JP2004333073A - 燃焼装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】燃料と理論空気量以下の1次空気とを1次燃焼させた後、この1次燃焼火炎に2次空気を供給して2次燃焼させる燃焼装置を改良し、燃焼排ガス中におけるNOxの量をさらに低減できるようにする。
【解決手段】燃料を供給する燃料供給ノズル11と、この燃料供給ノズルから供給された燃料に対して理論空気量以下の1次空気を供給する1次空気供給ノズル12と、上記の燃料と1次空気とを燃焼させる1次燃焼部13と、この1次燃焼部の外周側において2次空気を供給する2次空気供給ノズル14とを備えた燃焼装置において、1又は2以上の2次空気供給ノズルを1次燃焼部の中心に対して160°の範囲内に配置させると共に、2次空気供給ノズルを1次燃焼部に対して外側に傾斜させた。
【選択図】 図1
【解決手段】燃料を供給する燃料供給ノズル11と、この燃料供給ノズルから供給された燃料に対して理論空気量以下の1次空気を供給する1次空気供給ノズル12と、上記の燃料と1次空気とを燃焼させる1次燃焼部13と、この1次燃焼部の外周側において2次空気を供給する2次空気供給ノズル14とを備えた燃焼装置において、1又は2以上の2次空気供給ノズルを1次燃焼部の中心に対して160°の範囲内に配置させると共に、2次空気供給ノズルを1次燃焼部に対して外側に傾斜させた。
【選択図】 図1
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は燃焼装置に係り、特に、燃焼排ガス中におけるNOxの量を少なくするために、燃料を供給する燃料供給ノズルと、この燃料供給ノズルから供給された燃料に対して理論空気量以下の1次空気を供給する1次空気供給ノズルと、上記の燃料と1次空気とを燃焼させる1次燃焼部と、この1次燃焼部の外周側において2次空気を供給する2次空気供給ノズルとを設けた燃焼装置において、さらにNOxの量の生成量を少なくするようにした点に特徴を有するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来から環境保護のために、燃焼装置によって燃焼を行った後の燃焼排ガス中におけるNOxの量を少なくする方法が検討されている。
【0003】
そして、このように燃焼排ガス中におけるNOxの量を少なくする方法の一つとして、燃料を供給する燃料供給ノズルと、この燃料供給ノズルから供給された燃料に対して理論空気量以下の1次空気を供給する1次空気供給ノズルと、上記の燃料と1次空気とを燃焼させる1次燃焼部と、この1次燃焼部の外周側において2次空気を供給する2次空気供給ノズルとを設け、2段燃焼を行うようにした燃焼装置が提案されている(例えば、特許文献1参照。)。
【0004】
ここで、このような燃焼装置においては、上記の燃料と理論空気量以下の1次空気とを混合させて不完全燃焼(1次燃焼)させ、この1次燃焼火炎に対して2次空気を供給して2次燃焼させ、燃焼域での酸素濃度を低下させると共に、燃焼時における火炎の温度を下げて、NOxの生成量を少なくするようにしている。
【0005】
しかし、近年においては、さらに環境基準が厳しくなっており、燃焼排ガス中におけるNOxの量をさらに低減させることが要望されるようになり、上記のような従来の燃焼装置においては十分に対応することができず、更なる改良が必要になった。
【0006】
【特許文献1】
特公昭55−30161号公報
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
この発明は、上記のような事情に鑑みてなされたものであり、燃料を供給する燃料供給ノズルと、この燃料供給ノズルから供給された燃料に対して理論空気量以下の1次空気を供給する1次空気供給ノズルと、上記の燃料と1次空気とを燃焼させる1次燃焼部と、この1次燃焼部の外周側において2次空気を供給する2次空気供給ノズルとを設けて2段燃焼を行うようにした燃焼装置を改良し、燃焼排ガス中におけるNOxの量をさらに低減できるようにすることを課題とするものである。
【0008】
【課題を解決するための手段】
この発明における第1の燃焼装置においては、上記のような課題を解決するため、燃料を供給する燃料供給ノズルと、この燃料供給ノズルから供給された燃料に対して理論空気量以下の1次空気を供給する1次空気供給ノズルと、上記の燃料と1次空気とを燃焼させる1次燃焼部と、この1次燃焼部の外周側において2次空気を供給する2次空気供給ノズルとを備えた燃焼装置において、上記の2次空気供給ノズルを上記の1次燃焼部に対して外側に傾斜させて1つ設けるようにしたのである。
【0009】
また、この発明における第2の燃焼装置においては、上記のような課題を解決するため、燃料を供給する燃料供給ノズルと、この燃料供給ノズルから供給された燃料に対して理論空気量以下の1次空気を供給する1次空気供給ノズルと、上記の燃料と1次空気とを燃焼させる1次燃焼部と、この1次燃焼部の外周側において2次空気を供給する2次空気供給ノズルとを備えた燃焼装置において、2以上の2次空気供給ノズルを上記の1次燃焼部の中心に対して160°の範囲内に配置させると共に、各2次空気供給ノズルを1次燃焼部に対して外側に傾斜させるようにしたのである。
【0010】
そして、上記の第1及び第2の燃焼装置のように、2次空気供給ノズルを1次燃焼部に対して外側に傾斜させて設け、この2次空気供給ノズルから2次空気を供給すると、上記の1次燃焼部において1次燃焼された1次燃焼火炎に対して2次空気が1度に供給されて燃焼するということがなく、2次空気が広がりながら徐々に1次燃焼火炎と接触して燃焼されるようになり、広い範囲で2次燃焼が行われ、2次燃焼における火炎の温度が高くなるのが抑制されて、NOxの生成量が少なくなる。
【0011】
ここで、上記のように2次空気供給ノズルを1次燃焼部に対して外側に傾斜させるにあたり、その傾斜角度が大きくなりすぎると、2次空気供給ノズルから供給された2次空気が1次燃焼火炎にうまく接触しなくなって、2次燃焼がうまく行えなくなる一方、この傾斜角度が小さくなりすぎると、2次空気供給ノズルから供給された2次空気が1次燃焼火炎とすぐに接触して2次燃焼が行われ、2次燃焼における火炎の温度が高くなるため、上記の傾斜角度を1°〜4°の範囲にすることが好ましい。
【0012】
また、上記の第1の燃焼装置のように2次空気を供給する2次空気供給ノズルを1つにしたり、上記の第2の燃焼装置のように2次空気供給ノズルを2以上設ける場合において、2以上の2次空気供給ノズルを上記の1次燃焼部の中心に対して160°の範囲内に配置させるようにすると、上記の2次空気供給ノズルから噴出された2次空気の炉内における流れに偏りが生じ、2次空気が炉内において広がりながら1次燃焼火炎と接触して、広い範囲で2次燃焼が行われるようになり、2次燃焼における火炎の温度が高くなるのが抑制されて、NOxの生成量が少なくなる。
【0013】
また、上記の第1及び第2の燃焼装置において、上記の2次空気供給ノズルに2次空気を導く2次空気導入部に蓄熱部を設けると共に、炉内の燃焼排ガスを吸引する吸引装置を設け、上記2次空気供給ノズルから2次空気を供給しない非燃焼時に、上記の吸引装置により炉内の燃焼排ガスを吸引し、2次空気供給ノズルを通してこの燃焼排ガスを上記の蓄熱部に導くようにすると、この蓄熱部に燃焼排ガスの熱が蓄熱されるようになる。
【0014】
そして、再度燃焼を行う場合に、このように燃焼排ガスの熱が蓄熱された蓄熱部を通して2次空気を上記の2次空気供給ノズルに供給すると、この2次空気供給ノズルから高温の2次空気が炉内に供給されて燃焼に利用されるようになり、炉内を所定の温度に加熱するのに、燃料供給ノズルから供給する燃料の量を少なくすることができ、ランニングコストが低減されるようになる。なお、このような燃焼装置を用いて連続した燃焼を行うためには、このような燃焼装置を少なくとも一対設け、一つの燃焼装置において燃焼を行う一方、他方の燃焼装置においては燃焼を行わずに、上記のように炉内の燃焼排ガスを、2次空気供給ノズルを通して蓄熱部に導き、この蓄熱部に燃焼排ガスの熱を蓄熱させるようにし、このような操作を交互に切り換えて行うようにする。
【0015】
【発明の実施の形態】
次に、この発明の実施形態に係る燃焼装置を、添付図面に基づいて具体的に説明する。なお、この発明に係る燃焼装置は、下記の実施形態に示すものに限定されず、発明の要旨を変更しない範囲において、適宜変更して実施できるものである。
【0016】
(実施形態1)
この実施形態1における燃焼装置においては、図1(A),(B)に示すように、燃料供給ノズル11から1次燃焼部13に燃料を供給すると共に、上記の燃料に対して理論空気量以下の1次空気を燃料供給ノズル11の外周側に設けられた1次空気供給ノズル12に導き、この1次空気供給ノズル12に設けられた旋回羽根12aによって上記の1次空気を旋回させながら1次燃焼部13に供給し、このように供給された燃料と1次空気とを1次燃焼部13において燃焼させて、1次燃焼火炎を炉1内に導くようにしている。
【0017】
ここで、このように理論空気量以下の1次空気と燃料とを1次燃焼部13において燃焼させると、この1次燃焼部13における1次燃焼は不完全燃焼となり、炉1内に導かれる1次燃焼火炎の温度が低くなってNOxが発生するのが防止される。なお、上記の1次空気供給ノズル12から供給する1次空気の量は理論空気量に対して0.35〜0.8程度になるようにする。
【0018】
また、この実施形態1における燃焼装置においては、上記の1次燃焼部13の外周側において、2次空気を供給する2つの2次空気供給ノズル14を上記の1次燃焼部13の中心に対して160°の範囲内に配置させると共に、上記の各2次空気供給ノズル14をそれぞれ上記の1次燃焼部13に対して外側に傾斜させて設け、2次空気導入部15からこの2つの2次空気供給ノズル14に2次空気を供給し、この2次空気を各2次空気供給ノズル14から炉1内に噴出させるようにしている。
【0019】
そして、上記のように1次燃焼部13に対して外側に傾斜させた各2次空気供給ノズル14から2次空気を炉1内に噴出させると、1次燃焼火炎に対して2次空気が1度に供給されて燃焼するということがなく、各2次空気供給ノズル14から噴出された2次空気が徐々に広がりながら、1次燃焼火炎と接触して燃焼されるようになると共に、上記の2次空気の炉1内における流れに偏りが生じて、2次空気が炉1内において広がりながら1次燃焼火炎と接触し、広い範囲で2次燃焼が行われるようになり、2次燃焼における火炎の温度が高くなるのが抑制されてNOxの生成量が少なくなる。
【0020】
ここで、この実施形態1の燃焼装置においては、1次燃焼部13に対して外側に傾斜させた2次空気供給ノズル14を2つ設けるようにしたが、図2に示すように、このような2次空気供給ノズル14を1つ設けるようにすることも可能であり、また上記の1次燃焼部13の中心に対して160°の範囲内であれば、さらに多くの2次空気供給ノズル14を設けることも可能である。
【0021】
次に、上記の実施形態1における燃焼装置を用いて燃焼を行った場合に、NOxの生成量が少なくなることを、実施例及び比較例を挙げて明らかにする。
【0022】
ここで、実施例1の燃焼装置においては、上記の実施形態1における燃焼装置において、2つの2次空気供給ノズル14を1次燃焼部13の中心に対して120°になるようにして設けると共に、各2次空気供給ノズル14を1次燃焼部13に対して外側に2°傾斜させて設けるようにした。
【0023】
一方、比較例1の燃焼装置においては、隣り合う2つの2次空気供給ノズル14がそれぞれ1次燃焼部13の中心に対して60°になるようにして、6つの2次空気供給ノズル14を1次燃焼部13の周囲全体に設けると共に、各2次空気供給ノズル14を1次燃焼部13に対して外側に傾斜させずに真直ぐに設けるようにした。
【0024】
また、比較例2の燃焼装置においては、上記の実施例1の場合と同様に、2つの2次空気供給ノズル14を1次燃焼部13の中心に対して120°になるようにして設ける一方、各2次空気供給ノズル14を1次燃焼部13に対して外側に傾斜させずに真直ぐに設けるようにした。
【0025】
また、比較例3の燃焼装置においては、2つの2次空気供給ノズル14を1次燃焼部13の中心に対して180°になるようにして設ける一方、上記の実施例1の場合と同様に、各2次空気供給ノズル14を1次燃焼部13に対して外側に2°傾斜させて設けるようにした。
【0026】
そして、上記の実施例1及び比較例1〜3の各燃焼装置において、下記の表1に示すように、理論空気量に対する1次空気と2次空気の合計量の比(空気比)を1.19〜1.2、1次空気と2次空気との温度(空気温度)を440℃〜456℃、炉1内の温度(炉温)を1253℃〜1270℃になるようにしてそれぞれ燃焼を行い、それぞれの燃焼排ガス中におけるNOx濃度(11%O2換算値)を求め、その結果を同表に示した。
【0027】
【表1】
【0028】
この結果、2つの2次空気供給ノズル14を1次燃焼部13の中心に対して120°になるようにして設けると共に、各2次空気供給ノズル14を1次燃焼部13に対して外側に2°傾斜させて設けた実施例1の燃焼装置を用いた場合においては、上記の比較例1〜3の燃焼装置を用いた場合に比べて、燃焼排ガス中におけるNOx濃度が大きく低下していた。
【0029】
(実施形態2)
この実施形態2における燃焼装置においても、上記の実施形態1の燃焼装置と同様に、燃料供給ノズル11から1次燃焼部13に燃料を供給すると共に、上記の燃料に対して理論空気量以下の1次空気を燃料供給ノズル11の外周側に設けられた1次空気供給ノズル12に導き、この1次空気供給ノズル12に設けらたれ旋回羽根12aによって上記の1次空気を旋回させながら1次燃焼部13に供給し、このように供給された燃料と1次空気とを1次燃焼部13において燃焼させて、1次燃焼火炎を炉1内に導くようにしている。
【0030】
また、上記の1次燃焼部13の外周側において、2次空気を供給する2つの2次空気供給ノズル14を上記の1次燃焼部13の中心に対して160°の範囲内に配置させると共に、上記の各2次空気供給ノズル14をそれぞれ上記の1次燃焼部13に対して外側に傾斜させて設け、2次空気供給部15からこの2つの2次空気供給ノズル14に2次空気を供給し、この2次空気を各2次空気供給ノズル14から炉1内に噴出させるようにしている。
【0031】
このため、この実施形態2における燃焼装置においても、上記の実施形態1の燃焼装置と同様に、2次燃焼における火炎の温度が高くなるのが抑制されて、NOxの生成量が少なくなる。
【0032】
一方、この実施形態2における燃焼装置においては、図3に示すように、2次空気供給ノズル14に2次空気を導く上記の2次空気導入部15に蓄熱材16aを充填させた蓄熱部16を設けると共に、炉1内の燃焼排ガスを吸引する吸引装置(図示せず)を設けるようにしている。
【0033】
そして、この実施形態2における燃焼装置において、上記の2次空気供給ノズル14から2次空気を噴出させず燃焼を行わない場合には、上記の吸引装置により炉1内の燃焼排ガスを吸引し、燃焼排ガスを上記の2次空気供給ノズル14を通して上記の蓄熱部16に導き、この蓄熱部16における蓄熱材16aに燃焼排ガスの熱を蓄熱させた後、この燃焼排ガスを上記の2次空気導入部15を通して外部に排出させるようにしている。
【0034】
また、このように蓄熱部16における蓄熱材16aに燃焼排ガスの熱を蓄熱させた後、この燃焼装置において再度燃焼を行う場合には、上記の2次空気導入部15から2次空気を上記の蓄熱部16に導き、この2次空気を蓄熱された蓄熱材16aによって加熱させた後、このように加熱された2次空気を上記の各2次空気供給ノズル14から炉1内に噴出させるようにする。
【0035】
このようにすると、加熱された2次空気による熱によって炉1内が加熱されるようになり、上記のように燃料を燃焼させて炉1内を所定の温度に加熱するのに、燃料供給ノズル11から供給する燃料の量を少なくすることができる。
【0036】
また、このような燃焼装置を用いて連続した燃焼を行うためには、このような燃焼装置を少なくとも一対設け、上記のような操作を交互に切り換えて行うようにする。
【0037】
【発明の効果】
以上詳述したように、この発明における燃焼装置においては、1次燃焼部に対して外側に傾斜させた2次空気供給ノズルから2次空気を供給するようにしたため、1次燃焼部において1次燃焼された1次燃焼火炎に対して2次空気が1度に供給されて燃焼するということがなく、2次空気が広がりながら徐々に1次燃焼火炎と接触して燃焼されるようになると共に、2次空気供給ノズルから噴出された2次空気の炉内における流れに偏りが生じ、2次空気が炉内において広がりながら1次燃焼火炎と接触して広い範囲で2次燃焼が行われるようになり、2次燃焼における火炎の温度が高くなるのが抑制されて、NOxの生成量が少なくなった。
【0038】
また、この発明における燃焼装置において、2次空気供給ノズルに2次空気を導く2次空気導入部に蓄熱部を設けると共に、炉内の燃焼排ガスを吸引する吸引装置を設け、燃焼を行わない場合に、上記の吸引装置により炉内の燃焼排ガスを吸引して、この燃焼排ガスを蓄熱部に導くようにすると、この蓄熱部に燃焼排ガスの熱が蓄熱されるようになり、再度燃焼を行う場合において、このように燃焼排ガスの熱が蓄熱された蓄熱部を通して2次空気を上記の2次空気供給ノズルに供給すると、高温の2次空気が炉内に供給されて燃焼に利用されるようになり、炉内を所定の温度に加熱するのに、燃料供給ノズルから供給する燃料の量を少なくすることができ、ランニングコストが低減されるようになった。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の実施形態1に係る燃焼装置の断面説明図及び炉内側からの正面図である。
【図2】上記の実施形態1における燃焼装置において、2次空気供給ノズルを1つにした変更例に係る燃焼装置の炉内側からの正面図である。
【図3】この発明の実施形態2に係る燃焼装置の断面説明図である。
【符号の説明】
1 炉
11 燃料供給ノズル
12 1次空気供給ノズル
13 1次燃焼部
14 2次空気供給ノズル
15 2次空気供給部
16 蓄熱部
【発明の属する技術分野】
この発明は燃焼装置に係り、特に、燃焼排ガス中におけるNOxの量を少なくするために、燃料を供給する燃料供給ノズルと、この燃料供給ノズルから供給された燃料に対して理論空気量以下の1次空気を供給する1次空気供給ノズルと、上記の燃料と1次空気とを燃焼させる1次燃焼部と、この1次燃焼部の外周側において2次空気を供給する2次空気供給ノズルとを設けた燃焼装置において、さらにNOxの量の生成量を少なくするようにした点に特徴を有するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来から環境保護のために、燃焼装置によって燃焼を行った後の燃焼排ガス中におけるNOxの量を少なくする方法が検討されている。
【0003】
そして、このように燃焼排ガス中におけるNOxの量を少なくする方法の一つとして、燃料を供給する燃料供給ノズルと、この燃料供給ノズルから供給された燃料に対して理論空気量以下の1次空気を供給する1次空気供給ノズルと、上記の燃料と1次空気とを燃焼させる1次燃焼部と、この1次燃焼部の外周側において2次空気を供給する2次空気供給ノズルとを設け、2段燃焼を行うようにした燃焼装置が提案されている(例えば、特許文献1参照。)。
【0004】
ここで、このような燃焼装置においては、上記の燃料と理論空気量以下の1次空気とを混合させて不完全燃焼(1次燃焼)させ、この1次燃焼火炎に対して2次空気を供給して2次燃焼させ、燃焼域での酸素濃度を低下させると共に、燃焼時における火炎の温度を下げて、NOxの生成量を少なくするようにしている。
【0005】
しかし、近年においては、さらに環境基準が厳しくなっており、燃焼排ガス中におけるNOxの量をさらに低減させることが要望されるようになり、上記のような従来の燃焼装置においては十分に対応することができず、更なる改良が必要になった。
【0006】
【特許文献1】
特公昭55−30161号公報
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
この発明は、上記のような事情に鑑みてなされたものであり、燃料を供給する燃料供給ノズルと、この燃料供給ノズルから供給された燃料に対して理論空気量以下の1次空気を供給する1次空気供給ノズルと、上記の燃料と1次空気とを燃焼させる1次燃焼部と、この1次燃焼部の外周側において2次空気を供給する2次空気供給ノズルとを設けて2段燃焼を行うようにした燃焼装置を改良し、燃焼排ガス中におけるNOxの量をさらに低減できるようにすることを課題とするものである。
【0008】
【課題を解決するための手段】
この発明における第1の燃焼装置においては、上記のような課題を解決するため、燃料を供給する燃料供給ノズルと、この燃料供給ノズルから供給された燃料に対して理論空気量以下の1次空気を供給する1次空気供給ノズルと、上記の燃料と1次空気とを燃焼させる1次燃焼部と、この1次燃焼部の外周側において2次空気を供給する2次空気供給ノズルとを備えた燃焼装置において、上記の2次空気供給ノズルを上記の1次燃焼部に対して外側に傾斜させて1つ設けるようにしたのである。
【0009】
また、この発明における第2の燃焼装置においては、上記のような課題を解決するため、燃料を供給する燃料供給ノズルと、この燃料供給ノズルから供給された燃料に対して理論空気量以下の1次空気を供給する1次空気供給ノズルと、上記の燃料と1次空気とを燃焼させる1次燃焼部と、この1次燃焼部の外周側において2次空気を供給する2次空気供給ノズルとを備えた燃焼装置において、2以上の2次空気供給ノズルを上記の1次燃焼部の中心に対して160°の範囲内に配置させると共に、各2次空気供給ノズルを1次燃焼部に対して外側に傾斜させるようにしたのである。
【0010】
そして、上記の第1及び第2の燃焼装置のように、2次空気供給ノズルを1次燃焼部に対して外側に傾斜させて設け、この2次空気供給ノズルから2次空気を供給すると、上記の1次燃焼部において1次燃焼された1次燃焼火炎に対して2次空気が1度に供給されて燃焼するということがなく、2次空気が広がりながら徐々に1次燃焼火炎と接触して燃焼されるようになり、広い範囲で2次燃焼が行われ、2次燃焼における火炎の温度が高くなるのが抑制されて、NOxの生成量が少なくなる。
【0011】
ここで、上記のように2次空気供給ノズルを1次燃焼部に対して外側に傾斜させるにあたり、その傾斜角度が大きくなりすぎると、2次空気供給ノズルから供給された2次空気が1次燃焼火炎にうまく接触しなくなって、2次燃焼がうまく行えなくなる一方、この傾斜角度が小さくなりすぎると、2次空気供給ノズルから供給された2次空気が1次燃焼火炎とすぐに接触して2次燃焼が行われ、2次燃焼における火炎の温度が高くなるため、上記の傾斜角度を1°〜4°の範囲にすることが好ましい。
【0012】
また、上記の第1の燃焼装置のように2次空気を供給する2次空気供給ノズルを1つにしたり、上記の第2の燃焼装置のように2次空気供給ノズルを2以上設ける場合において、2以上の2次空気供給ノズルを上記の1次燃焼部の中心に対して160°の範囲内に配置させるようにすると、上記の2次空気供給ノズルから噴出された2次空気の炉内における流れに偏りが生じ、2次空気が炉内において広がりながら1次燃焼火炎と接触して、広い範囲で2次燃焼が行われるようになり、2次燃焼における火炎の温度が高くなるのが抑制されて、NOxの生成量が少なくなる。
【0013】
また、上記の第1及び第2の燃焼装置において、上記の2次空気供給ノズルに2次空気を導く2次空気導入部に蓄熱部を設けると共に、炉内の燃焼排ガスを吸引する吸引装置を設け、上記2次空気供給ノズルから2次空気を供給しない非燃焼時に、上記の吸引装置により炉内の燃焼排ガスを吸引し、2次空気供給ノズルを通してこの燃焼排ガスを上記の蓄熱部に導くようにすると、この蓄熱部に燃焼排ガスの熱が蓄熱されるようになる。
【0014】
そして、再度燃焼を行う場合に、このように燃焼排ガスの熱が蓄熱された蓄熱部を通して2次空気を上記の2次空気供給ノズルに供給すると、この2次空気供給ノズルから高温の2次空気が炉内に供給されて燃焼に利用されるようになり、炉内を所定の温度に加熱するのに、燃料供給ノズルから供給する燃料の量を少なくすることができ、ランニングコストが低減されるようになる。なお、このような燃焼装置を用いて連続した燃焼を行うためには、このような燃焼装置を少なくとも一対設け、一つの燃焼装置において燃焼を行う一方、他方の燃焼装置においては燃焼を行わずに、上記のように炉内の燃焼排ガスを、2次空気供給ノズルを通して蓄熱部に導き、この蓄熱部に燃焼排ガスの熱を蓄熱させるようにし、このような操作を交互に切り換えて行うようにする。
【0015】
【発明の実施の形態】
次に、この発明の実施形態に係る燃焼装置を、添付図面に基づいて具体的に説明する。なお、この発明に係る燃焼装置は、下記の実施形態に示すものに限定されず、発明の要旨を変更しない範囲において、適宜変更して実施できるものである。
【0016】
(実施形態1)
この実施形態1における燃焼装置においては、図1(A),(B)に示すように、燃料供給ノズル11から1次燃焼部13に燃料を供給すると共に、上記の燃料に対して理論空気量以下の1次空気を燃料供給ノズル11の外周側に設けられた1次空気供給ノズル12に導き、この1次空気供給ノズル12に設けられた旋回羽根12aによって上記の1次空気を旋回させながら1次燃焼部13に供給し、このように供給された燃料と1次空気とを1次燃焼部13において燃焼させて、1次燃焼火炎を炉1内に導くようにしている。
【0017】
ここで、このように理論空気量以下の1次空気と燃料とを1次燃焼部13において燃焼させると、この1次燃焼部13における1次燃焼は不完全燃焼となり、炉1内に導かれる1次燃焼火炎の温度が低くなってNOxが発生するのが防止される。なお、上記の1次空気供給ノズル12から供給する1次空気の量は理論空気量に対して0.35〜0.8程度になるようにする。
【0018】
また、この実施形態1における燃焼装置においては、上記の1次燃焼部13の外周側において、2次空気を供給する2つの2次空気供給ノズル14を上記の1次燃焼部13の中心に対して160°の範囲内に配置させると共に、上記の各2次空気供給ノズル14をそれぞれ上記の1次燃焼部13に対して外側に傾斜させて設け、2次空気導入部15からこの2つの2次空気供給ノズル14に2次空気を供給し、この2次空気を各2次空気供給ノズル14から炉1内に噴出させるようにしている。
【0019】
そして、上記のように1次燃焼部13に対して外側に傾斜させた各2次空気供給ノズル14から2次空気を炉1内に噴出させると、1次燃焼火炎に対して2次空気が1度に供給されて燃焼するということがなく、各2次空気供給ノズル14から噴出された2次空気が徐々に広がりながら、1次燃焼火炎と接触して燃焼されるようになると共に、上記の2次空気の炉1内における流れに偏りが生じて、2次空気が炉1内において広がりながら1次燃焼火炎と接触し、広い範囲で2次燃焼が行われるようになり、2次燃焼における火炎の温度が高くなるのが抑制されてNOxの生成量が少なくなる。
【0020】
ここで、この実施形態1の燃焼装置においては、1次燃焼部13に対して外側に傾斜させた2次空気供給ノズル14を2つ設けるようにしたが、図2に示すように、このような2次空気供給ノズル14を1つ設けるようにすることも可能であり、また上記の1次燃焼部13の中心に対して160°の範囲内であれば、さらに多くの2次空気供給ノズル14を設けることも可能である。
【0021】
次に、上記の実施形態1における燃焼装置を用いて燃焼を行った場合に、NOxの生成量が少なくなることを、実施例及び比較例を挙げて明らかにする。
【0022】
ここで、実施例1の燃焼装置においては、上記の実施形態1における燃焼装置において、2つの2次空気供給ノズル14を1次燃焼部13の中心に対して120°になるようにして設けると共に、各2次空気供給ノズル14を1次燃焼部13に対して外側に2°傾斜させて設けるようにした。
【0023】
一方、比較例1の燃焼装置においては、隣り合う2つの2次空気供給ノズル14がそれぞれ1次燃焼部13の中心に対して60°になるようにして、6つの2次空気供給ノズル14を1次燃焼部13の周囲全体に設けると共に、各2次空気供給ノズル14を1次燃焼部13に対して外側に傾斜させずに真直ぐに設けるようにした。
【0024】
また、比較例2の燃焼装置においては、上記の実施例1の場合と同様に、2つの2次空気供給ノズル14を1次燃焼部13の中心に対して120°になるようにして設ける一方、各2次空気供給ノズル14を1次燃焼部13に対して外側に傾斜させずに真直ぐに設けるようにした。
【0025】
また、比較例3の燃焼装置においては、2つの2次空気供給ノズル14を1次燃焼部13の中心に対して180°になるようにして設ける一方、上記の実施例1の場合と同様に、各2次空気供給ノズル14を1次燃焼部13に対して外側に2°傾斜させて設けるようにした。
【0026】
そして、上記の実施例1及び比較例1〜3の各燃焼装置において、下記の表1に示すように、理論空気量に対する1次空気と2次空気の合計量の比(空気比)を1.19〜1.2、1次空気と2次空気との温度(空気温度)を440℃〜456℃、炉1内の温度(炉温)を1253℃〜1270℃になるようにしてそれぞれ燃焼を行い、それぞれの燃焼排ガス中におけるNOx濃度(11%O2換算値)を求め、その結果を同表に示した。
【0027】
【表1】
【0028】
この結果、2つの2次空気供給ノズル14を1次燃焼部13の中心に対して120°になるようにして設けると共に、各2次空気供給ノズル14を1次燃焼部13に対して外側に2°傾斜させて設けた実施例1の燃焼装置を用いた場合においては、上記の比較例1〜3の燃焼装置を用いた場合に比べて、燃焼排ガス中におけるNOx濃度が大きく低下していた。
【0029】
(実施形態2)
この実施形態2における燃焼装置においても、上記の実施形態1の燃焼装置と同様に、燃料供給ノズル11から1次燃焼部13に燃料を供給すると共に、上記の燃料に対して理論空気量以下の1次空気を燃料供給ノズル11の外周側に設けられた1次空気供給ノズル12に導き、この1次空気供給ノズル12に設けらたれ旋回羽根12aによって上記の1次空気を旋回させながら1次燃焼部13に供給し、このように供給された燃料と1次空気とを1次燃焼部13において燃焼させて、1次燃焼火炎を炉1内に導くようにしている。
【0030】
また、上記の1次燃焼部13の外周側において、2次空気を供給する2つの2次空気供給ノズル14を上記の1次燃焼部13の中心に対して160°の範囲内に配置させると共に、上記の各2次空気供給ノズル14をそれぞれ上記の1次燃焼部13に対して外側に傾斜させて設け、2次空気供給部15からこの2つの2次空気供給ノズル14に2次空気を供給し、この2次空気を各2次空気供給ノズル14から炉1内に噴出させるようにしている。
【0031】
このため、この実施形態2における燃焼装置においても、上記の実施形態1の燃焼装置と同様に、2次燃焼における火炎の温度が高くなるのが抑制されて、NOxの生成量が少なくなる。
【0032】
一方、この実施形態2における燃焼装置においては、図3に示すように、2次空気供給ノズル14に2次空気を導く上記の2次空気導入部15に蓄熱材16aを充填させた蓄熱部16を設けると共に、炉1内の燃焼排ガスを吸引する吸引装置(図示せず)を設けるようにしている。
【0033】
そして、この実施形態2における燃焼装置において、上記の2次空気供給ノズル14から2次空気を噴出させず燃焼を行わない場合には、上記の吸引装置により炉1内の燃焼排ガスを吸引し、燃焼排ガスを上記の2次空気供給ノズル14を通して上記の蓄熱部16に導き、この蓄熱部16における蓄熱材16aに燃焼排ガスの熱を蓄熱させた後、この燃焼排ガスを上記の2次空気導入部15を通して外部に排出させるようにしている。
【0034】
また、このように蓄熱部16における蓄熱材16aに燃焼排ガスの熱を蓄熱させた後、この燃焼装置において再度燃焼を行う場合には、上記の2次空気導入部15から2次空気を上記の蓄熱部16に導き、この2次空気を蓄熱された蓄熱材16aによって加熱させた後、このように加熱された2次空気を上記の各2次空気供給ノズル14から炉1内に噴出させるようにする。
【0035】
このようにすると、加熱された2次空気による熱によって炉1内が加熱されるようになり、上記のように燃料を燃焼させて炉1内を所定の温度に加熱するのに、燃料供給ノズル11から供給する燃料の量を少なくすることができる。
【0036】
また、このような燃焼装置を用いて連続した燃焼を行うためには、このような燃焼装置を少なくとも一対設け、上記のような操作を交互に切り換えて行うようにする。
【0037】
【発明の効果】
以上詳述したように、この発明における燃焼装置においては、1次燃焼部に対して外側に傾斜させた2次空気供給ノズルから2次空気を供給するようにしたため、1次燃焼部において1次燃焼された1次燃焼火炎に対して2次空気が1度に供給されて燃焼するということがなく、2次空気が広がりながら徐々に1次燃焼火炎と接触して燃焼されるようになると共に、2次空気供給ノズルから噴出された2次空気の炉内における流れに偏りが生じ、2次空気が炉内において広がりながら1次燃焼火炎と接触して広い範囲で2次燃焼が行われるようになり、2次燃焼における火炎の温度が高くなるのが抑制されて、NOxの生成量が少なくなった。
【0038】
また、この発明における燃焼装置において、2次空気供給ノズルに2次空気を導く2次空気導入部に蓄熱部を設けると共に、炉内の燃焼排ガスを吸引する吸引装置を設け、燃焼を行わない場合に、上記の吸引装置により炉内の燃焼排ガスを吸引して、この燃焼排ガスを蓄熱部に導くようにすると、この蓄熱部に燃焼排ガスの熱が蓄熱されるようになり、再度燃焼を行う場合において、このように燃焼排ガスの熱が蓄熱された蓄熱部を通して2次空気を上記の2次空気供給ノズルに供給すると、高温の2次空気が炉内に供給されて燃焼に利用されるようになり、炉内を所定の温度に加熱するのに、燃料供給ノズルから供給する燃料の量を少なくすることができ、ランニングコストが低減されるようになった。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の実施形態1に係る燃焼装置の断面説明図及び炉内側からの正面図である。
【図2】上記の実施形態1における燃焼装置において、2次空気供給ノズルを1つにした変更例に係る燃焼装置の炉内側からの正面図である。
【図3】この発明の実施形態2に係る燃焼装置の断面説明図である。
【符号の説明】
1 炉
11 燃料供給ノズル
12 1次空気供給ノズル
13 1次燃焼部
14 2次空気供給ノズル
15 2次空気供給部
16 蓄熱部
Claims (4)
- 燃料を供給する燃料供給ノズルと、この燃料供給ノズルから供給された燃料に対して理論空気量以下の1次空気を供給する1次空気供給ノズルと、上記の燃料と1次空気とを燃焼させる1次燃焼部と、この1次燃焼部の外周側において2次空気を供給する2次空気供給ノズルとを備えた燃焼装置において、上記の2次空気供給ノズルを上記の1次燃焼部に対して外側に傾斜させて1つ設けたことを特徴とする燃焼装置。
- 燃料を供給する燃料供給ノズルと、この燃料供給ノズルから供給された燃料に対して理論空気量以下の1次空気を供給する1次空気供給ノズルと、上記の燃料と1次空気とを燃焼させる1次燃焼部と、この1次燃焼部の外周側において2次空気を供給する2次空気供給ノズルとを備えた燃焼装置において、2以上の2次空気供給ノズルを上記の1次燃焼部の中心に対して160°の範囲内に配置させると共に、各2次空気供給ノズルを1次燃焼部に対して外側に傾斜させたことを特徴とする燃焼装置。
- 請求項1又は請求項2に記載した燃焼装置において、上記の2次空気供給ノズルを1次燃焼部に対して外側に傾斜させる角度を1°〜4°の範囲にしたことを特徴とする燃焼装置。
- 請求項1〜請求項3の何れか1項に記載した燃焼装置において、上記の2次空気供給ノズルに2次空気を導く2次空気導入部に蓄熱部を設けると共に、炉内の燃焼排ガスを吸引する吸引装置を設け、上記2次空気供給ノズルから2次空気を供給しない非燃焼時に、上記の吸引装置により炉内の燃焼排ガスを吸引し、2次空気供給ノズルを通してこの燃焼排ガスを上記の蓄熱部に導くようにしたことを特徴とする燃焼装置。
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