JPH0297591A - Method for combustion of carbonaceous substance in oven - Google Patents

Method for combustion of carbonaceous substance in oven

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JPH0297591A
JPH0297591A JP1144291A JP14429189A JPH0297591A JP H0297591 A JPH0297591 A JP H0297591A JP 1144291 A JP1144291 A JP 1144291A JP 14429189 A JP14429189 A JP 14429189A JP H0297591 A JPH0297591 A JP H0297591A
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coal
additive
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fireball
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デイビット エイチ.ファラー
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    • F23JREMOVAL OR TREATMENT OF COMBUSTION PRODUCTS OR COMBUSTION RESIDUES; FLUES 
    • F23J7/00Arrangement of devices for supplying chemicals to fire
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10LFUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
    • C10L10/00Use of additives to fuels or fires for particular purposes
    • C10L10/02Use of additives to fuels or fires for particular purposes for reducing smoke development
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
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Abstract

PURPOSE: To reduce the generation of soot, and keep the generation of NOx within an allowable level, by sending ferrocene included in carrier into the fire balls in a coal fired furnace.
CONSTITUTION: The pulverized coal is supplied into a furnace together with the air, and burned to form the fire balls. In this case, the amount of the air to be sent is controlled to be less than the standard amount of the air necessary for combustion, and ferrocene (dicyclopentadienyl iron compound) of the formula (R and R' are independently H, alkyl, cycloalkyl, aryl, or heterocyclic group) is sent together with the carrier liquid, to keep the combustion efficiency and to control the generation of NOx less than the allowable level. The addition quantity of ferrocene is 0.1-100 ppm of the coal as Fe, and the combustion efficiency of the fire balls in the latter stage is improved, the generation of the soot is reduced, and the quantity of NOx can be kept in a permittable level, when the addition quantity of ferrocene is 0.5-100 ppm.
COPYRIGHT: (C)1990,JPO

Description

【発明の詳細な説明】 [a集土の利用分野] 本発明は、石炭燃焼炉およびその他関連する類の装置に
おいて燃焼効率を改善するための方法と添加剤組成物に
関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Field of Application of Earth Collection The present invention relates to methods and additive compositions for improving combustion efficiency in coal combustion furnaces and other related types of equipment.

[従来の技術] 熱発生のための石炭燃焼炉に関してはかなりの調査研究
が行われて来た。このような燃焼炉は大抵の工業地区に
おいて環境保全上問題視されている0石炭の燃焼におい
ては、システムのスタックから出る多種の燃焼性生物が
環境汚染の原因となりつる。特に問題とされるものの1
つは石炭燃焼炉のスタックからの煤(すす)のエミッシ
ョンである。これは主として炉内での石炭の不完全燃焼
に起因する。エミッションの中から煤を除去する種々の
手段が用いられて来たが、煤がどれだけ除去されるかそ
のためにどれだけコストがかかるか、の経済的バランス
が図られる。煤除去システムの負担を軽減するためには
石炭燃焼炉での燃焼を改善することが役に立つ、その見
地から、燃焼炉のファイアボールに供給される微粉炭の
粒度なコントロールすることに着目した種々の手段が用
いられて来た。さらに、炉内で可能な限り完全燃焼を行
わせるための空気の供給の調節も行われて来た。ファイ
アボールの中での燃焼を活発化させるために微粉炭に種
々の触媒やそのようなものを添加することさえも試みら
れて来た。
BACKGROUND OF THE INVENTION Considerable research has been conducted regarding coal-fired furnaces for heat generation. Such combustion furnaces are regarded as an environmental protection problem in most industrial areas.In the combustion of coal, various combustible organisms emitted from the stack of the system cause environmental pollution. Particularly problematic:
One is soot emissions from coal-fired furnace stacks. This is mainly due to incomplete combustion of coal in the furnace. Various means have been used to remove soot from emissions, but there is an economic balance between how much soot is removed and how much it costs. In order to reduce the burden on the soot removal system, it is useful to improve the combustion in coal-fired furnaces.From this point of view, various methods have been developed that focus on controlling the particle size of the pulverized coal fed to the fireball of the combustion furnace. means have been used. In addition, adjustments have been made to the air supply in order to achieve as complete a combustion as possible within the furnace. Attempts have even been made to add various catalysts and the like to pulverized coal to enhance combustion within the fireball.

煤をコントロールすることは、油燃焼炉における重油の
燃焼に関しても研究されて来た0例えば米国特許第2,
818,416; 2,898.359; 3,122
,577:3.217,022.3,341,311.
3,535,356および3.989゜731号におい
て、鉄を含む化合物であるフェロセンが重油やガソリン
の燃焼を改善させるために用いられて来たことが開示さ
れている。また、口ゲット燃料のような固形推進薬の燃
焼を改善するための添加剤としてフェロセンを用いるこ
とが公知であり、そのようにフェロセンを用いることに
ついては米国特許第2,694,721; 3,564
,034゜3.577.449; 3,739,004
; 3.813,307.3,816,380゜3、8
78.233および4.108.696号で開示されて
いる。
Controlling soot has also been studied with respect to the combustion of heavy oil in oil-fired furnaces, e.g., U.S. Pat.
818,416; 2,898.359; 3,122
, 577:3.217,022.3,341,311.
No. 3,535,356 and No. 3,989°731, it is disclosed that ferrocene, an iron-containing compound, has been used to improve the combustion of heavy oil and gasoline. It is also known to use ferrocene as an additive to improve the combustion of solid propellants such as jet fuel, and such use is described in U.S. Pat. No. 2,694,721; 3. 564
,034°3.577.449; 3,739,004
; 3.813,307.3,816,380°3,8
78.233 and 4.108.696.

し発明が解決しようとする課題] 本発明は上記の問題を解決し、石炭燃焼の場合でも燃焼
を改善できるような手段を見出すことにある。
Problems to be Solved by the Invention] The object of the present invention is to solve the above problems and find a means for improving combustion even in the case of coal combustion.

[課題を解決するための手段] 本発明者にとって意外であり、それが本発明に関するこ
とになったのなったのであるが、フェロセンまたはその
誘導体の1つまたは2つ以上のものを、適当なキャリヤ
に含ませて石炭燃焼炉のファイアボール(火球)中に送
入することによって、ファイアボールの中での燃焼が明
白に改善され、煤のエミッションが明白に減り、N08
のエミッションは許容レベルに維持されることを発見し
た。
[Means for Solving the Problems] It was surprising for the present inventors, and it became related to the present invention, that one or more of ferrocene or its derivatives was By feeding it in a carrier into the fireball of a coal-fired furnace, the combustion in the fireball is clearly improved, the soot emissions are clearly reduced, and the N08
emissions were found to be maintained at acceptable levels.

本発明のさらに他の側面として、石炭燃焼炉内において
燃焼により生ずるN01の許容レベルを維持しつつ燃焼
効率を改善するためのプロセスが提供される。その石炭
燃焼炉は、炉内においてファイヤボールを形成してそれ
を維持するために炉内に微粉炭を送入するための少なく
とも1つの場所と、このファイアボールの中での微粉炭
の燃焼を支えるために空気を送入するための少なくとも
1つの場所を有する。
Yet another aspect of the invention provides a process for improving combustion efficiency while maintaining acceptable levels of combustion-produced N01 in a coal-fired furnace. The coal-fired furnace includes at least one location for introducing pulverized coal into the furnace to form and maintain a fireball within the furnace, and combustion of the pulverized coal within the fireball. It has at least one place for introducing air for support.

このプロセスは、微粉炭の燃焼を支えるために必要な過
剰空気の量をコントロールすることによって、N08の
エミッションを許容レベルに維持しつつ燃焼効率を画燃
と改善するために、ある有効な量の一種の添加剤を少な
くとも1か所において送入することからなっている。そ
の添加剤は、1)  RとR゛が各々独立に水素、アル
キル、シクロアルキル、アリールまたは複素環式である
下記構造式 で表わされるフェロセンおよびその誘導体よりなるグル
ープから選択された化合物と、2)前記フェロセン(ジ
シクロペンタジェニル鉄化合物)が可溶である有機質の
キャリヤ液とで成っている。
This process uses an effective amount of air to significantly improve combustion efficiency while maintaining N08 emissions at acceptable levels by controlling the amount of excess air required to support the combustion of pulverized coal. It consists in introducing an additive at least in one place. The additive includes 1) a compound selected from the group consisting of ferrocene and its derivatives represented by the following structural formula, where R and R are each independently hydrogen, alkyl, cycloalkyl, aryl, or heterocyclic; ) an organic carrier liquid in which the ferrocene (dicyclopentadienyl iron compound) is soluble;

燃焼炉に供給される過剰空気は、所望の燃焼効率におい
て炭素を含む粒子のエミッションが許容できるレベルに
微粉炭の燃焼を支持するように、コントロールされ、そ
こで添加剤が用いられることにより、 1、 燃焼炉に供給される過剰空気を、添加剤を用いな
い場合の燃焼に必要な標準的空気量に比して減らし、こ
のように空気の供給を減らしていても、添加剤を用いる
ことにより、所望の燃焼効率と炭素粒子の許容含有量を
達成することと、 2、 それと同時にN08のエミッションのレベルを、
所望の燃焼効率と炭素粒子の許容含有量を達成できるよ
うな石炭の燃焼のための添加剤を用いなかった場合のN
Oxのエミッションの通常レベルよりは低いレベルに維
持すること、を可能にする。
The excess air supplied to the combustion furnace is controlled so as to support the combustion of pulverized coal to an acceptable level of emissions of carbon-containing particles at the desired combustion efficiency, by the use of additives: 1. The use of additives reduces the excess air supplied to the combustion furnace compared to the standard amount of air required for combustion without additives, and even with this reduction in air supply, Achieving the desired combustion efficiency and permissible content of carbon particles, 2. At the same time reducing the level of N08 emissions,
N without additives for the combustion of coal to achieve the desired combustion efficiency and permissible content of carbon particles.
This makes it possible to maintain lower than normal levels of Ox emissions.

用いられる添加剤の量は、石炭の品質、石炭の供給流量
、バーナーの作動効率、といった数個のファクターによ
って定まる。ファイアボールの中に注入される添加剤の
濃度は、添加剤の中の鉄を、ファイアボールの中に供給
される石炭の量の瞬間値に対して何ppmにするかをベ
ースに決められる。用いられる添加剤の量の実際的下限
は、燃焼効率を画燃と上昇させる効果を生むに最低限必
要な鉄のpp重量である。実際的上限は、さらに増して
も燃焼効率が画燃と上昇する効果を生まないようなpp
重量である。燃焼効率の画燃たる上昇とは普通には1%
増から約99%増までの範囲のこととされる。大抵の場
合には、用いられる添加剤の鉄の量は0.5ppmから
1100ppの範囲にある。添加剤をファイアボールの
中に注入するならば、少なくとも、ファイアボールの上
部領域での後段の燃焼の効率が改善されることによって
煤のエミッションは相当に減少すると共に、NOxのエ
ミッションの容認できるレベルが維持される。
The amount of additive used depends on several factors, including the quality of the coal, the coal feed rate, and the operating efficiency of the burner. The concentration of the additive injected into the fireball is determined based on the ppm of iron in the additive relative to the instantaneous amount of coal fed into the fireball. A practical lower limit for the amount of additive used is the minimum pp weight of iron required to produce a significant increase in combustion efficiency. A practical upper limit is the pp value at which even further increases do not significantly increase the combustion efficiency.
It's weight. An increase in combustion efficiency is usually 1%.
This ranges from an increase of about 99% to an increase of about 99%. In most cases, the amount of additive iron used will range from 0.5 ppm to 1100 ppm. If additives are injected into the fireball, soot emissions can be considerably reduced, at least by improving the efficiency of the post-stage combustion in the upper region of the fireball, while also reducing acceptable levels of NOx emissions. is maintained.

[実施例] 本発明の望ましい実施例を第1〜6図に示す。[Example] A preferred embodiment of the invention is shown in FIGS. 1-6.

第1図に石炭燃焼炉の代表的スケッチを示す。Figure 1 shows a typical sketch of a coal-fired furnace.

燃焼炉10は火室12を有していて、それの大きさは横
方向100ft 、高さ100〜150ftのオーダー
である。燃焼炉の火室12の中でファイアボール14が
形成され、それによって熱が発生され、熱は上向きに矢
印16の方向に流れる。その熱が熱交換器18,20、
および22において高温の燃焼ガスから奪われる。熱交
換器18の領域での燃焼ガスの温度は1300〜140
0℃の範囲にある。熱交換器20の領域では、温度は約
700〜800℃に下っている。熱交換器22において
は、その熱交換器から出るガスの温度が300〜400
℃の範囲にある。燃焼炉の底部24にはアッシュホッパ
26がある。それと同様に、熱交換器システムの下端2
8には、燃焼ガスがこのシステムを通過する際に自然に
落下した粒状物を除去するためのアッシュホッパ30が
ある。燃焼ガスはさらに矢印32の方向に動き続はダク
ト34を通る。ダクト34はガスを、静電セル38を有
する電気集塵器36に送る。そこで除去されたアッシュ
はアッシュホッパ40に集まり、時々取り出され、トラ
ックまたは類似のもので搬出される。冷却されて120
℃程度になった燃焼ガス(排気)を矢印46の方向にス
タック44を上昇させて排出させるためにファン42が
設けられている。
Combustion furnace 10 has a firebox 12 that is on the order of 100 ft. by 100-150 ft. in height. A fireball 14 is formed within the firebox 12 of the combustion furnace, thereby generating heat, which flows upward in the direction of arrow 16. The heat is transferred to the heat exchangers 18, 20,
and taken away from the hot combustion gases at 22. The temperature of the combustion gas in the region of the heat exchanger 18 is between 1300 and 140
It is in the range of 0°C. In the area of heat exchanger 20, the temperature has fallen to approximately 700-800°C. In the heat exchanger 22, the temperature of the gas exiting from the heat exchanger is 300 to 400.
in the range of ℃. At the bottom 24 of the combustion furnace is an ash hopper 26. Similarly, the lower end 2 of the heat exchanger system
At 8 there is an ash hopper 30 for removing particulate matter that falls naturally as the combustion gases pass through the system. The combustion gases continue to move in the direction of arrow 32 and continue through duct 34 . Duct 34 conveys the gas to an electrostatic precipitator 36 having an electrostatic cell 38 . The ash removed there collects in an ash hopper 40 and is removed from time to time and transported by truck or similar. cooled to 120
A fan 42 is provided in order to raise the stack 44 in the direction of an arrow 46 and discharge the combustion gas (exhaust gas) which has reached a temperature of about .degree.

ファイアボール14は燃焼炉の火室12の中で、その領
域に送入される微粉炭が着火して生成する。図示してい
ないが、ノズル50を経て微粉炭が送入されたときにそ
れに点火するための適当な天然ガスバーナが領域48に
設けられている。
The fireball 14 is generated in the firebox 12 of the combustion furnace when pulverized coal introduced into that area ignites. Although not shown, a suitable natural gas burner is provided in region 48 to ignite the pulverized coal as it is introduced through nozzle 50.

ファイアボール14の中での燃焼を支えるために燃焼用
空気が、ノズル50の回りにあるブレナム(空気の充満
する空間)52から送入される。領域48にある天然ガ
スバーナによって微粉炭が点火されてファイアボールが
生じ、それは、−互生じたら以後そのシステムに石炭と
空気が供給される限り自ら存続する。ブレナム52には
加圧された空気がファン54によって供給されており、
そのファンは56において空気を取入れている。加圧さ
れた空気は流路60を矢印58の方向に通過する。燃焼
用空気はロータリー型エアヒータ62によって加熱され
つる。このエフヒータは燃焼排気ガス系統32の流路3
4から若干の熱を抽出してその熱で流入空気を、それが
ロータリーヒータのブレード64を通過するときに加熱
する。ブレナム52では必要量の空気をシステムに供給
しつるに十分な燃焼用空気の圧力が維持されている。
Combustion air is introduced from a brenum 52 around the nozzle 50 to support combustion within the fireball 14. The pulverized coal is ignited by a natural gas burner in region 48 to create a fireball that, once formed, persists for as long as coal and air are supplied to the system. Pressurized air is supplied to the Blenheim 52 by a fan 54,
The fan admits air at 56. Pressurized air passes through channel 60 in the direction of arrow 58. Combustion air is heated by a rotary air heater 62. This F-heater is the flow path 3 of the combustion exhaust gas system 32.
4 and heats the incoming air as it passes through the rotary heater blades 64. Blenheim 52 maintains sufficient combustion air pressure to supply the required amount of air to the system.

図示していないが、石炭の中にある炭素含有物質とその
他の窒素や硫黄を含む化合物を完全に燃焼させるために
必要な理論量をわずかに越える量の空気を供給するため
に、システムに入る空気量をコントロールするための制
御装置をノズル5oのところに設けてもよい。
Although not shown, air enters the system to provide slightly more than the theoretical amount of air needed to completely burn the carbon-containing materials and other nitrogen- and sulfur-containing compounds in the coal. A control device for controlling the amount of air may be provided at the nozzle 5o.

燃焼炉に供給される石炭は、コンベヤ66に乗って来て
石炭バンカー68に入れられる0石炭はそこから石炭粉
砕機7oに供給される。石炭粉砕機は圧縮機74から来
ている空気供給うイン72が接続しており、この圧縮機
はダクト76の中の加圧された空気の一部を取出してい
る。微粉炭は加圧された空気に伴われて流路78を経て
マニホルド80に供給される。複数の噴射管路82が設
けられており、それらのおのおのはそれぞれにノズル5
0に連通している。微粉炭はノズル50からファイアボ
ール14の中へ噴射され、ファイアボールを維持する。
The coal supplied to the combustion furnace comes on a conveyor 66 and is put into a coal bunker 68. The coal is supplied from there to a coal crusher 7o. The coal crusher is connected to an air supply inlet 72 coming from a compressor 74, which removes a portion of the pressurized air in duct 76. The pulverized coal is supplied to the manifold 80 through the flow path 78 accompanied by pressurized air. A plurality of injection pipes 82 are provided, each of which has a nozzle 5.
Connected to 0. Pulverized coal is injected from nozzle 50 into fireball 14 to maintain the fireball.

前述したように、必要な燃焼用空気がブレナム52の中
に供給され、火室12に流入するが、それについては第
2図によって詳しく述べる。
As previously mentioned, the required combustion air is supplied into the brenum 52 and into the firebox 12, as will be described in more detail with reference to FIG.

第3図の断面図で示されているように、燃焼炉10の火
室12は、対向する3つの側壁84゜86.88,90
,92.94によって形を規定されている。この実施例
の場合、おのおのの側壁には、微粉炭とそれの燃焼を支
えるに必要な空気を送入するだめの複数の場所がある1
例えば側壁88には、火室のファイアボールの領域への
送入のために、ノズル50を有する微粉炭噴射管路82
と酸化用空気を供給するブレナム52がある。燃焼炉の
他のすべての側壁でも同様な設備があって、このように
することは大抵の石炭燃焼炉の操業では普通に行われる
ことである。燃焼する石炭がかなり少なく、したがって
それを送入する場所の数が少なくてよい燃焼炉もあるこ
とは知られることである0例えば、これらの側壁の導入
場所が1つとか2つとい・)少ない数でシステムを操業
することもある。
As shown in the sectional view of FIG. 3, the firebox 12 of the combustion furnace 10 has three opposing side walls 84°, 86.
,92.94. In this embodiment, each side wall has multiple locations for introducing the pulverized coal and the air necessary to support its combustion.
For example, in the side wall 88 there is a pulverized coal injection line 82 with a nozzle 50 for feeding into the area of the fireball of the firebox.
There is also a Blenheim 52 that supplies air for oxidation. All other side walls of the furnace have similar provisions, and this is common practice in most coal-fired furnace operations. It is known that there are some combustion furnaces that burn much less coal and therefore require fewer places to introduce it. The system may also be operated by numbers.

第2図に石炭と空気の噴射システムがより詳しく示され
ている1例として側壁88について言えば、2ノズル5
0は側壁の面の領域に位置している。ノズル50への供
給は管路82を経て行われるが、微粉炭と空気は矢印9
6の方向にこの流路に入り、ノズルから矢印98の方向
にファイアボール14の中へと噴出する。側壁86にお
いても、21ズル50と、微粉炭をノズルに送る管路8
2をもつ同様の設備が設けられている。微粉炭をファイ
アボールの中へ導入するためには様々のノズル配置が用
いられうろことを承知すべきである。すなわち、第2図
で示しているのは、石炭燃焼炉で普通に用いられる種々
のノズルのうちの、説明のための1例に過ぎない。
As an example, the coal and air injection system is shown in more detail in FIG.
0 is located in the area of the side wall plane. The supply to the nozzle 50 is via a conduit 82, but the pulverized coal and air are supplied by the arrow 9.
It enters this channel in the direction of 6 and ejects from the nozzle into the fireball 14 in the direction of arrow 98. Also in the side wall 86, there is a nozzle 50 and a conduit 8 for feeding pulverized coal to the nozzle.
A similar facility with 2 is provided. It should be appreciated that a variety of nozzle arrangements may be used to introduce pulverized coal into the fireball. That is, what is shown in FIG. 2 is only one illustrative example of a variety of nozzles commonly used in coal combustion furnaces.

図においてなお略図式に、ファイアボールでの燃焼を維
持するために必要な空気の導入のさi1方が示されてい
る。全体とし[52で示すブレナムは、後壁100、頂
部壁102、および、図示していない側壁を有する。ブ
レナムは、加圧された空気を包蔵するが、その空気は上
向きに矢印58の方向に流れる。5.ノズルの管路82
はケーシング104で包囲されていて、このケーシング
の端面壁106には開口108がある。開口108は管
路82より大きいので、管路82の回りに環状スベー・
ス108ができている。このことにより、加圧された空
気はこの環状開口を経て、やはり環状であるスベ・−ス
110へと流れ、そこから矢印1.12の方向へファイ
アボールの中へと噴出することとなる。
In the figure, the introduction of air required to maintain combustion in the fireball is also shown schematically. The blenheim, shown generally at 52, has a rear wall 100, a top wall 102, and side walls not shown. The blenheim contains pressurized air, which flows upward in the direction of arrow 58. 5. Nozzle conduit 82
is surrounded by a casing 104, which has an opening 108 in its end wall 106. Since the opening 108 is larger than the conduit 82, an annular groove is formed around the conduit 82.
108 is completed. This causes the pressurized air to flow through this annular opening to the surface 110, which is also annular, and from there to eject into the fireball in the direction of arrow 1.12.

供給された石炭の燃焼を改善するための添加剤は貯蔵タ
ンク+14の中に貯えられている。このタンクの出口は
116にあって、そこから流路120を経゛Cポンプ1
18に供給がなされる。ポンプの出口122は配管12
4に接続されている。配管124か6126、128と
いった数本の枝管が分岐している。枝管128は複数の
噴射ノズル130に連結している。
Additives for improving the combustion of the supplied coal are stored in the storage tank +14. The outlet of this tank is at 116, and from there a flow path 120 leads to C pump 1.
The supply is made at 18. The outlet 122 of the pump is connected to the pipe 12
Connected to 4. Several branch pipes such as pipe 124, 6126, and 128 are branched. Branch pipe 128 is connected to a plurality of injection nozzles 130.

枝管128はマニホルドの役をなすもので、これには一
連のノズル130に供給するための複数の流路132が
接続されている。ノズル+30は、この実施例では各々
の微粉炭送入場所の下方に位置している。第1図に示し
であるように、燃焼炉の各々の壁には、縦方向に並んだ
複数の、例えば4つの微粉炭噴射ノズル50がある。第
2図に示す実施例では、各々の微粉炭導入口の下方に1
つの噴射ノズル+30が位置している。しかし、燃焼炉
における微粉炭のローディング次第によっては、添加剤
のための噴射口の必要数がもつと少ない場所もあり、噴
射口は、添加剤がファイアボールの中へ送入されること
を確実にするような場所である限り、燃焼炉の壁のどん
な場所にでも置かれうるど理解してよい、そのような場
合には、微粉炭送入の場所のの1つだけの下方に1つだ
けのノズル130を位置させることもありうる。また、
燃焼炉の中で燃焼される所望の能力に見合う石炭の量次
第であるが、添加剤噴射ノズルの場所がすべての壁にあ
る必要がないことも承知すべきである。いずれの場合で
あっても、選択された場所に添加剤を噴射するための燃
焼炉の周壁上に配置されるすべての、ノズルへの供給に
は、ボ〕/ブ1181台あれば充分である。貯蔵タンク
!14は、燃焼炉の数時間の運転のために充分な容量を
有し、必要によって追加の添加剤を用意に補給しつるも
のであればよい。 添加剤は、 1)  RとR゛が各々独立に水素、アルキル、シクロ
アルキル、アリールまたは複素環式である下記構造式 で表わされるフェロセンおよびその誘導体からなるグル
ープから選択された化合物と、2)前記フェロセン(ジ
シクロペンタジェニル鉄化合物)が可溶であって、前述
のような燃焼炉の外部環境での運転温度で噴射可能な有
機質のキャリヤ液とでなっている。
Branch pipe 128 acts as a manifold and has a plurality of channels 132 connected thereto for supplying a series of nozzles 130 . Nozzles +30 are located below each pulverized coal feed location in this example. As shown in FIG. 1, each wall of the combustion furnace has a plurality of pulverized coal injection nozzles 50, for example four, arranged longitudinally. In the embodiment shown in Fig. 2, one
Two injection nozzles +30 are located. However, depending on the loading of pulverized coal in the combustion furnace, the required number of injection orifices for the additive may be small in some locations, and the injection orifices ensure that the additive is delivered into the fireball. It is understood that they can be placed at any location on the wall of the furnace, as long as the location is such that the pulverized coal is It is also possible to position only one nozzle 130. Also,
It should also be appreciated that the location of additive injection nozzles does not need to be on every wall, depending on the amount of coal to be burned in the furnace to meet the desired capacity. In any case, 1181 cylinders are sufficient to supply all the nozzles arranged on the peripheral wall of the combustion furnace for injecting additives at selected locations. . Storage tank! 14 may have sufficient capacity for several hours of operation of the combustion furnace and can easily be supplied with additional additives if necessary. The additive includes: 1) a compound selected from the group consisting of ferrocene and its derivatives represented by the following structural formula, in which R and R are each independently hydrogen, alkyl, cycloalkyl, aryl, or heterocyclic; and 2) The ferrocene (dicyclopentadienyl iron compound) is an organic carrier liquid that is soluble and injectable at operating temperatures in the external environment of the combustion furnace as described above.

式Iにおいて、アルキルとは、メチル、エチル、プロピ
ル、n−ブチル、ヘキシルまたはペプチルと云った分岐
または直鎖の炭素原子数1〜lOのアルキルグループを
意味する。シクロアルキルとは、シクロペンチルまたは
シクロヘキシルなどの炭素原子数3〜7の低級シクロア
ルキルグループを意味する。アリールとは、芳香族化合
物から水素原子1つが除かれて得られる有機ラジカルを
意味する。上記の化合物には、フェニルおよび低級アル
キル置換フェニルのような置換フェニルがある。これら
の化合物には、トリル、エチルフェニル、トリエチルフ
ェニル、クロロフェニルのようなへロフェニル、または
ニトロフェニルがある。複素環式とは、ピリル、ピリジ
ル、フリフリルおよび類似のものを意味する。アリール
または複素環式グループは一般には炭素原予約15まで
を含む。
In formula I, alkyl means a branched or straight-chain alkyl group having from 1 to 10 carbon atoms, such as methyl, ethyl, propyl, n-butyl, hexyl or peptyl. Cycloalkyl means a lower cycloalkyl group having 3 to 7 carbon atoms, such as cyclopentyl or cyclohexyl. Aryl means an organic radical obtained by removing one hydrogen atom from an aromatic compound. The above compounds include substituted phenyls such as phenyl and lower alkyl substituted phenyls. These compounds include tolyl, ethylphenyl, triethylphenyl, herophenyl such as chlorophenyl, or nitrophenyl. Heterocyclic means pyryl, pyridyl, furfuryl and the like. The aryl or heterocyclic group generally contains up to 15 carbon atoms.

ジシクロペンタジェニル鉄は普通にフェロセンと呼ばれ
ている。したがって上記の式Iの化合物はフェロセンと
その誘導体であると考えられる。
Dicyclopentadienyl iron is commonly called ferrocene. The compounds of formula I above are therefore considered to be ferrocene and its derivatives.

式Iの望ましい化合物としては、フェロセン(ジシクロ
ペンタジェニル)鉄、ジ(メチルシクロペンタジェニル
)鉄、ジ(エチルシクロペンタジェニル)鉄、メチルフ
ェロセン、エチルフェロセン、n−ブチルフェロセン、
ジデシルフェロセン、フェニルフェロセン、m−トリ(
m−toly)フェロセン、ジデシルフェロセン、ジシ
クロヘキシルフエロセン、およびジシクロペンチルフェ
ロセンがある。 有機質のキャリヤ液は、選択されたジ
シクロペンタジェニル鉄化合物が可溶であるタイプの液
である。さらにキャリヤ液は引火点が高く、運転温度に
おける粘度が噴射ノズル130を通じて噴射することが
可能であるような粘度の液である。キャリヤ液の引火点
が74°Fより高く、沸騰点が95°Fより高いのが望
ましい、キャリヤ液の粘度は普通には20℃で50セン
チポアズ以下であるが、20℃において0.3〜3セン
チポアズの範囲にあるのが望ましい、適当な有機質キャ
リヤ液、すなわち溶剤は、芳香族タイプでも炭化水素タ
イプでもよい、芳香族の溶剤としては、キシレン、トル
エン、およびソルベソル(So 1veso 1)10
0”(Imperial Oil製の)がある、ソルベ
ソル100”はベンゼンとナフタレンの混合物であって
、引火点が100°Fくらいである。適当な炭化水素と
しては、ヘキサノール、オクタノールなどのアルコール
がある。その他炭化水素として、重油、軽油、石油スピ
リット、および類似のものがある。この種の溶剤は、低
い粘度と関係する引火点を有する。これら溶剤は安定で
、選択された添加剤が可溶である。もちろん、選択され
た溶剤は、燃焼したときに毒性がない。
Preferred compounds of formula I include ferrocene(dicyclopentadienyl)iron, di(methylcyclopentadienyl)iron, di(ethylcyclopentajenyl)iron, methylferrocene, ethylferrocene, n-butylferrocene,
didecylferrocene, phenylferrocene, m-tri(
m-toly) ferrocene, didecylferrocene, dicyclohexylferrocene, and dicyclopentylferrocene. The organic carrier liquid is a type of liquid in which the selected dicyclopentadienyl iron compound is soluble. Furthermore, the carrier liquid is a liquid with a high flash point and a viscosity at operating temperatures such that it can be injected through the injection nozzle 130. Desirably, the flash point of the carrier liquid is greater than 74°F and the boiling point is greater than 95°F. The viscosity of the carrier liquid is typically less than 50 centipoise at 20°C, but may range from 0.3 to 3 centipoise at 20°C. Suitable organic carrier liquids or solvents, preferably in the centipoise range, may be of aromatic or hydrocarbon type; aromatic solvents include xylene, toluene, and So 1 10
Solbesol 100'' (manufactured by Imperial Oil) is a mixture of benzene and naphthalene with a flash point of about 100°F. Suitable hydrocarbons include alcohols such as hexanol and octanol. Other hydrocarbons include heavy oil, light oil, petroleum spirit, and the like. This type of solvent has a flash point associated with a low viscosity. These solvents are stable and the selected additives are soluble. Of course, the chosen solvent is non-toxic when burned.

添加剤が、石炭燃焼炉の運転に用いられるその他の物質
と区別されるべく、それに特色的な色がつくように、市
販の種々の着色剤を含んでいてもよいことを承知してお
くべきである。添加剤の容器は爆発に対して安全でなけ
ればならず、適切に取扱われるべきである。タンクには
また、爆発・火災のリスクを最小にするために、適切な
装備がなされているべきである。
It should be noted that the additive may contain various commercially available colorants to give it a distinctive color to distinguish it from other substances used in the operation of coal-fired furnaces. It is. Containers of additives must be explosion safe and should be handled appropriately. Tanks should also be suitably equipped to minimize the risk of explosion and fire.

第4図では、添加剤の噴射量(流量)をコントロールす
るための電子的制御回路の1例の該略図が示されている
。コントローラ134は、キーボード136とROM1
38に内蔵されたそれの内部プログラムによってプログ
ラミングされつるような、どんな標準型のマイクロプロ
セッサであってもよい。
In FIG. 4, a schematic diagram of one example of an electronic control circuit for controlling the injection amount (flow rate) of additive is shown. The controller 134 has a keyboard 136 and a ROM1.
It may be any standard type microprocessor, such as one programmed by its internal program contained in a 38.

さらに、追加のプログラミングインストラクションと毎
日の運転で作られたデータの記憶のためにRAM+40
が設けられている。コントローラの入力には、粉砕機中
に流れる石炭の型皿流量を測るためにホッパに設けられ
た標準型の流量検出デバイス142から来るものがある
。流量検出デバ・イス142の目的は、燃焼炉に送入さ
れている微粉炭の流量を、時間を区切って定期的に検出
することにある。この情報がライン144を経てコント
ローラに供給される。キーボード136とROM138
の中のプログラムからの入力情報に基づいて、コントロ
ーラ!34はポンプ118の吐出流■をコントロールす
る信号をライン146において作り出す、当業者なら理
解することであるが、ライン146における信号は、添
加剤をノズル+30を通して所望の流量で供給・噴射す
るに必要な圧力が生ずるようなポンプ118の特定の回
転数を設定する信号であればよい、ポンプ111+から
吐出される添加剤の流量を知らせるようにライン+50
を経てコントローラに情報をフィードバックする、とい
うフィードバックの目的で、第2図に示されているよう
に、配管124に流量センサ148が設けられている1
次いで:コントローラは、そのフィードバックループに
より、ライン+24で所望の流量が得られるように、さ
らにポンプ118の回転数を調整することができる。こ
のようなポンプ118の回転数の調整動作のすべては、
コントローラ134の記憶装置に入っているプログラム
に基づいて行われる。
Additionally, +40 RAM for additional programming instructions and storage of data created during daily driving.
is provided. Inputs to the controller come from a standard flow sensing device 142 located in the hopper to measure the pan flow rate of coal flowing into the crusher. The purpose of the flow rate detection device 142 is to periodically detect the flow rate of pulverized coal being fed into the combustion furnace at intervals of time. This information is provided to the controller via line 144. Keyboard 136 and ROM 138
Controller based on input information from the program inside! 34 produces a signal in line 146 that controls the output flow of pump 118. Those skilled in the art will appreciate that the signal in line 146 is necessary to deliver and inject the additive through the nozzle +30 at the desired flow rate. Any signal that sets a specific rotational speed of pump 118 such that a certain pressure is generated is sufficient.
For feedback purposes, a flow rate sensor 148 is provided in the piping 124, as shown in FIG.
Then: With its feedback loop, the controller can further adjust the speed of pump 118 to obtain the desired flow rate in line +24. All of the operations for adjusting the rotation speed of the pump 118 are as follows:
This is performed based on a program stored in the storage device of the controller 134.

燃焼炉への石炭の流量は、25I2b/h〜170t/
hの範囲にある。添加剤の流量は、その中での鉄の含有
量によるが、添加剤の中の鉄は、燃焼炉に供給される石
炭の流量に瞬時値に対していつもOl、〜1100pp
の割合になっていることが望まれろ、もちろん、多量の
添加剤は不要という場合もあり、大抵の供給炭f重では
、鉄の量が石炭の量に対して0.1〜5ppmとなるよ
うな添加剤の量が普通には充分であることが知られてい
る。したがって、コントローラ134の記憶装置に入っ
ているプログラムは、システムへの石炭供給の既知流量
を基に、所望の添加剤の流量(単位時間当たり)が得ら
れるようにポンプ118への必要なコントロールを行う
The flow rate of coal to the combustion furnace is 25I2b/h to 170t/
It is in the range of h. The flow rate of the additive depends on the iron content in it, but the iron in the additive is always Ol, ~1100 ppp relative to the instantaneous value of the flow rate of coal fed to the combustion furnace.
Of course, there are cases where large amounts of additives are not necessary, and for most feed coal f weight, the amount of iron should be 0.1 to 5 ppm relative to the amount of coal. It is known that the amount of additive is usually sufficient. Therefore, the program in the memory of controller 134 provides the necessary controls to pump 118 to obtain the desired additive flow rate (per unit time) based on the known flow rate of coal feed into the system. conduct.

ダクト7日を通る石炭の流量を測定するシステムは、ホ
ッパに入ってから粉砕機に供給される石炭の重量を測定
しつるに適当な、どんなタイプの重力測定デバイスでも
よい、フェロセン添加剤を送入するための望ましい方法
は、大型の燃焼炉の場合は特に、前述した噴射による方
法であるが、燃焼している石炭にフェロセン添加剤を導
入するには他の種々な方法も用いられることは勿論であ
る0例えば、フェロセン添加剤が燃焼炉に導入される前
の微粉炭に混入させてもよいし、燃焼を支えるために供
給される空気に同伴させてもよい。
The system for measuring the flow rate of coal through the duct 7 may be any type of gravimetric device suitable for measuring the weight of the coal as it enters the hopper and then fed into the crusher, delivering the ferrocene additive. The preferred method for introducing the ferrocene additive into the burning coal, especially in large combustion furnaces, is by injection as described above, although a variety of other methods may also be used to introduce the ferrocene additive into the burning coal. Of course, for example, the ferrocene additive may be mixed into the pulverized coal before it is introduced into the combustion furnace, or it may be entrained in the air supplied to support combustion.

このタイプの添加剤を噴射することで得られる明白な効
果は燃焼効率の向上であって、それの結果どして、煤、
つまり炭素を含む粒子のエミッションが減る。実際の工
業的な条件下でこの添加剤を実験的に用いた結果から言
えば、75%までの煤の減少が容易に得られる。このド
ラマチックな効果は、元来煤のエミッションが極めて少
ない高性能の燃焼炉システムにおいてさえも達成されつ
る0本発明によるこの添加剤は本出願者によってCAR
BONEXの商品名で市販されているが、これを用いる
と、熱出力の増加による燃料供給量の明らかな節減が得
られる。燃焼効率が向上すると汚れとか腐食が減り、そ
の結果、熱伝達が改善され、装置の寿命が延び、保守費
が減少し、プラント操業の中断を最小限にする。その他
の好都合な効果として、過剰空気の必要量が減り、スー
トブロワ−を運転するためのファンの動力が減り、低品
質で安価な燃料を効果的に用いることが可能になり、市
販可能のアッシュの回収量が増える。Carbonex
を用いることは、燃焼で生ずる酸生成成分が減ると云う
、間接的な効果を生む、燃焼中に生じた硫酸が煤に吸着
され、炭素の表面上での反応によってそれが発生すると
いうことは知られている。そのような酸を含む煤の粒子
が大気中に排出されると、いわゆる酸性スマットの落下
が結果として起る。しかし、本発明を用いれば、煤のエ
ミッションが減るのでそれに応じて酸のエミッションも
減る。 Carbonexを用いる他の利益は、エミッ
ションの中の煤が減ることによって生ずる。すなわち、
それに応じ、比較的小さい煤の粒子の大気中での量が減
る。15ミクロンより小さい粒子は大気中に長期間にわ
たって懸濁状態で留まり、したがって呼吸によりそれを
吸い込むことはよく知られている。しかし、Carbo
nex添加剤を用いれば、石炭燃焼炉からの比較的小さ
い煤の粒子のエミッションが顕著に減少する。
The obvious effect of injecting this type of additive is an increase in combustion efficiency, which in turn reduces soot and
This means that emissions of carbon-containing particles are reduced. Experimental results with this additive under practical industrial conditions indicate that soot reductions of up to 75% can easily be obtained. This dramatic effect is achieved even in high-performance combustion furnace systems with inherently very low soot emissions.
Commercially available under the trade name BONEX, its use results in distinct savings in fuel supply due to increased heat output. Improved combustion efficiency reduces fouling and corrosion, which improves heat transfer, extends equipment life, reduces maintenance costs, and minimizes disruption to plant operations. Other beneficial effects include reducing excess air requirements, reducing fan power to operate the soot blower, allowing lower quality and cheaper fuels to be used effectively, and reducing the amount of commercially available ash. The amount collected will increase. Carbonex
The use of sulfuric acid has the indirect effect of reducing the amount of acid-forming components produced during combustion, since the sulfuric acid produced during combustion is adsorbed by the soot and is generated by reactions on the carbon surface. Are known. When such acid-containing soot particles are discharged into the atmosphere, so-called acid smut fallout results. However, with the present invention, soot emissions are reduced and acid emissions are correspondingly reduced. Other benefits of using Carbonex result from reduced soot in emissions. That is,
Correspondingly, the amount of relatively small soot particles in the atmosphere is reduced. It is well known that particles smaller than 15 microns remain suspended in the atmosphere for long periods of time and are therefore inhaled by breathing. However, Carbo
The use of nex additives significantly reduces the emissions of relatively small soot particles from coal-fired furnaces.

本発明による添加剤の有効さを試験するために、パイロ
ットプラントスケールの石炭燃焼炉を、エミッションを
試験するための適当なハードウェアと共に用いた。燃焼
の性能は排気ガス中の下記のをエミッションの分析によ
り測定した。
To test the effectiveness of the additive according to the invention, a pilot plant scale coal-fired furnace was used with appropriate hardware for testing emissions. Combustion performance was measured by analyzing the following emissions in exhaust gas.

二酸化炭素(CL)、−酸化炭素(CO)、酸素(0□
)、酸化窒素(NOx)、二酸化硫黄(SO□)、粒状
物(RO,)排気ガス中のこれらの値を測定するために
、次ぎの分析法を用いた。COとCLのエミッションの
測定には非分散赤外線法、03濃度の測定には常磁性法
、 NOxエミッションの測定には化学ルミネセンス法
、SO3のエミッションの測定にはパルス蛍光性1粒状
物質の測定や、エミッション中での粒状物質の下記の特
性の分析のためには、“5tan−derds of 
Performance for New 5tati
onarySources ” Federal Re
gister 36.No、247.24876゜19
71年12月23日版の方法“5”を用いた。
Carbon dioxide (CL), -carbon oxide (CO), oxygen (0□
), nitrogen oxides (NOx), sulfur dioxide (SO□), and particulate matter (RO,). The following analytical method was used to measure these values in the exhaust gas. Non-dispersive infrared method to measure CO and CL emissions, paramagnetic method to measure 03 concentration, chemiluminescence method to measure NOx emissions, and pulsed fluorescent 1 particulate matter measurement to measure SO3 emissions. 5 tan-derds of
Performance for New 5tati
onarySources”Federal Re
gister 36. No, 247.24876°19
Method "5" of the December 23, 1971 edition was used.

粒状物質の特性とは、 粒状物質の量 炭素含有量 灰含有量 粒度分布 である。What are the characteristics of particulate matter? Amount of particulate matter carbon content ash content Particle size distribution It is.

パイロットプラントスケールの燃焼炉を、平均600〜
700kBTtl/hr負荷で運転した。当然問題にさ
れることは、この装置の運転が、+000x 10’B
TU/h+−またはそれ以上の負荷で燃焼される実用ス
ケールの燃焼炉で得られる運転に匹敵するかどうかであ
る。前以ての経験によれば、添加剤が燃焼効率に及ぼす
効果に関しては、実験室スケールまたはパイロットプラ
ントスケールのバーナと実用スケールの燃焼炉との間で
、かなり密接な関係があることが知られている。
A pilot plant scale combustion furnace with an average of 600~
It was operated at a load of 700kBTtl/hr. Of course, the problem is that the operation of this device is +000x 10'B
The question is whether the operation is comparable to that obtained in a utility-scale combustion furnace fired at loads of TU/h+- or more. Previous experience has shown that there is a fairly close relationship between laboratory scale or pilot plant scale burners and utility scale combustion furnaces in terms of the effect of additives on combustion efficiency. ing.

本発明による添加剤の有効さを確かめるために、代表的
な石炭のサンプルを使って試験した。
To confirm the effectiveness of the additive according to the invention, it was tested using a representative sample of coal.

石炭は下記の第1表に示すとおりの特性を有して策−」
−一潰 試験石炭の特性 一゛の        創り 発熱量(Btu/Ib、  乾) 工業分析(wt%、乾) 揮  発  分 固定炭素 灰      分 元素分析(wt%、乾) 炭   素 水   素 窒   素 硫   黄 酸   素 灰   分 12.779 41.38 4B、59 10.03 70.42 5.07 4、Ol 9.14 10.03 有機質キャリヤ液が全体の燃料プロセスに影響を及ぼす
能力を有すると考えられるので、先ず見本的キャリヤを
用い、それが燃焼効率に影響を及ぼすとすればどの程度
であるかを確かめるための試験を行った。この例におい
ては、用いられたキャリヤ液はキシレンであった。添加
剤は、フェロセン中の鉄が重量で5000ppH11の
割合でキシレンキャリヤ中に溶解してなるものであった
。この添加剤は石炭燃焼炉の中で必要な適当な鉄の濃度
になるように希釈された。つまりキシレンがフェロセン
を含む場合と含まない場合について試験し、下記第2表
に総括しである結果を得た。
Coal has the characteristics shown in Table 1 below.
-Created calorific value (Btu/Ib, dry) Industrial analysis (wt%, dry) Volatile matter fixed carbon ash Elemental analysis (wt%, dry) Carbon Hydrogen Nitrogen Sulfur Yellow Oxygen Ash 12.779 41.38 4B, 59 10.03 70.42 5.07 4, Ol 9.14 10.03 It is believed that the organic carrier liquid has the ability to influence the overall fuel process. Therefore, we first conducted a test using a sample carrier to see how much, if any, it would affect combustion efficiency. In this example, the carrier liquid used was xylene. The additive consisted of iron in ferrocene dissolved in a xylene carrier at a ratio of 5000 ppH by weight to 11. This additive was diluted to the appropriate iron concentration required in the coal-fired furnace. That is, tests were conducted on cases in which xylene contained and did not contain ferrocene, and the results obtained are summarized in Table 2 below.

/ / 第1のコラム(欄)、すなわち鉄はOppmであるが石
炭にはキャリア(キシレン)がプラスされている場合が
ベースライン燃焼とされ、他の、フエセロンを用いた場
合はこれと比較される。したがって添加剤の噴射以前の
総合効率がこのコラムに記しである。
/ / The first column (column), that is, the case where the iron is Oppm but the carrier (xylene) is added to the coal, is considered the baseline combustion, and the other cases where Feceron is used are compared with this. Ru. Therefore, the overall efficiency before additive injection is recorded in this column.

キシレンだけを用いて得られた結果と比べると、フェロ
センを含むCarbonex添加剤が粒状灰中の炭素を
減らす顕著な効果を生むことが明白である。キシレンだ
けの場合の結果と比べると、Carbonex中の鉄が
1 ppmの場合は、粒状灰中の炭素は3.1wt%か
ら2.8wt%に減っている。炎の中に噴射されたCa
rbonexの濃度をフェロセン中の鉄が5 ppmの
レベルになるまで高めた結果では、粒状灰中の炭素は0
.11wt%まで減っている。その結果として、燃焼効
率はキシレンだけの場合は99.62%であったのに対
し、Carbor+exがある場合には99゜88%に
上昇している。
When compared to the results obtained using xylene alone, it is clear that the Carbonex additive containing ferrocene produces a significant effect in reducing carbon in the granular ash. Compared to the results for xylene alone, at 1 ppm iron in Carbonex, the carbon in the granular ash is reduced from 3.1 wt% to 2.8 wt%. Ca sprayed into the flame
Increasing the concentration of rbonex to a level of 5 ppm iron in ferrocene resulted in zero carbon in the granular ash.
.. It has decreased to 11wt%. As a result, the combustion efficiency was 99.62% in the case of only xylene, whereas it increased to 99.88% in the case of Carbor+ex.

次表は、燃焼性能の変化により得られた結果の解析を示
す。
The following table shows an analysis of the results obtained with the change in combustion performance.

第3表 瀝青炭の燃焼におGフるαm1)OneXの効果の鉄の
レベルによる相異燃焼性能の変化についての上記の解析
によれば次のとおりの有効性が確認される。すなわち、
Carbonexの噴射を、石炭の炎の中に入ったCa
rbonexの中の鉄がl ppmからs ppmにな
るように変えたとき、粒状灰中の炭素は一10%から一
74%へと明白に減っている。その結果として、燃焼効
率は、Carbonexの鉄がOppmであった場合の
燃焼効率に比べて0.26%上昇している0石炭の炎の
中に噴射されたCarbonexの鉄を5 ppmとし
た場合、灰の量は72%増加し、平均粒径は11%増加
し、NO。
Table 3 Regarding the effect of G on the combustion of bituminous coal αm1) OneX on the variation in combustion performance depending on the iron level According to the above analysis, the following effectiveness is confirmed. That is,
Carbonex injection into coal flame
When the iron in the rbonex was changed from 1 ppm to s ppm, the carbon in the granular ash was clearly reduced from -10% to -74%. As a result, the combustion efficiency is increased by 0.26% compared to the combustion efficiency when Carbonex iron is at 5 ppm of Carbonex iron injected into a flame of 0 coal. , the amount of ash increased by 72%, the average particle size increased by 11%, NO.

のエミッションは310ppi増加している。emissions have increased by 310 ppi.

Carbonexの使用量を増すことによりNOxのエ
ミッションが増加し、それは許容限度レベルを越えるこ
とになる。そこで、空気の供給量レベルを下げればNO
lのエミッションは許容限度レベルまで戻るだろうとの
提案がなされた。試験の結果、過剰空気のレベルを26
%から10%まで下げればNOヨのエミッションは、第
4表と第5図で見られるように許容限度レベルまで低下
することが判明した。しかしこれは実に驚くべきことで
ある。というのは、本発明による添加剤の存在が効力を
発するので、炭素粒子を酸化するに必要な酸素量がかな
り減り、したがって窒素成分を酸化する余剰の酸素が存
在することになる、と考えられるからである。したがっ
て、NOxのエミッションを減らし、しかも炭素粒子を
酸化するのに大きな酸化力を維持しながら、空気の所要
量をらすことができる。
Increasing the usage of Carbonex will increase NOx emissions, which will exceed acceptable limit levels. Therefore, if you lower the air supply level, NO
Suggestions were made that l emissions would return to acceptable limit levels. As a result of the test, the level of excess air was 26
% to 10%, it was found that NO-Y emissions were reduced to the permissible limit level as seen in Table 4 and Figure 5. But this is truly surprising. It is believed that the presence of the additive according to the invention takes effect so that the amount of oxygen required to oxidize the carbon particles is considerably reduced and therefore there is an excess of oxygen to oxidize the nitrogen components. It is from. Therefore, the required amount of air can be eliminated while reducing NOx emissions and still maintaining a high oxidizing power for oxidizing carbon particles.

過去においては、典型的な石炭燃焼の実用的ボイラの運
転では、N08のエミッションはシステムにおける過剰
空気の量に比例すると見られていた。一方では、炭素分
と炭素粒状物は過剰空気量に反比例する[これは、’P
rog、in Energy andCombusti
on Sci、”誌の1976年の2:1〜25に掲載
のA、 F、 SarofimとR,C,F laga
n  著の “NO。
In the past, in typical coal-fired utility boiler operation, N08 emissions were seen to be proportional to the amount of excess air in the system. On the one hand, the carbon content and carbon particulate matter are inversely proportional to the excess air content [this is because 'P
rog, in Energy and Combusti
A, F. Sarofim and R. C. Flaga on Sci, 2:1-25, 1976.
“NO.

control for 5tationary Co
mbustion 5ourcesおよび同誌の197
8年の4+210〜220に掲載のB、PBreenと
J、 C,5otter著の“米国の大型スチームジュ
ネレータにおける効率不良とエミッションの削減″によ
る]、シたがってそれから帰結されることは、過剰空気
が減ればj408のエミッションは減り、炭素を含む粒
状物は増えるはずだ、ということである。
control for 5tationary Co
mbustion 5 sources and 197 of the same magazine
According to "Inefficiency and Emission Reduction in Large American Steam Generators" by B. P. Breen and J. C. 5otter, published in 1998, 4+210-220], therefore the consequence is that excess air This means that if J408 emissions decrease, the amount of carbon-containing particulate matter should increase.

石炭燃焼の実用的ボイラの運転者は、NOxによる大気
汚染の防止の基準に適合させるためと、燃焼効率を犠牲
とせずに総合プラント効率を理想的に改善するため、の
2つの理由のために過剰空気を減らしたいと欲すること
になる。しかし不都合なことに、運転者が燃焼のための
過剰空気を減らして行くと、所望のNOxエミッション
に到達するよりも前に燃焼効率が低下し始め、その結果
、立ち登る黒煙ではっきり知られる程の高レベルの粒状
炭素が生成する。実に驚くべきことに、本発明により添
加剤を微粉炭の燃″焼の過程において用いることが、過
剰空気の低いレベルにおいて燃焼効率の高いレベルを維
持することを可能にする手段となる。
Operators of coal-fired practical boilers are required to use coal-fired boilers for two reasons: to meet standards for the prevention of air pollution due to NOx, and to ideally improve overall plant efficiency without sacrificing combustion efficiency. You will want to reduce excess air. Unfortunately, as the operator reduces the excess air for combustion, combustion efficiency begins to decline before the desired NOx emissions are reached, resulting in a visible rise in black smoke. High levels of particulate carbon are produced. Indeed, surprisingly, the use of additives according to the invention in the process of combustion of pulverized coal becomes a means of making it possible to maintain a high level of combustion efficiency at low levels of excess air.

Carbonexフェロセン添加剤が石炭の中で発する
効果を調べるために、過剰空気のレベルを2通りとし、
Carbonexが存在する場合と存在しない場合の、
燃焼性能の広範囲にわたる緒特性を測定して試験を行っ
た。これらの試験の結果を9括して下記の第4表に示し
、またグラフにして第5図に示している。第4表におけ
る燃焼性能の諸特性値の標準偏差測定値は次のとおりで
ある。
To investigate the effect of Carbonex ferrocene additive in coal, two levels of excess air were used;
With and without Carbonex,
A wide range of combustion performance characteristics were measured and tested. The results of these tests are summarized in Table 4 below and are shown graphically in FIG. The standard deviation measurement values of various characteristic values of combustion performance in Table 4 are as follows.

0ス  ± 2% CL  ± 2% CO±  3% NOx±   2% 炭化水素 ±  2% 粒状物質の伍 ±  5% 燃焼効率 士  、005% 燃焼効率は、燃焼中の炭素分が燃焼によって酸化してC
O□になる程度を基礎にして求められる。
0% ± 2% CL ± 2% CO ± 3% NOx ± 2% Hydrocarbon ± 2% Particulate matter ± 5% Combustion efficiency C
It is determined based on the degree of O□.

第4表 carbone、xの噴射を行なった燃焼試験の結果第
4表に示したデータから知られるように、燃14への添
加剤としてCarbonexを送入することは、過剰空
気のレベルがどちらである場合にも、燃焼効率を高める
効果を生んでいる。すなわち、 98.35%から99
.30%と、99.62%へから99.88%と高めて
いる。燃焼効率の上昇と共にNOxの生成の増加と、粒
状灰中炭素の減少が起っている。予測しなかったことと
して、過剰空気を26%から10%に減らしたとき、N
Ox−cミッションの増加は、過剰空気26%でキシレ
ンだけを用いた場合と相並ぶレベルまで減少し、この際
燃焼効率は容認されるレベルである99.00%より下
がることはない、これらの知見から察せられることは、
過剰空気のレベルが低いときに、 NOxエミッション
に関する環境空気の質を犠牲にすることなしに燃焼効率
を維持するために、石炭燃焼添加剤としてCarbon
exが用いられうることである。
Table 4 Results of combustion tests with injection of carbon, x As is known from the data shown in Table 4, feeding Carbonex as an additive to the combustion In some cases, it has the effect of increasing combustion efficiency. i.e. 98.35% to 99
.. 30%, which has increased from 99.62% to 99.88%. As combustion efficiency increases, there is an increase in NOx production and a decrease in carbon in particulate ash. Unexpectedly, when reducing the excess air from 26% to 10%, the N
The increase in Ox-c mission is reduced to a level comparable to using xylene alone with 26% excess air, while the combustion efficiency does not fall below an acceptable level of 99.00%. What can be inferred from the findings is that
Carbon as a coal combustion additive to maintain combustion efficiency without sacrificing environmental air quality with respect to NOx emissions when excess air levels are low.
ex can be used.

第4表番J示したデータから察せられることは。What can be inferred from the data shown in Table 4, No. J.

Carbonexを10%の過剰空気と組合せるならば
、過剰空気26%でキシレンだけの、つまり基準の炎の
場合と似た特性の炎ができるということである。
If Carbonex is combined with 10% excess air, 26% excess air will produce a flame with properties similar to those of the xylene-only, ie, reference flame.

これら両者の炎ではNOxのエミッションがほぼ同様、
不完全燃焼生成物のエミッションがほぼ同様、そして燃
焼効率のレベルがほぼ同様となる。
The NOx emissions are almost the same for both of these flames.
The emissions of incomplete combustion products will be similar and the levels of combustion efficiency will be similar.

過剰空気のレベルが低いときに、 No、エミッション
について環境空気の質を犠牲にすることなしに燃焼効率
を維持するために、 Carbonexが石炭燃焼添加
剤として用いられつるという、この予期しなかった知見
によって、炎とバーナシステムの物理的特性を有利に利
用することが可能となる。
This unexpected finding that when excess air levels are low, Carbonex can be used as a coal combustion additive to maintain combustion efficiency without sacrificing environmental air quality in terms of emissions. This makes it possible to take advantage of the physical properties of the flame and burner system.

どんなバーナシステムにおいても、炭素の燃焼は炎の中
のどこにその炭素粒子があるのかによって、相異る反応
条件の下で起る。炎の最高温の部分は燃料分の多い、す
なわち過剰空気の少ないコア部分である。
In any burner system, combustion of carbon occurs under different reaction conditions depending on where the carbon particles are located in the flame. The hottest part of the flame is the core, which has a lot of fuel and therefore has little excess air.

炎の温度は、炎の最高温領域から炎の縁端部分の方へと
ある勾配をもって減少して行く、この減少して行く温度
勾配に沿って、空気の利用度は漸次に増大して行く。
The temperature of the flame decreases with a certain gradient from the hottest region of the flame toward the edges of the flame, and along this decreasing temperature gradient, the availability of air gradually increases. .

したがって燃焼の段階を次のように区別することができ
る。それは a) 高温で比較的に過剰空気が少ない燃料リッチの段
階、すなわち還元炎から。
Therefore, the stages of combustion can be distinguished as follows: a) from a fuel-rich stage with relatively little excess air at high temperatures, i.e. a reducing flame;

b) 温度が低下していく比較的に過剰空気の多いニア
リッチの段階、すなわち酸化炎まで、の範囲げわたる。
b) ranges from a relatively air-rich near-rich stage where the temperature decreases, ie to the oxidation flame.

これら2つの燃焼の段階の区別を知ることにより、燃焼
の種々の段階での温度の違いと過剰空気量の違いとを利
用する段階的燃焼システムを、少なくとも理論的にNo
、エミッションを減らすために、公知の方法で構築する
ことの可能性が開ける。しかし実際上、NOxエミッシ
ョンを減らすための手段として段階的燃焼を利用するこ
とは、粒状物やその他の不完全燃焼生成物の増加とNO
xエミッションの減少との関係を断ち切ることに成功し
ていない。
Knowing the distinction between these two stages of combustion makes it possible, at least theoretically, to create a staged combustion system that takes advantage of the differences in temperature and the amount of excess air at the various stages of combustion.
, which opens up the possibility of construction in known ways to reduce emissions. However, in practice, the use of staged combustion as a means to reduce NOx emissions has been shown to increase particulates and other incomplete combustion products and reduce NOx emissions.
We have not been successful in breaking the link with the reduction in x emissions.

本発明によるCarbonex添加剤を用いることによ
って、工業規模の石炭燃焼炉システムの運転を成功裡に
行いつる。第6図に燃焼炉のバーナ一部分の拡大した断
面図を示している。微粉炭は主流路78を経てマニホル
ド80に供給される。複数の石炭噴射管路82が石炭を
噴射ノズル50に送るので、石炭は第1図に関してさき
に説明したようにファイアボールへと供給される。
By using Carbonex additives according to the present invention, industrial scale coal combustion furnace systems can be operated successfully. FIG. 6 shows an enlarged sectional view of a portion of the burner of the combustion furnace. Pulverized coal is supplied to manifold 80 via main flow path 78 . A plurality of coal injection lines 82 deliver coal to the injection nozzle 50 so that the coal is fed to the fireball as previously described with respect to FIG.

ファイヤボールを維持するために注入された石炭の燃焼
を支えるために、各ノズル50の回りから空気が供給さ
れる。空気供給の詳細については第2図でより詳しく説
明されている1段階的に燃焼を達成するために、ファイ
アボール14の高さに沿って供給される過剰空気の量が
コントロールされる。ファイアボールの下方領域160
には比較的に少い過剰空気が供給され、還元炎領域がで
きる。上方領域162ではより多くの過剰空気が導入さ
れ、そこでは酸化炎領域ができる。ファイアボール14
の中での還元炎から酸化炎への移行が連続的になるよう
に2導入される過剰空気の量は。
Air is supplied around each nozzle 50 to support the combustion of the coal injected to maintain the fireball. The amount of excess air supplied along the height of the fireball 14 is controlled to achieve combustion in a single stage, the details of which are explained in more detail in FIG. Fireball lower area 160
A relatively small amount of excess air is supplied to create a reducing flame region. More excess air is introduced in the upper region 162, where an oxidizing flame region is created. fireball 14
2 The amount of excess air introduced is such that the transition from reducing flame to oxidizing flame in is continuous.

下方領F1+60から上方領域162に至る間において
段階的に少しずつ多くされている。
The number is gradually increased from the lower region F1+60 to the upper region 162.

噴射ノズル50の各々での過剰空気の量が、噴射ノズル
の位置によって上記のように段階的に少しずつ多くなる
ことを達成するためには、空気供給システムを変える必
要がある。つまり、圧縮機74から来る圧縮された燃焼
用空気は4つの独立したタクト164.166、168
8よび170に供給される。ダクト164.166.1
6a i3よび170の各々に流量コントロールバルブ
172.174.1768よび178が設けられている
。これら空気のコントロールバルブは、それぞれのノズ
ルの噴射場所に供給される空気量を制御するように、電
子的に作動させられるものであるのが望ましい、その電
子的制御はコントローラ134によって行われつる。こ
のコントローラのための制御プログラムは、還元炎領域
から酸4化炎領域までの段階的燃焼が実現するように各
噴射場所50において必要とされる過剰空気ふ、他の入
力に基づいて供給するようになっている。
In order to achieve the above-mentioned gradual increase in the amount of excess air at each of the injection nozzles 50 depending on the position of the injection nozzle, it is necessary to change the air supply system. That is, the compressed combustion air coming from the compressor 74 is transferred to four independent tacts 164, 166, 168
8 and 170. Duct 164.166.1
6a i3 and 170 are each provided with flow control valves 172, 174, 1768 and 178. Preferably, these air control valves are electronically actuated to control the amount of air delivered to the injection location of each nozzle, with electronic control being provided by controller 134. The control program for this controller is configured to provide excess air needed at each injection location 50 based on other inputs to achieve staged combustion from the reducing flame region to the oxidizing and quaternizing flame region. It has become.

つまりコントローラは、検出された石炭供給の状況に応
じ、バルブ172.174.176および178の開度
を、燃焼プロセスの各段階で必要とされる量の過剰空気
が正確な割合で供給されるようにセットする1例示の目
的で言うならば、これらの比例バルブは、過(11空気
のレベルが最下段用は最も少いl。
In other words, the controller adjusts the openings of valves 172, 174, 176 and 178 according to the detected coal supply conditions so that the exact proportions of excess air required at each stage of the combustion process are provided. For illustrative purposes, these proportional valves are set to 11 for the lowest air level.

%、第1の中間[0では13%、第2の中間段では17
%、最−に段では20%となるようにセットされつる。
%, first intermediate [13% at 0, 17 at second intermediate stage
%, the lowest level is set to 20%.

Carbonex添加剤は段階的燃焼を実現可能で有用
な燃焼方法とした。過(11空気のレベルが低い所では
Carbonex添加剤の(r在によって燃焼効率が上
昇する一方、許容NO、エミッションの1ノベルが維持
される。 Carbor+ex添加剤の存在1.′″よ
って可能となった還元炎中での燃焼効率の上昇によって
、この段階での全体的燃焼を改善j7、その結果、煤、
煙およびその他の汚染物質どして排出される不完全燃焼
生成物の発生が少なくなる。それと同時に、この段階で
の酸素の欠乏が、Noあの生成を阻止する。
Carbonex additives have made staged combustion a viable and useful combustion method. In areas where air levels are low, the presence of Carbonex additives increases combustion efficiency while maintaining acceptable NO and emissions levels. This improves the overall combustion at this stage by increasing the combustion efficiency in the reducing flame, resulting in less soot,
Less incomplete combustion products are emitted as smoke and other pollutants. At the same time, the lack of oxygen at this stage prevents the formation of Noa.

残っている粒状炭素が炎の酸化性領域に入るときには、
その残りの粒状炭素を酸化することを助けるj:めに過
剰空気を増すことができる。その後「4階において送入
された過剰空気は、r90.エミツシヨン(二関してリ
スクを招来することにはならない、何故ならば、炎のこ
の部分では温度が低いからである。したがって、Car
bonex添加剤を用いることによって、NOxの形成
を増大させることなしに燃焼効率を」−昇させ、不完全
燃焼生成物の発生を減らすという好都合な利点を有する
段階的燃焼システムを確立することができる。
When the remaining particulate carbon enters the oxidizing region of the flame,
Excess air can be increased to help oxidize the remaining particulate carbon. ``Excess air injected on the fourth floor does not pose a risk with respect to the R90.
By using bonex additives, a staged combustion system can be established that has the advantageous advantages of increasing combustion efficiency and reducing the generation of incomplete combustion products without increasing the formation of NOx. .

段階的燃焼システムにおいてCarhonexの使用を
支持する証拠が下記の第5表から見出される。第5図に
示されたデータは1つの離調(detuned)バーナ
システムで得られたものである。理解されるであろうが
、離調バーナシステムは」−述の段階的燃焼における反
応条件と似た反応条件を近似的に作り出す。
Evidence supporting the use of Carhonex in staged combustion systems can be found in Table 5 below. The data shown in FIG. 5 was obtained with one detuned burner system. As will be appreciated, a detuned burner system approximately creates reaction conditions similar to those in the staged combustion described above.

第5表のデータで示されているように、キシレンキャリ
ヤー噴射の場合の石炭の炎においては、二次燃焼用空気
の渦流を減らし平均の石炭粒径を増大させるときは、N
08エミツシヨンが減り、全体平均粒状物粒径が増し2
粒状物量が増し、燃焼効率が低下する。これらの変化は
多かれ少かれ過剰空気の関数であるようにみえる。
As shown in the data in Table 5, in a coal flame with xylene carrier injection, when reducing the swirl of secondary combustion air and increasing the average coal particle size, N
08 Emissions are reduced and the overall average particle size is increased2
The amount of particulate matter increases and the combustion efficiency decreases. These changes appear to be more or less a function of excess air.

5ppmのCarbonex鉄を、離調のまたはより大
粒径の揮発分の多い瀝青炭の炎に噴射すると、NOxエ
ミッションが増し、全体平均粒状物粒径が減り。
Injecting 5 ppm Carbonex iron into a detuned or larger grain size high volatile bituminous coal flame increases NOx emissions and reduces overall average particulate size.

粒状物量が減り、燃焼効率が増大する。これらの変化量
はバーナーを離調にしたこと、または石炭の粉砕程度を
より大粒径にしたことによる変化量と埋合せている。
Particulate content is reduced and combustion efficiency is increased. These changes are offset by changes caused by detuning the burner or grinding the coal to a larger particle size.

低度渦流、または大粒径の石炭の炎において、鉄の割合
が5pparになるようにCarbonexを噴射する
と共に過剰空気を20%から10%に減らした場合、燃
焼効率は98%十のレベルに維持されつつ、正味のNO
□イ氏誠が約25%であった。
If Carbonex is injected so that the iron ratio is 5 ppar in a low-degree vortex or large-grain coal flame, and the excess air is reduced from 20% to 10%, the combustion efficiency will reach a level of 98%. Net NO while being maintained
□Mr. Makoto Lee accounted for approximately 25%.

以上を総括するに、これらの試験はこの添加物が石炭の
添加物として有効であることを明らかにしている。この
添加物は還元性の条件下で燃焼に肚蝶的に動くと見られ
つる。したがって、この添加剤は段階的または離調の燃
焼装置における燃焼効率を改善するために用いられつる
。この技術によって得られる利点は、NOxのエミッシ
ョンを減らすことができ、しかも燃焼効率を容認される
限度内に維持することが可能になることにある。
In summary, these tests demonstrate that this additive is effective as a coal additive. This additive appears to be active in combustion under reducing conditions. Therefore, this additive can be used to improve combustion efficiency in staged or detuned combustion devices. The advantage provided by this technique is that it makes it possible to reduce NOx emissions while maintaining combustion efficiency within acceptable limits.

そこで(:a’rbonex添加剤は、段階的燃焼シス
テムまたは離調燃焼システムのような燃焼の段階の原理
を用いることを可能にする。 Carbonex添加剤
がなければ、そのような燃焼システムはNOxエミッシ
ョンを減らしつるような有用なシステムであり得なかっ
た。何故ならば、煤や煙としての粒状物のエミッション
が大いに増大するからである。しかしながら、微粉炭燃
料にCarbonexを添加するならば、そのような燃
焼の効率が向上する。許容NOxエミッションのレベル
を維持しつつ粒状物のエミッションの問題を解決するこ
とにより、多くの環境保全上の利便と経済的便益が得ら
れる。これは予期されなかった結果である。何故ならば
5従来の研究のすべては、NOMのエミッションが減れ
ば不完全燃焼生成物は増えるということが燃焼の基本法
則であると教えていたからである。酸素の有効量とCa
rbonex添加剤の量とを適宜に調節することによっ
て燃焼効率と汚染物質のエミッションとがコントロール
されつるという驚くべき結果を発見したので、この技術
的イノベーションを産業上実施、応用するために、種々
の具体的実施態様を考えることができる。それを具体化
する方法としては、全文(whole flame )
バーナシステム、段階的燃焼、および渦流(swirl
ed )燃焼(当業者にとって離調燃焼としても知られ
ている)などがある0本発明が利用されつるバーナシス
テムのその他の実施態様は、当業者にとって容易に知る
ことができる。
So (: a'rbonex additive makes it possible to use the principle of stages of combustion, such as a staged combustion system or a detuned combustion system. Without Carbonex additive, such a combustion system would reduce NOx emissions However, adding Carbonex to pulverized coal fuels could not be a useful system for reducing emissions because particulate emissions as soot and smoke would be greatly increased. Solving the particulate emissions problem while maintaining acceptable NOx emissions levels provides many environmental benefits and economic benefits, which were unexpected. This is a result, because all previous studies taught that the basic law of combustion is that if NOM emissions decrease, incomplete combustion products increase.The effective amount of oxygen and Ca
Having discovered the surprising results that the combustion efficiency and pollutant emissions can be controlled by adjusting the amount of rbonex additive accordingly, various steps have been taken to implement and apply this technological innovation in industry. Specific implementations can be envisaged. The way to make it concrete is to write the whole frame
burner systems, staged combustion, and swirl
Other embodiments of vine burner systems in which the present invention may be utilized will be readily apparent to those skilled in the art, such as ed) combustion (also known to those skilled in the art as detuned combustion).

以上、本発明の望ましい実施態様について詳しく説明し
たが、本発明の理念または特許請求の範囲に記載の内容
から離脱することなしに様々の変形を行い得ることを、
当業者は理解しつるであろう。
Although the preferred embodiments of the present invention have been described in detail above, it is understood that various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention or the contents described in the claims.
Those skilled in the art will understand.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図はエミッション除去システムな゛備えた石炭燃焼
炉の概略図、 第2図は微粉炭、空気および添加剤の噴射の場所を示す
炉壁の一部分の断面図、 第3図は第1図の3−3矢視断面図、 第4図は添加剤の噴射の量を定めるための電子的制御シ
ステムの概略図。 第5図は燃焼効率およびNOxエミッションに及ぼずC
arbonexと過剰空気の効果を示す図、第6図は燃
焼炉のバーナ部分の拡大概略図である。 ID・・・・燃焼炉、 14・・・・ファイアボール、 50・・・・微粉炭ノズル。 52・・・・ブレナム、 ilo・・・空気過大ポート(環状スペース)、130
・・・添加剤噴射ノズル。 日G、5゜ (O/、) 手続補正書 (方式) %式% 1、事件の表示 平成1年 特許願 第144291号 2、発明の名称 炭素含有物質の炉内での燃焼方法 3、補正をする者 事件との関係   特許出願人 シーホーク・ コーポレーション 4代理人 氏名弁理士(7021)若 林 5、補正命令の日付 発送臼:  平成1年9月26日 忠
Figure 1 is a schematic diagram of a coal-fired furnace with an emission removal system; Figure 2 is a cross-sectional view of a portion of the furnace wall showing the locations of injection of pulverized coal, air and additives; Figure 3 is similar to Figure 1. FIG. 4 is a schematic diagram of an electronic control system for determining the amount of additive injection. Figure 5 shows that combustion efficiency and NOx emissions are not as high as C.
A diagram showing the effect of arbonex and excess air, FIG. 6 is an enlarged schematic diagram of the burner section of the combustion furnace. ID... Combustion furnace, 14... Fireball, 50... Pulverized coal nozzle. 52... Blenheim, ilo... Excessive air port (annular space), 130
...Additive injection nozzle. Japan G, 5゜(O/,) Procedural amendment (method) % formula % 1. Indication of case 1999 Patent application No. 144291 2. Name of invention Method for combustion of carbon-containing materials in a furnace 3. Amendment Relationship with the patent applicant Sea Hawk Corporation 4 Agent name Patent attorney (7021) Wakabayashi 5 Date of amendment order: September 26, 1999 Tadashi

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、炉内にファイヤボールを形成し、それを維持するた
めに炉内の微粉炭を送入するための少なくとも1つの場
所と、このファイヤボールの中での微粉炭の燃焼を支え
る空気を送入するための少なくとも1つの場所とを有す
る石炭燃焼炉において、その燃焼で生ずるNOxのエミ
ッションを許容レベルに維持しながら燃焼効率を改善す
る方法であって、 (1)前記微粉炭の燃焼を支えるために必要な過剰空気
量をコントロールして、NOxのエミッションを許容レ
ベルに維持しつつ燃焼効率を顕著に改善するために、有
効量の添加剤を少なくとも1か所に置いて導入すること
を含み、 前記添加剤が、 a)RとR′が各々独立に水素、アルキル、シクロアル
キル、アリールまたは複素環式である下記構造式 ▲数式、化学式、表等があります▼ で表わされるフェロセンおよびその誘導体よりなるグル
ープから選択された化合物と、 b)前記フェロセン(ジシクロペンタジエニル鉄化合物
)が可溶である有機質のキャリヤ液とからなっており、 (2)前記燃焼炉に供給する過剰空気量をコントロール
して所望の燃焼効率において炭素を含む粒子のエミッシ
ョンを許容レベルに保ちながら微粉炭の燃焼を支持し、
この時添加剤の使用がa)前記燃焼炉に供給する過剰空
気量を、添加剤を用いない場合の燃焼に必要な標準的空
気量に比して減少させ、かつ、前記の所望の燃焼効率と
炭素粒子の許容含有量を達成させること、b)それと同
時にNOxのエミッションのレベルを、前記の所望の燃
焼効率と炭素粒子の許容含有量を達成して、かつ、前記
石炭の燃焼のために添加剤を用いなかった場合のNOx
のエミッションのレベルよりは低いレベルに維持させる
こと、 を可能にすることからなる炭素含有物質の炉内での燃焼
方法。 2、前記ファイアボールへの過剰空気の導入をコントロ
ールすることによりこのファイアボールの中で段階的に
燃焼を起させ、還元炎領域と酸化炎領域を有するこのフ
ァイアボールの還元炎領域に前記添加剤を導入すること
により、前記の炭素粒子の燃焼を活発化させる請求項1
に記載の方法。 3、前記添加剤中の鉄が、前記燃焼炉に供給される石炭
の量に対して約0.1〜100ppmの割合で前記炉内
のファイアボールに注入される請求項1に記載の方法。 4、前記添加剤中の鉄が約1〜5ppmの割合で前記の
ファイアボールに注入される請求項3に記載の方法。 5、前記のジシクロペンタジエニル鉄化合物が、ジシク
ロペンタジエニル鉄、ジ(メチルシクロペンタジエニル
)鉄、ジ(エチルシクロペンタジエニル)鉄、メチルフ
ェロセン、エチルフェロセン、n−ブチルフェロセン、
ジヘキシルフェロセン、フェニルフェロセン、m−トリ
フェロセン、ジデシルフェロセン、ジシクロヘキシルフ
エロセン、およびジシクロペンチルフェロセンよりなる
グループの中から選択される請求項4に記載の方法。 6、前記化合物がジシクロペンタジエニル鉄である請求
項5に記載の方法。 7、前記キャリヤ液が、高引火点の芳香族溶剤、炭化水
素溶剤、および石油系溶剤よりなるグループから選択さ
れる請求項6に記載の方法。 8、前記溶剤が、キシレン、トルエン、ヘキサノール、
オクタノール、ケロシン、重油、石油スピリット、およ
びソルベソル(Solvesol)100^T^Mより
なるグループから選択される請求項7に記載の方法。 9、前記溶剤が、20℃において50センチポアズ以下
の範囲にある粘度を有する請求項7に記載の方法。 10、20℃における前記溶剤の粘度が0.3〜3セン
チポアズの範囲にある請求項9に記載の方法。
[Claims] 1. At least one place for feeding pulverized coal into the furnace in order to form and maintain a fireball in the furnace, and pulverized coal in the fireball. 1. A method for improving combustion efficiency in a coal-fired furnace having at least one location for introducing air to support combustion, while maintaining emissions of NOx produced by the combustion at an acceptable level, the method comprising: An effective amount of an additive is placed in at least one location to control the amount of excess air required to support the combustion of pulverized coal, significantly improving combustion efficiency while maintaining NOx emissions at acceptable levels. The additive has the following structural formula ▲ mathematical formula, chemical formula, table, etc. ▼ where R and R' are each independently hydrogen, alkyl, cycloalkyl, aryl or heterocyclic; b) an organic carrier liquid in which the ferrocene (dicyclopentadienyl iron compound) is soluble; (2) the combustion furnace; supporting the combustion of pulverized coal while maintaining acceptable levels of emissions of carbon-containing particles at a desired combustion efficiency by controlling the amount of excess air supplied to the
In this case, the use of an additive a) reduces the amount of excess air supplied to the combustion furnace compared to the standard amount of air required for combustion without the additive, and achieves the desired combustion efficiency. b) simultaneously reducing the level of NOx emissions to achieve said desired combustion efficiency and permissible content of carbon particles and for the combustion of said coal; NOx without additives
A method of combustion of carbon-containing materials in a furnace, comprising: maintaining emissions at a level lower than that of . 2. By controlling the introduction of excess air into the fireball, combustion is caused in stages in the fireball, and the additive is added to the reducing flame region of the fireball, which has a reducing flame region and an oxidizing flame region. Claim 1: The combustion of the carbon particles is activated by introducing
The method described in. 3. The method of claim 1, wherein the iron in the additive is injected into the fireball in the furnace at a rate of about 0.1 to 100 ppm based on the amount of coal fed to the furnace. 4. The method of claim 3, wherein the iron in the additive is injected into the fireball at a rate of about 1-5 ppm. 5. The dicyclopentadienyl iron compound mentioned above is dicyclopentadienyl iron, di(methylcyclopentadienyl) iron, di(ethylcyclopentadienyl) iron, methylferrocene, ethylferrocene, n-butylferrocene. ,
5. The method of claim 4, wherein the method is selected from the group consisting of dihexylferrocene, phenylferrocene, m-triperrocene, didecylferrocene, dicyclohexylferrocene, and dicyclopentylferrocene. 6. The method according to claim 5, wherein the compound is dicyclopentadienyl iron. 7. The method of claim 6, wherein the carrier liquid is selected from the group consisting of high flash point aromatic solvents, hydrocarbon solvents, and petroleum-based solvents. 8. The solvent is xylene, toluene, hexanol,
8. The method of claim 7, wherein the method is selected from the group consisting of octanol, kerosene, heavy oil, petroleum spirit, and Solvesol 100T^M. 9. The method of claim 7, wherein the solvent has a viscosity in the range of 50 centipoise or less at 20<0>C. 10. The method of claim 9, wherein the viscosity of the solvent at 10.20<0>C is in the range of 0.3 to 3 centipoise.
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