JPH0235886B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 ボイラ等の加熱器に使用される燃焼装置におい
て、燃焼用空気中に混入する燃焼排ガスの量を適
正な量に制御するように構成した加熱器用燃焼装
置に関する。

〔従来技術〕

ボイラ等の加熱器に使用される燃焼装置におい
て、窒素酸化物NOxの生成量を低減させる為、
燃焼用空気に燃焼排ガスの一部を混入する方法が
「排ガス再循環法」として知られている。この方
法においては、燃焼用空気中への燃焼排ガスの混
入量が多い程生成するNOx値は低下するのであ
るが、燃焼用空気中に多量の燃焼排ガスを混入す
ると燃焼性が悪くなり、燃焼の安定性が低下する
ので、燃焼排ガスの混入量には制限があり、通常
混入割合は20％以下とすることが多い。

つぎに第１図及び第２図に基いて従来の排ガス
再循環方式の加熱用燃焼装置を説明する。

第１図及び第２図は従来の排ガス再循環方式の
加熱用燃焼装置の縦断側面図の概略を示すもの
で、１はバーナー、２は燃料供給管、３は燃料供
給管上に設けた燃料供給量調節ダンパ、４は空気
供給用フアン、５はフアン４の空気吸込口、６は
燃焼排ガス排出管、７は燃焼排ガス吸引管であつ
て、又第１図中８は燃焼排ガス排出管上に設けた
ダンパを第２図中７′は燃焼排ガス吸引フアン、
９は燃焼排ガス混入量調節ダンパを示す。

先づ第１図に基いて説明すると、燃焼装置の全
負荷時、即ち最大燃焼量時に空気供給用フアンの
空気吸込口５から燃焼用空気中に燃焼排ガス吸引
管７により混入される燃焼排ガス（以下等に排ガ
スという）の量が最適となるようダンパ８を調節
しておくのみで、部分負荷時にはダンパ８の開度
を別段考慮されていなかつた。したがつて、この
場合、部分負荷時には一般に排ガスの出口圧力が
低下し過ぎて燃焼用空気への排ガスの混入割合が
少なくなり、その結果NOxの生成量の減少が期
待できないこととなる。このような方法で燃焼を
行わせた場合及び排ガスの循環を行なわない場合
の燃焼装置の負荷率とNOxの生成量の関係の１
例を第１図ａに示す。この図からわかるとおり、
排ガス循環を行う場合、加熱量100％即ち全負荷
のときNOxの生成量が最も少なく、負荷が減少
するにつれて、即ち加熱量が減少するにつれて
NOxの生成量が増大している。

また排ガスを循環しない場合には、加熱量100
％のとき、NOxの生成量が最も多くなつている。

第２図に示す燃焼装置においては、排ガスの出
口圧力が低下した場合に対応する為、排ガス吸引
管上に設けた吸引フアン７′で排ガスの圧力を高
めた後該フアンの出口側にある排ガス量調節ダン
パ９により燃焼用空気に混入される排ガスの量を
調節している。そして通常この排ガス量調節ダン
パ９は燃料供給量調節ダンパ３と連動して排ガス
供給量を調節するようになつている。この装置に
おいては、排ガス吸引フアンが必要となり、設備
が複雑となり、又動力費が上昇するばかりでな
く、高温排ガス仕様のフアンを使用しなければな
らない為に、コストが高くつく等の欠点がある。

〔発明の目的〕

本発明は、ボイラ等の加熱器に使用される燃焼
装置の燃焼用空気フアンの吸込口に縮流部を設
け、縮流による負圧を利用して加熱器の部分負荷
においても一定の割合の排ガスを燃焼用空気に混
入させるようにすることにより、上記従来技術の
問題点を解決するものである。

〔発明の構成〕

本発明は、ボイラ等の加熱器に使用される燃焼
後の排ガスを燃焼室に循環利用する燃焼装置にお
いて、燃焼用空気フアンの吸込口に縮流部を設
け、該縮流部における燃焼用空気の流速を制御す
ることにより該燃焼用空気に混入される燃焼後の
排ガス量を制御するように構成した加熱用燃焼装
置である。

つぎに本発明を第３図、第４図、第５図に基い
て更に詳しく説明する。

これらの図面は本発明を理解し易くする為の加
熱装置の要部を示すものである。

第３図は、加熱器用燃焼装置に導入する燃焼用
の空気量を主として制御するダンパを空気供給用
フアンの空気吐出側配管中に設け、また排ガス混
入量を調節する為のダンバを空気供給用フアンの
空気吸込側配管中に設けた燃焼装置を示す。

第３図中符号１〜４，６，７は第１図の符号と
同じ意味を有し、１０は空気供給用フアン４の空
気吸込側配管を、１１は該配管中に設けたダンパ
を、１２は空気供給用フアン４の空気吐出側配管
を、１３は該配管中に設けた燃焼用空気量を調節
する為のダンパを示す。

第３図に示す装置においては、燃焼用の空気量
は主としてフアン４の吐出側配管中に設けたダン
パ１３により制御され、燃焼用空気への排ガスの
混入量はフアン４の空気吸込側配管中に設けたダ
ンパ１１により調節される。即ちダンパ１１を開
閉することにより、その下流側に生ずる負圧の強
弱により廃ガス吸引管７より導入される排ガスの
量を調節するものである。このような装置におけ
る加熱量に対するフアンの空気吐出側ダンパ１３
とフアンの空気吸込側ダンバ１３とフアンの空気
吸込側ダンパ１１の夫々の開度の関係の１例を示
したのが、第６図である。即ち、加熱装置の加熱
量100％（能力の最大限）の時空気吐出側ダンバ
の開度は、当然に100％であり、この時空気吸込
側ダンパの開度を約60％にすると、排ガスの燃焼
用空気への混入量が最適となり、又加熱量50％の
時は、空気吐出側ダンパの開度は50％となり、又
この時空気吸込側ダンパの開度も約50％とすれば
排ガスの燃焼用空気への混入量が最適となること
を示している。

つぎに第４図に基いて本発明を説明する。第４
図は第３図に示す例における空気吸込側ダンパに
より排ガスの混入量を調節する代りに、空気供給
用フアン４の空気吸込側配管中に、排ガス吸引管
の排ガス吐出口部を同心的に延長して設けること
により縮流部を形成し、且つ排ガス吸引管中に排
ガス混入量調節用ダンパを設けた燃焼装置を示
す。

第４図中の各符号は１４，１５，１６を除き、
第３図の符号と同じ意味を有し、１６は排ガス吸
引管中に設けた排ガス混入量調節用ダンパを、１
５はフアン４の空気吸込側配管１０中に同心円的
に延長して設けられた排ガス吸引管７の排ガス吐
出口部を示し、１４は空気吸込側配管１０と排ガ
ス吐出口部１５により形成される狭められた空気
通路即ち縮流部を示す。又第４図ａは、第４図に
おけるフアン吸込部の空気吸込側配管のＡ―Ａ線
における断面図を示す。

第４図に示す装置においては、第３図における
フアン４の空気吸込側配管１０中に設けたダンパ
１１により形成される負圧により排ガスを燃焼用
空気中に吸引すると共にダンパ１１の開度により
排ガスの混入量を制御する代りに、空気吸込側配
管１０中に縮流部１４を設け、該縮流部１４によ
り形成される負圧により排ガスを燃焼用空気中に
吸引すると共に、排ガスの燃焼用空気中への混入
量は排ガス吸引管７中に設けた排ガス混入量調節
用ダンパ１６の開度を調節することにより実施さ
れる。この場合排ガス吐出口部の面積が、フアン
４の吸引部の開口面積の10〜50％を占めるように
構成される。排ガス吐出口部の面積がフアン４の
吸引部の面積の10％以下の場合には、燃焼用空気
中への排ガス混入量が不十分となり、又50％以上
とする場合には、排ガス混入量の調節が困難にな
る。なお、燃焼装置に供給する燃焼用の空気量は
第３図に示した装置と同様にフアン４の吐出側配
管１２中に設けられているダンパ１３の開度を調
節することにより主として制御される。

第４図に示す装置を第３図に示す装置と比較す
ると、第３図に示す装置においては、排ガスを燃
焼用空気中に吸込む為の縮流をフアン４の空気吸
込側配管１０中に設けたダンパで形成すると共
に、排ガス混入量も該ダンバで調節しているのに
対し、第４図に示す装置では、空気吸込側配管１
０中に延長された排ガス吸引管の排ガス吐出部と
空気吸込側排管とで空気通路を狭めることにより
縮流を形成し、かつ排ガスの燃焼用空気への混入
量は排ガス吸引管中のダンパ１６により調節する
ものであるが、該ダンバ１６は、このように排ガ
スの混入量を調節すると共に、加熱装置の燃焼開
始直前における炉内のブリパージの際には、ダン
バ１６を閉じることにより、排ガス循環ラインを
閉塞することができ又ダンパも小形のものが使え
る利点がある。

つぎに第５図に基いて本発明の別の実施例を説
明する。

第５図に示す燃焼装置は、燃焼用の空気量の調
節をフアンの空気吸込側配管中に設けたダンパで
行い、排ガスの燃焼用空気への混入量を排ガス吸
引管７中に設けた排ガス混入量調節ダンパで行う
ようにしたものである。

第５図中各符号は１６を除き第３図の符号と同
じ意味を有し、符合１６は排ガス吸引管７中に設
けた排ガス混入量調節ダンパで示す。この装置に
おいては、燃焼用空気供給用フアン４の空気吸込
側配管１０中に設けたダンパ１１により、燃焼用
空気の供給量を調節すると共に、このダンパによ
り形成される負圧により排ガス吸引管からの排ガ
スを吸引して空気中に混合し、同時に排ガス吸引
管上に設けたダンパ１６により排ガスの燃焼用空
気への混入量を調節するものである。

この装置における加熱量に対するフアン４の空
気吸込側配管中に設けたダンパ１１と、排ガス吸
引管中に設けた排ガスの空気用空気への混入量を
調節するダンパ１６の開度の関係の１例を示した
のが第７図である。この図に示すとおり、両ダン
パの開度は加熱量に比例している。

つぎに第３図に示した加熱装置の制御機構につ
いて、第３図ａ、第３図ｂ、第３図ｃに基いて説
明する。

各図面中、符号は説明上必要な部分にのみ付す
る。

先づ第３図ａにおいて符号１，４，１０，１１
は第３図の符号と同じ意味を有し、符号１７は燃
焼検知器、１８は制御装置、１９はフアン４の空
気吸込側配管中に設けた排ガス混入量調節ダンパ
１１の駆動装置を示す。

排ガスの混入量は、燃焼が不安定にならない範
囲内で、できるだけ多くするのが望ましいが、第
３図ａに示す装置においては、バーナ１内に設け
られた燃焼検知器１７により燃焼状態を検知し、
燃焼が不安定な状態になつた場合には該検知機か
らの信号に基いて制御装置１８により駆動装置１
９をダンパ１１が閉の方向に駆動するように制御
し、又燃焼が安定になつている場合には、検知機
からの信号に基いて制御装置１８により駆動装置
１９をダンパ１１が開の方向に駆動するように制
御することにより、できるだけ多くの排ガスが燃
焼用空気中に混入されるように制御される。ま
た、燃焼検知器としては一般にフレームロツドに
よりフレーム電流を検出する方法、UV管により
火炎の紫外線を検出する方法等が知られている。

第３図ｂにおいて、３は燃料供給量制御ダン
バ、１１はフアンの空気吸込側配管中に設けた排
ガス混入量調節ダンパ、２０は駆動装置２１は燃
料供給量調節ダンパ１１とのリンク機構を示す。
この第３図ｂに示す制御機構を説明すると、燃料
供給量調節ダンバは加熱装置の負荷の状態に応じ
その負荷信号により制御されるが、この負荷信号
により駆動装置が作動し燃料供給量調節ダンパが
開あるいは閉方向に制御される場合、リンク機構
２１により、排ガス混入量調節ダンパが予め設定
されている燃料供給量に対応して燃焼用空気への
排ガス混入量が最適となるよう排ガス混入量を制
御する。

つぎに第３図ｃに基いて説明する。

第３図ｃにおいて、符号３，１１，１３は第３
図と同じ意味を有し、２０は駆動装置、２２は燃
料供給量調節用ダンパ３と燃焼用空気量調節ダン
パ１３及び空気吸込側配管中に設けられた排ガス
混入量調節用ダンパのリンク機構を示す。

第３図ｃに示す装置においては、燃焼装置の負
荷に応じ駆動装置２０により燃料供給量調節用ダ
ンパが、開又は閉の方向に制御された場合、この
ダンパの開度に応じ、最適排ガス混入量となるよ
うに空気量調節用ダンパを経由して排ガス混入量
調節用ダンバがリンク機構２２により制御され
る。

つぎに、第５図ａ，第５図ｂ，第５図ｃに基い
て第５図に示す装置における燃焼用空気中への排
ガス混入量制御機構を示す。これら３つの図面に
示される装置においては、夫々異なる排ガス混入
量制御機構が示されている点においてのみ第５図
に示す装置と異なる。

第５図ａに基いて説明すると、第５図ａにおい
て、１６は排ガス吸引管中に設けられた排ガス混
入量調節用ダンパ、１７は燃焼検知器、１９はダ
ンパ１６の駆動装置、１８は駆動装置１９の制御
装置を示す。

この装置においては、燃焼検知器によりバーナ
内の燃焼状態を検知し、燃焼状態が悪い時にはそ
の旨の信号を制御装置１８に送り、該制御装置に
より駆動装置１９をダンバ１６が閉の方向に駆動
するように制御することにより排ガスの燃焼用空
気中への混入量を少なくするように制御し、又、
燃焼状態が良い時には排ガスの燃焼用空気中への
混入量が多くなるように制御することにより、排
ガスを出来るだけ多く混入するように制御するも
のである。

つぎに第５図ｂに基いて説明すると、第５図ｂ
において符号２０は燃料供給量調節ダンパの駆動
装置、２１は燃料供給量調節ダンパ３と排ガス吸
引管中の排ガス混入量調節ダンパ１６のリンク機
構を示し、その他の符号は第３図に示す符号と同
じ意味を有する。

この装置においては、加熱装置の負荷に応じ駆
動装置２０により燃料供給量調節用ダンパ３の開
度が調節され、この開度に応じ、リンク機構２１
により、燃焼用空気中への排ガス混入量が最適と
なるように、排ガス混入量調節ダンパの開度を調
節する。即ち、この場合燃料供給量調節ダンパの
開度と、排ガス混入量調節ダンパの開度が、、第
７図に示す加熱量に対応した開度となるようリン
ク機構を調節しておけばよい。

つぎに第５図ｃに基いて排ガス混入量の制御機
構を説明する。第５図ｃにおいて各符号は第５図
ｂに示した符号と同じであるが、たゞリンク機構
のみが相違している。即ち駆動装置２０により燃
料供給量調節ダンパの開度が制御される場合、こ
の開度に応じてリンク機構２２により燃焼用空気
量調節ダンパを経由して排ガス混入量調節ダンバ
の開度が最適の開度となるように制御される。

第８図に本発明装置を使用する場合の加熱量と
排ガス中のNOx値の１例を示す。この図からわ
かるように、本発明装置を使用する場合、部分負
荷時においてもNOx生成量は極めて少ないもの
となる。

以上説明したとおり、本発明においては燃焼装
置の負荷即ち加熱量いゝかえると燃料及び燃焼用
空気の供給量に応じて排ガス混入量を可能な限り
大きくするように調節することによりNOxの生
成量の少ない燃焼装置を提供するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は従来の加熱器用燃焼装置の
概略図を示し、第１図ａは第１図に示す装置を使
用した場合の加熱量と排ガス中のNOxの濃度と
の関係を示す図であり、第３図，第３図ａ，第３
図ｂ，第３図ｃ，第４図，第４図ａ，第５図，第
５図ａ，第５図ｂ及び第５図ｃは本発明の加熱器
用燃焼装置の概略図並びに制御機構を示し、第６
図は第３図に示す燃焼装置を使用する場合の加熱
量とフアンの空気吐出側ダンパ及びフアンの空気
吸込側ダンパの開度との開係を示す図であり、第
７図は第５図に示す燃焼装置を使用する場合の加
熱量とフアンの吸込側ダンパ及び排ガス混入量調
節用ダンパの開度との関係を示す図であり、第８
図は本発明の燃焼装置を使用した場合の加熱量と
排ガス中の濃度との関係を示す図である。 １…バーナ、２…燃料供給管、３…燃料供給量
調節ダンパ、４…空気供給用フアン、５…フアン
４の空気吸込口、６…排ガス排出管、７…排ガス
吸引管、７′…排ガス吸引フアン、８…排ガス排
出管上に設けたダンパ、９…排ガス混入量調節ダ
ンパ、１０…フアンの空気吸込側配管、１１…空
気吸込側配管中に設けたダンパ、１２…フアンの
空気吐出側配管、１３…フアンの空気吐出側配管
上に設けたダンパ、１４…縮流部、１５…排ガス
吸引管吐出口部、１６…排ガス吸引管上に設けた
ダンパ、１７…燃焼検知器、１８…制御装置、１
９…ダンパ１６の駆動装置、２０…ダンパ３の駆
動装置、２１，２２…リンク機構。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ボイラ等の加熱器に使用される燃焼後の排ガ
   スを燃焼室に循環利用する燃焼装置において、燃
   焼空気用フアンの吸込口に縮流部を設け、該縮流
   部における燃焼用空気の流速を制御することによ
   り該燃焼用空気に混入される燃焼後の排ガス量を
   制御するように構成したことを特徴とする加熱用
   燃焼装置。 ２ 縮流部が制御ダンパによつて構成される特許
   請求の範囲第１項記載の燃焼装置。 ３ 縮流部がフアン吸込口開口面積の10〜50％を
   占める燃焼排ガスの吸引管開口部で構成され、勝
   つ該吸引管中に排ガス混入量制御ダンパが設けら
   れている特許請求の範囲第１項記載の燃焼装置。 ４ 燃料供給量調整部及び燃焼空気用フアン吐出
   部に夫々燃料供給量及び空気量調節ダンパが備え
   られており該ダンパが加熱負荷に応じて適正燃料
   量及び適正空気比率になるように制御されるよう
   に構成されていると共に、燃焼用空気中への燃焼
   排ガス混入量も加熱負荷に応じて前記制御と併せ
   て制御するように構成されている特許請求の範囲
   第１項、第２項又は第３項記載の燃焼装置。 ５ 燃焼供給量調節部及び燃焼空気用フアン吸込
   部に夫々燃料供給量及び空気量調節ダンパが備え
   らてれおり、該ダンパが加熱負荷に応じて適正燃
   料量及び適正空気比率になるように制御されるよ
   うに構成されていると共に、フアンへの燃焼排ガ
   ス吸引配管中に設けた制御ダンパにより燃焼排ガ
   ス混入量も加熱負荷に応じて前記制御と併せて制
   御するように構成されている特許請求の範囲第１
   項、第２項又は第３項記載の燃焼装置。 ６ 装置内に燃焼検知器を備え、該検知器により
   燃焼状態を検知し、安定な燃焼状態にて最大限の
   排ガス量を燃焼空気中に混入するよう燃焼排ガス
   混入量を制御するように構成されている特許請求
   の範囲第１項、第２項又は第３項記載の燃焼装
   置。