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TW202338263A - 氨燃燒噴燃器及鍋爐 - Google Patents

氨燃燒噴燃器及鍋爐 Download PDF

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TW202338263A
TW202338263A TW111148677A TW111148677A TW202338263A TW 202338263 A TW202338263 A TW 202338263A TW 111148677 A TW111148677 A TW 111148677A TW 111148677 A TW111148677 A TW 111148677A TW 202338263 A TW202338263 A TW 202338263A
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burner
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冨永幸洋
髙山明正
嶺聡彦
山內康弘
竹井康裕
甘利猛
大浦康二
Original Assignee
日商三菱重工業股份有限公司
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    • F23CMETHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN  A CARRIER GAS OR AIR 
    • F23C1/00Combustion apparatus specially adapted for combustion of two or more kinds of fuel simultaneously or alternately, at least one kind of fuel being either a fluid fuel or a solid fuel suspended in a carrier gas or air
    • F23C1/10Combustion apparatus specially adapted for combustion of two or more kinds of fuel simultaneously or alternately, at least one kind of fuel being either a fluid fuel or a solid fuel suspended in a carrier gas or air liquid and pulverulent fuel
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Abstract

本發明之至少一實施形態的氨燃燒噴燃器,是用來在鍋爐使氨燃料燃燒的氨燃燒噴燃器,具備:氨噴射噴嘴,其用來噴射氨燃料;燃燒用空氣噴嘴,其用來從氨噴射噴嘴的外側噴出燃燒用空氣;以及流速分布賦予部,其對於從燃燒用空氣噴嘴噴出的燃燒用空氣賦予流速分布。

Description

氨燃燒噴燃器及鍋爐
本發明,關於氨燃燒噴燃器及鍋爐。 本案是基於2021年12月23日在日本國特許廳申請的特願2021-209730號來主張優先權,將其內容引用於此。
已知有將氨作為燃料來供給至火爐內的鍋爐。例如,專利文獻1所發明的鍋爐,是進行使氨與煤炭一起在火爐內燃燒的氨混合燃燒。 [先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本特開2020-41748號公報
[發明所欲解決之問題]
以氨專用燃燒噴燃器來燃燒氨的情況,著火位置或NO x產生量,是容易受到燃燒用空氣之流量或流速的影響。因此,要求以著火位置的穩定化與可抑制NO x之產生的方式來供給燃燒用空氣。
本發明之至少一實施形態,是有鑑於上述情事,在氨燃燒噴燃器及鍋爐中,以謀求著火位置的穩定化與抑制NO x的產生為目的。 [解決問題之技術手段]
(1)本發明之至少一實施形態的氨燃燒噴燃器,是用來在鍋爐使氨燃料燃燒的氨燃燒噴燃器,其具備: 氨噴射噴嘴,其用來噴射前述氨燃料; 燃燒用空氣噴嘴,其用來從前述氨噴射噴嘴的外側噴出燃燒用空氣;以及 流速分布賦予部,其對於從前述燃燒用空氣噴嘴噴出之前述燃燒用空氣賦予流速分布。
(2)本發明之至少一實施形態的鍋爐,具備: 火爐,其含有火爐壁;以及 上述(1)之構造的氨燃燒噴燃器,其設在前述火爐壁。
(3)本發明之至少一實施形態的鍋爐,具備: 火爐,其含有火爐壁; 上述(1)之構造的氨燃燒噴燃器,其設在前述火爐壁;以及 其他燃料噴燃器,其設在前述火爐壁之與前述氨燃燒噴燃器不同的位置,使氨燃料以外之其他燃料燃燒。 [發明之效果]
根據本發明之至少一實施形態,在氨燃燒噴燃器及鍋爐中,謀求著火位置的穩定化與抑制NO x的產生。
以下,參照附加圖式來說明本發明的幾個實施形態。但是,作為實施形態來記載或者是圖式所示之構成零件的尺寸、材質、形狀、其相對配置等,並非用來將本發明的範圍限定於此,而單純只是說明例而已。 例如,表示「於某方向」、「沿著某方向」、「平行」、「正交」、「中心」、「同心」或是「同軸」等之相對或絕對的配置表現,並不是嚴密地僅表示這種配置,而是也包含公差,或是帶有能得到相同功能之程度的角度或距離來相對位移的狀態。 例如,表示「相同」、「相等」及「均質」等之事物相等的狀態之表現,並不是嚴密地僅表示相等的狀態,而是也包含公差,或是存在有能得到相同功能之程度之差的狀態。 例如,四角形狀或圓筒形狀等之表示形狀的表現,並不是僅表示出幾何學上嚴格意義的四角形狀或圓筒形狀等之形狀,而是在能得到相同效果的範圍內,包含凹凸部或倒角部等的形狀。 另一方面,「備有」、「具有」、「具備」、「含有」、或是「有」一個構成要件等之表現,並不是將其他構成要件的存在予以除外之排他性的表現。
<1.鍋爐系統1的整體構造> 圖1,是表示具備本實施形態之以氨燃料與氨燃料以外之其他燃料為主燃料之鍋爐的鍋爐系統1的概略構造圖。
本實施形態之鍋爐系統1所具備的鍋爐10,是使氨燃料與氨燃料以外的其他燃料以噴燃器來燃燒,可將由該燃燒所產生的熱與供水或蒸氣進行熱交換來製造過熱蒸氣的鍋爐。作為其他燃料,例如使用有生質燃料或煤炭等之固體燃料。固體燃料,例如是將煤炭予以微粉碎而成的煤粉燃料。且,氨燃料,是含有氨的液體或氣體。
鍋爐10,具有:火爐11、燃燒裝置20、50、燃燒氣體通路12。火爐11,是呈四角筒的中空形狀,沿著鉛直方向來設置。構成火爐11之內壁面的火爐壁101,是由複數個傳熱管與將傳熱管彼此予以連接的連管片所構成,將因燃料的燃燒而產生的熱與流通於傳熱管之內部的水或蒸氣進行熱交換來回收,並抑制火爐壁101的溫度上升。
燃燒裝置20、50,設置在火爐11的下部區域。在本實施形態,燃燒裝置20,構成為將煤粉燃料噴射至火爐11的內部。且,燃燒裝置50,構成為將氨燃料噴射至火爐11的內部。
燃燒裝置20,具有安裝在火爐壁101的複數個噴燃器21,燃燒裝置50,具有複數個氨噴燃器(氨燃燒噴燃器)51。在各個噴燃器21的前端部,設有噴射噴嘴(圖示外),其構成為將煤粉燃料噴射至火爐11內。且,在各個氨噴燃器51的前端部,設有氨噴射噴嘴52(例如參照圖3)。在採用對火爐11噴射液體氨燃料之液體氨噴射方式的情況,氨噴射噴嘴,例如是構成為藉由蒸氣等之霧化流體將液體氨予以微粒化來噴射的雙流體噴射噴嘴亦可,構成為僅噴射液體氨燃料的單流體噴射噴嘴亦可。且,在採用對火爐11噴射氣體氨燃料之氨氣噴射方式的情況,氨噴射噴嘴是氣體噴射噴嘴亦可。 在本發明的幾個實施形態,氨噴燃器51,是氨專用燃燒噴燃器。 藉此,如後述般,在氨專用燃燒噴燃器中,可謀求著火位置的穩定化與抑制NO x的產生。
噴燃器21與氨噴燃器51,是將沿著火爐11的周邊方向以均等間隔來配設者(例如,在四角形的火爐11的各角落部所設置之四個)作為一組,而沿著鉛直方向配置複數段。在圖1之例,一組噴燃器21是配置2段、一組氨噴燃器51是配置4段。又,在圖1,為了圖示的方便,僅記載一組噴燃器之中的2個,對各組標上符號21、51。火爐的形狀或噴燃器的段數、每段的噴燃器數量、噴燃器的配置等,並不限定於該實施形態。 且,本實施形態之火爐11的燃燒方式,是在各角落部設置噴燃器,而在火爐11內形成以螺旋狀旋轉之火炎的旋轉燃燒方式,但亦可為其他燃燒方式。因應所採用的燃燒方式,來適當變更火爐11的形狀與複數個噴燃器21及複數個氨噴燃器51的配置亦可。作為其他燃燒方式,例如,在火爐11之對向的一對爐壁之雙方設置噴燃器的對向燃燒方式。
燃燒裝置20的噴燃器21,是各自透過複數個煤粉燃料供給管22A、22B(以下有一起記載為「煤粉燃料供給管22」的情況)來連結於複數個粉碎機31A、31B(以下有一起記載為「粉碎機31」的情況)。粉碎機31,例如是在內部將粉碎平台(圖示省略)支撐成可驅動旋轉,在粉碎平台的上方使複數個粉碎輥(圖示省略)與粉碎平台的旋轉連動而被支撐成可旋轉的豎輥粉碎機。因粉碎輥與粉碎平台的協同運作而粉碎後的固體燃料,是藉由供給至粉碎機31的一次空氣(搬運用氣體、氧化性氣體)來搬運至粉碎機31所具備的分級機(圖示省略)。在分級機,是分級成適合噴燃器21之燃燒之粒徑以下的煤粉燃料、比該粒徑還大的煤塊燃料。煤粉燃料,是通過分級機來與一次空氣一起透過煤粉燃料供給管22被供給至噴燃器21。沒通過分級機的煤塊燃料,是在粉碎機31的內部因自身重量而落下至粉碎平台上,再次粉碎。
供給至粉碎機31的上述一次空氣(搬運用氣體、氧化性氣體),是從將外氣吸入的一次空氣通風機33(PAF:Primary Air Fan)透過空氣管30來送出至粉碎機31。空氣管30,具備:熱空氣誘導管30A,其流動有從一次空氣通風機33送出之空氣之中被空氣預熱器(空氣加熱器)42加熱過的熱空氣;冷空氣誘導管30B,其流動有從一次空氣通風機33送出之空氣之中沒有路過空氣預熱器42之接近常溫的冷空氣;以及搬運用氣體流路30C,其使熱空氣與冷空氣合流來流動。
燃燒裝置50的氨噴燃器51,連結於氨燃料供給單元90。本實施形態的氨燃料供給單元90,具備:氨槽91、將儲存在氨槽91的氨燃料(例如液體氨)供給至鍋爐10之燃燒裝置50用的氨燃料供給管92。在採用氨氣噴射方式的情況,是將用來對液體氨實施氣化處理的氣化器(圖示外)設在氨燃料供給單元90亦可。且,在採用液體氨噴射方式的情況,氨燃料供給單元90,進一步具備對燃燒裝置50供給使液體氨微粒化用之霧化流體的霧化流體供給管(圖示外)亦可。
在噴燃器21與氨噴燃器51的安裝位置之火爐11的爐外側,設有調風器(風箱)23,在該調風器23連結有風道(空氣通道)24的一端部。風道24的另一端部,連結有吹入通風機(FDF:Forced Draft Fan)32。從吹入通風機32供給的空氣,是以設置在風道24的空氣預熱器42來加熱,透過調風器23來作為二次空氣(燃燒用空氣、氧化性氣體)供給至噴燃器21,以及作為燃燒用空氣(氧化性氣體)供給至氨噴燃器51,而投入至火爐11的內部。
燃燒氣體通路12,連結於火爐11之鉛直方向上部。在燃燒氣體通路12,作為用來回收燃燒氣體之熱的熱交換器,設有:過熱器102A、102B、102C(以下,有統稱為「過熱器102」的情況)、再熱器103A、103B(以下,有統稱為「再熱器103」的情況)、節炭器104,使在火爐11產生的燃燒氣體與在各熱交換器的內部流通的供水或蒸氣之間進行熱交換。又,各熱交換器的配置或形狀,並不限定於圖1所記載的形態。
在燃燒氣體通路12的下游側,連結有將在熱交換器進行過熱回收的燃燒氣體予以排出的煙道13。在煙道13,在與風道24之間設有空氣預熱器(空氣加熱器)42,而在流動於風道24的空氣與流動於煙道13的燃燒氣體之間進行熱交換,將供給至粉碎機31的一次空氣或供給至噴燃器21與氨噴燃器51的燃燒用空氣予以加熱,藉此從與水或蒸氣進行熱交換後的燃燒氣體進一步進行熱回收。
且,在煙道13,在比空氣預熱器42還上游側的位置,設有脫硝裝置43亦可。脫硝裝置43,將具有將氨、尿素水等之氮氧化物予以還原之作用的還原劑,供給至流通於煙道13內的燃燒氣體,使供給了還原劑之燃燒氣體中的氮氧化物(NO x)與還原劑的反應,藉由設置在脫硝裝置43內之脫硝觸媒的觸媒作用來促進,藉此去除、降低燃燒氣體中的氮氧化物。 在煙道13之比空氣預熱器42還下游側,連結有氣體通道41。在氣體通道41,設有:將燃燒氣體中之灰等予以去除的電集塵機等之集塵裝置44或將硫氧化物予以除去的脫硫裝置46等之環境裝置、或是將排氣予以導引至該等之環境裝置的吸引通風機(IDF:Induced Draft Fan)45。氣體通道41的下游端部,連結於煙囪47,將被環境裝置處理過的燃燒氣體,作為排氣而排出系統外。
在鍋爐10中,若複數個粉碎機31驅動的話,被粉碎、分級過的煤粉燃料,會與一次空氣一起透過煤粉燃料供給管22供給至噴燃器21。且,從氨燃料供給單元90將氨燃料供給至氨噴燃器51。此外,被空氣預熱器42加熱過的二次空氣,是從風道24透過調風器23供給至噴燃器21與氨噴燃器51。 噴燃器21,是將使煤粉燃料與一次空氣混合而成的煤粉燃料混合氣予以吹入至火爐11,並將二次空氣吹入至火爐11。使吹入至火爐11的煤粉燃料混合氣著火,而與二次空氣反應藉此形成火炎。氨噴燃器51,是與氨燃料一起將燃燒用空氣吹入至火爐11。吹入至火爐11的氨燃料,會與燃燒用空氣反應而燃燒。 由煤粉燃料與氨燃料的燃燒所產生之高溫的燃燒氣體,會在火爐11內上升而流入至燃燒氣體通路12。 又,氨燃料被吹入至火爐11的時機,是以煤粉燃料的燃燒來使火爐11內的溫度上升至一定溫度之後亦可。例如,在鍋爐10之起動時進行煤粉燃料的專用燃燒之後,將氨燃料吹入至火爐11,進行氨燃料與煤粉燃料的氨混合燃燒亦可。此外,在此之後,停止煤粉燃料的吹入,進行氨專用燃燒亦可。 且,在本實施形態,作為氧化性氣體(一次空氣、二次空氣、燃燒用空氣)是使用空氣,但亦可為氧氣比例比空氣還多者或還少者,將所供給之氧氣量對燃料量的比率調整至適當的範圍,藉此在火爐11實現穩定的燃燒。
流入至燃燒氣體通路12的燃燒氣體,藉由配置在燃燒氣體通路12之內部的過熱器102、再熱器103、節炭器104來與水或蒸氣進行熱交換之後,排出至煙道13,藉由脫硝裝置43來去除氮氧化物,藉由空氣預熱器42來與一次空氣、二次空氣及燃燒用空氣進行熱交換之後,進一步排出至氣體通道41,藉由集塵裝置44來去除灰等,藉由脫硫裝置46來去除硫氧化物之後,從煙囪47排出至系統外。又,從燃燒氣體通路12之各熱交換器及煙道13到氣體通道41之各裝置的配置,並不一定要對於燃燒氣體的流動配置成上述記載的順序。
又,本發明的鍋爐並不限定於上述實施形態。作為使用於鍋爐的固體燃料,亦可取代煤炭或與煤炭一起使用生質燃料、石油焦(PC:Petroleum Coke)燃料、石油殘渣等。 且,作為與氨燃料組合之鍋爐的燃料,並不限定於固體燃料,亦可使用重油、輕油、重質油等之石油類或工場廢液等之液體燃料。且,亦可使用天然氣或各種石油氣、製鐵製程等產生的副產氣等之氣體燃料。 此外,亦可適用於組合該等之各種燃料來使用的混合燃燒鍋爐。在以下的說明,亦會將氨燃料簡稱為氨。
如上述般,本發明之至少一實施形態的鍋爐10,具備:含有火爐壁101的火爐11、設在火爐壁101之待後詳述的氨噴燃器51、設在火爐壁101之與氨噴燃器51不同的位置且使煤粉燃燒的煤粉噴燃器亦即噴燃器21。 藉此,在本發明之至少一實施形態之鍋爐10的氨噴燃器51中,謀求著火位置的穩定化與抑制NO x的產生。 噴燃器21,是使氨燃料以外之其他燃料燃燒的其他燃料噴燃器亦可。又,煤粉噴燃器,包含於其他燃料噴燃器。
本發明之至少一實施形態的鍋爐10,是以氨噴燃器51與作為煤粉噴燃器的噴燃器21來在火爐11內進行旋繞燃燒的旋繞燃燒鍋爐亦可。 藉此,在旋繞燃燒鍋爐的氨噴燃器51中,謀求著火位置的穩定化與抑制NO x的產生。 又,噴燃器21,是使氨燃料以外之其他燃料燃燒的其他燃料噴燃器亦可。 且,本發明之至少一實施形態的鍋爐10,是使氨燃料與氨燃料以外的其他燃料燃燒的混合燃燒鍋爐亦可,是僅使氨燃料燃燒的氨專用燃燒鍋爐亦可。
(關於燃燒用空氣之流速的影響) 以氨專用燃燒噴燃器來燃燒氨的情況,著火位置或NO x產生量,是容易受到燃燒用空氣之流量或流速的影響。 圖2,是用來說明氨專用燃燒噴燃器之燃燒用空氣的流速及著火位置與NO x產生量之間關係的示意圖,是舉出燃燒用空氣的流路為單一流路的氨噴燃器51X為例。在圖2所示之氨噴燃器51X中,以沿著燃燒用空氣之流動的氨噴燃器51X的中心軸Ax為邊界,在圖示上側表示從燃燒用空氣噴嘴54噴出之燃燒用空氣的流速比較慢的情況,在圖示下側表示從燃燒用空氣噴嘴54噴出之燃燒用空氣的流速比較快的情況。 圖2所示之氨噴燃器51X,是擴散燃燒方式(擴散型)的噴燃器,具備:用來噴射氨的氨噴射噴嘴52、用來從氨噴射噴嘴52的外側噴出燃燒用空氣的燃燒用空氣噴嘴54、保炎器56。圖2所示之氨噴燃器51X,保炎器56例如是中空圓錐台形狀的擴散型的保炎器56A。 又,「氨噴射噴嘴52的外側」,是指以氨噴射噴嘴52的中心軸Ax為中心時在徑方向比氨噴射噴嘴52還外側的區域。在以下的說明中亦相同。
在圖2,以虛線包圍表示保炎區域(形成在保炎器尾流的循環流發生區域)81的範圍。在圖2,以兩點鏈線示意表示從氨噴射噴嘴52噴射之氨的噴射範圍82。在圖2,以實線包圍並塗網底表示從燃燒用空氣噴嘴54噴射之燃燒用空氣與從氨噴射噴嘴52噴射之氨的混合位置83。
在燃燒用空氣的流速比較慢的情況,保炎區域81比較小,著火性有比較低的傾向。在燃燒用空氣的流速比較慢的情況,燃燒用空氣的慣性變得比較小,故有燃燒用空氣集中於著火部之附近的傾向。因此,在局部形成有空氣比較高的區域(高氧氣濃度區域),有NO x產生量變比較多的傾向。
在燃燒用空氣的流速比較快的情況,保炎區域81比較大,有著火性比較高的傾向。在燃燒用空氣的流速比較快的情況,燃燒用空氣的慣性變得比較大,故有從燃燒用空氣噴嘴54噴射之燃燒用空氣與從氨噴射噴嘴52噴射之氨的混合位置83分散於下游側的傾向。因此,局部地形成高空氣比之區域的情況會受到緩和,有NO x產生量變比較少的傾向。
如圖2所示之氨噴燃器51X,在燃燒用空氣的流路為單一流路的情況,燃燒用空氣的流量與流速會同時變化,故比較難以調節氨的著火位置。 且,在使噴燃器的燃燒量減少的緩機時,為了確保著火性而欲維持燃燒用空氣的流速,但若以單一流路來維持流速的話燃燒用空氣的流量會成為固定。另一方面,在緩機時噴射的燃料量會減少,故空氣比會增加,有NO x增加的傾向。特別是氨與其他燃料相較之下NO x的產生量容易受到空氣比的影響,故空氣比的控制很重要。因此,連緩機時也是,必須以著火位置的穩定化與可抑制NO x之產生的方式,來供給燃燒用空氣。
在此,本實施形態的鍋爐10,是如下構成氨噴燃器51,藉此在額定運轉時及緩機時維持燃燒用空氣的流速,並實現考慮到NO x之產生之適合燃燒的空氣比。以下,針對幾個實施形態的氨噴燃器51進行說明。
(關於氨噴燃器51的各實施形態) 圖3,是將幾個實施形態之氨噴燃器51內之一實施形態之第1氨噴燃器51A之構造予以示意表示的側面剖面圖、沿著中心軸Ax從燃燒用空氣之流動方向的下游側來觀看該第1氨噴燃器51A的示意前視圖。 圖4,是表示將圖3所示之第1氨噴燃器51A之後述流速分布賦予部60予以驅動用之構造之一例的示意圖。 圖5A、圖5B、及圖5C,是用來說明圖3所示之第1氨噴燃器51A之流速分布賦予部60之作用的示意圖。 又,在圖3、圖5A、圖5B、及圖5C,省略用來驅動流速分布賦予部60之構造的記載。 圖6A、圖6B、及圖6C,是用來說明幾個實施形態之氨噴燃器51內之其他實施形態之第2氨噴燃器51B之構造及流速分布賦予部60之作用的示意圖。 圖7A、圖7B、及圖7C,是用來說明幾個實施形態之氨噴燃器51內之另外其他實施形態之第3氨噴燃器51C之構造及流速分布賦予部60之作用的示意圖。 圖8A、圖8B、及圖8C,是用來說明幾個實施形態之氨噴燃器51內之另外其他實施形態之第4氨噴燃器51D之構造及流速分布賦予部60之作用的示意側視剖面圖、沿著中心軸Ax從燃燒用空氣之流動方向的下游側來觀看該第4氨噴燃器51D的示意前視圖。 圖9,是用來說明幾個實施形態之氨噴燃器51內之另外其他實施形態之第5氨噴燃器51E之構造及流速分布賦予部60之作用的示意側視剖面圖、沿著中心軸Ax從燃燒用空氣之流動方向的下游側來觀看第5氨噴燃器51E的示意前視圖。 圖10,是用來說明幾個實施形態之氨噴燃器51內之另外其他實施形態之第6氨噴燃器51F之構造及流速分布賦予部60之作用的示意側視剖面圖、沿著中心軸Ax從燃燒用空氣之流動方向的下游側來觀看第6氨噴燃器51F的示意前視圖。 圖11,是用來說明幾個實施形態之氨噴燃器51內之另外其他實施形態之第7氨噴燃器51G之構造及流速分布賦予部60之作用的示意側視剖面圖、沿著中心軸Ax從燃燒用空氣之流動方向的下游側來觀看第7氨噴燃器51G的示意前視圖。 圖12,是用來說明幾個實施形態之氨噴燃器51內之另外其他實施形態之第8氨噴燃器51H之構造及流速分布賦予部60之作用的示意側視剖面圖、沿著中心軸Ax從燃燒用空氣之流動方向的下游側來觀看第8氨噴燃器51H的示意前視圖。
在以下的說明,在表示各氨噴燃器51A、51B、51C、51D、51E、51F、51G、51H之總稱的情況與沒有必要區別各氨噴燃器51A、51B、51C、51D、51E、51F、51G、51H的情況,是省略符號的字母,僅表示成氨噴燃器51。且,在以下的說明,在氨噴燃器51之中心軸Ax的延伸方向之內,會將燃燒用空氣之流動方向的下游側簡稱為下游側,會將燃燒用空氣之流動方向的上游側簡稱為上游側。
(關於第1氨噴燃器51A) 圖3所示之第1氨噴燃器51A,是擴散型的噴燃器,具備:用來噴射氨的氨噴射噴嘴52、用來從氨噴射噴嘴52的外側噴出燃燒用空氣的燃燒用空氣噴嘴54、保炎器56、流速分布賦予部60。在圖3所示之第1氨噴燃器51A,保炎器56例如是中空圓錐台形狀的擴散型的保炎器56A。
在圖3所示之第1氨噴燃器51A,燃燒用空氣噴嘴54,在沿著中心軸Ax觀看時呈現矩形形狀,是具有矩形形狀之剖面的通道,在下游側的端部附近,形成為一邊保持矩形形狀的剖面形狀一邊隨著朝向下游側使流路剖面積變小。如上述般形成限縮部,藉此可抑制通道壁面之剖面周邊部的流速降低影響到燃燒用空氣噴嘴54之下游端之開口部54a之流速分布的情況。
在圖3所示之第1氨噴燃器51A,氨噴射噴嘴52,是與燃燒用空氣噴嘴54同軸配置,構成為從複數個噴射孔52h將氨噴射至火爐11內。又,在圖3所示之第1氨噴燃器51A,為了避免干涉到流速分布賦予部60,氨噴射噴嘴52,是使其上游側的噴嘴管在圖3往圖面的內側方向或往圖面的上下方向延伸亦可。
在圖3所示之第1氨噴燃器51A,供給至燃燒用空氣噴嘴54的燃燒用空氣,是從燃燒用空氣噴嘴54之出口的開口部54a與擴散型之保炎器56A的外周端之間的間隙噴射至火爐11內。
在圖3所示之第1氨噴燃器51A,流速分布賦予部60,是構成為對於從燃燒用空氣噴嘴54噴出的燃燒用空氣賦予流速分布。更具體來說,在圖3所示之第1氨噴燃器51A,流速分布賦予部60是第1流速分布賦予部61,其配置在燃燒用空氣噴嘴54的內部,對於在燃燒用空氣噴嘴54之內部流動的燃燒用空氣賦予流速分布。在圖3所示之第1氨噴燃器51A,第1流速分布賦予部61含有流路限制構件611,其在沿著燃燒用空氣噴嘴54的中心軸Ax來觀看時,是形成為從燃燒用空氣噴嘴54的中央朝向外側延伸。流路限制構件611,在與燃燒用空氣噴嘴54的內周面54i之間形成可供燃燒用空氣流通的間隙。
在圖3所示之第1氨噴燃器51A,是藉由沿著中心軸Ax之第1流速分布賦予部61(流路限制構件611)的位置,來使從燃燒用空氣噴嘴54噴出之燃燒用空氣的流速分布變化。又,在圖5A、圖5B、及圖5C,記載在比燃燒用空氣噴嘴54之出口還下游側的箭頭,是表示從燃燒用空氣噴嘴54之下游端的開口部54a噴出之燃燒用空氣之流速分布的傾向,亦即從中心軸Ax起算的距離與燃燒用空氣的流速之間的關係。
(在流路限制構件611存在於距離開口部54a比較遠之位置的情況) 圖5A,表示流路限制構件611存在於距離開口部54a比較遠之位置的情況,亦即,流路限制構件611位於比較上游側的情況。燃燒用空氣,例如圖5A的箭頭a所示般,藉由流路限制構件611以遠離中心軸Ax的方式被導引至上述間隙。被導引至上述間隙的燃燒用空氣之一部分,是在比流路限制構件611的下游側端部611d還下游側,藉由流體的慣性力如圖5A的箭頭b所示般以接近中心軸Ax的方式流動。因此,隨著接近燃燒用空氣噴嘴54之出口之開口部54a,在與中心軸Ax正交之燃燒用空氣噴嘴54的剖面內,流速會接近均勻的狀態。 如圖5A所示般,流路限制構件611位於比較上游側的情況,在與中心軸Ax正交之燃燒用空氣噴嘴54的剖面內,流速會更接近均勻的狀態。亦即,在流路限制構件611位於比較上游側的情況,流路限制構件611幾乎不會對於從燃燒用空氣噴嘴54噴出之燃燒用空氣的流速分布造成影響。 藉此,如圖5A所示般,在流路限制構件611位於比較上游側的情況,從燃燒用空氣噴嘴54噴出之燃燒用空氣的流速分布,不論在中心軸Ax的哪個位置都會使流速分布成為比較相等的流速。
(在流路限制構件611存在於距離開口部54a比較近之位置的情況) 圖5C,表示流路限制構件611存在於距離開口部54a比較近之位置的情況,亦即,流路限制構件611位於比較下游側的情況。燃燒用空氣,例如圖5C的箭頭d所示般,藉由流路限制構件611以遠離中心軸Ax的方式被導引至上述間隙。如圖5C所示般,在流路限制構件611位於比較下游側的情況,如箭頭d所示般藉由燃燒用空氣之流動的影響,從燃燒用空氣噴嘴54噴出之燃燒用空氣的流速分布,是成為流速在距離中心軸Ax較遠的位置會比距離中心軸Ax較近的位置還快的流速分布。 在成為這種流速分布的情況,容易對於距離著火部比較遠的位置供給燃燒用空氣,故難以在局部形成有空氣比較高的區域,可期待抑制NO x的產生量。
(在流路限制構件611某種程度接近開口部54a的情況) 圖5B,是表示流路限制構件611某種程度接近開口部54a的情況,例如在圖5A所示之流路限制構件611的位置與圖5C所示之流路限制構件611的位置之間的位置存在有流路限制構件611的情況。燃燒用空氣,例如圖5B的箭頭c所示般,藉由流路限制構件611以遠離中心軸Ax的方式被導引至上述間隙。被導引至上述間隙的燃燒用空氣之一部分,是在比流路限制構件611的下游側端部611d還下游側,以接近中心軸Ax的方式流動。但是,在圖5B所示之情況,流路限制構件611之下游側端部611d與開口部54a的距離是比圖5A所示之情況還短,故在比較接近中心軸Ax的區域,流速不會充分回復。因此,如圖5B所示般,在流路限制構件611某種程度接近開口部54a的情況,從燃燒用空氣噴嘴54噴出之燃燒用空氣的流速分布,是成為流速在距離中心軸Ax較近的位置會比距離中心軸Ax較遠的位置還快的流速分布。 在這種流速分布的情況,使保炎器56周圍之燃燒用空氣的流速上升,藉此可充分形成保炎區域(循環區域)而期待著火性的提升。
在圖3所示之第1氨噴燃器51A,可構成為即使是在鍋爐10的運轉中亦可變更沿著中心軸Ax之第1流速分布賦予部61(流路限制構件611)的位置。例如,在圖3所示之第1氨噴燃器51A,如圖4所示般,流速分布賦予部60,亦可含有移動裝置613,其構成為沿著中心軸Ax使流路限制構件611移動。 例如,移動裝置613,亦可含有用來使流路限制構件611沿著中心軸Ax移動的驅動源615。驅動源615,例如使用有油壓缸或電動缸。而且,例如以桿616來連接驅動源615與流路限制構件611,透過桿616來使流路限制構件611沿著中心軸Ax移動亦可。 且,如圖4所示般,流路限制構件611,例如是構成為藉由配置在燃燒用空氣噴嘴54之內部的導引軌617等來沿著中心軸Ax導引亦可。
在圖3所示之第1氨噴燃器51A,是對於從燃燒用空氣噴嘴54噴出的燃燒用空氣賦予流速分布,藉此謀求著火位置的穩定化與抑制NO x的產生。
在圖3所示之第1氨噴燃器51A,藉由配置在燃燒用空氣噴嘴54之內部的第1流速分布賦予部61(流路限制構件611)而比較容易對於從燃燒用空氣噴嘴54噴出的燃燒用空氣賦予流速分布。
在圖3所示之第1氨噴燃器51A,是將燃燒用空氣導引至上述間隙,藉此在沿著燃燒用空氣噴嘴54之中心軸Ax來觀看時,可使燃燒用空氣的流速在燃燒用空氣噴嘴54的中央區域與外側區域不同。藉此,可對於從燃燒用空氣噴嘴54噴出的燃燒用空氣賦予流速分布。
在圖3所示之第1氨噴燃器51A,從燃燒用空氣噴嘴54噴出之燃燒用空氣的流速分布,是受到中心軸Ax之延伸方向之流路限制構件611之位置的影響。於是,藉由移動裝置613來變更在中心軸Ax之延伸方向之流路限制構件611的位置,藉此可變更從燃燒用空氣噴嘴54噴出之燃燒用空氣的流速分布。藉此,即使在例如緩機時燃燒用空氣的流量變化,只要變更中心軸Ax之延伸方向之流路限制構件611的位置,就能謀求著火位置的穩定化與抑制NO x的產生。
又,在圖3所示之第1氨噴燃器51A中,將沿著中心軸Ax之第1流速分布賦予部61(流路限制構件611)的位置固定在事先設定的位置,並構成為無法在鍋爐10的運轉中變更該位置亦可。
(關於第2氨噴燃器51B) 圖6A、圖6B、及圖6C所示之第2氨噴燃器51B,與圖3所示之第1氨噴燃器51A相同,是擴散型的噴燃器,具備:用來噴射氨的氨噴射噴嘴52、用來從氨噴射噴嘴52的外側噴出燃燒用空氣的燃燒用空氣噴嘴54、保炎器56、流速分布賦予部60。在圖6A、圖6B、及圖6C所示之第2氨噴燃器51B,與圖3所示之第1氨噴燃器51A相同,保炎器56例如是擴散型的保炎器56A。
在圖6A、圖6B、及圖6C所示之第2氨噴燃器51B,燃燒用空氣噴嘴54,具有與圖3所示之第1氨噴燃器51A相同的構造。
在圖6A、圖6B、及圖6C所示之第2氨噴燃器51B,與圖3所示之第1氨噴燃器51A相同,氨噴射噴嘴52,是與燃燒用空氣噴嘴54同軸配置,構成為從複數個噴射孔52h將氨噴射至火爐11內。又,在圖6A、圖6B、及圖6C所示之第2氨噴燃器51B,與圖3所示之第1氨噴燃器51A相同,氨噴射噴嘴52,其上游側的噴嘴管在圖6A、圖6B、及圖6C往圖面的內側方向或往圖面的上下方向延伸亦可,不如此構成亦可。
在圖6A、圖6B、及圖6C所示之第2氨噴燃器51B,與圖3所示之第1氨噴燃器51A相同,供給至燃燒用空氣噴嘴54的燃燒用空氣,是從燃燒用空氣噴嘴54之出口的開口部54a與擴散型之保炎器56A的外周端之間的間隙噴射至火爐11內。
在圖6A、圖6B、及圖6C所示之第2氨噴燃器51B,與圖3所示之第1氨噴燃器51A相同,流速分布賦予部60,是構成為對於從燃燒用空氣噴嘴54噴出的燃燒用空氣賦予流速分布。更具體來說,在圖6A、圖6B、及圖6C所示之第2氨噴燃器51B,與圖3所示之第1氨噴燃器51A相同,流速分布賦予部60是第1流速分布賦予部61,其配置在燃燒用空氣噴嘴54的內部,對於在燃燒用空氣噴嘴54之內部流動的燃燒用空氣賦予流速分布。 在圖6A、圖6B、及圖6C所示之第2氨噴燃器51B,第1流速分布賦予部61,含有導引片612,其具有對於中心軸Ax的延伸方向以規定的傾斜角度θ來傾斜的導引面612a。
在圖6A、圖6B、及圖6C所示之第2氨噴燃器51B,導引片612,例如沿著具有矩形剖面的燃燒用空氣噴嘴54之各邊,在每一邊至少配置有一個亦可。例如在圖6A、圖6B、及圖6C所示之例,是在具有矩形剖面的燃燒用空氣噴嘴54之各邊內,在往圖示上下方向分開的兩個邊分別配置有一個導引片612,在往圖示內側方向分開之未圖示的兩個邊分別配置有一個導引片612。 又,例如後述之圖7A、圖7B、及圖7C所示之第3氨噴燃器51C那般,導引片612,沿著具有矩形剖面的燃燒用空氣噴嘴54之各邊,在每一邊往與中心軸Ax正交的方向配置有複數段亦可。且,導引片612,沿著具有矩形剖面的燃燒用空氣噴嘴54之各邊,在邊的延伸方向複數配置亦可。導引片612,在中心軸Ax的延伸方向複數配置亦可。此外,導引片612,分別配置在往圖示上下方向分開的兩個邊,且沒有分別配置在往圖示內側方向分開之未圖示的兩個邊亦可。且,導引片612,沒有分別配置在往圖示上下方向分開的兩個邊,且分別配置在往圖示內側方向分開之未圖示的兩個邊亦可。
在圖6A、圖6B、及圖6C所示之第2氨噴燃器51B,藉由導引面612a的傾斜角度θ,使從燃燒用空氣噴嘴54噴出之燃燒用空氣的流速分布變化。又,在圖6A、圖6B、及圖6C,記載在比燃燒用空氣噴嘴54之出口還下游側的箭頭,是表示從燃燒用空氣噴嘴54之下游端的開口部54a噴出之燃燒用空氣之流速分布的傾向,亦即從中心軸Ax起算的距離與燃燒用空氣的流速之間的關係。
(傾斜角度θ為0度的情況) 圖6A,表示導引片612之導引面612a的傾斜角度θ為0度的情況。在圖6A所示之情況,導引片612的導引面612a,不會將流動於燃燒用空氣噴嘴54的燃燒用空氣導引成接近中心軸Ax,也不會導引成遠離中心軸Ax。 藉此,在圖6A所示之情況,從燃燒用空氣噴嘴54噴出之燃燒用空氣的流速分布,不論在中心軸Ax的哪個位置都會使流速分布成為比較相等的流速。
(隨著朝向下游側來使導引面612a接近中心軸Ax的情況) 圖6B,表示將傾斜角度θ設定成隨著朝向下游側而使導引面612a接近中心軸Ax的情況。 在圖6B所示之情況,燃燒用空氣,是被導引面612a導引成往中心軸Ax靠近。 藉此,在圖6B所示之情況,從燃燒用空氣噴嘴54噴出之燃燒用空氣的流速分布,是成為流速在距離中心軸Ax較近的位置會比距離中心軸Ax較遠的位置還快的流速分布。
(隨著朝向下游側來使導引面612a遠離中心軸Ax的情況) 圖6C,表示將傾斜角度θ設定成隨著朝向下游側而使導引面612a遠離中心軸Ax的情況。 在圖6C所示之情況,燃燒用空氣,是被導引面612a導引成從中心軸Ax遠離。 藉此,在圖6C所示之情況,從燃燒用空氣噴嘴54噴出之燃燒用空氣的流速分布,是成為流速在距離中心軸Ax較遠的位置會比距離中心軸Ax較近的位置還快的流速分布。
在圖6A、圖6B、及圖6C所示之第2氨噴燃器51B,可構成為即使是在鍋爐10的運轉中亦可變更導引面612a的傾斜角度θ。例如,在圖6A、圖6B、及圖6C所示之第2氨噴燃器51B,流速分布賦予部60亦可含有導引片驅動裝置614,其構成為變更導引面612a的傾斜角度θ。導引片驅動裝置614,亦可含有:用來變更導引面612a之傾斜角度θ的未圖示之驅動源、以及構成為可將該驅動源的驅動力予以傳達來變更導引面612a之傾斜角度θ的未圖示之傳達裝置。
在圖6A、圖6B、及圖6C所示之第2氨噴燃器51B,是對於從燃燒用空氣噴嘴54噴出的燃燒用空氣賦予流速分布,藉此謀求著火位置的穩定化與抑制NO x的產生。
在圖6A、圖6B、及圖6C所示之第2氨噴燃器51B,藉由配置在燃燒用空氣噴嘴54之內部的第1流速分布賦予部61(導引片612)而比較容易對於從燃燒用空氣噴嘴54噴出的燃燒用空氣賦予流速分布。
在圖6A、圖6B、及圖6C所示之第2氨噴燃器51B,是以導引片612來導引燃燒用空氣,藉此在沿著燃燒用空氣噴嘴54之中心軸Ax來觀看時,可使燃燒用空氣的流速在燃燒用空氣噴嘴54的中央區域與外側區域不同。藉此,可對於從燃燒用空氣噴嘴54噴出的燃燒用空氣賦予流速分布。
在圖6A、圖6B、及圖6C所示之第2氨噴燃器51B,從燃燒用空氣噴嘴54噴出之燃燒用空氣的流速分布,受到上述傾斜角度θ的影響。於是,以導引片驅動裝置614來變更上述傾斜角度θ,藉此可變更從燃燒用空氣噴嘴54噴出之燃燒用空氣的流速分布。藉此,即使在例如緩機時燃燒用空氣的流量變化,只要變更上述傾斜角度θ,就能謀求著火位置的穩定化與抑制NO x的產生。
在圖6A、圖6B、及圖6C所示之第2氨噴燃器51B中,構成為以事先設定上述傾斜角度θ的角度來固定導引面612a,且在鍋爐10的運轉中無法變更上述傾斜角度θ亦可。
(關於第3氨噴燃器51C) 圖7A、圖7B、及圖7C所示之第3氨噴燃器51C,與圖3所示之第1氨噴燃器51A相同,是擴散型的噴燃器,具備:用來噴射氨的氨噴射噴嘴52、用來從氨噴射噴嘴52的外側噴出燃燒用空氣的燃燒用空氣噴嘴54、保炎器56、流速分布賦予部60。在圖7A、圖7B、及圖7C所示之第3氨噴燃器51C,與圖3所示之第1氨噴燃器51A相同,保炎器56例如是擴散型的保炎器56A。
在圖7A、圖7B、及圖7C所示之第3氨噴燃器51C,燃燒用空氣噴嘴54,具有與圖3所示之第1氨噴燃器51A相同的構造。
在圖7A、圖7B、及圖7C所示之第3氨噴燃器51C,與圖3所示之第1氨噴燃器51A相同,氨噴射噴嘴52,是與燃燒用空氣噴嘴54同軸配置,構成為從複數個噴射孔52h將氨噴射至火爐11內。又,在圖7A、圖7B、及圖7C所示之第3氨噴燃器51C,與圖3所示之第1氨噴燃器51A相同,氨噴射噴嘴52,其上游側的噴嘴管在圖7A、圖7B、及圖7C往圖面的內側方向或往圖面的上下方向延伸亦可。
在圖7A、圖7B、及圖7C所示之第3氨噴燃器51C,與圖3所示之第1氨噴燃器51A相同,供給至燃燒用空氣噴嘴54的燃燒用空氣,是從燃燒用空氣噴嘴54之出口的開口部54a與擴散型之保炎器56A的外周端之間的間隙噴射至火爐11內。
在圖7A、圖7B、及圖7C所示之第3氨噴燃器51C,與圖3所示之第1氨噴燃器51A相同,流速分布賦予部60,是構成為對於從燃燒用空氣噴嘴54之下游端之開口部54a噴出的燃燒用空氣賦予流速分布。更具體來說,在圖7A、圖7B、及圖7C所示之第3氨噴燃器51C,與圖3所示之第1氨噴燃器51A相同,流速分布賦予部60是第1流速分布賦予部61,其配置在燃燒用空氣噴嘴54的內部,對於在燃燒用空氣噴嘴54之內部流動的燃燒用空氣賦予流速分布。 在圖7A、圖7B、及圖7C所示之第3氨噴燃器51C,第1流速分布賦予部61,含有導引片612,其具有對於中心軸Ax的延伸方向以規定的傾斜角度θ來傾斜的導引面612a。 在圖7A、圖7B、及圖7C所示之第3氨噴燃器51C,第1流速分布賦予部61,是在燃燒用空氣噴嘴54的內部,含有配置在比導引片612還內側之區域的限流器618。限流器618,可調節通過該區域(亦即限流器618)的燃燒用空氣之流量。
在圖7A、圖7B、及圖7C所示之第3氨噴燃器51C,導引片612,沿著具有矩形剖面的燃燒用空氣噴嘴54之各邊,在每一邊往與中心軸Ax正交的方向配置有複數段亦可。在圖7A、圖7B、及圖7C所示之例,導引片612,是在每一邊往與中心軸Ax正交的方向配置兩段。又,在圖7A、圖7B、及圖7C所示之第3氨噴燃器51C,導引片612的上述配置段數,是與圖6A、圖6B、及圖6C所示之第2氨噴燃器51B同樣地為一段亦可。且,導引片612,沿著具有矩形剖面的燃燒用空氣噴嘴54之各邊,在邊的延伸方向複數配置亦可。導引片612,在中心軸Ax的延伸方向複數配置亦可。此外,導引片612,分別配置在往圖示上下方向分開的兩個邊,且沒有分別配置在往圖示內側方向分開之未圖示的兩個邊亦可。且,導引片612,沒有分別配置在往圖示上下方向分開的兩個邊,且分別配置在往圖示內側方向分開之未圖示的兩個邊亦可。
在圖7A、圖7B、及圖7C所示之第3氨噴燃器51C,藉由導引面612a的傾斜角度θ,使從燃燒用空氣噴嘴54噴出之燃燒用空氣的流速分布變化。且,在圖7A、圖7B、及圖7C所示之第3氨噴燃器51C,藉由限流器618來限縮通過限流器618的燃燒用空氣之流量,藉此可使通過限流器618之外周側的燃燒用空氣之流量增加。於是,在圖7A、圖7B、及圖7C所示之第3氨噴燃器51C,藉由調節導引面612a的傾斜角度θ、及限流器618的開度,可變更從燃燒用空氣噴嘴54噴出之燃燒用空氣的流速分布。 又,在圖7A、圖7B、及圖7C,記載在比燃燒用空氣噴嘴54之出口還下游側的箭頭,是表示從燃燒用空氣噴嘴54之下游端的開口部54a噴出之燃燒用空氣之流速分布的傾向,亦即從中心軸Ax起算的距離與燃燒用空氣的流速之間的關係。
(傾斜角度θ為0度且限流器618沒限縮的情況) 圖7A,表示各導引片612之導引面612a的傾斜角度θ為0度,且通過限流器618的燃燒用空氣之流量沒有被限縮的情況。在圖7A所示之情況,導引片612的導引面612a,不會將流動於燃燒用空氣噴嘴54的燃燒用空氣導引成接近中心軸Ax,也不會導引成遠離中心軸Ax。且,通過限流器618的燃燒用空氣之流量沒有被限縮,故通過限流器618之外周側的燃燒用空氣之流量不會增加。 藉此,在圖7A所示之情況,從燃燒用空氣噴嘴54噴出之燃燒用空氣的流速分布,不論在中心軸Ax的哪個位置都會使流速分布成為比較相等的流速。
(隨著朝向下游側來使導引面612a接近中心軸Ax的情況) 圖7B,表示以中心軸Ax為中心之在外周側與內周側配置成兩段的導引片612之中,針對外周側的導引片612,將傾斜角度θ設定成隨著朝向下游側而使導引面612a接近中心軸Ax的情況。又,在以中心軸Ax為中心之在外周側與內周側配置成兩段的導引片612之中,針對內周側的導引片612也是,將傾斜角度θ設定成隨著朝向下游側而使導引面612a接近中心軸Ax亦可。 在圖7B所示之情況,燃燒用空氣,是被外周側之導引片612的導引面612a導引成往中心軸Ax靠近。 在圖7B所示之情況,使外周側的導引片612傾斜藉此增加壓損,以不減少流動於燃燒用空氣噴嘴54之外周側之燃燒用空氣之流量的方式,限縮通過限流器618的燃燒用空氣之流量亦可。又,只要流動於燃燒用空氣噴嘴54之外周側之燃燒用空氣之流量不會減少的話,不限縮通過限流器618的燃燒用空氣之流量亦可。 藉此,在圖7B所示之情況,從燃燒用空氣噴嘴54噴出之燃燒用空氣的流速分布,是成為流速在距離中心軸Ax較近的位置會比距離中心軸Ax較遠的位置還快的流速分布。
(隨著朝向下游側來使導引面612a遠離中心軸Ax的情況) 圖7C,表示以中心軸Ax為中心之在外周側與內周側配置成兩段的導引片612之中,針對內周側的導引片612,將傾斜角度θ設定成隨著朝向下游側而使導引面612a遠離中心軸Ax的情況。又,在以中心軸Ax為中心之在外周側與內周側配置成兩段的導引片612之中,針對外周側的導引片612也是,將傾斜角度θ設定成隨著朝向下游側而使導引面612a遠離中心軸Ax亦可。 在圖7C所示之情況,燃燒用空氣,是被導引面612a導引成從中心軸Ax遠離。 在圖7C所示之情況,使內周側的導引片612傾斜藉此增加壓損,以不減少流動於燃燒用空氣噴嘴54之外周側之燃燒用空氣之流量的方式,限縮通過限流器618的燃燒用空氣之流量亦可。又,只要流動於燃燒用空氣噴嘴54之外周側之燃燒用空氣之流量不會減少的話,不限縮通過限流器618的燃燒用空氣之流量亦可。 藉此,在圖7C所示之情況,從燃燒用空氣噴嘴54噴出之燃燒用空氣的流速分布,是成為流速在距離中心軸Ax較遠的位置會比距離中心軸Ax較近的位置還快的流速分布。
在圖7A、圖7B、及圖7C所示之第3氨噴燃器51C,可構成為即使是在鍋爐10的運轉中亦可變更導引面612a的傾斜角度θ。例如,在圖7A、圖7B、及圖7C所示之第3氨噴燃器51C,與圖6A、圖6B、及圖6C所示之第2氨噴燃器51B相同,流速分布賦予部60亦可含有導引片驅動裝置614,其構成為變更導引面612a的傾斜角度θ。導引片驅動裝置614,亦可含有:用來變更導引面612a之傾斜角度θ的未圖示之驅動源、以及構成為可將該驅動源的驅動力予以傳達來變更導引面612a之傾斜角度θ的未圖示之傳達裝置。
在圖7A、圖7B、及圖7C所示之第3氨噴燃器51C,可構成為即使是在鍋爐10的運轉中亦可變更限流器618的開度。例如,在圖7A、圖7B、及圖7C所示之第3氨噴燃器51C,流速分布賦予部60,亦可含有限流器驅動裝置619,其構成為變更限流器618的開度。限流器驅動裝置619,亦可含有:用來變更限流器618之開度的未圖示之驅動源、及構成為可將該驅動源的驅動力予以傳達來變更限流器618之開度的未圖示之傳達裝置。
在圖7A、圖7B、及圖7C所示之第3氨噴燃器51C,是對於從燃燒用空氣噴嘴54噴出的燃燒用空氣賦予流速分布,藉此謀求著火位置的穩定化與抑制NO x的產生。
在圖7A、圖7B、及圖7C所示之第3氨噴燃器51C,藉由配置在燃燒用空氣噴嘴54之內部的第1流速分布賦予部61(導引片612及限流器618)而比較容易對於從燃燒用空氣噴嘴54噴出的燃燒用空氣賦予流速分布。
在圖7A、圖7B、及圖7C所示之第3氨噴燃器51C,是以導引片612來導引燃燒用空氣,並且抑制通過限流器618的燃燒用空氣之流量,藉此在沿著燃燒用空氣噴嘴54之中心軸Ax來觀看時,可使燃燒用空氣的流速在燃燒用空氣噴嘴54的中央區域與外側區域不同。藉此,可對於從燃燒用空氣噴嘴54噴出的燃燒用空氣賦予流速分布。
在圖7A、圖7B、及圖7C所示之第3氨噴燃器51C,從燃燒用空氣噴嘴54噴出之燃燒用空氣的流速分布,受到上述傾斜角度θ、及限流器618之開度的影響。於是,以導引片驅動裝置614來變更上述傾斜角度θ,以限流器驅動裝置619來變更限流器618的開度,藉此可變更從燃燒用空氣噴嘴54噴出之燃燒用空氣的流速分布。藉此,即使例如燃燒用空氣的流量變化,只要變更上述傾斜角度θ,就能謀求著火位置的穩定化與抑制NO x的產生。
在圖7A、圖7B、及圖7C所示之第3氨噴燃器51C中,構成為以事先設定上述傾斜角度θ的角度來固定導引面612a,且在鍋爐10的運轉中無法變更上述傾斜角度θ亦可。 在圖7A、圖7B、及圖7C所示之第3氨噴燃器51C中,構成為以事先設定限流器618之開度的開度來固定,且在鍋爐10的運轉中無法變更限流器618的開度亦可。
(關於第4氨噴燃器51D) 圖8A、圖8B、及圖8C所示之第4氨噴燃器51D,與圖3所示之第1氨噴燃器51A相同,是擴散型的噴燃器,具備:用來噴射氨的氨噴射噴嘴52、用來從氨噴射噴嘴52的外側噴出燃燒用空氣的燃燒用空氣噴嘴54、保炎器56、流速分布賦予部60。在圖8A、圖8B、及圖8C所示之第4氨噴燃器51D,與圖3所示之第1氨噴燃器51A相同,保炎器56例如是擴散型的保炎器56A。
在圖8A、圖8B、及圖8C所示之第4氨噴燃器51D,燃燒用空氣噴嘴54,具有與圖3所示之第1氨噴燃器51A相同的構造。
在圖8A、圖8B、及圖8C所示之第4氨噴燃器51D,與圖3所示之第1氨噴燃器51A相同,氨噴射噴嘴52,是與燃燒用空氣噴嘴54同軸配置,構成為從複數個噴射孔52h將氨噴射至火爐11內。又,在圖8A、圖8B、及圖8C所示之第4氨噴燃器51D,與圖3所示之第1氨噴燃器51A相同,氨噴射噴嘴52,其上游側的噴嘴管在圖8A、圖8B、及圖8C往圖面的內側方向或往圖面的上下方向延伸亦可,不如此構成亦可。
在圖8A、圖8B、及圖8C所示之第4氨噴燃器51D,與圖3所示之第1氨噴燃器51A相同,供給至燃燒用空氣噴嘴54的燃燒用空氣,是從燃燒用空氣噴嘴54之出口的開口部54a與擴散型之保炎器56A的外周端之間的間隙噴射至火爐11內。
在圖8B、及圖8C所示之第4氨噴燃器51D,與圖3所示之第1氨噴燃器51A相同,流速分布賦予部60,是構成為對於從燃燒用空氣噴嘴54噴出的燃燒用空氣賦予流速分布。更具體來說,在圖8B、及圖8C所示之第4氨噴燃器51D,與圖3所示之第1氨噴燃器51A相同,流速分布賦予部60是第1流速分布賦予部61,其配置在燃燒用空氣噴嘴54的內部,對於在燃燒用空氣噴嘴54之內部流動的燃燒用空氣賦予流速分布。 在圖8B、及圖8C所示之第4氨噴燃器51D,第1流速分布賦予部61,含有導引片612,其具有對於中心軸Ax的延伸方向以規定的傾斜角度θ來傾斜的導引面612a。
在圖8B、及圖8C所示之第4氨噴燃器51D,導引片612,例如配置在燃燒用空氣噴嘴54之出口之開口部54a的附近。在圖8B、及圖8C所示之第4氨噴燃器51D,導引片612,例如配置成在燃燒用空氣噴嘴54之出口附近的區域,亦即一邊保持矩形形狀之剖面形狀一邊隨著朝向下游側使流路剖面積變小的區域之至少一部分與中心軸Ax的延伸方向重複。又,在圖8B、及圖8C所示之第4氨噴燃器51D,導引片612,配置在比該區域還上游側的區域亦可。
在圖8B、及圖8C所示之第4氨噴燃器51D,導引片612,不包含可用來變更傾斜角度θ的可動部,是以事先設定的傾斜角度θ來固定於例如燃燒用空氣噴嘴54。
在圖8B、及圖8C所示之第4氨噴燃器51D,導引片612,例如沿著具有矩形剖面的燃燒用空氣噴嘴54之各邊,在每一邊至少配置有一個亦可。例如在圖8B、及圖8C所示之例,是在具有矩形剖面的燃燒用空氣噴嘴54之各邊內,在往圖示上下方向分開的兩個邊分別配置有一個導引片612,在往圖示內側方向分開之未圖示的兩個邊分別配置有一個導引片612。 又,如圖7A、圖7B、及圖7C所示之第3氨噴燃器51C那般,導引片612,沿著具有矩形剖面的燃燒用空氣噴嘴54之各邊,在每一邊往與中心軸Ax正交的方向配置有複數段亦可。且,導引片612,分別配置在往圖示上下方向分開的兩個邊,且沒有分別配置在往圖示內側方向分開之未圖示的兩個邊亦可。且,導引片612,沒有分別配置在往圖示上下方向分開的兩個邊,且分別配置在往圖示內側方向分開之未圖示的兩個邊亦可。
在圖8B、及圖8C所示之第4氨噴燃器51D,藉由導引面612a的傾斜角度θ,使從燃燒用空氣噴嘴54噴出之燃燒用空氣的流速分布變化。又,在圖8A、圖8B、及圖8C,記載在比燃燒用空氣噴嘴54之出口還下游側的箭頭,是表示從燃燒用空氣噴嘴54噴出之燃燒用空氣之流速分布的傾向,亦即從中心軸Ax起算的距離與燃燒用空氣的流速之間的關係。
(沒有配置導引片612的情況) 圖8A,表示第4氨噴燃器51D中,沒有配置導引片612的情況。在圖8A所示之情況,不存在導引片612,故不會藉由導引片612將流動於燃燒用空氣噴嘴54的燃燒用空氣導引成接近中心軸Ax,也不會導引成遠離中心軸Ax。 藉此,在圖8A所示之情況,從燃燒用空氣噴嘴54噴出之燃燒用空氣的流速分布,不論在中心軸Ax的哪個位置都會使流速分布成為比較相等的流速。
(隨著朝向下游側來使導引面612a接近中心軸Ax的情況) 圖8B,表示將傾斜角度θ設定成隨著朝向下游側而使導引面612a接近中心軸Ax的情況。 在圖8B所示之情況,燃燒用空氣,是被導引面612a導引成往中心軸Ax靠近。 藉此,在圖8B所示之情況,從燃燒用空氣噴嘴54噴出之燃燒用空氣的流速分布,是成為流速在距離中心軸Ax較近的位置會比距離中心軸Ax較遠的位置還快的流速分布。
(隨著朝向下游側來使導引面612a遠離中心軸Ax的情況) 圖8C,表示將傾斜角度θ設定成隨著朝向下游側而使導引面612a遠離中心軸Ax的情況。 在圖8C所示之情況,燃燒用空氣,是被導引面612a導引成從中心軸Ax遠離。 藉此,在圖8C所示之情況,從燃燒用空氣噴嘴54噴出之燃燒用空氣的流速分布,是成為流速在距離中心軸Ax較遠的位置會比距離中心軸Ax較近的位置還快的流速分布。
在圖8A、圖8B、及圖8C所示之第4氨噴燃器51D,是對於從燃燒用空氣噴嘴54噴出的燃燒用空氣賦予流速分布,藉此謀求著火位置的穩定化與抑制NO x的產生。
在圖8B、及圖8C所示之第4氨噴燃器51D,藉由配置在燃燒用空氣噴嘴54之內部的第1流速分布賦予部61(導引片612)而比較容易對於從燃燒用空氣噴嘴54噴出的燃燒用空氣賦予流速分布。
在圖8B、及圖8C所示之第4氨噴燃器51D,是以導引片612來導引燃燒用空氣,藉此在沿著燃燒用空氣噴嘴54之中心軸Ax來觀看時,可使燃燒用空氣的流速在燃燒用空氣噴嘴54的中央區域與外側區域不同。藉此,可對於從燃燒用空氣噴嘴54噴出的燃燒用空氣賦予流速分布。
在圖8B、及圖8C所示之第4氨噴燃器51D,不包含可變更傾斜角度θ的可動部,構造單純。
(關於第5氨噴燃器51E) 圖9所示之第5氨噴燃器51E,與圖3所示之第1氨噴燃器51A相同,是擴散型的噴燃器,具備:用來噴射氨的氨噴射噴嘴52、用來從氨噴射噴嘴52的外側噴出燃燒用空氣的燃燒用空氣噴嘴54、保炎器56、流速分布賦予部60。在圖9所示之第5氨噴燃器51E,與圖3所示之第1氨噴燃器51A相同,保炎器56例如是擴散型的保炎器56A。
在圖9所示之第5氨噴燃器51E,燃燒用空氣噴嘴54,與圖3所示之第1氨噴燃器51A相同,在沿著中心軸Ax觀看時呈現矩形形狀,是具有矩形形狀之剖面的通道,在下游側的端部附近,形成為一邊保持矩形形狀的剖面形狀一邊隨著朝向下游側使流路剖面積變小。
在圖9所示之第5氨噴燃器51E,與圖3所示之第1氨噴燃器51A相同,氨噴射噴嘴52,是與燃燒用空氣噴嘴54同軸配置,構成為從複數個噴射孔52h將氨噴射至火爐11內。又,在圖9所示之第5氨噴燃器51E,與圖3所示之第1氨噴燃器51A相同,氨噴射噴嘴52,其上游側的噴嘴管在圖9往圖面的內側方向或往圖面的上下方向延伸亦可,不如此構成亦可。
在圖9所示之第5氨噴燃器51E,如後述般,供給至燃燒用空氣噴嘴54的燃燒用空氣,是從燃燒用空氣噴嘴54之出口的開口部54a與擴散型之保炎器56A的外周端之間噴射至火爐11內。
在圖9所示之第5氨噴燃器51E,流速分布賦予部60,是構成為對於從燃燒用空氣噴嘴54噴出的燃燒用空氣賦予流速分布。具體來說,在圖9所示之第5氨噴燃器51E,流速分布賦予部60,是第2流速分布賦予部62。第2流速分布賦予部62,具有分隔壁625,其將可在燃燒用空氣噴嘴54的內部流通燃燒用空氣的第1流路541、可在第1流路541的外側流通燃燒用空氣的第2流路542予以分隔。亦即,在圖9所示之第5氨噴燃器51E,燃燒用空氣噴嘴54,在沿著中心軸Ax觀看時,是成為第1流路541與形成為包圍第1流路541之外側的第2流路542之雙重構造。又,第1流路541與第2流路542,在圖9是形成為在徑方向外側於圓周方向包圍氨噴射噴嘴52,但往圖示上下方向形成為層狀亦可,往圖示內側方向形成為層狀亦可。
在圖9所示之第5氨噴燃器51E,第2流速分布賦予部62,具有第1流量調節裝置621,其調節供給至第1流路541的燃燒用空氣流量。第2流速分布賦予部62,具有第2流量調節裝置622,其調節供給至第2流路542的燃燒用空氣流量。 第1流量調節裝置621,例如是設在風道24與第1流路541之間的連接部的流量調節手段(例如限流器)。又,當沒有必要在鍋爐10的運轉中變更供給至第1流路541的燃燒用空氣流量的情況時,第1流量調節裝置621,例如是設在風道24與第1流路541之間的連接部的流量限制手段(例如限流孔)亦可。 同樣地,第2流量調節裝置622,例如是設在風道24與第2流路542之間的連接部的流量調節手段(例如限流器)。又,當沒有必要在鍋爐10的運轉中變更供給至第2流路542的燃燒用空氣流量的情況時,第2流量調節裝置622,例如是設在風道24與第2流路542之間的連接部的流量限制手段(例如限流孔)亦可。
在以下的說明,會將流動於第1流路541的燃燒用空氣流量稱為第1流量Q1,會將流動於第2流路542的燃燒用空氣流量稱為第2流量Q2。 在圖9所示之第5氨噴燃器51E,以第1流量調節裝置621調節供給至第1流路541的燃燒用空氣流量(第1流量Q1),以第2流量調節裝置622調節供給至第2流路542的燃燒用空氣流量(第2流量Q2),藉此可比較容易對從燃燒用空氣噴嘴54噴出的燃燒用空氣賦予流速分布。 亦即,在圖9所示之第5氨噴燃器51E,適當調節第1流量Q1、第2流量Q2、第1流量Q1與第2流量Q2的比率,藉此可變更從燃燒用空氣噴嘴54之下游端的開口部54a噴出之燃燒用空氣的流速分布。
亦即,在圖9所示之第5氨噴燃器51E,使燃燒用空氣噴嘴54之燃燒用空氣的流路數增加,藉此容易變更從燃燒用空氣噴嘴54噴出之燃燒用空氣的流速分布。且,調節流動於各個流路(第1流路541及第2流路542)的燃燒用空氣流量,藉此可詳細變更從燃燒用空氣噴嘴54噴出之燃燒用空氣的流速分布。藉此,容易控制著火位置與NO x的產生量。
在圖9所示之第5氨噴燃器51E,例如,將等量的燃燒用空氣,從第1流路541及第2流路542均等地噴射至火爐11內的情況,以及從第1流路541或第2流路542之任一方噴射至火爐11內的情況,噴射至火爐11內的燃料空氣流速是後者比前者還快。因此,燃燒用空氣與氨的混合位置是後者比前者還遠離第5氨噴燃器51E。
且,在圖9所示之第5氨噴燃器51E,例如,將等量的燃燒用空氣,僅從第1流路541噴射至火爐11內的情況、以及僅從第2流路542噴射至火爐11內的情況,保炎器56A所致之燃燒用空氣的捲入(循環流的發生)是後者比前者還少。因此,認為噴射至火爐11內之燃燒用空氣之直進方向的速度成分是後者比前者還大,燃燒用空氣與氨的混合位置是後者比前者還遠離第5氨噴燃器51E。
在圖9所示之第5氨噴燃器51E,是對於從燃燒用空氣噴嘴54噴出的燃燒用空氣賦予流速分布,藉此謀求著火位置的穩定化與抑制NO x的產生。具體來說,例如以下所述。將從燃燒用空氣噴嘴54噴出之燃燒用空氣的流速分布,不論在中心軸Ax的哪個位置,都會使流速分布成為比較相等的流速之情況的第1流量Q1與第2流量Q2之比率定為Ra1。例如比該比率Ra1還增加第1流量Q1之比重的話,從燃燒用空氣噴嘴54噴出之燃燒用空氣的流速分布,是成為流速在距離中心軸Ax較近的位置會比距離中心軸Ax較遠的位置還快的流速分布。 在這種流速分布的情況,使保炎器56周圍之燃燒用空氣的流速上升,藉此可充分形成保炎區域(循環區域)而期待著火性的提升。 且,例如比上述比率Ra1還增加第2流量Q2之比重的話,從燃燒用空氣噴嘴54噴出之燃燒用空氣的流速分布,是成為流速在距離中心軸Ax較遠的位置會比距離中心軸Ax較近的位置還快的流速分布。 在成為這種流速分布的情況,容易對於距離著火部比較遠的位置供給燃燒用空氣,故難以在局部形成有空氣比較高的區域,可期待抑制NO x的產生量。
(關於第6氨噴燃器51F) 圖10所示之第6氨噴燃器51F,除了保炎器56的構造,還具有與圖9所示之第5氨噴燃器51E的構造相同的構造。 亦即,圖10所示之第6氨噴燃器51F,與圖3所示之第1氨噴燃器51A相同,是擴散型的噴燃器,具備:用來噴射氨的氨噴射噴嘴52、用來從氨噴射噴嘴52的外側噴出燃燒用空氣的燃燒用空氣噴嘴54、保炎器56、流速分布賦予部60。在圖10所示之第6氨噴燃器51F,與圖3所示之第1氨噴燃器51A不同,保炎器56,例如為旋流型的保炎器56B。
在圖10所示之第6氨噴燃器51F,燃燒用空氣噴嘴54,與圖3所示之第1氨噴燃器51A相同,在沿著中心軸Ax觀看時呈現矩形形狀,是具有矩形形狀之剖面的通道,在下游側的端部附近,形成為一邊保持矩形形狀的剖面形狀一邊隨著朝向下游側使流路剖面積變小。
在圖10所示之第6氨噴燃器51F,與圖3所示之第1氨噴燃器51A相同,氨噴射噴嘴52,是與燃燒用空氣噴嘴54同軸配置,構成為從複數個噴射孔52h將氨噴射至火爐11內。又,在圖10所示之第6氨噴燃器51F,與圖3所示之第1氨噴燃器51A相同,氨噴射噴嘴52,其上游側的噴嘴管在圖9往圖面的內側方向或往圖面的上下方向延伸亦可,不如此構成亦可。
在圖10所示之第6氨噴燃器51F,供給至燃燒用空氣噴嘴54的燃燒用空氣,是從燃燒用空氣噴嘴54之出口的開口部54a與旋流型之保炎器56B的外周端之間、以及從旋流型的保炎器56B噴射至火爐11內。
在圖10所示之第6氨噴燃器51F,流速分布賦予部60,是構成為對於從燃燒用空氣噴嘴54噴出的燃燒用空氣賦予流速分布。更具體來說,在圖10所示之第6氨噴燃器51F,流速分布賦予部60,是第2流速分布賦予部62。第2流速分布賦予部62,具有分隔壁625,其將可在燃燒用空氣噴嘴54的內部流通燃燒用空氣的第1流路541、可在第1流路541的外側流通燃燒用空氣的第2流路542予以分隔。亦即,在圖10所示之第6氨噴燃器51F,燃燒用空氣噴嘴54,在沿著中心軸Ax觀看時,是成為第1流路541與形成為包圍第1流路541之外側的第2流路542之雙重構造。又,第1流路541與第2流路542,在圖10是形成為在徑方向外側於圓周方向包圍氨噴射噴嘴52,但往圖示上下方向形成為層狀亦可,往圖示內側方向形成為層狀亦可。
在圖10所示之第6氨噴燃器51F,第2流速分布賦予部62,具有第1流量調節裝置621,其調節供給至第1流路541的燃燒用空氣流量。第2流速分布賦予部62,具有第2流量調節裝置622,其調節供給至第2流路542的燃燒用空氣流量。 在圖10所示之第6氨噴燃器51F,第1流量調節裝置621及第2流量調節裝置622,是與圖9所示之第5氨噴燃器51E的第1流量調節裝置621及第2流量調節裝置622相同。
在圖10所示之第6氨噴燃器51F,以第1流量調節裝置621調節供給至第1流路541的燃燒用空氣流量(第1流量Q1),以第2流量調節裝置622調節供給至第2流路542的燃燒用空氣流量(第2流量Q2),藉此可比較容易對從燃燒用空氣噴嘴54噴出的燃燒用空氣賦予流速分布。 亦即,在圖10所示之第6氨噴燃器51F,適當調節第1流量Q1、第2流量Q2、第1流量Q1與第2流量Q2的比率,藉此可變更從燃燒用空氣噴嘴54噴出之燃燒用空氣的流速分布。
在圖10所示之第6氨噴燃器51F,使燃燒用空氣噴嘴54之燃燒用空氣的流路數增加,藉此容易變更從燃燒用空氣噴嘴54噴出之燃燒用空氣的流速分布。且,調節流動於各個流路(第1流路541及第2流路542)的燃燒用空氣流量,藉此可詳細變更從燃燒用空氣噴嘴54噴出之燃燒用空氣的流速分布。此外,在圖10所示之第6氨噴燃器51F,調節流動於各個流路(第1流路541及第2流路542)的燃燒用空氣流量,藉此可詳細調節由旋流型的保炎器56B所產生之燃燒用空氣的旋轉力。 藉此,容易控制著火位置與NO x的產生量。
在圖10所示之第6氨噴燃器51F,例如,將等量的燃燒用空氣,從第1流路541及第2流路542均等地噴射至火爐11內的情況,以及從第1流路541或第2流路542之任一方噴射至火爐11內的情況,噴射至火爐11內的燃料空氣流速是後者比前者還快。因此,燃燒用空氣與氨的混合位置是後者比前者還遠離第6氨噴燃器51F。 如上述般使燃燒用空氣與氨的混合位置遠離第6氨噴燃器51F,藉此難以在局部形成空氣比較高的區域,可期待抑制NO x的產生量。
且,在圖10所示之第6氨噴燃器51F,例如,將等量的燃燒用空氣,僅從第1流路541噴射至火爐11內的情況、以及僅從第2流路542噴射至火爐11內的情況,保炎器56B所致之燃燒用空氣的捲入(迴旋流的發生)是後者比前者還少。因此,噴射至火爐11內之燃燒用空氣之直進方向的速度成分是後者比前者還大,燃燒用空氣與氨的混合位置是後者比前者還遠離第6氨噴燃器51F。 如上述般使燃燒用空氣與氨的混合位置遠離第6氨噴燃器51F,藉此難以在局部形成空氣比較高的區域,可期待抑制NO x的產生量。
(關於第7氨噴燃器51G) 圖11所示之第7氨噴燃器51G,並非圖9所示之第5氨噴燃器51E及圖10所示之第6氨噴燃器51F那般的擴散型的噴燃器,而是部分預混合型之接頭(扁平狀)型的噴燃器。 圖11所示之第7氨噴燃器51G,具備:用來噴射氨的氨噴射噴嘴52、用來從氨噴射噴嘴52的外側噴出燃燒用空氣的燃燒用空氣噴嘴54、流速分布賦予部60。在圖11所示之第7氨噴燃器51G,氨噴射噴嘴52,是部分預混合型的接頭噴嘴52A。
在圖11所示之第7氨噴燃器51G,燃燒用空氣噴嘴54,與圖3所示之第1氨噴燃器51A相同,在沿著中心軸Ax觀看時呈現矩形形狀,是具有矩形形狀之剖面的通道,在下游側的端部附近,形成為一邊保持矩形形狀的剖面形狀一邊隨著朝向下游側使流路剖面積變小。
在圖11所示之第7氨噴燃器51G,接頭噴嘴52A,複數具有用來噴射氨的噴射孔52h。在接頭噴嘴52A,複數個噴射孔52h,例如是於一方向空出間隔來配置。 在圖11所示之第7氨噴燃器51G,在接頭噴嘴52A的下游側配置有筒部58,其配置成從外側空出間隔來包圍接頭噴嘴52A。
在圖11所示之第7氨噴燃器51G,如後述般,供給至燃燒用空氣噴嘴54的燃燒用空氣,是從燃燒用空氣噴嘴54之出口的開口部54a噴射至火爐11內。
在圖11所示之第7氨噴燃器51G,氨是從接頭噴嘴52A的複數個噴射孔52h噴射至筒部58的內部,與從接頭噴嘴52A與筒部58之間的間隙流入的燃燒用空氣一邊預混合一邊噴射至火爐11內。 又,在圖11所示之第7氨噴燃器51G,從接頭噴嘴52A與筒部58之間的間隙流入筒部58之內部的燃燒用空氣,是在後述之第1流路541流動之燃燒用空氣的一部分。亦即,在第7氨噴燃器51G,有進行部分預混合燃燒。
在圖11所示之第7氨噴燃器51G,流速分布賦予部60,是構成為對於從燃燒用空氣噴嘴54噴出的燃燒用空氣賦予流速分布。更具體來說,在圖11所示之第7氨噴燃器51G,流速分布賦予部60,是第2流速分布賦予部62。第2流速分布賦予部62,具有分隔壁625,其將可在燃燒用空氣噴嘴54的內部流通燃燒用空氣的第1流路541、可在第1流路541的外側流通燃燒用空氣的第2流路542予以分隔。亦即,在圖11所示之第7氨噴燃器51G,燃燒用空氣噴嘴54,在沿著中心軸Ax觀看時,是成為第1流路541與形成為包圍第1流路541之外側的第2流路542之雙重構造。又,第1流路541與第2流路542,在圖11是形成為在徑方向外側於圓周方向包圍氨噴射噴嘴52,但往圖示上下方向形成為層狀亦可,往圖示內側方向形成為層狀亦可。
在圖11所示之第7氨噴燃器51G,第2流速分布賦予部62,具有第1流量調節裝置621,其調節供給至第1流路541的燃燒用空氣流量。第2流速分布賦予部62,具有第2流量調節裝置622,其調節供給至第2流路542的燃燒用空氣流量。 在圖11所示之第7氨噴燃器51G,第1流量調節裝置621及第2流量調節裝置622,是與圖9所示之第5氨噴燃器51E的第1流量調節裝置621及第2流量調節裝置622相同。
在圖11所示之第7氨噴燃器51G,以第1流量調節裝置621調節供給至第1流路541的燃燒用空氣流量(第1流量Q1),以第2流量調節裝置622調節供給至第2流路542的燃燒用空氣流量(第2流量Q2),藉此可比較容易對從燃燒用空氣噴嘴54噴出的燃燒用空氣賦予流速分布。 亦即,在圖11所示之第7氨噴燃器51G,適當調節第1流量Q1、第2流量Q2、第1流量Q1與第2流量Q2的比率,藉此可變更從燃燒用空氣噴嘴54噴出之燃燒用空氣的流速分布。
在圖11所示之第7氨噴燃器51G,使燃燒用空氣噴嘴54之燃燒用空氣的流路數增加,藉此容易變更從燃燒用空氣噴嘴54噴出之燃燒用空氣的流速分布。且,調節流動於各個流路(第1流路541及第2流路542)的燃燒用空氣流量,藉此可詳細變更從燃燒用空氣噴嘴54噴出之燃燒用空氣的流速分布。
在圖11所示之第7氨噴燃器51G,可調節流動於第1流路541的燃燒用空氣流量,故亦能幫助筒部58之內部之與氨部分預混合之燃燒用空氣流量的調節。
(關於第8氨噴燃器51H) 圖12所示之第8氨噴燃器51H,相當於將圖9所示之第5氨噴燃器51E之燃燒用空氣噴嘴54之燃燒用空氣的流路數予以進一步增加的實施形態。 亦即,圖12所示之第8氨噴燃器51H,與圖3所示之第1氨噴燃器51A相同,是擴散型的噴燃器,具備:用來噴射氨的氨噴射噴嘴52、用來從氨噴射噴嘴52的外側噴出燃燒用空氣的燃燒用空氣噴嘴54、保炎器56、流速分布賦予部60。在圖12所示之第8氨噴燃器51H,與圖3所示之第1氨噴燃器51A相同,保炎器56例如是擴散型的保炎器56A。
在圖12所示之第8氨噴燃器51H,燃燒用空氣噴嘴54,與圖3所示之第1氨噴燃器51A相同,在沿著中心軸Ax觀看時呈現矩形形狀,是具有矩形形狀之剖面的通道,在下游側的端部附近,形成為一邊保持矩形形狀的剖面形狀一邊隨著朝向下游側使流路剖面積變小。
在圖12所示之第8氨噴燃器51H,與圖3所示之第1氨噴燃器51A相同,氨噴射噴嘴52,是與燃燒用空氣噴嘴54同軸配置,構成為從複數個噴射孔52h將氨噴射至火爐11內。又,在圖12所示之第8氨噴燃器51H,與圖3所示之第1氨噴燃器51A相同,氨噴射噴嘴52,其上游側的噴嘴管在圖12往圖面的內側方向或往圖面的上下方向延伸亦可,不如此構成亦可。
在圖12所示之第8氨噴燃器51H,如後述般,供給至燃燒用空氣噴嘴54的燃燒用空氣,是從燃燒用空氣噴嘴54之出口的開口部54a與擴散型之保炎器56A的外周端之間噴射至火爐11內。
在圖12所示之第8氨噴燃器51H,流速分布賦予部60,是構成為對於從燃燒用空氣噴嘴54噴出的燃燒用空氣賦予流速分布。更具體來說,在圖12所示之第8氨噴燃器51H,流速分布賦予部60,是第2流速分布賦予部62。第2流速分布賦予部62,具有分隔壁625與分隔壁626,分隔壁625將可在燃燒用空氣噴嘴54的內部流通燃燒用空氣的第1流路541、可在第1流路541的外側流通燃燒用空氣的第2流路542予以分隔,分隔壁626將可在第2流路542的外側流通燃燒用空氣的第3流路543予以分隔。亦即,在圖12所示之第8氨噴燃器51H,燃燒用空氣噴嘴54,在沿著中心軸Ax觀看時,是成為第1流路541與形成為包圍第1流路541之外側的第2流路542與形成為包圍第2流路542之外側的第3流路543之三重構造。又,第1流路541與第2流路542與第3流路543,在圖12是形成為在徑方向外側於圓周方向包圍氨噴射噴嘴52,但往圖示上下方向形成為層狀亦可,往圖示內側方向形成為層狀亦可。
在圖12所示之第8氨噴燃器51H,第2流速分布賦予部62,具有第1流量調節裝置621,其調節供給至第1流路541的燃燒用空氣流量。第2流速分布賦予部62,具有第2流量調節裝置622,其調節供給至第2流路542的燃燒用空氣流量。第2流速分布賦予部62,具有第3流量調節裝置623,其調節供給至第3流路543的燃燒用空氣流量。 在圖12所示之第8氨噴燃器51H,第1流量調節裝置621及第2流量調節裝置622,是與圖9所示之第5氨噴燃器51E的第1流量調節裝置621及第2流量調節裝置622相同。 在圖12所示之第8氨噴燃器51H,第3流量調節裝置623,例如是設在風道24與第3流路543之間的連接部的流量調節(例如限流器)。又,當沒有必要在鍋爐10的運轉中變更供給至第3流路543的燃燒用空氣流量的情況時,第3流量調節裝置623,例如是設在風道24與第3流路543之間的連接部的流量限制手段(例如限流孔)亦可。
在以下的說明,會將流動於第3流路543的燃燒用空氣流量稱為第3流量Q3。 在圖12所示之第8氨噴燃器51H,以第1流量調節裝置621調節第1流量Q1,以第2流量調節裝置622調節第2流量Q2,以第3流量調節裝置623調節第3流量Q3,藉此可比較容易對從燃燒用空氣噴嘴54噴出的燃燒用空氣賦予流速分布。 亦即,在圖12所示之第8氨噴燃器51H,適當調節第1流量Q1、第2流量Q2、第3流量Q3、第1流量Q1與第2流量Q2與第3流量Q3的比率,藉此可變更從燃燒用空氣噴嘴54之下游端的開口部54a噴出之燃燒用空氣的流速分布。
亦即,在圖12所示之第8氨噴燃器51H,使燃燒用空氣噴嘴54之燃燒用空氣的流路數進一步增加,藉此容易變更從燃燒用空氣噴嘴54噴出之燃燒用空氣的流速分布。且,調節流動於各個流路(第1流路541、第2流路542、及第3流路543)的燃燒用空氣流量,藉此可詳細變更從燃燒用空氣噴嘴54噴出之燃燒用空氣的流速分布。藉此,容易控制著火位置與NO x的產生量。
又,在圖12所示之第8氨噴燃器51H,燃燒用空氣噴嘴54,在沿著中心軸Ax觀看時,進一步設置形成為包圍第3流路543之外側的流路,藉此成為四重以上的多重構造,來構成為可調節流動於各流路的燃燒用空氣流量亦可。
本發明並不限定於上述實施形態,還包含了在上述實施形態加上變形的形態、將該等形態適當組合的形態。 例如,上述第1氨噴燃器51A、第2氨噴燃器51B、第3氨噴燃器51C、第4氨噴燃器51D、第5氨噴燃器51E、及第8氨噴燃器51H,是具備擴散型之保炎器56A的擴散型之噴燃器,但亦可如第6氨噴燃器51F那般為具備旋流型之保炎器56B的擴散型之噴燃器,亦可如第7氨噴燃器51G那般為部分預混合型的接頭型之噴燃器。 亦即,在上述幾個實施形態,氨噴燃器51,是部分預混合型的接頭型、擴散型且保炎器的構造不同的旋流型、或擴散型的任一種噴燃器皆可。 藉此,在上述各種噴燃器形式的氨噴燃器51,可比較容易對於從燃燒用空氣噴嘴54噴出的燃燒用空氣賦予流速分布。
例如,在圖10所示之第6氨噴燃器51F、及圖11所示之第7氨噴燃器51G,燃燒用空氣噴嘴54,在沿著中心軸Ax觀看時,是成為第1流路541與形成為包圍第1流路541之外側的第2流路542之雙重構造。但是,在圖10所示之第6氨噴燃器51F、及圖11所示之第7氨噴燃器51G,燃燒用空氣噴嘴54,是與圖12所示之第8氨噴燃器51H相同,成為三重以上的多重構造,構成為可調節流動於各流路的燃燒用空氣流量亦可。
上述各實施形態所記載的內容,例如把握成如下。 (1)本發明之至少一實施形態的氨燃燒噴燃器(氨噴燃器51),是在鍋爐10使氨燃料燃燒用的氨燃燒噴燃器。本發明之至少一實施形態的氨燃燒噴燃器(氨噴燃器51),具備:氨噴射噴嘴52,其用來噴射氨燃料;燃燒用空氣噴嘴54,其用來從氨噴射噴嘴52的外側噴射燃燒用空氣;以及流速分布賦予部60,其對於從燃燒用空氣噴嘴噴出的燃燒用空氣賦予流速分布。
著火位置或NO x的產生,是受到從燃燒用空氣噴嘴54噴出之燃燒用空氣之流速分布的影響。於是,根據上述(1)的構造,對於從燃燒用空氣噴嘴54噴出的燃燒用空氣賦予流速分布,藉此謀求著火位置的穩定化與抑制NO x的產生。
(2)在幾個實施形態,是上述(1)的構造中,流速分布賦予部60亦可含有第1流速分布賦予部61,其配置在燃燒用空氣噴嘴54的內部,對於在燃燒用空氣噴嘴54之內部流動的燃燒用空氣賦予流速分布。
根據上述(2)的構造,藉由配置在燃燒用空氣噴嘴54之內部的第1流速分布賦予部61而比較容易對於從燃燒用空氣噴嘴54噴出的燃燒用空氣賦予流速分布。
(3)在幾個實施形態,是上述(2)的構造中,第1流速分布賦予部61亦可含有流路限制構件611,其在沿著燃燒用空氣噴嘴54的中心軸Ax來觀看時是從燃燒用空氣噴嘴54的中央朝向外側延伸。流路限制構件611,在與燃燒用空氣噴嘴54的內周面54i之間形成可供燃燒用空氣流通的間隙亦可。
根據上述(3)的構造,將燃燒用空氣導引至上述間隙,藉此在沿著燃燒用空氣噴嘴54之中心軸Ax來觀看時,可使燃燒用空氣的流速在燃燒用空氣噴嘴54的中央區域與外側區域不同。藉此,可對於從燃燒用空氣噴嘴54噴出的燃燒用空氣賦予流速分布。
(4)在幾個實施形態,是上述(3)的構造中,流速分布賦予部60亦可含有移動裝置613,其構成為沿著上述中心軸Ax使流路限制構件611移動。
從燃燒用空氣噴嘴54噴出之燃燒用空氣的流速分布,是受到上述中心軸Ax之延伸方向之流路限制構件611之位置的影響。於是,根據上述(4)的構造,變更在上述中心軸Ax之延伸方向之流路限制構件611的位置,藉此可變更從燃燒用空氣噴嘴54噴出之燃燒用空氣的流速分布。藉此,即使例如燃燒用空氣的流量變化,只要變更上述中心軸Ax之延伸方向之流路限制構件611的位置,就能謀求著火位置的穩定化與抑制NO x的產生。
(5)在幾個實施形態,是上述(2)的構造中,第1流速分布賦予部61亦可含有導引片612,其具有對於上述中心軸Ax的延伸方向以規定的傾斜角度θ來傾斜的導引面612a。
根據上述(5)的構造,以上述導引片612來導引燃燒用空氣,藉此在沿著燃燒用空氣噴嘴54之中心軸Ax來觀看時,可使燃燒用空氣的流速在燃燒用空氣噴嘴54的中央區域與外側區域不同。藉此,可對於從燃燒用空氣噴嘴54噴出的燃燒用空氣賦予流速分布。
(6)在幾個實施形態,是上述(5)的構造中,流速分布賦予部60亦可含有導引片驅動裝置614,其構成為變更上述傾斜角度θ。
從燃燒用空氣噴嘴54噴出之燃燒用空氣的流速分布,受到上述傾斜角度θ的影響。於是,根據上述(6)的構造,變更上述傾斜角度θ,藉此可變更從燃燒用空氣噴嘴54噴出之燃燒用空氣的流速分布。藉此,即使例如燃燒用空氣的流量變化,只要變更上述傾斜角度θ,就能謀求著火位置的穩定化與抑制NO x的產生。
(7)在幾個實施形態,是上述(5)或(6)的構造中,第1流速分布賦予部61亦可含有限流器618,其在燃燒用空氣噴嘴54的內部配置在比上述導引片612還內側的區域,調節通過該區域的燃燒用空氣流量。
根據上述(7)的構造,以導引片612來導引燃燒用空氣,並且抑制通過限流器618的燃燒用空氣之流量,藉此在沿著燃燒用空氣噴嘴54之中心軸Ax來觀看時,可使燃燒用空氣的流速在燃燒用空氣噴嘴54的中央區域與外側區域不同。藉此,可對於從燃燒用空氣噴嘴54噴出的燃燒用空氣賦予流速分布。
(8)在幾個實施形態,是上述(1)的構造中,流速分布賦予部60,亦可含有第2流速分布賦予部62。第2流速分布賦予部62,具有分隔壁625,其將可在燃燒用空氣噴嘴54的內部流通燃燒用空氣的第1流路541、可在第1流路541的外側流通燃燒用空氣的第2流路542予以分隔亦可。第2流速分布賦予部62,具有第1流量調節裝置621,其調節供給至第1流路541的燃燒用空氣流量亦可。第2流速分布賦予部62,具有第2流量調節裝置622,其調節供給至第2流路542的燃燒用空氣流量亦可。
根據上述(8)的構造,以第1流量調節裝置621調節供給至第1流路541的燃燒用空氣流量(第1流量Q1),以第2流量調節裝置622調節供給至第2流路542的燃燒用空氣流量(第2流量Q2),藉此可比較容易對從燃燒用空氣噴嘴54噴出的燃燒用空氣賦予流速分布。
(9)在幾個實施形態,是上述(8)的構造中,氨燃燒噴燃器(氨噴燃器51),是接頭型、旋流型、或擴散型的任一種噴燃器皆可。
根據上述(9)的構造,在上述各種噴燃器形式的氨燃燒噴燃器(氨噴燃器51),可比較容易對於從燃燒用空氣噴嘴54噴出的燃燒用空氣賦予流速分布。
(10)在幾個實施形態,是上述(1)至(9)的一種構造中,上述氨燃燒噴燃器(氨噴燃器51)是氨專用燃燒噴燃器亦可。
根據上述(10)的構造,在氨專用燃燒噴燃器中,謀求著火位置的穩定化與抑制NOx的產生。
(11)本發明之至少一實施形態的鍋爐10,具備:含有火爐壁101的火爐11、設在火爐壁101之上述(1)至(10)的任一種構造的氨燃燒噴燃器(氨噴燃器51)。
根據上述(11)的構造,在上述鍋爐10的氨燃燒噴燃器(氨噴燃器51)中,謀求著火位置的穩定化與抑制NO x的產生。
(12)本發明之至少一實施形態的鍋爐10,具備:含有火爐壁101的火爐11、設在火爐壁101之上述(1)至(10)的任一種構造的氨燃燒噴燃器(氨噴燃器51)、設在火爐壁101之與氨燃燒噴燃器(氨噴燃器51)不同的位置且使氨燃料以外之其他燃料燃燒的其他燃料噴燃器(噴燃器21)。
根據上述(12)的構造,在上述鍋爐10的氨燃燒噴燃器(氨噴燃器51)中,謀求著火位置的穩定化與抑制NO x的產生。
(13)在幾個實施形態,是上述(12)的構造中,鍋爐10,是以氨燃燒噴燃器(氨噴燃器51)與其他燃料噴燃器(噴燃器21)來在火爐11內進行旋繞燃燒的旋繞燃燒鍋爐亦可。
根據上述(13)的構造,在旋繞燃燒鍋爐的氨燃燒噴燃器(氨噴燃器51)中,謀求著火位置的穩定化與抑制NO x的產生。
1:鍋爐系統 10:鍋爐 11:火爐 20,50:燃燒裝置 21:噴燃器 51:氨噴燃器(氨燃燒噴燃器) 51A:第1氨噴燃器 51B:第2氨噴燃器 51C:第3氨噴燃器 51D:第4氨噴燃器 51E:第5氨噴燃器 51F:第6氨噴燃器 51G:第7氨噴燃器 51H:第8氨噴燃器 52:氨噴射噴嘴 52A:接頭噴嘴 54:燃燒用空氣噴嘴 54i:內周面 56,56A,56B:保炎器 60:流速分布賦予部 61:第1流速分布賦予部 62:第2流速分布賦予部 101:火爐壁 541:第1流路 542:第2流路 611:流路限制構件 612:導引片 612a:導引面 613:移動裝置 614:導引片驅動裝置 618:限流器 619:限流器驅動裝置 621:第1流量調節裝置 622:第2流量調節裝置 625:分隔壁
[圖1]表示具備本實施形態之以氨燃料與氨燃料以外之其他燃料為主燃料之鍋爐的鍋爐系統的概略構造圖。 [圖2]用來說明氨專用燃燒噴燃器之燃燒用空氣的流速及著火位置與NO x產生量之間關係的示意圖。 [圖3]第1氨噴燃器的示意圖。 [圖4]表示將圖3所示之第1氨噴燃器之流速分布賦予部予以驅動用之構造之一例的示意圖。 [圖5A]用來說明圖3所示之第1氨噴燃器之流速分布賦予部之作用的示意圖。 [圖5B]用來說明圖3所示之第1氨噴燃器之流速分布賦予部之作用的示意圖。 [圖5C]用來說明圖3所示之第1氨噴燃器之流速分布賦予部之作用的示意圖。 [圖6A]第2氨噴燃器的示意圖。 [圖6B]第2氨噴燃器的示意圖。 [圖6C]第2氨噴燃器的示意圖。 [圖7A]第3氨噴燃器的示意圖。 [圖7B]第3氨噴燃器的示意圖。 [圖7C]第3氨噴燃器的示意圖。 [圖8A]第4氨噴燃器的示意圖。 [圖8B]第4氨噴燃器的示意圖。 [圖8C]第4氨噴燃器的示意圖。 [圖9]第5氨噴燃器的示意圖。 [圖10]第6氨噴燃器的示意圖。 [圖11]第7氨噴燃器的示意圖。 [圖12]第8氨噴燃器的示意圖。
51:氨噴燃器(氨燃燒噴燃器)
51A:第1氨噴燃器
52:氨噴射噴嘴
52h:複數個噴射孔
54:燃燒用空氣噴嘴
54a:開口部
54i:內周面
56,56A:保炎器
60:流速分布賦予部
61:第1流速分布賦予部
611:流路限制構件
611d:下游側端部
616:桿
Ax:中心軸

Claims (13)

  1. 一種氨燃燒噴燃器,是用來在鍋爐使氨燃料燃燒的氨燃燒噴燃器,其具備: 氨噴射噴嘴,其用來噴射前述氨燃料; 燃燒用空氣噴嘴,其用來從前述氨噴射噴嘴的外側噴出燃燒用空氣;以及 流速分布賦予部,其對於從前述燃燒用空氣噴嘴噴出之前述燃燒用空氣賦予流速分布。
  2. 如請求項1所述之氨燃燒噴燃器,其中, 前述流速分布賦予部,含有第1流速分布賦予部,其配置在前述燃燒用空氣噴嘴的內部,對於在前述燃燒用空氣噴嘴之內部流動的前述燃燒用空氣賦予流速分布。
  3. 如請求項2所述之氨燃燒噴燃器,其中, 前述第1流速分布賦予部,含有流路限制構件,其在沿著前述燃燒用空氣噴嘴的中心軸來觀看時是從前述燃燒用空氣噴嘴的中央朝向外側延伸, 前述流路限制構件,在與前述燃燒用空氣噴嘴的內周面之間形成可供前述燃燒用空氣流通的間隙。
  4. 如請求項3所述之氨燃燒噴燃器,其中, 前述流速分布賦予部,含有移動裝置,其構成為沿著前述中心軸使前述流路限制構件移動。
  5. 如請求項2所述之氨燃燒噴燃器,其中, 前述第1流速分布賦予部,含有導引片,其具有對於前述燃燒用空氣噴嘴之中心軸的延伸方向以規定的傾斜角度來傾斜的導引面。
  6. 如請求項5所述之氨燃燒噴燃器,其中, 前述流速分布賦予部,含有導引片驅動裝置,其構成為變更前述傾斜角度。
  7. 如請求項5或6所述之氨燃燒噴燃器,其中, 前述第1流速分布賦予部,含有限流器,其在前述燃燒用空氣噴嘴的內部,配置在比前述導引片還內側的區域,調節通過該區域的前述燃燒用空氣流量。
  8. 如請求項1所述之氨燃燒噴燃器,其中, 前述流速分布賦予部,含有第2流速分布賦予部,其具有: 分隔壁,其將可在前述燃燒用空氣噴嘴的內部供前述燃燒用空氣流通的第1流路、可在前述第1流路的外側供前述燃燒用空氣流通的第2流路予以分隔; 第1流量調節裝置,其調節供給至前述第1流路的前述燃燒用空氣流量;以及 第2流量調節裝置,其調節供給至前述第2流路的前述燃燒用空氣流量。
  9. 如請求項8所述之氨燃燒噴燃器,其中, 前述氨燃燒噴燃器,是接頭型、旋流型、或擴散型的任一種噴燃器。
  10. 如請求項1或2所述之氨燃燒噴燃器,其中, 前述氨燃燒噴燃器,是氨專用燃燒噴燃器。
  11. 一種鍋爐,具備: 火爐,其含有火爐壁;以及 如請求項1或2所述之氨燃燒噴燃器,其設在前述火爐壁。
  12. 一種鍋爐,具備: 火爐,其含有火爐壁; 如請求項1或2所述之氨燃燒噴燃器,其設在前述火爐壁;以及 其他燃料噴燃器,其設在前述火爐壁之與前述氨燃燒噴燃器不同的位置,使氨燃料以外之其他燃料燃燒。
  13. 如請求項12所述之鍋爐,其中, 前述鍋爐,是以前述氨燃燒噴燃器與前述他燃料噴燃器來在前述火爐內進行旋繞燃燒的旋繞燃燒鍋爐。
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