JP4081249B2 - NOxを削減するための燃料の希釈方法及び装置 - Google Patents
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Description
(発明の背景)
1.発明の分野
本発明は、燃料気体と燃焼用空気との燃焼中の窒素酸化物の発生量を削減するような燃料の希釈方法及び装置に関する。
【0002】
2.従来技術の定義
燃料−空気混合物の高温燃焼中に窒素酸化物(NOx)が発生する。窒素と酸素との間の比較的迅速な初期反応は主として燃焼ゾーンで生じ、反応式N2+O2→2NOに従って酸化窒素が発生する。酸化窒素(“即発NOx”とも呼ばれる)は更に燃焼ゾーンの外部で酸化され、反応式2NO+O2→2NO2に従って二酸化窒素が発生する。
【0003】
窒素酸化物の発生に伴って、スモッグ形成、酸性雨などのような多くの環境問題が生じる。政府当局及び政府機関が厳格な環境放出基準を採用するようになったので、それ以来、燃料−空気混合物の燃焼によって発生する煙道ガス中の窒素酸化物の形成を抑制する方法及び装置が開発及び使用されてきた。例えば、CO及びH2の還元性環境を計画的に生じさせるために化学量論よりも低い濃度の酸素中で燃料を燃焼させる方法及び装置が提案された。この構想は多段式エアバーナー装置で利用されており、該装置では、第一ゾーンで燃料を空気不足下で燃焼させてNOx形成を抑制する還元性環境を生じさせ、次いで空気の残りの部分を第二ゾーンに導入する。
【0004】
また、煙道ガスをバーナー構造物中で燃料または燃料−空気混合物に混合し、これによって混合物を希釈して燃焼温度を低下させNOxの形成を抑制する別の方法及び装置が開発された。また別の方法では、煙道ガスを再循環させバーナーの上流でバーナーに供給される空気に混合する。
【0005】
煙道ガスによるNOxの排出量を減少させる上記の種々の技術は、NOx形成の抑制及び煙道ガスのNOx含量の削減には有効であったが、これらの技術にはいくつかの不利益及び欠点が伴う。例えば、既存の炉(ボイラーを含む)を煙道ガスの再循環に転用するためには、1つまたは複数の既存のバーナー及び/または燃焼用空気ブロワー及び関連装置の改造または交換がしばしば必要である。改造の結果としてしばしば、火炎の範囲が拡大したり他の燃焼ゾーンの変化が生じたりするので、改造バーナーが設置される炉の内部改造が必要になる。必要な変化及び改造はしばしばかなりの資本的支出を要し、また、改造された炉及びバーナーはしばしば改造前のものよりも運転費及び維持費が高い。
【0006】
従って、これまでに必要であった実質的な改造及び支出を要することなく既存の炉の内部でNOxの形成を抑制しかつ外部へのNOxの排出量を減少させる改良された方法及び装置が常に要望されている。
【0007】
(発明の概要)
本発明は、上記の要求を満たし、従来技術の欠点を克服する方法及び装置を提供する。炉に接続されたバーナーに導入された燃料気体と燃焼用空気との少なくとも実質的に化学量論的な混合物の燃焼によって発生する煙道ガス中の窒素酸化物含量を削減する本発明の方法は基本的に以下の段階から成る。燃焼用空気をバーナーに誘導する。炉からの煙道ガス及び流動推進ガスを燃料気体に混合する混合室をバーナー及び炉の外部に設ける。炉からの煙道ガスが混合室に吸引され該混合室内の燃料気体に混合して燃料気体を希釈するように、燃料気体を燃料ジェットの形態で混合室に放出させる。炉からの追加量の煙道ガス及び必要ならば追加量の燃料気体が混合室に吸引され互いにかつ流動推進ガスと混合するように、流動推進ガス例えば蒸気を同じく少なくとも1つのジェットの形態で混合室に放出させる。混合室内で形成された煙道ガスと流動推進ガスと燃料気体との混合物をバーナーに誘導し、バーナーの内部で混合物を燃焼用空気と混合させて炉の内部で燃焼させる。
【0008】
本発明の装置は、既存のバーナー、空気ブロワーなどの改造または交換を実質的に要せずに既存のバーナー−炉システムに組込むことができ、炉内の燃料気体と燃焼用空気との燃焼によって発生する煙道ガス中の窒素酸化物含量を削減し得る。バーナーに必要な改造はせいぜい、煙道ガスと流動推進ガスと燃料気体との混合物の量の増加及び圧力の低下に対応するための小さい改造、例えばバーナーチップの交換だけである。
【0009】
装置は基本的に、燃料気体をバーナーに誘導する前に炉からの煙道ガス及び流動推進ガスを燃料気体に混合するためのバーナー及び炉から独立した混合室を含んでいる。混合室は、混合室の内部で燃料ジェットを形成すべく燃料気体輸送管に接続される燃料気体流入口と、煙道ガスが燃料ジェットによって混合室に吸引されるように配置された煙道ガス流入口と、追加量の煙道ガス及び必要ならば追加量の燃料気体が混合室に吸引されるように該第一混合室内でジェットを形成する流動推進ガス流入口と、煙道ガスと流動推進ガスと燃料気体との混合物の流出口とを有している。炉に接続される煙道ガス輸送管は混合室の煙道ガス流入口に接続されている。流動推進ガスのソースに接続される流動推進ガス輸送管は混合室の流動推進ガス流入口に接続されている。バーナーに接続された煙道ガスと流動推進ガスと燃料気体との混合物の輸送管は、混合室の煙道ガスと流動推進ガスと燃料気体との混合物の流出口に接続されている。
【0010】
従って本発明の一般的な目的は、NOxを削減するための燃料の希釈方法及び装置を提供することである。
【0011】
本発明のその他の目的、特徴及び利点は、添付図面に示す好ましい実施態様に関する以下の記載から当業者に容易に理解されよう。
【0012】
(図面の簡単な説明)
図1は、本発明の煙道ガスと燃料気体との混合室の側面立面図である。
【0013】
図2は、図1の混合室の側面断面図である。
【0014】
図3は、従来のバーナー及び炉に接続された本発明装置の概略図である。
【0015】
図4は、流動推進ガスを炉からの煙道ガスに混合する混合室が煙道ガス輸送管に接続されている以外は図3と同じ構造の本発明装置の概略図である。
【0016】
図5は、第二煙道ガス輸送管が炉と空気ブロワーとの間に接続されている以外は図3と同じ構造の本発明装置の概略図である。
【0017】
図6は、流動推進ガスを炉からの煙道ガスに混合する混合室が煙道ガス輸送管に接続されており、第二煙道ガス輸送管が炉と空気ブロワーとの間に接続されている以外は図3と同じ構造の本発明装置の概略図である。
【0018】
図7は、流動推進ガスを炉からの煙道ガスに混合する図4及び図6に示す混合室の拡大側面断面図である。
【0019】
図8は、図7の8−8線断面図である。
【0020】
図9は、炉からの煙道ガス及び流動推進ガスを燃料気体に混合する図3から図6に示す混合室の拡大側面断面図である。
【0021】
(好ましい実施態様の説明)
本発明は、炉に接続されたバーナーに導入された燃料気体と燃焼用ガスとの燃焼によって発生する煙道ガス中の窒素酸化物含量を削減する方法及び装置を提供する。本発明装置は、既存の燃焼用空気のファンまたはブロワーを交換することなく、また、既存のバーナーを実質的に改造または交換することなく、1つもしくは複数のバーナーが接続された炉または複数のこのような炉に付加し得る。装置は簡単であり、設置も容易なので、炉の停止時間を短縮し設置コストを節約し得る。より重要な特徴は、本発明の方法及び装置が従来の方法及び装置よりも有効にNOxの発生量を削減し、また、従来の方法及び装置よりも高い運転効率を有することである。
【0022】
方法及び装置は、再循環煙道ガスを利用する。該煙道ガスを燃料気体に完全に混合しブレンドして、炉に接続された1つまたは複数のバーナーに導入する前の燃料気体を十分に希釈する。煙道ガスによって希釈した燃料気体をバーナーで燃焼用空気と混合し、バーナー及び炉の内部でより低い火炎温度で燃焼させるのでより均一な燃焼が得られる。これらの2つの要因が即発NOxの形成の抑制に貢献する。従来技術では概して同程度の抑制を果たすことはできない。
【0023】
次に図面、特に図1及び図2を参照すると、本発明装置の混合室が参照符号10で示されている。混合室10は、燃料気体輸送管16に接続される燃料気体導入継手(connection)14と煙道ガス輸送管20に接続される煙道ガス導入継手18とを有するガス受容室12を含む。混合室はまた、燃料気体導入継手14に対向するガス受容室12の開口24に気密的に取付けられたベンチュリ管22を含む。図2に示すように、燃料気体導入継手14はガス受容室12に伸びるノズル部分を含んでおり、該ノズル部分によって形成された燃料ジェット25はベンチュリ管22のベンチュリセクション26に拡がる。当業者に容易に理解されるように、ベンチュリセクション26を通る燃料ジェット25の流れは、ガス受容室12の圧力降下を生じさせ、その結果として、煙道ガスはガス輸送管20からガス受容室12に吸引され、ベンチュリ管22のベンチュリセクション26を通って下流の混合セクション28に入る。混合室10に吸引された煙道ガスは室内の燃料気体と完全に混合され、煙道ガス−燃料気体混合物輸送管32が接続された煙道ガス−燃料気体混合物導出管30によって混合室10から送出される。
【0024】
次に図3を参照すると、煙道ガス及び流動推進ガスを燃料気体に混合する混合室の変形実施態様が参照符号11で示されている。図示の混合室11はバーナー36が接続された炉34に作動的に接続された状態で概略的に示されている。図3に示す混合室11は、他端が加圧燃料気体のソースに接続された燃料気体導入管15、他端が炉34(より特定的にはその煙道ガス排気筒38)に接続された煙道ガス輸送管19、他端が流動推進ガスのソースに接続された流動推進ガス導入管31、及び、他端がバーナー36の燃料気体導入継手に接続された煙道ガスと流動推進ガスと燃料気体との混合物輸送管33に接続されている。混合室11で燃料気体に混合される煙道ガスの容量比をコントロールするために流量制御弁40が煙道ガス輸送管19に配置されており、混合室11で燃料気体に混合される流動推進ガスの容量比をコントロールするために流量制御弁41が流動推進ガス導入管31に配置されている。燃焼用空気のソース、例えば燃焼用空気ブロワー42は燃焼用空気輸送管44に接続されており、その他端はバーナー36に接続されている。流動推進ガスは好ましくは蒸気であるが、蒸気の代わりに空気、窒素、炭酸ガスなどのような別の気体も使用できる。
【0025】
次に図9を参照すると、混合室11が詳細に示されている。混合室11は、燃料気体導入管15に接続された燃料気体導入継手9と、煙道ガス導入管19に接続された煙道ガス導入継手17と、流動推進ガス導入管31に接続された流動推進ガス導入継手23とを含む。混合室11は壁29によって2つの区画室21及び27に分割されている。壁29の中央に開口35が形成されており、燃料気体導入継手9は区画室21を貫通して開口35に伸びるノズル部分13を有しており、ノズル部分13の先端で燃料ジェット25(矢印で図示)が形成される。区画室21は煙道ガス輸送管19によって導入される煙道ガスを受容し、区画室27は輸送管31によって導入される流動推進流体を受容する。区画室27に伸びる環状デフレクタ37が開口35を包囲して壁29に気密的に取付けられている。区画室27の開口45にベンチュリ管39が気密的に取付けられており、燃料気体導入継手9のノズル部分13によって形成された燃料ジェット25がベンチュリ管39のベンチュリセクション60に拡がる。ベンチュリ管39の開いた入口端47は環状デフレクタ37の外側に伸びており、流動推進ガスは区画室27からデフレクタ37とベンチュリ管39の表面47との間の狭い環状スペースを通過してベンチュリ管の内部で環状ジェットの形態になる。
【0026】
混合室11の作動中、ベンチュリ管39のベンチュリセクション60を通る燃料ジェット25の流れが煙道ガス受容室21の圧力降下を生じさせ、煙道ガスは煙道ガス輸送管19から煙道ガス受容室21に吸引され、ベンチュリ管39のベンチュリセクション60を通過し、混合室43に流入し、ここで煙道ガスと燃料気体とが完全に混合される。同時に、ベンチュリ管39内で形成された環状流動推進ガスジェットの流れが区画室21内の煙道ガスの圧力降下を増大し、煙道ガス流がベンチュリ管39に入る。また、輸送管15及び継手9のノズル部分13の燃料気体の圧力が低いときは、環状流動推進ガスジェットが燃料気体ノズル部分13及び燃料気体導入管15の圧力降下を生じさせ、追加量の燃料気体をベンチュリ管39に吸引させる。ベンチュリ管39に噴射された流動推進ガスは混合室43で煙道ガス及び燃料気体と混合され、輸送管33に流入し、該輸送管は混合物をバーナー36に誘導する(図3)。また、流動推進ガス、例えば加圧蒸気が混合室11に導入されると、バーナー36に導入された流動推進ガスと煙道ガスと燃料気体との混合物の圧力が増加する。圧力増加は、燃料気体単独よりも大きい質量をもつ流動推進ガスと煙道ガスと燃料気体との混合物をバーナー36の改造を要せずにバーナーに輸送しバーナーで燃焼できるという有利な効果を有している。
【0027】
再び図3を参照すると、燃焼用空気ブロワー42から送出された燃焼用空気は輸送管44によってバーナー36に誘導され、燃料気体は輸送管15によって混合室11に誘導される。燃料気体及び燃焼用空気の量は、燃料気体と燃焼用空気との少なくとも実質的に化学量論的な混合物がバーナー36に導入されるように慣用の流量制御弁及び制御装置または別の同様の装置(図示せず)によってコントロールされる。上述のように燃料気体は混合室11で燃料ジェットを形成し、その結果として炉からの煙道ガスが混合室11に吸引されて混合室内の燃料気体に混合して燃料気体を希釈する。同時に、混合室11に誘導された流動推進ガスは少なくとも1つのジェット、好ましくは上記のような環状ジェットを形成し、その結果として、必要ならば追加量の燃料気体及び煙道ガスが混合室11に吸引される。追加量の燃料気体は、極めて低圧の燃料気体しか使用できない用途、例えば低圧燃料気体を使用するファイアチューブボイラーでしばしば必要である。前述のように、好ましい流動推進ガスは蒸気であるが、蒸気を使用できないときは、空気、窒素または炭酸ガスのような使用可能な別の流動推進ガスを蒸気に代替し得る。混合室11で形成された煙道ガスと流動推進ガスと燃料気体との混合物は輸送管33によってバーナー36に誘導される。輸送管44によってバーナー36に誘導された燃焼用空気と輸送管33によってバーナー36に誘導された煙道ガスと流動推進ガスと燃料気体との混合物とがバーナー36内で混合される。得られた混合物はバーナー36及び炉34の内部で燃焼して煙道ガスを形成する。形成された煙道ガスは排気筒38を介して大気に放出される。排気筒38を流れる煙道ガスの一部が排気筒に接続された輸送管19によって排気筒から連続的に吸引され、上述のように混合室11に送られる。流量制御弁40及び41は、燃焼によって発生し排気筒38から大気に放出される煙道ガス中の窒素酸化物が極限まで削減されるように、混合室11で燃料気体に混合される煙道ガス及び流動推進ガスの容量比をコントロールするために使用される。
【0028】
次に図4を参照すると、混合室11、燃焼用空気ブロワー42、バーナー36、炉34及び接続管類が図3と同じ参照番号で概略的に図示されている。図4は更に、流量制御弁40と混合室11との間の一点で煙道ガス輸送管19に配置された第二混合室45を含む。流動推進ガス導入管46が第二混合室45に取付けられている。流動推進ガス導入管46は、第二混合室45で煙道ガスに混合される流動推進ガスの容量比をコントロールするために配置された流量制御弁48を含む。
【0029】
次に図7を参照すると、第二混合室45が詳細に示されている。第二混合室45は、混合室45の一端に取付けられた煙道ガス導入継手64に連通する煙道ガス通路62と、混合室45の他端に取付けられた煙道ガス導出継手66とを含む。混合室45の内部で流動推進ガス室68が煙道ガス通路62を包囲し、流動推進ガス導入継手70に接続されている。煙道ガス導入継手64及び導出継手66は、煙道ガス輸送管19に接続されており、流動推進ガス導入継手70は流動推進ガス導入管46に接続されている。
【0030】
流動推進ガス室68の環状末端部分72が煙道ガス導出継手66の内部に伸びるように、煙道ガス通路62は導出継手66に向かってテーパ状になっている。流動推進ガス室68を煙道ガス導出継手66の内部に連通させる複数のオリフィス74が、煙道ガス継手66の内部に伸びる区画室68の環状末端部分72の周囲に互いに間隔を隔てて形成されている。オリフィス74は、煙道ガスが煙道ガス通路62から吸引されて煙道ガス継手66とこれに接続された輸送管19との内部で流動推進ガスと混合されるように、煙道ガス導出継手66の内部で流動推進ガスジェットを形成する機能を有している。
【0031】
図4に示す装置の動作は、第一混合室11で煙道ガスが流動推進ガス及び燃料気体に混合される前に第二混合室45で追加量の流動推進ガスが煙道ガスに混合されること以外は図3に示す装置に関して上述した動作に等しい。追加量の流動推進ガスは追加量の煙道ガスを煙道ガス輸送管19に吸引すべく機能する複数のジェットの形態で第二混合室45に噴射される。第二混合室45で形成された流動推進ガス−煙道ガス混合物は第一混合室11に誘導される。その結果として第一混合室11で形成された流動推進ガスと煙道ガスと燃料気体との混合物はバーナー36に誘導され、ここで燃焼用空気と混合され、得られた混合物がバーナー36及び炉34で燃焼される。燃焼混合物中の流動推進ガスの存在は、燃料をより高度に希釈し、火炎温度を低下させ、大気に放出される煙道ガス中の窒素酸化物含量を削減する。
【0032】
次に図5を参照すると、本発明のまた別の実施態様が示されている。即ち、混合室11、燃焼用空気ブロワー42、バーナー36及び炉34と接続管類の概略図が図3と同じ参照番号を使用して図5に示されている。更に、第二の煙道ガス輸送管50が炉34の排気筒及び燃焼用空気ブロワー42の導入継手に接続されており、これによって追加量の煙道ガスが排気筒38から輸送管50を経由して燃焼用空気ブロワー42に吸引され、ここで燃焼用空気と混合される。燃焼用空気に混合される煙道ガスの容量比をコントロールするために流量制御弁52が輸送管50に配置されている。
【0033】
図5に示す装置の動作は、追加量の煙道ガスが燃焼用空気と混合されてバーナー36に導入されること以外は図3に示す装置に関して上述した動作に等しい。燃焼用空気中の追加量の煙道ガスの存在は、炉34の火炎温度を更に低下させ、排気筒38から大気に放出される煙道ガス中の酸化窒素化合物の含量を削減する機能を果たす。
【0034】
次に図6を参照すると、本発明のまた別の実施態様が示されている。第一混合室11、第二混合室45、燃焼用空気ブロワー42、バーナー36及び炉34と接続管類の概略図が図4と同じ参照番号を使用して図6に示されている。更に、図6に示す装置は、図5に示すように第二の煙道ガス輸送管50と輸送管50に配置された流量制御弁52とを含む。
【0035】
図6に示す装置の動作は、煙道ガスが燃焼用空気にも混合されること以外は図4に示す装置に関して上述した動作に等しい。即ち、煙道ガス及び流動推進ガスが燃料気体と混合され、得られた混合物がバーナー36に導入され、煙道ガスは燃焼用空気ブロワー42で燃焼用空気に混合され、得られた混合物がバーナー36に誘導される。燃料気体に混合される煙道ガス及び流動推進ガスの容量と燃焼用空気に混合される煙道ガスの容量とをコントロールすることによって、大気に放出される煙道ガス中の窒素酸化物含量を最小にすることができる。
【0036】
当業者には理解されるであろうが、図3−6に示す装置のシステムのうちからいずれの1つを選択するかは、1つまたは複数の炉の寸法、各炉で使用されるバーナーの数、燃料の形態及び組成(make−up)、炉内の最高到達温度などを非限定例とする多様な要因に依存する。このような要因に基づいて、大気に放出される煙道ガス中の窒素酸化物含量を所望の値まで削減するために必要な特定の装置システムを選択する。
【0037】
炉に接続されたバーナーに導入される燃料気体と燃焼用空気との少なくとも実質的に化学量論的な混合物の燃焼によって発生する煙道ガス中の窒素酸化物含量を削減する本発明の方法は基本的に以下の段階から成る。燃焼用空気をそのソースからバーナーに誘導する。炉からの煙道ガス及び流動推進ガスを燃料気体に混合するためにバーナー及び炉の外部に第一混合室を設ける。炉からの煙道ガスが混合室に吸引され混合室の燃料気体と混合して燃料気体を希釈するように燃料気体を燃料ジェットの形態で第一混合室に噴射させる。また、炉からの追加量の煙道ガス及び必要ならば追加量の燃料気体が第一混合室に吸引され互いに及び流動推進ガスと混合するように、流動推進ガスを少なくとも1つのジェットの形態で第一混合室に放出させる。第一混合室で形成された煙道ガスと流動推進ガスと燃料気体との混合物は該混合室からバーナーに誘導され、該バーナー内で混合物が燃焼用空気に混合されてバーナー及び炉の内部で燃焼する。上記方法は好ましくはまた、燃料気体に混合される煙道ガス及び流動推進ガスの容量比をコントロールする段階を含む。方法は好ましくは更に、追加量の流動推進ガスを炉からの煙道ガスと混合する第二混合室をバーナー及び炉の外部に設け、炉からの煙道ガスが第二混合室に吸引され第二混合室の流動推進ガスと混合されるように流動推進ガスを少なくとも1つのジェットの形態で第二混合室に放出させる段階を含む。方法はまた、煙道ガスに混合された流動推進ガスの容量比をコントロールする段階、炉からの煙道ガスをバーナーに誘導された燃焼用空気と混合する段階、及び、燃焼用空気に混合された煙道ガスの容量比をコントロールする段階を追加段階として含み得る。
【0038】
本発明の方法及び装置は従来技術の方法及び装置よりも有意に高い効率を有することが判明した。煙道ガスの全量の約5%を図3に示すように本発明に従って再循環させると、発生した煙道ガス中の窒素酸化物含量は、煙道ガスの全量の23%を燃焼用空気だけと混合するシステムよりもはるかに削減される。試験結果は、本発明の方法及び装置を、蒸気噴射なしで使用したときにも、燃焼用空気への煙道ガスの再循環の併用なしで使用したときにも、煙道ガス中の窒素酸化物含量を20ppm(parts per million)以下に削減し得ることを示した。本発明方法で、燃焼用空気への煙道ガスの導入と煙道ガスへの蒸気噴射とを併用すると、煙道ガスの窒素酸化物含量を8−14ppmにすることができる。
【0039】
以下の実施例の目的は、本発明によって改善された結果をより十分に説明することである。
【0040】
実施例
煙道ガスの窒素酸化物含量を測定するために燃料気体と混合された種々の比の煙道ガス、燃焼用空気と混合された種々の比の煙道ガス及び双方の組合せを使用して図5の装置を試験した。試験に使用した炉は63.5×106BTUの蒸気発生器である。これらの試験の結果を以下の表に示す。
【0041】
【表1】
1燃料気体に混合された煙道ガス
2燃焼用空気に混合された煙道ガス
【0042】
上記の表から、本発明の方法及び装置は窒素酸化物含量が予想以上に削減された煙道ガスを発生することが理解されよう。
【0043】
従って本発明は、上述のような目的を果たし上述のような結果及び利点を得るため並びに本発明に固有の目的を果たし本発明に固有の結果及び利点を得るために極めて好適である。当業者による多くの変更が可能であろうが、このような変更は特許請求の範囲に定義された本発明の要旨に包含される。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の煙道ガスと燃料気体との混合室の側面立面図である。
【図2】図1の混合室の側面断面図である。
【図3】従来のバーナー及び炉に接続された本発明装置の概略図である。
【図4】流動推進ガスを炉からの煙道ガスに混合する混合室が煙道ガス輸送管に接続されている以外は図3と同じ構造の本発明装置の概略図である。
【図5】第二煙道ガス輸送管が炉と空気ブロワーとの間に接続されている以外は図3と同じ構造の本発明装置の概略図である。
【図6】流動推進ガスを炉からの煙道ガスに混合する混合室が煙道ガス輸送管に接続されており、第二煙道ガス輸送管が炉と空気ブロワーとの間に接続されている以外は図3と同じ構造の本発明装置の概略図である。
【図7】流動推進ガスを炉からの煙道ガスに混合する図4及び図6に示す混合室の拡大側面断面図である。
【図8】図7の8−8線断面図である。
【図9】炉からの煙道ガス及び流動推進ガスを燃料気体に混合する図3から図6に示す混合室の拡大側面断面図である。
Claims (23)
- (a)燃焼用空気をバーナーに誘導する段階を含む、炉に接続されたバーナーに導入された燃料気体と燃焼用空気との少なくとも実質的に化学量論的な混合物の燃焼によって発生する煙道ガス中の窒素酸化物含量を削減する方法であって、
(b)前記炉からの煙道ガス及び流動推進ガスを前記燃料気体に混合するために前記バーナーと前記炉との外部に第一混合室(11)を設ける段階であり、前記第一混合室が、燃料気体のジェット形成用ノズル(13)、少なくとも1つの流動推進ガスジエットを形成するデフレクタ(37)及びベンチュリ管(39)を有し、
(c)前記炉からの煙道ガスが前記混合室に吸引され、前記ベンチュリ管(39)内で該混合室内部の前記燃料気体と混合して該燃料気体を希釈するように、前記燃料気体を燃料ジエットの形態で前記第一混合室(11)に放出させる段階と、
(d)前記炉からの追加量の煙道ガス及び追加量の燃料気体が前記混合室に吸引され、前記ベンチュリ管(39)内で互いにかつ前記流動推進ガスと混合するように、流動推進ガスを少なくとも1つの流動推進ガスジエットの形態で前記第一混合室(11)に放出させる段階と、
(e)段階(c)及び(d)で形成された煙道ガスと流動推進ガスと燃料気体との混合物を前記バーナーに誘導し、前記バーナー及び前記炉で前記混合物を前記燃焼用空気と混合して燃焼させる段階を更に含むことを特徴とする、前記方法。 - 前記流動推進ガスが、蒸気、空気、窒素及び炭酸ガスから成るグループから選択されることを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 前記流動推進ガスが蒸気であることを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 更に、段階(c)及び(d)で前記燃料気体と混合される前記煙道ガス及び前記流動推進ガスの容量比をコントロールする段階を含むことを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 更に、追加量の流動推進ガスを前記炉からの前記煙道ガスと混合する第二混合室(45)が前記バーナー及び前記炉の外部に設けられており、前記流動推進ガスを少なくとも1つのジェットの形態で前記第二混合室に放出する段階を含んでおり、前記炉からの煙道ガスは、段階(c)及び(d)に従って前記流動推進ガス及び燃料気体と混合される前に、前記第二混合室に吸引されて前記追加量の流動推進ガスと混合されることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の方法。
- 更に、前記煙道ガスに混合される前記追加量の流動推進ガスの容量比をコントロールする段階を含むことを特徴とする請求項5に記載の方法。
- 更に、前記炉からの煙道ガスと段階(a)に従って前記バーナーに誘導された前記燃焼用空気とを混合する段階を含むことを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載の方法。
- 更に、前記燃焼用空気に混合される前記煙道ガスの容量比をコントロールする段階を含むことを特徴とする請求項7に記載の方法。
- 炉に接続されたバーナーに導入された燃料気体と燃焼用空気との少なくとも実質的に化学量論的な混合物の燃焼によって発生する煙道ガス中の窒素酸化物含量を削減する請求項1に記載の方法であって、前記流動推進ガスが蒸気であり、
段階(c)及び(d)で前記燃料気体に混合された前記煙道ガス及び前記蒸気の容量比をコントロールする段階を更に含む、前記方法。 - 更に、追加量の蒸気を前記炉からの前記煙道ガスと混合する第二混合室(45)が前記バーナー及び前記炉の外部に設けられており、前記蒸気を少なくとも1つのジェットの形態で前記第二混合室に放出する段階を含んでおり、前記炉からの煙道ガスは、段階(c)及び(d)に従って前記蒸気及び燃料気体と混合される前に、前記第二混合室に吸引されて前記追加量の蒸気と混合されることを特徴とする請求項9に記載の方法。
- 更に、前記煙道ガスに混合される前記追加量の蒸気の容量比をコントロールする段階を含むことを特徴とする請求項10に記載の方法。
- 更に、前記炉からの煙道ガスと段階(a)に従って前記バーナーに誘導された前記燃焼用空気とを混合する段階を含むことを特徴とする請求項9〜11のいずれか1項に記載の方法。
- 更に、前記燃焼用空気に混合される前記煙道ガスの容量比をコントロールする段階を含むことを特徴とする請求項12に記載の方法。
- 燃料気体輸送管によって炉に接続されたバーナーに導入される燃料気体と燃焼用空気輸送管によって燃焼用空気のソースからバーナーに誘導される燃焼用空気との少なくとも実質的に化学量論的な混合物の燃焼によって発生する煙道ガス中の窒素酸化物含量を削減する装置であって、
前記炉からの煙道ガス及び流動推進ガスを前記燃料気体に混合する第一混合室(11)を含んでおり、前記第一混合室は、前記燃料気体輸送管との接続のための燃料気体流入口(9)と、前記混合室内部で燃料ジェット(25)を形成させるための燃料ジェット形成用ノズル(13)と、煙道ガスが前記燃料ジェットによって前記混合室(11)に吸引されるように配置された煙道ガス流入口(17)と、追加量の煙道ガス及び追加量の燃料気体が前記混合室に吸引されるように前記混合室(11)内部で流動推進ガスジェットを形成する第一流動推進ガス流入口(23)及び少なくとも1つのデフレクタ(37)と、煙道ガスと流動推進ガスと燃料気体とを混合するためのベンチュリ管(39)及び混合物の流出口とを有しており、装置が更に、
前記第一混合室の前記煙道ガス流入口(17)に接続された前記炉への接続のための第一の煙道ガス輸送管(19)と、
前記混合室の前記流動推進ガス流入口(23)に接続された流動推進ガスのソースへの接続のための第一の流動推進ガス輸送管(31)と、
前記混合室の煙道ガスと流動推進ガスと燃料気体との混合物の流出口に接続された前記バーナーへの接続のための煙道ガスと流動推進ガスと燃料気体との混合物の輸送管(33)とを含んでいることを特徴とする装置。 - 更に、前記第一混合室(11)で前記燃料気体に混合される前記煙道ガス及び前記流動推進ガスの容量比をコントロールするための手段(40、41)であって、前記第一煙道ガス輸送管(19)及び前記第一流動推進ガス輸送管(31)に配置された手段を含むことを特徴とする請求項14に記載の装置。
- 前記燃料気体に対する前記煙道ガス及び前記流動推進ガスの容量比をコントロールする前記手段が流量制御弁(40、41)から成ることを特徴とする請求項15に記載の装置。
- 更に、流動推進ガスを前記炉からの前記煙道ガスに混合するための第二混合室(45)を含み、前記第二混合室は、前記第二混合室内部で流動推進ガスジェットを形成するため及び流動推進ガスのソースに接続するための流動推進ガス流入口(70)と、前記炉からの煙道ガスが前記ジェットによって前記第二混合室(45)に吸引されるような位置で前記第一煙道ガス輸送管(19)に接続された煙道ガス流入口(64)と、前記第一煙道ガス輸送管(19)に接続された流動推進ガス−煙道ガス流出口(66)と、前記第二混合室(45)の前記流動推進ガス流入口(70)に接続された流動推進ガスのソースへの接続のための流動推進ガス輸送管(46)とを有することを特徴とする請求項14〜16のいずれか1項に記載の装置。
- 前記煙道ガスに混合される前記流動推進ガスの容量比をコントロールするための、前記流動推進ガス輸送管に配置された手段(48)を含むことを特徴とする請求項17に記載の装置。
- 前記煙道ガスに混合される前記流動推進ガスの容量比をコントロールする前記手段が流量制御弁(48)であることを特徴とする請求項18に記載の装置。
- 前記燃焼用空気のソースが燃焼用空気ブロワーであることを特徴とする請求項14〜19のいずれか1項に記載の装置。
- 更に、煙道ガスを前記燃焼用空気に混合するために前記炉及び前記燃焼用空気ブロワー(42)に接続される第二の煙道ガス輸送管(50)を含むことを特徴とする請求項20に記載の装置。
- 更に、前記燃焼用空気に混合される前記煙道ガスの容量比をコントロールするための、前記第二の煙道ガス輸送管に配置された手段(52)を含むことを特徴とする請求項21に記載の装置。
- 前記燃焼用空気に混合される前記煙道ガスの容量比をコントロールする前記手段が流量制御弁(52)であることを特徴とする請求項22に記載の装置。
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