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(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】P2024179463
(43)【公開日】2024-12-26
(54)【発明の名称】燃焼装置
(51)【国際特許分類】
F23D 14/02 20060101AFI20241219BHJP
F23L 1/00 20060101ALI20241219BHJP
F23C 99/00 20060101ALI20241219BHJP
F23D 14/24 20060101ALN20241219BHJP
【ＦＩ】
F23D14/02 M
F23L1/00 E
F23C99/00 324
F23C99/00 326
F23D14/02 H
F23D14/24 E
【審査請求】未請求
【請求項の数】10
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023098332
(22)【出願日】2023-06-15
(71)【出願人】
【識別番号】000213297
【氏名又は名称】中部電力株式会社
(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】藤本 貴之
(72)【発明者】
【氏名】棚橋 尚貴
(72)【発明者】
【氏名】野田 進
【テーマコード（参考）】
3K017
3K019
3K023
3K065
【Ｆターム（参考）】
3K017AA06
3K017AB01
3K017AC06
3K017AD01
3K017AD11
3K017AE03
3K019AA06
3K019BA01
3K019BB04
3K019BD01
3K019BD09
3K019CA03
3K023EA03
3K065TA01
3K065TC03
3K065TD05
3K065TF03
3K065TH03
3K065TJ02
3K065TJ06
3K065TJ07
(57)【要約】
【課題】ＮＯｘの発生を適切に抑制することができる。
【解決手段】燃焼装置は、一段目燃焼器２０と二段目燃焼器とを備える。一段目燃焼器２０は、中心孔及び複数の一段目空気孔２３を有し、一段目空気孔２３の各々を通じて一段目空気を供給する一段目空気供給部材２１と、一段目空気孔２３の各々の内部において一段目燃料を噴射する一段目噴射孔３３を有する一段目燃料供給部３０とを備える。一段目空気孔２３内を流れる一段目空気の流れ方向の上流側及び下流側をそれぞれ単に上流側及び下流側とするとき、一段目空気孔２３の各々は、中心孔を中心とする周方向において互いに間隔をあけて設けられるとともに、下流側ほど周方向の一側に位置するように傾斜して延在している。
【選択図】図９
【解決手段】燃焼装置は、一段目燃焼器２０と二段目燃焼器とを備える。一段目燃焼器２０は、中心孔及び複数の一段目空気孔２３を有し、一段目空気孔２３の各々を通じて一段目空気を供給する一段目空気供給部材２１と、一段目空気孔２３の各々の内部において一段目燃料を噴射する一段目噴射孔３３を有する一段目燃料供給部３０とを備える。一段目空気孔２３内を流れる一段目空気の流れ方向の上流側及び下流側をそれぞれ単に上流側及び下流側とするとき、一段目空気孔２３の各々は、中心孔を中心とする周方向において互いに間隔をあけて設けられるとともに、下流側ほど周方向の一側に位置するように傾斜して延在している。
【選択図】図９
【特許請求の範囲】
【請求項1】
一段目燃料を燃焼させる一段目燃焼器と、二段目燃料を燃焼させる二段目燃焼器と、を備える燃焼装置であって、
前記一段目燃焼器は、
中心孔及び複数の空気孔を有し、前記空気孔の各々を通じて一段目空気を供給する一段目空気供給部材と、
前記空気孔の各々の内部において前記一段目燃料を噴射する一段目噴射孔を有する一段目燃料供給部と、を備え、
前記二段目燃焼器は、
前記一段目空気供給部材の外周側に位置し、前記中心孔を中心とする内筒部と、前記内筒部の外周面を覆う外筒部と、を有し、前記内筒部と前記外筒部との間に形成される二段目空気通路を通じて二段目空気を供給する二段目空気供給部と、
前記中心孔を貫通して延在するとともに前記二段目燃料を噴射する二段目噴射孔を有する二段目燃料供給部と、を備え、
前記空気孔内を流れる前記一段目空気の流れ方向の上流側及び下流側をそれぞれ単に上流側及び下流側とするとき、
前記空気孔の各々は、前記中心孔を中心とする周方向において互いに間隔をあけて設けられるとともに、下流側ほど前記周方向の一側に位置するように傾斜して延在している、
燃焼装置。
前記一段目燃焼器は、
中心孔及び複数の空気孔を有し、前記空気孔の各々を通じて一段目空気を供給する一段目空気供給部材と、
前記空気孔の各々の内部において前記一段目燃料を噴射する一段目噴射孔を有する一段目燃料供給部と、を備え、
前記二段目燃焼器は、
前記一段目空気供給部材の外周側に位置し、前記中心孔を中心とする内筒部と、前記内筒部の外周面を覆う外筒部と、を有し、前記内筒部と前記外筒部との間に形成される二段目空気通路を通じて二段目空気を供給する二段目空気供給部と、
前記中心孔を貫通して延在するとともに前記二段目燃料を噴射する二段目噴射孔を有する二段目燃料供給部と、を備え、
前記空気孔内を流れる前記一段目空気の流れ方向の上流側及び下流側をそれぞれ単に上流側及び下流側とするとき、
前記空気孔の各々は、前記中心孔を中心とする周方向において互いに間隔をあけて設けられるとともに、下流側ほど前記周方向の一側に位置するように傾斜して延在している、
燃焼装置。
【請求項2】
前記空気孔の各々は、断面円形状であり、且つ前記空気孔の内周面に開口する開口部を有しており、
前記一段目噴射孔は、前記開口部を通じて、前記内周面の接線方向に沿って前記一段目燃料を噴射する、
請求項１に記載の燃焼装置。
前記一段目噴射孔は、前記開口部を通じて、前記内周面の接線方向に沿って前記一段目燃料を噴射する、
請求項１に記載の燃焼装置。
【請求項3】
前記空気孔は、前記一段目空気供給部材の上流側の端面に開口する上流部と、前記上流部よりも大きい内径を有するとともに前記一段目空気供給部材の下流側の端面に開口する下流部と、を有し、
前記開口部は、前記下流部に設けられている、
請求項２に記載の燃焼装置。
前記開口部は、前記下流部に設けられている、
請求項２に記載の燃焼装置。
【請求項4】
前記一段目燃焼器は、前記一段目噴射孔の各々を有し、前記一段目空気供給部材に組み付けられる筒状の一段目燃料供給部材を備える、
請求項１に記載の燃焼装置。
請求項１に記載の燃焼装置。
【請求項5】
前記二段目燃料供給部には、複数の前記二段目噴射孔が前記周方向において間隔をあけて設けられており、
複数の前記二段目噴射孔は、前記二段目燃料供給部の延在方向の先端側ほど前記二段目燃料供給部の外周側に位置するように傾斜して延在している、
請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の燃焼装置。
複数の前記二段目噴射孔は、前記二段目燃料供給部の延在方向の先端側ほど前記二段目燃料供給部の外周側に位置するように傾斜して延在している、
請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の燃焼装置。
【請求項6】
前記二段目空気供給部の先端部は、前記二段目燃料供給部の前記二段目噴射孔よりも前記二段目燃料供給部の延在方向において先端側に位置している、
請求項５に記載の燃焼装置。
請求項５に記載の燃焼装置。
【請求項7】
前記空気孔を一段目空気孔とするとき、
前記二段目空気供給部は、前記内筒部と前記外筒部との間に形成される前記二段目空気通路の下流端を覆う環状部を備え、
前記環状部には、前記二段目空気を噴射する複数の二段目空気孔が前記周方向において互いに間隔をあけて設けられている、
請求項５に記載の燃焼装置。
前記二段目空気供給部は、前記内筒部と前記外筒部との間に形成される前記二段目空気通路の下流端を覆う環状部を備え、
前記環状部には、前記二段目空気を噴射する複数の二段目空気孔が前記周方向において互いに間隔をあけて設けられている、
請求項５に記載の燃焼装置。
【請求項8】
一段目燃料を燃焼させる一段目燃焼器と、二段目燃料を燃焼させる二段目燃焼器と、を備える燃焼装置であって、
前記一段目燃焼器は、
中心孔及び複数の空気孔を有し、前記空気孔の各々を通じて一段目空気を供給する一段目空気供給部材と、
前記空気孔の各々の内部において前記一段目燃料を噴射する一段目燃料供給部と、を備え、
前記二段目燃焼器は、
前記一段目空気供給部材の外周側に位置し、前記中心孔を中心とする内筒部と、前記内筒部の外周面を覆う外筒部と、を有し、前記内筒部と前記外筒部との間に形成される二段目空気通路を通じて二段目空気を供給する二段目空気供給部と、
前記中心孔を貫通して延在するとともに前記二段目燃料を噴射する二段目噴射孔を有する二段目燃料供給部と、を備え、
前記二段目燃料供給部には、複数の前記二段目噴射孔が前記中心孔を中心とする周方向において間隔をあけて設けられており、
複数の前記二段目噴射孔は、前記二段目燃料供給部の先端側ほど前記二段目燃料供給部の外周側に位置するように傾斜して延在している、
燃焼装置。
前記一段目燃焼器は、
中心孔及び複数の空気孔を有し、前記空気孔の各々を通じて一段目空気を供給する一段目空気供給部材と、
前記空気孔の各々の内部において前記一段目燃料を噴射する一段目燃料供給部と、を備え、
前記二段目燃焼器は、
前記一段目空気供給部材の外周側に位置し、前記中心孔を中心とする内筒部と、前記内筒部の外周面を覆う外筒部と、を有し、前記内筒部と前記外筒部との間に形成される二段目空気通路を通じて二段目空気を供給する二段目空気供給部と、
前記中心孔を貫通して延在するとともに前記二段目燃料を噴射する二段目噴射孔を有する二段目燃料供給部と、を備え、
前記二段目燃料供給部には、複数の前記二段目噴射孔が前記中心孔を中心とする周方向において間隔をあけて設けられており、
複数の前記二段目噴射孔は、前記二段目燃料供給部の先端側ほど前記二段目燃料供給部の外周側に位置するように傾斜して延在している、
燃焼装置。
【請求項9】
前記二段目空気供給部の先端部は、前記二段目燃料供給部の複数の前記二段目噴射孔よりも前記二段目燃料供給部の延在方向において先端側に位置している、
請求項８に記載の燃焼装置。
請求項８に記載の燃焼装置。
【請求項10】
前記空気孔を一段目空気孔とするとき、
前記二段目空気供給部は、前記内筒部と前記外筒部との間に形成される前記二段目空気通路の下流端を覆う環状部を備え、
前記環状部には、前記二段目空気を噴射する複数の二段目空気孔が前記周方向において互いに間隔をあけて設けられている、
請求項８または請求項９に記載の燃焼装置。
前記二段目空気供給部は、前記内筒部と前記外筒部との間に形成される前記二段目空気通路の下流端を覆う環状部を備え、
前記環状部には、前記二段目空気を噴射する複数の二段目空気孔が前記周方向において互いに間隔をあけて設けられている、
請求項８または請求項９に記載の燃焼装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、燃焼装置に関する。
【背景技術】
【0002】
産業用ガスバーナなどの燃焼装置においては、燃焼停止後において火炎が燃料ノズルの上流側に逆流する、所謂逆火の発生を抑制したり、吹き消えのような異常燃焼を抑制したりするために、燃料と空気とを別々に供給する拡散燃焼方式が採用されることが多い。しかしながら、拡散燃焼方式の燃焼装置においては、燃料と空気との両方が拡散によって供給される、極めて狭い領域で急速に燃焼反応が生じるため、火炎のピーク温度が高くなりやすい。その結果、特に燃焼速度が速く、火炎温度の高い水素燃料を用いた燃焼装置においては、窒素酸化物（以下、ＮＯｘ）が著しく増大するという背反がある。
【0003】
一方、ＮＯｘの発生を抑制する上では、燃料と空気とを配管内で予め混合した状態で燃焼室に供給する予混合燃焼方式が有効である。また、上記空気の量を完全燃焼に必要な量よりも多くする希薄予混合燃焼方式が更に有効である。しかしながら、予混合燃焼方式の燃焼装置においては、上述した逆火や異常燃焼が生じやすいという背反がある。
【0004】
そこで、逆火や異常燃焼を抑制しつつ、ＮＯｘの発生を抑制することのできる燃焼装置が求められている。
特許文献１には、複数の空気孔を有する空気プレートと、空気プレートの空気の入口側に設けられ、対応する空気孔とそれぞれ同軸に配置された複数の水素含有燃料ノズルとを備えるバーナが開示されている。
特許文献１には、複数の空気孔を有する空気プレートと、空気プレートの空気の入口側に設けられ、対応する空気孔とそれぞれ同軸に配置された複数の水素含有燃料ノズルとを備えるバーナが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特開２０１４－１２２７２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
特許文献１に開示のバーナにおいては、各燃料ノズルから噴射された燃料が、対応する空気孔内の上流側において空気と混合されて燃焼する。このため、各空気孔内の上流側において燃焼が急激に進行するので、ＮＯｘの発生の抑制の点において改善の余地がある。
【課題を解決するための手段】
【0007】
上記課題を解決するための燃焼装置の各態様を記載する。
［態様１］
一段目燃料を燃焼させる一段目燃焼器と、二段目燃料を燃焼させる二段目燃焼器と、を備える燃焼装置であって、前記一段目燃焼器は、中心孔及び複数の空気孔を有し、前記空気孔の各々を通じて一段目空気を供給する一段目空気供給部材と、前記空気孔の各々の内部において前記一段目燃料を噴射する一段目噴射孔を有する一段目燃料供給部と、を備え、前記二段目燃焼器は、前記一段目空気供給部材の外周側に位置し、前記中心孔を中心とする内筒部と、前記内筒部の外周面を覆う外筒部と、を有し、前記内筒部と前記外筒部との間に形成される二段目空気通路を通じて二段目空気を供給する二段目空気供給部と、前記中心孔を貫通して延在するとともに前記二段目燃料を噴射する二段目噴射孔を有する二段目燃料供給部と、を備え、前記空気孔内を流れる前記一段目空気の流れ方向の上流側及び下流側をそれぞれ単に上流側及び下流側とするとき、前記空気孔の各々は、前記中心孔を中心とする周方向において互いに間隔をあけて設けられるとともに、下流側ほど前記周方向の一側に位置するように傾斜して延在している、燃焼装置。
［態様１］
一段目燃料を燃焼させる一段目燃焼器と、二段目燃料を燃焼させる二段目燃焼器と、を備える燃焼装置であって、前記一段目燃焼器は、中心孔及び複数の空気孔を有し、前記空気孔の各々を通じて一段目空気を供給する一段目空気供給部材と、前記空気孔の各々の内部において前記一段目燃料を噴射する一段目噴射孔を有する一段目燃料供給部と、を備え、前記二段目燃焼器は、前記一段目空気供給部材の外周側に位置し、前記中心孔を中心とする内筒部と、前記内筒部の外周面を覆う外筒部と、を有し、前記内筒部と前記外筒部との間に形成される二段目空気通路を通じて二段目空気を供給する二段目空気供給部と、前記中心孔を貫通して延在するとともに前記二段目燃料を噴射する二段目噴射孔を有する二段目燃料供給部と、を備え、前記空気孔内を流れる前記一段目空気の流れ方向の上流側及び下流側をそれぞれ単に上流側及び下流側とするとき、前記空気孔の各々は、前記中心孔を中心とする周方向において互いに間隔をあけて設けられるとともに、下流側ほど前記周方向の一側に位置するように傾斜して延在している、燃焼装置。
【0008】
同構成によれば、一段目燃焼器において、一段目空気供給部材を貫通する各空気孔を通じて一段目空気が供給される。また、各空気孔の内部において一段目噴射孔から一段目燃料が噴射される。このため、空気孔内において一段目燃料が一段目空気と混合されて燃焼するため、火炎が保たれ易くなる。
【0009】
各空気孔は、下流側ほど周方向の一側に位置するように傾斜して延在している。このため、各空気孔において一段目燃料の燃焼に伴い生じる火炎及び燃焼によって生じる既燃焼ガスが、全体として中心孔の軸線方向を中心とする旋回流を形成する。
【0010】
また、燃料の噴射量が少なくされる低燃焼時においては一般にＮＯｘが増加しやすい。この点、上記構成によれば、一段目燃料の燃焼によって生じる既燃焼ガスによって二段目燃料を希釈化できるので二段目燃料の燃焼を緩慢化できる。これにより、二段目燃料の燃焼に伴うＮＯｘの発生を抑制できる。
【0011】
したがって、ＮＯｘの発生を適切に抑制することができる。
［態様２］
前記空気孔の各々は、断面円形状であり、且つ前記空気孔の内周面に開口する開口部を有しており、
前記一段目噴射孔は、前記開口部を通じて、前記内周面の接線方向に沿って前記一段目燃料を噴射する、
態様１に記載の燃焼装置。
［態様２］
前記空気孔の各々は、断面円形状であり、且つ前記空気孔の内周面に開口する開口部を有しており、
前記一段目噴射孔は、前記開口部を通じて、前記内周面の接線方向に沿って前記一段目燃料を噴射する、
態様１に記載の燃焼装置。
【0012】
同構成によれば、各空気孔の内周面に開口する開口部を通じて、一段目噴射孔から当該内周面の接線方向に沿って一段目燃料が噴射される。このため、一段目空気は、主に空気孔の中心を流れる一方、一段目燃料は、空気孔の内周面に沿って流れることで旋回流を形成する。これにより、空気孔内の下流側において一段目燃料が一段目空気と混合されて燃焼するため、火炎が一層保たれ易くなる。
【0013】
また、上記構成によれば、一段目空気と一段目燃料とが混合して形成される旋回火炎の下流に既燃焼ガスが放出される。この既燃焼ガスが加わった旋回火炎が一段目燃焼器内で旋回を繰り返すことで、既燃焼ガスによる希釈効果が得られることにより燃焼が緩慢化される。すなわち、空気孔内において一段目燃料が一段目空気及び既燃焼ガスと混合されてから燃焼するので、拡散燃焼方式であるにもかかわらず、希薄予混合燃焼が可能となる。さらに、周方向に火炎が旋回することで、火炎が既燃焼ガスによって、さらに希釈され、燃焼が一層緩慢化することでＮＯｘの発生が一層抑制される。
【0014】
［態様３］
前記空気孔は、前記一段目空気供給部材の上流側の端面に開口する上流部と、前記上流部よりも大きい内径を有するとともに前記一段目空気供給部材の下流側の端面に開口する下流部と、を有し、前記開口部は、前記下流部に設けられている、態様２に記載の燃焼装置。
前記空気孔は、前記一段目空気供給部材の上流側の端面に開口する上流部と、前記上流部よりも大きい内径を有するとともに前記一段目空気供給部材の下流側の端面に開口する下流部と、を有し、前記開口部は、前記下流部に設けられている、態様２に記載の燃焼装置。
【0015】
同構成によれば、一段目燃焼器において、より多くの一段目空気が、空気孔の中心を流れるようになる。また、空気孔の下流部の上流端には、一段目空気の流れによる剪断流によって小さな渦が形成される。また、一段目燃料は、前記渦の存在する空気孔の下流部の上流端に向かって、空気孔の下流部の内周面に開口する開口部から噴射される。これにより、空気孔内のより下流側において一段目燃料が前記渦の存在する場所で一段目空気と混合されて燃焼するようになる。よって、火炎が一層保たれやすくなることで、一段目燃焼器における燃焼が一層安定化する。火炎は、前記渦の存在する空気孔の下流部の上流端においてドーナツ状の火炎を形成するため、一段目空気と一段目燃料とが混合するまでの時間が一層長くなる。さらに、前記ドーナツ状の火炎は、火炎自身が生成する既燃焼ガスによって希釈されるため、燃焼が緩慢化することでＮＯｘの発生が一層抑制される。また、一段目燃料が噴射される一段目噴射孔がより下流側に配置されることで、逆火の発生についても効果的に抑制できる。さらに、火炎が一段目空気孔における下流部の下流側で発生するため、一段目燃焼器の熱負荷を低減することができる。したがって、逆火や異常燃焼を一層抑制しつつ、ＮＯｘの発生を一層抑制することができる。
【0016】
［態様４］
前記一段目燃焼器は、前記一段目噴射孔の各々を有し、前記一段目空気供給部材に組み付けられる筒状の一段目燃料供給部材を備える、態様１から態様３のいずれか一項に記載の燃焼装置。
前記一段目燃焼器は、前記一段目噴射孔の各々を有し、前記一段目空気供給部材に組み付けられる筒状の一段目燃料供給部材を備える、態様１から態様３のいずれか一項に記載の燃焼装置。
【0017】
同構成によれば、中心孔を有する一段目空気供給部材と筒状の一段目燃料供給部材とによって一段目燃焼器が構成される。このため、一段目燃焼器の部品点数を低減できるとともに、一段目燃焼器の組立を容易に行うことができる。
【0018】
［態様５］
前記二段目燃料供給部には、複数の前記二段目噴射孔が前記周方向において間隔をあけて設けられており、複数の前記二段目噴射孔は、前記二段目燃料供給部の延在方向の先端側ほど前記二段目燃料供給部の外周側に位置するように傾斜して延在している、態様１から態様４のいずれか１つに記載の燃焼装置。
前記二段目燃料供給部には、複数の前記二段目噴射孔が前記周方向において間隔をあけて設けられており、複数の前記二段目噴射孔は、前記二段目燃料供給部の延在方向の先端側ほど前記二段目燃料供給部の外周側に位置するように傾斜して延在している、態様１から態様４のいずれか１つに記載の燃焼装置。
【0019】
同構成によれば、二段目燃料供給部が、複数の二段目噴射孔を有しているため、二段目噴射孔が１つの場合に比べて、二段目噴射孔が小径化される。また、複数の二段目噴射孔は、周方向において間隔をあけて設けられており、且つ二段目燃料供給部の延在方向の先端側ほど二段目燃料供給部の外周側に位置するように傾斜して延在している。これにより、噴射された二段目燃料の流速が低くなる領域を減らすことができる。これにより、噴射された二段目燃料の流速が低くなることで火炎が集中する領域が生じること、ひいては局所的に高温となる領域が生じることを抑制できる。さらに、一段目燃焼器での燃焼によって生成される既燃焼ガスと二段目燃料との接触面積が増加するので、二段目燃料を希釈する効果も有する。したがって、ＮＯｘの発生を適切に抑制することができる。
【0020】
［態様６］
前記二段目空気供給部の先端部は、前記二段目燃料供給部の前記二段目噴射孔よりも前記二段目燃料供給部の延在方向において先端側に位置している、態様1から態様５のいずれか１つに記載の燃焼装置。
前記二段目空気供給部の先端部は、前記二段目燃料供給部の前記二段目噴射孔よりも前記二段目燃料供給部の延在方向において先端側に位置している、態様1から態様５のいずれか１つに記載の燃焼装置。
【0021】
同構成によれば、噴射された二段目燃料が、一段目燃料の既燃焼ガスと混合された状態で二段目空気と接触する。このため、複数の二段目噴射孔から噴射された二段目燃料が一段目燃料の既燃焼ガスによって希釈されて燃料の濃度が下がる。これにより、二段目燃料の燃焼が緩慢化することでＮＯｘの発生が抑制される。
【0022】
［態様７］
前記空気孔を一段目空気孔とするとき、前記二段目空気供給部は、前記内筒部と前記外筒部との間に形成される前記二段目空気通路の下流端を覆う環状部を備え、前記環状部には、前記二段目空気を噴射する複数の二段目空気孔が前記周方向において互いに間隔をあけて設けられている、態様５または態様６に記載の燃焼装置。
前記空気孔を一段目空気孔とするとき、前記二段目空気供給部は、前記内筒部と前記外筒部との間に形成される前記二段目空気通路の下流端を覆う環状部を備え、前記環状部には、前記二段目空気を噴射する複数の二段目空気孔が前記周方向において互いに間隔をあけて設けられている、態様５または態様６に記載の燃焼装置。
【0023】
同構成によれば、環状部に設けられた複数の二段目空気孔を通じて二段目空気が供給されるので、内筒部と外筒部との間に形成される二段目空気通路の下流端を通じて直接、二段目空気が供給される場合に比べて、二段目空気の流速が高められる。これにより、燃焼装置の周囲の既燃焼ガスが引き込まれやすくなるので、二段目空気の酸素濃度が低くなる。その結果、二段目燃料の燃焼が緩慢化することでＮＯｘの発生が一層抑制される。
【0024】
［態様８］
一段目燃料を燃焼させる一段目燃焼器と、二段目燃料を燃焼させる二段目燃焼器と、を備える燃焼装置であって、前記一段目燃焼器は、中心孔及び複数の空気孔を有し、前記空気孔の各々を通じて一段目空気を供給する一段目空気供給部材と、前記空気孔の各々の内部において前記一段目燃料を噴射する一段目燃料供給部と、を備え、前記二段目燃焼器は、前記一段目空気供給部材の外周側に位置し、前記中心孔を中心とする内筒部と、前記内筒部の外周面を覆う外筒部と、を有し、前記内筒部と前記外筒部との間に形成される二段目空気通路を通じて二段目空気を供給する二段目空気供給部と、前記中心孔を貫通して延在するとともに先端部に前記二段目燃料を噴射する二段目噴射孔を有する二段目燃料供給部と、を備え、前記二段目燃料供給部の前記先端部には、複数の前記二段目噴射孔が前記中心孔を中心とする周方向において間隔をあけて設けられており、複数の前記二段目噴射孔は、前記二段目燃料供給部の先端側ほど前記二段目燃料供給部の外周側に位置するように傾斜して延在している、燃焼装置。
一段目燃料を燃焼させる一段目燃焼器と、二段目燃料を燃焼させる二段目燃焼器と、を備える燃焼装置であって、前記一段目燃焼器は、中心孔及び複数の空気孔を有し、前記空気孔の各々を通じて一段目空気を供給する一段目空気供給部材と、前記空気孔の各々の内部において前記一段目燃料を噴射する一段目燃料供給部と、を備え、前記二段目燃焼器は、前記一段目空気供給部材の外周側に位置し、前記中心孔を中心とする内筒部と、前記内筒部の外周面を覆う外筒部と、を有し、前記内筒部と前記外筒部との間に形成される二段目空気通路を通じて二段目空気を供給する二段目空気供給部と、前記中心孔を貫通して延在するとともに先端部に前記二段目燃料を噴射する二段目噴射孔を有する二段目燃料供給部と、を備え、前記二段目燃料供給部の前記先端部には、複数の前記二段目噴射孔が前記中心孔を中心とする周方向において間隔をあけて設けられており、複数の前記二段目噴射孔は、前記二段目燃料供給部の先端側ほど前記二段目燃料供給部の外周側に位置するように傾斜して延在している、燃焼装置。
【0025】
同構成によれば、二段目燃料供給部が、複数の二段目噴射孔を有しているため、二段目噴射孔が１つの場合に比べて、二段目噴射孔が小径化される。これにより、噴射された二段目燃料の流速が低くなる領域を減らすことができる。これにより、噴射された二段目燃料の流速が低くなることで火炎が集中する領域が生じることを抑制できる。さらに、一段目燃焼器での燃焼によって生成される既燃焼ガスと二段目燃料との接触面積が増加するので、二段目燃料を希釈する効果も有する。これらのことから、局所的に高温となる領域が生じることを抑制できる。したがって、ＮＯｘの発生を適切に抑制することができる。
【0026】
［態様９］
前記二段目空気供給部の先端部は、前記二段目燃料供給部の複数の前記二段目噴射孔よりも前記二段目燃料供給部の延在方向において先端側に位置している、態様８に記載の燃焼装置。
前記二段目空気供給部の先端部は、前記二段目燃料供給部の複数の前記二段目噴射孔よりも前記二段目燃料供給部の延在方向において先端側に位置している、態様８に記載の燃焼装置。
【0027】
同構成によれば、噴射された二段目燃料が、一段目燃料の既燃焼ガスと混合された状態で二段目空気と接触する。このため、複数の二段目噴射孔から噴射された二段目燃料が一段目燃料の既燃焼ガスによって希釈されて燃料の濃度が下がる。これにより、二段目燃料の燃焼が緩慢化することでＮＯｘの発生が抑制される。
【0028】
［態様１０］
前記空気孔を一段目空気孔とするとき、前記二段目空気供給部は、前記内筒部と前記外筒部との間に形成される前記二段目空気通路の下流端を覆う環状部を備え、前記環状部には、前記二段目空気を噴射する複数の二段目空気孔が前記周方向において互いに間隔をあけて設けられている、態様８または態様９に記載の燃焼装置。
前記空気孔を一段目空気孔とするとき、前記二段目空気供給部は、前記内筒部と前記外筒部との間に形成される前記二段目空気通路の下流端を覆う環状部を備え、前記環状部には、前記二段目空気を噴射する複数の二段目空気孔が前記周方向において互いに間隔をあけて設けられている、態様８または態様９に記載の燃焼装置。
【0029】
同構成によれば、環状部に設けられた複数の二段目空気孔を通じて二段目空気が供給されるので、内筒部と外筒部との間に形成される二段目空気通路の下流端を通じて直接、二段目空気が供給される場合に比べて、二段目空気の流速が高められる。これにより、燃焼装置の周囲の既燃焼ガスが引き込まれやすくなるので、二段目空気の酸素濃度が低くなる。その結果、二段目燃料の燃焼が緩慢化することでＮＯｘの発生が一層抑制される。
【発明の効果】
【0030】
本発明によれば、ＮＯｘの発生を適切に抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【0031】
【発明を実施するための形態】
【0032】
以下、図１～図１０を参照して、一実施形態について説明する。
図１に示すように、燃焼装置１０は、炉１００内において燃料を燃焼させる。
図３に示すように、燃焼装置１０は、一段目燃料を燃焼させる一段目燃焼器２０と、二段目燃料を燃焼させる二段目燃焼器４０とを備える。一段目燃料及び二段目燃料は、いずれも水素を主成分とする燃料である。
図１に示すように、燃焼装置１０は、炉１００内において燃料を燃焼させる。
図３に示すように、燃焼装置１０は、一段目燃料を燃焼させる一段目燃焼器２０と、二段目燃料を燃焼させる二段目燃焼器４０とを備える。一段目燃料及び二段目燃料は、いずれも水素を主成分とする燃料である。
【0033】
＜燃焼装置１０の概略＞
図３に示すように、燃焼装置１０は、筒部１１と、筒部１１の基端側（図３の右側）の開口を塞ぐハブ６０と、筒部１１の内部に配置される内管５１及び外管３１とを備える。外管３１は、内管５１の外周面を覆っている。内管５１、外管３１、及び筒部１１は、同一軸線上に配置されている。内管５１は、ハブ６０を貫通している。外管３１の基端は、ハブ６０の内部に位置している。
図３に示すように、燃焼装置１０は、筒部１１と、筒部１１の基端側（図３の右側）の開口を塞ぐハブ６０と、筒部１１の内部に配置される内管５１及び外管３１とを備える。外管３１は、内管５１の外周面を覆っている。内管５１、外管３１、及び筒部１１は、同一軸線上に配置されている。内管５１は、ハブ６０を貫通している。外管３１の基端は、ハブ６０の内部に位置している。
【0034】
筒部１１の内周面、外管３１の外周面、及びハブ６０によって、一段目空気が流通する一段目空気通路２８が形成される。ハブ６０には、一段目空気通路２８に一段目空気を導入する一段目空気入口１２が設けられている。
【0035】
図１０に示すように、外管３１の内周面と内管５１の外周面との間の隙間によって、一段目燃料が流通する一段目燃料通路３８が形成される。
図３に示すように、ハブ６０には、一段目燃料通路３８と図示しない燃料配管とを連通する一段目燃料入口１４が設けられている。
図３に示すように、ハブ６０には、一段目燃料通路３８と図示しない燃料配管とを連通する一段目燃料入口１４が設けられている。
【0036】
燃焼装置１０は、筒部１１の外周面を覆う内筒部４２と、内筒部４２の外周面を覆う外筒部４３とを備える。内筒部４２、外筒部４３、及び筒部１１は、同一軸線上に配置されている。内筒部４２の外周面と外筒部４３の内周面との間には、二段目空気が流通する二段目空気通路４８が形成される。内筒部４２及び外筒部４３の基端には、内筒部４２と外筒部４３との間を塞ぐ第１フランジ７０が設けられている。外筒部４３の基端側（図３の右側）には、二段目空気通路４８に二段目空気を導入する二段目空気入口１３が設けられている。
【0037】
内管５１の内部には、二段目燃料が流通する二段目燃料通路５８が形成される。内管５１の基端には、図示しない燃料配管が接続される二段目燃料入口１５が設けられている。
図１～図４に示すように、外筒部４３の外周面には、燃焼装置１０を炉１００の外壁に固定するためのフランジ１６が取り付けられている。
図１～図４に示すように、外筒部４３の外周面には、燃焼装置１０を炉１００の外壁に固定するためのフランジ１６が取り付けられている。
【0038】
【0039】
一段目空気供給部材２１は、中心孔２２及び複数の一段目空気孔２３を有する。本実施形態の一段目空気供給部材２１は、円板状である。なお、一段目空気供給部材２１は多角形板状であってもよい。一段目空気供給部材２１は、一段目空気孔２３の各々を通じて一段目空気を供給する。
【0040】
ここで、一段目空気孔２３内を流れる一段目空気の流れ方向の上流側及び下流側をそれぞれ単に上流側及び下流側とする。一段目空気孔２３の各々は、断面円形状であり、中心孔２２を中心とする周方向において互いに間隔をあけて設けられている（図４参照）。複数の一段目空気孔２３は、周方向において等間隔にて設けられていることが好ましい。本実施形態の一段目空気供給部材２１は、６つの一段目空気孔２３を有する。
【0041】
一段目空気孔２３の各々は、下流側ほど周方向の一側（図４における時計回り方向の後側）に位置するように傾斜して延在している。
図６及び図７に示すように、一段目空気孔２３の各々は、一段目空気孔２３の内周面２６に開口する開口部２７を有する。
図６及び図７に示すように、一段目空気孔２３の各々は、一段目空気孔２３の内周面２６に開口する開口部２７を有する。
【0042】
図５～図７に示すように、一段目空気孔２３は、一段目空気供給部材２１の上流側の端面２１ａに開口する上流部２４と、一段目空気供給部材２１の下流側の端面２１ｂに開口する下流部２５とを有する。下流部２５は、上流部２４よりも大きい内径を有する。開口部２７は、下流部２５に設けられている。
【0043】
一段目燃料供給部３０は、一段目空気孔２３の各々の内部において一段目燃料を噴射する一段目噴射孔３３を有する。一段目噴射孔３３は、開口部２７から、内周面２６の接線方向に沿って一段目燃料を噴射する。
【0044】
一段目燃焼器２０は、一段目噴射孔３３の各々を有し、一段目空気供給部材２１に組み付けられる筒状の一段目燃料供給部材３２を備える。複数の一段目噴射孔３３が、一段目燃料供給部材３２の外周面に周方向に互いに間隔をあけて開口している（図７参照）。
【0045】
【0046】
二段目空気供給部４１は、内筒部４２と外筒部４３とを有し、内筒部４２と外筒部４３との間に形成される二段目空気通路４８を通じて二段目空気を供給する。すなわち、二段目空気供給部４１は、一段目空気供給部材２１の外周側に位置する。
【0047】
二段目空気供給部４１は、内筒部４２と外筒部４３との間に形成される二段目空気通路４８の下流端を覆う環状部４４を備える。環状部４４には、二段目空気を噴射する複数の二段目空気孔４７が周方向において互いに間隔をあけて設けられている。
【0048】
環状部４４には、先端側に突出する複数の突出部４５が周方向において互いに間隔をあけて設けられている。複数の突出部４５は、周方向において等間隔にて設けられている。
二段目空気孔４７は、突出部４５の先端面４６に開口している。すなわち、複数の二段目空気孔４７は、周方向において等間隔にて設けられている。
二段目空気孔４７は、突出部４５の先端面４６に開口している。すなわち、複数の二段目空気孔４７は、周方向において等間隔にて設けられている。
【0049】
二段目燃料供給部５０は、中心孔２２を貫通して延在するとともに二段目燃料を噴射する二段目噴射孔５４を有する。二段目噴射孔５４は、二段目燃料供給部５０の先端部５３に設けられている。
【0050】
詳しくは、二段目燃料供給部５０は、上述した内管５１の先端に接続されるノズル５２を備える。ノズル５２が、上記先端部５３を有する。
図３、図４、及び図１０に示すように、先端部５３には、複数の二段目噴射孔５４が周方向において間隔をあけて設けられている。複数の二段目噴射孔５４は、周方向において等間隔にて設けられていることが好ましい。本実施形態のノズル５２は、４つの二段目噴射孔５４を有する。
図３、図４、及び図１０に示すように、先端部５３には、複数の二段目噴射孔５４が周方向において間隔をあけて設けられている。複数の二段目噴射孔５４は、周方向において等間隔にて設けられていることが好ましい。本実施形態のノズル５２は、４つの二段目噴射孔５４を有する。
【0051】
図１０に示すように、複数の二段目噴射孔５４は、二段目燃料供給部５０の延在方向の先端側ほど二段目燃料供給部５０の外周側に位置するように傾斜して延在している。
図３及び図１０に示すように、二段目空気供給部４１の先端部である先端面４６は、二段目燃料供給部５０の複数の二段目噴射孔５４よりも二段目燃料供給部５０の延在方向の先端側に位置している。
図３及び図１０に示すように、二段目空気供給部４１の先端部である先端面４６は、二段目燃料供給部５０の複数の二段目噴射孔５４よりも二段目燃料供給部５０の延在方向の先端側に位置している。
【0052】
次に、本実施形態の作用について説明する。
図８に太矢印にて示すように、一段目燃焼器２０において、一段目空気供給部材２１を貫通する各一段目空気孔２３を通じて一段目空気が供給される。また、図８に細矢印にて示すように、各一段目空気孔２３の内周面２６に開口する開口部２７を通じて、一段目噴射孔３３から当該内周面２６の接線方向に沿って一段目燃料が噴射される。このため、一段目空気は、主に一段目空気孔２３の中心を流れる一方、一段目燃料は、一段目空気孔２３の内周面２６に沿って流れることで旋回流を形成する。これにより、一段目空気孔２３内の下流側において一段目燃料が一段目空気と混合されて燃焼する。このため、図８及び図９に二点鎖線にて示すように、火炎が保たれ易くなる。
図８に太矢印にて示すように、一段目燃焼器２０において、一段目空気供給部材２１を貫通する各一段目空気孔２３を通じて一段目空気が供給される。また、図８に細矢印にて示すように、各一段目空気孔２３の内周面２６に開口する開口部２７を通じて、一段目噴射孔３３から当該内周面２６の接線方向に沿って一段目燃料が噴射される。このため、一段目空気は、主に一段目空気孔２３の中心を流れる一方、一段目燃料は、一段目空気孔２３の内周面２６に沿って流れることで旋回流を形成する。これにより、一段目空気孔２３内の下流側において一段目燃料が一段目空気と混合されて燃焼する。このため、図８及び図９に二点鎖線にて示すように、火炎が保たれ易くなる。
【0053】
また、図９に示すように、各一段目空気孔２３は、下流側ほど周方向の一側に位置するように傾斜して延在している。このため、各一段目空気孔２３において一段目燃料の燃焼に伴い生じる火炎及び燃焼によって生じる既燃焼ガスが、全体として中心孔２２の軸線方向を中心とする旋回流を形成する。
【0054】
これらのことから、一段目燃焼器２０における燃焼が安定化する。また、一段目空気孔２３の下流部２５の上流端に、一段目空気の流れによる剪断流によって小さな渦が形成される。一段目燃料は、前記渦の存在する下流部２５の上端側に向かって噴射される。これにより、ドーナツ状の火炎を形成するため、一段目空気と一段目燃料とが混合するまでの時間が長くなる。さらに、前記ドーナツ状の火炎が、自身が生成する既燃焼ガスによって希釈されることで、燃焼が緩慢化する。これにより、ＮＯｘの発生が抑制される。また、各一段目空気孔２３の上流側には燃料が流入することがないため、燃焼停止後において火炎が一段目燃料供給部３０の上流側に逆流する、所謂逆火の発生を抑制できる（以上、作用１）。
【0055】
また、燃料の噴射量が少なくされる低燃焼時においては一般にＮＯｘが増加しやすい。この点、本実施形態によれば、一段目燃料の燃焼によって生じる既燃焼ガスによって二段目燃料を希釈化できるので二段目燃料の燃焼を緩慢化できる。これにより、二段目燃料の燃焼に伴うＮＯｘの発生を抑制できる。
【0056】
図１０に示すように、二段目燃料供給部５０が複数の二段目噴射孔５４を有しているため、二段目噴射孔５４が１つの場合に比べて、二段目噴射孔５４が小径化される。また、複数の二段目噴射孔５４は、周方向において間隔をあけて設けられており、且つ二段目燃料供給部５０の延在方向の先端側ほど二段目燃料供給部５０の外周側に位置するように傾斜して延在している。これにより、噴射された二段目燃料の流速が低くなる領域を減らすことができる。これにより、噴射された二段目燃料の流速が低くなることで火炎が集中する領域が生じることを抑制できる。さらに、一段目燃焼器２０での燃焼によって生成される既燃焼ガスと二段目燃料との接触面積が増加するので、二段目燃料を希釈する効果も有する。これらのことから、局所的に高温となる領域が生じることを抑制できる。（以上、作用２）。
【0057】
次に、本実施形態の効果について説明する。
（１）一段目空気孔２３の各々は、断面円形状であり、中心孔２２を中心とする周方向において互いに間隔をあけて設けられている。一段目空気孔２３の各々は、下流側ほど周方向の一側に位置するように傾斜して延在しており、且つ一段目空気孔２３の内周面２６に開口する開口部２７を有している。一段目噴射孔３３は、開口部２７を通じて、内周面２６の接線方向に沿って一段目燃料を噴射する。
（１）一段目空気孔２３の各々は、断面円形状であり、中心孔２２を中心とする周方向において互いに間隔をあけて設けられている。一段目空気孔２３の各々は、下流側ほど周方向の一側に位置するように傾斜して延在しており、且つ一段目空気孔２３の内周面２６に開口する開口部２７を有している。一段目噴射孔３３は、開口部２７を通じて、内周面２６の接線方向に沿って一段目燃料を噴射する。
【0058】
こうした構成によれば、上記作用１を奏するので、ＮＯｘの発生を適切に抑制することができる。
また、一段目空気孔２３の数や傾斜角度を変更することによって、一段目燃焼器２０における燃焼量などの燃焼特性を容易に変更できる。
また、一段目空気孔２３の数や傾斜角度を変更することによって、一段目燃焼器２０における燃焼量などの燃焼特性を容易に変更できる。
【0059】
（２）一段目空気孔２３は、上流部２４と下流部２５とを有する。開口部２７は、下流部２５に設けられている。
こうした構成によれば、一段目燃焼器２０において、より多くの一段目空気が、一段目空気孔２３の中心を流れるようになる。また、一段目燃料は、一段目空気孔２３の下流部２５の内周面２６に開口する開口部２７から噴射される。これにより、一段目空気孔２３内のより下流側において一段目燃料が一段目空気と混合されて燃焼するようになる。よって、火炎が一層保たれやすくなることで、一段目燃焼器２０における燃焼が一層安定化する。また、一段目空気孔２３の下流部２５の上流端には、一段目空気の流れによる剪断流によって小さな渦が形成される。一段目燃料は、前記渦の存在する下流部２５の上端側に向かって噴射される。これにより、ドーナツ状の火炎を形成するため、一段目空気と一段目燃料とが混合するまでの時間が長くなる。さらに、前記ドーナツ状の火炎は、火炎自身が生成する既燃焼ガスによって希釈されるため、燃焼が緩慢化する。これにより、ＮＯｘの発生が一層抑制される。また、一段目燃料が噴射される一段目噴射孔３３がより下流側に配置されることで、逆火の発生についても効果的に抑制できる。さらに、火炎が一段目空気孔２３における下流部２５の下流側で発生するため、一段目燃焼器２０の熱負荷を低減することができる。したがって、逆火や異常燃焼を一層抑制しつつ、ＮＯｘの発生を一層抑制することができる。
こうした構成によれば、一段目燃焼器２０において、より多くの一段目空気が、一段目空気孔２３の中心を流れるようになる。また、一段目燃料は、一段目空気孔２３の下流部２５の内周面２６に開口する開口部２７から噴射される。これにより、一段目空気孔２３内のより下流側において一段目燃料が一段目空気と混合されて燃焼するようになる。よって、火炎が一層保たれやすくなることで、一段目燃焼器２０における燃焼が一層安定化する。また、一段目空気孔２３の下流部２５の上流端には、一段目空気の流れによる剪断流によって小さな渦が形成される。一段目燃料は、前記渦の存在する下流部２５の上端側に向かって噴射される。これにより、ドーナツ状の火炎を形成するため、一段目空気と一段目燃料とが混合するまでの時間が長くなる。さらに、前記ドーナツ状の火炎は、火炎自身が生成する既燃焼ガスによって希釈されるため、燃焼が緩慢化する。これにより、ＮＯｘの発生が一層抑制される。また、一段目燃料が噴射される一段目噴射孔３３がより下流側に配置されることで、逆火の発生についても効果的に抑制できる。さらに、火炎が一段目空気孔２３における下流部２５の下流側で発生するため、一段目燃焼器２０の熱負荷を低減することができる。したがって、逆火や異常燃焼を一層抑制しつつ、ＮＯｘの発生を一層抑制することができる。
【0060】
（３）一段目燃焼器２０は、一段目噴射孔３３の各々を有し、一段目空気供給部材２１に組み付けられる筒状の一段目燃料供給部材３２を備える。
こうした構成によれば、中心孔２２を有する円板状の一段目空気供給部材２１と筒状の一段目燃料供給部材３２とによって一段目燃焼器２０が構成される。このため、一段目燃焼器２０の部品点数を低減できるとともに、一段目燃焼器２０の組立を容易に行うことができる。
こうした構成によれば、中心孔２２を有する円板状の一段目空気供給部材２１と筒状の一段目燃料供給部材３２とによって一段目燃焼器２０が構成される。このため、一段目燃焼器２０の部品点数を低減できるとともに、一段目燃焼器２０の組立を容易に行うことができる。
【0061】
（４）二段目燃料供給部５０には、複数の二段目噴射孔５４が周方向において間隔をあけて設けられている。複数の二段目噴射孔５４は、二段目燃料供給部５０の延在方向の先端側ほど二段目燃料供給部５０の外周側に位置するように傾斜して延在している。
【0062】
こうした構成によれば、上記作用２を奏するので、ＮＯｘの発生を適切に抑制することができる。
（５）二段目空気供給部４１の先端部である先端面４６は、二段目燃料供給部５０の複数の二段目噴射孔５４よりも二段目燃料供給部５０の延在方向において先端側に位置している。
（５）二段目空気供給部４１の先端部である先端面４６は、二段目燃料供給部５０の複数の二段目噴射孔５４よりも二段目燃料供給部５０の延在方向において先端側に位置している。
【0063】
こうした構成によれば、噴射された二段目燃料が、一段目燃料の既燃焼ガスと混合された状態で二段目空気と接触する。このため、複数の二段目噴射孔５４から噴射された二段目燃料が一段目燃料の既燃焼ガスによって希釈されて燃料の濃度が下がる。これにより、二段目燃料の燃焼が緩慢化することでＮＯｘの発生が抑制される。
【0064】
（６）二段目空気供給部４１の環状部４４には、二段目空気を噴射する複数の二段目空気孔４７が周方向において互いに間隔をあけて設けられている。
こうした構成によれば、図１０に示すように、環状部４４に設けられた複数の二段目空気孔４７を通じて二段目空気が供給される。このため、内筒部４２と外筒部４３との間に形成される二段目空気通路４８の下流端を通じて直接、二段目空気が供給される場合に比べて、二段目空気の流速が高められる。これにより、燃焼装置１０の周囲、すなわち炉１００内の既燃焼ガスが引き込まれやすくなるので、二段目空気の酸素濃度が低くなる。その結果、二段目燃料の燃焼が緩慢化することでＮＯｘの発生が一層抑制される。
こうした構成によれば、図１０に示すように、環状部４４に設けられた複数の二段目空気孔４７を通じて二段目空気が供給される。このため、内筒部４２と外筒部４３との間に形成される二段目空気通路４８の下流端を通じて直接、二段目空気が供給される場合に比べて、二段目空気の流速が高められる。これにより、燃焼装置１０の周囲、すなわち炉１００内の既燃焼ガスが引き込まれやすくなるので、二段目空気の酸素濃度が低くなる。その結果、二段目燃料の燃焼が緩慢化することでＮＯｘの発生が一層抑制される。
【0065】
（７）環状部４４には、先端側に突出する複数の突出部４５が周方向において互いに間隔をあけて設けられている。二段目空気孔４７は、突出部４５の先端面４６に開口している。
【0066】
こうした構成によれば、環状部４４に設けられた複数の突出部４５の先端面４６に開口する二段目空気孔４７を通じて二段目空気が供給されるので、突出部４５同士の間を通じて燃焼装置１０の周囲の既燃焼ガスが一層引き込まれやすくなる。これにより、二段目空気の酸素濃度が一層低くなるため、ＮＯｘの発生がより一層抑制される。
【0067】
＜変形例＞
本実施形態は、以下のように変更して実施することができる。本実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。
本実施形態は、以下のように変更して実施することができる。本実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。
【0068】
・図１１に示す第１変形例のように、ノズル５２の先端部５３の二段目噴射孔５４に加えて、ノズル５２のうち先端部５３よりも基端側に二段目噴射孔５５を設けるようにしてもよい。この場合、先端部５３の二段目噴射孔５４と同様、複数の二段目噴射孔５５を周方向において間隔をあけて設けることが好ましい。こうした構成によれば、二段目燃料の一部が、一段目燃焼器２０において発生した既燃焼ガスと早期に混合するようになることで二段目燃料の希釈化を一層促進できる。これにより、二段目燃料の燃焼を緩慢化させることができるので、ＮＯｘの発生を一層抑制できる。
【0069】
・図１２に示す第２変形例のように、ノズル５２のうち先端部５３よりも基端側に二段目噴射孔５５を設けることに加えて、ノズル５２の外径を先端側ほど小さくしてもよい。こうした構成によれば、ノズル５２の外周面と内筒部４２の内周面との間の空間、すなわち、二段目燃料の燃焼領域を確保しやすくなる。また、一段目燃料の燃焼により発生した既燃焼ガスの流れがノズル５２によって妨げられることを抑制できる。したがって、より多くの二段目燃料を燃焼させることができる。なお、この場合、二段目噴射孔５５を二段目燃料供給部５０の延在方向（図１２の上下方向）において互いに間隔をあけて複数設けるようにしてもよい。
【0070】
・突出部４５を省略することもできる。この場合、環状部４４の端面に、二段目空気孔４７を開口させればよい。
・環状部４４を省略することもできる。
・環状部４４を省略することもできる。
【0071】
・例えば二段目空気供給部４１の先端部が、二段目燃料供給部５０の延在方向において二段目噴射孔５４と同一の位置に設けられていてもよいし、二段目噴射孔５４よりも基端側に設けられていてもよい。
【0072】
・一段目燃焼器２０は、１つの一段目燃料供給部材３２を備えるものに限定されず、例えば１つの一段目空気孔２３に対して、１つの燃料ノズルを設けるようにしてもよい。
・一段目空気孔２３は、上流部２４と下流部２５とを有するものに限定されない。一段目空気孔２３は、上流側から下流側までの全体にわたって一定の内径を有するものであってもよい。
・一段目空気孔２３は、上流部２４と下流部２５とを有するものに限定されない。一段目空気孔２３は、上流側から下流側までの全体にわたって一定の内径を有するものであってもよい。
【符号の説明】
【0073】
１０…燃焼装置
１１…筒部
１２…一段目空気入口
１３…二段目空気入口
１４…一段目燃料入口
１５…二段目燃料入口
１６…フランジ
２０…一段目燃焼器
２１…一段目空気供給部材
２１ａ…上流側の端面
２１ｂ…下流側の端面
２２…中心孔
２３…一段目空気孔
２４…上流部
２５…下流部
２６…内周面
２７…開口部
３０…一段目燃料供給部
３１…外管
３２…一段目燃料供給部材
３３…一段目噴射孔
３８…一段目燃料通路
４０…二段目燃焼器
４１…二段目空気供給部
４２…内筒部
４３…外筒部
４４…環状部
４５…突出部
４６…先端面
４７…二段目空気孔
４８…二段目空気通路
５０…二段目燃料供給部
５１…内管
５２…ノズル
５３…先端部
５４，５５…二段目噴射孔
５８…二段目燃料通路
６０…ハブ
７０…ハブフランジ
１００…炉
１１…筒部
１２…一段目空気入口
１３…二段目空気入口
１４…一段目燃料入口
１５…二段目燃料入口
１６…フランジ
２０…一段目燃焼器
２１…一段目空気供給部材
２１ａ…上流側の端面
２１ｂ…下流側の端面
２２…中心孔
２３…一段目空気孔
２４…上流部
２５…下流部
２６…内周面
２７…開口部
３０…一段目燃料供給部
３１…外管
３２…一段目燃料供給部材
３３…一段目噴射孔
３８…一段目燃料通路
４０…二段目燃焼器
４１…二段目空気供給部
４２…内筒部
４３…外筒部
４４…環状部
４５…突出部
４６…先端面
４７…二段目空気孔
４８…二段目空気通路
５０…二段目燃料供給部
５１…内管
５２…ノズル
５３…先端部
５４，５５…二段目噴射孔
５８…二段目燃料通路
６０…ハブ
７０…ハブフランジ
１００…炉
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】