JPH03236503A - ボイラ等の燃焼装置に於けるＮＯｘ低減装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、主に小型蒸気ボイラ、温水ボイラ等に用いら
れる燃焼装置に於けるＮＯｘ低減装置に関する。

（従来の技術） 近年、排ガス処理に於いては、ＳＯｘ問題よりもＮＯｘ
除去問題の方に焦点が移りつつある。

特に、都市部で多数使用されている小型蒸気ボイラや温
水ボイラでは、燃料として都市ガスや灯油を用いている
ので、ＮＯｘの除去が最重要テーマとなりつつある。

第４図は小型蒸気ボイラの一例を示すものであり、当該
ボイラは、ケーシング２９、燃焼室３０、燃焼装置３１
、内側水管３２、外側水管３３、上管寄せ３４及び下管
寄せ３５等から構成されて居り、前記内側水管３２は燃
焼室出口３６の形成個所を除きひれ３７によって相互に
連結され、ケーシング２９との間に燃焼室出口３６から
排ガス出口３８に至る燃焼ガス流路３９を形成している
。

而して、燃焼装置３１から燃焼室３０内に供給された燃
料ａ　　（ガス若しくは灯油）と燃焼用空気ｂ′は、第
４図に示すように直進しながら燃焼する。

燃焼室３０で発生した燃焼ガスは、直進しなから炉底４
０に至り、燃焼室出口３６から燃焼ガス流路３９を通過
して排ガス出口３８から排出される。

又、下管寄せ３５に供給された缶水は、各水管３２．３
３内を上昇しながら蒸発し、蒸気となって上管寄せ３４
から排出される。

（発明が解決しようとする課題） ところで、従来この種のボイラは、ＮＯｘを低減する為
に燃焼室３０内に蒸気や再循環ガスを吹き込んでＮＯｘ
の低減を図っているが、ＮＯｘの濃度は精々ガス焚で６
０ＰＰｍ、灯油焚で８０ｐｐｍが限度であり、ＮＯｘを
大幅に低減できないと云う問題があった。

本発明は、上記の問題点を解消する為に創案されたもの
であり、その目的はＮＯｘの大幅な低減を図れるボイラ
等の燃焼装置に於けるＮＯｘ低減装置を提供するにある
。

（課題を解決する為の手段） 上記目的を達成する為に、本発明のＮＯｘ低減装置は、
燃焼室の上部に、燃料及び燃焼用空気を旋回させつつ供
給するサイクロンファーネスを設けて、燃焼室内に燃焼
ガスの旋回流を発生させ、又、燃焼室下流部に、燃焼ガ
ス通過面積を狭小するオリフィスを設けて、燃焼ガスの
旋回流を燃焼室内で往復させて燃焼室出口から排出する
ようにしたものである。

又、排ガス排出経路に、ＣＯ酸化触媒を介設することが
好ましい。

（作用〉 サイクロンファーネスにより燃料は、燃焼用空気と混合
して燃焼室内で高速旋回流となって燃焼する。

燃焼室内に発生した燃焼ガスの旋回流は、この状態で燃
焼室下流部のオリフィスによって燃焼室内を往復した後
、燃焼室出口から排出されて行く。

これによって、燃料と燃料空気は完全混合し、完全燃焼
することになる。

その結果、Ｎ　Ｏｘの大櫂な低減を図れると共に、ＣＯ
の発生量も極めて少なくなる。

又、排ガス排出経路にＣＯ酸化触媒を介設した場合には
燃焼室出口から排出されるｃｏをＣＯ２に変えてクリー
ンガスとして排出することができる６ （実施例） 以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明する
。

第１図は本発明に係るＮＯｘ低減装置を備えた蒸気ボイ
ラの概略縦断面図であって、１はケーシング、２は燃焼
室、３及び４は上管寄せ及び下管寄せ、５及び６は内側
木管及び外側木管、７はサイクロンファーネス、８はオ
リフィス、９はＣＯ酸化触媒、１０は自動コントローラ
である。

上管寄せ３及び下管寄せ４は、燃焼室２の上部及び下部
に夫々配設されて居り、上管寄せ３には気水分＃！ａ（
図示省ＩＩＩｇ）等に導いた蒸気管１１が。

下管寄せ４には給水ポンプ（図示省略）から導いた給水
管１２が夫々接続されている。

内側水管５は、第工図及び第２図に示す如く、燃焼室２
を囲繞すべく環状に並列配置され、その上下端部が上管
寄せ３及び下管寄せ４に連通接続されて居り、燃焼室出
口１３の形成個所（燃焼室２下方位置）を除きひれ１４
によって相互に連結され、ケーシング１との間に燃焼室
２下方３からケーシングエの上部に形成したガス出口１
５に至る環状の燃焼ガス流路■６を形成している。

外側水管６は、内側水管５の外周部位に同心環状をなし
て並列配置されて居り、上下端部が上管寄せ３及び下管
寄せ４に連通接続されている。

サイクロンファーネス７は、燃焼室２の上部に設けられ
て居り、燃料ａ（ガス若しくは灯油）及び燃焼用空気す
を旋回させつつ供給する燃料吹込みノズル１７及び燃焼
用空気吹込みノズル１８を備えている。この燃料吹込み
ノズル１７及び燃焼用空気吹込みノズルエ８は、第３図
に示す如く、燃料ａ及び燃焼用空気すを接線方向へ吹込
むように取付けられて居り、燃料吹込みノズルエフには
途中に制御弁１９を介設した燃料供給管２０が、燃焼用
空気吹込みノズル１８には途中に制御弁２１を介設した
空気供給管２２が夫々接続されている。

オリフィス８は、耐火部材により形成され、燃焼室２下
流部で且つ燃焼室出口１３の上方位置に燃焼ガス通過面
積を狭小すべく配設されている。

Ｃｏ＠化触媒９は、ケーシング１のガス出口１５に接続
された排ガスダクト２３中に介設されて居り、このＣＯ
酸化触媒９には従来公知のものが使用されている。

又、ＣＯ酸化触媒９前方の排ガスダクト２３内には酸化
用空気吹込みノズル２４が設けられて居り、この吹込み
ノズル２４には途中に制御弁２５を介設した空気供給管
２６が接続されている。

更に、排ガスダクト２３内にはガス出口１５のＣＯ量を
検出する検出器２７と、ＣＯ酸化触媒９後方のＣＯ量を
検出する検出器２８とが夫々配設されている。

自動コントローラ１０は、負荷に応して制御弁１９．２
１を制御し、燃料量と燃焼用空気量とを調節し、且つＣ
Ｏの排出量に応じて制御弁２５を制御し、酸化用空気量
を調節するように制御されている。

即ち、自動コントローラ１０は、蒸気発生量により制御
弁１９を制御して燃焼量を変え、これに見合い且つＣＯ
の発生量を必要最小限にすべく制御弁２１を制御して燃
焼用空気量を調節し、又、ガス出口１５のＣＯ量を検出
し、ＣＯ酸化触媒９後方のＣＯ量がＯとなるように制御
弁２５を制御して酸化用空気量を調節するように制御さ
れている。

而して、燃料吹込みノズル１７から吹込まれた燃料ａは
、燃焼用空気吹込みノズル１８から吹き込まれて高速旋
回流となった燃焼用空気すと混合して旋回燃焼する。

燃焼室２内に発生した燃焼ガスは、第１図に実線で示す
如く旋回流となって燃焼室２の下方位置に至り、オリフ
ィス８に衝突して第１図に一点鎖線で示す如く旋回流と
なって上方に還流し、再び第１図に二点鎖線で示す如く
旋回流となって燃焼室２の下方位置に至り、燃焼室出口
１３から燃焼ガス流路１６を通過してガス出口１５から
排出される。

このように、サイクロンファーネス７により燃料ａ及び
燃焼用空気すを旋回させつつ供給し、燃焼室２内に燃焼
ガスの高速旋回流を発生させ、オリフィス８により燃焼
ガスの高速旋回流を燃焼室２内で三回上下させて燃焼室
出口１３から排出するようにしている為、燃料ａと燃焼
用空気すの混合が極めて良く、燃焼室２での熱負荷が高
く取れ、小さな燃焼室２で完全燃焼でき、又、木管に伝
える熱伝達係数が１．３〜２倍に上昇することになる。

然も最小の空気比で完全燃焼することができる。

従って、ＮＯｘの発生を大幅に低減でき、且つ燃焼室出
口１３から排出されるＣＯ量を極少に押えることができ
る。

尚、負荷の変動に対しては、自動コントローラ１０で燃
料量を変え、これに見合い且つＣＯの発生量を必要最小
限にすにく燃焼用空気量を調節することにより、コント
ロールすることができる。

そして、ガス出口１５から排出された排ガスは、排ガス
ダクト２３内を通過し、ＣＯ酸化触媒９により残りのＣ
ＯがＣＯ量に変換せしめられ、クリーンガスとして外部
へ排出される。

このとき、ガス出口１５のＣＯ量を検出し、ＣＯ酸化触
媒９出口のＣＯ量が０となるように自動コントローラ１
０によって酸化用空気吹込みノズル２４から排ガスダク
ト２３内に吹込まれる空気量を調節する。

尚、燃焼室出口１３から排出されるＣＯ量を極少に押え
ているので、酸化用空気吹込みノズル２４からの空気の
吹込み量は微小で済み、酸化の為の熱量上昇も僅かであ
り、且つガス温度も低温になっているので、排ガスダク
ト２３内でのＮＯｘの発生は皆無である。

（発明の効果） 上述の通り、本発明のＮＯｘ低減装置は、燃焼室の上部
にサイクロンファーネスを設け、燃焼室下流部にオリフ
ィスを設け、燃焼室内に旋回燃焼を発生させ、燃焼ガス
の旋回流を燃焼室内で往復させて燃焼室出口から排出す
るようにした為、燃料と燃焼用空気は完全混合し、完全
燃焼することになる。

その結果、ＮＯｘの発生を大幅に低減できると共に、Ｃ
Ｏの発生量を極少に押えることができる。

又、請求項２の装置にあっては、上記効果に加えて更に
次のような効果を奏しうる。

即ち、排ガス排出経路にＣＯ酸化触媒を介設した為、燃
焼室出口から排出される残りのＣＯをＣＯ２に変えてク
リーンガスとして排出することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るＮＯｘ低減装置を備えた蒸気ボイ
ラの概略縦断面図、第２図は第１図の■−■線断面図、
第３図は第１図の■−■線断面図。 第４図は従来の蒸気ボイラの概略縦断面図、第５図は第
４図のＶ−Ｖ線断面図である。 ２は燃焼室、７はサイクロンファーネス、８はオリフィ
ス、９はＣＯ酸化触媒、１３は燃焼室出口。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、燃焼室（２）の上部に、燃料及び燃焼用空気を旋回
   させつつ供給するサイクロンフアーネス（７）を設けて
   、燃焼室（２）内に燃焼ガスの旋回流を発生させ、又、
   燃焼室（２）下流部に、燃焼ガス通過面積を狭小するオ
   リフィス（８）を設けて、燃焼ガスの旋回流を燃焼室（
   ２）内で往復させて燃焼室出口（１３）から排出するよ
   うにしたボイラ等の燃焼装置に於けるＮＯｘ低減装置。 ２、当該燃焼装置の排ガス排出経路に、ＣＯ酸化触媒（
   ９）を介設したことを特徴とする請求項１記載のボイラ
   等の燃焼装置に於けるＮＯｘ低減装置