特開 2016-166722 炉筒煙管ボイラ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】特開2016-166722(P2016-166722A)

(43)【公開日】2016年9月15日

(54)【発明の名称】炉筒煙管ボイラ

(51)【国際特許分類】

   F22B 9/12 20060101AFI20160819BHJP

   F23C 99/00 20060101ALI20160819BHJP

   F23D 14/22 20060101ALI20160819BHJP

【ＦＩ】

   F22B9/12

   F23C99/00 325

   F23D14/22 D

   F23D14/22 C

【審査請求】未請求

【請求項の数】3

【出願形態】ＯＬ

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2015-91516(P2015-91516)

(22)【出願日】2015年4月28日

(31)【優先権主張番号】特願2015-41823(P2015-41823)

(32)【優先日】2015年3月3日

(33)【優先権主張国】JP

【新規性喪失の例外の表示】申請有り

(71)【出願人】

【識別番号】000154668

【氏名又は名称】株式会社ヒラカワ

(71)【出願人】

【識別番号】593196849

【氏名又は名称】ボルカノ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100105957

【弁理士】

【氏名又は名称】恩田 誠

(74)【代理人】

【識別番号】100068755

【弁理士】

【氏名又は名称】恩田 博宣

(72)【発明者】

【氏名】二塚 慶介

(72)【発明者】

【氏名】安田 裕文

(72)【発明者】

【氏名】伊藤 博一

(72)【発明者】

【氏名】副島 稔

(72)【発明者】

【氏名】藤野 敏明

【テーマコード（参考）】

3K019

3K065

【Ｆターム（参考）】

3K019AA03

3K019AA06

3K019BA04

3K019BB02

3K019BD01

3K065TA01

3K065TA12

3K065TC01

3K065TD05

3K065TG04

(57)【要約】

【課題】低ＮＯｘ化と振動燃焼低減とを実現可能な炉筒煙管ボイラを提供すること。
【解決手段】ケーシング内に燃焼室２３が設けられる。燃焼室２３には煙管が接続される。燃焼装置３１は、燃焼用空気供給スロート３３の軸線上に配設された一次燃料ノズル３７と、前記燃焼用空気供給スロート３３の内周側であって前記一次燃料ノズル３７の周囲に配設された保炎器４１と、前記燃焼用空気供給スロート３３の外周側であって軸線１００を中心とした環状領域上に周方向に相互間隔をあけて配設され、保炎器４１の下流部に形成される一次火炎の先端部から下流方向の中央部の範囲に対して二次燃料を供給する複数の二次燃料ノズル５２とを備えた。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

水缶内に、炉筒と、その炉筒の一端部または他端部に接続された煙管と、前記炉筒の一端部に位置する燃焼装置とを設けた炉筒煙管ボイラにおいて、
前記燃焼装置は、
燃焼用空気供給スロートの軸線上に配設された一次燃料供給手段と、
前記燃焼用空気供給スロートの内周側であって前記一次燃料供給手段の周囲に配設された保炎器と、
前記燃焼用空気供給スロートの外周側であって前記軸線を中心とした環状領域上に周方向に相互間隔をあけて配設され、前記保炎器の下流部に形成される一次火炎の先端部付近に対して二次燃料を供給する複数の二次燃料供給手段と
を備えたことを特徴とする炉筒煙管ボイラ。

【請求項2】

前記二次燃料供給手段は、前記炉筒の半径方向内側向きに傾斜して配設された単孔を有するノズルであることを特徴とする請求項１に記載の炉筒煙管ボイラ。

【請求項3】

前記燃焼用空気供給スロートの外周側には、前記環状領域上に相互間隔をあけて複数本の二次空気ノズルを配設し、前記二次空気ノズルと前記二次燃料供給手段とを交互に配設したことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の炉筒煙管ボイラ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、燃焼されたガス、すなわち燃焼ガス中の窒素酸化物（以下、単にＮＯｘという）の量を低減させるとともに、燃焼室における振動燃焼を抑制するようにした炉筒煙管ボイラに関する。

【背景技術】

【0002】

従来より、特許文献１に記載されているように、ボイラに用いられる燃焼装置において燃焼ガス中のＮＯｘ量の低減が図られ、その燃焼ガス中のＮＯｘが酸素濃度０％換算にて６０ppm程度にまで低減される。しかしながら、大気汚染を抑制するために、特に都市部の地域冷暖房設備においては、ＮＯｘ排出量が酸素濃度０％換算にて４０ppm以下とするように求められている。

【0003】

非特許文献１には、燃料を二段に供給し、一次燃料を高空気比下で急速混合燃焼させて、低濃度の残存酸素を含む燃焼ガスにより、周囲から噴射された二次ガスを緩慢燃焼させるとともに、二次ガスの高速噴射流で燃焼ガスの再循環を行って、ＮＯｘ排出量を低減する旨が記載されている。

【0004】

また、ボイラを稼働させると、気柱共鳴型の振動燃焼が発生することがある。特に、炉筒煙管ボイラのように略円筒形状の燃焼室に煙管等を接続した場合には、このような気柱共鳴型の振動燃焼が発生しやすい。そして、振動燃焼が生じると、大きな騒音と振動とが発生されるとともに、異常燃焼が生じることが知られている。

【0005】

非特許文献２には、このような振動燃焼が発生する条件が記載されている。すなわち、燃焼室全体にわたって一様に燃焼反応が行われる場合には、高負荷燃焼であっても振動を生じにくく、反対に、火炎が短く、しかも燃焼室内のある位置に集中している場合ほど振動が発生しやすいとされている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開平９−６０８１１号公報

【非特許文献】

【0007】

【非特許文献1】２０１２年７月１日発行（発行所 一般財団法人省エネルギーセンター）「新版 ガス燃焼の理論と実際」第２０６頁〜２０７頁

【非特許文献2】昭和４１年１１月１日発行（発行所 社団法人日本熱エネルギー技術協会 著者 辻正一）「公害防止燃焼技術概論」第１２０頁

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

非特許文献１においては、燃料二段燃焼の欠点として、空気二段燃焼よりはＮＯｘ低減効果が高いものの、未燃分を生成しやすく、振動燃焼もおこしやすいので、燃焼室とのマッチングが重要となることが指摘されている。

【0009】

すなわち、燃料二段燃焼型の燃焼装置においては、火炎の不安定による発熱変動が起因となり、振動燃焼が発生しやすくなる。そして、振動対策とＮＯｘ低減策との間は、トレードオフの関係となるため、低振動と低ＮＯｘとを兼ね備えることは困難である。
また、非特許文献１において、紹介されているバーナ構造（図８．２３）及びＮＯｘの排出特性（図８．２４）からは以下の問題点があるものと推定される。すなわち、ＮＯｘ排出値が、O₂=3%（空気比1.17）の燃焼条件において、40ppm（O₂=5％）であるが、酸素濃度０％に換算すると52.5ppmであり、未だＮＯｘ排出量が多い。

【0010】

本発明の目的は、上記技術の問題点を解消し、低ＮＯｘ化を達成するとともに、振動燃焼を抑制するようにした炉筒煙管ボイラを提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0011】

前記の目的を達成するために、本発明においては、水缶内に、炉筒と、その炉筒の一端部または他端部に接続された煙管と、前記炉筒の一端部に設けられた燃焼装置とを設けた炉筒煙管ボイラにおいて、前記燃焼装置は、燃焼用空気供給スロートの軸線上に配設された一次燃料供給手段と、前記燃焼用空気供給スロートの内周側であって前記一次燃料供給手段の周囲に配設された保炎器と、前記燃焼用空気供給スロートの外周側であって前記軸線を中心とした環状領域上に周方向に相互間隔をあけて配設され、前記保炎器の下流部に形成される一次火炎の先端部付近に対して二次燃料を供給する複数の二次燃料供給手段とを備えたことを特徴とする。

【0012】

以上の構成においては、保炎器の下流部に形成される一次火炎の先端部付近に対し、二次燃料ノズルによって二次燃料を供給することができる。そのため、一次火炎の前方に延びる二次火炎が形成される。従って、燃焼室内の上流部から中央部及び下流部にわたって長い火炎が形成されるために、燃焼室内全体にわたって一様に燃焼反応が生じて、局所的な高温領域が形成されにくくなる。従って、火炎の発熱変動に起因する振動条件を抑制できる。このため、低振動及び低騒音を得ることができる。また、燃焼ガスが、再循環流として燃焼室内の外周側から中心側に巻き込まれる。このため、二次燃料供給手段からの燃料ガスが再循環流に対して徐々に混合されて、緩慢に燃焼され、ＮＯｘが低減される。このとき、二次燃料供給手段からの高速噴流による再循環が円滑に実行されて、低ＮＯｘ化に貢献できる。

【発明の効果】

【0013】

本発明の炉筒煙管ボイラによれば、振動燃焼を抑制できるとともに、低ＮＯｘ化を達成できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】第１実施形態の炉筒煙管ボイラの簡略側面図。

【図2】図１の炉筒煙管ボイラの簡略正面図。

【図3】燃焼装置部分の断面図。

【図4】燃焼装置の正面図。

【図5】（ａ）は一次燃料ノズルの断面図、（ｂ）は一次燃料ノズルの正面図。

【図6】（ａ）は二次燃料ノズルの断面図、（ｂ）は二次燃料ノズルの正面図。

【図7】二次空気ノズルの平面図。

【図8】燃焼装置部分の断面図。

【図9】第２実施形態の炉筒煙管ボイラの簡略側面図。

【図10】図９の炉筒煙管ボイラの簡略正面図。

【発明を実施するための形態】

【0015】

（第１実施形態）
以下、本発明を具体化した第１実施形態を図１〜図８に基づいて説明する。
図１及び図２に示すように、本実施形態の炉筒煙管ボイラ２１の水缶を構成するケーシング２２内には炉筒を構成する横向きの燃焼室２３が設置されており、この燃焼室２３の基端部に燃焼装置３１が取り付けられている。本実施形態では図１の右側を基端側，左側を前部側とする。

【0016】

燃焼室２３の前端の中央部には狭窄部２４が形成されており、この狭窄部２４を介して燃焼室２３と連通するようにケーシング２２内には副燃焼室２５が形成されている。この副燃焼室２５の奥行及び内径はメインの燃焼室２３の奥行及び内径より短くされている。副燃焼室２５の外周部には複数の煙管２６が接続され、この煙管２６はケーシング２２内の水中を通り、燃焼室２３の外側を延びて排気路２９に接続されている。

【0017】

次に、前記燃焼装置３１の構成を説明する。
図３に示すように、燃焼装置３１の風箱３２における中心部の水平な軸線１００上にはパイプ状の燃焼用空気供給スロート（以下、単にスロートという）３３が配置されている。このスロート３３内には風箱３２内の後部の第１送風室３４から一次空気が送られ、その一次空気がスロート３３の先端開口３５から前記燃焼室２３内の中心において前方に向かって噴出される。

【0018】

図３及び図４に示すように、前記スロート３３内においてその軸線１００上には中央燃料供給管３６が貫通配置されている。この中央燃料供給管３６の先端には一次燃料供給手段としての一次燃料ノズル３７が取り付けられ、その先端外周部には複数（本実施形態では６個）のノズル孔３８が前記軸線１００を中心とした環状領域に等間隔を隔てて配列されている。図５（ａ），（ｂ）に示すように、前記ノズル孔３８は軸線１００方向から見て軸線１００を中心とした半径線上に配置されるとともに、軸線１００と直交する方向から見て軸線１００に対して中心角θ１が３０度〜８０度（本実施形態では６０度）程度の方向に向かって開口されている。そして、中央燃料供給管３６を介して一次燃料ノズル３７内には都市ガスよりなる一次燃料としての燃料ガスが供給され、その燃料ガスがノズル孔３８から燃焼室２３内に対して放射方向に、つまり燃焼室２３内の外周側の斜め方向に向けて噴射される。

【0019】

なお、スロート３３内において一次燃料ノズル３７の後部側には、着火用のパイロットバーナ（図示しない）が設けられている。
図３及び図４に示すように、前記ノズル孔３８の直近の後部において、一次燃料ノズル３７の外周面には、その外周面とスロート３３の内周面との間に位置する保炎器４１が取り付けられており、この保炎器４１の外周部の６箇所には等間隔をおいて複数（実施形態では６箇所）の凸部４３が形成されている。これらの凸部４３間の凹部が通気口４２になっているとともに、凸部４３の先端とスロート３３の内周面との間が狭い通気間隙４４になっている。凸部４３は前記ノズル孔３８間の部分に対応して位置している。そして、スロート３３内の一次空気が通気口４２及び通気間隙４４を通って燃焼室２３内に前記軸線１００に沿って噴出される。この保炎器４１とスロート３３とによって、燃焼室２３内に一次空気を噴出するための一次空気ノズルが構成されている。保炎器４１の前面は前記スロート３３の先端面より所定長さ分だけ奥側に位置している。

【0020】

図３，図４及び図６（ａ），図６（ｂ）に示すように、スロート３３の周囲において風箱３２の前壁３２１には等間隔をおいて複数本（本実施形態では６本）の外側燃料供給管５１が貫通されている。この外側燃料供給管５１の先端には軸線１００を中心とした環状領域上に位置する二次燃料供給手段としての二次燃料ノズル５２が固定されている。二次燃料ノズル５２の先端部には単一のノズル孔５３が形成されている。従って、このノズル孔５３により単孔燃料ノズルが構成されている。このノズル孔５３は、前記軸線１００を中心とし、前記保炎器４１の通気口４２を通る半径線上に位置している。図６（ａ）に示すように、ノズル孔５３は、軸線１００と直交する方向から見て、軸線１００に対して中心角θ２が５度〜３０度（本実施形態では１５度）程度の角度で半径方向の内向きに開口している。一次燃料ノズル３７の先端部はスロート３３の先端開口と同位置に配置されている。そして、外側燃料供給管５１を介して二次燃料ノズル５２内に都市ガスよりなる燃料ガスが供給され、その燃料ガスがノズル孔５３から燃焼室２３の中心部に向けて斜め方向に噴射される。

【0021】

図３，図４及び図７に示すように、前記外側燃料供給管５１の間において、風箱３２の前壁３２１の複数箇所（本実施形態では６箇所）には連通口６１が等間隔をおいて形成され、各連通口６１の部分において前壁３２１には二次空気ノズル６２が相互に等間隔をおいて取り付けられている。この二次空気ノズル６２は連通口６１を介して風箱３２の第２送風室６３に接続されている。そして、第２送風室６３からの空気が二次空気ノズル６２の先端開口６２１から二次空気として燃焼室２３内に前記軸線１００に沿う方向に噴出される。この二次空気ノズル６２の先端開口６２１は矩形のスリット状に形成されている。

【0022】

二次空気ノズル６２の先端開口６２１は前記凸部４３を通る軸線１００を中心とした半径線上に位置し、その長辺が半径線に沿って延長されている。二次空気ノズル６２の先端開口６２１は、スロート３３の先端開口に対して所定長さ分だけ燃焼室２３側に突出している。図５に示すように、二次空気ノズル６２の側壁６２２は前記先端開口６２１に向かって収束するように傾斜されている。また、二次空気ノズル６２の先端開口６２１は、底壁６２３を傾斜させることによりスロート３３に近接している。

【0023】

二次空気ノズル６２及びその先端開口６２１は、前記二次燃料ノズル５２とともに軸線１００を中心とした同心の環状領域上に配置されるとともに、二次燃料ノズル５２と等間隔をおいて交互に配置されている。

【0024】

本実施形態において、二次空気ノズル６２の先端開口６２１は、軸線１００を中心とした半径線の方向に延長され、その半径線方向の長さが半径線に対する直交線方向の長さより長ければよい。従って、先端開口６２１の形状は、矩形スリットに限定されず、長円状、楕円形状、前記半径線の方向の両端部が膨らんだ分銅形状等、各種形状が実現可能である。

【0025】

図３に示すように、前記風箱３２の前壁は前記燃焼室２３の端壁２３１とほぼ同一面上に位置し、前記スロート３３，外側燃料供給管５１及び二次空気ノズル６２は燃焼室２３の端壁２３１から燃焼室２３内に突出されている。従って、燃焼装置３１の主要部分は端壁２３１から燃焼室２３内に突出している。

【0026】

次に、以上のように構成された炉筒煙管ボイラの作用について説明する。
図１，図３及び図８に示すように、燃焼装置３１の燃焼作動時には、一次燃料ノズル３７の軸線１００の周囲のノズル孔３８から一次燃料ガスが燃焼室２３に向かって斜め外周方向に噴出されて、一次火炎２０１が形成される。そして、一次燃料ノズル３７の周囲において、保炎器４１の通気口４２及び通気間隙４４から一次空気が軸線１００の延長方向に沿って燃焼室２３内の前方に向かって噴出される。このとき、保炎器４１がスロート３３内に位置しているため、保炎器４１の凸部４３の前面側に小さな再循環流２０４が形成される。よって、この一次火炎２０１が、高空気比下において保炎されるとともに、保炎器４１の凸部４３間の凹部からのエアによって一次火炎２０１が分割状態になって、表面積が増大し、その一次火炎２０１は温度低下される。このため、ＮＯｘの排出量が抑えられる。

【0027】

一方、二次燃料ノズル５２のノズル孔５３から二次燃料ガスが軸線１００に向かう傾斜方向に噴出されて、この二次燃料ガスが保炎器４１の前方に形成される一次火炎２０１の先端部からその前方の中央部の範囲に対して供給される。

【0028】

このため、一次火炎２０１をパイロット火炎として一次火炎２０１の先端部に続く二次火炎２０２が形成される。この二次燃料ガスの噴出によって、燃焼ガスが二次燃料ノズル５２の上流側から巻き込まれて再循環されて、その再循環流２０３に二次燃料ガスが混合されるため、二次火炎２０２は緩慢燃焼となりＮＯｘの発生が低減される。つまり、ノズル孔５３からの二次燃料ガスはノズル孔５３から離れた部位で燃焼されるために、その燃焼が緩慢になる。

【0029】

そして、このとき、二次燃料ノズル５２の間に位置する二次空気ノズル６２の先端開口６２１から燃焼室２３に向かって二次空気が噴出される。このため、この二次空気によって、二次火炎２０２の温度が低下される。これとともに、二次空気ノズル６２の先端開口から、二次火炎２０２、その外側及び二次空気ノズル６２の基端部付近を周回する前記再循環流２０３が形成されて、この再循環流２０３によって二次空気，二次燃料ガス及び両ガスの噴流によって誘引される燃焼ガスが循環し、それらが混合して緩慢燃焼が実現されるとともに、二次火炎が保炎される。

【0030】

二次燃料ノズル５２及び二次空気ノズル６２はスロート３３の周囲において交互に均等間隔で配置されているため、図２に示すように、再循環流２０３は二次燃料ノズル５２と二次空気ノズル６２との間の空間を通る。このため、燃焼ガスと二次空気とが分割状態になってそれらの混合が遅れる。しかも、二次燃料ノズル５２と二次空気ノズル６２との間の空間を通る再循環流によって緩慢燃焼が達成される。

【0031】

加えて、二次空気ノズル６２が二次燃料ノズル５２の先端より前方に突出しているため、二次空気が再循環流の前方位置、すなわち、二次火炎２０２を上流とした再循環流の下流側に合流するため、二次火炎２０２に対する酸素供給が遅れ、ＮＯｘの抑制に有効である。

【0032】

そして、本実施形態においては二次燃料ノズル５２が燃焼室２３内へ突出して配設されることによって、燃焼ガスが、二次燃料ノズル５２の上流側から巻き込まれて再循環して火炎の燃焼ガス中に混合されるため、緩慢燃焼となり、ＮＯｘの発生が低減される。

【0033】

また、二次燃料ノズル５２間に二次空気ノズル６２が相互間隔をあけて配置されることによって、二次燃料ノズル５２からの二次燃料及び二次空気ノズル６２からの二次空気の双方による高速噴流効果によって、燃焼室２３内の燃焼ガスの再循環が促進され、低ＮＯｘを得ることができる。さらに、一次火炎２０１は二次火炎２０２のために保炎すればよい程度の強さでよい。このため、一次燃料ガス及び一次空気の量を少なくすることができて、高ＴＤＲ（ターンダウン比）を確保しながら低ＮＯｘが可能となる。

【0034】

さらに、前記のように、保炎器４１の下流部において燃焼室２３の前方の中央部に形成される一次火炎２０１の先端部に対し、二次燃料ノズル５２によって二次燃料を供給することで二次火炎２０２が形成される。従って、燃焼室２３内の上流部から中央部及び下流部にわたって長い火炎が形成される。このため、燃焼室内全体にわたって一様に燃焼反応が生じて、局所的な高温領域が形成されにくくなるので、火炎の発熱変動に起因する振動条件を緩和できて、振動を抑えることができる。

【0035】

そして、炉筒煙管ボイラ２１には狭窄部２４及び副燃焼室２５が形成されているため、前記二次火炎２０２の中心部の直進流が狭窄部２４を経て副燃焼室２５内に至る。従って、直進火炎流の周囲に燃焼装置３１側に向かう反転流が生じやすくなる。言い換えれば、燃焼室２３内の狭窄部２４の周囲の燃焼ガスが再循環流２０３として上流側へ戻りやすくなる。このため、燃焼ガスの自己循環作用が高められるとともに、燃焼ガスが燃焼室２３の外周部において温度低下されて、ＮＯｘの発生が低くなるとともに、火炎の継続燃焼及び撹拌効果によって酸化反応が進み、一酸化炭素（以下、単にＣＯという）の発生が低下される。さらに、副燃焼室２５においても燃焼が継続されるため、ＣＯの発生量がさらに低くなる。

【0036】

加えて、狭窄部２４及び副燃焼室２５により、燃焼空間の表面積が拡大される。このため、火炎が狭窄部２４及び副燃焼室２５において温度低下される。従って、ＮＯｘ排出量をさらに低下させることができる。

【0037】

従って、本実施形態においては、以下の効果がある。
（１）保炎器４１の下流部に形成される一次火炎２０１の先端部から燃焼室２３の中央部の範囲に対し、二次燃料ノズル５２によって二次燃料を供給することで、その中央部からさらに前方に延びる二次火炎２０２が形成される。従って、炉筒煙管ボイラ２１の燃焼室２３内の上流部から中央部及び下流部にわたって長い火炎が形成されるために、燃焼室内全体にわたって一様に燃焼反応が生じて、局所的な高温領域が形成されにくくなる。従って、火炎の発熱変動に起因する振動条件を抑制できる。このため、炉筒煙管ボイラ２１を低振動及び低騒音で運転させることができるとともに、異常燃焼を防止できる。

【0038】

（２）燃焼室２３の前端に狭窄部２４及び副燃焼室２５が形成されているため、火炎がさらに長く形成されて、振動燃焼をさらに有効に抑制できる。
（３）二次燃料ノズル５２がスロート３３の先端より燃焼室２３内へ突出しているため、燃焼ガスが、再循環流としてスロート３３及び二次燃料ノズル５２の上流側で、かつ外周側から中心側に巻き込まれる。このため、二次燃料ノズル５２からの燃料ガスが再循環流に対して徐々に混合されて、緩慢に燃焼され、ＮＯｘが低減される。このとき、二次燃料ノズル５２からの高速噴流に基づく再循環が円滑に実行されて、低ＮＯｘ化に貢献できる。

【0039】

（４）一次燃料ノズル３７からの燃料ガスは、二次火炎を保炎する程度の小さな一次火炎が形成される量であればよい。そして、燃焼に必要な全空気量のうちの一部を一次空気としてスロート３３へ供給できるため、従来と比較して、二次燃料ガス量に対し、一次燃料ガス量を少なくできる。例えば、（一次燃料ガス量）／（二次燃料ガス量）との比を１／２〜１／１０程度とし、二次燃料ガスの量のみを制御することによって、高ＴＤＲを得ることができる。従って、燃焼装置の燃焼量を幅広い範囲で制御することができる。また、一次燃料ガス量と二次燃料ガス量とを個別に制御する必要がないため、ガス調量弁が二次燃料ガス用のみとなり、設備費用を低減できる。

【0040】

（５）軸線１００上に形成された高空気比の一次燃料ガス領域に向けて二次燃料ガスを噴出することによって、二次火炎を安定化することが可能となるとともに、未燃分のガス及びＣＯの排出を抑えることが可能となる。

【0041】

（６）二次燃料ノズル５２のノズル孔５３は、軸線１００の方向の下流側に向かって半径方向内側向きに傾斜して配設される単孔である。従って、高空気比の一次燃料ガス領域に向けて二次燃料ガスが高い圧力で噴出されることになり、未燃分のガス及びＣＯの排出を抑えることが可能となる。

【0042】

（７）スロート３３の外周側であって軸線１００を中心とした環状領域上に相互間隔をあけて複数本の二次空気ノズル６２が設けられているため、軸線１００上に形成される低濃度の残存酸素を含む燃焼ガスに対し、周囲から二次燃料ガスを有効に混合させて、緩慢燃焼させるとともに、未燃分のガスを有効に燃焼させることができる。従って、一次燃料ガス量を減らしても、一次火炎２０１を安定させることができる。

【0043】

（８）複数本の二次空気ノズル６２と複数本の二次燃料ノズル５２とが環状領域上に交互に配設されているため、二次燃料ノズル５２、二次空気ノズル６２の双方による高速噴流効果によって、燃焼ガスの再循環が行われて、低ＮＯｘ状態となる。しかも、二次空気ノズル６２と複数本の二次燃料ノズル５２とが相互に離間されているため、二次空気と二次燃料ガスとの混合を遅らせて、それらを長時間分割状態に維持できて、有効な緩慢燃焼状態を得ることができる。

【0044】

（９）二次空気ノズル６２の開口が軸線１００を中心とした半径方向に延びるスリット状の単孔であることにより、二次燃料ノズルと二次空気ノズルとの間の間隔を確保できる。このため、前記分割状態をより確実に形成できて、より有効な緩慢燃焼状態を得ることができる。

【0045】

（１０）二次空気ノズル６２が、燃焼室２３内へ突出しているため、再循環流２０３が二次空気ノズル６２の後方から流れてきて、その流れの下流側に二次空気が巻き込まれて混合していくので、再循環流２０３に対する二次空気の混合が遅れる。このため、より緩慢な燃焼が可能となる。

【0046】

（１１）燃焼室２３の前端に狭窄部２４が形成されているため、燃焼室２３内の狭窄部２４の周囲の燃焼ガスが再循環流として上流側へ戻りやすくなる。このため、燃焼ガスの自己循環作用が高められるとともに、循環される燃焼ガスが燃焼室２３の外周部において温度低下されて、ＮＯｘの発生が低くなるとともに、火炎の継続燃焼及び撹拌効果によってＣＯの発生が低下される。さらに、副燃焼室２５においても燃焼が継続されるため、ＣＯの発生量がさらに低くなる。

【0047】

（１２）二次空気ノズル６２の開口がスリット状をなして、スロート３３に近接しているため、一次火炎２０１に対する酸素量が不足することを避けることができ、ＣＯの発生を抑制できる。

【0048】

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態を図９及び図１０に基づいて説明する。本実施形態においては、前記第１実施形態と異なる部分を中心に説明する。

【0049】

図９及び図１０に示すように、本実施形態の炉筒煙管ボイラ２１は、戻り燃焼タイプであって、第１実施形態における炉筒煙管ボイラ２１の狭窄部２４及び副燃焼室２５は設けられていない。すなわち、本実施形態の炉筒煙管ボイラ２１は、燃焼室２３の中心部を経て前方に向かって流れる燃焼ガスが燃焼室２３の前端部で反転して、燃焼室２３の外周部を通って燃焼装置３１側に戻ってくる燃焼方式である。

【0050】

本実施形態においては、燃焼室２３の基端上部に戻り口２７が形成されている。戻り口２７は燃焼装置３１の先端より燃焼室２３の基端側に位置している。従って、前記燃焼用空気供給スロート３３、前記二次燃料ノズル５２及び前記二次空気ノズル６２が、前記戻り口２７よりも、軸方向下流向きに突出して配設されている。

【0051】

燃焼室２３の外側部において、ケーシング２２内には側部室２８が設けられており、この側部室２８に前記戻り口２７が連通されている。側部室２８には複数の煙管２６が接続されており、これらの煙管２６は後煙室３０を介して排気路２９に接続されている。

【0052】

本実施形態においては、燃焼室２３の基端周壁に戻り口２７が設けられているため、燃焼室２３の中心部において前方に流れる燃焼ガスが燃焼室２３の前端部で反転し、燃焼室２３の外周部の内面を通って基端側に戻り、前記戻り口２７から側部室２８に導出され、そこから煙管２６側に流れる。

【0053】

従って、本実施形態においては、以下の効果がある。
（１３）燃焼ガスが燃焼室２３の基端側から全量戻ってくるため、自己排ガス循環をさらに活発化させることが可能である。従って、燃焼ガスの低ＮＯｘ化と低ＣＯ化が可能となる。

【0054】

（１４）燃焼室２３内の火炎の流れがカウンターフローになる。従って、二次火炎２０２の吹き飛びが抑制される。よって、二次火炎２０２を撹拌するとともに及び引き伸ばして、低ＮＯｘ化と低振動を達成できる。

【0055】

（変更例）
本発明は前記第１，第２実施形態に限定されるものではなく、以下のような態様で具体化してもよい。

【0056】

・第１実施形態においては、燃焼室２３の前端に狭窄部２４及び副燃焼室２５が設けられているが、狭窄部２４及び副燃焼室２５を設けることなく、煙管２６を燃焼室２３に直接接続すること。この場合，前述の（１）〜（１０）及び（１２）の効果を発揮するのはいうまでもない。

【0057】

・スロート３３，二次燃料ノズル５２及び二次空気ノズル６２の形状、あるいは数を適宜に変更すること。例えば、二次燃料ノズル５２及び二次空気ノズル６２の数を少なくしてする。このように構成すれば、二次空気ノズル６２と二次燃料ノズル５２との間の空間が広くなり、再循環流２０３が円滑に流れる。

【0058】

・二次燃料ノズル５２及び二次空気ノズル６２の数を同数ではなく、それらの数を異ならせること。
・二次空気ノズル６２の先端開口６２１を内向きに形成すること。

【0059】

・一次、二次燃料をガス燃料ではなく、噴霧状の液体燃料とすること。
・二次燃料ノズル５２を二次空気ノズル６２より燃焼室２３側に突出させること。
・前記二次燃料ノズル５２のノズル孔３８を前記軸線１００を中心とした半径線に沿って延びるスリット状の単孔にすること。このように、ノズル孔３８をスリット状の単孔とすることで、二次燃料ノズル５２と二次空気ノズル６２との間の間隔を広げることができる。従って、燃焼ガスの再循環が良好に行われながら緩慢燃焼するため、より低ＮＯｘ化が可能となる。

【0060】

（他の技術的思想）
前記実施形態から把握される技術的思想は以下の通りである。
（Ａ）水缶内に、炉筒と、その炉筒の端部に接続された煙管とを設け、前記炉筒の前記煙管とは反対側の端部に燃焼装置を設けた炉筒煙管ボイラにおいて、
前記燃焼装置は、
燃焼用空気供給スロートの軸線上に配設された一次燃料供給手段と、
前記燃焼用空気供給スロートの内周側であって前記一次燃料供給手段の周囲に配設された保炎器と、
前記燃焼用空気供給スロートの外周側であって前記軸線を中心とした環状領域上に周方向に相互間隔をあけて配設され、前記保炎器の下流部に形成される一次火炎の先端部付近に対して二次燃料を供給する複数の二次燃料供給手段とを備えたことを特徴とする炉筒煙管ボイラ。

【0061】

このように構成すれば、前記第１実施形態と同様な効果を得ることができる。
（Ｂ）前記燃焼室の反対側の端部に狭窄部と、この狭窄部を介して前記炉筒内と連通する副燃焼室とを設けるとともに、この副燃焼室に前記煙管を接続した前記請求項１〜３，技術的思想（Ａ）項のうちのいずれか一項に記載の炉筒煙管ボイラ。

【0062】

このように構成すれば、狭窄部及び副燃焼室の存在により、火炎がさらに長く形成されて、振動燃焼をさらに有効に抑制できる。
（Ｃ）前記炉筒は、燃焼装置側の基端部に戻り口を設け、炉筒の中心部に向かって流れる燃焼ガスが炉筒の前端部で反転し、炉筒の内面の外周部を通って前記戻り口から煙管側に排出される請求項１〜３のいずれか一項に記載の燃焼装置。

【0063】

このように構成すれば、燃焼ガスが燃焼室の基端側に全量戻ってくるため、自己排ガス循環をさらに活発化させることが可能である。
（Ｄ）前記燃焼用空気供給スロート、前記二次燃料ノズル及び前記二次空気ノズルが、前記流入口よりも、軸方向下流向きに突出して配設された前記請求項１〜３，前記技術的思想（Ａ）〜（Ｃ）項のうちのいずれか一項に記載の燃焼装置。

【0064】

このように構成すれば、再循環流が二次空気ノズルの後方から流れてきて、その流れの下流側に二次空気が巻き込まれて混合していくので、再循環流に対する二次空気の混合が遅れる。このため、より緩慢な燃焼が可能となる。

【符号の説明】

【0065】

２１…炉筒煙管ボイラ、２３…燃焼室、２４…狭窄部、２５…副燃焼室、２６…煙管、３１…燃焼装置、３３…スロート、３７…一次燃料ノズル、４１…保炎器、５２…二次燃料ノズル、６２…二次空気ノズル、１００…軸線。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】