JPH0263126B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は燃焼装置に係り、特に排ガス中の窒素
酸化物（以下、NO_xと称する）を低減するに好
適なボイラ装置に関するものである。

NO_xは光化学オキシダントの原因物質の１つ
とされているため、近年、その発生を効果的に抑
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)還元燃焼法（脱硝燃焼法）
が知られている。排ガス再循環法は、排ガスを混
入することによりO₂分圧を低下させた空気を燃
焼用ガスとして使用し、緩やかな燃焼を行うこと
によりNO_xを低減する方法であるが、NO_x低減
効果に限界がある。一般に二段燃焼法は、第１図
および第２図に示すような装置を用いて行われ
る。この装置は、下炉１の前側壁において下方か
ら上方へ向け順次設けられかつそれぞれ６列から
なる下段バーナ３、中段バーナ４および上段バー
ナ５と、上段バーナ５の上方に設けられた前側ア
フタエア口６と、火炉１の後側壁に設けられた後
側アフタエア口７とから主に構成されている。な
お、上記の各バーナおよびアフタエア口には、そ
れぞれに対応して下段風箱８中断風箱９、上段風
箱１０、前側アフタエア風箱１１および後側アフ
タエア風箱１２が設けられており、また２は火炉
１の下部に設けられたホツパ口である。

このような構成の装置において、各段バーナ
３，４および５をNO_x低減化にとつて有利な低
空気比（燃料過剰）に保ちながら第１次の燃焼を
行い、次いで該燃焼により生じた未燃分をアフタ
エア口６および７から供給される空気の存在下で
再燃焼させるものであるが、バーナ部での燃焼反
応は緩やかであるためNO_xの発生は良好に抑制
される。

次に、還元燃焼法も上記二段燃焼法と同様な装
置で行われるが、この方法は多段バーナ内の下流
側に燃料大過剰の燃焼領域を形成し、該領域で発
生する還元ラジカルにより上流側のバーナ部で発
生するNO_xをN₂に還元し、一方、未燃分につい
ては上記二段燃焼法の場合と同様にしてアフタエ
ア口から供給される空気の存在下で完全燃焼させ
るものである。

このように、従来燃焼法のうちでも特に二段燃
焼法と還元燃焼法が優れた低NO_x燃焼法といえ
るが、これらの燃焼法による場合でも末だ下記の
欠点が避けられない。その１つは、環境規制値を
満足する程度までNO_xを低減することができな
いことである。他の欠点は、低NO_x化を一段と
進めるにつれて煤じんの発生が増加し、しかもそ
の際発生する煤じんは電気抵抗値が低いので、電
気集じん機による捕集効率が低下することであ
る。

本発明の目的は、前記した従来技術の欠点をな
くし、排ガス中の煤じんを増加させることなく、
NO_xを一段と低減できる燃焼装置を提供するこ
とにある。

上記の目的を達成するため、本発明は、多段、
多列に設けたバーナとその上方のアフタエア口と
を備えた燃焼装置において、少くとも最上段以外
の各段内の複数のバーナを、燃料噴出量は異なる
がその投影噴射方向は互いに逆向きで、かつ略同
一線上とされる一対の燃料噴出流を形成する燃料
噴射構造とし、かつ該構造のバーナを燃料投影噴
出方向が交互に水平または（および）垂直方向と
なるように配設したことを特徴とする。

本発明において、最上段のバーナは、所望によ
りそれ以外の段のバーナと同様な構造および配置
とし、特に二段燃焼法に適用することもできる。
また、最上段バーナを均一な燃料噴出構造とする
こともできるが、この場合には下方のバーナで発
生する燃焼ガスとの混合性が向上するので、これ
を燃料大過剰下で使用することにより還元燃焼法
に適用することが可能となる。

不均一噴出構造とされた各段バーナの配置は、
火炉側壁や火炉下部のホツパ部のような輻射冷却
の原因となる部分に対して燃料噴出量の小さい噴
出流が向かうように行なうことが望ましい。この
ような構造とすることにより、上記燃料噴出流に
基づく火炎の温度を上昇させることができ、これ
により過度に未燃物を発生する不利を改善するこ
とが可能となる。一方、火炉中心部の輻射冷却の
原因とはなりにくく、高温状態となる領域に対し
ては、燃料噴出量と大きい噴出流を向けることが
望ましい。すなわち、かくすることにより、上記
高温領域で発生したNO_xの還元を良好に行うこ
とが可能となる。なお、火炉中心部に分割水冷壁
を設けるような場合にも、前記したバーナ配置の
原則を同様に適用することができる。この場合、
分割水冷壁とその両側に設けるバーナとの距離
は、バーナから噴出された燃料が該分割水冷壁に
衝突して燃焼不良を生ずることがないようにバー
ナ列間距離と同一の距離に保つべきである。

バーナの配置は、バーナ列が偶数の場合と奇数
の場合とで若干異なる。バーナ列が偶数の場合に
は、火炉内の左右方向における燃料噴出のバラン
スをとるため、いずれかのバーナ段において、両
端バーナを除く任意の対称バーナを燃料噴出量が
左右同一のものとすることが望ましい。一方、バ
ーナ列が奇数の場合には、上記対称バーナに替え
中心部のバーナのみを燃料噴出量が左右同一のも
のとすればよい。

本発明において、バーナを燃料投影噴出方向が
交互に水平および垂直方向となるように配設する
理由は、隣接する火炎間の相互干渉がなくなるの
で火炎長さが短縮され、これにともない排ガス中
の煤じん量を低減できるからである。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３図は、本発明実施例に係るバーナ部を示す
もので、第１図に示す装置のＢ方向視図に相当す
る。

この装置は、第１図の下段バーナ３に代えて段
内に順次配設された第１列下段バーナ３０Ａ、第
２列下段バーナ３０Ｂ、第３列下段バーナ３０
Ｃ、第４列下段バーナ３０Ｄ、第５列下段バーナ
３０Ｅおよび第６列下段バーナ３０Ｆを有する下
段バーナ３０と、同中段バーナ４に代えて段内に
順次配設された第１列中段バーナ４０Ａ、第２列
中段バーナ４０Ｂ、第３列中段バーナ４０Ｃ、第
４列中段バーナ４０Ｄ、第５列中段バーナ４０Ｅ
および第６列中段バーナ４０Ｆを有する中段バー
ナ４０と、同上段バーナ５に代えて段内に順次配
設された第１段上段バーナ５０Ａ、第２列上段バ
ーナ５０Ｂ、第３列上段バーナ５０Ｃ、第４列上
段バーナ５０Ｄ、第５列上段バーナ５０Ｅおよび
第６列上段バーナ５０Ｆとから主として構成され
る。そして、下段バーナ３０と中段バーナ４０の
各段内バーナは、燃料噴出口を中心として投影面
内で互いに逆方へ向けられる一対の燃料噴出流を
形成可能な構造となつており、それらの内、第２
列下段バーナ３０Ｂと第５列下段バーナ３０Ｅに
ついては上記一対を形成する各燃料噴出流１４が
互いに同一燃料噴出量となつており、それら以外
の段内バーナについては互いに異なる燃料噴出量
となるように構成されている。一方、上段バーナ
５０の段内バーナは全て、多量の燃料が均一に噴
出される（燃料噴出流１７参照）構造となつてい
る。

上記下段バーナ３０と中段バーナ４０の各段内
バーナは、燃料投影噴出方向が交互に水平および
垂直方向となるように配設されており、その際、
噴射冷却の原因となる火炉側壁や火炉下部のホツ
パ部方向に対しては燃料噴出量の小さい噴出流１
５が向けられ、逆に火炉中心部の高温部に対して
は燃料吐出量の大きい噴出流１６が向けられる。
なお、１８は火炉中心線を兼ねた分割水冷壁であ
り、これを挾む各段内バーナとの距離は各段バー
ナ間距離と同一に保たれている。

上記構成の装置において、輻射冷却の原因とな
る火炉側壁、火炉下部のホツパ部および分割水冷
壁１８等に対しては、下段バーナ３０および中段
バーナ４０から燃料噴出量の小さい噴出流１５が
向けられるので、該噴出流１５に基づく火炎の温
度は上昇し、過度に未燃分を発生することはなく
なる。また、下段バーナ３０と中段バーナ４０の
段内バーナでは、燃料投影噴出方向が交互に水平
および垂直方向となるように配設されているの
で、長炎化原因となる隣接火炎間の相互干渉はな
くなり、これにともなつて煤じんを含む未燃分の
発生を大幅に低減することができる。

一方、火炉中心部の高温部に対しては燃料噴出
量の大きい噴出流１６が向けられるので、該高温
部で発生したNO_xを良好に還元することができ
る。

下段バーナ３０および中段バーナ４０の燃焼域
で発生した燃焼ガスは上昇して上段バーナ５０に
達するが、該上段バーナ５０の段内バーナは多量
の燃料が均一に噴出される構造となつているの
で、上記上昇燃焼ガスとの混合な良好となる。こ
れにより、上記上昇燃焼ガス中に残存するNO_x
は上段バーナ５０の燃焼領域で生成する還元ラジ
カルにより良好に還元され、NO_xの低減が一段
と促進される。

なお、下段バーナ３０には、分割水冷壁１８を
中心とする左右の対称位置に、同一燃料噴出量の
噴出流対を与えるバーナ３０Ｂおよび３０Ｅが配
設されているので、火炉内の左右燃焼バランスは
良好に保たれる。

前記の上段バーナ５０を通過した燃焼ガスは、
第１図に示す従来装置の場合と同様にして、アフ
タエア口６および７から供給される空気の存在下
で完全燃焼されて高温の排ガス１３となり、必要
に応じて設けられる熱交換器群で熱回収されたの
に電気集じん機（ともに図示省略）で処理され、
大気中へ排出される。

以上は主として還元燃焼法を対象に本発明の典
型的な実施例について説明したものであるが、本
発明は勿論これに限定されることはなく、他に
種々の態様や変形が存在することはいうまでもな
い。例えば、バーナ列数は奇数の場合であつても
同様にして実施することができる。ただし、この
場合には、同一燃料噴出量の噴出流対を与えるバ
ーナを火炉中心部に配設する必要がある。また、
第３図において、下段バーナ３０と中段バーナ４
０を入れかえることもできるが、この場合には、
入れかえ後の第２列下段バーナ３０Ｂおよび第５
列下段バーナ３０Ｅを燃料噴出量の小さい噴出流
が下向きとなるように変更して設けることが必要
である。さらに、上段バーナは、下段バーナや中
段バーナと同様な不均一燃料噴出構造とすること
もできる。この場合には特に二段燃焼法に適した
ものとなるが、同様な効果が達成される。

以上、本発明によれば、少くとも最上段以外の
各段バーナの大部分を、燃料噴出口を中心とする
左右間において燃料噴出量は異るが、その投影噴
出方向は互いに逆方向となる燃料噴出流対を形成
可能な構造とし、かつ該構造のバーナを燃料投影
噴出方向が交互に水平および垂直になるように配
設するとともに、輻射冷却の原因となる部分に対
しては燃料噴出量の小さい噴出流を対応させ、輻
射冷却の原因となり難い高温部分に対しては燃料
噴出量の大きい噴出流を対応させるようにしたこ
とにより、火炎干渉による未燃分の発生を防止す
るとともに輻射冷却の原因部分での過度な未燃分
発生を抑制し、また、高温部分でのNO_x発生を
好適に抑制することが可能となる。以上の総合効
果により、排ガス中の煤じんを増加させることな
くNO_xを一段と低減することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、従来の燃焼装置を示す側断面図、第
２図は、第１図のＡ−Ａ線に沿つた矢視方向断面
図、第３図は、第１図に示す装置に本発明を適用
した際のＢ方向部分視図である。 １……火炉、３……下段バーナ、４……中段バ
ーナ、５……上段バーナ、６……前側アフタエア
口、７……後側アフタエア口、１４，１５，１
６，１７……燃料噴出流、１８……分割水冷壁、
３０……下段バーナ、３０Ａ……第１列下段バー
ナ、３０Ｂ……第２列下段バーナ、３０Ｃ……第
３列下段バーナ、３０Ｄ……第４列下段バーナ、
３０Ｅ……第５列下段バーナ、３０Ｆ……第６列
下段バーナ、４０……中段バーナ、４０Ａ……第
１列中段バーナ、４０Ｂ……第２列中段バーナ、
４０Ｃ……第３列中段バーナ、４０Ｄ……第４列
中段バーナ、４０Ｅ……第５列中段バーナ、４０
Ｆ……第６列中段バーナ、５０……上段バーナ、
５０Ａ……第１列上段バーナ、５０Ｂ……第２列
上段バーナ、５０Ｃ……第３列上段バーナ、５０
Ｄ……第４列上段バーナ、５０Ｅ……第５列上段
バーナ、５０Ｆ……第６列上段バーナ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 多段、多列に設けたバーナとその上方のアフ
   タエア口とを備えた燃焼装置において、少なくと
   も最上段以外の各段内の複数のバーナを、燃料噴
   出量は異なるがその投影噴出方向は互いに逆向き
   で、かつ略同一線上とされる一対の燃料噴出流を
   形成する燃料噴出構造とし、かつ該構造のバーナ
   を燃料投影噴出方向が交互に水平または垂直方向
   となるように配置したことを特徴とする燃焼装
   置。