JPH09210306A - 低ＮＯｘバーナおよび排ガス再循環制御方法 - Google Patents

低ＮＯｘバーナおよび排ガス再循環制御方法

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JPH09210306A
JPH09210306A JP8035805A JP3580596A JPH09210306A JP H09210306 A JPH09210306 A JP H09210306A JP 8035805 A JP8035805 A JP 8035805A JP 3580596 A JP3580596 A JP 3580596A JP H09210306 A JPH09210306 A JP H09210306A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ＮＯｘ発生量が低く、排ガス再循環系統への
結露によるサビの発生がなく、耐久性に優れる低ＮＯｘ
バーナおよび負荷が変動しても燃焼状態を安定に維持で
き、ＮＯｘ発生量を低く抑えられる排ガス再循環制御方
法を開発する。 【解決手段】 排ガス再循環方式の低ＮＯｘバーナであ
って、排ガス再循環通路に強制的に排ガスを再循環する
排ガス再循環専用ファンを設け、前記排ガス再循環通路
とバーナ本体の燃焼用空気通路との間にバイパス通路を
設け、運転立ち上がり時には、前記排ガス再循環専用フ
ァンを停止させ、前記燃焼用空気通路の新鮮な燃焼用空
気を前記バイパス通路を経て前記排ガス再循環通路に少
量逆流させる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は低ＮＯｘバーナおよ
び排ガス再循環制御方法に関するものであり、さらに詳
しくは吸収式冷温水機用燃焼装置、吸収式冷凍機、蒸気
ボイラー、温水ボイラー、加熱調理器、暖房器、その他
各種装置に適用できる低ＮＯｘバーナおよび負荷が変動
してもそれに連動して燃焼状態を安定に維持でき、ＮＯ
ｘ発生量を低く抑えることができる排ガス再循環制御方
法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】最近、要求されるＮＯｘ排出レベル規制
がきびしく［例えば、（１）地冷地域規制では４０ｐｐ
ｍ（Ｏ2 ＝０％）以下、（２）１３Ａ以外の気体燃料で
は６０ｐｐｍ以下、（３）油燃料では６０ｐｐｍ以下］
なっている。従来、低ＮＯｘ化を計るために、図３に示
すように、排ガスボックス８近傍に一端を接続し、他端
を電動ファンＦの空気吸込路９に接続した排ガスを再循
環させる排ガス再循環ダクト７ａを設けて、燃焼ガスの
循環供給によってバーナ本体１ｃの炎温度を低下させ
て、ＮＯｘ発生を抑制できるようにした排ガス再循環方
式低ＮＯｘバーナが一般的に広く使われている（実開平
２−７４１４号公報など）。２は燃料供給路、３はノズ
ル、４は燃焼用空気供給路、５は炎口、６は燃焼室、１
０は煙道を示す。
【０００３】しかし、この従来方式は、電動ファンＦの
空気吸込路９と排ガスボックス８とを排ガス再循環ダク
ト７ａで連結して燃焼ガスの一部をこのダクトを通じて
空気吸込路９に誘引する方式であるために、排ガスボッ
クス８や煙道１０のドラフト圧力の変化や給排気バラン
スにより排ガス再循環量が大きく変化しやすく、所定量
に制御できないため、燃焼状態が不安定になったり、燃
焼用空気の温度変化のためにバーナ本体１ｃの炎の温度
が大きく変化して、ＮＯｘ発生量が不安定になる問題が
あった。また、運転立ち上がり時には、再循環される燃
焼ガスが冷えている排ガス再循環ダクト７ａ内に入るた
め燃焼ガスが排ガス再循環ダクト７ａ系統の内表面に結
露して、例えば鉄で形成されている排ガス再循環ダクト
７ａ系統にサビが発生して耐久性が低下するなどの問題
があった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、上記
の問題を解決し、ＮＯｘ発生量を低く抑えて安定に燃焼
させることができ、しかも排ガス再循環系統への結露に
よるサビの発生がない低ＮＯｘバーナを提供すること、
および排ガス再循環率が一定となるように制御して、負
荷が変動してもそれに連動して燃焼状態を安定に維持で
き、ＮＯｘ発生量を低く抑えることができる排ガス再循
環制御方法を提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明者は上記の課題に
鑑み鋭意研究した結果、排ガス再循環通路に強制的に排
ガスを再循環するための排ガス再循環専用ファンを設
け、且つ、前記排ガス再循環通路とバーナ本体の燃焼用
空気通路との間にバイパス通路を設けることによりＮＯ
ｘ発生量を低く抑えて安定に燃焼させることができ、し
かも、運転立ち上がり時には、排ガス再循環専用ファン
を停止させ、燃焼用空気通路の新鮮な燃焼用空気を前記
バイパス通路を経て排ガス再循環通路に少量逆流させ、
排ガス温度が上がり、煙道系での結露がなくなった後
に、排ガス再循環専用ファンを運転することにより、排
ガス再循環系統への結露を防止し、サビの発生がない耐
久性に優れた低ＮＯｘバーナを提供できること、および
負荷信号と連動して、排ガス再循環専用ファンをインバ
ータにより回転数を変えて、排ガス再循環率が一定とな
るように制御する排ガス再循環制御方法によりＮＯｘ発
生量を低く抑えてさらに安定に燃焼させることができる
ことを見出し本発明を成すに至った。
【０００６】本発明の請求項１の発明は、バーナ本体に
燃焼用空気供給用の電動ファンを接続し、前記バーナ本
体による燃焼ガスを燃焼用空気に供給するための排ガス
再循環通路を設けた低ＮＯｘバーナであって、前記排ガ
ス再循環通路に強制的に排ガスを再循環するための排ガ
ス再循環専用ファンを設けるとともに、前記排ガス再循
環通路とバーナ本体の燃焼用空気通路との間にバイパス
通路を設けたことを特徴とする低ＮＯｘバーナである。
【０００７】本発明の請求項２の発明は、請求項１記載
の低ＮＯｘバーナにおいて、運転立ち上がり時には、前
記排ガス再循環専用ファンを停止させておくことによ
り、前記燃焼用空気通路の新鮮な燃焼用空気を前記バイ
パス通路を経て前記排ガス再循環通路に少量逆流させる
ことを特徴とする。
【０００８】本発明の請求項３の発明は、負荷信号（燃
焼量制御信号）と連動して、請求項１または請求項２記
載の低ＮＯｘバーナの前記排ガス再循環専用ファンをイ
ンバータにより回転数を変えて、排ガス再循環率が一定
となるように制御することを特徴とする排ガス再循環制
御方法である。
【０００９】本発明の請求項４の発明は、請求項３ある
いは請求項４記載の排ガス再循環制御方法において、排
ガス中のＮＯｘ値を検出して前記排ガス再循環専用ファ
ンの回転数を補正することを特徴とする。
【００１０】本発明の請求項５の発明は、請求項３記載
の排ガス再循環制御方法において、排ガス再循環流量を
検出して前記排ガス再循環専用ファンの回転数を補正す
ることを特徴とする。
【００１１】本発明の請求項６の発明は、請求項３ない
し請求項５記載の排ガス再循環制御方法において、前記
排ガス再循環専用ファンを小型化するために、制御に用
いる周波数を商用周波数より高い周波数とし、前記排ガ
ス再循環専用ファンの回転数を高い値に設定して制御す
ることを特徴とする。
【００１２】
【発明の実施の形態】図１は、本発明の低ＮＯｘバーナ
および排ガス再循環制御方法の例を示す説明図である。
図２は、本発明の低ＮＯｘバーナおよび排ガス再循環制
御方法の他の例を示す説明図である。図１において、燃
焼用空気供給用の電動ファンＦを接続したバーナ本体１
ａ内に、流量調節弁Ｖ付の燃料供給路２に接続したノズ
ル３を設けると共に、電動フアンＦからノズル３に至る
燃焼用空気供給路４を形成し、炎口５から空燃混合気を
燃焼室６内に噴出するように構成してある。バーナ本体
１ａによる燃焼ガスを燃焼用空気に供給するための排ガ
ス再循環通路７の一端は、ノズル３先端近傍の外周囲に
設けられている、再循環された排ガスの吹き出し口７ｃ
を有する排ガス再循環箱７ｂに連結されており、排ガス
再循環通路７の他端はバーナ本体１ａからの排ガスが流
入する排ガスボックス８に連結されている。そして排ガ
スボックス８の側の排ガス再循環通路７には強制的に排
ガスを再循環するための排ガス再循環専用ファン１１が
設けられており、また排ガス再循環箱７ｂ側の排ガス再
循環通路７には燃焼用空気通路４と排ガス再循環通路７
との間を連結するバイパス通路１２が設けられている。
９は電動ファンＦの空気吸入路、１０は排ガスボックス
８に連通した煙道を示す。
【００１３】上記の構成の本発明の低ＮＯｘバーナ１ａ
は排ガス再循環専用ファン１１の回転数を制御すること
により強制的に循環される排ガスの排ガス再循環量を所
定の量に制御できるため、燃焼用空気を完全燃焼に十分
な質量流量に安定維持でき、燃焼状態が安定して、バー
ナ本体１ａの炎の温度が大きく変化しないので、十分な
低ＮＯｘ化を図れる温度に安定維持できるようになり、
ＮＯｘ発生量を低く抑えることができる。そして、運転
立ち上がり時には、排ガス再循環専用ファン１１を停止
させ、燃焼用空気通路４の新鮮な燃焼用空気を図１に破
線にて示したように前記バイパス通路１２を経て排ガス
再循環通路７全体に少量逆流させ、そして排ガス温度が
上がり、煙道系での結露がなくなった後に、排ガス再循
環専用ファン１１を運転するようにすることにより、排
ガス再循環通路７系統の内表面に結露することがなくな
り、サビが発生して耐久性が低下するなどの問題を解消
することができる。
【００１４】１３は制御装置であり、制御装置１３は、
燃料供給路２に設けた燃料流量計１４、煙道１０内の燃
焼ガス中のＮＯｘを検出するためのＮＯｘセンサ１５、
排ガス再循環通路７中の排ガスの再循環量を検出する流
量計１６とそれぞれ回路ａ、ｂ、ｃで連絡されている。
本発明の低ＮＯｘバーナ１ａは、制御弁Ｖあるいは燃料
流量計１４などからの負荷信号（燃焼量制御信号）が制
御装置１３に回路ａから送られると、それに連動して制
御装置１３から信号が回路ｄを経て排ガス再循環専用フ
ァン１１に送られ、排ガス再循環専用ファン１１をイン
バータにより回転数を変えて、排ガス再循環率が一定と
なるように制御するようになっている。このような排ガ
ス再循環制御方法により、負荷が変動してもそれに連動
して燃焼状態を安定に維持できるようになり、ＮＯｘ発
生量を低く抑えることができる。
【００１５】排ガス中のＮＯｘ値をＮＯｘセンサ１５で
検出してその信号を回路ｂを経て制御装置１３に送り、
排ガス再循環専用ファン１１の回転数を補正することに
より燃焼状態を安定に維持できる上、ＮＯｘ発生量をよ
り確実に安定して低く抑えることができる。
【００１６】排ガス再循環通路７中の排ガスの再循環量
を検出する流量計１６により排ガス再循環流量を検出し
てその信号を回路ｃを経て制御装置１３に送り、排ガス
再循環専用ファン１１の回転数を補正することにより燃
焼状態をより安定に維持できる上、ＮＯｘ発生量をより
安定して低く抑えることができる。
【００１７】本発明において、制御に用いる周波数は商
用周波数より高い周波数であり、そして排ガス再循環専
用ファン１１の回転数を高い値に設定して制御すること
により、排ガス再循環専用ファン１１を小型化できる。
前記周波数の具体例としては、例えば最大９０ＨＺ、好
ましくは最大８０ＨＺである。９０ＨＺを超えると排ガ
ス再循環専用ファン１１のバランスが悪くなり、強度や
騒音の問題がでる。
【００１８】図２において、図１と同一の数字や記号は
同一物を示す。燃焼用空気供給用の電動ファンＦを接続
したバーナ本体１ｂは、バーナ本体１ｂによる燃焼ガス
を燃焼用空気に供給するための排ガス再循環通路７の一
端はバーナ本体１ｂに接続された電動ファンＦの空気吸
入路９に連結されており、排ガス再循環通路７の他端は
排ガスボックス８に連結されている。そして排ガスボッ
クス８の側の排ガス再循環通路７には強制的に排ガスを
再循環するための排ガス再循環専用ファン１１が設けら
れている。そして排ガスボックス８と排ガス再循環専用
ファン１１とを結ぶ排ガス再循環通路７に一端が連結さ
れ、他端がバーナ本体１ｂの燃焼用空気通路４に連結さ
れたバイパス通路１２が設けられている。
【００１９】上記の構成の本発明の低ＮＯｘバーナ１ｂ
は上記の低ＮＯｘバーナ１ａの場合と同様に排ガス再循
環専用ファン１１の回転数を制御することにより強制的
に循環される排ガスの排ガス再循環量を所定の量に制御
できるため、燃焼用空気を完全燃焼に十分な質量流量に
安定維持でき、燃焼状態が安定して、バーナ本体１ｂの
炎の温度が大きく変化しないので、十分な低ＮＯｘ化を
図れる温度に安定維持できるようになり、ＮＯｘ発生量
を低く抑えることができる。そして、運転立ち上がり時
には、排ガス再循環専用ファン１１を停止させ、燃焼用
空気通路４の新鮮な燃焼用空気を図２に破線にて示した
ように前記バイパス通路１２を経て排ガス再循環通路７
全体に少量逆流させ、そして排ガス温度が上がり、煙道
系での結露がなくなった後に、排ガス再循環専用ファン
１１を運転するようにすることにより、排ガス再循環通
路７系統の内表面に結露することがなくなり、サビが発
生して耐久性が低下するなどの問題を解消することがで
きる。
【００２０】本発明の低ＮＯｘバーナ１ｂの排ガス再循
環制御方法は上記の低ＮＯｘバーナ１ａの排ガス再循環
制御方法と同じであり、上記の低ＮＯｘバーナ１ａの場
合と同様に燃焼状態を安定に維持でき、ＮＯｘ発生量を
低く抑えることができる。
【００２１】本発明の低ＮＯｘバーナ本体１ａや１ｂの
構造は各種変更自在であり、また、ガスバーナ及びオイ
ルバーナのいずれでもよく、燃料や燃焼型式に見合って
適当な空燃混合構造を選定できる。電動ファンＦをバー
ナ本体１ａや１ｂに対して別置きにして近くに配置し、
外部配管で接続してもよい。本発明の低ＮＯｘバーナの
加熱対象は不問であり、例えば吸収式冷温水機用燃焼装
置、吸収式冷凍機、蒸気ボイラー、温水ボイラー、加熱
調理器、暖房器、その他各種装置に適用できる。
【００２２】
【発明の効果】本発明の低ＮＯｘバーナは、煙道ドラフ
ト圧力などの影響を受けることなく、排ガス再循環量を
一定に制御することができるため、ＮＯｘ値が上昇する
ことがなくなり、ＮＯｘ発生量を低く抑えて安定に燃焼
させることができる。運転立ち上がり時は、バイパス通
路に新鮮空気（燃焼用空気）を逆流させ、排ガス温度が
上がり、煙道系での結露がなくなった後に、排ガス再循
環専用ファンを運転することにより、排ガス再循環系統
での結露が防止でき、耐久性が増す。本発明の低ＮＯｘ
バーナは、構造が簡単であり、経費面でも優れ、高性能
で経済的な低ＮＯｘバーナである。負荷信号と連動し
て、排ガス再循環専用ファンをインバータにより回転数
を変えて、排ガス再循環率が一定となるように制御する
本発明の排ガス再循環制御方法により負荷が変動しても
それに連動して燃焼状態を安定に維持できるようにな
り、ＮＯx 発生量を低く抑えることができる。排ガス中
のＮＯｘ値を検出するＮＯｘセンサ、排ガス再循環通路
中の排ガス再循環量を検出する流量計を設けてその信号
を制御装置に送り、排ガス再循環専用ファンの回転数を
補正することにより、燃焼状態をより安定に維持できる
上、ＮＯｘ発生量をより安定して低く抑えることができ
る。制御に用いる周波数を最大９０ＨＺとし、排ガス再
循環専用ファンの回転数を高い値に設定して制御するこ
とにより、排ガス再循環専用ファンを小型化することが
できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の低ＮＯｘバーナおよび排ガス再循環
制御方法の例を示す説明図である。
【図２】 本発明の低ＮＯｘバーナおよび排ガス再循環
制御方法の他の例を示す説明図である。
【図３】 従来の排ガス再循環方式低ＮＯｘバーナを示
す説明図である。
【符号の説明】
１ａ、１ｂ、１ｃ バーバ本体 ２ 燃料供給路 ３ ノズル ４ 燃焼用空気供給路 ５ 炎口 ６ 燃焼室 ７ 排ガス再循環通路 ７ａ 排ガス再循環ダクト ７ｂ 排ガス再循環箱 ７ｃ 排ガス吹き出し口 ８ 排ガスボックス ９ 空気吸入路 １０ 煙道 １１ 排ガス再循環専用ファン １２ バイパス通路 １３ 制御装置 １４ 燃料流量計 １５ ＮＯｘセンサ １６ 再循環排ガス用流量計
───────────────────────────────────────────────────── 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 Ｆ２３Ｎ 3/08 Ｆ２３Ｎ 3/08 5/00 5/00 Ｊ

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 バーナ本体に燃焼用空気供給用の電動フ
    ァンを接続し、前記バーナ本体による燃焼ガスを燃焼用
    空気に供給するための排ガス再循環通路を設けた低ＮＯ
    ｘバーナであって、前記排ガス再循環通路に強制的に排
    ガスを再循環するための排ガス再循環専用ファンを設け
    るとともに、前記排ガス再循環通路とバーナ本体の燃焼
    用空気通路との間にバイパス通路を設けたことを特徴と
    する低ＮＯｘバーナ。
  2. 【請求項２】 運転立ち上がり時には、前記排ガス再循
    環専用ファンを停止させておくことにより、前記燃焼用
    空気通路の新鮮な燃焼用空気を前記バイパス通路を経て
    前記排ガス再循環通路に少量逆流させることを特徴とす
    る請求項１記載の低ＮＯｘバーナ。
  3. 【請求項３】 負荷信号（燃焼量制御信号）と連動し
    て、請求項１または請求項２記載の低ＮＯｘバーナの前
    記排ガス再循環専用ファンをインバータにより回転数を
    変えて、排ガス再循環率が一定となるように制御するこ
    とを特徴とする排ガス再循環制御方法。
  4. 【請求項４】 排ガス中のＮＯｘ値を検出して前記排ガ
    ス再循環専用ファンの回転数を補正することを特徴とす
    る請求項３記載の排ガス再循環制御方法。
  5. 【請求項５】 排ガス再循環流量を検出して前記排ガス
    再循環専用ファンの回転数を補正することを特徴とする
    請求項３あるいは請求項４記載の排ガス再循環制御方
    法。
  6. 【請求項６】 前記排ガス再循環専用ファンを小型化す
    るために、制御に用いる周波数を商用周波数より高い周
    波数とし、前記排ガス再循環専用ファンの回転数を高い
    値に設定して制御することを特徴とする請求項３ないし
    請求項５記載の排ガス再循環制御方法。
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