JP2011069527A - LOW NOx COMBUSTION DEVICE OF BOILER, COMBUSTION METHOD, AND BOILER - Google Patents

LOW NOx COMBUSTION DEVICE OF BOILER, COMBUSTION METHOD, AND BOILER Download PDF

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潤司 今田
Koichi Matsushita
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a low NOx combustion device of a boiler, a combustion method, and the boiler, which surely suppress generation of NOx even when combustion conditions are changed. <P>SOLUTION: This low NOx combustion device 10 of the boiler 2 having a furnace 4 producing a combustion gas, and a combustion gas passage 5 in which the combustion gas flows, further includes a burner device 2 disposed in the furnace 4 and having a liquid fuel injection port and a gas fuel injection port, an inert gas supply line 11 for supplying an inert gas to at least one of the gas fuel injection portion and the liquid fuel injection port, an inert gas flow rate adjustment valve 12 for adjusting a supply amount of the inert gas, a NOx detecting means 51 for detecting an amount of NOx included in the combustion gas, a flame detecting means 52 for detecting a state of flame, and a control means 50 for controlling the inert gas flow rate adjustment valve 12 on the basis of the amount of NOx detected by the NOx detecting means 51 and the state of flame detected by the flame detecting means 52. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、バーナ装置から液体燃料又は気体燃料の少なくとも一方を選択的に噴射して燃焼を行なうボイラの低NOx燃焼装置及び燃焼方法、並びにこの低NOx燃焼装置を備えたボイラに関する。   The present invention relates to a low NOx combustion apparatus and combustion method for a boiler that selectively injects and burns at least one of liquid fuel or gaseous fuel from a burner apparatus, and a boiler equipped with the low NOx combustion apparatus.

従来、ボイラに設けられるバーナ装置として、重油燃料等の液体燃料と天然ガス等の気体燃料を同時に噴射あるいは一方を選択的に噴射して燃焼させる混焼用のバーナ装置が知られている。このバーナ装置では、通常C重油燃料と呼ばれる低質の液体燃料が使用されているため、NOxの排出量が多い。C重油燃料を使用しない場合でも、他の重油燃料や天然ガス等の化石燃料を主燃料とするボイラでは、火炉内での燃焼にともない燃料もしくは空気中に含まれる窒素が反応してNOxが発生する。特に、上記した混焼用のバーナ装置は、船舶に搭載される舶用ボイラに用いられることが多く、舶用ボイラは設置スペースの制約が大きいことから発電所等で使用される陸用ボイラに比べてコンパクトな構造で火炉熱負荷が高く、NOxが多量に発生してしまうという問題があった。近年、環境意識の高まりや港湾での排ガス規制強化により舶用ボイラにおいても低NOx化が求められている。   2. Description of the Related Art Conventionally, as a burner device provided in a boiler, a burner device for mixed combustion in which liquid fuel such as heavy oil fuel and gaseous fuel such as natural gas are injected at the same time or one of them is selectively injected and burned is known. In this burner apparatus, a low-quality liquid fuel, which is usually called C heavy oil fuel, is used, so that the amount of NOx emission is large. Even when C heavy oil fuel is not used, NOx is generated in the boilers that use fossil fuels such as other heavy oil fuels or natural gas as a result of combustion in the furnace or nitrogen contained in the air. To do. In particular, the above-mentioned burner device for mixed combustion is often used in a marine boiler mounted on a ship, and a marine boiler is more compact than a land boiler used in a power plant or the like because of a large installation space limitation. With such a structure, there was a problem that the furnace heat load was high and a large amount of NOx was generated. In recent years, NOx reduction is also required for marine boilers due to increasing environmental awareness and stricter exhaust gas regulations at ports.

これらのボイラにおいてNOxの排出を抑制する方法の一つとして、低NOxバーナを用いてNOxの発生を抑制する方法がある。特許文献1には、燃焼用の空気を供給する空気通路の中央部に、油燃料を下流側に向けて噴射する噴射口を備えた油・ガス焚きバーナにおいて、空気通路の炉内下流側に空気の薄い領域を形成するようなバーナ構造とし、空気の薄い領域に噴射した油燃料をゆっくり燃焼させることによりNOxの発生を抑制するようにした構成が開示されている。   One method of suppressing NOx emissions in these boilers is a method of suppressing the generation of NOx using a low NOx burner. In Patent Document 1, an oil / gas-fired burner having an injection port for injecting oil fuel toward the downstream side at the center of an air passage for supplying combustion air is provided on the downstream side in the furnace of the air passage. There is disclosed a configuration in which a burner structure that forms a thin air region is used, and the generation of NOx is suppressed by slowly burning oil fuel injected into the thin air region.

特許第4119853号公報Japanese Patent No. 4119853

上記したように、特許文献1に記載される油・ガス焚きバーナでは、バーナの構造により空気の薄い領域を形成してNOxの発生を抑制している。しかしながら、NOxの発生量は、燃料の種類や過渡的な燃焼条件の変動によって変化する。例えば、バーナ装置の燃料に重油燃料を用いた場合は、天然ガスを燃料とした場合よりもNOxの発生量が多い。また、火炎の温度が部分的に高くなる場合にはNOxの発生量が増加する。このように、ボイラでは燃料の種類や火炎の燃焼条件が経時的に変化するが、特許文献1はこの変化に対応できていなかった。   As described above, the oil / gas-fired burner described in Patent Document 1 suppresses the generation of NOx by forming a thin air region by the structure of the burner. However, the amount of NOx generated varies depending on the type of fuel and transient fluctuations in combustion conditions. For example, when heavy oil fuel is used as the fuel for the burner device, the amount of NOx generated is larger than when natural gas is used as fuel. Further, when the flame temperature partially increases, the amount of NOx generated increases. As described above, in the boiler, the type of fuel and the combustion condition of the flame change with time, but Patent Document 1 cannot cope with this change.

したがって、本発明はかかる従来技術の問題に鑑み、燃焼条件が変化した場合であっても、確実にNOxの発生を抑制することができるボイラの低NOx燃焼装置及び燃焼方法、並びにボイラを提供することを目的とする。   Therefore, in view of the problems of the prior art, the present invention provides a low NOx combustion apparatus and combustion method for a boiler, and a boiler that can reliably suppress the generation of NOx even when the combustion conditions change. For the purpose.

上記の課題を解決するために、本発明に係るボイラの低NOx燃焼装置は、燃焼ガスを生成する火炉と、前記火炉に連結され前記燃焼ガスが流れる燃焼ガス通路とを有するボイラの低NOx燃焼装置において、前記火炉に設けられ、液体燃料を噴射する液体燃料噴射口と気体燃料を噴射する気体燃料供噴射口とを有するバーナ装置と、前記バーナ装置の前記気体燃料噴射口及び前記液体燃料噴射口の少なくとも一方に不活性ガスを供給する不活性ガス供給手段と、前記不活性ガス供給手段に設けられ、前記不活性ガスの供給量を調整する不活性ガス供給量調整手段と、前記燃焼ガス通路に設けられ、前記燃焼ガスに含まれるNOx量を検出するNOx検出手段と、前記バーナ装置で形成される火炎の状態を検出する火炎検出手段と、前記NOx検出手段で検出されたNOx量と前記火炎検出手段で検出された火炎の状態とに基づいて前記不活性ガス供給量調整手段を制御する制御手段とを備えることを特徴とする。   In order to solve the above problems, a low NOx combustion apparatus for a boiler according to the present invention includes a furnace for generating combustion gas, and a low NOx combustion for a boiler having a combustion gas passage connected to the furnace and through which the combustion gas flows. In the apparatus, a burner device provided in the furnace and having a liquid fuel injection port for injecting liquid fuel and a gas fuel supply injection port for injecting gaseous fuel, the gaseous fuel injection port of the burner device, and the liquid fuel injection An inert gas supply means for supplying an inert gas to at least one of the ports; an inert gas supply amount adjusting means for adjusting the supply amount of the inert gas provided in the inert gas supply means; and the combustion gas NOx detecting means provided in the passage for detecting the amount of NOx contained in the combustion gas, flame detecting means for detecting the state of a flame formed by the burner device, and the NO And a controlling means for controlling the inert gas supply amount adjusting means based on the state of the flame is detected at the detected NOx amount detecting means and said flame detecting means.

本発明によれば、バーナ装置の気体燃料噴射口及び液体燃料噴射口の少なくとも一方から不活性ガスを供給することにより、燃料が噴射される領域の酸素濃度を低下させ燃料を緩慢燃焼させることができ、確実にNOxの発生を抑制することが可能となる。即ち、不活性ガスの供給により燃料を緩慢燃焼させ、燃焼温度を下げることでNOxの発生を抑制でき、また不活性ガスの供給により形成された空燃比の低い還元領域にて燃料中の窒素分をNに転換することにより、NOxの生成反応を防止することができる。
また、燃料の種類や燃焼条件が変化した場合であっても、NOx検出手段で検出されたNOx量に基づいて不活性ガス供給量調整手段を制御しているため、燃焼により発生するNOx量を確実に低減できる。さらに、火炎検出手段で検出した火炎の状態に基づき不活性ガス供給量調整手段を制御するようにしたため、不活性ガスの供給により燃焼状態が不安定となって火炎が失火することを防止できる。
According to the present invention, by supplying an inert gas from at least one of the gas fuel injection port and the liquid fuel injection port of the burner device, the oxygen concentration in the region where the fuel is injected can be reduced and the fuel can be burnt slowly. It is possible to reliably suppress the generation of NOx. That is, the fuel is slowly burned by supplying the inert gas, the generation of NOx can be suppressed by lowering the combustion temperature, and the nitrogen content in the fuel is reduced in the reduction region having a low air-fuel ratio formed by supplying the inert gas. Is converted to N 2 to prevent NOx formation reaction.
Even when the type of fuel and the combustion conditions change, the inert gas supply amount adjusting means is controlled based on the NOx amount detected by the NOx detecting means, so the amount of NOx generated by combustion is reduced. It can be reliably reduced. Furthermore, since the inert gas supply amount adjusting means is controlled based on the state of the flame detected by the flame detecting means, it is possible to prevent the flame from being misfired due to the unstable combustion state due to the supply of the inert gas.

また、前記不活性ガス供給手段は、前記不活性ガスを前記気体燃料噴射口に供給することが好ましい。
このように、不活性ガスを気体燃料噴射口に供給することにより、低NOx燃焼が図れるとともに、気体燃料の噴射中であっても気体燃料に混入させて不活性ガスを供給することができる。
The inert gas supply means preferably supplies the inert gas to the gaseous fuel injection port.
In this way, by supplying the inert gas to the gaseous fuel injection port, low NOx combustion can be achieved, and even when the gaseous fuel is being injected, the inert gas can be supplied by being mixed into the gaseous fuel.

また、前記不活性ガス供給手段は、前記不活性ガスを前記液体燃料噴射口に供給することが好ましい。
このように、不活性ガスを液体燃料噴射口に供給することによって、低NOx燃焼が図れるとともに、ノズルの焼損を防止することが可能となる。
The inert gas supply means preferably supplies the inert gas to the liquid fuel injection port.
Thus, by supplying the inert gas to the liquid fuel injection port, it is possible to achieve low NOx combustion and to prevent burning of the nozzle.

さらに、前記制御手段は、前記NOx検出手段で検出されたNOx量が予め設定されたしきい値以上で且つ前記火炎検出手段で検出された火炎の状態が安定しているときに、前記不活性ガスを供給するように前記不活性ガス供給量調整手段を制御することが好ましい。
このように、NOx量がしきい値以上であるときにのみ不活性ガスを供給するようにし、燃焼ガス中のNOx量が少ないときには不活性ガスの供給を停止することで、不活性ガスの使用量を削減することが可能である。また、火炎の状態が安定しているときにのみ不活性ガスを供給することにより、不活性ガスを供給した際に火炎の状態が不安定となり火炎が失火することを防止できる。
Furthermore, the control means is inactive when the amount of NOx detected by the NOx detection means is equal to or greater than a preset threshold value and the flame state detected by the flame detection means is stable. It is preferable to control the inert gas supply amount adjusting means so as to supply gas.
As described above, the inert gas is supplied only when the NOx amount is equal to or greater than the threshold value, and when the NOx amount in the combustion gas is small, the supply of the inert gas is stopped to use the inert gas. It is possible to reduce the amount. In addition, by supplying the inert gas only when the flame state is stable, it is possible to prevent the flame from becoming unstable when the inert gas is supplied and preventing the flame from being misfired.

また、本発明に係るボイラの低NOx燃焼方法は、火炉と、前記火炉に設けられ、液体燃料を噴射する液体燃料噴射口と気体燃料を噴射する気体燃料噴射口とを有するバーナ装置と、前記火炉に連結された燃焼ガス通路とを有するボイラの低NOx燃焼方法において、前記バーナ装置から前記液体燃料及び前記気体燃料の少なくとも一方を前記火炉内に噴射して燃焼させ、燃焼ガスを生成するステップと、前記燃焼ガス通路を流れる前記燃焼ガスに含まれるNOx量を検出するステップと、前記バーナ装置で形成される火炎の状態を検出するステップと、前記NOx量及び前記火炎の状態に基づいて前記バーナ装置の前記気体燃料噴射口及び前記液体燃料噴射口の少なくとも一方に不活性ガスを供給するステップとを備えることを特徴とする。   Further, a low NOx combustion method for a boiler according to the present invention includes a furnace, a burner device provided in the furnace, having a liquid fuel injection port for injecting liquid fuel and a gaseous fuel injection port for injecting gaseous fuel, In a low NOx combustion method for a boiler having a combustion gas passage connected to a furnace, a step of generating combustion gas by injecting and burning at least one of the liquid fuel and the gaseous fuel from the burner device into the furnace. Detecting the amount of NOx contained in the combustion gas flowing through the combustion gas passage, detecting the state of the flame formed by the burner device, and based on the NOx amount and the state of the flame Supplying an inert gas to at least one of the gaseous fuel injection port and the liquid fuel injection port of a burner device.

また、前記不活性ガスを供給するステップで、前記不活性ガスを前記気体燃料噴射口に供給することが好ましい。
また、前記不活性ガスを供給するステップで、前記不活性ガスを前記液体燃料噴射口に供給することが好ましい。
さらに、前記不活性ガスを供給するステップで、前記NOx量が予め設定されたしきい値以上で且つ前記火炎の状態が安定しているときに、前記不活性ガスを供給することが好ましい。
In the step of supplying the inert gas, the inert gas is preferably supplied to the gaseous fuel injection port.
In the step of supplying the inert gas, the inert gas is preferably supplied to the liquid fuel injection port.
Further, in the step of supplying the inert gas, it is preferable to supply the inert gas when the amount of NOx is equal to or greater than a preset threshold value and the flame state is stable.

また、本発明に係るボイラは、火炉と、前記火炉内に燃焼ガスを生成する低NOx燃焼装置と、前記火炉に連結され、前記燃焼ガスが流れる燃焼ガス通路と、前記燃焼ガス通路に設けられ、前記燃焼ガスにより蒸気を生成する熱交換器とを備えるボイラであって、前記低NOx燃焼装置が、前記火炉に設けられ、液体燃料を噴射する液体燃料噴射口と気体燃料を噴射する気体燃料噴射口とを有するバーナ装置と、前記バーナ装置の前記気体燃料噴射口及び前記液体燃料噴射口の少なくとも一方に不活性ガスを供給する不活性ガス供給手段と、前記不活性ガス供給手段に設けられ、前記不活性ガスの供給量を調整する不活性ガス供給量調整手段と、前記燃焼ガス通路に設けられ、前記燃焼ガスに含まれるNOx量を検出するNOx検出手段と、前記バーナ装置で形成される火炎の状態を検出する火炎検出手段と、前記NOx検出手段で検出されたNOx量と前記火炎検出手段で検出された火炎の状態とに基づいて前記不活性ガス供給量調整手段を制御する制御手段とを含むことを特徴とする。   A boiler according to the present invention is provided in a furnace, a low NOx combustion apparatus that generates combustion gas in the furnace, a combustion gas passage connected to the furnace and through which the combustion gas flows, and the combustion gas passage. A boiler including a heat exchanger that generates steam from the combustion gas, wherein the low NOx combustion device is provided in the furnace, and a liquid fuel injection port for injecting liquid fuel and a gaseous fuel for injecting gaseous fuel A burner device having an injection port; an inert gas supply means for supplying an inert gas to at least one of the gaseous fuel injection port and the liquid fuel injection port of the burner device; and the inert gas supply unit. An inert gas supply amount adjusting means for adjusting the supply amount of the inert gas; a NOx detecting means provided in the combustion gas passage for detecting the amount of NOx contained in the combustion gas; Flame detection means for detecting the state of a flame formed by the burner device, the amount of inert gas supplied based on the amount of NOx detected by the NOx detection means and the state of the flame detected by the flame detection means Control means for controlling the adjusting means.

以上記載のように本発明によれば、バーナ装置の気体燃料噴射口及び液体燃料噴射口の少なくとも一方から不活性ガスを供給することにより、燃料が噴射される領域の酸素濃度を低下させ燃料を緩慢燃焼させることができ、確実にNOxの発生を抑制することが可能となる。
また、燃料の種類や燃焼条件が変化した場合でも、本発明では燃焼ガスに含まれるNOx量を検出して、これに基づき不活性ガスを供給するようにしたため、NOx量を確実に低減できる。さらに、バーナ装置で形成される火炎の状態を検出し、これに基づき不活性ガス供給量調整手段を制御するようにしたため、不活性ガスの供給により燃焼状態が不安定となって火炎が失火することを防止できる。
As described above, according to the present invention, by supplying an inert gas from at least one of the gas fuel injection port and the liquid fuel injection port of the burner device, the oxygen concentration in the region where the fuel is injected is reduced and the fuel is supplied. Slow combustion is possible, and generation of NOx can be reliably suppressed.
Even when the type of fuel and the combustion conditions change, the present invention detects the amount of NOx contained in the combustion gas and supplies the inert gas based on this, so that the amount of NOx can be reliably reduced. Furthermore, since the state of the flame formed by the burner device is detected and the inert gas supply amount adjusting means is controlled based on this, the combustion state becomes unstable due to the supply of the inert gas, and the flame is misfired. Can be prevented.

本発明の第1実施形態に係る低NOx燃焼装置を備えた舶用ボイラの全体構成図である。1 is an overall configuration diagram of a marine boiler provided with a low NOx combustion apparatus according to a first embodiment of the present invention. バーナ装置の縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view of a burner apparatus. 図2の炉内側から見たバーナ装置の正面図である。It is a front view of the burner apparatus seen from the furnace inner side of FIG. 本発明の第1実施形態に係る低NOx燃焼方法を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the low NOx combustion method which concerns on 1st Embodiment of this invention. 図4に示した低NOx燃焼方法の変形例を示すフローチャートである。5 is a flowchart showing a modification of the low NOx combustion method shown in FIG. 低NOx燃焼装置を用いたボイラの燃焼方法を説明する図であり、(a)はNOx検出値の変化を示すグラフ、(b)は不活性ガス量調整バルブの開度を示すグラフである。It is a figure explaining the combustion method of the boiler using a low NOx combustion apparatus, (a) is a graph which shows the change of NOx detection value, (b) is a graph which shows the opening degree of an inert gas amount adjustment valve. 本発明の第2実施形態に係る低NOx燃焼装置を備えた舶用ボイラの全体構成図である。It is a whole block diagram of the marine boiler provided with the low NOx combustion apparatus which concerns on 2nd Embodiment of this invention. 本実施形態の不活性ガスを用いた低NOx燃焼と、比較例である排ガスを用いた低NOx燃焼とにおいて、NOx低減効果を比較したグラフである。It is the graph which compared the NOx reduction effect in the low NOx combustion using the inert gas of this embodiment, and the low NOx combustion using the exhaust gas which is a comparative example.

以下、図面を参照して本発明の好適な実施例を例示的に詳しく説明する。但しこの実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例に過ぎない。   Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. However, the dimensions, materials, shapes, relative arrangements, and the like of the components described in this embodiment are not intended to limit the scope of the present invention unless otherwise specified, but are merely illustrative examples. Not too much.

(第1実施形態)
図1は、本発明の第1実施形態に係る低NOx燃焼装置を備えた舶用ボイラの全体構成図である。
ボイラ1は、燃焼ガスを生成する火炉4と、火炉4に連結され燃焼ガスが流れる燃焼ガス通路5と、燃焼ガス通路5に配設された熱交換器と、火炉4内で燃料を低NOx燃焼させる低NOx燃焼装置10とを備える。
火炉4は、略箱形形状を有し、炉壁が蒸発管で形成されている。火炉4では、バーナ装置2から噴射される燃料を燃焼させて燃焼ガスを生成する。
燃焼ガス通路5は、火炉4に連結され、火炉4で発生した燃焼ガスが流れてガス出口6より排出されるようになっている。
熱交換器は、火炉側から順に配設された、バンクチューブ7と、過熱器8と、蒸発管群9とから構成される。尚、熱交換器の種類や配置はこれに限定されるものではない。
(First embodiment)
FIG. 1 is an overall configuration diagram of a marine boiler including a low NOx combustion apparatus according to a first embodiment of the present invention.
The boiler 1 includes a furnace 4 that generates combustion gas, a combustion gas passage 5 that is connected to the furnace 4 and through which the combustion gas flows, a heat exchanger that is disposed in the combustion gas passage 5, and a low NOx fuel in the furnace 4. And a low NOx combustion device 10 for combustion.
The furnace 4 has a substantially box shape, and the furnace wall is formed of an evaporation tube. In the furnace 4, the fuel injected from the burner device 2 is burned to generate combustion gas.
The combustion gas passage 5 is connected to the furnace 4 so that the combustion gas generated in the furnace 4 flows and is discharged from the gas outlet 6.
The heat exchanger is composed of a bank tube 7, a superheater 8, and an evaporation tube group 9 arranged in order from the furnace side. In addition, the kind and arrangement | positioning of a heat exchanger are not limited to this.

上記した構成を備える舶用ボイラ1では、バーナ装置2から火炉4内に油燃料又はガス燃料を選択的に噴射して燃焼を行なう。燃焼で発生した燃焼ガスは、火炉4から燃焼ガス通路5に流出し、燃焼ガス通路5に配設されたバンクチューブ7、過熱器8、蒸発管群9を熱交換しながら順に通過してガス出口6から排出される。バンクチューブ7及び蒸発管群9で生成された蒸気は蒸気ドラム3に集められ、この蒸気は駆動源として所要な機器に供給される。   In the marine boiler 1 having the above-described configuration, combustion is performed by selectively injecting oil fuel or gas fuel from the burner device 2 into the furnace 4. Combustion gas generated by combustion flows out from the furnace 4 to the combustion gas passage 5 and passes through the bank tube 7, the superheater 8, and the evaporation tube group 9 disposed in the combustion gas passage 5 in order while exchanging heat. It is discharged from the outlet 6. The steam generated in the bank tube 7 and the evaporator tube group 9 is collected in the steam drum 3, and this steam is supplied to necessary equipment as a drive source.

低NOx燃焼装置10は、火炉4に設けられたバーナ装置2と、バーナ装置2に不活性ガスを供給する不活性ガス供給ライン11と、不活性ガス供給ラインに設けられた不活性ガス流量調整バルブ(以下、第1バルブと称する)12とを備える。さらに、低NOx燃焼装置10は、燃焼ガス通路5に設けられたNOx検出手段51と、バーナ装置2で形成される火炎の状態を検出する火炎検出手段52と、NOx検出器手段51と火炎検出手段52の検出信号に基づいて第1バルブ12を制御する制御装置50とを備える。   The low NOx combustion apparatus 10 includes a burner apparatus 2 provided in the furnace 4, an inert gas supply line 11 that supplies an inert gas to the burner apparatus 2, and an inert gas flow rate adjustment that is provided in the inert gas supply line. And a valve (hereinafter referred to as a first valve) 12. Further, the low NOx combustion apparatus 10 includes a NOx detection means 51 provided in the combustion gas passage 5, a flame detection means 52 for detecting the state of a flame formed by the burner device 2, a NOx detector means 51, and a flame detection. And a control device 50 that controls the first valve 12 based on the detection signal of the means 52.

図2及び図3は、バーナ装置2の一例を示す図である。
バーナ装置2は、油燃料を火炉4内に噴射する油燃料噴射口20と、ガス燃料を火炉2内に噴射するガス燃料噴射口23とを備える。尚、バーナ装置2で噴射する燃料は、一例として液体燃料に油燃料を用い、気体燃料にガス燃料を用いたが、これに限定されるものではない。
油燃料噴射口20はバーナ装置2先端の中心に設けられ、ガス燃料噴射口23は油燃料噴射口20を囲むように複数設けられる。
2 and 3 are diagrams illustrating an example of the burner device 2.
The burner device 2 includes an oil fuel injection port 20 that injects oil fuel into the furnace 4, and a gas fuel injection port 23 that injects gas fuel into the furnace 2. In addition, although the fuel injected by the burner apparatus 2 used the oil fuel for the liquid fuel as an example, and used the gas fuel for the gaseous fuel, it is not limited to this.
The oil fuel injection port 20 is provided at the center of the tip of the burner device 2, and a plurality of gas fuel injection ports 23 are provided so as to surround the oil fuel injection port 20.

油燃料噴射口20は火炉4の内部に位置し、バーナ装置2の中心部に長手方向に延設された油燃料供給管22に接続される。油燃料供給管22は、バーナ装置2の基部で油燃料供給ライン13に接続されている。油燃料供給管22は、例えばバーナガンにより構成される。この場合、バーナガンの先端に設けられたチップ21の炉内側先端に油燃料噴射口20が形成される。
油燃料供給管22の先端側には、油燃料噴射口20を取り囲むようにスワラ32が取り付けられている。スワラ32は、通過する空気に旋回流を発生させて、そのときに生じる負圧によってできる循環流で火炎を安定させる。
The oil fuel injection port 20 is located inside the furnace 4 and is connected to an oil fuel supply pipe 22 extending in the longitudinal direction at the center of the burner device 2. The oil fuel supply pipe 22 is connected to the oil fuel supply line 13 at the base of the burner device 2. The oil fuel supply pipe 22 is constituted by, for example, a burner gun. In this case, an oil fuel injection port 20 is formed at the tip inside the furnace of the tip 21 provided at the tip of the burner gun.
A swirler 32 is attached to the front end side of the oil fuel supply pipe 22 so as to surround the oil fuel injection port 20. The swirler 32 generates a swirling flow in the passing air and stabilizes the flame with a circulating flow generated by the negative pressure generated at that time.

ガス燃料噴射口23は火炉4の内部に位置し、油燃料供給管22を中心としてその周囲に円環状に配置された複数のガス燃料供給管24に接続される。ガス燃料供給管24は、バーナ基部側に設けられたガス供給室25に連通している。油燃料供給管22とガス燃料供給管24は、バーナ装置2の先端側で先端支持板31により支持されている。
上記した構成を備えるバーナ装置2は、バーナ基部に設けられた基部支持板30によって火炉4に固定されている。
The gas fuel injection port 23 is located inside the furnace 4 and is connected to a plurality of gas fuel supply pipes 24 arranged around the oil fuel supply pipe 22 in an annular shape. The gas fuel supply pipe 24 communicates with a gas supply chamber 25 provided on the burner base side. The oil fuel supply pipe 22 and the gas fuel supply pipe 24 are supported by a tip support plate 31 on the tip side of the burner device 2.
The burner device 2 having the above-described configuration is fixed to the furnace 4 by a base support plate 30 provided at the burner base.

ガス燃料供給管24の周囲には、このガス燃料供給管24を覆うように空気通路26が設けられている。空気通路26は、バーナ装置2の基部側に設けられた風箱27に連通している。風箱27には空気遮断ダンパ28が取り付けられており、空気遮断ダンパ28から流入した空気は、風箱27を経由して空気通路26を通って火炉4内へ供給される。   An air passage 26 is provided around the gas fuel supply pipe 24 so as to cover the gas fuel supply pipe 24. The air passage 26 communicates with an air box 27 provided on the base side of the burner device 2. An air blocking damper 28 is attached to the wind box 27, and the air flowing from the air blocking damper 28 is supplied into the furnace 4 through the air passage 26 via the wind box 27.

図1に示すように、上記したバーナ装置2の油燃料供給管22(図2参照)は油燃料供給ライン13に接続されている。油燃料供給ライン13には、開度制御されることにより油燃料の供給量を調整する油燃料流量調整バルブ14(以下、第2バルブと称する)が設けられている。
バーナ装置2のガス燃料供給管24(図2参照)は、ガス燃料供給ライン15に接続されている。ガス燃料供給ライン15には、開度制御されることによりガス燃料の供給量を調整するガス燃料調整バルブ(以下、第3バルブと称する)16が設けられている。
不活性ガス供給ライン11は、ガス燃料供給ライン15に接続されている。
As shown in FIG. 1, the oil fuel supply pipe 22 (see FIG. 2) of the burner device 2 described above is connected to the oil fuel supply line 13. The oil fuel supply line 13 is provided with an oil fuel flow rate adjustment valve 14 (hereinafter referred to as a second valve) that adjusts the supply amount of the oil fuel by controlling the opening degree.
A gas fuel supply pipe 24 (see FIG. 2) of the burner device 2 is connected to the gas fuel supply line 15. The gas fuel supply line 15 is provided with a gas fuel adjustment valve (hereinafter referred to as a third valve) 16 that adjusts the supply amount of the gas fuel by controlling the opening degree.
The inert gas supply line 11 is connected to a gas fuel supply line 15.

バーナ装置2の燃焼方法には、油専焼と、ガス専焼と、油・ガス混焼とがあり、第2バルブ14、第3バルブ16を夫々開閉制御することにより燃焼方法が切り替えられるようになっている。
油専焼の場合は、制御装置50により第2バルブ14を開に制御してバーナ装置2の油燃料供給管22に油燃料を供給し、第3バルブ16を閉に制御し、ガス燃料供給管24へのガス燃料の供給を遮断する。同時に、空気遮断ダンパ28を開いて空気を風箱27に流入させ、流入した空気は風箱27を経由して空気通路26を通って火炉4内に供給される。このとき、スワラ32を通過する空気は旋回流となって火炉4内に流入する。油燃料供給管22に供給された油燃料は油燃料噴射口20より火炉4内に噴射され、同様に火炉4内に流入した空気と混合したら点火されて火炎を生成する。
The combustion method of the burner device 2 includes oil-only firing, gas-only firing, and oil / gas mixed firing, and the combustion method can be switched by opening and closing the second valve 14 and the third valve 16 respectively. Yes.
In the case of oil-only firing, the control device 50 controls the second valve 14 to open to supply oil fuel to the oil fuel supply pipe 22 of the burner device 2, and the third valve 16 to close to control the gas fuel supply pipe. The supply of gas fuel to 24 is cut off. At the same time, the air blocking damper 28 is opened to allow air to flow into the wind box 27, and the air that has flowed in is supplied into the furnace 4 through the air passage 26 via the wind box 27. At this time, the air passing through the swirler 32 flows into the furnace 4 as a swirling flow. The oil fuel supplied to the oil fuel supply pipe 22 is injected into the furnace 4 from the oil fuel injection port 20, and similarly, when mixed with the air flowing into the furnace 4, it is ignited to generate a flame.

ガス専焼の場合は、制御装置50により第2バルブ14を閉に制御して油燃料供給管22への油燃料の供給を遮断し、第3バルブ16を開に制御してバーナ装置2のガス燃料供給管24へガス燃料を供給する。同時に、空気遮断ダンパ28を開いて空気通路26より空気を火炉4内に供給する。ガス燃料供給管24に供給されたガス燃料はガス燃料噴射口23より火炉4内に噴射される。
油・ガス混焼の場合は、制御装置50により第2バルブ14を開に制御して油燃料供給管22へ油燃料を供給するとともに、第3バルブ16を開に制御してバーナ装置2のガス燃料供給管24へガス燃料を供給する。同時に、空気遮断ダンパ28を開いて空気通路26より空気を火炉4内に供給する。油燃料供給管22に供給された油燃料は油燃料噴射口20より火炉4内に噴射され、ガス燃料供給管24に供給されたガス燃料はガス燃料噴射口23より火炉4内に噴射される。
In the case of gas-only firing, the control device 50 controls the second valve 14 to be closed to shut off the supply of oil fuel to the oil fuel supply pipe 22, and the third valve 16 is controlled to be opened to control the gas in the burner device 2. Gas fuel is supplied to the fuel supply pipe 24. At the same time, the air blocking damper 28 is opened to supply air into the furnace 4 from the air passage 26. The gas fuel supplied to the gas fuel supply pipe 24 is injected into the furnace 4 from the gas fuel injection port 23.
In the case of mixed combustion of oil and gas, the control device 50 controls the second valve 14 to open to supply oil fuel to the oil fuel supply pipe 22, and the third valve 16 to control to open the gas in the burner device 2. Gas fuel is supplied to the fuel supply pipe 24. At the same time, the air blocking damper 28 is opened to supply air into the furnace 4 from the air passage 26. The oil fuel supplied to the oil fuel supply pipe 22 is injected into the furnace 4 from the oil fuel injection port 20, and the gas fuel supplied to the gas fuel supply pipe 24 is injected into the furnace 4 from the gas fuel injection port 23. .

NOx検出手段51は、燃焼ガス通路5のガス通路出口6近傍に設けられ、燃焼ガスに含まれるNOx量を検出する。
火炎検出手段52は、バーナ装置2の近傍に設けられ、バーナ装置2で形成される火炎の状態を検出する。火炎検出手段52は、赤外線や紫外線等の光を検出して火炎の状態を判定する光学的手段等が用いられる。
The NOx detection means 51 is provided in the vicinity of the gas passage outlet 6 of the combustion gas passage 5 and detects the amount of NOx contained in the combustion gas.
The flame detection means 52 is provided in the vicinity of the burner device 2 and detects the state of the flame formed by the burner device 2. As the flame detection means 52, an optical means or the like for determining the state of the flame by detecting light such as infrared rays or ultraviolet rays is used.

制御装置50は、NOx検出手段51で検出されたNOx量及び火炎検出手段52で検出された火炎の状態に基づいて第1バルブ12の開度を制御する。具体的には、NOx量が予め設定されたしきい値以上で且つ火炎の状態が安定しているときに、第1バルブ12を開側に制御する。これにより、不活性ガス供給ライン11を通って不活性ガスがガス燃料供給管24に供給され、ガス燃料噴射口23より火炉4内に噴射される。また、場合によって、制御装置50は、NOx検出手段51に基づいて、第1バルブ12の制御に併せて第2バルブ14と第3バルブ16とを制御して、バーナ装置2による燃焼を制御するようにしてもよい。   The control device 50 controls the opening degree of the first valve 12 based on the NOx amount detected by the NOx detection means 51 and the flame state detected by the flame detection means 52. Specifically, the first valve 12 is controlled to open when the amount of NOx is equal to or greater than a preset threshold value and the flame state is stable. Thus, the inert gas is supplied to the gas fuel supply pipe 24 through the inert gas supply line 11 and is injected into the furnace 4 from the gas fuel injection port 23. In some cases, the control device 50 controls the combustion by the burner device 2 by controlling the second valve 14 and the third valve 16 together with the control of the first valve 12 based on the NOx detection means 51. You may do it.

以下、本実施形態に係る低NOx燃焼装置10を用いたボイラ1の燃焼方法を説明する。
ボイラ1では、バーナ装置2から油燃料又はガス燃料の少なくとも一方を噴射し、噴射した燃料に着火して燃焼させ、運転を開始する(S1)。このとき、燃焼方法は油専焼、ガス専焼又は油・ガス混焼の何れであってもよい。ボイラ1の運転中、連続的に又は断続的に、NOx検出手段51で燃焼ガスに含まれるNOx量を検出する(S2)。検出されたNOx量は、例えば図6(a)に示されるようなNOx量の時系列変化のグラフで表される。このグラフに見られるように、燃焼ガスに含まれるNOx量は、燃料の種類、燃焼条件によって変動する。
Hereinafter, the combustion method of the boiler 1 using the low NOx combustion apparatus 10 which concerns on this embodiment is demonstrated.
In the boiler 1, at least one of oil fuel or gas fuel is injected from the burner device 2, the injected fuel is ignited and burned, and operation is started (S1). At this time, the combustion method may be any of oil-only firing, gas-only firing, or oil / gas mixed firing. During the operation of the boiler 1, the NOx amount contained in the combustion gas is detected by the NOx detecting means 51 continuously or intermittently (S2). The detected NOx amount is represented, for example, by a graph of NOx amount change over time as shown in FIG. As seen in this graph, the amount of NOx contained in the combustion gas varies depending on the type of fuel and the combustion conditions.

制御装置50に予めNOx量のしきい値Xを設定しておき、検出されたNOx量Xがしきい値X以上であるか否かを制御装置50で判定する(S3)。検出されたNOx量Xがしきい値X以上であると判定された場合には、火炎検出センサ52で、バーナ装置2により形成される火炎の状態を検出する(S4)。制御装置50で、火炎の状態が安定しているか否かを判定し(S5)、安定していると判定された場合には、第1バルブ12を開に制御し、不活性ガスをバーナ装置2のガス燃料供給管24に供給する。ガス燃料供給管24に供給された不活性ガスは、不活性ガス噴射口23から火炉4内に噴射される。 Have set up threshold X 0 in advance NOx amount to the controller 50, the detected NOx amount X is determined by the controller 50 whether a threshold value X 0 or more (S3). When the detected NOx amount X is determined to be the threshold value X 0 or more, a flame detection sensor 52 detects the state of flame formed by the burner apparatus 2 (S4). The controller 50 determines whether or not the flame state is stable (S5). If it is determined that the flame is stable, the first valve 12 is controlled to be opened, and the inert gas is burned. 2 is supplied to the gas fuel supply pipe 24. The inert gas supplied to the gas fuel supply pipe 24 is injected into the furnace 4 from the inert gas injection port 23.

本実施形態によれば、燃料の噴射とともにガス燃料供給管24から火炉4内に不活性ガスを噴射することにより、バーナ装置2から燃料が噴射される領域の酸素濃度を低下させることができ、燃料を緩慢燃焼させ、NOxの発生を抑制することが可能となる。
また、燃料の種類や燃焼条件が変化した場合でも、本実施形態では燃焼ガスに含まれるNOx量を検出して、これに基づき不活性ガスを供給するようにしたため、NOx量を確実に低減できる。さらに、バーナ装置2で形成される火炎の状態を検出し、これに基づき第1バルブ12を制御するようにしたため、不活性ガスの供給により燃焼状態が不安定となって火炎が失火することを防止できる。
According to the present embodiment, by injecting the inert gas from the gas fuel supply pipe 24 into the furnace 4 together with the fuel injection, the oxygen concentration in the region where the fuel is injected from the burner device 2 can be reduced, The fuel can be burnt slowly and the generation of NOx can be suppressed.
In addition, even when the type of fuel and the combustion conditions change, the present embodiment detects the amount of NOx contained in the combustion gas and supplies the inert gas based on this, so the amount of NOx can be reliably reduced. . Furthermore, since the state of the flame formed by the burner device 2 is detected and the first valve 12 is controlled based on this, the combustion state becomes unstable due to the supply of the inert gas, and the flame is misfired. Can be prevented.

また、図4に示すボイラ1の燃焼方法の変形例として、図5に示す燃焼方法を採用してもよい。これは、ボイラの運転を開始した後、最初に火炎検出手段52でバーナ装置2により形成される火炎の状態を検出し、次いでNOx検出手段51で燃焼ガスに含まれるNOx量を検出するようになっている。そして、火炎の状態が安定しており、且つNOx検出量がしきい値以上であるときに、第1バルブ12を開に制御する。   Moreover, you may employ | adopt the combustion method shown in FIG. 5 as a modification of the combustion method of the boiler 1 shown in FIG. After starting the operation of the boiler, the flame detection means 52 first detects the state of the flame formed by the burner device 2, and then the NOx detection means 51 detects the amount of NOx contained in the combustion gas. It has become. The first valve 12 is controlled to open when the flame is stable and the detected amount of NOx is equal to or greater than the threshold value.

さらに検出されたNOx量に基づいて、火炎の安定状況を確認しながら第1バルブ12の開度を制御することが好ましい。例えば、図6(a)、(b)に示すように、NOx検出値Xがしきい値X以上となった時間tで、バルブ開度Yを開度Yまで開側に制御する。さらに時間が経過し、NOx検出値Xがしきい値Xより大きい値Xとなった時間tで、第1バルブ12の開度Yを、開度Yより大きい開度Yまで開側に制御する。さらにまた時間が経過し、NOx検出値Xがしきい値X未満となった時間tで、第1バルブ12を閉に制御する。
このように、検出されたNOx量に応じて第1バルブ12の開度を段階的に又は比例的に制御することにより、燃焼条件が変動してもこれに追従して常にNOx濃度が一定濃度以下となるようにその発生を抑制することが可能となる。
Further, based on the detected amount of NOx, it is preferable to control the opening degree of the first valve 12 while confirming the stable state of the flame. For example, as shown in FIGS. 6A and 6B, at time t 1 when the NOx detection value X becomes equal to or greater than the threshold value X 0 , the valve opening Y is controlled to the opening side to the opening Y 1. . Elapses further time, at the time the NOx detection value X becomes greater than X 1 threshold X 0 t 2, the opening degree Y of the first valve 12, until the opening degree Y 1 is greater than the opening degree Y 2 Control to open side. Furthermore over time, NOx detection value X at time t 3 when becomes less than the threshold value X 0, controls the first valve 12 closed.
Thus, by controlling the opening degree of the first valve 12 stepwise or proportionally in accordance with the detected amount of NOx, even if the combustion conditions fluctuate, the NOx concentration always follows a constant concentration. The occurrence can be suppressed so as to be as follows.

(第2実施形態)
図7は、本発明の第2実施形態に係る低NOx燃焼装置を備えた舶用ボイラの全体構成図である。尚、第2実施形態の説明において、上記した第1実施形態と同様の構成についてはその詳細な説明を省略する。
第2実施形態に係る舶用ボイラ1は、燃焼ガスを生成する火炉4と、火炉4に連結され燃焼ガスが流れる燃焼ガス通路5と、燃焼ガス通路5に配設された熱交換器と、火炉4内で燃料を低NOx燃焼させる低NOx燃焼装置10とを備える。
(Second Embodiment)
FIG. 7 is an overall configuration diagram of a marine boiler including a low NOx combustion apparatus according to a second embodiment of the present invention. In the description of the second embodiment, the detailed description of the same configuration as that of the first embodiment described above will be omitted.
A marine boiler 1 according to a second embodiment includes a furnace 4 that generates combustion gas, a combustion gas passage 5 that is connected to the furnace 4 and through which the combustion gas flows, a heat exchanger that is disposed in the combustion gas passage 5, and a furnace 4 and a low NOx combustion apparatus 10 for burning the fuel at low NOx.

低NOx燃焼装置10は、火炉4に設けられたバーナ装置2と、バーナ装置2に不活性ガスを供給する不活性ガス供給ライン11と、不活性ガス供給ラインに設けられた第1バルブ12とを備える。さらに、低NOx燃焼装置10は、燃焼ガス通路5に設けられたNOx検出手段51と、バーナ装置2で形成される火炎の状態を検出する火炎検出手段52と、NOx検出器手段51と火炎検出手段52の検出信号に基づいて第1バルブ12を制御する制御装置50とを備える。   The low NOx combustion apparatus 10 includes a burner apparatus 2 provided in the furnace 4, an inert gas supply line 11 that supplies an inert gas to the burner apparatus 2, and a first valve 12 provided in the inert gas supply line. Is provided. Further, the low NOx combustion apparatus 10 includes a NOx detection means 51 provided in the combustion gas passage 5, a flame detection means 52 for detecting the state of a flame formed by the burner device 2, a NOx detector means 51, and a flame detection. And a control device 50 that controls the first valve 12 based on the detection signal of the means 52.

バーナ装置2は、第1実施形態と同様の構成であるため、図2及び図3を援用する。バーナ装置2は、火炉4内に油燃料を噴射する油燃料噴射口20と、ガス燃料を噴射するガス燃料噴射口23とを備える。
第1実施形態では、不活性ガス供給ライン11はガス燃料噴射口23にガス燃料を供給する構成であったが、第2実施形態では、不活性ガス供給ライン17は油燃料噴射口20にガス燃料を供給する構成となっている。
Since the burner apparatus 2 is the same structure as 1st Embodiment, FIG.2 and FIG.3 is used. The burner device 2 includes an oil fuel injection port 20 for injecting oil fuel into the furnace 4 and a gas fuel injection port 23 for injecting gas fuel.
In the first embodiment, the inert gas supply line 11 supplies gas fuel to the gas fuel injection port 23. In the second embodiment, the inert gas supply line 17 supplies gas to the oil fuel injection port 20. It is configured to supply fuel.

不活性ガス供給ライン17は油燃料供給ライン13に接続される。そして、油燃料供給ライン13に設けられた第2バルブ14と、不活性ガス供給ライン17に設けられた第1バルブ18とを制御装置50で開閉制御することにより油燃料噴射口20へ供給する油燃料と不活性ガスとを切り替える。   The inert gas supply line 17 is connected to the oil fuel supply line 13. Then, the second valve 14 provided in the oil fuel supply line 13 and the first valve 18 provided in the inert gas supply line 17 are controlled to be opened / closed by the control device 50 to be supplied to the oil fuel injection port 20. Switch between oil fuel and inert gas.

具体的には、第2バルブ14が閉の時、NOx検出手段51で検出されたNOx量がしきい値以上で且つ火炎検出手段52で検出された火炎の状態が安定している場合に、制御装置50で第1バルブ18を開に制御する。この制御により、バーナ装置2の油燃料噴射口20への油燃料の供給が遮断されている状態で、油燃料噴射口20へ不活性ガスを供給することとなる。このとき、第3バルブ16は開に制御されており、バーナ装置2のガス燃料噴射口23にはガス燃料が供給される。ガス燃料噴射口23からガス燃料を火炉4内に噴射することにより火炎を発生させて燃焼を行うが、ガス燃料が噴射される領域には油燃料噴射口20から不活性ガスが供給されているため、酸素濃度が低く緩慢燃焼とすることができ、低NOx燃焼が可能となる。   Specifically, when the second valve 14 is closed, the amount of NOx detected by the NOx detecting means 51 is equal to or greater than a threshold value, and the state of the flame detected by the flame detecting means 52 is stable, The control device 50 controls the first valve 18 to open. By this control, the inert gas is supplied to the oil fuel injection port 20 in a state where the supply of oil fuel to the oil fuel injection port 20 of the burner device 2 is interrupted. At this time, the third valve 16 is controlled to be opened, and gas fuel is supplied to the gas fuel injection port 23 of the burner device 2. A gas is injected from the gas fuel injection port 23 into the furnace 4 to generate a flame and burn, but an inert gas is supplied from the oil fuel injection port 20 to the region where the gas fuel is injected. Therefore, the oxygen concentration is low and slow combustion can be performed, and low NOx combustion becomes possible.

ここで、図8に、本実施形態に係る舶用ボイラ1と、比較例として排ガスを再循環する構成を備える従来の舶用ボイラとでNOx低減効果を検証する実験を行なった結果を示す。
本実施形態では図1に示す第1実施形態に係る舶用ボイラ1を用い、ガス燃料噴射口23に供給する不活性ガスには窒素ガスを使用した。一方、比較例の舶用ボイラは、第1実施形態と同様の舶用ボイラ1で、低NOx燃焼装置10の代わりに従来の油・ガス焚きバーナを備えたボイラを用いた。さらに、比較例では、ガス出口6から排出された排ガスの一部を火炉4に再循環させるようにした。
Here, FIG. 8 shows the results of an experiment for verifying the NOx reduction effect using the marine boiler 1 according to the present embodiment and a conventional marine boiler having a configuration for recirculating exhaust gas as a comparative example.
In this embodiment, the marine boiler 1 according to the first embodiment shown in FIG. 1 is used, and nitrogen gas is used as an inert gas supplied to the gas fuel injection port 23. On the other hand, the marine boiler of the comparative example is a marine boiler 1 similar to that of the first embodiment, and a boiler having a conventional oil / gas burning burner is used instead of the low NOx combustion apparatus 10. Further, in the comparative example, a part of the exhaust gas discharged from the gas outlet 6 is recirculated to the furnace 4.

図8から明らかなように、単に排ガスを再循環させたときよりもバーナ装置2から火炎中心部に不活性ガスを投入したときの方がNOx低減効果が高くなった。特に、ガスの混入率が高いほどNOx低減効果はより高くなることがわかった。
したがって本発明の実施形態によれば、従来の排ガス再循環による低NOx燃焼に比べて、NOx発生抑制効果を高くすることが可能となる。
As is clear from FIG. 8, the NOx reduction effect is higher when the inert gas is introduced from the burner device 2 into the flame center than when the exhaust gas is simply recirculated. In particular, it has been found that the NOx reduction effect increases as the gas mixing rate increases.
Therefore, according to the embodiment of the present invention, it is possible to increase the NOx generation suppressing effect as compared with the conventional low NOx combustion by exhaust gas recirculation.

本発明の実施形態は、液体燃料及び気体燃料の少なくとも一方を選択的に噴射するバーナ装置2を備えたボイラ1全般に適用できる。例えば、舶用ボイラ、発電用ボイラ等に適用できるが、好適には舶用ボイラに適用するとよい。舶用ボイラは、設置スペースの制約からコンパクトで火炉負荷が高く、NOxの排出量が多い。そこで本発明の実施形態を適用することで、二段燃焼させる火炉を採用して大型化したり、脱硝設備を新たに設けることなく低NOx化が可能となり、設置スペースに制約がある舶用ボイラにも適している。   Embodiment of this invention is applicable to the boiler 1 generally provided with the burner apparatus 2 which selectively injects at least one of liquid fuel and gaseous fuel. For example, the present invention can be applied to a marine boiler, a power generation boiler, and the like, but is preferably applied to a marine boiler. Marine boilers are compact, have a high furnace load, and have a large amount of NOx emissions due to space limitations. Therefore, by applying the embodiment of the present invention, it is possible to reduce the NOx without adopting a two-stage combustion furnace, or without newly installing a denitration facility, and even for a marine boiler having a limited installation space. Is suitable.

特に、本発明の実施形態に係るボイラは、LNG船に搭載されることが好ましい。LNG船では、LNGタンクから発生するボイルオフガスと、安価な重油とを燃焼できるように油・ガス焚きバーナを採用していることが多い。従来、重油専焼時にガス燃料噴射口は休止しているが、本発明の実施形態に係るボイラを用いることで、ガス燃料噴射口に窒素ガス等の不活性ガスを供給し、油火炎の根元部に不活性ガスを混入させることで、低NOx燃焼することが可能となる。
また、本発明の実施形態は、舶用ボイラにおいて常用運転のみならず、港湾運行時や過負荷運転字など、一時的なNOxピークを抑えるための手段としても有効に活用できる。
さらに、本発明の実施形態は、既設ボイラに対して簡単に取り付けることができるため、既設ボイラの低NOxを目的とした改造にも有効である。
In particular, the boiler according to the embodiment of the present invention is preferably mounted on an LNG ship. An LNG ship often employs an oil / gas burner so that boil-off gas generated from the LNG tank and inexpensive heavy oil can be burned. Conventionally, the gas fuel injection port is stopped at the time of heavy oil combustion, but by using the boiler according to the embodiment of the present invention, an inert gas such as nitrogen gas is supplied to the gas fuel injection port, and the base part of the oil flame By mixing an inert gas into the gas, low NOx combustion is possible.
Further, the embodiment of the present invention can be effectively used not only as a normal operation in a marine boiler, but also as a means for suppressing a temporary NOx peak during port operation or overload operation.
Furthermore, since the embodiment of the present invention can be easily attached to the existing boiler, it is also effective for remodeling the existing boiler for the purpose of low NOx.

1 舶用ボイラ
2 バーナ装置
4 火炉
5 燃焼ガス通路
10 低NOx燃焼装置
11、17 不活性ガス供給ライン
12、18 第1バルブ(不活性ガス流量調整バルブ)
13 油燃料供給ライン
14 第2バルブ(油燃料流量調整バルブ)
15 ガス燃料供給ライン
16 第3バルブ(ガス燃料流量調整バルブ)
20 油燃料噴射口
22 油燃料供給管
23 燃焼ガス噴射口
24 ガス燃料供給管
26 空気通路
50 制御装置
51 NOx検出手段
52 火炎検出手段
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Marine boiler 2 Burner apparatus 4 Furnace 5 Combustion gas passage 10 Low NOx combustion apparatus 11, 17 Inert gas supply line 12, 18 1st valve (inert gas flow control valve)
13 Oil fuel supply line 14 Second valve (Oil fuel flow control valve)
15 Gas fuel supply line 16 Third valve (Gas fuel flow adjustment valve)
20 Oil fuel injection port 22 Oil fuel supply pipe 23 Combustion gas injection port 24 Gas fuel supply pipe 26 Air passage 50 Control device 51 NOx detection means 52 Flame detection means

Claims (9)

燃焼ガスを生成する火炉と、前記火炉に連結され前記燃焼ガスが流れる燃焼ガス通路とを有するボイラの低NOx燃焼装置において、
前記火炉に設けられ、液体燃料を噴射する液体燃料噴射口と気体燃料を噴射する気体燃料供噴射口とを有するバーナ装置と、
前記バーナ装置の前記気体燃料噴射口及び前記液体燃料噴射口の少なくとも一方に不活性ガスを供給する不活性ガス供給手段と、
前記不活性ガス供給手段に設けられ、前記不活性ガスの供給量を調整する不活性ガス供給量調整手段と、
前記燃焼ガス通路に設けられ、前記燃焼ガスに含まれるNOx量を検出するNOx検出手段と、
前記バーナ装置で形成される火炎の状態を検出する火炎検出手段と、
前記NOx検出手段で検出されたNOx量と前記火炎検出手段で検出された火炎の状態とに基づいて前記不活性ガス供給量調整手段を制御する制御手段とを備えることを特徴とするボイラの低NOx燃焼装置。
In a low NOx combustion apparatus for a boiler having a furnace that generates combustion gas and a combustion gas passage that is connected to the furnace and through which the combustion gas flows,
A burner device provided in the furnace and having a liquid fuel injection port for injecting liquid fuel and a gaseous fuel supply injection port for injecting gaseous fuel;
An inert gas supply means for supplying an inert gas to at least one of the gaseous fuel injection port and the liquid fuel injection port of the burner device;
An inert gas supply amount adjusting means provided in the inert gas supply means for adjusting the supply amount of the inert gas;
NOx detection means provided in the combustion gas passage for detecting the amount of NOx contained in the combustion gas;
Flame detection means for detecting the state of the flame formed by the burner device;
And a control means for controlling the inert gas supply amount adjusting means based on a NOx amount detected by the NOx detecting means and a flame state detected by the flame detecting means. NOx combustion device.
前記不活性ガス供給手段は、前記不活性ガスを前記気体燃料噴射口に供給することを特徴とする請求項1記載のボイラの低NOx燃焼装置。   The low NOx combustion apparatus for a boiler according to claim 1, wherein the inert gas supply means supplies the inert gas to the gaseous fuel injection port. 前記不活性ガス供給手段は、前記不活性ガスを前記液体燃料噴射口に供給することを特徴とする請求項1記載のボイラの低NOx燃焼装置。   The low NOx combustion apparatus for a boiler according to claim 1, wherein the inert gas supply means supplies the inert gas to the liquid fuel injection port. 前記制御手段は、前記NOx検出手段で検出されたNOx量が予め設定されたしきい値以上で且つ前記火炎検出手段で検出された火炎の状態が安定しているときに、前記不活性ガスを供給するように前記不活性ガス供給量調整手段を制御することを特徴とする請求項1乃至3の何れかに記載のボイラの低NOx燃焼装置。   When the NOx amount detected by the NOx detecting means is greater than or equal to a preset threshold value and the flame state detected by the flame detecting means is stable, the control means The low NOx combustion apparatus for a boiler according to any one of claims 1 to 3, wherein the inert gas supply amount adjusting means is controlled to supply the boiler. 火炉と、前記火炉に設けられ、液体燃料を噴射する液体燃料噴射口と気体燃料を噴射する気体燃料噴射口とを有するバーナ装置と、前記火炉に連結された燃焼ガス通路とを有するボイラの低NOx燃焼方法において、
前記バーナ装置から前記液体燃料及び前記気体燃料の少なくとも一方を前記火炉内に噴射して燃焼させ、燃焼ガスを生成するステップと、
前記燃焼ガス通路を流れる前記燃焼ガスに含まれるNOx量を検出するステップと、
前記バーナ装置で形成される火炎の状態を検出するステップと、
前記NOx量及び前記火炎の状態に基づいて前記バーナ装置の前記気体燃料噴射口及び前記液体燃料噴射口の少なくとも一方に不活性ガスを供給するステップとを備えることを特徴とするボイラの低NOx燃焼方法。
A boiler having a furnace, a burner device provided in the furnace, having a liquid fuel injection port for injecting liquid fuel and a gas fuel injection port for injecting gaseous fuel, and a combustion gas passage connected to the furnace In the NOx combustion method,
Injecting and burning at least one of the liquid fuel and the gaseous fuel from the burner device into the furnace, and generating combustion gas;
Detecting the amount of NOx contained in the combustion gas flowing through the combustion gas passage;
Detecting a state of a flame formed by the burner device;
And a step of supplying an inert gas to at least one of the gaseous fuel injection port and the liquid fuel injection port of the burner device based on the amount of NOx and the state of the flame. Method.
前記不活性ガスを供給するステップで、前記不活性ガスを前記気体燃料噴射口に供給することを特徴とする請求項5記載のボイラの低NOx燃焼方法。   6. The low NOx combustion method for a boiler according to claim 5, wherein in the step of supplying the inert gas, the inert gas is supplied to the gaseous fuel injection port. 前記不活性ガスを供給するステップで、前記不活性ガスを前記液体燃料噴射口に供給することを特徴とする請求項5記載のボイラの低NOx燃焼方法。   6. The boiler low NOx combustion method according to claim 5, wherein the inert gas is supplied to the liquid fuel injection port in the step of supplying the inert gas. 前記不活性ガスを供給するステップで、前記NOx量が予め設定されたしきい値以上で且つ前記火炎の状態が安定しているときに、前記不活性ガスを供給することを特徴とする請求項5乃至7の何れかに記載のボイラの低NOx燃焼方法。   The step of supplying the inert gas is characterized in that the inert gas is supplied when the amount of NOx is equal to or greater than a preset threshold value and the state of the flame is stable. The low NOx combustion method for a boiler according to any one of 5 to 7. 火炉と、
前記火炉内に燃焼ガスを生成する低NOx燃焼装置と、
前記火炉に連結され、前記燃焼ガスが流れる燃焼ガス通路と、
前記燃焼ガス通路に設けられ、前記燃焼ガスにより蒸気を生成する熱交換器とを備えるボイラであって、
前記低NOx燃焼装置が、
前記火炉に設けられ、液体燃料を噴射する液体燃料噴射口と気体燃料を噴射する気体燃料供噴射口とを有するバーナ装置と、
前記バーナ装置の前記気体燃料噴射口及び前記液体燃料噴射口の少なくとも一方に不活性ガスを供給する不活性ガス供給手段と、
前記不活性ガス供給手段に設けられ、前記不活性ガスの供給量を調整する不活性ガス供給量調整手段と、
前記燃焼ガス通路に設けられ、前記燃焼ガスに含まれるNOx量を検出するNOx検出手段と、
前記バーナ装置で形成される火炎の状態を検出する火炎検出手段と、
前記NOx検出手段で検出されたNOx量と前記火炎検出手段で検出された火炎の状態とに基づいて前記不活性ガス供給量調整手段を制御する制御手段とを含むことを特徴とするボイラ。
A furnace,
A low NOx combustion device for generating combustion gas in the furnace;
A combustion gas passage connected to the furnace and through which the combustion gas flows;
A boiler provided in the combustion gas passage, and comprising a heat exchanger that generates steam by the combustion gas,
The low NOx combustion device comprises:
A burner device provided in the furnace and having a liquid fuel injection port for injecting liquid fuel and a gaseous fuel supply injection port for injecting gaseous fuel;
An inert gas supply means for supplying an inert gas to at least one of the gaseous fuel injection port and the liquid fuel injection port of the burner device;
An inert gas supply amount adjusting means provided in the inert gas supply means for adjusting the supply amount of the inert gas;
NOx detection means provided in the combustion gas passage for detecting the amount of NOx contained in the combustion gas;
Flame detection means for detecting the state of the flame formed by the burner device;
And a control means for controlling the inert gas supply amount adjusting means based on the NOx amount detected by the NOx detecting means and the flame state detected by the flame detecting means.
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