ガス燃料が含有された再循環排ガスと２次空気との混合気は着火しにくく、予混合火炎Ｂは、ノズル４４，４５の先端部から所定距離だけ離間した前方の領域で形成される。従って、予混合火炎Ｂがノズル４４，４５の先端部に近づくことはなく、このノズル４４，４５の先端部が熱損傷することはない。
【００４６】
ところで、第１実施形態の燃焼バーナ２１は、予混合燃焼と拡散燃焼とを組み合わせたものである。図４は、拡散燃焼と予混合燃焼を組み合わせた燃焼バーナの空気比とＮＯｘ発生量との関係を表すグラフである。
【００４７】
図４に示すように、ガス燃料が燃焼したときに発生するＮＯｘの濃度は、空気と燃料との比（空気比）により変化する。この場合、予混合燃焼と拡散燃焼とでは、空気比（空気／燃料）に応じて発生するＮＯｘの濃度が変化する。予混合燃焼（予混合火炎Ｂ）にて、ＮＯｘの濃度は、空気比が高い（空気が多い）領域または空気比が低い（空気が少ない）領域で低く、空気比が１．０（理論空気比）近傍で高い。一方、拡散燃焼（拡散火炎Ａ）にて、ＮＯｘの濃度は、空気比が低い（空気が少ない）領域で低く、空気比が高い（空気が多い）領域で低い。そのため、第１実施形態の燃焼バーナ２１は、予混合燃焼にて、空気比が高くてＮＯｘの濃度が低い位置ｂと、拡散燃焼にて、空気比が低くてＮＯｘの濃度が低い位置ａを結んだ点線を用い、全体として、空気比が１．０（理論空気比）より高い位置ｃを基準とし、予混合燃焼と拡散燃焼を分けて燃焼させることで、燃焼バーナ全体としてのＮＯｘ発生量を低減させることができる。
【００４８】
このように第１実施形態の燃焼バーナにあっては、空気を噴射する空気ノズル４１と、空気ノズル４１の外側でガス燃料を噴射する第１燃料ノズル４２と、第１燃料ノズル４２の外側で１次空気を噴射する１次空気ノズル４３と、１次空気ノズル４３の外側で２次空気を噴射する２次空気ノズル４４と、２次空気ノズル４４の外側で再循環排ガスを噴出する再循環排ガスノズル４５と、再循環排ガスノズル４５の通路４５ａにガス燃料を噴射する第２燃料ノズル４６とを設けている。
【００４９】
従って、第１燃料ノズル４２から噴射されたガス燃料は、空気ノズル４１から噴射された空気と混合すると共に１次空気ノズル４３から噴射された１次空気と混合し、着火することで拡散火炎Ａを形成する。また、第２燃料ノズル４６から噴射されたガス燃料は、再循環排ガスノズル４５内の再循環排ガスと混合した後に噴射され、２次空気ノズル４４から噴射された２次空気と混合し、着火することで予混合火炎Ｂを形成する。そのため、ガス燃料と空気との混合比を適正比にすることでＮＯｘ発生量を低減することができる。また、このとき、第２燃料ノズル４６から噴射されたガス燃料は、再循環排ガスと混合した後に２次空気と混合して着火することで、予混合火炎Ｂがノズル先端部から離間した領域で緩慢燃焼することとなり、ノズル先端部の熱損傷を防止することができる。
【００５０】
第１実施形態の燃焼バーナでは、第２燃料ノズル４６は、再循環排ガスノズル４５の通路４５ａにガス燃料を全量噴射している。従って、ガス燃料の全てを再循環排ガスノズル４５の通路４５ａに噴射することで、ノズル先端部から火炎を遠ざけることで、ノズル先端部の熱損傷を適正に防止することができる。
【００５１】
また、第１実施形態のボイラにあっては、中空形状をなす火炉１１内でガス燃料と空気を燃焼させると共に、火炉１１内で熱交換を行って熱を回収するボイラにおいて、火炉壁に燃焼バーナ２１を配置している。従って、燃焼バーナ２１にて、ガス燃料と空気の混合比を適正比にすることでＮＯｘ発生量を低減することができると共に、ノズル先端部の熱損傷を防止することができ、その結果、ボイラ効率を向上することができると共に、ボイラの寿命を延長することができる。
【００５２】
［第２実施形態］
図５は、第２実施形態の燃焼バーナを表す断面図である。なお、上述した実施形態と同様の機能を有する部材には、同一の符号を付して詳細な説明は省略する。
【００５３】
第２実施形態において、図５に示すように、燃焼バーナ７１は、中心（軸心Ｏ）側から外側に向けて配置される空気ノズル４１と、第１燃料ノズル４２と、１次空気ノズル４３と、２次空気ノズル４４と、再循環排ガスノズル４５と、第２燃料ノズル７２とを有している。
【００５４】
第２燃料ノズル７２は、円筒管５４，５５，５６の周方向に均等間隔で複数設けられている。各第２燃料ノズル７２は、円筒管５６の外側から円筒管５４まで貫通し、通路４４ａ，４５ａに配置されている。
【００５５】
空気ノズル４１は、通路４１ａに空気が供給され、前方に向けてこの空気を噴射することができる。第１燃料ノズル４２は、通路４２ａにガス燃料が供給され、空気ノズル４１の外側で前方に向けてこのガス燃料（ウィーク燃料）を噴射することができる。１次空気ノズル４３は、通路４３ａに１次空気が供給され、第１燃料ノズル４２の外側で前方に向けてこの１次空気を噴射することができる。２次空気ノズル４４は、通路４４ａに２次空気が供給され、１次空気ノズル４３の外側で前方に向けてこの２次空気を噴射することができる。再循環排ガスノズル４５は、通路４５ａに再循環排ガスが供給され、２次空気ノズル４４の外側で前方に向けてこの再循環排ガスを噴射することができる。第２燃料ノズル７２は、２次空気が供給される２次空気ノズル４４の通路４４ａと、再循環排ガスが供給される再循環排ガスノズル４５の通路４５ａの両方にガス燃料（コンク燃料）を噴射することができる。
【００５６】
この第２実施形態にて、第２燃料ノズル７２は、再循環排ガスノズル４５の通路４５ａに予め設定された燃料量の３０％〜４０％のガス燃料を噴射するようにしている。即ち、第２燃料ノズル７２が噴射するガス燃料の３０％〜４０％のガス燃料を再循環排ガスノズル４５の通路４５ａに噴射し、残りの６０％〜７０％のガス燃料を２次空気ノズル４４の通路４４ａに噴射する。
【００５７】
空気ノズル４１が前方に向けて空気を噴射し、第１燃料ノズル４２が前方に向けてガス燃料を噴射する。すると、空気が保炎器６２により中心（軸心Ｏ）側への旋回流となることから、ガス燃料もこの旋回流により中心（軸心Ｏ）側に巻き込まれる。そのため、ガス燃料と空気が混合し、着火部６１により着火されて拡散火炎（燃料過濃火炎）Ａが形成される。そして、１次空気ノズル４３が前方に向けて１次空気を噴射し、２次空気ノズル４４が前方に向けて２次空気を噴射し、再循環排ガスノズル４５が前方に向けて再循環排ガスを噴射する。そして、第２燃料ノズル７２が２次空気ノズル４４の通路４４ａと再循環排ガスノズル４５の通路４５ａにガス燃料を噴射する。そのため、２次空気ノズル４４の通路４４ａでガス燃料と２次空気が混合し、更に、前方で再循環排ガス中のガス燃料が混合し、拡散火炎Ａが火種として着火されて予混合火炎（燃料希薄火炎）Ｂが形成される。
【００５８】
このとき、ガス燃料が２次空気ノズル４４の通路４４ａと再循環排ガスノズル４５の通路４５ａに噴射される。再循環排ガスは、ガス燃料と空気が燃焼して発生したものであり、空気がほとんど含まれておらず、ガス燃料と混合しても着火しにくい。そのため、再循環排ガスノズル４５からガス燃料が含有された再循環排ガスが噴射され、第２燃料ノズル７２から２次空気とガス燃料の混合気が噴射されると、ガス燃料が含有された再循環排ガスと混合気は着火しにくく、予混合火炎Ｂは、ノズル４４，４５の先端部から所定距離だけ離間した前方の領域で形成される。従って、予混合火炎Ｂがノズル４４，４５の先端部に近づくことはなく、このノズル４４，４５の先端部が熱損傷することはない。
【００５９】
このように第２実施形態の燃焼バーナにあっては、２次空気ノズル４４の通路４４ａと再循環排ガスノズル４５の通路４５ａにガス燃料を噴射する第２燃料ノズル７２を設けている。
【００６０】
従って、ガス燃料を２次空気ノズル４４の通路４４ａと再循環排ガスノズル４５の通路４５ａに噴射することで、一部のガス燃料が再循環排ガスと混合し、残りのガス燃料が２次空気と混合した後、ノズル先端部から噴射されて着火することとなり、十分な着火性を確保しながら、ノズル先端部から火炎を遠ざけることで、ノズル先端部の熱損傷を適正に防止することができる。
【００６１】
第２実施形態の燃焼バーナでは、第２燃料ノズル７２は、再循環排ガスノズル４５の通路４５ａに予め設定された燃料量の３０％〜４０％のガス燃料を噴射する。従って、再循環排ガスノズル４５の通路４５ａに噴射するガス燃料と２次空気ノズル４４の通路４４ａに噴射するガス燃料の割合を適正値とすることで、十分な着火性とノズル先端部の熱損傷の防止の両立化を図ることができる。
【００６２】
［第３実施形態］
図６は、第３実施形態の燃焼バーナを表す断面図である。なお、上述した実施形態と同様の機能を有する部材には、同一の符号を付して詳細な説明は省略する。
【００６３】
第３実施形態において、図６に示すように、燃焼バーナ８１は、中心（軸心Ｏ）側から外側に向けて配置される空気ノズル４１と、第１燃料ノズル４２と、１次空気ノズル４３と、２次空気ノズル４４と、再循環排ガスノズル４５と、第２燃料ノズル８２とを有している。
【００６４】
円筒管５４は、外周面から外側に所定距離離間して円筒管５５が設けられることで、各円筒管５４，５５の間に２次空気ノズル４４を構成する通路４４ａが軸方向に沿って形成されている。円筒管５５は、外周面から外側に所定距離離間して円筒管５６が設けられることで、各円筒管５５，５６の間に再循環排ガスノズル４５を構成する通路４５ａが軸方向に沿って形成されている。また、円筒管４４は、通路４４ａ，４５ａを連通する開口部８３が形成されている。この開口部８３は、周方向に連続していてもよいし、周方向に所定間隔を空けて複数設けてもよい。更に、開口部８３に代えて通路４４ａ，４５ａを連通する通路を設けてもよい。
【００６５】
第２燃料ノズル８２は、円筒管５４，５５の周方向に均等間隔で複数設けられている。各第２燃料ノズル８２は、円筒管５５の外側から円筒管５４まで貫通し、通路４４ａに配置されている。
【００６６】
空気ノズル４１は、通路４１ａに空気が供給され、前方に向けてこの空気を噴射することができる。第１燃料ノズル４２は、通路４２ａにガス燃料が供給され、空気ノズル４１の外側で前方に向けてこのガス燃料（ウィーク燃料）を噴射することができる。１次空気ノズル４３は、通路４３ａに１次空気が供給され、第１燃料ノズル４２の外側で前方に向けてこの１次空気を噴射することができる。２次空気ノズル４４は、通路４４ａに２次空気が供給され、１次空気ノズル４３の外側で前方に向けてこの２次空気を噴射することができる。再循環排ガスノズル４５は、通路４５ａに再循環排ガスが供給され、２次空気ノズル４４の外側で前方に向けてこの再循環排ガスを噴射すると共に、一部を２次空気ノズル４４の通路４４ａに噴射することができる。第２燃料ノズル８２は、２次空気と再循環排ガスが供給される２次空気ノズル４４の通路４４ａにガス燃料（コンク燃料）を噴射することができる。
【００６７】
空気ノズル４１が前方に向けて空気を噴射し、第１燃料ノズル４２が前方に向けてガス燃料を噴射する。すると、空気が保炎器６２により中心（軸心Ｏ）側への旋回流となることから、ガス燃料もこの旋回流により中心（軸心Ｏ）側に巻き込まれる。そのため、ガス燃料と空気が混合し、着火部６１により着火されて拡散火炎（燃料過濃火炎）Ａが形成される。そして、１次空気ノズル４３が前方に向けて１次空気を噴射し、２次空気ノズル４４が前方に向けて２次空気を噴射する。また、再循環排ガスノズル４５が前方に向けて再循環排ガスを噴射すると共に、一部の再循環排ガスを２次空気ノズル４４の通路４４ａに噴射する。そして、第２燃料ノズル８２が２次空気ノズル４４の通路４４ａにガス燃料を噴射する。そのため、前方に噴射された２次空気とガス燃料とがノズル４４，４５の前方で混合し、拡散火炎Ａが火種として着火されて予混合火炎（燃料希薄火炎）Ｂが形成される。
【００６８】
このとき、再循環排ガスが事前に２次空気ノズル４４の通路４４ａに噴射される。再循環排ガスは、ガス燃料と空気が燃焼して発生したものであり、空気がほとんど含まれておらず、ガス燃料と混合しても着火しにくい。そのため、再循環排ガスを含んだ２次空気にガス燃料が噴射され、第２燃料ノズル８２から２次空気と再循環排ガスとガス燃料が噴射されると、再循環排ガスによりガス燃料と２次空気との混合気は着火しにくく、予混合火炎Ｂは、ノズル４４，４５の先端部から所定距離だけ離間した前方の領域で形成される。従って、予混合火炎Ｂがノズル４４，４５の先端部に近づくことはなく、このノズル４４，４５の先端部が熱損傷することはない。
【００６９】
このように第３実施形態の燃焼バーナにあっては、空気を噴射する空気ノズル４１と、空気ノズル４１の外側でガス燃料を噴射する第１燃料ノズル４２と、第１燃料ノズル４２の外側で１次空気を噴射する１次空気ノズル４３と、１次空気ノズル４３の外側で２次空気を噴射する２次空気ノズル４４と、２次空気ノズル４４の外側で再循環排ガスを噴出すると共に一部を２次空気ノズル４４の通路４４ａに噴射する再循環排ガスノズル４５と、２次空気ノズル４４の通路４４ａにガス燃料を噴射する第２燃料ノズル８２とを設けている。
【００７０】
従って、第１燃料ノズル４２から噴射されたガス燃料は、空気ノズル４１から噴射された空気と混合すると共に１次空気ノズル４３から噴射された１次空気と混合し、着火することで拡散火炎Ａを形成する。また、第２燃料ノズル８２から噴射されたガス燃料は、２次空気ノズル４４の通路４４ａで２次空気と再循環排ガスとの混合気に対して噴射され、この２次空気と混合し、着火することで予混合火炎Ｂを形成する。そのため、ガス燃料と空気との混合比を適正比にすることでＮＯｘ発生量を低減することができる。また、このとき、第２燃料ノズル８２から噴射されたガス燃料は、２次空気及び再循環排ガスと混合した後に着火することで、予混合火炎Ｂがノズル先端部から離間した領域で緩慢燃焼することとなり、ノズル先端部の熱損傷を防止することができる。
【００７１】
なお、上述した実施形態では、径の異なる複数の円筒管５２，５３，５４，５５，５６を組み合わせることで、空気ノズル４１、第１燃料ノズル４２、１次空気ノズル４３、２次空気ノズル４４、再循環排ガスノズル４５、第２燃料ノズル４６，７２，８２を構成したが、この構成に限定されるものではない。円筒管に代えて四角筒管（多角形筒管）を設けてもよい。また、特許文献２のように、中央部に空気ノズルと第１燃料ノズルを設け、上部及び下部に２次空気ノズルと第２燃料ノズルを設け、その間に１次空気ノズルや再循環排ガスノズルを設けてもよい。
【００７２】
また、本発明は、ノズル先端部の前方で着火した予混合火炎がノズル先端部に近づいて熱損傷することを抑制するために、再循環排ガスを有効利用したものであり、第２燃料と２次空気と再循環排ガスの混合順序は上述した実施形態に限定されるものではなく、適宜設定してもよいものである。例えば、第２燃料と２次空気の混合気に再循環排ガスを噴射したりしてもよいものである。
【符号の説明】
【００７３】
１０  ボイラ
１１  火炉
１２  燃焼装置
２１，７１，８１  燃焼バーナ
２２  燃料供給配管
２５  風箱
２６  空気ダクト
４１  空気ノズル
４１ａ，４２ａ，４３ａ，４４ａ，４５ａ  通路
４２  第１燃料ノズル
４３  １次空気ノズル
４４  ２次空気ノズル
４５  再循環排ガスノズル
４６，７２，８２  第２燃料ノズル
６１  着火部
６２  保炎器
【図１】
0006258160.tif 000002
【図２】
0006258160.tif 000003
【図３】
0006258160.tif 000004
【図４】
0006258160.tif 000005
【図５】
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【図６】
0006258160.tif 000007