JP3368887B2 - 低ＮＯｘおよび低ＣＯ燃焼方法 - Google Patents
低ＮＯｘおよび低ＣＯ燃焼方法Info
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- JP3368887B2 JP3368887B2 JP2000155693A JP2000155693A JP3368887B2 JP 3368887 B2 JP3368887 B2 JP 3368887B2 JP 2000155693 A JP2000155693 A JP 2000155693A JP 2000155693 A JP2000155693 A JP 2000155693A JP 3368887 B2 JP3368887 B2 JP 3368887B2
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- combustion
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Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、燃焼ガスを水管に対
する交叉線方向に直線的に流通させる形式の水管ボイラ
ーに適用される有害燃焼排気物を低減する燃焼方法に関
するものである。 【０００２】 【従来の技術】一般に、小型の多管式貫流ボイラーは、
円筒形の缶体構造をベースとして製作されている。これ
は、水管を環状に配置し、その内部を燃焼室とするのが
燃焼ガスとの熱交換効率を良くするために望ましいと考
えられていることによる。 【０００３】しかし、このような缶体構造とすると、ボ
イラーの設置場所や配置状態によっては比較的大きなス
ペースを占有することになり易いため、近年では，所謂
角型缶体構造をベースとした種々の多管式貫流ボイラー
が提案されている。なお、ここでの角型缶体構造とは、
多数の水管を直列に配置してなる水管列を対向配置し
て、その間に燃焼室を形成したものをいい、バーナから
の燃焼ガスは、この水管列の間を交叉方向に通過するよ
うになっている。 【０００４】また、近年では、環境汚染問題等により、
ボイラーからの有害燃焼排気物，とくにＮＯX ，ＣＯ等
のさらなる低減化が求められている。このような有害燃
焼排気物の低減化対策として、燃焼ガス温度を下げるこ
とにより、ＮＯX ，とくにサーマルＮＯX （thermal Ｎ
ＯX ）の生成を抑制する方法並びに燃焼ガス温度を一定
の温度範囲に保つことにより、ＣＯをＣＯ2 に酸化させ
てＣＯの残留を阻止する方法が知られている。より具体
的には、実公昭５６ー４７４７７号公報に見られるよう
に、バーナ炎を水冷壁などに当てたり、特公昭５６ー４
６０４６号公報に見られるように、旋回する空気流の中
心部で過剰濃度の混合気を燃焼させたりして、燃焼温度
を調整するものや、また特開昭６０ー７８２４７号公報
に見られるように、バーナ近傍の冷体物によって燃焼ガ
ス温度を調整した後、熱交換器までの間の断熱空間内で
ＣＯを酸化させるもの等がある。この他、サーマルＮＯ
X 低減化対策としては、排気ガスを再循環させる形式の
ものが公知である。 【０００５】 【発明が解決しようとする課題】本発明は、ＮＯｘの発
生を抑制してその排出量を低減し、ＣＯの排出量を低減
する低ＮＯｘおよび低ＣＯ燃焼方法を提供することを目
的とする。 【０００６】 【課題を解決するための手段】この発明は、上述の課題
を解決するためになされたもので、互いに間隔を存して
対向配置した一対の水管壁間に形成され、その一端側に
バーナを設けた燃焼ガス通路のほぼ全域に、互いに燃焼
ガスが流通する間隔を存して多数の水管を前記バーナの
直近まで設け、前記多数の水管を、伝熱面密度の異なっ
た複数群の水管群に構成し、これら複数群の水管群を、
前記燃焼ガス通路内における燃焼ガスの上流側から下流
側に向けて、伝熱面密度の小なるものから大なるものの
順に配置する一方、前記バーナから噴出される燃焼ガス
の温度を前記上流側の水管群により抑制して、サーマル
ＮＯｘの発生を低減すると共に前記燃焼ガス通路の上流
側にて発生したＣＯを酸化させることを特徴とする。 【０００７】 【作用】この発明によれば、バーナからの燃焼ガスは直
ちに上流側の水管群により冷却されて、その温度がＮＯ
ｘ発生が防止される温度以下とされ、ＮＯｘの発生量が
大幅に低減されると共に、上流側の水管群における燃焼
ガス温度がＣＯが酸化する温度とされるので発生したＣ
Ｏが酸化され、ＣＯの排出量が低減される。 【０００８】 【実施例】図１並びに図２は、この発明に係る角型多管
式貫流ボイラーの一実施例であって、缶体における水管
の配列状態を示したものである。これらの図面におい
て、１は水管壁、２，３，４は水管壁１，１間に２列に
配列した水管群、５はバーナを示す。 【０００９】上記の水管壁１は、ほぼ直管状の水管１ａ
を等間隔で１列に整列配置してなるもので、各水管１ａ
同志をフィン状部材６で連結することにより、水管１ａ
同志の間隔を塞いだ状態とし、これを図示する実施例で
は、缶体の両側に、両者が互いにほぼ平行をなすように
配置してあり、両水管壁１，１間をバーナ５からの燃焼
ガスが流通する燃焼ガス通路としている。 【００１０】各水管群２，３，４は、２列状態で、所定
本数ずつほぼ等間隔で配列し、互いに燃焼ガスが流通す
る間隔を存して前記燃焼ガス通路のほぼ全域に設けてあ
り、その各々を構成する水管２ａ，３ａ，４ａは、それ
ぞれ直管，ヒレ付水管，エロフィン管としている。 【００１１】バーナ５としては、たとえば表面燃焼バー
ナ等の予混合バーナを用いることができるが、このよう
なバーナは、水管群２の水管壁１端部間（図中上方）に
配置する。したがって、バーナ５からの燃焼ガスは、水
管壁１，１間を図中上方から下方に向けて流れることに
なり、これに関連して上記の水管群２，３，４は、この
流れ方向に沿って伝熱面密度（燃焼ガスの単位流路長さ
当りの伝熱面面積）の小さいものから大きいものへと配
列された状態としてある。 【００１２】なお、図２において、参照番号１０，１１
は、それぞれ上記の各水管１ａ，２ａ，３ａ，４ａの上
端並びに下端を連結する上下のヘッダを示す。この上下
のヘッダ１０，１１は、それぞれ缶体の長手方向に対し
て左右に独立した構成となっており、これら上部並びに
下部同志のものを外部配管等によって連結することによ
り、一体化してある。 【００１３】以上のような角型多管式貫流ボイラーによ
れば、バーナ５からの燃焼ガスは、水管壁１，１間で直
管状の水管群２，横ヒレ状フィン付の水管群３並びにエ
ロフィン水管群４を通過し、エコノマイザーを介して，
あるいは直接煙突から流出する。 【００１４】この燃焼ガスは、前述したように、上流側
では高温で体積も大きいが、下流側では水管への伝熱に
より低温となり、体積も減少し、伝熱効率も減少するけ
れども、この発明に係る缶体によれば、下流側ほど伝熱
面密度を高めてあるため、各水管１ａ，２ａ，３ａ，４
ａにおける伝熱量は、上流側の水管２ａから下流側の水
管４ａにかけても低下することなく、全体的にほぼ均一
となる。 【００１５】さらに、図示するような缶体構造とするこ
とにより、燃焼ガスの流通経路を直線状に比較的長く設
定でき、バーナ５からの燃焼ガスが水管群４の最後尾の
水管４ａを通過するまでに要する時間を比較的長く設定
できる。すなわち、このような缶体構造では、燃焼ガス
がボイラー缶体内に滞留する時間を比較的長くすること
ができるようになり、燃焼ガスは、前述したように、こ
の流通経路において各水管１ａ，２ａ，３ａ，４ａに伝
熱を行って温度が徐々に低下する。この結果、前述した
ような構造の缶体で、燃焼面負荷が６００〜１２００×
１０4 Ｋcal ／ｍ2 ｈのバーナを用いた場合、図中Ａ点
で約１２００℃，Ｂ点で約５５０℃，Ｃ点で約３７０℃
という結果が得られている。 【００１６】したがって、この発明の缶体においては、
上流側の伝熱面密度の小なる水管群においても、燃焼ガ
ス温度が低く抑えられ、下流側の該密度の大なる水管群
においては、徐々に低下していくため、ＮＯX , とくに
サーマルＮＯX の発生が防止でき、しかも上流側におい
ても燃焼ガス温度が１２００℃程度であるため、ＣＯが
発生していても上流側でＣＯ2 に酸化されてしまい、以
下下流側では徐々に温度が下がるため、ＣＯ2 が再び分
離してＣＯとなるのも防止できる。 【００１７】この発明においては、バーナ５に空気比
１．３の予混合気を供給して燃焼させた場合、ＮＯ
X は、従来のものに比べて１／３から１／２程度まで低
減し、またＣＯは、十数ppm 以下までに低減するという
結果が得られた。このＮＯX ，ＣＯ値は、排ガス循環装
置付きのボイラーで循環率を１０％としたものと同等で
あるが、この発明のボイラーでは、全く循環させず、１
方向にのみ燃焼ガスを流通させる形式でこのような有害
燃焼排気物の低減作用があり、しかも排ガス循環用の複
雑な配管が不要で、構造がきわめてシンプルになる。 【００１８】図３は、この発明に係る角型多管式貫流ボ
イラーの他の実施例を示すものである。同図の実施例に
おいては、各水管壁１は、ボイラー本体の中程までの長
さで、下流側を狭くしてある。そして、この水管壁１，
１間に直列に直管状の水管２ａを配列してなる水管群２
を位置させている。上記の水管群２より下流側には、た
とえばこの実施例のごとく断熱壁７を両側に配置し、こ
の断熱壁７間に、２列配置のエロフィン水管４ａからな
る水管群４を配置する。 【００１９】この貫流ボイラーにおいても、前掲の実施
例（図１及び図２）と同様に、燃焼ガスの流通方向上流
から下流に向けて、単位流路長さ当りの伝熱面面積が増
加しており、したがって、上述のごとき、缶体自体によ
る伝熱効率の向上や、ＮＯX，ＣＯ等の有害排気物の低
減が図れることになる。 【００２０】 【発明の効果】この発明によれば、特別な装置を用いる
こと無く、ＮＯｘの発生量が大幅に低減できると共に、
上流側の水管群において発生したＣＯが酸化され、ＣＯ
の排出量が低減され、有害燃焼排気物の排出量が大幅に
低減されるなど多大なる効果を奏する。
する交叉線方向に直線的に流通させる形式の水管ボイラ
ーに適用される有害燃焼排気物を低減する燃焼方法に関
するものである。 【０００２】 【従来の技術】一般に、小型の多管式貫流ボイラーは、
円筒形の缶体構造をベースとして製作されている。これ
は、水管を環状に配置し、その内部を燃焼室とするのが
燃焼ガスとの熱交換効率を良くするために望ましいと考
えられていることによる。 【０００３】しかし、このような缶体構造とすると、ボ
イラーの設置場所や配置状態によっては比較的大きなス
ペースを占有することになり易いため、近年では，所謂
角型缶体構造をベースとした種々の多管式貫流ボイラー
が提案されている。なお、ここでの角型缶体構造とは、
多数の水管を直列に配置してなる水管列を対向配置し
て、その間に燃焼室を形成したものをいい、バーナから
の燃焼ガスは、この水管列の間を交叉方向に通過するよ
うになっている。 【０００４】また、近年では、環境汚染問題等により、
ボイラーからの有害燃焼排気物，とくにＮＯX ，ＣＯ等
のさらなる低減化が求められている。このような有害燃
焼排気物の低減化対策として、燃焼ガス温度を下げるこ
とにより、ＮＯX ，とくにサーマルＮＯX （thermal Ｎ
ＯX ）の生成を抑制する方法並びに燃焼ガス温度を一定
の温度範囲に保つことにより、ＣＯをＣＯ2 に酸化させ
てＣＯの残留を阻止する方法が知られている。より具体
的には、実公昭５６ー４７４７７号公報に見られるよう
に、バーナ炎を水冷壁などに当てたり、特公昭５６ー４
６０４６号公報に見られるように、旋回する空気流の中
心部で過剰濃度の混合気を燃焼させたりして、燃焼温度
を調整するものや、また特開昭６０ー７８２４７号公報
に見られるように、バーナ近傍の冷体物によって燃焼ガ
ス温度を調整した後、熱交換器までの間の断熱空間内で
ＣＯを酸化させるもの等がある。この他、サーマルＮＯ
X 低減化対策としては、排気ガスを再循環させる形式の
ものが公知である。 【０００５】 【発明が解決しようとする課題】本発明は、ＮＯｘの発
生を抑制してその排出量を低減し、ＣＯの排出量を低減
する低ＮＯｘおよび低ＣＯ燃焼方法を提供することを目
的とする。 【０００６】 【課題を解決するための手段】この発明は、上述の課題
を解決するためになされたもので、互いに間隔を存して
対向配置した一対の水管壁間に形成され、その一端側に
バーナを設けた燃焼ガス通路のほぼ全域に、互いに燃焼
ガスが流通する間隔を存して多数の水管を前記バーナの
直近まで設け、前記多数の水管を、伝熱面密度の異なっ
た複数群の水管群に構成し、これら複数群の水管群を、
前記燃焼ガス通路内における燃焼ガスの上流側から下流
側に向けて、伝熱面密度の小なるものから大なるものの
順に配置する一方、前記バーナから噴出される燃焼ガス
の温度を前記上流側の水管群により抑制して、サーマル
ＮＯｘの発生を低減すると共に前記燃焼ガス通路の上流
側にて発生したＣＯを酸化させることを特徴とする。 【０００７】 【作用】この発明によれば、バーナからの燃焼ガスは直
ちに上流側の水管群により冷却されて、その温度がＮＯ
ｘ発生が防止される温度以下とされ、ＮＯｘの発生量が
大幅に低減されると共に、上流側の水管群における燃焼
ガス温度がＣＯが酸化する温度とされるので発生したＣ
Ｏが酸化され、ＣＯの排出量が低減される。 【０００８】 【実施例】図１並びに図２は、この発明に係る角型多管
式貫流ボイラーの一実施例であって、缶体における水管
の配列状態を示したものである。これらの図面におい
て、１は水管壁、２，３，４は水管壁１，１間に２列に
配列した水管群、５はバーナを示す。 【０００９】上記の水管壁１は、ほぼ直管状の水管１ａ
を等間隔で１列に整列配置してなるもので、各水管１ａ
同志をフィン状部材６で連結することにより、水管１ａ
同志の間隔を塞いだ状態とし、これを図示する実施例で
は、缶体の両側に、両者が互いにほぼ平行をなすように
配置してあり、両水管壁１，１間をバーナ５からの燃焼
ガスが流通する燃焼ガス通路としている。 【００１０】各水管群２，３，４は、２列状態で、所定
本数ずつほぼ等間隔で配列し、互いに燃焼ガスが流通す
る間隔を存して前記燃焼ガス通路のほぼ全域に設けてあ
り、その各々を構成する水管２ａ，３ａ，４ａは、それ
ぞれ直管，ヒレ付水管，エロフィン管としている。 【００１１】バーナ５としては、たとえば表面燃焼バー
ナ等の予混合バーナを用いることができるが、このよう
なバーナは、水管群２の水管壁１端部間（図中上方）に
配置する。したがって、バーナ５からの燃焼ガスは、水
管壁１，１間を図中上方から下方に向けて流れることに
なり、これに関連して上記の水管群２，３，４は、この
流れ方向に沿って伝熱面密度（燃焼ガスの単位流路長さ
当りの伝熱面面積）の小さいものから大きいものへと配
列された状態としてある。 【００１２】なお、図２において、参照番号１０，１１
は、それぞれ上記の各水管１ａ，２ａ，３ａ，４ａの上
端並びに下端を連結する上下のヘッダを示す。この上下
のヘッダ１０，１１は、それぞれ缶体の長手方向に対し
て左右に独立した構成となっており、これら上部並びに
下部同志のものを外部配管等によって連結することによ
り、一体化してある。 【００１３】以上のような角型多管式貫流ボイラーによ
れば、バーナ５からの燃焼ガスは、水管壁１，１間で直
管状の水管群２，横ヒレ状フィン付の水管群３並びにエ
ロフィン水管群４を通過し、エコノマイザーを介して，
あるいは直接煙突から流出する。 【００１４】この燃焼ガスは、前述したように、上流側
では高温で体積も大きいが、下流側では水管への伝熱に
より低温となり、体積も減少し、伝熱効率も減少するけ
れども、この発明に係る缶体によれば、下流側ほど伝熱
面密度を高めてあるため、各水管１ａ，２ａ，３ａ，４
ａにおける伝熱量は、上流側の水管２ａから下流側の水
管４ａにかけても低下することなく、全体的にほぼ均一
となる。 【００１５】さらに、図示するような缶体構造とするこ
とにより、燃焼ガスの流通経路を直線状に比較的長く設
定でき、バーナ５からの燃焼ガスが水管群４の最後尾の
水管４ａを通過するまでに要する時間を比較的長く設定
できる。すなわち、このような缶体構造では、燃焼ガス
がボイラー缶体内に滞留する時間を比較的長くすること
ができるようになり、燃焼ガスは、前述したように、こ
の流通経路において各水管１ａ，２ａ，３ａ，４ａに伝
熱を行って温度が徐々に低下する。この結果、前述した
ような構造の缶体で、燃焼面負荷が６００〜１２００×
１０4 Ｋcal ／ｍ2 ｈのバーナを用いた場合、図中Ａ点
で約１２００℃，Ｂ点で約５５０℃，Ｃ点で約３７０℃
という結果が得られている。 【００１６】したがって、この発明の缶体においては、
上流側の伝熱面密度の小なる水管群においても、燃焼ガ
ス温度が低く抑えられ、下流側の該密度の大なる水管群
においては、徐々に低下していくため、ＮＯX , とくに
サーマルＮＯX の発生が防止でき、しかも上流側におい
ても燃焼ガス温度が１２００℃程度であるため、ＣＯが
発生していても上流側でＣＯ2 に酸化されてしまい、以
下下流側では徐々に温度が下がるため、ＣＯ2 が再び分
離してＣＯとなるのも防止できる。 【００１７】この発明においては、バーナ５に空気比
１．３の予混合気を供給して燃焼させた場合、ＮＯ
X は、従来のものに比べて１／３から１／２程度まで低
減し、またＣＯは、十数ppm 以下までに低減するという
結果が得られた。このＮＯX ，ＣＯ値は、排ガス循環装
置付きのボイラーで循環率を１０％としたものと同等で
あるが、この発明のボイラーでは、全く循環させず、１
方向にのみ燃焼ガスを流通させる形式でこのような有害
燃焼排気物の低減作用があり、しかも排ガス循環用の複
雑な配管が不要で、構造がきわめてシンプルになる。 【００１８】図３は、この発明に係る角型多管式貫流ボ
イラーの他の実施例を示すものである。同図の実施例に
おいては、各水管壁１は、ボイラー本体の中程までの長
さで、下流側を狭くしてある。そして、この水管壁１，
１間に直列に直管状の水管２ａを配列してなる水管群２
を位置させている。上記の水管群２より下流側には、た
とえばこの実施例のごとく断熱壁７を両側に配置し、こ
の断熱壁７間に、２列配置のエロフィン水管４ａからな
る水管群４を配置する。 【００１９】この貫流ボイラーにおいても、前掲の実施
例（図１及び図２）と同様に、燃焼ガスの流通方向上流
から下流に向けて、単位流路長さ当りの伝熱面面積が増
加しており、したがって、上述のごとき、缶体自体によ
る伝熱効率の向上や、ＮＯX，ＣＯ等の有害排気物の低
減が図れることになる。 【００２０】 【発明の効果】この発明によれば、特別な装置を用いる
こと無く、ＮＯｘの発生量が大幅に低減できると共に、
上流側の水管群において発生したＣＯが酸化され、ＣＯ
の排出量が低減され、有害燃焼排気物の排出量が大幅に
低減されるなど多大なる効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明に係る水管ボイラーの一実施例を示す
概略的な横断面図である。 【図２】図１のボイラーの缶体をバーナ取付口から見た
正面図である。 【図３】他の実施例を示す概略的な横断面図である。 【符号の説明】 ２ 水管群 ２ａ 水管 ３ 水管群 ３ａ 水管 ４ 水管群 ４ａ 水管 ５ バーナ
概略的な横断面図である。 【図２】図１のボイラーの缶体をバーナ取付口から見た
正面図である。 【図３】他の実施例を示す概略的な横断面図である。 【符号の説明】 ２ 水管群 ２ａ 水管 ３ 水管群 ３ａ 水管 ４ 水管群 ４ａ 水管 ５ バーナ
フロントページの続き
(56)参考文献 特開 昭60−205105（ＪＰ，Ａ)
実開 昭61−135106（ＪＰ，Ｕ)
特公 昭46−6442（ＪＰ，Ｂ１)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
F22B 21/04
F23C 11/00 316
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】 互いに間隔を存して対向配置した一対の
水管壁間に形成され、その一端側にバーナを設けた燃焼
ガス通路のほぼ全域に、互いに燃焼ガスが流通する間隔
を存して多数の水管を前記バーナの直近まで設け、 前記多数の水管を、伝熱面密度の異なった複数群の水管
群に構成し、これら複数群の水管群を、前記燃焼ガス通
路内における燃焼ガスの上流側から下流側に向けて、伝
熱面密度の小なるものから大なるものの順に配置する一
方、 前記バーナから噴出される燃焼ガスの温度を前記上流側
の水管群により抑制して、サーマルＮＯｘの発生を低減
すると共に前記燃焼ガス通路の上流側にて発生したＣＯ
を酸化させることを特徴とする水管ボイラーの低ＮＯｘ
及び低ＣＯ燃焼方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000155693A JP3368887B2 (ja) | 1988-08-12 | 2000-05-26 | 低ＮＯｘおよび低ＣＯ燃焼方法 |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP35899898A JP3384975B2 (ja) | 1988-08-12 | 1998-12-17 | 水管ボイラー |
| JP2000155693A JP3368887B2 (ja) | 1988-08-12 | 2000-05-26 | 低ＮＯｘおよび低ＣＯ燃焼方法 |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP35899898A Division JP3384975B2 (ja) | 1988-08-12 | 1998-12-17 | 水管ボイラー |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000356302A JP2000356302A (ja) | 2000-12-26 |
| JP3368887B2 true JP3368887B2 (ja) | 2003-01-20 |
Family
ID=26580884
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000155693A Expired - Lifetime JP3368887B2 (ja) | 1988-08-12 | 2000-05-26 | 低ＮＯｘおよび低ＣＯ燃焼方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3368887B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5872146B2 (ja) * | 2010-09-03 | 2016-03-01 | 株式会社サムソン | 管群構造ボイラ |
-
2000
- 2000-05-26 JP JP2000155693A patent/JP3368887B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2000356302A (ja) | 2000-12-26 |
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