JPH06129607A - 低ＮＯｘ燃焼装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 低ＮＯｘ燃焼装置 【目的】 燃焼条件や炉条件に左右されない低ＮＯｘ燃
焼装置を提供する。 【構成】 火口の前方に、炉筒７との間に環状流路９を
形成する燃焼内筒８を設け、その火口は複数の噴気ノズ
ル６を円周状に配設したウインドボックス３に摺動自在
に取付ける。火口位置を適宜移動して、炉筒７内の火炎
が前記環状流路９内を逆流するようにする。溢出した火
炎は前記噴気ノズル６からの噴流によって再度該燃焼内
筒内に戻す。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ボイラー、冷温水機、
乾燥機等々において、燃料の燃焼によって生成する窒素
酸化物（以下、ＮＯｘと記す）を効果的に抑制する低Ｎ
Ｏｘ燃焼装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に燃焼ガス中のＮＯｘ生成量は燃料
の成分、燃焼温度、燃焼空気比、燃焼滞留時間等によっ
て決定される。従来、燃焼温度を低温に維持することに
よってＮＯｘ生成量を減少させるため、排ガスの一部を
燃焼室内に戻すようにした排ガス再循環方式の他、多段
燃焼、分割火炎、濃淡燃焼、水・蒸気噴霧といった幾つ
かの方式が実施されている。

【０００３】しかし、これ等は概して大掛かりな設備機
器類を要したり、複雑な機構構造となるなど、製品のコ
ストや耐久性、燃焼の安定性に問題があるだけでなく、
その低ＮＯｘ効果は燃焼量のターンダウンや燃焼空気比
等の燃焼条件、並びに炉形状、炉負荷、断面負荷、炉圧
といった炉条件に左右され易く、従って極く限られた条
件下においてのみ低ＮＯｘ効果が期待できるものであっ
た。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、従来の排ガ
ス再循環方式では燃焼条件や炉条件に左右され易い構成
であったため、燃焼温度の低減、ひいては低ＮＯｘ効果
について、未だ充分満足できるものではなかった事実に
鑑み、この点を更に改善した低ＮＯｘ燃焼装置を提供す
ることを目的とするものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、断面負荷の比
較的高い燃焼装置であって、火口の前方に、炉筒との間
に環状流路を形成する燃焼内筒を設け、その火口は複数
の噴気ノズルを円周状に配設したウインドボックスに摺
動自在に取付け、その火口位置の移動によって前記炉筒
内に生成する燃焼ガス圧分布の相対的移動並びに炉筒内
の火炎が前記環状流路内を逆流可能となし、前記環状流
路から溢出した火炎を前記噴気ノズルからの噴流によっ
て再度該燃焼内筒内に戻すようにしたことを特徴とす
る。

【０００６】また本発明は、断面負荷の比較的低い燃焼
装置であって、火口の前方に、燃焼外筒並びに該燃焼外
筒との間に環状流路を形成する燃焼内筒を設け、その火
口は複数の噴気ノズルを円周状に配設したウインドボッ
クスに摺動自在に取付け、その火口位置の移動によって
前記燃焼外筒内に生成する燃焼ガス圧分布の相対的移動
並びに燃焼外筒内の火炎を前記環状流路を通って逆流可
能となし、前記環状流路から溢出した火炎を前記噴気ノ
ズルからの噴流によって再度該燃焼内筒内に戻されるよ
うにしたことを特徴とする。

【０００７】また本発明は、前記環状流路の後方開口に
対峙する箇所に耐火性の面を形成したことを特徴とす
る。

【０００８】また本発明は、前記燃焼外筒には、燃焼内
筒の先端よりやや後方に当たる位置に複数の小孔を穿設
したことを特徴とする。

【０００９】

【作 用】炉筒内または燃焼外筒内では、通過する火炎
の進行方向に順次燃焼に伴うガス膨脹の結果、燃焼ガス
圧の上昇を見るが、その生成燃焼ガス圧分布は、ウイン
ドボックスに摺動自在に取付けた火口の位置を前方また
は後方に移動させることで相対的移動が可能である。従
って上記環状流路先端開口部の圧力を炉内に開口する上
記環状流路後端開口部の圧力よりも高めるような火口位
置に調整することで、火炎の一部は該環状流路を逆流
し、噴気ノズル群の外周部に溢れ出る。この溢出火炎は
続いて噴気ノズルの噴流に吸引され、再び燃焼内筒内に
戻されることになるが、その際、炉内の燃焼排ガスも噴
気ノズルの噴流によって吸引されることになり、いずれ
も燃焼炎束の外周より２次混合気として供給される。こ
のように火炎の一部を引き抜いて、これを酸素濃度の低
い低温の２次混合気として再び送り込むことを連続して
行う結果、燃焼温度は低くなって燃焼中のＮＯｘ生成量
を著しく抑制されるのである。

【００１０】環状流路の後方開口に対峙する箇所に耐火
性の面を形成していると、溢出火炎をＵターンさせて噴
気ノズルの噴流に吸引させることが効果的に行える。ま
た、前記燃焼外筒に、燃焼内筒の先端よりやや後方に当
たる位置に複数の小孔を穿設していると、環状流路先端
開口で火炎がＵターンして該環状流路内に円滑に流入す
るのを促進する。

【００１１】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の一実施例を説
明する。

【００１２】図１と図２に、断面負荷の比較的高い（例
えば２００万Ｋｃａｌ／ｍ² ・ｈ）燃焼装置におけるガ
スバーナーの例を示す。送風機２の吐出側と接続された
ウインドボックス３の中心に、先端にフランジ状保炎板
１ａを設けたガスノズル管１、および先端に鍔状の保炎
板４ａを設けた８個の分割火炎用エアノズル４を該ガス
ノズル管１の回りに配設した構成部材がウインドボック
ス３に摺動自在に嵌挿され、ウインドボックス３の後部
に設けた止めビス５により止めつけられている。ガスノ
ズル管１を前後方向に動かすことで、ガスノズル管１と
８個の分割火炎用エアノズル４は一緒に動き、ウインド
ボックス３前面からの突出長、換言すれば火口位置の調
節が可能である。ガスノズル管１は予混合された混気燃
料ガスをガス噴出孔１ｂから供給するように空気孔１ｃ
が穿設されている。ウインドボックス３の前面には、上
記分割火炎用エアノズル４を取り巻くように１６個の噴
気ノズル６が突設されている。

【００１３】ウインドボックス３と対向して、炉筒７と
の間に環状流路９を形成する燃焼内筒８が配設される。
図２に示すとおり、上記噴気ノズル６は平面図的には燃
焼内筒８の内側にある。噴気ノズル６の向きは、図示の
状態では真っ直ぐであるが、噴気ノズル６からの噴流が
燃焼内筒８内表面に接して流れるように多少傾けるとよ
い。環状流路９の後方開口に対峙する箇所には耐火性の
面１０を形成する。

【００１４】上記の燃焼装置は、通常の燃焼装置の場合
と同様、点火装置（図示せず）によって点火され、点火
によって、ガス噴出孔１ｂより噴出拡散された混気燃料
ガスは、ガスノズル管１先端の保炎板１ａ並びに分割火
炎用エアノズル４先端の保炎板４ａを基端として安定し
た低温の分割火炎が形成され、その火炎は燃焼内筒８内
を通過して炉筒７内に噴出する。炉筒７内では、通過す
る火炎の進行方向に順次ガス膨脹に伴う圧力の上昇を見
る。その燃焼ガス圧分布は、火口位置を前進または後退
させることで相対的に移動でき、これによって環状流路
９の先端開口部の圧力を高くも低くも調整可能である。
そこで環状流路９先端開口部の圧力を炉内に連通する後
端開口部の圧力より高くするような火口位置に設定する
ことで、火炎の一部を環状流路９内に逆流させ、噴気ノ
ズル６群の外周部に溢出させることができる。環状流路
９後端側から溢出した火炎は噴気ノズル６の噴流による
吸引作用で吸引されて再び燃焼内筒８内に流入される。
環状流路９の後端側に対峙する箇所に耐火性の面１０が
存在していると、火炎の向きを符号ロの如くＵターンさ
せ易い。噴気ノズル６からの噴流を燃焼内筒８内表面に
接して流すと、離れて流れる場合に比べて、再循環作用
はより強力となり、炉内の燃焼排ガスも巻き込んで燃焼
内筒８内に流入させ、燃焼炎束の外周より酸素濃度の低
い低温の２次混合気として供給されることになる。

【００１５】上記した実施例では、ガスノズル管１と８
個の分割火炎用エアノズル４は一つの構成部材としたか
ら、ガスノズル管１を前後方向に動かすときには８個の
分割火炎用エアノズル４も一緒に前後方向に移動できる
ものであった。しかし、ガスノズル管１だけの位置調整
によって、充分に環状流路９先端開口部における燃焼ガ
ス圧の加減が可能であるならば、図３と図４に示した他
の実施例のように、８個の分割火炎用エアノズル４は不
動で、ガスノズル管１だけをウインドボックス３に摺動
自在に取付ける構成であってもよい。つまり火口位置の
調節はガスノズル管１だけでもよいのである。

【００１６】次に、断面負荷の比較的低い燃焼装置にお
けるガスバーナーの例について、図５と図６に従って説
明する。前述した断面負荷の比較的高い燃焼装置の場合
には、炉筒７内に効果的な燃焼ガス圧分布を生成でき、
これを利用して環状流路９の先端開口部の圧力を高くも
低くも調整可能とした。しかしながら断面負荷の比較的
低い燃焼装置の場合にはそうはいかない。そこで、図１
や図３の炉筒７の代りに、効果的な燃焼ガス圧分布を生
成せしめることができる大きさの燃焼外筒１１を新設し
て、燃焼外筒１１と燃焼内筒８の間に環状流路９を形成
するようにする。こうすると、環状流路９先端開口部の
圧力を炉内に連通する後端開口部の圧力より高くするよ
うな火口位置に設定することで、火炎の一部を環状流路
９内に逆流させ、噴気ノズル６群の外周部に溢れ出させ
る点、その溢出火炎を噴気ノズル６の噴流によって燃焼
内筒８に戻す点で、図１や図３の場合と全く変わりなく
行えることになる。図示した燃焼外筒１１には、燃焼内
筒８の先端よりやや後方の位置に複数の小孔１１ａを穿
設したが、このような小孔１１ａを設けることによっ
て、環状流路９先端開口部で火炎の向きを符号イの如く
Ｕターンさせるに有効な差圧を生じさせ、火炎を円滑に
環状流路９内に導入できる。尚、１２は燃焼外筒１１か
ら炉内に出る火炎を示す。本例は火口位置の調整をガス
ノズル管１だけで行なって、分割火炎用エアノズル４は
関与していないが、図１の如く、両者が一緒になって行
うようにもできること、勿論である。

【００１７】つぎに、断面負荷の比較的低い燃焼装置に
おけるオイルバーナーの例を図７と図８に示し、これに
ついて説明する。一般に通常の火口構造は、保炎板１４
及び送油管１５先端のオイルバーナイズル１６は火口筒
１３に取付いていて、その火口筒１３はウインドボック
ス３に固着されている。本発明では、火口筒１３と送油
管１５とをウインドボックス３に摺動自在に嵌挿する構
成とすることによって、その火口位置を前後方向に任意
に調節可能とするのである。ウインドボックス３の後部
に設けた止めビス５は送油管１５を止めつける。この点
の相違を除くと、その他の構造並びに機能は、図５で説
明したところと変わりはないので、詳述するのを省略す
る。また、図示はしていないが、断面負荷の比較的高い
燃焼装置におけるオイルバーナーの場合、燃焼外筒１１
がなくても炉筒７が代役を果たすこと、図１で説明した
とおりである。

【００１８】

【発明の効果】上記したように、本発明によれば、火口
位置を可変として、その調整によって環状流路先端側圧
力の調整を可能にしたから、炉筒または燃焼外筒内から
環状流路を逆流して後端開口から溢出させる火炎引抜量
を加減でき、続いて上記溢出火炎を噴気ノズルの噴流に
より吸引して再び酸素濃度の低い低温の２次混合気とし
て燃焼炎束の外周より供給するので、燃焼温度を著しく
抑制することができる。しかも本発明になる低ＮＯｘ燃
焼装置は、燃焼量を増大すればする程、噴気ノズル周囲
の吸引力が増し且つ炉筒または燃焼外筒内の燃焼過程の
火炎の内圧も増すので、燃焼排ガスの再循環作用は一層
強力なものとなるという特長があるため、広範な燃焼範
囲においてＮＯｘ生成を著しく抑制することができる。
その上、断面負荷やバーナーの種別とは係わりなく適用
でき、構造が簡単で、低コストで提供できる点で甚だ優
れている。

【００１９】また、環状流路の後方開口に対峙する箇所
に形成した耐火性の面は、溢出火炎をＵターンさせて噴
気ノズルの噴流に効果的に吸引させることが、また、燃
焼内筒の先端よりやや後方に当たる燃焼外筒位置に穿設
した複数の小孔は、環状流路先端開口で火炎をＵターン
させて該環状流路内に円滑に流入するのを促進する上で
有効である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明になる低ＮＯｘ燃焼装置の縦断面図であ
る。

【図２】図１の左側から見た断面図である。

【図３】図１とは異なる本発明になる低ＮＯｘ燃焼装置
の縦断面図である。

【図４】図３の左側から見た断面図である。

【図５】図３とは異なる本発明になる低ＮＯｘ燃焼装置
の縦断面図である。

【図６】図５の左側から見た断面図である。

【図７】図５とは異なる本発明になる低ＮＯｘ燃焼装置
の縦断面図である。

【図８】図７の左側から見た断面図である。

【符号の説明】

１…ガスノズル管、 ３…ウインドボックス、 ４…分割火炎用エアノズル、 ６…噴気ノズル、 ７…炉筒、 ８…燃焼内筒、 ９…環状流路、 １０…耐火性の面、 １１…燃焼外筒、 １３…火口筒、 １４…保炎板、 １５…送油管、 １６…オイルバーナイズル。

フロントページの続き (72)発明者 小池 智 東京都千代田区神田鍛冶町３丁目３番地 株式会社巴商会内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 断面負荷の比較的高い燃焼装置であっ
   て、火口の前方に、炉筒との間に環状流路を形成する燃
   焼内筒を設け、その火口は複数の噴気ノズルを円周状に
   配設したウインドボックスに摺動自在に取付け、その火
   口位置の移動によって前記炉筒内に生成する燃焼ガス圧
   分布の相対的移動並びに炉筒内の火炎が前記環状流路内
   を逆流可能となし、前記環状流路から溢出した火炎を前
   記噴気ノズルからの噴流によって再度該燃焼内筒内に戻
   すようにしたことを特徴とする低ＮＯｘ燃焼装置。
2. 【請求項２】 断面負荷の比較的低い燃焼装置であっ
   て、火口の前方に、燃焼外筒並びに該燃焼外筒との間に
   環状流路を形成する燃焼内筒を設け、その火口は複数の
   噴気ノズルを円周状に配設したウインドボックスに摺動
   自在に取付け、その火口位置の移動によって前記燃焼外
   筒内に生成する燃焼ガス圧分布の相対的移動並びに燃焼
   外筒内の火炎が前記環状流路内を逆流可能となし、前記
   環状流路から溢出した火炎を前記噴気ノズルからの噴流
   によって再度該燃焼内筒内に戻すようにしたことを特徴
   とする低ＮＯｘ燃焼装置。
3. 【請求項３】 前記環状流路の後方開口に対峙する箇所
   に、耐火性の面を形成したことを特徴とする請求項１お
   よび請求項２記載の低ＮＯｘ燃焼装置。
4. 【請求項４】 前記燃焼外筒に、燃焼内筒の先端よりや
   や後方に当たる位置に複数の小孔を穿設したことを特徴
   とする請求項２記載の低ＮＯｘ燃焼装置。