JPH10160112A - 高効率の低NOx燃焼装置を備えたボイラ - Google Patents

高効率の低NOx燃焼装置を備えたボイラ

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JPH10160112A
JPH10160112A JP8321987A JP32198796A JPH10160112A JP H10160112 A JPH10160112 A JP H10160112A JP 8321987 A JP8321987 A JP 8321987A JP 32198796 A JP32198796 A JP 32198796A JP H10160112 A JPH10160112 A JP H10160112A
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JP
Japan
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burner
combustion
air
heat exchange
boiler
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Application number
JP8321987A
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English (en)
Inventor
Tomohiro Morita
知裕 森田
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Tokyo Gas Co Ltd
Original Assignee
Tokyo Gas Co Ltd
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Publication date
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    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • 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

Abstract

(57)【要約】 【課題】 空気予熱装置を用いて廃熱を回収すると共
に、空気予熱に伴うNOxの発生増加を、火炎を一旦冷
却する構造とすることで抑制するようにする。 【解決手段】 燃焼室11内に、バーナ12による火炎
が接触通過するように冷物体14を配置し、冷物体14
下流側に断熱空間15、この断熱空間15の下流側に、
後列熱交換部16を配設する。バーナ12による火炎、
燃焼ガスを冷物体14に接触通過させ、断熱空間15、
後列熱交換部16を通過させ、燃焼室11外側の排気管
18から空気予熱装置13を通過し、放出させる。空気
予熱装置13において、前記バーナ12への燃焼用空気
を通過させて、前記燃焼ガスとの熱交換を行い、前記燃
焼用空気を予熱するようにする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、空気予熱装置を用
いて廃熱を回収すると共に、空気予熱に伴うNOxの発
生増加を、火炎を一旦冷却する構造とすることで抑制す
るようにした、高効率の低NOx燃焼装置を備えたボイ
ラに関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、図4に示すようにボイラ1では、
燃焼室2内のボイラ本体をバーナ3によって加熱して、
この燃焼室2から放出される排ガスと、前記燃焼室2内
のボイラ本体へ供給される水との熱交換を行うエコノマ
イザー4を備えて、熱効率を高めるようにしているもの
がある。また、図5に示すような大型のボイラ5では、
エコノマイザー6の他に、燃焼室7からの排ガスと、バ
ーナ8への燃焼用空気との熱交換を行う空気予熱装置9
を備えているものがある。一方、吸収式冷温水機(図示
省略)の高温再生器等では、このような廃熱回収を行わ
ない構造のものが多い。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記ボ
イラ1、5において、エコノマイザー4、6を用いて排
ガスとボイラ本体へ供給される水との熱交換を行う場
合、熱交換の効率は高いが、エコノマイザー4、6内の
給水配管を要し、配管が長いものとなる。また、ボイラ
本体へ供給される水が既に高温である場合、エコノマイ
ザーで給水と熱交換をすることはできない。また、前記
大型のボイラ5のように空気予熱装置を設けた場合、燃
焼ガス温度が上昇し、NOx生成量が増大する。また、
NOxを下げる必要がある場合、低NOxバーナ等を用
いる必要があるが、それだけではNOx低減に限界があ
る。排ガス再循環を用いる場合もあるが、燃焼制御が難
しくなり、送風機能力も上げる必要がある。さらに、高
温再生器等では被加熱物が冷媒であり、高温再生器等に
供給される時点で既に高温であるため、冷媒の予熱によ
る廃熱回収が困難である。そのため、燃焼装置本体のみ
での熱交換となり、効率が落ちる。空気予熱装置はNO
xの問題から用いられない場合が多い。本発明は以上の
ような課題を改善するために提案されたものであって、
空気予熱装置を用いて廃熱を回収すると共に、空気予熱
に伴うNOxの発生増加を火炎を一旦冷却する構造とす
ることで抑制するようにした、高効率の低NOx燃焼装
置を備えたボイラ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】前記した課題を解決する
ために、本発明は、燃焼室に燃焼室内に向かって火炎を
形成するように配置したバーナを有し、このバーナに供
給される燃焼用空気を予め予熱するようにした空気予熱
装置を備え、前記燃焼室内に、バーナによる火炎が接触
通過するように冷物体を配置し、冷物体下流側に断熱空
間を設け、この断熱空間の下流側に、後列熱交換部を配
設し、前記バーナによる火炎、燃焼ガスを冷物体に接触
通過させることで冷却すると共に、断熱空間において完
全燃焼させ、後列熱交換部において熱交換を行って、前
記燃焼ガスを燃焼室外側の排気管を介して空気予熱装置
を通過して放出するようにした。また本発明は、燃焼室
内に向かって火炎を形成するようにバーナを配置し、こ
のバーナに供給される燃焼用空気を予め予熱するように
した空気予熱装置を備え、前記燃焼室内に、バーナによ
る火炎が接触通過するように冷物体を配置し、冷物体下
流側に断熱空間を設け、この断熱空間の下流側に、後列
熱交換部を配設し、前記燃焼室を、バーナによる燃焼ガ
スが、バーナを取り付けた側から、前記冷物体、断熱空
間、後列熱交換部を通過して、前記バーナを取り付けた
側に流れるように構成すると共に、燃焼室のバーナを取
り付けた側の外壁に排気管を設けて、この排気管を前記
空気予熱装置を通過するように構成し、前記バーナによ
る火炎、燃焼ガスを冷物体に接触通過させることで冷却
すると共に、断熱空間において完全燃焼させ、後列熱交
換部において熱交換を行って、前記燃焼ガスを排気管を
介して空気予熱装置を通過して放出するようにした。前
述の構成において、バーナに、平面バーナを適用するこ
とができる。また、前記冷物体を被加熱物の充填された
水管によって構成することができる。さらに、前記空気
予熱装置において、燃焼用空気をバーナに供給する際に
燃焼ガスの一部をバーナに供給する構成とすることがで
きる。
【0005】
【発明の実施の形態】次に、本発明にかかる高効率の低
NOx燃焼装置を備えたボイラについて、一つの実施の
形態を挙げ、添付の図面に基づいて、以下説明する。図
1に、高効率の低NOx燃焼装置を備えたボイラ10を
示し、このボイラ10は、燃焼室11に燃焼室11内に
向かって火炎を形成するように配置したバーナ12を有
し、このバーナ12に供給される燃焼用空気を予め予熱
するようにした、空気予熱装置13を備えている。前記
燃焼室11内には、バーナ12による火炎が接触通過す
るように冷物体14が配置され、冷物体14下流側に断
熱空間15を有している。またこの断熱空間15の下流
側には、後列熱交換部16が配設されている。前記バー
ナ12による火炎、燃焼ガスは冷物体14に接触通過し
た後、断熱空間15そして後列熱交換部16を通過し、
燃焼室11外側の煙道17を通過して排気管18から空
気予熱装置13を通過し、放出されるようになってい
る。その際、前記空気予熱装置13において、前記バー
ナ12への燃焼用空気を通過させて、前記放出される燃
焼ガスとの熱交換を行い、前記燃焼用空気を予熱するよ
うにしている。
【0006】前記冷物体14は、被加熱物である水や冷
媒等が充填された水管19によって構成することがで
き、この水管19は、1本ないしは複数本によって構成
することができる。かかる冷物体14を、バーナ12に
よる燃焼ガスを接触、通過させることにより、燃焼直後
の高温の燃焼ガスから熱を奪って、サーマルNOxが多
量に発生する温度以下に燃焼ガスを冷却して、NOxの
発生を抑えるようにしている。
【0007】また、前記断熱空間15では、冷物体14
を構成する複数の水管19の間を接触、通過することに
より冷却された燃焼直後の高温の燃焼ガスの完全燃焼を
行わしめるようにしている。さらに、前記後列熱交換部
16は、多数の水管20によって構成されている。かか
る水管20は、バーナ12を装着した燃焼室11壁面に
対向する壁面直近の空間まで、満たされている。
【0008】次に、以上のような高効率の低NOx燃焼
装置を備えたボイラ10の作用を説明する。バーナ12
に、燃料ガスを供給する一方、燃焼用空気を供給して、
燃焼室11内に噴射し、燃焼を行う。この際、火炎、燃
焼ガスは、燃焼室11内直近に配設した冷物体14、す
なわち複数の水管19に接触し、通過することができ
る。これによって前記燃焼ガスは冷却され、サーマルN
Oxが多量に発生する温度以下となり、NOxの発生を
抑制することができる。なお、前記燃焼用空気は、予熱
されることで、サーマルNOxの増大が懸念されるが、
バーナ12、冷物体14間の距離を調整することによ
り、たとえ空気予熱を行っても、効果的な燃焼ガスの冷
却が可能である。
【0009】前記冷物体14を通過することで冷却され
た燃焼ガスは、未燃分を含んだ状態で断熱空間15に至
り、完全燃焼をすることができる。そして、前記燃焼ガ
スは、後列熱交換部16を構成する多数の水管20を通
過して熱交換を行い、煙道17から排気管18を通過し
て空気予熱装置13を介して放出される。この際、この
空気予熱装置13において、前記バーナ12への燃焼用
空気を通過させることで、前記燃焼ガスとの熱交換を行
って、燃焼用空気を予熱することができる。このよう
に、燃焼ガスにより、空気予熱装置13において、燃焼
用空気の予熱を行うことにより、熱効率がよく、省エネ
ルギー効果が得られる。
【0010】以上のように、高効率の低NOx燃焼装置
を備えたボイラ10によれば、バーナ11による燃焼ガ
スを一旦冷却することで、NOxの発生を抑制すること
ができ、その後断熱空間15にて完全燃焼を行い、次い
で、後列熱交換部16により、熱を回収し、そして、空
気予熱装置13において、次の燃焼に供する燃焼用空気
を予熱することができるので、熱効率がよく、省エネル
ギー効果を奏することができる。なお、前記バーナ12
からの燃焼ガスを冷物体14に効率的に衝突させる構造
とすれば、NOxの発生をより効果的に抑えることがで
きる。平面バーナ12を用い、その直後に冷物体14を
配列する場合、よりコンパクトに、容易な構造で効率的
な燃焼ガスの冷却が可能である。
【0011】本発明にかかる高効率の低NOx燃焼装置
を備えたボイラは、以下のように実施することができ
る。すなわち、図2に示すように、このボイラ30で
は、図中、燃焼室31の壁面上隅側に、燃焼室31内に
向かって火炎を形成するようにバーナ32を配置すると
共にこのバーナ32に予熱した燃焼用空気を供給する空
気予熱装置33を設けている。前記燃焼室31内には、
仕切り34が、バーナ32を取り付けた側から、対向す
る壁面に近接するように形成されている。また、かかる
燃焼室31内には、バーナ32直近の箇所には、冷物体
35、断熱空間36、そして後列熱交換部37が配設さ
れている。後列熱交換部37は、仕切り34によって仕
切った燃焼室31内の、断熱空間36の後部側から、後
述する排気管の直近に至る空間一杯に配設されている。
前記バーナ32を取り付けた壁面のバーナ近傍には排気
管38が設けられ、この排気管38を空気予熱装置33
を通過するようにしている。かかる構成により、バーナ
32による燃焼ガスは、燃焼室31内の、バーナ32を
取り付けた側から、対向する壁面と前記仕切り34間を
通過して前記排気管38側に流れるようにし、前記空気
予熱装置33にバーナ32への燃焼用空気を通過させ
て、前記燃焼室31内から放出される燃焼ガスにより、
前記燃焼用空気の予熱を行う構成としている。
【0012】このような構成によれば、空気予熱装置3
3への配管が少なくて済み、コンパクトな構造が可能で
ある。
【0013】以上、本発明にかかる高効率の低NOx燃
焼装置を備えたボイラについて、2つの実施の形態を示
し、説明したが、いずれにしても空気予熱装置において
は給気と排気とを近接して行っているため、排ガス再循
環を行うことができ、これにより更なるNOxの抑制が
可能である。
【0014】
【発明の効果】以上の通り、本発明によれば、 (1)空気予熱により、省エネルギーが可能である。 (2)空気予熱によって懸念されるNOx発生を、バー
ナ直近に設けた冷物体により冷却することで抑制するこ
とができる。 (3)バーナと燃焼ガス取り出し口を近接した構成とす
れば、空気予熱装置への配管を少なくすることができ、
装置の小型化が可能である。 (4)空気予熱装置において、給気と排気とを近接して
行っているため、排ガス再循環を行うことができ、これ
により更なるNOxの抑制が可能である。
【0015】
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明にかかる高効率の低NOx燃焼装置を備
えたボイラの一例を示す模式的な断面説明図である。
【図2】本発明にかかる高効率の低NOx燃焼装置を備
えたボイラの別例を示す模式的な断面説明図である。
【図3】現行のボイラの一例を示す模式的な断面説明図
である。
【図4】現行の大型のボイラの一例を示す模式的な断面
説明図である。
【符号の説明】
10、30 ボイラ 11、31 燃焼室 12、32 バーナ 13、33 空気予熱装置 14、35 冷物体 15、36 断熱空間 16、37 後列熱交換部 17 煙道 18 排気管 19、20 水管 34 仕切り
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI F23L 15/00 F23J 15/00 K

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 燃焼室に燃焼室内に向かって火炎を形
    成するように配置したバーナを有し、このバーナに供給
    される燃焼用空気を予め予熱するようにした空気予熱装
    置を備え、前記燃焼室内に、バーナによる火炎が接触通
    過するように冷物体を配置し、冷物体下流側に断熱空間
    を設け、この断熱空間の下流側に、後列熱交換部を配設
    し、前記バーナによる火炎、燃焼ガスを冷物体に接触通
    過させることで冷却すると共に、断熱空間において完全
    燃焼させ、後列熱交換部において熱交換を行って、前記
    燃焼ガスを燃焼室外側の排気管を介して空気予熱装置を
    通過して放出するようにしたことを特徴とする高効率の
    低NOx燃焼装置を備えたボイラ。
  2. 【請求項2】 燃焼室内に向かって火炎を形成するよ
    うにバーナを配置し、このバーナに供給される燃焼用空
    気を予め予熱するようにした空気予熱装置を備え、前記
    燃焼室内に、バーナによる火炎が接触通過するように冷
    物体を配置し、冷物体下流側に断熱空間を設け、この断
    熱空間の下流側に、後列熱交換部を配設し、前記燃焼室
    を、バーナによる燃焼ガスが、バーナを取り付けた側か
    ら、前記冷物体、断熱空間、後列熱交換部を通過して、
    前記バーナを取り付けた側に流れるように構成すると共
    に、燃焼室のバーナを取り付けた側の外壁に排気管を設
    けて、この排気管を前記空気予熱装置を通過するように
    構成し、前記バーナによる火炎、燃焼ガスを冷物体に接
    触通過させることで冷却すると共に、断熱空間において
    完全燃焼させ、後列熱交換部において熱交換を行って、
    前記燃焼ガスを排気管を介して空気予熱装置を通過して
    放出するようにしたことを特徴とする高効率の低NOx
    燃焼装置を備えたボイラ。
  3. 【請求項3】 前記バーナは、平面バーナであること
    を特徴とする請求項1〜2記載の高効率の低NOx燃焼
    装置を備えたボイラ。
  4. 【請求項4】 前記冷物体を被加熱物の充填された水
    管によって構成したことを特徴とする請求項1〜2記載
    の高効率の低NOx燃焼装置を備えたボイラ。
  5. 【請求項5】 前記空気予熱装置において、燃焼用空
    気をバーナに供給する際に燃焼ガスの一部をバーナに供
    給する構成としたことを特徴とする請求項1〜2記載の
    高効率の低NOx燃焼装置を備えたボイラ。
JP8321987A 1996-12-02 1996-12-02 高効率の低NOx燃焼装置を備えたボイラ Pending JPH10160112A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2010266184A (ja) * 2009-03-12 2010-11-25 Stanislaw Roszkowski 暖房ボイラーの稼働サイクル中における空気の加熱装置
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