JP2782384B2 - 統合低ＮＯｘぐう角燃焼システム - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 発明の背景 本発明は、粉末化固体燃料燃焼炉に使用するぐう角燃
焼システム、殊に広い範囲の固体燃料に適用でき、粉末
化固体燃料燃焼炉に用いられた時、代替固体燃料に基づ
く発電技術と匹敵するようなレベルにまでNOx排出量を
制限することができる統合低NOxぐう角燃焼システムに
関する。

粉末化固体燃料は、長い間にわたり、ぐう角燃焼法に
より火炉内で浮遊状態で成功裡に燃焼させて来ている。
このぐう角燃焼技術は、粉末化した固体燃料と空気とを
火炉の４つの隅部から、火炉の中央における仮想円に対
して接線をなす方向から導入することを必要としてい
る。この形式の燃焼は多くの利点を有する。中でも、粉
末化固体燃料と空気との良好な混合、安定な火炎状態、
及び火炉内の燃焼ガス滞留時間が長いことが挙げられ
る、 最近は、空気汚染をできるだけ最小限とすることに、
益々関心が向けられて来ている。NOx制御の問題に特に
注目すると、窒素酸化物は、熱NOx及び燃料NOxと呼ばれ
るふたつの各別のメカニズムにより化石燃料の燃焼中に
生成されることが知られている。熱NOxは窒素分子と燃
焼用空気中の酸素との熱的な固定に由来する。この熱NO
xの形成率は、局部的な火炎温度に極端に敏感な関係に
あり、他方、酸素の局部的な濃度に対してはそれ程でも
ない。仮想上、熱NOxのすべては、最高温度の火炎領域
で形成される。次いで、この熱NOxの濃度は、燃焼ガス
の熱的クエンチングにより高温領域におけるレベルに
“凍結”される。従って、煙道ガス熱NOx濃度は、ピー
ク火炎温度の平衡レベル特性と煙道ガス温度の平衡レベ
ルとの間にある。

他方、燃料NOxは、たとえば石炭及び重油のような或
る種の化石燃料中の有機的に結合されている窒素の酸化
に由来する。この燃料NOxの形成率は、一般に化石燃料
と空気流れとの混合率により、ことに局部的な酸素濃度
により大きく影響される。しかしながら、燃料窒素に由
来する煙道ガスNOx濃度は、典型的にはたとえば化石燃
料中のすべての窒素の完全酸化から生ずるレベルの20な
いし60パーセント程度のようにほんの一部分である。こ
のように、上述のことから、全NOx生成量は局部的酸素
レベルとピーク火炎温度との両方の関数となることがわ
かる。

多年にわたって、数多くの改良が標準的なぐう角燃焼
技術に加えられて来ている。これらの改良の多く、こと
に最近提案された改良では、NOxの排出量をいくらかで
も少なくすることに関心が向けられている。このような
改良のひとつが、本出願人の1991年６月４日付の登録に
なる「集合同心式ぐう角燃焼システム」と題する米国特
許第5,020,454号の要旨となっている。この集合同心式
ぐう角燃焼システムは風箱を包含している。第１の群の
燃料ノズルがこの風箱内に装架されて、火炉内に集合化
した燃料を噴射し、これによって火炉内に第１の富燃料
領域を形成するようにする。また、第２の群の燃料ノズ
ルが風箱内に装架されて、集合化した燃料を火炉内に噴
射し、これによって火炉内に第２の富燃料領域を形成す
るようにする。さらに、オフセット空気ノズルが風箱内
に装架されて、オフセット空気を火炉内に噴射し、この
オフセット空気が、同じく火炉内に噴射された集合化燃
料から離れて指向し、火炉の壁に向うようにしている。
さらに、密結合されたオーバファイア空気ノズルが風箱
内に装架されて、密結合オーバファイア空気を火炉内へ
噴射する。さらに、この密結合オーバファイア空気ノズ
ルとは分離しているオーバファイア空気ノズルがバーナ
領域内に装架されており、密結合オーバファイア空気ノ
ズルから離れて、風箱の長手方向軸線と実質的に整合し
ている。この分離オーバファイア空気ノズルは、分離オ
ーバファイア空気を火炉内へ噴射する。

もうひとつの改良としては、1992年９月15日登録の
「ボイラ火炉燃焼システム」と題する米国特許第5,146,
858号の要旨となる燃焼システムが挙げられる。この米
国特許第5,146,858号の教示によれば、ボイラ火炉燃焼
システムは、四角胴形状のボイラ火炉の隅部の側壁に配
設した主バーナを包含し、これら主バーナの軸線が、火
炉の軸線と共通な軸線を有する仮想円筒の表面に対し接
線方向を指向している型式のものである。さらに、この
型式のボイラ火炉燃焼システムでは、空気ノズルがボイ
ラ火炉内において主バーナの上方のレベルに配設されて
おり、これによって、主バーナ燃焼領域の還元雰囲気又
は低酸素濃度雰囲気に残されている未燃焼燃料が、この
空気ノズルを通って流れる付加的な空気によって完全燃
焼される。この米国特許第5,146,858号に教示されるよ
うなボイラ火炉燃焼システムは、ことに高レベルおよび
低レベルにそれぞれ配設されたふたつの空気ノズル群を
特徴としている。さらに詳しくは、低レベルの空気ノズ
ルは、ボイラ火炉の隅部に設けられ、それらの軸線は前
述の第１の同軸仮想円筒表面よりも直径の大きい直径を
有する第２の同軸仮想円筒表面に対して接線方向を指向
している。他方、高レベルの空気ノズルは、ボイラ火炉
の側壁表面の中心に設けられており、これらの空気ノズ
ルの軸線は、第２の同軸の仮想円筒表面よりも小径の直
径を有する第３の同軸仮想円筒表面に対して接線方向に
指向している。

さらに別の改良が、本願出願人による1993年３月23日
登録の「NOx制御のための新型オーバファイア空気シス
テム」と題する米国特許第5,195,450号の要旨となって
いる。この米国特許第5,195,450号の教示によれば、化
石燃料燃焼炉に用いるのに特に好適な型式な燃焼システ
ムに用いるために設計されたNOx制御用の新型オーバフ
ァイア空気システムが提供される。この新型NOx制御用
オーバファイア空気システムは、複数個の密結合オーバ
ファイア空気コンパートメントと、複数個の分離オーバ
ファイア空気コンパートメントとから成る多段のオーバ
ファイア空気コンパートメントとを包含している。密結
合オーバファイア空気コンパートメントは火炉内の第１
の高さレベルに支持されており、また分離オーバファイ
ア空気コンパートメントは火炉内の第２の高さレベルに
支持されており、これにより密結合オーバファイア空気
コンパートメントと整合はしているがこれかららは間隔
を置かれている。オーバファイア空気は密結合オーバフ
ァイア空気コンパートメントと分離オーバファイア空気
コンパートメントとの両方から供給されて、これらの間
に所定の最も都合のよいオーバファイア空気分布を形成
し、分離オーバファイア空気コンパートメントから出た
オーバファイア空気が火炉の平面において水平な噴霧状
または扇面状分布を形成すると共に、オーバファイア空
気は、これら分離オーバファイア空気コンパートメント
から、従来の速度よりも著しく高い速度で出されてい
る。

1990年代を通じて、また21世紀に入っても、大型の中
央粉末化固体燃料燃焼発電所が、世界における電力発生
に重要な役割を果すものと期待されている。これらの発
電所は、最高サイクル効率、多種類燃料順応性、サイク
リング、最大有効性、最小投資コスト、最小保守コス
ト、及び国、州及び地方の規制に適合するか、さらには
これを上廻る可能な限り少ない公害物質排出を果すよう
に設計されよう。歴史的に見て、ぐう角燃焼方式は、大
型の粉末化固体燃料燃焼炉にとって本来的にNOx生成の
少ない方式であることが実証されて来ている。低NOx排
出は、隅部風箱から出る粉末化固体燃料と空気流れとの
物理的な分離に伴って生ずるステージングからなし得ら
れる。各粉末化固体燃料ノズルで生ずる火炎は、全体的
な熱及び質量移転プロセスを通して安定化される。火炉
の中心に生ずる、単一の回転する火炎のエンベローブ
（火球）は、火炉全体にわたって漸進的ではあるが完全
かつ均一な粉末化固体燃料と空気との混合を果させてい
る。このぐう角燃焼は、燃焼NOx制御のための新型空気
ステージングに進歩をもたらしたのである。これとは逆
に、壁燃焼炉は、均一な粉末化燃料・空気混合を達成す
るために全体的な火炉流れパターンを用いない、各別の
自己安定化バーナ群を用いるものである。この結果とし
て、壁燃焼式の装置では、これが分離オーバファイア空
気を採用しないにも拘らず、典型的に高温で、NOx生成
の原因となる酸素濃度の高い局部領域を形成している。

上述の３つの米国特許の教示に従う燃焼システムは、
それらが設計された目的に対してはうまく機能すること
が実証されたものの、云うまでもなくこのような燃焼シ
ステムに対して従来から改善の要求があることがわかっ
ている。ことに、選択触媒還元（SCR）または選択非触
媒還元（SNCR）のいずれをも用いることなく、たとえば
循環流動床（CFB）及び統合ガス結合サイクル（IGCC）
のような代替粉末化固体燃料に基づく発電技術と匹敵す
るようなレベルにまで、粉末化固体燃料燃焼炉からのNO
x排出を制御することを可能とする、新規かつ改良され
たぐう角燃焼システムに対する要望が従来からあるので
ある。このため、粉末化固体燃料燃焼炉からのNOx排出
を、0.15 lb/10⁶BTU以下に制限しながら、同時にフライ
アッシュ内炭素量を５％以下、CO排出量を50ppm以下に
制限することを可能とする、新規かつ改良されたぐう角
燃焼システムに対する要望が従来からある。さらに、こ
のような排出レベルは、中位の揮発性の瀝青炭から亜炭
に至る広範囲の固体燃料が、新規かつ改良されたぐう角
燃焼システムを装備した粉末化固体燃料燃焼炉内で燃焼
される時に達成されなければならない。最後に、このよ
うな新規かつ改良されたぐう角燃焼システムを設けるた
めには、燃料粉末化アセンブリ、１次空気流れアセンブ
リ、燃料供給アセンブリ、及び多レベルでの空気（補助
空気、密結合オーバファイア空気、分離オーバファイア
空気）の噴射のすべてを包含する全粉末化固体燃料燃焼
システムに注目する必要がある。このため、このような
新規かつ改良されたぐう角燃焼システムは、次に述べる
４つの主要要因から成るものと見ることができよう。こ
れらの主要要因とは、固体燃料の粉末化及び分級、粉末
化固体燃料の導入及び粉末化固体燃料ノズルチップ付近
での燃焼、下部火炉燃焼、及び上部火炉燃焼（主風箱と
火炉アーチとの間）である。さらに、このような新規か
つ改良されたぐう角燃焼システムは、これら４つの各別
の要因の最適化に基づくものでなければならない。

総括するに、新規かつ改良されたぐう角燃焼システム
に対して従来要望されていることは、これを粉末化固体
燃料燃焼炉に採用した時、米国東部産の瀝青炭について
のNOx排出量が0.10ないし0.15 lb/10⁶BTUであることを
可能とし、しかもたとえば流動床燃焼装置及びIGCCのよ
うな他の新規な固体燃料燃焼技術オプションを用いる排
出ベースと競争できる粉末化固体燃料燃焼炉での粉末化
固体燃料燃焼をなすことを可能とすることにある。さら
に、新規かつ改良されたぐう角燃焼システムでのNOx排
出目標は、フライアッシュ内炭素量５％以下、CO排出量
50ppm以下を維持しながら、燃焼技術のみによって達成
されるべきことにある。すなわち、このような新規かつ
改良されたぐう角燃焼システムは、最小の排出を達成で
きなければならない。この点に関して云えば、たとえば
亜化学量的１次領域燃焼、粉末化固体燃料と空気との混
合のステージング、減少させた過剰空気、下部熱釈放率
などのNOx減少に採用される技術はすべて酸素の有効
性、燃焼率及び還元ピーク火炎温度を制御することを狙
うものである。しかしながら、これらの条件は、CO、炭
化水素及び増大した未燃焼炭素の排出の可能性を増大さ
せるものであるので、このような新規かつ改良されたぐ
う角燃焼システムでは、これらの相反する要因間にバラ
ンスが図られることが必要である。すなわち、このよう
な新規かつ改良されたぐう角燃焼システムは、より細か
く固体燃料を粉末化することが、新型の粉末化固体燃料
導入アセンブリ及び多空気噴射レベルを利用する火炉内
空気ステージングと組み合わされた統合ぐう角燃焼シス
テムを包含する。すなわち、これらの特徴の統合が、従
来技術の燃焼システムから、この新規かつ改良されたぐ
う角燃焼システムを区別しているのである。

固体燃料のより細かい粉末化に対する要望は、NOx制
御のための段階燃焼プロセスにより惹起される可燃物損
失（未燃焼炭素）を最小限とする要求に内包されてい
る。粉末化固体燃料をより細かくすることは、粉末化固
体燃料ノズルチップからの排出に当って近接した着火を
生じ、燃料結合窒素の釈放の割合を大きくし、これに伴
なってステージ条件下でN₂への還元を増大する。第２の
利点は、粉末化固体燃料燃焼炉の水壁に衝突する大径粒
子（100メッシュ以上の粒子）が少なくなり、かつ低負
荷着火安定性が改善されることである。

新型の粉末化固体燃料導入アセンブリに対する要望
は、従来型の粉末化固体燃料ノズルチップにおけるより
も、粉末化固体燃料の着火点がノズルチップにより接近
することを確かとすることにある。粉末化固体燃料の急
速な着火は、安定な揮発性火炎を生じ、富粉末化固体燃
料流れの中でのNOxの生成を最小限とする。これに加え
て、新型粉末化固体燃料導入アセンブリをもって、風箱
２次空気流れの一部分を水平方向にオフセットして、こ
れにより燃焼の初期段階中粉末化固体燃料流れに与えら
れる空気を少なくする可能性も存在する。このように風
箱２次空気流れの一部分を水平方向にオフセットするこ
とは、燃焼領域内またはその上方における粉末化固体燃
料燃焼炉の水壁付近に酸化性の環境を形成する。このこ
とは、アッシュの付着量及び期間を減少し、水壁に対す
るスーツブロワの使用を少なくすると共に、火炉の低熱
吸収を増大させることとなる。粉末化固体燃料燃焼炉の
水壁に沿う酸素レベルの増大は、また、侵食の可能性、
ことに硫黄分、鉄分またはアルカリ金属（K,Na）分の多
い石炭を使用した際の水壁の腐食を減少させる。硫化ま
たは、その他のメカニズムによる腐食は、実際的には、
粉末化固体燃料燃焼炉の水壁に燃料が直接衝突する可能
性を最小限とすることにより大きく制限することができ
る。この可能性は、従来の熱釈放パラメータ及び粉末化
固体燃料燃焼炉の幾何的形状、さらには改良された粉末
化固体燃料の細かさ制御により左右される。

多空気噴射レベルを用いる火炉内空気ステージングに
対する要求は、２次空気の一部分を主風箱の頂部におけ
る空気コンパートメントを介して放出して、NOx生成を
増大させることなく、炭素のバーンアウトを改善する必
要を内包している。これに加えて、多空気噴射レベルを
用いる火炉内空気ステージングによる多段階分離オーバ
ファイア空気（SOFA）を介する燃焼領域の化学量論的な
制御の可能性もまた存在する。オーバファイア空気のふ
たつまたはそれ以上の数の分離レベルは、主風箱の頂部
と粉末化固体燃料燃焼炉出口面との間で、粉末化固体燃
料燃焼炉の隅部に合体され、所定の粉末化固体燃料に対
するNOx制御のための最適化学量論的ヒストリーを生成
する。SOFAコンパートメントは、調節可能な左右及び傾
斜位置決め手段を有し、これにより、たとえば炭素、C
O、全炭化水素（THC）及び多環式芳香化合物（PAC）の
ような可燃物の放出を最大限制御するため、燃焼用空気
と粉末化固体燃料燃焼炉ガスとの混合プロセスの調整を
可能としている。

従って、本発明の目的は、粉末化固体燃料燃焼炉にお
ける使用に特に適した新規かつ改良されたぐう角燃焼シ
ステムを提供することにある。

本発明の他の目的は、選択触媒還元（SCR）又は選択
非触媒還元（SNCR）のいずれをも用いることなく、たと
えば循環流動床（CFB）及び統合ガス化結合サイクル（I
GCC）のような代替粉末化固体燃料に基づく発電技術と
匹敵するようなレベルにまで、粉末化固体燃料燃焼炉か
らのNOx排出を制御することを特徴とする、新規かつ改
良された粉末化固体燃料燃焼炉用ぐう角燃焼システムを
提供することにある。

本発明のさらに他の目的は、粉末化固体燃料燃焼炉か
らのNOx排出量を0.15 lb/10⁶BTU以下とすることができ
ることを特徴とする、粉末化固体燃料燃焼炉用の新規か
つ改良されたぐう角燃焼システムを提供することにあ
る。

本発明の別の目的は、粉末化固体燃料燃焼炉からのNO
x排出量を0.15 lb/10⁶BTU以下に制限しながら、同時に
フライアッシュ中炭素量を５％以下、CO排出量を50ppm
以下に制限することができることを特徴とする、粉末化
固体燃料燃焼炉用の新規かつ改良されたぐう角燃焼シス
テムを提供することにある。

本発明のさらに別の目的は、粉末化固体燃料燃焼炉か
らのNOx排出量を0.15 lb/10⁶BTU以下に制限しながら、
中位揮発性瀝青炭から亜炭までの広範囲の固体燃料を粉
末化固体燃料燃焼炉で使用することができることを特徴
とする、粉末化固体燃料燃焼炉用の新規かつ改良された
ぐう角燃焼システムを提供することにある。

本発明のさらに別の目的は、固体燃料の粉末化及び分
級の手段を要素として包含することを特徴とする、粉末
化固体燃料燃焼炉用の新規かつ改良されたぐう角燃焼シ
ステムを提供することにある。

本発明のさらに別の目的は、粉末化固体燃料ノズルチ
ップ近くに粉末化固体燃料を導入し、ここで燃焼させる
要素を包含することを特徴とする、粉末化固体燃料燃焼
炉用の新規かつ改良されたぐう角燃焼システムを提供す
ることにある。

本発明のさらに他の目的は、下部火炉燃焼要素を包含
することを特徴とする、粉末化固体燃料燃焼炉用の新規
かつ改良されたぐう角燃焼システムを提供することにあ
る。

本発明のさらに他の目的は、上部火炉燃焼要素を包含
することを特徴とする、粉末化固体燃料燃焼炉用の新規
かつ改良されたぐう角燃焼システムを提供することにあ
る。

本発明のさらに他の目的は、固体燃料をより細かく粉
末化する手段が、新型の粉末化燃料導入アセンブリと多
空気噴射レベル利用の火炉内空気ステージング手段とに
組み合わされて、その結果新規かつ改良されたぐう角燃
焼システムが粉末化固体燃料燃焼炉用の新規かつ改良さ
れた統合くう角燃焼システムを構成することを特徴とす
る、粉末化固体燃料燃焼炉用の新規かつ改良されたぐう
角燃焼システムを提供することにある。

本発明のさらに他の目的は、新設の発電所にも、既設
の発電所の改装にも等しくよく適合することを特徴とす
る、粉末化固体燃料燃焼炉用の新規かつ改良された統合
ぐう角燃焼システムを提供することにある。

本発明のさらに他の目的は、設置するのが比較的容易
で、作動させるのが比較的簡単で、比較的費用のかから
ないことを特徴とする、粉末化固体燃料用の新規かつ改
良された統合ぐう角燃焼システムを提供することにあ
る。

本発明の概要 本発明のひとつの態様に従えば、粉末化固体燃料燃焼
炉において使用するのに特に適する統合低NOxぐう角燃
焼システムが提供される。本発明の主題である統合低NO
xぐう角燃焼システムは、粉末化固体燃料供給手段と、
火炎付着粉末化固体燃料ノズルチップと、同軸の燃焼ノ
ズルと、密結合オーバファイア空気手段と、多段の分離
オーバファイア空気手段とを包含する。粉末化固体燃料
供給手段は、50メッシュのふるいで大略０％、100メッ
シュのふるいで1.5％、200メッシュのふるいで85％以上
通す最小の細かさのレベルを有する粉末化固体燃料を与
えるように作動するように設計されている。50メッシュ
のふるい、100メッシュのふるい、200メッシュのふるい
は、それぞれ、大略300ミクロン、150ミクロン、74ミク
ロンの粒度の粒子を通すことを許容する寸法であると考
えられる。このような細かさのレベルを有する粉末化固
体燃料を用いることの第１の利点は、これによって、本
発明の統合低NOxぐう角燃焼システムを用いるNOx制御の
段階燃焼プロセスにより生ずる可燃物損失（未燃焼炭
素）を最小限にできることである。火炎付着粉末化固体
燃料ノズルチップは、粉末化固体燃料供給手段により供
給される粉末化固体燃料のここを通る噴射を、この粉末
化固体燃料の着火点が、従来の粉末化固体燃料ノズルチ
ップで形成される着火点よりもノズルチップにより近い
ところで形成されるように作動するべく設計されてい
る。同軸の燃焼ノズルは、２次空気流れの一部分が水平
方向にオフセットして、これにより燃焼の初期段階にお
いて、より少ない空気が粉末化固体燃料流れに与えられ
るように、かつ粉末化固体燃料の燃焼が0.85以下で0.4
のような低い値まで、しかし好適には0.5ないし0.7の間
の範囲の化学量論量で生ずるように作動するべく設計さ
れている。主風箱の頂部に位置する空気コンパートメン
トを通して空気を粉末化固体燃料燃焼炉内に噴射する密
結合オーバファイア空気手段は、NOx生成を増加させる
ことなく炭素のバーンアウトを改善するのに有効である
ように設計されている。多段の分離オーバファイア空気
手段は、主風箱の頂部と粉末化固体燃料燃焼炉の出口面
との間に位置する、ふたつまたはそれ以上の数の分離レ
ベルにおける空気コンパートメントを通して粉末化固体
燃料燃焼炉内に空気を噴射し、これにより粉末化固体燃
料の燃焼から発生するガスが主風箱の頂部から分離オー
バーファイア空気コンパートメントの最上部のレベルの
頂部に至る時間、すなわち残留時間が0.3秒を越えるよ
うに設計されている。

本発明の他の態様に従えば、統合低NOxぐう角燃焼シ
ステムを備えた粉末化固体燃料燃焼炉を運転する方法が
提供される。本発明の統合低NOxぐう角燃焼システムを
備えた粉末化固体燃料燃焼炉の運転方法は、50メッシュ
のふるいで大略０％、100メッシュのふるいで1.5％、20
0メッシュのふるいで85％以上を通過させる最小細かさ
レベルを有する粉末化固体燃料を供給し、上述の細かさ
レベルを有するこの粉末化固体燃料を火炎付着ノズルチ
ップを通して粉末化固体燃料燃焼炉内へ噴射して粉末化
固体燃料の着火点が火炎付着ノズルチップにごく接近し
た所に形成されて安定な揮発物火炎を生ずると共に富粉
末化固体燃料流れ中のNOx生成を最小限とし、２次空気
流れの一部分を主風箱内に配設した空気コンパートメン
トを通して粉末化固体燃料燃焼炉内に噴射してこの２次
空気流れの一部分を粉末化固体燃料燃焼炉の長手方向軸
線に対して水平方向にオフセットさせ、密結合オーバー
ファイア空気の形の２次空気の他の一部分を主風箱の頂
部に位置する空気コンパートメントを通して粉末化固体
燃料燃焼炉内に噴射し、これによりNOx生成を増大させ
ることなく炭素バーンアウトを改善し、分離オーバファ
イア空気の形の２次空気のさらに他の一部分を、主風箱
の頂部と粉末化固体燃料燃焼炉の出口面との間に位置す
るふたつまたはそれ以上の数の分離レベルの空気コンパ
ートメントを通して粉末化固体燃料燃焼炉内へ噴射し
て、粉末化固体燃料の燃焼から発生したガスが主風箱の
頂部から分離オーバーファイア空気コンパートメントの
最上部のレベルの頂部にまで移行する時間が0.3秒を越
えるようにすることを包含する。

図面の簡単な説明 図１は、本発明に従って構成した統合低NOxぐう角燃
焼システムを包含する粉末化固体燃料燃焼炉の垂直断面
を示す略図である。

図２は、本発明に従って構成され、粉末化固体燃料燃
焼炉に用いるのに特に好適な統合低NOxぐう角燃焼シス
テムの垂直断面を示す略図である。図３は、本発明に従
って構成した統合低NOxぐう角燃焼システムに用いられ
ている火炎付着チップを包含する粉末化固体燃料ノズル
の側面図である。

図４は、本発明に従って構成した統合低NOxぐう角燃
焼システムに採用され、かつ図３に示した火炎付着チッ
プを包含する粉末化固体燃料ノズルの端面図である。

図５は、本発明に従って構成した統合低NOxぐう角燃
焼システムに採用されているオフセット燃焼の作動原理
を示す燃焼円の平面図である。

図６は、本発明に従って構成した統合低NOxぐう角燃
焼システムを包含する粉末化固体燃料燃焼炉の平面図で
あって、統合低NOxぐう角燃焼システムに採用されてい
る分離オーバファイア空気手段の調節可能な左右方向揺
動の作動原理を示す図である。

図７は、本発明に従って構成した統合低NOxぐう角燃
焼システムを包含する粉末化固体燃料燃焼炉の側面図で
あって、統合低NOxぐう角燃焼システムに採用される分
離オーバファイア空気手段の調節可能な傾動の作動原理
を示す図である。

図８は、粉末化固体燃料燃焼炉に包含されるのに適当
な従来型の低NOx燃焼システムのNOx排出レベルのふたつ
のフィールド試験の結果とひとつの実験室試験結果とを
示すグラフである。

図９は、本発明に従って構成した統合低NOxぐう角燃
焼システムと従来型の粉末化固体燃料燃焼炉用の低NOx
燃焼システムのふたつの例から得られたNOx排出レベル
を比較して示すグラフである。

図10は、本発明に従って構成した統合低NOxぐう角燃
焼システムを包含する粉末化固体燃料燃焼炉の主バーナ
領域内で化学量論量を減少させるにつれてフライアッシ
ュ中の炭素の量とNOxの排出量とに及ぼす影響を示すグ
ラフである。

図11は、それぞれ粉末化固体燃料燃焼炉に用いる実施
例として適当な３つの異なった構成の低NOx燃焼システ
ムを採用する時、化学量論量がNOx排出レベルに与える
影響を示すグラフである。

図12aは、それぞれ粉末化固体燃料燃焼炉に用いる実
施例として適当な３つの異なった構成の低NOx燃焼シス
テムを採用する時、粉末化固体燃料の細かさがフライア
ッシュ中の炭素量に及ぼす影響を示すグラフである。

図12bは、それぞれ粉末化固体燃料燃焼炉に用いる実
施例として適当な３つの異なった構成の低NOx燃焼シス
テムを採用する時、粉末化固体燃料の細かさがNOx排出
量に及ぼす影響を示すグラフである。

図13aは、本発明に従って構成した統合低NOxぐう角燃
焼システムについて、３つの異なった種類の粉末化固体
燃料を使っての燃焼試験から得られたCO量を示すグラフ
である。

図13bは、本発明に従って構成した統合低NOxぐう角燃
焼システムについて、３つの異なった種類の粉末化固体
燃料の燃焼試験から得たフライアッシュ中の炭素量を示
すグラフである。

図13cは、本発明に従って構成した統合低NOxぐう角燃
焼システムについて、３つの異なった種類の粉末化固体
燃料の燃焼試験から得たNOx排出レベルを示すグラフで
ある。

図14は、本発明に従って構成された統合低NOxぐう角
燃焼システムを包含する粉末化固体燃料燃焼炉の垂直断
面を示す略図であって、0.6よりも大きいスワール数を
採用した時、主風箱を通って粉末化固体燃料燃焼炉内に
噴射される粉末化固体燃料と空気との流れの方向を例示
する図である。

図15は、本発明に従って構成した統合低NOxぐう角燃
焼システムを包含する粉末化固体燃料燃焼炉の平面図で
あって、0.6のスワール数を生ずるように主風箱を介し
て粉末化固体燃料燃焼炉内に噴射される粉末化固体燃料
と空気との噴射角度を例示する図である。

図16は、本発明に従って構成された統合低NOxぐう角
燃焼システムを包含する粉末化固体燃料燃焼炉の一部分
の垂直断面図であって、ホッパアッシュを減少し炭素変
換を増大させるための下部粉末化固体燃料ノズルの傾斜
及び下部空気ノズルの傾斜を例示する図である。

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10に
よって総括的に示された粉末化固体燃料燃焼炉が描かれ
ている。粉末化固体燃料燃焼炉それ自体の構成及び運転
モードはこの分野の当業者にとってよく知られているこ
とであるので、図１に例示した粉末化固体燃料燃焼炉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２に参照符号12によって総括
的に示されている統合低NOxぐう角燃焼システムと関連
することができる粉末化固体燃料燃焼炉10（上記統合低
NOxぐう角燃焼システム12は、本発明にしたがって、こ
の粉末化固体燃料燃焼炉10に設置することができ、粉末
化固体燃料燃焼炉10に設置されたときには、粉末化固体
燃料燃焼炉10からのNOx排出量を0.15 lb/10⁶BTU以下に
まで制限でき、更にまた同時に、粉末化固体燃料燃焼炉
10からのフライアッシュ中に含まれる炭素量を５％以下
に制限できるとともに、粉末化固体燃料燃焼炉10からの
CO排出量を50ppm以下に制限できるように作動する）の
理解を得る目的のために、前述した統合低NOxぐう角燃
焼システム12と協同する粉末化固体燃料燃焼炉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
十分に思われる。ここで説明されていない粉末化固体燃
料燃焼炉10の他の構成要素の構成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
されかつ本出願と同じ譲受人に譲渡された米国特許第4,
719,587号の明細書を参照することができる。

図面の図１を更に参照し、図１に例示された粉末化固
体燃料燃焼炉10は、参照符号14によって総括的に示され
ているバーナ領域を包含する。統合低NOxぐう角燃焼シ
ステム12の構成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、粉末化固体燃料燃焼炉10
のバーナ領域14内では、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、粉末化固体燃料と空気との
燃焼が開始される。この粉末化固体燃料と空気との燃焼
から生じた熱ガスは、粉末化固体燃料燃焼炉10内を上向
きに流れる。熱ガスが粉末化固体燃料燃焼炉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、粉末化
固体燃料燃焼炉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、粉末化固体燃料燃焼炉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、続いて粉末化固体燃料燃焼炉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、粉末化固体燃料燃焼炉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／発電機システム（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。

統合低NOxぐう角燃焼システム12（このぐう角燃焼シ
ステムは、本発明によれば、図面の図１に示されている
粉末化固体燃料燃焼炉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）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、統合低NOxぐう角燃焼システム12は、炉例えば図面
の図１の粉末化固体燃料燃焼炉10に使用されるように設
計されている。そして、この統合低NOxぐう角燃焼シス
テム12は、粉末化固体燃料燃焼炉10に使用されたときに
は、粉末化固体燃料燃焼炉10からのNOx排出量を0.15 lb
/10⁶BTU以下にまで制限し、更にまた同時に、粉末化固
体燃料燃焼炉10からのフライアッシュ中に含まれる炭素
量を５％以下にまで制限するとともに、粉末化固体燃料
燃焼炉10からのCO排出量を50ppm以下にまで制限するよ
うに作動する。

図面の図１及び図２を参照することにより最も良く理
解できるように、統合低NOxぐう角燃焼システム12は、
ハウジング、好適には図面の図１に参照符号20によって
示されている主風箱の形のハウジングを包含する。この
主風箱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、粉末化固体燃料燃焼炉10のバーナ領域
14に従来の適当な支持手段（図示せず）によって支持さ
れ、主風箱20の長手方向軸線が粉末化固体燃料燃焼炉10
の長手方向軸線に関して実質的に平行して延びている。

統合低NOxぐう角燃焼システム12についての説明を続
けるに、図面の図２に例示した本発明の実施例によれ
ば、主風箱20は、それぞれ参照符号22及び24によって統
括的に示された１対の端部空気コンパートメントを包含
する。図面の図２を参照することにより最も良く理解で
きるように、１対の端部空気コンパートメントの一方、
すなわち参照符号22によって示されている端部空気コン
パートメントは、主風箱20の下方端に設けられている。
他方の端部空気コンパートメント、すなわち参照符号24
によって示されている端部空気コンパートメントは、主
風箱20の上方部分に設けられている。また、図面の図２
に例示した本発明の実施例によれば、主風箱20には、図
２にそれぞれ参照符号26,28及び30によって総括的に示
されている複数の直通空気コンパートメントと、図２に
それぞれ参照符号32,34,36,38,40,42,44及び46によって
総括的に示されている複数のオフセット空気コンパート
メントとが設けられている。直通空気ノズルは、端部空
気コンパートメント22,24の各々及び直通空気コンパー
トメント26,28,30の各々の内部に、従来公知の形の適当
な装架手段によって装架関係で支持されている。オフセ
ット空気ノズルは、オフセット空気コンパートメント3
2,34,36,38,40,42,44及び46の各々の内部に、従来公知
の形の適当な装架手段によって装架関係で支持されてい
る。空気供給手段（図面での説明を明瞭にするために図
示されていない）が、端部空気コンパートメント22,24
の各々、直通空気コンパートメント26,28,30の各々及び
オフセット空気コンパートメント32,34,36,38,40,42,4
4,46の各々に接続されている。これにより、空気供給手
段は、空気を上記の各空気コンパートメントに供給し、
それからこれらの各空気コンパートメントを通して粉末
化固体燃料燃焼炉10のバーナ領域14に空気を供給する。
この目的のために、空気供給手段は、公知の方法である
ように、ファン（図示せず）と、一方ではこのファンに
また他方では端部空気コンパートメント22,24、直通空
気コンパートメント26,28,30及びオフセット空気コンパ
ートメント32,34,36,38,40,42,44,46にそれぞれ別の弁
及び制御器（図示せず）を通して流体流れ関係で接続さ
れているダクト（図示せず）とを包含する。

主風箱20を更に参照すると、図面の図２に例示した本
発明の実施例によれば、主風箱20には、また、それぞれ
参照符号48,50,52,54及び56によって総括的に示されて
いる複数の燃料コンパートメントが設けられている。そ
して、燃料コンパートメント48,50,52,54及び56の各々
の内部には燃料ノズルが装架関係で支持されている。こ
れらの燃料ノズルは、図面の図３に参照符号58によって
総括的に示されている。このような目的のために使用す
るのに適当な従来公知の形の装架手段が、燃料ノズル58
を燃料コンパートメント48,50,52,54及び56の各々の内
部に装架するのに使用される。一層詳細に説明すれば、
燃料ノズル58は、火炎付着粉末化固体燃料ノズルチップ
を包含し、このノズルチップは図面の図４に参照符号60
によって総括的に示されている。燃料コンパートメント
48,50,52,54及び56の各々は、一例であって限定するも
のではない方法によって、図面の図２には石炭コンパー
トメントとして示されている。したがって、燃料コンパ
ートメント48,50,52,54及び56の他の種類の粉末化固体
燃料、すなわち粉末化固体燃料燃焼炉10のバーナ領域14
内で燃焼することができる他の種類の粉末化燃料のため
に使用するのにも適当なものである。

図面の図１に図式的に描かれて参照符号62によって総
括的に示されている粉末化固体燃料供給手段は、燃料コ
ンパートメント48,50,52,54及び56内に装架関係で支持
されている燃料ノズル58に接続されている。これによ
り、粉末化固体燃料供給手段62は粉末化固体燃料を燃料
コンパートメント48,50,52,54及び56に、より詳細には
これらの燃料コンパートメント内に装架関係で支持され
ている燃料ノズル58に供給し、それから、この燃料ノズ
ル58から粉末化固体燃料燃焼炉10のバーナ領域14に噴射
する。この目的のために、粉末化固体燃料供給手段62
は、図面の図１に参照符号64によって示されている粉砕
機と、参照符号66によって示されている粉末化固体燃料
ダクトとを包含する。粉砕機64は、50メッシュのふるい
で大略０％の、また100メッシュのふるいで1.5％の、更
に200メッシュのふるいで85％以上の最小の細かさの粉
末化固体燃料を作るように設計されている。50メッシ
ュ、100メッシュ及び200メッシュは、それぞれ、大略30
0ミクロン、150ミクロン及び74ミクロンの大きさを有す
る粒子に等しい。更にこの目的のために、粉砕機64は動
的分級機（図示せず）を包含する。この動的分級機（図
示せず）の運転のモードにしたがい、粉末化固体燃料粒
子が動的分級機（図示せず）を通して空気流れにより運
ばれるにつれて、回転分級器ベーンが粉末化固体燃料粒
子に遠心力を与える。空気流れにより生じた力と回転分
級器ベーンとのバランスにより、大きい粒子が小さい粒
子から分離される。小さい粒子は動的分級機（図示せ
ず）から出て行き、一方大きい粒子は更に粉砕するため
に粉砕機64内に残される。細かい固体燃料のために第１
に必要なことは、段階燃焼プロセスによって生じる可燃
物損失（未燃焼炭素）を最小にすることである。段階燃
焼プロセスは、本発明にしたがって構成された統合低NO
xぐう角燃焼システム12においてNOx制御のために用いら
れる。細かい固体燃料は、燃料ノズル58の放出チップで
近接着火を生じさせることができ、これにより段階燃焼
状態の下で燃料結合窒素の解放及びその後のN₂への還元
が増大する。第２の利益は、粉末化固体燃料燃焼炉10の
水壁に衝突する大径粒子（100メッシュ以上の粒子）が
より少なくなり、低負荷着火の安定性が改良されること
である。上記に列挙した細かさを有する粉末化固体燃料
が、粉砕機64から粉末化固体燃料ダクト66を通して、燃
料コンパートメント48,50,52,54及び56内に装架関係で
支持されている燃料ノズル58へ輸送される。すなわち、
粉末化固体燃料ダクト66は、その一方で粉砕機64に流体
流れ関係で接続され、またその他方で別々の弁及び制御
器（図示せず）を通して燃料コンパートメント48,50,5
2,54及び56に流体流れ関係で接続されている。前述した
ように、図面での説明を明瞭にするために図示されてい
ないが、粉砕機64は空気供給手段のファン（図示せず）
に接続され、空気がこの空気供給手段のファン（図示せ
ず）から粉砕機64に供給される。これにより、粉砕機64
から燃料コンパートメント48,50,52,54及び56内に装架
関係で支持されている燃料ノズル58に供給された粉末化
固体燃料は、粉砕機の分野の当業者にとってよく知られ
ている方法により、粉末化固体燃料ダクト66を通して空
気流れにより輸送される。

図面の図４に示されている火炎付着粉末化固体燃料ノ
ズルチップ60を更に参照するに、このノズルチップ60の
主たる機能は、ノズルチップ60から粉末化固体燃料燃焼
炉10のバーナ領域14に噴射される粉末化固体燃料の着火
を、従来技術の形の粉末化固体燃料ノズルチップでもっ
て着火することが可能である場所よりも非常に接近した
場所で、すなわちノズルチップから２フィート（61cm）
内で生じさせることにある。この粉末化固体燃料の迅速
な着火により、安定した揮発性成分の火炎を生じさせ、
また付随して、富粉末化固体燃料流れ中のNOx生成を最
小にする火炎付着粉末化固体燃料ノズルチップ60の新規
な特徴は、ノズルチップ60の放出端に設けられて図４に
参照符号68によって示されているブラッフボディの格子
構造体にある。この格子構造体68は、火炎付着粉末化固
体燃料ノズルチップ60から放出される粉末化固体燃料／
空気流れの特性を、主として層流れから乱流に変える。
そして、粉末化固体燃料／空気流れの乱流が増大するこ
とにより、動的火炎伝播速度及び燃焼強度が増大する。
これにより、全体の粉末化固体燃料／空気噴流（火炎付
着粉末化固体燃料ノズルチップ60に接近するが、しかし
接触していない）の急速な着火、高い初期火炎温度（燃
料窒素を包含する揮発性成分の解放を最大にする）、及
び有効酸素の急速な消費（初期NO生成を最小にする）が
生じる。火炎付着粉末化固体燃料ノズルチップ60の真の
利益及び商業的な重要性は、付着火炎を有しない優れた
仕事を提供することができることである。この優秀さ
は、従来技術の形の火炎付着ノズルチップが粉末化固体
燃料を燃焼たときに早く破壊し、詰まりの問題を受ける
ことから、示される。火炎付着粉末化固体燃料ノズルチ
ップ60は、安定した分離火炎を維持できるので、これま
で使用されている従来技術の形の火炎付着ノズルチップ
が受ける不都合な問題である詰まり／急速な燃焼の問題
を防止することができると思われる。

図面の図３及び図４を参照して最も良く理解できるよ
うに、火炎付着粉末化固体燃料ノズルチップ60は、図３
に参照符号70によって示されている大略矩形状の箱の形
とされている。この矩形状の箱70は、その両側部に図３
に参照符号72及び74によって示されている開口を有し、
これらの開口を通して粉末化固体燃料/1次空気流れがそ
れぞれ火炎付着粉末化固体燃料ノズルチップ60に出入り
する。矩形状の箱70から少し距離を離れているこの矩形
状の箱70を囲繞する通路が、図３に参照符号76によって
示されている。この通路76は、追加の空気すなわち燃焼
支持用空気のための通路である。この火炎付着粉末化固
体燃料ノズルチップ60の新規な特徴は、その出口の特徴
にある。この目的のために、図４に参照符号78a,78b,78
c及び78dによって示されている４つの矩形棒が設けられ
ている。これらの矩形棒78a,78b,78c及び78dは、従来公
知の形の適当な装架手段（図示せず）によって矩形状の
箱70の内部に装架関係で支持されて、火炎付着粉末化固
体燃料ノズルチップ60の軸線及び出口面の中心まわりに
対称に配設されている。また、火炎付着粉末化固体燃料
ノズルチップ60の出口面には、図４に参照符号80及び82
によって示されている“せん断棒”が設けられている。
これらのせん断棒80及び82は、従来公知の形の適当な装
架手段（図示せず）によって矩形状の箱70の内部に装架
関係で支持されて、火炎付着粉末化固体燃料ノズルチッ
プ60の頂部及び底部にそれぞれ配設されている。４つの
矩形棒78a,78b,78c及び78dは図面の図４に参照符号84及
び86によって示されている短い矩形棒片によって“せん
断棒"80及び82に取付けられている。矩形状の箱70の実
際の寸法、及びそれぞれこの矩形状の箱70の内部に装架
関係で支持されている矩形棒78a,78b,78c,78d及び“せ
ん断棒"80,82の実際の寸法は、すべて、燃料ノズル58が
持つように設計されている燃焼率に基づいて定められ
る。

火炎付着粉末化固体燃料ノズルチップ60についての説
明を続けるに、矩形棒78a,78b,78c及び78dは、粉末化固
体燃料及び１次空気が矩形状の箱70の出口74から出ると
きに、乱流を生じさせる。これによって、幾つかの有益
な効果が得られる。すなわち、乱流によって、火炎伝播
速度が粉末化固体燃料/1次空気流れ速度より速い場所に
うずが生じ、これにより火炎付着粉末化固体燃料ノズル
チップから出口に接近して、すなわち該ノズルチップか
ら２フィート（61cm）以内に着火点を許容する。また、
粉末化固体燃料と１次空気との相対速度は異なり、これ
により燃料ノズル58の近傍場所での混合、それ故粉末化
固体燃料の脱揮発が増大する。そして、これら２つの効
果は、粉末化固体燃料窒素の転化により生じるNOxの量
を減少するのに有効であると知られている酸素欠乏区域
での揮発分の蒸発によるNOxの生成を減少するのを促進
する。

これについて更に説明するに、主風箱20内には、図面
の図２に例示した本発明の実施例にしたがって、図２に
参照符号88によって総括的に示されている補助燃料コン
パートメントが設けられている。この補助燃料コンパー
トメント88は、その中に適当に設けた補助燃料ノズルの
手段によって、補助燃料をこのノズルを通して粉末化固
体燃料燃焼炉10のバーナ領域14に噴射することを行うよ
うに作動する。このような補助燃料の噴射が所望された
とき、補助燃料は粉末化固体燃料でない燃料、すなわち
油又はガスとされる。例えば、粉末化固体燃料燃焼炉10
の起動中、このような補助燃料の噴射を行うことが所望
されると思われる。図２には主風箱20は１つだけの補助
燃料コンパートメント88を有するものとして示されてい
るけれども、本発明の本質から逸脱することなしに主風
箱22は追加の補助燃料コンパートメント88を備えること
ができることを理解すべきである。この目的のために、
もし追加の補助燃料コンパートメント88を設けることが
所望されたときには、１つ又はそれ以上の直通空気コン
パートメント26,28及び30を補助燃料コンパートメント8
8に置換することによって達成される。

次に、オフセット燃焼の作用の原理について説明す
る。この目的のために、特に図面の図５が参照される。
この図５を参照して最も良く理解されるように、粉末化
固体燃料コンパートメント48,50,52,54及び56を通して
粉末化固体燃料燃焼炉10のバーナ領域14に噴射される粉
末化固体燃料及び１次空気流れは、図５に参照符号90に
よって図式的に示されるように、粉末化固体燃料燃焼炉
10のバーナ領域14の中央に位置して図５に参照符号92に
よって示されている小さな仮想円に対して向けられる、
粉末化固体燃料及び１次空気流れと区別して、オフセッ
ト空気コンパートメント32,34,36,38,40,42,44及び46を
通して粉末化固体燃料燃焼炉10のバーナ領域14に噴射さ
れる燃焼支持用空気、すなわち２次空気は、図５に参照
符号94によって図式的に示されるように、前述した小さ
な仮想円92と同様に粉末化固体燃料燃焼炉10のバーナ領
域14の中央に位置することが必要とされると共にこの小
さな仮想円92と同心であって、図５に参照符号96によっ
て図式的に示されている大きな仮想円に対して向けられ
る。

主風箱20を通しての２次空気流れを水平方向において
多少オフセットすることにより、燃焼の初期段階中粉末
化固体燃料及び１次空気流れに用いられる空気を少なく
することができる。また、これにより、粉末化固体燃料
及び１次空気の燃焼区域の中及びその上方の粉末化固体
燃料燃焼炉10の水壁に接近して、酸化環境を形成する。
そして、これによって、灰付着量及び粘り強さを減少さ
せる効果があり、その結果粉末化固体燃料燃焼炉10の下
方部分でのウォールブロワの使用回数を減らすことがで
きると共に、熱吸収を増大させることができる。また、
粉末化固体燃料燃焼炉10の水壁に沿う0₂レベルの増大に
より、特に、硫黄、鉄又はアルカリ金属（K,Na）の高い
濃度を有する粉末化固体燃料が燃焼されたときにおける
腐食電位を減少させることができる。そして、硫化又は
他のメカニズムによる腐食は、粉末化固体燃料燃焼炉10
の水壁に粉末化固体燃料及び１次空気流れが直接衝突す
る可能性を最小にすることにより、実際上大きく制限す
ることができる。この衝突の可能性は、粉末化固体燃料
燃焼炉10内で燃焼される粉末化固体の細かさの制御を改
良するに加えて、粉末化固体燃料燃焼炉10の従来の熱釈
放パラメータ及び幾何学的形状によって左右される。

統合低NOxぐう角燃焼システム12についての説明を続
けるに、図面の図２に例示した本発明の実施例によれ
ば、図面の図２にそれぞれ参照符号98及び100によって
総括的に示されている１対の密結合オーバファイア空気
コンパートメントが、主風箱20の上方部分に設けられ
て、端部空気コンパートメント24と実質的に並んだ関係
で配設されている。そして、密結合オーバファイア空気
ノズルが、従来公知の形の適当な装架手段（図示せず）
によって密結合オーバファイア空気コンパートメント98
及び100の各々の内部に装架関係で支持されている。密
結合オーバファイア空気コンパートメント98及び100の
各々は、同じ空気供給手段（図示せず）に接続されてい
る。この空気供給手段（図示せず）には、前述したよう
に、直通空気コンパートメント26,28,30の各々及びオフ
セット空気コンパートメント32,34,36,38,40,42,44,46
の各々に加えて、端部空気コンパートメント22,24の各
々が接続されている。これにより、上記空気供給手段
（図示せず）は燃焼支持用空気を密結合オーバファイア
空気コンパートメント98及び100の各々に供給し、それ
から、これらの密結合オーバファイア空気コンパートメ
ント98及び100を通して粉末化固体燃料燃焼炉10のバー
ナ領域14に燃焼支持用空気が噴射される。このような密
結合オーバファイア空気コンパートメント98及び100を
通しての燃焼支持用空気の噴射によって、NOxの生成を
増大することなしに、炭素のバーンアウトを改善できる
効果がある。

統合低NOxぐう角燃焼システム12の構成に関して更に
説明を続けると、２つ又はそれ以上の分離したレベルの
分離オーバファイア空気手段が、粉末化固体燃料燃焼炉
10の各隅部に、主風箱20の頂部と粉末化固体燃料燃焼炉
10の、図１に点線102で示されている炉出口面との間に
位置するように組み込まれている。すなわち、図面の図
１及び図２に例示した本発明の実施例によれば、統合低
NOxぐう角燃焼システム12は、２つの分離したレベルの
分離オーバファイア空気手段、すなわち図面の図１及び
図２に参照符号104によって総括的に示されている低レ
ベルの分離オーバファイア空気手段と、図面の図１及び
図２に参照符号106によって総括的に示されている高レ
ベルの分離オーバファイア空気手段とを用いる。低レベ
ルの分離オーバファイア空気手段104は、従来公知の形
の適当な支持手段（図示せず）によって粉末化固定燃料
燃焼炉10のバーナ領域14に適当に支持されて、主風箱20
の頂部から、より詳細にはその密結合オーバファイアコ
ンパートメント100から適当に間隔を置かれていると共
に、主風箱20の長手方向軸線に実質的に整列されてい
る。同様に、高レベルの分離オーバファイア空気手段10
6は、従来公知の適当な支持手段（図示せず）によって
粉末化固定燃料燃焼炉10のバーナ領域14に適当に支持さ
れて、低レベルの分離オーバファイア空気手段104から
適当に間隔を置かれていると共に、主風箱20の長手方向
軸線に実質的に整列されている。そして、低レベルの分
離オーバファイア空気手段104と高レベルの分離オーバ
ファイア空気手段106とは、主風箱20の頂部と炉出口面1
02との間に適当に配設され、粉末化固体燃料の燃焼によ
って発生したガスが主風箱20の頂部から高レベルの分離
オーバファイア空気手段106にまで進む時間、すなわち
滞留時間は0.3秒を越える。

低レベルの分離オーバファイア空気手段104及び高レ
ベルの分離オーバファイア空気手段106についての説明
を続けると、図面の図１及び図２に例示した本発明の実
施例によれば、低レベルの分離オーバファイア空気手段
104は、図面の図２に参照符号108,110及び112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
メントを包含する。同様に、高レベルの分離オーバファ
イア空気手段106は、図面の図２に参照符号114,116及び
118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を包含する。そして、低レベルの分
離オーバファイア空気手段104の各分離オーバファイア
空気コンパートメント108,110,112内に及び高レベルの
分離オーバファイア空気手段106の各分離オーバファイ
ア空気コンパートメント114,116,118内に、それぞれ、
分離オーバファイア空気ノズルが従来公知の形の適当な
装架手段（図示せず）によって装架関係で支持されい
る。各分離オーバファイア空気ノズルは、揺動及び傾動
することができる。図面の図６を参照して最も良く理解
できるように、揺動は水平面すなわち図６に参照符号12
0によって示されている矢印の如く動くものとされてい
る。他方、図面の図７を参照して最も良く理解できるよ
うに、傾動は垂直面すなわち図７に参照符号122によっ
て示される矢印の如く動くものとされている。

低レベルの分離オーバファイア空気手段104及び高レ
ベルの分離オーバファイア空気手段106の説明を更に続
けると、低レベルの分離オーバファイア空気手段104の
分離オーバファイア空気コンパートメント108,110,及び
112の各々は、同一の空気供給手段（図示せず）に流体
流れ関係で接続されている。これにより、この空気供給
手段（図示せず）の燃焼支持用空気をこれら分離オーバ
ファイア空気コンパートメント108,110及び112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コン
パートメント108,110及び112の各々を通して粉末化固体
燃料燃焼炉10のバーナ領域14に燃焼支持用空気が噴射さ
れる。なお、上記空気供給手段（図示せず）には、前述
したように、端部空気コンパートメント22,24の各々、
直通空気コンパートメント26,28,30の各々、オフセット
空気コンパートメント32,34,36,38,40,42,44,46の各々
及び密結合オーバファイア空気コンパートメント98,100
の各々が接続されている。同様に、高レベルの分離オー
バファイア空気手段106の分離オーバファイア空気コン
パートメント114,116及び118の各々は、同一の空気供給
手段（図示せず）に流体流れ関係で接続されている。こ
れにより、この空気供給手段（図示せず）は燃焼支持用
空気をこれら分離オーバファイア空気コンパートメント
114,116及び118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コンパートメント114,116及び118の
各々を通して粉末化固体燃料燃焼炉10のバーナ領域14に
燃焼支持用空気が噴射される。なお、上記空気供給手段
（図示せず）には、前述したように、端部空気コンパー
トメント22,24の各々、直通空気コンパートメント26,2
8,30の各々、オフセット空気コンパートメント32,34,3
6,38,40,42,44,46の各々、及び密結合オーバファイア空
気コンパートメント98,100の各々が接続されている。

多断分離オーバファイア空気、すなわち２つ又はそれ
以上の分離したレベルの分離オーバファイア空気を使用
することによる効果は、これにより粉末化固体燃料燃焼
炉10のバーナ領域14の化学量論量を、各所定の粉末化燃
料についてのNOx制御のために最大限とすることができ
ることにある。更に、分離オーバファイア空気ノズルが
枢動及び傾動することができる低レベルの分離オーバフ
ァイア空気手段104の分離オーバファイア空気コンパー
トメント108,110,112及び高レベルの分離オーバファイ
ア空気手段106の分離オーバファイア空気コンパートメ
ント114,116,118を使用することにより、燃焼空気と炉
ガスとの混合プロセスを調整し、例えば炭素、CO、全炭
化水素（THC）及び多環式芳香化合物（PAC）などの可燃
物の放出を最大限制御することができる。

次に、本発明にしたがって構成された統合低NOxぐう
角燃焼システム12の運転モードについて詳細に説明す
る。この燃焼システム12は、図面の図１に示された粉末
化固体燃料燃焼炉10のような粉末化固体燃料燃焼炉に採
用されるように設計されている。そして、そのとおりに
そこに採用された時、統合低NOxぐう角燃焼システム12
は、粉末化固体燃料燃焼炉10から発生するNOx量を0.15
lb/10⁶BTUより少なく制限し、同時に粉末化固体燃料燃
焼炉10からのフライアッシュ中に含まれている炭素量を
５％より少なく制限し、かつ粉末化固体燃料燃焼炉10か
ら発生するCO量を50ppmより少なく制限するための運転
が可能である。このために、統合低NOxぐう角燃焼シス
テム12の運転モードに基づいて、50メッシュのふるいで
大略０％、100メッシュのふるいで1.5％、そして200メ
ッシュのふるいで85％以上を通過する粉末度レベルを有
する粉末化固体燃料が粉砕機64から供給される。ここ
で、50メッシュ、100メッシュ及び200メッシュは、それ
ぞれ、大略300ミクロン、150ミクロン及び74ミクロンの
粒子サイズと同等である。上述した粉末度レベルを有す
る粉末化固体燃料は、粉砕機64から粉末化固体燃料コン
パートメント48,50,52,54及び56へ燃料ダクト66を通る
空気流れで運ばれる。この粉末化固体燃料は、空気流れ
にまだ乗せられている間に、火炎付着粉末化固体燃料ノ
ズルチップ60を通って粉末化固体燃料炉10のバーナ領域
14に噴射される。このノズルチップ60は、この目的のた
めに、各粉末化固体燃料コンパートメント48,50,52,54
及び56に適当に設けられ、それによってそこを通って噴
射される粉末化固体燃料の着火点が、粉末化固体燃料が
噴射される火炎付着粉末化固体燃料ノズルチップ60の各
々から２フィート（61cm）以内に生じ、それによって安
定した揮発性物質の火炎が生じ、かつ富燃料流れ、すな
わち粉末化固体燃料の濃い流れのNOx生成が最小にな
る。

統合低NOxぐう角燃焼システム12の運転モードの説明
を続けると、２次空気の形の、予め確定された量の燃焼
支持用空気が、各端部空気コンパートメント22及び24、
各直通空気コンパートメント26,28及び30、そして各オ
フセット空気コンパートメント32,34,36,38,40,42,44及
び46を通って粉末化固体燃料燃焼炉10のバーナ領域14に
噴射され、これにより、粉末化固体燃料燃焼炉10のバー
ナ領域14の、さらに特定するとその初期燃焼区域内の化
学量論量が、0.5ないし0.7の間とされる。ここで採用さ
れている化学量論量という用語は、粉末化固体燃料の完
全燃焼に必要な理論的な空気量を意味して定義され、そ
して、ここで採用されている初期燃焼区域という用語
は、端部空気コンパートメント22と端部空気コンパート
メント24との間に横たわっている区域を意味して定義さ
れる。初期燃焼区域における化学量論量が0.5ないし0.7
の間である効果は、粉末化固体燃料コンパートメント4
8,50,52,54及び56を通って初期燃焼区域に噴射された粉
末化固体燃料からの窒素の分離であり、そしてこの窒素
の分子状窒素、すなわちN₂への転換は最大限となる。ま
た、ひとつの追加すべき効果は、総原子窒素種、すなわ
ちNO,HCN,NH₃及びチャー（char）窒素の初期燃焼区域か
ら粉末化固体燃料燃焼炉10のバーナ領域14内にある次の
区域への持ち越しを最小限にすることである。

前述したように、初期燃焼区域へ噴射される燃焼支持
用空気に加えて、予め確定された量の燃焼支持用空気が
密結合オーバファイア空気（OFA）の形で、各密結合オ
ーバファイア空気コンパートメント98,100を通って粉末
化固体燃料燃焼炉10のバーナ領域14へ噴射され、これに
より、粉末化固体燃料燃焼炉10のバーナ領域14内の、さ
らに特定するとその仮再燃焼／脱NOx区域内の化学量論
量が、0.7ないし0.9の間とされる。ここで採用されてい
る仮再燃焼／脱NOx区域という用語は、密結合オーバフ
ァイア空気コンパートメント100と低レベルの分離オー
バファイア空気手段104の分離オーバファイア空気コン
パートメント108との間に横たわっている区域を意味し
て定義される。仮再燃焼／脱NOx区域における化学量論
量が0.7ないし0.9の間である効果は、炭化水素及び／又
はアミン基との反応を経てNOからN₂に還元されることを
最大限にすることである。

本発明にしたがって構成された統合低NOxぐう角燃焼
システム12の運転モードをさらに説明すると、予め確定
された量の燃焼支持用空気が分離オーバファイア空気の
形で、粉末化固体燃料燃焼炉10のバーナ領域14へ噴射さ
れる。さらに詳述すると、第１の予め確定された量の燃
焼支持用空気が分離オーバファイア空気（OFA）の形
で、低レベルの分離オーバファイア空気手段104の各分
離オーバファイア空気コンパートメント108,110及び112
と通って粉末化固体燃料燃焼炉10のバーナ領域14へ噴射
され、これにより、粉末化固体燃料燃焼炉10のバーナ領
域14内の、さらに特定するとその反応窒素消耗区域内の
化学量論量が、0.9ないし1.02の間とされる。ここで採
用されている反応窒素消耗区域という用語は、低レベル
の分離オーバファイア空気手段104の分離オーバファイ
ア空気コンパートメント112と高レベルの分離オーバフ
ァイア空気手段106の分離オーバファイア空気コンパー
トメント114との間に横たわっている区域を意味して定
義される。反応窒素消耗区域における化学量論量が0.9
ないし1.02の間である効果は、反応性窒素種（すなわち
NH₃,HCN及びチャー窒素）の粉末化固体燃料燃焼炉10の
バーナ領域14への持ち越しを最小限にすることであり、
同時に分離状窒素（N₂）への転換が最大限となる。

第２の予め確定された量の燃焼支持用空気が分離オー
バファイア空気（OFA）の形で、高レベルの分離オーバ
ファイア空気手段106の各分離オーバファイア空気コン
パートメント114,116及び118を通って粉末化固体燃料燃
焼炉10のバーナ領域14へ噴射され、これにより、粉末化
固体燃料燃焼炉10のバーナ領域14内の、さらに特定する
とその最終／燃焼完了区域内の化学量論量が、少なくと
も1.07とされる。ここで採用されている最終／燃焼完了
区域という用語は、高いレベルの分離オーバファイア空
気手段106の分離オーバファイア空気コンパートメント1
18と炉出口面102との間に横たわっている区域を意味し
て定義される。最終／燃焼完了区域における化学量論量
が少なくとも1.07であることの効果は、CO,THC/VOC及び
未燃焼物質の排出を最小限にするために最終排出空気レ
ベルの化学量論量を上げることであり、同時に熱NOxの
生成も最小限にする。

これらを要約すると、本発明にしたがって構成された
統合低NOxぐう角燃焼システム12は、いくつかの概念を
具体化する。たとえば、最適な初期燃焼区域の化学量論
量は、0.5ないし0.7の間である。次に、統合低NOxぐう
角燃焼システム12の運転モードに合った最適な空気の質
量流量パーセンテージは、NOxの生成を最小限にするこ
とを成し遂げるために、すなわちNOxの削減、及び／又
は最大燃焼効率を最大限にするために各々与えられたオ
ーバファイア空気レベルで噴射される。この最適な質量
流量パーセンテージは10％ないし20％の範囲であると考
えられる。第３に、総体的な燃焼NOx生成／破壊プロセ
スには、４つほどの重要な反応段階がある。各反応段階
は、化学量論量を含む独自の特別な最適な条件を有す
る。上述したように、これら４つの反応段階が起こる区
域は、以下の化学量論量が0.5ないし0.7の間である初期
燃焼区域、化学量論量が0.7ないし0.9の間である仮再燃
焼／脱NOx区域、化学量論量が0.9ないし1.02の間である
反応窒素消耗区域、及び化学量論量が少なくとも1.07で
ある最終／燃焼完了区域である。最後に、本発明の統合
低NOxぐう角燃焼システム12の構成にしたがって、多段
分離オーバファイア空気が、分離オーバファイア空気コ
ンパートメント、たとえば低レベルの分離オーバファイ
ア空気手段104の分離オーバファイア空気コンパートメ
ント108,110及び112と高レベルの分離オーバファイア空
気手段106の分離オーバファイア空気コンパートメント1
14,116及び118を通って粉末化固体燃料燃焼炉10へ、２
つ又はそれ以上の分離したレベルで噴射されるように設
計されている。これらのレベルは、粉末化固体燃料の燃
焼によって発生したガスの滞留時間が0.3秒を越えるよ
うに、主風箱20の頂部と粉末化固体燃料燃焼炉10の炉出
口面102との間に配置されている。すなわち、この滞留
時間は、上記ガスが主風箱20の頂部から、図面の図１及
び図２に描かれた統合低NOxぐう角燃焼システム12の実
施例では高レベルの分離オーバファイア空気手段106の
最上部の分離オーバファイア空気コンパートメント118
にまで進む時間である。

３つの種類の粉末化固体燃料（以後A,B,Cと称する）
は米国東部産の粉末化固体燃料を代表するものとして選
択され、本発明に従って構成された統合低NOxぐう角燃
焼システム12の改良に役立つものである。これら３種類
の粉末化固 ３つの種類の粉末化固体燃料（以後A,B,C
と称する）は米国東部産の粉末化固体燃料を代表するも
ととして選択され、本発明に従って構成された統合低NO
xぐう角燃焼システム12の改良に役立つものである。こ
れら３種類の粉末化固体燃料の分析を下記に示す。

粉末化固体燃料の種類 Ａ Ｂ Ｃ HHV（Btu/lb） 13,060 13,137 12,374 FC/VM 2.2 1.6 1.2 湿気（wt％） 4.2 5.1 7.0 Ｎ（wt％） 1.1 1.3 0.9 Ｓ（wt％） 0.8 1.3 3.6 灰（wt％） 9.7 8.4 8.0 米国東部産の粉末化固体燃料は、特に低NOx排出及び
フライアッシュ中に含まれる低未燃炭素の両方を同時に
求めようとする時に、概して段階燃焼によって少なく処
理できるという理由によって選択された。テストされる
粉末化固体燃料のASTM分類は、粉末化固体燃料Ａは中位
揮発性歴青炭及びＢ、Ｃについては共に高揮発性歴青炭
である。

統合低NOxぐう角燃焼システム12の改良に使用された
実験設備は、典型的な粉末化固体燃料のぐう角燃焼炉の
主だったすべての要素（下方炉、灰ホッパ、マルチバー
ナー、アーチセクション、過熱器及び／又は再熱器パネ
ル、及び対流熱交換表面を含む）を本質的に複製してい
る。上述した実験設備は従来、実際の粉末化固体燃料ぐ
う角燃焼炉から得られた測定に一致するNOx排出レベル
を生じる能力を示していた。この点に関して限定しない
例として図８を参照すると、図８は、実際の粉末化固体
燃料ぐう角燃焼炉の２つのフィールドテストと、粉末化
固体燃料ぐう角燃焼炉に用いられるのに適した従来型の
低NOx燃焼システムの上述したような実験設備を使用し
た１つの実験室テストから得られた、計３つのテスト結
果におけるNOx排出レベルの比較をグラフで表してい
る。かかる２つのフィールドテストの結果は図８におい
てそれぞれ符号124及び126で表され、一方１つの実験室
テストの結果は図８において符号128で表される。

次に図９について述べる。図９は粉末化固体燃料燃焼
炉に用いられるのに適した種々の従来型の低NOx燃焼シ
ステムと、本発明による統合低NOxぐう角燃焼システム1
2とから得られたNOx排出レベルの比較をグラフで表して
いる。これら従来例による低NOx燃焼システムにより達
成されるNOx排出レベルは、図９において符号130、132
及び134で表される。一方、本発明の統合低NOxぐう角燃
焼システム12によって達成されるNOx排出レベルは、図
９において符号136で表される。限定されない例として
図９から、図９において符号134で表されるNOx排出レベ
ルを示す従来型の低NOx燃焼システムによって達成され
たNOx排出の減少量が、図９において符号130で表される
NOx排出レベルを生ずる従来型の低NOx燃焼システムによ
って達成されたものより約50％少ないことがわかるであ
ろう。さらに、本発明による統合低NOxぐう角燃焼シス
テム12によって達成されたものは、図９において符号13
0で表されるNOx排出レベルを示す従来型の低NOx燃焼シ
ステムによって達成されたものと比較していっそうさら
なる改善を表している。すなわち、図９の符号136に見
られるように、本発明による統合低NOxぐう角燃焼シス
テム12によってNOxの排出を、図９の符号130で描かれる
NOx排出レベルを示す従来型の低NOx燃焼システムにより
達成されるものより約80％以上減少させることができ
る。この目的のために、米国東部産の粉末化固体燃料Ａ
を燃焼させた時、実験室テストにおいて本発明による統
合低NOxぐう角燃焼システム12によってNOx排出量を、0.
14 lb/10⁶BTUまで低減することができた。

粉末化固体燃料の燃焼によるNOx排出は燃焼の初期の
段階において酸素の利用による強く影響される。ぐう角
燃焼プロセスの早い包括的な段階における酸素の有効利
用は、パラメータ「主バーナ区域の化学量論量」（燃料
導入区域によって理論上限定された下方炉の範囲におけ
る完全な燃料の酸化のために必要とされる有効酸素の比
率）により特徴づけられる。図10は、主バーナ区域の化
学量論量が最適レベルまで減少されたときに、図10にお
いて符号138で表されるラインで描かれたNOxの排出量が
0.14 lb/10⁶BTUまで劇的に減少することを示す。図10は
また、図10において符号140で表されるラインで描かれ
た未燃炭素の排出量が、化学量論量の減少にしたがって
増加するが、しかし、最適値の化学量論量ではフライア
ッシュ中に含まれる炭素の量は５％以下の範囲内である
こと示す。さらに、図10からわかるように、主バーナ区
域の化学量論量の最適値以下のレベルの減少は未燃炭素
及びNOxの排出量の両方の増加を招く。

図11は、低化学量論量レベルでのバルク炉ステージン
グ（bulk furnace staging）のみでは低NOx排出は達成
さねないことを示している。図11において、米国東部産
の粉末化固体燃料Ａを燃焼させてテストを行い、低NOx
燃焼システムの３つの相違する構成X,Y及びＺから得ら
れた、それぞれ参照符号142、144及び146で表されるラ
インで描かれたNOx排出量の結果は、主バーナ区域の化
学量論量の関数として示される。NOx排出がこのパラメ
ータの影響をはっきりと受けるすべての場合において、
絶対的NOx排出レベル、殊に最低レベルは、著しく相違
する。本発明による統合低NOxぐう角燃焼システム12に
よって達成されるNOx排出の減少は全燃焼システムの最
適な統合により達成することができるのであって、低化
学量論量レベルでのバルク炉ステージングの使用では低
NOx排出は達成できない。

図12aは、粉末化固体燃料の微粉度が、米国東部産の
粉末化固体燃料Ａを、図12bに示されるそれぞれ参照符
号148と称する構成Ａ、参照符号150と称する構成Ｂ、参
照符号152と称する構成Ｃとして表される３つの相違す
る構成の低NOx燃焼システムで燃焼させた時生ずるフラ
イアッシュ中に含まれる炭素の量に与える影響を示す。
一方、図12bは、粉末化固体燃料の微粉度が、米国東部
産の粉末化固体燃料Ａを、それぞれ構成Ａで表される低
NOx燃焼システム、構成Ｂで表される低NOx燃焼システム
及び構成Ｃで表される低NOx燃焼システムで燃焼させた
時のNOx排出に与える影響を示す。この目的のため、図1
2aに示される結果が得られた。すなわち、構成Ａで表さ
れる低NOx燃焼システムで、標準の微粉度をもつ米国東
部産の粉末化固体燃料Ａを燃焼させた時、図12aの154で
示す結果を、さらに、最小の（50メッシュのふるいで０
％、100メッシュのふるいで1.5％及び200メッシュのふ
るいで85％以上である）微粉度をもつ米国東部産の粉末
化固体燃料Ａを燃焼させた時、図12aの参照符号156で示
す結果を得た。次に構成Ｂで表される低NOx燃焼システ
ムで、標準の微粉度をもつ米国東部産の粉末化固体燃料
Ａを燃焼させた時、図12aの参照符号158で示す結果を、
さらに、最小の（50メッシュのふるいで０％、100メッ
シュのふるいで1.5％及び200メッシュのふるいで85％以
上である）微粉度をもつ米国東部産の粉末化固体燃料Ａ
を燃焼させた時、図12aの参照符号160で示す結果を得
た。そして、構成Ｃで表される低NOx燃焼システムで、
標準の微粉度をもつ米国東部産の粉末化固体燃料Ａを燃
焼させた時、図12aの参照符号162で示す結果を、さら
に、最小の（50メッシュのふるいで０％、100メッシュ
のふるいで1.5％及び200メッシュのふるいで85％以上で
ある）微粉度をもつ米国東部産の粉末化固体燃料Ａを燃
焼させた時、図12aの参照符号164で示す結果を得た。図
12aで示された未燃炭素に与える影響は予測されるが、
図12bで示されたNOx排出量の減少は公知ではない。ここ
で注目すべきことは、構成Ａで表される低NOx燃焼シス
テムも、構成Ｂで表される低NOx燃焼システムも、また
構成Ｃで表される低NOx燃焼システムも本発明による統
合低NOxぐう角燃焼システム12の構成ではないという事
実である。

図13aには、本発明による統合低NOxぐう角燃焼システ
ム12で、米国東部産の粉末化固体燃料Ａを実験室内で燃
焼させたテストから得られたCOの量を参照符号166で、
米国東部産の粉末化固体燃料Ｂを燃焼させた場合のCOの
量を参照符号168で、米国東部産の粉末化固体燃料Ｃを
燃焼させた場合のCOの量を参照符号170で、それぞれ示
してある。

図13bには、本発明による統合低NOxぐう角燃焼システ
ム12で、米国東部産の粉末化固体燃料Ａを実験室内で燃
焼させたテストから得られたフライアッシュ中に含まれ
る炭素の量を参照符号172で、米国東部産の粉末化固体
燃料Ｂを燃焼させた場合の炭素量を参照符号174で、米
国東部産の粉末化固体燃料Ｃを燃焼させた場合の炭素量
を参照符号176で示してある。

図13cには、本発明による統合低NOxぐう角燃焼システ
ム12で、米国東部産の粉末化固体燃料Ａを実験室内で燃
焼させたテストから得られたNOx排出の量を参照符号178
で、米国東部産の粉末化固体燃料Ｂを燃焼させた場合の
NOx排出量を参照符号180で、米国東部産の粉末化固体燃
料Ｃを燃焼させた場合のNOx排出量を参照符号182で示し
てある。

次に、図14及び図15を参照すると、図14は、参照符号
10′で総括的に表される粉末化固体燃料燃焼炉の縦断面
を概略的に表したもので、本発明による統合低NOxぐう
角燃焼システムを用いて、図14において矢印184及び186
で表されるように、0.6以上のスワール数が使用された
時主風箱を通して粉末化固体燃料燃焼炉10′内へ噴射さ
れた粉末化固体燃料及び空気流入流れ方向を描いてい
る。

図15は、図14の粉末化固体燃料燃焼炉10′の平面図を
概略的に表したもので、本発明による統合低NOxぐう角
燃焼システムを用いて、0.6よりも大きいスワール数を
生じさせるために粉末化固体燃料及び空気を主風箱を通
して粉末化固体燃料燃焼炉内へ噴射させる角度を、図15
において矢印188で表されるように、描いている。

図14及び図15についてさらに述べると、粉末化固体燃
料燃焼炉（例えば、図１の燃末化固体燃料燃焼炉10）の
下方炉の空気力学の修正によってNOx/フライアッシュ中
に含まれる炭素の排出量を減少できることがわかる。従
来の方法は、「旋回ぐう角」火球が生じるように粉末化
固体燃料燃焼炉の下方炉を作動させている。この火球
は、粉末化固体燃料燃焼炉の４隅各々に設けられたノズ
ルを通して粉末化固体燃料及び燃焼支持用空気を導入す
ることにより発生する。粉末化固体燃料及び燃焼支持用
空気のノズルは、噴射された粉末化固体燃料及び燃焼支
持用空気の燃焼により発生したガスに回転を、すなわち
粉末化固体燃料燃焼炉の中心の仮想燃焼円のまわりに旋
回運動を与えるように整列されている。

本発明によれば、旋回機能を発生させる目的のために
使用されている上述の従来の方法は修正される。この修
正の特質を述べる前置きとして、まず“スワール数”と
して知られる用語について述べるのが望ましいであろ
う。スワール数とは、旋回する空気力学上の流れの度合
を表す無次元数を表す用語である。さらに具体的に述べ
ると、スワール数とは、旋回の半径項について直線運動
量の軸線束で角運動量の軸線束を割った比率と定義され
る。この定義によれば、旋回流れ内の角運動量の増加は
スワール数を増加させる。すなわち、さらに強い旋回流
れを作り出す。従来の方法によれば、粉末化固体燃料燃
焼炉は一般にスワール数が約0.4〜0.6であるように設計
されている。これは、粉末化固体燃料及び燃焼支持用空
気を、角度６度で粉末化固体燃料燃焼炉の中心を通って
水平に通る対角線に向かって粉末化固体燃料燃焼炉内へ
噴射することによって達成される。約0.4〜0.6のスワー
ル数は、一般に「弱い旋回」流れと呼ばれるものを生じ
させ、粉末化固体燃料と燃焼支持用空気との乱流による
混合の割合を低くし、また、バルク下方炉の空気力学に
よって燃焼ガスが非常に積極的に粉末化固体燃料燃焼炉
を通して上向きに流れやすくなる。

粉末化固体燃料及び燃焼支持用空気を角度６度まで粉
末化固体燃料燃焼炉の中心を通って水平に通る対角線に
向かって粉末化固体燃料燃焼炉内へ噴射することを変え
ることによって、0.6よりも大きいスワール数で下方炉
を作動させることができる。例えば、噴射する角度を15
度にすることによって、すなわち図15に矢印188で描か
れた範囲内の角度で、数値3.77まで増加したスワール数
を生じさせることができる。この目的のため、図14を参
照して最もよく理解されるように、スワール数がこの値
まで増加した時、もっと一般的にはスワール数が0.6以
上増加した時、負圧勾配が旋回火球すなわち渦の中心に
確立され、図14において矢印186で概略的に表されるよ
うに、渦の中心で逆方向すなわち下方の流れを生じさせ
る。この生起された「火球」の中心での下方の流れによ
って、粉末化固体燃料炉の下方炉における粉末化固体燃
料の滞留時間が劇的に増加される。この燃料滞留時間の
増加は、燃料化学量論環境として定められる最適酸素の
有用性と最適範囲内の温度と結合して、NOx排出を最小
限にする最適環境を作る。また、燃料滞留時間の増加
は、フライアッシュ中に含まれる炭素の量の増加を最小
限にして、燃焼効率を改善する。

図16は、参照符号10″で表される粉末化固体燃料燃焼
炉の縦断面を概略的に表したもので、本発明による統合
低NOxぐう角燃焼システムを包含し、ホッパ灰の減少及
び炭素転化の増加を達成するために、参照符号190で表
した矢印で表される下方の粉末化固体燃料ノズルの傾
斜、及び参照符号192で表した矢印で表される下方の空
気ノズルの傾斜を描いている。

低NOx燃焼システム設計の周知の特徴は、粉末化固体
燃料燃焼炉のバーナ区域の低化学量論量操作である。こ
の低化学量論量は、粉末化固体燃料燃焼炉のバーナ区域
に噴射される燃焼支持用空気の量を減らすことによって
得られる。そして、これにより得られる局部的な軸方向
流速の減少は、粉末化固体燃料を落下させることに寄与
する。しかしながら、図16において参照符号190で示す
ように下方の粉末化固体燃料ノズルだけが上方へ傾斜す
るとともに、図16において参照符号192で示すように下
方の空気ノズルだけが下方へ傾斜するのに対し、他のす
べての粉末化固体燃料ノズル及び燃焼支持用空気ノズル
が水平のままであることにより、粉末化固体燃料が逆に
速い軸方向流速の区域へ再び指向され、これによりホッ
パに入る粉末化固体燃料の量を減少させると同時に、ホ
ッパ内へ落ちる粉末化固体燃料の燃焼を確保するために
ホッパ内の酸素の量を増加させることができる。

以上述べたように、本発明によれば、粉末化固体燃料
燃焼炉における使用に特に適した新規かつ改良されたぐ
う角燃焼システムが提供される。

また、本発明によれば、選択触媒還元（SCR）又は選
択非触媒還元（SNCR）のいずれをも用いることなく、た
とえば循環流動床（CFB）及び統合ガス化結合サイクル
（IGCC）のような代替粉末化固体燃料に基づく発電技術
と匹敵すようなレベルにまで、粉末化固体燃料燃焼炉か
らのNOx排出を制御することを特徴とする、新規かつ改
良された粉末化固体燃料燃焼炉用ぐう角燃焼システムが
提供される。

更に、本発明によれば、粉末化固体燃料燃焼炉からの
NOx排出量を0.15 lb/10⁶BTU以下とすることができるこ
とを特徴とする、粉末化固定燃料燃焼炉用の新規かつ改
良されたぐう角燃焼システムが提供される。

また、本発明によれば、粉末化固体燃料燃焼炉からの
NOx排出量を0.15 lb/10⁶BTU以下に制限しながら、同時
にフライアッシュ中炭素量を５％以下、CO排出量を50pp
m以下に制限することができることを特徴とする、粉末
化固体燃料燃焼炉用の新規かつ改良されたぐう角燃焼シ
ステムが提供される。

更に、本発明によれば、粉末化固定燃料燃焼炉からの
NOx排出量を0.15 lb/10⁶BTU以下に制限しながら、中位
揮発性瀝青炭から亜炭までの広範囲の固体燃料を粉末化
固体燃料燃焼炉で使用することができることを特徴とす
る、粉末化固体燃料燃焼炉用の新規かつ改良されたぐう
角燃焼システムが提供される。

また、本発明によれば、固体燃料の粉末化及び分級の
手段を要素として包含することを特徴とする、粉末化固
体燃料燃焼炉用の新規かつ改良されたぐう角燃焼システ
ムが提供される。

更に、本発明によれば、粉末化固体燃料ノズルチップ
近くに粉末化固体燃料を導入し、ここで燃焼させる要素
を包含することを特徴とする、粉末化固体燃料燃焼炉用
の新規かつ改良されたぐう角燃焼システムが提供され
る。

また、本発明によれば、下部火炉燃焼要素を包含する
ことを特徴とする、粉末化固体燃料燃焼炉用の新規かつ
改良されたぐう角燃焼システムが提供される。

更に、本発明によれば、上部火炉燃焼要素を包含する
ことを特徴とする、粉末化固体燃料燃焼炉用の新規かつ
改良されたぐう角燃焼システムが提供される。

また、本発明によれば、固体燃料をより細かく粉末化
する手段が、新型の粉末化燃料導入アセンブリと多空気
噴射レベル利用の火炉内空気ステージング手段とに組み
合わされて、その結果新規かつ改良されたぐう角燃焼シ
ステムが粉末化固体燃料燃焼炉用の新規かつ改良された
統合ぐう角燃焼システムを構成することを特徴とする、
粉末化固体燃料燃焼炉用の新規かつ改良されたぐう角燃
焼システムが提供される。

更に、本発明によれば、新設の発電所にも、既設の発
電所の改装にも等しくよく適合することを特徴とする、
粉末化固体燃料燃焼炉用の新規かつ改良された統合ぐう
角燃焼システムが提供される。

最後に、本発明によれば、設置するのが比較的容易
で、作動させるのが比較的簡単で、比較的費用のかから
ないことを特徴とする、粉末化固体燃料用の新規かつ改
良された統合ぐう角燃焼システムが提供される。

以上本発明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、本発明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。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 タウル デービッド ピー アメリカ合衆国 コネチカット 06070 シムズバリー メドウブルック ロー ド ６ (72)発明者 ゼニングス パトリック エル アメリカ合衆国 マサチューセッツ 01034 グランビル メイン ロード （番地なし) (72)発明者 ラフレッシュ リチャード シー アメリカ合衆国 コネチカット 06078 サフィールド ヒル ストリート 1678 (72)発明者 アンダーソン デービッド ケー アメリカ合衆国 マサチューセッツ 01028 イースト ロングメドウ メー プルシェード アベニュー 25 (56)参考文献 特開 平５−507140（ＪＰ，Ａ) 米国特許5020450（ＵＳ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) F23C 11/00 F23C 5/32

Claims (24)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】異なった化学量論量の多数の燃焼区域を含
   むバーナ領域を形成する複数の壁を有する粉末化固体燃
   料燃焼炉用の統合低NOxぐう角燃焼システムにおいて、 （ａ）所定の細かさの粉末化固体燃料を供給する粉末化
   固体燃料供給手段と、 （ｂ）前記粉末化固体燃料燃焼炉のバーナ領域内に装架
   された風箱と、 （ｃ）この風箱内に装架された複数の粉末化固体燃料コ
   ンパートメントと、 （ｄ）これら複数の粉末化固体燃料コンパートメントの
   それぞれの内部に装架関係で支持されていると共に、そ
   れぞれ所定の細かさの粉末化固体燃料を受けるために前
   記粉末化固体燃料供給手段に接続された火炎付着粉末化
   固体燃料ノズルチップであって、前記粉末化固体燃料供
   給手段から受け取った所定の細かさの粉末化固体燃料を
   前記粉末化固体燃料燃焼炉のバーナ領域内へ噴射して、
   これにより所定の細かさの噴射された粉末化固体燃料の
   着火点を火炎付着粉末化固体燃料ノズルチップから２フ
   ィート（61cm）以内の距離に配するようにする火炎付着
   粉末化固体燃料ノズルチップと、 （ｅ）前記風箱内に装架された複数の燃焼支持用空気コ
   ンパートメントであって、前記粉末化固体燃料燃焼炉の
   バーナ領域内へ充分な量の燃焼支持用空気を噴射するよ
   うに作用して、前記粉末化固体燃料燃焼炉のバーナ領域
   の第１の燃焼区域中の化学量論量が0.4ないし0.75の間
   であるようにする複数の燃焼支持用空気コンパートメン
   トと、 （ｆ）前記風箱内に装架された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であって、前記
   粉末化固体燃料燃焼炉のバーナ領域内に充分な量の密結
   合オーバファイア空気を噴射するように作用して、前記
   粉末化固体燃料燃焼炉のバーナ領域の第２の燃焼区域内
   で化学量論量が0.7ないし0.9の間であるようにする少な
   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
   ントと、 （ｇ）前記粉末化固体燃料燃焼炉のバーナ領域内で前記
   風箱と間隔を置いた関係で配設された低レベルの分離オ
   ーバファイア空気手段であって、前記粉末化固体燃料燃
   焼炉のバーナ領域内に充分な量の分離オーバファイア空
   気を噴射して、前記粉末化固体燃料燃焼炉のバーナ領域
   の第３の燃焼区域に0.9ないし1.02の間に化学量論量を
   確立するようにする低レベルの分離オーバファイア空気
   手段と、 （ｈ）この低レベルの分離オーバファイア空気手段と前
   記風箱との両方に対して間隔を置いた関係で配設された
   高レベルの分離オーバファイア空気手段であって、前記
   粉末化固体燃料燃焼炉内に噴射された粉末化固体燃料の
   燃焼から発生したガスが前記風箱の頂部から高レベルの
   分離オーバファイア空気手段へ移行するに要する時間が
   0.3秒を越えるように作用すると共に、粉末化固体燃料
   燃焼炉のバーナ領域の第４の燃焼区域内で化学量論量が
   1.07を越えるように分離オーバファイア空気の充分な量
   を前記粉末化固体燃料燃焼炉のバーナ領域内に噴射する
   ように作用する高レベルの分離オーバファイア空気手段
   とを包含することを特徴とする統合低NOxぐう角燃焼シ
   ステム。
2. 【請求項２】請求項１記載の統合低NOxぐう角燃焼シス
   テムにおいて、前記粉末化固体燃料供給手段が、固体燃
   料を前記所定の細かさに粉砕する粉砕機と、それぞれ一
   端部をこの粉砕機にまた他端部を前記複数の粉末化固体
   燃料コンパートメントのひとつに接続され、前記粉砕機
   からの前記所定の細かさの粉末化固体燃料を前記複数の
   粉末化固体燃料コンパートメントの前記ひとつに輸送す
   る複数の粉末化固体燃料ダクトとを包含することを特徴
   とする統合低NOxぐう角燃焼システム。
3. 【請求項３】請求項２記載の統合低NOxぐう角燃焼シス
   テムにおいて、前記所定の細かさが、50メッシュのふる
   いで大略０％、100メッシュのふるいで1.5％、200メッ
   シュのふるいで85％以上の通過率の最小細かさレベルで
   あることを特徴とする統合低NOxぐう角燃焼システム。
4. 【請求項４】請求項１記載の統合低NOxぐう角燃焼シス
   テムにおいて、前記火炎付着粉末化固体燃料ノズルチッ
   プが、対向する両端部が開放端部である矩形状の箱と、
   この矩形状の箱とわずかに間隔を置いた関係でこの矩形
   状の箱に対して取り囲むように配設した通路と、前記火
   炎付着粉末化固定燃料ノズルチップの軸線及びその出口
   面の中心を中心として対称的に配設されるように前記矩
   形状の箱内に装架関係で支持された多数の棒状部材と、
   前記矩形状の箱内に装架関係で支持されている共に、前
   記火炎付着粉末化固体燃料ノズルチップの出口面の頂部
   及び底部に配設された複数のせん断棒と、前記多数の棒
   状の部材を前記複数のせん断棒に相互連結する複数の相
   互連結部材とを包含することを特徴とする統合低NOxぐ
   う角燃焼システム。
5. 【請求項５】請求項１記載の統合低NOxぐう角燃焼シス
   テムにおいて、前記複数の燃焼支持用空気コンパートメ
   ントが、互いに間隔を置いて前記風箱の対向端部に配設
   された１対の端部空気コンパートメントを包含すること
   を特徴とする統合低NOxぐう角燃焼システム。
6. 【請求項６】請求項５記載の統合低NOxぐう角燃焼シス
   テムにおいて、前記第１の燃焼区域が、前記１対の端部
   空気コンパートメント間に横たわるバーナ領域の部分で
   あることを特徴とする統合低NOxぐう角燃焼システム。
7. 【請求項７】請求項５記載の統合低NOxぐう角燃焼シス
   テムにおいて、前記複数の燃焼支持用空気コンパートメ
   ントが、互いに間隔を置いた関係で前記１対の端部空気
   コンパートメントの中間に配設された複数の直通空気コ
   ンパートメントを包含することを特徴とする統合低NOx
   ぐう角燃焼システム。
8. 【請求項８】請求項７記載の統合低NOxぐう角燃焼シス
   テムにおいて、前記複数の燃焼支持用空気コンパートメ
   ントが、互いに間隔を置いた関係で前記１対の端部空気
   コンパートメントの中間に配設した複数のオフセット空
   気コンパートメントを包含し、これら複数のオフセット
   空気コンパートメントが、ここを通って噴射される燃焼
   支持用空気を水平方向にオフセットするように作用し、
   前記粉末化固体燃料燃焼炉内に噴射した粉末化固体燃料
   の燃焼の初期段階中にこの噴射した粉末化固体燃料によ
   り少ない燃焼支持用空気が与えられるようにしたことを
   特徴とする統合低NOxぐう角燃焼システム。
9. 【請求項９】請求項５記載の統合低NOxぐう角燃焼シス
   テムにおいて、１対の密結合オーバファイア空気コンパ
   ートメントが、前記１対の端部空気コンパートメントの
   ひとつに対し並置関係で配設されていることを特徴とす
   る統合低NOxぐう角燃焼システム。
10. 【請求項１０】請求項９記載の統合低NOxぐう角燃焼シ
    ステムにおいて、前記低レベルの分離オーバファイア空
    気手段が、互いに上下に配設された３つの分離オーバフ
    ァイア空気コンパートメントを包含することを特徴とす
    る統合低NOxぐう角燃焼システム。
11. 【請求項１１】請求項９記載の統合低NOxぐう角燃焼シ
    ステムにおいて、前記第２の燃焼区域が、前記１対の密
    結合オーバファイア空気コンパートメントの最上部のも
    のと前記低レベルの分離オーバファイア空気手段の前記
    ３つの分離オーバファイア空気コンパートメントとの間
    に横たわるバーナ領域の部分であることを特徴とする統
    合低NOxぐう角燃焼システム。
12. 【請求項１２】請求項10記載の統合低NOxぐう角燃焼シ
    ステムにおいて、前記高レベルの分離オーバファイア空
    気手段が、互いに上下に配設された３つの分離オーバフ
    ァイア空気コンパートメントを包含することを特徴とす
    る統合低NOxぐう角燃焼システム。
13. 【請求項１３】請求項10記載の統合低NOxぐう角燃焼シ
    ステムにおいて、前記第３の燃焼区域が、前記低レベル
    の分離オーバファイア空気手段の３つの分離オーバファ
    イア空気コンパートメントの最上部のものと前記高いレ
    ベルの分離オーバファイア空気手段の３つの分離オーバ
    ファイア空気コンパートメントとの間に横たわるバーナ
    領域の部分であることを特徴とする統合低NOxぐう角燃
    焼システム。
14. 【請求項１４】請求項13記載の統合低NOxぐう角燃焼シ
    ステムにおいて、前記第４の燃焼区域が、前記高レベル
    の分離オーバファイア空気手段の３つの分離オーバファ
    イア空気コンパートメントの最上部のものの上方に横た
    わるバーナ領域の部分であることを特徴とする統合低NO
    xぐう角燃焼システム。
15. 【請求項１５】請求項１記載の統合低NOxぐう角燃焼シ
    ステムにおいて、前記火炎付着粉末化固体燃料ノズルチ
    ップを通して前記粉末化固体燃料燃焼炉のバーナ領域内
    へ噴射される粉末化固体燃料及び前記複数の燃焼支持用
    空気コンパートメントを通して前記粉末化固体燃料燃焼
    炉のバーナ領域内へ噴射される燃焼支持用空気が、それ
    ぞれ前記粉末化固体燃料燃焼炉の中心を通る対角線に角
    度をなして噴射され、これにより前記粉末化固体燃料燃
    焼炉内で0.6よりも大きいスワール数を生じさせるよう
    にしたことを特徴とする統合低NOxぐう角燃焼システ
    ム。
16. 【請求項１６】異なった化学量論量の多数の燃焼区域を
    含むバーナ領域を形成する複数の壁を有する粉末化固体
    燃料燃焼炉を運転する方法において、 （ａ）所定の細かさの粉末化固体燃料を供給し、 （ｂ）火炎付着粉末化固体燃料ノズルチップを介して前
    記粉末化固体燃料燃焼炉のバーナ領域内に前記所定の細
    かさの粉末化固体燃料を噴射して、噴射された粉末化固
    体燃料の着火点を前記火炎付着粉末化固体燃料ノズルチ
    ップから２フィート（61cm）以内の距離に位置させ、 （ｃ）前記粉末化固体燃料燃焼炉のバーナ領域内へ燃焼
    支持用空気を、前記粉末化固体燃料燃焼炉のバーナ領域
    の第１の燃焼区域において化学量論量が0.5ないし0.7の
    間となるに充分な量で噴射し、 （ｄ）前記粉末化固体燃料燃焼炉のバーナ領域内へ密結
    合オーバファイア空気を、化学量論量が前記粉末化固体
    燃料燃焼炉のバーナ領域の第２の燃焼区域内で0.7ない
    し0.9の間となるに充分な量で噴射し、 （ｅ）前記粉末化固体燃料燃焼炉のバーナ領域内へ低レ
    ベルの分離オーバファイア空気を、化学量論量が前記粉
    末化固体燃料燃焼炉のバーナ領域の第３の燃焼区域内で
    0.9ないし1.02の間となるに充分な量で噴射し、 （ｆ）前記粉末化固体燃料燃焼炉のバーナ領域内へ高レ
    ベルの分離オーバファイア空気を、化学量論量が前記粉
    末化固体燃料燃焼炉のバーナ領域の第４の燃焼区域内に
    おいて1.07を越える充分な量で噴射する ことを特徴とする粉末化固体燃料燃焼炉の運転方法。
17. 【請求項１７】請求項16記載の方法において、前記粉末
    化固体燃料燃焼炉内への高レベルの分離オーバファイア
    空気噴射点が、前記粉末化固体燃料燃焼炉への密結合オ
    ーバファイア空気の噴射点から、前記粉末化固体燃料燃
    焼炉内に噴射された粉末化固体燃料の燃焼により発生す
    るガスがその間を0.3秒を越える時間をかけるに充分な
    間隔を置かれていることを特徴とする方法。
18. 【請求項１８】請求項16記載の方法において、前記粉末
    化固体燃料燃焼炉のバーナ領域内へ噴射させる粉末化固
    体燃料が、50メッシュのふるいで大略０％、100メッシ
    ュのふるいで1.5％、200メッシュのふるいで85％以上の
    通過率の最小細かさを有することを特徴とする方法。
19. 【請求項１９】請求項16記載の方法において、前記粉末
    化固体燃料燃焼炉のバーナ領域内へ噴射する燃焼支持用
    空気の一部の端部空気として噴射することを特徴とする
    方法。
20. 【請求項２０】請求項19記載の方法において、前記粉末
    化固体燃料燃焼炉のバーナ領域内へ噴射する燃焼支持用
    空気の一部を直通空気として噴射させることを特徴とす
    る方法。
21. 【請求項２１】請求項20記載の方法において、前記粉末
    化固体燃料燃焼炉のバーナ領域内へ噴射される燃焼支持
    用空気の一部を水平方向にオフセットした空気として噴
    射し、燃焼の初期段階中に、前記粉末化固体燃料燃焼炉
    内に噴射された粉末化固体燃料に、少ない燃焼支持用空
    気が与えられるようにすることを特徴とする方法。
22. 【請求項２２】請求項16記載の方法において、前記粉末
    化固体燃料燃焼炉のバーナ領域内へ噴射される粉末化固
    体燃料及び前記粉末化固体燃料燃焼炉のバーナ領域内へ
    噴射される燃焼支持用空気が、それぞれ前記粉末化固体
    燃料燃焼炉の中心を通る対角線に対して角度をなして噴
    射され、これにより、前記粉末化固体燃料燃焼炉内で0.
    6よりも大きいスワール数を生じさせるようにすること
    を特徴とする方法。
23. 【請求項２３】請求項16記載の方法において、前記粉末
    化固体燃料燃焼炉のバーナ領域内へ噴射される粉末化固
    体燃料の少なくとも一部が上向きに噴射されることを特
    徴とする方法。
24. 【請求項２４】請求項16記載の方法において、前記粉末
    化固体燃料燃焼炉のバーナ領域内へ噴射される燃焼支持
    用空気の少なくとも一部が下向きに噴射されることを特
    徴とする方法。