JP2526272B2 - 微粉炭の低ＮＯｘ燃焼用バ―ナ - Google Patents
微粉炭の低ＮＯｘ燃焼用バ―ナInfo
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、微粉炭の燃焼用バーナに係り、特に、負荷
変動時の保炎向上正、並びにより一層のNOx低減化を図
るのに好適な燃焼用バーナに関する。
変動時の保炎向上正、並びにより一層のNOx低減化を図
るのに好適な燃焼用バーナに関する。
従来技術の１例としては、第６図に示すように（特開
昭60−57267号参照）、微粉炭噴出口30より半径方向に
離れた空気ノズル31,32から２次及び３次空気を旋回流
として噴出させるバーナがある。このバーナを用いる
と、低空気比火炎と過剰空気の混合が遅れ、低空気比火
炎内に、酸素濃度の低い領域が形成され、この領域で初
期に発生したNOxの還元反応を促進し、NOxの低減を図る
ことが知られていた。また、微粉炭ノズルより突き出た
円筒状保温部材を設けることにより、保温部材内で微粉
炭と１次空気の予混合気を着火せしめ、保持させるよう
構成されている。さらに、微粉炭ノズル内には、燃焼炉
の予熱用ならびに低負荷運転時に微粉炭火炎の安定化を
図るための液体補助燃料ノズルが配置され、上記した目
的に使用されている。
昭60−57267号参照）、微粉炭噴出口30より半径方向に
離れた空気ノズル31,32から２次及び３次空気を旋回流
として噴出させるバーナがある。このバーナを用いる
と、低空気比火炎と過剰空気の混合が遅れ、低空気比火
炎内に、酸素濃度の低い領域が形成され、この領域で初
期に発生したNOxの還元反応を促進し、NOxの低減を図る
ことが知られていた。また、微粉炭ノズルより突き出た
円筒状保温部材を設けることにより、保温部材内で微粉
炭と１次空気の予混合気を着火せしめ、保持させるよう
構成されている。さらに、微粉炭ノズル内には、燃焼炉
の予熱用ならびに低負荷運転時に微粉炭火炎の安定化を
図るための液体補助燃料ノズルが配置され、上記した目
的に使用されている。
第７図に示す他の従来技術によるバーナ（特開昭58−
110,907号参照）は、燃焼性向上、NOxの低減のために２
次燃料として気体または液体燃料を燃焼させる２次燃料
ノズル33を具備させ、２次燃料燃焼領域を燃料過剰条件
にし、後部で３次空気により上記燃料過剰領域から排出
される未燃焼成分を完全に燃焼するように構成してあ
る。
110,907号参照）は、燃焼性向上、NOxの低減のために２
次燃料として気体または液体燃料を燃焼させる２次燃料
ノズル33を具備させ、２次燃料燃焼領域を燃料過剰条件
にし、後部で３次空気により上記燃料過剰領域から排出
される未燃焼成分を完全に燃焼するように構成してあ
る。
上記従来技術は、中心部の低空気火炎と過剰空気の混
合を遅らせているため、低空気比火炎内に低酸素濃度領
域を形成し、燃焼初期に発生したNOxの還元反応を促進
できるが、空気の混合が遅れる分燃焼時間が長くなり、
燃焼率が低下する。あるいは、燃焼装置が大型化する等
の問題点があった。また、従来技術では、負荷変動、特
に負荷を低減する段階においては、燃焼装置起動時に火
炉の予熱用としての使用している液体燃料、あるいは２
次燃料として気体あるいは液体燃料を用いて微粉炭と混
焼し、微粉炭の着火，保炎性の向上を図っている。しか
しながら、頻繁な負荷変動を余儀なくされる石炭火力で
は、上述した補助燃料の使用量が多く、問題があった。
合を遅らせているため、低空気比火炎内に低酸素濃度領
域を形成し、燃焼初期に発生したNOxの還元反応を促進
できるが、空気の混合が遅れる分燃焼時間が長くなり、
燃焼率が低下する。あるいは、燃焼装置が大型化する等
の問題点があった。また、従来技術では、負荷変動、特
に負荷を低減する段階においては、燃焼装置起動時に火
炉の予熱用としての使用している液体燃料、あるいは２
次燃料として気体あるいは液体燃料を用いて微粉炭と混
焼し、微粉炭の着火，保炎性の向上を図っている。しか
しながら、頻繁な負荷変動を余儀なくされる石炭火力で
は、上述した補助燃料の使用量が多く、問題があった。
本発明の目的は、低NOx燃焼火炎を形成させながら、
さらに従来以上にNOx低減を図り、石炭粒子の着火性，
保炎性を高め、燃焼性向上と、負荷変動時に補助液体燃
料あるいは２次燃料使用量の大幅低減を図る方法及び装
置を提供することにある。
さらに従来以上にNOx低減を図り、石炭粒子の着火性，
保炎性を高め、燃焼性向上と、負荷変動時に補助液体燃
料あるいは２次燃料使用量の大幅低減を図る方法及び装
置を提供することにある。
上記目的は、微粉炭ノズルの周囲（外周）に、微粉炭
以外の第２の燃料と燃焼用空気を噴出させ、補助火炎
（パイロットフレーム）を形成されることにより、達成
される。
以外の第２の燃料と燃焼用空気を噴出させ、補助火炎
（パイロットフレーム）を形成されることにより、達成
される。
すなわち、本発明は、液体燃料ノズル、微粉炭ノズ
ル、２次空気ノズル及び３次空気ノズルを同心円状に配
置した微粉炭の低NOx燃焼用バーナにおいて、微粉炭ノ
ズルに隣接して同心円状に第５のノズルを配置し、第５
のノズルは微粉炭ノズルから噴出される微粉炭の流れと
並行にガスを噴出してパイロットフレームを形成するも
のであることを特徴とする微粉炭の低NOx燃焼用バーナ
である。
ル、２次空気ノズル及び３次空気ノズルを同心円状に配
置した微粉炭の低NOx燃焼用バーナにおいて、微粉炭ノ
ズルに隣接して同心円状に第５のノズルを配置し、第５
のノズルは微粉炭ノズルから噴出される微粉炭の流れと
並行にガスを噴出してパイロットフレームを形成するも
のであることを特徴とする微粉炭の低NOx燃焼用バーナ
である。
本発明において、噴出速度の低い補助火炎（パイロッ
トフレーム）は、微粉炭と空気の予混合気の着火及び保
炎用の補助火炎として使用される。従って、負荷変動に
伴って微粉炭供給量を変化させても、補助火炎により保
炎され、吹き消えることがない。更に、補助火炎により
微粉炭の着火性が向上するため、低空気比火炎内の低O2
濃度領域が微粉炭ノズル近傍において形成され、これに
よって燃焼初期に発生したNOxの還元反応が従来以上に
促進される。また、着火，保炎性の向上が燃焼性向上に
も大きく作用し、負荷変動時の吹き消え現象や、火炉の
大型化などのトラブルを解消することができる。
トフレーム）は、微粉炭と空気の予混合気の着火及び保
炎用の補助火炎として使用される。従って、負荷変動に
伴って微粉炭供給量を変化させても、補助火炎により保
炎され、吹き消えることがない。更に、補助火炎により
微粉炭の着火性が向上するため、低空気比火炎内の低O2
濃度領域が微粉炭ノズル近傍において形成され、これに
よって燃焼初期に発生したNOxの還元反応が従来以上に
促進される。また、着火，保炎性の向上が燃焼性向上に
も大きく作用し、負荷変動時の吹き消え現象や、火炉の
大型化などのトラブルを解消することができる。
＜実施例１＞ 以下、本発明の実施例を第１図により説明する。第１
図は本発明の燃焼法を達成するための燃焼用バーナの全
体構成の１例である。本実施例のバーナは、同心円筒状
のバーナで、中心部に微粉炭と搬送用１次空気の予混合
気５を噴出する微粉炭ノズル１を配置し、微粉炭ノズル
１内には燃焼装置の予熱時に使用する液体燃料８を噴出
する液体燃料ノズル４が配置される。微粉炭ノズル１の
外周には気体燃料13と燃焼用空気14の予混合気を噴出す
る気体燃料ノズル12が配置される。また気体燃料ノズル
12の外周は２次空気ノズル２、２次空気ノズル２の外周
にはスペーサ18を設け、３次空気は微粉炭ノズル１より
離れた位置から噴出できるように構成した。２次空気及
び３次空気は、風箱９内に各々の流路に設置された旋回
流発生器6,7によって、ノズル2,3より旋回流として噴出
される。
図は本発明の燃焼法を達成するための燃焼用バーナの全
体構成の１例である。本実施例のバーナは、同心円筒状
のバーナで、中心部に微粉炭と搬送用１次空気の予混合
気５を噴出する微粉炭ノズル１を配置し、微粉炭ノズル
１内には燃焼装置の予熱時に使用する液体燃料８を噴出
する液体燃料ノズル４が配置される。微粉炭ノズル１の
外周には気体燃料13と燃焼用空気14の予混合気を噴出す
る気体燃料ノズル12が配置される。また気体燃料ノズル
12の外周は２次空気ノズル２、２次空気ノズル２の外周
にはスペーサ18を設け、３次空気は微粉炭ノズル１より
離れた位置から噴出できるように構成した。２次空気及
び３次空気は、風箱９内に各々の流路に設置された旋回
流発生器6,7によって、ノズル2,3より旋回流として噴出
される。
燃焼装置の起動に当っては従来技術と同様に補助燃料
である液体燃料（例えば重油）８が用いられる。初めに
風箱９に燃焼用空気20が導入され、風箱９内に設置され
た、２次空気旋回流発生器６と、３次空気旋回流発生器
７を介して２次空気及び３次空気ノズル2,3より２次空
気と３次空気が旋回流として燃焼装置に噴出される。こ
れら燃焼用空気20の分割供給が終了すると、次に液体燃
料ノズル４から液体燃料８が噴霧媒体（蒸気）によって
ノズル４の先端部で微粒化され、点火トーチ（図示せ
ず）によって着火し、液体燃料８の燃焼を開始する。液
体燃料８の燃焼による燃焼装置の予熱開始当初は微粉炭
と搬送用空気の予混合気５及び第２の燃料13とその燃焼
用空気14の予混合気は導入されず、液体燃料８の専焼と
なる。
である液体燃料（例えば重油）８が用いられる。初めに
風箱９に燃焼用空気20が導入され、風箱９内に設置され
た、２次空気旋回流発生器６と、３次空気旋回流発生器
７を介して２次空気及び３次空気ノズル2,3より２次空
気と３次空気が旋回流として燃焼装置に噴出される。こ
れら燃焼用空気20の分割供給が終了すると、次に液体燃
料ノズル４から液体燃料８が噴霧媒体（蒸気）によって
ノズル４の先端部で微粒化され、点火トーチ（図示せ
ず）によって着火し、液体燃料８の燃焼を開始する。液
体燃料８の燃焼による燃焼装置の予熱開始当初は微粉炭
と搬送用空気の予混合気５及び第２の燃料13とその燃焼
用空気14の予混合気は導入されず、液体燃料８の専焼と
なる。
次に、液体燃料８の燃焼により燃焼装置内の温度が上
昇した時点で、微粉炭ノズル１より微粉炭と１次空気の
予混合気５を導入し、予混合気５は液体燃料火炎によっ
て着火され、液体燃料８と微粉炭の混焼が行われる。従
来、液体燃料８と微粉炭の混焼時間は、燃焼装置、特に
バーナ近傍の雰囲気温度が充分上昇し、微粉炭のみで保
炎できる段階まで継続されていた。本発明においては、
液体燃料８と微粉炭の混焼が開始され、微粉炭火炎が形
成されると、第２の燃料13と燃焼用空気14の予混合気が
導入され、微粉炭ノズル１の先端部外周に短炎から成る
パイロット火炎を形成し、微粉炭火炎の着火促進と保炎
効果を持たせる。この時点で、液体燃料８の供給を停止
し、微量の第２の燃料13と燃焼用空気14の予混合パイロ
ット火炎により微粉炭燃焼が実施される。第２の燃料13
としては微粉炭燃料に比べて発熱量が高く、常温で気体
又は液体状燃料であり、噴出する部分では気体状で噴出
するものが好ましく、具体的には炭化水素系燃料である
メタン（CH4）、プロパン（C3H8）等が使用できる。上
記した炭化水素系の第２の燃料13のパイロット火炎によ
り、従来微粉炭の着火、保炎が充分に実施できないバー
ナ近傍の雰囲気温度範囲においても、上記目的を達成で
きる。従って、液体燃料８を用いて微粉炭と混焼し、燃
焼装置内の予熱を実施していた従来技術に比べて、予熱
時の液体燃料８の使用量を大幅に低減できる。また、第
２の燃料13と燃焼用空気14の予混合気を得るために、本
実施例のバーナでは、予混合気ノズル12の上流側に、予
混合室17を設置している。第２の燃料13と燃焼用空気14
は流量調節弁15,16を介して予混合室17に導入され、予
混合室内の充填物（ガラスビーズ，あるいはアルミナボ
ール）の充填層内を通過する際充分に両者の気体は混合
され、予混合ノズルに導入し噴出できるよう構成した。
昇した時点で、微粉炭ノズル１より微粉炭と１次空気の
予混合気５を導入し、予混合気５は液体燃料火炎によっ
て着火され、液体燃料８と微粉炭の混焼が行われる。従
来、液体燃料８と微粉炭の混焼時間は、燃焼装置、特に
バーナ近傍の雰囲気温度が充分上昇し、微粉炭のみで保
炎できる段階まで継続されていた。本発明においては、
液体燃料８と微粉炭の混焼が開始され、微粉炭火炎が形
成されると、第２の燃料13と燃焼用空気14の予混合気が
導入され、微粉炭ノズル１の先端部外周に短炎から成る
パイロット火炎を形成し、微粉炭火炎の着火促進と保炎
効果を持たせる。この時点で、液体燃料８の供給を停止
し、微量の第２の燃料13と燃焼用空気14の予混合パイロ
ット火炎により微粉炭燃焼が実施される。第２の燃料13
としては微粉炭燃料に比べて発熱量が高く、常温で気体
又は液体状燃料であり、噴出する部分では気体状で噴出
するものが好ましく、具体的には炭化水素系燃料である
メタン（CH4）、プロパン（C3H8）等が使用できる。上
記した炭化水素系の第２の燃料13のパイロット火炎によ
り、従来微粉炭の着火、保炎が充分に実施できないバー
ナ近傍の雰囲気温度範囲においても、上記目的を達成で
きる。従って、液体燃料８を用いて微粉炭と混焼し、燃
焼装置内の予熱を実施していた従来技術に比べて、予熱
時の液体燃料８の使用量を大幅に低減できる。また、第
２の燃料13と燃焼用空気14の予混合気を得るために、本
実施例のバーナでは、予混合気ノズル12の上流側に、予
混合室17を設置している。第２の燃料13と燃焼用空気14
は流量調節弁15,16を介して予混合室17に導入され、予
混合室内の充填物（ガラスビーズ，あるいはアルミナボ
ール）の充填層内を通過する際充分に両者の気体は混合
され、予混合ノズルに導入し噴出できるよう構成した。
炭化水素系燃料によるパイロットフレーム形成と微粉
炭の着火促進ならびに微粉炭火炎の保炎について第２図
を用いて更に詳細に説明する。第２図はパイロットフレ
ームの効果を示すための図で、パイロットフレームを形
成する部分及びその周辺のバーナ構成を拡大したもので
ある。上述した第２の燃料13と燃焼用空気14の予混合気
12′はノズル12より噴出し、短炎から成るパイロットフ
レーム21を形成する。本発明者らの実験結果によればパ
イロットフレーム21の最も安定に形成できる条件は、ノ
ズル12より噴出する予混合気12′の噴出速度が１〜2m/s
の流速範囲で、予混合気12′の空気比（＝実際に投入し
た空気量／論理空気量）が0.8〜1.2の範囲にすることが
好ましい。また、第２図に示すごとく、第２の燃料と空
気の予混合ノズル12と微粉炭ノズル１及び２次空気ノズ
ル２が隣接しているため、パイロットフレーム21の安定
な形成は、上述した微粉炭と空気の予混合流５と２次空
気２′の噴出速度条件によっても制約を受ける。本発明
者らの実験結果によれば、微粉炭と空気の予混合気５と
２次空気２′の噴出速度比v1/v2が１（等速度）の条件
が最もパイロットフレーム21を安定に形成できるが、0.
8≦v1/v2≦1.5の速度比範囲に設定すれば、本発明の目
的であるパイロットフレーム21の形成は充分達成され
る。パイロットフレーム21は上述した１〜2m/sの噴出速
度で形成するため短炎であり、微粉炭と空気の予混合気
の噴出される位置に存在するため、微粉炭は噴出される
と同時に着火され、安定な微粉炭火炎22が形成される。
炭の着火促進ならびに微粉炭火炎の保炎について第２図
を用いて更に詳細に説明する。第２図はパイロットフレ
ームの効果を示すための図で、パイロットフレームを形
成する部分及びその周辺のバーナ構成を拡大したもので
ある。上述した第２の燃料13と燃焼用空気14の予混合気
12′はノズル12より噴出し、短炎から成るパイロットフ
レーム21を形成する。本発明者らの実験結果によればパ
イロットフレーム21の最も安定に形成できる条件は、ノ
ズル12より噴出する予混合気12′の噴出速度が１〜2m/s
の流速範囲で、予混合気12′の空気比（＝実際に投入し
た空気量／論理空気量）が0.8〜1.2の範囲にすることが
好ましい。また、第２図に示すごとく、第２の燃料と空
気の予混合ノズル12と微粉炭ノズル１及び２次空気ノズ
ル２が隣接しているため、パイロットフレーム21の安定
な形成は、上述した微粉炭と空気の予混合流５と２次空
気２′の噴出速度条件によっても制約を受ける。本発明
者らの実験結果によれば、微粉炭と空気の予混合気５と
２次空気２′の噴出速度比v1/v2が１（等速度）の条件
が最もパイロットフレーム21を安定に形成できるが、0.
8≦v1/v2≦1.5の速度比範囲に設定すれば、本発明の目
的であるパイロットフレーム21の形成は充分達成され
る。パイロットフレーム21は上述した１〜2m/sの噴出速
度で形成するため短炎であり、微粉炭と空気の予混合気
の噴出される位置に存在するため、微粉炭は噴出される
と同時に着火され、安定な微粉炭火炎22が形成される。
第４図は、本発明のバーナ構成、特に第２の燃料によ
るパイロットフレーム形成による効果を示す実験結果で
ある。本実験結果は、火炎中心部における流れ方向のO2
及びONx濃度変化を示す。前出第１図で示した本発明の
バーナを用い、従来技術は、第２の燃料のパイロットフ
レームなし条件で微粉炭を燃焼させた場合、本発明の結
果については、パイロットフレームを形成させながら微
粉炭燃焼を行ったものである。石炭は燃焼比（＝固定炭
素／揮発分）が1.8の海外炭を用いた。微粉炭と空気の
予混合気の噴出速度は約15m/s、２次空気の噴出速度は1
0m/s、３次空気の噴出速度は30m/sである。第２の燃料
としてはメタン（CH4）を用い、メタンの予混合気の空
気比は1.0、噴出速度は1.5m/sで行った。従来技術にお
いてもバーナ面（図中Ｚ＝０）近傍から石炭の着火によ
りO2が急激に消費され、後流側のＺ＝0.7〜1.1mの領域
でO2≦１％の低O2濃度領域が形成され、Ｚ＝1.3mからO2
濃度が増加している。本発明の技術においては、更にバ
ーナ近傍のO2消費が急激に進み、着火が良好であること
が判る。さらに、O2≦１％の領域はＺ＝0.45mから1.4m
と広く、バーナ面近くに広がっている。このようなO2濃
度変化は、NOx濃度分布に大きく影響し、O2消費の激し
い本発明の技術では、バーナ近傍で発生するNOx量が多
く、高濃度になっている。しかしながら本発明の技術で
は、低O2領域の拡大によりNOxの減少量が多く、NOxの還
元が促進されていることが明らかである。この結果によ
り、排出されるNOx濃度は大幅に低減される。また、上
述したようにO2消費から石炭の着火が促進されているこ
とがわかる。
るパイロットフレーム形成による効果を示す実験結果で
ある。本実験結果は、火炎中心部における流れ方向のO2
及びONx濃度変化を示す。前出第１図で示した本発明の
バーナを用い、従来技術は、第２の燃料のパイロットフ
レームなし条件で微粉炭を燃焼させた場合、本発明の結
果については、パイロットフレームを形成させながら微
粉炭燃焼を行ったものである。石炭は燃焼比（＝固定炭
素／揮発分）が1.8の海外炭を用いた。微粉炭と空気の
予混合気の噴出速度は約15m/s、２次空気の噴出速度は1
0m/s、３次空気の噴出速度は30m/sである。第２の燃料
としてはメタン（CH4）を用い、メタンの予混合気の空
気比は1.0、噴出速度は1.5m/sで行った。従来技術にお
いてもバーナ面（図中Ｚ＝０）近傍から石炭の着火によ
りO2が急激に消費され、後流側のＺ＝0.7〜1.1mの領域
でO2≦１％の低O2濃度領域が形成され、Ｚ＝1.3mからO2
濃度が増加している。本発明の技術においては、更にバ
ーナ近傍のO2消費が急激に進み、着火が良好であること
が判る。さらに、O2≦１％の領域はＺ＝0.45mから1.4m
と広く、バーナ面近くに広がっている。このようなO2濃
度変化は、NOx濃度分布に大きく影響し、O2消費の激し
い本発明の技術では、バーナ近傍で発生するNOx量が多
く、高濃度になっている。しかしながら本発明の技術で
は、低O2領域の拡大によりNOxの減少量が多く、NOxの還
元が促進されていることが明らかである。この結果によ
り、排出されるNOx濃度は大幅に低減される。また、上
述したようにO2消費から石炭の着火が促進されているこ
とがわかる。
次に負荷変動に伴なう本発明の技術の運転法について
説明する。定格負荷運転が継続される場合においては、
パイロットフレームの形成により、着火の促進、保炎の
安定性ならびに低NOx火炎を形成しながら安定した微粉
炭火炎が形成される。負荷低減をする場合、バーナにお
ける微粉炭供給量を減らすと、微粉炭と空気の予混合気
の石炭濃度、噴出速度が変化するため、従来技術では、
着火の不安定、それによって保炎性が低下するため、予
熱時に使用していた液体燃料を再度供給し、微粉炭との
混燃により、微粉炭火炎の安定性を保っていた。本発明
は、パイロットフレームの形成によって、予混合気の微
粉炭濃度、噴出速度が変化しても石炭の着火，保炎性を
常に安定して維持することができ、補助液体燃料の使用
を排除できる。従って、液体燃料は、燃焼装置起動時の
予熱初期に使用するにとどまり、大幅な削減が実施でき
る。
説明する。定格負荷運転が継続される場合においては、
パイロットフレームの形成により、着火の促進、保炎の
安定性ならびに低NOx火炎を形成しながら安定した微粉
炭火炎が形成される。負荷低減をする場合、バーナにお
ける微粉炭供給量を減らすと、微粉炭と空気の予混合気
の石炭濃度、噴出速度が変化するため、従来技術では、
着火の不安定、それによって保炎性が低下するため、予
熱時に使用していた液体燃料を再度供給し、微粉炭との
混燃により、微粉炭火炎の安定性を保っていた。本発明
は、パイロットフレームの形成によって、予混合気の微
粉炭濃度、噴出速度が変化しても石炭の着火，保炎性を
常に安定して維持することができ、補助液体燃料の使用
を排除できる。従って、液体燃料は、燃焼装置起動時の
予熱初期に使用するにとどまり、大幅な削減が実施でき
る。
なお、気体燃料ノズル12の噴出口手前には逆火防止用
の断面縮小部23を設けてもよい。
の断面縮小部23を設けてもよい。
＜実施例２＞ 第３図は第２図に示すバーナ構成の変形例で、特に、
第２の燃料の予混合気ノズル12と２次空気ノズル２との
間にスペーサ24を具備させることが特徴である。本実施
例においても予混合気12′の条件は、第２図で示したバ
ーナと同様に、空気比が0.8〜1.2、噴出速度は１〜2m/s
の範囲、微粉炭と空気の予混合気噴出速度v1と２次空気
噴出速度v2の速度比が0.8≦v1/v2≦1.5の範囲に設定す
る。前出第２図のバーナ構成と第３図のバーナ構成にお
いては、スペーサ24を設けることによって、スペーサ24
先端の後流側に負圧の部分（ガスの滞留する部分）が形
成され、パイロットフレーム21は、この圧力分布に影響
されて２次空気ノズル２側の半径方向に広がって形成さ
れる。このような、スペーサ24先端部に形成されるパイ
ロットフレーム21の形状は、第２図に示したフレーム21
に比べて更に安定であり、微粉炭の着火，保炎をさらに
向上させることができる。
第２の燃料の予混合気ノズル12と２次空気ノズル２との
間にスペーサ24を具備させることが特徴である。本実施
例においても予混合気12′の条件は、第２図で示したバ
ーナと同様に、空気比が0.8〜1.2、噴出速度は１〜2m/s
の範囲、微粉炭と空気の予混合気噴出速度v1と２次空気
噴出速度v2の速度比が0.8≦v1/v2≦1.5の範囲に設定す
る。前出第２図のバーナ構成と第３図のバーナ構成にお
いては、スペーサ24を設けることによって、スペーサ24
先端の後流側に負圧の部分（ガスの滞留する部分）が形
成され、パイロットフレーム21は、この圧力分布に影響
されて２次空気ノズル２側の半径方向に広がって形成さ
れる。このような、スペーサ24先端部に形成されるパイ
ロットフレーム21の形状は、第２図に示したフレーム21
に比べて更に安定であり、微粉炭の着火，保炎をさらに
向上させることができる。
＜実施例３＞ 本発明の低NOx燃焼法及び燃焼用バーナの第３の実施
例について第５図を用いて詳細に説明する。第５図は、
第１図に示した本発明のバーナに、更に、温度センサ2
7、流量測定器25,26、温度及び流量監視装置28、流量調
節弁制御装置29を具備させたものである。また、温度セ
ンサ27は、微粉炭が噴出されるバーナスロート19内の温
度監視ができるように配置される。温度センサ27の出
力、第２の燃料13の流量測定器25,26の出力を取込み監
視する監視装置28と連結し、監視装置28と流量調節弁制
御装置29が連結される。本発明のバーナ構成によって、
バーナスロート19内の温度が常時監視でき、燃焼装置起
動時に液体燃料８による燃焼火炎を用いて予熱を行な
い、上述したバーナスロート19内の温度信号により、微
粉炭と空気の予混合気の投入判断時期が決定できる。ま
た、液体燃料８と微粉炭の混焼から、第２の燃料による
パイロットフレーム形成を必要とする判断基準、液体燃
料８を停止する判断基準を定めておくことにより、これ
ら燃料の使用を効率的に実施でき、燃料の使用量を低減
できる。また、バーナスロート19の温度監視データによ
り、液体燃料８による専焼（予熱時）時に、第２の燃料
のパイロットフレームを形成させ、微粉炭供給によりそ
の火炎が形成できれば、液体燃料８と微粉炭の混焼をす
る必要はなく、大幅な燃料消費削減がより実施できる。
上述したように、バーナスロート19内の温度センサ27の
出力により、第２の燃料13及び燃焼用空気14の供給及び
供給量の制御を行うよう構成される。
例について第５図を用いて詳細に説明する。第５図は、
第１図に示した本発明のバーナに、更に、温度センサ2
7、流量測定器25,26、温度及び流量監視装置28、流量調
節弁制御装置29を具備させたものである。また、温度セ
ンサ27は、微粉炭が噴出されるバーナスロート19内の温
度監視ができるように配置される。温度センサ27の出
力、第２の燃料13の流量測定器25,26の出力を取込み監
視する監視装置28と連結し、監視装置28と流量調節弁制
御装置29が連結される。本発明のバーナ構成によって、
バーナスロート19内の温度が常時監視でき、燃焼装置起
動時に液体燃料８による燃焼火炎を用いて予熱を行な
い、上述したバーナスロート19内の温度信号により、微
粉炭と空気の予混合気の投入判断時期が決定できる。ま
た、液体燃料８と微粉炭の混焼から、第２の燃料による
パイロットフレーム形成を必要とする判断基準、液体燃
料８を停止する判断基準を定めておくことにより、これ
ら燃料の使用を効率的に実施でき、燃料の使用量を低減
できる。また、バーナスロート19の温度監視データによ
り、液体燃料８による専焼（予熱時）時に、第２の燃料
のパイロットフレームを形成させ、微粉炭供給によりそ
の火炎が形成できれば、液体燃料８と微粉炭の混焼をす
る必要はなく、大幅な燃料消費削減がより実施できる。
上述したように、バーナスロート19内の温度センサ27の
出力により、第２の燃料13及び燃焼用空気14の供給及び
供給量の制御を行うよう構成される。
上述した本発明の実施例において、パイロットフレー
ムを形成するための第２の燃料は、炭化水素系燃料にか
ぎらず、例えば、燃焼装置の予熱用として用いる液体燃
料の一部を用いて、供給流路内で蒸発させ、燃料蒸気と
し、燃料蒸気と加熱空気の予混合気によるパイロットフ
レームを形成させても、本発明と同様の効果を得ること
ができ、燃料の性状、種類によらず、パイロットフレー
ムを用いて微粉炭火炎の保炎効果、石炭粒子の着火促進
ならびに、これらの作用として火炎内で発生したNOxの
低減効果を得る手段は本発明に含まれるものである。ま
た、第２の燃料のパイロットフレームは、微粉炭燃焼時
に常時使用するものではなく、使用する石炭性状、燃焼
装置の容量等の要因により、適宜消炎することは可能で
ある。
ムを形成するための第２の燃料は、炭化水素系燃料にか
ぎらず、例えば、燃焼装置の予熱用として用いる液体燃
料の一部を用いて、供給流路内で蒸発させ、燃料蒸気と
し、燃料蒸気と加熱空気の予混合気によるパイロットフ
レームを形成させても、本発明と同様の効果を得ること
ができ、燃料の性状、種類によらず、パイロットフレー
ムを用いて微粉炭火炎の保炎効果、石炭粒子の着火促進
ならびに、これらの作用として火炎内で発生したNOxの
低減効果を得る手段は本発明に含まれるものである。ま
た、第２の燃料のパイロットフレームは、微粉炭燃焼時
に常時使用するものではなく、使用する石炭性状、燃焼
装置の容量等の要因により、適宜消炎することは可能で
ある。
本発明によれば、微粉炭の着火促進、保炎性の向上を
図ることができ、さらに燃焼装置予熱時の液体燃料消費
量の大幅削減、低負荷運転時の液体燃料の排除、ならび
に、微粉炭火炎内の発生したNOx低減に顕著な効果があ
る。
図ることができ、さらに燃焼装置予熱時の液体燃料消費
量の大幅削減、低負荷運転時の液体燃料の排除、ならび
に、微粉炭火炎内の発生したNOx低減に顕著な効果があ
る。
第１図は本発明の一実施例の構造断面図、第２図及び第
３図は本発明の実施例の主要部分の拡大断面図、第４図
は本発明の効果を示す実験結果を示す図、第５図は本発
明の他の実施例を示す燃焼用バーナの構成図、第６図及
び第７図は従来技術のバーナ構成を示す断面図である。 １……微粉炭ノズル、２……２次空気ノズル、３……３
次空気ノズル、４……液体燃料ノズル、12……予混合気
ノズル、15,16……流量調節弁、17……予混合室、21…
…パイロットフレーム、22……微粉炭火炎、23……縮流
部、24……スペーサ、25,26……流量測定器、27……温
度センサ、28……監視装置、29……制御装置。
３図は本発明の実施例の主要部分の拡大断面図、第４図
は本発明の効果を示す実験結果を示す図、第５図は本発
明の他の実施例を示す燃焼用バーナの構成図、第６図及
び第７図は従来技術のバーナ構成を示す断面図である。 １……微粉炭ノズル、２……２次空気ノズル、３……３
次空気ノズル、４……液体燃料ノズル、12……予混合気
ノズル、15,16……流量調節弁、17……予混合室、21…
…パイロットフレーム、22……微粉炭火炎、23……縮流
部、24……スペーサ、25,26……流量測定器、27……温
度センサ、28……監視装置、29……制御装置。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小林 啓信 茨城県日立市久慈町4026番地 株式会社 日立製作所日立研究所内 (72)発明者 相馬 憲一 茨城県日立市久慈町4026番地 株式会社 日立製作所日立研究所内 (72)発明者 嵐 紀夫 茨城県日立市久慈町4026番地 株式会社 日立製作所日立研究所内 (72)発明者 稲田 徹 茨城県日立市久慈町4026番地 株式会社 日立製作所日立研究所内 (72)発明者 森田 茂樹 広島県呉市宝町６番９号 バブコック日 立株式会社呉工場内 (56)参考文献 実開 昭62−909（ＪＰ，Ｕ) 特公 昭59−45896（ＪＰ，Ｂ２)
Claims (5)
- 【請求項１】液体燃料ノズル、微粉炭ノズル、２次空気
ノズル及び３次空気ノズルを同心円状に配置した微粉炭
の低NOx燃焼用バーナにおいて、 微粉炭ノズルに隣接して同心円状に第５のノズルを配置
し、第５のノズルは微粉炭ノズルから噴出される微粉炭
の流れと並行にガスを噴出してパイロットフレームを形
成するものであることを特徴とする微粉炭の低NOx燃焼
用バーナ。 - 【請求項２】第５のノズルに気体又は液体燃料とその燃
焼用空気の予混合気を供給するための予混合室を備える
ことを特徴とする請求項１記載の微粉炭の低NOx燃焼用
バーナ。 - 【請求項３】第５のノズルと２次空気ノズルの間又は２
次空気ノズルと３次空気ノズルの間に同心円状のスペー
サを設けたことを特徴とする請求項１又は２記載の微粉
炭の低NOx燃焼用バーナ。 - 【請求項４】第５のノズルの噴出口手前に逆火防止用の
断面縮小部を設けたことを特徴とする請求項１、２又は
３記載の微粉炭の低NOx燃焼用バーナ。 - 【請求項５】バーナスロート内の温度を検出する温度セ
ンサと、温度センサ出力が入力される制御装置を備え、
制御装置は液体燃料ノズル及び第５のノズルへの燃料供
給を制御することを特徴とする請求項１〜４のいずれか
１項記載の微粉炭の低NOx燃焼用バーナ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63156820A JP2526272B2 (ja) | 1988-06-27 | 1988-06-27 | 微粉炭の低ＮＯｘ燃焼用バ―ナ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63156820A JP2526272B2 (ja) | 1988-06-27 | 1988-06-27 | 微粉炭の低ＮＯｘ燃焼用バ―ナ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH028602A JPH028602A (ja) | 1990-01-12 |
| JP2526272B2 true JP2526272B2 (ja) | 1996-08-21 |
Family
ID=15636059
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63156820A Expired - Lifetime JP2526272B2 (ja) | 1988-06-27 | 1988-06-27 | 微粉炭の低ＮＯｘ燃焼用バ―ナ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2526272B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108827088B (zh) * | 2018-08-30 | 2024-08-09 | 卜海云 | 一种仿冷光焰火效果的粉末燃烧喷发装置 |
| CN115095856B (zh) * | 2022-07-01 | 2024-07-26 | 天津水泥工业设计研究院有限公司 | 一种富氧富碳煤粉燃烧装置及其供风方法 |
-
1988
- 1988-06-27 JP JP63156820A patent/JP2526272B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH028602A (ja) | 1990-01-12 |
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