特許 7248743 燃焼設備

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-03-20

(45)【発行日】2023-03-29

(54)【発明の名称】燃焼設備

(51)【国際特許分類】

   F23C 99/00 20060101AFI20230322BHJP

   F22B 37/10 20060101ALI20230322BHJP

【ＦＩ】

F23C99/00 316

F22B37/10 N

【請求項の数】 7

(21)【出願番号】P 2021106744

(22)【出願日】2021-06-28

(65)【公開番号】P2023005055

(43)【公開日】2023-01-18

【審査請求日】2021-06-28

(73)【特許権者】

【識別番号】516047175

【氏名又は名称】三菱重工パワーインダストリー株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000785

【氏名又は名称】ＳＳＩＰ弁理士法人

(72)【発明者】

【氏名】津村 俊一

(72)【発明者】

【氏名】高嶋 洋平

(72)【発明者】

【氏名】冠木 豊

(72)【発明者】

【氏名】上妻 富明

(72)【発明者】

【氏名】田口 雄三

【審査官】礒部 賢

(56)【参考文献】

【文献】特開平０７－１４５９０２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０８－３０３７０３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０７－１３９７０１（ＪＰ，Ａ）

【文献】中国特許出願公開第１０５４６５８２１（ＣＮ，Ａ）

【文献】特開平０７－３１８００３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１１－２１１００１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ２３Ｃ ９９／００

Ｆ２２Ｂ ３７／１０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

火炉の壁面を構成する複数の水管と、
前記火炉内にガス燃料を噴出するバーナと、を備え、
前記複数の水管は、前記バーナにより形成される火炎を横断するように設けられる少なくとも１つの接触水管と、前記火炎を横断しないように設けられる非接触水管と、を含み、
前記少なくとも１つの接触水管は、前記非接触水管と比較して内径が大きく、
前記少なくとも１つの接触水管は、前記火炉の内部空間に向かって突出する突出形状を有する突出管を含み、
前記突出管は、
上下方向に沿って直線状に延びており、少なくとも一部が前記火炎の形成領域を横断する横断部と、
前記上下方向に沿って直線状に延びており、前記横断部よりも前記バーナの軸方向のうち前記火炉の前記内部空間から離れる方向、且つ前記横断部よりも上方に配置される上側水管部と、
前記上下方向に沿って直線状に延びており、前記横断部よりも前記バーナの前記軸方向のうち前記火炉の前記内部空間から離れる方向、且つ前記横断部よりも下方に配置される下側水管部と、
前記横断部の上端と前記上側水管部の下端とを接続する上側接続部と、
前記横断部の下端と前記下側水管部の上端とを接続する下側接続部と、を含む、
燃焼設備。

【請求項2】

前記ガス燃料は、水素を含む、
請求項１に記載の燃焼設備。

【請求項3】

前記ガス燃料は、炭素成分を含まない、
請求項１又は２に記載の燃焼設備。

【請求項4】

前記少なくとも１つの接触水管は、前記バーナの前方の空間を直線状に延びる、
請求項１から３の何れか一項に記載の燃焼設備。

【請求項5】

前記少なくとも１つの接触水管は、互いに隣接して設けられる一対の接触水管を含み、
前記一対の前記接触水管は、前記バーナの前方の空間において、前記バーナの軸方向視において互いに間隔をあけて設けられている、
請求項１から４の何れか一項に記載の燃焼設備。

【請求項6】

前記一対の前記接触水管は、前記バーナの前方の空間において、前記バーナの軸方向の位置が互いに異なる、
請求項５に記載の燃焼設備。

【請求項7】

前記少なくとも１つの接触水管は、第１の前記一対の前記接触水管と、第２の前記一対の前記接触水管と、を含み、
前記第１の一対の前記接触水管は、
前記バーナの前方の空間において、前記バーナの軸方向に沿った軸方向位置が第１位置である第１水管と、
前記バーナの前方の空間において、前記バーナの軸方向に沿った軸方向位置が前記第１位置とは異なる第２位置である第２水管と、を有し、
前記第２の一対の前記接触水管は、
前記バーナの前方の空間において、前記バーナの軸方向に沿った軸方向位置が前記第１位置であり、且つ、前記第２水管を挟んで前記第１水管とは反対側に位置する第３水管と、
前記バーナの前方の空間において、前記バーナの軸方向に沿った軸方向位置が前記第２位置であり、且つ、前記第３水管を挟んで前記第２水管とは反対側に位置する第４水管と、を有する、
前記第１水管及び前記第３水管のそれぞれは、前記上下方向に沿って直線状に延びる直管であり、
前記第２水管及び前記第４水管のそれぞれは、前記突出管である、
請求項６に記載の燃焼設備。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、燃焼設備に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、火炉の壁面を構成する複数の水管を湾曲させることで開口を形成し、この開口にバーナを挿入することで、火炉内における燃料の燃焼によって生成する高温ガスに曝されるバーナの部分を低減する技術について開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０２０－０７９６６０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

火炉内で燃料を燃焼すると、窒素酸化物（ＮＯｘ）が発生する。ＮＯｘの発生は、可能な限り抑制されることが望ましい。ＮＯｘの発生を抑制する手段の１つが、燃料の燃焼時に形成される火炎の温度を低減することである。しかしながら、特許文献１には、水管によって火炎温度を低減することについて開示も示唆もされていない。

【0005】

本開示は、上述の課題に鑑みてなされたものであって、水管によって火炎温度を低減させ、ＮＯｘの発生を抑制することができる燃焼設備を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記目的を達成するため、本開示に係る燃焼設備は、火炉の壁面を構成する複数の水管と、前記火炉内にガス燃料を噴出するバーナと、を備え、前記複数の水管の内の少なくとも１本は、前記バーナにより形成される火炎を横断するように設けられる。

【発明の効果】

【0007】

本開示の燃焼設備によれば、水管によって火炎温度を低減させ、ＮＯｘの発生を抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】一実施形態に係る燃焼設備の構成を概略的に示す図である。

【図2】一実施形態に係る火炉の壁面の一部を拡大して示す斜視図である。

【図3】一実施形態に係るバーナの構成を概略的に示す図である。

【図4】一実施形態に係る複数の水管の構成を概略的に示す図である。

【図5】図４に示す複数の水管のレイアウトを説明する図である。

【図6】幾つかの実施形態に係る複数の水管のレイアウトを示す図である。

【図7】幾つかの実施形態に係る第２接触水管の構成を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、本開示の実施の形態による燃焼設備について、図面に基づいて説明する。かかる実施の形態は、本開示の一態様を示すものであり、この開示を限定するものではなく、本開示の技術的思想の範囲内で任意に変更可能である。

【0010】

（燃焼設備の構成）
図１は、一実施形態に係る燃焼設備１の構成を概略的に示す図である。図１に例示するように、燃焼設備１は、火炉２と、火炉２内にガス燃料Ｆを噴出するバーナ４と、を備える。このような燃焼設備１は、例えば、ボイラであって、火炉２内に噴出されたガス燃料Ｆを火炎Ｘを形成して燃焼することで高温の燃焼ガスＧを生成し、この高温の燃焼ガスＧから熱を回収することで蒸気を生成する。尚、燃焼ガスＧの熱は、火炉２内に設けられる熱交換器によって回収されてもよいし、火炉２外に設けられる熱交換器によって回収されてもよい。

【0011】

火炉２は、筒形状を有し、バーナ４から噴出されるガス燃料Ｆを燃焼させるための内部空間３が形成されている。図２は、一実施形態に係る火炉２の壁面８の一部を拡大して示す斜視図である。図２に例示するように、火炉２の壁面８は、複数の水管６（炉壁管）によって構成される。この構成により、ガス燃料Ｆの燃焼により発生した熱は水管６内を流通する給水や蒸気と熱交換されるので、火炉２の壁面８の温度上昇が抑制される。図２に例示する形態では、複数の水管６は、フィン１０によって互いに接続されている（いわゆるメンブレン構造を採用している）。この場合、火炉２の壁面８は、複数の水管６とフィン１０とによって構成される。

【0012】

図３は、一実施形態に係るバーナ４の構成を概略的に示す図である。一実施形態では、図３に例示するように、バーナ４は、火炉２の側壁を開口するバーナスロート部１２に設けられている。バーナスロート部１２は、耐火材によって形成されており、火炉２の内部空間３に向かうにつれて開口１３を拡げる傾斜面１４を含む。このバーナスロート部１２の開口１３は、例えば、バーナ４の中心軸Ｃが延びる延在方向視において、円形状を有する。

【0013】

以下では、バーナ４の中心軸Ｃが延びる延在方向をバーナ４の軸方向Ｄ１とする。本開示において、バーナ４の軸方向Ｄ１は、水平方向に対してフラットな方向である。バーナの軸方向Ｄ１のうち火炉２の内部空間３に向かう方向を軸方向Ｄ１の前方とし、火炉２の内部空間３から離れる方向を軸方向Ｄ１の後方とする。バーナ４の軸方向Ｄ１（水平方向に対してフラットな方向）と直交する方向を上下方向Ｄ２とする。

【0014】

バーナ４は、火炉２内（内部空間３）にガス燃料Ｆを噴出する。一実施形態では、図３に例示するように、バーナ４は、ノズル１６と、一次空気流路１８と、二次空気流路２０と、を含む。

【0015】

ノズル１６は、軸方向Ｄ１に沿って延びており、筒形状を有している。このノズル１６の軸線はバーナ４の中心軸Ｃと一致している。ノズル１６の内部にはガス燃料Ｆが軸方向Ｄ１の前方に流通する流路が形成されている。そして、ガス燃料Ｆは、ノズル１６の前端部１７に形成される主孔２６と副孔２８から火炉２内に噴出される構造となっている。

【0016】

一実施形態では、ノズル１６は、水素ガスが貯蔵されている水素ガスタンク２９と接続されており、ガス燃料Ｆは水素を含む。つまり、バーナ４は、水素を燃料とする燃焼装置である。バーナ４は、水素のみを燃焼してもよいし、水素と水素以外の燃料（副生ガス）を燃焼してもよい。副生ガスは、例えば、メタン、エタン、プロパン、ブタン、一酸化炭素、窒素などを含む。副生ガスは、水素ガスとともに水素ガスタンク２９に貯蔵されてもよい。そして、一実施形態では、ガス燃料Ｆは炭素成分を含まない。

【0017】

尚、本開示は、ガス燃料Ｆが水素を含むことに限定するものではない。あるいは、ガス燃料Ｆが炭素成分を含まないことに限定するものではない。ガス燃料Ｆは、メタンなどを含む都市ガスやプロパンなどを含むＬＰＧであってもよい。バーナ３からの微粉炭を高温の火炉２内に向けて噴出するために炉壁１に開口され、かつ耐火材２０によりスロート状に形成された開口部４に、その耐火材２０の表面に向けて空気等の冷却体を噴出する噴出口２３を設ける。

【0018】

一次空気流路１８は、ノズル１６の外周に形成され、一次空気Ａ１が流通する。図３に例示する形態では、バーナ４は、バーナ４の軸方向Ｄ１に沿って延びる円筒状の一次スリーブ２２を備えている。一次スリーブ２２の内径はノズル１６の外径より大きく、ノズル１６が一次スリーブ２２内に配置されるようになっている。一次空気流路１８は、一次スリーブ２２とノズル１６との間に形成されている。

【0019】

二次空気流路２０は、一次空気流路１８の外周に形成され、二次空気Ａ２が流通する。図３に例示する形態では、バーナ４は、一次スリーブ２２の外周側に設けられ、バーナ４の軸方向Ｄ１に沿って延びる円筒状の二次スリーブ２４を備えている。二次スリーブ２４の内径は一次スリーブ２２の外径より大きく、一次スリーブ２２が２次スリーブ２４内に配置されるようになっている。二次空気流路２０は、二次スリーブ２４と一次スリーブ２２との間に形成されている。尚、幾つかの実施形態では、不図示であるが、バーナ４は、二次空気流路２０の外周に形成される三次空気流路を備える。

【0020】

一次空気Ａ１は、ガス燃料Ｆに対する空気比が１未満になるように設定されている。空気比とはガス燃料Ｆを完全燃焼させるのに必要な空気量を１としたときの空気量の比率をいう。一実施形態では、一次空気Ａ１の空気比は、二次空気Ａ２の空気比より小さい。一実施形態では、一次空気Ａ１の空気比と二次空気Ａ２の空気比との合計値は１以上である。つまり、バーナ４は、ガス燃料Ｆを完全燃焼するように構成されている。幾つかの実施形態では、不図示であるが、燃焼設備１は、バーナスロート部１２とは別に設けられ、火炉２内に空気を供給する空気供給口を含む。そして、燃焼設備１は、バーナ４の燃焼によって燃焼し切らなかった未燃のガス燃料Ｆを、空気供給口から供給される空気によって完全燃焼するように構成されている。

【0021】

図３に例示する形態では、バーナ４は、主に保炎を目的として一次空気流路１８の出口部分に設けられるスワラー３０（保炎器）を備える。一次空気流路１８を流れる一次空気Ａ１は直進流であるが、スワラー３０は一次空気Ａ１のうちの一部又は全部に旋回力を付与するように構成されている。

【0022】

図３に例示する形態では、バーナ４は、一次空気Ａ１及び二次空気Ａ２の両方が供給されるウインドボックス３６を備える。ウインドボックス３６は、箱状の部材であって、一次空気流路１８の入口３１、及び二次空気流路２０の入口３３のそれぞれと連通している。

【0023】

複数の水管６の内の少なくとも１本は、バーナ４により形成される火炎Ｘを横断するように設けられる。一実施形態では、図３に例示するように、水管６は、上下方向Ｄ２に沿って延びる接触水管６Ａ（６）を含む。

【0024】

接触水管６Ａは、上下方向Ｄ２に沿って直線状に延びており、少なくとも一部が火炎Ｘの形成領域Ｒを横断する横断部３８と、横断部３８の上端４０に接続されるとともに、横断部３８の上端４０から上方に延びる上側水管部４２と、横断部３８の下端４４に接続されるとともに、横断部３８の下端４４から下方に延びる下側水管部４６と、を含む。

【0025】

火炎Ｘの形成領域Ｒは、火炉２の内部空間３のうちバーナ４の前方の空間に形成される。この火炎Ｘの形成領域Ｒは、ガス燃料Ｆに含まれる成分やノズル１６から噴出されるガス燃料Ｆの噴出圧などによって変化するが、予め推定可能である。

【0026】

図３に例示する形態では、横断部３８は、バーナスロート部１２の開口１３に面しており、火炎Ｘの形成領域Ｒ（バーナ４の前方の空間）を直線状に延びている。上側水管部４２及び下側水管部４６のそれぞれは、例えば、溶接によってバーナスロート部１２及びウインドボックス３６のそれぞれと固定されている。

【0027】

燃焼設備１は、一本の接触水管６Ａを備えていてもよいし、複数本の接触水管６Ａを備えていてもよい。一実施形態では、燃焼設備１は、複数本の接触水管６Ａを備えている。図４は、一実施形態に係る複数の水管６の構成を示す概略構成図であって、バーナスロート部１２の開口１３を火炉２内から視ている。図５は、図４に示す複数の水管６のレイアウトを説明する図であって、複数の水管６を上下方向Ｄ２から視ている。

【0028】

一実施形態では、図４に例示するように、複数の水管６は、上述したように火炎Ｘを横断するように設けられる接触水管６Ａと、火炎Ｘを横断しないように設けられる非接触水管６Ｂ（６）と、を含む。

【0029】

図４に例示する形態では、複数の水管６は、８本の接触水管６Ａを含んでいる。８本の接触水管６Ａは、火炉２の壁面８の周方向Ｄ３に沿って互いに間隔を空けて設けられている。そして、８本の接触水管６Ａのうち周方向Ｄ３において互いに隣り合って設けられる一対の接触水管６Ａは、バーナ４の前方の空間において、バーナ４の軸方向Ｄ１視において互いに間隔をあけて設けられている。

【0030】

具体的に説明すると、一対の接触水管６Ａは、フィン１０によって互いに接続され、火炉２の壁面８の一部を構成している。しかしながら、この壁面８の一部のうちバーナスロート部１２の開口１３に面する円形部分Ｂ１にはフィン１０が設けられていない。図４に例示する形態では、壁面８の一部のうち円形部分Ｂ１を取り囲む矩形状の矩形部分Ｂ２にはフィン１０が設けられていない。このように、一対の接触水管６Ａは、バーナ４の前方の空間において、バーナの軸方向Ｄ１視において互いに間隔をあけて設けられている。一実施形態では、図５に例示するように、８本の接触水管６Ａは、周方向Ｄ３に沿って間隔をあけるとともに、軸方向Ｄ１における位置が同じとなるように配置されている。

【0031】

図４に例示する形態では、複数の水管６は、複数の非接触水管６Ｂを含んでいる。複数の非接触水管６Ｂのそれぞれは、上下方向Ｄ２に沿って直線状に延びている。複数の非接触水管６Ｂのそれぞれは、バーナ４の軸方向Ｄ１視において、火炉２の壁面８の矩形部分Ｂ２を通過しない。接触水管６Ａは、非接触水管６Ｂと比較して内径が大きい。

【0032】

（作用・効果）
一実施形態によれば、図３に例示したように、接触水管６Ａは、バーナ４により形成される火炎Ｘを横断するように、バーナ４の前方の空間に設けられる。このため、火炎Ｘを接触水管６Ａに接触させることで火炎温度を低減し、ガス燃料Ｆの燃焼によるＮＯｘの発生を抑制することができる。

【0033】

一実施形態によれば、ガス燃料Ｆは水素を含むので、水素を含むガス燃料Ｆを燃焼する燃焼設備１に適用することができる。さらに、ガス燃料Ｆは炭素成分を含まないので、ガス燃料Ｆを燃焼することによる一酸化炭素の発生を抑制することができる。また、接触水管６Ａの表面（横断部３８）に煤が付着することを抑制できる。

【0034】

一実施形態によれば、接触水管６Ａは、バーナ４の前方の空間を直線状に延びている。このため、火炎Ｘに接触させる接触水管６Ａがバーナ４の前方の空間を非直線状に延びている場合と比較して、接触水管６Ａの製造を容易化し、製造コストを削減することができる。また、接触水管６Ａを含む複数の水管６の構造を簡素化することができる。

【0035】

尚、本開示は、接触水管６Ａを直線状に延びることに限定しない。つまり、本開示は、接触水管６Ａを直管に限定しない。接触水管６Ａは、火炎Ｘを横断するように設けられるのであれば、湾曲して延びる湾曲部を有していてもよい。さらに、本開示は、非接触水管６Ｂを直線状に延びることに限定しない。

【0036】

火炎Ｘを横断する接触水管６Ａは、一次空気Ａ１、二次空気Ａ２、及び火炎Ｘの流れを阻害し、ガス燃料Ｆの燃焼性を悪化させる場合がある。これに対して、一実施形態によれば、図４に例示したように、一対の接触水管６Ａは、周方向Ｄ３に沿って互いに間隔をあけて設けられている。このため、火炎Ｘを一対の接触水管６Ａの間を通過させ、一次空気Ａ１、二次空気Ａ２、及び火炎Ｘの流れの円滑化を図ることができる。よって、ガス燃料Ｆの燃焼性の悪化を抑制することができる。

【0037】

接触水管６Ａ内を流通する流体（給水や蒸気）は、接触水管６Ａが火炎Ｘと接触するため、非接触水管６Ｂ内を流通する流体よりも高温となり、流速が速くなる。この結果、接触水管６Ａの劣化が促進される虞がある。これに対して、一実施形態によれば、接触水管６Ａの内径を非接触水管６Ｂの内径より大きくすることで、接触水管６Ａ内を流通する流体の流速上昇を抑制し、接触水管６Ａの劣化を抑制することができる。

【0038】

従来からの水管（炉壁管）は、バーナスロート部１２の開口１３に面する円形部分Ｂ１を迂回するように、曲げ加工が行われていた。しかしながら、一実施形態によれば、接触水管６Ａは直線状に延びている。このため、曲げ加工が不要となり、火炉２の製造コストを削減することができる。

【0039】

ところで、一実施形態では、複数の接触水管６Ａは、軸方向Ｄ１における位置が互いに同じとなるように配置されていたが、本開示はこの形態に限定されない。図６は、幾つかの実施形態に係る複数の水管６のレイアウトを示す図である。

【0040】

幾つかの実施形態では、図６に例示するように、周方向Ｄ３において互いに隣り合って設けられる一対の接触水管６Ａは、バーナ４の前方の空間において、バーナの軸方向Ｄ１の位置が互いに異なる。

【0041】

具体的に説明すると、図６に例示する形態では、８本の接触水管６Ａは、周方向Ｄ３の一方側から順に、第１接触水管６Ａ１、第２接触水管６Ａ２、第３接触水管６Ａ３、第４接触水管６Ａ４、第５接触水管６Ａ５、第６接触水管６Ａ６、第７接触水管６Ａ７、及び第８接触水管６Ａ８を含む。

【0042】

第１接触水管６Ａ１、第３接触水管６Ａ３、第５接触水管６Ａ５、及び第７接触水管６Ａ７のそれぞれは、上述してきたように上下方向Ｄ２に沿って直線状に延びている（図３参照）。つまり、第１接触水管６Ａ１、第３接触水管６Ａ３、第５接触水管６Ａ５、及び第７接触水管６Ａ７のそれぞれは、直管である。第１接触水管６Ａ１、第３接触水管６Ａ３、第５接触水管６Ａ５、及び第７接触水管６Ａ７のそれぞれの横断部３８は、バーナ４の前方の空間において、バーナ４の軸方向Ｄ１に沿った位置が第１位置Ｐ１である。

【0043】

一方で、第２接触水管６Ａ２、第４接触水管６Ａ４、第６接触水管６Ａ６、及び第８接触水管６Ａ８のそれぞれは、火炉２の内部空間３に向かって突出する突出形状を有している。第２接触水管６Ａ２、第４接触水管６Ａ４、第６接触水管６Ａ６、及び第８接触水管６Ａ８のそれぞれの横断部３８が火炉２の内部空間３に向かって突出しており、該横断部３８は、バーナ４の前方の空間において、バーナ４の軸方向Ｄ１に沿った位置が第２位置Ｐ２である。第２位置Ｐ２は第１位置より前方の位置である。

【0044】

第２接触水管６Ａ２、第４接触水管６Ａ４、第６接触水管６Ａ６、及び第８接触水管６Ａ８のそれぞれの構成について説明する。図７は、幾つかの実施形態に係る第２接触水管６Ａ２の構成を示す図である。第４接触水管６Ａ４、第６接触水管６Ａ６、及び第８接触水管６Ａ８のそれぞれは、第２接触水管６Ａ２と同様の構成を備えるので、説明を省略する。

【0045】

幾つかの実施形態では、図７に例示するように、第２接触水管６Ａ２は、横断部３８の上端４０と上側水管部４２の下端４８とを接続する上側接続部５０と、横断部３８の下端４４と下側水管部４６の上端５２とを接続する下側接続部５４と、をさらに備える。横断部３８の上端４０は上側水管部４２の下端４８よりも前方に位置し、横断部３８の下端４４は下側水管部４６の上端５２よりも前方に位置している。つまり、第２接触水管６Ａ２は、横断部３８が前方にずれるように構成されている。この横断部３８は、軸方向Ｄ１に沿った位置が第２位置Ｐ２である。

【0046】

よって、一対の接触水管６Ａ（例えば、第１接触水管６Ａ１、第２接触水管６Ａ２）の横断部３８は、バーナ４の軸方向Ｄ１の位置が互いに異なる。このような構成によれば、一対の接触水管６Ａの軸方向Ｄ１の位置が互いに同じである場合と比較して、火炎Ｘを一対の接触水管６Ａの間をよりスムーズに通過させるので、ガス燃料Ｆの燃焼性の悪化をさらに抑制することができる。

【0047】

ところで、例えば、第２接触水管６Ａ２の横断部３８と第４接触水管６Ａ４の横断部３８が、軸方向Ｄ１に沿った位置が互いに異なる場合、第２接触水管６Ａ２及び第４接触水管６Ａ４のそれぞれに対応する２種の接触水管６Ａを用意する必要がある。このため、火炉２の製造コストが大きく増大する場合がある。

【0048】

幾つかの実施形態では、図６に例示するように、複数の接触水管６Ａのそれぞれは、横断部３８が第１位置Ｐ１又は第２位置Ｐ２の何れか一方に位置するように構成されている。幾つかの実施形態では、図６に例示するように、複数の水管６は、第１接触水管６Ａ１と第２接触水管６Ａ２からなる第１の一対の接触水管６Ａと、第３接触水管６Ａ３と第４接触水管６Ａ４からなる第２の一対の接触水管６Ａと、を含む。

【0049】

そして、周方向Ｄ３において、第３接触水管６Ａ３は、第２接触水管６Ａ２を挟んで第１接触水管６Ａ１とは反対側に位置する。上述したように、第１接触水管６Ａ１及び第３接触水管６Ａ３のそれぞれは、バーナ４の軸方向Ｄ１に沿った位置が第１位置Ｐ１である。周方向Ｄ３において、第４接触水管６Ａ４は、第３接触水管６Ａ３を挟んで第２接触水管６Ａ２とは反対側に位置する。上述したように、第２接触水管６Ａ２及び第４接触水管６Ａ４のそれぞれは、バーナ４の軸方向Ｄ１に沿った位置が第２位置Ｐ２である。

【0050】

このような構成によれば、第１接触水管６Ａ１に対応する直線状の接触水管６Ａ（いわゆる直管）と、第２接触水管６Ａ２に対応する１種の接触水管６Ａとを用意するだけで済むので、ガス燃料Ｆの燃焼性の悪化をさらに抑制しつつ、火炉２の製造コストの増大を抑制できる。

【0051】

尚、複数の水管６のレイアウトは、図５及び図６のそれぞれに例示した形態に限定されない。例えば、不図示であるが、一対の接触水管６Ａは、一方の接触水管６Ａと、一方の接触水管６Ａよりバーナの中心軸Ｃに近い他方の接触水管と、を含み、他方の接触水管６Ａは一方の接触水管６Ａよりも前方に位置する。つまり、接触水管６Ａは、バーナの中心軸Ｃに近づくにつれて、バーナスロート部１２の開口１３から遠ざかるように設けられている。

【0052】

上記各実施形態に記載の内容は、例えば以下のように把握される。

【0053】

［１］本開示に係る燃焼設備（１）は、火炉（２）の壁面（８）を構成する複数の水管（６）と、前記火炉内にガス燃料（Ｆ）を噴出するバーナ（４）と、を備え、前記複数の水管の内の少なくとも１本（６Ａ）は、前記バーナにより形成される火炎（Ｘ）を横断するように設けられる。

【0054】

上記［１］に記載の構成によれば、複数の水管の内の少なくとも１本はバーナにより形成される火炎を横断するので、火炎を水管に接触させることで火炎温度を低減させ、ガス燃料の燃焼によるＮＯｘの発生を抑制することができる。

【0055】

［２］幾つかの実施形態では、上記［１］に記載の構成において、前記ガス燃料は、水素を含む。

【0056】

上記［２］に記載の構成によれば、水素を含むガス燃料を燃焼する燃焼設備に適用することができる。

【0057】

［３］幾つかの実施形態では、上記［１］又は［２］に記載の構成において、前記ガス燃料は、炭素成分を含まない。

【0058】

上記［３］に記載の構成によれば、ガス燃料は炭素成分を含まないので、ガス燃料を燃焼することによる一酸化炭素の発生を抑制することができる。また、火炎を横断する水管の表面に煤が付着することを抑制できる。

【0059】

［４］幾つかの実施形態では、上記［１］から［３］の何れか１つに記載の構成において、前記複数の水管の内の少なくとも１本は、前記バーナの前方の空間を直線状に延びている。

【0060】

上記［４］に記載の構成によれば、火炎に接触させる水管（接触水管）がバーナの前方の空間を非直線状に延びている場合と比較して、接触水管の製造を容易化し、製造コストを削減することができる。また、接触水管を含む複数の水管の構造を簡素化することができる。

【0061】

［５］幾つかの実施形態では、上記［１］から［４］の何れか１つに記載の構成において、前記複数の水管の内の２本（６Ａ１、６Ａ２）は、互いに隣接して設けられる一対の水管を含み、前記一対の水管は、前記バーナの前方の空間において、前記バーナの軸方向視において互いに間隔をあけて設けられている。

【0062】

火炎を横断するように水管を設けると、火炎の流れが水管によって阻害され、ガス燃料の燃焼性が悪化する場合がある。上記［５］に記載の構成によれば、火炎を一対の水管の間を通過させ、火炎の流れの円滑化を図ることができる。このため、ガス燃料の燃焼性の悪化を抑制することができる。

【0063】

［６］幾つかの実施形態では、上記［５］に記載の構成において、前記一対の水管は、前記バーナの前方の空間において、前記バーナの軸方向の位置が互いに異なる。

【0064】

上記［６］に記載の構成によれば、バーナの軸方向の位置が互いに同じである場合と比較して、ガス燃料の燃焼性の悪化をさらに抑制することができる。

【0065】

［７］幾つかの実施形態では、上記［６］に記載の構成において、前記複数の水管は、第１の前記一対の水管（６Ａ１、６Ａ２）と、第２の前記一対の水管（６Ａ３、６Ａ４）と、を含み、前記第１の一対の水管は、前記バーナの前方の空間において、前記バーナの軸方向に沿った軸方向位置が第１位置（Ｐ１）である第１水管（６Ａ１）と、前記バーナの前方の空間において、前記バーナの軸方向に沿った軸方向位置が前記第１位置とは異なる第２位置（Ｐ２）である第２水管（６Ａ２）と、を有し、前記第２の一対の水管は、前記バーナの前方の空間において、前記バーナの軸方向に沿った軸方向位置が前記第１位置であり、且つ、前記第２水管を挟んで前記第１水管とは反対側に位置する第３水管（６Ａ３）と、前記バーナの前方の空間において、前記バーナの軸方向に沿った軸方向位置が前記第２位置であり、且つ、前記第３水管を挟んで前記第２水管とは反対側に位置する第４水管（６Ａ４）と、を有する。

【0066】

上記［７］に記載の構成によれば、第１水管の軸方向位置と第３水管の軸方向位置とは互いに同じ第１位置であり、第２水管の軸方向位置と第４水管の軸方向位置とは互いに同じ第２位置である。このため、第１水管と第３水管との構成、及び第２水管と第４水管との構成を統一できるので、ガス燃料の燃焼性の悪化をさらに抑制しつつ、火炉の製造コストの増大を抑制できる。

【符号の説明】

【0067】

１ 燃焼設備
２ 火炉
４ バーナ
６ 水管
６Ａ 接触水管（複数の水管の内の少なくとも１本）
６Ａ１ 第１接触水管（第１水管）
６Ａ２ 第２接触水管（第２水管）
６Ａ３ 第３接触水管（第３水管）
６Ａ４ 第４接触水管（第４水管）
８ 火炉の壁面

Ｆ ガス燃料
Ｐ１ 第１位置
Ｐ２ 第２位置
Ｘ 火炎

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】