ボイラおよび低ＮＯｘ燃焼方法
【課題】 低Ｏ２、低ＮＯｘおよび低ＣＯを実現可能なボイラを提供することを課題とする。
【解決手段】 本発明は、予混合ガスバーナ１０と、前記予混合ガスバーナ１０に近接した水管２１，２２，２３とを備えたボイラ１であって、前記予混合ガスバーナ１０から、前記水管２１，２２，２３に対して所定角度をなして、予混合ガスが噴出され、前記予混合ガスバーナ１０から下流側に所定間隔を隔てた位置に、ガス燃料および予混合ガスの少なくとも一方を供給可能な燃料供給部５０が設けられていることを特徴としている。
【解決手段】 本発明は、予混合ガスバーナ１０と、前記予混合ガスバーナ１０に近接した水管２１，２２，２３とを備えたボイラ１であって、前記予混合ガスバーナ１０から、前記水管２１，２２，２３に対して所定角度をなして、予混合ガスが噴出され、前記予混合ガスバーナ１０から下流側に所定間隔を隔てた位置に、ガス燃料および予混合ガスの少なくとも一方を供給可能な燃料供給部５０が設けられていることを特徴としている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ボイラおよび低ＮＯｘ燃焼方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、環境汚染問題は社会的に大きく取り上げられており、ボイラにおいても、有害物質（ＮＯｘ、ＣＯ、煤等）の低減が求められている。ボイラにおける有害物質低減化技術は種々提案されており、その低減化技術の一例として、バーナ下流側の直近に冷物体を設置等する技術が知られている（特許文献１参照）。
【０００３】
また、近年においては、環境汚染問題に加えて省エネルギ等の要請もあって、より一層の有害物質の低減が求められている。つまり、環境汚染問題の解決と省エネルギ化とを実現するために、より高いレベルでの有害物質低減化技術が求められている。
【０００４】
具体的には、省エネルギ化のために、低Ｏ２、すなわち排気ガス中の残存酸素量低減（例えば、排気ガス中の残存酸素量３％）、低ＮＯｘ（例えば、２０ｐｐｍ以下）、低ＣＯ（例えば、５０ｐｐｍ以下）を実現可能なボイラが求められている。しかしながら、従来技術においては、かかるボイラの実現は困難である。
【０００５】
【特許文献１】特開平６−１５９６１２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
そこで、本発明は、上記従来技術の問題を解決するためになされたものであって、低Ｏ２、低ＮＯｘおよび低ＣＯを実現可能なボイラを提供することを課題とする。また、本発明は、低Ｏ２、低ＮＯｘおよび低ＣＯを実現可能な低ＮＯｘ燃焼方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、予混合ガスバーナと、前記予混合ガスバーナに近接した水管とを備えたボイラであって、前記予混合ガスバーナから、前記水管に対して所定角度をなして、予混合ガスが噴出され、前記予混合ガスバーナから下流側に所定間隔を隔てた位置に、ガス燃料および予混合ガスの少なくとも一方を供給可能な燃料供給部が設けられていることを特徴としている。
【０００８】
また、本発明にかかる燃焼装置においては、前記燃料供給部の下流側に、燃焼反応を促進するための燃焼反応促進領域が設けられている構成が好ましい。
【０００９】
また、本発明にかかる燃焼装置においては、前記予混合ガスバーナから噴出される予混合ガスの空気比が、以下の数式の関係を有する構成が好ましい。
１．３≦空気比≦２．０
【００１０】
また、本発明にかかる燃焼装置においては、ガス温度が以下の数式の範囲内の温度となる箇所に、前記燃料供給部からガス燃料および予混合ガスの少なくとも一方が供給される構成が好ましい。
８００℃≦ガス温度≦１２００℃
【００１１】
さらに、本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、多段的に燃料を供給することによってＮＯｘを低減する低ＮＯｘ燃焼方法であって、冷却体に近接した位置で予混合ガスを供給する第一燃料供給工程と、前記第一燃料供給工程後に、ガス燃料および予混合ガスの少なくとも一方を供給する第二燃料供給工程とを備えていることを特徴としている。
【００１２】
また、本発明にかかる低ＮＯｘ燃焼方法においては、前記第二燃料供給工程後に、燃焼反応を促進するための燃焼反応促進工程を行う構成が好ましい。
【００１３】
また、本発明にかかる低ＮＯｘ燃焼方法においては、前記第一燃料供給工程において、前記予混合ガスの空気比が、以下の数式の関係を有する構成が好ましい。
１．３≦空気比≦２．０
【００１４】
また、本発明にかかる低ＮＯｘ燃焼方法においては、前記第二燃料供給工程において、ガス温度が以下の数式の範囲内の温度となる箇所に、前記ガス燃料および前記予混合ガスの少なくとも一方が供給される構成が好ましい。
８００℃≦ガス温度≦１２００℃
【００１５】
さらに、本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、多段的に燃料を供給することによってＮＯｘを低減する低ＮＯｘ燃焼方法であって、冷却体に近接した位置で予混合ガスを供給する主燃料供給工程と、前記主燃料供給工程後、燃料を供給してもガス温度がＮＯｘ発生限界以下となるように、ガス燃焼および予混合ガスの少なくとも一方を供給する追加燃料供給工程とを備えたことを特徴としている。なお、この追加燃料供給工程は、複数回行ってもよい。
【００１６】
また、本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、環状に配列された水管群を有する缶体と、前記水管群の中央部に配設された予混合ガスバーナとを備えたボイラであって、前記予混合ガスバーナから前記水管群の内周面に対して所定角度をなして、予混合ガスが噴出され、前記予混合ガスバーナから下流側に所定間隔を隔てた位置に、ガス燃料および予混合ガスの少なくとも一方を供給可能な燃料供給部が設けられていることを特徴としている。
【００１７】
さらに、本発明は、環状に配列された水管群を有する缶体と、前記水管群の中央部に配設された予混合ガスバーナとを備えたボイラであって、前記水管群が複数列設けられ、内側水管群の一部に外側水管群内周面に連通するガス流路（内側開口部）が形成されており、前記予混合ガスバーナからの予混合ガスが前記内側水管群の内周面に対して所定角度をなして噴出され、前記内側水管群の軸方向に沿ったガスの流れが形成された後、前記ガス流路（内側開口部）を介して、前記内側水管群と前記外側水管群との間の環状ガス流路に沿ったガスの流れが形成され、前記予混合ガスバーナから下流側に所定間隔を隔てた位置に（例えば、内側開口部の下流側に）、ガス燃料および予混合ガスの少なくとも一方を供給可能な燃料供給部が設けられていることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、低Ｏ２、低ＮＯｘおよび低ＣＯを実現可能なボイラを得ることができる。また、本発明によれば、低Ｏ２、低ＮＯｘおよび低ＣＯを実現可能な低ＮＯｘ燃焼方法を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
本発明の実施形態を説明する前に、本明細書において使用する用語について説明する。
【００２０】
本明細書において、単に「ガス」と称する場合、ガスとは、燃焼反応中のガスおよび燃焼反応が完了したガスの少なくとも一方を含む概念であり、燃焼ガスと称することもできる。つまり、ガスとは、燃焼反応中のガスおよび燃焼反応が完了したガスの両方を有する場合、燃焼反応中のガスのみを有する場合、あるいは燃焼反応が完了したガスのみを有する場合の、いずれをも含む概念である。以下、特に説明しない場合は同様の概念である。
【００２１】
また、ガス温度は、特に説明しない限り、燃焼反応中のガスの温度を意味し、燃焼温度あるいは燃焼火炎温度と同義である。さらに、ガス温度の抑制とは、ガス（燃焼火炎）温度の最高値を低く抑えることを意味する。なお、通常、燃焼反応は、上述した「燃焼反応が完了したガス」中においても極微量であるが継続しているので、「燃焼反応の完了」とは、燃焼反応の１００％完結を意味するものではない。
【００２２】
以下、本発明の実施形態について説明する。
【００２３】
まず、本実施形態の第一態様にかかるボイラは、予混合ガスバーナと、予混合ガスバーナに近接した水管（あるいは水管群）とを備えたボイラであって、予混合ガスバーナから、水管（水管群）に対して所定角度をなして、予混合ガスが噴出され、予混合ガスバーナから下流側に所定間隔を隔てた位置に、ガス燃料および予混合ガスの少なくとも一方を供給可能な燃料供給部が設けられている。
【００２４】
ここで、「所定角度」とは、予混合ガスの噴出方向と水管（水管群）の軸方向（長手方向）とが垂直である場合に加え、垂直から若干傾いている状態をも含む概念である（以下、特に説明しない場合は同様の概念である。）。例えば、予混合ガスの噴出方向と水管（水管群）の軸方向とが、垂直から３０°程度傾いている場合を含んでいる。また、この第一態様においては、予混合ガスの噴出方向と水管（水管群）の軸方向とが、垂直から１５°以下の範囲で傾いている構成が好ましい。より好ましくは、予混合ガスバーナから水管（水管群）に対して垂直に、予混合ガスが噴出されることである。
【００２５】
このような構成によれば、予混合ガスバーナに近接した水管（水管群）に対して、予混合ガスバーナからガスが噴出されることとなるため、水管（水管群）によってガス温度が抑制されて、低ＮＯｘ化を図ることができる。
【００２６】
また、この第一態様にかかるボイラは、予混合ガスバーナから下流側に所定間隔を隔てた位置に、ガス燃料および予混合ガスの少なくとも一方を供給可能な燃料供給部が設けられているため、必要燃料の何割かはこの燃料供給部からボイラ内へ供給されることとなる。つまり、予混合ガスバーナと燃料供給部とを用いて、燃料多段燃焼が行われることとなる。したがって、この第一態様にかかるボイラにおいては、燃料多段燃焼に基づく（高空気比燃焼および低空気比燃焼を実施することによる）、低ＮＯｘ化を図ることができる。
【００２７】
この第一態様にかかるボイラを構成する予混合ガスバーナとしては、例えば、平板状であって、予混合ガス噴出孔が略同一平面状に形成されたバーナが用いられる。その一例としては、波板と平板とを交互に積層して、多数の予混合ガス噴出孔を有すべく構成された予混合ガスバーナがあげられる。ただし、本実施形態にかかる予混合ガスバーナは、この構成に限定されず、好ましくは、予混合ガス噴出孔が略同一平面状に形成されたバーナとするが、どのような構成であってもよい。したがって、例えば、本実施形態にかかる予混合ガスバーナは、予混合ガスを噴出する多数の噴出孔を有するセラミックプレートを用いて構成してもよい。
【００２８】
また、この第一態様にかかるボイラは、多数の熱吸収用の水管（伝熱管）を用いて構成された缶体を備え、上記の通り、この缶体を構成する水管（水管群）に近接して、予混合ガスバーナが設けられている。この缶体は、上部管寄せおよび下部管寄せを備えており、この上下の管寄せ間に複数の水管を立脚して配設することによって構成されている。この第一態様にかかるボイラを構成する缶体は、上下の管寄せ間に設けられた多数の水管を、略矩形のガス流動空間内に、所定間隔を隔てて配設された、いわゆる「角型缶体」として構成されている。そして、この角型缶体の一方側面に近接されて、予混合ガスバーナが設けられている。
【００２９】
この第一態様にかかるボイラは、以上のように構成されており、近接した水管によるガス温度抑制および多段燃焼によって、一段目（予混合ガスバーナ）におけるＮＯｘ値を可能な限り低減させて、そのＮＯｘ値（低ＮＯｘ値）を最終段階まで継続的に維持すべく、適切な箇所に、多段燃焼の二段目の燃料供給部が設けられている。つまり、この第一態様にかかるボイラは、ガス冷却と、適切なガス温度帯への燃料供給とによって、低ＮＯｘ化を実現している。
【００３０】
次に、本実施形態の第二態様にかかるボイラは、第一態様にかかるボイラの構成に加えて、燃料供給部の下流側に、燃焼反応を促進するための燃焼反応促進領域を設けて構成されている。換言すれば、この第二態様にかかるボイラは、ガスを所定時間だけ滞留させて酸化を促進するための酸化促進領域を有している。
【００３１】
このような構成によれば、燃焼反応促進領域を設けることによって、冷却促進および燃料多段燃焼によって完全に酸化しきれていないガス中のＣＯを積極的に酸化することができる。したがって、この第二態様にかかるボイラによれば、ＮＯ生成温度に達しない燃焼状態を持続させると共に、未燃物およびＣＯの酸化燃焼を促進して、低ＮＯｘ化に加えて、低ＣＯ化も実現することができる。
【００３２】
また、上述した第一態様および第二態様にかかるボイラにおいては、燃料供給部近傍あるいは燃料供給部の下流側に位置する水管にフィンあるいはスタッド等（以下、「フィン等」という。）を設けてもよい。このように、燃料供給部近傍に位置する水管にフィン等を設ければ、そのフィン等が保炎箇所となって、安定した燃焼状態が形成可能になると共に、伝熱が促進され、ガス冷却も促進される。また、燃料供給部の下流側に位置する水管にフィン等を設けた場合も、伝熱およびガス冷却が促進される。
【００３３】
次に、本実施形態の第三態様にかかるボイラは、上記第一態様あるいは第二態様の構成において、予混合ガスバーナから噴出される予混合ガスの空気比が、以下の数式の関係を有している。
１．３≦空気比≦２．０
【００３４】
このような構成によれば、要求される低ＮＯｘ値（２０ｐｐｍ以下）を達成可能なボイラを得ることができる。一般に空気比を上げると、ＮＯｘ値は低減する。したがって、本実施形態にかかるボイラにおいては、予混合ガスバーナにおける空気比はより高いことが好ましい。しかしながら、あまりに空気比を高めると、予混合ガスバーナにおける保炎が困難となって、「吹き消え」が起こる可能性がある。この「吹き消え」限界を考慮すれば、予混合ガスバーナの空気比は２．０以下であることが好ましい。また、予混合ガスバーナにおけるより良好な保炎性を確保するためには、空気比は１．６以下であることが好ましい。
【００３５】
また、本実施形態にかかる予混合ガスバーナの空気比は、上述したように、１．３以上であることが好ましい。一般に空気比を上げるとＮＯｘ値は減少し、逆に空気比を下げるとＮＯｘ値は増加する。本実施形態にかかるボイラは、予混合ガスバーナ（多段燃焼の一段目の燃焼手段）におけるＮＯｘ値を可能な限り低減させて、そのＮＯｘ値（低ＮＯｘ値）を最終段階（排ガスをボイラ外に排出する煙突部）まで継続的に維持すべく、適切な箇所に、多段燃焼の二段目以降の燃料供給部が設けられている。つまり、本実施形態においては、一段目（予混合ガスバーナ）におけるＮＯｘ値が重要であって、この予混合ガスバーナのＮＯｘ値は、要求される低ＮＯｘ値以下（２０ｐｐｍ以下）としなければならない。以上のことから、要求される低ＮＯｘ値以下の燃焼状態を構成するために、本実施形態にかかる予混合ガスバーナの空気比は、１．３以上であることが好ましい。
【００３６】
次に、本実施形態の第四態様にかかるボイラは、上記第一態様から第三態様のいずれかの構成において、ガス温度が以下の数式の範囲内の温度となる箇所に、燃料供給部からガス燃料および予混合ガスの少なくとも一方が供給される構成を有している。
８００℃≦ガス温度≦１２００℃
【００３７】
換言すれば、本実施形態にかかるボイラは、ガス燃料および予混合ガスの少なくとも一方が供給されても、ガス温度が１３００℃程度までしか上昇しないように、燃料供給部が設けられている。つまり、本実施形態にかかるボイラは、予混合ガスバーナからの未燃ガスによる発熱および燃料供給部から追加供給される燃料による発熱と、水管による冷却との関係を考慮して、ガス燃料等を供給しても、ガス温度がＮＯｘ発生限界以下（１３００℃以下）となるように、燃料供給部からガス燃料および予混合ガスの少なくとも一方が供給されるべく構成されている。具体的には、ガス温度が１２００℃以下である箇所に、ガス燃料等を供給し、予混合バーナにて発生したＮＯｘ値を上昇させないように構成することにより、燃焼状態を維持可能であるため、要求される低ＮＯｘ値（２０ｐｐｍ以下）を達成可能なボイラを得ることができる。
【００３８】
また、本実施形態にかかるボイラは、燃料供給部に着火手段を特に設けていない。したがって、燃料供給部からガス燃料および予混合ガスの少なくとも一方が供給される箇所は、ガス燃料等が自己燃焼可能な温度を有することが好ましい。よって、燃料供給部からガス燃料等が供給される箇所のガス温度は、８００℃以上であることが好ましい。ただし、本発明は、着火手段を設ける構成を排除するものではなく、必要に応じて、燃料供給部あるはその近傍に着火手段を設けてもよい。このように、着火手段を設けた構成を採用する場合には、燃料供給部からガス燃料等が供給される箇所のガス温度は、８００℃以上である必要はなく、自己燃焼可能温度以下であってもよい。
【００３９】
さらに、本実施形態にかかるボイラは、上述したように、多段燃焼の一段目の燃焼手段（予混合ガスバーナ）におけるＮＯｘ値を可能な限り低減させて、そのＮＯｘ値（低ＮＯｘ値）を最終段階（排ガスをボイラ外に排出する煙突部）まで継続的に維持すべく、適切な箇所に、多段燃焼の二段目の燃料供給部が設けられているが、本発明は、「二段」燃焼に限定されるものではなく、必要に応じて、三段以上の「複数段」燃焼としてもよい。つまり、予混合ガスバーナにおけるＮＯｘ値を可能な限り低減させて、そのＮＯｘ値を最終段階（煙突部）まで継続的に維持すべく、適切な箇所に、二段目の燃料供給部、三段目の燃料供給部、および四段目の燃料供給部を設けてもよい。勿論、三段目までとしてもよく、五段目以降を設けてもよい。このような構成によれば、ボイラの燃焼量、缶体の大きさ等に応じて、より効果的な段数を選択して、低Ｏ２、低ＮＯｘおよび低ＣＯを実現可能なボイラを得ることができる。
【００４０】
また、本実施形態の第一態様から第四態様にかかるボイラは、バーナに近接してガス温度を抑制する水管群において、各水管の高速流動ガスに接触する冷却面からガス流動方向に直交させてフィンを設けることが好ましい。このフィンは、好ましくは、スタッド状であって、高速流の流動抵抗が大きくなように投影面積が小さく、かつ冷却面基部で十分な接触面を有し、先端までの高さが約５０mm以内の円柱，楕円柱，円錐などの形状とし、先端温度が材料耐熱温度を超えない材質とする。このように構成されたボイラによれば、水管の速度零の極薄い境界層に形成される最高ガス（火炎）温度帯を有効に冷却することができ、排出ＮＯx値を大幅に低減することができる。
【００４１】
また、本実施形態の第五態様にかかる低ＮＯｘ燃焼方法は、多段的に燃料を供給することによってＮＯｘを低減する低ＮＯｘ燃焼方法であって、冷却体（例えば、ボイラを構成する水管、水管群）に近接した位置で予混合ガスを供給する第一燃料供給工程と、第一燃料供給工程後に、ガス燃料および予混合ガスの少なくとも一方を供給する第二燃料供給工程とを備えている。
【００４２】
このような構成によれば、第一燃料供給工程にてガスを冷却してガス温度を抑制可能であるため、低ＮＯｘ化を図ることができる。また、第一燃料供給工程と第二燃料供給工程とを有することによって、燃料多段燃焼を構成可能であるため、多段燃焼による（高空気比燃焼および低空気比燃焼を実施することによる）低ＮＯｘ化を図ることができる。
【００４３】
また、本実施形態の第六態様にかかる低ＮＯｘ燃焼方法は、第二燃料供給工程後に、燃焼反応を促進するための燃焼反応促進工程を行うべく構成されている。
【００４４】
このような構成によれば、燃焼反応促進工程を有するため、冷却促進および燃料多段燃焼によって完全に酸化しきれていないガス中のＣＯを積極的に酸化することができる。つまり、このような構成によれば、ＮＯ生成温度に達しない燃焼状態を持続させると共に、未燃物およびＣＯの酸化燃焼を促進して、低ＮＯｘ化に加えて、低ＣＯ化も実現することができる。
【００４５】
次に、本実施形態の第七態様にかかる低ＮＯｘ燃焼方法は、第五態様および第六態様の構成要素である第一燃料供給工程において、予混合ガスの空気比が、以下の数式の関係を有すべく構成されている。
１．３≦空気比≦２．０
【００４６】
このような構成によれば、多段燃焼における第一段目（第一燃料供給工程）において、「吹き消え」しない安定した燃焼状態を維持しつつ、要求される低ＮＯｘ値（２０ｐｐｍ以下）を達成可能な低ＮＯｘ燃焼方法を得ることができる。なお、この低ＮＯｘ燃焼方法においては、第一燃料供給工程にてより良好な燃焼状態（保炎性）を確保するためには、空気比は１．６以下であることが好ましい。
【００４７】
次に、本実施形態の第八態様にかかる低ＮＯｘ燃焼方法は、第五態様、第六態様、あるいは第六態様の構成要素である第二燃料供給工程において、ガス燃料および予混合ガスの少なくとも一方が、下記ガス温度範囲内にあるガスに供給されても、ガス燃料等が供給された後のガス温度が、ＮＯｘ発生限界以下（１３００℃以下）となるように、ガス温度が以下の数式の範囲内の温度となる箇所に、ガス燃料および予混合ガスの少なくとも一方が供給されるべく構成されている。
８００℃≦ガス温度≦１２００℃
【００４８】
つまり、本実施形態の第八態様は、ガス燃料等が供給された後もガス温度がＮＯｘ発生限界以下となる箇所に、ガス燃料等が供給される。したがって、このような構成によれば、第一燃料供給工程にて発生したＮＯｘ値を上昇させることなく、燃焼状態を維持可能であるため、要求される低ＮＯｘ値（２０ｐｐｍ以下）を達成可能な低ＮＯｘ燃焼方法を得ることができる。また、この燃焼方法は、８００℃以上の温度を有するガス中にガス燃料等を供給する構成であって、このような温度であれば、第二燃料供給工程時に供給されたガス燃料等は自己燃焼する。したがって、このような構成によれば、第二燃料供給工程において着火工程（着火手段）が不要な低ＮＯｘ燃焼方法を得ることができる。
【００４９】
次に、本実施形態の第九態様にかかる低ＮＯｘ燃焼方法は、多段的に燃料を供給することによってＮＯｘを低減する低ＮＯｘ燃焼方法であって、冷却体に近接した位置で予混合ガスを供給する主燃料供給工程と、前記主燃料供給工程後、燃料を供給してもガス温度がＮＯｘ発生限界以下となるように、ガス燃焼および予混合ガスの少なくとも一方を供給する追加燃料供給工程とを備えている。なお、この追加燃料供給工程は、複数回行ってもよい。
【００５０】
次に、本発明の実施例を示すが、本発明はもとより上記実施形態および下記実施例によって制限を受けるものではなく、前後記の趣旨に適合し得る範囲で適当に変更を加えて実施することも勿論可能であり、それらはいずれも本発明の技術的範囲に含まれる。
【００５１】
以下、本発明にかかるボイラおよび低ＮＯｘ燃焼方法を適用した実施例について、図面を用いて説明する。
【００５２】
図１は、本発明の一実施例を適用した蒸気ボイラの縦断面の説明図である。また、図２は、図１のII−II線に沿う横断面の説明図である。
【００５３】
これらの図１および図２に示すように、本実施例にかかるボイラ１は、平面状の予混合ガス噴出面（平板状で、予混合ガス噴出孔が略同一平面状に形成された燃焼面）を有する完全予混合式のバーナ１０（本発明の「予混合ガスバーナ」に相当）、多数の熱吸収用の水管（伝熱管）２１，２２，２３（本発明の「冷却体」に相当）を用いて構成された缶体２０、バーナ１０に対して燃焼用空気を送るために設けられた送風機３０、および缶体２０内の排ガスをボイラ１外部に排出するために設けられた煙突部４０等を用いて構成されている。加えて、本実施例においては、バーナ１０から予混合ガス噴出方向に所定間隔を隔てた位置（水管２１Ａと水管２１Ｂとの間の位置（図２参照））に、燃料供給部５０が設けられている。
【００５４】
本実施例にかかるボイラ１を構成するバーナ１０は、予混合ガス噴出孔が略同一平面状に形成された予混合ガス噴出面を有する予混合ガスバーナであって、波板と平板とを交互に積層して構成されている。このような構成に基づき、バーナ１０の予混合ガス噴出面（燃焼面）１０ａには、多数の予混合ガス噴出孔が形成されることとなる。そして、このバーナ１０は、後述する缶体２０を構成する水管（水管群）に近接して設けられている。なお、詳細な構造等はここでは省略するが、本実施例にかかるバーナ１０は、例えば、特許第３２２１５８２号公報に記載された「燃焼バーナ」と同様な構成を有している。
【００５５】
また、本実施例にかかるボイラ１を構成する缶体２０は、上部管寄せ２４、下部管寄せ２５、およびこれらの上下部管寄せ２４，２５間に立脚して配設された複数の水管（外側水管２１，内側水管２２，中央水管２３）等を用いて構成されている。この缶体２０内においては、外側水管２１、内側水管２２、および中央水管２３が、ガス流動方向（缶体２０の長手方向）に配置されており、中央水管群（中央水管２３を用いて構成された水管群）を中心として、二列ずつの内側水管群（内側水管２２を用いて構成された水管群）および外側水管群（外側水管群２１を用いて構成された水管群）が構成されている。また、隣り合う水管同士は、千鳥状に配設されている。さらに、図２に示すように、本実施例にかかる缶体２０においては、長手方向の両側部に設けられた外側水管２１と、各外側水管２１間を連結した連結部２６とを用いて、一対の水管壁２７が構成されている。缶体２０は、この一対の水管壁２７と、上下部管寄せ２４，２５とを用いて、略矩形のガス流動空間２９が形成されることとなり、このガス流動空間２９内に、所定間隔を隔てて、内側水管２２および中央水管２３が配設されている。
【００５６】
また、本実施例にかかるボイラ１を構成する送風機３０は、バーナ１０に対して燃焼用空気を送るために設けられたものであって、この送風機３０とバーナ１０とは、空気供給経路部３１を用いて接続されている。この空気供給経路部３１中には、ガス燃料供給管３２が設けられており、ガス燃料供給管３２には、高燃焼時と低燃焼時とで燃料流量を調整する燃料調整弁３３が設けられている。なお、この空気供給経路部３１には、必要に応じて、燃料と空気との混合性を向上させるために絞り部を設けることも可能である。
【００５７】
また、本実施例にかかるボイラ１を構成する煙突部４０は、その入口がバーナ１０と対向すべく、缶体２０の最下流側に設けられている。したがって、本実施例にかかるボイラ１においては、バーナ１０にて生成されたガスは、缶体２０を構成する水管２１，２２，２３と直線的に接触した後（接触して熱交換を行った後）、排ガスとして煙突部４０を介してボイラ１外部に排出される。
【００５８】
また、本実施例にかかるボイラ１を構成する燃料供給部５０は、隣接する二つの外側水管２１Ａ，２１Ｂの間に設けられた燃料噴出部５１と、この燃料噴出部５１に対してガス燃料を供給する燃料供給配管５２とを用いて構成されている。本実施例においては、燃料供給部５０を成す燃料噴出部５１からはガス燃料が噴出されるが、本発明はこの構成に限定されず、必要に応じて、予め空気と混合させた予混合ガスを燃料噴出部５１から噴出させてもよい。なお、ここでは省略しているが、燃料供給配管５２には、ガス燃料（あるいは予混合ガス）の流量を調整するための燃料調整弁が設けられている。
【００５９】
本実施例にかかるボイラ１は、以上のように構成されており、この構成に基づき、そのボイラ1内部では、次のような燃焼状態が形成される。
【００６０】
まず、ガス燃料供給管３２から供給されたガス燃料と、送風機３０から供給された空気とが、空気供給経路部３１中で混合され、ここで混合された予混合ガスがバーナ１０に供給される。ここで、ガス燃料供給管３２からは、ボイラ１にて必要とされる燃焼量の８０％に相当するガス燃料が供給される。このガス燃料の供給量の調整は、燃料調整弁３３によって行われる。送風機３０からは、空気比が１．４〜１．５程度となるように、空気が供給される。
【００６１】
バーナ１０の予混合ガス噴出面１０ａから噴出された予混合ガスは、着火手段（図示省略）により着火され、バーナ１０にて火炎を伴う燃焼反応中のガスＦが形成される。予混合ガスは、バーナ１０から、缶体２０内の水管２１，２２，２３に対して、略垂直となるように（直交するように）噴出されているため、燃焼反応中のガスＦは、缶体２０内の水管２１，２２，２３と交差するように接触を繰り返して（水管と熱交換を行った後）、排ガスとなる。そして、この排ガスは、缶体２０の最下流側に設けられた煙突部４０を介して、ボイラ１外部に排出される。
【００６２】
また、本実施例においては、外側水管２１Ａ，２１Ｂの間に設けられた燃料噴出部５１から、ボイラ１にて必要とされる燃焼量の２０％に相当するガス燃料が供給される。この燃料噴出部５１を設けた位置は、缶体２０内のガス温度が、１０００℃前後となる位置である。ここで、残りのガス燃料を供給することによって、燃料多段燃焼を構成して、ボイラ１にて必要とされる燃焼量を達成することができる。
【００６３】
また、燃料供給部５０の下流側の中央水管群と外側水管群との間に設けられた第一領域６１は、本発明にかかる燃焼反応促進領域に相当する。つまり、第一領域６１を設けることによって、ガス中のＣＯの酸化が促進される。さらに、缶体２０の最下流側の第二領域７１も、本発明にかかる燃焼反応促進領域として機能し得る。なお、ここでは、特に示していないが、この第一領域６１および第二領域７１の少なくとも一方には、より燃焼反応を促進するために、ＣＯ酸化触媒物質を設けてもよい。
【００６４】
各水管２１，２２，２３中の水は、バーナ１０から噴出のガスとの熱交換によって加熱されて蒸気化される。この蒸気は、上部管寄せ２４に接続された蒸気取出手段（図示省略）を介して、蒸気使用設備（図示省略）に供給される。
【００６５】
本実施例にかかるボイラ１は、その内部において以上のような燃焼状態が形成されているため、次のような効果を得ることができる。
【００６６】
まず、本実施例によれば、ボイラ１にて必要とされる燃焼量の８０％に相当するガス燃料がバーナ１０から供給され、残りの２０％に相当するガス燃料が燃料供給部５０から供給される。そして、バーナ１０においては、空気比１．４〜１．５程度で燃焼が行われている。
【００６７】
つまり、バーナ１０は高空気比で燃焼が行われているため、ガス温度が抑制されて、ＮＯｘ値が抑えられることとなる。加えて、このバーナ１０は、水管に近接して設けられている。したがって、水管との接触により、ガス温度はさらに抑制され、よりＮＯｘの低減が図られることとなる。
【００６８】
また、燃料噴出部５１は、缶体２０内のガス温度が１０００℃前後となる位置に設けられている。この位置は、残りのガス燃料を供給し、バーナ１０の未燃ガスと共に、この２０％の燃料が燃焼しても、水管２１，２２，２３の冷却作用により、そのガス温度が１３００℃程度に抑えられる位置である。つまり、ガス温度がＮＯｘ発生限界以下に抑制される。したがって、この実施例によれば、ＮＯｘ濃度が「０」に近い排ガスを得られるボイラを構成することが可能となる。
【００６９】
さらに、本実施例は、燃焼反応促進領域（第一領域６１、第二領域７１）を有することによって、ガスの温度抑制によって低ＮＯｘ化されたガス中のＣＯを、適切に酸化させることができる。本実施例においては、燃料供給部５０の下流側に燃焼反応促進領域が設けられ、この燃料供給部５０は、上述したように、ガス温度が１０００℃前後となる位置に設けられ、ガス温度は１３００℃以下となるように構成されている。したがって、このような構成によれば、ＮＯが未反応な領域を形成して、ＣＯのみを酸化（燃焼）させることが可能となって、低ＮＯｘ化と低ＣＯ化とを両立することができる。
【００７０】
また、本実施例によれば、以上のような構成および燃焼状態を形成することによって、煙突部４０での排気ガス中の残存酸素量を低く抑えた状態で、低ＮＯｘ化および低ＣＯ化を実現可能となる。具体的には、排気ガス中の残存酸素量０％〜３％の範囲内（低Ｏ２）で、ＮＯｘ値（排ガスＯ２０％換算値）を１ｐｐｍ〜２０ｐｐｍ（低ＮＯｘ）、ＣＯ値（読取値）を１ｐｐｍ〜５０ｐｐｍ（低ＣＯ）にすることが可能となる。つまり、本実施例によれば、低Ｏ２、低ＮＯｘおよび低ＣＯを実現可能なボイラを得ることができる。
【００７１】
このような低Ｏ２燃焼は、省エネルギになると共に、低風量・低缶体圧損ともなる。したがって、送風機動力の低減および缶体効率の向上にも寄与し、ボイラの小型化（１割程度）を図ることも可能となる。
【００７２】
ところで、本発明の大きな特徴の一つは、第一燃料供給工程（主燃料供給工程）において、高空気比にて予混合ガスを供給する点である。本発明は、第一燃料供給工程にて、先混合式の拡散燃焼ではなく、予混合燃焼を採用することによって、大きな効果を得ている。以下、その効果について説明する。
【００７３】
上記実施例のように、高空気比（例えば、空気比＝１．５）で燃料と空気との混合を行うと、その混合比は、プロパンを例にとれば１：３２にもなる。拡散燃焼で高空気比燃焼を実現しようとしても、保炎面（局所的）では燃焼性を確保しなければならないため、空気による希釈効果はあっても、その保炎面においてＮＯｘは増加しやすい。
【００７４】
これに対し、予混合燃焼の場合には、燃料濃度分布が一定であるため、局所的な燃焼による温度上昇が抑制され、高空気比燃焼を実現した際におけるＮＯｘを低く抑えることができる。ただし、この場合には（局所的には）、ＣＯが増加しやすい。そこで、本発明においては、この第一燃料供給工程の下流側にて燃焼反応促進工程を実施して、ＣＯの酸化も行っている。つまり、全体的な構成によって、低ＮＯｘ化と低ＣＯ化とを実現している。
【００７５】
また、高空気比にて燃焼を行うと、そのガス速度は高速となる（例えば、上記実施例の場合は４０ｍ／ｓ以上）ため、第一燃料供給工程に拡散燃焼を採用すると、第二燃料供給工程以降において、効果的に低ＮＯｘ化と低ＣＯ化とを実現することができない。つまり、拡散燃焼を採用すると、第一燃料供給工程のガスの各成分濃度分布（ガス流動方向に対する直行面の分布）が大きくばらつき、その影響が、そのまま第二燃料供給工程（追加燃料供給工程）時における燃焼反応に影響しやすく、ＮＯｘあるいはＣＯの上昇を招きやすい。また、このようなばらつきが生ずるため、燃料供給部５０の位置や燃料供給量等を適切に定めることが困難となる。
【００７６】
これに対し、予混合燃焼の場合には、第一燃料供給工程のガスの各成分濃度分布（ガス流動方向に対する直行面の分布）が、それ程変動することなく略均一化されるため、第二燃料供給工程（追加燃料供給工程）以降において、効果的に低ＮＯｘ化と低ＣＯ化とを実現することができる。つまり、予混合燃焼を採用した場合には、第一燃料供給工程後のガスの状態を適切に把握することが可能となる。したがって、燃料供給部５０の位置や燃料供給量等を容易且つ適切に定めることが可能となって、その結果、低ＮＯｘ化と低ＣＯ化とを実現することができる。
【００７７】
さらに、本発明においては、上述したように、高空気比にて予混合燃焼を行う第一燃料供給工程と、ガス燃料等を供給する第二燃料供給工程とを行うことによって、極超低ＮＯｘと、省エネルギ（バーナ圧損の低減および低Ｏ２）とを効果的に実現可能となる。
【００７８】
この点を具体的に説明すると、例えば、単に予混合燃焼を行うボイラであれば、極超低ＮＯｘも省エネルギも実現できない。そこで、高空気比燃焼を行うために、供給空気量を増加させるとすると、「高空気比にて予混合燃焼を行う」こととなるため、ＮＯｘを低減させることはできる。しかしながら、供給空気量を増加させたことによって、バーナ圧損が高まり、そのために送風機の大容量化（電力量の増加）が必要となって、省エネルギ化を実現することはできない。
【００７９】
これに対し、本発明によれば、供給空気量を増加させることなく(あるいは供給空気量の若干の増加により)、第一燃料供給工程時におけるガス燃料の供給量を減少させて、第一燃料供給工程時の高空気比予混合燃焼を実現することができる。加えて、第一燃料供給工程時にて減じた分のガス燃料を用いて、第二燃料供給工程を実施することができる。つまり、本発明によれば、供給空気量を増加させることなく、高空気比予混合燃焼と、多段燃焼とを実現することができる。したがって、本発明によれば、上述したように、高空気比にて予混合燃焼を行う第一燃料供給工程と、ガス燃料等を供給する第二燃料供給工程とを行うことによって、極超低ＮＯｘと、省エネルギ（バーナ圧損の低減および低Ｏ２）とを効果的に実現することができる。
【００８０】
なお、本発明は、上述した実施形態および実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨に適合し得る範囲で必要に応じて種々の変更を加えて実施することも可能であり、それらはいずれも本発明の技術的範囲に含まれる。
【００８１】
上記実施例においては、ボイラ１が蒸気ボイラである場合について説明したが、本発明はこの構成に限定されず、温水ボイラでもよい。
【００８２】
また、上記実施形態および実施例においては、本発明にかかる低ＮＯｘ燃焼方法をボイラに適用する場合について説明したが、本発明はこの構成に限定されない。したがって、本発明にかかる低ＮＯｘ燃焼方法を他の装置、例えば、給湯器、吸収式冷凍機の再熱器等の熱機器に適用してもよい。
【００８３】
また、上記実施例においては、バーナ１０から予混合ガス噴出方向に所定間隔を隔てた位置（水管２１Ａと水管２１Ｂとの間の位置（図２参照））の二箇所から燃料を供給すべく燃料供給部５０を設けた場合について説明したが、本発明はこの構成に限定されない。したがって、例えば、この二箇所の位置をそれぞれずらしてもよく（例えば一方の燃料供給部をより下流側に設けてもよく）、さらには、三箇所以上から燃焼を供給すべく燃料供給部を設けてもよい。
【００８４】
また、上記実施例においては、バーナ１０と、その下流位置に設けられた燃料供給部５０（一対の燃料噴出部５１）とを用いて、二段燃焼を行う場合（一度の追加燃料供給工程を行う場合）について説明したが、本発明はこの構成に限定されない。したがって、例えば、燃料供給部５０のさらに後流側に新たな燃料供給部を設けて、三段燃焼以上の多段燃焼（二度以上の追加燃料供給工程）を行うように構成してもよい。この際、三段目以降の燃料供給部は、図２に示したように、「一対」であっても、または、それぞれの位置がずれていてもよい。
【００８５】
さらに、上記実施例（図１および図２参照）および実施形態においては、缶体が「角型缶体」である場合について説明したが、本発明はこの構成に限定されず、例えば、図３および図４に示すような「丸型缶体」であってもよい。
【００８６】
図３は、本発明の他の実施例にかかる蒸気ボイラの縦断面の説明図である。また、図４は、図３のIV−IV線に沿う横断面の説明図である。
【００８７】
図３および図４に示すように、この実施例にかかるボイラ１０１は、複数の平面状の予混合ガス噴出面（燃焼面）１１０ａを有する完全予混合式のバーナ１１０（本発明の「予混合ガスバーナ」に相当）、多数の熱吸収用の水管群（伝熱管群）（外側水管群１２１，中間水管群１２２，内側水管群１２３）を用いて構成された缶体１２０、バーナ１１０に対して燃焼用空気を送るために設けられた送風機（図示省略）、缶体１２０内の排ガスをボイラ１０１外部に排出するために設けられた煙突部１４０、および燃料供給部１５０等を用いて構成されている。なお、内側水管群１２３が本発明の「冷却体」に相当する。
【００８８】
この図３および図４に示した缶体１２０は、上部管寄せ１２４と下部管寄せ１２５との間に複数の水管群１２１，１２２，１２３を立設して構成されている。それぞれの水管群１２１，１２２，１２３は、略同心円上の環状に配列されており、内側水管群１２３から所定間隔を隔てて外側水管群１２１が設けられ、内側水管群１２３と外側水管群１２１との間に形成される環状ガス流路１２９内に、中間水管群１２２が設けられている。
【００８９】
本実施例において、内側水管群１２３は、基本的に水管を密接させた状態で環状に構成されており、その一部に内側開口部１２６が設けられている。この内側開口部１２６は、内側水管群１２３内部で生成されたガスを環状ガス流路１２９に導くべく機能する。さらに、中間水管群１２２は、水管間に略均等の所定間隔を有した状態で環状に構成されている。また、外側水管群１２１は、水管間に略均等の所定間隔を有した状態で環状に構成されており、各水管間には、隣接する水管間の隙間をなくすべく連接されたフィン部１２７が設けられている。この外側水管群１２１の一部には、外側開口部１２８が設けられており、この外側開口部１２８は、燃焼反応のほぼ完了したガスを缶体外部に排出するための排出部として機能する。つまり、ガスは、外側開口部１２８に集められた後、缶体の下方位置に設けられた煙突部１４０を介して缶体外部に排出される。
【００９０】
本実施例にかかるバーナ１１０は、その詳細な構造は省略しているが、複数のプレート（凹凸状または波板状プレートおよび平面プレート等）を積層した状態であって、予混合ガスを噴出する予混合ガス噴出孔が略同一平面状に多数形成された予混合ガス噴出面１１０ａを、複数面（ここでは１０面）有するように構成されている。このバーナ１１０においては、予混合ガスが、バーナ１１０の内部からそれぞれの予混合ガス噴出面１１０ａに形成された予混合ガス噴出孔を経て、放射状且つ面状に噴出されることとなる。そして、この予混合ガスには着火手段（図示省略）による着火が行われ、バーナ１１０にてガスＦが形成される。
【００９１】
予混合ガスは、バーナ１１０から、缶体１２０内の内側水管群１２３に対して、略垂直となるように噴出されているため、ガスＦは、缶体１２０内の内側水管群１２３に衝突し、衝突した後のガスは、内側水管群１２３の内周面に沿って軸方向下方側に流動する。次いで、このガスは、内側開口部１２６を経て環状ガス流路１２９に流入し、内側水管群１２３と中間水管群１２２と外側水管群１２１との間を流動した後、外側開口部１２８および煙突部１４０を経て缶体１２０外部に排出される。
【００９２】
以上のように、本実施例のボイラ１０１は、環状に配列された水管群（外側水管群１２１,中間水管群１２２，内側水管群１２３）を有する缶体１２０と、水管群(内側水管群１２３）の中央部に配設されたバーナ１１０とを備え、内側水管群１２３の一部に外側水管群１２１内周面に連通するガス流路（内側開口部１２６）が形成されており、バーナ１１０からの予混合ガスが内側水管群１２３の内周面に対して所定角度をなして噴出され、内側水管群１２３の軸方向に沿ったガスの流れが形成された後、ガス流路（内側開口部１２６）を介して、内側水管群１２３と外側水管群１２１との間の環状ガス流路１２９に沿ったガスの流れが形成されることを特徴としている。
【００９３】
また、本実施例にかかるボイラ１０１を構成する燃料供給部１５０は、隣接する二つの外側水管１２１Ａ，１２１Ｂの間に設けられた一対の燃料噴出部１５１と、各燃料噴出部１５１に対してガス燃料を供給する燃料供給配管１５２とを用いて構成されている。本実施例においては、燃料供給部１５０を成す燃料噴出部１５１からはガス燃料が噴出されるが、本発明はこの構成に限定されず、必要に応じて、予め空気と混合させた予混合ガスを燃料噴出部１５１から噴出させてもよい。なお、ここでは省略しているが、燃料供給配管１５２には、ガス燃料（あるいは予混合ガス）の流量を調整するための燃料調整弁が設けられている。
【００９４】
本実施例にかかるボイラ１０１は、以上のように構成されており、缶体構造やバーナ構造等は、先に説明した実施例（図１および図２参照）と異なるが、先に説明した実施例と同様の考え方に基づき、低Ｏ２、低ＮＯｘおよび低ＣＯを実現可能なボイラを得ることができる。
【００９５】
つまり、本実施例にかかるボイラ１０１においても、先の実施例と同様に、バーナ１１０を水管（内側水管群１２３）に近接して設け、バーナ１１０と燃料供給部１５０とによって多段燃焼を実現している。したがって、本実施例に示すような構成であっても、近接した水管によるガス温度抑制および多段燃焼によって、一段目（予混合ガスバーナ１１０）におけるＮＯｘ値を可能な限り低減させて、そのＮＯｘ値（低ＮＯｘ値）を最終段階まで継続的に維持すべく、適切な箇所に、多段燃焼の二段目の燃料供給部１５０を設け、低ＮＯｘを実現することができる。すなわち、この図３および図４に示したボイラ１０１は、上述した図１および図２に示したボイラ１と同様に、第一燃料供給工程（主燃料供給工程）と第二燃料供給工程（追加燃料供給工程）とを備え、ガス冷却と、適切なガス温度帯への燃料供給とによって、低ＮＯｘ化を実現可能な構成を有している。
【００９６】
この実施例においては、予混合ガスバーナ１１０における空気比や、燃焼供給部１５０にてガス燃料等を供給する箇所のガス温度等に関する詳細事項については、特に説明していないが、これらについては、本発明の趣旨に基づき、上述した実施形態等にて示した値が用いられる。
【００９７】
なお、本実施例においては、環状ガス流路１２９や外側開口部１２８近傍領域が、燃焼反応促進領域として機能する。また、必要に応じて、環状ガス流路１２９に設けられている中間水管群１２２のいずれかを抜管して、燃焼促進領域としてもよい。さらに、環状ガス流路１２９および外側開口部１２８近傍領域の少なくとも一方に、より燃焼反応を促進するために、ＣＯ酸化触媒物質を設けてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００９８】
【図１】本発明の一実施例を適用した蒸気ボイラの縦断面の説明図である。
【図２】図１のII−II線に沿う横断面の説明図である。
【図３】本発明の他の実施例にかかる蒸気ボイラの縦断面の説明図である。
【図４】図３のIV−IV線に沿う横断面の説明図である。
【符号の説明】
【００９９】
１…ボイラ
１０…バーナ
１０ａ…予混合ガス噴出面
２０…缶体
２１…外側水管（水管）
２２…内側水管（水管）
２３…中央水管（水管）
２４…上部管寄せ
２５…下部管寄せ
２６…連結部
２７…水管壁
２９…ガス流動空間
３０…送風機
３１…空気供給経路部
３２…ガス燃料供給管
３３…燃料調整弁
４０…煙突部
５０…燃料供給部
５１…燃料噴出部
５２…燃料供給配管
６１…第一領域
７１…第二領域
１０１…ボイラ
１１０…バーナ
１１０ａ…予混合ガス噴出面
１２０…缶体
１２１…外側水管群
１２２…中間水管群
１２３…内側水管群
１２４…上部管寄せ
１２５…下部管寄せ
１２６…内側開口部
１２７…フィン部
１２８…外側開口部
１２９…環状ガス流路
１４０…煙突部
１５０…燃料供給部
１５１…燃料噴出部
１５２…燃料供給配管
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ボイラおよび低ＮＯｘ燃焼方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、環境汚染問題は社会的に大きく取り上げられており、ボイラにおいても、有害物質（ＮＯｘ、ＣＯ、煤等）の低減が求められている。ボイラにおける有害物質低減化技術は種々提案されており、その低減化技術の一例として、バーナ下流側の直近に冷物体を設置等する技術が知られている（特許文献１参照）。
【０００３】
また、近年においては、環境汚染問題に加えて省エネルギ等の要請もあって、より一層の有害物質の低減が求められている。つまり、環境汚染問題の解決と省エネルギ化とを実現するために、より高いレベルでの有害物質低減化技術が求められている。
【０００４】
具体的には、省エネルギ化のために、低Ｏ２、すなわち排気ガス中の残存酸素量低減（例えば、排気ガス中の残存酸素量３％）、低ＮＯｘ（例えば、２０ｐｐｍ以下）、低ＣＯ（例えば、５０ｐｐｍ以下）を実現可能なボイラが求められている。しかしながら、従来技術においては、かかるボイラの実現は困難である。
【０００５】
【特許文献１】特開平６−１５９６１２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
そこで、本発明は、上記従来技術の問題を解決するためになされたものであって、低Ｏ２、低ＮＯｘおよび低ＣＯを実現可能なボイラを提供することを課題とする。また、本発明は、低Ｏ２、低ＮＯｘおよび低ＣＯを実現可能な低ＮＯｘ燃焼方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、予混合ガスバーナと、前記予混合ガスバーナに近接した水管とを備えたボイラであって、前記予混合ガスバーナから、前記水管に対して所定角度をなして、予混合ガスが噴出され、前記予混合ガスバーナから下流側に所定間隔を隔てた位置に、ガス燃料および予混合ガスの少なくとも一方を供給可能な燃料供給部が設けられていることを特徴としている。
【０００８】
また、本発明にかかる燃焼装置においては、前記燃料供給部の下流側に、燃焼反応を促進するための燃焼反応促進領域が設けられている構成が好ましい。
【０００９】
また、本発明にかかる燃焼装置においては、前記予混合ガスバーナから噴出される予混合ガスの空気比が、以下の数式の関係を有する構成が好ましい。
１．３≦空気比≦２．０
【００１０】
また、本発明にかかる燃焼装置においては、ガス温度が以下の数式の範囲内の温度となる箇所に、前記燃料供給部からガス燃料および予混合ガスの少なくとも一方が供給される構成が好ましい。
８００℃≦ガス温度≦１２００℃
【００１１】
さらに、本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、多段的に燃料を供給することによってＮＯｘを低減する低ＮＯｘ燃焼方法であって、冷却体に近接した位置で予混合ガスを供給する第一燃料供給工程と、前記第一燃料供給工程後に、ガス燃料および予混合ガスの少なくとも一方を供給する第二燃料供給工程とを備えていることを特徴としている。
【００１２】
また、本発明にかかる低ＮＯｘ燃焼方法においては、前記第二燃料供給工程後に、燃焼反応を促進するための燃焼反応促進工程を行う構成が好ましい。
【００１３】
また、本発明にかかる低ＮＯｘ燃焼方法においては、前記第一燃料供給工程において、前記予混合ガスの空気比が、以下の数式の関係を有する構成が好ましい。
１．３≦空気比≦２．０
【００１４】
また、本発明にかかる低ＮＯｘ燃焼方法においては、前記第二燃料供給工程において、ガス温度が以下の数式の範囲内の温度となる箇所に、前記ガス燃料および前記予混合ガスの少なくとも一方が供給される構成が好ましい。
８００℃≦ガス温度≦１２００℃
【００１５】
さらに、本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、多段的に燃料を供給することによってＮＯｘを低減する低ＮＯｘ燃焼方法であって、冷却体に近接した位置で予混合ガスを供給する主燃料供給工程と、前記主燃料供給工程後、燃料を供給してもガス温度がＮＯｘ発生限界以下となるように、ガス燃焼および予混合ガスの少なくとも一方を供給する追加燃料供給工程とを備えたことを特徴としている。なお、この追加燃料供給工程は、複数回行ってもよい。
【００１６】
また、本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、環状に配列された水管群を有する缶体と、前記水管群の中央部に配設された予混合ガスバーナとを備えたボイラであって、前記予混合ガスバーナから前記水管群の内周面に対して所定角度をなして、予混合ガスが噴出され、前記予混合ガスバーナから下流側に所定間隔を隔てた位置に、ガス燃料および予混合ガスの少なくとも一方を供給可能な燃料供給部が設けられていることを特徴としている。
【００１７】
さらに、本発明は、環状に配列された水管群を有する缶体と、前記水管群の中央部に配設された予混合ガスバーナとを備えたボイラであって、前記水管群が複数列設けられ、内側水管群の一部に外側水管群内周面に連通するガス流路（内側開口部）が形成されており、前記予混合ガスバーナからの予混合ガスが前記内側水管群の内周面に対して所定角度をなして噴出され、前記内側水管群の軸方向に沿ったガスの流れが形成された後、前記ガス流路（内側開口部）を介して、前記内側水管群と前記外側水管群との間の環状ガス流路に沿ったガスの流れが形成され、前記予混合ガスバーナから下流側に所定間隔を隔てた位置に（例えば、内側開口部の下流側に）、ガス燃料および予混合ガスの少なくとも一方を供給可能な燃料供給部が設けられていることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、低Ｏ２、低ＮＯｘおよび低ＣＯを実現可能なボイラを得ることができる。また、本発明によれば、低Ｏ２、低ＮＯｘおよび低ＣＯを実現可能な低ＮＯｘ燃焼方法を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
本発明の実施形態を説明する前に、本明細書において使用する用語について説明する。
【００２０】
本明細書において、単に「ガス」と称する場合、ガスとは、燃焼反応中のガスおよび燃焼反応が完了したガスの少なくとも一方を含む概念であり、燃焼ガスと称することもできる。つまり、ガスとは、燃焼反応中のガスおよび燃焼反応が完了したガスの両方を有する場合、燃焼反応中のガスのみを有する場合、あるいは燃焼反応が完了したガスのみを有する場合の、いずれをも含む概念である。以下、特に説明しない場合は同様の概念である。
【００２１】
また、ガス温度は、特に説明しない限り、燃焼反応中のガスの温度を意味し、燃焼温度あるいは燃焼火炎温度と同義である。さらに、ガス温度の抑制とは、ガス（燃焼火炎）温度の最高値を低く抑えることを意味する。なお、通常、燃焼反応は、上述した「燃焼反応が完了したガス」中においても極微量であるが継続しているので、「燃焼反応の完了」とは、燃焼反応の１００％完結を意味するものではない。
【００２２】
以下、本発明の実施形態について説明する。
【００２３】
まず、本実施形態の第一態様にかかるボイラは、予混合ガスバーナと、予混合ガスバーナに近接した水管（あるいは水管群）とを備えたボイラであって、予混合ガスバーナから、水管（水管群）に対して所定角度をなして、予混合ガスが噴出され、予混合ガスバーナから下流側に所定間隔を隔てた位置に、ガス燃料および予混合ガスの少なくとも一方を供給可能な燃料供給部が設けられている。
【００２４】
ここで、「所定角度」とは、予混合ガスの噴出方向と水管（水管群）の軸方向（長手方向）とが垂直である場合に加え、垂直から若干傾いている状態をも含む概念である（以下、特に説明しない場合は同様の概念である。）。例えば、予混合ガスの噴出方向と水管（水管群）の軸方向とが、垂直から３０°程度傾いている場合を含んでいる。また、この第一態様においては、予混合ガスの噴出方向と水管（水管群）の軸方向とが、垂直から１５°以下の範囲で傾いている構成が好ましい。より好ましくは、予混合ガスバーナから水管（水管群）に対して垂直に、予混合ガスが噴出されることである。
【００２５】
このような構成によれば、予混合ガスバーナに近接した水管（水管群）に対して、予混合ガスバーナからガスが噴出されることとなるため、水管（水管群）によってガス温度が抑制されて、低ＮＯｘ化を図ることができる。
【００２６】
また、この第一態様にかかるボイラは、予混合ガスバーナから下流側に所定間隔を隔てた位置に、ガス燃料および予混合ガスの少なくとも一方を供給可能な燃料供給部が設けられているため、必要燃料の何割かはこの燃料供給部からボイラ内へ供給されることとなる。つまり、予混合ガスバーナと燃料供給部とを用いて、燃料多段燃焼が行われることとなる。したがって、この第一態様にかかるボイラにおいては、燃料多段燃焼に基づく（高空気比燃焼および低空気比燃焼を実施することによる）、低ＮＯｘ化を図ることができる。
【００２７】
この第一態様にかかるボイラを構成する予混合ガスバーナとしては、例えば、平板状であって、予混合ガス噴出孔が略同一平面状に形成されたバーナが用いられる。その一例としては、波板と平板とを交互に積層して、多数の予混合ガス噴出孔を有すべく構成された予混合ガスバーナがあげられる。ただし、本実施形態にかかる予混合ガスバーナは、この構成に限定されず、好ましくは、予混合ガス噴出孔が略同一平面状に形成されたバーナとするが、どのような構成であってもよい。したがって、例えば、本実施形態にかかる予混合ガスバーナは、予混合ガスを噴出する多数の噴出孔を有するセラミックプレートを用いて構成してもよい。
【００２８】
また、この第一態様にかかるボイラは、多数の熱吸収用の水管（伝熱管）を用いて構成された缶体を備え、上記の通り、この缶体を構成する水管（水管群）に近接して、予混合ガスバーナが設けられている。この缶体は、上部管寄せおよび下部管寄せを備えており、この上下の管寄せ間に複数の水管を立脚して配設することによって構成されている。この第一態様にかかるボイラを構成する缶体は、上下の管寄せ間に設けられた多数の水管を、略矩形のガス流動空間内に、所定間隔を隔てて配設された、いわゆる「角型缶体」として構成されている。そして、この角型缶体の一方側面に近接されて、予混合ガスバーナが設けられている。
【００２９】
この第一態様にかかるボイラは、以上のように構成されており、近接した水管によるガス温度抑制および多段燃焼によって、一段目（予混合ガスバーナ）におけるＮＯｘ値を可能な限り低減させて、そのＮＯｘ値（低ＮＯｘ値）を最終段階まで継続的に維持すべく、適切な箇所に、多段燃焼の二段目の燃料供給部が設けられている。つまり、この第一態様にかかるボイラは、ガス冷却と、適切なガス温度帯への燃料供給とによって、低ＮＯｘ化を実現している。
【００３０】
次に、本実施形態の第二態様にかかるボイラは、第一態様にかかるボイラの構成に加えて、燃料供給部の下流側に、燃焼反応を促進するための燃焼反応促進領域を設けて構成されている。換言すれば、この第二態様にかかるボイラは、ガスを所定時間だけ滞留させて酸化を促進するための酸化促進領域を有している。
【００３１】
このような構成によれば、燃焼反応促進領域を設けることによって、冷却促進および燃料多段燃焼によって完全に酸化しきれていないガス中のＣＯを積極的に酸化することができる。したがって、この第二態様にかかるボイラによれば、ＮＯ生成温度に達しない燃焼状態を持続させると共に、未燃物およびＣＯの酸化燃焼を促進して、低ＮＯｘ化に加えて、低ＣＯ化も実現することができる。
【００３２】
また、上述した第一態様および第二態様にかかるボイラにおいては、燃料供給部近傍あるいは燃料供給部の下流側に位置する水管にフィンあるいはスタッド等（以下、「フィン等」という。）を設けてもよい。このように、燃料供給部近傍に位置する水管にフィン等を設ければ、そのフィン等が保炎箇所となって、安定した燃焼状態が形成可能になると共に、伝熱が促進され、ガス冷却も促進される。また、燃料供給部の下流側に位置する水管にフィン等を設けた場合も、伝熱およびガス冷却が促進される。
【００３３】
次に、本実施形態の第三態様にかかるボイラは、上記第一態様あるいは第二態様の構成において、予混合ガスバーナから噴出される予混合ガスの空気比が、以下の数式の関係を有している。
１．３≦空気比≦２．０
【００３４】
このような構成によれば、要求される低ＮＯｘ値（２０ｐｐｍ以下）を達成可能なボイラを得ることができる。一般に空気比を上げると、ＮＯｘ値は低減する。したがって、本実施形態にかかるボイラにおいては、予混合ガスバーナにおける空気比はより高いことが好ましい。しかしながら、あまりに空気比を高めると、予混合ガスバーナにおける保炎が困難となって、「吹き消え」が起こる可能性がある。この「吹き消え」限界を考慮すれば、予混合ガスバーナの空気比は２．０以下であることが好ましい。また、予混合ガスバーナにおけるより良好な保炎性を確保するためには、空気比は１．６以下であることが好ましい。
【００３５】
また、本実施形態にかかる予混合ガスバーナの空気比は、上述したように、１．３以上であることが好ましい。一般に空気比を上げるとＮＯｘ値は減少し、逆に空気比を下げるとＮＯｘ値は増加する。本実施形態にかかるボイラは、予混合ガスバーナ（多段燃焼の一段目の燃焼手段）におけるＮＯｘ値を可能な限り低減させて、そのＮＯｘ値（低ＮＯｘ値）を最終段階（排ガスをボイラ外に排出する煙突部）まで継続的に維持すべく、適切な箇所に、多段燃焼の二段目以降の燃料供給部が設けられている。つまり、本実施形態においては、一段目（予混合ガスバーナ）におけるＮＯｘ値が重要であって、この予混合ガスバーナのＮＯｘ値は、要求される低ＮＯｘ値以下（２０ｐｐｍ以下）としなければならない。以上のことから、要求される低ＮＯｘ値以下の燃焼状態を構成するために、本実施形態にかかる予混合ガスバーナの空気比は、１．３以上であることが好ましい。
【００３６】
次に、本実施形態の第四態様にかかるボイラは、上記第一態様から第三態様のいずれかの構成において、ガス温度が以下の数式の範囲内の温度となる箇所に、燃料供給部からガス燃料および予混合ガスの少なくとも一方が供給される構成を有している。
８００℃≦ガス温度≦１２００℃
【００３７】
換言すれば、本実施形態にかかるボイラは、ガス燃料および予混合ガスの少なくとも一方が供給されても、ガス温度が１３００℃程度までしか上昇しないように、燃料供給部が設けられている。つまり、本実施形態にかかるボイラは、予混合ガスバーナからの未燃ガスによる発熱および燃料供給部から追加供給される燃料による発熱と、水管による冷却との関係を考慮して、ガス燃料等を供給しても、ガス温度がＮＯｘ発生限界以下（１３００℃以下）となるように、燃料供給部からガス燃料および予混合ガスの少なくとも一方が供給されるべく構成されている。具体的には、ガス温度が１２００℃以下である箇所に、ガス燃料等を供給し、予混合バーナにて発生したＮＯｘ値を上昇させないように構成することにより、燃焼状態を維持可能であるため、要求される低ＮＯｘ値（２０ｐｐｍ以下）を達成可能なボイラを得ることができる。
【００３８】
また、本実施形態にかかるボイラは、燃料供給部に着火手段を特に設けていない。したがって、燃料供給部からガス燃料および予混合ガスの少なくとも一方が供給される箇所は、ガス燃料等が自己燃焼可能な温度を有することが好ましい。よって、燃料供給部からガス燃料等が供給される箇所のガス温度は、８００℃以上であることが好ましい。ただし、本発明は、着火手段を設ける構成を排除するものではなく、必要に応じて、燃料供給部あるはその近傍に着火手段を設けてもよい。このように、着火手段を設けた構成を採用する場合には、燃料供給部からガス燃料等が供給される箇所のガス温度は、８００℃以上である必要はなく、自己燃焼可能温度以下であってもよい。
【００３９】
さらに、本実施形態にかかるボイラは、上述したように、多段燃焼の一段目の燃焼手段（予混合ガスバーナ）におけるＮＯｘ値を可能な限り低減させて、そのＮＯｘ値（低ＮＯｘ値）を最終段階（排ガスをボイラ外に排出する煙突部）まで継続的に維持すべく、適切な箇所に、多段燃焼の二段目の燃料供給部が設けられているが、本発明は、「二段」燃焼に限定されるものではなく、必要に応じて、三段以上の「複数段」燃焼としてもよい。つまり、予混合ガスバーナにおけるＮＯｘ値を可能な限り低減させて、そのＮＯｘ値を最終段階（煙突部）まで継続的に維持すべく、適切な箇所に、二段目の燃料供給部、三段目の燃料供給部、および四段目の燃料供給部を設けてもよい。勿論、三段目までとしてもよく、五段目以降を設けてもよい。このような構成によれば、ボイラの燃焼量、缶体の大きさ等に応じて、より効果的な段数を選択して、低Ｏ２、低ＮＯｘおよび低ＣＯを実現可能なボイラを得ることができる。
【００４０】
また、本実施形態の第一態様から第四態様にかかるボイラは、バーナに近接してガス温度を抑制する水管群において、各水管の高速流動ガスに接触する冷却面からガス流動方向に直交させてフィンを設けることが好ましい。このフィンは、好ましくは、スタッド状であって、高速流の流動抵抗が大きくなように投影面積が小さく、かつ冷却面基部で十分な接触面を有し、先端までの高さが約５０mm以内の円柱，楕円柱，円錐などの形状とし、先端温度が材料耐熱温度を超えない材質とする。このように構成されたボイラによれば、水管の速度零の極薄い境界層に形成される最高ガス（火炎）温度帯を有効に冷却することができ、排出ＮＯx値を大幅に低減することができる。
【００４１】
また、本実施形態の第五態様にかかる低ＮＯｘ燃焼方法は、多段的に燃料を供給することによってＮＯｘを低減する低ＮＯｘ燃焼方法であって、冷却体（例えば、ボイラを構成する水管、水管群）に近接した位置で予混合ガスを供給する第一燃料供給工程と、第一燃料供給工程後に、ガス燃料および予混合ガスの少なくとも一方を供給する第二燃料供給工程とを備えている。
【００４２】
このような構成によれば、第一燃料供給工程にてガスを冷却してガス温度を抑制可能であるため、低ＮＯｘ化を図ることができる。また、第一燃料供給工程と第二燃料供給工程とを有することによって、燃料多段燃焼を構成可能であるため、多段燃焼による（高空気比燃焼および低空気比燃焼を実施することによる）低ＮＯｘ化を図ることができる。
【００４３】
また、本実施形態の第六態様にかかる低ＮＯｘ燃焼方法は、第二燃料供給工程後に、燃焼反応を促進するための燃焼反応促進工程を行うべく構成されている。
【００４４】
このような構成によれば、燃焼反応促進工程を有するため、冷却促進および燃料多段燃焼によって完全に酸化しきれていないガス中のＣＯを積極的に酸化することができる。つまり、このような構成によれば、ＮＯ生成温度に達しない燃焼状態を持続させると共に、未燃物およびＣＯの酸化燃焼を促進して、低ＮＯｘ化に加えて、低ＣＯ化も実現することができる。
【００４５】
次に、本実施形態の第七態様にかかる低ＮＯｘ燃焼方法は、第五態様および第六態様の構成要素である第一燃料供給工程において、予混合ガスの空気比が、以下の数式の関係を有すべく構成されている。
１．３≦空気比≦２．０
【００４６】
このような構成によれば、多段燃焼における第一段目（第一燃料供給工程）において、「吹き消え」しない安定した燃焼状態を維持しつつ、要求される低ＮＯｘ値（２０ｐｐｍ以下）を達成可能な低ＮＯｘ燃焼方法を得ることができる。なお、この低ＮＯｘ燃焼方法においては、第一燃料供給工程にてより良好な燃焼状態（保炎性）を確保するためには、空気比は１．６以下であることが好ましい。
【００４７】
次に、本実施形態の第八態様にかかる低ＮＯｘ燃焼方法は、第五態様、第六態様、あるいは第六態様の構成要素である第二燃料供給工程において、ガス燃料および予混合ガスの少なくとも一方が、下記ガス温度範囲内にあるガスに供給されても、ガス燃料等が供給された後のガス温度が、ＮＯｘ発生限界以下（１３００℃以下）となるように、ガス温度が以下の数式の範囲内の温度となる箇所に、ガス燃料および予混合ガスの少なくとも一方が供給されるべく構成されている。
８００℃≦ガス温度≦１２００℃
【００４８】
つまり、本実施形態の第八態様は、ガス燃料等が供給された後もガス温度がＮＯｘ発生限界以下となる箇所に、ガス燃料等が供給される。したがって、このような構成によれば、第一燃料供給工程にて発生したＮＯｘ値を上昇させることなく、燃焼状態を維持可能であるため、要求される低ＮＯｘ値（２０ｐｐｍ以下）を達成可能な低ＮＯｘ燃焼方法を得ることができる。また、この燃焼方法は、８００℃以上の温度を有するガス中にガス燃料等を供給する構成であって、このような温度であれば、第二燃料供給工程時に供給されたガス燃料等は自己燃焼する。したがって、このような構成によれば、第二燃料供給工程において着火工程（着火手段）が不要な低ＮＯｘ燃焼方法を得ることができる。
【００４９】
次に、本実施形態の第九態様にかかる低ＮＯｘ燃焼方法は、多段的に燃料を供給することによってＮＯｘを低減する低ＮＯｘ燃焼方法であって、冷却体に近接した位置で予混合ガスを供給する主燃料供給工程と、前記主燃料供給工程後、燃料を供給してもガス温度がＮＯｘ発生限界以下となるように、ガス燃焼および予混合ガスの少なくとも一方を供給する追加燃料供給工程とを備えている。なお、この追加燃料供給工程は、複数回行ってもよい。
【００５０】
次に、本発明の実施例を示すが、本発明はもとより上記実施形態および下記実施例によって制限を受けるものではなく、前後記の趣旨に適合し得る範囲で適当に変更を加えて実施することも勿論可能であり、それらはいずれも本発明の技術的範囲に含まれる。
【００５１】
以下、本発明にかかるボイラおよび低ＮＯｘ燃焼方法を適用した実施例について、図面を用いて説明する。
【００５２】
図１は、本発明の一実施例を適用した蒸気ボイラの縦断面の説明図である。また、図２は、図１のII−II線に沿う横断面の説明図である。
【００５３】
これらの図１および図２に示すように、本実施例にかかるボイラ１は、平面状の予混合ガス噴出面（平板状で、予混合ガス噴出孔が略同一平面状に形成された燃焼面）を有する完全予混合式のバーナ１０（本発明の「予混合ガスバーナ」に相当）、多数の熱吸収用の水管（伝熱管）２１，２２，２３（本発明の「冷却体」に相当）を用いて構成された缶体２０、バーナ１０に対して燃焼用空気を送るために設けられた送風機３０、および缶体２０内の排ガスをボイラ１外部に排出するために設けられた煙突部４０等を用いて構成されている。加えて、本実施例においては、バーナ１０から予混合ガス噴出方向に所定間隔を隔てた位置（水管２１Ａと水管２１Ｂとの間の位置（図２参照））に、燃料供給部５０が設けられている。
【００５４】
本実施例にかかるボイラ１を構成するバーナ１０は、予混合ガス噴出孔が略同一平面状に形成された予混合ガス噴出面を有する予混合ガスバーナであって、波板と平板とを交互に積層して構成されている。このような構成に基づき、バーナ１０の予混合ガス噴出面（燃焼面）１０ａには、多数の予混合ガス噴出孔が形成されることとなる。そして、このバーナ１０は、後述する缶体２０を構成する水管（水管群）に近接して設けられている。なお、詳細な構造等はここでは省略するが、本実施例にかかるバーナ１０は、例えば、特許第３２２１５８２号公報に記載された「燃焼バーナ」と同様な構成を有している。
【００５５】
また、本実施例にかかるボイラ１を構成する缶体２０は、上部管寄せ２４、下部管寄せ２５、およびこれらの上下部管寄せ２４，２５間に立脚して配設された複数の水管（外側水管２１，内側水管２２，中央水管２３）等を用いて構成されている。この缶体２０内においては、外側水管２１、内側水管２２、および中央水管２３が、ガス流動方向（缶体２０の長手方向）に配置されており、中央水管群（中央水管２３を用いて構成された水管群）を中心として、二列ずつの内側水管群（内側水管２２を用いて構成された水管群）および外側水管群（外側水管群２１を用いて構成された水管群）が構成されている。また、隣り合う水管同士は、千鳥状に配設されている。さらに、図２に示すように、本実施例にかかる缶体２０においては、長手方向の両側部に設けられた外側水管２１と、各外側水管２１間を連結した連結部２６とを用いて、一対の水管壁２７が構成されている。缶体２０は、この一対の水管壁２７と、上下部管寄せ２４，２５とを用いて、略矩形のガス流動空間２９が形成されることとなり、このガス流動空間２９内に、所定間隔を隔てて、内側水管２２および中央水管２３が配設されている。
【００５６】
また、本実施例にかかるボイラ１を構成する送風機３０は、バーナ１０に対して燃焼用空気を送るために設けられたものであって、この送風機３０とバーナ１０とは、空気供給経路部３１を用いて接続されている。この空気供給経路部３１中には、ガス燃料供給管３２が設けられており、ガス燃料供給管３２には、高燃焼時と低燃焼時とで燃料流量を調整する燃料調整弁３３が設けられている。なお、この空気供給経路部３１には、必要に応じて、燃料と空気との混合性を向上させるために絞り部を設けることも可能である。
【００５７】
また、本実施例にかかるボイラ１を構成する煙突部４０は、その入口がバーナ１０と対向すべく、缶体２０の最下流側に設けられている。したがって、本実施例にかかるボイラ１においては、バーナ１０にて生成されたガスは、缶体２０を構成する水管２１，２２，２３と直線的に接触した後（接触して熱交換を行った後）、排ガスとして煙突部４０を介してボイラ１外部に排出される。
【００５８】
また、本実施例にかかるボイラ１を構成する燃料供給部５０は、隣接する二つの外側水管２１Ａ，２１Ｂの間に設けられた燃料噴出部５１と、この燃料噴出部５１に対してガス燃料を供給する燃料供給配管５２とを用いて構成されている。本実施例においては、燃料供給部５０を成す燃料噴出部５１からはガス燃料が噴出されるが、本発明はこの構成に限定されず、必要に応じて、予め空気と混合させた予混合ガスを燃料噴出部５１から噴出させてもよい。なお、ここでは省略しているが、燃料供給配管５２には、ガス燃料（あるいは予混合ガス）の流量を調整するための燃料調整弁が設けられている。
【００５９】
本実施例にかかるボイラ１は、以上のように構成されており、この構成に基づき、そのボイラ1内部では、次のような燃焼状態が形成される。
【００６０】
まず、ガス燃料供給管３２から供給されたガス燃料と、送風機３０から供給された空気とが、空気供給経路部３１中で混合され、ここで混合された予混合ガスがバーナ１０に供給される。ここで、ガス燃料供給管３２からは、ボイラ１にて必要とされる燃焼量の８０％に相当するガス燃料が供給される。このガス燃料の供給量の調整は、燃料調整弁３３によって行われる。送風機３０からは、空気比が１．４〜１．５程度となるように、空気が供給される。
【００６１】
バーナ１０の予混合ガス噴出面１０ａから噴出された予混合ガスは、着火手段（図示省略）により着火され、バーナ１０にて火炎を伴う燃焼反応中のガスＦが形成される。予混合ガスは、バーナ１０から、缶体２０内の水管２１，２２，２３に対して、略垂直となるように（直交するように）噴出されているため、燃焼反応中のガスＦは、缶体２０内の水管２１，２２，２３と交差するように接触を繰り返して（水管と熱交換を行った後）、排ガスとなる。そして、この排ガスは、缶体２０の最下流側に設けられた煙突部４０を介して、ボイラ１外部に排出される。
【００６２】
また、本実施例においては、外側水管２１Ａ，２１Ｂの間に設けられた燃料噴出部５１から、ボイラ１にて必要とされる燃焼量の２０％に相当するガス燃料が供給される。この燃料噴出部５１を設けた位置は、缶体２０内のガス温度が、１０００℃前後となる位置である。ここで、残りのガス燃料を供給することによって、燃料多段燃焼を構成して、ボイラ１にて必要とされる燃焼量を達成することができる。
【００６３】
また、燃料供給部５０の下流側の中央水管群と外側水管群との間に設けられた第一領域６１は、本発明にかかる燃焼反応促進領域に相当する。つまり、第一領域６１を設けることによって、ガス中のＣＯの酸化が促進される。さらに、缶体２０の最下流側の第二領域７１も、本発明にかかる燃焼反応促進領域として機能し得る。なお、ここでは、特に示していないが、この第一領域６１および第二領域７１の少なくとも一方には、より燃焼反応を促進するために、ＣＯ酸化触媒物質を設けてもよい。
【００６４】
各水管２１，２２，２３中の水は、バーナ１０から噴出のガスとの熱交換によって加熱されて蒸気化される。この蒸気は、上部管寄せ２４に接続された蒸気取出手段（図示省略）を介して、蒸気使用設備（図示省略）に供給される。
【００６５】
本実施例にかかるボイラ１は、その内部において以上のような燃焼状態が形成されているため、次のような効果を得ることができる。
【００６６】
まず、本実施例によれば、ボイラ１にて必要とされる燃焼量の８０％に相当するガス燃料がバーナ１０から供給され、残りの２０％に相当するガス燃料が燃料供給部５０から供給される。そして、バーナ１０においては、空気比１．４〜１．５程度で燃焼が行われている。
【００６７】
つまり、バーナ１０は高空気比で燃焼が行われているため、ガス温度が抑制されて、ＮＯｘ値が抑えられることとなる。加えて、このバーナ１０は、水管に近接して設けられている。したがって、水管との接触により、ガス温度はさらに抑制され、よりＮＯｘの低減が図られることとなる。
【００６８】
また、燃料噴出部５１は、缶体２０内のガス温度が１０００℃前後となる位置に設けられている。この位置は、残りのガス燃料を供給し、バーナ１０の未燃ガスと共に、この２０％の燃料が燃焼しても、水管２１，２２，２３の冷却作用により、そのガス温度が１３００℃程度に抑えられる位置である。つまり、ガス温度がＮＯｘ発生限界以下に抑制される。したがって、この実施例によれば、ＮＯｘ濃度が「０」に近い排ガスを得られるボイラを構成することが可能となる。
【００６９】
さらに、本実施例は、燃焼反応促進領域（第一領域６１、第二領域７１）を有することによって、ガスの温度抑制によって低ＮＯｘ化されたガス中のＣＯを、適切に酸化させることができる。本実施例においては、燃料供給部５０の下流側に燃焼反応促進領域が設けられ、この燃料供給部５０は、上述したように、ガス温度が１０００℃前後となる位置に設けられ、ガス温度は１３００℃以下となるように構成されている。したがって、このような構成によれば、ＮＯが未反応な領域を形成して、ＣＯのみを酸化（燃焼）させることが可能となって、低ＮＯｘ化と低ＣＯ化とを両立することができる。
【００７０】
また、本実施例によれば、以上のような構成および燃焼状態を形成することによって、煙突部４０での排気ガス中の残存酸素量を低く抑えた状態で、低ＮＯｘ化および低ＣＯ化を実現可能となる。具体的には、排気ガス中の残存酸素量０％〜３％の範囲内（低Ｏ２）で、ＮＯｘ値（排ガスＯ２０％換算値）を１ｐｐｍ〜２０ｐｐｍ（低ＮＯｘ）、ＣＯ値（読取値）を１ｐｐｍ〜５０ｐｐｍ（低ＣＯ）にすることが可能となる。つまり、本実施例によれば、低Ｏ２、低ＮＯｘおよび低ＣＯを実現可能なボイラを得ることができる。
【００７１】
このような低Ｏ２燃焼は、省エネルギになると共に、低風量・低缶体圧損ともなる。したがって、送風機動力の低減および缶体効率の向上にも寄与し、ボイラの小型化（１割程度）を図ることも可能となる。
【００７２】
ところで、本発明の大きな特徴の一つは、第一燃料供給工程（主燃料供給工程）において、高空気比にて予混合ガスを供給する点である。本発明は、第一燃料供給工程にて、先混合式の拡散燃焼ではなく、予混合燃焼を採用することによって、大きな効果を得ている。以下、その効果について説明する。
【００７３】
上記実施例のように、高空気比（例えば、空気比＝１．５）で燃料と空気との混合を行うと、その混合比は、プロパンを例にとれば１：３２にもなる。拡散燃焼で高空気比燃焼を実現しようとしても、保炎面（局所的）では燃焼性を確保しなければならないため、空気による希釈効果はあっても、その保炎面においてＮＯｘは増加しやすい。
【００７４】
これに対し、予混合燃焼の場合には、燃料濃度分布が一定であるため、局所的な燃焼による温度上昇が抑制され、高空気比燃焼を実現した際におけるＮＯｘを低く抑えることができる。ただし、この場合には（局所的には）、ＣＯが増加しやすい。そこで、本発明においては、この第一燃料供給工程の下流側にて燃焼反応促進工程を実施して、ＣＯの酸化も行っている。つまり、全体的な構成によって、低ＮＯｘ化と低ＣＯ化とを実現している。
【００７５】
また、高空気比にて燃焼を行うと、そのガス速度は高速となる（例えば、上記実施例の場合は４０ｍ／ｓ以上）ため、第一燃料供給工程に拡散燃焼を採用すると、第二燃料供給工程以降において、効果的に低ＮＯｘ化と低ＣＯ化とを実現することができない。つまり、拡散燃焼を採用すると、第一燃料供給工程のガスの各成分濃度分布（ガス流動方向に対する直行面の分布）が大きくばらつき、その影響が、そのまま第二燃料供給工程（追加燃料供給工程）時における燃焼反応に影響しやすく、ＮＯｘあるいはＣＯの上昇を招きやすい。また、このようなばらつきが生ずるため、燃料供給部５０の位置や燃料供給量等を適切に定めることが困難となる。
【００７６】
これに対し、予混合燃焼の場合には、第一燃料供給工程のガスの各成分濃度分布（ガス流動方向に対する直行面の分布）が、それ程変動することなく略均一化されるため、第二燃料供給工程（追加燃料供給工程）以降において、効果的に低ＮＯｘ化と低ＣＯ化とを実現することができる。つまり、予混合燃焼を採用した場合には、第一燃料供給工程後のガスの状態を適切に把握することが可能となる。したがって、燃料供給部５０の位置や燃料供給量等を容易且つ適切に定めることが可能となって、その結果、低ＮＯｘ化と低ＣＯ化とを実現することができる。
【００７７】
さらに、本発明においては、上述したように、高空気比にて予混合燃焼を行う第一燃料供給工程と、ガス燃料等を供給する第二燃料供給工程とを行うことによって、極超低ＮＯｘと、省エネルギ（バーナ圧損の低減および低Ｏ２）とを効果的に実現可能となる。
【００７８】
この点を具体的に説明すると、例えば、単に予混合燃焼を行うボイラであれば、極超低ＮＯｘも省エネルギも実現できない。そこで、高空気比燃焼を行うために、供給空気量を増加させるとすると、「高空気比にて予混合燃焼を行う」こととなるため、ＮＯｘを低減させることはできる。しかしながら、供給空気量を増加させたことによって、バーナ圧損が高まり、そのために送風機の大容量化（電力量の増加）が必要となって、省エネルギ化を実現することはできない。
【００７９】
これに対し、本発明によれば、供給空気量を増加させることなく(あるいは供給空気量の若干の増加により)、第一燃料供給工程時におけるガス燃料の供給量を減少させて、第一燃料供給工程時の高空気比予混合燃焼を実現することができる。加えて、第一燃料供給工程時にて減じた分のガス燃料を用いて、第二燃料供給工程を実施することができる。つまり、本発明によれば、供給空気量を増加させることなく、高空気比予混合燃焼と、多段燃焼とを実現することができる。したがって、本発明によれば、上述したように、高空気比にて予混合燃焼を行う第一燃料供給工程と、ガス燃料等を供給する第二燃料供給工程とを行うことによって、極超低ＮＯｘと、省エネルギ（バーナ圧損の低減および低Ｏ２）とを効果的に実現することができる。
【００８０】
なお、本発明は、上述した実施形態および実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨に適合し得る範囲で必要に応じて種々の変更を加えて実施することも可能であり、それらはいずれも本発明の技術的範囲に含まれる。
【００８１】
上記実施例においては、ボイラ１が蒸気ボイラである場合について説明したが、本発明はこの構成に限定されず、温水ボイラでもよい。
【００８２】
また、上記実施形態および実施例においては、本発明にかかる低ＮＯｘ燃焼方法をボイラに適用する場合について説明したが、本発明はこの構成に限定されない。したがって、本発明にかかる低ＮＯｘ燃焼方法を他の装置、例えば、給湯器、吸収式冷凍機の再熱器等の熱機器に適用してもよい。
【００８３】
また、上記実施例においては、バーナ１０から予混合ガス噴出方向に所定間隔を隔てた位置（水管２１Ａと水管２１Ｂとの間の位置（図２参照））の二箇所から燃料を供給すべく燃料供給部５０を設けた場合について説明したが、本発明はこの構成に限定されない。したがって、例えば、この二箇所の位置をそれぞれずらしてもよく（例えば一方の燃料供給部をより下流側に設けてもよく）、さらには、三箇所以上から燃焼を供給すべく燃料供給部を設けてもよい。
【００８４】
また、上記実施例においては、バーナ１０と、その下流位置に設けられた燃料供給部５０（一対の燃料噴出部５１）とを用いて、二段燃焼を行う場合（一度の追加燃料供給工程を行う場合）について説明したが、本発明はこの構成に限定されない。したがって、例えば、燃料供給部５０のさらに後流側に新たな燃料供給部を設けて、三段燃焼以上の多段燃焼（二度以上の追加燃料供給工程）を行うように構成してもよい。この際、三段目以降の燃料供給部は、図２に示したように、「一対」であっても、または、それぞれの位置がずれていてもよい。
【００８５】
さらに、上記実施例（図１および図２参照）および実施形態においては、缶体が「角型缶体」である場合について説明したが、本発明はこの構成に限定されず、例えば、図３および図４に示すような「丸型缶体」であってもよい。
【００８６】
図３は、本発明の他の実施例にかかる蒸気ボイラの縦断面の説明図である。また、図４は、図３のIV−IV線に沿う横断面の説明図である。
【００８７】
図３および図４に示すように、この実施例にかかるボイラ１０１は、複数の平面状の予混合ガス噴出面（燃焼面）１１０ａを有する完全予混合式のバーナ１１０（本発明の「予混合ガスバーナ」に相当）、多数の熱吸収用の水管群（伝熱管群）（外側水管群１２１，中間水管群１２２，内側水管群１２３）を用いて構成された缶体１２０、バーナ１１０に対して燃焼用空気を送るために設けられた送風機（図示省略）、缶体１２０内の排ガスをボイラ１０１外部に排出するために設けられた煙突部１４０、および燃料供給部１５０等を用いて構成されている。なお、内側水管群１２３が本発明の「冷却体」に相当する。
【００８８】
この図３および図４に示した缶体１２０は、上部管寄せ１２４と下部管寄せ１２５との間に複数の水管群１２１，１２２，１２３を立設して構成されている。それぞれの水管群１２１，１２２，１２３は、略同心円上の環状に配列されており、内側水管群１２３から所定間隔を隔てて外側水管群１２１が設けられ、内側水管群１２３と外側水管群１２１との間に形成される環状ガス流路１２９内に、中間水管群１２２が設けられている。
【００８９】
本実施例において、内側水管群１２３は、基本的に水管を密接させた状態で環状に構成されており、その一部に内側開口部１２６が設けられている。この内側開口部１２６は、内側水管群１２３内部で生成されたガスを環状ガス流路１２９に導くべく機能する。さらに、中間水管群１２２は、水管間に略均等の所定間隔を有した状態で環状に構成されている。また、外側水管群１２１は、水管間に略均等の所定間隔を有した状態で環状に構成されており、各水管間には、隣接する水管間の隙間をなくすべく連接されたフィン部１２７が設けられている。この外側水管群１２１の一部には、外側開口部１２８が設けられており、この外側開口部１２８は、燃焼反応のほぼ完了したガスを缶体外部に排出するための排出部として機能する。つまり、ガスは、外側開口部１２８に集められた後、缶体の下方位置に設けられた煙突部１４０を介して缶体外部に排出される。
【００９０】
本実施例にかかるバーナ１１０は、その詳細な構造は省略しているが、複数のプレート（凹凸状または波板状プレートおよび平面プレート等）を積層した状態であって、予混合ガスを噴出する予混合ガス噴出孔が略同一平面状に多数形成された予混合ガス噴出面１１０ａを、複数面（ここでは１０面）有するように構成されている。このバーナ１１０においては、予混合ガスが、バーナ１１０の内部からそれぞれの予混合ガス噴出面１１０ａに形成された予混合ガス噴出孔を経て、放射状且つ面状に噴出されることとなる。そして、この予混合ガスには着火手段（図示省略）による着火が行われ、バーナ１１０にてガスＦが形成される。
【００９１】
予混合ガスは、バーナ１１０から、缶体１２０内の内側水管群１２３に対して、略垂直となるように噴出されているため、ガスＦは、缶体１２０内の内側水管群１２３に衝突し、衝突した後のガスは、内側水管群１２３の内周面に沿って軸方向下方側に流動する。次いで、このガスは、内側開口部１２６を経て環状ガス流路１２９に流入し、内側水管群１２３と中間水管群１２２と外側水管群１２１との間を流動した後、外側開口部１２８および煙突部１４０を経て缶体１２０外部に排出される。
【００９２】
以上のように、本実施例のボイラ１０１は、環状に配列された水管群（外側水管群１２１,中間水管群１２２，内側水管群１２３）を有する缶体１２０と、水管群(内側水管群１２３）の中央部に配設されたバーナ１１０とを備え、内側水管群１２３の一部に外側水管群１２１内周面に連通するガス流路（内側開口部１２６）が形成されており、バーナ１１０からの予混合ガスが内側水管群１２３の内周面に対して所定角度をなして噴出され、内側水管群１２３の軸方向に沿ったガスの流れが形成された後、ガス流路（内側開口部１２６）を介して、内側水管群１２３と外側水管群１２１との間の環状ガス流路１２９に沿ったガスの流れが形成されることを特徴としている。
【００９３】
また、本実施例にかかるボイラ１０１を構成する燃料供給部１５０は、隣接する二つの外側水管１２１Ａ，１２１Ｂの間に設けられた一対の燃料噴出部１５１と、各燃料噴出部１５１に対してガス燃料を供給する燃料供給配管１５２とを用いて構成されている。本実施例においては、燃料供給部１５０を成す燃料噴出部１５１からはガス燃料が噴出されるが、本発明はこの構成に限定されず、必要に応じて、予め空気と混合させた予混合ガスを燃料噴出部１５１から噴出させてもよい。なお、ここでは省略しているが、燃料供給配管１５２には、ガス燃料（あるいは予混合ガス）の流量を調整するための燃料調整弁が設けられている。
【００９４】
本実施例にかかるボイラ１０１は、以上のように構成されており、缶体構造やバーナ構造等は、先に説明した実施例（図１および図２参照）と異なるが、先に説明した実施例と同様の考え方に基づき、低Ｏ２、低ＮＯｘおよび低ＣＯを実現可能なボイラを得ることができる。
【００９５】
つまり、本実施例にかかるボイラ１０１においても、先の実施例と同様に、バーナ１１０を水管（内側水管群１２３）に近接して設け、バーナ１１０と燃料供給部１５０とによって多段燃焼を実現している。したがって、本実施例に示すような構成であっても、近接した水管によるガス温度抑制および多段燃焼によって、一段目（予混合ガスバーナ１１０）におけるＮＯｘ値を可能な限り低減させて、そのＮＯｘ値（低ＮＯｘ値）を最終段階まで継続的に維持すべく、適切な箇所に、多段燃焼の二段目の燃料供給部１５０を設け、低ＮＯｘを実現することができる。すなわち、この図３および図４に示したボイラ１０１は、上述した図１および図２に示したボイラ１と同様に、第一燃料供給工程（主燃料供給工程）と第二燃料供給工程（追加燃料供給工程）とを備え、ガス冷却と、適切なガス温度帯への燃料供給とによって、低ＮＯｘ化を実現可能な構成を有している。
【００９６】
この実施例においては、予混合ガスバーナ１１０における空気比や、燃焼供給部１５０にてガス燃料等を供給する箇所のガス温度等に関する詳細事項については、特に説明していないが、これらについては、本発明の趣旨に基づき、上述した実施形態等にて示した値が用いられる。
【００９７】
なお、本実施例においては、環状ガス流路１２９や外側開口部１２８近傍領域が、燃焼反応促進領域として機能する。また、必要に応じて、環状ガス流路１２９に設けられている中間水管群１２２のいずれかを抜管して、燃焼促進領域としてもよい。さらに、環状ガス流路１２９および外側開口部１２８近傍領域の少なくとも一方に、より燃焼反応を促進するために、ＣＯ酸化触媒物質を設けてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００９８】
【図１】本発明の一実施例を適用した蒸気ボイラの縦断面の説明図である。
【図２】図１のII−II線に沿う横断面の説明図である。
【図３】本発明の他の実施例にかかる蒸気ボイラの縦断面の説明図である。
【図４】図３のIV−IV線に沿う横断面の説明図である。
【符号の説明】
【００９９】
１…ボイラ
１０…バーナ
１０ａ…予混合ガス噴出面
２０…缶体
２１…外側水管（水管）
２２…内側水管（水管）
２３…中央水管（水管）
２４…上部管寄せ
２５…下部管寄せ
２６…連結部
２７…水管壁
２９…ガス流動空間
３０…送風機
３１…空気供給経路部
３２…ガス燃料供給管
３３…燃料調整弁
４０…煙突部
５０…燃料供給部
５１…燃料噴出部
５２…燃料供給配管
６１…第一領域
７１…第二領域
１０１…ボイラ
１１０…バーナ
１１０ａ…予混合ガス噴出面
１２０…缶体
１２１…外側水管群
１２２…中間水管群
１２３…内側水管群
１２４…上部管寄せ
１２５…下部管寄せ
１２６…内側開口部
１２７…フィン部
１２８…外側開口部
１２９…環状ガス流路
１４０…煙突部
１５０…燃料供給部
１５１…燃料噴出部
１５２…燃料供給配管
【特許請求の範囲】
【請求項１】
予混合ガスバーナと、前記予混合ガスバーナに近接した水管とを備えたボイラであって、
前記予混合ガスバーナから、前記水管に対して所定角度をなして、予混合ガスが噴出され、
前記予混合ガスバーナから下流側に所定間隔を隔てた位置に、ガス燃料および予混合ガスの少なくとも一方を供給可能な燃料供給部が設けられている
ことを特徴とするボイラ。
【請求項２】
前記燃料供給部の下流側に、燃焼反応を促進するための燃焼反応促進領域が設けられている
請求項１に記載のボイラ。
【請求項３】
前記予混合ガスバーナから噴出される予混合ガスの空気比が、以下の数式の関係を有する
請求項１または２に記載のボイラ。
１．３≦空気比≦２．０
【請求項４】
ガス温度が以下の数式の範囲内の温度となる箇所に、前記燃料供給部からガス燃料および予混合ガスの少なくとも一方が供給される
請求項１から３のいずれか1項に記載のボイラ。
８００℃≦ガス温度≦１２００℃
【請求項５】
多段的に燃料を供給することによってＮＯｘを低減する低ＮＯｘ燃焼方法であって、
冷却体に近接した位置で予混合ガスを供給する第一燃料供給工程と、
前記第一燃料供給工程後に、ガス燃料および予混合ガスの少なくとも一方を供給する第二燃料供給工程と
を備えたことを特徴とする低ＮＯｘ燃焼方法。
【請求項６】
前記第二燃料供給工程後に、燃焼反応を促進するための燃焼反応促進工程を行う
請求項５に記載の低ＮＯｘ燃焼方法。
【請求項７】
前記第一燃料供給工程において、前記予混合ガスの空気比が、以下の数式の関係を有する
請求項５または６に記載の低ＮＯｘ燃焼方法。
１．３≦空気比≦２．０
【請求項８】
前記第二燃料供給工程において、ガス温度が以下の数式の範囲内の温度となる箇所に、前記ガス燃料および前記予混合ガスの少なくとも一方が供給される
請求項５から７のいずれか１項に記載の低ＮＯｘ燃焼方法。
８００℃≦ガス温度≦１２００℃
【請求項９】
多段的に燃料を供給することによってＮＯｘを低減する低ＮＯｘ燃焼方法であって、
冷却体に近接した位置で予混合ガスを供給する主燃料供給工程と、
前記主燃料供給工程後、燃料を供給してもガス温度がＮＯｘ発生限界以下となるように、ガス燃焼および予混合ガスの少なくとも一方を供給する追加燃料供給工程と
を備えたことを特徴とする低ＮＯｘ燃焼方法。
【請求項１】
予混合ガスバーナと、前記予混合ガスバーナに近接した水管とを備えたボイラであって、
前記予混合ガスバーナから、前記水管に対して所定角度をなして、予混合ガスが噴出され、
前記予混合ガスバーナから下流側に所定間隔を隔てた位置に、ガス燃料および予混合ガスの少なくとも一方を供給可能な燃料供給部が設けられている
ことを特徴とするボイラ。
【請求項２】
前記燃料供給部の下流側に、燃焼反応を促進するための燃焼反応促進領域が設けられている
請求項１に記載のボイラ。
【請求項３】
前記予混合ガスバーナから噴出される予混合ガスの空気比が、以下の数式の関係を有する
請求項１または２に記載のボイラ。
１．３≦空気比≦２．０
【請求項４】
ガス温度が以下の数式の範囲内の温度となる箇所に、前記燃料供給部からガス燃料および予混合ガスの少なくとも一方が供給される
請求項１から３のいずれか1項に記載のボイラ。
８００℃≦ガス温度≦１２００℃
【請求項５】
多段的に燃料を供給することによってＮＯｘを低減する低ＮＯｘ燃焼方法であって、
冷却体に近接した位置で予混合ガスを供給する第一燃料供給工程と、
前記第一燃料供給工程後に、ガス燃料および予混合ガスの少なくとも一方を供給する第二燃料供給工程と
を備えたことを特徴とする低ＮＯｘ燃焼方法。
【請求項６】
前記第二燃料供給工程後に、燃焼反応を促進するための燃焼反応促進工程を行う
請求項５に記載の低ＮＯｘ燃焼方法。
【請求項７】
前記第一燃料供給工程において、前記予混合ガスの空気比が、以下の数式の関係を有する
請求項５または６に記載の低ＮＯｘ燃焼方法。
１．３≦空気比≦２．０
【請求項８】
前記第二燃料供給工程において、ガス温度が以下の数式の範囲内の温度となる箇所に、前記ガス燃料および前記予混合ガスの少なくとも一方が供給される
請求項５から７のいずれか１項に記載の低ＮＯｘ燃焼方法。
８００℃≦ガス温度≦１２００℃
【請求項９】
多段的に燃料を供給することによってＮＯｘを低減する低ＮＯｘ燃焼方法であって、
冷却体に近接した位置で予混合ガスを供給する主燃料供給工程と、
前記主燃料供給工程後、燃料を供給してもガス温度がＮＯｘ発生限界以下となるように、ガス燃焼および予混合ガスの少なくとも一方を供給する追加燃料供給工程と
を備えたことを特徴とする低ＮＯｘ燃焼方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２００６−２２０３７３（Ｐ２００６−２２０３７３Ａ）
【公開日】平成１８年８月２４日（２００６．８．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−３５０２８（Ｐ２００５−３５０２８）
【出願日】平成１７年２月１０日（２００５．２．１０）
【出願人】（０００１７５２７２）三浦工業株式会社 (1,055)
【出願人】（５０４１４３５２２）株式会社三浦プロテック (488)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年８月２４日（２００６．８．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年２月１０日（２００５．２．１０）
【出願人】（０００１７５２７２）三浦工業株式会社 (1,055)
【出願人】（５０４１４３５２２）株式会社三浦プロテック (488)
【Ｆターム（参考）】
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