燃烧装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及燃尽风口以及具备该燃尽风口的锅炉等的燃烧装置，尤其是涉及能够进行燃烧效率高的低氮氧化物(低N0X)燃烧的燃尽风口。
【背景技术】
[0002]在使燃料在空气不足的条件下在燃烧器中燃烧、并从燃尽风口供给完全燃烧所需要的剩余的空气的、应用了所谓的二级燃烧的火炉中，向燃尽风口部上升的包含未燃成分的燃烧气体的流量分布根据燃烧器的配置、来自燃烧器的燃料以及空气的供给方法而变化。为了抑制火炉出口处的未燃碳、C0等可燃成分的残留，根据向燃尽风口部上升的燃烧气体的流量分布而适当地供给二级燃烧用空气是很重要的。
[0003]图14示出现有技术中的火炉的燃烧器6、燃尽风口 7a以及副燃尽风口 7b的配置和炉内喷流形状的例子。图14(a)示出配置有燃烧器6、燃尽风口 7a以及副燃尽风口 7b的炉壁的主视图，图14(b)示出从火炉侧面观察到的从燃烧器6、燃尽风口 7a以及副燃尽风口 7b喷出的燃料、空气的喷流形状(侧视剖视图)的例子，图14(c)示出从上部观察到的表示燃尽风喷流形状的火炉的俯视剖视图，即图14(b)的B-B线向视图。
[0004]在图14所示的火炉中，将燃烧器6对置配置为4列3级，在燃烧器6的上部设置有燃尽风口 7a以及副燃尽风口 7b，该副燃尽风口 7b与燃尽风口 7a相比高度稍低且偏靠火炉侧壁。如图14(b)及图14(c)所示，从设置于火炉前壁以及后壁的对置的燃烧器6、燃尽风口 7a以及副燃尽风口 7b喷出的燃料、空气在火炉的进深方向(前后方向)的中央部发生碰撞，碰撞后如图14(b)所示那样主要朝向上侧流动。这种火炉内的流动的结果是，图14(b)的A-A线剖面中的燃尽风口部正下方的火炉进深方向中央部的上升气体流量分布成为图15(a)中的实线所示的形态，该A-A线剖面中的火炉宽度方向中央部的上升气体流量分布成为图15(b)中的实线所示的形态。
[0005]来自图14(a)所示的在对置的前后壁配置的燃烧器6的燃料以及空气的喷流在火炉进深方向中央部发生碰撞而改变朝向，但朝向作为火炉的气体出口侧的上侧的流动变得最大，因此，如图15(a)中的实线所示，燃烧器列的正上方部的流量最多，在燃烧器与燃烧器之间以及燃烧器与侧壁之间流量变少。该炉内流动的结果是，在从侧壁侧观察火炉宽度方向的中央部而得到的流量分布(图15(b))中，成为火炉进深方向的中央部的流量最多且火炉前后壁附近的流量较低的分布。
[0006]若大致对上述的火炉内的上升气体流量分布进行分类，则能够分为火炉进深方向以及宽度方向的中央部的流量比较多的区域A(图15(a)、图15(b)的虚线框围成的部分)与前后壁附近的流量比较少的区域C(图15(b)的单点划线框围成的部分)、侧壁附近的流量少的区域B(图15(a)的由双点划线框围成的部分)。为了抑制火炉出口处的未燃成分的残留，从燃尽风口 7a、7b向所有的区域A、B、C供给具有适当流量和适当运动量的燃尽风，在各区域A、B、C中以适当的未燃成分与空气的比率促进混合很重要。
[0007]专利文献1 (日本特开2007-192452号公报)公开了一种锅炉装置，其特征在于，在煤等固体燃料用燃烧装置中设置有空气分割构件，该空气分割构件将从燃尽风口向火炉内吹出的燃尽风的方向沿水平方向分割为三部分以上，该各分割空气的方向彼此不为相同方向。
[0008]专利文献2(日本专利第5028278号公报)公开了一种粉煤燃烧锅炉的发明，该粉煤燃烧锅炉具备构成粉煤燃烧锅炉的火炉，在形成该火炉的火炉壁面的上游侧配置有将燃料的粉煤与空气供给至火炉内并使它们燃烧的多个燃烧器，在与燃烧器的设置位置相比成为上侧的火炉壁面配置有供给空气的多个燃尽风口，在该燃尽风口分别具备供给空气量较多的主燃尽风口和供给空气量较少的副燃尽风口。
[0009]专利文献2记载的发明的粉煤燃烧锅炉为，副燃尽风口配置在成为主燃尽风口的下游侧的火炉壁面且成为主燃尽风口的正上方的火炉壁面的位置处，或者配置在成为主燃尽风口的上游侧的火炉壁面且成为主燃尽风口的正下方的火炉壁面的位置处，副燃尽风口的剖面中心处于距离主燃尽风口的剖面中心为主燃尽风口口径的1倍以上5倍以下的范围内，将一个主燃尽风口和一个副燃尽风口设为一组，并将至少所述一组与同一风箱连接，在火炉壁面上沿一个方向并排设置多个该风箱。
[0010]专利文献3 (日本特开昭58-224205号公报)记载的发明是具有火炉出口未燃成分降低机构的燃烧装置，在进行二级燃烧或炉内脱硝燃烧的具有0A 口的燃烧装置中具备燃烧机构，为了更充分地发挥进行完全燃烧的0A 口的功能，该燃烧机构在比最端部的燃烧器列靠侧壁的位置配设有小型的辅助0A 口来改善向侧壁附近的空气的供给，并且该燃烧装置使该燃烧机构中的0A 口能够回旋，能够调节由此产生的气流的方向。
[0011]作为在图15中的双点划线框所示的区域B的侧壁附近适当地供给二级燃烧用空气的手段，采用专利文献3的具备辅助0A 口的结构是有效的。
[0012]作为向火炉的侧壁附近的区域B供给空气的方法，可以如专利文献3记载的发明那样从在火炉前后壁设置的侧壁附近的开口部供给，也可以从在所述侧壁设置的一个以上的开口部供给。另外，有时通过将来自接近侧壁的燃烧器、燃尽风口的空气流量供给得比来自位于罐宽(火炉整个宽度)方向的中央侧的燃烧器、燃尽风口的空气流量多而使靠侧壁的空气增加，也能得到同样的未燃成分的降低效果。
[0013]专利文献4 (日本特开2001-355832号公报)公开了如下的结构:设置有对风口内的空气流路进行分割的筒状的套筒，在该套筒的前端安装使套筒外侧的空气流路的流动向比风口中心轴线靠外侧扩宽的挡板，使喉部(throat)的扩宽部与挡板的倾斜角度相等。根据该结构，即便没有回旋发生器，也能够利用喉部的扩宽部与挡板前端的倾斜角度而使气流扩宽，从而能够提高与来自风口的上游侧的燃烧器的燃烧气体混合的混合率。
[0014]专利文献5 (US2012/174837号公报)记载有如下的结构:通过设置能改变风口内出口的空气的流动方向的叶片而能够改变燃尽风在火炉内的方向。
[0015]另外，专利文献6 (日本专利第2717959号公报)公开了用于如下形式的燃尽风孔的多方向空气控制装置，该燃尽风孔用于使来自风箱的开口部的二次风送往炉的开口部，并具有划分腔室的长度方向的导管，使来自风箱的二次风通过所述腔室而朝向炉。而且，公开了多方向空气控制装置包括:在所述腔室内部以将与导管的长度方向轴线正交的第一轴线作为中心而相对于该导管旋转自如的方式安装的多个第一百叶板；在所述腔室内部以将与导管的长度方向轴线正交且与所述第一百叶板正交的第二轴线作为中心而相对于该导管旋转自如的方式安装的多个第二百叶板；以及用于通过使第一百叶板以及第二百叶板各自旋转来控制穿过炉的开口部的气流方向的机构。
[0016]在先技术文献
[0017]专利文献
[0018]专利文献1:日本特开2007-192452号公报
[0019]专利文献2:日本专利第5028278号公报
[0020]专利文献3:日本特开昭58-224205号公报
[0021]专利文献4:日本特开2001-355832号公报
[0022]专利文献5:US2012/174837号公报
[0023]专利文献6:日本专利第2717959号公报
【发明内容】
[0024]发明要解决的技术问题
[0025]在专利文献1记载的发明中，使用简单的分割构件(板)而将燃尽风口内流路分割为燃尽风主流和燃尽风副流，由此能够调整燃尽风的向水平方向的扩宽、朝向。
[0026]然而，喷流本身在喷出前的被分割的各空气流路内扩宽，在离开了燃尽风口的区域中成为一体的流动，因此如专利文献1的说明书的
[0062]段也记载的那样，在燃尽风的主流与副流之间具有制约彼此的流动的相互作用。虽然为了抑制该相互作用而关于主流与副流的流量分配进行规定，但并不是从根本上消除相互作用。即，若为了使燃尽风具有直进性而使燃尽风主流的流量或流速相对增加，则燃尽风副流被引入燃尽风主流而扩宽变小，火炉前后壁附近的未燃气体的遗漏增加。相反，若为了使燃尽风具有扩宽性而使燃尽风副流的流量或流速相对增加，则燃尽风主流被引入燃尽风副流而直进性下降，火炉中央部的未燃气体的释放增加。另外，具有直进性和扩宽性双方的一体型的喷流本质上如后述那样具有受到来自燃烧器侧的上升气流的影响而容易朝上弯曲的特性，不适于直进性重要的二级燃烧用空气的主流。
[0027]说起来，专利文献1记载的发明的特征在于，使燃尽风喷流在水平方向上稍微扩宽地供给，但燃尽风喷流的扩宽倾斜角度具有上限值，并未考虑到向图15(b)所示的单点划线框的区域C的大范围的燃尽风供给。
[0028]在专利文献2记载的发明中，设置有供给空气量较多的主燃尽风口和供给空气量较少的副燃尽风口这两种圆形燃尽风口。因此，无法解决如下那样的问题点。
[0029](a)主燃尽风口的出口形状为剖面圆形，如后所述，具有受到来自燃烧器侧的上升气流的影响而容易朝上弯曲的特性，作为直进性重要的二级燃烧用空气的主流还具有改善的余地。
[0030](b)构成为将主燃尽风口和副燃尽风口这两种燃尽风口设置多级的结构，与一种燃尽风口为一级的燃尽风口的结构相比成本高。
[0031](c)从多级风口中的位于上侧的级的燃尽风口到火炉出口的炉内气体滞留时间比从位于下侧的级的燃尽风口到火炉出口的炉内气体滞留时间短，有时无法确保未燃成分的燃烧所需的滞留时间。或者若要确保所述专利文献2记载的发明所需的滞留时间，则有时需要提高火炉的高度而导致成本增加。
[0032]专利文献3记载的发明构成为除了配设进行完全燃烧的主要的0A 口之外还在比火炉前后壁的最端部的燃烧器列靠火炉侧壁的位置配设小型的辅助0A 口，从而来改善向侧壁附近的空气供给，对于降低图15(a)中的区域B的未燃成分是有效的，但对于降低图15(b)中的区域C的火炉前后壁附近的未燃成分没有帮助。
[0033]专利文献4构成为将通常配置在燃烧器的下游侧的风口内的空气流路扩宽，从而能够使空气喷流扩宽而供给至火炉，但并不是通过积极地增加靠火炉前后壁的空气而获得燃烧气体的未燃成分降低的效果这样的结构。
[0034]专利文献5记载的发明仅是在风口内的出口处能够适当改变空气的流动方向，是弥补现有的燃尽风喷嘴的功能的结构，但并未考虑到对靠火炉壁的燃尽风的不足进行弥补。
[0035]专利文献6记载的发明存在以下所示的技术问题。
[0036](1)能够使燃尽风的流动在垂直方向或水平方向上偏向，但不适于形成组合了水平方向和垂直方向的流动。
[0037](2)难以形成向水平方向的两个方向的扩宽的喷流，不适于向图3(b)所示的区域C以及图3(a)、(b)所示的区域A这两个方向供给喷流。
[0038]本申请发明的技术问题在于消除与燃尽风供给方法相关的上述问题点，提供根据包含未燃成分的燃烧气体的流量分布而将具有直进性和扩宽性的功能的两种燃尽风以不产生相互作用的方式适当地分割并混合，由此能够有效地降低未燃成分的燃尽风口，从而实现更高的燃烧性能。
[0039]用于解决技术问题的方案
[