JP2002522734A - 可燃性材料の部分酸化を利用した排気放出物低減方法および装置 - Google Patents

可燃性材料の部分酸化を利用した排気放出物低減方法および装置

Info

Publication number
JP2002522734A
JP2002522734A JP2000563978A JP2000563978A JP2002522734A JP 2002522734 A JP2002522734 A JP 2002522734A JP 2000563978 A JP2000563978 A JP 2000563978A JP 2000563978 A JP2000563978 A JP 2000563978A JP 2002522734 A JP2002522734 A JP 2002522734A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
combustion
combustion chamber
primary
partial
zone
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
JP2000563978A
Other languages
English (en)
Inventor
イオシフ、ケイ．ラボブィツァー
マーク、ジェイ．キンキス
マイケル、ジェイ．ロバーツ
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Gas Technology Institute
Original Assignee
Gas Technology Institute
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Gas Technology Institute filed Critical Gas Technology Institute
Publication of JP2002522734A publication Critical patent/JP2002522734A/ja
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23C—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN  A CARRIER GAS OR AIR 
    • F23C1/00—Combustion apparatus specially adapted for combustion of two or more kinds of fuel simultaneously or alternately, at least one kind of fuel being either a fluid fuel or a solid fuel suspended in a carrier gas or air
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23B—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING ONLY SOLID FUEL
    • F23B5/00—Combustion apparatus with arrangements for burning uncombusted material from primary combustion
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23C—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN  A CARRIER GAS OR AIR 
    • F23C6/00—Combustion apparatus characterised by the combination of two or more combustion chambers or combustion zones, e.g. for staged combustion
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23G—CREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
    • F23G5/00—Incineration of waste; Incinerator constructions; Details, accessories or control therefor
    • F23G5/002—Incineration of waste; Incinerator constructions; Details, accessories or control therefor characterised by their grates
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23G—CREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
    • F23G5/00—Incineration of waste; Incinerator constructions; Details, accessories or control therefor
    • F23G5/08—Incineration of waste; Incinerator constructions; Details, accessories or control therefor having supplementary heating
    • F23G5/14—Incineration of waste; Incinerator constructions; Details, accessories or control therefor having supplementary heating including secondary combustion
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23L—SUPPLYING AIR OR NON-COMBUSTIBLE LIQUIDS OR GASES TO COMBUSTION APPARATUS IN GENERAL ; VALVES OR DAMPERS SPECIALLY ADAPTED FOR CONTROLLING AIR SUPPLY OR DRAUGHT IN COMBUSTION APPARATUS; INDUCING DRAUGHT IN COMBUSTION APPARATUS; TOPS FOR CHIMNEYS OR VENTILATING SHAFTS; TERMINALS FOR FLUES
    • F23L9/00—Passages or apertures for delivering secondary air for completing combustion of fuel 
    • F23L9/02—Passages or apertures for delivering secondary air for completing combustion of fuel  by discharging the air above the fire

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)

Abstract

(57)【要約】 可燃性材料燃焼方法であって、上流領域および下流領域を有する燃焼室（１５）内に一次可燃性材料を導入し燃焼させて一次燃焼帯域を形成させる。部分燃焼器（５０）内で二次可燃性材料を部分燃焼させて部分燃焼生成物を形成させ、次いでこれを一次燃焼帯域下流の燃焼室（４３）内に噴射して、一次燃焼帯域下流に酸素欠乏帯域を形成させる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の技術分野】
本発明は、ボイラーまたは水加熱器等の加熱装置の燃焼室内の可燃性材料の燃
焼から生ずる排気放出物の低減、特にＮＯX 排気の低減のための方法および装置
に関するものである。更に具体的には、本発明は、燃焼室内の可燃性材料の燃焼
方法および装置に関するものであり、この燃焼室内に一次燃焼帯域を形成させ、
この一次燃焼帯域の下流の燃焼室内へ流体を導入して酸素欠乏帯域を創り、これ
により望ましからぬＮＯX および／またはＮＯX 前駆体を無害な分子状窒素に還
元する方法および装置に関する。
【０００２】
【従来技術の説明】
水加熱器およびボイラー等の工業用加熱装置における可燃性材料の従来型空気
燃焼方法では、通常高温が発生し、この高温が空気中または燃料中の酸素および
窒素間の複雑な化学反応を促進し、燃焼工程の副生物として各種の窒素酸化物を
形成する。酸化状態の異なった各種の窒素を含む前記酸化物は、まとめて単にＮ
ＯX と呼称される。酸性雨中のＮＯX 、および二硫化酸素および一酸化炭素等の
他の燃焼副生物が及ぼす影響、ならびに他の環境問題に関する懸念が、環境に有
害な前記燃焼副生物の生成低減についての大きな関心を呼び起こしている。
【０００３】 この目的達成のために、燃焼工程からのＮＯX 等の有害排気を低減するための
多数の方法および装置が提案されている。この種の一般的方法の一つは、段階燃
焼法の採用であり、この場合、燃料燃焼用の複数の燃焼室内に燃焼用要素を段階
的に導入する。例えばKhinkisに付与された米国特許第5,462,430号公報は、汚染
排気放出物が極めて少ない高効率サイクロン式燃焼方法および装置を開示してい
る。ここでは、燃料および燃焼用一次空気の混合物を、サイクロン式燃焼器の還
元性一次燃焼帯域内に接線方向で噴射し、次いで燃焼用二次空気をサイクロン式
燃焼器の酸化性二次燃焼帯域内へ接線方向で噴射し、ここで還元性一次燃焼帯域
からの一次燃焼生成物と混合するようにしている。また、Khinkisに付与された
米国特許第5,209,187号公報は、火管型ボイラーおよびヒーターに使用するため
の低汚染性排気、高効率サイクロン式バーナーを開示している。ここでは、完全
燃焼に必要な燃焼用空気を段階的に前記バーナー内に導入するようにしている。
また、Tanakaらに付与された米国特許第5,441,403号公報は低ＮＯX 燃焼法を教
示している。ここでは、一次燃料が燃焼用空気流の周辺部から燃焼用空気に向け
て噴射され、これにより一次燃焼を効率化して燃焼用空気を覆う一般的に円筒状
の一次火炎を創り、かつ、燃焼用空気からの一次火炎により遮断された燃焼用空
気に向けて二次燃料を噴射して一次火炎中のＮＯX が二次燃料により還元される
ようにし、その後二次燃料が下流側の一次火炎を通じて浸透して燃焼用空気の一
部と接触して二次燃焼を有効ならしめるようにしている。
【０００４】 段階式燃焼法は、Korenbergに付与された米国特許第 4,989,549号公報にも開
示されている。ここでは火管型ボイラーのモリソン式管内での段階的燃焼用装置
を開示しており、第１段燃焼工程は化学量論的比率（理論空燃比）未満であり、
第２段燃焼工程は化学量論的比率（理論空燃比）を超える比率である。 Martinらに付与された米国特許第4,505,666号公報は、燃焼炉用の低ＮＯX バ
ーナーを開示すると共に、一次および二次燃焼帯域を包含する前記バーナーの操
作方法を開示しており、ここでは、両燃焼帯域中へ段階的に燃料および空気を供
給するようにしている。 Schirmerらに付与された米国特許第4,007,001号公報は、窒素酸化物および一
酸化炭素の排気量が少ない燃焼方法を開示しており、ここでは、空気第１流を燃
焼器の一次燃焼帯域内に導入し、空気第２流を一次燃焼帯域内に接線方向で導入
し、空気第３流を燃焼器の二次燃焼帯域中に接線方向で導入するようにしている
。 Yamagishi らに付与された米国特許第4,21,188号公報は、段階的燃焼用バーナ
ー配置を開示しており、ここでは、燃料リッチな空気／炭化水素燃料混合物が、
その周りに二次空気用通路を有する燃焼室内に導入され、また燃焼室端部にある
火炎保持装置が化学量論的比率（理論空燃比）未満の燃焼を安定化し、その結果
、主として水素および可燃性成分としての一酸化炭素を含む一部燃焼済みガスが
得られ、この一部燃焼済みガスが燃焼室から排出されるにつれて、燃焼室を出る
一部燃焼済みガスを取り巻く態様で二次空気を排出させて完全燃焼させるように
している。
【０００５】 Korenbergに付与された米国特許第4,879,959号公報は、渦式燃焼装置を開示し
ており、ここでは、周辺部渦型空気を円筒壁内面に隣接した燃焼室中に供給し、
予備燃焼室から予備燃焼燃料を燃焼室中に供給して空気渦と混合し燃焼室中で燃
焼させて高温燃焼ガスを形成させるようにしている。
【０００６】 酸素不足の還元性二次燃焼帯域を一次燃焼帯域下流に形成させる、廃棄物焼却
装置からの排気放出物低減方法と装置が、Khinkisらに付与された米国特許第5,0
20,456号、同第5,105,747 号、同第5,205,227号および同第5,307,746号公報によ
り開示されている。ここに開示された装置および方法においては、一種または二
種以上の燃料、燃料／担持流体、燃料／循環煙道ガスの導入、または燃焼生成物
を含む焼成器の産物および一次燃焼帯域下流の焼成収着剤を利用して、所望の酸
素欠乏還元性二次燃焼帯域を形成させるようにしている。
【０００７】 燃焼過程からの排気低減のための、ボイラーおよび燃焼炉中の煙道ガス循環法
は、当業者に一般的に既知の手法である。煙道ガス循環法中には、燃焼用燃料床
上方、すなわち一次燃焼帯域下流のボイラーまたは燃焼炉内燃焼室中への煙道ガ
ス導入が包含される。煙道ガス連続循環法によれば、含まれる煙状物質および他
の粒子状物質のさらなる燃焼が達成される。加えて、煙道ガス中の各種硝酸酸化
物および亜硝酸酸化物ならびに一酸化炭素ガスが還元され、これら有害ガスの大
気中への放出が最低減に抑制される。ある場合には、煙道ガス循環方法は、石炭
燃焼ストーカーボイラー用の燃焼用燃料床を支持する火格子の下部でも使用され
る。火格子下部での煙道ガス使用法は長年に亙って石炭火力ストーカーボイラー
に応用され、これらは Maloney, K.L. ”Recycle Flue Gas to Cut Emissions,
Improve Boiler Performance,”Power, 97-99頁、６月号、1983年、並びにKhink
isらに付与された米国特許第4,335,660号、同第5,020,456号、同第5,105,747号
、同第5,205,227号および同第5,307,746 号公報に記載されている。
【０００８】 煙道ガス循環法の一つの欠点は、混合促進および温度プロフイルの均一性維持
の目的で大量の完全燃焼ガスを炉中に注入する必要があることで、したがって排
気中から大量のガスを除去しなければならない。除去する場所に応じて、この燃
焼済みガス中には、大量の粒子状物質が混入し、従来型装置のダクト系の浸蝕と
腐食を引き起こす。さらなる問題点は、排気ガス中に存在する酸素である。炉中
に存在する前記酸素は還元性雰囲気の正味効率を低下させる。
【０００９】 「再燃焼」法として知られる、還元性二次燃焼帯域形成のための一次燃焼帯域
下流の燃焼室への燃料導入技術を応用する場合、この態様で導入される燃料の容
量は、一次燃焼帯域からの燃焼生成物の全容量に比べ一般的に小さいので、そこ
での燃料の均一混合が困難であり、したがって混合増進のための特別な注入技術
が必要になり、または、煙道ガス、スチーム、水、空気、および／または窒素等
のキャリア流体の使用が必要になり、結果的容量増加が混合を増進させ、燃焼室
内温度の均一性と組成の均一性を改善する。この手法の少なくとも一つの欠点は
、ブロワー、ダクト、配管等の追加が必要なことで、これがＮＯX 低減用炉の装
置改良設備投資額を増大させる。加えて、再燃焼装置に付随する追加的維持費用
が大きく、特に煙道ガス循環を採用する場合の運転費が高価につく。その理由は
、一層大型のブロワーおよびブロワー用モーターが大量の電力を消費するからで
ある。米国特許第5,176,513 号公報にはパルス式燃焼器装置が開示されており、
ここでは、空気ステージまたは再燃焼用の空気またはガス状低窒素燃料を一次燃
焼帯域下流の燃焼帯域中に導入するようにしている。米国特許第5,161,471号公
報は予め燃焼させた一次燃料の灰分物質を再燃焼する装置を開示しており、ここ
では、一次燃焼帯域の上方レベルで燃焼用空気を導入するようにしている。また
、米国特許第5,139,755号公報にＮＯX 排気を低減するための燃焼方法が開示さ
れており、ここでは、再燃焼用燃料をガス状再燃焼帯域中の燃焼排気と混合して
実質的酸素欠乏性再燃焼帯域を生じさせるようにしている。米国特許第4,759,34
0号公報は、揮発性生成物の再燃焼を支援する目的で、格子頂部に新鮮な空気を
直接供給する空気搬送通路を設けた火格子を開示している。また、米国特許第4,
516,510号および関連の同第4,438,705 号には、連続した２段の再燃焼用ステー
ジを有する主燃焼室中での焼成方法を開示している。
【００１０】
【発明の要約】
本発明の目的は、ＮＯX 放出物を制限および／または低減させる可燃性材料燃
焼方法の提供にある。
【００１１】 本発明の他の目的は、ＮＯX 放出物を制限および／または低減させる可燃性材
料燃焼方法、および煙道ガスを循環させる必要性が無く、煙道ガス循環に伴うブ
ロワーおよびダクト加工の必要性を回避し得る可燃性材料の燃焼方法を提供して
、これによりＮＯX 低減のための燃焼装置の改造に伴う設備費を低減することに
ある。
【００１２】 本発明のさらなる目的は、煙道ガス再循環法を利用する従来型装置に比べて実
質的に維持費が安く、運転費が安い、可燃性材料の燃焼方法および装置の提供に
ある。
【００１３】 本発明のさらなる目的は、ＮＯX 放出物の制限および／または低減を実現する
ことができ、加えて、混合を増進させ、再燃焼帯域での温度均一性および成分均
一性を改善する目的の一次燃焼帯域下流の再燃焼帯域におけるスチーム、窒素お
よび／または循環煙道ガス等のキャリア流体の利用を回避し得るような可燃性材
料の燃焼方法および装置の提供にある。
【００１４】 前記目的は本発明における実施態様に従った方法により達成される。この方法
においては、一次可燃性材料を上流部および下流部を有する燃焼室内に導入し燃
焼させて一次燃焼帯域を形成し、一次可燃性材料と同一となし得る二次可燃性材
料を部分燃焼器中で部分燃焼させ、燃焼室から分離させて部分燃焼生成物を形成
させ、この部分燃焼生成物を一次燃焼帯域下流の燃焼室中に導入して一次燃焼帯
域下流に酸素欠乏帯域が形成される。例えば天然ガス等の燃料と化学量論的比率
（空気／燃料）約０．３から約０．９の適当なる酸化体との燃焼により形成した
部分燃焼生成物は燃料リッチであり、水素、一酸化炭素等の還元性ガスおよびＣ
Ｏ2 、Ｈ2 Ｏ、Ｎ2 、煤等の他のガスを含み酸素は実質的に全く含まない。部分 燃焼生成物からなるこの高温の還元性ガス混合物を炉中に吹き込み酸素欠乏帯域 を創る一方で、適切な活性種を導入してＮＯX およびＮＯX 前駆体を無害な分子 状窒素に還元する。特に天然ガスの場合の部分燃焼は、少なくとも約１２００O Ｆでなされるべきである。
【００１５】 ＮＯX 放出物の低減に煙道ガス再循環を必要とする従来型方法および装置とは
対照的に、本発明は直接的かつ部分的な燃焼を提供し、予備燃焼混合物が燃料リ
ッチであるが故に生成物は実質的に酸素を含まない。加えて、燃焼後にガス類を
炉中に直接吹き込むので、ガス温度が比較的高く、対応ガス容量も大きく、これ
が燃焼室内での混合を促進し、均一分散を促進する。
【００１６】
【好適な実施形態の説明】
この明細書および特許請求の範囲に記載の「ＮＯX 」なる用語は、ＮＯ、ＮＯ 2 およびＮ2 Ｏ等の窒素の酸化物または窒素酸化物を指す。「一次燃焼帯域」な
る用語は、可燃性材料の燃焼が生じる帯域である。この発明の実施に好適な燃焼
炉の実施態様の一例である図１に示すストーカー型炉においては、一次燃焼帯域
は燃焼火格子の直上に配設される。「二次燃焼帯域」なる用語は、「酸素欠乏帯
域」または「再燃焼帯域」とも呼称され、一次燃焼帯域からの燃焼生成物が流入
する一次燃焼帯域の下流側に配設された燃焼室の所定体積部分を意味する。「三
次燃焼帯域」なる用語は、二次燃焼帯域からの派生的燃焼生成物が流入する二次
燃焼帯域の下流側の燃焼室の所定体積部分を意味する。また、明細書および特許
請求の範囲において用いられる「可燃性材料」なる用語は、固形燃料、液体燃料
、ガス状燃料およびこれらの混合物を包含する任意の適切な燃焼性材料を意味す
る。本発明における方法および装置の記載に用いた「可燃性材料」なる用語には
、都市部における固形廃棄物、廃棄物由来燃料、および／または他の固形廃棄物
も包含される。最後に、この明細書および特許請求の範囲において用いられる「
酸素欠乏」なる用語は、窒素または窒素含有化合物の存在下においてＮＯX 形成
を促進するのには不充分な酸素しか存在しないことを意味する。
【００１７】 本発明の一実施態様に従った可燃性材料の燃焼装置の一例である炉１０を正面
方向から見た概略的な断面図を図１に示す。複数の壁１２が燃焼室１５を区画す
る。燃焼室１５内、好ましくは燃焼室１５の下部に位置するストーカー火格子は
、少なくとも一つの乾燥用火格子部２０と、少なくとも一つの燃焼用火格子部２
５と、少なくとも一つの完全燃焼用火格子部３０とを備えている。他の火格子配
列でも同様に好適であり、ストーカー火格子無しの燃焼室を含む他の燃焼室配列
でも本発明における方法の実施に利用し得ることは、当業者に理解し得るはずで
ある。少なくとも一つの灰ピット出口３５が燃焼室１５内に設けられ、完全燃焼
用火格子部３０からの灰分を受けとるように位置する。少なくとも一つの可燃性
材料入口装置３７が火格子の上方の壁１２に位置し、可燃性材料は、燃焼室１５
に入り、乾燥用火格子部２０上に流れる。可燃性材料は、可燃性材料送り出し装
置により乾燥用火格子部２０から、燃焼用火格子部２５、そして完全燃焼用火格
子部３０を経由して、灰分ピット出口３５内へと送り出される。
【００１８】 火格子下空気供給処置は、火格子下空気源と連通する少なくとも一つの火格子
下空気導管４０と、乾燥用火格子部２０、燃焼用火格子部２５および完全燃焼用
火格子部３０のうちの少なくとも１つの火格子部の下方に設けられた空間と、を
備えている。火格子下空気導管４０は、火格子下空気を火格子の下方に供給する
ために用いられ、火格子の下方に供給された空気は続いて火格子を通過する。火
格子下空気源およびストーカー下方の少なくとも一つの空間は、格子下空気源と
連通し、火格子下空気を火格子の下方に供給するために用いられ、火格子の下方
に供給された空気は続いて火格子を通過する。火格子下空気は、燃焼室１５内の
可燃性材料の燃焼用の主たる空気源である。可燃性材料の燃焼は燃焼用火格子部
２５の直上近辺を主体に燃焼室１５内で生じ、一次燃焼帯域を形成する。
【００１９】 図４に示すように、少なくとも一つの部分燃焼生成物入口手段４４が壁１２に
固定され、燃焼室１５に連通している。部分燃焼生成物入口手段４４は、壁１２
に固定されるとともに燃焼室１５と連通する少なくとも一つの部分燃焼生成物入
口ノズル４３を含む。水素、一酸化炭素等の還元性ガスおよびＣＨ2 等のラジカ
ル並びにＣＯ2 、Ｈ2 Ｏ、Ｎ2 等の他のガスを含み実質的には酸素を含まない部
分燃焼器５０からの部分燃焼生成物は、部分燃焼生成物ノズル４３を通じて燃焼
室１５内に射出され、一次燃焼帯域の直ぐ下流側で酸素欠乏二次燃焼帯域を創り
、この帯域中に一次燃焼帯域からの燃焼生成物が流入する。部分燃焼生成物は、
約０．３から約０．９（空気／燃料）の範囲の化学量論的比率の燃料の燃焼によ
り、部分燃焼器５０内で生ずる。一次燃焼帯域中で発生した燃焼生成物系中への
窒素の添加を回避する目的で、部分燃焼生成物の発生に用いる可燃性材料は、固
形燃料、液体燃料およびこれらの混合物からなる群から選択された、燃料結合性
窒素の比較的僅少な可燃性材料であることが好ましい。この目的に特に適する燃
料は、本発明の好ましい実施態様によれば天然ガスである。部分燃焼生成物の形
成において、部分燃焼器５０により利用される空気／燃料の化学量論的比率は約
０．３から約０．９の範囲で変動し、この比率は燃焼室１５内の一次燃焼帯域の
下流側の区域内の燃焼生成物の酸素含有量に依存する。特に、前記化学量論的比
率は、部分燃焼生成物と一次燃焼帯域からの燃焼生成物との混合により酸素欠乏
二次燃焼帯域を生ずる値でなければならない。部分燃焼器５０からの燃焼生成物
の温度は、酸素欠乏二次燃焼帯域において約１６００o Ｆから約２４００O Ｆの
範囲であるのが好ましい。
【００２０】 少なくとも一つの火上（overfire）空気装置６０が壁１２に固定され、燃焼室
１５と連通する。火上空気装置６０には、壁１２に固定されるとともに燃焼室１
５と連通する火上空気ノズル４５が含まれる。各火上空気ノズル４５は壁１２に
固定され、空気または任意の酸化性流体が酸素欠乏二次燃焼帯域の下流側におい
て燃焼室１５内に注入され得るように位置付けされる。本発明における好ましい
実施態様に従えば、各火上空気ノズル４５および各部分燃焼生成物ノズル４３は
、それらのそれぞれの流体を燃焼室１５内への接線方向注入または放射方向注入
のいずれかの注入が可能なように位置付けされるか、またはいずれかの注入を可
能にする当業者既知の機械的構成部品を内蔵する。このように、本発明における
好ましい実施態様によれば、混合を増進させる流体渦を、いかなる型の断面、図
３に示すように矩形断面を有する燃料室１５内においてさえも、創り上げること
ができる。
【００２１】 図３に示すように、火上空気ノズル４５は、少なくとも１個の渦、好ましくは
複数個の渦が燃焼室１５内に形成されるように、壁１２に対する所定の角度をも
って配置することができる。流体は、図２に示すように、水平方向に対して一定
角度で火上空気ノズル４５を位置させることにより、水平方向に対して一定角度
で流体が噴射され得ることは、当業者には理解し得るであろう。
【００２２】 この発明における好ましい実施態様によれば、酸化性三次燃焼帯域の温度は、
約１６００ｏＦから約２４００ｏＦの範囲である。火上空気ノズル４５を通じて
噴射される空気または酸化体の量は、酸素欠乏還元性燃焼帯域からの燃焼性物質
の完全燃焼を確保するべく、酸化性三次燃焼帯域中に十分な過剰空気、好ましく
は約５％から約５０％の過剰空気が供給されるのに十分な量でなければならない
。
【００２３】 図４は本発明における部分燃焼器５０の断面図である。炭化水素燃料の第１部
分、好ましくは天然ガスは、燃焼用空気と混合され、部分燃焼器５０内で燃焼さ
せられる。炭化水素燃料からなる第１燃料部分は、炭化水素燃料入口手段５６を
通じて部分燃焼器５０内に導入される。炭化水素燃料入口手段５６は、部分燃焼
器壁５１に固定されて部分燃焼室５２に連通する少なくとも一つの炭化水素燃料
入口ノズル５７を含んで構成することができる。燃焼用空気は、燃焼用空気入口
手段５８を通じて部分燃焼器５０中に導入される。空気入口手段５８は、部分燃
焼器壁５１に固定されて部分燃焼室５２に連通する少なくとも一つの燃焼用空気
ノズル５９を含んで構成することができる。本発明の好ましい実施態様によれば
、部分燃焼器５０内に噴射される炭化水素燃料は、発熱量基準で、燃焼室１５内
の可燃性材料全量に対して約１％から約３０％の範囲である。部分燃焼器５０内
の温度は約１２００o Ｆを超す温度が好ましい。
【００２４】 本発明における好ましい実施態様によれば、部分燃焼器５０からの部分燃焼生
成物と一次燃焼帯域からの燃焼生成物との混合を促進して一次燃焼帯域下流に酸
素欠乏二次燃焼帯域を形成させる目的で、部分燃焼生成物が連続的に変動する速
度で燃焼室１５中に噴射される。本発明における一実施態様によれば、この目的
は部分燃焼器５０と部分燃焼生成物入り口装置４４との間に位置する可変流速装
置６５を利用して達成する。本発明における一実施態様によれば、前記可変流速
装置は、完全開口から完全閉口の範囲で操作し得る電気機械式バルブである。従
って、本発明における好ましい実施態様によれば、この電気機械式バルブの急速
な開閉の結果として、部分燃焼器５０からの部分燃焼生成物が燃焼室１５内にパ
ルスとして導入される。本発明による他の好ましい実施態様によれば、燃焼室１
５内への部分燃焼生成物の流速を急速に変更する態様で前記電気機械式バルブを
操作する。両方の場合で、部分燃焼生成物と一次燃焼帯域からの燃焼生成物との
混合の促進が達成される。
【００２５】 これまで、好ましい実施態様との関連で本発明を説明し、説明目的の多数の詳
細を記載したが、実施態様の追加および発明の範囲を逸脱することなく多くの変
更をなし得ることは、当行者に理解し得るはずである。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の一実施態様による可燃性材料燃焼炉を概略的に示す正面方向からの断
面図。
【図２】 本発明の一実施態様による水平方向に対して所定角度で固定されたノズルを有
する図１の燃焼室の上部壁の側方からの断面図。
【図３】 本発明の一実施態様による接線方向噴射が可能な固定ノズルを有する燃焼室の
上部壁の上方からの断面図。
【図４】 本発明の一実施態様による部分燃焼器を示す炉壁部分の断面図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 マーク、ジェイ．キンキス アメリカ合衆国イリノイ州、モートン、グ ローブ、ノース、バーチ、アベニュ、8943 (72)発明者 マイケル、ジェイ．ロバーツ アメリカ合衆国イリノイ州、ネイパービ ル、エスチュアリー、コート、1509 Ｆターム(参考） 3K065 TA01 TB04 TB09 TB11 TB13 TC01 TD05 TF01 TH05 TJ02 TJ06

Claims (22)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 可燃性材料の燃焼方法であって、 一次可燃性材料および酸化体を燃焼室内に導入し、一次可燃性材料を燃焼させ
    て一次燃焼帯域を形成する工程と、 部分燃焼器内で二次可燃性材料を部分燃焼させ、部分燃焼生成物を形成する工
    程と、 前記部分燃焼生成物を前記燃焼室内の前記一次燃焼帯域の下流側に導入し、前
    記一次燃焼帯域からの燃焼生成物と前記部分燃焼生成物とを混合し、前記一次燃
    焼帯域の下流側に酸素欠乏帯域を形成する工程と、 前記燃焼室内の前記酸素欠乏帯域の下流側に残留する可燃性物質の全てを完全
    燃焼させるのに十分な量の完全燃焼用酸化体を、前記燃焼室内の前記酸素欠乏帯
    域の下流側に導入する工程と、 を備えたことを特徴とする燃焼方法。
  2. 【請求項２】 前記二次可燃性材料が、固形燃料、液状燃料、ガス状燃料およびこれらの混合
    物らなる群から選択された燃料結合性窒素分の比較的僅少な燃料であることを特
    徴とする、請求項１に記載の方法。
  3. 【請求項３】 前記二次可燃性材料を、約０．３から約０．９の範囲の化学量論的比率で部分
    燃焼させることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
  4. 【請求項４】 前記部分燃焼生成物の温度が約１２００゜Ｆより高いことを特徴とする、請求
    項１に記載の方法。
  5. 【請求項５】 前記部分燃焼生成物が、少なくとも一種のＮＯX およびＮＯX 前駆体を窒素分
    子にまで還元するのに好適な少なくとも一種の化学種を含むことを特徴とする、
    請求項１に記載の方法。
  6. 【請求項６】 前記燃料が天然ガスであることを特徴とする、請求項２に記載の方法。
  7. 【請求項７】 前記一次可燃性材料が、固形燃料、液体燃料、ガス状燃料およびこれらの混合
    物からなる群から選択されることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
  8. 【請求項８】 前記一次燃焼帯域が酸化性帯域であることを特徴とする、請求項１に記載の方
    法。
  9. 【請求項９】 前記部分燃焼生成物を燃焼室壁の接線方向で前記燃焼室内に噴射することを特
    徴とする、請求項１に記載の方法。
  10. 【請求項１０】 前記部分燃焼生成物を連続的な可変速度で前記燃焼室中に噴射することを特徴
    とする、請求項１に記載の方法。
  11. 【請求項１１】 前記部分燃焼生成物をパルスで前記燃焼室中に噴射することを特徴とする、請
    求項１に記載の方法。
  12. 【請求項１２】 前記一次可燃性材料が、前記燃焼室内への熱入力全量の約７５％から約９０％
    の範囲で含まれることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
  13. 【請求項１３】 前記二次可燃性材料が、前記燃焼室内への熱入力全量の約１０％から約２５％
    の範囲で含まれることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
  14. 【請求項１４】 前記一次可燃性材料と前記酸化体とが予備混合されることを特徴とする、請求
    項１に記載の方法。
  15. 【請求項１５】 前記一次可燃性材料と前記二次可燃性材料とが同一であることを特徴とする、
    請求項１に記載の方法。
  16. 【請求項１６】 前記一次可燃性材料と前記二次可燃性材料とが異種であることを特徴とする、
    請求項１に記載の方法。
  17. 【請求項１７】 可燃性材料燃焼炉であって、 上流領域および下流領域を有する燃焼室を区画する少なくとも一つの燃焼室壁と
    、 前記少なくとも一つの燃焼室壁に取り付けられた、前記上流領域内に可燃性材
    料を導入するための可燃性材料入口手段と、 前記下流領域内に部分燃焼生成物を導入するための部分燃焼生成物用手段と、
    を備えたことを特徴とする燃焼炉。
  18. 【請求項１８】 前記部分燃焼生成物用手段が、前記下流領域と連通する部分燃焼生成物出口を
    有する部分燃焼器を含むことを特徴とする、請求項１７に記載の燃焼炉。
  19. 【請求項１９】 前記燃焼室内の前記下流領域の下流に酸化体を導入するための酸化体入口手段
    をさらに備えたことを特徴とする、請求項１７に記載の燃焼炉。
  20. 【請求項２０】 前記酸化体入口手段が、前記少なくとも一つの燃焼室壁にシール固定されて前
    記燃焼室と連通した少なくとも一つの酸化体用ノズルを含むことを特徴とする、
    請求項１９に記載の燃焼炉。
  21. 【請求項２１】 前記部分燃焼生成物用装置が、前記下流領域内への前記部分燃焼生成物の流速
    を変更するための流れ手段を更に含むことを特徴とする、請求項１７に記載の燃
    焼炉。
  22. 【請求項２２】 前記流れ装置が、全開口から全閉口の範囲で操作し得る電気機械式バルブを含
    むことを特徴とする、請求項２１に記載の燃焼炉。
JP2000563978A 1998-08-06 1999-07-28 可燃性材料の部分酸化を利用した排気放出物低減方法および装置 Withdrawn JP2002522734A (ja)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US09/130,040 US5934892A (en) 1998-08-06 1998-08-06 Process and apparatus for emissions reduction using partial oxidation of combustible material
US09/130,040 1998-08-06
PCT/US1999/017074 WO2000008382A1 (en) 1998-08-06 1999-07-28 Process and apparatus for emissions reduction using partial oxidation of combustible material

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2002522734A true JP2002522734A (ja) 2002-07-23

Family

ID=22442773

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2000563978A Withdrawn JP2002522734A (ja) 1998-08-06 1999-07-28 可燃性材料の部分酸化を利用した排気放出物低減方法および装置

Country Status (5)

Country Link
US (1) US5934892A (ja)
EP (1) EP1102948A1 (ja)
JP (1) JP2002522734A (ja)
CA (1) CA2339625A1 (ja)
WO (1) WO2000008382A1 (ja)

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7047894B2 (en) * 1999-11-02 2006-05-23 Consolidated Engineering Company, Inc. Method and apparatus for combustion of residual carbon in fly ash
WO2001033140A1 (en) 1999-11-02 2001-05-10 Consolidated Engineering Company, Inc. Method and apparatus for combustion of residual carbon in fly ash
US6604474B2 (en) 2001-05-11 2003-08-12 General Electric Company Minimization of NOx emissions and carbon loss in solid fuel combustion
US7374735B2 (en) * 2003-06-05 2008-05-20 General Electric Company Method for nitrogen oxide reduction in flue gas
US8449348B2 (en) * 2009-01-13 2013-05-28 Centre Luxembourg De Recherches Pour Le Verre Et La Ceramique S.A. (C.R.V.C.) Techniques for debris reduction when performing edge deletion on coated articles having temporary protective coatings applied thereto
CN102563634B (zh) * 2011-11-14 2015-02-18 上海锅炉厂有限公司 单火球八角直流燃烧器煤粉浓淡分离布置结构
US20150128833A1 (en) * 2011-11-25 2015-05-14 Flsmidth A/S Cyclone Burner
ITMI20130268A1 (it) * 2013-02-25 2014-08-26 Saipem Spa Metodo e sistema per l'abbattimento di ammoniaca da un flusso gassoso di scarico di un impianto urea
CN105157032B (zh) * 2015-09-15 2017-06-06 鑫源昊（北京）环保能源科技有限公司 磁化裂解装置

Family Cites Families (27)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3052287A (en) * 1957-08-16 1962-09-04 Exxon Research Engineering Co Improved process for operating a furnace
GB1465785A (en) * 1973-03-12 1977-03-02 Tokyo Gas Co Ltd Burner and method of combustion-
US4007001A (en) * 1975-04-14 1977-02-08 Phillips Petroleum Company Combustors and methods of operating same
US4095928A (en) * 1977-02-14 1978-06-20 Southern California Edison Company Method of reducing nitrogen oxide emissions in flue gas
US4335660A (en) * 1980-06-02 1982-06-22 Research Cottrell Technologies, Inc. Apparatus and method for flue gas recirculation in a solid fuel boiler
US4438705A (en) * 1981-03-27 1984-03-27 Basic J N Sen Incinerator with two reburn stages, and, optionally, heat recovery
US4516510A (en) * 1981-03-27 1985-05-14 Basic J N Sen Incinerator with two reburn stages and, optionally, heat recovery
US4505666A (en) * 1981-09-28 1985-03-19 John Zink Company Staged fuel and air for low NOx burner
DE3240553A1 (de) * 1982-11-03 1984-05-03 Kurt Dipl.-Ing. 6380 Bad Homburg Bojak Umweltfreundliche feuerung fuer kohle-brennstoffe vorzugsweise fuer dampfkessel
DE3413564A1 (de) * 1984-04-11 1985-10-24 Deutsche Babcock Werke AG, 4200 Oberhausen Verfahren und vorrichtung zur verminderung des ausstosses von stickoxiden
US4920925A (en) * 1986-11-07 1990-05-01 Donlee Technologies Inc. Boiler with cyclonic combustion
US4759340A (en) * 1987-06-05 1988-07-26 Chong Wun C Fire grate
US4879959A (en) * 1987-11-10 1989-11-14 Donlee Technologies, Inc. Swirl combustion apparatus
US4989549A (en) * 1988-10-11 1991-02-05 Donlee Technologies, Inc. Ultra-low NOx combustion apparatus
US5020456A (en) * 1990-02-28 1991-06-04 Institute Of Gas Technology Process and apparatus for emissions reduction from waste incineration
US5307746A (en) * 1990-02-28 1994-05-03 Institute Of Gas Technology Process and apparatus for emissions reduction from waste incineration
US5205227A (en) * 1990-02-28 1993-04-27 Institute Of Gas Technology Process and apparatus for emissions reduction from waste incineration
US5139755A (en) * 1990-10-17 1992-08-18 Energy And Environmental Research Corporation Advanced reburning for reduction of NOx emissions in combustion systems
US5176513A (en) * 1990-12-04 1993-01-05 Georgia Tech Research Corporation Pulse combustor apparatus
US5462430A (en) * 1991-05-23 1995-10-31 Institute Of Gas Technology Process and apparatus for cyclonic combustion
US5220888A (en) * 1991-08-01 1993-06-22 Institute Of Gas Technology Cyclonic combustion
US5209187A (en) * 1991-08-01 1993-05-11 Institute Of Gas Technology Low pollutant - emission, high efficiency cyclonic burner for firetube boilers and heaters
US5161471A (en) * 1991-11-13 1992-11-10 Riley Stoker Corporation Apparatus for reburning ash material of a previously burned primary fuel
JP2638394B2 (ja) * 1992-06-05 1997-08-06 日本ファーネス工業株式会社 低ＮＯｘ燃焼法
US5307748A (en) * 1993-03-12 1994-05-03 Institute Of Gas Technology Cyclonic thermal treatment and stabilization of industrial wastes
DE4416650A1 (de) * 1994-05-11 1995-11-16 Abb Management Ag Verbrennungsverfahren für atmosphärische Feuerungsanlagen
DE19525812A1 (de) * 1995-07-15 1997-01-16 Henkel Kgaa Verfahren und Kessel zur Dampferzeugung in einer Dampfkessel-Großfeuerungsanlage mit vermindertem NO¶x¶-Gehalt in den Abgasen

Also Published As

Publication number Publication date
EP1102948A1 (en) 2001-05-30
CA2339625A1 (en) 2000-02-17
US5934892A (en) 1999-08-10
WO2000008382A1 (en) 2000-02-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5020456A (en) Process and apparatus for emissions reduction from waste incineration
KR100705204B1 (ko) 화격자식(火格子式) 폐기물 소각로 및 그 연소 제어방법
US5205227A (en) Process and apparatus for emissions reduction from waste incineration
US5013236A (en) Ultra-low pollutant emission combustion process and apparatus
MXPA04011343A (es) Composicion baja en nox.
CN107355776A (zh) 超低NOx排放的煤粉锅炉燃烧系统、方法及应用
US5307746A (en) Process and apparatus for emissions reduction from waste incineration
JP2002522734A (ja) 可燃性材料の部分酸化を利用した排気放出物低減方法および装置
JPH01217109A (ja) 微粉炭バーナ
JP2007155301A (ja) 直接加熱乾留ガス化方式の焼却炉及び焼却物焼却方法
US5311829A (en) Method for reduction of sulfur oxides and particulates in coal combustion exhaust gases
JP6887917B2 (ja) 焼却プラント
EP0774621A2 (en) Method and apparatus for achieving combustion with a low production of nitrogen oxides
JP2004239509A (ja) 廃棄物焼却炉の燃焼制御方法及び廃棄物焼却炉
JP3210859B2 (ja) ゴミ焼却炉の二次燃焼ガス供給機構
JP2003322321A (ja) ストーカ式ごみ焼却炉の燃焼方法及びストーカ式ごみ焼却炉
JP3217470B2 (ja) ボイラ装置
JPH0571706A (ja) 窒素酸化物と不完全燃焼生成物の同時抑制のための燃焼方法
JP2619973B2 (ja) 超低量汚染物質排出燃焼法および装置
EP1500875A1 (en) Method of operating waste incinerator and waste incinerator
KR102146185B1 (ko) 스토커 타입의 소각장치
RU2811491C1 (ru) Способ снижения выбросов оксидов азота при сжигании газа в пылегазовой горелке, пылегазовая горелка для его реализации
RU2738537C1 (ru) Топка с наклонно-переталкивающей колосниковой решеткой для сжигания древесных отходов
JP2643720B2 (ja) 煙道ガス中の放出汚染物質を減少する方法と装置
JP3598882B2 (ja) 二回流式廃棄物焼却炉及びその運転方法

Legal Events

Date Code Title Description
A300 Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300

Effective date: 20061003