JPS5824706A - NOx低減混焼法 - Google Patents

NOx低減混焼法

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JPS5824706A
JPS5824706A JP12363881A JP12363881A JPS5824706A JP S5824706 A JPS5824706 A JP S5824706A JP 12363881 A JP12363881 A JP 12363881A JP 12363881 A JP12363881 A JP 12363881A JP S5824706 A JPS5824706 A JP S5824706A
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burners
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富雄 鈴木
Tsunenori Hayashi
林 経矩
Kunihiko Tokukasa
徳嵩 国彦
Katsuteru Sakata
坂田 尅輝
Akiro Tada
多田 昭郎
Masahiro Yamaguchi
昌浩 山口
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23CMETHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN  A CARRIER GAS OR AIR 
    • F23C5/00Disposition of burners with respect to the combustion chamber or to one another; Mounting of burners in combustion apparatus
    • F23C5/08Disposition of burners
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23CMETHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN  A CARRIER GAS OR AIR 
    • F23C2900/00Special features of, or arrangements for combustion apparatus using fluid fuels or solid fuels suspended in air; Combustion processes therefor
    • F23C2900/05081Disposition of burners relative to each other creating specific heat patterns

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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発fjAd、液体及び/又#i究体燃料と共に固体燃
料を混焼させるに際し、NOxの発生量を可及的中なく
抑えることができる様な混焼方法に関するものである。
伺融炉、キ〃ン、ボイラー等の熱源として、従来、取扱
い性や燃φ性が優れているという理由から液体燃料(重
油1s)や電体燃料(未然ガス、コークス炉ガス尋)が
多用されていたが、最近、石油情勢の感化に伴ない固体
燃料(石ji2尋)の見直しが行なわれ、固体燃料との
混焼や固体燃料専煉方式への切替が徐々Kaんでいる。
ベレットキルンにおいても同様の傾向があシ。
従来重油専焼型或いは重油・ガス混焼型であったバーナ
が、重油又はガスの少な(と屯一方を燃焼する第1バー
ナと右脚殊に微粉炭を燃焼する第2バーナとを併設した
所I!重油尋−徽粉炭混焼型に移行しつつある。
一方、上記バーナからの燃焼排ガスについて、環境面か
らの規制は厳しく@KNOx発生量低減は絶対的な要望
となっている。ところで重油等と微粉炭とはNOx発生
機構に相異かあ〕1例えば勢ルン嶋で重油中ガスを燃焼
する場合には燃焼空気予熱温度を1100℃、炉温1B
00℃以上の高温とすることが多^が重油やガスIIi
極めて燃焼性が良いから高熱の火炎が形成され所111
+−マルNOxの発生が支配的となり、又微粉炭におい
ては1重油等に比べて成分中の窒雪分が非常に高いので
、やはシ燃焼時に7ユーエ1vNOxを参@lit発生
し、しかもその発生量はサーマJl/NOXよ)多くな
る場合がある。従って重油尋、徽粉脚混焼型で燃焼を行
なう場合はフエーエA’NOx、サーマルNOxの両方
を抑制できる様な方法を確立しな行ればならない。
本発明はこうした事情に着目してなされたものであって
、NOX発生量を可及的少なくする様な液体燃料や覧体
燃料尋と固体燃料の混焼方法を提供することを目的とす
る。しかして本発明の混焼方法とけ、液体燃料又は気体
燃料の少なくともいずれか一方を第1バーナから噴出す
ると共K、固体燃料を第2バーナから噴出して燃焼を行
なうに当り、前記両バーナを略同一方向へ火炎が形成さ
れる様にIIII役すると共に、第1バーナの軸線と第
2バーナの軸線との為す角度が両軸線の交点がバーナよ
り火炎室側にある場合にけ0〜20度、交が 、(ji、:<−す根元側にある場合には0〜5度にし
て燃焼を行なう点に要旨があシ、これによシ各燃料の燃
焼枕顧を改善すると同時K N Ox発生を少量に抑え
ることがで自た。
本発明者等#iN O!発生量低減の為に当初バーナの
燃焼条件の変更を試みたが、この面での工夫はある程度
限界に達していると言って良く、又よル有効な方法を得
る為には多大な設備コストを要した。そこで観点を賛え
第1バーナと第2バーナの配設位置を櫨々髪〆してNO
x低IIlをはふるべく実験を重ねた。即ち石炭と重油
等のNO1発生機構が前述の如く異なるという背景を利
用してNOx発生を抑制できるのではないふと考え、鋭
意研究の結果1本発明の完成に到達した。
以下本発明を図面に基づいて説明する。!1図は第1バ
ーナ1と第2バーナ2を燃焼炉8の対面する炉壁Jla
、8bに圧殺した例(実験例)を示す。両バーナ1.2
は炉8の略中心軸上に配置され、@1バーナ1には電油
Pが供給され、バーナ先端から炉内へ噴射される。バー
ナ噴射口の外周からはエアレジスタ4から燃焼用空気A
が炉内へ吹き込まれる。−力筒2バーナ2には轍粉脚C
が吹き込み用空気TKよって供給され、バーナ先端から
炉内へ噴射される。バーナ噴射口の外局からは第2バー
ナと同様にエアレジスタ4aを介して燃焼用空気にが吹
き込まれる。第1図例では夫々のtI!E焼域1.11
は重なp部分を持っていない。尚両バーナ用燃料Of火
は、当初ガスバーナ等で行なった後、火炎の伝播等によ
って継続して行なわれる。ところで上記実験例の場合の
NOX発生倉は夫々のバーナ単独時におけるNOx発生
量の平杓値と略同醇であ夛、低減効果は殆んど無かった
そこで次に第2図に示す様に、第1バーナ及び第2バー
ナを燃焼炉8の片[炬[ga側にあって。
両バーナの軸線11及びl怠が炉水内で交わシ、その交
差角が任曾の角0となる如(隣設してNOX発生量を測
定した。冑各バーナの構成は第1図例と同様である。図
例では第1バーナの燃焼域Iと■はかなシO重な多部分
(重複燃焼域II)を持ち、この場合のNOx発生量は
前記例に比べ大巾に減少した。
そこで本発明者尋は上妃事賽に基づいて、第1バーナと
第2バーチを隣設させた上で、夫々のバーナの燃料噴射
方向を略同一方向であって種々の交差角度に設定して、
夫々の場合のNOx発生量及び火炎長さを調べたところ
、第8因及び第4図に示す結果を得た。同この時の納焼
条件は次の通りである。
〔燃焼条件〕
燃焼炉蓼 耐火壁構造水平円筒型 (内径]mX長さ4m) 燃焼量+  40 X 10’ Koa/7’i(r炉
温纂 1800〜1850℃ 燃焼中電子熱温度1460℃ 燃焼排ガス残留酸素濃度88〜14% 混焼比率+fa粉炭/C0G−1/≠ のNOX量を示した。
これらの図から明らかな様に、交差角が+5膚近辺を最
小点として、その両方でFiNox発生量#i順次多く
fkっている。即ち交差角θ=−SO度の場合には、C
OGの燃焼域Iと徽粉脚の燃焼埴■は盲ならず、夫々ハ
tz独立した火炎を形成するのでNOx発生量FiCO
G専焼時のNOx量ど轍粉炭専焼時のNOx曾の平拘値
よりやや高い饋となっている。これに対し0280度の
場合KFiCOG燃焼域Iと微粉炭燃焼域■が1なり重
複燃焼MI[Iが形成されてNOxOx発生中や低くな
るが満足できる値には至らなかつ喪。これに対し@1バ
ーナと第2バーナの軸線の為す角度(交差角θ)が−5
〜20度の範囲、換言すると画バーナ軸線の交点が炉室
内にある場合(図中プラス角度で表わされる)には0〜
20度の範囲であり、交点がバーナ根元側にある場合(
図中マイナス角度で表わされる)には0〜hao範囲で
NOx発生量を満足できる値まで低下させることができ
ることが分かった。又炉内温度分布、灰の溶着等操業面
をも含めて検討すると交差角−5〜15度が最適である
。尚同時に排ガス出口の酸素残存率B係時の火炎長さを
測定したところ、第4図に示す通り交差角−6〜20度
の範囲で長炎化してお如、長炎の形成とNOXの減少の
間に相関々係の存在することか明らかになった。
上記の様に本発明混焼方法を採用するとNOx発生量を
低減できるが、その主なる環内については次の2点が考
えられる。即ち第2図の如く第1バーナと第2バーナの
燃焼域が重なる混焼軟部においては1重油等は微粉度に
比較して燃焼性零良いのでバーナ1を出走〇!後で着火
して、速やかに燃え尽き、燃焼域Iけ■に比べ短かくな
る。−万機粉炭はバーナ2から噴射されてもすぐには着
火せず1重油等の火炎に触れるか、或いは重油等の火炎
から輻射熱を受けて燃焼を開始する。従って微粉炭の大
部分は未体焼状即で第1バーナの燃焼域Iに入り燃焼l
![複域111を形成する。ここでは微粉度よシ燃焼し
易い菖油尋の燃焼反応が激しく進行しているので燃焼空
気中の酸素は重油醇に素早く消費される。従って微粉度
の燃焼に利用されるべき空気中の酸素分圧は低ぐな力、
微粉度の燃焼は更に遅れるので燃焼域■は一層畏くなる
。一方フユーエA/NO!転換″4は酸素分圧低下に伴
なって低くなるから、上記の機構で燃焼重複域■の酸素
分圧が低下するにつれてフューエルNOXの発生が抑制
される。
一方重油等から発生するNOXは前述の如く主にサーマ
ルNOXであり、炉内温度に比例して多(なるが、特に
コークス炉ガス(以下COGという)の様に水素成分が
約60係のガスをキルン燃焼用として用いる場合はキル
ン内での溶焼速度が早い為に極めて高温とな〕、サーマ
vNOxki500〜80 oppm (161o2換
算gりにも達することがある。ところが本発明方法によ
ると、産油等燃焼域I&C吹き込まれる徽粉炭流(一般
に微粉度の気流輸送され空電に対する重量比は通常の1
ぼ接燃焼方式で0.8〜0.8程度である)の温度ll
170〜90℃であるから重油等燃焼域■に対して冷却
作用を発揮する。その結果重油等の火炎温度が低下、サ
ーマA/NO1発生が抑制される。以上述べた2つのN
OX低減作用が相乗的に作用して重油等及び微粉度から
発生する夫々のNOxが顧@Ic低減するものと考える
本発明は概略以上のように構成されているので。
慮油弊と微粉度の混焼を行なうに当って従来設備の簡単
な改造によってNO1発生社を大幅に減少することに成
功した。
次に本発明の詳細な説明する。
実施例1 ベレツFキルンにおいて、下記燃焼条件(a) 、 (
13) 。
(0)に従って各燃料を夫々燃焼させ2この時発生する
NOx量を測定し、その結果を第5図に示した。
〔燃焼条件〕燃焼量 5FOOX10’Kca//H燃
焼空剣予熱温度 1050〜1100℃燃焼排ガス残留
酸素濃度 16〜17優〔条件(a))  COG:重
油=9:l従来技術  第1バーナのみで炉焼 〔条件(b))  COG:徽粉炭=4:6実施例  
第1バーナでCOG、第2バーナで微粉度を燃焼 〔条件(0))m油:会粉脚;4:6 実施例  第1バーナで重油、第2バーナで微粉度を燃
焼 同条件(b)および条件(0)については微粉度バーナ
と他燃料バーナとの交差角を、火炎長さが最適となる様
にプラス5度とした。
一図から明らかな様に条件(a)に比較して本発明に係
る条件(b)(c)の方がNOx発生量は顕jJ!に低
下している。微粉炭中の窒素分はC電油の約10倍程度
含まれておシ1通常はフューエルNOxを多量に発生す
るが、本発明によると燃焼重複域■の酸素分圧が低くな
るのでフユーエA/NO!発生量は少な(、サーマルN
Oxを多量に発生するCOGと混焼してもNOx発生1
は従来に比べて50〜60m!低(なっている。即ち微
粉炭を用いない条件(a) K比べて微粉炭を一定条件
(b) 、 (e)で燃焼させ良書fdNOxの低減を
示しており、この効果は見るべきものである。
【図面の簡単な説明】
第1図はI@1.第2バーナを対面する炉壁に配設した
本発明実験例の説明図、第2図は第1.第2バーナを同
一炉壁に配設した本発明実施例の説明図、第8図は@1
、第2バーナの交差角とNO1発生量の関係を示すグラ
フ、第4図は同交差角と第2バーナ火炎長さの関係を示
すグラフ、第5図′は各燃焼条件(a)(b)(01に
おける相対N0xfl;(比較グラフである。 第1図 交差角(0) り差角(0°)

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 ■)液体燃料又は気体燃料の少なくともいずれか一方を
    第1パーtから噴出すると共に、固体燃料を第2バーナ
    から噴出して燃焼を行なうに当り。 前記両バーナを略同一方向へ火炎が形成される様&C隣
    殺すると#[、第1バーナの軸線と@2バーナの軸線と
    の為す角度が両軸線の交点がバーナよシ火炎家側にある
    場合に#in〜20度、交点がバーナ根元側にある場合
    にけ0〜6度にして燃焼を行なうことを特徴とするNO
    x低減混焼法。
JP12363881A 1981-08-06 1981-08-06 NOx低減混焼法 Granted JPS5824706A (ja)

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