JPH0259366B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はアフタエア供給装置に係り、特に未燃
分を増加させることなく排ガス中の窒素酸化物
（以下NO_xと称する）を低減するに好適な燃焼装
置用のアフタエア供給装置に関するものである。

NO_xは光学オキシダントや酸性雨の原因物質
の１つとされているため、近年、その発明を効果
的に抑制する燃焼法の開発が要望されている。こ
のような目的に沿つた燃焼法として、(1)排ガス再
循環法、(2)二段燃焼法および(3)炉内増脱硝燃焼法
が知られているが、特に後２者が注目されてい
る。二段燃焼法は、ボイラ等の燃焼火炉に主バー
ナとアフタエア口とを配し、該火炉内のガス流動
方向よりみて上流側に位置する主バーナの空気比
を１以下に絞つて燃焼を行うことによりNO_xの
発生を抑制し、酸素不足のため生ずる未燃分につ
いては主バーナより後流側に位置するアフタエア
口から注入される空気（以下、アフタエアと称す
る）により完全燃焼せしめるものである。また、
炉内脱硝燃焼法は、主バーナの下流側に脱硝バー
ナまたは還元バーナと称する特殊なバーナ（以
下、脱硝バーナで代表する）を配するとともに、
さらにその下流側にアフタエア口を配し、上記脱
硝バーナにおいて空気比１以下の条件で燃焼を行
うことにより主バーナで生成したNO_xを還元し、
その後脱硝バーナで生成した未燃分をアフタエア
口から注入されるアフタエアにより完全燃焼する
ものである。すなわち、いずれの方法において
も、主バーナまたは脱硝バーナの後流側には、ア
フタエア口が配設され、これにより前記主バーナ
または脱硝バーナの領域で発生する未燃分を完全
燃焼せしめる構成となつている。主バーナまたは
脱硝バーナから発生する未燃分の炉内分布状態は
燃焼状態により変化するため、アフタエアの供給
に際しては、上記変化に対応できるように主混合
個所あるいは到達距離の調整範囲をできるだけ広
くすることが望ましい。

従来のアフタエア供給装置としては、第１図に
示すように風箱３から空気通路４０へ導入される
アフタエアを旋回器５で適当な旋回を与えて旋回
空気流６として、これを火炉１の水壁２に設けら
れたアフタエア口４から噴出せしめる構成のもの
が知られている。このような旋回噴流において
は、旋回度を増すと噴流の拡がり角は増すが、軸
方向への噴出速度は減衰する。逆に旋回度を減ず
れば拡がり角が小さくなり軸方向速度は増加す
る。しかし、このような装置においては第２図に
示すように、火炉１の前壁７および後壁８から噴
出されるアフタエア１０を火炉中央まで到達させ
るために旋回度を減ずれば、噴出空気流は炉巾方
向への拡がりが減少され、火炉のコーナ部に未燃
分１１が残るという問題がある。一方、旋回度を
上げて噴出空気流の拡がりを増加すれば、噴出空
気流は炉中央部方向への運動量が減少し、第２図
とは逆に火炉中央部における混合が低下すること
となる。

このように、従来装置は調整範囲が狭いので、
多量の酸素を必要とする未燃分の多い個所に必要
な量の空気を供給することができず、従つて排ガ
ス中に未燃分が増大するという重大な欠点を有す
る。

このような欠点を補うため、第３図に示すよう
に、空気通路４０内に設けられた円錐台状のプラ
グ１２を摺動軸１３を介して空気流れ方向イへ移
動させ、アフタエア口４の開口面積を変化させる
試みもなされているが、この方法によるときは、
圧力損出が大きくなる上、プラグの位置によつて
旋回空気流に与える影響が異なり、摺動距離とア
フタエア口を通過する空気量との関係が複雑で調
整が難かしい等の欠点を有する。また、アフタエ
ア口の開口面積を変化させる手段としては、第４
図および第５図に示すように、回転軸１５に固定
されたピニオン１９とこれに噛合するラツク１８
の動作により機能する絞り板１６とリンク１７と
を備えた絞り機構１４を用いる方法もあるが、こ
の方法においても、圧力損失が大きくなる上に構
造が複雑である等の欠点がある。

本発明の目的は、上記した従来技術の欠点をな
くし、排ガス中の未燃分を増加させることなく
NO_xを低減できる燃焼装置用のアフタエア供給
装置を提供することにある。

本発明は、風箱から導入される空気を案内し、
アフタエア口から火炉内へ噴出させる空気通路を
備え、該空気通路が、中央部の直進空気案内用の
内側空気通路と、その外周の旋回空気案内用の外
側空気通路とに分割されたアフタエア供給装置に
おいて、前記アフタエア口は風箱側から火炉側へ
一旦縮径した後、拡径する形状を有し、かつ前記
内側空気通路の火炉側先端開口部を前記アフタエ
ア口の最小断面積部に位置させたことを特徴とす
る。

本発明におけるアフタエア供給装置には、内側
空気通路および外側空気通路に供給するそれぞれ
の空気流量を制御する装置を設けることが好まし
い。

本発明において、上記内側空気通路は、その火
炉側先端開口部がアフタエア口の最小断面図積部
に位置するように設けられる。また噴出直進空気
流の貫通力を損わない限りその形状、設置位置等
に関して特に制限はないが、形状については一般
に直流形成に有利な円筒体の内部空間とすること
が望ましい。内側空気通路の火炉側先端開口部を
アフタエア口の最小断面積部に位置するように設
けることにより、外側空気通路から噴出される旋
回空気流の旋回力を損なうことなく、直進空気流
を噴出させることができる。また内側直進空気流
および外側旋回空気流の流量を調節する装置を設
置してそれぞれの空気流量を調節し、また外側旋
回空気流の旋回強度を調節することにより、火炉
の燃焼状態に応じた内側空気および外側空気の最
適なフローパターンを形成させることが可能とな
る。内側空気および外側空気の流量調節は、内側
空気通路の上流側に空気流調節手段を設けること
によつて行うことができる。

上記空気流量調節手段は、この種の技術分野で
使用されているものが広く適用可能であり、具体
例として通路横断式の回転型また摺動型平板ダン
パ、通路に沿つて摺動可能とされた開口部を有す
る円筒ダンパ、通路内で回転自在とされたプレー
ト式ダンパおよびベーン等を示すことができる。

本発明における上記外側空気通路は、内側空気
通路の外周において旋回空気流を案内可能に形成
されたものである限り特に制限はない。一般に
は、従来のアフタエア供給装置の空気通路におい
て、内側空気通路を除く部分により形成される。
該外側空気通路へ旋回空気を導入するための旋回
器は、旋回機能を有するものである限り特に制限
はないが、一般に半径流式旋回器および軸流式旋
回器が好ましい。

以下、図面に示す実施例により本発明をさらに
詳しく説明する。

第６図に示す装置は、第１図に示す同一符号と
その説明が同様に参照される部分と、第１図に示
す空気通路４０の中央部に設けられた円筒体２１
の内側に形成される直進空気案内用の内側空気通
路４１と、その外周に設けられた、半径流式旋回
器５で発生する旋回空気の案内用外側空気通路４
２とから構成される。なお、上記内側空気通路４
１の火炉側先端開口部は、アフタエア口４の最小
断面積を示す位置に設定されており、また、内側
空気通路４１の風箱３に開口する入口部には、第
７図に示すように、内側空気通路４１を横断して
開度を調節する回転型の平板ダンパ２２が水平方
向を軸とする回転方向口へ回転自在とされた回転
軸１５を介して設けられている。

このような構成の装置において、風箱３から供
給される空気の一部は旋回器５を通つて旋回空気
流６Ａとなり、外側空気通路４２を経た後アフタ
エア口４から火炉１内へ噴出されるが、その際旋
回力によりその周囲および水壁２の方向へ拡が
る。一方、残りの空気はダンパ２２によつて流量
を調整された後内側空気通路４１に導入され、こ
こで直進空気２３となつた後アフタエア口４から
火炉中央部へ向けて噴出される。その際、内側空
気通路４１の先端はアフタエア口４の最小断面積
部に達しているため、主としてアフタエア口４の
周辺部を流れる旋回空気流６Ａの旋回力を阻害す
ることがないばかりでなく、却つてその拡がりを
助長する効果が得られる。以上の総合的な結果と
して得られるアフタエアの火炉巾方向への拡がり
と火炉中央部への貫通の割合は、旋回器５とダン
パ２２の位置をそれぞれ調節することにより任意
に調整することができる。このように、本実施例
によれば、燃焼状態に応じて火炉の水壁周辺部お
よび同中央部へ空気を好適に供給することができ
るので、それらの部分で発生し易いCOや媒塵等
の未燃分を確実に減少させることができる。

次に、第８図は、上記実施例に適用可能な他の
ダンパ例を示すもので、このダンパは、水平方向
を軸とする回転方向ロへ回転自在とされた回転軸
１５と、これに固着されたピニオン１９と、ピニ
オン１９に噛合するとともにその回転に応じて上
下方向ハへ移動するラツク２０と、ラツク２０に
固着された摺動型の平板ダンパ２２Ａとから構成
される。このダンパを第６図に示すダンパ２２に
代えて適用した場合にも、上記実施例と同様な効
果が達成される。

第９図は、本発明の他の実施例を示すもので、
第６図と異なる点は、第６図に示す平板ダンパ２
２に代えて、摺動辞１３の水平方向移動イにとも
ない内側空気通路４１に沿つて摺動する円筒ダン
パ２５を用いたことにある。なお、該円筒ダンパ
２５には第１０が参照されるように、円周上に沿
つている均等に配分された切欠き部２６が設けら
れている。

この実施例では、内側空気通路４１への空気の
流入２３Ａが均一に行われるので、流量調節機能
に加えて噴出直進空気流２３に偏りがなくなると
いう特有の効果がある。

第１１図および第１２図は本発明のさらに他の
実施例を示すもので、第６図と異なる点は、風箱
３から分岐した空気を内側空気通路４１へ導くた
めのダクト２７を風箱３の外側に設けたこと、お
よび該ダクト内に水平方向を軸としてロ方向へ回
転自在とされたダンパ２８を設けたことにある。
この実施例では、前記実施例の効果に加えて風箱
を小型化できるという効果が得られる。

第１３図は、以上の各実施例において用いられ
る直進空気流の流量調節用ダンパに代えて、内側
空気通路４１内にベーン２９を設けた場合の実施
例を示すものである。この実施例では、ベーン２
９を通過した空気に旋回力が付与されるが、該空
気は外側空気通路の旋回流に比較すれば直進性を
有しているので第６図に示す実施例の場合と同様
な効果が得られる。

さらに第１４図は、第１３図に示すベーンに代
えて、内側空気通路４１に直交する水平方向を軸
としてニ方向へ回転するダンパ３０を設けた場合
の実施例を示すものであり、第６図に示す実施例
と同様な効果が達成される。

以上は本発明の典型的な実施例について説明し
たものであるが、本発明はこれらに限定されるも
のではなく、本発明の思想内で他に種の変形や態
様が存在することはいうまでもない。例えば、上
述の各実施例では１旋回器５としていずれも半径
流式のものが用いられているが、内側空気通路の
外周に軸流式旋回器を設置することも可能であ
り、同様な効果が得られる。

以上、本発明によれば、アフタエアの供給通路
を中央部の直進空気案内用の内側空気通路とその
外周の旋回空気案内用の外側空気通路とに分割し
て設け、かつ内側空気通路の火炉側先端開口部を
アフタエア口の最小断面積部に位置させることに
より、前者から得られる貫通力の大きい噴出直進
空気により火炉中央部の未燃分を減少させること
ができ、また後者から得られる高い拡がり力をそ
なえた噴出旋回空気流により火炉壁近傍の未燃分
を減少させることができるので、排ガス中の未燃
分の増加をともなうことなくNO_xの発生を抑制
することが可能となる。さらに上記内側空気と外
側空気の流量を調節する装置を設けてそれぞれの
流量を調節し、また外側空気の旋回強度を調節す
ることにより、火炉内の燃焼状態に応じて適切な
空気フロパターンを形成することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、従来のアフタエア供給装置を示す側
断面図、第２図は、従来のアフタエア供給装置を
備えた火炉の燃焼状態を示す横断面図、第３図お
よび第４図は、それぞれ従来の他のアフタエア供
給装置を示す側断面図、第５図は、第４図のＡ−
Ａ線に沿つた矢視方向視図、第６図は、本発明実
施例に係るアフタエア供給装置を示す側断面図、
第７図は、第６図のＢ−Ｂ線に沿つた矢視方向視
図、第８図は、第６図に示す装置のダンパ部に替
えて適用した本発明の他の実施例に係るダンパ部
を第６図のＢ−Ｂ線に沿つた矢視方向で示す視
図、第９図は、本発明に他の実施例に係るアフタ
エア供給装置を示す側断面図、第１０図は、第９
図のＣ−Ｃ線に沿つた矢視方向断面図、第１１図
は、本発明の他の実施例に係るアフタエア供給装
置の側断面図、第１２図は、第１１図のＤ−Ｄ線
に沿つた矢視方向断面図、第１３図は、本発明実
施例のいずれかに適用されるダンパ部に替えて内
側空気通路にベーンを設けた場合を示す部分側断
面図、第１４図は、第１３図に示すベーンに替え
てダンパを適用した場合を示す部分側断面図であ
る。 １……火炉、２……水壁、３……風箱、４……
アフタエア口、５……旋回器、６，６Ａ……旋回
空気流、２１……円筒体、２２，２２Ａ……平板
ダンパ、２３……直進空気、２５……円筒ダン
パ、２６……切欠き部、２７……ダクト、２８…
…ダンパ、２９……ベーン、３０……ダンパ、４
１……内側空気通路、４２……外側空気通路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 風箱から導入される空気を案内し、アフタエ
   ア口から火炉内へ噴出させる空気通路を備え、該
   空気通路が、中央部の直進空気案内用の内側空気
   通路と、その外周の旋回空気案内用の外側空気通
   路とに分割されたアフタエア供給装置において、
   アフタエア口は風箱側から火炉側へ一旦縮径した
   後、拡径する形状を有し、かつ前記内側空気通路
   の火炉側先端開口部を前記アフタエア口の最小断
   面積部に位置させたことを特徴とするアフタエア
   供給装置。 ２ 前記内側空気通路および外側空気通路に供給
   する空気の流量を制御する装置を設けたことを特
   徴とする請求項１記載のアフタエア供給装置。