JP2759306B2 - Nitrogen oxide reduction burner - Google Patents
Nitrogen oxide reduction burnerInfo
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- JP2759306B2 JP2759306B2 JP4103018A JP10301892A JP2759306B2 JP 2759306 B2 JP2759306 B2 JP 2759306B2 JP 4103018 A JP4103018 A JP 4103018A JP 10301892 A JP10301892 A JP 10301892A JP 2759306 B2 JP2759306 B2 JP 2759306B2
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Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、主として比較的小型の
ボイラにおいて好適に使用される窒素酸化物低減バーナ
に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a nitrogen oxide reducing burner which is preferably used mainly in a relatively small boiler.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来のバーナにおいては、窒素酸化物
(NOx)の低減対策として、排ガス循環燃焼,水添燃
焼,水蒸気噴射燃焼等の方式が採用されている。2. Description of the Related Art In a conventional burner, as a measure for reducing nitrogen oxides (NOx), systems such as exhaust gas recirculation combustion, hydrogenation combustion, and steam injection combustion are employed.
【0003】すなわち、排ガス循環燃焼方式は、排ガス
の一部をバーナ部に再循環して酸素分圧を下げることに
よって低NOx化を図るものであり、また水添燃焼,水
蒸気噴射燃焼方式は、燃焼室に水,水蒸気を吹き込んで
火炎温度を下げることによって低NOx化を図るもので
ある。[0003] That is, the exhaust gas recirculation combustion system aims to reduce NOx by recirculating a part of the exhaust gas to a burner portion to lower the oxygen partial pressure. Water and steam are blown into the combustion chamber to lower the flame temperature, thereby reducing NOx.
【0004】[0004]
【発明が解決しようとする課題】しかし、排ガス循環燃
焼方式では、燃焼用送風機により排ガスを強制循環させ
る場合、火炎の不安定や燃焼用空気系の汚れ等を避ける
ために、排ガス再循環量を或る程度以上増大させること
ができず、充分な低NOx化を図り得ない。また排ガス
を自己循環させる場合、低負荷条件下では排ガスの再循
環率が低下するために、効果的な低NOx化を図り得な
い。さらに、何れの場合にも送風機能力を必要以上に高
くしておく必要があり、コスト面での問題もある。However, in the exhaust gas recirculation combustion system, when the exhaust gas is forcibly circulated by a combustion blower, the exhaust gas recirculation amount is reduced in order to avoid instability of the flame and contamination of the combustion air system. It cannot be increased to a certain degree or more, and it is not possible to achieve a sufficient reduction in NOx. Further, when the exhaust gas is self-circulated, the recirculation rate of the exhaust gas is reduced under a low load condition, so that it is impossible to effectively reduce NOx. Further, in any case, it is necessary to increase the blowing function power more than necessary, and there is a problem in cost.
【0005】また、水添燃焼,水蒸気噴射燃焼方式で
は、方式では、水の吹き込みにより缶体腐食が生じる虞
れがあり、ボイラ効率も低下する。さらに、ポンプ等の
水吹き込み装置が別途必要となり、コスト面でも問題が
ある。一方、水蒸気噴射燃焼方式では、ボイラの発生蒸
気を利用すると、ボイラ効率が低下し、ボイラの発生蒸
気を利用しない場合或いは利用できない場合には、蒸気
発生装置等が別途必要となり、大幅なコストアップとな
る。[0005] In the hydrogenation combustion and the steam injection combustion system, there is a possibility that corrosion of the can body may occur due to the blowing of water, and the boiler efficiency also decreases. Further, a water blowing device such as a pump is required separately, which causes a problem in cost. On the other hand, in the steam injection combustion system, if the steam generated by the boiler is used, the boiler efficiency will be reduced. If the steam generated by the boiler is not used or cannot be used, a steam generator or the like will be required separately, resulting in a significant cost increase. Becomes
【0006】本発明は、かかるボイラ機能上,コスト上
での問題を生じることなく、NOxの発生を大幅に低減
することができ、しかも煤塵,COの発生も効果的に抑
制しうる極めて実用的なバーナを提供することを目的と
する。According to the present invention, the generation of NOx can be significantly reduced without causing such problems in boiler function and cost, and the generation of dust and CO can be effectively suppressed. The purpose is to provide a simple burner.
【0007】[0007]
【課題を解決するための手段】この課題を解決した本発
明の窒素酸化物低減バーナは、バーナスロートから燃焼
室内に理論燃焼空気量より少ない一次空気をスワール数
0.3〜0.6の旋回流をなして供給する一次燃焼用空
気供給機構と、バーナスロートの側方に設けた複数の空
気噴出ノズルから燃焼室内に一次空気量より多い二次空
気を供給する二次燃焼用空気供給機構とを具備するもの
であり、特に、前記複数の空気噴出ノズルを、バーナス
ロートの周辺環状領域に、当該空気噴出ノズルからの噴
出空気流がその上流側においては拡散せず且つ相互に干
渉しない状態で一次空気による一次燃焼部の下流側中心
に向けて二次空気を噴出させるべく、燃焼室の軸線に対
して傾斜された状態で所定間隔を隔てて配置して、一次
燃焼部における還元炎の周囲に各空気噴出ノズルからの
噴出空気流による酸化炎が明瞭に区別された状態で部分
的に食い込む炎形態が生じるように構成しておくことを
提案するものである。なお、スワール数とは、後述する
如く定義される旋回の度合をいう。According to the present invention, there is provided a nitrogen oxide reducing burner in which a primary air having a swirl number of 0.3 to 0.6 is swirled into a combustion chamber from a burner throat. A primary combustion air supply mechanism for supplying a stream of air, and a secondary combustion air supply mechanism for supplying secondary air larger than the primary air amount into the combustion chamber from a plurality of air ejection nozzles provided on the side of the burner throat. In particular, the plurality of air ejection nozzles are provided in the peripheral annular region of the burner throat by injection from the air ejection nozzles.
The outgoing air flow is not diffused upstream and
In order to eject secondary air toward the downstream center of the primary combustion section by primary air without interfering with the primary chamber, the secondary air is arranged at a predetermined interval in a state inclined with respect to the axis of the combustion chamber,
From each air jet nozzle around the reducing flame in the combustion section
Oxidation flame due to jet air flow is clearly distinguished
It is proposed to make a configuration so as to generate a flame form that bites into the target. The swirl number refers to a degree of turning defined as described later.
【0008】[0008]
【作用】一次空気,二次空気の供給により二段燃焼が行
われ、酸化炎と還元炎との混合,拡散作用により、NO
x,CO,煤塵の発生が効果的に抑制されることにな
る。かかる抑制効果は、特に、空気噴出ノズルを上記し
た傾斜状態で環状領域上に並列配置しておくことによっ
て奏せられるものである。すなわち、このように配置し
て、二次空気の噴出空気流が拡散することなく干渉しな
い領域において、図3に示す如く、一次燃焼部における
還元炎の周囲に各空気噴出ノズルからの噴出空気流によ
る酸化炎が明瞭に区別された状態で部分的に食い込む炎
形態を呈し、両炎の境界面積が大きくなるようにしてお
くことによって、NOx等の効果的な抑制が達成される
のであり、図10に示す如く両炎の境界領域が小さい場
合にはNOx等の抑制は不充分となる。[Function] Two-stage combustion is performed by the supply of the primary air and the secondary air.
The generation of x, CO, and dust is effectively suppressed. Such a suppression effect is particularly achieved by arranging the air ejection nozzles in parallel with each other in the inclined state on the annular region. That is, as shown in FIG. 3, in the area where the jet airflow of the secondary air is not diffused and interferes with each other, as shown in FIG. 3, each air jet nozzle surrounds the reducing flame in the primary combustion section. partially eating write flameless state where oxidizing flame by ejecting airflow is clearly distinguished
By exhibiting the form and increasing the boundary area between both flames, effective suppression of NOx and the like is achieved. When the boundary region between both flames is small as shown in FIG. Is insufficiently suppressed.
【0009】[0009]
【実施例】以下、本発明の構成を図1及び図2に示す実
施例に基づいて具体的に説明する。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The construction of the present invention will be specifically described below with reference to the embodiments shown in FIGS.
【0010】この実施例は、螺旋状水管壁で囲繞形成さ
れる燃焼室を有する貫流ボイラ(蒸気ボイラ等)であっ
て、特に、NOx低減が困難とされる比較的小容量(油
量30〜150Kg/h)のボイラに装備されたバーナ
に、本発明を適用した例に係る。This embodiment relates to a once-through boiler (steam boiler or the like) having a combustion chamber surrounded by a helical water pipe wall, and in particular, has a relatively small capacity (oil amount 30) for which it is difficult to reduce NOx. The present invention relates to an example in which the present invention is applied to a burner mounted on a boiler of about 150 kg / h).
【0011】この実施例のバーナ1は、図1に示す如
く、燃焼室2(径565mm,軸線方向長さ1150m
m)の端部炉壁2aに装着されており、炉壁2aの中心
部に設けたバーナスロート4(バーナスロートリング径
109mm)に燃料噴霧ノズル5及び点火電極6を設け
且つその近傍直下位に配してディフューザ(保炎板)7
(径100mm)を設けると共に、次のような一次燃焼
用空気供給機構8及び二次燃焼用空気供給機構9を設け
てなる。As shown in FIG. 1, a burner 1 of this embodiment has a combustion chamber 2 (having a diameter of 565 mm and an axial length of 1150 m).
m), a fuel spray nozzle 5 and an ignition electrode 6 are provided at a burner throat 4 (a burner throat ring diameter of 109 mm) provided at the center of the furnace wall 2a. Arrange and diffuser (flame holding plate) 7
(Diameter 100 mm) and the primary combustion air supply mechanism 8 and the secondary combustion air supply mechanism 9 as described below.
【0012】すなわち、一次燃焼用空気供給機構8は、
図1及び図2に示す如く、炉壁2a上に、バーナスロー
ト4に連通する一次空気用ウインドボックス10を配設
してなる。ウインドボックス10内には旋回ベーン11
…が設けられていて、一次空気12を旋回させながらバ
ーナスロート4から燃焼室2内に供給しうるようになっ
ている。一次空気12のスワール数Sはバーナスロート
4の径,旋回ベーン11の形状等によって決定される
が、本発明にあっては、旋回流のスワール数Sが0.3
〜0.6となるように設計されている。けだし、スワー
ル数Sが0.3未満であると、火炎が長大になって、燃
焼室2が大型化し、0.6を超えると、ノズル5からの
噴霧燃料(この実施例では灯油)が燃焼室2の周壁2b
に衝突して、カーボン化する虞れがあるからである。な
お、スワール数とはS=Gφ/(Gx/(d/2))で
定義される旋回の度合をいう(Gφ:噴流内の角運動
量,Gx:噴流内の軸線方向運動量,d:バーナスロー
トの直径)。また、ウインドボックス10の入口部10
aには風量制御ダンパ13が配設されていて、バーナス
ロート4からの一次空気供給量を理論燃焼空気量以下に
調整しうるようになっており、通常、理論燃焼空気量に
対して0.1〜0.6に設定される。That is, the primary combustion air supply mechanism 8 includes:
As shown in FIGS. 1 and 2, a primary air wind box 10 communicating with the burner throat 4 is provided on the furnace wall 2 a. A swirl vane 11 is provided in the wind box 10.
Are provided so that the primary air 12 can be supplied from the burner throat 4 into the combustion chamber 2 while swirling. The swirl number S of the primary air 12 is determined by the diameter of the burner throat 4, the shape of the swirl vane 11, and the like. In the present invention, the swirl number S of the swirl flow is 0.3.
It is designed to be 0.6. If the swirl number S is less than 0.3, the flame becomes long and the combustion chamber 2 becomes large. If the swirl number S exceeds 0.6, the fuel sprayed from the nozzle 5 (kerosene in this embodiment) burns. Perimeter wall 2b of room 2
This is because there is a risk of carbonization due to the collision of The swirl number means the degree of swirl defined by S = Gφ / (Gx / (d / 2)) (Gφ: angular momentum in the jet, Gx: axial momentum in the jet, d: burner throat Diameter). In addition, the entrance 10 of the wind box 10
a is provided with an air flow control damper 13 so that the primary air supply amount from the burner throat 4 can be adjusted to be less than the theoretical combustion air amount. It is set to 1 to 0.6.
【0013】かかる一次燃焼空気供給機構8によれば、
空気12を理論燃焼空気量より少ない状態で燃焼室2に
供給させるから、点火電極6の放電により燃料噴霧ノズ
ル5からの噴霧油に着火させると、還元燃焼且つ気化燃
焼をなす一次燃焼部14が形成されることになる。そし
て、この一次燃焼部14においては、一次空気12が旋
回流をなして供給されることから、ディフューザ7によ
る負圧部の形成と相俟って、生成した還元ガスたる燃焼
ガス12´が再循環せしめられて、滞留時間の増大,噴
霧油の気化促進が図られ、安定した燃焼が継続されるこ
とになる。According to the primary combustion air supply mechanism 8,
Since the air 12 is supplied to the combustion chamber 2 in a state smaller than the theoretical combustion air amount, when the ignition electrode 6 discharges the spray oil from the fuel spray nozzle 5 to ignite the primary combustion unit 14 that performs the reduction combustion and the vaporization combustion. Will be formed. In the primary combustion section 14, since the primary air 12 is supplied in a swirling flow, the generated combustion gas 12 ', which is a reducing gas, is regenerated in conjunction with the formation of the negative pressure section by the diffuser 7. By being circulated, the residence time is increased, the vaporization of the spray oil is promoted, and stable combustion is continued.
【0014】また、二次燃焼用空気供給機構9は、図1
及び図2に示す如く、炉壁2aに、複数の空気噴出ノズ
ル16…を設けると共に、前記ウインドボックス10を
囲繞して噴出ノズル16…に連通する二次空気用ウイン
ドボックス17を設けてなり、二次空気18を各ノズル
16から燃焼室2内に噴出させるように構成されてい
る。ノズル16…は、バーナスロート4の周囲環状領域
に所定間隔を隔てて並列配置されており、二次空気18
を一次燃焼部14の下流側中心に向けて噴出させるべ
く、燃焼室2の軸線に対して所定角度θをなす傾斜姿勢
とされている。また、ウインドボックス17の入口部1
7aには風量制御ダンパ19が配設されていて、全ノズ
ル16…からの二次空気噴出量を一次空気供給量に応じ
て調整しうるようになっている。この二次空気噴出量
は、一次空気供給量より多く、所定の必要空気量から一
次空気供給量を差し引いた量に設定される(例えば、必
要な燃焼空気比を1.2として、一次空気比が0.3で
あるときは、二次空気比は0.9とされる)。なお、バ
ーナ1は3位置制御,オン・オフ制御,比例制御される
が、この実施例では3位置制御されており、一次空気1
2及び二次空気18の供給量(風量制御ダンパ13,1
9の開度)がボイラ負荷に応じて自動的に制御されるよ
うになっている。The secondary combustion air supply mechanism 9 is shown in FIG.
As shown in FIG. 2, a plurality of air ejection nozzles 16 are provided on the furnace wall 2a, and a secondary air window box 17 surrounding the wind box 10 and communicating with the ejection nozzles 16 is provided. The secondary air 18 is configured to be ejected from each nozzle 16 into the combustion chamber 2. The nozzles 16 are arranged in parallel in the annular area around the burner throat 4 at a predetermined interval.
Is inclined at a predetermined angle θ with respect to the axis of the combustion chamber 2 in order to eject the gas toward the downstream center of the primary combustion section 14. Also, the entrance 1 of the wind box 17
An air flow control damper 19 is provided at 7a so that the amount of secondary air ejected from all the nozzles 16 can be adjusted according to the amount of primary air supplied. The secondary air ejection amount is set to be larger than the primary air supply amount and set to an amount obtained by subtracting the primary air supply amount from a predetermined necessary air amount (for example, assuming that the necessary combustion air ratio is 1.2 and the primary air ratio is 1.2). Is 0.3, the secondary air ratio is 0.9.) The burner 1 is controlled by three positions, on / off control, and proportional control. In this embodiment, the burner 1 is controlled by three positions, and the primary air 1 is controlled.
2 and the supply amount of the secondary air 18 (air volume control dampers 13, 1)
9) is automatically controlled in accordance with the boiler load.
【0015】ところで、各ノズル16からの噴出空気流
18´は下流側に向かうに従って漸次拡散されていく
が、ノズル16…の相互間隔,本数及び傾斜角度θは、
噴出空気流18´…が上流側においては拡散することな
く且つ相互に干渉せず、下流側において拡散,相互干渉
して、一次燃焼ガス12´の再循環領域の下方に入り込
む(以下「適正二次空気供給形態」という)ように、一
次燃焼ガス14の再循環力,燃焼室2の形状等に応じて
適宜に設定される。一般には、4,5本のノズル16…
を10〜30°の傾斜姿勢で等間隔配置しておくのが好
ましく、この実施例では、4本のノズル(口径35.6
mm)16…を20°の傾斜姿勢で等間隔配置してあ
る。なお、二次空気12の噴出速度も、上記した適正二
次空気供給形態を確保するために必要な条件であり、一
般には、当該ボイラにおける最低の負荷条件下において
15m/s以上となるように設定しておくことが好まし
く、この実施例では15m/sとしてある。By the way, the jet airflow 18 'from each nozzle 16 is gradually diffused toward the downstream side, but the mutual interval, the number and the inclination angle θ of the nozzles 16 are as follows.
The jet air flow 18 'does not diffuse on the upstream side.
The primary combustion gas 14 diffuses and interferes with each other on the downstream side without interfering with each other, and enters below the recirculation region of the primary combustion gas 12 ′ (hereinafter referred to as “proper secondary air supply form”). Is appropriately set in accordance with the recirculation force of the combustion chamber, the shape of the combustion chamber 2, and the like. Generally, four or five nozzles 16 ...
Are preferably arranged at equal intervals in an inclined posture of 10 to 30 °. In this embodiment, four nozzles (having a diameter of 35.6) are used.
mm) 16 are arranged at equal intervals in a 20 ° inclined posture. Note that the ejection speed of the secondary air 12 is also a condition necessary to secure the above-described appropriate secondary air supply form, and is generally set to be 15 m / s or more under the minimum load condition in the boiler. It is preferable to set it, and in this embodiment, it is set to 15 m / s.
【0016】かかる二次燃焼用空気供給機構9によれ
ば、二次空気18を上記した適正二次空気供給形態で吹
き込むから、一次燃焼ガス12´の再循環領域の下流側
において拡散燃焼による二次燃焼部20が形成され、燃
焼室2内での完全燃焼が達成されることになる。すなわ
ち、噴出空気流18´…が下流側においては拡散混合し
て、均一な緩慢燃焼が行われ、噴出空気流18´…の上
流側では空気が拡散しないで顕著な酸化燃焼が行われ
る。したがって、噴出空気流18´…の拡散することな
く相互に干渉しない上流側部分においては、図3に示す
如く、還元炎(輝炎)21の周囲に酸化炎(目視透明)
22が部分的に食い込んだ炎形態(以下「適正炎形態」
という)を呈するのであり、ノズル16…直下の環状領
域において還元炎21と酸化炎22とが明瞭に区別され
て混在し、両炎21,22の境界面積が大きくなってい
る。According to the secondary combustion air supply mechanism 9, since the secondary air 18 is blown in the above-mentioned appropriate secondary air supply mode, the secondary combustion by the diffusion combustion is performed downstream of the recirculation region of the primary combustion gas 12 '. The next combustion section 20 is formed, and complete combustion in the combustion chamber 2 is achieved. That is, the jet air flows 18 'are diffused and mixed on the downstream side, and uniform slow combustion is performed. On the upstream side of the jet air flows 18', remarkable oxidative combustion is performed without diffusion of air. Therefore, in the upstream portion where the jet air flows 18 ′ do not diffuse and do not interfere with each other, as shown in FIG.
The flame form that 22 partially penetrated (hereinafter "appropriate flame form")
The reducing flame 21 and the oxidizing flame 22 are clearly distinguished and mixed in the annular region immediately below the nozzle 16..., And the boundary area between the two flames 21 and 22 is large.
【0017】したがって、以上のような一次空気12及
び二次空気18の供給により、上流側においては還元炎
21と酸化炎22とが明瞭に区別されて混在し、下流側
に至るに従って両炎21,22が徐々に拡散,混合して
いく状態で二段燃焼されることから、NOx低減が困難
とされる高負荷燃焼で比較的小容量型の油焚きボイラに
おいても、NOxを大幅に低減することができ、CO,
煤塵の発生も良好に抑制することができる。Therefore, by the supply of the primary air 12 and the secondary air 18 as described above, the reducing flame 21 and the oxidizing flame 22 are clearly distinguished and mixed on the upstream side, and the two flames 21 are mixed toward the downstream side. , 22 are gradually diffused and mixed, so that NOx is significantly reduced even in a high-load combustion and relatively small-capacity oil-fired boiler where it is difficult to reduce NOx. CO,
Generation of dust can also be satisfactorily suppressed.
【0018】上記実施例の構成のものにおいて、負荷1
00%,50%の条件下で燃焼実験を行ったところ、上
記適正炎形態(図3)が確認され、図4〜図6に示す如
く、NOx発生量(ppm(O2 =0%換算、以下にお
いて同じ)),CO発生量(ppm),スモールスケー
ルNo.(煤塵発生度の主たる指標)についてはこれら
が著しく低減されることが確認された。なお、図4〜図
6において、実線は100%負荷の場合を示し、鎖線は
50%負荷の場合を示す。このような灯油を燃料とした
燃焼実験の結果からも明らかなように、本発明に係るバ
ーナ1によれば、都道府県自治体のうち最も厳しい東京
都の規制(油焚きでNOx<80ppm,ガス焚きでN
Ox<60ppm)をも充分クリアすることができ、し
かも、将来、油焚きについてもガス焚き並みの規制が行
われるような場合にも、これに充分対処することができ
る。In the configuration of the above embodiment, the load 1
When the combustion experiment was performed under the conditions of 00% and 50%, the above-mentioned appropriate flame form (FIG. 3) was confirmed. As shown in FIGS. 4 to 6, the NOx generation amount (ppm (O 2 = 0% conversion, The same applies to the following.)), CO generation amount (ppm), small scale No. (Main indicators of the degree of dust generation) were confirmed to be significantly reduced. 4 to 6, a solid line indicates a case of 100% load, and a dashed line indicates a case of 50% load. As is clear from the results of the combustion experiment using kerosene as a fuel, according to the burner 1 according to the present invention, the strictest regulations of Tokyo among the municipalities (NOx <80 ppm for oil-fired, gas-fired And N
Ox <60 ppm) can be sufficiently cleared, and even if oil-fired regulation is to be performed in the future at the same level as gas-fired regulation, it can be sufficiently dealt with.
【0019】また、比較例として、空気噴出ノズル16
…の数を上記実施例の2倍の8本に増やして、同一条件
で実験してみたところ、図11〜図13に示す如く、N
Ox,CO,煤塵の低減率が大幅に低下した。この実験
においては、ノズル数が2倍となったため、上流側にお
いても噴出空気流18´…が相互に干渉して、図10に
示す如く、空気流18´…による酸化炎22が還元炎2
1を囲繞する環状形状に形成されることになり、図3の
場合に比して環状炎21と酸化炎22との境界面積が大
幅に小さくなった。なお、図11〜図13において、実
線は100%負荷の場合を示し、鎖線は50%負荷の場
合を示す。As a comparative example, the air jet nozzle 16
.. Were increased to eight, twice the number in the above embodiment, and an experiment was performed under the same conditions. As shown in FIGS.
The reduction rates of Ox, CO, and dust were significantly reduced. In this experiment, since the number of nozzles was doubled, the jet air flows 18 'also interfered with each other on the upstream side as well, and as shown in FIG.
1, and the boundary area between the annular flame 21 and the oxidizing flame 22 is greatly reduced as compared with the case of FIG. In FIGS. 11 to 13, a solid line indicates a case of 100% load, and a chain line indicates a case of 50% load.
【0020】また、他の比較例として、ノズル傾斜角度
θを0°とした場合においても実験したが、適正炎形態
が得られず、NOx等の低減率は上記比較例における場
合より更に低下した。さらに、混合不良により、スモー
ルスケールNo.も高く、CO発生量も増加した。As another comparative example, an experiment was conducted even when the nozzle inclination angle θ was 0 °. However, an appropriate flame form was not obtained, and the reduction rate of NOx and the like was further reduced as compared with the comparative example. . Further, due to poor mixing, small scale No. And the amount of CO generated also increased.
【0021】かかる比較実験の結果から、NOx等の低
減効果は、特に、二次空気18を前記した適正二次空気
供給形態で吹き込み且つ上記した適正炎形態が得られる
ことによって達成されるものと推測される。したがっ
て、空気噴出ノズル16…の数及び傾斜角度θ等は、燃
焼条件等に応じて、適正二次空気供給形態及び適正炎形
態が得られるように設定しておくことが必要である。From the results of the comparative experiment, it is understood that the effect of reducing NOx and the like can be achieved particularly by blowing the secondary air 18 in the above-described appropriate secondary air supply mode and obtaining the above-described appropriate flame mode. Guessed. Therefore, it is necessary to set the number of the air ejection nozzles 16 and the inclination angle θ, etc., in accordance with combustion conditions and the like so as to obtain an appropriate secondary air supply mode and an appropriate flame mode.
【0022】なお、本発明は上記実施例に限定されるも
のではなく、本発明の基本原理を逸脱しない範囲におい
て適宜に改良・変更することができる。It should be noted that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be appropriately improved and changed without departing from the basic principle of the present invention.
【0023】例えば、図7に示す如く、ディフューザ7
に代えてコーン23を設け、一次空気12をコーン23
の内外に分流12a,12bしてバーナスロート4から
燃焼室2に供給させるようにしてもよい。この場合、コ
ーン23の内側を通過する分流空気12aにも旋回ベー
ン11aにより旋回を与えるようにする。この分流空気
量12aは、通常、一次空気12の全供給量の1/3程
度となるように設定される。また、図8に示す如く、上
部炉壁2aのキャスタ部をフラットとせず、凹部2cと
してもよい。さらに、本発明は燃焼室2が横向き,倒立
状態となるボイラにも適用できることはいうまでもな
い。For example, as shown in FIG.
Is provided, and the primary air 12 is supplied to the cone 23.
May be supplied to the combustion chamber 2 from the burner throat 4 by splitting the flows 12a and 12b into and out of the chamber. In this case, the swirl vanes 11a also give swirl to the divided air 12a passing inside the cone 23. Normally, the divided air amount 12a is set to be about 1/3 of the total supply amount of the primary air 12. Further, as shown in FIG. 8, the caster portion of the upper furnace wall 2a may not be flat, but may be a concave portion 2c. Further, it goes without saying that the present invention can also be applied to a boiler in which the combustion chamber 2 is turned sideways and in an inverted state.
【0024】また、空気噴出ノズル16…の数、傾斜角
度θ、相互間隔、ノズル口径は、前記した適正二次空気
供給形態及び適正炎形態が得られる範囲内において、燃
焼条件,燃焼室形状等に応じて適宜に変更することがで
きる。例えば、燃焼室2の径が大きい場合、前記した如
くNOx低減率が低いとされた8本でもよい場合がある
と思われる。ただ、本発明が特に対象とする小型ボイラ
にあっては、一般に、4,5本程度が最適であろう。ま
た、ノズル16…の傾斜角度θ,相互間隔,ノズル口径
は同一でなくともよい。例えば、図9に示す如く、上下
ヘッダ間を環状に並列する水管24a…,25a…から
なる水管壁24,25で連結し、内側水管壁24の水管
間に形成された燃焼ガス出口26…から水管壁24,2
5間に形成される燃焼ガス通路27へと燃焼ガスを排出
するように構成された多管式の貫流ボイラにあっては、
未燃焼ガスが燃焼ガス出口26から燃焼ガス通路27へ
と侵入して、煤を発生し易いが、かかる場合にあって
は、出口26直上位のノズル16´の口径を他のノズル
16…よりも大きくして、その噴出量を多くしておくこ
とによって、未燃ガスの通路27への侵入を阻止するこ
とができる。The number of the air jet nozzles 16, the inclination angle θ, the mutual interval, and the nozzle diameter are within the range in which the appropriate secondary air supply mode and the appropriate flame mode can be obtained. Can be appropriately changed according to the conditions. For example, when the diameter of the combustion chamber 2 is large, it is considered that there may be a case where eight NOx reduction rates are considered to be low as described above. However, in the case of a small boiler to which the present invention is particularly applied, generally, about 4 or 5 would be optimal. In addition, the inclination angles θ, mutual intervals, and nozzle diameters of the nozzles 16 are not necessarily the same. For example, as shown in FIG. 9, the upper and lower headers are connected by water pipe walls 24 and 25 composed of water pipes 24a... 25a. ... from water pipe wall 24, 2
In a multi-tube type once-through boiler configured to discharge combustion gas to a combustion gas passage 27 formed between the five,
The unburned gas easily enters the combustion gas passage 27 from the combustion gas outlet 26 to generate soot, but in such a case, the diameter of the nozzle 16 ′ immediately above the outlet 26 is made larger than the other nozzles 16. By increasing the ejection amount and increasing the ejection amount, it is possible to prevent unburned gas from entering the passage 27.
【0025】[0025]
【発明の効果】以上の説明からも明らかなように、本発
明によれば、NOx,CO,煤塵の発生を大幅に抑制す
ることができ、近時の低NOx燃焼の要請を充分満足さ
せることができる。特に、高負荷燃焼の小容量ボイラに
おいても、油焚きであると否とに拘わらず、現在最も厳
しい東京都のガス焚き規制枠内に収めることが可能とな
り、将来、益々規制が厳格になるであろう低NOx燃焼
化の要請に充分応えることができる。しかも、必要以上
の高能力送風機や水,蒸気の吹き込み装置等を必要せ
ず、ボイラの大幅なコンパクト化を図ることができ、コ
スト的にも極めて有利となる。As is apparent from the above description, according to the present invention, the generation of NOx, CO, and dust can be significantly suppressed, and the recent demand for low NOx combustion can be sufficiently satisfied. Can be. In particular, even for small-capacity boilers with high-load combustion, regardless of whether or not they are oil-fired, it will be possible to stay within the currently strictest gas-fired regulatory framework in Tokyo, and regulations will become stricter in the future. It can sufficiently meet the demand for low NOx combustion. Moreover, a boiler can be made much more compact without the necessity of an unnecessarily high-capacity blower or an apparatus for blowing water or steam, which is extremely advantageous in terms of cost.
【図1】本発明に係るバーナの一実施例を示す縦断側面
図である。FIG. 1 is a vertical sectional side view showing one embodiment of a burner according to the present invention.
【図2】図1のII−II線に沿う横断平面図である。FIG. 2 is a cross-sectional plan view taken along the line II-II of FIG.
【図3】図1のIII−III線に沿う横断平面図である。FIG. 3 is a cross-sectional plan view taken along the line III-III in FIG. 1;
【図4】NOx発生量についての測定結果を示すグラフ
である。FIG. 4 is a graph showing a measurement result of a NOx generation amount.
【図5】CO発生量についての測定結果を示すグラフで
ある。FIG. 5 is a graph showing a measurement result of a CO generation amount.
【図6】スモールスケールNO.についての測定結果を
示すグラフである。FIG. 6 shows a small scale NO. 6 is a graph showing the measurement results of the above.
【図7】他の実施例を示す縦断側面図である。FIG. 7 is a longitudinal sectional side view showing another embodiment.
【図8】更に他の実施例を示す縦断側面図である。FIG. 8 is a longitudinal sectional side view showing still another embodiment.
【図9】更に他の実施例を示す横断平面図である。FIG. 9 is a cross-sectional plan view showing still another embodiment.
【図10】比較例における図3相当の横断平面図であ
る。FIG. 10 is a cross-sectional plan view corresponding to FIG. 3 in a comparative example.
【図11】比較例におけるNOx発生量についての測定
結果を示すグラフである。FIG. 11 is a graph showing a measurement result of a NOx generation amount in a comparative example.
【図12】比較例におけるCO発生量についての測定結
果を示すグラフである。FIG. 12 is a graph showing a measurement result of a CO generation amount in a comparative example.
【図13】比較例におけるスモールスケールNO.につ
いての測定結果を示すグラフである。FIG. 13 shows a small scale NO. 6 is a graph showing the measurement results of the above.
1…バーナ、2…燃焼室、4…バーナスロート、9…一
次燃焼用空気供給機構、10…二次燃焼用空気供給機
構、10,17…ウインドボックス、11,11a…旋
回ベーン、12,12a,12b…一次空気、12´…
再循環燃焼ガス、14…一次燃焼部、16,16´…空
気噴出ノズル、18…二次空気、18´…噴出空気流、
20…二次燃焼部、21…還元炎、22…酸化炎。DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Burner, 2 ... Combustion chamber, 4 ... Burner throat, 9 ... Primary combustion air supply mechanism, 10 ... Secondary combustion air supply mechanism, 10, 17 ... Wind box, 11, 11a ... Swirling vane, 12, 12a , 12b ... primary air, 12 '...
Recirculated combustion gas, 14 ... primary combustion section, 16, 16 '... air ejection nozzle, 18 ... secondary air, 18' ... ejection air flow,
20: secondary combustion section, 21: reducing flame, 22: oxidizing flame.
Claims (1)
空気量より少ない一次空気をスワール数0.3〜0.6
の旋回流をなして供給する一次燃焼用空気供給機構と、
バーナスロートの側方に設けた複数の空気噴出ノズルか
ら燃焼室内に一次空気量より多い二次空気を供給する二
次燃焼用空気供給機構とを具備し、前記複数の空気噴出
ノズルを、バーナスロートの周辺環状領域に、当該空気
噴出ノズルからの噴出空気流がその上流側においては拡
散せず且つ相互に干渉しない状態で一次空気による一次
燃焼部の下流側中心に向けて二次空気を噴出させるべ
く、燃焼室の軸線に対して傾斜された状態で所定間隔を
隔てて配置して、一次燃焼部における還元炎の周囲に各
空気噴出ノズルからの噴出空気流による酸化炎が明瞭に
区別された状態で部分的に食い込む炎形態が生じるよう
に構成したことを特徴とする窒素酸化物低減バーナ。1. A swirl number of 0.3 to 0.6 of primary air smaller than a theoretical combustion air amount is supplied from a burner throat into a combustion chamber.
A primary combustion air supply mechanism for supplying a swirling flow of
And a plurality of secondary combustion air supply mechanism for supplying more than secondary air primary air amount from the air ejection nozzle in the combustion chamber which is provided on the side of the burner throat, the plurality of air injection nozzles, burner throat The surrounding air
The jet air flow from the jet nozzle expands on the upstream side.
In order to eject the secondary air toward the and the downstream-side center of the primary combustion section by the primary air in the state that does not interfere with each other without dispersion, and arranged at a predetermined distance in a state of being inclined to the axis of the combustion chamber Around the reducing flame in the primary combustion section.
Oxidizing flame caused by the jet air flow from the air jet nozzle becomes clear
As a form of flame that partially digs in a distinct state
A burner for reducing nitrogen oxides, characterized in that:
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JP4103018A JP2759306B2 (en) | 1992-04-22 | 1992-04-22 | Nitrogen oxide reduction burner |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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US7878130B2 (en) | 2004-11-04 | 2011-02-01 | Babcock-Hitachi K.K. | Overfiring air port, method for manufacturing air port, boiler, boiler facility, method for operating boiler facility and method for improving boiler facility |
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CN104011466B (en) | 2011-12-27 | 2016-08-17 | 日本碍子株式会社 | Burner and use its heating furnace |
JP6448902B2 (en) * | 2013-12-26 | 2019-01-09 | 三菱日立パワーシステムズ株式会社 | Heavy oil-fired boiler combustion method and heavy oil-fired boiler |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JPS5226024A (en) * | 1975-08-23 | 1977-02-26 | Chugai Ro Kogyo Kaisha Ltd | Two-stage combustion process and its equipments |
JPS6078208A (en) * | 1984-09-03 | 1985-05-02 | Kawasaki Heavy Ind Ltd | Low nox burner |
JPS6346311A (en) * | 1986-08-12 | 1988-02-27 | Nepon Kk | Method for shortening flames of gun type burner and its device |
JPH04110508A (en) * | 1990-08-29 | 1992-04-13 | Nippon Furnace Kogyo Kaisha Ltd | Low-nox combustion method and burner therefor |
-
1992
- 1992-04-22 JP JP4103018A patent/JP2759306B2/en not_active Expired - Fee Related
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JPH05296411A (en) | 1993-11-09 |
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