JPH056083B2 - - Google Patents
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- JPH056083B2 JPH056083B2 JP59109538A JP10953884A JPH056083B2 JP H056083 B2 JPH056083 B2 JP H056083B2 JP 59109538 A JP59109538 A JP 59109538A JP 10953884 A JP10953884 A JP 10953884A JP H056083 B2 JPH056083 B2 JP H056083B2
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Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23C—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN A CARRIER GAS OR AIR
- F23C6/00—Combustion apparatus characterised by the combination of two or more combustion chambers or combustion zones, e.g. for staged combustion
- F23C6/04—Combustion apparatus characterised by the combination of two or more combustion chambers or combustion zones, e.g. for staged combustion in series connection
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- 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】
〔技術分野〕
本発明は低NOx燃焼方法に関し、特に窒素成
分をほとんど含まない燃料が使用される型の燃焼
器における低NOx燃焼方法に関する。
分をほとんど含まない燃料が使用される型の燃焼
器における低NOx燃焼方法に関する。
一般に研究されてきた燃焼器における低NOx
燃焼方法によれば、NOxの生成量は燃焼過程に
おける場の温度と時間の影響を受け、更に１次燃
焼領域での空燃比によつても左右されることが明
らかにされつつある。
燃焼方法によれば、NOxの生成量は燃焼過程に
おける場の温度と時間の影響を受け、更に１次燃
焼領域での空燃比によつても左右されることが明
らかにされつつある。
しかして、かかる低NOxとする手法として知
られているものには、稀薄燃焼方式や２段燃焼方
式等があり、前者としては特願昭58−224257号で
出願中のもの等、また後者としては特願昭58−
100265号で出願中のもの等がある。
られているものには、稀薄燃焼方式や２段燃焼方
式等があり、前者としては特願昭58−224257号で
出願中のもの等、また後者としては特願昭58−
100265号で出願中のもの等がある。
しかしながら、稀薄燃焼方式によるものは、稀
薄化が進むにつれてCOが増加する傾向があり燃
焼効率の低下を招くのみならず消炎しやすい欠点
がある。一方、２段燃焼方式によるものは、窒素
分を多量に含む燃料を使用する燃焼器において
は、燃料中の窒素分がNOxへ転換するのを抑制
する効果は認められているが、サーマルNOxの
発生は押さえられず、また窒素分をほとんど含ま
ない燃料、例えば軽油等を使用する燃焼器の場合
にあつても、サーマルNOxの低減は十分でなく
低NOx燃焼効果が得られないという問題点があ
つた。
薄化が進むにつれてCOが増加する傾向があり燃
焼効率の低下を招くのみならず消炎しやすい欠点
がある。一方、２段燃焼方式によるものは、窒素
分を多量に含む燃料を使用する燃焼器において
は、燃料中の窒素分がNOxへ転換するのを抑制
する効果は認められているが、サーマルNOxの
発生は押さえられず、また窒素分をほとんど含ま
ない燃料、例えば軽油等を使用する燃焼器の場合
にあつても、サーマルNOxの低減は十分でなく
低NOx燃焼効果が得られないという問題点があ
つた。
本発明の目的は、窒素成分をほとんど含まない
燃料を使用する燃焼器において、その１次燃焼場
で窒素含有添加物を混入し、そこでリツチ燃焼さ
せるようになして、NOxの排出量を低減するこ
とのできる低NOx燃焼方法を提案することにあ
る。
燃料を使用する燃焼器において、その１次燃焼場
で窒素含有添加物を混入し、そこでリツチ燃焼さ
せるようになして、NOxの排出量を低減するこ
とのできる低NOx燃焼方法を提案することにあ
る。
以下に、図面に基づいて本発明を詳細に説明す
る。
る。
第１図は本発明の適用が可能な燃焼器の一例を
示す。本例は２段燃焼器に適用した場合を示し、
１は１次燃焼室２と２次燃焼室３との２段の燃焼
室を有する２段燃焼器である。しかして、１次燃
焼室２と２次燃焼室３との間にはオリフイス状の
連通孔４が設けてあり、２次燃焼室３には２次空
気孔５および希釈孔６が設けてある。
示す。本例は２段燃焼器に適用した場合を示し、
１は１次燃焼室２と２次燃焼室３との２段の燃焼
室を有する２段燃焼器である。しかして、１次燃
焼室２と２次燃焼室３との間にはオリフイス状の
連通孔４が設けてあり、２次燃焼室３には２次空
気孔５および希釈孔６が設けてある。
更に燃焼室２および３が形成されている燃焼筒
頭部７には燃料供給通路８および添加剤供給通路
８′を有する燃料噴射弁９と、噴射弁９の周りに
設けたスワラー１０および点火栓１１が配設して
あり、本例の場合、空気通路１２から導かれてき
た高温空気はスワラー１０から頭部７に旋回して
流入し、噴射弁９から噴射された燃料とで混合気
を形成して点火され、一次燃料室２で一次燃焼す
る。
頭部７には燃料供給通路８および添加剤供給通路
８′を有する燃料噴射弁９と、噴射弁９の周りに
設けたスワラー１０および点火栓１１が配設して
あり、本例の場合、空気通路１２から導かれてき
た高温空気はスワラー１０から頭部７に旋回して
流入し、噴射弁９から噴射された燃料とで混合気
を形成して点火され、一次燃料室２で一次燃焼す
る。
しかして、本例では窒素化合物をあらかじめ含
む重油を添加剤供給通路８′を介して空気と共に
霧状にして燃焼筒頭部７に導入するが、特にこの
ような供給通路８′が設けられていない燃焼気の
場合は、あらかじめ燃料中に窒素化合物を混入溶
解させておけばよい。特に燃料が軽油に類するも
のである場合であれば、アミン類などの有機化合
物若しくは含窒素化合物が含まれている重質油等
をあらかじめ燃料中に添加しておくのが容易かつ
好適である。
む重油を添加剤供給通路８′を介して空気と共に
霧状にして燃焼筒頭部７に導入するが、特にこの
ような供給通路８′が設けられていない燃焼気の
場合は、あらかじめ燃料中に窒素化合物を混入溶
解させておけばよい。特に燃料が軽油に類するも
のである場合であれば、アミン類などの有機化合
物若しくは含窒素化合物が含まれている重質油等
をあらかじめ燃料中に添加しておくのが容易かつ
好適である。
なお、本例では、後述する理論的根拠や実験結
果等から上述した添加物を添加したあとの燃料中
の窒素分が約0.1〜0.5wt.％に保たれるように計量
する。
果等から上述した添加物を添加したあとの燃料中
の窒素分が約0.1〜0.5wt.％に保たれるように計量
する。
すなわち、本例の燃焼器１は軽油燃料を対象と
したもので、その燃焼器入口の空気温度も約800
〜1200〓と極めて高く、燃焼器１における空気配
分が適切に設定されている場合、NOxの排出量
は１次燃焼室２における空燃比によつて左右され
る。
したもので、その燃焼器入口の空気温度も約800
〜1200〓と極めて高く、燃焼器１における空気配
分が適切に設定されている場合、NOxの排出量
は１次燃焼室２における空燃比によつて左右され
る。
第２図はこのような燃焼器１における１次燃焼
室２での空燃比とNOx排出量（重量）との関係
を示し、窒素化合物が添加されていない軽油を燃
料とした場合には、破線の曲線で示すようにその
NOx排出量は１次燃焼室空燃比が８近傍のとき
に極小値となり、理論混合比である14.7近傍のと
きに極大値となる。
室２での空燃比とNOx排出量（重量）との関係
を示し、窒素化合物が添加されていない軽油を燃
料とした場合には、破線の曲線で示すようにその
NOx排出量は１次燃焼室空燃比が８近傍のとき
に極小値となり、理論混合比である14.7近傍のと
きに極大値となる。
これに対して、上述したような計量条件で窒素
を添加した場合、１次燃焼場での平近空燃比が11
〜14.5の条件で新たな極小値NOx.MINが出現す
ることを実験によつて確認した。なお、この場合
第１の極小値は、本図からも明らかなように同様
に空燃比８の近傍に発生する。また、上記の空燃
比を12〜14とした場合、最も効果的な第２極小値
NOx.MINが得られた。
を添加した場合、１次燃焼場での平近空燃比が11
〜14.5の条件で新たな極小値NOx.MINが出現す
ることを実験によつて確認した。なお、この場合
第１の極小値は、本図からも明らかなように同様
に空燃比８の近傍に発生する。また、上記の空燃
比を12〜14とした場合、最も効果的な第２極小値
NOx.MINが得られた。
すなわち、上述したような空燃比が１次燃焼室
で得られるような設定をすることにより、NOx
の第２極小値を得ることができ、この極小値
NOx.MINは燃焼器入口温度や窒素添加率の選択
如何によつて第１の極小値よりも小さい値とする
ことができるのみならず、このときの空燃比が上
述したように理論混合比に近い値であるために、
COやHCなどの未燃成分の排出を圧倒的に減ずる
ことができる。
で得られるような設定をすることにより、NOx
の第２極小値を得ることができ、この極小値
NOx.MINは燃焼器入口温度や窒素添加率の選択
如何によつて第１の極小値よりも小さい値とする
ことができるのみならず、このときの空燃比が上
述したように理論混合比に近い値であるために、
COやHCなどの未燃成分の排出を圧倒的に減ずる
ことができる。
これに対して、第１の極小値が得られるような
空燃比の状態では燃焼温度が低いにもかかわら
ず、火炎輻射率が高いために燃焼器壁への熱負荷
が返つて高くなる傾向がある。
空燃比の状態では燃焼温度が低いにもかかわら
ず、火炎輻射率が高いために燃焼器壁への熱負荷
が返つて高くなる傾向がある。
次に、このようなNOx排出量の第２極小値が
得られたことに対して、理論的に考察される発生
機構について述べる。一般に、燃焼中に生成され
るNOはN2とO2とが高温で一部結合してなるも
のと考えられており、軽油単味の燃焼における
NOxの発生はツエルドビツチ機構と呼ばれてい
る反応などで説明されているサーマルNOxの発
生機構によるもの、すなわち高温ガス中でごく短
時間に生成されたものであるとみなすことができ
る。
得られたことに対して、理論的に考察される発生
機構について述べる。一般に、燃焼中に生成され
るNOはN2とO2とが高温で一部結合してなるも
のと考えられており、軽油単味の燃焼における
NOxの発生はツエルドビツチ機構と呼ばれてい
る反応などで説明されているサーマルNOxの発
生機構によるもの、すなわち高温ガス中でごく短
時間に生成されたものであるとみなすことができ
る。
これに対して、窒素の添加があると、サーマル
NOxの他にフユエルNOxの発生機構が加わり、
添加されたＮ分を含めて全量の窒素分がいつたん
NOになるものと考えられる。
NOxの他にフユエルNOxの発生機構が加わり、
添加されたＮ分を含めて全量の窒素分がいつたん
NOになるものと考えられる。
しかしながら、同時にフユエルNOxとNOとが
結合してN2になる脱硝反応や分解中のHCとNO
との結合による窒素化合物の再生成反応が並行
し、ためにNOの消費も活発となり、このような
反応は高温になればなるほど加速的に進行する。
しかして、NOの消費が添加された窒素分による
NOの生成を上回れば、サーマルNOx分まで消費
されることになり、第１図に示したようなNOx
の第２極小値の出現となるものと考えられる。
結合してN2になる脱硝反応や分解中のHCとNO
との結合による窒素化合物の再生成反応が並行
し、ためにNOの消費も活発となり、このような
反応は高温になればなるほど加速的に進行する。
しかして、NOの消費が添加された窒素分による
NOの生成を上回れば、サーマルNOx分まで消費
されることになり、第１図に示したようなNOx
の第２極小値の出現となるものと考えられる。
しかして、以上述べたような発生機構による反
応過程からも明らかなように、本発明にかかわる
低NOx燃焼は、高温空気を供給してNOの生成を
促進させる１次燃焼場と、この１次燃焼場に燃料
および所定分量の窒素成分および理論空燃比より
小さい値すなわち濃厚な空燃比が得られるような
高温空気を供給する装置と、化学反応を進行させ
るにたるだけの滞留時間を保持することのできる
１次燃焼場とを具えた燃焼器によつて達成するこ
とができる。
応過程からも明らかなように、本発明にかかわる
低NOx燃焼は、高温空気を供給してNOの生成を
促進させる１次燃焼場と、この１次燃焼場に燃料
および所定分量の窒素成分および理論空燃比より
小さい値すなわち濃厚な空燃比が得られるような
高温空気を供給する装置と、化学反応を進行させ
るにたるだけの滞留時間を保持することのできる
１次燃焼場とを具えた燃焼器によつて達成するこ
とができる。
２段燃焼型の燃焼器はかかる点で、例えば燃焼
筒での滞留時間も400〜500mmsecと連通の缶型燃
焼器に比して永く、しかも上述した機能を第１図
に示したようにして容易に実現することができる
ので、好適であるが、缶型燃焼器であつてもスワ
ールのかけ方および１次空気と２次空気の配分割
合を適正に設定することにより循環域をともなう
１次燃焼場と２次燃焼場とが得られるようにする
ことができ、この場合、上記１次燃焼場で100mm
sec程度の滞留時間が得られるので本発明の適用
が可能なことはいうまでもない。
筒での滞留時間も400〜500mmsecと連通の缶型燃
焼器に比して永く、しかも上述した機能を第１図
に示したようにして容易に実現することができる
ので、好適であるが、缶型燃焼器であつてもスワ
ールのかけ方および１次空気と２次空気の配分割
合を適正に設定することにより循環域をともなう
１次燃焼場と２次燃焼場とが得られるようにする
ことができ、この場合、上記１次燃焼場で100mm
sec程度の滞留時間が得られるので本発明の適用
が可能なことはいうまでもない。
以上述べたように、本発明によれば、窒素成分
をほとんど含まない燃料に対して、１次燃焼場で
窒素成分の重量比が所定値となるよう窒素含有添
加物を１次燃焼場に供給し、更にこの１次燃焼場
に理論混合比よりやや燃料が濃側となる空燃比が
得られるように空気を供給して１次燃焼させ、次
いでこの１次燃焼ガスを２次燃焼場で稀薄燃焼さ
せる方法としたので、１次燃焼場で生成された
NOがその後の滞留時間中に進行する化学反応に
よつて消費され、更にサーマルNOxの分までも
消費されて、NOx排出量の低減と共にHCやNO
などの未燃生成物の排出量を低減させることがで
きる。
をほとんど含まない燃料に対して、１次燃焼場で
窒素成分の重量比が所定値となるよう窒素含有添
加物を１次燃焼場に供給し、更にこの１次燃焼場
に理論混合比よりやや燃料が濃側となる空燃比が
得られるように空気を供給して１次燃焼させ、次
いでこの１次燃焼ガスを２次燃焼場で稀薄燃焼さ
せる方法としたので、１次燃焼場で生成された
NOがその後の滞留時間中に進行する化学反応に
よつて消費され、更にサーマルNOxの分までも
消費されて、NOx排出量の低減と共にHCやNO
などの未燃生成物の排出量を低減させることがで
きる。
第１図は本発明低NOx燃焼方法を適用した２
段燃焼器の構成の一例を示す断面図、第２図は本
発明低NOx燃焼方法による効果を説明するため
のNOx排出量特性曲線図である。 １…燃焼器、２…１次燃焼室、３…２次燃焼
室、４…連通孔、５…２次空気孔、６…希釈孔、
７…燃焼筒頭部、８…燃料供給通路、８′…添加
剤供給通路、９…噴射弁、１０…スワラー、１１
…点火栓。
段燃焼器の構成の一例を示す断面図、第２図は本
発明低NOx燃焼方法による効果を説明するため
のNOx排出量特性曲線図である。 １…燃焼器、２…１次燃焼室、３…２次燃焼
室、４…連通孔、５…２次空気孔、６…希釈孔、
７…燃焼筒頭部、８…燃料供給通路、８′…添加
剤供給通路、９…噴射弁、１０…スワラー、１１
…点火栓。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 窒素成分をほとんど含まない燃料を燃焼器に
供給して燃焼を行うにあたり、前記燃焼器の１次
燃焼場には、窒素成分を含む添加物および理論空
燃比より燃料が濃側となる空気を供給し、それに
より得られる混合気を１次燃焼させ、その１次次
燃焼によるガスを２次燃焼場で稀薄燃焼させるこ
とを特徴とする低NOx燃焼方法。 ２ 特許請求の範囲第１項に記載の低NOx燃焼
方法において、前記添加物を前記燃料に添加した
ときの窒素の前記燃料に対する重量比が0.1〜
0.5wt.％となるようにすることを特徴とする低
NOx燃焼方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10953884A JPS60253703A (ja) | 1984-05-31 | 1984-05-31 | 低ＮＯｘ燃焼方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10953884A JPS60253703A (ja) | 1984-05-31 | 1984-05-31 | 低ＮＯｘ燃焼方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60253703A JPS60253703A (ja) | 1985-12-14 |
| JPH056083B2 true JPH056083B2 (ja) | 1993-01-25 |
Family
ID=14512785
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10953884A Granted JPS60253703A (ja) | 1984-05-31 | 1984-05-31 | 低ＮＯｘ燃焼方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60253703A (ja) |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS55117688A (en) * | 1979-02-26 | 1980-09-10 | Epic Prod Int | Preparation of hard surface fluid transcribing roll |
-
1984
- 1984-05-31 JP JP10953884A patent/JPS60253703A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS55117688A (en) * | 1979-02-26 | 1980-09-10 | Epic Prod Int | Preparation of hard surface fluid transcribing roll |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS60253703A (ja) | 1985-12-14 |
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