JP2747747B2 - ボイラ燃焼室内の火炎制御装置と制御方法 - Google Patents
ボイラ燃焼室内の火炎制御装置と制御方法Info
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- JP2747747B2 JP2747747B2 JP19893991A JP19893991A JP2747747B2 JP 2747747 B2 JP2747747 B2 JP 2747747B2 JP 19893991 A JP19893991 A JP 19893991A JP 19893991 A JP19893991 A JP 19893991A JP 2747747 B2 JP2747747 B2 JP 2747747B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】ボイラから大気中に放出される大
気汚染防止法の対象となる窒素酸化物（ＮＯｘ）は光化
学スモツグや酸性雨及び亜酸化窒素（Ｎ2Ｏ）発生の要
因となり、その発生防止対策は官民合わせての努力が重
ねられている。しかしながら現状ではボイラのＮＯｘ発
生率は平均値として液体燃料使用の場合は約80〜110pp
m、気体燃料の場合は約60〜120ppmであり、大阪府条例
のボイラのＮＯｘの制限値気体燃料60ppm、液体燃料80p
pm を超過しているものが多い。
気汚染防止法の対象となる窒素酸化物（ＮＯｘ）は光化
学スモツグや酸性雨及び亜酸化窒素（Ｎ2Ｏ）発生の要
因となり、その発生防止対策は官民合わせての努力が重
ねられている。しかしながら現状ではボイラのＮＯｘ発
生率は平均値として液体燃料使用の場合は約80〜110pp
m、気体燃料の場合は約60〜120ppmであり、大阪府条例
のボイラのＮＯｘの制限値気体燃料60ppm、液体燃料80p
pm を超過しているものが多い。
【０００２】本発明はボイラ発生のＮＯｘ値を充分半減
させることの可能なボイラ燃焼室の火炎制御装置及びそ
の制御方法に関するものである。
させることの可能なボイラ燃焼室の火炎制御装置及びそ
の制御方法に関するものである。
【０００３】
【従来の技術】従来各種の低ＮＯｘバ−ナや低ＮＯｘ化
装置がボイラ用として提案され、市場に進出している。
これら従来のボイラの低ＮＯｘ装置としてはボイラ燃焼
室入口端において低ＮＯｘ化を計ることが基本的な技術
になつている。ボイラ燃焼室内部においては千差万別す
る温度変化（図３参照）があり、この温度変化がＮＯｘ
の生成に大きく影響するが、従来のボイラの技術はかか
る燃焼室内の温度並びに該温度によつて発生するＮＯｘ
には不充分な寄与しかしていないため、従来の低ＮＯｘ
化は不充分で所謂隔靴掻痒の感のある低ＮＯｘ化の装置
並びに方法が従来の技術レベルであつたと言える。
装置がボイラ用として提案され、市場に進出している。
これら従来のボイラの低ＮＯｘ装置としてはボイラ燃焼
室入口端において低ＮＯｘ化を計ることが基本的な技術
になつている。ボイラ燃焼室内部においては千差万別す
る温度変化（図３参照）があり、この温度変化がＮＯｘ
の生成に大きく影響するが、従来のボイラの技術はかか
る燃焼室内の温度並びに該温度によつて発生するＮＯｘ
には不充分な寄与しかしていないため、従来の低ＮＯｘ
化は不充分で所謂隔靴掻痒の感のある低ＮＯｘ化の装置
並びに方法が従来の技術レベルであつたと言える。
【０００４】従来のボイラの燃焼室の周囲は大半水によ
つて包囲された冷却面を持ち、冷却面に接する火炎は冷
却されて熱を奪われ、温度や圧力が低下する一方ボイラ
燃焼室には高温燃焼ガスが発生して前進流を形成する。
その反作用として燃焼ガスが逆流して火炎と燃焼ガスと
が混流を生じたり、或は主流の高温火炎とその周囲に存
在する燃焼ガスや火炎との間に小渦流や大渦流が流体の
流れとして発生するため、流体の部分的圧力差や渦流の
旋回の状態によつてはＮＯｘが頻発し、特に従来のボイ
ラのバ−ナノズルから発進した火炎は或る限界距離内に
おいて上記のＮＯｘ発生現象が著大に生起し、かつ1000
℃以上の局所的高温部においては高濃度のＮＯｘが発生
することはボイラ燃焼室内の複雑な挙動として従来から
知られていた。従ってボイラ燃焼室入口端のみを目標と
したボイラの低ＮＯｘ化には自ら限界があつた。
つて包囲された冷却面を持ち、冷却面に接する火炎は冷
却されて熱を奪われ、温度や圧力が低下する一方ボイラ
燃焼室には高温燃焼ガスが発生して前進流を形成する。
その反作用として燃焼ガスが逆流して火炎と燃焼ガスと
が混流を生じたり、或は主流の高温火炎とその周囲に存
在する燃焼ガスや火炎との間に小渦流や大渦流が流体の
流れとして発生するため、流体の部分的圧力差や渦流の
旋回の状態によつてはＮＯｘが頻発し、特に従来のボイ
ラのバ−ナノズルから発進した火炎は或る限界距離内に
おいて上記のＮＯｘ発生現象が著大に生起し、かつ1000
℃以上の局所的高温部においては高濃度のＮＯｘが発生
することはボイラ燃焼室内の複雑な挙動として従来から
知られていた。従ってボイラ燃焼室入口端のみを目標と
したボイラの低ＮＯｘ化には自ら限界があつた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ボイラ燃焼室には約87
％のＮ2 と約10％のＯ2 の組成の空気が供給されてい
る。それに加えて燃料中の若干のＮ2 と前記した局所的
高温部により、サ−マル、フユ−エル及びプロンプトＮ
Ｏｘがボイラ燃焼室内で発生する。従つて従来のボイラ
燃焼室入口端に重点を置いた燃焼室内の火炎制御装置や
制御方法は燃焼室内部の火炎の挙動までを支配すること
ができないのは当然である。
％のＮ2 と約10％のＯ2 の組成の空気が供給されてい
る。それに加えて燃料中の若干のＮ2 と前記した局所的
高温部により、サ−マル、フユ−エル及びプロンプトＮ
Ｏｘがボイラ燃焼室内で発生する。従つて従来のボイラ
燃焼室入口端に重点を置いた燃焼室内の火炎制御装置や
制御方法は燃焼室内部の火炎の挙動までを支配すること
ができないのは当然である。
【０００６】本発明は上記従来のボイラの低ＮＯｘ化の
技術に鑑み、ボイラ燃焼室の入口端における低ＮＯｘ化
を計るのみでなく、ボイラ燃焼室内における火炎の挙動
を制御することによつて、根本的にＮＯｘの発生を低減
せんとするものである。本発明のボイラ燃焼室において
発生するＮＯｘの具体的な目標値としてはＯ2 を零パ−
セントに換算した場合20〜35ppm で現状の通常のボイラ
から発生するＮＯｘ値の略1/3 程度又はそれ以下に低下
せしめることを目的とするものである。
技術に鑑み、ボイラ燃焼室の入口端における低ＮＯｘ化
を計るのみでなく、ボイラ燃焼室内における火炎の挙動
を制御することによつて、根本的にＮＯｘの発生を低減
せんとするものである。本発明のボイラ燃焼室において
発生するＮＯｘの具体的な目標値としてはＯ2 を零パ−
セントに換算した場合20〜35ppm で現状の通常のボイラ
から発生するＮＯｘ値の略1/3 程度又はそれ以下に低下
せしめることを目的とするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明の１はボイラ燃焼
室内の火炎制御装置に関し、ボイラの燃焼室の前面又は
上下面に燃焼装置（以下バ−ナという）を備え、ボイラ
胴には嵌入定着した燃焼室が設けられ、該燃焼室の外周
には火炎及び燃焼ガスの流路を構成する多数の煙管群
(3) を両管板(8), (8)′に挿入固着し、排ガスを大気中
に放出する排気筒(10)を備え、燃焼室(2) と同心円上に
おいて火室(9) を前方バ−ナ側に突き出して気密に定着
せしめ、火室(9) の内部に多くの小孔を備えた火炎整流
器(6) を定着固定し、火炎整流器(6) の前方のバ−ナ側
に、火炎を集約してバ−ナ (4)から発進する火炎を火炎
整流器(6) の小孔群内を通過せしめて燃焼室(2) に至ら
しめる小火室(11)を設け、火炎整流器(6) の前面には小
火室(11)を介してバ−ナ(4)を同心円として装着し、バ
−ナ(4) には一次送風機(5) を組合わせ、小火室 (11)
の出口には二次送風機(7) から空気が供給される複数個
の二次空気噴気孔(12)を設け、更にボイラ燃焼室後部に
は蒸気又は圧搾空気をボイラ燃焼室(2) 内に送気する噴
射器(13)を備えたボイラ燃焼室内の火炎制御装置であ
り、本発明のその２は燃焼室内の火炎制御方法に関しボ
イラの燃焼室における燃焼室の前面、上面又は下面に燃
焼装置（以下バ−ナという）を備え、燃焼負荷条件下に
おいて、燃料の燃焼に要する空気量（以下全空気量とい
う）を100 ％として、一次送風機からは全空気量の20〜
60％を送気し得るように一次送風器風量を規制し、バ−
ナからの噴出火炎をバ−ナ噴口の奥に挿入定着した火炎
整流器より進出する整流火炎の発進方向の燃焼室側に全
空気量の80〜40％を二次送風機より送気し、更に燃焼室
の後方から燃焼室内の火炎及び燃焼ガスの混合撹拌を行
い得る量の気体を圧入噴射せしめるボイラ燃焼室内の火
炎制御方法に関するものである。
室内の火炎制御装置に関し、ボイラの燃焼室の前面又は
上下面に燃焼装置（以下バ−ナという）を備え、ボイラ
胴には嵌入定着した燃焼室が設けられ、該燃焼室の外周
には火炎及び燃焼ガスの流路を構成する多数の煙管群
(3) を両管板(8), (8)′に挿入固着し、排ガスを大気中
に放出する排気筒(10)を備え、燃焼室(2) と同心円上に
おいて火室(9) を前方バ−ナ側に突き出して気密に定着
せしめ、火室(9) の内部に多くの小孔を備えた火炎整流
器(6) を定着固定し、火炎整流器(6) の前方のバ−ナ側
に、火炎を集約してバ−ナ (4)から発進する火炎を火炎
整流器(6) の小孔群内を通過せしめて燃焼室(2) に至ら
しめる小火室(11)を設け、火炎整流器(6) の前面には小
火室(11)を介してバ−ナ(4)を同心円として装着し、バ
−ナ(4) には一次送風機(5) を組合わせ、小火室 (11)
の出口には二次送風機(7) から空気が供給される複数個
の二次空気噴気孔(12)を設け、更にボイラ燃焼室後部に
は蒸気又は圧搾空気をボイラ燃焼室(2) 内に送気する噴
射器(13)を備えたボイラ燃焼室内の火炎制御装置であ
り、本発明のその２は燃焼室内の火炎制御方法に関しボ
イラの燃焼室における燃焼室の前面、上面又は下面に燃
焼装置（以下バ−ナという）を備え、燃焼負荷条件下に
おいて、燃料の燃焼に要する空気量（以下全空気量とい
う）を100 ％として、一次送風機からは全空気量の20〜
60％を送気し得るように一次送風器風量を規制し、バ−
ナからの噴出火炎をバ−ナ噴口の奥に挿入定着した火炎
整流器より進出する整流火炎の発進方向の燃焼室側に全
空気量の80〜40％を二次送風機より送気し、更に燃焼室
の後方から燃焼室内の火炎及び燃焼ガスの混合撹拌を行
い得る量の気体を圧入噴射せしめるボイラ燃焼室内の火
炎制御方法に関するものである。
【０００８】本発明の火炎整流器は火炎が整流器内小孔
群内を通過する際に、分割整流されて800 〜900 ℃程度
の温度で渦流もＮＯｘの発生もない状態で燃焼室内に入
るようになり、燃焼室内では全空気量の40〜80％、好適
には約50％の二次空気量によつて燃焼を完結せしめる。
更に少量の燃焼未完結燃焼ガス及び火炎に対して燃焼室
の奥の後端より噴射ノズルによつて、圧搾空気又は水蒸
気を少量噴射せしめて未燃物の燃焼撹拌混合を計ること
によつてボイラ燃焼室内の火炎制御を完全に行い、燃焼
室内のＮＯｘの発生を20〜35ppm に低減するものであ
り、燃料の完全燃焼と共にＮＯｘ発生の元を断つための
手段が講じられた発明である。
群内を通過する際に、分割整流されて800 〜900 ℃程度
の温度で渦流もＮＯｘの発生もない状態で燃焼室内に入
るようになり、燃焼室内では全空気量の40〜80％、好適
には約50％の二次空気量によつて燃焼を完結せしめる。
更に少量の燃焼未完結燃焼ガス及び火炎に対して燃焼室
の奥の後端より噴射ノズルによつて、圧搾空気又は水蒸
気を少量噴射せしめて未燃物の燃焼撹拌混合を計ること
によつてボイラ燃焼室内の火炎制御を完全に行い、燃焼
室内のＮＯｘの発生を20〜35ppm に低減するものであ
り、燃料の完全燃焼と共にＮＯｘ発生の元を断つための
手段が講じられた発明である。
【０００９】
【実施例】本発明を図面によつて説明する。図１は本発
明の一実施例で丸ボイラ(1) はボイラ胴内に円筒燃焼室
(2) を嵌入定着し、その外周に多数の鋼製煙管群(3) を
両管板(8), (8)′に挿入固着し、火炎及び燃焼ガスの流
路を構成し、最終的には排気筒(10)を経て煙突（図示せ
ず）から大気中に排ガスが放出される。更に円筒燃焼室
(2) と同心円上において火室(9) を前方に突き出して気
密に定着せしめその内部に耐熱特殊鋼、金属含有特殊耐
火粘土又は金属を主体としたセラミツクスを使用し多く
の小孔を有するように構成した火炎整流器(6) を定着固
定しそのバ−ナ側の前面にバ−ナ(4) から発進する火炎
を集約する小火室(11)を設け、この火炎整流器(6) の小
孔群内を流通して、燃焼室(2) に至るようならしめたも
のである。
明の一実施例で丸ボイラ(1) はボイラ胴内に円筒燃焼室
(2) を嵌入定着し、その外周に多数の鋼製煙管群(3) を
両管板(8), (8)′に挿入固着し、火炎及び燃焼ガスの流
路を構成し、最終的には排気筒(10)を経て煙突（図示せ
ず）から大気中に排ガスが放出される。更に円筒燃焼室
(2) と同心円上において火室(9) を前方に突き出して気
密に定着せしめその内部に耐熱特殊鋼、金属含有特殊耐
火粘土又は金属を主体としたセラミツクスを使用し多く
の小孔を有するように構成した火炎整流器(6) を定着固
定しそのバ−ナ側の前面にバ−ナ(4) から発進する火炎
を集約する小火室(11)を設け、この火炎整流器(6) の小
孔群内を流通して、燃焼室(2) に至るようならしめたも
のである。
【００１０】火炎整流器(6) の前面には小火室(11)を介
してバ−ナ(4) を同心円に固着し、バ−ナ(4) には一次
送風機(5) を組合わせると共にその送風量を全空気量の
20〜60％の割合で供給し得るよう厳正に調整制御する。
更に火室(9) の出口には実態に適合する距離をおいて二
次空気噴気口(12)を複数個設け二次送風機(7) より全空
気量の80〜40％を燃焼室長手方向に向かい厳正均等に発
進せしめる。更にボイラ燃焼室後部からは噴射ノズル(1
3)を設けて少量の蒸気又は圧搾空気をボイラ燃焼室(2)
内に送気してボイラ燃焼室内の火炎及び燃焼ガス或は未
燃物の燃焼、撹拌、混合を計るようならしめてある。バ
−ナが燃焼室の上面又は下面に設置した場合も上記と同
様である。
してバ−ナ(4) を同心円に固着し、バ−ナ(4) には一次
送風機(5) を組合わせると共にその送風量を全空気量の
20〜60％の割合で供給し得るよう厳正に調整制御する。
更に火室(9) の出口には実態に適合する距離をおいて二
次空気噴気口(12)を複数個設け二次送風機(7) より全空
気量の80〜40％を燃焼室長手方向に向かい厳正均等に発
進せしめる。更にボイラ燃焼室後部からは噴射ノズル(1
3)を設けて少量の蒸気又は圧搾空気をボイラ燃焼室(2)
内に送気してボイラ燃焼室内の火炎及び燃焼ガス或は未
燃物の燃焼、撹拌、混合を計るようならしめてある。バ
−ナが燃焼室の上面又は下面に設置した場合も上記と同
様である。
【００１１】図２は本発明の丸ボイラの燃焼室における
空気比が変化した場合のＮＯｘ発生状態の実測図で図２
よりＮＯｘ測定値がＯ2 ％換算で15〜35ppm 程度である
ことがわかる。
空気比が変化した場合のＮＯｘ発生状態の実測図で図２
よりＮＯｘ測定値がＯ2 ％換算で15〜35ppm 程度である
ことがわかる。
【００１２】図３は通常のボイラ燃焼室内における火炎
及び燃焼ガスの温度変化や渦流状態を示した実測図で、
燃焼室内の温度変化と渦巻の状態が示されている。
及び燃焼ガスの温度変化や渦流状態を示した実測図で、
燃焼室内の温度変化と渦巻の状態が示されている。
【００１３】図４は本発明に供したと同一の丸ボイラに
おいて、何等低ＮＯｘ化の対策を施さない状態における
天然ガスを燃料として使用した場合に発生したＮＯｘを
測定した状態を示した図で、この場合ＮＯｘの測定値は
Ｏ2 が０％換算で70〜95ppmであることが示されてい
る。
おいて、何等低ＮＯｘ化の対策を施さない状態における
天然ガスを燃料として使用した場合に発生したＮＯｘを
測定した状態を示した図で、この場合ＮＯｘの測定値は
Ｏ2 が０％換算で70〜95ppmであることが示されてい
る。
【００１４】
【発明の効果】本発明の効果を纏めると下記の通りであ
る。本発明によつてボイラ燃焼室内の火炎の挙動を制御
することにより本質的にボイラ燃焼室内のＮＯｘの発生
を低減することが可能で、従来多発していたＮＯｘの生
成を従来の1/3 又はそれ以下に低減することができ、ボ
イラによる環境保全が可能となり、しかもボイラの性能
を低下させることなくＮＯｘ低減効果を達成せしめる効
果を奏する。
る。本発明によつてボイラ燃焼室内の火炎の挙動を制御
することにより本質的にボイラ燃焼室内のＮＯｘの発生
を低減することが可能で、従来多発していたＮＯｘの生
成を従来の1/3 又はそれ以下に低減することができ、ボ
イラによる環境保全が可能となり、しかもボイラの性能
を低下させることなくＮＯｘ低減効果を達成せしめる効
果を奏する。
【００１５】
【図１】本発明の丸ボイラの横断側面図の一実施例。
【図２】本発明の丸ボイラのＮＯｘ発生状態を測定した
図。
図。
【図３】本発明の施されていない場合の従来のボイラの
燃焼室内の温度変化を計測した図。
燃焼室内の温度変化を計測した図。
【図４】従来の丸ボイラにおける本発明の施されていな
い状態におけるボイラ燃焼室内のＮＯｘ発生状態を示す
図。
い状態におけるボイラ燃焼室内のＮＯｘ発生状態を示す
図。
１．ボイラ胴 ２．燃焼室 ３．煙管群 ４．バ−ナ ５．一次送風機 ６．火炎整流器 ７．二次送風機 ８，８′ 管板 ９．火室 １０．排気筒 １１．小火室 １２．二次空気噴口 １３．圧力気体の噴射ノズル
Claims (2)
- 【請求項１】 ボイラの燃焼室(2) の前面又は上下面に
燃焼装置（以下バ−ナという）を備え、ボイラ胴(1) に
嵌入定着した燃焼室(2) が設けられ、該燃焼室(2) の外
周には火炎及び燃焼ガスの流路を構成する多数の煙管群
(3) を燃焼室の両管板(8), (8)′に挿入固着し、排ガス
を放出する排気筒(10)を備え、燃焼室(2) と同心円上に
おいて火室(9) を前方バ−ナ側に突き出して気密に定着
せしめ、火室(9) の内部に多くの小孔を備えた火炎整流
器(6) を定着固定し、火炎整流器(6) の前方のバ−ナ側
に火炎を集約してバ−ナ(4) から発信する火炎を火炎整
流器(6) の小孔群内を通過せしめて燃焼室(2) に至らし
める小火室(11)を設け、火炎整流器(6) の前面には小火
室(11)を介してバ−ナ(4) を同心円として装着し、バ−
ナ（4)には一次送風機(5) を組合わせ、小火室(11)の出
口には二次送風機(7) から空気が供給される複数個の二
次空気噴気孔(12)を設け、更にボイラ燃焼室後部には蒸
気又は圧搾空気をボイラ燃焼室(2) 内に送気する噴射器
(13)を備えたことを特徴とするボイラの燃焼室内の火炎
制御装置。 - 【請求項２】 ボイラの燃焼室における燃焼室の前面、
上面又は下面にバ−ナを備え、燃焼負荷条件下におい
て、燃料の燃焼に要する空気量（以下全空気量という）
を100 ％として一次送風機からは全空気量の20〜60％を
送気し得るように一次送風機の風量を規制し、バ−ナか
らの噴出火炎をバ−ナ噴出口の奥に挿入定着した火炎整
流器より進出する整流火炎の発進方向の燃焼室側に全空
気量の80〜40％を二次送風機より送気し、更に燃焼室の
後方から燃焼室内へ火炎及び燃焼ガスの混合撹拌を行い
得る量の気体を圧入噴射せしめることを特徴とするボイ
ラの燃焼室内の火炎制御方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19893991A JP2747747B2 (ja) | 1991-07-12 | 1991-07-12 | ボイラ燃焼室内の火炎制御装置と制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19893991A JP2747747B2 (ja) | 1991-07-12 | 1991-07-12 | ボイラ燃焼室内の火炎制御装置と制御方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0518509A JPH0518509A (ja) | 1993-01-26 |
| JP2747747B2 true JP2747747B2 (ja) | 1998-05-06 |
Family
ID=16399486
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19893991A Expired - Fee Related JP2747747B2 (ja) | 1991-07-12 | 1991-07-12 | ボイラ燃焼室内の火炎制御装置と制御方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2747747B2 (ja) |
-
1991
- 1991-07-12 JP JP19893991A patent/JP2747747B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0518509A (ja) | 1993-01-26 |
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