JPH05507140A - 集合同心式ぐう角燃焼システム - 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】 集合同心式ぐう可燃焼システム 関連出願の相互参照 本出願は、本出願と一緒に出願されかつ譲渡されている以下の特許出願と相互参 照する。マリオン　ジョン　レオナードの名義で出願されたｒＮＯｘ制御用の高 性能オーバファイア空気システム」と題する米国特許出願（Ｃ９０００１０）。

発明の背景 本発明は、ぐう可燃焼式化石燃料燃焼炉に関し、更に詳細には、ぐう可燃焼式の 微粉炭燃焼炉からのＮ。

Ｘ放出を減少するための燃焼システムに関する。

微粉炭は、長い間ぐう可燃焼方法によって炉内で良好に浮遊燃焼されている。こ のぐう可燃焼方法によれば、燃料及び空気は、炉内に炉の４つのコーナ部から、 炉内の中心部の仮想円に対して接線方向に向けられるように、導入される。この タイプの燃焼方法は多くの利益を有し、例えば燃料と空気との混合が良好である こと、火炎状態が安定であること、及び炉内に燃焼ガスが滞溜する時間が長いこ となどの利益がある。

最近は、空気汚染を可能な限り最小にすることがま）すます重要とされている。

この目的のために、アメリカ合衆国内の多くの公害防止関係者は、アメリカ合衆 国の議会が１９９０年代の終りまでに包括的な空気放出減少に関する法律を制定 することを期待している。

そして、このような法律が有することになろう主たる趣旨は、第１に、既存の化 石燃料燃焼装置に関してのＮＯｘ及びＳＯｘ制御の改装を命令することにあろう 。

特にＮＯｘの問題について述べるに、窒素酸化物が化石燃料の燃焼中にサーマル ＮＯｘとフューエルＮ。

Ｘと称されている２つの分離する物質の形で生じる。

サーマルＮＯｘは、燃焼用空気中の分子状の窒素と酸素との熱固定から生じる。

サーマルＮＯｘの生成の割合は、局部火炎温度及び幾分少ないが酸素の局部濃度 に極端に影響される。実際には、すべてのサーマルＮＯｘは高温度である火炎の 区域で生成される。

他方、フューエルＮＯｘは石炭及び重油などの化石燃料中の窒素の有機化学的に 結合した窒素の酸化から生じる。このフューエルＮＯｘの生成の割合は、一般に は燃料と空気流れとの混合の割合によって、特に局部的な酸素濃度によって、強 く影響される。しかしながら、燃料中の窒素のためによる煙道ガスＮＯｘ濃度は 、典型的に、燃料中のすべての窒素の完全酸化から生成されるレベルの小部分、 例えば２０〜６０％のみである。前述した説明から、総ＮＯｘの生成は、局部的 な酸素濃度及び最大火炎温度の両方の函数であることが容易に明らかになったで あろう。

説明を続けるに、幾つかの改良が標準ぐう可燃焼技術になされている。これらの 改良は、主として、良好なＮＯｘ放出の減少を成し遂げるためになされている。

その１つの改良が、米国特許出願第７８６，４３７号（１９８５年１０月１１日 に出願されると共に本出願と同じ譲受人に譲渡され、かつ“ぐう可燃焼式の微粉 炭燃焼炉を運転するための制御システム及び方法”と題するものであって、現在 では放棄されている）によって提案されている。この米国特許出願の技術によれ ば、微粉炭及び空気は、多数の下方バーナ高さから一方向へ炉内に接線方向に導 入されると共に、多数の上方バーナ高さからも上記一方向とは反対の方向へ炉内 に接線方向に導入される。このような技術を利用する結果として、燃料と空気と の良好な混合が成し遂げられ、これにより通常のぐう可燃焼炉（この分野の当業 者にとってよく知られているように、一般に、２０〜３０％の過剰空気でもって 燃焼させられる）よりもより少ない過剰空気の使用が可能となる。そして、過剰 空気の減少は、前述したように石炭燃焼炉からの主たる空気汚染源であるＮＯｘ の生成を最小にすることに役立つ。過剰空気の減少は、また、石炭燃焼炉の効率 増加も生じる。

前述した米国特許出願によりＮＯｘを減少するように改良されている燃焼技術は 、しかし、幾つかの欠点を有する。すなわち、炉内において対向し合う方向へ回 転するガスが互いに相殺し合うので、ガスが炉内の上方部分を通して多少真直ぐ に流れ、これにより炉の上方における乱流及び混合が減少して、炉から出る未燃 炭素粒子の量が増大する。また、スラグ及び未燃炭素が炉壁に付着することが生 じる。そして、これらスラグ及び未燃炭素の炉壁への付着によって、炉壁をライ ニングしている水冷管への熱伝達効率が減少し、すす吹きをする必要性が増大し 、水冷管の寿命が短くなる。

次に、ＮＯｘ減少のための他の改良が米国特許第４゜７１５．３０１号（１９８ ７年１２月２９日に特許が付与されていると共に本出願と同じ譲受人に譲渡され 、かつ“低過剰空気のぐう可燃焼システム”と題する）の明細書に開示されてい る。この米国特許第４，７１５．３０１号の技術によれば、現在放棄されている 前述した米国特許出願の場合と同じように、炉内に、おいて微粉炭が空気との良 好な混合でもって浮遊燃焼させられる。また、ぐう可燃焼炉に関連する前述した 利益のすべてが、炉内にうず巻き回転火球を形成することによって、得られる。

炉壁は空気の覆いによって保護され、これにより炉壁へのスラッギングが減少さ れている。これは、次の方法によって成し遂げられる。

すなわち、石炭及び１次空気を炉内に第１の高さから導入し、また１次空気の量 の少な（とも２倍の量の補助空気を炉内に前記第１の高さのすぐ上の第２の高さ から１次空気の方向とは対向する方向へ導入し、かつ複数のこれら第１の高さ及 び第２の高さを一方が他方の上になるようにする。多くの量の補助空気を高い速 度で炉内に導入することによって、うす巻きが炉内に補助空気の導入方向に生じ る。このため、炉のうず巻きと反対側の方向へ導入される燃料は、炉内に入った 後、総炉ガスの方向に対して方向を変えるように付勢される。したがって、燃料 と空気とのすさまじい乱流混合がこの方法によって生じる。そして、この混合の 増大により過剰空気も炉内の高い高さから導入する必要性が少な（なる。また、 この混合の増大によって、炭素転換率が高められ、これにより炉の紛然発生率が 改良され、同時に炉上方におけるスラッギング及び膜汚れ（ノアクリング）が減 少される。更に、補助空気は、燃料が接線方向へ導入される仮想円の直径よりも 大きい直径の仮想円に対して接線方向へ導入され、これにより炉壁に隣接する空 気の層が形成される。また、炉へ供給される過剰空気のすべてを実質的に形成す るオーバファイア空気が、１次空気及び補助空気のすべての導入高さよりも相当 の上方の高さから炉内に導入される。この場合、オーバファイア空気は、仮想円 に列して接線方向へ向けられかつ補助空気の方向と対向する方向へ向けられる。

次に、燃料として微粉炭を低ＮＯｘ放出をもって燃焼させるようにした更に他の 改良が、米国特許第４゜６６９．３９８号（１９８７年６月２日に特許が付与さ れ、“微粉燃料燃焼装置”と題する）の明細書に開示されている。この米国特許 第４，６６９，３９８号の教示によれば、微粉燃料燃焼装置は次に述べるような 第１の微粉燃料噴射コンパートメント、第２の微粉燃料噴射コンパートメント及 び補助空気コンパートメントを備えていることを特徴とする。上記の第１の微粉 燃料噴射コンパートメントにおいて、消費される１次空気と２次空気との総合量 は、炉へ１次空気と混合するようにして供給して微粉炭を燃焼させるに必要な理 論空気量よりも少ない。また、第２の微粉燃料噴射コンパートメントにおいては 、１次空気と２次空気との総合量は、１次空気と混合するように供給して微粉炭 を燃焼させるのに必要な理論空気量と実質的に等しいか、又は好適には、前記理 論空気量も多少少ない。更に、補助空気コンパートメントは、補助空気を炉内に 噴射する。そして、これら３つのコンパートメントは互いに密接して配置されて いる。

このような微粉燃料燃焼装置において、その第１及び第２の微粉燃料噴射コンパ ートメントにより噴射された１次空気と燃料とのガス状混合体は、ＮＯｘの生成 を減少するような割合で混合される。更に、第２の微粉燃料噴射コンパートメン トからの１次空気と微粉燃料との混合体（単独では安定して点火するのが難しい ）は、第１の微粉燃料噴射コンパートメントからの点火が容易な混合体の火炎を 共存させて、適当な点火及び燃焼を保証することができる。したがって、この微 粉燃料燃焼装置によれば、安定した点火及び低Ｎ。

Ｘ生成でもって、微粉燃料を燃焼させることができる。

また、上記の米国特許第４．６６９．３９８号の教示にしたがって構成された微 粉燃焼装置は、不活性流体を噴射する追加のコンパートメントが、前述した３つ のコンパートメント間に設けられたスペースに、各コンパートメントに対して１ つ配置されていることを特徴と（７ている。したがって、１次空気と微粉燃料と のガス状混合体は、不活性流体が不活性流体噴射コンパートメントの１つから噴 射されてカーテンを形成することによって、互いに干渉することがなくなり、こ れにより、第１及び第２の微粉燃料噴射コンパートメントから噴射されるガス状 混合体からのＮＯｘの生成を最小とすることができる。また、第１の微粉燃料噴 射コンパートメントからの１次空気と微粉燃料との混合体及び補助空気コンパー トメントからの補助空気は、他の不活性流体噴射コンパートメントからの他の不 活性流体のカーテンによって、互いに干渉することが防止される。これによって 、１次空気と微粉燃料との混合体を、その混合比を変えることなしに燃焼させ、 これによりＮＯｘ生成の増加を防止することができる。

次に、燃料として微粉炭を、ＮＯｘ及びＳＯｘ放出の減少を同時に行わせるよう にして、燃焼させるようにした更に他の改良が、米国特許第４．４２６，９３９ 号（１９８４年１月２４日に特許が付与されていると共に本出願と同じ譲受人に 譲渡さね、かつＮＯｘ及びＳＯｘ放出を減少する方法“と題する）の明細書に開 示されている。この米国特許第４．４２６．９３９号の教示によれば、微粉炭は 炉内で炉内の最高温度を減少しかつ良好な火炎安定性及び燃料の完全な燃焼を維 持するような方法で、燃焼させられる。このような方法は、次のようにして成し 遂げられる。

すなわち、微粉炭は炉に向って空気流れによって搬送される。この搬送の間に、 流れは２つの部分に分離され、その一方の部分は燃料が豊富な部分（富燃料部分 ）であり、また他方の部分は燃料が少ない部分（貧燃料部分）である。そして、 富燃料部分は炉内の第１の区域に導入される。空気が、また、この第１の区域に 、富燃料部分中の燃料のすべての完全燃焼を支持するには不十分な量で導入され る。他方、貧燃料部分は、炉内の第２の区域に導入される。また、空気が、この 第２の区域に、過剰空気が炉内で燃料のすべてを燃焼させるのに必要とされる量 以上となるような量でもって、導入される。最後に、石炭が燃料と同時に炉内へ 導入され、これにより炉内の最高温度が最小にされ、また燃焼ガス中のＮＯｘ及 びＳＯｘの生成が最小にされる。

以上述べた、現在すでに放棄された１つの米国特許出願及び特許が付与された３ つの米国特許にしたがって構成された燃焼システムは、それぞれの目的のために 設計されて作用することが実証されているけれども、もしその使用によって、ア メリカ合衆国の議会により提案が計画されている新しい法律によって適合するこ とが要求されるレベルにまでＮＯｘ放出を減少することができるようにするため には、これらの燃焼システムを更に改良する必要があることが従来明白になって いる。特に、従来、ぐう可燃焼式の微粉炭燃焼炉で用いられるのが特に適当であ って、従来の形の燃焼システムを備えている化石燃料燃焼炉から放出されるＮ。

Ｘよりも５０％〜６０％もＮＯｘ放出を減少することができるような新規で改良 された燃焼システムを提供する必要性が明白になっている。更に、従来、他の多 くの点で特徴がある新規で改良された燃焼システムを提供する必要性も明白にな っている。例えば、この種の新規で改良された燃焼システムが持つことが好まし い第１の特徴は、炉のバーナ区域に富燃料区域の幾つかの層を確立することがで きることである。このような構成によれば、大きな富燃料区域に導入されて炉内 で燃焼させられる微粉炭から有機化学的に結合していた窒素を解放する付随効果 を伴って、即時の点火及び高温度を得ることが容易となる。また、この種の新規 で改良された燃焼システムが持つことが好ましい第２の特徴は、火炎前面を安定 にすることができること、及び燃料に結合している窒素を富燃料区域内で最初に 液化し、これにより燃料に結合している窒素を富燃料区域でＮ２に変換すること をできることである。更に、この種の新規で改良された燃焼システムが持つこと が好ましい第３の特徴は、炉を運転している時に炉内に存在することが知られて いる還元ふん囲気から炉壁を保護するような“境界空気”を形成することができ ることである。更に他に、この種の新規で改良された燃焼システムが持つことが 好ましい第４の特徴は、富燃料の燃焼により生じる炉ガスが炉の対流通路に到達 する前に、該富燃料炉ガスの燃焼を完了させることができるような十分な量のオ ーバファイア空気を供給することができることである。そして、これにより、石 炭燃焼工程が完全に行われ、また未燃炭素の量が最小とされることが確実となる 。

以上述べたことを要約すると、特にぐう可燃焼式の化石燃料燃焼炉に関連して使 用されるのに適当である新規で改良された燃焼システムについての従来技術にお いて、該燃焼システムを化石燃料燃焼炉で用いる時には、該燃焼システムの使用 によってＮＯｘ放出のレベルを、アメリカ合衆国の法律で規定されている標準と して現在決められているレベルよりも良くないとしても、少なくとも該レベルと 等しいレベルまで減少することを達成できることを可能とする必要性があるもの である。また、この場合、燃焼システムの運転のためにいかなる追加の装置、触 媒を設けることなしに、又は燃料コストを増大させることなしに、燃焼システム を新規に改良することが好ましい。更に、この場合、燃焼運転がかなり進んだ段 階（ｄｅｅｐ　ｓｔａｇｅｄ）で生じる還元ふん囲気に関連する氷壁腐蝕を防止 するための手段を組み込むことができるように、燃焼システムを新規に改良する ことが好ましい。また、この場合、ＮＯｘを更に減少するために用いられる他の ＮＯｘ放出減少型式のシステム、例えば石灰石注入システム、再燃焼システム及 び選択接触還元（ＳＣＲ）システムと完全に適合できるように、燃焼システムを 新規に改良することが好ましい。更に、新規の燃焼システムへの適用であっても 、又は既存の燃焼システムへの適用であっても、等しく適合できるように、燃焼 システムを新規に改良することが好ましい。

したがって、本発明の目的は、化石燃料燃焼炉に用いられる、ＮＯｘ放出減少用 の新規で改良された燃焼システムを提供することにある。

本発明の他の目的は、特にぐう可燃焼式の化石燃料燃焼炉に用いられて適当な、 ＮＯｘ放出減少用の燃焼システムを提供することにある。

本発明の更に他の目的は、ＮＯｘの放出がアメリカ合衆国の法律で規定されてい る基準として現在決められているレベルよりも良くないとしても、少な（とも該 レベルと等しいレベルにまで低減することができることを特徴とする、ＮＯｘ放 出減少用の燃焼システムを提供することにある。　本発明の更に他の目的は、従 来の形の燃焼システムを備えている化石燃料燃焼炉から放出されるＮＯｘよりも ５０％〜６０％もＮＯｘ放出を減少することができることを特徴とする、化石燃 料燃焼炉用ＮＯｘ放出減少燃焼システムを提供することにある。

本発明の更に他の目的は、富燃料区域の幾つかの層が炉のバーナ区域に確立され ることを特徴とする、ＮＯｘ放出減少燃焼システムを提供することにある。

本発明の更に他の目的は、大きな富燃料区域に導入されて炉内で燃焼させられる 微粉炭から有機化学的に結合していた窒素を解放する付随効果を伴って、即時の 点火及び高温度を得ることが容易とされることを特徴とする、化石燃料燃焼炉用 ＮＯｘ放出減少燃焼システムを提供することにある。

本発明の更に他の目的は、火炎前面を安定にすること、及び燃料に結合している 窒素を富燃料区域内で最初に液化し、これにより燃料に結合している窒素を富燃 料区域でＮ２に変換することを成し遂げることを特徴とする、化石燃料燃焼炉用 ＮＯｘ放出減少燃焼システムを提供することにある。

本発明の更に他の目的は、十分なオーバファイア空気が供給されて、富燃料の燃 焼による炉ガスが炉の対流通路に到達する前に十分に燃焼を完了することができ ることを特徴とする、化石燃料燃焼炉用ＮＯｘ放出減少燃焼システムを提供する ことにある。

本発明の更に他の目的は、運転のために追加の装置、触媒を設けたり、又は燃料 コストが増大することが必要とされないことを特徴とする、化石燃料燃焼炉用Ｎ Ｏｘ放出減少燃焼システムを提供することにある。

本発明の更に他の目的は、燃焼運転がかなり進んだ段階で生じる氷壁腐蝕を防止 するための手段が組み込まれていることを特徴とする、化石燃料燃焼炉用Ｎ。

Ｘ放出減少燃焼システムを提供することにある。

本発明の更に他の目的は、ＮＯｘ放出を更に減少するために用いられる他のＮＯ ｘ放出減少型式のシステム、例えば石灰石注入システム、再燃焼システム、及び 選択接触還元（Ｓ　ＣＲ）システムと完全に適合できることを特徴とする、ＮＯ ｘ放出減少用の燃焼システムを提供することにある。

本発明の更に他の目的は、新規の燃焼システムへの適用であっても又は既存の燃 焼システムへの適用であっても非常に等しく適合できることを特徴とする、ＮＯ ｘ放出減少用の燃焼システムを提供する。二とにある。

発明の概要 本発明の１つの態様によれば、バーナ区域が設けられている化石燃料燃焼炉で使 用するのに特に適当とされる集合同心式ぐう再燃焼システムが提供される。そし て、この集合同心式ぐう再燃焼システムは、好適には炉のバーナ区域に取付けら れている風箱の形のハウジングを包含し、該風箱の長手方向軸線は炉の長手方向 軸線と実質的に平行な関係で延びている。第１の空気コンパートメントが、風箱 の下方端に設けられている。空気ノズルが、この第１の空気コンパートメント内 に取付けられている。空気供給装置が、この空気ノズルに接続され、空気をこの 空気ノズルに供給し、この空気ノズルを通して炉のバーナ区域に空気を供給する 。第１の対の燃料コンパートメントが、風箱の下方端に、前記第１の対の空気コ ンパートメントと実質的に並んだ関係で位置するように設けられている。第１の 群の燃料ノズルが、前記第１の対の燃料コンパートメント内に取付けられている 。燃料供給装置が、この第１の群の燃料ノズルに接続され、燃料をこれら燃料ノ ズルに供給し、これら燃料ノズルを通して炉のバーナ区域に燃料を供給して、バ ーナ区域内に富燃料区域を生成する。複数のオフセット空気コンパートメントが 、風箱内に、前記第１の対の燃料コンバー）・メントと実質的に並んだ関係で位 置するようにして設けられている。オフセット空気ノズルが、これら複数のオフ セット空気コンパートメントの各々に取付けられている。第２の対の燃料コンパ ートメントが、風箱内に、前記複数のオフセット空気コンパートメントと実質的 に並んだ関係で位置するように設けられている。第２の群の燃料ノズルが、この 第２の対の燃料コンパートメント内に取付けられている。燃料供給装置が、この 第２の群の燃料ノズル１７接続され、燃料をこれら燃料ノズルに供給し５、これ ら燃料ノズルを通して炉のバーナ区域に燃料を供給（，２て、バーナ区域内に京 燃料区域を生成する。少なくともひとつの密結合オーバファイア空気コンパート メントが、風箱の上方端に、前記第２の対の燃料コンパートメント で位置するようにして設けられている。密結合オ・−バノアイア空気ノズルが２ この密結合オーバファイア空気コンバート、メント内に取付けられている。オー バファイア空気供給装置が、この密結合オーバファイア空気ノズルに接続され、 オーバファイア空気をこの密結合オーバファイア空気ノズルに供給し、この密結 合オーバファイア空気ノズルを通して炉のバーナ区域にオーバファイア空気を供 給する。複数の分離オーバファイア空気コンパートメントが、炉のバーナ区域に 、前記少なくともひとつの密結合オーバファイア空気コンパートメントから間隔 を置きかつ風箱の長手方向軸線と実質的に整列するようにして、取付けられてい る。

分離オーバファイア空気ノズルが、前記複数の分離オーバフッイア空気コンパー トメントの各々に取付けられている。オーバファイア空気供給装置が、この分離 オーバファイア空気ノズルに接続され、オーツくファイア空気をこの分離オーバ ファイア空気ノズルに供給し、この分離オーバファイア空気ノズルを通して炉の バーナ区域にオーバファイア空気を供給する。

また、本発明の他の態様によりば、バーナ区域が設けられている化石燃料燃焼炉 で使用するのに特に適当とされる型式の燃焼システムを運転する方法が提供され る。そして、この燃焼システムを運転する方法は、空気を炉のバーナ区域の第１ の高さから該バーナ区域に導入する段階と、集合燃料を炉のバーナ区域の第２の 高さから該バーナ区域に導入し、該バーナ区域内に第１の富燃料区域を生成する 段階と、オフセット空気を炉のバーナ区域の第３の高さから該バーナ区域に導入 し、オフセット空気を炉のコーナ区域に炉の壁に向ってすでに導入されている集 合燃料から離れるよ・うにさし向ける段階と、追加の燃料を炉のバーナ区域の第 ４の高さから該バーナ区域に導入し、該バーナ区域内に第２の富燃料区域を生成 する段階と、密結合オーバファイア空気を炉の第５の高さから該バーナ区域に導 入する段階と、分離オーバファイア空気を、前記炉のバーナ区域の第５の高さか ら間隔を置いているが該第５の高さと整列されているバーナ区域の第６の高さか ら、該バーナ区域に導入する段階とを包含する。

図面の簡単な説明 図１は、本発明にしたがって構成された集合同心式ぐう再燃焼システムを具備す る化石燃料燃焼炉を概略的に示す垂直断面図である。

図２は、本発明にしたがって構成され、特に石炭燃焼に適用するのが適当とされ る集合同心式ぐう角燃焼システムの一実施例を概略的に示す正面図である。

図３は、本発明にしたがって構成された集合同心式ぐう可燃焼システムで用いる 空気コンパートメントを示す平面図である。

図４は、本発明にしたがって構成された集合同心式ぐう可燃焼システムで用いる オフセット空気コンパートメントを示す平面図である。

図５は、オフセット燃焼の原理を説明するための燃焼円を示す平面図である。

図６は、本発明にしたがって構成された集合同心式ぐう可燃焼システムを具備す る化石燃料燃焼炉のための化学量論を説明するための図である。

図７は、本発明にしたがって構成された集合同心式ぐう可燃焼システムの使用及 び従来の標準タイプの燃焼システムの使用によってそれぞれ化石燃料燃焼炉で得 られるＮＯｘｐｐｍレベルの比較を示すグラフである。

図８は、本発明にしたがって構成され、特に油／ガス燃焼に適用するのが適当と される集合同心式ぐう可燃焼システムの他の実施例を概略的に示す側面図である 。

図９は、本発明にしたがって構成された集合同心式ぐう可燃焼システムを具備す る化石燃料燃焼炉を概略的に示す垂直断面図である。

好適な実施例の説明 図面、特にその図１を参照し、図１には参照符号ＩＯによって総括的に示された 化石燃料燃焼炉が描かれている。化石燃料燃焼炉それ自体の構造及び運転モード はこの分野の当業者にとってよく知られているところであるので、図１に例示し た化石燃料燃焼炉１０についての詳細な説明をここで述べることは必要ないと考 える。むしろ、図面の図１に参照符号１２によって総括的に示され、化石燃料燃 焼炉１０に設置されたときには、本発明にしたがって、化石燃料燃焼炉１０から のＮＯｘ放出を減少する働きをなす集合同心式ぐう可燃焼システムと関連するこ とができる化石燃料燃焼炉１０の理解を得る目的のために、前述した集合同心式 ぐう可燃焼システム１２と協同する化石燃料燃焼炉１゜の幾つかの構成要素につ いての説明をここで単に述べることで十分と思われる。ここで説明されていない 化石燃料燃焼炉１０の構成要素の構造及び運転モードについての詳細な説明につ いては、従来技術、例えばエフ・ジエー・ペルティ氏に対して１９８８年１月１ ２日に特許が付与された米国特許第４，７１９．５８７号の明細書を参照するこ とができる。

図面の図１を更に参照し、図１に例示された化石燃料燃焼炉１０は、参照符号１ ４によって総括的に示されたバーナ区域を包含する。集合同心式ぐう可燃焼シス テム１２の構造及び運転モードの説明と関連して以下に一層詳細に述べられるよ うに、化石燃料燃焼炉１゜のバーナ区域１４内では、この分野の当業者によって よ（知られている方法によって、化石燃料と空気との燃焼が開始される。この化 石燃料と空気との燃焼から生じた熱ガスは、化石燃料燃焼炉１０内を上向きに流 れる。熱ガスが化石燃料燃焼炉１０内を上向きに流れる間に、この分野の当業者 にとってよく知られている方法により、熱ガスは管（図面での説明を明瞭にする ために図示されていない）を通して流れる流体に熱を与える。前述した管は、従 来の方法によれば、化石燃料燃焼炉１０の４つの壁のすべてに配置されている。

熱ガスは、それから、化石燃料燃焼炉１０の、参照符号１６によって総括的に示 されている水平通路を通して流れ、続いて化石燃料燃焼炉１０の、参照符号１８ によって総括的に示されている背部ガス通路へ進んで、化石燃料燃焼炉ｌＯを出 る。水平通路１６及び背部ガス通路１８の両方は、一般に、この分野の当業者に とってよく知られている方法により、蒸気を発生して過熱するための他の熱交換 表面（図示せず）を収容する。

その後、蒸気は、一般に、タービン／発電機（図示せず）の１つの構成要素を構 成するタービン（図示せず）に流れるようにされ、これによって蒸気は上記ター ビン及びこのタービンと公知の方法により関連する発電機（図示せず）を駆動す る原動力を提供し、これによって上記発電機から電気が発生させられる。

本発明にしたがって、図面の図１に示されている化石燃料燃焼炉１０の形に構成 されている炉と関連するように設計されている集合同心式燃焼システムを詳細に 説明する目的のために、図面の特に図１及び図２が次に参照される。特に、集合 同心式燃焼システム１２は、炉例えば図面の図１の化石燃料燃焼炉１０に使用さ れるように設計され、該炉１０と一緒に使用された時には、化石燃料燃焼炉１０ からのＮＯｘ放出を減少させるように作動する。

図面の図１、図２を参照することにより最も良く理解できるように、集合同心式 燃焼システム１２は、ハウジング、好適には図面の図１、図２に参照符号２０に よって示されている風箱の形のハウジングを包含する。この風箱２０は、この分 野の当業者にとってよく知られている方法によって、化石燃料燃焼炉１０のバー ナ区域１４に従来公知の適当な取付は手段（図、示せず）により取付けられ、風 箱２０の長手方向軸線が化石燃料燃焼炉１０の長手方向軸線に対して実質的に平 行な関係で延びている。

集合同心式ぐう可燃焼システム１２についての説明を続けるに、本発明の好適な 実施例によれば、図面の図２に参照符号２２によって示されている第１の空気コ ンパートメントが、風箱２０の下方端に設けられている。そして、空気ノズル２ ４が、この空気コンパートメント２２内に、従来公知の適当な取付は手段（図示 せず）によって取付けられている。図面の図１に図成約に描かれて参照符号２６ によって総括的に示されている空気供給装置は、空気ノズル２４に後で詳細に説 明するような方法で接続されている。これにより、空気供給装置２６は、空気を 空気ノズル２４に供給し、それからこの空気ノズル２４を通して化石燃料燃焼炉 １０のバーナ区域１４に空気を供給する。この目的のために、空気供給装置２６ は、図面の図１に参照符号２８によって示されているファンと参照符号３０によ って示されている空気ダクトとを包含する。これら空気ダクト３０は、一方にお いてはファン２８に、また他方に石いては図面の図１に参照符号３２によって図 式的に示されるように空気ノズル２４（図２参照）に、別々の弁及び制御器（図 示せず）を通して、流体流れ関係で接続されている。

風箱２０を更に参照するに、本発明の好適な実施例によれば、図面の図２にそれ ぞれ参照符号３４及び３６によって総括的に示されている第１の対の燃料コンパ ートメントが、風箱２０の下方部分に前述１ツた空気コンパートメント２２と実 質的に並んだ関係で位置するようにし、て設けられている。図面の図２にそｔ７ ぞわ参照符号３８及び４０によって示されている第１の群の燃料ノズルは、第１ の対の燃料コンパートメント３４及び３６内に、燃料ノズル３８か燃料コンパー トメント３４内に取付けらね、また燃料ノズル４０が燃料コンパートメント３６ 内に取付Ｉブられるように、従来公知の適当な取付は手段（図示せず）によって 取付けられている。図面の図１に図式的に描かれて参照符号４２によって総括的 に示されている燃料供給装置は、燃料ノズル３８及び４ｏに後で詳細に説明する ような方法で接続されている。これにより、燃料供給装置４２は燃料を燃料ノズ ル３８及び４０に供給し、それからこれら燃料ノズル３８及び４０を通して燃料 を化石燃料燃焼炉１０のバーナ区域１４に供給する。すなわち、燃料供給装置４ ２は、図面の図１に参照符号４４によって示されている粉砕機と、参照符号４６ によって示されている燃料ダクトとを包含する。粉砕機４４では、化石燃料燃焼 炉］０内で燃焼させようとする化石燃料が、この分野の当業者にとってよく知ら れている方法で粉砕される。また、燃料ダクト４６は、一方においては粉砕機４ ４に、また他方においては図面の図１に参照符号４８によって図式的に示される ように燃料ノズル３８及び４０（図２参照）゛に、別々の弁及び制御器（図示せ ず）を通して、流体流れ関係で接続されている。図面の図１を参照して見ること ができるように、粉砕機４４はファン２８に接続されて、空気がファン２８から また粉砕機４４に供給され、これにより粉砕機４４から燃料ノズル３８及び４０ へ供給された燃料が、この分野の当業者にとってよく知られている方法によって 、空気流れにより燃料ダクト４６を通して輸送される。

以上述べた空気コンパートメント２２及び一対の燃料コンパートメント３４．３ ６に加え、また、複数のオフセット空気コンパートメントが設置プられている。

これら複数のオフセット空気コンパートメントは、本発明の好適な実施例によれ ば、複数好適には図面の図２に参照符号５０．５２及び５４によって総括的に示 されている３つのオフセット空気コンパ−・トメントから成る。図面の図２を参 照して最も良く理解できるようＪこ、これらオフセット空気コンパートメント５ ０゜５２及び５４は、一対の燃料コンパートメント３４及び３６と実質的に並ん だ関係で位置するように、風箱２０内Ｊご設けられでいる。図面の図２にそれぞ れ参照符号５６．５８及び６０によって示さねでいるオフセット空気ノズルは、 複数のオフセット空気コンパートメント５０．５２及び５４内に、オフセット空 気ノズル５６がオフセット空気コンパートメント５０内に取付けられ、またオフ セット空気ノズル５８がオフセット空気コンパートメント５２内に取付けられ、 更にオフセット空気ノズル６０がオフセット空気コンパートメント５４内に取付 けられ、かつ、：れらオフセット空気ノズル５６．５８及び６０の各々を通過す るオフセット空気が炉１０のバーナ区域１４に該炉１０の壁に向って導入されて いる集合燃料から離れるようにさし向けられるようにして、従来公知の適当な取 付は手段（図示せず）によって取付けられている。オフセット空気ノズル５６． ５８及び６０の各々は、前述し５た空気供給装置２６に空気ダクト３０を通して 接続されている。図面の図１を参照して最も良く理解できるように、空気ダクト ３０は、一方においてファン２８に、また他方において図面の図１に参照符号６ ２によって図式的に示されているようにオフセット空気ノズル５６゜５８及び６ ０（図２参照）の各々に、別々の弁及び制御器（図示せず）を通して、流体流れ 関係で接続されている。これにより、空気供給装置２６は、前述したと同様な方 法によって、空気をオフセット空気ノズル５６．５８及び６０の各々に供給し、 それからこれらオフセット空気ノズル５６．５８及び６０を通して化石燃料燃焼 炉１０のバーナ区域１４に空気を供給する。

集合同心式ぐう可燃焼システム１２についての説明を続けるに、本発明の好適な 実施例によれば、図面の図２にそれぞれ参照符号６４及び６６によって総括的に 示されている第２の対の燃料コンパートメントが、複数のオフセット空気コンバ ートメン）、５０．５２及び５４と実質的に並んだ関係で位置するように、風箱 ２０内に設けられている。図面の図２にそれぞわ参照符号６８及び７０によって 示されている第２の群の燃料ノズルは、第２の対の燃料コンパートメント６４及 び６６内に、燃料ノズル６８が燃料コンパートメント６４内に取付けられ、また 燃料ノズル７０が燃料コンパートメント６６内に取付けられるように、従来公知 の適当な取付は手段（図示せず）によって取付けられている。第２の群の燃料ノ ズル６８及び７０の各々は、前述した燃料供給装置４２に燃料ダクト４６を通し て接続されている。図面の図１を参照して最も良（理解できるように、燃料ダク ト４６は、一方において粉砕機４４（この粉砕機にて、化石燃料燃焼炉内で燃焼 させようとする化石燃料がこの分野の当業者にとってよく知られている方法によ って粉砕される）に、また他方において図面の図１に参照符号７２によって図式 的に示されているように第２の群の燃料ノズル６８及び７０（図２参照）に別々 の弁及び制御器（図示せず）を通して、流体流れ関係で接続されている。前述し たと同じ説明がまたここで再び繰り返されるけれども、図面の図１を参照して見 ることができるように、粉砕機４４はファン２８に接続されて、空気がファン２ ８からまた粉砕機４４に供給され、これにより粉砕機４４から第２の群の燃料ノ ズル６８及び７０に供給された燃料が、この分野の当業者にとってよく知られて いる方法によって、空気流れにより燃料ダクト４６を通して輸送される。

風箱２０を更に参照するに、本発明の好適な実施例によれば、図面の図２にそれ ぞれ参照符号７４及び７６によって総括的に示されている一対の密結合オーバフ ァイア空気コンパートメントが、風箱２０の上方部分に、第２の群の燃料コンパ ートメント６４及び６６と実質的に並んだ関係で位置するように、設けられてい る。図面の図２にそれぞれ参照符号７８及び８０によって示されている一対の密 結合オーバファイア空気ノズルが、一対の密結合オーバファイア空気コンパート メント７４及び７６内に、密結合オーバファイア空気ノスル７８が密結合オーバ ファイア空気コンパートメント７４内に取付けられ、また密結合オーバファイア 空気ノズル８０が密結合オーバファイア空気コンパートメント７６内に取付けら れるようにして、従来公知の適当な取付は手段（図示せず）によって取付けられ ている。密結合オーバファイア空気ノズル７８及び８０の各々は、前述した空気 供給装置２６に空気ダクト３０を通して接続されている。図面の図１を参照して 最も良く理解できるように、空気ダクト３０は、一方においてファン２８に、ま た他方において図面の図１に参照符号８２によって図式的に示されているように 密結合オーバファイア空気ノズル７８及び８０（図２参照）の各々に、別々の弁 及び制御器（図示せず）を通して、流体流れ関係で接続されている。これにより 、空気供給装置２６は、空気を密結合オーバファイア空気ノズル７８及び８０の 各々に供給し、それからこれら密結合オーバファイア空気ノズル７８及び８０を 通して化石燃料燃焼炉１０のバーナ区域１４に空気を供給する。

集合同心式ぐう可燃焼システム１２についての説明を更に続けるに、複数の分離 オーバファイア空気コンパートメントが、炉１ｏのバーナ区域１４に、密結合オ ーバファイア空気コンパートメント７４及び７６がら間隔を置きかっ風箱２ｏの 長手方向軸線と実質的に整列するようにして、従来公知の適当な取付は手段（図 示せず）によって取付けられている。これら複数の分離オーバファイア空気コン パートメントは、本発明の好適な実施例によれば、複数好適には図面の図２にそ れぞれ参照符号８４．８６及び８８によって示されている３つの分離オーバファ イア空気コンパートメントから成る。図面の図２にそれぞれ参照符号９０．９２ 及び９４によって示されている複数の分離オーバファイア空気ノズルは、複数の 分離オーバファイア空気コンパートメント８４．８６及び８８内に、分離オーバ ファイア空気ノズル９ｏが分離オーバファイア空気コンパートメント８４内に取 付けられ、また分離オーバファイア空気ノズル９２が分離オーバファイア空気コ ンパートメント８６内に取付けられ、更に分離オーバファイア空気ノズル９４が 分離オーバファイア空気コンパートメント８８内に取付けらるようにして、従来 公知の適当な取付は手段（図示せず）によって取付けられている。複数の分離オ ーバファイア空気ノズル９０゜９２及び９４の各々は、前述した空気供給装置２ ６に空気ダクト３０を通して接続されている。図面の図１を参照して最も良く理 解できるように、空気ダクト３゜は、一方においてファン２８に、また他方にお いて図面の図１に参照符号９６によって図式的に示されているように分離オーバ ファイア空気ノズル９０．９２及び９４の各々に、別々の弁及び制御器（図示せ ず）を通して、流体流れ関係で接続されている。これにより、空気供給装置２６ は、空気を分離オーバファイア空気ノズル９０．９２及び９４の各々に供給し、 それからこれら分離オーバファイア空気ノズル９０．９２及び９４を通して化石 燃料燃焼炉１０のバーナ区域１４に空気を供給する。

次に、本発明にしたがって構成され、ぐう可燃焼式の化石燃料燃焼炉１０からの ＮＯｘ放出を減少するために該炉に用いられるように設計された集合同心式ぐう 可燃焼システム１２の運転モードについて、簡単に説明する。集合同心式ぐう可 燃焼システム１２の運転モードにしたがって、空気が炉１０のバーナ区域１４の 第１の高さから、空気コンパートメント２４を通して炉１０のバーナ区域１４に 導入される。集合燃料は、炉１０のバーナ区域１４の第２の高さから、第１の群 の燃料ノズル３８及び４０を通して炉１０のバーナ区域１４に、このバーナ区域 １４に第１の富燃料区域を生成するようにして、導入される。オフセット空気は 、炉１０のバーナ区域１４の第３の高さから、複数のオフセット空気ノズル５６ ．５８及び６０を通して炉１０のバーナ区域１４に導入され、炉１０のバーナ区 域１４に該炉１０の壁に向って導入された集合燃料から離れるようにさし向けら れる。他の集合燃料が、炉１０のバーナ区域１４の第４の高さから第２の群の燃 料ノズル６８及び７０を通して炉１０のバーナ区域１４に導入され、このバーナ 区域１４に第２の富燃料区域を生成する。密結合オーバファイア空気は、炉１ｏ の第５の高さから密結合オーバファイア空気ノズル７８及び８０を通して９．炉 ｌＯのバーナ区域１４に導入される。

最後に、分離オーバファイア空気が、前述した炉ｌ。

のバーナ区域］４の第５の高さがら間隔を置いているがしかし該第５の高さと実 質的に整列している第６の高さから、分離オーバファイア空気ノズル９０．９２ 及び９４を通して、炉１０のバーナ区域１４に導入される。

以上述べた構成の本発明による集合同心式ぐう可燃焼システム１２は、ＮＯｘ放 出制御の技術を進歩させるものである。なぜなら、本発明による集合同心式ぐう 可燃焼システム１２は、燃焼過程を通して燃料に対しての酸素の使用性を制御す るように設計されでいる。

すなわち、本発明による集合同心式ぐう可燃焼システム１２は、１次燃焼区域内 の有効Ｏ７を最小にするよ・）に、多段高さからの１−バノアイア空気の導入を 用いる段階燃焼システムである。オーバファイア空気は、燃料噴射公賓の風箱２ ０の頂部からコンパートメント７４．７６を通して密結合オーバファイア空気と して、またより高い高さからコンパートメント８４．８６゜８８を通して分離オ ーバファイア空気として、それぞれ導入される。そして、この２つの高さ、すな わちコンパートメント７４．７６と８４．８６．８８とを通してのオーバファイ ア空気の導入によって、風箱２０の高さを昔の従来の形の風箱の高さと同じまま とすることができ、したがって既存の炉の燃焼システムを本発明による集合同心 式ぐう可燃焼システム１２に改装することが多いに行われるであろう。

本発明にしたがって構成した集合同心式ぐう可燃焼システム１２は、更に、補助 空気を炉１０の氷壁に向って燃料から離れるようにさし向ける同心燃焼原理を利 用することを特徴としている。そして、この同心燃焼は、炉１０の氷壁を、オー バファイア空気によって、バルク炉燃焼段階に固有の還兄ふん囲気から保護する のに役立つ。同心燃焼は、また、段階燃焼のために上昇する炉出口温度を制御す るのに役立つ。最後に、本発明による集合同心式ぐう可燃焼システム１２は、燃 焼の初期段階における燃料と空気との分離を最大にする新規な概念の群の燃料ノ ズル３８．４０及び６８゜７０を備える。そして、以上列挙した特徴の結合によ って、本発明による集合同心式ぐう可燃焼システム１２は、炉１０の通常、の運 転に最小の影響を与えるだけで、ＮＯｘ放出を非常に低減することができる。

結論において、本発明による集合同心式ぐう可燃焼システム１２が基礎とする概 念は、オーバファイア空気の導入と最終炉０２含量との両方が炉から放出される 最終ＮＯｘレベルの制御を左右するとの蓼実を前提としている。本出願の譲受人 により得られた研究データは、１次段階の化学量論量が０．５−０．８５の範囲 内においてＮＯｘの生成が最小となるが１．−の化学量論以上及び以下ではＮ　 Ｏｘの生成は増大することを示した。したがって、本発明が集合同心式ぐう可燃 焼システム１２を開発するにあたってめた目的は、既存のぐう可燃焼式の化石燃 料燃焼炉の風箱に適用できるぐう可燃焼システムを開発し、これにより燃焼シス テムの改装性を高めることにあった。

説明を更に続けるに、本発明にしたがって構成した集合同心式ぐう可燃焼システ ム〕２の風箱２ｏは、幾つかの点で従来のぐう可燃焼式の化石燃料燃焼炉の風箱 と異なる。第１に、燃料ノズルは、図面の図２に参照符号３８．４０及び６８． ７０によって示されているように、それぞれ２個ずつ一群となって取付けられて いる。そして、これら各群の燃料ノズル３８．４０と６８．７０との間に、オフ ゼット空気ノズル５６゜５８．６０を受け入れるように設計された非常に大きな コンパートメント５０，５２．５４が設けられている。第２に、密結合オーバフ ァイア空気ノズルは、図面の図２に参照符号７８．８０によって示されているよ うに、風箱２０の頂部に設置されているが、しがし、分離オーバファイア空気ノ ズルは、図面の図２に参照符号９０．９２．９４によって示されているように、 風箱２０から分離されかつ風箱２０と間隔を置いた関係で整列されている。図面 の図６を参照することにより最も良く理解できるように、このような密結合オー バフッイア空気ノズル７８．８０と分離オーバファイア空気ノズル９０．９２． ９４との組合わせによって、密結合オーバフッイア空気ノズル７８．８０より下 を約１．０の化学量論とすることができる。他方、再び図面の図６を参照するこ とによって最も良く理解できるように、密結合オーバファイア空気ノズル７８． ８０より上方を約１．０の化学量論とすることができる。

次に、空気ノズル２４について更に説明する。この説明のために、特に図面の図 ３が参照される。しかしながら、この空気ノズル２４について説明を進める前に 、空気ノズル２４は、前述したように、炉］０のバーナ区域１４に設置されてい る風箱２０の下方端に設けられていることに注目すべきである。更に、このよう な風箱２０は、炉１０の４つのコーナ部の各々ニ設けられ、本質的には２対の風 箱２０が存在しかっ各対の風箱２０が互いに対角線上で対向するように設けられ 、もしこれら対向する２つの風箱２０間に想像線を引いたときには該想像線が炉 １０の中心を通過するような構成を形成する。

説明を進めるに、空気ノズル２４は、図面の図３に例示した実施例によれば、参 照符号９８によって示されているノズルチップと、参照符号１００によって示さ れているダンパ装置と、参照符号１０２によって示されているティルト駆動装置 と、参照符号１０４によって示されている点火装置１０４と、参照符号１０６に よって示されている火炎スキャナ装置とを包含する。

ダンパ装置ｌＯＯは、空気ノズル２４を通過する空気流れの量を変えることがで きる。ティルト駆動装置１０２は、ノズルチップ９８が横たわっている水平面に おいてノズルチップ９８が動かされる傾斜の角度を変えることができる。点火装 置１０４は、炉１ｏのバーナ区域１４内の空気ノズル２４の付近に安定した火炎 を確立させることができる。火炎スキャナ装置１０６は、炉１０のバーナ区域１ ４内の空気ノズル２４の付近に火炎が存在しないことを検知することができる。

前述した空気ノズル２４の構造及び運転モードはこの分野の当業者にとってよく 知られているので、本発明による集合同心式ぐう可燃焼システム１２の構造及び 運転モードを明確に理解することを得るために、前述した空気ノズル２４につい て更に説明することは必要ないものと考える。しがしながら、空気ノズル２４の 構造及び運転モードを完全に理解することは好ましいものであり、この目的のた めには、従来技術として、例えば米国特許第３．２８５．３１９号及び第４．３ ５６．９７５号明細書が参照され得る。

次に、オフセット空気ノズル５６．５８及び６ｏについて更に説明する。これら オフセット空気ノズル５６３５８及び６０はすべて同一であるので、その中の１ つのオフセット空気ノズルについてのみ以下に説明する。

更に、これｌこ関連して、特に図面の図４及び図５が参照され、図４に示されて いるオフセット空気ノズルは図２に参照符号５６によって示されているオフセッ ト空気ノズルである。しかしながら、オフセット空気ノズル５６．５８及び６０ について更に説明を進める前に、これらオフセット空気ノズル５６．５８及び６ ０が炉１０のバーナ区域１４に設けられている風箱２゜内に、第１の群の燃料ノ ズル３８及び４ｏと実質的に並んだ関係で取付けられている説明をここで再び繰 り返すことは賢明なことと思われる。更に、このような風箱２０は、炉１０の４ つのコーナ部の各々に設けられ、本質的には２対の風箱２０が存在しかっ各対の 風箱２０が互いに対角線上で対向するように設けられ、もしこれら対向する２つ の風箱２０間に想像線を引いたときには該想像線が炉１０の中心を通過するよう な構成を形成する。

説明を続けるに、オフセット空気ノズル５６．５８及び６０の各々は、図面の図 ４（この図４には、これらオフセット空気ノズル５６．５８及び６０を代表とし てオフセット空気ノズル５６が示されている）に例示した実施例によれば、参照 符号１０８によって示されているノズルチップと、参照符号１１２によって示さ れているダンパ装置と、参照符号１１４によって示されているティルト駆動装置 と、参照符号１１６によって示されている点火装置と、参照符号１１８によって 示されている火炎スキャナ装置とを包含する。ノズルチップ１０８は、後で一層 詳細に説明するように、複数個のターニングベーンを備えている。これらのター ニングベーンは、参照を容易にするために、同一の参照符号１１０によって示さ れている。ダンパ装置１１２は、オフセット空気ノズル５６を通過する空気流れ の量を変えることができる。ティルト駆動装置１コ４は、ノズルチップ１０８が 横たわっている水平面においてノズルチップ１０８が動かされる傾斜の角度を変 えることができる。点火装ｆｆｉ！１１６は、炉１０ノハーナ区域１４内のオフ セット空気ノズル５６の付近に安定した火炎を確立させることができる。火炎ス キャナ装置１１８は、炉１０のバーナ区域１４内のオフセット空気ノズル５６の 付近に火炎が存在しないことを検知することができる。

次に、前述したターニングベーン１１０によって成し遂げられる機能について説 明する。この説明のために、特に図面の図５が参照される。この図５を参照する ことによって最も良く理解されるように、炉１０のバーナ区域１４に、第１の群 の燃料ノズル３８．４０及び第２の群の燃料ノズル６８．７０を通して導入され る燃料は、炉１０のバーナ区域１４の中央に設定されかつ参照符号１２０によっ て図５に示されている小さな仮想円に向ってさし向けられる。そして、この燃料 とは正反対に、炉１０のバーナ区域１４に、オフセット空気ノズル５６．５８及 び６０を通して導入される空気は、ターニングベーン１１０の作用の結果として 、図５に参照符号１２２によって示されかつ小さな仮想円１２０と同心であるこ とから該仮想円１２０と同様に炉１０のバーナ区域１４の中央に設定されている より直径の大きい仮想円に向ってさし向けられる。

したがって、図面の図５の考察から、ノズルチップ１０８内に設けられているタ ーニングベーン１１０の作用によって、炉１０のバーナ区域１４にオフセット空 気ノズル５６．５８及び６０を通して導入される空気は、大径の仮想円１２２に 向って、すなわち、炉】０のバーナ区域１４に第１の群の燃料ノズル３８．．４ ０及び第２の群の燃料ノズル６８．７０を通して小さな仮想円１２０に向ってか つ炉１０の壁に向ってさし向けられるようにして導入される燃料から離れるよう にしてさし向けられることが容易にわかるであろう。そして、このような空気、 すなわち炉１ｏのバーナ区域１４にオフセット空気ノズル５６．５８及び６ｏを 通して導入される空気は境界空気として働き、これにより炉１０の運転時に炉１ ０内に存在する還元ふん囲気から炉１０の壁が保護される。最後に、前述したオ フセット空気ノズル５６．５８及び６ｏの構造及び運転モードはこの分野の当業 者にとってよく知られているので、本発明による集合同心式ぐう可燃焼システム １２の構造及び運転モードを明確に理解することを得るために、前述したオフセ ット空気ノズル５６．５８及び６０について更に説明することは必要ないものと 考える。しかしながら、オフセット空気ノズル５６．５８及び６０の構成及び運 転モードを完全に理解することは好ましいものであり、この目的のためには従来 技術が参照され得るものである。

次に、図面の図７を参照する。この図７は、化石燃料燃焼炉例えば前述した炉１ ０において、従来の標準タイプの燃焼システムの使用及び本発明にしたがって構 成した集合同心式ぐう可燃焼システムの使用によってそれぞれ得られたＮＯｘｐ ｐｍレベルを比較して示すグラフである。図７において、参照符号１２４によっ て示されている線は、従来の標準タイプの燃焼システムを備えている化石燃料燃 焼炉、例えば前述した炉１０によって得られたＮ　Ｏｘ　ｐ　ｐ　ｍレベルを表 すプロットである。これに対し、図７に参照符号１２６によって示されている線 は、本発明にしたがって構成した集合同心式ぐう可燃焼システムを備えている化 石燃料燃焼炉、例えば前述した炉１０によって得られたＮ。

ｘｐｐｍレベルを表すプロットである′。そして、この図面の図７から、次のこ とを見ることができる。すなわち、本発明にしたがって構成され、燃料ノズル３ ８゜４０．６８及び７０が“群”に集められている集合同心式ぐう可燃焼システ ム１２を使用する方法の方が、燃料ノズルが“群”に集められていない従来の標 準タイプの燃焼システムを使用する方法に比較して、通常の過剰空気レベル、す なわち２．５％〜３．５％でＮ。

Ｘ放出を１０％〜１５％も減少することができる。なお、この場合、オーバファ イア空気は適度のレベル、すなわち２０％のオーバファイア空気が使用されてい る。また、図面の図７に示されたデータに基づいて導かれたテストから、本発明 にしたがって構成されて“群”に集められた燃料ノズル３８．４０．６８及び７ ０を備える集合同心式ぐう可燃焼システム１２の使用によって得られる上述の結 果により、同時に、Ｏｚ６％で４００ｍｇ／Ｎｍ’、すなわち０．３２　ｌ　ｂ ／ＭＢ　ｔＵ又は０２３％で２４０ｐｐｍのＮＯｘ放出レヘルヲ、Ｏｚ３％〜４ ％の過剰レベルで運転してオーバファイア空気３０％でもって、かつ未燃炭素の 放出の増加なしに、得ることができることが示された。これは、従来の標準タイ プの燃焼システムを同じ条件の下で用いたときの４７５ｐｐｍのＮＯｘ放出レベ ルと比べられる。したがって、前述した条件で、本発明にしたがって構成した集 合同心式ぐう可燃焼システム１２を使用したときにおけるＮＯｘ放出レベルは、 従来の標準タイプの燃焼システムを使用したことにおけるＮＯｘ放出レベルより も、５０％以上の減少を達成することができる。

次に、本発明にしたがって構成する集合同心式ぐう可燃焼システムの他の実施例 について説明する。更に詳細には、本発明にしたがって構成され、特に多種燃料 燃焼炉に使用するのに適当とされる形の集合同心式ぐう可燃焼システムについて 以下に説明する。この説明のために、特に図面の図８が参照される。この図８に は、参照符号１２８によって総括的に示されかつ特に多種燃料燃焼炉に使用する のに適当とされる集合同心式ぐう可燃焼システムが、例示されている。この図面 の図８に例示した本発明の実施例によれば、集合同心式ぐう可燃焼システム１２ ８は、図８に参照符号１３０及び１３２と、１３４及び１３６と、１３８と１４ ０によって示されている３対の燃料コンパートメントを包含するものとして、描 かれている。しかしながら、本発明の本質から逸脱することなしに、集合同心式 ぐう可燃焼システム１２８は、より少ない対の燃料コンパートメント、又はより 多くの対の燃料コンパートメント（図示せず）を包含することができる。

説明を続けるに、集合同心式ぐう可燃焼システム１２８は、図面の図８に例示し た本発明の実施例によれば、次のような構成を有する。すなわち、集合同心式ぐ う可燃焼システム１２８は、ハウジング、好適には図８に参照符号１４２によっ て示されている風箱の形のハウジングを包含する。参照符号１４４によって示さ れている第１の空気コンパートメントは、図８を参照して見られるように、風箱 １４２の下方端に設けられている。参照符号１４６によって示されている空気ノ ズルは、この空気コンパートメント１４４内に従来公知の適当な手段によって取 付けられている。前述した第１の対の燃料コンパートメント１３０及び１３２は 、図８を参照して見られるように、風箱１４２の下方端に、空気コンパートメン ト１４４と実質的に並んで位置するようにして設けられている。参照符号１４８ 及び１５０によって示されている第１の群の燃料ノズルは、従来公知の適当な手 段によって第１の対の燃料コンパートメント１３０及び１３２内に、燃料ノズル １４８が燃料コンパートメント１３０内に取付けられまた燃料ノズル１５０が燃 料コンパートメント１３２内に取付けられるようにして、取付けられている。参 照符号１５２によって示されている第１の油／ガスコンパートメントは、風箱１ ４２内に、燃料コンパートメント１３２と実質的に並んで位置するようにして、 設けられている。参照符号１５４によって示されている燃料ノズルは、従来公知 の適当な取付は手段によって油／ガスコンパートメント１５２内に取付けられて いる。この燃料ノズル１５４は、油を使用する場合には油ノズルから成り、これ に対してガスを使用する場合にはガスノズルから成ることを理解すべきである。

参照符号１５６によって示されている第１のオフセツト空気コンパートメントは 、風箱１４２内に、油／ガスコンパートメント１５２と実質的に並んで位置する ようにして、設けられている。参照符号１５８によって示されているオフセット 空気ノズルは、従来公知の適当な手段によってオフセット空気コンパートメント １５６内に取付けられている。参照符号１６０によって示されている第２の油／ ガスコンパートメントは風箱１４２内に、オフセット空気コンパートメント１５ ６と実質的に並んで位置するようにして、設けられている。参照符号１６２によ って示されている燃料ノズルは、従来公知の適当な手段によって油／ガスコンパ ートメント１６０内に取付けられている。この燃料ガス１６２は、油を使用する 場合には油ノズルから成り、これに対してガスを使用する場合にはガスノズルか ら成ることを理解すべきである。前述した第２の対の燃料コンパートメント１３ ４及び１３６は、風箱１４２内に油／ガスコンパートメント１６０と実質的に並 んで位置するようにして、設けられている。参照符号１６４及び１６６によって 示されている第２の群の燃料ノズルは、従来公知の適当な取付は手段によって第 ２の対の燃料コンパートメント１３４及び１３６内に、燃料ノズル１６４が燃料 コンパートメント１３４内に取付けられまた燃料ノズル１６６が燃料コンパート メント１３６内に取付けられるようにし、取付けられている。

図面の図８に例示した如く構成した集合同心式ぐう可燃焼システム１２８につい ての説明を更に続けるに、参照符号】６８によって示されている第３の油／ガス コンパートメントは、風箱１４２内に、燃料コンパートメント１３６と実質的に 並んで位置するようにして、設けられている。参照符号１７０によって示されて いる燃料ノズルは、従来公知の適当な取付は手段によって油／ガスコンパートメ ント１６８内に取付けられている。この燃料ノズル１７０は、油を使用する場合 には油ノズルから成り、これに対してガスを使用する場合にはガスノズルから成 ることを理解すべきである。

参照符号１７２によって示されている第２のオフセット空気コンパートメントは 、風箱１４２内に、油／ガスコンパートメント１７０と実質的に並んで位置する ようにして、設けられている。参照符号１７４によって示されているオフセット 空気ノズルは、従来公知の適当な取付は手段によってオフセット空気コンパート メント１７２内に取付けられている。参照符号１７６によって示されている第４ の油／ガスコンパートメントは、風箱１４２内に、オフセット空気コンパートメ ント１７２と実質的に並んで位置するようにして、設けられている。参照符号１ ７８によって示されている燃料ノズルは、従来公知の適当な取付は手段によって 油／ガスコンパートメント１７６内に取付けられている。この燃料ノズル１７８ は、油を使用する場合には油ノズルから成り、これに対してガスを使用する場合 にはガスノズルから成ることを理解すべきである。前述した第３の対の燃料コン パートメント１３８及び１４０は、風箱１４２内に、油／ガスコンパートメント １７６と実質的に並んで位置するようにして、設けられている。参照符号１８０ 及び１８２によって示されている第３の群の燃料ノズルは、従来公知の適当な取 付は手段によって第３の対の燃料コンパートメント１３８及び１４０内に、燃料 ノズル１８０が燃料コンパートメント１３８内に取付けられまた燃料ノズル１８ ２が燃料コンパートメント１４０内に取付けられるようにして、取付けられてい る。参照符号１８４によって示されている第４の油／ガスコンパートメントは、 風箱１４２内に、燃料コンパートメント１４０と実質的に並んで位置するように して、設けられている。

参照符号１８６によって示されている燃料ノズルは、従来公知の適当な取付は手 段によって油／ガスコンパートメント１８４内に取付けられている。この燃料ノ ズル１８６は、油を使用する場合には油ノズルから成り、これに対してガスを使 用する場合にはガスノズルから成ることを理解すべきである。参照符号１８８に よって示されている第４の空気コンパートメントは、風箱１４２内に、油／ガス コンパートメント１８６と実質的に並んで位置するようにして、設けられている 。

参照符号１９０によって示されている空気ノズルは、従来公知の適当な取付は手 段によって空気コンパートメント１８８内に取付けられている。

図面の図８に例示した如く構成した集合同心式ぐう可燃焼システム１２８につい ての説明を更に続けるに、参照符号１９２によって示されている密結合オーバフ ァイア空気コンパートメントは、風箱１４２の上方部分に、空気コンパートメン ト１８８と実質的に並んで位置するようにして、設けられている。参照符号１９ ４によって示されている密結合オーバファイア空気ノズルは、従来公知の適当な 取付は手段によって密結合オーバファイア空気コンパートメント１９２内に取付 けられている。複数の分離オーバファイア空気コンパートメントは、密結合オー バファイア空気コンパートメント１９２と間隔を置いた関係でかつ風箱１４２の 長手方向軸線と実質的に整列するようにして、取付けられている。この複数の分 離オーバファイア空気コンパートメントは、図面の図８に例示された集合同心式 ぐう可燃焼システム１２８の実施例によれば、それぞれ参照符号１９６，１９８ 及び２００によって示されている３つのコンパートメントから成る。それぞれ参 照符号２０２，２０４及び２０６によって示されている複数の分離オーバファイ ア空気ノズルは、従来公知の適当な取付は手段によって複数の分離オーバファイ ア空気コンパートメント１９６．１９８及び２００内に、分離オーバファイア空 気ノズル２０２が分離オーバファイア空気コンパートメント１９６内に取付けら れ、また分離オーバファイア空気ノズル２０４が分離オーバファイア空気コンパ ートメント１９８内に取付けられ、更に分離オーバファイア空気ノズル２０６が 分離オーバファイア空気コンパートメント２００内に取付けられるようにして、 取付けられている。

図面の図８には示していないけれども、次のことを理解すべきである。すなわち 、空気ノズル１４６゜１９０、オフセット空気ノズル１５８，１７４、密結合オ ーバファイア空気ノズル１９４及び分離オーバファイア空気ノズル２０２，２０ ４．’２０６は、各々、空気供給装置例えば図１に示されている空気供給装置２ ６に、図１に示されている空気ノズルの接続と同じような方法で接続され、これ により、空気がファン２８から、空気ノズル１４６，１９０の各々、オフセット 空気ノズル１５８，１７４の各々、密結合オーバファイア空気ノズル１９４及び 分離オーバファイア空気ノズル２０２，２０４，２０６の各々に供給され、それ からこれら空気ノズルを通して図８に例示されている集合同心式ぐう再燃焼シス テム１２８が備えられている炉１０のバーナ区域１４に空気が供給される。同様 に、燃料ノズル１４８，１５０，１６４，１６６゜１８０及び１８２の各々は、 燃料供給装置例えば図１に示されている燃料供給装置４２に、図１に示されてい る燃料ノズルの接続と同じような方法で接続され、これにより、石炭が粉砕機４ ４から、燃料ノズル１４８゜１５０．１６４．１６６．１８０及び１８２の各々 に供給され、それからこれら燃料ノズルを通して図８に例示されている集合同心 式ぐう再燃焼システム１２８が備えられている炉１０のバーナ区域１４に石炭が 供給される。最後に、燃料ノズル１５４，１６２，１７０゜１７８及び１８６の 各々は、燃料ノズル１４８．１５０゜１６４．１６６．１８０及び１８２との関 連で前述したと同様な方法によって、燃料供給装置（燃料供給装置４２と同じよ うな形に構成され得る）に接続され、これにより油を使用した場合には燃料とし て油が、又はガスを使用した場合には燃料としてガスが、適当な油又はガスの供 給源から、燃料ノズル１５４，１６２゜１７０．１７８及び１８６の各々に供給 され、それからこれら燃料ノズルを通して図８に例示されている集合同心式ぐう 再燃焼システム１２８が備えられている炉１０のバーナ区域１０４に油又はガス が供給される。

次に、図面の図９について説明する。この図９には、再燃焼装置及び集合同心式 ぐう再燃焼システムの両方を備えている化石燃料燃焼炉が示されている。この化 石燃料燃焼炉は図９に参照符号２０８によって総括的に示されている。そして、 この化石燃料燃焼炉２０８は、図面の図１及び図２に例示した集合同心式ぐう再 燃焼システム１２と同じ構成の集合同心式ぐう再燃焼システムを備えているもの である。前記集合同心式ぐう再燃焼システム１２の構成についてはすでに詳細に 説明しているので、再燃焼装置及び集合同心式ぐう再燃焼システム１２の両方を 備えている化石燃料燃焼炉２０８をこの分野の当業者が理解するうえで、集合同 心式ぐう再燃焼システム１２についての前述した説明をここで再び繰り返して述 べる必要はないものと考える。むしろ、図９中の各矢印が何を示すのか述べるこ とで十分であると考える。図９において、参照符号２１０によって示されている 矢印は、類２０８内における集合同心式ぐう再燃焼システム１２の第１の群の燃 料ノズル３８及び４０の高さ位置を図式的に表す。。

参照符号２１２によって示されている矢印は、類２０８内における集合同心式ぐ う再燃焼システム１２のオフセット空気ノズル５６．５８及び６０の高さ位置を 図式的に表す。参照符号２１４によって示されている矢印は、類２０８内におけ る集合同心式ぐう再燃焼システム１２の第２の群の燃料ノズル６８及び７０の高 さ位置を図式的に表す。参照符号２１６によって示される矢印は、類２０８内に おける集合同心式ぐう再燃焼システム１２の密結合オーバファイア空気ノズル７ ８及び８０の高さ位置を図式的に表す。参照符号２１８によって示されている矢 印は、類２０８内における集合同心式ぐう再燃焼システム１２の分離オーツ（フ ァイア空気ノズル９０．９２及び９４の高さ位置を図式的に表す。

図面の図９に例示される如く再燃焼装置及び集合同心式ぐう再燃焼システム］２ の両方を備えている炉２０８についての説明を更に続けるに、後で目的が容易に 分かるように、炉２０８からの出口が図９に参照符号２２０によって示されてい る点線によって図式的に示されている。また、再燃焼の目的のために使用される 燃料が、図９に参照符号２２２によって示されている矢印により図式的に表され ている高さから類２０８内に導入される。この再燃焼の目的のために使用される 燃料は、好適には、例えば天然ガス及び再循環煙道ガスなどの未燃燃料である。

再燃焼の目的のため、再燃焼用燃料は、この目的のために用いることができる従 来公知の適当な形の燃料ノズルの手段により、図９に矢印２２２によって示され ている高さ位置から類２０８内に導入される。

図面の図９を参照することによって最もよく理解できるように、炉２０８は本質 的に３つの区域を包含する。すなわち、第１の区域は、図９を参照して見ること ができるように、炉２０８の下方部分に位置し、参照符号２２４によって示され ている主バーナ燃焼区域である。第２の区域は、図９を参照して見ることができ るように、主バーナ燃焼区域２２４の下流、すなわち炉２０８の中央部分に位置 し、参照符号２２６によ７て示されている再燃焼区域である。第３の区域は、図 ９を参照して見ることができるように、再燃焼区域２２６の下流側、すなわち炉 ２０８の上方部分に位置し、参照符号２２８によって示されている燃焼完了区域 である。そして、主バーナ燃焼区域２２４内に、集合同心式ぐう再燃焼システム １２の作用がもっばらもたらされる。この目的のために、集合同心式ぐう再燃焼 システム１２の運転モードにし・たがって、前述したように、空気が炉２０８の 第１の高さから類２０８内に導入される。また、集合燃料が、炉２０８の第２の 高さから、すなわち矢印２１．０によって示されている高さ位置から類２０８内 に導入されて、類２０８内に第１の富燃料区域を生成する。更に、オフセット空 気が、炉２０８の第３の高さから、すなわち矢印２１２によって示されている高 さ位置から、類２０８内にすでに導入されている集Ａ　ｆ＃料から離れてかつ炉 ２０８の壁に向ってさし向ｌプらねるようにして、類２０８内に導入される。ま た、追加の集合燃料が、炉２０８の第４の高さから、すなわち矢印２１４によっ て示されている高さ位置から類２０８内に導入されて、類２０８内に第２の富燃 料区域を生成する。また、密結合オーバノアイア空気が、炉２０ｇの第５の高さ から、すなわち矢印２１．６によって示されている高さ位置から類２０８内に導 入される。更に、注目すべきは、本発明にしたがりて構成した集合同心式ぐう再 燃焼システム１２の一部分を形成する分離オーバファイア空気は、類２０８内の 主バーナ燃焼区域２２４に導入されないで、再燃焼区域２２６の下流、すなわち 参照符号２１８によって示されている高さ位置から類２０８内に導入される。こ の高さ位置２１８は、図面の図９を参照することによって最も良く理解できるよ うに、再燃焼区域２２６と燃焼完了区域２２８との間に位置する。

再燃焼用燃料は、図面の図９に矢印２２２によって示されているように、主バー ナ燃焼区域２２４の下流に導入され、図９に再燃焼区域２２６として示されてい るような富燃料還元区域を生成する。この再燃焼区域２２６に入る窒素は、次の ４つの源からのものである。すなわち、生バーナ燃焼区域２２４からのＮＯｘ。

Ｎｚ、Ｎ２０及び再燃焼区域に存在する燃料中の窒素である。これらの窒素成分 はまず分解してＨＣＮを生成し、ついでこのＨＣＮがＮＨ，、ＮＨ，・・・及び Ｎ成分に変換される。これらのアミンはＮｏ又は他のアミンと反応してＮ２を生 成するか、又は０及びＯＨと反応してＮＯｘを生成する。Ｎ２への変換が完全で ない場合には、反応性窒素を含有する成分（例えば、ＮＯ，チ＋−（ｃｈａｒ） 窒素、ＮＨ，及びＨＣＮ　）は再燃焼区域２２６の端部まで残留する。し２だが 、）で、。

再燃焼によりＮＯｘの減少を最大にするため番、゛、（、ｔ１再燃焼区域２２６ を出る反応性窒素成分の全体を最小にすることが必要である。

燃焼完了区域２２８において、図９の矢印２１−８によって示されている高さ位 置から分離オーバフッイア空気どして加えられる空気は、炉２０８の上方部分に 残存する燃料を酸化するために、燃料の少ない希薄状態を生成する。しかし、こ の希薄状態の下で、反応性窒素は、生として、ＮＯｘに変換させられる。したが って、燃焼完了区域２２８の０２レベルを、類２０８内に起る燃焼過程のこの最 終段階中でのＮＯｘ放出の増加を十分に防止するために、最小にすることは、き わめて重要なことである。

結論において、前述した説明から、２つの分離した燃焼段階、１なわち主バーナ 燃焼区域２２４と燃焼完了区域２２８とを生成し、各燃焼段階の燃焼化学量論は それぞれ独立して制御される。更に、類２０８内のこれら異なる２つの燃焼段階 の燃焼化学量論を調節することにより、他の燃焼改良技術よりもＮＯｘの放出１ ノベルをより低くすることが可能どなる。

以上述べたように、本発明によれば、化石燃料燃焼炉に用いられる新規で改良さ れたＮＯｘ放出減少燃焼システムが提供される。また、本発明によれば、特にぐ う可燃焼式の化石燃料燃焼炉に用いられて適当な、化石燃料燃焼炉用ＮＯｘ放出 減少燃焼システムが提供される。その上、本発明によれば、ＮＯｘの放出がアメ リカ合衆国の法律で規定されている基準として現在決められているレベルよりも 良（ないとしても、少なくとも該レベルと等しいレベルまでに低減することがで きることを特徴とする、化石燃料燃焼炉用ＮＯｘ放出減少燃焼システムが提供さ れる。また、本発明によれば、従来の形の燃焼システムを備えている化石燃料燃 焼炉から放出されるＮＯｘよりも５０％−・６０％もＮＯｘ放出を減少すること ができることを特徴とする、化石燃料燃焼炉用ＮＯｘ放出減少燃焼システムを提 供することができる。更に、本発明によれば、富燃料区域の幾つかの層が炉のバ ーナ区域に確立されることを特徴とする、ＮＯｘ放出減少燃焼システムが提供さ れる。また、本発明によれば、大きな富燃料区域に導入されて炉内で燃焼させら れる微粉炭から有機化学的に結合していた窒素を解放する付随効果を伴って、即 時の点火及び高温度を得ることが容易とされることを特徴とする、化石燃料燃焼 炉用ＮＯｘ放出減少燃焼、システムが提供される。更に、本発明によれば、火炎 前面を安定にすること、及び燃料に結合している窒素７を富燃料区域内で最初に 液化し、これにより燃料に結合Ｉ、７ている窒素を富燃料区域でＮ２に変換する ことを成し遂げることを特徴とする、化石燃料燃焼炉用ＮＯｘ放出減少燃焼シス テムが提供される。その上、本発明によれば、十分なオーバファイア空気が供給 されて１、富燃料の燃焼による炉ガスが炉の対流通路に到達する前に十分に燃焼 を完了することができることを特徴とする、化石燃料燃焼炉用ＮＯｘ放出減少燃 焼システムが提供される。更に、本発明によれば、運転のために追加の装置、触 媒を設けたり、又は燃料コストが増大することか必要とされないことを特徴とす る、化石燃料燃焼炉用ＮＯｘ放出減少燃焼システムが提供される。

その１、本発明によれば、燃焼運転がかなり進んだ段階で生じる氷壁腐蝕を防止 するための手段が組み込まれていることを特徴とする、化石燃料燃焼炉用ＮＯｘ 放出減少燃焼システムが提供される。また、本発明によれば、ＮＯｘ放出を更に 減少するために用いられる他のＮＯｘ放出減少型式のシステム、例えば石灰石注 入システム、再燃焼システム、及び選択接触還元（ＳＣＲ）システムと完全に適 合できることを特徴とする、化石燃料燃焼炉用ＮＯｘ放出減少燃焼システムが提 供される。最後に、本発明によれば、新規の燃焼システムへの適用であっても又 は既存の燃焼システムへの適用であっても非常に等しく適合できることを特徴と する、化石燃料燃焼炉用ＮＯｘ放出減少燃焼システムが提供される。

以上本発明の幾つかの実施例を詳述してきたけれども、その変形（その幾つかは すでに説明されている）がこの分野の当業者にとって容易になし得ることを理解 すべきである。したがって、ここに添付した請求の範囲は、前述した変形例に加 え、本発明の精神及び範囲内の他のすべての変形例を含むものとされている。

要　約 特に化石燃料燃焼炉（１０）に用いて適当である集合同心式ぐう可燃焼システム （１，２）　、、及びこのような集合同心式ぐう可燃焼システムを具備する炉（ １０）を運転する方法。集合同心式ぐう可燃焼システム（１０）は、風箱（２０ ）と、この風箱（２０）内に取付けられ、集合燃料を炉（１０）内に導入して、 炉（１０）内に第１の富燃料区域を生成する第１の群の燃料ノズル（３８，４０ ）と、風箱（２０）内に取付けられ、集合燃料を炉（１０）内に導入して、炉（ １０）内に第２の富燃料区域を生成する第２の群の燃料ノズル（６８，７０）と 、風箱（２０）内に取ＮＩすられ、オフセット空気を炉（１０）内に導入して、 オフセット・空気を炉（１０）内に導入されている集合燃料から離れるようにか つ炉（１０）の壁に向ってさし向けるオフセット空気ノズル（５６）と、風箱（ ２０）内に取付けられ、密結合オーバファイア空気を炉（１０）内に導入する密 結合オーバファイア空気ノズル（７８）と、風箱（２０）内に取付けられ、分離 オーバファイア空気を炉（１０）内に導入する分離オーバファイア空気ノズル（ ９０）とを包含する。

補正書の写しく翻訳文）提出書 （特許法第１８４条の８） 平成５年り月詔日

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　複数の壁を有し、これらの壁にバーナ区域が設けられている化石燃料燃焼炉 用の集合同心式ぐう角燃焼システムにおいて： ａ．前記化石燃料燃焼炉のバーナ区域に取付けられた風箱； ｂ．この風箱内の第１の高さに取付けられた第１の対の燃料コンパートメント； ｃ．この第１の対の燃料コンパートメント内に取付けられた一群の燃料ノズル； ｄ．前記第１の対の燃料コンパートメントと実質的に並んだ関係で位置するよう にして、前記風箱内の第２の高さに取付けられた空気コンパートメント；ｅ．こ の空気コンパートメント内に取付けられた空気ノズル； ｆ．前記風箱内の第３の高さに取付けられた第２の対の燃料コンパートメント； ｇ．この第２の対の燃料コンパートメント内に取付けられた一対の燃料ノズル； ｈ．前記風箱内の第４の高さに取付けられた密結合オーバファイア空気コンパー トメント； ｉ．この密結合オーバファイア空気コンパートメント内に取付けられた密結合オ ーバファイア空気ノズル；ｊ．前記密結合オーバファイア空気コンパートメント から間隔を置くようにしてかつ前記風箱の長手方向軸線と実質的に整列するよう にして、前記化石燃料燃焼炉のバーナ区域に取付けられた分離オーバファイア空 気コンパートメント； ｋ．この分離オーバファイア空気コンパートメント内に取付けられた分離オーバ ファイア空気ノズル；１．前記一群の燃料ノズルと前記一対の燃料ノズルとに接 続され、燃料を前記一群の燃料ノズルに供給し、これら燃料ノズルを通して前記 化石燃料燃焼炉のバーナ区域に燃料を供給して、このバーナ区域内に富燃料区域 を生成し、また燃料を前記一対の燃料ノズルに供給し、これら燃料ノズルを通し て前記化石燃料燃焼炉のバーナ区域に燃料を供給する燃料供給装置；及びｍ．前 記空気ノズルと、前記密結合オーバファイア空気ノズルと、前記分離オーバファ イア空気ノズルとに接続され、燃料を前記空気ノズル及び前記密結合オーバファ イア空気ノズルに供給し、これら空気ノズルを通して前記化石燃料燃焼炉のバー ナ区域に燃料を供給して、前記風箱内の化学量論を約０．８５とし、また十分な 量の空気を前記分離オーバファイア空気ノズルに供給し、この空気ノズルを通し て前記化石燃料燃焼炉のバーナ区域に空気を供給して、このバーナ区域内の化学 量論を約１．０とする空気供給装置；を包含する集合同心式ぐう角燃焼システム 。 ２　請求項１記載の燃焼システムにおいて、前記空気ロンパートメントはオフセ ット空気コンパートメントを包含し、また前記空気ノズルはオフセット空気ノズ ルを包含し、更に前記空気供給装置は空気を前記オフセット空気ノズルに供給し 、このオフセット空気ノズルを通して前記化石燃料燃焼炉のバーナ区域に空気を 供給して、このバーナ区域内の空気を、バーナ区域に化石燃料燃焼炉の壁に向っ て導入されている燃料から離れるようにさし向ける、集合同心式ぐう角燃焼シス テム。 ３　請求項２記載の燃焼システムにおいて、更に、前記風箱内の前記第２の高さ に取付けられ２つの追加のオフセット空気コンパートメントと、この２つの追加 のオフセット空気コンパートメント内に取付けられた２つの追加のオフセット空 気ノズルとを包含し、そして前記空気供給装置が前記２つの追加のオフセット空 気ノズルに接続されて、空気をこれら追加のオフセット空気ノズルに供給し、こ れら追加の空気ノズルを通して前記化石燃料燃焼炉のバーナ区域に空気を供給し て、このバーナ区域内の空気を、バーナ区域に化石燃料燃焼炉の壁に向って導入 されている集合燃料から離れるようにさし向ける、集合同心式ぐう角燃焼システ ム。 ４　請求項１記載の燃焼システムにおいて、更に、前記風箱内の第５の高さに、 前記第１の対の燃料コンパートメントと実質的に並んだ関係で位置するようにし て取付けられた他の空気コンパートメントと、この他の空気コンパートメント内 に取付けられた他の空気ノズルとを包含し、そして前記空気供給装置が前記地の 空気ノズルに接続されて、空気をこの他の空気ノズルに供給し、この他の空気ノ ズルを通して前記化石燃料燃焼炉のバーナ区域に空気を供給する、集合同心式ぐ う角燃焼システム。 ５　請求項１記載の燃焼システムにおいて、更に、前記風箱の前記第４の高さに 取付けられた追加の密結合オーバファイア空気コンパートメントと、この追加の 密結合オーバファイア空気コンパートメント内に取付けられた追加の密結合オー バファイア空気ノズルとを包含し、そして前記空気供給装置が前記追加の密結合 オーバファイア空気ノズルに接続されて、空気をこの追加の密結合オーバファイ ア空気ノズルに供給し、この追加の密結合オーバファイア空気ノズルを通して前 記化石燃料燃焼炉のバーナ区域に空気を供給する、集合同心式ぐう角燃焼システ ム。 ６　請求項１記載の燃焼システムにおいて、更に、前記化石燃料燃焼炉のバーナ 区域に、前記分離オーバファイア空気コンパートメントと実質的に並んだ関係で 位置するようにして取付けられた２つの追加の分離オーバファイア空気コンパー トメントと、この２つの追加の分離オーバファイア空気コンパートメント内に取 付けられた２つの追加の分離オーバファイア空気ノズルとを包含し、そして前記 空気供給装置が前記２つの追加の分離オーバファイア空気ノズルに接続されて、 空気をこれら追加の分離オーバファイア空気ノズルに供給し、これら追加の分離 オーバファイア空気を通して前記化石燃料燃焼炉のバーナ区域に空気を供給する 、集合同心式ぐう角燃焼システム。 ７　請求項１記載の燃焼システムにおいて、更に、前記化石燃料燃焼炉のバーナ 区域に、前記密結合オーバファイア空気コンパートメントと前記分離オーバファ イア空気コンパートメントとの間に位置するようにして取付けられた再燃焼装置 を包含し、この再燃焼装置は再燃焼用燃料を前記化石燃料燃焼炉のバーナ区域に 導入する、集合同心式ぐう角燃焼システム。 ８　請求項１記載の燃焼システムにおいて、更に、前記空気コンパートメントの 両端で前記風箱内に取付けられている第１の対の多種燃料コンパートメントと、 この第１の対の多種燃料コンパートメント内に取付けられた第１の対の多種燃料 ノズルと、この第１の対の多種燃料ノズルに接続されて、多種燃料をこれら多種 燃料ノズルに供給し、これら多種燃料ノズルを通して前記化石燃料燃焼炉のバー ナ区域に多種燃料を供給する多種燃料供給装置とを包含する、集合同心式ぐう角 燃焼システム。 ９　請求項８記載の燃焼システムにおいて、前記空気コンパートメントは第１の オフセット空気コンパートメントを包含し、前記空気ノズルは第１のオフセット 空気ノズルを包含し、そして前記空気供給装置が前記第１のオフセット空気ノズ ルに接続されて、空気をこのオフセット空気ノズルに供給し、このオフセット空 気ノズルを通して前記化石燃料燃焼炉のバーナ区域に空気を供給して、このバー ナ区域内の空気を、バーナ区域に前記化石燃料燃焼炉の壁に向って導入されてい る集合燃料から離れるようにさし向ける、集合同心式ぐう角燃焼システム。 １０　請求項９記載の燃焼システムにおいて、更に、前記風箱内に前記第２の対 の燃料コンパートメントと実質的に並んだ関係で位置するようにして取付けられ た第２の対の多種燃料コンパートメントと、この第２の対の多種燃料コンパート メント内に取付けられた第２の対の多種燃料ノズルとを包含し、そして前記多種 燃料供給装置が前記第２の対の多種燃料ノズルに接続されて、多種燃料をこれら 多種燃料ノズルに供給し、これら多種燃料ノズルを通して前記化石燃料燃焼炉の バーナ区域に多種燃料を供給する、集合同心式ぐう角燃焼システム。 １１　請求項１０記載の燃焼システムにおいて、更に、前記風箱内に前記第２の 対の多種燃料コンパートメント間に入れるようにして取付けられた第２のオフセ ット空気コンパートメントと、この第２のオフセット空気コンパートメント内に 取付けられた第２のオフセット空気ノズルとを包含し、そして前記空気供給装置 が前記第２のオフセット空気ノズルに接続されて、空気をこのオフセット空気ノ ズルに供給し、このオフセット空気ノズルを通して前記化石燃料燃焼炉のバーナ 区域に空気を供給して、このバーナ区域内の空気を、バーナ区域に前記化石燃料 燃焼炉の壁に向って導入されている集合燃料から離れるようにさし向ける、集合 同心式ぐう角燃焼システム。 １２　請求項１１記載の燃焼システムにおいて、更に、前記風箱内に前記第２の 対の多種燃料コンパートメントと実質的に並んだ関係で位置するようにして取付 けられた第３の対の燃料コンパートメントと、この第３の対の燃料コンパートメ ント内に取付けられた一群の燃料ノズルとを包含し、そして前記燃料供給装置が 前記一群の燃料ノズルに接続されて、燃料をこれら燃料ノズルに供給し、これら 燃料ノズルを通して前記化石燃料燃焼炉のバーナ区域に燃料を供給して、このバ ーナ区域に富燃料区域を生成する、集合同心式ぐう角燃焼システム。 １３　請求項１２記載の燃焼システムにおいて、更に、前記風箱内に前記第３の 対の燃料コンパートメントと実質的に並んだ関係で位置するようにして取付けら れた単一の多種燃料コンパートメントと、この単一の多種燃料コンパートメント 内に取付けられた単一の多種燃料ノズルとを包含し、そして前記多種燃料供給装 置が前記単一の多種燃料ノズルに接続されて、多種燃料をこの多種燃料ノズルに 供給し、この多種燃料ノズルを通して前記化石燃料燃焼炉のバーナ区域に多種燃 料を供給する、集合同心式ぐう角燃焼システム。 １４　請求項１３記載の燃焼システムにおいて、更に、前記風箱内に対として取 付けられ、一方が前記第１の対の燃料コンパートメントと実質的に並んだ関係で 位置すると共に他方が前記単一の多種燃料コンパートメントと実質的に並んだ関 係で位置している一対の空気コンパートメントと、この一対の空気コンパートメ ント内に取付けられた一対の空気ノズルとを包含し、そして前記空気供給装置が 前記一対の空気ノズルに接続されて、空気をこれら空気ノズルに供給し、これら 空気ノズルを通して前記化石燃料燃焼炉のバーナ区域に空気を供給する、集合同 心式ぐう角燃焼システム。 １５　請求項１４記載の燃焼システムにおいて、更に、前記化石燃料燃焼炉のバ ーナ区域に前記分離オーバファイア空気コンパートメントと実質的に並んだ関係 で位置するようにして取付けられた２つの追加の分離オーバファイア空気コンパ ートメントと、この２つの追加の分離オーバファイア空気コンパートメント内に 取付けられた２つの追加の分離オーバファイア空気ノズルとを包含し、そして前 記空気供給装置が前記２つの追加の分離オーバファイア空気ノズルに接続されて 、空気をこれら追加の分離オーバファイア空気ノズルに供給し、これら追加の分 離オーバファイア空気ノズルを通して前記化石燃料燃焼炉のバーナ区域に空気を 供給する、集合同心式ぐう角燃焼システム。 １６　複数の壁を有し、これらの壁にバーナ区域が設けられている化石燃料燃焼 炉において、燃焼工程を通して燃料に対しての酸素の利用性を良好に制御し、燃 焼の早い段階での燃料と空気との分離を最大にすることにより、炉の通常の運転 に最小の影響を与えるだけでＮＯｘの放出を非常に低くすることを達成する運転 方法において； ａ．集合燃料を前記炉のバーナ区域に導入して、該バーナ区域内に富燃料区域を 生成する段階；ｂ．追加の燃料を前記炉のバーナ区域に導入する段階；ｃ．オフ セット空気を前記炉のバーナ区域内であって、前記富燃料区域と前記追加燃料の 区域との間に導入し、前記オフセット空気を前記炉のバーナ区域に前記炉の壁に 向って導入されている集合燃料及び追加の燃料から離れるようにさし向ける段階 と； ｄ．密結合オーバファイア空気を前記炉のバーナ区域内であって、前記追加燃料 の区域の上方に十分な量で導入し、この導入した密結合オーバファイア空気の量 を前記炉のバーナ区域にすでに導入されている空気の量に加えることにより約０ ．８５の化学量論を得る段階；及び ｅ．分離オーバファイア空気を前記炉のバーナ区域内であって、前記密結合オー バファイア空気の導入点よりも上方にかつ該導入点と間隔を置いた関係で十分な 量で導入し、この導入した分離オーバファイア空気の量を前記炉のバーナ区域に すでに導入されている空気の量に加えることにより、約１．０の化学量論を得る 段階； を包含する、化石燃料燃焼炉の運転方法。 １７　請求項１６記載の方法において、更に、空気を前記炉のバーナ区域内であ って、前記富燃料区域の下方に導入する段階を包含する、化石燃料燃焼炉の運転 方法。 １８　請求項１６記載の方法において、更に、再燃焼用燃料を前記炉のバーナ区 域内であって、前記密結合オーバファイア空気の導入点と前記分離オーバファイ ア空気の導入点との間に導入する段階を包含する、化石燃料燃焼炉の運転方法。 １９　請求項１６記載の方法において、更に、多種燃料を前記炉のバーナ区域内 であって、前記富燃料区域と前記追加燃料の区域との間に導入する段階を包含す る、化石燃料燃焼炉の運転方法。