JPH0368286B2 - - Google Patents
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- JPH0368286B2 JPH0368286B2 JP58203719A JP20371983A JPH0368286B2 JP H0368286 B2 JPH0368286 B2 JP H0368286B2 JP 58203719 A JP58203719 A JP 58203719A JP 20371983 A JP20371983 A JP 20371983A JP H0368286 B2 JPH0368286 B2 JP H0368286B2
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- JP
- Japan
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- combustion
- nox
- reducing material
- injection pipe
- burner
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Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23D—BURNERS
- F23D1/00—Burners for combustion of pulverulent fuel
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
この発明は窒素酸化物（以下「NOx」と称す
る）を低減し得る燃焼装置に関する。
る）を低減し得る燃焼装置に関する。
事業用ボイラ等の大型燃焼装置から排出される
燃焼排ガス中に含まれるNOxは、自動車排ガス
中のそれに比べて、たとえ低濃度といえどもその
排出量が大きい為、環境汚染防止上からは重要且
つ緊急に対策を要するものである。
燃焼排ガス中に含まれるNOxは、自動車排ガス
中のそれに比べて、たとえ低濃度といえどもその
排出量が大きい為、環境汚染防止上からは重要且
つ緊急に対策を要するものである。
衆知の通り、近事燃料需要問題から、石炭焚き
ボイラの新設もしくは改造が進められつつある。
石炭中には、重油に比べて約10倍の有機窒素が含
有されており、当然のことながらこれは燃焼によ
つてNOxに転換しやすく、上記の環境問題から
は従来にも増して高度の処理技術が要求される。
ボイラの新設もしくは改造が進められつつある。
石炭中には、重油に比べて約10倍の有機窒素が含
有されており、当然のことながらこれは燃焼によ
つてNOxに転換しやすく、上記の環境問題から
は従来にも増して高度の処理技術が要求される。
最も簡便且つ確実にNOxを処理する技術とし
ては排ガス流路中に脱硝装置を設置する方法があ
るが、燃焼装置の大容量化に伴い脱硝装置自体も
きわめて大型のものとなり用地の確保が困難な場
合も生じ、また不経済でもある。従つて最も理想
的なのは、石炭中窒素の除去（脱窒）の如き原炭
処理もしくは燃焼改善である。この脱窒および燃
焼改善は最近の内外の諸研究の成果により原理的
には相当効果が期待出来るようになつて来てい
る。とりわけ燃焼技術においてはNOxの生成消
滅のメカニズムが徐々に明確にされるに至り、従
来は単にNOxの生成のみを抑制せんが為に或る
程度燃焼効率を犠牲にせざるを得なかつたが、最
近では燃焼反応の進行に伴いNOxの消滅反応未
競合する点に注目した研究成果を基にこれも又有
効に利用する技術へと発展しつつある。
ては排ガス流路中に脱硝装置を設置する方法があ
るが、燃焼装置の大容量化に伴い脱硝装置自体も
きわめて大型のものとなり用地の確保が困難な場
合も生じ、また不経済でもある。従つて最も理想
的なのは、石炭中窒素の除去（脱窒）の如き原炭
処理もしくは燃焼改善である。この脱窒および燃
焼改善は最近の内外の諸研究の成果により原理的
には相当効果が期待出来るようになつて来てい
る。とりわけ燃焼技術においてはNOxの生成消
滅のメカニズムが徐々に明確にされるに至り、従
来は単にNOxの生成のみを抑制せんが為に或る
程度燃焼効率を犠牲にせざるを得なかつたが、最
近では燃焼反応の進行に伴いNOxの消滅反応未
競合する点に注目した研究成果を基にこれも又有
効に利用する技術へと発展しつつある。
第１図は従来の微粉炭燃焼用低NOxバーナを
示し、第５図はこのバーナによる燃焼のフローチ
ヤートを示す。両図において、微粉炭と一次空気
の混合体たる微粉炭流１１は微粉炭供給管１０を
経て炉内に供給され初期燃焼域２２を形成する。
一方二次空気A2および三次空気A3はこの初期燃
焼域２２を包むよう炉内に噴射し、これによつて
初期燃焼形成部においてはこれら空気は層状に流
れてこの初期燃焼域は低O2燃焼を行う。これに
より初期燃焼域においては還元性の中間生成物が
形成されNOxを気相還元し、かつこの初期燃焼
域下流においては各空気は混合して低O2燃焼で
発生した未燃分の燃焼を行なうようにしている。
つまりこの形式のバーナにおいては火炎上流側で
は火炎と空気が良好に分離されること、また気相
還元を終つた下流側においては反対にこれら二
次、三次空気および二段燃焼を行つている場合に
はこれらに加えて二段燃焼空気との混合が良好で
あることが要求される。しかし従来の形式のバー
ナにおいてはこれらの分離混合は必ずしも良好に
行うことができず、分離を良好に行うようにする
と下流側での混合が不良となり未燃分の排出量が
増大し、反対に混合を良好にしようとすると還元
雰囲気の形成が不十分となつてNOxの低減率が
低下するという問題が生じている。さらに従来型
の燃焼装置においては熱負荷を負うべき火炎が初
期の低O2燃焼によつて低温となつているため熱
効率をあまり高くすることはできなかつた。
示し、第５図はこのバーナによる燃焼のフローチ
ヤートを示す。両図において、微粉炭と一次空気
の混合体たる微粉炭流１１は微粉炭供給管１０を
経て炉内に供給され初期燃焼域２２を形成する。
一方二次空気A2および三次空気A3はこの初期燃
焼域２２を包むよう炉内に噴射し、これによつて
初期燃焼形成部においてはこれら空気は層状に流
れてこの初期燃焼域は低O2燃焼を行う。これに
より初期燃焼域においては還元性の中間生成物が
形成されNOxを気相還元し、かつこの初期燃焼
域下流においては各空気は混合して低O2燃焼で
発生した未燃分の燃焼を行なうようにしている。
つまりこの形式のバーナにおいては火炎上流側で
は火炎と空気が良好に分離されること、また気相
還元を終つた下流側においては反対にこれら二
次、三次空気および二段燃焼を行つている場合に
はこれらに加えて二段燃焼空気との混合が良好で
あることが要求される。しかし従来の形式のバー
ナにおいてはこれらの分離混合は必ずしも良好に
行うことができず、分離を良好に行うようにする
と下流側での混合が不良となり未燃分の排出量が
増大し、反対に混合を良好にしようとすると還元
雰囲気の形成が不十分となつてNOxの低減率が
低下するという問題が生じている。さらに従来型
の燃焼装置においては熱負荷を負うべき火炎が初
期の低O2燃焼によつて低温となつているため熱
効率をあまり高くすることはできなかつた。
この発明は上述した問題点に鑑み構成したもの
であり、NOxを大幅に低減でき、かつ熱効率も
高い燃焼装置を提供することにある。
であり、NOxを大幅に低減でき、かつ熱効率も
高い燃焼装置を提供することにある。
要するにこの発明は、燃料噴射口をエジエクタ
構造とし、炉内に噴射した燃料流に対して濃淡を
形成し、燃焼装置の熱負荷を高めかつ同時に
NOxの気相還元を良好に行うよう構成した装置
である。
構造とし、炉内に噴射した燃料流に対して濃淡を
形成し、燃焼装置の熱負荷を高めかつ同時に
NOxの気相還元を良好に行うよう構成した装置
である。
以下この発明の実施例を図面により説明する。
第２図はこの発明の第１の実施例を示す。なお図
示した装置の燃料として微粉炭を例として説明す
るが、この装置は微粉炭燃焼用に限定するもので
はない。符号１０は燃料噴射管たる微粉炭供給管
であり、その炉内側開口部は開口端に向つてその
口径を漸次大きくするよう構成した拡散部１０ａ
となつている。１１０はこの拡散部１０ａ内に、
その中心がバーナ軸心とほぼ一致するよう配置し
た縮流部材で、これにより縮流部を形成する。こ
の縮流部材１１０は中央に噴射口１１０ａを有す
るよう平面形が環状に形成してあり、またその断
面は図示の如く、火炉側端部に向つて徐々に肉厚
となるように略三角形に形成してある。
第２図はこの発明の第１の実施例を示す。なお図
示した装置の燃料として微粉炭を例として説明す
るが、この装置は微粉炭燃焼用に限定するもので
はない。符号１０は燃料噴射管たる微粉炭供給管
であり、その炉内側開口部は開口端に向つてその
口径を漸次大きくするよう構成した拡散部１０ａ
となつている。１１０はこの拡散部１０ａ内に、
その中心がバーナ軸心とほぼ一致するよう配置し
た縮流部材で、これにより縮流部を形成する。こ
の縮流部材１１０は中央に噴射口１１０ａを有す
るよう平面形が環状に形成してあり、またその断
面は図示の如く、火炉側端部に向つて徐々に肉厚
となるように略三角形に形成してある。
次に符号１００は微粉炭供給管１０とほぼ同一
軸心線上に位置するよう配置した流体注入管であ
り、そのノズル部は上記の縮流部材１１０の噴射
口１１０ａの近傍に開口位置している。
軸心線上に位置するよう配置した流体注入管であ
り、そのノズル部は上記の縮流部材１１０の噴射
口１１０ａの近傍に開口位置している。
以上の構成の装置の燃焼状態を第６図も参考に
して説明する。
して説明する。
一次空気と微粉炭との混合流体ある微粉炭流１
１は微粉炭供給管１０を経て炉内に噴射されるわ
けであるが、大部分の微粉炭流は縮流部材１１０
と拡散部１０ａとから形成される環状空間を経て
炉内に拡散噴射される。一方ウインドボツクス４
０に供給された二次空気A2は二次空気旋回器２
０によつて旋回力を与えられバーナスロート５０
から炉内に噴射する。これにより、前記微粉炭の
拡散流と二次空気とはバーナスロート火炉側にお
いて急速に混合し、温度の高い高効率の急速燃焼
を行い主燃焼域１１１を形成し燃焼装置の熱負荷
を担当する。従つて高温燃焼によるサーマル
NOxを含有する燃焼ガスとなる。
１は微粉炭供給管１０を経て炉内に噴射されるわ
けであるが、大部分の微粉炭流は縮流部材１１０
と拡散部１０ａとから形成される環状空間を経て
炉内に拡散噴射される。一方ウインドボツクス４
０に供給された二次空気A2は二次空気旋回器２
０によつて旋回力を与えられバーナスロート５０
から炉内に噴射する。これにより、前記微粉炭の
拡散流と二次空気とはバーナスロート火炉側にお
いて急速に混合し、温度の高い高効率の急速燃焼
を行い主燃焼域１１１を形成し燃焼装置の熱負荷
を担当する。従つて高温燃焼によるサーマル
NOxを含有する燃焼ガスとなる。
一方流体注入管１００からは高速の流体１０１
（例えば燃焼排ガス等の不活性ガス）が噴射し、
これにより酸素分圧が下がりNH2を含むラジカ
ルを多量に発生することとなる。微粉炭流の残り
はこの流体の噴出により縮流部材１１０の噴射口
１１０ａを経て炉内に噴射する。この微粉炭は炉
内に拡散せず、かつ高速流体のO2分圧も低いの
で前記主燃焼域１１１の中心部つまりバーナ軸心
１０１の延長線を中心として炉内に還元性中間生
成分を多量に含有する還元物質生成域１１２を形
成する。この還元物質生成域１１２において例え
ば・NH2、・CN等のラジカルやCO等の還元性を
有する中間生成物が相当多量に生成される。この
NH2などのラヂカルの多いガスに酸素含有気体
が接触すると、NH2はNOxに転換してNOxが増
加するという問題がある。
（例えば燃焼排ガス等の不活性ガス）が噴射し、
これにより酸素分圧が下がりNH2を含むラジカ
ルを多量に発生することとなる。微粉炭流の残り
はこの流体の噴出により縮流部材１１０の噴射口
１１０ａを経て炉内に噴射する。この微粉炭は炉
内に拡散せず、かつ高速流体のO2分圧も低いの
で前記主燃焼域１１１の中心部つまりバーナ軸心
１０１の延長線を中心として炉内に還元性中間生
成分を多量に含有する還元物質生成域１１２を形
成する。この還元物質生成域１１２において例え
ば・NH2、・CN等のラジカルやCO等の還元性を
有する中間生成物が相当多量に生成される。この
NH2などのラヂカルの多いガスに酸素含有気体
が接触すると、NH2はNOxに転換してNOxが増
加するという問題がある。
次に、還元物質生成域１１２の外周部と急速に
拡散し燃焼した主燃焼域１１１により還元物質生
成域１１２の下流には負圧部が形成され、この負
圧部に向つて主燃焼域１１１の火炎や高温ガスが
流入する。ここにおいて、前記還元域の中間生成
物と主燃焼域１１１において形成されたNOxと
が混合し、NOxの気相還元域１１３が形成され
る。この気相還元域におけるNOxの気相還元を、
NOxの大半を占めるNOを例に示せば次式のとお
りになる。
拡散し燃焼した主燃焼域１１１により還元物質生
成域１１２の下流には負圧部が形成され、この負
圧部に向つて主燃焼域１１１の火炎や高温ガスが
流入する。ここにおいて、前記還元域の中間生成
物と主燃焼域１１１において形成されたNOxと
が混合し、NOxの気相還元域１１３が形成され
る。この気相還元域におけるNOxの気相還元を、
NOxの大半を占めるNOを例に示せば次式のとお
りになる。
NO＋・NH2→N2＋H2O ……(1)
NO＋・CH→N2＋CO ……(2)
NO＋CO→1/2N2＋CO2 ……(3)
なお以上の還元反応は数百分の一秒の短時間で
終了するので燃焼に対する影響は実用上問題とな
らない。また気相還元域１１３の下流には主燃焼
域１１１において混合しなかつた二次空気A2の
残りが流入するので、この二次空気A2によつて
未燃分は燃焼する。但し、燃焼装置全体として二
段燃焼を行えば未燃分はより完全に燃焼する。
終了するので燃焼に対する影響は実用上問題とな
らない。また気相還元域１１３の下流には主燃焼
域１１１において混合しなかつた二次空気A2の
残りが流入するので、この二次空気A2によつて
未燃分は燃焼する。但し、燃焼装置全体として二
段燃焼を行えば未燃分はより完全に燃焼する。
次に第３図は第２図に示す装置の変形例を示
す。この場合には、バーナスロート５０を微粉炭
管１０の拡散部１０ａに対応してゆるやかに形成
しつまりバーナスロートの表面を曲面に形成し、
この拡散部１０ａとバーナスロート５０との間の
空間を通過する二次空気A2の噴射を円滑にした
ものである。
す。この場合には、バーナスロート５０を微粉炭
管１０の拡散部１０ａに対応してゆるやかに形成
しつまりバーナスロートの表面を曲面に形成し、
この拡散部１０ａとバーナスロート５０との間の
空間を通過する二次空気A2の噴射を円滑にした
ものである。
第４図はさらに別の実施例を示す。この実施例
の場合には、二次空気通路の外周部に三次空気の
通過する通路を形成し、主燃焼域１１１の外周部
に二次空気及び三次空気流を形成するよう構成し
たものである。
の場合には、二次空気通路の外周部に三次空気の
通過する通路を形成し、主燃焼域１１１の外周部
に二次空気及び三次空気流を形成するよう構成し
たものである。
この実施例の燃焼装置は、二次空気と三次空気
の両者の噴射する既設の燃焼装置を改造する場合
に特に効果的である。
の両者の噴射する既設の燃焼装置を改造する場合
に特に効果的である。
この発明を実施することにより主として熱負荷
を負担する主燃焼域と、発生したNOxを還元す
る還元域とを同時に形成できるためNOx低減率
を高率に保持し、かつ熱効率を高く維持すること
ができる。
を負担する主燃焼域と、発生したNOxを還元す
る還元域とを同時に形成できるためNOx低減率
を高率に保持し、かつ熱効率を高く維持すること
ができる。
第１図は従来の燃焼装置の断面図、第２図はこ
の発明に係る燃焼装置の断面図、第３図は第２の
実施例を、第４図は第３の実施例を各々示す燃焼
装置の断面図、第５図は第１図の燃焼装置の運転
状態を示すフローチヤート、第６図は第２図に示
す燃焼装置の運転状態を示すフローチヤートであ
る。 １０……微粉炭供給管、１０ａ……拡散部、１
００……流体注入管、１１０……縮流部材、１１
０ａ……噴射口、１１１……主燃焼域、１１２…
…還元物質生成域、１１３……気相還元域。
の発明に係る燃焼装置の断面図、第３図は第２の
実施例を、第４図は第３の実施例を各々示す燃焼
装置の断面図、第５図は第１図の燃焼装置の運転
状態を示すフローチヤート、第６図は第２図に示
す燃焼装置の運転状態を示すフローチヤートであ
る。 １０……微粉炭供給管、１０ａ……拡散部、１
００……流体注入管、１１０……縮流部材、１１
０ａ……噴射口、１１１……主燃焼域、１１２…
…還元物質生成域、１１３……気相還元域。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 火炉側開口端に向けて漸次口径が拡大する形
状の燃料噴射管の先端部内に環状の縮流部材を配
置して縮流部を形成し、かつこの燃料噴射管と同
軸心に流体中入管を配置しバーナ軸心の炉内側延
長線を中心として還元物質生成域を形成し、この
還元物質生成域の周囲に高温の主燃焼域を形成
し、かつ還元物質生成域の下流部には気相還元域
を形成するように構成したことを特徴とする低
NOx型高効率燃焼装置。 ２ 液体注入管のノズル部が縮流部材に設けた噴
射口の近傍でバーナ装置軸心上に位置することを
特徴とする特許請求の範囲第１項記載の低NOx
型高効率燃焼装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20371983A JPS6096813A (ja) | 1983-11-01 | 1983-11-01 | 低νｏｘ型高効率燃焼装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20371983A JPS6096813A (ja) | 1983-11-01 | 1983-11-01 | 低νｏｘ型高効率燃焼装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6096813A JPS6096813A (ja) | 1985-05-30 |
| JPH0368286B2 true JPH0368286B2 (ja) | 1991-10-28 |
Family
ID=16478710
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20371983A Granted JPS6096813A (ja) | 1983-11-01 | 1983-11-01 | 低νｏｘ型高効率燃焼装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6096813A (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7717701B2 (en) * | 2006-10-24 | 2010-05-18 | Air Products And Chemicals, Inc. | Pulverized solid fuel burner |
| KR101141402B1 (ko) | 2011-03-09 | 2012-05-03 | 삼성전기주식회사 | 적층 세라믹 커패시터 및 그 제조방법 |
| CN106026778B (zh) * | 2016-08-02 | 2017-10-24 | 中国矿业大学 | 一种煤田火区热能可持续利用与煤火治理系统及方法 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS55123908A (en) * | 1979-03-19 | 1980-09-24 | Babcock Hitachi Kk | Low nox gas burner device |
-
1983
- 1983-11-01 JP JP20371983A patent/JPS6096813A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS55123908A (en) * | 1979-03-19 | 1980-09-24 | Babcock Hitachi Kk | Low nox gas burner device |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6096813A (ja) | 1985-05-30 |
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