KR101972249B1 - 연소 버너 및 이를 구비한 보일러 - Google Patents

Abstract

연료와 공기를 혼합한 연료 가스를 취입 가능한 연료 노즐(51)과, 연료 노즐(51)의 선단 근방에 있어서의 축심 측에 설치된 보염기(54)와, 연료 노즐(51) 속에서 보염기(54)가 배치된 내측 유로와 당해 내측 유로의 외측의 외측 유로를 분할하는 통 부재(55)를 구비하며, 통 부재(55)에 의해 분할된 내측 유로의 유로 단면적이 연료 가스의 흐름 방향으로 확대한다.

Description

연소 버너 및 이를 구비한 보일러

본 발명은 발전용 또는 공장용 등을 위해 증기를 생성하기 위한 보일러에 적용되는 연소 버너 및 이를 구비한 보일러에 관한 것이다.

예를 들어, 종래의 미분탄 연소 보일러는 중공 형상을 이루어 연직 방향(鉛直方向)으로 설치되는 화로를 가지며, 이 화로 벽에 복수의 연소 버너가 원주 방향을 따라 배설(設置)되는 동시에, 상하 방향으로 복수 단(段)에 걸쳐 배치되어 있다. 이 연소 버너는, 석탄이 분쇄된 미분탄(연료)과 1차 공기(공기)와의 혼합기(混合氣)가 공급되는 동시에, 고온의 연소 버너용 공기(석탄 2차 공기)가 공급되고, 이 혼합기와 연소 버너용 공기를 화로 속으로 취입(吹入)함으로써 화염을 형성하고, 이 화로 속에서 연소 가능하게 되어 있다. 그리고, 이 화로는, 상부에 연도(煙道)가 연결되고, 이 연도에 배기 가스의 열을 회수하기 위한 과열기, 재열기(再熱器), 절탄기(節炭器) 등의 열교환기가 설치되어 있고, 화로에서의 연소에 의해 발생한 배기 가스와 물 사이에서 열교환이 실행되어 증기를 생성할 수 있다.

이러한 미분탄 연소 보일러의 연소 버너로서는, 예를 들어 하기 특허문헌 1에 기재된 것이 있다. 특허문헌 1에는, 고체 연료와 1차 공기를 혼합한 연료 가스를 분사하는 연료 노즐과, 연료 노즐의 외주로부터 연소 버너용 공기를 분사하는 연소 버너용 공기 노즐과, 연료 노즐의 개구부에 배치되는 보염기(保炎器)를 구비하는 연소 버너가 기재되어 있다. 특허문헌 1에 기재된 연소 버너의 보염기는 연료 노즐의 개구부를 대략 횡단하는 구조를 갖는 동시에 연료 가스의 흐름 방향으로 연료 가스를 분기하는 스플릿(split) 형상을 갖고, 연료 노즐 및 연소 버너용 공기 노즐이 연료 가스 및 연소 버너용 공기를 직진류(直進流)로서 분사하는 구조를 가지며, 또한 복수의 보염기가 교차하여 연결되는 동시에 교차부를 연료 노즐의 개구부의 중앙 영역에 위치시켜 배치하고 있다.

일본 공개특허공보 제2011-149676호

연소 버너는 특허문헌 1에 기재된 장치처럼 연소 노즐의 내측에 보염기를 설치함으로써, 고체 연료와 공기가 혼합된 연료 가스의 내부 착화(着火)를 실현하여 NOx 발생량을 저감 가능하게 할 수 있다. 그러나 특허문헌 1에 기재된 연소 버너는 연료 가스와 연소 버너용 공기가 착화(이른바 외부 착화)하여 고온 고산소 영역을 형성하기 때문에, NOx가 많이 발생한다는 문제가 있다.

또한, 특허문헌 1처럼 연소 노즐의 내측에 보염기를 설치했다고 해도 미분탄과 같은 고체 연료의 경우에는 가스 연료와 비교하면 연소 속도가 늦고, 화염의 바람에 날림 등이 발생할 염려가 있어, 보염기에서의 안정된 착화가 비교적 곤란해진다. 따라서 연료 가스의 유속을 낮춰 연소 속도에 가까이 하여 안정한 착화를 얻는 것이 요망된다.

본 발명은 상술한 과제를 해결하는 것이며, 연료와 공기가 혼합된 연료 가스의 유속을 연소 속도에 근접하도록 낮춰서 안정적인 착화를 실현하여 NOx 발생량을 저감 가능하게 하는 연소 버너 및 이것을 구비한 보일러를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 1 태양에 관계되는 연소 버너는 연료와 공기를 혼합한 연료 가스를 취입 가능한 연료 노즐과, 당해 연료 노즐의 선단 근방에 있어서의 축심(軸心) 측에 설치된 적어도 하나의 보염기와, 상기 연료 노즐 속에서 상기 보염기가 배치된 내측 유로와 당해 내측 유로의 외측의 외측 유로를 분할하는 칸막이 부재를 구비하며, 상기 칸막이 부재에 의해 분할된 상기 내측 유로의 유로 단면적이 연료 가스의 흐름 방향으로 확대된다.

연료 노즐 속에, 보염기가 배치된 내측 유로와 당해 내측 유로의 외측의 외측 유로를 분할하는 칸막이 부재를 설치하고, 칸막이 부재에 의해 내측 유로의 유로 단면적이 연료 가스의 흐름 방향으로 확대하는 것으로 했기 때문에, 내측 유로의 연료 가스의 유속을 저감할 수 있다. 이에 의해, 연료 가스의 유속을 연소 속도에 가깝게 함으로써, 화염의 바람에 날림을 억제할 수 있기 때문에, 보다 안정된 보염이 가능해진다. 따라서 연소 버너의 중심축 측인 내측에서 보염하는 내부 보염을 강화함으로써, 연료 노즐의 외주 측에서 생길 수 있는 고온 고산소 영역을 억제하여 NOx를 저감할 수 있다.

또한, 본 발명의 1 태양에 관계되는 연소 버너에서는, 상기 칸막이 부재는 통 부재(筒部材)로 되어 있다.

통 부재에 의해, 내측 유로와 외측 유로가 분할되어 있다. 통 부재의 연료 가스 흐름에 직교하는 횡단면 형상은 임의이지만, 예를 들어 사각형 등의 다각형이나 원형, 타원형, 장원형(長円形)이 이용된다.

또한, 본 발명의 1 태양에 관계되는 연소 버너에서는, 상기 칸막이 부재는 상기 보염기를 협지하여 서로 간격을 갖고 연재(延在)하는 2개의 판상체를 가지며, 각각의 상기 판상체가 연료 노즐의 외주를 구획하는 벽면에 대해 접속되어 있다.

칸막이 부재는 2개의 판상체를 가지며, 이들 판상체가 연료 노즐의 외주를 구획하는 벽면에 대해 접속되어 있다. 이에 의해, 2개의 판상체와 연료 노즐의 벽면에 의해 둘러싸인 내측 유로가 형성된다.

또한, 본 발명의 1 태양에 관계되는 연소 버너에서는 상기 연료 노즐의 외측으로부터 공기를 공급하는 연소 버너용 공기 노즐을 구비하고, 상기 칸막이 부재에 의해 분할된 상기 외측 유로의 유로 단면적이 연료 가스의 흐름 방향으로 감소한다.

칸막이 부재의 외측에 위치하는 외측 유로의 유로 단면적은 연료 가스의 흐름 방향으로 감소하기 때문에, 외측 유로를 흐르는 연료 가스의 유속이 커진다. 이에 의해, 연소 버너용 공기 노즐로부터 공급되는 공기와 외측 유로를 흐르는 연료 가스와의 유속 차이를 작게 할 수 있고, 연소 버너용 공기 노즐로부터 공급되는 공기와 외측 유로를 흐르는 연료 가스의 혼합 및 착화가 억제되어, 고온 고산소 영역을 형성하는 것을 가급적 회피할 수 있다.

또한, 외측 유로로서는 전형적으로는 칸막이 부재와 연료 노즐의 내벽부(경우에 따라서는 연소 버너용 공기 노즐의 내벽부가 연료 노즐의 내벽부를 겸한다) 사이의 유로를 의미한다.

또한, 본 발명의 1 태양에 관계되는 연소 버너에서는, 상기 칸막이 부재는 선단 측을 향함에 따라, 연료 가스의 흐름 방향과 평행한 방향이 이루는 각인 경사각이 연료 가스의 흐름 방향 상류 단부에 대해 작아지는 것을 특징으로 하고 있다.

선단 측을 향함에 따라, 연료 가스의 흐름 방향과 평행한 방향이 이루는 각인 경사각이 연료 가스의 흐름 방향 상류 단부에 대해 작아지기 때문에, 내측 유로를 흐르는 연료 가스의 박리를 억제할 수 있고, 효과적으로 연료 가스의 유속을 감소시킬 수 있다.

또한, 본 발명의 1 태양에 관계되는 연소 버너에서는, 상기 칸막이 부재의 내벽 면에는 연료 가스의 흐름 방향으로 감에 따라 상기 연료 노즐의 축심 측으로 경사지는 안내면이 설치되어 있다.

칸막이 부재의 내벽 면에, 연료 가스의 흐름 방향으로 감에 따라 연료 노즐의 축심 측으로 경사지는 안내면을 설치함으로써, 칸막이 부재의 내벽 면을 따라 흘러 온 연료 가스를 연료 노즐의 축심 측으로 향하게 할 수 있고, 보다 내부 착화를 강화시킬 수 있다.

또한, 본 발명의 1 태양에 관계되는 연소 버너에서는, 상기 연소 버너용 공기 노즐은 선단을 향함에 따라, 외측의 면으로 둘러싸인 면의 면적이 연료 가스의 흐름 방향 상류 단부에 대해 작아진 것을 특징으로 하고 있다. 이와 같이, 연소 버너용 공기 노즐을 좁힌 형상으로 해도, 칸막이 부재를 설치함으로써 연소 버너용 공기와 연료 가스의 경계에서의 유속 차이를 작게 할 수 있고, 고온 고산소 영역에서의 발화를 억제할 수 있다. 또한, 보염기 주위의 유속을 낮출 수 있고, 연료 가스류 내부에서의 착화를 촉진할 수 있다.

또한, 본 발명의 1 태양에 관계되는 연소 버너에서는 상기 연료 노즐의 상기 칸막이 부재보다도 상류 측에 배치되어, 상기 연료 노즐 속을 흐르는 연료 가스를 축심 측으로 인도하는 안내 부재를 추가로 갖는 것을 특징으로 하고 있다. 따라서 안내 부재에 의해, 연료 노즐을 흐르는 고체 연료를 노즐의 축심 측으로 이동시킬 수 있고, 통 부재의 내부에 고형 연료의 농도 높은 연료 가스를 공급할 수 있으며, 내부 보염의 성능을 높게 할 수 있다.

또한, 본 발명의 1 태양에 관계되는 연소 버너에서는 상기 연소 버너용 공기 노즐의 외측으로부터 공기를 취입 가능한 2차 공기 노즐을 추가로 가지며, 상기 2차 공기 노즐은, 축심 측의 면이 선단 측을 향함에 따라 축심으로부터 이격되는 경사를 가지며, 상기 2차 공기 노즐 속을 흐르는 2차 공기를 상기 연소 버너용 공기 노즐에 의해 취입되는 공기로부터 이격하여 축의 외측으로 인도하는 방향으로 배출하는 것을 특징으로 하고 있다. 따라서 2차 공기 노즐에 의해 연소 버너용 공기를 축심으로부터 이격되는 방향에 흡인할 수 있고, 연소 버너용 공기와 연료 가스의 경계에서 발화하는 것을 억제할 수 있다.

또한, 본 발명의 1 태양에 관계되는 연소 버너에서는, 상기 보염기는 수평 방향을 따라 연직 방향으로 소정 간격을 갖고 평행을 이루는 2개의 제1 보염 부재와 연직 방향을 따라 수평 방향으로 소정 간격을 갖고 평행을 이루는 2개의 제2 보염 부재가 교차하도록 배치된 구조를 이루고 있는 것을 특징으로 하고 있다. 보염기를 상기 형상으로 함으로써, 적절히 내부 보염을 발생시킬 수 있다.

또한, 본 발명의 1 태양에 관계되는 연소 버너에서는, 상기 보염기는 연료 가스 흐름의 상류 측에 설치된 상류 측 보염 부재와 당해 상류 측 보염 부재에 대해 연료 가스의 하류 측에 설치된 하류 측 보염 부재를 구비하고 있다.

보염 부재를 연료 가스 흐름 방향으로 나누어 단이 다르게 배치함으로써, 보염 부재가 점유함으로써 좁혀지는 유로 단면적을 가급적 작게 할 수 있다. 이에 의해, 내측 유로를 흐르는 연료 가스의 증속(增速)을 억제할 수 있고, 내측 유로를 흐르는 연료 가스의 유속을 연소 속도에 가까이 하여 내부 착화를 강화할 수 있다.

또한, 본 발명의 1 태양에 관계되는 연소 버너에서는, 상기 보염기는 연료 가스의 흐름 방향에 있어서의 하류 측에 광폭부(擴幅部)를 갖는 것을 특징으로 하고 있다. 보염기를 상기 형상으로 함으로써, 적절히 내부 보염을 발생시킬 수 있다.

또한, 본 발명의 1 태양에 관계되는 보일러는 화로와, 당해 화로에 대해 설치된 상기의 연소 버너와, 상기 화로의 하류 측에서 상기 연소 버너로부터의 연소 가스와 열교환하는 열교환기를 구비하고 있다.

상기의 연소 버너를 구비하고 있기 때문에, 배기 가스 중의 NOx가 저감된 보일러를 제공할 수 있다.

칸막이 부재에 의해 내측 유로의 유로 단면적을 연료 가스의 흐름 방향으로 확대하는 것으로 했기 때문에, 내측 유로를 흐르는 연료 가스의 유속을 저감하고, 연소 가스의 유속을 연소 속도에 가깝게 함으로써, 화염의 바람에 날림 등을 억제하여 보염기에서의 안정된 착화를 실현할 수 있다. 이에 의해, 연소 버너의 내측에서 보염하는 내부 보염이 강화되어 산소 부족하에서의 연소에 의한 환원이 유효하게 실행되기 때문에, NOx를 저감할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예 1에 관계되는 연소 버너를 나타내는 정면도이다.
도 2는 실시예 1의 연소 버너를 나타내는 종단면도이다.
도 3은 실시예 1의 연소 버너가 적용된 미분탄 연소 보일러를 나타내는 개략 구성도이다.
도 4는 실시예 1의 미분탄 연소 보일러에 있어서의 연소 버너를 나타내는 평면도이다.
도 5는 본 발명의 실시예 2에 관계되는 연소 버너를 나타내는 단면도이다.
도 6은 실시예 2의 변형예를 나타낸 단면도이다.
도 7은 본 발명의 실시예 3에 관계되는 연소 버너를 나타내는 단면도이다.
도 8은 본 발명의 실시예 4에 관계되는 연소 버너를 나타내는 단면도이다.
도 9는 본 발명의 실시예 5에 관계되는 연소 버너를 나타내는 단면도이다.
도 10은 실시예 5의 연소 버너의 정면도이다.
도 11은 변형예의 연소 버너의 정면도이다.
도 12는 본 발명의 실시예 6에 관계되는 연소 버너의 연료 노즐을 평면에서 본 단면도이다.
도 13은 실시예 6의 연소 노즐의 정면도이다.
도 14는 실시예 6의 변형예로서의 원형 연소 버너의 연료 노즐을 평면에서 본 단면도이다.
도 15는 도 14의 연료 노즐의 정면도이다.
도 16은 본 발명의 실시예 7의 연료 노즐을 평면에서 본 단면도이다.
도 17은 도16의 연료 노즐의 정면도이다.
도 18은 도16의 연료 노즐의 측단면도이다.

이하에 첨부 도면을 참조하여, 본 발명의 1 태양에 관계되는 연소 버너의 적절한 실시예를 상세히 설명한다. 또한, 이 실시예에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니며, 또한 실시예가 복수 있는 경우에는 각 실시예를 조합하여 구성하는 것도 포함하는 것이다.

실시예 1

도 1은 본 발명의 실시예 1에 관계되는 연소 버너를 나타내는 정면도, 도 2는 실시예 1의 연소 버너를 나타내는 종단면도, 도 3은 실시예 1의 연소 버너가 적용된 미분탄 연소 보일러를 나타내는 개략 구성도, 도 4는 실시예 1의 미분탄 연소 보일러에 있어서의 연소 버너를 나타내는 평면도이다.

실시예 1의 연소 버너가 적용된 미분탄 연소 보일러는 석탄을 분쇄한 미분탄을 고체 연료로서 이용하고, 이 미분탄을 연소 버너에 의해 연소시키며, 이 연소에 의해 발생한 열을 회수하는 것이 가능한 보일러이다.

이 실시예 1에 있어서, 도 3에 나타내는 바와 같이, 미분탄 연소 보일러(10)는 통상적인 보일러이며, 화로(11)와 연소 장치(12)와 연도(13)를 갖고 있다. 화로(11)는 사각 통의 중공 형상을 이루어 연직 방향을 따라 설치되며, 이 화로(11)를 구성하는 화로 벽의 하부에 연소 장치(12)가 설치되어 있다.

연소 장치(12)는 화로 벽에 장착된 복수의 연소 버너(21, 22, 23, 24, 25)를 갖고 있다. 본 실시예에서, 이 연소 버너(21, 22, 23, 24, 25)는 원주 방향을 따라 4개 균등 간격으로 설치된 것이 1세트로서, 연직 방향을 따라 5세트, 즉 5단 배치되어 있다.

또한, 각각의 연소 버너(21, 22, 23, 24, 25)는 미분탄 공급관(26, 27, 28, 29, 30)을 거쳐 미분탄기(微粉炭機)(밀(mill))(31, 32, 33, 34, 35)에 연결되어 있다. 이 미분탄기(31, 32, 33, 34, 35)는, 도시하지 않았지만, 하우징 안에 연직 방향을 따른 회전 축심을 갖고 분쇄 테이블이 구동 회전 가능하게 지지되며, 이 분쇄 테이블의 위쪽에 대향하여 복수의 분쇄 롤러가 분쇄 테이블의 회전에 연동하여 회전 가능하게 지지되어 구성되어 있다. 따라서 석탄이 복수의 분쇄 롤러와 분쇄 테이블 사이에 투입되면, 여기에서 소정의 크기까지 분쇄되고, 반송 공기(공기)에 의해 분급된 미분탄이 미분탄 공급관(26, 27, 28, 29, 30)으로부터 연소 버너(21, 22, 23, 24, 25)로 공급된다.

또한, 화로(11)는 각각의 연소 버너(21, 22, 23, 24, 25)의 장착 위치에 풍상(風箱)(36)이 설치되어 있고, 이 풍상(36)에 공기 덕트(37)의 일 단부가 연결되어 있으며, 이 공기 덕트(37)에는 타 단부에 송풍기(38)가 장착되어 있다. 또한, 화로(11)는 각각의 연소 버너(21, 22, 23, 24, 25)의 장착 위치보다 위쪽에 추가적인 공기 노즐(39)이 설치되어 있고, 이 추가적인 공기 노즐(39)에 공기 덕트(37)로부터 분기된 분기 공기 덕트(40)의 단부가 연결되어 있다. 따라서 송풍기(38)에 의해 보내진 연소용 공기(연소 버너용 공기(연료 가스 연소용 공기), 2차 공기)를 공기 덕트(37)로부터 풍상(36)에 공급하고, 이 풍상(36)으로부터 각각의 연소 버너(21, 22, 23, 24, 25)에 공급할 수 있는 동시에 송풍기(38)에 의해 보내진 연소용 공기(추가 공기)를 분기 공기 덕트(40)로부터 추가적인 공기 노즐(39)에 공급할 수 있다.

그 때문에, 연소 장치(12)에서, 각각의 연소 버너(21, 22, 23, 24, 25)는 미분탄과 공기를 혼합한 미분 연료 혼합기(연료 가스)를 화로(11) 속으로 취입 가능한 동시에 연소 버너용 공기, 2차 공기를 화로(11) 속으로 취입 가능하게 되어 있으며, 도시하지 않은 점화 토치(torch)에 의해 미분 연료 혼합기에 점화함으로써 화염을 형성할 수 있다.

또한, 일반적으로 보일러의 기동 시에는, 각각의 연소 버너(21, 22, 23, 24, 25)는 기름 연료를 화로(11) 속으로 분사하여 화염을 형성하고 있다. 또는, 기동용의 기름 연소 버너에 의해 화염을 형성한 후, 통상 운전 시에는 당해 기름 연소 버너로부터 연소 버너용 공기를 공급한다.

화로(11)는 상부에 연도(13)가 연결되어 있고, 이 연도(13)에 대류 전열부로서 배기 가스의 열을 회수하기 위한 열교환기인 과열기(슈퍼 히터) (41, 42), 재열기(43, 44) 및 절탄기(이코노마이저)(45, 46, 47)가 설치되어 있어, 화로(11)에서의 연소로 발생한 배기 가스와 물 사이에서 열교환이 실행된다.

연도(13)는 그 하류 측에 열교환을 실행한 배기 가스가 배출되는 배기 가스 관(48)이 연결되어 있다. 이 배기 가스 관(48)은 공기 덕트(37)와의 사이에 에어 히터(49)가 설치되어, 공기 덕트(37)를 흐르는 공기와 배기 가스 관(48)을 흐르는 배기 가스 사이에서 열교환을 실행하며, 연소 버너(21, 22, 23, 24, 25)에 공급하는 연소용 공기를 승온(昇溫)할 수 있다.

또한, 배기 가스 관(48)은 도시하지 않지만, 탈초 장치(脫硝裝置), 전기 집진기, 유인 송풍기, 탈황 장치가 설치되며, 하류 단부에 굴뚝이 설치되어 있다.

따라서 미분탄기(31, 32, 33, 34, 35)가 구동하면, 생성된 미분탄이 반송용 공기와 함께 미분탄 공급관(26, 27, 28, 29, 30)을 통해 연소 버너(21, 22, 23, 24, 25)에 공급된다. 또한, 가열된 연소용 공기가 공기 덕트(37)로부터 풍상(36)을 거쳐 각각의 연소 버너(21, 22, 23, 24, 25)에 공급되는 동시에 분기 공기 덕트(40)로부터 추가적인 공기 노즐(39)에 공급된다. 그러면, 연소 버너(21, 22, 23, 24, 25)는 미분탄과 반송용 공기가 혼합된 미분 연료 혼합기를 화로(11)에 취입하는 동시에 연소용 공기를 화로(11)에 취입하며, 이때에 착화함으로써 화염을 형성할 수 있다. 또한, 추가적인 공기 노즐(39)은 추가 공기를 화로(11)에 취입하여 연소 제어를 실행할 수 있다. 이 화로(11)에서는 미분 연료 혼합기와 연소용 공기가 연소하여 화염이 생기고, 이 화로(11) 속의 하부에서 화염이 생기면, 연소 가스(배기 가스)가 이 화로(11) 속을 상승하여 연도(13)로 배출된다.

즉, 연소 버너(21, 22, 23, 24, 25)는 미분탄 혼합기와 연소용 공기(연소 버너용 공기/2차 공기)를 화로(11)에 있어서의 연소 영역에 취입하고, 이때에 착화함으로써 연소 영역에 화염 선회류(旋回流)가 형성된다. 그리고, 이 화염 선회류는 선회하면서 상승하여 환원 영역에 도달한다. 추가적인 공기 노즐(39)은 추가 공기를 화로(11)에 있어서의 환원 영역의 위쪽으로 취입한다. 이 화로(11)에서는 공기의 공급량이 미분탄의 공급량에 대해 이론 공기량 미만으로 되도록 설정함으로써, 내부가 환원 분위기로 유지된다. 그리고, 미분탄의 연소에 의해 발생한 NOx가 화로(11)에서 환원되고, 그 후 추가 공기(추가적인 공기)가 공급됨으로써 미분탄의 산화 연소가 완결되어, 미분탄의 연소에 의한 NOx의 발생량이 저감된다.

이때, 도시하지 않은 급수 펌프로부터 공급된 물은 절탄기(45, 46, 47)에 의해 예열된 후, 도시하지 않은 증기 드럼에 공급되어 화로 벽의 각각의 수관(도시하지 않음)에 공급되는 동안에 가열되어 포화 증기로 되고, 도시하지 않은 증기 드럼으로 보내진다. 또한, 도시하지 않은 증기 드럼의 포화 증기는 과열기(41, 42)에 도입되어 연소 가스에 의해 과열된다. 과열기(41, 42)에서 생성된 가열 증기는 도시하지 않은 발전 플랜트(예를 들어, 터빈 등)에 공급된다. 또한, 터빈에서의 팽창 과정의 중도(中途)에서 취출한 증기는 재열기(43, 44)에 도입되고, 재차 과열되어 터빈으로 복귀된다. 또한, 화로(11)를 드럼형(증기 드럼)으로서 설명했지만, 이 구조에 한정되는 것은 아니다.

그 후, 연도(13)의 절탄기(45, 46, 47)를 통과한 배기 가스는 배기 가스 관(48)에서, 도시하지 않은 탈초 장치에서, 촉매에 의해 NOx 등의 유해 물질이 제거되고, 전기 집진기에서 입자상 물질이 제거되며, 탈황 장치에 의해 유황분이 제거된 후, 굴뚝으로부터 대기 중으로 배출된다.

여기서, 연소 장치(12)에 대해 상세히 설명하지만, 이 연소 장치(12)를 구성하는 각각의 연소 버너(21, 22, 23, 24, 25)는 거의 같은 구성을 이루고 있기 때문에, 최상단에 위치하는 연소 버너(21)에 대해서만 설명한다.

연소 버너(21)는, 도 4에 나타내는 바와 같이, 화로(11)에 있어서의 4개의 벽면에 설치되는 연소 버너(21a, 21b, 21c, 21d)로부터 구성되어 있다. 각각의 연소 버너(21a, 21b, 21c, 21d)는 미분탄 공급관(26)으로부터 분기한 각각의 분기관(26a, 26b, 26c, 26d)이 연결되는 동시에 공기 덕트(37)로부터 분기한 각각의 분기관(37a, 37b, 37c, 37d)이 연결되어 있다.

따라서 화로(11)의 각각의 벽면에 있는 각각의 연소 버너(21a, 21b, 21c, 21d)는 화로(11)에 대해 미분탄과 반송용 공기가 혼합된 미분 연료 혼합기를 취입하는 동시에 그 미분 연료 혼합기의 외측에 연소용 공기를 취입한다. 그리고, 각각의 연소 버너(21a, 21b, 21c, 21d)로부터의 미분 연료 혼합기에 착화함으로써, 4개의 화염(F1, F2, F3, F4)을 형성할 수 있으며, 이 화염(F1, F2, F3, F4)은 화로(11)의 위쪽에서 보아 (도 4에서) 반시계 주위 방향으로 선회하는 화염 선회류로 된다.

이와 같이 구성된 연소 버너(21)(21a, 21b, 21c, 21d)에서, 도 1 및 도 2에 나타내는 바와 같이, 중심 측으로부터 연료 노즐(51)과, 연소 버너용 공기 노즐(52)과, 2차 공기 노즐(53)이 설치되는 동시에 보염기(54) 및 통 부재(칸막이 부재)(55)가 설치되어 있다. 연료 노즐(51)은, 화살표(202)로 나타내는 바와 같이, 미분탄(고체 연료)과 반송용 공기(공기, 1차 공기)를 혼합한 연료 가스(미분 연료 혼합기, 공기)를 취입 가능한 것이다. 연소 버너용 공기 노즐(연소용 공기 노즐)(52)은 연료 노즐(51)의 외측에 배치되며, 화살표(204)로 나타내는 바와 같이, 연료 노즐(51)로부터 분사된 연료 가스의 외주 측에 연소용 공기(연소 버너용 공기, 연료 가스 연소용 공기, 석탄 2차 공기)를 취입 가능한 것이다. 2차 공기 노즐(53)은 연소 버너용 공기 노즐(52)의 외측에서 또한 연소 버너용 공기 노즐(52)의 연직 방향 상측으로 되는 위치와, 연소 버너용 공기 노즐(52)의 외측에서 또한 연소 버너용 공기 노즐(52)의 연직 방향 하측으로 되는 위치에 배치되어 있다. 이 경우, 연직 방향이란 연직한 방향에 대해 미소 각도만 벗어난 방향도 포함하는 것이다. 2차 공기 노즐(53)은 연소 버너용 공기 노즐(52)의 외측에서 또한 수평 방향에 인접하는 위치에는 배치되어 있지 않다. 2차 공기 노즐(53)은, 화살표(206)로 나타내는 바와 같이, 연소 버너용 공기 노즐(52)로부터 분사된 연소 버너용 공기의 외주 측에 2차 공기(AUX)를 취입 가능한 것이다. 또한, 2차 공기 노즐(53)은 연소 버너용 공기 노즐(52)의 외측에서 또한 수평 방향에 인접하는 위치에 배치해도 좋다. 또한, 2차 공기 노즐(53)은 연소 버너용 공기 노즐(52)의 외측에서 또한 수평 방향에 인접하는 위치에 배치하고, 연직 방향에 인접하는 위치에는 배치하지 않아도 좋다. 2차 공기 노즐(53)은 연소 버너용 공기 노즐(52)의 외측 전주(全周)에 설치해도 좋다. 2차 공기 노즐(53)은 댐퍼 개도(開度) 조정 기구 등을 설치함으로써, 2차 공기의 분출량을 조정 가능으로 해도 좋다.

연소 버너(21)의 연료 노즐(51)과, 연소 버너용 공기 노즐(52)과, 2차 공기 노즐(53)은 버너 각도 조정부(80)와, 버너 각도 조정부(80)에 미끄럼 자유 자재의 상태로 접속되어 있는 관로부(82)를 갖는다. 버너 각도 조정부(80)는 연소 버너(21)의 연료 노즐(51)과, 연소 버너용 공기 노즐(52)과, 2차 공기 노즐(53)의 선단이며, 관로부(82)에 대해 설정된 방향으로 이동 가능한 상태로 지지되어 있다. 버너 각도 조정부(80)가 이동 가능한 방향은 특히 한정되지 않으며, 화로(11)의 축 방향(연직 방향)으로 이동 가능해도, 화로(11)의 단면 방향(수평 방향)으로 이동 가능해도 좋다. 연소 버너(21)는 버너 각도 조정부(80)의 방향을 조정함으로써, 미분탄과 반송용 공기가 혼합된 미분 연료 혼합기를 취입하는 방향을 조정한다. 관로부(82)는 버너 각도 조정부(80)와 접속되어 있고, 연료 노즐(51)과, 연소 버너용 공기 노즐(52)과, 2차 공기 노즐(53)의 각각에 대응한 관로가 형성되며, 버너 각도 조정부(80)의 각 부에 미분탄과 공기를 혼합한 연료 가스, 연소 버너용 공기, 2차 공기를 공급한다. 관로부(82)는 장척(長尺)의 관상 구조를 이룬다.

연료 노즐(51)은 선단 측 부분, 즉 버너 각도 조정부(80)에 대응하는 부분이 직관(直管)이며, 미분 연료 혼합기를 취입하는 방향에 직교하는 단면(개구)의 면적(유로 단면적)이 일정하게 된다. 연소 버너용 공기 노즐(52)은 선단 측 부분, 즉 버너 각도 조정부(80)에 대응하는 부분이 선단을 향함에 따라 좁아진 형상이며, 미분 연료 혼합기를 취입하는 방향에 직교하는 단면(개구)의 면적(유로 단면적)이 선단을 향함에 따라 작아진다. 즉, 연소 버너용 공기 노즐(52)은, 선단을 향함에 따라 외측의 면으로 둘러싸인 면의 면적이 연료 가스의 흐름 방향 상류 단부에 대해 작아지는 형상이다. 2차 공기 노즐(53)은, 선단 측 부분, 즉 버너 각도 조정부(80)에 대응하는 부분이 선단을 향함에 따라 좁아진 형상이며, 미분 연료 혼합기를 취입하는 방향에 직교하는 단면(개구)의 면적(유로 단면적)이 선단을 향함에 따라 작아진다.

또한, 연료 노즐(51), 연소 버너용 공기 노즐(52)의 개구의 형상은 정사각에 한정되지 않으며, 직사각형이어도 좋고, 이 경우 모서리부에 곡률을 붙인 형상으로 해도 좋다. 모서리부에 곡률을 붙인 관상 구조로 함으로써, 노즐의 강도를 향상할 수 있다. 또한, 원통으로 해도 좋다.

보염기(54)는 연료 노즐(51) 속에 있으며, 연료 가스의 취입 방향의 하류 측에서 또한 축 중심 측에 배치됨으로써, 연료 가스의 착화용 및 보염용으로서 기능하는 것이다. 이 보염기(54)는 수평 방향을 따르는 제1 보염 부재(61, 62)와 연직 방향(상하 방향)을 따르는 제2 보염 부재(63, 64)를 십자 형상을 이루도록 배치한, 소위 더블 크로스 스플릿 구조(double cross split structure)를 이룬 것이다. 그리고, 각각의 제1 보염 부재(61, 62)는 그 두께가 일정한 평판 형상을 이루는 평탄부(61a, 62a)와 이 평탄부(61a, 62a)의 전단부(연료 가스의 흐름 방향의 하류 단부)에 일체로 설치된 광폭부(61b, 62b)를 갖고 있다. 이 광폭부(61b, 62b)는 단면이 이등변 삼각형상을 이루며, 연료 가스의 흐름 방향의 하류 측을 향해 폭이 넓어지며, 전단(前端)이 이 연료 가스의 흐름 방향에 직교하는 평면으로 되어 있다. 또한, 광폭부(61b, 62b)는 이등변 삼각형상의 단면에 한정되는 것은 아니며, 연료 가스의 흐름을 분리하여 하류 측에 재순환 영역을 형성하는 스플릿 형상이라면 좋고, 예를 들어 단면이 Y자 형상으로 되어 있어도 좋다. 또한, 도시하지 않지만, 각각의 제2 보염 부재(63, 64)에 대해서도 같은 구조로 되어 있다.

그 때문에, 연료 노즐(51) 및 연소 버너용 공기 노즐(52)은 장척의 관상 구조를 갖고, 연료 노즐(51)은 직사각형상의 개구부(51a)를 가지며, 연소 버너용 공기 노즐(52)은 직사각형 링상의 개구부(52a)를 갖고 있기 때문에, 연료 노즐(51)과 연소 버너용 공기 노즐(52)은 이중 관 구조로 되어 있다. 연료 노즐(51) 및 연소 버너용 공기 노즐(52)의 외측에, 2차 공기 노즐(53)이 이중 관 구조로서 배치되어 있고, 직사각형 링상의 개구부(53a)를 갖고 있다. 그 결과, 연료 노즐(51)의 개구부(51a)의 외측에 연소 버너용 공기 노즐(52)의 개구부(52a)가 설치되고, 이 연소 버너용 공기 노즐(52)의 개구부(52a)의 외측에 2차 공기 노즐(53)의 개구부(53a)가 설치되는 것으로 된다. 또한, 2차 공기 노즐(53)은 이중 관 구조로서 배치하지 않고, 연소 버너용 공기 노즐(52)의 외주 측에 별도 복수의 노즐을 배치하여 2차 공기 노즐로 해도 좋다.

이들 노즐(51, 52, 53)은 개구부(51a, 52a, 53a)가 동일 면 상에 가지런하게 배치되어 있다. 또한, 보염기(54)는 연료 노즐(51)의 내벽 면 또는 연료 가스가 흐르는 유로의 상류 측으로부터 도시하지 않은 판재에 의해 지지되어 있다. 또한, 연료 노즐(51)은 내부에 이 보염기(54)로서의 복수의 보염 부재(61, 62, 63, 64)가 더블 스플릿 구조로 배치되어 있기 때문에, 연료 가스의 유로가 9개로 분할되는 것으로 된다. 그리고, 보염기(54)는 전단부에 폭이 넓어진 광폭부(61b, 62b)가 위치하는 것으로 되고, 이 광폭부(61b, 62b)는 전단면이 개구부(51a)와 동일 면 상에 구비되어 있다.

또한, 실시예 1의 연소 버너(21)에서는, 연료 노즐(51) 속을 흐르는 연료 가스 중 축심 측을 흐르는 연료 가스의 유속을 저감하는 통 부재(55)는 연료 노즐(51)의 내부, 보다 정확하게는 연료 노즐(51)의 선단을 포함하는 위치이며, 버너 각도 조정부(80)에 상당하는 부분에 배치되어 있다. 통 부재(55)에 의해, 보염기(54)가 배치된 내측 유로와 내측 유로의 외측의 외측 유로가 분할되도록 되어 있다. 통 부재(55)는, 도 1 및 도 2에 나타내는 바와 같이, 연료 가스의 흐름 방향의 상류 측으로부터 하류 측을 향함에 따라, 즉 선단의 개구를 향함에 따라 통 부재(55)로 둘러싸인 내측 유로의 유로 단면적이 커지는 형상이다.

이 통 부재(55)는 단면이 사각형으로 되는 각통(角筒)이며, 연료 노즐(51)의 내부에 배치되어 있다. 통 부재(55)는 보염 부재(61)와 연소 버너용 공기 노즐(52)의 상벽 면 사이에 배치된 판 부재(65)와, 보염 부재(62)와 연소 버너용 공기 노즐(52)의 하벽 면 사이에 배치된 판 부재(66)와, 보염 부재(63)와 연소 버너용 공기 노즐(52)의 측벽 면 사이에 배치된 판 부재(67)와, 보염 부재(64)와 연소 버너용 공기 노즐(52)의 측벽 면 사이에 배치된 판 부재(68)를 갖는다. 통 부재(55)는 연료 가스의 흐름 방향의 직교하는 단면에 있어서, 판 부재(65, 66, 67, 68)의 각각의 단부가 접합되어 사각 통을 형성한다. 통 부재(55)는 보염기(54)의 연료 노즐(51)의 축심 측의 일부, 본 실시예에서는 보염 부재(61, 62, 63, 64)로 사각형을 형성하고 있는 부분을 둘러싸고 있다. 판 부재(65, 66, 67, 68)는 연료 가스의 흐름 방향의 상류 측의 단부가 보염기(54)보다도 상류 측이며, 연료 가스의 흐름 방향의 하류 측의 단부가 보염기(54)의 하류 측의 단부와 동일한 위치이다. 또한, 통 부재(55)는 연료 가스의 흐름 방향의 상류로부터 하류를 향함에 따라, 즉 선단의 개구(연료 가스의 분사하는 개구)를 향함에 따라, 판 부재(65, 66, 67, 68)가 연료 노즐(51)의 축심으로부터 이격되는 방향으로 경사지고 있다. 또한, 판 부재(65, 66, 67, 68)는 보염 부재(61, 62, 63, 64)와 겹치는 위치에 있어서, 보염 부재(61, 62, 63, 64)와 접합하고 있다. 이에 의해, 보염 부재(61, 62, 63, 64)는 겹치는 위치의 판 부재(65, 66, 67, 68)를 관통하고 있다. 이에 의해, 통 부재(55)는 연료 가스의 흐름 방향에 있어서 선단의 개구를 향함에 따라, 통 부재(55)로 둘러싸인 내부의 면적이 커지는 형상이다. 통 부재(55)는 연료 가스의 흐름 방향 상류 측의 단부의 개구(69)의 면적을 A1로 하고, 연료 가스의 흐름 방향 하류 측의 단부의 개구(70)의 면적을 A2로 한 경우, 면적(A1)이 면적(A2)보다도 작아진다.

따라서 이 연소 버너(21)에서는, 미분탄과 공기를 혼합한 연료 가스가 연료 노즐(51)의 개구부(51a)로부터 로 안으로 취입되는 동시에 그 외측에서 연소 버너용 공기가 연소 버너용 공기 노즐(52)의 개구부(52a)로부터 로 안으로 취입되며, 그 외측에서 2차 공기가 2차 공기 노즐(53)의 개구부(53a)로부터 로 안으로 취입된다. 이때, 연료 가스는 통 부재(55)로 분할된 내측 유로와 외측 유로의 양쪽에 취입된다. 연소 가스 중, 통 부재(55)의 내측에 취입된 연소 가스는 연료 노즐(51)의 개구부(51a)에서 보염기(54)에 의해 분기되어 착화되고, 연소하여 연소 가스로 된다. 연소 가스 중, 통 부재(55)의 외측에 취입된 연소 가스는 보염기(54)에서 착화된 화염에 의해 연소된다. 또한, 이 연료 가스의 외주에 연소 버너용 공기가 취입됨으로써 연료 가스의 연소가 촉진된다. 또한, 연소 화염의 외주에 2차 공기가 취입됨으로써, 연소 버너용 공기와 2차 공기의 비율을 조정하여 최적인 연소를 얻을 수 있다.

그리고, 이 연소 버너(21)에서는 보염기(54)가 스플릿 형상을 이루기 때문에, 연료 가스가 연료 노즐(51)의 개구부(51a)에서 보염기(54)에 의해 분기되고, 이때, 보염기(54)가 연료 노즐(51)의 개구부(51a)의 중앙 영역에 배치되며, 이 중앙 영역에서 연료 가스의 착화 및 보염이 실행된다. 이에 의해, 연소 화염의 내부 보염(연료 노즐(51)의 개구부(51a)의 중앙 영역에 있어서의 보염)이 실현된다.

그 때문에 연소 화염의 외부 보염이 실행되는 구성과 비교하여, 연소 화염의 외주부가 저온으로 되고, 또한 화염 내부로부터 산소가 소비되기 위해 저산소로 되기 때문에, 연소 버너용 공기에 의해 고산소 분위기하에 있는 연소 화염의 외주부의 온도를 낮게 할 수 있고, 연소 화염의 외주부에 있어서의 NOx 발생량이 저감된다.

여기에서, 연소 버너(21)에서는, 내부 보염하는 구성이 채용되기 때문에, 연료 가스 및 연소 공기(연소 버너용 공기 및 2차 공기)가 직진류로서 공급되는 것이 바람직하다. 즉, 연료 노즐(51), 연소 버너용 공기 노즐(52), 2차 공기 노즐(53)이 연료 가스, 연소 버너용 공기, 2차 공기를 선회시키지 않고 버너 축심 방향에 직진류로서 공급하는 구조를 갖는 것이 바람직하다. 이 연료 가스, 연소 버너용 공기, 2차 공기가 직진류로서 분사되어 연소 화염이 형성되기 때문에, 연소 화염을 내부 보염하는 구성에 있어서, 연소 화염 속의 가스 순환이 억제된다. 이에 의해, 연소 화염의 외주부가 저온인 채로 유지되어, 연소 버너용 공기와의 혼합에 의한 NOx 발생량이 저감된다.

또한, 연소 버너(21)에서는 연료 노즐(51)의 선단 개구를 향함에 따라 내측 유로의 유로 단면적이 커지는 통 부재(55)를 설치함으로써, 내측 유로를 흐르는 연료 가스의 유속을 늦게 할 수 있다. 이에 의해, 연료 가스의 유속을 연소 속도에 근접함으로써, 화염의 바람에 날림을 억제할 수 있기 때문에, 보다 안정된 보염이 가능하게 된다. 따라서 내부 보염을 강화함으로써, 연료 노즐(51)의 외주 측에서 생길 수 있는 고온 고산소 영역을 억제하여 NOx를 저감할 수 있다.

또한, 연소 버너(21)는 통 부재(55)에 의해 분할된 외측 유로의 유로 단면적이 연료 가스의 흐름 방향으로 감소하기 때문에, 연료 노즐(51)에 의해 로 안으로 취입되는 연료 가스 중, 연소 버너용 공기 노즐(52)에 의해 취입되는 연소 버너용 공기의 근방을 흐르는 외측 유로의 연료 가스의 유속을 보다 빠르게 할 수 있다. 이에 의해, 외측 유로를 흐르는 연료 가스와 연소 버너용 공기와의 유속 차이를 작게 할 수 있으며, 외측 유로를 흐르는 연료 가스와 연소 버너용 공기의 경계에서의 착화, 소위 외부 착화를 억제할 수 있다.

일례로서, 보염기(54)의 보염 부재(61)와 보염 부재(62) 사이를 통과한 연소 가스(90)는 낮은 유속, 예를 들어 10 m/s로 연소 버너(21)로부터 분사되어 내부 착화된다. 보염기(54)의 보염 부재(61)와 보염 부재(62) 사이보다도 외측에서, 또한 통 부재(55)로 둘러싸인 공간을 통과한 연소 가스(90)는 낮은 유속, 예를 들어 10 m/s로 연소 버너(21)로부터 분사되어 내부 착화된다. 통 부재(55)로 둘러싸인 공간보다도 외측에서, 또한 연료 노즐(51)로 둘러싸인 공간을 통과한 연소 가스(90)는 내측의 연료 가스보다도 빠른 유속, 예를 들어 30 m/s로 연소 버너(21)로부터 분사된다. 연료 노즐(51)로 둘러싸인 공간보다도 외측에서, 또한 연소 버너용 공기 노즐(52)로 둘러싸인 공간을 통과한 연소 버너용 공기는 내측의 연료 가스보다도 빠른 유속, 예를 들어 40 m/s로 연소 버너(21)로부터 분사된다. 연소 버너용 공기 노즐(52)로 둘러싸인 공간보다도 외측에서, 또한 2차 공기 노즐(53)로 둘러싸인 공간을 통과한 2차 공기는 내측의 연료 가스보다도 빠른 유속, 예를 들어 60 m/s로 연소 버너(21)로부터 분사된다.

이와 같이 실시예 1의 연소 버너에 있어서는, 미분탄과 공기를 혼합한 연료 가스를 취입 가능한 연료 노즐(51)과 이 연료 노즐(51)의 외측으로부터 연소 버너용 공기를 취입 가능한 연소 버너용 공기 노즐(52)을 설치하는 동시에 연료 노즐(51)의 선단부에 있어서의 축 중심 측에 보염기(54)를 설치하고, 연료 노즐(51) 내의 축심 측을 흐르는 연료 가스의 유속을 늦게 하여, 연소 버너용 공기 노즐(52) 측을 흐르는 연료 가스의 유속을 빠르게 하는 통 부재(55)를 설치하고 있다.

따라서 연료 노즐(51) 속을 흐르는 연료 가스 중 통 부재(55)보다 연료 노즐(51)의 축심 측, 즉 보염기(54) 측의 내측 유로를 흐르는 연료 가스의 유속을 늦게 할 수 있음으로써, 연소 속도에 근접하여 착화하기 쉬운 상태로 할 수 있고, 그 결과 보염기(54)에 의한 내부 보염 성능을 향상시킬 수 있다. 이와 같이 내부 보염을 강화할 수 있기 때문에, 산소 부족으로 되는 환원 분위기하에서의 연소를 촉진함으로써 더욱 NOx를 저감할 수 있다.

또한, 실시예 1의 연소 버너에서는 연료 노즐(51) 속을 흐르는 연료 가스 중 통 부재(55)보다 연소 버너용 공기 노즐(52) 측의 외측 유로를 흐르는 연료 가스의 유속을 빠르게 할 수 있음으로써, 외측 유로를 흐르는 연료 가스와 연소 버너용 공기의 경계에서의 유속 차이를 작게 할 수 있고, 연소 버너용 공기가 흐르고 있는 영역에서의 착화인 외부 착화를 억제할 수 있다.

여기에서, 실시예 1의 연소 버너(21)는 연료 가스의 흐름 방향에 있어서, 보염기(54)의 하류 측 단부를 연료 노즐(51)의 하류 측 단부, 즉 개구부(51a)와 겹치는 위치로 했지만, 이에 한정되지 않는다. 연소 버너(21)는, 보염기(54)가 연료 노즐(51)의 선단 근방에 배치되어 있으면 좋다. 여기에서, 선단 근방은 연료 버너(21)의 노즐 내부이다. 연소 버너(21)는 본 실시예와 같이, 버너 각도 조정부(80)를 구비하는 경우, 보염기(54)를 버너 각도 조정부(80)의 내부에 배치하는 것이 바람직하다.

연소용 연료로서 미분탄을 예로 설명했지만, 본 발명은 미분탄(고체 연료)에 한정되는 것은 아니며, 바이오매스(바이오매스 팁, 바이오매스 펠렛(pellet)), 잔사물(殘渣物), 석유 코크스, LNG, 세일 가스(shale gas) 등의 연료, 또는 이들 연료의 2종 이상의 혼소(混燒)여도 좋다.

실시예 2

도 5는 본 발명의 실시예 2에 관계되는 연소 버너를 나타내는 단면도이다. 또한, 상술한 실시예와 같은 기능을 갖는 부재에는 동일한 부호를 붙여 상세한 설명은 생략한다.

실시예 2의 도 5에 나타내는 연소 버너(21a)는 중심 측으로부터 연료 노즐(51)과, 연소 버너용 공기 노즐(52)과, 2차 공기 노즐(53)이 설치되는 동시에 보염기(54)와 통 부재(55a)가 설치되어 있다.

통 부재(55a)는 판 부재(65a, 66b)를 갖는다. 통 부재(55a)는 통 부재(55)의 판 부재(67, 68)에 대응하는 판부(板部)도 구비하고 있다. 판 부재(65a)는 연료 가스의 흐름 방향에 대한 경사부(84)와 연료 가스의 흐름 방향에 대해 수평의 수평부(85)를 갖는다. 경사부(84)는 수평부(85)의 연료 가스의 흐름 방향의 상류 측에 배치되며, 수평부(85)와 연결되어 있다. 판 부재(66b)는 연료 가스의 흐름 방향에 대한 경사부(86)와 연료 가스의 흐름 방향에 대해 수평의 수평부(87)를 갖는다. 경사부(86)는 수평부(87)의 연료 가스의 흐름 방향의 상류 측에 배치되며, 수평부(87)와 연결하고 있다.

통 부재(55a)는, 연료 가스의 흐름 방향의 상류 측의 경사부(84, 86)가 배치되어 있는 영역에서 내측 유로의 유로 단면적이 커지며, 수평부(85, 87)가 배치되어 있는 영역에서 내측 유로의 유로 단면적이 일정하게 된다.

연소 버너(21a)와 같이, 통 부재(55a)를 연료 가스의 흐름 방향의 일부의 영역에서 내측 유로의 유로 단면적을 변화시키고, 나머지 영역에서 내측 유로의 유로 단면적을 일정하게 해도 상기와 마찬가지의 효과를 얻을 수 있다. 또한, 연소 버너(21a)는 연료 노즐(51)의 선단 측의 통 부재(55a)의 유로 단면적을 일정하게 함으로써, 연료 가스가 외측으로 흘러 외주 착화의 요인으로 되지 않도록, 직진 방향으로 정류된 상태에서 연료 가스를 노즐로부터 분사시킬 수 있다.

연소 버너의 통 부재의 형상은 통 부재(55, 55a)의 형상에 한정되지 않으며, 각종 형상으로 할 수 있다. 예를 들어, 통 부재는 내측의 면적이 다른 복수의 통을 연료 가스의 흐름 방향으로 연결시켜, 접속부의 형상을 변화시키는 구성으로 해도 좋다. 또한, 통 부재는 축에 평행한 단면의 형상이 직선으로 되는 형상에 한정되지 않으며, 곡선으로 해도 좋다. 여기에서, 통 부재는 연료 가스의 흐름 방향에 있어서, 선단 측을 향함에 따라, 연료 가스의 흐름 방향과 평행한 방향이 이루는 각인 경사각이 작아지는, 즉 각도가 0에 근접하는 형상인 것이 바람직하다. 이에 의해, 통 부재의 내부인 내측 유로를 흐르는 연료 가스의 박리를 억제할 수 있고, 효과적으로 연료 가스의 유속을 감소시킬 수 있다.

또한, 도 6에 나타내는 바와 같이, 통 부재(55a)의 하류 단의 내측에, 연료 가스의 흐름의 하류 측을 향함에 따라 연료 노즐(51)의 축심 측으로 경사지는 안내면(88)이 설치되어 있어도 좋다. 이 안내면(88)은 통 부재(55a)의 전체 주위에 걸쳐 설치되어 있는 것이 바람직하지만, 부분적으로 설치되어 있어도 상관없다. 안내면(88)은, 상기 도면에 나타내는 바와 같이, 직선상의 경사면으로 해도 좋고, 곡면으로 형성해도 좋다. 안내면(88)을 설치함으로써, 통 부재(55a)의 내벽 면을 따라 흘러 온 연료 가스를 연료 노즐(51)의 축심 측을 향해, 보염기(54)의 하류 측에 형성되는 재순환 영역에 미분탄을 안내할 수 있고, 보다 내부 착화를 강화시킬 수 있다.

단, 통 부재(55a)의 하류 단의 외측에는 외측으로 돌출하는 안내면을 설치하지 않고, 통 부재(55a)의 외형상이 하류 측에 그대로 직선상으로 연장된 형상이 채용되어 있다. 통 부재(55a)의 하류 단에 외측으로 안내하는 면을 설치하면, 연소 버너용 공기와의 혼합에 의한 외부 착화의 우려가 있기 때문이다.

또한, 안내면(88)은 상술한 실시예 1의 구성에 대해서도 적용 가능하다.

실시예 3

도 7은 본 발명의 실시예 3에 관계되는 연소 버너를 나타내는 단면도이다. 또한, 상술한 실시예와 같은 기능을 갖는 부재에는 동일한 부호를 붙여 상세한 설명은 생략한다. 실시예 3의 도 7에 나타내는 연소 버너(21b)는 중심 측으로부터 연료 노즐(51)과, 연소 버너용 공기 노즐(52)과, 2차 공기 노즐(53)이 설치되는 동시에 보염기(54)와 통 부재(55)와 안내 부재(102, 104)가 설치되어 있다.

이 안내 부재(102, 104)는 연료 노즐(51) 속을 흐르는 연료 가스를 축심 측으로 인도함으로써, 화살표(208)로 나타내는 바와 같이, 연소 버너용 공기 노즐(52)에 의해 취입되는 연소 버너용 공기로부터 이격되는 방향으로 연료 가스를 인도한다. 안내 부재(102, 104)는 연료 노즐(51)의 관로부(82)에 설치되어 있다. 즉, 안내 부재(102, 104)는 연료 노즐(51) 내에 배치된 보염기(54) 및 통 부재(55)에 대향하지 않는 위치이며, 보염기(54) 및 통 부재(55)보다 연료 가스의 흐름 방향의 상류 측에 배치되어 있다. 또한, 안내 부재(102, 104)는 연료 노즐(51)의 내벽 면에 원주 방향을 따라 배치되어 있다. 안내 부재(102)는 연료 노즐(51)의 상벽 면에 배치되고, 안내 부재(104)는 연료 노즐(51)의 하벽 면에 배치되어 있다. 또한, 안내 부재는 연료 노즐(51)의 측벽 면에도 설치해도 좋다. 안내 부재(102, 104)는 연료 노즐(51)의 내벽 면으로부터 보염기(54) 측으로 돌출하는 형상이며, 연료 노즐(51) 속의 연료 가스를 축심 측으로 인도하는 안내면(경사면 또는 만곡면)이 형성되어 있다.

연소 버너(21b)는, 연료 노즐(51)의 관로부(82)에 안내 부재(102, 104)를 배치함으로써, 연료 노즐(51) 속을 흐르는 연료 가스는 안내 부재(102, 104)에 의해 축심 측, 즉 보염기(54) 측으로 되는 통 부재(55)의 내부의 내측 유로로 인도된다. 이에 의해, 연료 가스에 포함되는 고형 연료는 축심 측으로 이동되며, 연료 노즐(51)의 단면에 있어서 축심 측의 미분탄의 농도가 연소 버너용 공기 노즐(52) 측보다도 높아진다. 또한, 반송 가스인 1차 공기는 미분탄보다도 유동성이 높기 때문에, 미분탄보다도 짧은 거리에서 연료 노즐(51) 속의 분포가 균일화한다. 연소 버너(21b)는 안내 부재(102, 104)를 설치하고, 통 부재(55)보다도 상류 측에서 미분탄을 축심 측으로 이동시킴으로써, 통 부재(55)의 내측 유로에 유입하는 연료 가스의 미분탄 농도를 높게 할 수 있다. 이에 의해, 보염기(54)의 근방의 연료의 농도를 높게 할 수 있고, 연소 속도를 높이며, 내부 보염 성능을 높게 할 수 있다. 또한, 통 부재(55)의 외부의 외측 유로를 통과하는 연료를 적게 할 수 있기 때문에, 외측 유로를 흐르는 연료 가스와 연소 버너용 공기의 경계에서의 착화를 보다 억제할 수 있다.

또한, 본 실시예의 통 부재(55)의 하류 단의 내측에, 도 6에 나타낸 바와 같은 안내면(88)을 설치하도록 해도 좋다.

실시예 4

도 8은 본 발명의 실시예 4에 관계되는 연소 버너를 나타내는 단면도이다. 또한, 상술한 실시예와 같은 기능을 갖는 부재에는 동일한 부호를 붙여 상세한 설명은 생략한다. 실시예 4의 도 8에 나타내는 연소 버너(21c)는 중심 측으로부터 연료 노즐(51)과, 연소 버너용 공기 노즐(52)과, 2차 공기 노즐(53)이 설치되는 동시에 보염기(54)와 통 부재(55)와 안내 부재(102, 104)가 설치되어 있다.

연소 버너(21c)는 2차 공기 노즐(53)의 선단 측의 일부인 버너 각도 조정부(80)에 대응하는 부분의, 내측 면(112) 및 외측 면(114)이 연료 노즐(51)의 축심으로부터 이격되는 방향으로 경사지고 있다. 즉, 2차 공기 노즐(53)은 내측 면(112) 및 외측 면(114)이 통 부재(55)와 같은 방향으로 경사지고 있다. 2차 공기 노즐(53)은 내측 면(112) 및 외측 면(114)이 연료 노즐(51)의 축심으로부터 이격되는 방향으로 경사지고 있기 때문에, 2차 공기(98a)를 연료 노즐(51)의 축심으로부터 이격되는 방향으로 경사하여 분사한다. 이와 같이, 2차 공기(98a)를 연료 노즐(51)의 축심으로부터 이격되는 방향으로 경사하여 분사함으로써, 연소 버너용 공기(96)를 축심으로부터 이격되는 방향으로 넓어지기 쉽게 할 수 있다. 이에 의해, 연료 가스(94)와의 경계 측의 연소 버너용 공기(96)를 적게 할 수 있고, 화염 외주에서의 고온 고산소 영역에서의 NOx 저감을 촉진할 수 있다.

연소 버너(21c)는 2차 공기 노즐(53)의 내측 면(112) 및 외측 면(114)의 방향을 조정함으로써 노즐의 방향을 조정했지만, 2차 공기 노즐(53)의 위치를 연소 버너용 공기 노즐(52)로부터 이격해도 좋다.

실시예 5

도 9는 본 발명의 실시예 5에 관계되는 연소 버너를 나타내는 단면도이다. 도 10은 실시예 5의 연소 버너의 정면도이다. 또한, 상술한 실시예와 같은 기능을 갖는 부재에는 동일한 부호를 붙여 상세한 설명은 생략한다. 실시예 5의 도 9에 나타내는 연소 버너(21d)는 중심 측으로부터 연료 노즐(51)과, 연소 버너용 공기 노즐(52)과, 2차 공기 노즐(53)이 설치되는 동시에 보염기(54d)가 설치되어 있다.

보염기(54d)는 연료 노즐(51) 안에 있으며, 연료 가스의 취입 방향의 하류 측에서 또한 축 중심 측에 배치됨으로써, 연료 가스의 착화용 및 보염용으로서 기능하는 것이다. 이 보염기(54d)는 수평 방향을 따르는 제1 보염 부재(161, 162)와 연직 방향(상하 방향)을 따르는 제2 보염 부재(63, 64)를 십자 형상을 이루도록 배치한, 소위 더블 크로스 스플릿 구조를 이루는 것이다. 그리고, 각각의 제1 보염 부재(161, 162)는 그 두께가 일정한 평판 형상을 이루는 평탄부(161a, 162a)와 이 평탄부(161a, 162a)의 전단부(연료 가스의 흐름 방향의 하류 단부)에 일체로 설치된 광폭부(161b, 162b)를 갖고 있다. 이 광폭부(161b, 162b)는 단면이 이등변 삼각형상을 이루고, 연료 가스의 흐름 방향의 하류 측을 향해 폭이 넓어지며, 전단이 이 연료 가스의 흐름 방향에 직교하는 평면으로 되어 있다. 또한, 평탄부(161a, 162a)는 연료 가스의 흐름 방향에 대해 경사지고 있다. 구체적으로는, 평탄부(161a, 162a)는 연료 가스의 흐름 방향의 하류 측을 향함에 따라, 연소 버너용 공기 노즐(52)의 벽면에 근접하는 방향, 즉 서로 이격되는 방향으로 경사지고 있다. 이와 같이, 각각의 제1 보염 부재(161, 162)는 내측 유로와 외측 유로를 분할하는 칸막이 부재로 되어 있다. 즉, 두 제1 보염 부재(161, 162)로 협지된 유로가 내측 유로로 되고, 각각의 제1 보염 부재(161, 162)와 연소 버너용 공기 노즐(52)의 내벽 면 사이가 외측 유로로 된다.

제2 보염 부재(63, 64)는 실시예 1의 보염기(54)와 같은 형상이며, 평탄부가 연료 가스의 흐름 방향과 평행한 방향으로 연재하고 있다.

또한 구체적으로는, 내측 유로는 평탄부(161a, 162a)와 연소 버너용 공기 노즐(52)의 측벽 면의 평탄부(161a, 162a) 사이의 부분으로 구성된다. 즉, 보염기(54d)의 일부와 연소 버너용 공기 노즐(52)의 일부로 통 형상으로 된 내측 유로가 구성된다. 내측 유로는, 평탄부(161a, 162a)가 연료 가스의 흐름 방향의 하류 측을 향함에 따라, 연소 버너용 공기 노즐(52)의 벽면에 근접하는 방향으로 경사지고 있음으로써, 내측 유로의 유로 단면적이 연료 가스의 흐름 방향의 하류 측을 향함에 따라 커진다.

이와 같이, 평탄부(161a, 162a)에 의해 분할된 내측 유로의 유로 단면적이 연료 가스의 흐름 방향으로 확대하고 있기 때문에, 상술한 실시예 1 등과 같은 효과를 얻을 수 있다.

또한, 보염기(54d)는 광폭부(161b, 162b) 중 평탄부(161a, 162a)보다도 연소 버너용 공기 노즐(52)의 측벽 면 측의 부분은 설치하지 않아도 좋다. 즉, 보염기(54d)는 통 부재(55d)보다도 외측으로 되는 부분에 보염 기능을 구비하는 광폭부를 설치하지 않아도 좋다. 이에 의해, 외부 착화의 가능성을 보다 저감할 수 있다.

여기에서, 연소 버너의 보염기의 형상은 상기에 한정되지 않는다. 도 11은 변형예의 연소 버너의 정면도이다. 도 11에 나타내는 연소 버너(21e)는 중심 측으로부터 연료 노즐(51)과, 연소 버너용 공기 노즐(52)과, 2차 공기 노즐(53)이 설치되는 동시에 보염기(54e)와 통 부재(55)가 설치되어 있다.

보염기(54e)는 연료 노즐(51) 안에 있으며, 연료 가스의 취입 방향의 하류 측에서 또한 축 중심 측에 배치됨으로써, 연료 가스의 착화용 및 보염용으로서 기능하는 것이다. 이 보염기(54e)는 수평 방향을 따르는 제1 보염 부재(61e, 62e)와 연직 방향(상하 방향)을 따르는 제2 보염 부재(63e, 64e)를 배치하고, 제1 보염 부재(61e, 62e)와 제2 보염 부재(63e, 64e)가 사각형으로 되는 구조를 이루는 것이다. 즉, 제1 보염 부재(61e, 62e)는 제2 보염 부재(63e)와 연소 버너용 공기 노즐(52)의 측벽 면 사이와 제2 보염 부재(64e)와 연소 버너용 공기 노즐(52)의 측벽 면 사이에 배치되어 있지 않다. 또한, 제2 보염 부재(63e, 64e)는 제1 보염 부재(61e)와 연소 버너용 공기 노즐(52)의 상벽 면 사이와 제1 보염 부재(62e)와 연소 버너용 공기 노즐(52)의 하벽 면 사이에 배치되어 있지 않다. 보염 부재(61e, 62e, 63e, 64e)는 배치되는 위치가 다를 뿐이며, 상술한 실시예 1의 보염 부재(61, 62, 63, 64)와 같다. 통 부재(55)는2 보염 부재(61e, 62e, 63e, 64e)로 형성되는 사각(四角)을 둘러싸는 위치에 배치되어 있다.

연소 버너(21e)는 보염기(54e)의 보염 부재(61e, 62e, 63e, 64e)로 형성되는 사각형으로 하고, 연소 버너용 공기 노즐(52)과 접하는 위치까지 배치하지 않음으로써, 통 부재(55)의 내부에 보염기(54e)가 배치된 구조로 할 수 있다. 이에 의해, 보염기(54e)의 주위를 통과하는 모든 연료 가스의 유속을 늦게 할 수 있다.

또한, 본 실시예의 보염기는 삼각형 단면 형상의 광폭부를 설치했지만, 이 형상에 한정되는 것은 아니며, 사각 형상이라도 좋고, 광폭부를 없애도 좋은 것이다. 또한, 상기 실시예에서는 연소 버너(21)의 단면 형상을 사각으로 했지만, 원형이라도 좋고, 다른 다각형이라도 좋다.

실시예 6

도 12 및 도 13에는, 실시예 6에 관계되는 연소 버너의 연소 노즐이 나타내져 있다. 본 실시예의 연소 버너는 칸막이 부재에 의해 연료 가스 흐름 방향으로 유로 단면적이 확대되는 내측 유로를 형성하는 점에서 상술한 각 실시예와 공통한다. 그러나 복수의 보염기가 연료 가스의 흐름 방향과 다른 위치에서 배치되어 있는 점에서 상이하다. 또한, 상술한 각 실시예와 공통되는 사항에 대해서는, 그 설명을 생략한다. 또한, 도 12 및 도 13에는, 연소 버너용 공기 노즐 및 2차 공기 노즐이 생략되어 있고, 연료 노즐(51)만 나타내져 있다.

본 실시예의 연소 버너는 연료 노즐(51)의 중앙부에서 연직 방향으로 연재하는 하나의 중앙 보염 부재(71)와 이 중앙 보염 부재(71)를 협지하도록 양측에 배치되는 동시에 연직 방향으로 연재하는 2개의 측부 보염 부재(72)와 이들 측부 보염 부재(72)를 협지하도록 양측에 배치되는 동시에 연직 방향으로 연재하는 2개의 칸막이 부재(73)를 구비하고 있다. 이와 같이, 본 실시예의 보염 부재(71, 72)는 상술한 실시예와 같이 보염 부재끼리가 교차(크로스)하지 않고 연직 방향으로 연재한, 소위 종 스플리터(longitudinal splitter)로 되어 있다.

중앙 보염 부재(71)는 연료 가스 흐름 상류 측에 위치하는 판상부(71a)와 이 판상부(71a)의 하류 단에 접속된 광폭부(71b)를 구비하고 있다. 중앙 보염 부재(71)의 상하 단은, 도 13에 나타내는 바와 같이, 연료 노즐(51)의 내벽부, 즉 연소 버너용 공기 노즐의 내벽부에 접속되어 있다. 중앙 보염 부재(71)는, 도 12에 나타내는 바와 같이, 연료 가스 흐름 방향을 따라 설치되어 있다. 또한, 도 13에는 판상부(71a)의 상류 단의 위치가 파선으로 나타내져 있다.

2개의 측부 보염 부재(72)는 각각 연료 가스 흐름 상류 측에 위치하는 판상부(72a)와 이 판상부(72a)의 하류 단에 접속된 광폭부(72b)를 구비하고 있다. 각각의 측부 보염 부재(72)의 상하 단은, 도 13에 나타내는 바와 같이, 연료 노즐(51)의 내벽부, 즉 연소 버너용 공기 노즐의 내벽부에 접속되어 있다. 측부 보염 부재(72)는, 도 12에 나타내는 바와 같이, 연료 가스 흐름 방향으로 감에 따라 서로의 측부 보염 부재(72) 사이의 간격이 넓어지도록 설치되어 있다. 또한, 도 13에는, 판상부(72a)의 상류 단의 위치가 파선으로 나타내져 있다.

2개의 칸막이 부재(73)는 각각 연료 가스 흐름 상류 측에 위치하는 판상부(73a)와 이 판상부(73a)의 하류 측에 설치된 안내면(73b)을 구비하고 있다. 안내면(73b)은 도 6에 나타낸 안내면(88)과 마찬가지로, 연료 노즐(51)의 중앙 측을 향해 연료 가스를 인도하도록 경사지고 있다. 또한, 각각의 칸막이 부재(73)의 하류 단의 외측에는 외측으로 돌출하는 안내면을 설치하지 않고, 판상부(73a)의 외측 형상이 하류 측에 직선상으로 연장된 형상이 채용되어 있다.

각각의 칸막이 부재(73)의 상하 단은, 도 13에 나타내는 바와 같이, 연료 노즐(51)의 내벽부, 즉 연소 버너용 공기 노즐의 내벽부에 접속되어 있다. 칸막이 부재(73)는, 도 12에 나타내는 바와 같이, 연료 가스 흐름 방향으로 감에 따라 서로의 칸막이 부재(73) 사이의 간격이 넓어지도록 설치되어 있다. 또한, 도 13에는, 판상부(73a)의 상류 단의 위치가 파선으로 나타내져 있다.

칸막이 부재(73)로 둘러싸인 유로가 내측 유로로 되고, 칸막이 부재(73)와 연료 노즐(51)의 내벽부, 즉 연소 버너용 공기 노즐을 형성하는 내벽부로 둘러싸인 유로가 외측 유로로 된다. 따라서 내측 유로는 연료 가스 흐름에 따라 유로 단면적이 확대하도록 되어 있기 때문에, 연료 가스의 유속이 감소한다. 외측 유로는 연료 가스 흐름에 따라 유로 단면적이 감소하도록 되어 있기 때문에, 연료 가스의 유속이 증대한다. 내측 유로의 연료 가스 속도가 감소하는 경우의 작용 효과나, 외측 유로의 연료 가스 속도가 증대하는 경우의 작용 효과는 상술한 각각의 실시형태와 같기 때문에, 그 설명은 생략한다.

도 12에 나타내는 바와 같이, 중앙 보염 부재(71)의 하류 단(광폭부(71b)의 하류 단)과 각각의 칸막이 부재(73)의 하류 단(안내면(73b)의 하류 단)은 연료 노즐(51)의 하류 단의 위치(개구 위치)에 구비되어 있다. 한편, 각각의 측부 보염 부재(72)의 하류 단(광폭부(72b)의 하류 단)은 중앙부 보염 부재(71)의 하류 단 및 각각의 칸막이 부재(73)의 하류 단보다도 상류 측에 위치하고 있다. 즉, 중앙 보염 부재(71)가 하류 보염 부재로 되고, 각각의 측부 보염 부재(72)가 상류 보염 부재로 된다.

이와 같이, 보염 부재(71, 72)의 하류 단을 연료 가스 흐름 방향으로 나누어 단이 틀리게 배치함으로써, 보염 부재(71, 72)의 하류 단에 위치하는 광폭부(71b, 72b)가 점유함으로써 좁혀지는 유로 단면적을 가급적 작게 할 수 있다. 이에 의해, 내측 유로를 흐르는 연료 가스의 증속을 억제할 수 있고, 내측 유로를 흐르는 연료 가스의 유속을 연소 속도에 근접하여 내부 착화를 더욱 강화할 수 있다.

또한, 본 실시예에서는, 중앙 보염 부재(71)의 하류 단과 각각의 칸막이 부재(73)의 하류 단은 연료 노즐(51)의 하류 단의 위치에 구비되어 있지만, 이에 한정되는 것은 아니며, 연료 노즐(51)의 하류 단보다도 상류 측에 구비되어 배치되어 있어도 좋다.

또한, 본 실시예와 같은 보염 부재(71, 72) 및 칸막이 부재(73)가 연직 방향으로 연재하는 종 스플리터의 경우, 종방향으로 각도 조정하는 버너 각도 조정부(예를 들어, 도 2의 부호 80을 참조)가 설치되어 있어도, 흐름에 영향을 미치기 어렵기 때문에 유리하다.

또한, 본 실시예에서는 종 스플리터에 대해 설명했지만, 보염 부재 및 칸막이 부재가 수평 방향으로 연재하는 횡 스플리터(transversesplitter)에 대해서도, 상술한 바와 같이 보염 부재의 하류 단을 연료 가스 흐름 방향으로 나누어 배치하도록 해도 좋다.

또한, 본 실시예에서는, 직사각형상의 횡단면을 갖는 연료 노즐을 구비한 연소 버너에 대해 설명했지만, 도 14 및 도 15에 나타내는 바와 같은 원형상의 횡단면을 갖는 연료 노즐을 구비한 원형 연소 버너에 대해서도, 상술한 바와 같이 보염 부재의 하류 단을 연료 가스 흐름 방향으로 나누어 배치하도록 해도 좋다.

본 변형예의 원형 연소 버너는 연료 가스 흐름 방향으로 유로 단면적이 넓어지는 원추형상의 중앙 원형 보염 부재(75)와, 중앙 원형 보염 부재(75)의 외주 측에 위치하는 동시에 연료 가스 흐름 방향으로 유로 단면적이 넓어지는 측부 원형 보염 부재(76)와, 측부 원형 보염 부재(76)의 외주 측에 위치하는 동시에 연료 가스 흐름 방향으로 유로 단면적이 넓어지는 원형 칸막이 부재(77)를 구비하고 있다. 그리고, 중앙 원형 보염 부재(75)의 하류 단이 측부 원형 보염 부재(76)의 하류 단보다도 하류 측에 위치되어 있다.

중앙 원형 보염 부재(75)는 연료 가스 흐름 상류 측에 위치하는 일정 두께로 된 정후부(定厚部)(75a)와 이 정후부(75a)의 하류 단에 접속된 광폭부(75b)를 구비하고 있다.

측부 원형 보염 부재(76)는 연료 가스 흐름 상류 측에 위치하는 일정 두께로 된 정후부(76a)와 이 정후부(76a)의 하류 단에 접속된 광폭부(76b)를 구비하고 있다.

원형 칸막이 부재(77)는 연료 가스 흐름 상류 측에 위치하는 일정 두께로 된 정후부(77a)와 이 정후부(77a)의 하류 단에 접속된 안내면(77b)을 구비하고 있다. 또한, 원형 칸막이 부재(77)의 하류 단의 외주에는 외주 측으로 돌출하는 면을, 정후부(77a)의 외주 형상이 그대로 하류 측으로 연장된 형상이 채용되어 있다.

이러한 원형 연소 버너에 대해서도, 보염 부재(75, 76)의 하류 단을 연료 가스 흐름 방향으로 나누어 단이 틀리게 배치함으로써, 보염 부재(75, 76)의 하류 단에 위치하는 광폭부가 점유함으로써 좁혀지는 유로 단면적을 가급적 작게 할 수 있다.

실시예 7

도 16 내지 도 18에는, 실시예 7에 관계되는 연료 노즐이 나타내져 있다. 본 실시예의 연소 버너는 칸막이 부재에 의해 연료 가스 흐름 방향으로 유로 단면적이 확대되는 내측 유로를 형성하는 점에서 상술한 각 실시예와 공통한다. 따라서 상술한 각 실시예와 공통되는 사항에 대해서는, 그 설명을 생략한다.

또한, 도 16 내지 도 18에는, 연소 버너용 공기 노즐 및 2차 공기 노즐이 생략되어 있으며, 연료 노즐(51)만 나타내져 있다.

본 실시예의 연소 버너는 연료 노즐(51)의 연직 방향으로 연재하는 동시에 수평 방향으로 소정 간격을 두어 설치된 복수(본 실시예에서는 5개)의 보염 부재(81)와 이들 보염 부재(81)를 협지하도록 상하의 양단에 배치되는 동시에 수평 방향으로 연재하는 2개의 칸막이 부재(73)를 구비하고 있다. 이와 같이, 본 실시예의 보염 부재(81)는 상술한 실시예 6과 같이 보염 부재끼리가 교차(크로스)하지 않고 연직 방향으로 연재한, 소위 종 스플리터로 되어 있다. 단, 실시예 6과는 다르며, 각각의 보염 부재(81)는 서로 평행하게 경사하여 배치되어 있지만, 도 18에 나타내는 바와 같이, 칸막이 부재(73)의 간격은 연료 가스의 하류 측을 향해 점차 확대하도록 되어 있다. 즉, 칸막이 부재(73)에 의해 분할된 내측 유로의 유로 단면적이 연료 가스의 흐름 방향으로 확대하도록 되어 있다. 이와 같이, 본 실시예에 의하면, 칸막이 부재(73)에 의해 내측 유로의 연료 가스의 유속을 저감할 수 있기 때문에, 보다 안정된 보염이 가능해진다.

또한, 상술한 각 실시예에서는 연소 장치(12)로서 화로(11)의 벽면에 설치되는 4개의 각각의 연소 버너(21, 22, 23, 24, 25)를 연직 방향을 따라 5단 배치하여 구성했지만, 이 구성에 한정되는 것은 아니다. 즉, 연소 버너를 벽면에 배치하지 않고 코너에 배치해도 좋다. 또한, 연소 장치는 선회 연소 방식에 한하지 않고, 연소 버너를 하나의 벽면에 배치한 프론트 연소 방식, 연소 버너를 2개의 벽면에 대향 배치한 대향 연소 방식으로 해도 좋다.

10: 미분탄 연소 보일러
11: 화로
21, 22, 23, 24, 25: 연소 버너
51: 연료 노즐
52: 연소 버너용 공기 노즐
53: 2차 공기 노즐
54: 보염기
55: 통 부재
61, 62, 63, 64: 보염 부재
65, 66, 67, 68: 판 부재
69, 70: 개구
71: 중앙 보염 부재
72: 측부 보염 부재
73: 칸막이 부재
80: 버너 각도 조정부
82: 관로부
102, 104: 안내 부재

Claims (13)

1. 연료와 공기를 혼합한 연료 가스를 취입 가능한 연료 노즐과,
   당해 연료 노즐의 선단 근방에 있어서의 축심 측에 설치된 적어도 하나의 보염기와,
   상기 연료 노즐 속에서 상기 보염기가 배치된 내측 유로와 당해 내측 유로의 외측의 외측 유로를 분할하는 칸막이 부재
   를 구비하며,
   상기 칸막이 부재에 의해 분할된 상기 내측 유로의 유로 단면적이 연료 가스의 흐름 방향으로 확대하고,
   상기 칸막이 부재는 선단 측을 향함에 따라 연료 가스의 흐름 방향과 평행한 방향이 이루는 각인 경사각이 연료 가스의 흐름 방향 상류 단부에 대해 작아지는 연소 버너.
2. 제1항에 있어서,
   상기 칸막이 부재는 통 부재로 되어 있는 연소 버너.
3. 제1항에 있어서,
   상기 칸막이 부재는 상기 보염기를 협지하여 서로 간격을 갖고 연재하는 2개의 판상체를 가지며,
   각각의 상기 판상체가 연료 노즐의 외주를 구획하는 벽면에 대해 접속되어 있는 연소 버너.
4. 제1항에 있어서,
   상기 연료 노즐의 외측으로부터 공기를 공급하는 연소 버너용 공기 노즐을 구비하며,
   상기 칸막이 부재에 의해 분할된 상기 외측 유로의 유로 단면적이 연료 가스의 흐름 방향으로 감소하는 연소 버너.
5. 삭제
6. 제1항에 있어서,
   상기 칸막이 부재의 내벽 면에는 연료 가스의 흐름 방향으로 감에 따라 상기 연료 노즐의 축심 측으로 경사지는 안내면이 설치되어 있는 연소 버너.
7. 제1항에 있어서,
   상기 연료 노즐의 외측으로부터 공기를 공급하는 연소 버너용 공기 노즐을 구비하며,
   상기 연소 버너용 공기 노즐은, 선단을 향함에 따라 외측의 면으로 둘러싸인 면의 면적이 연료 가스의 흐름 방향 상류 단부에 대해 작아지는 연소 버너.
8. 제1항에 있어서,
   상기 칸막이 부재보다도 상류 측에 배치되고, 상기 연료 노즐 속을 흐르는 연료 가스를 축심 측으로 인도하는 안내 부재를 추가로 갖는 연소 버너.
9. 제1항에 있어서,
   상기 연료 노즐의 외측으로부터 공기를 공급하는 연소 버너용 공기 노즐을 구비하고,
   상기 연소 버너용 공기 노즐의 외측으로부터 공기를 취입 가능한 2차 공기 노즐을 추가로 가지며,
   상기 2차 공기 노즐은, 축심 측의 면이 선단 측을 향함에 따라 축심으로부터 이격되는 경사를 가지며, 상기 2차 공기 노즐 속을 흐르는 공기를 상기 연소 버너용 공기 노즐에 의해 취입되는 공기로부터 이격하여 축의 외측으로 인도하는 방향으로 분출하는 연소 버너.
10. 제1항에 있어서,
    상기 보염기는 수평 방향을 따라 연직 방향으로 소정 간격을 갖고 평행을 이루는 2개의 제1 보염 부재와 연직 방향을 따라 수평 방향으로 소정 간격을 갖고 평행을 이루는 2개의 제2 보염 부재가 교차하도록 배치된 구조를 이루고 있는 연소 버너.
11. 제1항에 있어서,
    상기 보염기는 연료 가스 흐름의 상류 측에 설치한 상류 측 보염 부재와 당해 상류 측 보염 부재에 대해 연료 가스의 하류 측에 설치한 하류 측 보염 부재를 구비하고 있는 연소 버너.
12. 제1항에 있어서,
    상기 보염기는 연료 가스의 흐름 방향에 있어서의 하류 측에 광폭부를 갖는 연소 버너.
13. 화로와,
    당해 화로에 대해 설치된 제1항 내지 제4항 및 제6항 내지 제12항 중 어느 한 항에 기재된 연소 버너와,
    상기 화로의 하류 측에서 상기 연소 버너로부터의 연소 가스와 열교환하는 열교환기
    를 구비하고 있는 보일러.

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