JPH0515924B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は燃焼過程で窒素酸化物や他の汚染物の
生成を減少させ最小にするために微粉炭を非常に
効果的な制御された仕方で燃焼させるための新規
な改良された炉、バーナおよび方法に関する。本
発明は、本願と同じ譲渡されかつ1983年２月23日
に出願された米国特許出願第469019号および第
469117号のバーナおよび方法の改良である。

数年にわたつて、微粉炭を燃焼させる際微粉炭
を処理するための広範な種類のバーナおよび炉の
計汁が開発されてきた。微粉炭や他の掘り出され
た燃料を燃焼させる際主な問題の１つは燃焼過程
で望ましくない窒素酸化物（NOxとして知られ
ている）が生ずることである。

汚染物質としての窒素酸化物とバーナおよび炉
の設計とに関して多数の論文や報告書が公表され
ている。これらの論文や報告書はまたNOxの生
成を減少させ制御するための方法を扱つている。
これらを以下に示す。

1983年10月８日に「燃料バンカからスタツフま
での燃焼調査に関するアメリカ炎研究委員会シン
ポジウム」において発表されたItse.D.C.、
Penterson C.A.による“工業用燃焼装置のため
のNOx制御技術。

1981年に「燃焼研究所における第18回燃焼シン
ポジウム」において発表されたClaypole、T.C.、
Syred、N.による“NOx形成へのバーナ旋回空
気力学の効果”。

1982年に「静的燃焼NOx制御のEPA−ERPi合
同シンポジウム」において発表された
Lisauskas、R.A.、Rawdon、A.H.による“レー
リストーカ（Riley、Stoker）水平燃焼型ターボ
炉におけるNOx制御の状況”。

1983年に国際炎研究財団で発表された
Roberts、P.A.による“ニアフイールドエアロダ
イナミツクス（Near Field Aerodynamics）研
究プログラム” 1983年にアメリカ動力コンフエレンスで発表さ
れたRawdon、A.H.、Iohnson、Ｓ，Ａ，による
“NOx制御技術の動力ボイラへの応用” 1980年に「静的燃焼NOx制御のEPA／ERPi合
同シンポジウム」において発表された
Lisauskas、R.A.、Morshall J.J.による“石炭燃
焼式蒸気発生器からのNOx放出の評価” 1979年12月に「環境保護機関のアクレツクス
（Acurex）法人、EPA−600／７−79−178f、リ
サーチトライアングルパーク、NC、」において
発表されたLim、K.J.、Milligan、R.J.、Lips、
H.I.、Castaldini、C.、Merrill、R.S.および
Mason、H.B.による“工業用ボイラの応用に関
する技術評価報告：NOx燃焼制限” 1976年３月に国際炎研究財団、EPA／600／２
−76−061aにおいて発表されたHeap、M.P.、
Lowes、T.M.、Walmsley、R.、Bartelds、H.
およびLe Vaguerese、P.による“NOx制御に関
するバーナ規準、第１巻の微粉炭炎内のNOxへ
のバーナ変数の影響” 1974年９月にNTiS−PB−237−367、EPA−
650／２−74−091において発表されたBrown、
R.A.、Mason、H.B.、Schreiber、R.J.による
“ステーシヨナリソース（stationary Sources）
の窒素酸化物制御に関するシステム解析の必要
性” 1979年11月にニユーポートビーチ（Newport
Beach）、CAにおけける第３回技術パネル会議に
おいて発表された“EPA低NOxバーナ技術およ
び燃料の特徴” 1972年に「アプライドサイエンス（Applied
Science）出版社から発表されたBeer、J.M.およ
びChigier、N.A.による燃焼空気力学” 1976年10月に「環境保護機関のエアロスペース
法人、EPA600／２−76−274（NTiS第PB261066
号）、リサーチトライアングルパータ、NC」に
おいて発表されたDyKema、O.W.による”石炭
燃焼式実用ボイラ内のNOx制御に関する試験デ
ータの解析” 1979年10月22日乃至23日にヒユーストン、TX
における工業用ボイラ、ヒータおよび炉内の
NOx低下に関する国際シンポジウムで発表され
たMartin、G.B.およびBowen J.S.による“NOx
制御の概要” 1973年にアメリカ動力コンフエレンス会報第35
巻第828頁乃至第837頁において発表された
Rawdon、A.H.およびJohnson、S.A.による
“NOx制御技術の動力ボイラへの応用” 1978年11月に第２回EPRiNOx技術セミナー、
デンバー、COにおいて発表されたRawdon、A.
H.、Lisauskas、R.A.、Zone、F.J.による
“NOx制御用の石炭燃焼式ターボ^R炉の設計およ
び操作” 1979年２月に、環境保護機関のアクレツクス
（Acurex）法人、EPA−600／７−79−0506、リ
サーチトライアングルパーク、NC、の第３回静
的ソース（Stationary Source）燃焼シンポジウ
ム第巻の「最新処理（Adranced Processes）
および特殊なトピツクス」における発表者
Brown、R.A.による“代替燃料および低NOx横
流バーナ（tangential burner）開発プログラム” 1946年にZeldovich、J.によつて発表された
“アクタフイシコケミカU.R.S.S.”第21巻第４号
第577頁 1973年11月に第66回AICHe年次会議、フイラ
デルフイア、PA、においてPershing、D.W.、
Brown、J.W.、Martin、G.B.、Berkau、E.ER
により発表された“残油および石炭の燃焼から生
じた熱および燃料NOxへの計汁変化の影響” 1982年10月17日乃至21日にデンバーCO.で開か
れた動力発生合同コンフエレンス（1982）におい
てPenterson、C.A.により発表された“石炭燃焼
式蒸気発生器用の経済的な低NOx燃焼システム
の発展” 更に以下の米国特許は、燃焼用のエネルギー源
として微粉炭或いは他の炭化水素の化石燃料を用
いる炉用のバーナ等に関するものである。

Litchfield等による米国特許第246321号 Banesによる米国特許第1073463号 Schmidtによる米国特許第1342135号 Van Bruntによる米国特許第1779647号 Andreus等による米国特許第1817911号 Vroomによる米国特許第1953090号 Silleyによる米国特許第1993901号 Campbellによる米国特許第2046767号 Nahigyanによる米国特許第2159521号 Petersonによる米国特許第2190190号 Woolleyによる米国特許第2284708号 Hendrixによる米国特許第2325318号 Poole等による米国特許第2823628号 Thomasian等による米国特許第3007084号 Livingston等による米国特許第3147795号 Smirlock等による米国特許第4228747号 Santisiによる米国特許第4221558号 Mitchelfelder等による米国特許第4333405号 Millerによる米国特許第3150710号 Zelinskiによる米国特許第3250236号 Blodgett等による米国特許第3283801号 Millerによる米国特許第3284008号 Millerによる米国特許第3401675号 Pooie等による米国特許第3349826号 Korwinによる米国特許第3450504号 Shumakerによる米国特許第3782884号 Mayfield等による米国特許第3788797号 Bookerによる米国特許第3934522号 Smith等による米国特許第4019851号 Takahashi等による米国特許第4050879号 Blackburnによる米国特許第4089682号 Graybillによる米国特許第4147116号 Bonnelによる米国特許第4157889号 Vatskyによる米国特許第4206712号 Tacconeによる米国特許第4321043号 本発明の目的は微粉炭を、効率良く経済的に汚
染物質の生じないように燃焼させるための新規な
改良された炉の構成を提供することにある。

本発明の他の目的は、微粉炭用の新規な改良さ
れたバーナ、より詳しくバーナNOx生成と全体
の燃焼性能とを選択的に制御するための装置をも
つバーナを提供することにある。

本発明の他の目的は、窒素酸化物の生成を減少
させ最小にして効率良く経済的に微粉炭を燃焼さ
せる新規な改良された方法を提供することにあ
る。

本発明のさらに他の目的は、三次空気流れ、よ
り詳しくは、一次燃焼帯域に向けたり遠ざけたり
するように少なくとも１つの三次空気流れの方向
を選択的に制御してNOxの生成を制御し、バー
ナ吐出部の局部的な化学量論量の制御を行なつて
全体の燃焼性能を向上させることにある。

本発明のさらに他の目的は、燃焼過程で汚染物
質を最小にする極めて効率良い経済的な仕方で微
粉炭を燃焼させるための新規な改良された炉、バ
ーナおよび方法を提供することにある。

本発明の前記した目的、利点および他の目的、
利点はNOxおよび他の汚染物質の生成を最小に
する効率の良い経済的な仕方で微粉炭を燃焼させ
るための新規な改良された炉、バーナおよび方法
で達成される。

装置は、炉の燃焼帯域で燃焼させるための微粉
炭／空気混合物の一次流れを受け入れる入口と一
次流れを吐出する出口とを備えた管状ノズルをも
つバーナを有している。一次空気と微粉炭の混合
物は、環状のベンチユリ状流れ部分を通過する。
ベンチユリ状流れ部分はベンチユリスロートの下
流の末広の流れ部分からなる出口端部を有してい
る。コールスプレツダは、末広の流れ部分と同軸
的に整列して取付けられ、コールノズルの出口に
隣接する外端部を有し、かくして末広の流れ部分
の壁と協働して截頭円錐形で環状の末広がり流れ
通路を形成する散布用の壁面を提供する。

旋回羽根の流れ分割器を流れ通路内に位置決め
して、旋回している微粉炭／空気の均一な混合物
を燃料に富む帯域と燃料の乏しい帯域との別個の
流れに分割し分離して炉の一次燃焼帯域内の燃焼
を制御する。

二次空気用の管状導管はコールノズル出口の周
りに同軸的に整列して取付けられており、二次空
気の旋回流れを燃焼帯域内へ、コールノズル出口
から吐出される一次空気／燃料混合体の流れの周
りに差し向ける。複数の三次空気用導管が二次空
気用の管状導管から半径方向で外方に間隔をへだ
てており、三次空気用導管の各々は三次空気の流
れを燃料帯域内へ吐出するようになつている出口
ポートを有している。羽根組立体は三次空気用導
管の各々に取付けられ、可動であつて、NOxと
燃料性能の正確な制御を達成するために三次空気
の流れの方向を一次空気／微粉炭の燃焼帯域に向
けたり遠ざけたりするように制御する。

一対のバーナが炉壁の両側壁表面の下方かつ外
方に傾斜している部分に取付けられて、熱い燃焼
ガスを傾斜した側壁面の内面に沿つて上方に通過
させるように循環させて、微粉炭の一次燃焼を促
進するための熱をバーナのノズル出口に隣接した
燃焼帯域内に供給する。吸熱器として働く耐火材
で形成された炉壁内のクオールに対する慣例的な
必要性が耐火材で形成されたクオールと一般に関
連した慣例的な保守の問題とともに取除かれる。
三次空気用ポート内の制御可能な羽根組立体は燃
焼帯域内の局部的な化学量論量を微調整して燃焼
過程および炎パターンを正確に制御し燃焼過程
中、NOx（窒素酸化物）や他の汚染物質の生成を
最小にする装置を提供する。

本発明をより良く理解するために、添付図面と
関連してなされた以下の説明を参照すべきであ
る。

いま添付図面を詳細に参照すると、第１図には
本発明の特徴に従つて構成された新規な改良した
微粉炭燃焼用炉が占めされている。炉１０は、第
３図および第４図による詳細に示されている一対
の３段ベンチユリ（TSV）バーナ１２を有して
おり、ベンチユリバーナ１２は複数の水管１６で
覆われた内壁表面をもつ炉の対向側壁１４に夫々
取付けられており、水管１６は炉ハウジングの内
側に水壁を形成している。

炉ハウジングは、壁１８で形成されたＶ形の乾
燥底部を有し、壁１８は両側壁１４の下縁部分、
即ち下端部分に接合されている。炉の底部の上方
の各側壁の中間レベルのところには内方に引つ込
んだ部分即ちくびれ部分２０が形成されており、
各くび部分は、下方かつ内方に傾斜する上方部分
２２と、側壁の外方部分から内方に間隔をへだて
た垂直中間部分２４と、それぞれの３段ベンチユ
リバーナ１２の取り付けられている下方かつ外方
に傾斜している下方壁部分２６とを有している。

燃焼が行なわれると、バーナの各々は矢印
“Ｂ”で示されるような下方かつ内方に向いた一
次燃焼帯域“Ａ”を形成して炎領域の熱い燃焼生
成物を、反対側のバーナからの燃焼生成物と互い
に衝突させてＶ形の底壁１８の上方かつ外方に傾
斜する表面に向かつて下方に偏向させる。

底壁の傾斜表面は熱い燃焼生成物の流れを、バ
ーナを支持する傾斜壁部分２６の内面を通過させ
るために矢印“Ｃ”で示されているように上方に
偏向させかくして熱い燃焼生成物は循環して一次
燃焼帯域“Ａ”を直接通過するか或いは一次燃焼
帯域“Ａ”内へ再び入り両側のTSVバーナ１２
から供給した微粉炭の発火および燃焼を助長する
ための追加の加熱を与える。

この循環によつて、バーナノズルの周りの炉壁
に耐火材からなるクオール（quarl）の形の“吸
熱器”の必要性がなくなり、これらのクオールと
関連したやつかいな保守の問題が取り除かれる。

熱い燃焼生成物が傾斜した壁部分２６の内面に
沿つて一次燃焼帯域“Ａ”を通過した後、生成部
は３段ベンチユリバーナ１２よりも上の高さのと
ころにあるくびれ壁部分２０で形成された炉ハウ
ジングの狭いスロート部分２８を通つて全体に上
方に移動する。熱いガスは上方に通過してハウジ
ングの上端（図示せず）にあるボイラの水管を加
熱する。ベンチユリ状の壁形をもつターボＲ炉は
本願の譲受人によつて開発され製造されており、
米国特許第3283801号および第3401675号はこれと
同様な側壁の形状で平坦な底壁をもつ炉に関して
いる。本明細書にはこれらの特許の内容が参考と
して含まれている。

下段の燃焼用空気は入口ダクト３０を通つて炉
１０の下端部分に供給されて循環する熱い燃焼生
成物と混ざり矢印“Ｄ”および“Ｅ”で示されて
いるように上方および下方に移動する。下段の燃
焼用空気は送風器３２またはプレナム室のような
適当な装置によつてダクト３０に供給される。

上段の燃焼用空気は、炉の側壁１４の垂直中間
壁部分２４に開口部を有して取付けられた上段の
燃焼用空気の入口ダクト３４を通つてベンチユリ
炉の狭いスロート部分２８に供給される。上段の
燃焼用空気は送風器３６またはプレナム室のよう
な適当な空気源から炉に供給される。

微粉炭および一次燃焼用空気はボールミルまた
は他の供給源から導管即ちパイプ３８を介して各
TSVバーナ１２のコールヘツド４０に供給され
る。一次微粉炭／空気混合物はコール（微粉炭
用）ヘツド４０から管状のコール（微粉炭用）ノ
ズル４２へ下方に差し向けられる。コールノズル
４２は、第３図および第４図に示すように炉壁部
分２６の内面に隣接するかまたはこれと同一平面
の出口端部を有している。一次微粉炭／空気用ノ
ズル４２は出口に隣接してベンチユリ状部分を有
し、ベンチユリ状部分は収束壁部分４４と、最小
直径のスロート４６と、末広の出口部分４８と、
を有し、出口部分４８は微粉炭と燃焼用空気との
一次流れ用の吐出出口を形成し浅い傾斜で外方に
広がつている。

微粉炭および一次空気の吐出流れは、コールノ
ズル４２の外方に末広がるベンチユリ出口分４８
内に同軸的に整列して取付けられコールスプレツ
ダ５０の周りに旋回するように差し向けられる。
コールスプレツダ５０は第４図に示すように外端
部が開いており、コールノズル出口に対して軸線
方向に調整される支持導管即ちロツド５２に取付
けられている。コールスプレツダの支持部材５２
はコールヘツド４０から後方に突出し、燃焼帯域
“Ａ”の炎パターンを調節するために、軸線方向
に沿つて矢印“Ｆ”で示された方向に可動であ
る。

一次微粉炭／空気流れを分割して、末広のベン
チユリ部分４８とコールスプレツダ５０の外壁表
面との間に形成された環状領域を通過する燃料に
富む微粉炭／空気流れと燃料に乏しい微粉炭／空
気流れとの個々の流れに旋回作用を与えるため
に、複数の旋回羽根５４がコールスプレツダ５０
の外側表面に取付けられている。コールスプレツ
ダおよび羽根は、コールノズル出口から燃焼帯域
“Ａ”内へ徐々に広がる円錐形の旋回吐出流を生
じさせる。羽根５４はコールノズルの環状領域
を、各羽根の両側で円周方向に間隔をへだてた複
数の吐出通路５６に分割する。この構成によつ
て、発火させて安定した細長い炎パターンで燃焼
させるための燃焼帯域“Ａ”内へ流入する微粉
炭／一次空気の混合物の徐々に広がる環状旋回流
が生じることになる。コールスプレツダ５０の中
空端部は窒素酸化物を差程形成することなく揮発
性物質をすばやく蒸発させる高温で空気の希薄な
低圧領域を与える。

本発明によれば、コールノズル４２の出口端部
は截頭円錐形の二次空気用導管６０によつて取囲
まれており、導管６０は、一次コールノズルの吐
出端部と同軸的に整列しかつ炉壁２６の内側表面
と同一平面内かまたはその付近にある出口端部を
有している。導管６０を通る二次空気流れは環状
旋回流に形作られ、環状旋回流はコールノズル４
２からの一次空気／微粉炭混合物の同軸の吐出流
を取囲む出口端部から吐出される。

二次空気用導管６０の入口端部には、二次空気
が大きな短形ハウジング即プレナム６４内に設け
られた短形／方形の分割板６２の円形開口部を通
つて供給される。プレナム６４は炉の側壁部分２
６の外側壁表面に分割板６２と平行に取付けられ
た前壁６６を有している。箱状のハウジングはま
た同様な外形の背壁６８を有しており、前壁６
６、背壁６８および分割板６２は外周において側
壁７０と相互に連結されている。

分割板６２と背壁６８との間のバーナハウジン
グの開放領域即ち開放スペースはプレナム室７２
をなし、二次空気を二次空気用導管６０内へ旋回
パターンで放出し、最終的に（第３図に矢印
“Ｇ”で示すように）コールノズルからの一次空
気および微粉炭を囲むように燃焼帯域“Ａ”内へ
吐出する。プレナム室７２用の二次空気は、室の
側壁７０に連結された二次空気供給ダクト７４を
通つて導入され、送風器７６或いは適当な容量の
プレナム室のような適当な空気源から供給され
る。調節自在の制御羽根７８が、各TSVバーナ
の二次空気プレナム室７２に供給される空気流れ
を制御するために供給ダクト７４内に取付けられ
ている。

コールノズル４２の中央軸線の周りに同心状に
配置された個々に制御可能な旋回羽根８０のリン
グによつて、プレナム室７２から分割板６２の中
央開口部を通つて僅かに収束する二次空気導管ノ
ズル構造体６０内へ流入する二次空気に対し、旋
回作用を与える。各羽根８０は、プレナム室の背
壁６８を貫通して外方に突出する外端部をもつ制
御軸８２によつて個々に制御することができ、係
止リング８６を締め付けることのできる係止ナツ
ト８４によつて選択された回転位置に固定するこ
とができる（第３図）。

本発明によれば、三次空気用プレナム８８は前
壁６６と分割板６２との間の箱状のプレナム６４
内に形成される。三次空気は、制御羽根９２を中
に取付けている三次空気用供給ダクト９０を通つ
てプレナム８８の側壁７０に供給される。三次空
気はフアン９４、或いはプレナム（図示せず）の
ような適当な供給源から入口ダクト９０に供給さ
れる。

炎パターンの形を制御し微調整してNOxの生
成を制御するために、そして全体にわたる燃焼過
程を制御するために、バーナプレナム６４の前壁
６６内に設けられた開口部６６ａ（第５図）と同
軸的に整列するように形成された三次空気用の複
数の管状導管９６から三次空気を燃焼帯域“Ａ”
内へ導入する。導管９６は炉の側壁１４の傾斜部
分２６に形成され、第２図に最も良く示されてい
るようにコールノズル４２の中央軸線の周りに半
径方向で外方に間隔をへだてた等辺のパターンに
配置されている。各導管は、炉壁の内側の水壁構
造体に形成された吐出用外側ポート９８で終わつ
ており、各ポート９８には、三次空気流れ“Ｈ”
（第３図）を、燃焼帯域“Ａ”および炎パターン
の中央軸線に向けたり遠ざけたりするように、
個々に選択的に制御するための回転自在に取付け
られた羽根組立体１００が嵌められている。

帯域“Ａ”内で生ずる燃焼の際に一つ或いはそ
れ以上の三次空気流れを選択的に制御して衝突さ
せることは、燃焼の化学量論量を局部的に制御す
るのに効果的であり、望ましくないNOx或いは
他の汚染物質の生成を無くすか或いは最小にす
る。

各羽根組立体１００は第５図および第６図に示
されているように環状の円筒形リング１０２を有
し、円筒形リング１０２はその中に直径方向に延
びる中央羽根１０４を備えている。羽根１０４の
内方部分１０４ａは制御軸１０６の前端部に取付
けられており、制御軸１０６はバーナハウジング
６４の前壁６６に取付けられた支持ブラケツト１
０８内で360゜回転するようにジヤーナル軸受され
ている。制御軸１０６は対応する羽根リング１０
２と同軸的に整列して、分割板６２およびバーナ
ハウジングの背壁６８を貫通して内方に突衆出し
ている。制御軸の外方に突出する端部はハンドル
制御部１１０を備えて、個々の各羽根組立体１０
０を矢印“Ｊ”で示すように360゜にわたつて選択
的に回転させることができる。

中央羽根１０４はまた、弯曲した外縁部をもち
かつ制御軸１０６の長さ方向軸線に対して鋭角を
なして配置された外方部分１０４ｂを有してい
る。少なくとも１つの他の中間羽根１１２が円筒
形の羽根リング１０２内に設けられ、中間羽根は
中央羽根１０４の直径方向の内方部分１０４ａと
平行な内方部分１１２ａを有している。同様に、
羽根１１２は、第７図に最も良く示された弯曲し
た外縁部をもつ外方部分１１２ｂを有し、羽根１
０４の外方部分１０４ｂと平行に整列して三次空
気ボート９８内の羽根組立体１００の回転位置に
応じて三次空気の流れを一次燃焼帯域“Ａ”に向
けたり遠ざけたりするよう偏向させるのを助け
る。最外方の偏向羽根１１４のような追加の偏向
羽根の組を設けても良い。

かくして、バーナハウジング６４の後ろの個々
のハンドル１１０によつて制御軸１０６を回転さ
せることは燃焼帯域に流入する三次空気流れ
“Ｈ”の角度変位を制御するのに効果的であるこ
とがわかる。ハンドルを選択された回転位置に移
動させることによつて、燃焼炎のパターン形成と
燃焼過程の局部的な化学量論量とを調節し、制御
して、燃焼過程において効率を最大にしNOxお
よび他の汚染物質の生成を最小にすることができ
る。

第８図を参照すると、TSVバーナ１２は中間
範囲の旋回数で達成される一次流れと二次流れと
の間の循環によつて安定化され、バーナはコール
ノズル４２を取囲む導管６０の二次空気の化学量
論量比を0.4に減少させることができるように設
計される。レジスタ羽根（旋回羽根）８０を通つ
て導管６０および４２の壁間の狭い環状部内へ入
れられた二次空気の流れには必要な旋回が与えら
れる。バーナ１２は膨脹するクオールを有してお
らず、従つてバーナ環状部は炉壁と同一平面内に
あつてもよい。方向転換用羽根組立体１００を備
えた三次空気用ポート９８は二次空気用導管の近
くに配置され、これらの三次空気用ポートはバー
ナ前部の全化学量論量（SR_BR）を0.7乃至1.0にま
でもたらすのに用いられる。必要とされる残りの
空気流れを下流の中継ポート即ち入口３０および
３４から加える。

TSVバーナ１２には、(1)レジスタ羽根８０の
位置、(2)コールスプレツダ５０の軸線位置、およ
び(3)バーナ軸線に対する三次空気方向転換制御用
羽根組立体１００の角度のバーナ調節が備わつて
いる。

操作試験において、スプレツダ５０を最適位置
にすると、レジスタ羽根８０がその同心円形リン
グの接線から25゜以下の位置にあるとき炎はコー
ルノズルに非常に良く付いて、NOxの放出は約
25゜のレジスタ羽根位置で最も少なかつた。レジ
スタ羽根８０が開放されると、旋回は減少し炎前
部はバーナノズルから離れるようになり、NOx
の放出は300ppmから500ppmに増加した。またコ
ールスプレツダの位置はNOxに影響する。スプ
レツダ５０がコールノズル４２の先端部と同一平
面にあるときNOxの放出は275ppmだけ下がつ
た。NOx発生の低下は炎の孤立を伴つた。NOx
の放出は、三次空気流れを旋回する炎の接線方向
に注入するように三次空気用羽根を設定すると最
も高くなつた。三次空気を炎内へ半径方向に向け
ると、NOxは僅かに低くなつた。三次空気を炎
から遠ざけて向けると、NOxは25％だけ下がつ
た。

NOxの放出は、局部的な化学量論量に非常に
敏感であり、達成される最も低いNOx放出は
SR_BF＝0.71で156ppmであつた。バーナのCO放出
はNOx放出に明らかには依存せず15乃至20ppm
の範囲で低かつた。バーナ調節装置はNOx放出
に比較的大きな効果を有し、スプレツダ位置を変
えると特にスプレツダ５０を、炎の孤立がなくて
二次空気の旋回数が0.6よりも大きい調節された
位置にすると、炎の形状およびNOxの生成に影
響する。またレジスタ羽根８０とスプレツダ５０
の位置との調節はNOxを40％だけ減少させるこ
とができて、またバーナ前部の化学量論量を減少
させるとバーナ前部の全化学量論量を0.9から0.7
まで減少させる効果を有する。

この減少はNOxを50％だけ減少させることに
なる。

本発明をただ一つの実施例に関して説明した
が、当業者は本発明の原理の概念および範囲内で
多くの変形を行なうことのできることが理解され
るはずである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の新規な改良された炉の垂直断
面図である。第２図は、第１図の矢印２−２の方
向における炉壁の部分の部分内側立面図である。
第３図は第２図の３−３線における部分断面図で
ある。第４図は本発明の特徴に従つて構成された
新規な改良された三段式ベンチユリバーナの部分
切欠き斜視図である。第５図は、本発明の三次空
気用導管とその中の制御羽根組立体との詳細な構
成を示す５−５線における部分断面図である。第
６図は、第５図の６−６線における断面図であ
る。第７図は、第６図の７−７線における部分断
面図である。第８図は、本発明の三段式ベンチユ
リバーナの作動特性の図表である。 １０……炉、１２……ベンチユリバーナ、１４
……側壁、１８……底壁、２６……傾斜壁部分、
３０……入口ダクト、３２，３６……送風器、２
４……中間壁部分、２８……スロート部分、４０
……コールヘツド、４２……コールノズル、４４
……収束壁部分、４８……末広の出口部分、５０
……コールスプレツダ、５４……旋回羽根、５６
……吐出出口、６０……二次空気用導管、７８…
…制御羽根、８０……旋回羽根、９６……三次空
気用導管、９８……吐出用外側ポート、１００…
…羽根組立体、１０２……円筒形リング、１０４
……中央羽根、１０６……制御軸。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 微粉炭と空気の混合物の一次流れを受け入れ
   るための入口と、前記一次流れを燃焼帯域内へ吐
   出するための出口端部とをもつ管状ノズル装置
   と、 前記ノズル装置の前記出口端部に隣接して最大
   の直径をもつ末広の流れ部分と、前記末広の流れ
   部分の上流にあつて前記微粉炭を前記流れの中央
   部分により均一に分布させるための収束流れ部分
   とを備え、前記ノズル装置内に前記出口端部に隣
   接して同軸的に配置された環状のベンチユリ状流
   れ制御装置と、 前記出口端部に隣接する端部と、前記末広の流
   れ部分のへきめんと協働して截頭円錐形で環状の
   形の末広の流れ通路を形成する壁面と、を備え、
   前記末広の流れ部分内に同軸的に整列して取付け
   られたコールスプレツダ装置と、 前記流れ通路内で前記コールスプレツダ装置と
   前記末広の流れ部分の表面との間に配置された、
   微粉炭および空気の前記均一な混合物の旋回流を
   燃料に富む帯域と燃料の乏しい帯域の別個の流れ
   る分割して前記燃焼帯域内へ吐出するための旋回
   羽根流れ分割装置と、 前記管状ノズル装置と同軸的に整列し、二次空
   気用の入口と前記管状のノズル装置の前記出口端
   部に隣接する出口とをもつ、前記燃焼帯域内へ吐
   出される微粉炭および空気の前記混合物の前記流
   れを囲むように二次空気の環状流れを前記燃焼帯
   域内へ吐出させるための環状導管と、 前記環状導管から半径方向で外方に間隔をへだ
   て、各々が三次空気の流れを前記燃焼帯域内へ吐
   出するための出口ポートをもつ複数の三次空気用
   導管と、 前記各三次空気用導管の中にあつて、NOxの
   制御と燃焼性能のために三次空気の流れを前記燃
   焼帯域内へ吐出する微粉炭および空気の一次混合
   物内へ或いは一次混合物から遠ざけて差し向ける
   可動な羽根装置と、 からなることを特徴とする微粉炭用バーナ。 ２ 前記羽根装置は、前記各三次空気用導管の中
   央軸線を中心に回転移動するように取付けられ、
   前記中央軸線と角度をなす少なくとも１つの偏向
   羽根を有していることを特徴とする特許請求の範
   囲第１項に記載のバーナ。 ３ 各三次空気用導管内における前記羽根装置の
   回転位置を選択的に制御するための制御装置を有
   していることを特徴とする特許請求の範囲第２項
   に記載のバーナ。 ４ 前記制御装置は前記三次空気用導管の各々の
   前記中央軸線に沿つて整列した軸を有しているこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第３項に記載のバ
   ーナ。 ５ 各三次空気用導管内の前記羽根装置は、前記
   各出口ポートを横切つて互いと平行に整列してい
   る複数の前記偏向羽根を有していることを特徴と
   する特許請求の範囲第２項に記載のバーナ。 ６ 各三次空気用導管内の前記羽根装置は、前記
   導管内に回転自在に受け入れられた円筒形本体を
   有していることを特徴とする特許請求の範囲第２
   項に記載のバーナ。 ７ 各三次空気用導管内の前記羽根装置は、三次
   空気の流れを分離した流れに分割して前記各三次
   空気用ポートから吐出する前記流れを前記三次空
   気用導管の前記軸線に対して偏向させるための、
   前記円筒形本体を横切つて延びる複数の平行な偏
   向羽根を有していることを特徴とする特許請求の
   範囲第６項に記載のバーナ。 ８ 微粉炭および空気の混合物の一次流れを、コ
   ールノズルの出口のところで燃焼帯域内へ放出す
   るためにベンチユリ状構造体に流通させる工程
   と、 微粉炭および空気の混合物の前記環状の一次流
   れをコールスプレツダの周りに旋回するように差
   し向けて前記燃焼帯域内へ吐出する燃料に富む流
   れと燃料の乏しい流れに安定した截頭形状の流れ
   パターンを与える工程と、 前記コールノズルから前記燃焼帯域内へ吐出す
   る前記流れを囲むように二次空気の旋回流を導入
   する工程と、 前記燃焼帯域内でのNOxの生成と微粉炭の燃
   焼性能とを制御するために、前記コールノズルの
   周りの二次空気導入領域から間隔をへだてた１つ
   或いにそれ以上のポートからの三次空気の流れの
   方向を制御する工程と、 からなることを特徴とする微粉炭の燃焼方法。 ９ 燃焼過程の化学量論量に局部的な影響を与え
   るために前記三次空気の流れを燃焼帯域に向けた
   り遠ざけたりすることができることを特徴とする
   特許請求の範囲第８項に記載の方法。 １０ 三次空気の流れの方向を制御する工程は前
   記燃焼帯域の中央軸線に対する三次空気流れの角
   度を変える工程を有していることを特徴とする特
   許請求の範囲第９項に記載の方法。 １１ 二次空気の前記旋回流れを導入する前記工
   程により、前記燃焼帯域内へ吐出された微粉炭お
   よび空気の一次混合物の安定した環状流れパター
   ンを囲むようにドーナツ型の循環帯域を形成する
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１０項に記載
   の方法。 １２ 微粉炭を燃焼させる炉は、底壁よりも上の
   レベルのところで下方かつ外方に互いに遠ざかつ
   て傾斜する一対の対向する側壁を有し、前記底壁
   は燃焼生成物を前記傾斜する両側壁の内面にわた
   つて上方に差し向けるための偏向面を備え、 さらに炉は、微粉炭および空気の一次混合物を
   前記側壁に隣接する燃焼帯域内へ前記側壁とほぼ
   垂直な下方方向に差し向けるための前記傾斜する
   側壁の各々に取付けられた少なくとも１つの微粉
   炭用バーナを有し、 前記各バーナは、微粉炭および空気の一次混合
   体の流れを受け入れるための入口と前記流れを燃
   焼用炉の燃焼帯域内へ吐出するための出口端部と
   をもつ管状ノズル装置と、 前記ノズル装置内に前記出口端部に隣接して最
   大の直径をもつ末広の流れ部分と、前記末広の流
   れ部分の上流にあつて前記微粉炭を前記流れの中
   央部分により均一に分布させるための収束流れ部
   分とを備え、前記ノズル装置内に前記出口端部に
   隣接して配置された環状のベンチユリ状流れ制御
   装置と、 前記出口端部に隣接する端部と、前記末広の流
   れ部分の壁面と協働して截頭円錐形で環状形の末
   広の流れ通路を形成する壁面と、を有し、前記末
   広の流れ部分内に同軸的に整列して取付けられた
   コールスプレツダ装置と、 前記流れ通路内で前記コールスプレツダ装置と
   前記末広の流れ部分の表面との間に位置決めされ
   た、微粉炭および空気の前記均一な旋回流を燃料
   に富む帯域と燃料の乏しい帯域の別個の流れに分
   割して前記燃焼帯域内へ吐出するための旋回羽根
   流れ分割装置と、 前記管状のノズル装置と同軸的に整列し、二次
   空気用の入口と前記管状のノズル装置の前記出口
   端部に隣接する出口とをもつ、前記燃焼帯域内へ
   吐出される微粉炭および空気の前記混合物の前記
   流れを囲むように二次空気の環状流れを前記燃焼
   帯域内へ吐出させるための環状導管と、 前記環状導管から半径方向で外方に間隔をへだ
   て、各々が三次空気の流れを前記燃焼帯域内へ吐
   出するための出口ポートをもつ複数の三次空気用
   導管と、 前記各三次空気用導管の中であつて、NOxの
   制御と燃焼性能のために三次空気の流れを、前記
   燃焼帯域内へ吐出する微粉炭および空気の一次混
   合物内へ或いは一次混合物から遠ざけて差し向け
   る可動な羽根装置と、 からなることを特徴とする微粉炭を燃焼させる
   炉。 １３ 前記羽根装置は、前記各三次空気用導管の
   中央軸線を中心に回転移動するように取付けら
   れ、前記中央軸線と角度をなす少なくとも１つの
   偏向羽根を有していることを特徴とする特許請求
   の範囲第１２項に記載の炉。 １４ 各三次空気用導管内における前記羽根装置
   の回転位置を選択的に制御するための制御装置を
   有していることを特徴とする特許請求の範囲第１
   ３項に記載の炉。 １５ 前記制御装置は前記三次空気用導管の各々
   の前記中央軸線に沿つて整列した軸を有している
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１４項に記載
   の炉。 １６ 各三次空気用導管内の前記羽根装置は、前
   記各出口ポートを横切つて互いと平行に整列して
   いる複数の前記偏向羽根を有していることを特徴
   とする特許請求の範囲第１３項に記載の炉。 １７ 各三次空気用導管内の前記羽根装置は、前
   記導管内に回転自在に受け入れられた円筒形本体
   を有していることを特徴とする特許請求の範囲第
   １３項に記載の炉。 １８ 各三次空気用導管内の前記羽根装置は、三
   次空気の流れを分離した流れに分割して前記各三
   次空気用ポートから吐出する前記流れを前記三次
   空気用導管の前記軸線に対して偏向させるため
   の、前記円筒形本体を横切つて延びる複数の平行
   な偏向羽根を有していることを特徴とする特許請
   求の範囲第１７項に記載の炉。 １９ 各バーナの前記二次空気用管状導管には隣
   接する側壁の前記内面に隣接して前記出口が取付
   けられていることを特徴とする特許請求の範囲第
   １２項に記載の炉。 ２０ 前記ノズル装置の出口端部に隣接する各バ
   ーナの燃焼帯域は、前記側壁の内面にわたつて上
   方に流れる循環燃焼生成物からの熱を受け入れる
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１２項に記載
   の炉。