JPH026961B2 - - Google Patents
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- JPH026961B2 JPH026961B2 JP54107292A JP10729279A JPH026961B2 JP H026961 B2 JPH026961 B2 JP H026961B2 JP 54107292 A JP54107292 A JP 54107292A JP 10729279 A JP10729279 A JP 10729279A JP H026961 B2 JPH026961 B2 JP H026961B2
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Description
【発明の詳細な説明】
＜産業上の利用分野＞
この発明は排ガス中の窒素酸化物（以下NOx
と称する）の低減燃焼方法に係り、特にNOx生
成量の多い石炭燃料に好適なNOx低減方法に関
する。
と称する）の低減燃焼方法に係り、特にNOx生
成量の多い石炭燃料に好適なNOx低減方法に関
する。
＜従来の技術及びその問題点＞
燃焼排ガス中に含有するNOxは大気汚染物質
のひとつとして大きな社会問題となつており、こ
のためNOx低減方法も各種のものが提案され実
施されている。このNOxを低減する方法は、燃
焼の際発生するNOxの量を低減させる方法と発
生したNOxを除去する方法に大別され、さらに
前者は高温、かつ酸素濃度の高い状態で発生する
いわゆるサーマルNOxを低減する方法と、燃料
中に含有される窒素分により生成されるいわゆる
フユーエルNOxを除去する方法に分けられる。
このうちサーマルNOxを低減する方法は火炎の
分割、排ガスの再循環等各種の方法があるが、要
するに燃焼温度を低下させ、かつ酸素濃度を低下
させることによりNOxの低減を図るものである。
このため排ガス中に未燃カーボンをはじめとして
多数のダストを含有することとなり、また燃焼も
不安定となる問題がある。次にフユーエルNOx
の除去にあたつては、燃焼中から窒素分を除去せ
ねばならないが、この方法は今だ確立されておら
ず、また含有窒素分の少ないガス系燃料に切換え
るには燃料費の大巾な上昇を覚悟しなければなら
ない。さらに生成されたNOxを除去するために
はアンモニアをはじめとして高価な脱硝剤を使用
するほか、触媒層の設置等装置の大型化、複雑化
は避けられない。以上の如く、従来のNOx除去
方法にあつてはいづれも大きな問題があり、特に
気体燃料の30〜170ppmに比較して250〜650ppm
とNOx生成量の大きい石炭にあつてはNOxの除
去は切実な問題である。
のひとつとして大きな社会問題となつており、こ
のためNOx低減方法も各種のものが提案され実
施されている。このNOxを低減する方法は、燃
焼の際発生するNOxの量を低減させる方法と発
生したNOxを除去する方法に大別され、さらに
前者は高温、かつ酸素濃度の高い状態で発生する
いわゆるサーマルNOxを低減する方法と、燃料
中に含有される窒素分により生成されるいわゆる
フユーエルNOxを除去する方法に分けられる。
このうちサーマルNOxを低減する方法は火炎の
分割、排ガスの再循環等各種の方法があるが、要
するに燃焼温度を低下させ、かつ酸素濃度を低下
させることによりNOxの低減を図るものである。
このため排ガス中に未燃カーボンをはじめとして
多数のダストを含有することとなり、また燃焼も
不安定となる問題がある。次にフユーエルNOx
の除去にあたつては、燃焼中から窒素分を除去せ
ねばならないが、この方法は今だ確立されておら
ず、また含有窒素分の少ないガス系燃料に切換え
るには燃料費の大巾な上昇を覚悟しなければなら
ない。さらに生成されたNOxを除去するために
はアンモニアをはじめとして高価な脱硝剤を使用
するほか、触媒層の設置等装置の大型化、複雑化
は避けられない。以上の如く、従来のNOx除去
方法にあつてはいづれも大きな問題があり、特に
気体燃料の30〜170ppmに比較して250〜650ppm
とNOx生成量の大きい石炭にあつてはNOxの除
去は切実な問題である。
なお還元性物質を排ガス中に生じさせNOx除
去すると従来技術の文献として以下のものがあ
る。
去すると従来技術の文献として以下のものがあ
る。
(1) 特開昭54−95020号公報は、二段に位置する
主バーナの下流にエアポートを設ける従来の二
段燃焼装置の更に下流にアフタバーナとエアポ
ートを設けることを開示している。しかしこれ
では主バーナの燃焼ガス中に約３％の酸素を含
むのでアフタバーナによる強還元性物質の発生
をさせNOx除去を充分にすることはできない。
主バーナの下流にエアポートを設ける従来の二
段燃焼装置の更に下流にアフタバーナとエアポ
ートを設けることを開示している。しかしこれ
では主バーナの燃焼ガス中に約３％の酸素を含
むのでアフタバーナによる強還元性物質の発生
をさせNOx除去を充分にすることはできない。
(2) 特開昭53−439号公報は、ガス体燃料バーナ
２４、固体燃料または液体燃料バーナ１４、そ
の後流に還元ガス投入用投入口３４を設けてい
る。前記バーナには空気比１以上の空気を供給
しているので燃焼ガスは酸化雰囲気であり、こ
れに燃料を供給しても充分な混合がされず、し
たがつて還元性物質を充分に生ずる反応まで進
まず本願発明におけるような充分なNOx除去
の効果を挙げることはできない。
２４、固体燃料または液体燃料バーナ１４、そ
の後流に還元ガス投入用投入口３４を設けてい
る。前記バーナには空気比１以上の空気を供給
しているので燃焼ガスは酸化雰囲気であり、こ
れに燃料を供給しても充分な混合がされず、し
たがつて還元性物質を充分に生ずる反応まで進
まず本願発明におけるような充分なNOx除去
の効果を挙げることはできない。
(3) 特開昭54−105328号公報は、一次燃料を燃焼
炉６において完全燃焼（空気比1.20）させその
酸化雰囲気の燃焼ガス中に２次燃料を供給する
としており、前記(1)同様徹底したNOx除去の
思想の示唆はない。
炉６において完全燃焼（空気比1.20）させその
酸化雰囲気の燃焼ガス中に２次燃料を供給する
としており、前記(1)同様徹底したNOx除去の
思想の示唆はない。
以上何れの文献にも低酸化雰囲気中に強還元性
物質形成をし徹底したNOx除去をするという技
術思想の開示も示唆もない。
物質形成をし徹底したNOx除去をするという技
術思想の開示も示唆もない。
＜発明の目的＞
この発明の目的は上述の従来技術の有する欠点
をなくし、NOx除去率が高く、しかも燃焼が安
定しており、特に石炭燃焼によつて生ずるNOx
の除去に好適な方法を提供することにある。
をなくし、NOx除去率が高く、しかも燃焼が安
定しており、特に石炭燃焼によつて生ずるNOx
の除去に好適な方法を提供することにある。
＜手段の概要＞
要するにこの発明は、主バーナへ石炭を主とす
る燃料と理論空気量よりやゝ少ない量の空気を供
給し、火炉内がやゝ還元性雰囲気になるように燃
焼させ、その下流で別のバーナに還元性ある燃焼
中間生成物生成用の液体燃料またはガス燃料と、
理論空気量より著しく少ない量の空気を供給して
低酸素燃焼を行なわせ、生ずる燃焼中間生成物に
より主バーナの燃焼ガス中の窒素酸化物を還元し
さらに燃焼域の下流において不足分の燃焼用空気
を供給することにより燃焼ガス中の未燃分を完全
燃焼させる窒素酸化物低減燃焼方法である。
る燃料と理論空気量よりやゝ少ない量の空気を供
給し、火炉内がやゝ還元性雰囲気になるように燃
焼させ、その下流で別のバーナに還元性ある燃焼
中間生成物生成用の液体燃料またはガス燃料と、
理論空気量より著しく少ない量の空気を供給して
低酸素燃焼を行なわせ、生ずる燃焼中間生成物に
より主バーナの燃焼ガス中の窒素酸化物を還元し
さらに燃焼域の下流において不足分の燃焼用空気
を供給することにより燃焼ガス中の未燃分を完全
燃焼させる窒素酸化物低減燃焼方法である。
＜実施例＞
以下この発明の一実施例を添付図面を用いて説
明する。
明する。
第１図において、ボイラの火炉１に対しては主
燃焼たる石炭（この実施例においては微粉炭を使
用）が主バーナたる石炭バーナ７から供給され
る。この場合風箱６から供給される燃焼用空気は
石炭を燃焼させるのに必要な理論空気量よりも
やゝ少ない量の空気を供給し、火炉内がやゝ還元
性雰囲気になるように燃焼させる。この状態で火
炉１内は燃焼ガス中に含まれるNOxの一部が無
害なN2に還元される。一方還元性物質生成バー
ナ８からは石炭とは別の燃料、例えば重油、ガス
等が理論空気量の60％程度の燃焼用空気と共に供
給されて低酸素燃焼をする。この酸素分圧の低い
状態における燃焼により燃焼中間生成物としてア
セトニトリル（CH3CN）やホルムアルデヒド
（HCHO）等の還元性の高い物質が生成され強還
元燃焼をする。この低酸素雰囲気で生成された還
元性の強い中間生成物は酸素の存在下でも良好に
還元反応を起すので前記石炭の燃焼により生成さ
れたNOxを良好に還元する。即ち燃焼ガス中の
O2によつて酸化されることなく有効な脱硝反応
がされNOx低減が強力に行なわれる。しかし一
方において火炉１全体として低酸素下で燃焼する
ため未燃カーボン等の未燃分が相当量残存する。
このため火炉１の排ガス流の下流側（図において
は火炉１の上部）に形成した空気注入口９より不
足分の空気を供給してこの未燃分を完全に燃焼さ
せた後、排ガスダクト２により系外に排出する。
以上の燃焼過程において、排ガスの一部と燃焼用
空気の一部を混合して炉内に送入し、燃焼温度の
低下および低酸素燃焼を併用してもよい。４は排
ガスダクトで５は排ガスダクト４から分岐した排
ガス混合用ダクトである。
燃焼たる石炭（この実施例においては微粉炭を使
用）が主バーナたる石炭バーナ７から供給され
る。この場合風箱６から供給される燃焼用空気は
石炭を燃焼させるのに必要な理論空気量よりも
やゝ少ない量の空気を供給し、火炉内がやゝ還元
性雰囲気になるように燃焼させる。この状態で火
炉１内は燃焼ガス中に含まれるNOxの一部が無
害なN2に還元される。一方還元性物質生成バー
ナ８からは石炭とは別の燃料、例えば重油、ガス
等が理論空気量の60％程度の燃焼用空気と共に供
給されて低酸素燃焼をする。この酸素分圧の低い
状態における燃焼により燃焼中間生成物としてア
セトニトリル（CH3CN）やホルムアルデヒド
（HCHO）等の還元性の高い物質が生成され強還
元燃焼をする。この低酸素雰囲気で生成された還
元性の強い中間生成物は酸素の存在下でも良好に
還元反応を起すので前記石炭の燃焼により生成さ
れたNOxを良好に還元する。即ち燃焼ガス中の
O2によつて酸化されることなく有効な脱硝反応
がされNOx低減が強力に行なわれる。しかし一
方において火炉１全体として低酸素下で燃焼する
ため未燃カーボン等の未燃分が相当量残存する。
このため火炉１の排ガス流の下流側（図において
は火炉１の上部）に形成した空気注入口９より不
足分の空気を供給してこの未燃分を完全に燃焼さ
せた後、排ガスダクト２により系外に排出する。
以上の燃焼過程において、排ガスの一部と燃焼用
空気の一部を混合して炉内に送入し、燃焼温度の
低下および低酸素燃焼を併用してもよい。４は排
ガスダクトで５は排ガスダクト４から分岐した排
ガス混合用ダクトである。
なお次に記載する実験にも示む如く主バーナた
る石炭バーナ７へは総発熱量の約95％相当の石炭
を供給し、その下流側で強還元性燃焼を行なう訳
であるが、この燃料をも固定炭素にすると燃焼が
不安定になるばかりではなく、煤状の未燃分が発
生してしまう。こゝで殆んど炭素である煤が発生
してしまうと、後流側で如何に適切に空気を与え
てもそのまゝ未燃分として炉外に排出されるこ
とゝなり実機に採用できなくなつてしまう。
る石炭バーナ７へは総発熱量の約95％相当の石炭
を供給し、その下流側で強還元性燃焼を行なう訳
であるが、この燃料をも固定炭素にすると燃焼が
不安定になるばかりではなく、煤状の未燃分が発
生してしまう。こゝで殆んど炭素である煤が発生
してしまうと、後流側で如何に適切に空気を与え
てもそのまゝ未燃分として炉外に排出されるこ
とゝなり実機に採用できなくなつてしまう。
このため本願発明においては固定炭素が数重量
％または皆無の液体またはガス燃料を使用すると
したもので、これがまた高NOxを発生する石炭
燃焼においても低NOx燃焼をさせることを可能
としたものである。
％または皆無の液体またはガス燃料を使用すると
したもので、これがまた高NOxを発生する石炭
燃焼においても低NOx燃焼をさせることを可能
としたものである。
＜発明の効果＞
次に発明者等は上記実施例に基づき、実験を行
ないNOx生成量が低減できることを確認した。
ないNOx生成量が低減できることを確認した。
以下実験結果を示す。
(1) 使用した燃焼装置は以下の如きものである。
火炉 幅５ｍ×奥行４ｍ×高さ10ｍ
微粉炭バーナ ４本
石炭用バーナ 石炭供給量：60t／ｈ
空気量：52KNm3／ｈ
Ｙジエツト蒸気アトマイズ方式４
本 還元性物質生成バーナ（重油バーナ） 重油流量：1.8t／ｈ 空気量：1.5KNm3／ｈ 補足空気量 15KNm3／ｈ 排ガス出口NOx濃度 54ppm（O20％換算値） 以上の実験結果からも明らかなように、従来
の低酸素燃焼、排ガス混合燃焼等の手段によつ
てはNOx濃度を100ppm以下に低下させるのは
殆んど不可能であつたのに対し、上記の如く
54ppmと大巾に減少できることが確認された。
本 還元性物質生成バーナ（重油バーナ） 重油流量：1.8t／ｈ 空気量：1.5KNm3／ｈ 補足空気量 15KNm3／ｈ 排ガス出口NOx濃度 54ppm（O20％換算値） 以上の実験結果からも明らかなように、従来
の低酸素燃焼、排ガス混合燃焼等の手段によつ
てはNOx濃度を100ppm以下に低下させるのは
殆んど不可能であつたのに対し、上記の如く
54ppmと大巾に減少できることが確認された。
(2) 次に低酸素燃焼により発生した未燃分の燃焼
に当つて、前記実施例においては不足分の空気
を供給したが、これに代えて、空気注入口９と
ほぼ同位置に未燃物燃焼用のアフタバーナを配
置してもよい。
に当つて、前記実施例においては不足分の空気
を供給したが、これに代えて、空気注入口９と
ほぼ同位置に未燃物燃焼用のアフタバーナを配
置してもよい。
石炭微細粒の燃焼では、まずそれが含有する
揮発物が気化して燃焼し、ついで炭素分が燃焼
するものである。火炉上部においてもこの炭素
分は燃焼しながら排ガスと共に流れるもので、
この未燃分燃焼のためにはアフタバーナの使用
は有効である。しかし火炉出口には過熱器管、
再熱器管等が位置しており、アフタバーナで排
ガス温度が過度に上るときは溶融灰がこれらの
管に溶着し運転上種々の障害を生ずることとな
る。従つてアフタバーナ使用に際しては排ガス
温度を灰の溶融点以下、通常約1100℃以下に押
える注意が必要である。灰の溶融点は石炭の産
地により相当異つており、高いものでは1300〜
1400というものがあるが、溶着防止のためには
約1100℃以下とするのがよい。アフタバーナを
使用したときの実験結果を以下に示す。なお使
用する燃焼装置の火炉の大きさは前記実験の場
合と同様とする。前記実験との変更点は次の如
くである。先ず石炭用バーナについては空気供
給量を52KNm3／ｈから、49.7KNm3／ｈに減
少させた。また還元性物質生成バーナについて
は、重油流量を1.8t／ｈから1.6t／ｈに減少さ
せた。アフタバーナ（重油バーナ）の諸元は次
のとおりである。
揮発物が気化して燃焼し、ついで炭素分が燃焼
するものである。火炉上部においてもこの炭素
分は燃焼しながら排ガスと共に流れるもので、
この未燃分燃焼のためにはアフタバーナの使用
は有効である。しかし火炉出口には過熱器管、
再熱器管等が位置しており、アフタバーナで排
ガス温度が過度に上るときは溶融灰がこれらの
管に溶着し運転上種々の障害を生ずることとな
る。従つてアフタバーナ使用に際しては排ガス
温度を灰の溶融点以下、通常約1100℃以下に押
える注意が必要である。灰の溶融点は石炭の産
地により相当異つており、高いものでは1300〜
1400というものがあるが、溶着防止のためには
約1100℃以下とするのがよい。アフタバーナを
使用したときの実験結果を以下に示す。なお使
用する燃焼装置の火炉の大きさは前記実験の場
合と同様とする。前記実験との変更点は次の如
くである。先ず石炭用バーナについては空気供
給量を52KNm3／ｈから、49.7KNm3／ｈに減
少させた。また還元性物質生成バーナについて
は、重油流量を1.8t／ｈから1.6t／ｈに減少さ
せた。アフタバーナ（重油バーナ）の諸元は次
のとおりである。
アフタバーナＹジエツト蒸気アトマイズ
方式 ４本
重油流量：2.6t／ｈ
空気流量：26t／ｈ
以上において排ガス中のNOx濃度は46ppm
（O20％換算値）となり、やはりNOx濃度を大巾
に低下させることが確認された。
（O20％換算値）となり、やはりNOx濃度を大巾
に低下させることが確認された。
このようにこの発明を実施することにより低酸
素燃焼によつて生ずる中間生成物を有効に発生利
用でき、特に石炭を主燃料とする燃焼において低
NOx燃焼を達成できる。
素燃焼によつて生ずる中間生成物を有効に発生利
用でき、特に石炭を主燃料とする燃焼において低
NOx燃焼を達成できる。
またアンモニア等の高価な還元剤の使用、脱硝
装置の設置が不要となり経済的であると共に装置
を小型化することができる。
装置の設置が不要となり経済的であると共に装置
を小型化することができる。
第１図はこの発明に係る方法を実施するための
燃焼装置の側断面図である。 ７……石炭バーナ、８……還元性物質生成バー
ナ、９……空気注入口。
燃焼装置の側断面図である。 ７……石炭バーナ、８……還元性物質生成バー
ナ、９……空気注入口。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 主バーナへ石炭を主とする燃料と理論空気量
よりもやゝ少ない量の空気を供給し、火炉内が
やゝ還元性雰囲気になるように燃焼させ、その下
流で別のバーナに、還元性ある燃焼中間生成物生
成用の液体燃料またはガス燃料と、理論空気量よ
り著しく少ない量の空気を供給して低酸素燃焼を
行なわせ、生ずる燃焼中間生成物により主バーナ
の燃焼ガス中の窒素酸化物を還元しさらに燃焼域
の下流において不足分の燃焼用空気を供給するこ
とにより燃焼ガス中の未燃分を完全燃焼させるこ
とを特徴とする窒素酸化物低減燃焼方法。 ２ アフタバーナにより排ガス中の未燃分を燃焼
させることを特徴とする特許請求の範囲第１項に
記載の窒素酸化物低減燃焼方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10729279A JPS5649803A (en) | 1979-08-24 | 1979-08-24 | Combustion method with low nitroxide |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10729279A JPS5649803A (en) | 1979-08-24 | 1979-08-24 | Combustion method with low nitroxide |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5649803A JPS5649803A (en) | 1981-05-06 |
| JPH026961B2 true JPH026961B2 (ja) | 1990-02-14 |
Family
ID=14455394
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10729279A Granted JPS5649803A (en) | 1979-08-24 | 1979-08-24 | Combustion method with low nitroxide |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5649803A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013019666A (ja) * | 2007-05-14 | 2013-01-31 | Babcock Hitachi Kk | 微粉炭ボイラの排ガス浄化システム |
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1979
- 1979-08-24 JP JP10729279A patent/JPS5649803A/ja active Granted
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| JPS5649803A (en) | 1981-05-06 |
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