JPH0680364B2 - 燃焼方法 - Google Patents
燃焼方法Info
- Publication number
- JPH0680364B2 JPH0680364B2 JP58235180A JP23518083A JPH0680364B2 JP H0680364 B2 JPH0680364 B2 JP H0680364B2 JP 58235180 A JP58235180 A JP 58235180A JP 23518083 A JP23518083 A JP 23518083A JP H0680364 B2 JPH0680364 B2 JP H0680364B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- air
- fuel
- primary air
- primary
- secondary air
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- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
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Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23D—BURNERS
- F23D17/00—Burners for combustion conjointly or alternatively of gaseous or liquid or pulverulent fuel
- F23D17/002—Burners for combustion conjointly or alternatively of gaseous or liquid or pulverulent fuel gaseous or liquid fuel
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Spray-Type Burners (AREA)
- Pressure-Spray And Ultrasonic-Wave- Spray Burners (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 本発明は燃焼装置に係り、特に排ガス中の窒素酸化物
（以下、NOxと称する）を低減するに好適なボイラ装置
等の燃焼装置に関するものである。
（以下、NOxと称する）を低減するに好適なボイラ装置
等の燃焼装置に関するものである。
従来技術による油バーナは、（１）蒸気などの２流体噴
霧、または（２）油圧による加圧噴霧、により油を火炉
内へ供給し、燃焼用空気と混合して燃焼を行っていた。
しかし、いずれの噴霧形態のバーナにおいても燃焼を良
くするために、油の噴霧角度は50〜90°と広くして燃焼
空気との混合を良くするように構成されている。その結
果、低NOxを目的として１次、２次、３次空気に燃焼用
空気を分割して供給しても、燃料の噴霧角が広いため
に、NOxの大幅な低減ができなかった。すなわち、噴角
が広いために、燃料が２次、３次空気の領域へ供給さ
れ、O2分圧の極めて高い領域で燃焼が行われるため、NO
xの発生量が多くなる欠点を有していた。従来技術によ
る第２の欠点は、特に窒素（Ｎ）分の多い低質油燃料に
対して充分なNOx低減ができないことである。すなわ
ち、燃料中のＮ分は、燃焼の過程において高O2分圧中で
の燃焼が行われるために、Ｎ分のNOxへの転換率が高く
なる欠点を有していた。さらに第３の欠点は、低NOx化
のために、燃焼領域の一部を空気不足とし、２段燃焼を
行なう場合、煤塵の発生、COの発生量が多くなり、この
ために火炉を大きくしなければならないことである。従
来技術による第４の欠点は、低NOx化のためにマルチバ
ーナシステムを採用する場合、例えば、起動時または部
分負荷時においてNOxが高くなることである。
霧、または（２）油圧による加圧噴霧、により油を火炉
内へ供給し、燃焼用空気と混合して燃焼を行っていた。
しかし、いずれの噴霧形態のバーナにおいても燃焼を良
くするために、油の噴霧角度は50〜90°と広くして燃焼
空気との混合を良くするように構成されている。その結
果、低NOxを目的として１次、２次、３次空気に燃焼用
空気を分割して供給しても、燃料の噴霧角が広いため
に、NOxの大幅な低減ができなかった。すなわち、噴角
が広いために、燃料が２次、３次空気の領域へ供給さ
れ、O2分圧の極めて高い領域で燃焼が行われるため、NO
xの発生量が多くなる欠点を有していた。従来技術によ
る第２の欠点は、特に窒素（Ｎ）分の多い低質油燃料に
対して充分なNOx低減ができないことである。すなわ
ち、燃料中のＮ分は、燃焼の過程において高O2分圧中で
の燃焼が行われるために、Ｎ分のNOxへの転換率が高く
なる欠点を有していた。さらに第３の欠点は、低NOx化
のために、燃焼領域の一部を空気不足とし、２段燃焼を
行なう場合、煤塵の発生、COの発生量が多くなり、この
ために火炉を大きくしなければならないことである。従
来技術による第４の欠点は、低NOx化のためにマルチバ
ーナシステムを採用する場合、例えば、起動時または部
分負荷時においてNOxが高くなることである。
本発明の目的は、上記した従来技術の欠点をなくし、排
ガス中の煤塵、COを増加させることなく、NOxを低減で
きる燃焼装置を提供することにある。
ガス中の煤塵、COを増加させることなく、NOxを低減で
きる燃焼装置を提供することにある。
本発明は、火炉側壁のバーナスロート部に設けられた１
次空気の噴出口と、火炉内へ燃料を噴出する燃料の噴出
口と、前記１次空気噴出口の開口端に設けられ、１次空
気口側および２次空気口側へそれぞれ突出し、該２次空
気口側の突出部は１次空気流に対して末広がりになるよ
うに配置された皿状の保炎部材と、該１次空気噴出口の
外側または外周に順次隣接して設けられた２次空気およ
び３次空気の各噴出口とを備えた燃焼装置で燃料を燃焼
させるに際し、前記１次空気の空気比を0.5以下とし、
前記保炎部材の後部に燃料の再循環渦流を形成し、着火
して主に２次空気による安定な火炎を形成するととも
に、１次空気噴出口の出口に形成された主燃焼域の周囲
に高温の強還元炎部を形成し、主燃焼域中の窒素酸化物
を還元し、さらに主燃焼域の後流まで前記３次空気を到
達させ、前記主燃焼域からの排ガス中の未燃分を完全燃
焼させることを特徴とする。
次空気の噴出口と、火炉内へ燃料を噴出する燃料の噴出
口と、前記１次空気噴出口の開口端に設けられ、１次空
気口側および２次空気口側へそれぞれ突出し、該２次空
気口側の突出部は１次空気流に対して末広がりになるよ
うに配置された皿状の保炎部材と、該１次空気噴出口の
外側または外周に順次隣接して設けられた２次空気およ
び３次空気の各噴出口とを備えた燃焼装置で燃料を燃焼
させるに際し、前記１次空気の空気比を0.5以下とし、
前記保炎部材の後部に燃料の再循環渦流を形成し、着火
して主に２次空気による安定な火炎を形成するととも
に、１次空気噴出口の出口に形成された主燃焼域の周囲
に高温の強還元炎部を形成し、主燃焼域中の窒素酸化物
を還元し、さらに主燃焼域の後流まで前記３次空気を到
達させ、前記主燃焼域からの排ガス中の未燃分を完全燃
焼させることを特徴とする。
すなわち、本発明は、１次空気で燃料過剰の燃焼を安定
に行わせてNOxの還元炎を構成して燃料中のＮ分を化学
的に安定なN2へ変換させた後、３次空気により完全燃焼
を行わせるようにしたもので、燃料を油とした場合、２
次空気は、微細な油粒子を巻き込んでバーナ近傍で高温
の酸化炎を作り、１次空気中での油の蒸発およびNOxのN
2への変換を容易にするための高温保持用として作用さ
せるものである。
に行わせてNOxの還元炎を構成して燃料中のＮ分を化学
的に安定なN2へ変換させた後、３次空気により完全燃焼
を行わせるようにしたもので、燃料を油とした場合、２
次空気は、微細な油粒子を巻き込んでバーナ近傍で高温
の酸化炎を作り、１次空気中での油の蒸発およびNOxのN
2への変換を容易にするための高温保持用として作用さ
せるものである。
本発明に適用される燃料は油燃料が好適であるが、油と
石炭の混合燃料（COM）の他の、微粉炭にも適用可能で
ある。微粉炭の場合にはガス（空気）、水等により搬送
される。
石炭の混合燃料（COM）の他の、微粉炭にも適用可能で
ある。微粉炭の場合にはガス（空気）、水等により搬送
される。
本発明において、上記燃料および空気の噴出口を有する
バーナは、１次空気の領域内に燃料を噴出するように、
１次空気の噴出口内に複数個のパナチップを有し、該バ
ーナチップの噴射角を１次空気の領域内にあるように設
定することが好ましい。また上記バーナチップは流体噴
霧ノズルとし、かつ噴霧角を狭くするために単孔ノズル
とすることが好ましい。
バーナは、１次空気の領域内に燃料を噴出するように、
１次空気の噴出口内に複数個のパナチップを有し、該バ
ーナチップの噴射角を１次空気の領域内にあるように設
定することが好ましい。また上記バーナチップは流体噴
霧ノズルとし、かつ噴霧角を狭くするために単孔ノズル
とすることが好ましい。
本発明において、強還元炎部の後流に安定な酸化炎を形
成するために、２次空気口にバッフル板を設け、該バッ
フル板により３次空気の供給を遅らせることが好まし
い。また２次空気の供給量は３次空気よりも小さく、特
に２次空気と３次空気との流量比を1:3以上とすること
が好ましい。
成するために、２次空気口にバッフル板を設け、該バッ
フル板により３次空気の供給を遅らせることが好まし
い。また２次空気の供給量は３次空気よりも小さく、特
に２次空気と３次空気との流量比を1:3以上とすること
が好ましい。
以下、図面を用いて本発明を詳細に説明する。
第１図は本発明を油燃料に適用した場合のバーナ装置の
断面図、第２図は、そのＡ方向から見た平面図である。
この装置は、火炉13のバーナスロート部11に設けられた
１次空気の噴出口５と、該１次空気噴出口５内に挿入さ
れた６本の油スプレーガン１と、該１次空気噴出口５の
開口端に設けられた皿状の保炎部材（フレームホルダ
ー）６と、該１次空気噴出口の外周に設けられた２次空
気の噴出口８とを備えている。なお、２次空気の噴出口
８の開口端には２次空気流７に乱れを与えると共に、３
次空気12Aの流動方向を規制するために、漏斗状のバッ
フル板９が設けられている。
断面図、第２図は、そのＡ方向から見た平面図である。
この装置は、火炉13のバーナスロート部11に設けられた
１次空気の噴出口５と、該１次空気噴出口５内に挿入さ
れた６本の油スプレーガン１と、該１次空気噴出口５の
開口端に設けられた皿状の保炎部材（フレームホルダ
ー）６と、該１次空気噴出口の外周に設けられた２次空
気の噴出口８とを備えている。なお、２次空気の噴出口
８の開口端には２次空気流７に乱れを与えると共に、３
次空気12Aの流動方向を規制するために、漏斗状のバッ
フル板９が設けられている。
上記の構成において、燃料油は、油スプレーガン１から
油バーナチップ２を通して火炉13内に噴霧され、主噴霧
域３を構成する。１次空気４は、バーナ軸中央を流れ、
１次空気口５から火炉13へ供給される。１次空気の空気
比（１次空気量／理論燃焼空気量）は、通常は0.2±0.1
の範囲（微粉炭の場合は0.4±0.1の範囲）が好適であ
る。１次空気４は、フレームホルダ６により図示のよう
な１次渦14を形成し、主噴霧域３中の微細な油粒子を巻
き込んで着火すると同時にフレームホルダ６上に安定し
た火炎を形成する。主燃焼域３に囲まれた中心部には還
元炎部16が形成され、ここで燃料油中のＮ分がN2へ変換
されるが、燃料油中のＮ分のN2への変換に必要な高温は
後述する酸化炎部15で囲まれることにより充分維持させ
るので、N2への変換効率を大幅に向上させることができ
る。
油バーナチップ２を通して火炉13内に噴霧され、主噴霧
域３を構成する。１次空気４は、バーナ軸中央を流れ、
１次空気口５から火炉13へ供給される。１次空気の空気
比（１次空気量／理論燃焼空気量）は、通常は0.2±0.1
の範囲（微粉炭の場合は0.4±0.1の範囲）が好適であ
る。１次空気４は、フレームホルダ６により図示のよう
な１次渦14を形成し、主噴霧域３中の微細な油粒子を巻
き込んで着火すると同時にフレームホルダ６上に安定し
た火炎を形成する。主燃焼域３に囲まれた中心部には還
元炎部16が形成され、ここで燃料油中のＮ分がN2へ変換
されるが、燃料油中のＮ分のN2への変換に必要な高温は
後述する酸化炎部15で囲まれることにより充分維持させ
るので、N2への変換効率を大幅に向上させることができ
る。
一方、２次空気７は、１次空気４の外周を流れ、２次空
気口８から火炉13へ供給される。その際、バッフル板９
により流動方向を変えられる結果、バッフル板９の後流
にも図示するような渦を形成し、このため、主噴霧域３
から微細な油粒子を巻き込んで酸化炎部15を形成する。
２次空気７の供給量は、上述のように主噴霧域３からの
微細な燃料粒子を巻き込む必要性のあることから、３次
空気の供給量よりも少なく、３次空気の1/3またはそれ
以下とすることが好ましい。３次空気12Aは、３次エア
レジスタ10で旋回した後、３次空気口12から火炉13へ供
給され、前記の還元炎16の後流に完全燃焼部18を形成す
る。前記還元炎部16で生成したN2は、周知のように、化
学的に極めて安定であり、NOxへは容易になりにくい性
質を有している。このために、完全燃焼部18における３
次空気流17との燃焼では、NOxの発生はほとんど起こら
ない。このため、３次空気を、図示するように還元炎部
16の後に供給することは、本発明において重要な意味を
有する。なお、３次空気の供給量は還元炎部からの未燃
分を完全燃焼させるに充分な量であればよい。
気口８から火炉13へ供給される。その際、バッフル板９
により流動方向を変えられる結果、バッフル板９の後流
にも図示するような渦を形成し、このため、主噴霧域３
から微細な油粒子を巻き込んで酸化炎部15を形成する。
２次空気７の供給量は、上述のように主噴霧域３からの
微細な燃料粒子を巻き込む必要性のあることから、３次
空気の供給量よりも少なく、３次空気の1/3またはそれ
以下とすることが好ましい。３次空気12Aは、３次エア
レジスタ10で旋回した後、３次空気口12から火炉13へ供
給され、前記の還元炎16の後流に完全燃焼部18を形成す
る。前記還元炎部16で生成したN2は、周知のように、化
学的に極めて安定であり、NOxへは容易になりにくい性
質を有している。このために、完全燃焼部18における３
次空気流17との燃焼では、NOxの発生はほとんど起こら
ない。このため、３次空気を、図示するように還元炎部
16の後に供給することは、本発明において重要な意味を
有する。なお、３次空気の供給量は還元炎部からの未燃
分を完全燃焼させるに充分な量であればよい。
上記実施例において、油バーナチップ２はここでは６個
設けられているが、バーナの個数は、バーナの容量噴霧
性能等により適宜定めることができる。またバーナ口11
は円形の場合を示したが、角形または多角形であっても
よい。
設けられているが、バーナの個数は、バーナの容量噴霧
性能等により適宜定めることができる。またバーナ口11
は円形の場合を示したが、角形または多角形であっても
よい。
なお、１次、２次、３次空気は、場合により排ガスを１
部混合させてもよく、また排ガスを１次、２次、３次空
気と個別または同時に混合させることも本発明に含まれ
る。
部混合させてもよく、また排ガスを１次、２次、３次空
気と個別または同時に混合させることも本発明に含まれ
る。
本発明によれば、保炎部材の後部において、先ず１次空
気で１次燃焼を行わせ、還元炎部を形成し、燃料中のＮ
分を化学的に安定なN2へ変換させた後、完全燃焼が行わ
れるので、従来に比べ1/3〜1/5のNOx発生量に抑えるこ
とができる。本発明は、燃料油中のＮ分が多い場合でも
ほとんどN2へ変換できることから、低質燃料のNOx抑制
に極めて効果的である。また、本発明によれば、単一バ
ーナにおいて低NOx化が容易であり、単一バーナの全体
の空気比を1.0以上とすることが可能であり、煤塵、CO
の発生を低減することができる。さらに単一バーナで低
NOx化を行なうことができるので、起動時、部分負荷さ
らに負荷変動に対して常に低NOxの状態が容易に得られ
る。
気で１次燃焼を行わせ、還元炎部を形成し、燃料中のＮ
分を化学的に安定なN2へ変換させた後、完全燃焼が行わ
れるので、従来に比べ1/3〜1/5のNOx発生量に抑えるこ
とができる。本発明は、燃料油中のＮ分が多い場合でも
ほとんどN2へ変換できることから、低質燃料のNOx抑制
に極めて効果的である。また、本発明によれば、単一バ
ーナにおいて低NOx化が容易であり、単一バーナの全体
の空気比を1.0以上とすることが可能であり、煤塵、CO
の発生を低減することができる。さらに単一バーナで低
NOx化を行なうことができるので、起動時、部分負荷さ
らに負荷変動に対して常に低NOxの状態が容易に得られ
る。
第１図は、本発明に用いるバーナの断面図、第２図は第
１図のＡ方向から見た平面図、第３図は、本発明による
バーナの火炎機構を説明する図である。 １……油スプレーガン、２……油バーナチップ、３……
主噴霧域、４……１次空気、５……１次空気口、６……
フレームホルダ、７……２次空気、８……２次空気口、
９……バッフル板、10……３次エアレジスタ、11……バ
ーナ口、12……３次空気口、13……火炉、14……１次
渦、15……酸化炎部、16……還元炎部、17……３次空気
流、18……完全燃焼部。
１図のＡ方向から見た平面図、第３図は、本発明による
バーナの火炎機構を説明する図である。 １……油スプレーガン、２……油バーナチップ、３……
主噴霧域、４……１次空気、５……１次空気口、６……
フレームホルダ、７……２次空気、８……２次空気口、
９……バッフル板、10……３次エアレジスタ、11……バ
ーナ口、12……３次空気口、13……火炉、14……１次
渦、15……酸化炎部、16……還元炎部、17……３次空気
流、18……完全燃焼部。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 森田 茂樹 広島県呉市宝町６番９号 バブコツク日立 株式会社呉工場内 (72)発明者 中下 成人 広島県呉市宝町６番９号 バブコツク日立 株式会社呉工場内 (56)参考文献 特開 昭56−119406（ＪＰ，Ａ) 実開 昭48−30831（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭49−143029（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭58−175339（ＪＰ，Ｕ)
Claims (1)
- 【請求項１】火炉側壁のバーナスロート部に設けられた
１次空気の噴出口と、火炉内へ燃料を噴出する燃料の噴
出口と、前記１次空気噴出口の開口端に設けられ、１次
空気口側および２次空気口側へそれぞれ突出し、該２次
空気口側の突出部は１次空気流に対して末広がりになる
ように配置された皿状の保炎部材と、該１次空気噴出口
の外側または外周に順次隣接して設けられた２次空気お
よび３次空気の各噴出口とを備えた燃焼装置で燃料を燃
焼させるに際し、前記１次空気の空気比を0.5以下と
し、前記保炎部材の後部に燃料の再循環渦流を形成し、
着火して主に２次空気による安定な火炎を形成するとと
もに、１次空気噴出口の出口に形成された主燃焼域の周
囲に高温の強還元炎部を形成し、主燃焼域中の窒素酸化
物を還元し、さらに主燃焼域の後流まで前記３次空気を
到達させ、前記主燃焼域からの排ガス中の未燃分を完全
燃焼させることを特徴とする燃焼方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58235180A JPH0680364B2 (ja) | 1983-12-15 | 1983-12-15 | 燃焼方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58235180A JPH0680364B2 (ja) | 1983-12-15 | 1983-12-15 | 燃焼方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60129504A JPS60129504A (ja) | 1985-07-10 |
| JPH0680364B2 true JPH0680364B2 (ja) | 1994-10-12 |
Family
ID=16982245
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58235180A Expired - Lifetime JPH0680364B2 (ja) | 1983-12-15 | 1983-12-15 | 燃焼方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0680364B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3852651T2 (de) * | 1988-09-02 | 1995-05-04 | American Combustion Inc | Vorrichtung und verfahren zur herstellung einer hochlichtgebenden flamme. |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58175339U (ja) * | 1982-05-14 | 1983-11-24 | 住友金属工業株式会社 | バ−ナ装置 |
-
1983
- 1983-12-15 JP JP58235180A patent/JPH0680364B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS60129504A (ja) | 1985-07-10 |
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