JPH0249444Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は排ガス中の窒素酸化物（NOx）の発
生を効果的に抑制する脱硝燃焼装置に係り、特に
アフターエアポートの構造に関するものである。

〔従来の技術〕

NOxは大気汚染の重大な原因となる物質の一
つであり、公害防止の観点からこのNOxの除去、
あるいは低減が要望されている。

例えばボイラ等の燃焼装置から発生するNOx
には各種燃料中に含まれている窒素成分が燃焼時
に酸化されて生成するフユエル（Fuel）NOxと、
炭化水素系燃料を燃焼する際に炭化水素が空気中
の窒素と反応し、更にいくつかの反応を経て生じ
たプロンプト（Prompt）NOxと、空気中の窒素
分子が高温において酸素と結合して生成するサー
マル（Thermal）NOxとがあり、特にサーマル
NOxが問題視されている。

サーマルNOxの生成は燃焼温度が高く、燃焼
域でのO₂濃度が高く、また高温域での燃焼ガス
の滞留時間が長くなるほど多く発生すると云われ
ている。

このことから根本的にNOxを抑制するために
は、燃焼温度、O₂濃度、滞留時間を抑制するこ
とが重要で、特に燃焼温度が1600℃以上になると
NOxが急激に増加する傾向にあり、このために
最近のボイラにおいては脱硝燃焼方式が採用され
てNOxの低減と未燃分の減少が計られている。

この脱硝燃焼方式は主バーナで不完全燃焼を行
なわせてNOxの発生量を抑制し、脱硝バーナで
低酸素燃焼を行なわせて還元性中間生成物により
前記主バーナで発生したNOxを無害なN₂に還元
する燃焼方式である。

第１図、第２図は従来の脱硝燃焼方式を採用し
たボイラを示すもので、第１図は縦断面図、第２
図は第１図の側面図である。

第１図、第２図においてボイラ１は前壁２、後
壁３、側壁４，５、ホツパ６、ノーズ７および火
炉出口８から構成されている。前壁２には主バー
ナ９，１０、脱硝バーナ１１およびアフターエア
ポート１２を下から上へ順に設け、ホツパ６の底
部にはホツパ口１３が設けられて、ここから、再
循環ガスが供給される。

そしてボイラ１の火炉１９内での低NOx化を
計るために、主バーナ９ではほぼ理論燃焼空気量
に等しい空気量若しくは理論燃焼空気量よりも若
干少な目の空気量によつて燃焼させ、主バーナ１
０では理論燃焼空気量の60〜80％の空気量で燃焼
させ、脱硝バーナ１１では理論燃焼空気量の40〜
60％で燃焼させて、炭化水素の燃焼中間生成物で
あるNOx還元性の強いCN，C₂，NH₃により主
バーナ９，１０のNOxを還元させ、更にアフタ
ーエアポート１２から燃焼用空気を供給して完全
燃焼を行なわせる燃焼方式である。

〔考案が解決しようとする問題点〕

ところで従来の燃焼装置は、第２図に示すよう
に火炉壁（前壁２）に対して水平方向に設けられ
る複数のアフターエアポート１２の開口が皆等し
く大径になつている。これは開口部の径を大きく
して、それから噴出される燃焼用空気１８を火炉
１９の中央部に形成されている火炎に届くように
供給しようとするためである。

しかしそのために、前壁２付近には燃焼用空気
がほとんど供給されないという現象が生じる。そ
のため前記主バーナ９，１０ならびに脱硝バーナ
１１からの燃焼ガスの上昇流は、前述のアフター
エアポート１２から火炉中央部に供給された燃焼
用空気流と衝突すると、燃焼ガスの大分部はその
場所で完全燃焼するが、一部は燃焼用空気流によ
つて塞き止められた形になり、流れの方向を変え
て火炉壁の近傍をそれに沿つて吹き抜けてそのま
ま上昇してしまう。

通常の火炉は平面形状が四角形になつており、
それのほぼ中央部に火炎がほぼ円形に形成される
から、特に火炉壁の角部付近は吹き抜けの流通断
面積が最も大きく、しかも火炎からの距離が一番
遠いため、それからのふく射伝熱が他の部分に比
較して小さい。さらに通常の燃焼装置は、前壁
２、後壁３ならびに側壁４，５が水冷壁で構成さ
れているため、角部付近では２つの水冷壁が接近
している。このようなことから火炉壁の角部付近
は他の部分に比較して温度が低く、それに加えて
燃焼用空気の供給が不十分で、しかも燃焼ガスが
上昇流となつているため、角部付近では燃焼ガス
の燃焼はほとんど行なわれず、そのまま排気され
るから未燃分の生成が多いという欠点がある。

本考案の目的は、このような従来技術の欠点を
解消し、排ガス中の未燃分を増加することなく、
NOxを低減することのできる脱硝燃焼装置を提
供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

前述の目的を達成するため、本考案は、前壁、
後壁ならびに両側壁の各火炉壁からなり平面形状
が四角形の火炉の下部に複数段のバーナを設け、
そのバーナの上方に複数のアフターエアポートを
設けて、前記バーナでの燃焼によつて生成した燃
焼ガスの上昇流に前記アフターエアポートから燃
焼用空気を供給して、前記燃焼ガスを完全燃焼さ
せる構成の脱硝燃焼装置を対象とするものであ
る。

そして前記アフターエアポートのうちで少なく
とも２つの火炉壁によつて形成された角部付近に
設けられたアフターエアポートの開口が、角部付
近より内側の位置に設けられるアフターエアポー
トの開口よりも小さくなつており、その小開口ア
フターエアポートより導入される燃焼用空気を前
記火炉壁の角部付近へ供給するように構成されて
いることを特徴とするものである。

〔実施例〕

以下本考案の実施例を第３図〜第６図を用いて
説明する。

第３図〜第６図において、第３図は縦断面図、
第４図は第３図の側面図、第５図は第４図のＡ−
Ａ線横断面図、第６図は第３図のアフターエアポ
ート部Ａの拡大図である。

第３図〜第６図において、符号１〜１９までは
従来のものと同一のものを示し、２０はアフター
エア主口、２１はアフターエア副口、２２はアフ
ターエア主口２０からのアフターエアによるアフ
ターエア主口ゾーン、２３はアフターエア副口２
１からのアフターエア副口ゾーン、２４はアフタ
ーエア主口ゾーン２２とアフターエア副口ゾーン
２３との間に形成された非混合ゾーン、２５は火
炉１９内の上昇ガス流である。

この様な構造において、第１図および第２図の
従来のアフターエアポート１２と本考案の第３図
〜第６図に示すアフターエアポートの異る点は、
従来のものにおいてはアフターエアポート１２は
同一口径のものであつたが、本考案のものは第４
図、第５図および第６図に示す如く、大口径のア
フターエア主口２０と小口径のアフターエア副口
２１との組合せによつて構成し、アフターエア主
口２０からのアフターエアは第６図に示す如く火
炉１９の中央部へ、アフターエア副口２１からの
アフターエアは前壁２、後壁３の近傍へ供給し、
非混合ゾーン２４を小さくした点である。

本実施例においては第５図および第６図に示す
如く、アフターエアによる撹拌、混合を行なうた
めにアフターエア主口２０と、アフターエア副口
２１を交互に配置したのである。

第６図は第３図のＡ部を拡大したアフターエア
主口２０、アフターエア副口２１の近傍のアフタ
ーエアの流れを示したものである。

火炉１９内には図示のように上昇ガス流２５が
存在しており、アフターエア主口２０からは実線
のように火炉１９の中央部までアフターエア主口
ゾーン２２が形成され、アフターエア副口２１か
らは破線のように炉壁２，３の近傍にアフターエ
ア副口ゾーン２３が形成される。

つまり、アフターエア主口２０の口径は大口径
であるために、上昇ガス流２５を貫通するアフタ
ーエアの運動量が大きいために火炉１９の中心部
へ供給され、アフターエア副口２１の口径は小口
径であるために、上昇ガス流２５を貫通するアフ
ターエアの運動量が小さいために炉壁２，３の近
くにアフターエアが供給される。

このように、アフターエア主口２０とアフター
エア副口２１を組合せることによつて、上昇ガス
流２５の非混合ゾーン２４は第５図のように狭く
なり、アフターエアとの撹拌、混合が密になつて
低NOx化が計られ、未燃分も減少するのである。

〔考案の効果〕

本考案は前述したように、複数のアフターエア
ポートのうちで少なくとも２つの火炉壁によつて
形成された角部付近に設けられるアフターエアポ
ートの開口が、角部付近より内側の位置に設けら
れるアフターエアポートの開口よりも小さくなつ
ており、その小開口アフターエアポートより導入
される燃焼用空気を火炉壁の角部付近へ供給する
ように構成されている。

そのためバーナでの燃焼によつて生成した燃焼
ガスの上昇流が、大開口アフターエアポートより
導入された燃焼用空気流に衝突して、その一部が
流れ方向を変えて特に吹き抜け易い火炉壁の角部
付近に沿つて上昇しようとしても、小開口アフタ
ーエアポートより導入された燃焼用空気流に衝突
して、吹き抜けが抑制される。そしてその位置で
燃焼ガスが拡散されて空気との混合によつて完全
燃焼が行なわれるとともに、燃焼によつて高温状
態が保持されてさらに燃焼が促進され、未燃分の
生成が有効に抑制される。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は従来のアフターエアポー
トを示したもので、第１図は断面図、第２図は側
面図、第３図から第６図は本考案のアフターエア
ポートの実施例を示したもので、第３図は断面
図、第４図は第３図の側面図、第５図は第４図の
Ｂ−Ｂ線断面図、第６図は第３図のＡ部を拡大し
た詳細図である。 ２……前壁、３……後壁、４，５……側壁、
９，１０……主バーナ、１１……脱硝バーナ、１
９……火炉、２０，２０Ａ，２０Ｂ……大口径の
アフターエア主口、２１，２１Ａ，２１Ｂ……小
口径のアフターエア副口、２２……アフターエア
主口ゾーン、２３……アフターエア副口ゾーン、
２５……上昇ガス流。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 前壁、後壁ならびに両側壁の各火炉からなり平
   面形状が四角形の火炉の下部に複数段のバーナを
   設け、そのバーナの上方に複数のアフターエアポ
   ートを設けて、前記バーナでの燃焼によつて生成
   した燃焼ガスの上昇流に対してほぼ直交する方向
   に前記アフターエアポートから燃焼用空気を供給
   して前記燃焼ガスを完全に燃焼させる燃焼装置に
   おいて、 前記複数段のバーナが、不完全燃焼を行なわせ
   る主バーナと、その主バーナの上方に配置されて
   還元火炎を形成する脱硝バーナとから構成されて
   おり、 前記火炉に対して水平方向に列設されている複
   数のアフターエアポートの開口が小開口のものと
   大開口のものとが交互になつており、火炉壁の角
   部付近に配置されている両端アフターエアポート
   の開口が小開口になつており、各小開口アフター
   エアポートより火炉内に導入される燃焼用空気を
   前記火炉壁付近に供給するように構成されている
   ことを特徴とする脱硝燃焼装置。