JPH09229311A - 液体燃料焚きバーナ - Google Patents

液体燃料焚きバーナ

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JPH09229311A
JPH09229311A JP8030469A JP3046996A JPH09229311A JP H09229311 A JPH09229311 A JP H09229311A JP 8030469 A JP8030469 A JP 8030469A JP 3046996 A JP3046996 A JP 3046996A JP H09229311 A JPH09229311 A JP H09229311A
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Akiyasu Okamoto
章泰 岡元
Masaharu Oguri
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来のこの種装置では低NOx 化を図るべく
アディショナル空気量を増やすと主バーナ燃焼用空気量
が減少し、拡散混合性の劣化による未燃分増加という不
具合が伴う。本発明はこのような不具合を解消し、低N
x 化を図りつつ良好な燃焼性を確保したバーナを提供
することを課題とする。 【解決手段】 主バーナを構成する2次空気筒により区
画した2次空気コンパートメントで2次空気と再循環ガ
スとの混合気を形成し、この混合気を2次空気筒から燃
焼室に供給するようにした。即ち、2次空気は再循環ガ
スと混合され、再循環ガスの流れと共に燃焼室に供給さ
れるので、たとえ低NOx 化のために2次空気量が減少
しても残余分が燃焼室に十分拡散し、良好な燃焼を維持
確保できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は発電用、又は暖房用
等の蒸気を発生させるための燃焼炉、又は化学工業炉等
に用いる液体燃料焚きバーナに関する。
【0002】
【従来の技術】従来のものの概要を図5及び図6に基づ
いて説明する。
【0003】図5及び図6において、01はバーナ風
箱,02は燃焼用空気室,03は再循環ガス(Separate
Gas Recirculation, 以下、SGRという)通路,04
は1次空気コンパートメント,05は2次空気コンパー
トメント,06はSGRコンパートメント,07は1次
空気ダンパ,08は2次空気ダンパ,09は2次空気旋
回ダンパ,10はSGRダンパ,11は1次空気筒,1
2は保炎器,13は2次空気筒,14はSGR筒,15
は1次空気筒キッカー,16はSGR筒キッカー,17
はバーナスロートタイル,18は主バーナ燃焼用空気,
19は1次空気,20は2次空気,21はSGR,22
は火炎,23は燃焼室,24はバーナガン用ガイドパイ
プ,25はバーナガン,26は液体燃料,そして27は
アディショナル空気を示す。
【0004】このような各部位からなるバーナにおい
て、押込通風機(Forced Draft Fan,以下,FDFとい
う)から空気加熱器を経由して送り込まれて来た燃焼用
空気は主バーナ燃焼用空気18とアディショナル空気2
7に分流される。主バーナ燃焼用空気18はバーナ風箱
01へ送り込まれるが、バーナ風箱01内には1次空気
筒11,2次空気筒13及びSGR筒14からなる主バ
ーナが装着されている。
【0005】バーナ風箱01内で主バーナ燃焼用空気1
8は1次空気19と2次空気20に分流され、1次空気
19は1次空気ダンパ07によってその流量を調整され
て1次空気筒11内の1次空気コンパートメント04へ
送り込まれる。
【0006】2次空気20は、2次空気ダンパ08によ
ってその流量を調整された後、2次空気旋回ダンパ09
によって適度な旋回を与えられて2次空気筒13内の2
次空気コンパートメント05へ送り込まれる。
【0007】1次空気筒11には中心部にバーナガン用
ガイドパイプ24が装着され、更にその先端には保炎器
12が取付けられている。
【0008】バーナガン用ガイドパイプ24にはバーナ
ガン25が装入され、図示されてない液体燃料供給装置
から圧送されて来た液体燃料26を燃焼室23内へ噴霧
する。
【0009】燃焼室23内へ噴霧された液体燃料26は
図示されてない点火源により着火して火炎22を形成
し、1次空気筒11及び2次空気筒13から吹込まれる
1次空気19と2次空気20によって燃焼が進行する。
【0010】液体燃料26の燃焼によって発生した燃焼
排ガスは誘引通風機(Induced Draft Fan ,以下,ID
Fという)によって誘引され、伝熱管群において吸熱さ
れた後、一部分が再循環ガス通風機(Gas Recirculatio
n Fan ,以下,GRFという)によって分流される。残
りの燃焼排ガスは空気加熱器及び電気集塵器等の排ガス
清浄装置を経由して煙突から放出される。
【0011】GRFによって分流された燃焼排ガスの一
部は、SGR21として1次空気筒11と2次空気筒1
3の間に設けられたSGR筒14内のSGRコンパート
メント06へ送り込まれる。
【0012】SGRコンパートメント06へ送り込まれ
て来たSGR21は1次空気19流と2次空気20流間
に吹込まれて、火炎22と2次空気20の拡散混合を遅
らせる役目を果す。主バーナ燃焼用空気18と分流され
たアディショナル空気27は、燃焼室23後部に吹込ま
れて燃焼完結を図る。
【0013】このような従来のバーナでは、燃焼によっ
て発生する窒素酸化物NOx を低く抑制するために、次
のような方法が採られている。火炎22と2次空気20
流の拡散混合を遅らせるように、火炎22と2次空気2
0流間にSGR21を通気し、且つ、SGR筒キッカー
16によって2次空気20と火炎22の混合点をバーナ
口から遠くするかまたは、SGR21の混入によって火
炎22温度を低下させる。
【0014】また、主バーナ燃焼用空気18量を、バー
ナガン25から噴霧され、燃焼に供される液体燃料26
の量論比以下として、主バーナ燃焼領域を還元雰囲気化
して主バーナの燃焼によって発生したNOx を還元す
る。
【0015】主バーナ燃焼領域は酸素不足であり、燃焼
排ガス中には可燃分が残存するが、燃焼室23後部で吹
込まれるアディショナル空気27によって燃焼を完結す
る。
【0016】
【発明が解決しようとする課題】前記した従来のもので
は、NOx は、全燃焼用空気量に対するアディショナル
空気27の量の割合が多い程、即ち主バーナ燃焼領域の
還元度が高い程(但し限度はある)低下するので、い
ま、NOx 低減を図ってアディショナル空気27の量を
増加していくと主バーナ燃焼用空気18の量が減少し、
1次空気19及び2次空気20の吹込み速度が低下して
火炎22との拡散混合性が劣化し、未燃分が増加するこ
ととなる。
【0017】本発明はこのような従来のものに鑑みてな
され、低NOx 化を図りつつより良好な燃焼性を確保す
るようにしたバーナを提供することを課題とするもので
ある。
【0018】
【課題を解決するための手段】本発明は前記課題を解決
するべくなされたもので、1次空気筒と2次空気筒でバ
ーナガンを囲んで主バーナを構成し、前記1次空気筒で
区画され1次空気を送り込まれる1次空気コンパートメ
ントと、前記2次空気筒で区画され2次空気と再循環ガ
スを送り込まれて混合気を形成する2次空気コンパート
メントを有してなり、前記1次空気筒から1次空気を、
2次空気筒から混合気を夫々燃焼室に供給する液体燃料
焚きバーナを提供し、燃焼室から排出される燃焼排ガス
中のNO x 量を低減する狙いで、たとえばアディショナ
ル空気量が増加することによって主バーナ燃焼用空気量
が減少し、この減少した主バーナ燃焼用空気のうちから
1次空気が火炎の着火安定性を維持する必要上一定流量
を確保され、この結果2次空気流量が大幅に減少したと
しても、2次空気コンパートメントへ投入される再循環
ガスが2次空気と混合気を形成し、燃焼室内への吹込み
速度を確保するので、2次空気が燃焼室内へ吹込む速度
を低下させて火炎との拡散不良を起したり、また燃焼性
を劣化させる心配もないものである。
【0019】また、本発明は前記2次空気筒の出口部
に、燃焼状況に応じて配分割合を調整可能とし前記混合
気を2次混合気と3次混合気に分流する分割器を設けた
液体燃料焚きバーナを提供し、燃焼状況に応じて分割器
を制御し、2次混合気と3次混合気の流量配分を調整す
ることにより、たとえば2次混合気の流量を増加して燃
焼性を向上させ、また、3次混合気の流量を増加して火
炎との拡散を遅らせることにより主バーナによるNOx
発生量を低下させるというようにすることもできるもの
である。
【0020】更にまた、本発明は前記2次空気コンパー
トメント内にガスサンプリング管を設け、採取した混合
気の酸素濃度を12%以上に維持するように2次空気ダ
ンパと再循環ガスダンパの開度を調整可能とした液体燃
料焚きバーナを提供し、2次空気ダンパと再循環ダンパ
との開度を調整して混合気中の酸素濃度が12%以上に
なるようにすることにより、混合気の温度が多少変動し
ても着火安定性を確保することができるものである。
【0021】
【発明の実施の形態】本発明の実施の一形態を図1ない
し図4に基づいて説明する。
【0022】なお前記した従来のものと対応する部位に
ついては、100代の符号を利用して下2桁の数字を対
応させ、両者の関連付を行い相互の理解を容易にするよ
うにした。
【0023】図1ないし図3において、101はバーナ
風箱,102は燃焼用空気室,103は再循環ガス室
(以下再循環ガスをGRという),104は1次空気コ
ンパートメント,105は2次空気コンパートメント,
107は1次空気ダンパ,108は2次空気ダンパ,1
09は2次空気旋回ダンパ,110はGRダンパ,11
1は1次空気筒,112は保炎器,113は2次空気
筒,116は分割器,117はバーナスロートタイル,
118は主バーナ燃焼用空気,119は1次空気,12
0は2次空気,121はGR,122は火炎,123は
燃焼室,124はバーナガン用ガイドパイプ,125は
バーナガン,126は液体燃料,127はアディショナ
ル空気,128は酸素濃度計,129は2次空気ダンパ
制御装置,130はGRダンパ制御装置,131は2次
GR混合気,132は3次GR混合気,そして133は
ガスサンプリング管を示す。
【0024】前記のような各部位を備えた本実施の形態
のものにおいて、FDFから空気加熱器を経由して送り
込まれて来た燃焼用空気は、主バーナ燃焼用空気118
とアディショナル空気127に分流される。
【0025】主バーナ燃焼用空気118はバーナ風箱1
01へ送り込まれるが、バーナ風箱101には1次空気
筒111と2次空気筒113からなる主バーナが装着さ
れている。
【0026】主バーナ燃焼用空気118は1次空気11
9と2次空気120に分流され、1次空気119は1次
空気ダンパ107によってその流量を調整されて、1次
空気筒111内の1次空気コンパートメント104へ送
り込まれ、2次空気120は2次空気ダンパ108によ
ってその流量を調整された後、2次空気旋回ダンパ10
9によって適度な旋回を与えられて2次空気筒113内
の2次空気コンパートメント105へ送り込まれる。
【0027】1次空気筒111には中心部にバーナガン
用ガイドパイプ124が装着され、更にその先端には保
炎器12が取付けられている。
【0028】バーナガン用ガイドパイプ124にはバー
ナガン125が装着され、図示されてない液体燃料供給
装置から圧送されて来た液体燃料126を燃焼室123
内へ噴霧する。
【0029】燃焼室123内へ噴霧された液体燃料12
6は、図示されてない点火源により着火して火炎122
を形成し、1次空気筒111及び2次空気筒113から
吹込まれる1次空気119と2次空気120によって燃
焼が進行する。
【0030】液体燃料126の燃焼によって発生した燃
焼排ガスは、IDFによって誘引され、伝熱管群におい
て吸熱された後、一部分がGRFによって分流される。
残りの燃焼排ガスは空気加熱器及び排ガス清浄装置を経
由して煙突から放出される。
【0031】GRFによって分流された燃焼排ガスの一
部は、GR121としてバーナ風箱101内のGR室1
03へ送り込まれ、GRダンパ110によってその流量
を調整された後、2次空気コンパートメント105へ送
り込まれ、別途送り込まれて来た2次空気120と混合
される。
【0032】2次空気筒113出口部には分割器116
が装着されており、2次空気120とGR121の混合
気を2次GR混合気131と3次GR混合気132に分
流する。
【0033】通常、燃焼室123から排出される燃焼排
ガス中のNOx 量を低減するため、アディショナル空気
127量を増加していくと主バーナ燃焼用空気118量
が減少する。
【0034】しかし、1次空気119は火炎122の着
火安定性を維持する必要があるため、常時一定流量を保
持するよう1次空気ダンパ107によって調整する。
【0035】この結果、2次空気120は流量が減少
し、2次空気筒113から燃焼室123内へ吹込む速度
が低下するので、火炎122との拡散不良が起り燃焼性
が劣化するおそれがある。
【0036】本実施の形態のものではこのように2次空
気筒113からの吹込み速度が低下すると、2次空気筒
113内へGR121が投入され、吹込み速度が再び上
昇する。
【0037】2次空気筒113内へのGR121投入量
の調整は、吹込み速度を一定とするため風箱差圧が一定
となるように行い、且つ2次空気120とGR121の
混合気中酸素濃度が12%以上に保持されるようにして
行う。
【0038】なお、このように混合気中の酸素濃度を1
2%以上に維持するために、2次空気コンパートメント
105内にガスサンプリング管133を配設し、採取し
た混合気を酸素濃度計128で分析し、その結果に基づ
いて2次空気ダンパ制御装置129又はGRダンパ制御
装置130を制御するようにしている。
【0039】2次空気筒113内へのGR121投入
は、アディショナル空気127量の増加の場合だけでな
く、主バーナ負荷が低負荷となった場合にも行われる。
但し、2次空気筒113からの吹込み速度を一定に保持
することが困難な低負荷では、2次空気120とGR1
21の混合気中酸素濃度12%以上の保持が主体とな
る。
【0040】2次空気筒113内で形成された2次空気
120とGR121の混合気は、前記したように2次空
気筒113出口部に設けられた分割器116によって、
2次GR混合気131と3次GR混合気132とに分け
られる。
【0041】分割器116は、バーナ風箱101の外側
から図示されてない制御装置で自動又は手動操作によ
り、2次GR混合気131と3次GR混合気132の流
量配分調整を行う。
【0042】2次GR混合気131量が増加すると燃焼
性が向上し、3次GR混合気132量が増加すると火炎
122との拡散が遅れるので主バーナによるNOx 発生
量が低下する。
【0043】なお、2次空気120とGR121の混合
気中酸素濃度を12%以上としたのは、発明者らが実施
した燃焼試験結果得た知見によるものであり、混合気中
酸素濃度が12%未満の領域では火炎122の着火点が
不安定となり、安定した火炎122を形成するためには
別のバーナによる助燃を必要とするからである。この試
験結果による混合気中酸素濃度と保炎の関係について図
4に示した。
【0044】以上、本発明を図示の実施の形態について
説明したが、本発明はかかる実施の形態に限定されず、
本発明の範囲内でその具体的構造に種々の変更を加えて
よいことはいうまでもない。
【0045】
【発明の効果】以上本発明によれば低NOx 化を図って
アディショナル空気等を増加することによって主バーナ
燃焼空気が減少しても、1次空気はもとよりのこと2次
空気も確実に投入し、火炎を確実に拡散し、常に良好な
燃焼性を確保することができたものである。
【0046】また、請求項2の発明によれば、2次空気
と再循環ガスとの混合気を分割器により2次混合気と3
次混合気に分流し、その流量を調整することにより、燃
焼状態を状況に応じて燃焼性の向上、又は主バーナによ
るNOx 発生量の低下となるように調整、制御すること
ができたものである。
【0047】更にまた、請求項3の発明によれば、混合
気中の酸素濃度を12%以上に保って、着火安定性を確
保することができたものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の一形態に係る燃焼装置全体の系
統図。
【図2】図1の要部に当るバーナ本体断面組立図。
【図3】図2の III−III 矢視によるバーナ本体正面
図。
【図4】混合気中酸素濃度と保炎性の関係を示す説明
図。
【図5】従来の燃焼装置全体の系統図。
【図6】従来のバーナ本体断面組立図。
【符号の説明】
104 1次空気コンパートメント 105 2次空気コンパートメント 107 1次空気ダンパ 108 2次空気ダンパ 110 再循環ガスダンパ 111 1次空気筒 113 2次空気筒 116 分割器 119 1次空気 120 2次空気 121 再循環ガス 123 燃焼室 131 2次混合気 132 3次混合気 133 ガスサンプリング管

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 1次空気筒と2次空気筒でバーナガンを
    囲んで主バーナを構成し、前記1次空気筒で区画され1
    次空気を送り込まれる1次空気コンパートメントと、前
    記2次空気筒で区画され2次空気と再循環ガスを送り込
    まれて混合気を形成する2次空気コンパートメントを有
    してなり、前記1次空気筒から1次空気を、2次空気筒
    から混合気を夫々燃焼室に供給することを特徴とする液
    体燃料焚きバーナ。
  2. 【請求項2】 前記2次空気筒の出口部に、燃焼状況に
    応じて配分割合を調整可能とし前記混合気を2次混合気
    と3次混合気に分流する分割器を設けたことを特徴とす
    る請求項1に記載の液体燃料焚きバーナ。
  3. 【請求項3】 前記2次空気コンパートメント内にガス
    サンプリング管を設け、採取した混合気の酸素濃度を1
    2%以上に維持するように2次空気ダンパと再循環ガス
    ダンパの開度を調整可能としたことを特徴とする請求項
    1又は2に記載の液体燃料焚きバーナ。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2004053392A1 (ja) * 2002-12-12 2004-06-24 Babcock-Hitachi Kabushiki Kaisha 燃焼装置ならびにウインドボックス
JP2012193930A (ja) * 2011-03-18 2012-10-11 Miura Co Ltd バーナおよびボイラ

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