JP2603989Y2 - 集合同心式ぐう角燃焼システム - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【関連出願の相互参照】本出願は、本出願と一緒に出願
されかつ譲渡されている以下の特許出願と相互参照す
る。マリオン ジョン レオナードの名義で出願された
「ＮＯｘ制御用の高性能オーバファイア空気システム」
と題する米国特許出願（Ｃ９０００１０）。

【０００２】

【考案の背景】本考案は、ぐう角燃焼式化石燃料燃焼炉
に関し、更に詳細には、ぐう角燃焼式の微粉炭燃焼炉か
らのＮＯｘ放出を減少するための燃焼システムに関す
る。

【０００３】微粉炭は、長い間ぐう角燃焼方法によって
炉内で良好に浮遊燃焼されている。このぐう角燃焼方法
によれば、燃料及び空気は、炉内に炉の４つのコーナ部
から、炉内の中心部の仮想円に対して接線方向に向けら
れるように、導入される。このタイプの燃焼方法は多く
の利益を有し、例えば燃料と空気との混合が良好である
こと、火炎状態が安定であること、及び炉内に燃焼ガス
が滞溜する時間が長いことなどの利益がある。

【０００４】最近は、空気汚染を可能な限り最小にする
ことがますます重要とされている。この目的のために、
アメリカ合衆国内の多くの公害防止関係者は、アメリカ
合衆国の議会が１９９０年代の終りまでに包括的な空気
放出減少に関する法律を制定することを期待している。
そして、このような法律が有することになろう主たる趣
旨は、第１に、既存の化石燃料燃焼装置に関してのＮＯ
ｘ及びＳＯｘ制御の改装を命令することにあろう。

【０００５】特にＮＯｘの問題について述べるに、窒素
酸化物が化石燃料の燃焼中にサーマルＮＯｘとフューエ
ルＮＯｘと称されている２つの分離する物質の形で生じ
る。サーマルＮＯｘは、燃焼用空気中の分子状の窒素と
酸素との熱固定から生じる。サーマルＮＯｘの生成の割
合は、局部火炎温度及び幾分少ないが酸素の局部濃度に
極端に影響される。実際には、すべてのサーマルＮＯｘ
は高温度である火炎の区域で生成される。

【０００６】他方、フューエルＮＯｘは石炭及び重油な
どの化石燃料中の窒素の有機化学的に結合した窒素の酸
化から生じる。このフューエルＮＯｘの生成の割合は、
一般には燃料と空気流れとの混合の割合によって、特に
局部的な酸素濃度によって、強く影響される。しかしな
がら、燃料中の窒素のためによる煙道ガスＮＯｘ濃度
は、典型的に、燃料中のすべての窒素の完全酸化から生
成されるレベルの小部分、例えば２０〜６０％のみであ
る。前述した説明から、総ＮＯｘの生成は、局部的な酸
素濃度及び最大火炎温度の両方の函数であることが容易
に明らかになったであろう。

【０００７】説明を続けるに、幾つかの改良が標準ぐう
角燃焼技術になされている。これらの改良は、主とし
て、良好なＮＯｘ放出の減少を成し遂げるためになされ
ている。その１つの改良が、米国特許出願第７８６，４
３７号（１９８５年１０月１１日に出願されると共に本
出願と同じ譲受人に譲渡され、かつ“ぐう角燃焼式の微
粉炭燃焼炉を運転するための制御システム及び方法”と
題するものであって、現在では放棄されている）によっ
て提案されている。この米国特許出願の技術によれば、
微粉炭及び空気は、多数の下方バーナ高さから一方向へ
炉内に接線方向に導入されると共に、多数の上方バーナ
高さからも上記一方向とは反対の方向へ炉内に接線方向
に導入される。このような技術を利用する結果として、
燃料と空気との良好な混合が成し遂げられ、これにより
通常のぐう角燃焼炉（この分野の当業者にとってよく知
られているように、一般に、２０〜３０％の過剰空気で
もって燃焼させられる）よりもより少ない過剰空気の使
用が可能となる。そして、過剰空気の減少は、前述した
ように石炭燃焼炉からの主たる空気汚染源であるＮＯｘ
の生成を最小にすることに役立つ。過剰空気の減少は、
また、石炭燃焼炉の効率増加も生じる。

【０００８】前述した米国特許出願によりＮＯｘを減少
するように改良されている燃焼技術は、しかし、幾つか
の欠点を有する。すなわち、炉内において対向し合う方
向へ回転するガスが互いに相殺し合うので、ガスが炉内
の上方部分を通して多少真直ぐに流れ、これにより炉の
上方における乱流及び混合が減少して、炉から出る未燃
炭素粒子の量が増大する。また、スラグ及び未燃炭素が
炉壁に付着することが生じる。そして、これらスラグ及
び未燃炭素の炉壁への付着によって、炉壁をライニング
している水冷管への熱伝達効率が減少し、すす吹きをす
る必要性が増大し、水冷管の寿命が短くなる。

【０００９】次に、ＮＯｘ減少のための他の改良が米国
特許第４，７１５，３０１号（１９８７年１２月２９日
に特許が付与されていると共に本出願と同じ譲受人に譲
渡され、かつ“低過剰空気のぐう角燃焼システム”と題
する）の明細書に開示されている。この米国特許第４，
７１５，３０１号の技術によれば、現在放棄されている
前述した米国特許出願の場合と同じように、炉内におい
て微粉炭が空気との良好な混合でもって浮遊燃焼させら
れる。また、ぐう角燃焼炉に関連する前述した利益のす
べてが、炉内にうず巻き回転火球を形成することによっ
て、得られる。炉壁は空気の覆いによって保護され、こ
れにより炉壁へのスラッギングが減少されている。これ
は、次の方法によって成し遂げられる。

【００１０】すなわち、石炭及び１次空気を炉内に第１
の高さから導入し、また１次空気の量の少なくとも２倍
の量の補助空気を炉内に前記第１の高さのすぐ上の第２
の高さから１次空気の方向とは対向する方向へ導入し、
かつ複数のこれら第１の高さ及び第２の高さを一方が他
方の上になるようにする。多くの量の補助空気を高い速
度で炉内に導入することによって、うず巻きが炉内に補
助空気の導入方向に生じる。このため、炉のうず巻きと
反対側の方向へ導入される燃料は、炉内に入った後、総
炉ガスの方向に対して方向を変えるように付勢される。
したがって、燃料と空気とのすさまじい乱流混合がこの
方法によって生じる。そして、この混合の増大により過
剰空気も炉内の高い高さから導入する必要性が少なくな
る。また、この混合の増大によって、炭素転換率が高め
られ、これにより炉の総熱発生率が改良され、同時に炉
上方におけるスラッギング及び膜汚れ（ファクリング）
が減少される。更に、補助空気は、燃料が接線方向へ導
入される仮想円の直径よりも大きい直径の仮想円に対し
て接線方向へ導入され、これにより炉壁に隣接する空気
の層が形成される。また、炉へ供給される過剰空気のす
べてを実質的に形成するオーバファイア空気が、１次空
気及び補助空気のすべての導入高さよりも相当の上方の
高さから炉内に導入される。この場合、オーバファイア
空気は、仮想円に対して接線方向へ向けられかつ補助空
気の方向と対向する方向へ向けられる。

【００１１】次に、燃料として微粉炭を低ＮＯｘ放出を
もって燃焼させるようにした更に他の改良が、米国特許
第４，６６９，３９８号（１９８７年６月２日に特許が
付与され、“微粉燃料燃焼装置”と題する）の明細書に
開示されている。この米国特許第４，６６９，３９８号
の教示によれば、微粉燃料燃焼装置は次に述べるような
第１の微粉燃料噴射コンパートメント、第２の微粉燃料
噴射コンパートメント及び補助空気コンパートメントを
備えていることを特徴とする。上記の第１の微粉燃料噴
射コンパートメントにおいて、消費される１次空気と２
次空気との総合量は、炉へ１次空気と混合するようにし
て供給して微粉炭を燃焼させるに必要な理論空気量より
も少ない。また、第２の微粉燃料噴射コンパートメント
においては、１次空気と２次空気との総合量は、１次空
気と混合するように供給して微粉炭を燃焼させるのに必
要な理論空気量と実質的に等しいか、又は好適には、前
記理論空気量も多少少ない。更に、補助空気コンパート
メントは、補助空気を炉内に噴射する。そして、これら
３つのコンパートメントは互いに密接して配置されてい
る。

【００１２】このような微粉燃料燃焼装置において、そ
の第１及び第２の微粉燃料噴射コンパートメントにより
噴射された１次空気と燃料とのガス状混合体は、ＮＯｘ
の生成を減少するような割合で混合される。更に、第２
の微粉燃料噴射コンパートメントからの１次空気と微粉
燃料との混合体（単独では安定して点火するのが難し
い）は、第１の微粉燃料噴射コンパートメントからの点
火が容易な混合体の火炎を共存させて、適当な点火及び
燃焼を保証することができる。したがって、この微粉燃
料燃焼装置によれば、安定した点火及び低ＮＯｘ生成で
もって、微粉燃料を燃焼させることができる。また、上
記の米国特許第４，６６９，３９８号の教示にしたがっ
て構成された微粉燃焼装置は、不活性流体を噴射する追
加のコンパートメントが、前述した３つのコンパートメ
ント間に設けられたスペースに、各コンパートメントに
対して１つ配置されていることを特徴としている。した
がって、１次空気と微粉燃料とのガス状混合体は、不活
性流体が不活性流体噴射コンパートメントの１つから噴
射されてカーテンを形成することによって、互いに干渉
することがなくなり、これにより、第１及び第２の微粉
燃料噴射コンパートメントから噴射されるガス状混合体
からのＮＯｘの生成を最小とすることができる。また、
第１の微粉燃料噴射コンパートメントからの１次空気と
微粉燃料との混合体及び補助空気コンパートメントから
の補助空気は、他の不活性流体噴射コンパートメントか
らの他の不活性流体のカーテンによって、互いに干渉す
ることが防止される。これによって、１次空気と微粉燃
料との混合体を、その混合比を変えることなしに燃焼さ
せ、これによりＮＯｘ生成の増加を防止することができ
る。

【００１３】次に、燃料として微粉炭を、ＮＯｘ及びＳ
Ｏｘ放出の減少を同時に行わせるようにして、燃焼させ
るようにした更に他の改良が、米国特許第４，４２６，
９３９号（１９８４年１月２４日に特許が付与されてい
ると共に本出願と同じ譲受人に譲渡され、かつ“ＮＯｘ
及びＳＯｘ放出を減少する方法”と題する）の明細書に
開示されている。この米国特許第４，４２６，９３９号
の教示によれば、微粉炭は炉内で炉内の最高温度を減少
しかつ良好な火炎安定性及び燃料の完全な燃焼を維持す
るような方法で、燃焼させられる。このような方法は、
次のようにして成し遂げられる。すなわち、微粉炭は炉
に向って空気流れによって搬送される。この搬送の間
に、流れは２つの部分に分離され、その一方の部分は燃
料が豊富な部分（富燃料部分）であり、また他方の部分
は燃料が少ない部分（貧燃料部分）である。そして、富
燃料部分は炉内の第１の区域に導入される。空気が、ま
た、この第１の区域に、富燃料部分中の燃料のすべての
完全燃焼を支持するには不十分な量で導入される。他
方、貧燃料部分は、炉内の第２の区域に導入される。ま
た、空気が、この第２の区域に、過剰空気が炉内で燃料
のすべてを燃焼させるのに必要とされる量以上となるよ
うな量でもって、導入される。最後に、石炭が燃料と同
時に炉内へ導入され、これにより炉内の最高温度が最小
にされ、また燃焼ガス中のＮＯｘ及びＳＯｘの生成が最
小にされる。

【００１４】以上述べた、現在すでに放棄された１つの
米国特許出願及び特許が付与された３つの米国特許にし
たがって構成された燃焼システムは、それぞれの目的の
ために設計されて作用することが実証されているけれど
も、もしその使用によって、アメリカ合衆国の議会によ
り提案が計画されている新しい法律によって適合するこ
とが要求されるレベルにまでＮＯｘ放出を減少すること
ができるようにするためには、これらの燃焼システムを
更に改良する必要があることが従来明白になっている。
特に、従来、ぐう角燃焼式の微粉炭燃焼炉で用いられる
のが特に適当であって、従来の形の燃焼システムを備え
ている化石燃料燃焼炉から放出されるＮＯｘよりも５０
％〜６０％もＮＯｘ放出を減少することができるような
新規で改良された燃焼システムを提供する必要性が明白
になっている。更に、従来、他の多くの点で特徴がある
新規で改良された燃焼システムを提供する必要性も明白
になっている。例えば、この種の新規で改良された燃焼
システムが持つことが好ましい第１の特徴は、炉のバー
ナ区域に富燃料区域の幾つかの層を確立することができ
ることである。このような構成によれば、大きな富燃料
区域に導入されて炉内で燃焼させられる微粉炭から有機
化学的に結合していた窒素を解放する付随効果を伴っ
て、即時の点火及び高温度を得ることが容易となる。ま
た、この種の新規で改良された燃焼システムが持つこと
が好ましい第２の特徴は、火炎前面を安定にすることが
できること、及び燃料に結合している窒素を富燃料区域
内で最初に液化し、これにより燃料に結合している窒素
を富燃料区域でＮ_２に変換することをできることであ
る。更に、この種の新規で改良された燃焼システムが持
つことが好ましい第３の特徴は、炉を運転している時に
炉内に存在することが知られている還元ふん囲気から炉
壁を保護するような“境界空気”を形成することができ
ることである。更に他に、この種の新規で改良された燃
焼システムが持つことが好ましい第４の特徴は、富燃料
の燃焼により生じる炉ガスが炉の対流通路に到達する前
に、該富燃料炉ガスの燃焼を完了させることができるよ
うな十分な量のオーバファイア空気を供給することがで
きることである。そして、これにより、石炭燃焼工程が
完全に行われ、また未燃炭素の量が最小とされることが
確実となる。

【００１５】以上述べたことを要約すると、特にぐう角
燃焼式の化石燃料燃焼炉に関連して使用されるのに適当
である新規で改良された燃焼システムについての従来技
術において、該燃焼システムを化石燃料燃焼炉で用いる
時には、該燃焼システムの使用によってＮＯｘ放出のレ
ベルを、アメリカ合衆国の法律で規定されている標準と
して現在決められているレベルよりも良くないとして
も、少なくとも該レベルと等しいレベルまで減少するこ
とを達成できることを可能とする必要性があるものであ
る。また、この場合、燃焼システムの運転のためにいか
なる追加の装置、触媒を設けることなしに、又は燃料コ
ストを増大させることなしに、燃焼システムを新規に改
良することが好ましい。更に、この場合、燃焼運転がか
なり進んだ段階（ｄｅｅｐ ｓｔａｇｅｄ）で生じる還
元ふん囲気に関連する水壁腐蝕を防止するための手段を
組み込むことができるように、燃焼システムを新規に改
良することが好ましい。また、この場合、ＮＯｘを更に
減少するために用いられる他のＮＯｘ放出減少型式のシ
ステム、例えば石灰石注入システム、再燃焼システム及
び選択接触還元（ＳＣＲ）システムと完全に適合できる
ように、燃焼システムを新規に改良することが好まし
い。更に、新規の燃焼システムへの適用であっても、又
は既存の燃焼システムへの適用であっても、等しく適合
できるように、燃焼システムを新規に改良することが好
ましい。

【００１６】したがって、本考案の目的は、化石燃料燃
焼炉に用いられる、ＮＯｘ放出減少用の新規で改良され
た燃焼システムを提供することにある。

【００１７】本考案の他の目的は、特にぐう角燃焼式の
化石燃料燃焼炉に用いられて適当な、ＮＯｘ放出減少用
の燃焼システムを提供することにある。

【００１８】本考案の更に他の目的は、ＮＯｘの放出が
アメリカ合衆国の法律で規定されている基準として現在
決められているレベルよりも良くないとしても、少なく
とも該レベルと等しいレベルにまで低減することができ
ることを特徴とする、ＮＯｘ放出減少用の燃焼システム
を提供することにある。

【００１９】本考案の更に他の目的は、従来の形の燃焼
システムを備えている化石燃料燃焼炉から放出されるＮ
Ｏｘよりも５０％〜６０％もＮＯｘ放出を減少すること
ができることを特徴とする、化石燃料燃焼炉用ＮＯｘ放
出減少燃焼システムを提供することにある。

【００２０】本考案の更に他の目的は、富燃料区域の幾
つかの層が炉のバーナ区域に確立されることを特徴とす
る、ＮＯｘ放出減少燃焼システムを提供することにあ
る。

【００２１】本考案の更に他の目的は、大きな富燃料区
域に導入されて炉内で燃焼させられる微粉炭から有機化
学的に結合していた窒素を解放する付随効果を伴って、
即時の点火及び高温度を得ることが容易とされることを
特徴とする、化石燃料燃焼炉用ＮＯｘ放出減少燃焼シス
テムを提供することにある。

【００２２】本考案の更に他の目的は、火炎前面を安定
にすること、及び燃料に結合している窒素を富燃料区域
内で最初に液化し、これにより燃料に結合している窒素
を富燃料区域でＮ_２に変換することを成し遂げることを
特徴とする、化石燃料燃焼炉用ＮＯｘ放出減少燃焼シス
テムを提供することにある。

【００２３】本考案の更に他の目的は、十分なオーバフ
ァイア空気が供給されて、富燃料の燃焼による炉ガスが
炉の対流通路に到達する前に十分に燃焼を完了すること
ができることを特徴とする、化石燃料燃焼炉用ＮＯｘ放
出減少燃焼システムを提供することにある。

【００２４】本考案の更に他の目的は、運転のために追
加の装置、触媒を設けたり、又は燃料コストが増大する
ことが必要とされないことを特徴とする、化石燃料燃焼
炉用ＮＯｘ放出減少燃焼システムを提供することにあ
る。

【００２５】本考案の更に他の目的は、燃焼運転がかな
り進んだ段階で生じる水壁腐蝕を防止するための手段が
組み込まれていることを特徴とする、化石燃料燃焼炉用
ＮＯｘ放出減少燃焼システムを提供することにある。

【００２６】本考案の更に他の目的は、ＮＯｘ放出を更
に減少するために用いられる他のＮＯｘ放出減少型式の
システム、例えば石灰石注入システム、再燃焼システ
ム、及び選択接触還元（ＳＣＲ）システムと完全に適合
できることを特徴とする、ＮＯｘ放出減少用の燃焼シス
テムを提供することにある。

【００２７】本考案の更に他の目的は、新規の燃焼シス
テムへの適用であっても又は既存の燃焼システムへの適
用であっても非常に等しく適合できることを特徴とす
る、ＮＯｘ放出減少用の燃焼システムを提供することに
ある。

【００２８】

【考案の概要】本考案の１つの態様によれば、バーナ区
域が設けられている化石燃料燃焼炉で使用するのに特に
適当とされる集合同心式ぐう角燃焼システムが提供され
る。そして、この集合同心式ぐう角燃焼システムは、好
適には炉のバーナ区域に取付けられている風箱の形のハ
ウジングを包含し、該風箱の長手方向軸線は炉の長手方
向軸線と実質的に平行な関係で延びている。第１の空気
コンパートメントが、風箱の下方端に設けられている。
空気ノズルが、この第１の空気コンパートメント内に取
付けられている。空気供給装置が、この空気ノズルに接
続され、空気をこの空気ノズルに供給し、この空気ノズ
ルを通して炉のバーナ区域に空気を供給する。第１の対
の燃料コンパートメントが、風箱の下方端に、前記第１
の対の空気コンパートメントと実質的に並んだ関係で位
置するように設けられている。第１の群の燃料ノズル
が、前記第１の燃料コンパートメント内に取付けられて
いる。燃料供給装置が、この第１の群の燃料ノズルに接
続され、燃料をこれら燃料ノズルに供給し、これら燃料
ノズルを通して炉のバーナ区域に燃料を供給して、バー
ナ区域内に富燃料区域を生成する。複数のオフセット空
気コンパートメントが、風箱内に、前記第１の対の燃料
コンパートメントと実質的に並んだ関係で位置するよう
にして設けられている。オフセット空気ノズルが、これ
ら複数のオフセット空気コンパートメントの各々に取付
けられている。第２の対の燃料コンパートメントが、風
箱内に、前記複数のオフセット空気コンパートメントと
実質的に並んだ関係で位置するように設けられている。
第２の群の燃料ノズルが、この第２の対の燃料コンパー
トメント内に取付けられている。燃料供給装置が、この
第２の群の燃料ノズルに接続され、燃料をこれら燃料ノ
ズルに供給し、これら燃料ノズルを通して炉のバーナ区
域に燃料を供給して、バーナ区域内に富燃料区域を生成
する。少なくともひとつの密結合オーバファイア空気コ
ンパートメントが、風箱の上方端に、前記第２の対の燃
料コンパートメントと実質的に並んだ関係で位置するよ
うにして設けられている。密結合オーバファイア空気ノ
ズルが、この密結合オーバファイア空気コンパートメン
ト内に取付けられている。オーバファイア空気供給装置
が、この密結合オーバファイア空気ノズルに接続され、
オーバファイア空気をこの密結合オーバファイア空気ノ
ズルに供給し、この密結合オーバファイア空気ノズルを
通して炉のバーナ区域にオーバファイア空気を供給す
る。複数の分離オーバファイア空気コンパートメント
が、炉のバーナ区域に、前記少なくともひとつの密結合
オーバファイア空気コンパートメントから間隔を置きか
つ風箱の長手方向軸線と実質的に整列するようにして、
取付けられている。分離オーバファイア空気ノズルが、
前記複数の分離オーバファイア空気コンパートメントの
各々に取付けられている。オーバファイア空気供給装置
が、この分離オーバファイア空気ノズルに接続され、オ
ーバファイア空気をこの分離オーバファイア空気ノズル
に供給し、この分離オーバファイア空気ノズルを通して
炉のバーナ区域にオーバファイア空気を供給する。

【００２９】

【好適な実施例の説明】図面、特にその図１を参照し、
図１には参照符号によって総括的に示された化石燃料燃
焼炉が描かれている。化石燃料燃焼炉それ自体の構造及
び運転モードはこの分野の当業者にとってよく知られて
いるところであるので、図１に例示した化石燃料燃焼炉
１０についての詳細な説明をここで述べることは必要な
いと考える。むしろ、図面の図１に参照符号１２によっ
て総括的に示され、化石燃料燃焼炉１０に設置されたと
きには、本考案にしたがって、化石燃料燃焼炉１０から
のＮＯｘ放出を減少する働きをなす集合同心式ぐう角燃
焼システムと関連することができる化石燃料燃焼炉１０
の理解を得る目的のために、前述した集合同心式ぐう角
燃焼システム１２と協同する化石燃料燃焼炉１０の幾つ
かの構成要素についての説明をここで単に述べることで
十分と思われる。ここで説明されていない化石燃料燃焼
炉１０の構成要素の構造及び運転モードについての詳細
な説明については、従来技術、例えばエフ・ジェー・ベ
ルティ氏に対して１９８８年１月１２日に特許が付与さ
れた米国特許第４，７１９，５８７号の明細書を参照す
ることができる。

【００３０】図面の図１を更に参照し、図１に例示され
た化石燃料燃焼炉１０は、参照符号１４によって総括的
に示されたバーナ区域を包含する。集合同心式ぐう角燃
焼システム１２の構造及び運転モードの説明と関連して
以下に一層詳細に述べられるように、化石燃料燃焼炉１
０のバーナ区域１４内では、この分野の当業者によって
よく知られている方法によって、化石燃料と空気との燃
焼が開始される。この化石燃料と空気との燃焼から生じ
た熱ガスは、化石燃料燃焼炉１０内を上向きに流れる。
熱ガスが化石燃料燃焼炉１０内を上向きに流れる間に、
この分野の当業者にとってよく知られている方法によ
り、熱ガスは管（図面での説明を明瞭にするために図示
されていない）を通して流れる流体に熱を与える。前述
した管は、従来の方法によれば、化石燃料燃焼炉１０の
４つの壁のすべてに配置されている。熱ガスは、それか
ら、化石燃料燃焼炉１０の、参照符号１６によって総括
的に示されている水平通路を通して流れ、続いて化石燃
料燃焼炉１０の、参照符号１８によって総括的に示され
ている背部ガス通路へ進んで、化石燃料燃焼炉１０を出
る。水平通路１６及び背部ガス通路１８の両方は、一般
に、この分野の当業者にとってよく知られている方法に
より、蒸気を発生して過熱するための他の熱交換表面
（図示せず）を収容する。その後、蒸気は、一般に、タ
ービン／発電機（図示せず）の１つの構成要素を構成す
るタービン（図示せず）に流れるようにされ、これによ
って蒸気は上記タービン及びこのタービンと公知の方法
により関連する発電機（図示せず）を駆動する原動力を
提供し、これによって上記発電機から電気が発生させら
れる。

【００３１】本考案にしたがって、図面の図１に示され
ている化石燃料燃焼炉１０の形に構成されている炉と関
連するように設計されている集合同心式燃焼システム１
２を詳細に説明する目的のために、図面の特に図１及び
図２が次に参照される。特に、集合同心式燃焼システム
１２は、炉例えば図面の図１の化石燃料燃焼炉１０に使
用されるように設計され、該炉１０と一緒に使用された
時には、化石燃料燃焼炉１０からのＮＯｘ放出を減少さ
せるように作動する。

【００３２】図面の図１、図２を参照することにより最
も良く理解できるように、集合同心式燃焼システム１２
は、ハウジング、好適には図面の図１、図２に参照符号
２０によって示されている風箱の形のハウジングを包含
する。この風箱２０は、この分野の当業者にとってよく
知られている方法によって、化石燃料燃焼炉１０のバー
ナ区域１４に従来公知の適当な取付け手段（図示せず）
により取付けられ、風箱２０の長手方向軸線が化石燃料
燃焼炉１０の長手方向軸線に対して実質的に平行な関係
で延びている。

【００３３】集合同心式ぐう角燃焼システム１２につい
ての説明を続けるに、本考案の好適な実施例によれば、
図面の図２に参照符号２２によって示されている第１の
空気コンパートメントが、風箱２０の下方端に設けられ
ている。そして、空気ノズル２４が、この空気コンパー
トメント２２内に、従来公知の適当な取付け手段（図示
せず）によって取付けられている。図面の図１に図式的
に描かれて参照符号２６によって総括的に示されている
空気供給装置は、空気ノズル２４に後で詳細に説明する
ような方法で接続されている。これにより、空気供給装
置２６は、空気を空気ノズル２４に供給し、それからこ
の空気ノズル２４を通して化石燃料燃焼炉１０のバーナ
区域１４に空気を供給する。この目的のために、空気供
給装置２６は、図面の図１に参照符号２８によって示さ
れているファンと参照符号３０によって示されている空
気ダクトとを包含する。これら空気ダクト３０は、一方
においてはファン２８に、また他方においては図面の図
１に参照符号３２によって図式的に示されるように空気
ノズル２４（図２参照）に、別々の弁及び制御器（図示
せず）を通して、流体流れ関係で接続されている。

【００３４】風箱２０を更に参照するに、本考案の好適
な実施例によれば、図面の図２にそれぞれ参照符号３４
及び３６によって総括的に示されている第１の対の燃料
コンパートメントが、風箱２０の下方部分に前述した空
気コンパートメント２２と実質的に並んだ関係で位置す
るようにして設けられている。図面の図２にそれぞれ参
照符号３８及び４０によって示されている第１の群の燃
料ノズルは、第１の対の燃料コンパートメント３４及び
３６内に、燃料ノズル３８が燃料コンパートメント３４
内に取付けられ、また燃料ノズル４０が燃料コンパート
メント３６内に取付けられるように、従来公知の適当な
取付け手段（図示せず）によって取付けられている。図
面の図１に図式的に描かれて参照符号４２によって総括
的に示されている燃料供給装置は、燃料ノズル３８及び
４０に後で詳細に説明するような方法で接続されてい
る。これにより、燃料供給装置４２は燃料を燃料ノズル
３８及び４０に供給し、それからこれら燃料ノズル３８
及び４０を通して燃料を化石燃料燃焼炉１０のバーナ区
域１４に供給する。すなわち、燃料供給装置４２は、図
面の図１に参照符号４４によって示されている粉砕機
と、参照符号４６によって示されている燃料ダクトとを
包含する。粉砕機４４では、化石燃料燃焼炉１０内で燃
焼させようとする化石燃料が、この分野の当業者にとっ
てよく知られている方法で粉砕される。また、燃料ダク
ト４６は、一方においては粉砕機４４に、また他方にお
いては図面の図１に参照符号４８によって図式的に示さ
れるように燃料ノズル３８及び４０（図２参照）に、別
々の弁及び制御器（図示せず）を通して、流体流れ関係
で接続されている。図面の図１を参照して見ることがで
きるように、粉砕機４４はファン２８に接続されて、空
気がファン２８からまた粉砕機４４に供給され、これに
より粉砕機４４から燃料ノズル３８及び４０へ供給され
る燃料が、この分野の当業者にとってよく知られている
方法によって、空気流れにより燃料ダクト４６を通して
輸送される。

【００３５】以上述べた空気コンパートメント２２及び
一対の燃料コンパートメント３４，３６に加え、また、
複数のオフセット空気コンパートメントが設けられてい
る。これら複数のオフセット空気コンパートメントは、
本考案の好適な実施例によれば、複数好適には図面の図
２に参照符号５０，５２及び５４によって総括的に示さ
れている３つのオフセット空気コンパートメントから成
る。図面の図２を参照して最も良く理解できるように、
これらオフセット空気コンパートメント５０，５２及び
５４は、一対の燃料コンパートメント３４及び３６と実
質的に並んだ関係で位置するように、風箱２０内に設け
られている。図面の図２にそれぞれ参照符号５６，５８
及び６０によって示されているオフセット空気ノズル
は、複数のオフセット空気コンパートメント５０，５２
及び５４内に、オフセット空気ノズル５６がオフセット
空気コンパートメント５０内に取付けられ、またオフセ
ット空気ノズル５８がオフセット空気コンパートメント
５２内に取付けられ、更にオフセット空気ノズル６０が
オフセット空気コンパートメント５４内に取付けられ、
かつこれらオフセット空気ノズル５６，５８及び６０の
各々を通過するオフセット空気が炉１０のバーナ区域１
４に該炉１０の壁に向って導入されている集合燃料から
離れるようにさし向けられるようにして、従来公知の適
当な取付け手段（図示せず）によって取付けられてい
る。オフセット空気ノズル５６，５８及び６０の各々
は、前述した空気供給装置２６に空気ダクト３０を通し
て接続されている。図面の図１を参照して最も良く理解
できるように、空気ダクト３０は、一方においてファン
２８に、また他方において図面の図１に参照符号６２に
よって図式的に示されているようにオフセット空気ノズ
ル５６，５８及び６０（図２参照）の各々に、別々の弁
及び制御器（図示せず）を通して、流体流れ関係で接続
されている。これにより、空気供給装置２６は、前述し
たと同様な方法によって、空気をオフセット空気ノズル
５６，５８及び６０の各々に供給し、それからこれらオ
フセット空気ノズル５６，５８及び６０を通して化石燃
料燃焼炉１０のバーナ区域１４に空気を供給する。

【００３６】集合同心式ぐう角燃焼システム１２につい
ての説明を続けるに、本考案の好適な実施例によれば、
図面の図２にそれぞれ参照符号６４及び６６によって総
括的に示されている第２の対の燃料コンパートメント
が、複数のオフセット空気コンパートメント５０，５２
及び５４と実質的に並んだ関係で位置するように、風箱
２０内に設けられている。図面の図２にそれぞれ参照符
号６８及び７０によって示されている第２の群の燃料ノ
ズルは、第２の対の燃料コンパートメント６４及び６６
内に、燃料ノズル６８が燃料コンパートメント６４内に
取付けられ、また燃料ノズル７０が燃料コンパートメン
ト６６内に取付けられるように、従来公知の適当な取付
け手段（図示せず）によって取付けられている。第２の
群の燃料ノズル６８及び７０の各々は、前述した燃料供
給装置４２に燃料ダクト４６を通して接続されている。
図面の図１を参照して最も良く理解できるように、燃料
ダクト４６は、一方において粉砕機４４（この粉砕機に
て、化石燃料燃焼炉内で燃焼させようとする化石燃料が
この分野の当業者にとってよく知られている方法によっ
て粉砕される）に、また他方において図面の図１に参照
符号７２によって図式的に示されているように第２の群
の燃料ノズル６８及び７０（図２参照）に別々の弁及び
制御器（図示せず）を通して、流体流れ関係で接続され
ている。前述したと同じ説明がまたここで再び繰り返さ
れるけれども、図面の図１を参照して見ることができる
ように、粉砕機４４はファン２８に接続されて、空気が
ファン２８からまた粉砕機４４に供給され、これにより
粉砕機４４から第２の群の燃料ノズル６８及び７０に供
給される燃料が、この分野の当業者にとってよく知られ
ている方法によって、空気流れにより燃料ダクト４６を
通して輸送される。

【００３７】風箱２０を更に参照するに、本考案の好適
な実施例によれば、図面の図２にそれぞれ参照符号７４
及び７６によって総括的に示されている一対の密結合オ
ーバファイア空気コンパートメントが、風箱２０の上方
部分に、第２の群の燃料コンパートメント６４及び６６
と実質的に並んだ関係で位置するように、設けられてい
る。図面の図２にそれぞれ参照符号７８及び８０によっ
て示されている一対の密結合オーバファイア空気ノズル
が、一対の密結合オーバファイア空気コンパートメント
７４及び７６内に、密結合オーバファイア空気ノズル７
８が密結合オーバファイア空気コンパートメント７４内
に取付けられ、また密結合オーバファイア空気ノズル８
０が密結合オーバファイア空気コンパートメント７６内
に取付けられるようにして、従来公知の適当な取付け手
段（図示せず）によって取付けられている。密結合オー
バファイア空気ノズル７８及び８０の各々は、前述した
空気供給装置２６に空気ダクト３０を通して接続されて
いる。図面の図１を参照して最も良く理解できるよう
に、空気ダクト３０は、一方においてファン２８に、ま
た他方において図面の図１に参照符号８２によって図式
的に示されているように密結合オーバファイア空気ノズ
ル７８及び８０（図２参照）の各々に、別々の弁及び制
御器（図示せず）を通して、流体流れ関係で接続されて
いる。これにより、空気供給装置２６は、空気を密結合
オーバファイア空気ノズル７８及び８０の各々に供給
し、それからこれら密結合オーバファイア空気ノズル７
８及び８０を通して化石燃料燃焼炉１０のバーナ区域１
４に空気を供給する。

【００３８】集合同心式ぐう角燃焼システム１２につい
ての説明を更に続けるに、複数の分離オーバファイア空
気コンパートメントが、炉１０のバーナ区域１４に、密
結合オーバファイア空気コンパートメント７４及び７６
から間隔を置きかつ風箱２０の長手方向軸線と実質的に
整列するようにして、従来公知の適当な取付け手段（図
示せず）によって取付けられている。これら複数の分離
オーバファイア空気コンパートメントは、本考案の好適
な実施例によれば、複数好適には図面の図２にそれぞれ
参照符号８４，８６及び８８によって示されている３つ
の分離オーバファイア空気コンパートメントから成る。
図面の図２にそれぞれ参照符号９０，９２及び９４によ
って示されている複数の分離オーバファイア空気ノズル
は、複数の分離オーバファイア空気コンパートメント８
４，８６及び８８内に、分離オーバファイア空気ノズル
９０が分離オーバファイア空気コンパートメント８４内
に取付けられ、また分離オーバファイア空気ノズル９２
が分離オーバファイア空気コンパートメント８６内に取
付けられ、更に分離オーバファイア空気ノズル９４が分
離オーバファイア空気コンパートメント８８内に取付け
られるようにして、従来公知の適当な取付け手段（図示
せず）によって取付けられている。複数の分離オーバフ
ァイア空気ノズル９０，９２及び９４の各々は、前述し
た空気供給装置２６に空気ダクト３０を通して接続され
ている。図面の図１を参照して最も良く理解できるよう
に、空気ダクト３０は、一方においてファン２８に、ま
た他方において図面の図１に参照符号９６によって図式
的に示されているように分離オーバファイア空気ノズル
９０，９２及び９４の各々に、別々の弁及び制御器（図
示せず）を通して、流体流れ関係で接続されている。こ
れにより、空気供給装置２６は、空気を分離オーバファ
イア空気ノズル９０，９２及び９４の各々に供給し、そ
れからこれら分離オーバファイア空気ノズル９０，９２
及び９４を通して化石燃料燃焼炉１０のバーナ区域１４
に空気を供給する。

【００３９】次に、本考案にしたがって構成され、ぐう
角燃焼式の化石燃料燃焼炉１０からのＮＯｘ放出を減少
するために該炉に用いられるように設計された集合同心
式ぐう角燃焼システム１２の運転モードについて、簡単
に説明する。集合同心式ぐう角燃焼システム１２の運転
モードにしたがって、空気が炉１０のバーナ区域１４の
空気コンパートメント２４を通して炉１０のバーナ区域
１４に導入される。集合燃料は、炉１０のバーナ区域１
４の第１の群の燃料ノズル３８及び４０を通して炉１０
のバーナ区域１４に、このバーナ区域１４に第１の富燃
料区域を生成するようにして、導入される。オフセット
空気は、炉１０のバーナ区域１４の複数のオフセット空
気ノズル５６，５８及び６０を通して炉１０のバーナ区
域１４に導入され、炉１０のバーナ区域１４に該炉１０
の壁に向って導入された集合燃料から離れるようにさし
向けられる。他の集合燃料が、炉１０のバーナ区域１４
の第２の群の燃料ノズル６８及び７０を通して炉１０の
バーナ区域１４に導入され、このバーナ区域１４に第２
の富燃料区域を生成する。密結合オーバファイア空気
は、炉１０の密結合オーバファイア空気ノズル７８及び
８０を通して、炉１０のバーナ区域１４に導入される。
最後に、分離オーバファイア空気が、前述した炉１０の
バーナ区域１４から上方に間隔を置いているがしかし該
バーナ区域と実質的に整列している高さから、分離オー
バファイア空気ノズル９０，９２及び９４を通して、炉
１０のバーナ区域１４に導入される。

【００４０】以上述べた構成の本考案による集合同心式
ぐう角燃焼システム１２は、ＮＯｘ放出制御の技術を進
歩させるものである。なぜなら、本考案による集合同心
式ぐう角燃焼システム１２は、燃焼過程を通して燃料に
対しての酸素の使用性を制御するように設計されてい
る。すなわち、本考案による集合同心式ぐう角燃焼シス
テム１２は、１次燃焼区域内の有効Ｏ_２を最小にするよ
うに、多段高さからのオーバファイア空気の導入を用い
る段階燃焼システムである。オーバファイア空気は、燃
料噴射装置の風箱２０の頂部からコンパートメント７
４，７６を通して密結合オーバファイア空気として、ま
たより高い高さからコンパートメント８４，８６，８８
を通して分離オーバファイア空気として、それぞれ導入
される。そして、この２つの高さ、すなわちコンパート
メント７４，７６と８４，８６，８８とを通してのオー
バファイア空気の導入によって、風箱２０の高さを昔の
従来の形の風箱の高さと同じままとすることができ、し
たがって既存の炉の燃焼システムを本考案による集合同
心式ぐう角燃焼システム１２に改装することが多いに行
われるであろう。

【００４１】本考案にしたがって構成した集合同心式ぐ
う角燃焼システム１２は、更に、補助空気を炉１０の水
壁に向って燃料から離れるようにさし向ける同心燃焼原
理を利用することを特徴としている。そして、この同心
燃焼は、炉１０の水壁を、オーバファイア空気によっ
て、バルク炉燃焼段階に固有の還元ふん囲気から保護す
るのに役立つ。同心燃焼は、また、段階燃焼のために上
昇する炉出口温度を制御するのに役立つ。最後に、本考
案による集合同心式ぐう角燃焼システム１２は、燃焼の
初期段階における燃料と空気との分離を最大にする新規
な概念の群の燃料ノズル３８，４０及び６８，７０を備
える。そして、以上列挙した特徴の結合によって、本考
案による集合同心式ぐう角燃焼システム１２は、炉１０
の通常の運転に最小の影響を与えるだけで、ＮＯｘ放出
を非常に低減することができる。

【００４２】結論において、本考案による集合同心式ぐ
う角燃焼システム１２が基礎とする概念は、オーバファ
イア空気の導入と最終炉Ｏ_２含量との両方が炉から放出
される最終ＮＯｘレベルの制御を左右するとの事実を前
提としている。本出願の譲受人により得られた研究デー
タは、１次段階の化学量論量が０．５〜０．８５の範囲
内においてＮＯｘの生成が最小となるが、この化学量論
以上及び以下ではＮＯｘの生成は増大することを示し
た。したがって、本考案が集合同心式ぐう角燃焼システ
ム１２を開発するにあたって求めた目的は、既存のぐう
角燃焼式の化石燃料燃焼炉の風箱に適用できるぐう角燃
焼システムを開発し、これにより燃焼システムの改装性
を高めることにあった。

【００４３】説明を更に続けるに、本考案にしたがって
構成した集合同心式ぐう角燃焼システム１２の風箱２０
は、幾つかの点で従来のぐう角燃焼式の化石燃料燃焼炉
の風箱と異なる。第１に、燃料ノズルは、図面の図２に
参照符号３８，４０及び６８，７０によって示されてい
るように、それぞれ２個ずつ一群となって取付けられて
いる。そして、これら各群の燃料ノズル３８，４０と６
８，７０との間に、オフセット空気ノズル５６，５８，
６０を受け入れるように設計された非常に大きなコンパ
ートメント５０，５２，５４が設けられている。第２
に、密結合オーバファイア空気ノズルは、図面の図２に
参照符号７８，８０によって示されているように、風箱
２０の頂部に設置されているが、しかし、分離オーバフ
ァイア空気ノズルは、図面の図２に参照符号９０，９
２，９４によって示されているように、風箱２０から分
離されかつ風箱２０と間隔を置いた関係で整列されてい
る。図面の図６を参照することにより最も良く理解でき
るように、このような密結合オーバファイア空気ノズル
７８，８０と分離オーバファイア空気ノズル９０，９
２，９４との組合わせによって、密結合オーバファイア
空気ノズル７８，８０より下を約１．０の化学量論とす
ることができる。他方、再び図面の図６を参照すること
によって最も良く理解できるように、密結合オーバファ
イア空気ノズル７８，８０より上方を約１．０の化学量
論とすることができる。

【００４４】次に、空気ノズル２４について更に説明す
る。この説明のために、特に図面の図３が参照される。
しかしながら、この空気ノズル２４にっいて説明を進め
る前に、空気ノズル２４は、前述したように、炉１０の
バーナ区域１４に設置されている風箱２０の下方端に設
けられていることに注目すべきである。更に、このよう
な風箱２０は、炉１０の４つのコーナ部の各々に設けら
れ、本質的には２対の風箱２０が存在しかつ各対の風箱
２０が互いに対角線上で対向するように設けられ、もし
これら対向する２つの風箱２０間に想像線を引いたとき
には該想像線が炉１０の中心を通過するような構成を形
成する。

【００４５】説明を進めるに、空気ノズル２４は、図面
の図３に例示した実施例によれば、参照符号９８によっ
て示されているノズルチップと、参照符号１００によっ
て示されているダンパ装置と、参照符号１０２によって
示されているティルト駆動装置と、参照符号１０４によ
って示されている点火装置１０４と、参照符号１０６に
よって示されている火炎スキャナ装置とを包含する。ダ
ンパ装置１００は、空気ノズル２４を通過する空気流れ
の量を変えることができる。ティルト駆動装置１０２
は、ノズルチップ９８が横たわっている水平面において
ノズルチップ９８が動かされる傾斜の角度を変えること
ができる。点火装置１０４は、炉１０のバーナ区域１４
内の空気ノズル２４の付近に安定した火炎を確立させる
ことができる。火炎スキャナ装置１０６は、炉１０のバ
ーナ区域１４内の空気ノズル２４の付近に火炎が存在し
ないことを検知することができる。前述した空気ノズル
２４の構造及び運転モードはこの分野の当業者にとって
よく知られているので、本考案による集合同心式ぐう角
燃焼システム１２の構造及び運転モードを明確に理解す
ることを得るために、前述した空気ノズル２４について
更に説明することは必要ないものと考える。しかしなが
ら、空気ノズル２４の構造及び運転モードを完全に理解
することは好ましいものであり、この目的のためには、
従来技術として、例えば米国特許第３，２８５，３１９
号及び第４，３５６，９７５号明細書が参照され得る。

【００４６】次に、オフセット空気ノズル５６，５８及
び６０について更に説明する。これらオフセット空気ノ
ズル５６，５８及び６０はすべて同一であるので、その
中の１つのオフセット空気ノズルについてのみ以下に説
明する。更に、これに関連して、特に図面の図４及び図
５が参照され、図４に示されているオフセット空気ノズ
ルは図２に参照符号５６によって示されているオフセッ
ト空気ノズルである。しかしながら、オフセット空気ノ
ズル５６，５８及び６０について更に説明を進める前
に、これらオフセット空気ノズル５６，５８及び６０が
炉１０のバーナ区域１４に設けられている風箱２０内
に、第１の群の燃料ノズル３８及び４０と実質的に並ん
だ関係で取付けられている説明をここで再び繰り返すこ
とは賢明なことと思われる。更に、このような風箱２０
は、炉１０の４つのコーナ部の各々に設けられ、本質的
には２対の風箱２０が存在しかつ各対の風箱２０が互い
に対角線上で対向するように設けられ、もしこれら対向
する２つの風箱２０間に想像線を引いたときには該想像
線が炉１０の中心を通過するような構成を形成する。

【００４７】説明を続けるに、オフセット空気ノズル５
６，５８及び６０の各々は、図面の図４（この図４に
は、これらオフセット空気ノズル５６，５８及び６０を
代表としてオフセット空気ノズル５６が示されている）
に例示した実施例によれば、参照符号１０８によって示
されているノズルチップと、参照符号１１２によって示
されているダンパ装置と、参照符号１１４によって示さ
れているティルト駆動装置と、参照符号１１６によって
示されている点火装置と、参照符号１１８によって示さ
れている火炎スキャナ装置とを包含する。ノズルチップ
１０８は、後で一層詳細に説明するように、複数個のタ
ーニングベーンを備えている。これらのターニングベー
ンは、参照を容易にするために、同一の参照符号１１０
によって示されている。ダンパ装置１１２は、オフセッ
ト空気ノズル５６を通過する空気流れの量を変えること
ができる。ティルト駆動装置１１４は、ノズルチップ１
０８が横たわっている水平面においてノズルチップ１０
８が動かされる傾斜の角度を変えることができる。点火
装置１１６は、炉１０のバーナ区域１４内のオフセット
空気ノズル５６の付近に安定した火炎を確立させること
ができる。火炎スキャナ装置１１８は、炉１０のバーナ
区域１４内のオフセット空気ノズル５６の付近に火炎が
存在しないことを検知することができる。

【００４８】次に、前述したターニングベーン１１０に
よって成し遂げられる機能について説明する。この説明
のために、特に図面の図５が参照される。この図５を参
照することによって最も良く理解されるように、炉１０
のバーナ区域１４に、第１の群の燃料ノズル３８，４０
及び第２の群の燃料ノズル６８，７０を通して導入され
る燃料は、炉１０のバーナ区域１４の中央に設定されか
つ参照符号１２０によって図５に示されている小さな仮
想円に向ってさし向けられる。そして、この燃料とは正
反対に、炉１０のバーナ区域１４に、オフセット空気ノ
ズル５６，５８及び６０を通して導入される空気は、タ
ーニングベーン１１０の作用の結果として、図５に参照
符号１２２によって示されかつ小さな仮想円１２０と同
心であることから該仮想円１２０と同様に炉１０のバー
ナ区域１４の中央に設定されているより直径の大きい仮
想円に向ってさし向けられる。したがって、図面の図５
の考察から、ノズルチップ１０８内に設けられているタ
ーニングベーン１１０の作用によって、炉１０のバーナ
区域１４にオフセット空気ノズル５６，５８及び６０を
通して導入される空気は、大径の仮想円１２２に向っ
て、すなわち、炉１０のバーナ区域１４に第１の群の燃
料ノズル３８，４０及び第２の群の燃料ノズル６８，７
０を通して小さな仮想円１２０に向ってかつ炉１０の壁
に向ってさし向けられるようにして導入される燃料から
離れるようにしてさし向けられることが容易にわかるで
あろう。そして、このような空気、すなわち炉１０のバ
ーナ区域１４にオフセット空気ノズル５６，５８及び６
０を通して導入される空気は境界空気として働き、これ
により炉１０の運転時に炉１０内に存在する還元ふん囲
気から炉１０の壁が保護される。最後に、前述したオフ
セット空気ノズル５６，５８及び６０の構造及び運転モ
ードはこの分野の当業者にとってよく知られているの
で、本考案による集合同心式ぐう角燃焼システム１２の
構造及び運転モードを明確に理解することを得るため
に、前述したオフセット空気ノズル５６，５８及び６０
について更に説明することは必要ないものと考える。し
かしながら、オフセット空気ノズル５６，５８及び６０
の構成及び運転モードを完全に理解することは好ましい
ものであり、この目的のためには従来技術が参照され得
るものである。

【００４９】次に、図面の図７を参照する。この図７
は、化石燃料燃焼炉例えば前述した炉１０において、従
来の標準タイプの燃焼システムの使用及び本考案にした
がって構成した集合同心式ぐう角燃焼システムの使用に
よってそれぞれ得られたＮＯｘｐｐｍレベルを比較して
示すグラフである。図７において、参照符号１２４によ
って示されている線は、従来の標準タイプの燃焼システ
ムを備えている化石燃料燃焼炉、例えば前述した炉１０
によって得られたＮＯｘｐｐｍレベルを表すプロットで
ある。これに対し、図７に参照符号１２６によって示さ
れている線は、本考案にしたがって構成した集合同心式
ぐう角燃焼システムを備えている化石燃料燃焼炉、例え
ば前述した炉１０によって得られたＮＯｘｐｐｍレベル
を表すプロットである。そして、この図面の図７から、
次のことを見ることができる。すなわち、本考案にした
がって構成され、燃料ノズル３８，４０，６８及び７０
が“群”に集められている集合同心式ぐう角燃焼システ
ム１２を使用する方法の方が、燃料ノズルが“群”に集
められていない従来の標準タイプの燃焼システムを使用
する方法に比較して、通常の過剰空気レベル、すなわち
２．５％〜３．５％でＮＯｘ放出を１０％〜１５％も減
少することができる。なお、この場合、オーバファイア
空気は適度のレベル、すなわち２０％のオーバファイア
空気が使用されている。また、図面の図７に示されたデ
ータに基づいて導かれたテストから、本考案にしたがっ
て構成されて“群”に集められた燃料ノズル３８，４
０，６８及び７０を備える集合同心式ぐう角燃焼システ
ム１２の使用によって得られる上述の結果により、同時
に、Ｏ_２６％で４００ｍｇ／Ｎｍ_３、すなわち０．３２
１ｂ／ＭＢｔｕ又はＯ_２３％で２４０ｐｐｍのＮＯｘ放
出レベルを、Ｏ_２３％〜４％の過剰レベルで運転してオ
ーバファイア空気３０％でもって、かつ未燃炭素の放出
の増加なしに、得ることができることが示された。これ
は、従来の標準タイプの燃焼システムを同じ条件の下で
用いたときの４７５ｐｐｍのＮＯｘ放出レベルと比べら
れる。したがって、前述した条件で、本考案にしたがっ
て構成した集合同心式ぐう角燃焼システム１２を使用し
たときにおけるＮＯｘ放出レベルは、従来の標準タイプ
の燃焼システムを使用したことにおけるＮＯｘ放出レベ
ルよりも、５０％以上の減少を達成することができる。

【００５０】次に、本考案にしたがって構成する集合同
心式ぐう角燃焼システムの他の実施例について説明す
る。更に詳細には、本考案にしたがって構成され、特に
多種燃料燃焼炉に使用するのに適当とされる形の集合同
心式ぐう角燃焼システムについて以下に説明する。この
説明のために、特に図面の図８が参照される。この図８
には、参照符号１２８によって総括的に示されかつ特に
多種燃料燃焼炉に使用するのに適当とされる集合同心式
ぐう角燃焼システムが、例示されている。この図面の図
８に例示した本考案の実施例によれば、集合同心式ぐう
角燃焼システム１２８は、図８に参照符号１３０及び１
３２と、１３４及び１３６と、１３８と１４０によって
示されている３対の燃料コンパートメントを包含するも
のとして、描かれている。しかしながら、本考案の本質
から逸脱することなしに、集合同心式ぐう角燃焼システ
ム１２８は、より少ない対の燃料コンパートメント、又
はより多くの対の燃料コンパートメント（図示せず）を
包含することができる。

【００５１】説明を続けるに、集合同心式ぐう角燃焼シ
ステム１２８は、図面の図８に例示した本考案の実施例
によれば、次のような構成を有する。すなわち、集合同
心式ぐう角燃焼システム１２８は、ハウジング、好適に
は図８に参照符号１４２によって示されている風箱の形
のハウジングを包含する。参照符号１４４によって示さ
れている第１の空気コンパートメントは、図８を参照し
て見られるように、風箱１４２の下方端に設けられてい
る。参照符号１４６によって示されている空気ノズル
は、この空気コンパートメント１４４内に従来公知の適
当な手段によって取付けられている。前述した第１の対
の燃料コンパートメント１３０及び１３２は、図８を参
照して見られるように、風箱１４２の下方端に、空気コ
ンパートメント１４４と実質的に並んで位置するように
して設けられている。参照符号１４８及び１５０によっ
て示されている第１の群の燃料ノズルは、従来公知の適
当な手段によって第１の対の燃料コンパートメント１３
０及び１３２内に、燃料ノズル１４８が燃料コンパート
メント１３０内に取付けられまた燃料ノズル１５０が燃
料コンパートメント１３２内に取付けられるようにし
て、取付けられている。参照符号１５２によって示され
ている第１の油／ガスコンパートメントは、風箱１４２
内に、燃料コンパートメント１３２と実質的に並んで位
置するようにして、設けられている。参照符号１５４に
よって示されている燃料ノズルは、従来公知の適当な取
付け手段によって油／ガスコンパートメント１５２内に
取付けられている。この燃料ノズル１５４は、油を使用
する場合には油ノズルから成り、これに対してガスを使
用する場合にはガスノズルから成ることを理解すべきで
ある。参照符号１５６によって示されている第１のオフ
セット空気コンパートメントは、風箱１４２内に、油／
ガスコンパートメント１５２と実質的に並んで位置する
ようにして、設けられている。参照符号１５８によって
示されているオフセット空気ノズルは、従来公知の適当
な手段によってオフセット空気コンパートメント１５６
内に取付けられている。参照符号１６０によって示され
ている第２の油／ガスコンパートメントは風箱１４２内
に、オフセット空気コンパートメント１５６と実質的に
並んで位置するようにして、設けられている。参照符号
１６２によって示されている燃料ノズルは、従来公知の
適当な手段によって油／ガスコンパートメント１６０内
に取付けられている。この燃料ノズル１６２は、油を使
用する場合には油ノズルから成り、これに対してガスを
使用する場合にはガスノズルから成ることを理解すべき
である。前述した第２の対の燃料コンパートメント１３
４及び１３６は、風箱１４２内に油／ガスコンパートメ
ント１６０と実質的に並んで位置するようにして、設け
られている。参照符号１６４及び１６６によって示され
ている第２の群の燃料ノズルは、従来公知の適当な取付
け手段によって第２の対の燃料コンパートメント１３４
及び１３６内に、燃料ノズル１６４が燃料コンパートメ
ント１３４内に取付けられまた燃料ノズル１６６が燃料
コンパートメント１３６内に取付けられるようにし、取
付けられている。

【００５２】図面の図８に例示した如く構成した集合同
心式ぐう角燃焼システム１２８についての説明を更に続
けるに、参照符号１６８によって示されている第３の油
／ガスコンパートメントは、風箱１４２内に、燃料コン
パートメント１３６と実質的に並んで位置するようにし
て、設けられている。参照符号１７０によって示されて
いる燃料ノズルは、従来公知の適当な取付け手段によっ
て油／ガスコンパートメント１６８内に取付けられてい
る。この燃料ノズル１７０は、油を使用する場合には油
ノズルから成り、これに対してガスを使用する場合には
ガスノズルから成ることを理解すべきである。参照符号
１７２によって示されている第２のオフセット空気コン
パートメントは、風箱１４２内に、油／ガスコンパート
メント１６８と実質的に並んで位置するようにして、設
けられている。参照符号１７４によって示されているオ
フセット空気ノズルは、従来公知の適当な取付け手段に
よってオフセット空気コンパートメント１７２内に取付
けられている。参照符号１７６によって示されている第
４の油／ガスコンパートメントは、風箱１４２内に、オ
フセット空気コンパートメント１７２と実質的に並んで
位置するようにして、設けられている。参照符号１７８
によって示されている燃料ノズルは、従来公知の適当な
取付け手段によって油／ガスコンパートメント１７６内
に取付けられている。この燃料ノズル１７８は、油を使
用する場合には油ノズルから成り、これに対してガスを
使用する場合にはガスノズルから成ることを理解すべき
である。前述した第３の対の燃料コンパートメント１３
８及び１４０は、風箱１４２内に、油／ガスコンパート
メント１７６と実質的に並んで位置するようにして、設
けられている。参照符号１８０及び１８２によって示さ
れている第３の群の燃料ノズルは、従来公知の適当な取
付け手段によって第３の対の燃料コンパートメント１３
８及び１４０内に、燃料ノズル１８０が燃料コンパート
メント１３８内に取付けられまた燃料ノズル１８２が燃
料コンパートメント１４０内に取付けられるようにし
て、取付けられている。参照符号１８４によって示され
ている第５の油／ガスコンパートメントは、風箱１４２
内に、燃料コンパートメント１４０と実質的に並んで位
置するようにして、設けられている。参照符号１８６に
よって示されている燃料ノズルは、従来公知の適当な取
付け手段によって油／ガスコンパートメント１８４内に
取付けられている。この燃料ノズル１８６は、油を使用
する場合には油ノズルから成り、これに対してガスを使
用する場合にはガスノズルから成ることを理解すべきで
ある。参照符号１８８によって示されている第４の空気
コンパートメントは、風箱１４２内に、油／ガスコンパ
ートメント１８４と実質的に並んで位置するようにし
て、設けられている。参照符号１９０によって示されて
いる空気ノズルは、従来公知の適当な取付け手段によっ
て空気コンパートメント１８８内に取付けられている。

【００５３】図面の図８に例示した如く構成した集合同
心式ぐう角燃焼システム１２８についての説明を更に続
けるに、参照符号１９２によって示されている密結合オ
ーバファイア空気コンパートメントは、風箱１４２の上
方部分に、空気コンパートメント１８８と実質的に並ん
で位置するようにして、設けられている。参照符号１９
４によって示されている密結合オーバファイア空気ノズ
ルは、従来公知の適当な取付け手段によって密結合オー
バファイア空気コンパートメント１９２内に取付けられ
ている。複数の分離オーバファイア空気コンパートメン
トは、密結合オーバファイア空気コンパートメント１９
２と間隔を置いた関係でかつ風箱１４２の長手方向軸線
と実質的に整列するようにして、取付けられている。こ
の複数の分離オーバファイア空気コンパートメントは、
図面の図８に例示された集合同心式ぐう角燃焼システム
１２８の実施例によれば、それぞれ参照符号１９６，１
９８及び２００によって示されている３つのコンパート
メントから成る。それぞれ参照符号２０２，２０４及び
２０６によって示されている複数の分離オーバファイア
空気ノズルは、従来公知の適当な取付け手段によって複
数の分離オーバファイア空気コンパートメント１９６，
１９８及び２００内に、分離オーバファイア空気ノズル
２０２が分離オーバファイア空気コンパートメント１９
６内に取付けられ、また分離オーバファイア空気ノズル
２０４が分離オーバファイア空気コンパートメント１９
８内に取付けられ、更に分離オーバファイア空気ノズル
２０６が分離オーバファイア空気コンパートメント２０
０内に取付けられるようにして、取付けられている。

【００５４】図面の図８には示していないけれども、次
のことを理解すべきである。すなわち、空気ノズル１４
６，１９０、オフセット空気ノズル１５８，１７４、密
結合オーバファイア空気ノズル１９４及び分離オーバフ
ァイア空気ノズル２０２，２０４，２０６は、各々、空
気供給装置例えば図１に示されている空気供給装置２６
に、図１に示されている空気ノズルの接続と同じような
方法で接続され、これにより、空気がファン２８から、
空気ノズル１４６，１９０の各々、オフセット空気ノズ
ル１５８，１７４の各々、密結合オーバファイア空気ノ
ズル１９４及び分離オーバファイア空気ノズル２０２，
２０４，２０６の各々に供給され、それからこれら空気
ノズルを通して図８に例示されている集合同心式ぐう角
燃焼システム１２８が備えられている炉１０のバーナ区
域１４に空気が供給される。同様に、燃料ノズル１４
８，１５０，１６４，１６６，１８０及び１８２の各々
は、燃料供給装置例えば図１に示されている燃料供給装
置４２に、図１に示されている燃料ノズルの接続と同じ
ような方法で接続され、これにより、石炭が粉砕機４４
から、燃料ノズル１４８，１５０，１６４，１６６，１
８０及び１８２の各々に供給され、それからこれら燃料
ノズルを通して図８に例示されている集合同心式ぐう角
燃焼システム１２８が備えられている炉１０のバーナ区
域１４に石炭が供給される。最後に、燃料ノズル１５
４，１６２，１７０，１７８及び１８６の各々は、燃料
ノズル１４８，１５０，１６４，１６６，１８０及び１
８２との関連で前述したと同様な方法によって、燃料供
給装置（燃料供給装置４２と同じような形に構成され得
る）に接続され、これにより油を使用した場合には燃料
として油が、又はガスを使用した場合には燃料としてガ
スが、適当な油又はガスの供給源から、燃料ノズル１５
４，１６２，１７０，１７８及び１８６の各々に供給さ
れ、それからこれら燃料ノズルを通して図８に例示され
ている集合同心式ぐう角燃焼システム１２８が備えられ
ている炉１０のバーナ区域１０４に油又はガスが供給さ
れる。

【００５５】次に、図面の図９について説明する。この
図９には、再燃焼装置及び集合同心式ぐう角燃焼システ
ムの両方を備えている化石燃料燃焼炉が示されている。
この化石燃料燃焼炉は図９に参照符号２０８によって総
括的に示されている。そして、この化石燃料燃焼炉２０
８は、図面の図１及び図２に例示した集合同心式ぐう角
燃焼システム１２と同じ構成の集合同心式ぐう角燃焼シ
ステムを備えているものである。前記集合同心式ぐう角
燃焼システム１２の構成についてはすでに詳細に説明し
ているので、再燃焼装置及び集合同心式ぐう角燃焼シス
テム１２の両方を備えている化石燃料燃焼炉２０８をこ
の分野の当業者が理解するうえで、集合同心式ぐう角燃
焼システム１２についての前述した説明をここで再び繰
り返して述べる必要はないものと考える。むしろ、図９
中の各矢印が何を示すのか述べることで十分であると考
える。図９において、参照符号２１０によって示されて
いる矢印は、炉２０８内における集合同心式ぐう角燃焼
システム１２の第１の群の燃料ノズル３８及び４０の高
さ位置を図式的に表す。参照符号２１２によって示され
ている矢印は、炉２０８内における集合同心式ぐう角燃
焼システム１２のオフセット空気ノズル５６，５８及び
６０の高さ位置を図式的に表す。参照符号２１４によっ
て示されている矢印は、炉２０８内における集合同心式
ぐう角燃焼システム１２の第２の群の燃料ノズル６８及
び７０の高さ位置を図式的に表す。参照符号２１６によ
って示される矢印は、炉２０８内における集合同心式ぐ
う角燃焼システム１２の密結合オーバファイア空気ノズ
ル７８及び８０の高さ位置を図式的に表す。参照符号２
１８によって示されている矢印は、炉２０８内における
集合同心式ぐう角燃焼システム１２の分離オーバファイ
ア空気ノズル９０，９２及び９４の高さ位置を図式的に
表す。

【００５６】図面の図９に例示される如く再燃焼装置及
び集合同心式ぐう角燃焼システム１２の両方を備えてい
る炉２０８についての説明を更に続けるに、後で目的が
容易に分かるように、炉２０８からの出口が図９に参照
符号２２０によって示されている点線によって図式的に
示されている。また、再燃焼の目的のために使用される
燃料が、図９に参照符号２２２によって示されている矢
印により図式的に表されている高さから炉２０８内に導
入される。この再燃焼の目的のために使用される燃料
は、好適には、例えば天然ガス及び再循環煙道ガスなど
の未燃燃料である。再燃焼の目的のため、再燃焼用燃料
は、この目的のために用いることができる従来公知の適
当な形の燃料ノズルの手段により、図９に矢印２２２に
よって示されている高さ位置から炉２０８内に導入され
る。

【００５７】図面の図９を参照することによって最もよ
く理解できるように、炉２０８は本質的に３つの区域を
包含する。すなわち、第１の区域は、図９を参照して見
ることができるように、炉２０８の下方部分に位置し、
参照符号２２４によって示されている主バーナ燃焼区域
である。第２の区域は、図９を参照して見ることができ
るように、主バーナ燃焼区域２２４の下流、すなわち炉
２０８の中央部分に位置し、参照符号２２６によって示
されている再燃焼区域である。第３の区域は、図９を参
照して見ることができるように、再燃焼区域２２６の下
流側、すなわち炉２０８の上方部分に位置し、参照符号
２２８によって示されている燃焼完了区域である。そし
て、主バーナ燃焼区域２２４内に、集合同心式ぐう角燃
焼システム１２の作用がもっぱらもたらされる。この目
的のために、集合同心式ぐう角燃焼システム１２の運転
モードにしたがって、前述したように、空気が炉２０８
の第１の高さから炉２０８内に導入される。また、集合
燃料が、炉２０８の第２の高さから、すなわち矢印２１
０によって示されている高さ位置から炉２０８内に導入
されて、炉２０８内に第１の富燃料区域を生成する。更
に、オフセット空気が、炉２０８の第３の高さから、す
なわち矢印２１２によって示されている高さ位置から、
炉２０８内にすでに導入されている集合燃料から離れて
かつ炉２０８の壁に向ってさし向けられるようにして、
炉２０８内に導入される。また、追加の集合燃料が、炉
２０８の第４の高さから、すなわち矢印２１４によって
示されている高さ位置から炉２０８内に導入されて、炉
２０８内に第２の富燃料区域を生成する。また、密結合
オーバファイア空気が、炉２０８の第５の高さから、す
なわち矢印２１６によって示されている高さ位置から炉
２０８内に導入される。更に、注目すべきは、本考案に
したがって構成した集合同心式ぐう角燃焼システム１２
の一部分を形成する分離オーバファイア空気は、炉２０
８内の主バーナ燃焼区域２２４に導入されないで、再燃
焼区域２２６の下流、すなわち参照符号２１８によって
示されている高さ位置から炉２０８内に導入される。こ
の高さ位置２１８は、図面の図９を参照することによっ
て最も良く理解できるように、再燃焼区域２２６と燃焼
完了区域２２８との間に位置する。

【００５８】再燃焼用燃料は、図面の図９に矢印２２２
によって示されているように、主バーナ燃焼区域２２４
の下流に導入され、図９に再燃焼区域２２６として示さ
れているような富燃料還元区域を生成する。この再燃焼
区域２２６に入る窒素は、次の４つの源からのものであ
る。すなわち、主バーナ燃焼区域２２４からのＮＯｘ，
Ｎ_２，Ｎ_２Ｏ及び再燃焼区域に存在する燃料中の窒素で
ある。これらの窒素成分はまず分解してＨＣＮを生成
し、ついでこのＨＣＮがＮＨ_３，ＮＨ_２・・・及びＮ成
分に変換される。これらのアミンはＮＯ又は他のアミン
と反応してＮ_２を生成するか、又はＯ及びＯＨと反応し
てＮＯｘを生成する。Ｎ_２への変換が完全でない場合に
は、反応性窒素を含有する成分（例えば、ＮＯ，チャー
（ｃｈａｒ）窒素，ＮＨ_３及びＨＣＮ）は再燃焼区域２
２６の端部まで残留する。したがって、再燃焼によりＮ
Ｏｘの減少を最大にするためには、再燃焼区域２２６を
出る反応性窒素成分の全体を最小にすることが必要であ
る。

【００５９】燃焼完了区域２２８において、図９の矢印
２１８によって示されている高さ位置から分離オーバフ
ァイア空気として加えられる空気は、炉２０８の上方部
分に残存する燃料を酸化するために、燃料の少ない希薄
状態を生成する。しかし、この希薄状態の下で、反応性
窒素は、主として、ＮＯｘに変換させられる。したがっ
て、燃焼完了区域２２８のＯ_２レベルを、炉２０８内に
起る燃焼過程のこの最終段階中でのＮＯｘ放出の増加を
十分に防止するために、最小にすることは、きわめて重
要なことである。

【００６０】結論において、前述した説明から、２つの
分離した燃焼段階、すなわち主バーナ燃焼区域２２４と
燃焼完了区域２２８とを生成し、各燃焼段階の燃焼化学
量論はそれぞれ独立して制御される。更に、炉２０８内
のこれら異なる２つの燃焼段階の燃焼化学量論を調節す
ることにより、他の燃焼改良技術よりもＮＯｘの放出レ
ベルをより低くすることが可能となる。

【００６１】以上述べたように、本考案によれば、化石
燃料燃焼炉に用いられる新規で改良されたＮＯｘ放出減
少燃焼システムが提供される。また、本考案によれば、
特にぐう角燃焼式の化石燃料燃焼炉に用いられて適当
な、化石燃料燃焼炉用ＮＯｘ放出減少燃焼システムが提
供される。その上、本考案によれば、ＮＯｘの放出がア
メリカ合衆国の法律で規定されている基準として現在決
められているレベルよりも良くないとしても、少なくと
も該レベルと等しいレベルまでに低減することができる
ことを特徴とする、化石燃料燃焼炉用ＮＯｘ放出減少燃
焼システムが提供される。また、本考案によれば、従来
の形の燃焼システムを備えている化石燃料燃焼炉から放
出されるＮＯｘよりも５０％〜６０％もＮＯｘ放出を減
少することができることを特徴とする、化石燃料燃焼炉
用ＮＯｘ放出減少燃焼システムを提供することができ
る。更に、本考案によれば、富燃料区域の幾つかの層が
炉のバーナ区域に確立されることを特徴とする、ＮＯｘ
放出減少燃焼システムが提供される。また、本考案によ
れば、大きな富燃料区域に導入されて炉内で燃焼させら
れる微粉炭から有機化学的に結合していた窒素を解放す
る付随効果を伴って、即時の点火及び高温度を得ること
が容易とされることを特徴とする、化石燃料燃焼炉用Ｎ
Ｏｘ放出減少燃焼システムが提供される。更に、本考案
によれば、火炎前面を安定にすること、及び燃料に結合
している窒素を富燃料区域内で最初に液化し、これによ
り燃料に結合している窒素を富燃料区域でＮ_２に変換す
ることを成し遂げることを特徴とする、化石燃料燃焼炉
用ＮＯｘ放出減少燃焼システムが提供される。その上、
本考案によれば、十分なオーバファイア空気が供給され
て、富燃料の燃焼による炉ガスが炉の対流通路に到達す
る前に十分に燃焼を完了することができることを特徴と
する、化石燃料燃焼炉用ＮＯｘ放出減少燃焼システムが
提供される。更に、本考案によれば、運転のために追加
の装置、触媒を設けたり、又は燃料コストが増大するこ
とが必要とされないことを特徴とする、化石燃料燃焼炉
用ＮＯｘ放出減少燃焼システムが提供される。その上、
本考案によれば、燃焼運転がかなり進んだ段階で生じる
水壁腐蝕を防止するための手段が組み込まれていること
を特徴とする、化石燃料燃焼炉用ＮＯｘ放出減少燃焼シ
ステムが提供される。また、本考案によれば、ＮＯｘ放
出を更に減少するために用いられる他のＮＯｘ放出減少
型式のシステム、例えば石灰石注入システム、再燃焼シ
ステム、及び選択接触還元（ＳＣＲ）システムと完全に
適合できることを特徴とする、化石燃料燃焼炉用ＮＯｘ
放出減少燃焼システムが提供される。最後に、本考案に
よれば、新規の燃焼システムへの適用であっても又は既
存の燃焼システムへの適用であっても非常に等しく適合
できることを特徴とする、化石燃料燃焼炉用ＮＯｘ放出
減少燃焼システムが提供される。

【００６２】以上本考案の幾つかの実施例を詳述してき
たけれども、その変形（その幾つかはすでに説明されて
いる）がこの分野の当業者にとって容易になし得ること
を理解すべきである。したがって、ここに添付した請求
の範囲は、前述した変形例に加え、本考案の精神及び範
囲内の他のすべての変形例を含むものとされている。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案にしたがって構成された集合同心式ぐう
角燃焼システムを具備する化石燃料燃焼炉を概略的に示
す垂直断面図である。

【図２】本考案にしたがって構成され、特に石炭燃焼に
適用するのが適当とされる集合同心式ぐう角燃焼システ
ムの一実施例を概略的に示す正面図である。

【図３】本考案にしたがって構成された集合同心式ぐう
角燃焼システムで用いる空気コンパートメントを示す平
面図である。

【図４】本考案にしたがって構成された集合同心式ぐう
角燃焼システムで用いるオフセット空気コンパートメン
トを示す平面図である。

【図５】オフセット燃焼の原理を説明するための燃焼円
を示す平面図である。

【図６】本考案にしたがって構成された集合同心式ぐう
角燃焼システムを具備する化石燃料燃焼炉のための化学
量論を説明するための図である。

【図７】本考案にしたがって構成された集合同心式ぐう
角燃焼システムの使用及び従来の標準タイプの燃焼シス
テムの使用によってそれぞれ化石燃料燃焼炉で得られる
ＮＯｘｐｐｍレベルの比較を示すグラフである。

【図８】本考案にしたがって構成され、特に油／ガス燃
焼に適用するのが適当とされる集合同心式ぐう角燃焼シ
ステムの他の実施例を概略的に示す側面図である。

【図９】本考案にしたがって構成された集合同心式ぐう
角燃焼システムを具備する化石燃料燃焼炉を概略的に示
す垂直断面図である。

【符号の説明】

１０ 化石燃料燃焼炉 １２ 集合同心式ぐう角燃焼システム １４ バーナ区域 １６ 水平通路 １８ 背部ガス通路 ２０ 風箱 ２２ 空気コンパートメント ２４ 空気ノズル ２６ 空気供給装置 ２８ ファン ３０ 空気ダクト ３４，３６ 燃料コンパートメント ３８，４０ 燃料ノズル ４２ 燃料供給装置 ４４ 粉砕機 ４６ 燃料ダクト ５０，５２，５４ オフセット空気コンパートメント ５６，５８，６０ 空気ノズル ６４，６６ 燃料ノズルコンパートメント ６８，７０ 燃料ノズル ７４，７６ 密結合オーバァイア空気コンパートメン
ト ７８，８０ 空気ノズル ８４，８６，８８ 分離オーバァイア空気コンパート
メント ９０，９２，９４ 空気ノズル １３０，１３２，１３４，１３６，１３８，１４０
燃料コンパートメント １４４ 空気コンパートメント １４６，１５８，１７４，１９０，１９４ 空気ノズ
ル １４８，１５０，１５４，１６２，１６４，１６６，１
７０ 燃料ノズル １５２，１６０，１６８，１７６，１８４ 油／ガス
コンパートメント １７８，１８０，１８２ 燃料ノズル １８８ 空気コンパートメント １９０，１９４ 空気ノズル １９２ 密結合オーバァイア空気コンパートメント １９６，１９８，２００ 分離オーバァイア空気コン
パートメント ２０２，２０４，２０６ 空気ノズル ２０８ 化石燃料燃焼炉 ２２４ 主バーナ燃焼区域 ２２６ 再燃焼区域 ２２８ 燃焼完了区域

フロントページの続き (72)考案者 グラシャ ジョン アメリカ合衆国 コネチカット 06095 ウインザー ハンターズ リッジ 11 (72)考案者 マッカートニー マイケル スコット アメリカ合衆国 コネチカット 06002 ブルームフィールド ベア リッジ ドライブ 15 (56)参考文献 特開 昭63−70005（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−256707（ＪＰ，Ａ) 特開 昭56−82305（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−289205（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F23C 11/00 323 F23C 5/32 F23C 1/00

Claims (15)

(57)【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】複数の壁を有し、これらの壁にバーナ区域
   （１４）が設けられている化石燃料燃焼炉（１０）用の
   集合同心式ぐう角燃焼システム（１２）において： ａ．前記化石燃料燃焼炉（１０）のバーナ区域（１４）
   に取付けられた第１の風箱（２０）； ｂ．この第１の風箱（２０）内の第１の高さに取付けら
   れた第１の対の燃料コンパートメント（３４，３６）； ｃ．この第１の対の燃料コンパートメント（３４，３
   ６）内に取付けられた一対の燃料ノズル（３８，４
   ０）； ｄ．前記第１の対の燃料コンパートメント（３４，３
   ６）の一方に隣接して位置するようにして、前記第１の
   風箱（２０）内の第２の高さに取付けられた空気コンパ
   ートメント（５０）； ｅ．この空気コンパートメント（５０）内に取付けられ
   た空気ノズル（５６）； ｆ．前記第１の風箱（２０）内の第３の高さに取付けら
   れた第２の対の燃料コンパートメント（６４，６６）； ｇ．この第２の対の燃料コンパートメント（６４，６
   ６）内に取付けられた一群の燃料ノズル（６８，７
   ０）； ｈ．前記第２の対の燃料コンパートメント（６４，６
   ６）の一方に隣接して位置するようにして、前記第１の
   風箱（２０）内の第４の高さに取付けられた密結合オー
   バファイア空気コンパートメント（７４）； ｉ．この密結合オーバファイア空気コンパートメント
   （７４）内に取付けられた密結合オーバファイア空気ノ
   ズル（７８）； ｊ．前記第１の風箱（２０）から間隔を置いてかつ該風
   箱（２０）に実質的に整列するようにして、前記化石燃
   料燃焼炉（１０）のバーナ区域（１４）に取付けられた
   第２の風箱； ｋ．この第２の風箱内に取付けられた分離オーバファイ
   ア空気コンパートメント（８４）； ｌ．この分離オーバファイア空気コンパートメント（８
   ４）内に取付けられた分離オーバファイア空気ノズル
   （９０）； ｍ．前記一対の燃料ノズル（３８，４０）と前記一群の
   燃料ノズル（６８，７０）とに接続（４８，７２）さ
   れ、燃料を前記一対の燃料ノズル（３８，４０）に供給
   し、これら燃料ノズル（３８，４０）を通して前記化石
   燃料燃焼炉（１０）のバーナ区域（１４）に燃料を供給
   し、また燃料を前記一群の燃料ノズル（３８，４０）に
   供給し、これら燃料ノズル（３８，４０）を通して前記
   化石燃料燃焼炉（１０）のバーナ区域（１４）に燃料を
   供給して、このバーナ区域（１４）内に富燃料区域を生
   成する燃料供給装置（４２）；及び ｎ．前記空気ノズル（５６）と、前記密結合オーバファ
   イア空気ノズル（７８）と、前記分離オーバファイア空
   気ノズル（９０）とに接続（６２，８２，９６）され、
   多量の空気を前記空気ノズル（５６）及び前記密結合オ
   ーバファイア空気ノズル（７８）に供給し、これら空気
   ノズル（５６，７８）を通して前記化石燃料燃焼炉（１
   ０）のバーナ区域（１４）に空気を供給して、このバー
   ナ区域（１４）内に約０．８５の化学量論を生成し、ま
   た多量の空気を前記分離オーバファイア空気ノズル（９
   ０）に供給し、この空気ノズル（９０）を通して前記化
   石燃料燃焼炉（１０）のバーナ区域（１４）に空気を供
   給して、このバーナ区域（１４）内に約１．０の化学量
   論を生成する空気供給装置（２６）； を包含する集合同心式ぐう角燃焼システム。
2. 【請求項２】請求項１記載の燃焼システム（１２）にお
   いて、前記空気コンパートメント（５０）はオフセット
   空気コンパートメント（５０）を包含し、また前記空気
   ノズル（５６）はオフセット空気ノズル（５６）を包含
   し、更に前記空気供給装置（２６）は空気を前記オフセ
   ット空気ノズル（５６）に供給し、このオフセット空気
   ノズル（５６）は該空気を前記化石燃料燃焼炉（１０）
   のバーナ区域（１４）に、該化石燃料燃焼炉（１０）の
   壁に向って、かつ該化石燃料燃焼炉（１０）のバーナ区
   域（１４）内に前記一群の燃料ノズル（６８，７０）を
   通して導入されている集合燃料から離れるようにさし向
   ける、集合同心式ぐう角燃焼システム。
3. 【請求項３】請求項２記載の燃焼システム（１２）にお
   いて、更に、前記第１の風箱（２０）内の前記第２の高
   さに取付けられた２つの追加のオフセット空気コンパー
   トメント（５２及び５４）と、この２つの追加のオフセ
   ット空気コンパートメント（５２及び５４）内に取付け
   られた２つの追加のオフセット空気ノズル（５８及び６
   ０）とを包含し、そして前記空気供給装置（２６）が前
   記２つの追加のオフセット空気ノズル（５８及び６０）
   に接続（６２）されて、空気をこれら追加のオフセット
   空気ノズル（５８及び６０）に供給し、これら追加の空
   気ノズル（５８及び６０）は該空気を前記化石燃料燃焼
   炉（１０）のバーナ区域（１４）に、該化石燃料燃焼炉
   （１０）の壁に向って、かつ該化石燃料燃焼炉（１０）
   のバーナ区域（１４）内に前記一群の燃料ノズル（６
   ８，７０）を通して導入されている集合燃料から離れる
   ようにさし向ける、集合同心式ぐう角燃焼システム。
4. 【請求項４】請求項１記載の燃焼システム（１２）にお
   いて、更に、前記第１の風箱（２０）内の前記第５の高
   さに、前記第１の対の燃料コンパートメント（３４，３
   ６）に隣接して位置するようにして取付けられた他の空
   気コンパートメント（２２）と、この他の空気コンパー
   トメント（２２）内に取付けられた他の空気ノズル（２
   ４）とを包含し、そして前記空気供給装置（２６）が前
   記他の空気ノズル（２４）に接続（３２）されて、空気
   をこの他の空気ノズル（２４）に供給し、この他の空気
   ノズル（２４）を通して前記化石燃料燃焼炉（１０）の
   バーナ区域（１４）に空気を供給する、集合同心式ぐう
   角燃焼システム。
5. 【請求項５】請求項１記載の燃焼システム（１２）にお
   いて、更に、前記第１の風箱（２０）の前記第４の高さ
   に取付けられた追加の密結合オーバファイア空気コンパ
   ートメント（７６）と、この追加の密結合オーバファイ
   ア空気コンパートメント（７６）内に取付けられた追加
   の密結合オーバファイア空気ノズル（８０）とを包含
   し、そして前記空気供給装置（２６）が前記追加の密結
   合オーバファイア空気ノズル（８０）に接続（８２）さ
   れて、空気をこの追加の密結合オーバファイア空気ノズ
   ル（８０）に供給し、この追加の密結合オーバファイア
   空気ノズル（８０）を通して前記化石燃料燃焼炉（１
   ０）のバーナ区域（１４）に空気を供給する、集合同心
   式ぐう角燃焼システム。
6. 【請求項６】請求項１記載の燃焼システム（１２）にお
   いて、更に、前記第２の風箱に、前記分離オーバファイ
   ア空気コンパートメント（８４）に隣接して位置するよ
   うにして取付けられた２つの追加の分離オーバファイア
   空気コンパートメント（８６及び８８）と、この２つの
   追加の分離オーバファイア空気コンパートメント（８６
   及び８８）内に取付けられた２つの追加の分離オーバフ
   ァイア空気ノズル（９２及び９４）とを包含し、そして
   前記空気供給装置（２６）が前記２つの追加の分離オー
   バファイア空気ノズル（９２及び９４）に接続（９６）
   されて、空気はこれら追加の分離オーバファイア空気ノ
   ズル（９２及び９４）に供給し、これら追加の分離オー
   バファイア空気（９２及び９４）を通して前記化石燃料
   燃焼炉（１０）のバーナ区域（１４）に空気を供給す
   る、集合同心式ぐう角燃焼システム。
7. 【請求項７】請求項１記載の燃焼システム（１２）にお
   いて、更に、前記化石燃料燃焼炉（２０８）の再燃焼区
   域（２２６）内に、前記密結合オーバファイア空気コン
   パートメント（２１６）と前記分離オーバファイア空気
   コンパートメント（２１８）との間に位置するようにし
   て取付けられた再燃焼装置（２２２）を包含し、この再
   燃焼装置（２２２）は再燃焼用燃料を前記化石燃料燃焼
   炉（１０）の再燃焼区域（２２６）に導入する、集合同
   心式ぐう角燃焼システム。
8. 【請求項８】請求項１記載の燃焼システム（１２８）に
   おいて、更に、前記空気コンパートメント（１５６）の
   両端で前記第１の風箱（２０）内に取付けられている第
   １の対の多種燃料コンパートメント（１５２，１６０）
   と、この第１の対の多種燃料コンパートメント（１５
   ２，１６０）内に取付けられた第１の対の多種燃料ノズ
   ル（１５４，１５６）と、この第１の対の多種燃料ノズ
   ル（１５４，１６２）に接続されて、多種燃料をこれら
   多種燃料ノズル（１５４，１６２）に供給し、これら多
   種燃料ノズル（１５４，１６２）を通して前記化石燃料
   燃焼炉（１０）のバーナ区域（１４）に多種燃料を供給
   する多種燃料供給装置とを包含する、集合同心式ぐう角
   燃焼システム。
9. 【請求項９】請求項８記載の燃焼システム（１２８）に
   おいて、前記空気コンパートメント（１５６）は第１の
   オフセット空気コンパートメント（１５６）を包含し、
   前記空気ノズル（１５８）は第１のオフセット空気ノズ
   ル（１５８）を包含し、そして前記空気供給装置が空気
   を前記第１のオフセット空気ノズル（１５８）に供給
   し、このオフセット空気ノズル（１５８）が該空気を前
   記化石燃料燃焼炉（１０）のバーナ区域（１４）に、該
   化石燃料燃焼炉（１０）の壁に向って、かつ該化石燃料
   燃焼炉（１０）のバーナ区域（１４）内に前記一群の燃
   料ノズル（１４８，１５８）を通して導入されている集
   合燃料から離れるようにさし向ける、集合同心式ぐう角
   燃焼システム。
10. 【請求項１０】請求項９記載の燃焼システム（１２８）
    において、更に、前記第１の風箱（１４２）内に前記第
    ２の対の燃料コンパートメント（１３４，１３６）に隣
    接して位置するようにして取付けられた第２の対の多種
    燃料コンパートメント（１６８，１７６）と、この第２
    の対の多種燃料コンパートメント（１６８，１７６）内
    に取付けられた第２の対の多種燃料ノズル（１７０，１
    ７８）とを包含し、そして前記多種燃料供給装置が多種
    燃料を前記第２の対の多種燃料ノズル（１７０，１７
    ８）に供給し、これら多種燃料ノズル（１７０，１７
    ８）を通して前記化石燃料燃焼炉（１０）のバーナ区域
    （１４）に多種燃料を供給する、集合同心式ぐう角燃焼
    システム。
11. 【請求項１１】請求項１０記載の燃焼システム（１２
    ８）において、更に、前記第１の風箱（１４２）内に前
    記第２の対の多種燃料コンパートメント（１６８，１７
    ６）間に入れるようにして取付けられた第２のオフセッ
    ト空気コンパートメント（１７２）と、この第２のオフ
    セット空気コンパートメント（１７２）内に取付けられ
    た第２のオフセット空気ノズル（１７４）とを包含し、
    そして前記空気供給装置が前記第２のオフセット空気ノ
    ズル（１７４）に接続されて、空気をこのオフセット空
    気ノズル（１７４）に供給し、このオフセット空気ノズ
    ル（１７４）が該空気を前記化石燃料燃焼炉（１０）の
    バーナ区域（１４）に、該化石燃料燃焼炉（１０）の壁
    に向って、かつ該化石燃料燃焼炉のバーナ区域（１４）
    に前記第２の群の燃料ノズル（１６４，１６６）を通し
    て導入されている集合燃料から離れるようにさし向け
    る、集合同心式ぐう角燃焼システム。
12. 【請求項１２】請求項１１記載の燃焼システム（１２
    ８）において、更に、前記第１の風箱（１４２）内に前
    記第２の対の多種燃料コンパートメント（１３４，１３
    ６）に隣接して位置するようにして取付けられた第３の
    対の燃料コンパートメント（１３８，１４０）と、この
    第３の対の燃料コンパートメント（１３８，１４０）内
    に取付けられた一群の燃料ノズル（１８０，１８２）と
    を包含し、そして前記燃料供給装置が前記一群の燃料ノ
    ズル（１８０，１８２）に接続されて、燃料をこれら燃
    料ノズル（１８０，１８２）に供給し、これら燃料ノズ
    ル（１８０，１８２）を通して前記化石燃料燃焼炉（１
    ０）のバーナ区域（１４）に燃料を供給して、このバー
    ナ区域（１４）に富燃料区域を生成する、集合同心式ぐ
    う角燃焼システム。
13. 【請求項１３】請求項１２記載の燃焼システム（１２
    ８）において、更に、前記第１の風箱（１４２）内に前
    記第３の対の燃料コンパートメント（１３８，１４０）
    に隣接して位置するようにして取付けられた単一の多種
    燃料コンパートメント（１８４）と、この単一の多種燃
    料コンパートメント（１８４）内に取付けられた単一の
    多種燃料ノズル（１８６）とを包含し、そして前記多種
    燃料供給装置が前記単一の多種燃料ノズル（１８６）に
    接続されて、多種燃料をこの多種燃料ノズル（１８６）
    に供給し、この多種燃料ノズル（１８６）を通して前記
    化石燃料燃焼炉（１０）のバーナ区域（１４）に多種燃
    料を供給する、集合同心式ぐう角燃焼システム。
14. 【請求項１４】請求項１３記載の燃焼システム（１２
    ８）において、更に、各々前記第１の風箱（１４２）内
    に取付けられ、一方（１４４）が前記第１の対の燃料コ
    ンパートメント（１３０，１３２）に隣接して位置する
    と共に他方（１８８）が前記単一の多種燃料コンパート
    メント（１８８）に隣接して位置している一対の空気コ
    ンパートメント（１４４，１８８）と、この一対の空気
    コンパートメント（１４４，１８８）内に取付けられた
    一対の空気ノズル（１４６，１９０）とを包含し、そし
    て前記空気供給装置が前記一対の空気ノズル（１４６，
    １９０）に接続されて、空気をこれら空気ノズル（１４
    ６，１９０）に供給し、これら空気ノズル（１４６，１
    ９０）を通して前記化石燃料燃焼炉（１０）のバーナ区
    域（１４）に空気を供給する、集合同心式ぐう角燃焼シ
    ステム。
15. 【請求項１５】請求項１４記載の燃焼システム（１２
    ８）において、更に、前記第２の風箱内に前記分離オー
    バファイア空気コンパートメント（１９６，１９８又は
    ２００）に隣接して位置するようにして取付けられた２
    つの追加の分離オーバファイア空気コンパートメント
    （１９６，１９８又は２００）と、この２つの追加の分
    離オーバファイア空気コンパートメント（１９６，１９
    ８又は２００）内に取付けられた２つの追加の分離オー
    バファイア空気ノズル（２０２，２０４又は２０６）と
    を包含し、そして前記空気供給装置が前記２つの追加の
    分離オーバファイア空気ノズル（２０２，２０４又は２
    ０６）に接続されて、空気をこれら追加の分離オーバフ
    ァイア空気ノズル（２０２，２０４又は２０６）に供給
    し、これら追加の分離オーバファイア空気ノズル（２０
    ２，２０４又は２０６）を通して前記化石燃料燃焼炉
    （１０）のバーナ区域（１４）に空気を供給する、集合
    同心式ぐう角燃焼システム。