JPH0126445B2 - - Google Patents

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JPH0126445B2
JPH0126445B2 JP56123638A JP12363881A JPH0126445B2 JP H0126445 B2 JPH0126445 B2 JP H0126445B2 JP 56123638 A JP56123638 A JP 56123638A JP 12363881 A JP12363881 A JP 12363881A JP H0126445 B2 JPH0126445 B2 JP H0126445B2
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JP
Japan
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burner
combustion
nox
amount
pulverized coal
Prior art date
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Application number
JP56123638A
Other languages
English (en)
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JPS5824706A (ja
Inventor
Tomio Suzuki
Tsunenori Hayashi
Kunihiko Tokukasa
Katsuteru Sakata
Akiro Tada
Masahiro Yamaguchi
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kobe Steel Ltd
Original Assignee
Kobe Steel Ltd
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Publication date
Application filed by Kobe Steel Ltd filed Critical Kobe Steel Ltd
Priority to JP12363881A priority Critical patent/JPS5824706A/ja
Publication of JPS5824706A publication Critical patent/JPS5824706A/ja
Publication of JPH0126445B2 publication Critical patent/JPH0126445B2/ja
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23CMETHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN  A CARRIER GAS OR AIR 
    • F23C5/00Disposition of burners with respect to the combustion chamber or to one another; Mounting of burners in combustion apparatus
    • F23C5/08Disposition of burners
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23CMETHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN  A CARRIER GAS OR AIR 
    • F23C2900/00Special features of, or arrangements for combustion apparatus using fluid fuels or solid fuels suspended in air; Combustion processes therefor
    • F23C2900/05081Disposition of burners relative to each other creating specific heat patterns

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Combustion Of Fluid Fuel (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、液体及び/又は気体燃料と共に固体
燃料を混焼させるに際し、NOxの発生量を可及
的少なく抑えることができる様な混焼方法に関す
るものである。
熔融炉、キルン、ボイラー等の熱源として、従
来、取扱い性や燃焼性が優れているという理由か
ら、液体燃料(重油等)や気体燃料(未然ガス、
コークス炉ガス等)が多用されていたが、最近、
石油情勢の悪化に伴ない固体燃料(石炭等)の見
直しが行なわれ、固体燃料との混焼や固体燃料専
焼方式への切替が徐々に進んでいる。
ペレツトキルンにおいても同様の傾向があり、
従来重油専焼型或いは重油・ガス混焼型であつた
バーナが、重油又はガスの少なくとも一方を燃焼
する第1バーナと石炭殊に微粉炭を燃焼する第2
バーナと併設した所謂重油等、微粉炭混焼型に移
行しつつある。
一方、上記バーナからの燃焼排ガスについて、
環境面からの規制は厳しく特にNOx発生量低減
は絶対的な要望となつている。ところで重油等と
微粉炭とはNOx発生機構に相異があり、例えば
キルン等で重油やガスを燃焼する場合には燃焼空
気予熱温度を1100℃、炉温1300℃以上の高温とす
ることが多いが重油やガスは極めて燃焼性が良い
から高熱の火炎が形成され所謂サーマルNOxの
発生が支配的となり、又微粉炭においては、重油
等に比べて成分中の窒素分が非常に高いので、や
はり燃焼時にフユーエルNOxを多量に発生し、
しかもその発生量はサーマルNOxより多くなる
場合がある。従つて重油等、微粉炭混焼型で燃焼
を行なう場合はフユーエルNOx、サーマルNOx
の両方を抑制できる様な方法を確立しなければな
らない。
本発明はこうした事情に着目してなされたもの
であつて、NOx発生量を可及的少なくする様な
液体燃料や気体燃料等と固体燃料の混焼方法を提
供することを目的とする。しかして本明の混焼方
法とは、液体燃料又は気体燃料の少なくともいず
れか一方を第1バーナから噴出すると共に、固体
燃料を第2バーナから噴出して燃焼を行なうに当
り、前記両バーナを略同一方向へ火炎が形成され
る様に隣設すると共に、第1バーナの軸線と第2
バーナの軸線との為す角度が両軸線の交点がバー
ナより火炎室側にある場合には0〜20度、交点が
バーナ根元側にある場合には0〜5度にして燃焼
を行なう点に要旨があり、これにより各燃料の燃
焼状態を改善すると同時にNOx発生を少量に抑
えることができた。
本発明者等はNOx発生量低減の為に当初バー
ナの燃焼条件の変更を試みたが、この面での工夫
はある程度限界に達していると言つて良く、又よ
り有効な方法を得る為には多大な設備コストを要
した。そこで観点を変え第1バーナと第2バーナ
の配設位置を種々変更してNOx低減をはかるべ
く実験を重ねた。即ち石炭と重油等のNOx発生
機構が前述の如く異なるという背景を利用して
NOx発生を抑制できるのではないかと考え、鋭
意研究の結果、本発明の完成に到達した。
以下本発明を図面に基づいて説明する。第1図
は第1バーナ1と第2バーナ2を燃焼炉3の対面
する炉壁3a,3b配設した例(実施例)を示
す。両バーナ1,2は炉3の略中心軸上に配置さ
れ、第1バーナ1には重油Pが供給され、バーナ
先端から炉内へ噴射される。バーナ噴射口の外周
からはエアレジスタ4から燃焼用空気Aが炉内へ
吹き込まれる。一方第2バーナ2には微粉炭Cが
吹き込み用空気Tによつて供給され、バーナ先端
から炉内へ噴射される。バーナ噴射口の外周から
は第2バーナと同様にエアレジスタ4aを介して
燃焼用空気A′が吹き込まれる。第1図例では
夫々の燃焼域、は重なり部分を持つていな
い。尚両バーナ用燃料の着火は、当初ガスバーナ
等で行なつた後、火炎の伝播等によつて継続して
行なわれる。ところで上記実験例の場合のNOx
発生量は夫々のバーナ単独時におけるNOx発生
量の平均値と略同等であり、低減効果は殆んど無
かつた。そこで次に第2図に示す様に、第1バー
ナ及び第2バーナを燃焼炉3の片側炉壁3a側に
あつて、両バーナの軸線l1及びl2が炉室内で交わ
り、その交差角が任意の角θとなる如くして隣設
してNOx発生量を測定した。尚各バーナの構成
は第1図例と同様である。図例では第1バーナの
燃焼域とはかなりの重なり部分(重複燃焼域
)を持ち、この場合のNOx発生量は前記例に
比べ大巾に減少した。
そこで本発明者等は上記事実に基づいて、第1
バーナと第2バーナを隣設させた上で、夫々のバ
ーナの燃焼噴射方向を略同一方向であつて種々の
交差角度に設定して、夫々の場合のNOx発生量
及び火炎長さを調べたところ、第3図及び第4図
に示す結果を得た。尚この時の燃焼条件は次の通
りである。
〔燃焼条件〕
燃焼炉;耐火壁構造水平円筒型(内径1m×長さ
4m) 燃焼量;40×104Kcal/Hr 炉 温;1300〜1350℃ 燃焼用空気予熱温度;450℃ 燃焼排ガス残留酸素濃度;3〜14% 混焼比率;微粉炭/COG=1/1 又第3図には残留酸素濃度が3%と14%の場合の
NOx量を示した。
これらの図から明らかな様に、交差角が+5度
近辺を最小点として、その両方ではNOx発生量
は順次多くなつている。即ち交差角θ=−30度の
場合には、COGの燃焼域と微粉炭の燃焼域
は重ならず、夫々ほぼ独立した火炎を形成するの
でNOx発生量はCOG専焼時のNOx量と微粉炭専
焼時のNOx量の平均値よりやや高い値となつて
いる。これに対しθ=30度の場合にはCOG燃焼
域と微粉炭燃焼域が重なり重複燃焼域が形
成されて、NOx発生量はやや低くなるが満足で
きる値には至らなかつた。これに対し第1バーナ
と第2バーナの軸線の為す角度(交差角θ)が−
5〜20度の範囲、換言すると両バーナ軸線の交点
が炉室内にある場合(図中プラス角度で表わされ
る)には0〜20度の範囲であり、交点がバーナ根
元側にある場合(図中マイナス角度で表わされ
る)には0〜5度の範囲でNOx発生量を満足で
きる値まで低下させることができることが分かつ
た。又炉内温度分布、灰の溶着等操業面をも含め
て検討すると交差角−5〜15度が最適である。尚
同時に排ガス出口の酸素残存率3%時の火炎長さ
を測定したところ、第4図に示す通り交差角−5
〜20度の範囲で長炎化しており、長炎の形成と
NOxの減少の間に相関々係の存在することが明
らかになつた。
上記の様に本発明混焼方法を採用するとNOx
発生量を低減できるが、その主なる理由について
は次の2点が考えられる。即ち第2図の如く第1
バーナと第2バーナの燃焼域が重なる混焼状態に
おいては、重油等は微粉炭に比較して燃焼性が良
いのでバーナ1を出た直後で着火して、速やかに
燃え尽き、燃焼域はに比べ短かくなる。一方
微粉炭はバーナ2から噴射されてもすぐには着火
せず、重油等の火炎に触れるか、或いは重油等の
火炎から輻射熱を受けて燃焼を開始する。従つて
微粉炭の大部分は未燃焼状態で第1バーナの燃焼
域に入り燃焼重複域を形成する。ここでは微
粉炭より燃焼し易い重油等の燃焼反応が激しく進
行しているので燃焼空気中の酸素は重油等に素早
く消費される。従つて微粉炭の燃焼に利用される
べき空気中の酸素分圧は低くなり、微粉炭の燃焼
は更に遅れるので燃焼域は一層長くなる。一方
フユーエルNOx転換率は酸素分圧低下に伴なつ
て低くなるから、上記の機構で燃焼重複域の酸
素分圧が低下するにつれてフユーエルNOxの発
生が抑制される。
一方重油等から発生するNOxは前述の如く主
にサーマルNOxであり、炉内温度に比例して多
くなるが、特にコークス炉ガス(以下COGとい
う)様に水素成分が約60%のガスをキルン燃焼用
として用いる場合はキルン内での燃焼速度が早い
為に極めて高温となり、サーマルNOxは500〜
800ppm(15%O2換算値)にも達することがある。
ところが本発明方法によると、重油等燃焼域に
吹き込まれる微粉炭流(一般に微粉炭の気流輸送
され空気に対する重量比は通常の直接燃焼方式で
0.3〜0.8程度である)の温度は70〜90℃であるか
ら重油等燃焼域に対して冷却作用を発揮する。
その結果重油等の火炎温度が低下、サーマル
NOx発生が抑制される。以上述べた2つのNOx
低減作用が相乗的に作用して重油等及び微粉炭か
ら発生する夫々のNOxが顕著に低減するものと
考える。
本発明は概略以上のように構成されているの
で、重油等と微粉炭の混焼を行なうに当つて従来
設備の簡単な改造によつてNOx発生量を大幅に
減少することに成功した。
次に本発明の実施例を説明する。
実施例 1 ペレツトキルンにおいて、下記燃焼条件(a)、
(b)、(c)に従つて各燃料を夫々燃焼させ、この時発
生するNOx量を測定し、その結果を第5図に示
した。
〔燃焼条件〕燃焼量5500×104Kcal/H 燃焼空気予熱温度1050〜1100℃ 燃焼排ガス残留酸素濃度16〜17% 〔条件(a)〕COG:重油=9:1 従来技術 第1バーナのみで燃焼 〔条件(b)〕COG:微粉炭=4:6 実施例 第1バーナでCOG、第2バーナで微粉
炭を燃焼 〔条件(c)〕重油:微粉炭=4:6 実施例 第1バーナで重油、第2バーナで微粉炭
を燃焼 尚条件(b)および条件(c)については微粉炭バーナと
他燃料バーナとの交差角を、火炎長さが最適とな
る様にプラス5度とした。
図から明らかな様に条件(a)に比較して本発明に
係る条件(b)(c)の方がNOx発生量は顕著に低下し
ている。微粉炭中の窒素分はC重油の約10倍程度
含まれており、通常はフユーエルNOxを多量に
発生するが、本発明によると燃焼炉重複域の酸
素分圧が低くなるのでフユーエルNOx発生量は
少なく、サーマルNOxを多量に発生するCOGと
混焼してもNOx発生量は従来に比べて50〜60%
低くなつている。即ち微粉炭を用いない条件(a)に
比べて微粉炭を一定条件(b)、(c)で燃焼させた方が
NOxの低減を示しており、この効果は見るべき
ものである。
【図面の簡単な説明】
第1図は第1、第2バーナを対面する炉壁に配
設した本発明実験例の説明図、第2図は第1、第
2バーナを同一炉壁に配設した本発明実施例の説
明図、第3図は第1、第2バーナの交差角と
NOx発生量の関係を示すグラフ、第4図は同交
差角と第2バーナ火炎長さの関係を示すグラフ、
第5図は各燃焼条件(a)(b)(c)における相対NOx値
比較グラフである。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 液体燃料又は気体燃料の少なくともいずれか
    一方を第1バーナから噴出すると共に、固体燃料
    を第2バーナから噴出して燃焼を行なうに当り、
    前記両バーナを略同一方向へ火炎が形成される様
    に隣設すると共に、第1バーナの軸線と第2バー
    ナの軸線との為す角度が両軸線の交点がバーナよ
    り火炎室側にある場合には0〜20度、交点がバー
    ナ根元側にある場合には0〜5度にして燃焼を行
    なうことを特徴とするNOx低減混焼法。
JP12363881A 1981-08-06 1981-08-06 NOx低減混焼法 Granted JPS5824706A (ja)

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JPS5824706A JPS5824706A (ja) 1983-02-14
JPH0126445B2 true JPH0126445B2 (ja) 1989-05-24

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