燃?xì)廨啓C(jī)燃燒器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及燃?xì)廨啓C(jī)燃燒器，尤其涉及能夠用相同的燃燒器使發(fā)熱量不同的兩種燃料氣體穩(wěn)定燃燒的燃?xì)廨啓C(jī)燃燒器。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，從發(fā)電成本的降低、資源的有效利用及防止地球變暖的觀點(diǎn)出發(fā)，研究了在制鐵廠衍生的高爐氣體或焦炭爐氣體的有效利用。高爐氣體是在制鐵工序中產(chǎn)生，以一氧化碳或氫氣為主要可燃成分的難燃性氣體，是發(fā)熱量大約為1000kcal/m3N的所謂低卡路里氣體。因此，難以從燃?xì)廨啓C(jī)的點(diǎn)火開始在額定負(fù)荷范圍以高爐氣體專燒運(yùn)轉(zhuǎn)，為了從點(diǎn)火在燃燒溫度低的部分負(fù)荷范圍穩(wěn)定地運(yùn)轉(zhuǎn)(燃燒)，需要在高爐氣體中混合含有氫氣的焦炭爐氣體等并使發(fā)熱量高地運(yùn)轉(zhuǎn)(增熱)、或另外設(shè)置液體燃料等起動(dòng)用燃料。
[0003]另一方面，焦炭爐氣體是在制造作為高爐的原料的焦炭時(shí)產(chǎn)生的衍生氣體，以氫氣與甲烷為主成分的發(fā)熱量為4000kcal/m3N?5000kcal/m3N的中卡路里氣體。由于含有氫氣而發(fā)熱量比高爐氣體高，因此，用于高爐氣體燃燒燃?xì)廨啓C(jī)的增熱用氣體、焦炭爐氣體燃燒燃?xì)廨啓C(jī)的主要燃料等。
[0004]以使高爐氣體等低卡路里氣體穩(wěn)定地燃燒為目的，具有具備設(shè)于燃燒嘴的徑向的中心部的起動(dòng)用油噴嘴、在其外周配置氣體噴孔的內(nèi)周旋流器、以及在其外周交替地配置氣體噴孔與空氣噴孔的外周旋流器的燃?xì)廨啓C(jī)燃燒器(例如參照專利文獻(xiàn)1)。
[0005]—般地，在利用旋轉(zhuǎn)噴流保炎的燃燒嘴中，為了保持火焰，需要在燃燒嘴的徑向中心部附近形成燃燒氣體循環(huán)且對(duì)從燃燒嘴噴出的燃料與空氣施加熱的循環(huán)氣體區(qū)域。
[0006]根據(jù)專利文獻(xiàn)1記載的燃?xì)廨啓C(jī)燃燒器，通過在內(nèi)周旋流器只配置氣體噴孔且供給大部分的燃料，利用大量的低卡路里氣體的動(dòng)量形成較強(qiáng)的旋轉(zhuǎn)流。由此，對(duì)保炎進(jìn)行強(qiáng)化。另外，從內(nèi)周旋流器噴出的燃料一邊與從外周旋流器噴出的空氣混合一邊被吸入循環(huán)氣體區(qū)域內(nèi)，因此，即使該旋流器內(nèi)的氧不足也能進(jìn)行低卡路里氣體的穩(wěn)定燃燒。
[0007]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0008]專利文獻(xiàn)1:日本特開平5-86902號(hào)公報(bào)
[0009]以高爐氣體為主要燃料的燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電設(shè)備以往在高爐設(shè)備的維護(hù)時(shí)，不得不長時(shí)間停止發(fā)電。但是，近年來，即使在高爐設(shè)備的維護(hù)期間，例如以焦炭爐氣體為代替燃料而發(fā)電的需求也變高。為了實(shí)現(xiàn)這種需求，在燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電設(shè)備中，需要具備能以相同的燃燒嘴使發(fā)熱量不同的兩種氣體穩(wěn)定燃燒的燃燒器。
[0010]為了以相同燃燒嘴使發(fā)熱量不同的兩種氣體燃燒，存在以下課題。
[0011]例如，在以低卡路里氣體為主要燃料的燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電設(shè)備中，在高爐設(shè)備的維護(hù)時(shí)，使主要燃料從高爐氣體改變?yōu)榻固繝t氣體的情況下，焦炭爐氣體與高爐氣體等低卡路里氣體相比，發(fā)熱量大約高4倍，因此，供給到燃燒器的燃料流量與發(fā)熱量的增加平衡地變少，為低卡路里氣體的四分之一左右。因此，當(dāng)利用低卡路里燃燒燃燒嘴的氣體噴孔使焦炭爐氣體燃燒時(shí)，焦炭爐氣體燃料的噴出流速極端地變慢，因此，存在燃燒氣體的旋轉(zhuǎn)流變?nèi)?，保炎性能顯著下降的課題。
[0012]另一方面，當(dāng)假想向設(shè)計(jì)為焦炭爐氣體的樣式的燃燒嘴供給高爐氣體的情況時(shí)，供給到燃燒器的燃料流量為焦炭爐氣體的大約4倍多。因此，燃料噴嘴的壓力比(燃料供給壓力/燃燒器內(nèi)壓力)變高，不得不使燃料的供給壓力與通常相比為高壓條件。其結(jié)果，除了產(chǎn)生成本上升之外，存在燃料噴出流速極端變快，無法進(jìn)行難燃性氣體的保炎的課題。
[0013]另外，在低卡路里氣體樣式的燃燒嘴的情況下，氣體噴孔的面積變大，因此，不得不使氣體噴孔以面向燃燒室的方式開口。在該情況下，在用起動(dòng)用燃料進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，在產(chǎn)生燃燒器間的壓力不平衡時(shí)，存在燃燒氣體容易通過氣體噴孔逆流至其他缸之類的課題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0014]本發(fā)明是基于上述情況而完成的，其目的在于提供能用相同燃燒嘴使發(fā)熱量不同的兩種氣體燃料穩(wěn)定燃燒的燃?xì)廨啓C(jī)燃燒器。
[0015]為了解決上述課題，例如采用保護(hù)范圍所記載的結(jié)構(gòu)。本申請(qǐng)包括多個(gè)解決上述課題的機(jī)構(gòu)，如果列舉其一例，則在具備用于使燃料與空氣混合并燃燒的燃燒室、配置于上述燃燒室的上游且用于向上述燃燒室內(nèi)噴射上述燃料與上述空氣并保持火焰的燃燒嘴的燃?xì)廨啓C(jī)燃燒器中，上述燃燒嘴具有在圓周方向上交替地設(shè)置多個(gè)燃料噴孔與空氣噴孔的第一旋流器、設(shè)有能噴射燃料或空氣的多個(gè)噴孔的第二旋流器，上述第二旋流器配置于上述第一旋流器的外周，上述第二旋流器的噴孔的寬度形成得比上述第一旋流器的空氣噴孔的寬度大。
[0016]本發(fā)明的效果如下。
[0017]根據(jù)本發(fā)明，能用相同的燃燒嘴使高爐氣體等N2、0)2含有量多的難燃性氣體和焦炭爐氣體等發(fā)熱量比高爐氣體高的氣體穩(wěn)定燃燒。其結(jié)果，能提供在高爐設(shè)備的維護(hù)期間也能例如以焦炭爐氣體等為主要燃料穩(wěn)定燃燒的燃?xì)廨啓C(jī)燃燒器。
【附圖說明】
[0018]圖1是與燃?xì)廨啓C(jī)設(shè)備整體的示意圖一起表示本發(fā)明的燃?xì)廨啓C(jī)燃燒器的第一實(shí)施方式的主要部分的側(cè)剖視圖的概略結(jié)構(gòu)圖。
[0019]圖2是從燃燒室側(cè)觀察構(gòu)成本發(fā)明的燃?xì)廨啓C(jī)燃燒器的第一實(shí)施方式的燃燒嘴的主視圖。
[0020]圖3是從A-A向視觀察圖2所示的燃燒嘴的剖視圖。
[0021]圖4是表示在構(gòu)成本發(fā)明的燃?xì)廨啓C(jī)燃燒器的第一實(shí)施方式的燃燒嘴中，各噴孔相對(duì)于燃料的種類的噴射流體的表圖。
[0022]圖5是從燃燒室側(cè)觀察構(gòu)成現(xiàn)有的燃?xì)廨啓C(jī)燃燒器的燃燒嘴的主視圖。
[0023]圖6A是一并表示構(gòu)成本發(fā)明的燃?xì)廨啓C(jī)燃燒器的第一實(shí)施方式的燃燒嘴的主要部分的側(cè)剖視圖與燃料系統(tǒng)的一概略結(jié)構(gòu)圖。
[0024]圖6B是一并表示構(gòu)成本發(fā)明的燃?xì)廨啓C(jī)燃燒器的第一實(shí)施方式的燃燒嘴的主要部分的側(cè)剖視圖與燃料系統(tǒng)的另一概略結(jié)構(gòu)圖。
[0025]圖7A是一并表示構(gòu)成本發(fā)明的燃?xì)廨啓C(jī)燃燒器的第一實(shí)施方式的燃燒嘴的主視圖與焦炭爐氣體燃燒時(shí)的燃料系統(tǒng)的概略結(jié)構(gòu)圖。
[0026]圖7B是表示在本發(fā)明的燃?xì)廨啓C(jī)燃燒器的第一實(shí)施方式中，焦炭爐氣體燃燒時(shí)的焦炭爐氣體的流量與抽氣空氣的流量特性的特性圖。
[0027]圖8A是一并表示構(gòu)成本發(fā)明的燃?xì)廨啓C(jī)燃燒器的第一實(shí)施方式的燃燒嘴的主視圖與高爐氣體燃燒時(shí)的燃料系統(tǒng)的概略結(jié)構(gòu)圖。
[0028]圖8B是表示在本發(fā)明的燃?xì)廨啓C(jī)燃燒器的第一實(shí)施方式中，高爐氣體燃燒時(shí)的第一旋流器與第二旋流器的噴出流體的流量特性的特性圖。
[0029]圖9是從燃燒室側(cè)觀察構(gòu)成本發(fā)明的燃?xì)廨啓C(jī)燃燒器的第二實(shí)施方式的燃燒嘴的主視圖。
[0030]圖10是從B-B向視觀察圖9所示的燃燒嘴的剖視圖。
[0031]圖中:2—壓縮機(jī)，3—燃燒器，4一禍輪機(jī)，5—燃?xì)廨啓C(jī)，6—發(fā)電機(jī)，8—起動(dòng)用馬達(dá)，10—外筒，11 一流動(dòng)套筒，12—燃燒室，13—燃燒空氣孔，30—控制裝置，50—循環(huán)氣體區(qū)域，90—高爐氣體，101—空氣，102—壓縮空氣(燃燒空氣)，140—燃燒氣體，201—第一旋流器的空氣噴孔，201a—第一旋流器內(nèi)的空氣流道，202—第一旋流器的氣體噴孔，203—第二旋流器的氣體噴孔，300—燃燒嘴，310—燃料噴嘴機(jī)身，380—焦炭爐氣體，401—第一旋流器(內(nèi)周旋流器)，402—第二旋流器(外周旋流器)，450—由高爐氣體產(chǎn)生的內(nèi)周火焰，451—由高爐氣體產(chǎn)生的外周火焰，452—由焦炭爐氣體產(chǎn)生的火焰，501—第一燃料系統(tǒng)(第一旋流器)，50la—第一燃料系統(tǒng)的流量調(diào)節(jié)閥，502—第二燃料系統(tǒng)(第二旋流器)，502a—第二燃料系統(tǒng)的流量調(diào)節(jié)閥，601—高爐氣體的供給系統(tǒng)，601a—高爐氣體的供給系統(tǒng)的流量調(diào)節(jié)閥，602—焦炭爐氣體的供給系統(tǒng)，602a—焦炭爐氣體的供給系統(tǒng)的流量調(diào)節(jié)閥，701—抽氣空氣系統(tǒng)，701a—來自燃?xì)廨啓C(jī)車室的抽氣空氣，702—抽氣空氣流量調(diào)節(jié)閥，800—輕油或A重油等起動(dòng)用液體燃料噴嘴，938—增熱氣體(在高爐氣體中混合焦炭爐氣體)，938A—?dú)怏w混合裝置。
【具體實(shí)施方式】
[0032]下面，使用【附圖說明】本發(fā)明的燃?xì)廨啓C(jī)燃燒器的實(shí)施方式。
[0033][實(shí)施例一]
[0034]圖1是與燃?xì)廨啓C(jī)設(shè)備整體的示意圖一起表示本發(fā)明的燃?xì)廨啓C(jī)燃燒器的第一實(shí)施方式的主要部分的側(cè)剖視圖的概略結(jié)構(gòu)圖。在本實(shí)施方式中，作為燃?xì)廨啓C(jī)的低卡路里氣體燃料使用高爐氣體90，作為中卡路里氣體燃料使用焦炭爐氣體380。
[0035]燃?xì)廨啓C(jī)5由壓縮機(jī)2、燃燒器3、渦輪機(jī)4、發(fā)電機(jī)6及起動(dòng)用馬達(dá)8等構(gòu)成。在燃?xì)廨啓C(jī)5中，壓縮機(jī)2壓縮從大氣吸入的空氣101，并將燃燒空氣102向燃燒器3供給。在燃燒器3中，利用由壓縮機(jī)2壓縮的燃燒空氣102與燃?xì)廨啓C(jī)的起動(dòng)用燃料(在此，為在高爐氣體90中混合了焦炭爐氣體380而成的增熱氣體938)點(diǎn)火，產(chǎn)生燃燒氣體140并向渦輪機(jī)4供給。渦輪機(jī)4通過供給燃燒氣體140的供給而賦予旋轉(zhuǎn)動(dòng)力，將渦輪機(jī)4的