JPH07233913A - 燃焼装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 排気ガスの一部を燃焼用空気に混入させて燃
焼時に発生するＮＯx の量を抑制する燃焼装置におい
て、装置全体を大型化させることなく、簡単な構成によ
って排気ガスの一部が燃焼用空気にうまく混入されるよ
うにする。 【構成】 燃焼部１１に燃焼用空気を導く空気通路１２
と、燃焼後における排気ガスを装置本体１０の外に導く
排気ガス通路１３とが装置本体１０内において隣接して
設けられた燃焼装置において、空気通路１２における燃
焼用空気の流れにより、排気ガス通路１３を流れる排気
ガスの一部を排気ガス取り込み口２１を通して空気通路
１２内に引き込むようになった排気ガス取り込み部２０
を設けた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、燃料ガス等の燃料が
供給される燃焼部に燃焼用空気を供給して燃焼を行うよ
うになった燃焼装置に係り、特に、燃焼後における排気
ガスの一部を燃焼用空気に混入させて排気ガスを再循環
させ、燃焼時に発生するＮＯ，ＮＯ₂等のＮＯx の量を
低減させるようにした燃焼装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、燃焼装置においては、一般に
燃料ガス等の燃料が供給される燃焼部に燃焼用空気を供
給して燃焼を行うようになっていた。

【０００３】ここで、このように燃焼部に燃焼用空気を
供給して燃焼を行なった場合、燃焼によってＮＯx 等の
大気汚染物質が発生することが知られており、特に、環
境問題が大きく取り上げられる近年においては、このよ
うな大気汚染物質の排出濃度の規制が厳しくなってき
た。

【０００４】このため、従来より燃焼装置において燃焼
を行った際に発生するＮＯx 等の大気汚染物質の量を少
なくするために様々な方法が開発されており、特に、燃
焼時に発生するＮＯx の量を抑制する方法の一つとし
て、燃焼後における排気ガスの一部を燃焼用空気に混入
させて再循環させ、このように排気ガスが混入された燃
焼用空気を用いて燃焼を行い、ＮＯx 等の発生を抑制す
るようにした排気ガス再循環法が知られていた。

【０００５】ここで、上記のように燃焼後における排気
ガスの一部を燃焼用空気に混入させて再循環させるにあ
たり、従来の燃焼装置においては、一般に、その装置本
体の外部において排気ガスの一部を再循環させて燃焼用
空気に混入させるようにしていた。

【０００６】例えば、図１に示すようなブルマイヤサイ
クルやスターリングサイクル等における従来の燃焼装置
においては、装置本体１０の頂部に設けられた燃料ガス
供給部１５から燃料ガスを燃焼部１１に供給すると共
に、この燃焼部１１に空気供給管３１を通して装置本体
１０内に導かれた燃焼用空気を旋回気流発生器１４を通
して供給し、この燃焼用空気を燃料ガスと混合させて燃
焼させ、発生した高温の燃焼ガスをこの燃焼部１１の下
方に設けられた伝熱部１７に導き、この燃焼ガスにより
伝熱部１７内に導かれた作動ガスを加熱させて熱交換器
１８に導く一方、上記の燃焼ガスを排気ガスとして装置
本体１０内における空気予熱部１９に導くようにしてい
た。

【０００７】そして、このように排気ガスが導かれた空
気予熱部１９において、空気供給管３１を通して装置本
体１０内に供給された燃焼用空気を排気ガスの熱で予熱
させた後、この排気ガスを装置本体１０から煙道３２に
導いて排出させるようにすると共に、この煙道３２と上
記の空気供給管３１との間に排気ガス供給ブロワ３３を
介して排気ガス供給管３４を設け、煙道３２内を流れる
排気ガスの一部を排気ガス供給ブロワ３３により空気供
給管３１に送り込んで排気ガスを燃焼用空気と混合させ
るようにしていた。

【０００８】しかし、このように装置本体１０の外に排
気ガスを送る排気ガス供給ブロワ３３や排気ガス供給管
３４を設けることは面倒であり、設備コストやランニン
グコストが高く付き、またこのように装置本体１０の外
に排気ガス供給ブロワ３３や排気ガス供給管３４を設け
ると、装置全体が大型化する等の問題があった。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】この発明は、燃焼後に
おける排気ガスの一部を燃焼用空気に混入させて燃焼に
用いるようにした排気ガス再循環方式の燃焼装置におけ
る上記のような問題を解決することを課題とするもので
あり、排気ガスの一部を燃焼用空気に混入させて燃焼時
に発生するＮＯ，ＮＯ₂ 等のＮＯx の量を抑制するにあ
たり、装置全体を大型化させることなく、簡単な構成に
よって排気ガスの一部を燃焼用空気にうまく混入させる
ことができ、燃焼時におけるＮＯx の発生を効率良く低
下できるようにすることを課題とするものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】この発明においては、上
記のような課題を解決するため、燃焼が行われる燃焼部
に燃焼用空気を導く空気通路と、燃焼後における排気ガ
スを装置本体の外に導く排気ガス通路とが装置本体内に
おいて隣接して設けられた燃焼装置において、上記空気
通路における燃焼用空気の流れにより、排気ガス通路を
流れる排気ガスの一部を排気ガス取り込み口を通して空
気通路内に引き込むようになった排気ガス取り込み部を
設けるようにしたのである。

【００１１】ここで、上記のように排気ガス取り込み部
において、排気ガス取り込み口を通して空気通路内に引
き込む排気ガスの量については、燃焼部に送り込まれる
Ｏ₂の分圧を低下させると共に火炎温度を低下させて、
ＮＯx の生成反応を抑制させるため、一般に下記の式に
示される排気ガス再循環率が約２０％以上になるように
することが好ましい。

【００１２】

【数１】排気ガス再循環率（％）＝（排気ガス再循環量
／燃焼用空気量）×１００

【００１３】また、上記のように排気ガス取り込み部に
おける排気ガス取り込み口を通して燃焼用空気中に引き
込む排気ガスの量を調整するにあたっては、排気ガス取
り込み口の近傍における空気通路の流路幅と、この流路
幅の部分を通過する燃焼用空気の速度と、排気ガス取り
込み口の流路幅とを適当に変更させることによって調整
することができる。

【００１４】例えば、図２に示すように、排気ガス取り
込み部２０の排気ガス取り込み口２１近傍における空気
通路１２の流路幅をｄ₁ 、この流路幅ｄ₁ の空気通路１
２を通過する燃焼用空気の速度をｖ（ｍ／ｓ）、排気ガ
ス取り込み口２１の流路幅をｄ₂ とした場合、上記燃焼
用空気の速度ｖが速いほど、また上記空気通路１２の流
路幅ｄ₁ に対する排気ガス取り込み口２１の流路幅ｄ₂
の割合が小さいほど、排気ガス取り込み口２１を通して
排気ガスが取り込まれやすくなり、通常、図３に示す斜
線の部分においては、上記の排気ガス再循環率が２０％
以上となる。

【００１５】

【作用】この発明における燃焼装置においては、空気通
路を通して燃焼部に導かれる燃焼用空気をこの空気通路
と隣接して設けられた排気ガス通路を通過する排気ガス
の熱によって予熱させると共に、排気ガス取り込み部に
おいて、空気通路を流れる燃焼用空気の流れにより、排
気ガス通路を流れる排気ガスの一部を排気ガス取り込み
口を通して空気通路内に引き込み、このように引き込ま
れた排気ガスを燃焼用空気と一緒にして燃焼部に導き、
排気ガスを再循環させて燃焼に用いるようになってい
る。

【００１６】このように排気ガスの一部を燃焼用空気と
一緒に燃焼部に導いて燃焼に用いると、ＮＯx の生成に
寄与するＯ₂ の分圧が低下すると共に火炎温度も低下
し、燃焼時におけるＮＯx の発生が抑制されるようにな
る。

【００１７】また、上記のように排気ガス通路の一部に
排気ガス取り込み部を設け、燃焼用空気の流れによって
排気ガスの一部を排気ガス取り込み口を通して空気通路
に引き込むようにすると、従来の燃焼装置のように排気
ガスの一部を燃焼用空気に混入させるために、装置本体
の外に排気ガス供給ブロワや排気ガス供給管等を設ける
必要がない。

【００１８】

【実施例】以下、この発明の実施例に係る燃焼装置を添
付図面に基づいて具体的に説明する。

【００１９】この実施例における燃焼装置においては、
図４に示すように、装置本体１０の内周側において燃焼
用空気を燃焼部１１に導く空気通路１２と、排気ガスを
導く排気ガス通路１３とを隣接して設け、装置本体１０
の外に設けられたブロワ（図示せず）等によって燃焼用
空気を、空気供給口１２ａを通してこの空気通路１２内
に送り込むようにした。

【００２０】そして、このように空気通路１２に送り込
まれた燃焼用空気を空気通路１２に沿って移動させると
共に、この空気通路１２と隣接して設けられた排気ガス
通路１３を通過する排気ガスの熱によって燃焼用空気を
予熱させながら旋回気流発生器１４に導くようにした。

【００２１】また、このように旋回気流発生器１４に導
かれた燃焼用空気を旋回気流発生器１４によって装置本
体１０内の頂部における燃焼部１１に送り込むと共に、
装置本体１０の頂部に設けられた燃料ガス供給部１５か
ら燃料ガスを燃焼部１１に送り込み、この燃焼部１１に
おいて燃料ガスと燃焼用空気とを混合させて燃焼を行う
ようにした。

【００２２】一方、上記のようにして燃焼を行う燃焼部
１１の下方にシリンダ１６を設け、このシリンダ１６内
に上下方向に往復動するピストン１６ａを配すると共
に、このシリンダ１６から燃焼部１１に向けて作動ガス
を通す加熱チューブを環状に配した伝熱部１７を設け、
この伝熱部１７を熱交換器１８に接続させた。

【００２３】そして、上記の燃焼部１１における燃焼に
よって発生した高温の燃焼ガスを上記の伝熱部１７に導
くと共に、シリンダ１６内に設けられた上記ピストン１
６ａの移動によって作動ガスを伝熱部１７の加熱チュー
ブ内に流し、このように伝熱部１７に導かれた作動ガス
を燃焼ガスの熱により加熱させて熱交換器１８に導く一
方、上記の燃焼ガスを排気ガスとして前記の排気ガス通
路１３内に導き、この排気ガス通路１３を通して排気ガ
ス排出口１３ａから装置本体１０の外に排出させるよう
にした。

【００２４】ここで、この実施例における燃焼装置にお
いては、上記のように排気ガスを排気ガス排出口１３ａ
に導く排気ガス通路１３の途中において、この排気ガス
通路１３を流れる排気ガスの一部を上記の空気通路１２
内に引き込む排気ガス取り込み部２０を設けるようにし
た。

【００２５】そして、このように排気ガス通路１３を流
れる排気ガスの一部を空気通路１２内に引き込む排気ガ
ス取り込み部２０を設けるにあたり、この実施例の燃焼
装置においては、図４及び図５に示すように、装置本体
１０の上部において排気ガス通路１３から排気ガス取り
込み部２０を空気通路１２側に突出するように設けると
共に、この排気ガス取り込み部２０において、燃焼用空
気の流れ方向下流側の端部に排気ガスを空気通路１２内
に送り込む排気ガス取り込み口２１を開口させた。

【００２６】このように排気ガス取り込み部２０を空気
通路１２側に突出するように設けると、この部分におけ
る空気通路１２の流路幅が小さくなって、この部分を流
れる燃焼用空気の速度が速くなり、燃焼用空気の流れに
よるベンチュリー作用によって排気ガス通路１３を流れ
る排気ガスの一部が排気ガス取り込み部２０内に導か
れ、この排気ガスが排気ガス取り込み部２０の端部に開
口された排気ガス取り込み口２１を通して空気通路１２
内に引き込まれるようになった。

【００２７】このため、この実施例の燃焼装置において
は、図１に示した従来の燃焼装置のように、装置本体１
０の外部に排気ガスを送る排気ガス供給ブロワ３３や排
気ガス供給管３４を設ける必要がなく、排気ガスを簡単
に空気通路１２に供給して燃焼用空気と混合させること
ができるようになった。

【００２８】また、上記のようにして排気ガスを空気通
路１２に引き込むにあたり、この実施例の燃焼装置にお
いては、排気ガス取り込み部２０が突出された部分にお
ける空気通路１２の流路幅ｄ₁ と、この流路幅ｄ₁ の空
気通路１２を通過する燃焼用空気の速度ｖ（ｍ／ｓ）
と、上記排気ガス取り込み口２１の流路幅ｄ₂ との関係
が、前記の図３に示した斜線の部分になるようにし、燃
焼用空気に対して再循環される排気ガスの割合、すなわ
ち前記の排気ガス再循環率が２０％以上になるようにし
た。

【００２９】そして、このように排気ガスが混合されて
排気ガス再循環率が２０％以上になった燃焼用空気を前
記のように旋回気流発生器１４に導き、旋回気流発生器
１４によって排気ガスが混合された燃焼用空気を燃焼部
１１に送り込み、この燃焼部１１において燃料ガスと混
合させて燃焼を行うと、ＮＯx 生成に寄与するＯ₂ の分
圧が低下すると共に火炎温度も低下し、燃焼時に発生す
るＮＯx の量が著しく少なくなり、排気ガス通路１２を
通して装置本体１０の外に排出される排気ガス中のＮＯ
x 濃度が、排気ガスを循環させない場合の排気ガス中に
おけるＮＯx 濃度の１／１０〜１／１００程度まで低下
した。

【００３０】なお、この実施例においては、ブルマイヤ
サイクルやスターリングサイクル等における燃焼装置に
ついて説明したが、この発明における燃焼装置は、特に
この実施例に示したような燃焼装置に限られるものでは
なく、その他の様々な種類の燃焼装置であってもよい。

【００３１】

【発明の効果】以上詳述したように、この発明における
燃焼装置においては、空気通路を通して燃焼部に導かれ
る燃焼用空気をこの空気通路と隣接して設けられた排気
ガス通路を通過する排気ガスの熱によって予熱させると
共に、排気ガス通路を流れる排気ガスの一部を、空気通
路を流れる燃焼用空気の流れにより排気ガス取り込み部
における排気ガス取り込み口を通して空気通路内に引き
込み、このように引き込まれた排気ガスを燃焼用空気と
一緒に燃焼部に導いて燃焼に用いるようにしたため、Ｎ
Ｏx の生成に寄与するＯ₂ の分圧が低下すると共に火炎
温度も低下し、燃焼時におけるＮＯx の発生が抑制され
るようになった。

【００３２】この結果、この発明における燃焼装置から
排出される排気ガス中のＮＯx 濃度が著しく低くなり、
環境を害するということが少なくなった。

【００３３】また、この発明における燃焼装置において
は、排気ガスを再循環させて燃焼用空気と混合させるに
あたり、上記のように排気ガス通路の一部に排気ガス取
り込み部を設け、燃焼用空気の流れによって排気ガスの
一部を排気ガス取り込み口を通して空気通路に引き込む
ようにしたため、従来における排気ガス再循環方式の燃
焼装置のように、装置本体の外に排気ガス供給ブロワや
排気ガス供給管等を設ける必要がなく、設備コストやラ
ンニングコストを低減することができ、さらに従来の燃
焼装置のように装置全体が大型化するということもな
く、簡単な構成によって排気ガスの一部を燃焼用空気に
うまく混入させて、燃焼時におけるＮＯxの発生を効率
良く低下させることができるようになった。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来の排気ガス再循環方式の燃焼装置を示した
概略断面図である。

【図２】この発明の燃焼装置において、排気ガス通路を
流れる排気ガスの一部を排気ガス取り込み口を通して空
気通路内に引き込む排気ガス取り込み部の状態を示した
概略説明図である。

【図３】この発明の燃焼装置において、排気ガス再循環
率が２０％以上になるように調整する場合における、空
気通路の流路幅ｄ₁ に対する排気ガス取り込み口の流路
幅ｄ₂ の割合と、空気通路の流路幅ｄ₁ の部分を通過す
る燃焼用空気の速度ｖとの関係を示した図である。

【図４】この発明における燃焼装置の一実施例を示した
概略断面図である。

【図５】同実施例の燃焼装置において、排気ガス通路を
流れる排気ガスの一部を排気ガス取り込み口を通して空
気通路内に引き込む排気ガス取り込み部の状態を示した
部分説明図である。

【符号の説明】

１０ 装置本体 １１ 燃焼部 １２ 空気通路 １３ 排気ガス通路 ２０ 排気ガス取り込み部 ２１ 排気ガス取り込み口

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 燃焼が行われる燃焼部に燃焼用空気を導
   く空気通路と、燃焼後における排気ガスを装置本体の外
   に導く排気ガス通路とが装置本体内において隣接して設
   けられた燃焼装置において、上記空気通路における燃焼
   用空気の流れにより、排気ガス通路を流れる排気ガスの
   一部を排気ガス取り込み口を通して空気通路内に引き込
   むようになった排気ガス取り込み部を設けたことを特徴
   とする燃焼装置。