JP2012083045A - バーナの燃焼方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】酸化剤流れと、燃料流れを供給して燃焼するバーナ1の燃焼方法であって、前記酸化剤流れは、前記燃料流れの周囲または前記燃料流れの近傍から噴出する1次酸化剤流れと、前記燃料流れを中心とした対称な位置から噴出する複数の2次酸化剤流れとからなり、前記複数の2次酸化剤流れを、個々に周期的変化をもって流量を変化して噴出することを特徴とするバーナ1の燃焼方法を採用する。
【選択図】図1
Description
このような背景のもと、実用的に価値のあるNOX低減方法が望まれていたが、有効適切なものは提供されていないのが実情である。
これにより、燃料流れを噴出する位置と、実質的に隣接した位置から酸化剤流れを噴出することができる。
燃料ノズル2には、図3に示すように、燃料流れを供給する燃料供給配管5が接続されている。なお、燃料流れとしては、典型的には天然ガス(LNG)を例示することができるが、重油などの液体燃料であっても構わない。
なお、1次酸化剤流れとして、酸素濃度が固定された酸化剤を用いる場合は、予め当該濃度に固定された酸化剤を供給すれば足りるので、1次酸化剤供給配管11は、上流で分岐する必要がなく、1次酸化剤供給配管11に、強制振動手段(図示略)を設ければよい。
なお、2次酸化剤流れとして、酸素濃度が固定された酸化剤を用いる場合は、予め当該濃度に固定された酸化剤を供給すれば足りるので、2次酸化剤供給配管12は、上流で分岐する必要がなく、1次酸化剤供給配管12に、強制振動手段(図示略)を設ければよい。
また、複数の2次酸化剤ノズル4の噴出口からは、強制振動手段80,90により、流量が周期的に変化するように2次酸化剤が噴出される。そして、個々の2次酸化剤ノズル4から噴出される流量の周期的変化には、位相差をもたせる。例えば、図7(a)ないし図7(c)に示すように、2つの2次酸化剤ノズル41,42を用いた場合は、2次酸化剤ノズル41と2次酸化剤ノズル42とから噴出する2次酸化剤流れの流量の周期的変化の位相差をπとしても構わない。
燃料ノズル2から噴出する燃料流れの流量は、一定であっても構わないし、強制振動手段50を用いて、周期的変化していても構わない。周期的に変化させる場合は、その周期は、0.01Hz以上20Hz以下であることが好ましく、0.02Hz以上2Hz以下であることがより好ましい。
また、2次酸化剤流れの流速は、20m/s以上であることが好ましく、60m/s以上であることがより好ましい。
すなわち、燃料流れを燃焼するのに消費された酸素のうち、10%以上70%以下の酸素が1次酸化剤流れ由来の酸素であることが好ましく、10%以上50%以下の酸素が、1次酸化剤流れ由来の酸素であることがより好ましい。
なお、ここでいう比率は、時間平均での値である。
また、本実施形態のバーナ1の燃焼方法は、新規に燃焼器を設計する場合のみならず、既設の燃焼器におけるバーナにも適用することが可能である。
実施例1では、図1及び図2に示すように、1次酸化剤ノズル3が、燃料ノズル2の外周を囲むように配置され、2つの2次酸化剤ノズル4が、同一平面上で、燃料ノズル2を軸中心として左右対称な位置に配置されたバーナ1を用いて実験を行った。なお、2つの2次酸化剤ノズル4の間の距離lを40cmとし、個々の2次酸化剤ノズル4から噴出する2次酸化剤流れの流量の周期的変化について、位相差をπとした。
2次酸化剤流れの流量は周期的に変化するようにし、その周期を0.017Hz〜100Hzの配位で変えた際の、NOX排出量及びCO濃度を測定した。NOX排出量の結果を図8に、CO濃度の結果を図9に示す。
図8及び図9においては、横軸は、周波数を表しており、縦軸は、基準値NOX(ref)を用いて規格化したNOX排出量(NOX/NOX(ref))、または基準値CO(ref)を用いて規格化したCO濃度(CO/CO(ref))を表している。
また、図9から明らかなように、2次酸化剤流れを用いるか否か、及びその流量の周期的変化の周波数は、CO濃度にあまり影響を与えない傾向にある。
次に、実施例2では、2つの2次酸化剤ノズル4間の距離lを変えて、NOX排出量への影響を調べた。具体的には、2つの2次酸化剤ノズル4の間の距離lを、10,20,30,40,50cmの5つの条件について、2次酸化剤流れの周波数を0.017Hz〜100Hzの範囲で変化させた。他の条件は、実施例1と同じ条件で行った。NOX排出量を測定した結果を図10に示す。なお、図10において、横軸は、周波数を表しており、縦軸は、実施例1における基準値NOX(ref)によって規格化されたNOX排出量を表している。
なお、実施例2においてもCO濃度を測定したこところ、実施例1と同様に2次酸化剤流れを用いるか否か、及びその流量の周期的変化の周波数は、CO濃度にあまり影響を与えない傾向にあった。
図11から明らかなように、燃焼量を2倍にしたとしても、同様な傾向にあることが確認された。
次に、実施例3では、酸化剤流れ中の酸素濃度を変えて、NOX排出量への影響を調べた。具体的には、1次酸化剤流れ中の酸素濃度及び2次酸化剤流れ中の酸素濃度をともに同じ濃度とし、40%、60%、97%のそれぞれの場合について、2次酸化剤流れの周波数を0.017Hz〜100Hzの範囲で変化させて、NOX排出量を測定した。結果を図12に示す。
図12において、横軸は、周波数を表しており、縦軸は、それぞれの濃度に対応した基準値NOX(ref)によって規格された排出量を表している。
なお、実施例3においてもCO濃度を測定したこところ、実施例1や実施例2と同様に、2次酸化剤流れを用いるか否か、及びその流量の周期的変化の周波数は、CO濃度にあまり影響を与えない傾向にあった。
次に、実施例4では、2次酸化剤流れの流速を変えて、NOX排出量への影響を調べた。具体的には、2次酸化剤流れの流速が、10m/s,20m/s,30m/s,60m/s,100m/s,200m/s,300m/sの7つの条件について、2次酸化剤流れの周波数を、0.017Hz〜100Hzの範囲で変化させた。他の条件は、実施例1と同じ条件で行った。NOX排出量を測定した結果を図13に示す。なお、図13において、横軸は、周波数を表しており、縦軸は、実施例1における基準値NOX(ref)をもとに規格化されたNOX排出量を表している。
なお、実施例4においてもCO濃度を測定したこところ、実施例1ないし実施例3と同様に、2次酸化剤流れを用いるか否か、及びその流量の周期的変化の周波数は、CO濃度にあまり影響を与えない傾向にあった。
Claims (9)
- 酸化剤流れと、燃料流れを供給して燃焼するバーナの燃焼方法であって、
前記酸化剤流れは、前記燃料流れの周囲または前記燃料流れの近傍から噴出する1次酸化剤流れと、前記燃料流れを中心とした対称な位置から噴出する複数の2次酸化剤流れとからなり、
前記複数の2次酸化剤流れを、個々に周期的変化をもって流量を変化して噴出することを特徴とするバーナの燃焼方法。 - 前記2次酸化剤流れの周期的変化の周波数が0.01Hz以上20Hz以下であることを特徴とする請求項1に記載のバーナの燃焼方法。
- 前記2次酸化剤流れの流速が、秒速20m以上であることを特徴とする請求項1または請求項2に記載のバーナの燃焼方法。
- 前記1次酸化剤流れに含まれる酸素の流量と前記2次酸化剤流れに含まれる酸素の流量の合計量に対する、前記1次酸化剤流れに含まれる酸素の流量の比率が、10%以上70%以下であることを特徴とする請求項1ないし請求項3のいずれか1項に記載のバーナの燃焼方法。
- 前記燃料流れ及び前記1次酸化剤流れを、周期的変化をもって流量を変化して噴出することを特徴とする請求項1ないし請求項4のいずれか1項に記載のバーナの燃焼方法。
- 前記燃料流れの周期的変化の周波数と、前記1次酸化剤流れの周期的変化の周波数とが、同じであることを特徴とする請求項5に記載のバーナの燃焼方法。
- 前記燃料流れの周期的変化と、前記1次酸化剤流れの周期的変化との位相差がπ/2であることを特徴とする請求項6に記載のバーナの燃焼方法。
- 前記酸化剤流れ中の酸素以外のガスの主成分が、窒素ガスであることを特徴とする請求項1ないし請求項7のいずれか1項に記載のバーナの燃焼方法。
- 前記酸化剤流れ中の酸素以外のガスの主成分が、炭酸ガスであることを特徴とする請求項1ないし請求項7のいずれか1項に記載のバーナの燃焼方法。
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Cited By (1)
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WO2019044296A1 (ja) * | 2017-08-30 | 2019-03-07 | 大陽日酸株式会社 | 酸素富化バーナおよび酸素富化バーナを用いた加熱方法 |
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