JPH07293815A - 蓄熱式バーナー及びその窒素酸化物の低減方法 - Google Patents

蓄熱式バーナー及びその窒素酸化物の低減方法

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JPH07293815A
JPH07293815A JP6106083A JP10608394A JPH07293815A JP H07293815 A JPH07293815 A JP H07293815A JP 6106083 A JP6106083 A JP 6106083A JP 10608394 A JP10608394 A JP 10608394A JP H07293815 A JPH07293815 A JP H07293815A
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JP
Japan
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heat storage
chambers
nitrogen oxides
gas
storage chamber
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JP6106083A
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English (en)
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Tomoaki Shibata
智明 柴田
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Nippon Steel Corp
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Nippon Steel Corp
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    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E20/00Combustion technologies with mitigation potential
    • Y02E20/34Indirect CO2mitigation, i.e. by acting on non CO2directly related matters of the process, e.g. pre-heating or heat recovery

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Abstract

(57)【要約】 【目的】 蓄熱室を分割して排ガス温度を制御し、更に
効率良く脱硝反応を起こさせる蓄熱式バーナー及びその
窒素酸化物の低減方法を提供する。 【構成】 蓄熱体を収納する蓄熱室14、15を備えた
対となるバーナー12、13を交互に燃焼させる蓄熱式
バーナーにおいて、前記蓄熱室14、15をガス通過部
材16で流れ方向に複数の部屋19〜21に分割すると
共に内部に前記蓄熱体22〜24をそれぞれ配置し、該
分割された部屋19〜21のうち反応適正温度の排ガス
が流れる部屋にアンモニアガスの吹き込み手段26、2
7を設け蓄熱式バーナー及びその窒素酸化物の低減方
法。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、加熱炉、熱処理炉、溶
解炉、焼却炉(以下、単に工業炉という)において用い
られる蓄熱式バーナー及びその窒素酸化物の低減方法に
関する。
【0002】
【従来の技術】蓄熱体の収納室を備えた対となるバーナ
ーで交互に燃焼すると共に、排ガスを前記収納室を通過
させて蓄熱体を加熱し、燃焼時に燃焼用空気を前記加熱
された蓄熱体によって予熱する蓄熱式バーナーが工業炉
において広く使用されている。この蓄熱式バーナーにお
いては、燃焼用空気を予熱するので熱効率を向上させる
ことができるが、燃焼ガスの火炎の温度を上昇させるの
で、図3に示すように窒素酸化物(NOx)が多量に発
生するという欠点がある。そこで、例えば特開昭62−
155922号公報に示されるように、燃焼する部分に
水又は水蒸気を供給して燃焼温度を下げて、窒素酸化物
の生成を抑える方法が提案されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記公
報記載の方法のように、燃焼している部分に水又は水蒸
気を供給すると、火炎から熱を奪い熱効率が下がるとい
う問題点がある。そこで、アンモニアガスを排ガスに供
給して、窒素酸化物とアンモニアとで脱硝反応を起こさ
せることが行われているが、アンモニアガスを蓄熱体の
上流側に供給すると、排ガス温度が高く1000℃以上
では反応温度が高すぎ、また蓄熱体を通過後では温度が
低すぎて効果的に窒素酸化物を低減させることができな
いという問題点があった。更に、適当な触媒を用いる
と、脱硝反応温度を下げることが可能であるが、この場
合触媒が高温排ガスに触れると触媒が損傷するという問
題点があった。本発明はかかる事情に鑑みてなされたも
ので、蓄熱室を分割して排ガス温度を制御し、更に効率
良く脱硝反応を起こさせる蓄熱式バーナー及びその窒素
酸化物の低減方法を提供することを目的とする。
【0004】
【課題を解決するための手段】前記目的に沿う請求項1
記載の蓄熱式バーナーは、蓄熱体を収納する蓄熱室を備
えた対となるバーナーを交互に燃焼させる蓄熱式バーナ
ーにおいて、前記蓄熱室をガス通過部材で流れ方向に複
数の部屋に分割すると共に内部に前記蓄熱体をそれぞれ
配置し、該分割された部屋のうち反応適正温度の排ガス
が流れる部屋にアンモニアガスの吹き込み手段を設けて
いる。請求項2記載の蓄熱式バーナーは、請求項1記載
の蓄熱式バーナーにおいて、前記蓄熱室の分割された上
下の部屋のそれぞれの蓄熱体の中間部分に触媒が設けら
れ、該触媒の直上部にアンモニアガスを噴射する又は前
記触媒下流より上流に向けてアンモニアガスを噴射する
吹き込む手段が設けられている。請求項3記載の蓄熱式
バーナーの窒素酸化物の低減方法は、蓄熱体を収納する
蓄熱室を備えた対となるバーナーを交互に燃焼させ、排
気時には前記蓄熱室にアンモニアガスを吹き込んで燃焼
時に発生した窒素酸化物を減少する蓄熱式バーナーの窒
素酸化物の低減方法であって、前記蓄熱室をガス通過部
材でそれぞれ蓄熱体を備えた複数の部屋に分割して、排
気ガス温度を順次降下させ、前記排ガスが最適温度とな
った部屋で前記アンモニアガスと窒素酸化物との反応を
起こさせるようにして構成されている。そして、請求項
4記載の蓄熱式バーナーの窒素酸化物の低減方法は、請
求項3記載の方法において、前記蓄熱室の上流側の高温
の部屋ではアンモニアガスを直接吹き込んで窒素酸化物
との反応を促進させ、前記蓄熱室の下流側の低温の部屋
では触媒の存在のもとにアンモニアガスと窒素酸化物と
の反応を起こさせるようにして構成されている。なお、
前記アンモニアガス吹き込み手段には、尿素等を投入し
内部で分解させてアンモニアガスを積極的に発生させる
場合も含む。
【0005】
【作用】請求項1、2記載の蓄熱式バーナー及び請求項
3、4記載のその窒素酸化物の低減方法においては、蓄
熱室をガス通過部材で複数に分割して、該分割した部屋
に蓄熱体を配置している。これによって、排ガスが蓄熱
室を通過した場合には、蓄熱体によって冷却され、上流
側の部屋の排ガス温度は高温に、下流側の部屋は低温に
なる。一方、アンモニアガスと排ガス中の窒素酸化物と
が化合する脱硝反応の反応式は、以下の通りであり、触
媒等が存在しなければ700〜1050℃が脱硝反応が
一番起こり易い状況となる。 2NO+O2 → 2NO2 6NO2 +8NH3 →7N2 +12H2 O また、触媒が存在すれば、脱硝反応の温度は更に低くな
り、触媒の種類にもよるが、その活性温度が200〜3
50℃となる。そこで、触媒を入れない場合には、比較
的上流側の高温の部屋にアンモニアガスを吹き込み、触
媒を入れる場合には比較的下流側の部屋にアンモニアガ
スを吹き込むことによって、脱硝反応を起こさせ窒素酸
化物を低減させることができる。
【0006】
【実施例】続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明
を具体化した実施例につき説明し、本発明の理解に供す
る。ここに、図1は本発明の一実施例に係る窒素酸化物
の低減方法を適用した蓄熱式バーナーの説明図である。
【0007】図1に示すように、炉体10に取付けられ
ている蓄熱式バーナー11は左右の対となるバーナー1
2、13と、該バーナー12、13の下部に連通して設
けられている蓄熱室14、15とを有している。前記蓄
熱室14、15はガス通過部材の一例であるメッシュ台
16〜18によって部屋19〜21が形成され、それぞ
れの部屋19〜21にはセラミックス、耐熱金属等から
なる蓄熱体22〜24が上部に隙間を有する程度に収納
されている。
【0008】そして、下部の部屋21はやや大きくなっ
て、内部に接触表面がバナジウム、クロム等からなる多
孔質の触媒25が配置されている。また、中間部及び下
部の部屋20、21にはアンモニアガス吹き込み手段の
一例であるアンモニアガス供給機26、27が配置さ
れ、電磁弁28、29がそれぞれ開いた場合に、部屋2
0、21内にアンモニアガスを吹き込むようになってい
る。
【0009】前記蓄熱室14、15の底部の通気口3
0、31には電気式の切り換え弁32が接続され、該切
り換え弁32を動作させることによって、蓄熱室14、
15にブロワー33を介して燃焼用空気の供給と、ブロ
ワー34を介しての蓄熱室14、15からの排気とを交
互に行うようになっている。
【0010】前記バーナー12、13には燃料供給装置
35、36がそれぞれ設けられ、該燃料供給装置35、
36には電気式の切り換え弁37が設けられ、前記切り
換え弁32と連動して、燃料の切り換えを行っている。
前記炉体10には別に排気口38が設けられ、図示しな
い炉圧調整弁を開閉することによって、排ガスを制御し
て炉圧が制御できるようになっている。そして、前記部
屋20、21にはそれぞれ温度計を取付け、該温度計の
測定温度Ta〜Tdを、加熱炉39の全体の制御を行う
制御装置40に入力するようにしている。
【0011】従って、前記蓄熱式バーナー11を使用す
る場合には、バーナー12、13を交互に着火及び燃焼
と、消火及び排気を行うが、図1に示すように、バーナ
ー12側が燃焼、バーナー13側が排気を行っている場
合について説明する。バーナー12に着火すると同時
に、切り換え弁32を作動させて蓄熱室15の排気を行
い高温の燃焼排ガスを誘導する。そして、蓄熱室15に
燃焼排ガスを流すと同時に電磁弁28を開いてアンモニ
アガスを部屋20に吹き込み、700〜1050℃の範
囲で最適の脱硝反応を起こし(図2にで示す)、排ガ
ス中の窒素酸化物を低減させる。なお、温度計によって
部屋20内の温度Tcを測定し、適当温度(例えば、6
00℃)以上になった時点で電磁弁28を開きアンモニ
アガスを吹き込むようにすることも可能である。
【0012】そして、前記アンモニアガスを吹き込んだ
排ガスが下流側の部屋21に流れ込む過程においては、
更に蓄熱体23によって熱を吸収されるので、温度が下
がり下部の触媒25に触れて脱硝反応を起こし、窒素酸
化物が除去されるが、必要に応じて電磁弁29を開いて
適量のアンモニアガスを吹き込み、更に未反応の窒素酸
化物とアンモニアとを反応させるようにしてもよい。バ
ナジウム等の触媒の存在のもとに、脱硝反応が効率良く
起こる温度は実験によれば200〜350℃(図2の
参照)であるから、温度計を用いて部屋21の温度Td
を測定し、この適温になったことを確認して電磁弁29
を開くようにしてもよい。以上の実施例における結果を
図2にで示すが、炉内温度が1000℃を超えても十
分に脱硝反応を起こしている。なお、図2には前述のよ
うに触媒を使用して脱硝反応を起こさせた場合()
と、蓄熱体を設けないで脱硝反応を起こさせた場合
()の脱硝反応の度合いと脱硝反応温度との関係を合
わせて示した。
【0013】従って、以上の動作において、(1)部屋
20、21の両方にアンモニアガス供給機26、27を
設け、電磁弁28、29の動作によって排気時にアンモ
ニアガスを吹き込む方法、(2)更に部屋20、21の
何れか一方又は両方に温度計を取付け、排ガスの温度T
c、Tdを測定して反応温度(部屋20の場合には例え
ば600〜1050℃又は600℃以上、部屋21の場
合には例えば200〜350℃又は200℃以上)にな
った場合に、電磁弁28、29を開いてアンモニアガス
を供給する方法、(3)部屋20、21の何れか一方に
のみアンモニアガス供給機を取付けて、バーナー切り換
え時にアンモニアガスを供給する方法等があるが、何れ
の場合であっても部屋を複数に分割して内部に蓄熱体を
配置することによって、排ガス温度を効率良く制御し、
脱硝反応を効率的に起こさせることができる。更に、温
度計を使用する場合には、制御装置40にコンピュータ
を組み込み、電磁弁28、29を作動させ、最適の脱硝
反応を起こさせるようにする場合も本発明は適用され
る。
【0014】
【発明の効果】請求項1、2記載の蓄熱式バーナー及び
請求項3、4記載のその窒素酸化物の低減方法において
は、蓄熱室を複数に分割して、該分割した部屋に蓄熱体
をそれぞれ配置し、排ガスの温度を制御するようにして
いるので、脱硝反応を効率良く起こさせることができ
る。更に触媒等を使用する場合には、配置した触媒を過
高温にしないので、触媒の寿命を延長することができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例に係る窒素酸化物の低減方法
を適用した蓄熱式バーナーの説明図である。
【図2】本発明の一実施例に係る窒素酸化物の低減方法
を適用した蓄熱式バーナーにおいてNOxの低減状況を
示すグラフである。
【図3】炉内温度とNOxとの関係を示すグラフであ
る。
【符号の説明】
10 炉体 11 蓄熱式バーナー 12 バーナー 13 バーナー 14 蓄熱室 15 蓄熱室 16 メッシュ台 17 メッシュ台 18 メッシュ台 19 部屋 20 部屋 21 部屋 22 蓄熱体 23 蓄熱体 24 蓄熱体 25 触媒 26 アンモニアガス供給機 27 アンモニアガス供給機 28 電磁弁 29 電磁弁 30 通気口 31 通気口 32 切り換え弁 33 ブロワー 34 ブロワー 35 燃料供給装置 36 燃料供給装置 37 切り換え弁 38 排気口 39 加熱炉 40 制御装置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 B01D 53/34 ZAB 53/56

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 蓄熱体を収納する蓄熱室を備えた対とな
    るバーナーを交互に燃焼させる蓄熱式バーナーにおい
    て、前記蓄熱室をガス通過部材で流れ方向に複数の部屋
    に分割すると共に内部に前記蓄熱体をそれぞれ配置し、
    該分割された部屋のうち反応適正温度の排ガスが流れる
    部屋にアンモニアガスの吹き込み手段を設けたことを特
    徴とする蓄熱式バーナー。
  2. 【請求項2】 前記蓄熱室の分割された上下の部屋のそ
    れぞれの蓄熱体の中間部分に触媒が設けられ、該触媒の
    直上部にアンモニアガスを噴射する又は前記触媒下流よ
    り上流に向けてアンモニアガスを噴射する吹き込む手段
    が設けられていることを特徴とする請求項1記載の蓄熱
    式バーナー。
  3. 【請求項3】 蓄熱体を収納する蓄熱室を備えた対とな
    るバーナーを交互に燃焼させ、排気時には前記蓄熱室に
    アンモニアガスを吹き込んで燃焼時に発生した窒素酸化
    物を減少する蓄熱式バーナーの窒素酸化物の低減方法で
    あって、 前記蓄熱室をガス通過部材でそれぞれ蓄熱体を備えた複
    数の部屋に分割して、排気ガス温度を順次降下させ、前
    記排ガスが最適温度となった部屋で前記アンモニアガス
    と窒素酸化物との反応を起こさせることを特徴とする蓄
    熱式バーナーの窒素酸化物の低減方法。
  4. 【請求項4】 前記蓄熱室の上流側の高温の部屋ではア
    ンモニアガスを直接吹き込んで窒素酸化物との反応を促
    進させ、前記蓄熱室の下流側の低温の部屋では触媒の存
    在のもとにアンモニアガスと窒素酸化物との反応を起こ
    させることを特徴とする請求項3記載の蓄熱式バーナー
    の窒素酸化物の低減方法。
JP6106083A 1994-04-20 1994-04-20 蓄熱式バーナー及びその窒素酸化物の低減方法 Pending JPH07293815A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001304531A (ja) * 2000-04-26 2001-10-31 Taikisha Ltd 蓄熱型の燃焼式ガス処理装置
CN106955576A (zh) * 2017-05-12 2017-07-18 广州绿华环保科技有限公司 一种多通道玻璃窑炉烟气脱硝装置及其脱硝方法
JP2018096680A (ja) * 2016-12-15 2018-06-21 一般財団法人電力中央研究所 アンモニアを混焼できる石炭燃焼装置
CN112923363A (zh) * 2021-03-02 2021-06-08 张通 一种加装催化剂蜂窝体的蓄热式低氮烧嘴

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Effective date: 20020813