JP2789041B2 - 超低ＮＯｘ燃焼方法 - Google Patents

超低ＮＯｘ燃焼方法

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【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は超低NOX燃焼方法に係り、特に微粉炭等を燃
料とするボイラ装置等の排ガス中の窒素化合物を低減す
るのに好適な燃焼方法に関する。
〔従来の技術〕
微粉炭等の有機窒素化合物を含有する燃料の燃焼にお
いては、量論空気比を１以上（すなわち空気過剰）とし
て燃焼させると、燃料中窒素のNOXへの転換率が増大す
る。このため、先ず一段目を不完全燃焼させ、完全燃焼
に必要な残余の空気を、バーナゾーンより分岐し、その
後段で投入する所謂、二段年総法が広く用いられてい
る。その代表的な構造上の特徴例を事業用ボイラを例に
第２図に示す。
第２図において、バーナ群20はボイラ火炉10の下部に
配置され、燃焼用空気と例えば微粉炭によって主燃焼領
域を形成する。その上方へ完全燃焼用の空気注入ポート
30（以下アフターエアポートと称す。）を配置してい
る。
この方法では、バーナゾーンが一旦不完全燃焼の状態
に維持されるため、燃料中Ｎ分に起因するNOX（以下、F
uel NOXと称す。）の発生は相当に少なく抑えられる。
しかし、この方法においては、バーナゾーンで同時に発
生するNH3やHCN等のNOの前駆物質がアフターエアポート
からの空気によってNOXを再生成させることを抑制する
ことは極めて難しく、唯一、バーナ上部空間Ｖ＊を拡大
することによってこれらNOXの前駆物質の漸減に頼るし
かない。しかし、言うまでもなく、この手法には、ボイ
ラ火炉高さをコンパクト火するという観点からは、自ら
限界が生ずる。
〔発明が解決しようとする課題〕
換言すれば、前記の従来燃焼方法は、NOXの前駆物質
であるNH3,HCN等の副生成物を積極的に分解する機能を
有していないものであった。
本発明の目的は、上記した従来技術の課題を解決し、
ボイラ火炉等の燃焼装置の大型化を要することなく、排
ガス中のNOXを低減することができる燃焼方法を提供す
ることにある。
〔課題を解決するための手段〕
上記した目的は、燃料の燃焼領域からの燃焼ガス後流
側に設けた空気ポートから、含酸素気体にアルコール系
含酸素燃料を混入して投入し、前記バーナ上部空間Ｖ＊
において、含生成含窒素化合物を積極的に分解する機能
を付加することによって達成される。
〔作用〕
アルコール等の含酸素燃料は、その分子中の酸素の作
用によりNH3,HCN等を部分酸化することが可能であり、
アルコール混入によって、上記バーナ上部空間Ｖ＊を適
正な酸素分圧及び量論空気比に保つことにより、NH3,HC
N等の前駆物質は分解されて最終段での完全燃焼領域で
のNOの再生成が十分に抑制される。
〔実施例〕
第１図は本発明の燃焼方法を実施するためのボイラ装
置とその系統図である。第１図において、ボイラ火炉10
の下部にバーナ群20が設置され、燃焼空気と微粉炭等に
よる主燃焼域を形成する。そして、バーナ群20の上方
（ガス流れ下流側）には、下段アフターエアポート31、
上段アフターエアポート32が設置されている。すなわ
ち、アフターエアポートは２段に多段化されている。
これらの下段アフターエアポート31、上段アフターエ
アポート32には、それぞれ空気系統100から燃焼用空気
が導入され、下段アフターエアポート31には、アルコー
ル混入系統200から含酸素アルコール系燃料が供給さ
れ、また、再循環ガス系統300から再循環排ガスが供給
されるようになっている。
このボイラ装置では、ボイラ下部のバーナゾーンで
は、不完全燃焼状態であり、CH4等の炭化水素系ガス、C
O,H2,及び微粉炭の場合にはチャー等の固形分で構成さ
れる、所謂、不完全燃焼成分と含窒素化合物、及びH2O
とCO2が含まれる。
この状態で燃焼用空気のみを多段化して投入しても、
その混合形態は拡散混合であるため、局部的には高濃度
酸素と含窒素ガス（NH3,HCN）との反応により多量のNOX
（主としてNO）が再生成する。
これに対し、再循環ガス系統300からの排ガスによっ
て酸素分圧を調整され、更にアルコール混入系統200か
らのアルコールと燃焼ガスの混入によって量論酸素比が
１以下に抑えられた下段アフターエアポート31からの流
体粉粒と、上部バーナゾーンからの燃焼ガスの混合にお
いては、アルコール中の含酸素によって、NH3,HCN等の
含窒素化合物は容易に分解され、NOへの移行は少なく抑
えられる。これにより、最終段、すなわち、上段アフタ
ーエアポート32付近での完全燃焼領域でのNOX再生成要
因が消去される。
本発明におけるアルコール系含酸素燃料としては、コ
スト面、燃焼効果等からメチルアルコールが最適であ
る。
本発明による燃焼方法では、反応空間Ｖ＊の大きさ
は、従来例と同程度のものが必要であり、ボイラ火炉容
積は必ずしも、従来例より小さくはならないが、反応空
間Ｖ＊でのNH3,HCN等の含窒素化合物が有効に分解され
る分だけ、従来例に比べて有利である。
〔発明の効果〕
以上のように本発明によれば、含酸素気体にアルコー
ル系含酸素燃料の混入によりNOX再生成要因が低減さ
れ、Fuel NOXの低減により超低NOX燃焼が実現されると
共に従来NOX分解に要したNH3等の還元剤の消費量を低減
することができる。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の方法を実施するための事業用ボイラ火
炉及びその主要系統図、第２図は従来例なる二段燃焼法
の代表例を示す事業用ボイラ火炉及びその主要系統図で
ある。 10……ボイラ火炉、20……バーナ群、30……アフターエ
アポート、31……下段アフターエアポート、32……上段
アフターエアポート、100……空気系統、200……アルコ
ール混入系統、300……再循環排ガス系統。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 神保 正 広島県呉市宝町６番９号 バブコック日 立株式会社呉工場内 (56)参考文献 特開 昭60−185004（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−174409（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) F23C 11/00 327

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】微粉炭等の有機窒素化合物を含有する炭化
    水素系燃料を燃焼させるものにおいて、該燃料の燃焼領
    域からの燃焼ガス後流側に設けた空気ポートから、含酸
    素気体にアルコール系含酸素燃料を混入して投入するこ
    とを特徴とする燃焼方法。
  2. 【請求項２】特許請求の範囲第（１）項において、前記
    空気ポートをガス流れに対して少なくとも二段階に設け
    ると共に、上流側に位置する空気ポートから、含酸素気
    体にアルコール系含酸素燃料を混入して投入することを
    特徴とする燃焼方法。
  3. 【請求項３】特許請求の範囲第（１）項において、前記
    空気ポートをガス流れに対して少なくとも二段階に設け
    ると共に、上流側に位置する空気ポートから、燃焼用空
    気と再循環排ガスとアルコール系含酸素燃料を混入して
    投入することを特徴とする燃焼方法。
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