JPS59153012A - 微粉炭用低ＮＯｘバ−ナ - Google Patents

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】 〔発明の利用分野〕 本発明は、燃焼ガス中の酸化窒素（ＮＯ，）の含有率を
低減せしめるように改良した微粉炭用のバーナに関する
ものである。

〔従来技術〕

第１図は従来の低Ｎ０８形微粉炭バーナの構造を説明す
るための概要的な断面図である。

中央に微粉炭と空気との混合流体を噴出するための混合
流体ノズル１が設けられ、その外側に同心円筒状に燃焼
用２次空気ノズル２、及び３次空気ノズル３が設けられ
ている。

微粉炭を懸濁せしめて上記の混合流体ノズル１から噴出
する空気は、微粉炭搬送の役目と、１次空気として微粉
炭を燃焼させる役目とを兼ねている。本発明において２
次空気とは、搬送用空気による微粉炭の燃焼によって生
じた還元焔に酸素を与えるために供給される空気を言う
ものとする。

上に述べた従来の微粉炭バーナの２次空気ノズル２は、
全体的に２重円筒形をなし、その内管は混合流体ノズル
１の本体管を共用し、その噴出口は混合流体ノズル１と
同心の環状をなしている。

２ａ及び３ａは、それぞれ２次空気ノズル２及び３次空
気ノズルの噴出口に設けられた旋回用ベーンである。従
来の微粉炭バーナにおいては、混合流体ノズルＩＫは旋
回用ペー／が設けられていない。

以上のような従来の微粉炭バーナでは、微粉炭が１次空
気によって混合流体ノズル１から吹き出され、着火して
燃焼が始まる。一方、２次空気ノズル２から供給される
２次空気５は、着火した微粉炭の１次火炎４に拡散混合
して燃焼を接続させ、２次火炎を形成する。一般に１次
空気と２次空気を合わせた空気比は燃焼の理論空気祉よ
シ小さくとられる。さらに２次空気ノズルの外側に設け
られｆｃ３次空気ノズル３より残シの空気が３次空気６
として吹き込まれ前記２次火炎中へ拡散混合する。

以上に述べた従来の低ＮＯ工形バーナを用いて微粉炭を
燃焼させる場合、微粉炭と１次空気との混合流体が着火
した後、２次空気が拡散によシ混合されるため燃焼初期
の高温部への空気の混合が緩慢罠なって、石炭中の窒素
よシ生成した窒素化合物のＮＯ，への酸化が起こシ難く
、ＮＯ□の生成が低くなる。また、３次空気を２次空気
よシさらに遅らせて混合させるため低空気比の２次燃焼
領域で生じた未燃分をＮ０８の生成を防ぎながら完全燃
焼させることができる。上記の燃焼方式を採用したバー
ナで燃焼を行なわせる場合、通常の燃焼におけるＮＯ工
の生成よシも、ＮＯ，の生成量を減らす効果は大きいの
であるが、近年のようにＮＯ工生成量低減に対する要求
が厳しくなってくると上記した従来の低ＮＯ，バーナで
はその要求を満足することは難しい。即ち、微粉炭と一
次空気の混合流体ノズルと２次空気ノズルを分離する構
造上の制限があり、必ずしも２次空気の混合が反応上張
も理想的な遅れをもって達成することが難しい。また、
３次空気ノズルについても同様の制限がある。以上のよ
うな理由により、従来の微粉炭用低ＮＯ，バーナにおい
てはＮｏヨ含有率の低減が限界に達している。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、ＮＯ，量を更に低減せしめ得る微粉炭
用バーナを提供するにある。

〔発明の概要〕

上記の目的を達成するため、本発明のバーナけ、微粉炭
と空気との混合流体を噴出するノズルと、上記のノズル
と同心をなす筒状の２次空気ノズルとよりなる微粉炭バ
ーナにおいて、上記の混合流体に旋回を与える手段を設
け、がっ、環状の２次空気ノズル噴出口の内径を混合流
体ノズル噴出口の直径の１．３倍以上としたことを特徴
とする。

〔発明の実施例〕

次に本発明の１実施例を第２図について説明する。

本実施例の微粉炭用低ＮＯ，バーナ１ｏは、混合流体ノ
ズル１１と２次空気ノズル１２とによって構成し、混合
流体ノズル１１の噴出口付近に旋回用ベーン１５を設け
ると共に２次空気ノズル１２の噴出口付近に旋回用ベー
ン１６を設け、がっ、上記の２次空気ノズル１２は、混
合流体ノズル１１よシも大径の内管１２ａと、更に大径
の外管１２ｂとによシ、混合流体ノズル１１と同心をな
す２重筒状に構成し、その内径りを混合流体ノズル１１
の外径ｄの１．３倍以上とする。２ｏはこの微粉炭バー
ナを装備した火炉である。

本実施例の微粉炭バーナは以上の如き構成よりなシ、石
炭粉砕機から送られてくる微粉炭と空気との混合流体１
３は微粉炭と空気との混合流体ノズル１１を通って炉内
に噴出される際に旋回ベーン１５によって旋回を与えら
れる。粉砕機にて粉砕された微粉炭は粒径分布をもって
いるため、噴出の際に旋回を与えられると遠心力のため
に第２図に示すととく粒径の小さな微粉炭１７は中心部
に、粒径の大きな微粉炭１８は外周部に分別されて噴出
される。中心部に噴出された小粒径の微粉炭１７は燃焼
し易いため、着火と同時に周辺の空気比を実質的に著し
く低下させ、そのために大量の還元性物質を放出する。

一方、外周部に噴出された大粒径の微粉炭１８は２次空
気ノズル１２よシ噴出される２次空気１９によって完全
燃焼が行なわれ石炭中の窒素分の大部分をＮＯ！とじて
放出する。このＮＯ，は上記の中心部で生成する還元性
物質によって還元されて窒素ガスとなるため、ＮＯ，の
発生量を著るしく減少させることが可能である。２次空
気ノズル１２には旋回ベーン１６が取シ付けであるため
２次空気１９も旋回しながら噴出される。２次空気ノズ
ル１２は、混合流体ノズル１１よシ半径方向に離れた位
置に設置されており、また上記のように２次空気１９は
旋回しながら噴出されているために中心部で燃焼してい
微 る小粒径粉炭１７の火炎とは容易に混合し難く、したが
って中心部で発生した還元性物質例えばＮＨ３，ＨＣＮ
等を酸化してＮＯ，にすることなく、外周部に噴出する
比較的大粒径の微粉炭の完全燃焼のために使われる。バ
ーナ先端から軸方向の距離がある程度隔ったところでは
旋回力が減衰するために、中心部の火炎と外周部の火炎
との混合が起り、中心部の還元性物質と外周部のＮＯ工
とが反応するようになる。この反応により、　Ｎ（Ｊ。

は還元性物質により還元されて減少し、火炉からのＮＯ
，の発生が低減される。

以上に説明したＮＯ工骨量低減効果、２次空気ノズル１
２の内径りを混合流体ノズル１１の外径ｄの１．３倍以
上とすることによってのみ効率よく発揮される。即ち、
従来においてはｄ″−ｉＤであったが、本発明はｄ（Ｉ
）とすることによって上述のＮＯ工低減作用を生せしめ
たものであシ、かつ、実験の結果、後に詳述するととく
Ｄがｄの１．３倍未満では実用的に有意差が認められず
、Ｄをｄの１．３倍以上とした場合に実用的効果が得ら
れることが確認された。

第３図は第２図に示した実施例のバーナを使用して微粉
炭燃焼実験を行なった場合のＮＯ工の生成量とそのとき
発生する燃焼灰中の未燃分との関係を示す実験結果の一
例である。本実験で使用したバーナは微粉炭と１次空気
との混合流体ノズルの直径ｄ：３１ｍｍ、２次空気ノズ
ルの噴出口の内径Ｄ：３３０ｍ＋ｎ、微粉炭と１次空気
との混合流体ノズルに取付けた旋回ベーンが軸方向と傾
斜する角度３０°のものであり、微粉炭は２００メツシ
ユふるい目８０％通過のものを使用した。ここで、２次
空気ノズルの噴出口の内径は、旋回流によって外周側に
飛んで来た石炭粒子の熱分解が終了した時点で２次空気
が混合するようにしようという考え方のもとに次のよう
にして設定した。即ち、微粉炭と１次空気との混合流体
ノズル噴出口の噴出流速は約１５ｍ／ｓであるが、噴出
の後すぐに減衰するので、減衰するまでには平均値約７
．５ｒｌｌ　／　Ｓで噴き出されるとする。熱分解の過
程はおよそ０．０５〜０．１秒であるから熱分解完了時
点壕での微粉炭粒子の飛距離は、７．５　Ｘ　Ｏ，０５
＝０．３８／　０．３８　＝ｓｉｎ３０°であるから、
微粉炭と１次空気との混合流体ノズルの直径がｄ＝０．
０３１ｍのときには］）／ｄ’−＝１２となる。即ち、
２次空気ノズルの噴出口の内径りはｄのおよそ１２倍の
ところにすれば熱分解が終ったところへ２次空気の噴流
が合流することになシ、大粒径石炭から揮発分゛が出て
いる間は２次空気が混入しないようにすることができる
。実際に実験に使用したバーナではｆ）／　ｄ　ｏ　”
＝　１１であった。上記バーナ孕使用して実験を行なっ
たところ第３図（Ｂ）に示すように、ＮＯ！の生成量り
１００解付近まで低下させることができた。（Ａ）に示
す線は、同じく微粉炭と１次空気の混合流体ノズルに旋
回ベーンを取シ付けているが２次空気ノズル全微粉炭と
１次空気の混合流体ノズルより離すことなく隣接して設
置した場合のＮＯ□の生成量を示すものであって、ＮＯ
，の生成量は４００〜５００解と高い値を示しており、
本発明になるバーナはＮ　Ｏｘ低減効果の著しいことが
わかる。

また、前出の式よシＤ／ｄ＝１＋０．３８／ｄであるか
ら、微粉炭と１次空気との混合流体ノズルの直径ｄが大
さくなるほどｌ）／ｄは小さくても良いと考えられる。

ｄの大きさは大谷輩バーナの場合でも０．５　ｍ　（ら
いてアリ、この場合、両式よシ］）／ｄ中１．８となり
、大型バーナにおいてもＪ）／ｄ＝２程度にとれば低Ｎ
Ｏｘには十分効果が期待できる。上記のＤ／ｄの値が１
．８以下であっても若干の効果は期待することができ、
特に小容量バーナにあってはＤ／ｄ＞１．８でも相応の
効果が認められる。しかし、Ｄ／ｄ＜ｉ、ａにおいては
実用的効果が認められない。以上を統合して、バーナ容
量の大小に拘らず２次空気ノズル噴出口の内径りを混合
流体ノズル噴出口の外径ｄに比して１゜３倍以上とする
ことが必要である。

１次空気と微粉炭を噴出させるための混合流体ノズルと
２次空気ノズル間の距離を大きくとるに当り、２次空気
ノズルとバーナとを孤立させて燃焼炉に設置しても良い
。即ち、バーナ用ボートと２次空気ノズル用ポートを別
個に炉壁に設け、それぞれを設置する方式である。この
方式は既に公知であシ、たとえばＺａｌｌｅｎらにより
報告されている（　ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ　ｏｆ　ｔ
ｈｅ　Ｔｈ１ｒｄ　５ｔａｔｉｏ　−ｎａｒｙ　５ｏｕ
ｒｃｅ　Ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ　、９ｙｒｎｐｏｓｉｕ
ｍ。

””ｕｍｅＬ　ｐ、　７３　（１９７９）　）。Ｚａｌ
ｌｅｎ　ラノハーナでも従来のバーナより低Ｎ　Ｏｘ化
が図られているが、更Ｋ　Ｎ　Ｏｘを低減するには、微
粉炭の熱分解火炎と完全燃焼火炎との混合を、燃焼の初
期過程においては遅くシ、火炎の後流において促進する
火炎とする必要がある。これには、２次空気を旋回して
噴出させるのが有効であり、本発明は、混合流体同イボ
、２次空気をも旋回させるのが特徴である。

第５図に、２次空気ノズル５４とバーナ５０とを独立し
て燃焼炉壁５５に設置した例を示す。バーナは、燃焼炉
を予熱するために用いる液体燃料ノズル５１と微粉炭と
１次空気との混合流体を噴出する混合流体ノズル５２よ
り構成される。混合（１１） 流体は、細流式の旋回流発生器５３によって旋回流を与
えられ、破線で示すように、外周に広がって噴出される
。２次空気ノズル５４は、バーナ５０とは独立して、バ
ーナを中心とするその外周円上に燃焼炉壁５５に設置さ
れる。また、２次空気を旋回流とするために、旋回のた
めの仮想円の接線方向にノズル出口が向けられる。Ｎ　
Ｏｘの発生前は、この２次空気の旋回子径及び旋回強度
によって大きく変化するため、ノズルの向きは調整可能
とするのが良い。

〔発明の効果〕

以上詳述したように、本発明の微粉炭用低ＮＯｘバーナ
は、微粉炭と空気との混合流体を噴出するノズルと、上
記のノズルと同心をなす筒状の２次空気ノズルとよシな
る微粉炭バーナにおいて、上記の混合流体に旋回を与え
る手段を設け、かつ、環状の２次梗気ノズル噴出口の内
径を混合流体ノズル噴出口の外径の１．３倍以上とする
ことによυ、微粉炭の燃焼生成ガス中のＮＯｘ含有率を
格段に減少せしめることができる。

（／λう

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の微粉炭用バーナの構成を説明するための
概要的な断面図、第２図は本発明の微粉炭用低Ｎ　Ｏｘ
バーナの１実施例を説明するための概要的な断面図、第
３図は上記実ｍ例の効果を示す図表、第４図は本発明を
実施する場合の構造選定指針の説明図、第５図は本発明
の他の実施例を示す断面図である。 １０・・・低Ｎ　Ｏｘバーナ、１１・・・混合流体ノズ
ル１１２・・・２次空気ノズル、１３川微粉炭と１次空
気との混合流体、１４・・・送入２次空気、１５．１６
・・・旋回ベーン、１７・・・小粒径の微粉炭、１８・
・・大粒径の微粉炭、１９・・・噴出２次空気流。 代理人　弁理士　秋本正実 第　／　　（社） 第　２　　目 奉　３　口 ／、０　　／／／２／３１．４ ９気比べ（一つ 奉　４　■ 日立市幸町３丁目１番１号株式 ％式％ 呉市宝町６番９号バブコック日 立株式会社呉工場内 出　願　人　バブコック日立株式会社 東京都千代田区大手町２丁目６ 番２号 手続補正書（自発） 昭和ｓｑ年３月評日 特許庁長　官　若杉和夫　　殿 １、事件の表示 昭和ｓｒ　　年特願第−６３よ６号 ２、発明の名称　　微粉炭用低ＮＯｘバーナ３、補正を
する者 事件との関係　　　　　　　　　　　　特許出願大佐　
　所　　　　東京都港区西新橋１丁目６番１４号　テｉ
ロイドビル５、補正命令の日限　　　昭和　　　年　　
　月　　　日（補正）　　明　　　　　細　　　　　書
発明の名称　　微粉炭用低ＮＯｘバーナ特許請求の範囲 とする微粉炭用の低ＮＯｘバーナ。 した時 ＤＺｄ中１１ ＮＯｘバーナ。 発明の詳細な説明 〔発明の利用分野〕 本発明は、燃焼ガス中の窒素酸化物Ｃ以下「Ｎ０ｘＪと
略称する）を低減できるバーナに関する。 特に、微粉炭の燃焼時に大幅な低Ｎ　Ｏｘ化を達成でき
る微粉炭用低Ｎ　Ｏｘバーナに関するものである。 〔発明の背景〕 微粉炭を燃料とするこの種のバーナは、近年特に盛んに
用いられるようになっている。これは最近の燃料事情の
変化が主たる原因であるが、微粉炭を燃料とするバーナ
の燃焼技術そのものは古くから開発され、使用されてい
る。しかし上記燃料事情の変化により現在では火力発電
所用大型がイラは勿論、その他事業所用大型ディジにも
再び微粉炭バーナが採用されるに至っているわけである
が、一方、現代的問題として、燃焼に伴って発生するＮ
　ＯＸ　Ｙできるだけ低減しなげればならないという、
公害防止の点からの技術開発が必須となっている。 ところが従来の微粉炭用低Ｎ　Ｏｘバーナは、そのＮＯ
ｘ低減に限度があり、一定程度以上はどうしてもその燃
料排ガス中にＮ　ＯＸ　Ｙ含有するものす従来の低ＮＯ
ｘ形微粉炭バーナの構造を参照しつつ、説明する。 従来構造においては、中央に微粉炭と空気との混合流体
を噴出するための混合流体ノズル１が設けられ、その外
側に同心円筒状に燃焼用２次空気ノズル２が設けられ、
更に同様に第３次空気ノズル３が設けられている。 上記混合流体ノズル１から噴出する空気は、微粉炭を懸
濁せしめて該微粉炭を搬送する役目と、１次空気として
微粉炭を燃焼させる役目とを兼ねている。微粉炭はこの
ような１次空気によって混合流体ノズル１から吹き出さ
れ、着火して燃焼が始まる。ここでは微粉炭は低空気比
で燃焼し、還元性中間物質を生成して、ＮＯｘの一部を
気相還４　　頁 元するような燃焼を行う。即ち空気不足状態下の高温還
元炎を形成することにより、微粉炭に含有される有機窒
素に起因するＮＯｘ　（生成ＮＯｘの大部分はこれであ
る）の生成を抑え、Ｎ２の生成を優先させるのである。 ２次空気ノズル２は全体的に２重置筒形ケなし、その内
管は混合流体ノズル１の本体管を共用し、その噴出口は
混合流体ノズル１と同心の環状をなしているが、このノ
ズル２からの２次空気は、上記１次空気による微粉炭の
燃焼によって生じた還元炎に酸素を与えるための空気と
して供給される。 この空気は旋回用ベーン２ａで旋回力を与えられ、この
ような２次空気が上記気相還元後の火炎に対して空気を
供給して、未燃分を燃焼させる。さらに３次空気ノズル
３から、その噴出口に設げられたベーン３ａで旋回され
た３次空気が供給され、未燃分の燃焼に用いられる。 上記構成の２次空気ノズル２から供給される２次空気５
は、着火した微粉炭の１次火炎４に拡散混合して燃焼を
接続させ、２次火炎を形成する。 一般に１次空気と２次空気ケ合わせた空気比は燃焼の理
論空気量より小さくとられる。さらに２次空気ノズルの
外側に設けられた３次空気ノズル３より残りの空気が３
次空気６として吹き込まれ前記２次火炎中へ拡散混合す
る。 これによりバーナ単体で二段燃焼が行われ、ＮＯｘはか
なり低減される。即ち、以上に述べた従来の低ＮＯｘ形
バーナな用いると、微粉炭と１次空気との混合流体が着
火した後、２次空気が拡散により混合されるため燃焼初
期の高温部への空気の混合が緩慢になって、石炭中の窒
素より生成した窒素化合物のＮ　Ｏｘへの酸化が起こり
雛〈なり、従ってＮ　Ｏｘの生成が低くなる。また、３
次空気を２次空気よりさらに遅らせて混合させるため、
低空気比の２次燃焼領域で生じた未燃分をＮＯｘの生成
を防ぎながら完全燃焼させることができる。上記のよう
に、バーナ単体で二段燃焼を行わせる構成のバーナな採
用すれば、通常の燃焼におけるよりも、ＮＯｘの生成量
を減らす効果は大きいものである。 ６頁 ところが近年、ＮＯｘ生成量低減に対する要求はとみに
厳しくなっており、もはや上記した従来の低Ｎ　Ｏｘバ
ーナではその要求を満足することは難しくなって来た。 即ち従来構造のバーナな効果的に機能させるためには、
噴出口付近の火炎と２次空気、３次空気とが分離され、
良好な還元雰囲気において低ＮＯｘ燃焼が行われること
と、さらにこの火炎の下流側では２次空気、３次空気と
火炎等が混合して未燃分を良好に燃焼させることとが必
要である。ところが従来構造では、混合流体ノズル１か
らの混合ガスと、２次空気５と、３次空気６とはそれぞ
れスリーブなどで分離し得るとは言っても、分離のため
の構造上の制限があり、結局これらが混合してしまい、
高温還元炎を十分に分離して維持しておくことが難しい
のである。 かつ同様に構造上の制限の問題から、必ずしも２次空気
の混合が反応上置も理想的な遅れをもって達成すること
が難しく、また、３次空気ノズルについても同様に制限
がある。以上のような理由により、従来の微粉炭用低Ｎ
　Ｏｘバーナにおいては７頁 ＮＯｘ含有率の低減が限界に達していて、これ以上のＮ
　Ｏｘ低減は極めて困難になっている。 〔発明の目的〕 本発明は上記従来技術の問題点に鑑みてなされたもので
、その目的は、ＮＯｘ量を更に低減せしめ得る微粉炭用
バーナな提供するにある。 〔発明の４既要〕 上記の目的を達成するため、本発明は、微粉炭と１次空
気との混合流体を噴出するノズルと、前記ノズルと同心
状に配置され、かつ、２次空気を旋回させて噴出する２
次空気ノズルとを備えるとともに、これらノズルを一体
に設けた微粉炭バーナにおいて、−上記混合流体と旋回
空気との混合を遅延させる環状部を、混合流体を噴出す
るノズルと２次空気ノズルとの間に設けたことを特徴と
して構成する。 このような構成の結果、２次空気ノズルからの旋回空気
は、混合流体が燃焼して生ずる火炎に混合するのがこの
環状部により阻止される分遅れて、従って混合流体の初
期の火炎を高温還元炎に維持−−−シー　頁 しておくことができ、心労な還元燃焼が行われ、よって
発生するＮ　Ｏｘ量を極めて効果的に低減できるもので
ある。 〔発明の実施例〕 以下本発明の一実施例について、第２図乃至第４図を参
照して説明する。 本実施例の微粉炭用低ＮＯＸノマーナｌＯは、微粉炭と
１次空気との混合流体を噴出する混合流体ノズル１１と
、このノズル１１と同心状に配置されるとともに２次空
気１９を旋回させて噴出する２次空気ノズル１２とを備
えている。これらのノズル１１　、１２は、一体に設け
られている。 このようなバーナにおいて、上記混合流体を噴出するノ
ズル１１と、２次空気ノズル１２との間に、環状部１′
が設けられる。この環状部１′は、上記混合流体と、旋
回空気たる２次空気１２との混合を遅延させるものであ
る。 この微粉炭バーナ１０は上記のような構成により成るの
で、混合流体ノズル１１から噴出された混合流体が燃焼
して形成される中央部の火炎１７は、安定した還元炎と
して維持される。環状部１′に隔てられている結果、２
次空気１９はこの火炎１７と混合するのが遅延し、よっ
て２次空気１９により火炎１７の還元性が乱されるのが
防がれるからである。 −万、未燃焼の微粉炭等は、２次空気１９と混合して、
火炎１８として完全燃焼が行われる。 上記のように、環状部１′により混合流体と２次空気１
９との混合が遅延され、中央部の火炎１７は安定な還元
炎として維持され、ここでＮ　ＯｘがＮ２に効率良く還
元されるので、ＮＯｘ低減効果は極めて大きい。 本例にあっては、後述の如くノズル１１にベーン１５ヲ
設けたので中央部の火炎１７Ｆｉ主として小粒径の微粉
炭による燃焼で形成され、外周部の火炎１８は主として
大粒径の微粉炭の燃焼で形成されるようになっていて、
これによりＮ　Ｏｘ低減効果はさらに高められている。 以下、本実施例のさらに具体的な構成について、詳述す
るものとする。 本実施例の混合流体ノズル１１は、その噴出日付−−１
９，−−頁 近に旋回用ベーン１５を設け、かつ２次空気ノズル１２
の噴出口付近にも旋回用ベーン１６ヲ設ける。この２次
空気ノズル１２は、混合流体ノズル１１よりも大径の内
管１２ａと、更に大径の外管１２ｂとにより、混合流体
ノズル１１と同心をなす２重筒状に構成される。この結
果、混合流体ノズル１１の直径ｄと、２次空気ノズル１
２の内径Ｄ（つまり内管１２ａの径Ｄ）との差の分、環
状部１′が構成され、従って混合流体と２次空気との混
合は遅延されるのである。 符号かはこの微粉炭バーナを装備した火炉である。 本実施例の微粉炭バーナは以上の如き構成よりなり、石
炭粉砕機から送られてくる微粉炭と空気との混合流体１
３は、混合流体ノズル１１ヲ通って炉内に噴出される際
に旋回ベーン１５によって旋回を与えられる。粉砕機に
て粉砕された微粉炭は粒径分布をもっているため、噴出
の際に旋回を与えられると遠心力のために粒径の小さな
微粉炭は中心部に、粒径の大きな微粉炭は外周部に分別
されて噴出される。従って本実施例では、中央部の火炎
１７は主に小粒径の微粉炭が燃焼して生成し、外周１１
　−□ 部の火炎１８は主に大粒径の微粉炭が燃焼して生成する
。中心部に噴出された小粒径の微粉炭は燃焼し易いため
、着火と同時に周辺の空気比を実質的に著しく低下させ
、そのために大量の還元性物質を放出する。この結果、
中央部の火炎１７の還元性は一層助長され、安定した還
元炎として維持される。一方、外周部に噴出された大粒
径の微粉炭は２次空気ノズル１２より噴出される２次空
気１９によって完全燃焼が行なわれ、石炭中の窒素分の
大部分’ｆ　Ｎ　Ｏｘとして放出する。このＮＯｘは上
記の中心部で生成する還元性物質によって還元されて窒
素ガスとなるため、ＮＯｘの発生量は効果的に減少され
る。 本実施例ではこのように２次空気１９が旋回することに
よっても、混合流体とこの２次空気１９との混合が困難
になり、よって還元性の火炎１７の安定性が一層助長さ
れる。即ち本例では２次空気ノズル１２に旋回ベーン１
６が取り付けであるため２次空気１９も旋回しながら噴
出され、この２次空気ノズル１２は、上記の如く環状部
１′によって混合流体ノ１２−−頁 ズル１１より半径方向に離れた位置に設置されているの
で、このように２次空気１９ば旋回しながら噴出されて
いることと相俟って、この２次空気１９は中心部で燃焼
している還元性の火炎１７とは容易に混合し難く、シた
がって中心部で発生した還元性物質例えばＮＨ＋４．Ｈ
ｃＮ等を酸化してＮ　Ｏｘにすることなく、外周部の火
炎１８の完全燃焼のために使われる。バーナ先端から軸
方向の距離がある程度隔ったところでは旋回力が減衰す
るために、中心部の火炎と外周部の火炎との混合が起り
、中心部の還元性物質と外周部のＮＯｘとが反応するよ
うになる。この反応により、ＮＯｘは還元性物質により
還元されて減少し、火炉からのＮ　Ｏｘの発生が低減さ
れる。 第３図は第２図に示した実施例のバーナを使用して微粉
炭燃焼実験を行った場合のＮＯｘの生成量とそのとき発
生する燃焼灰中の未燃分との関係を示す実験結果の一例
である。本実験で使用したバーナは微粉炭と一次空気と
の混合流体ノズルの直径ｄ：３１１ｍ、２次空気ノズル
の噴出口の内径Ｄ：３３０ｍｍ、　　微粉炭と１次空気
との混合流体ノズルに取付けた旋回ベーンが軸方向と傾
斜する角度３０°のものであり、微粉炭は２００メツシ
ユふるい目８０％通過のものを使用した。　ここで、２
次空気ノズルの噴出口の内径は、旋回流によって外周側
に飛んで来た石炭粒子の熱分解が終了した時点で２次空
気が混合するようにしようという考え方のもとに次のよ
うにして設定した。即ち、微粉炭と１次空気との混合流
体ノズル噴出口の噴出流速は約１．５ｍ／ｓであるが、
噴出の後すぐに減衰するので、減衰するまでには平均値
約７．５ｍ／ｓで噴き出されるとする。熱分解の過程は
およそ０．０５〜０．１秒であるから熱分解完了時点ま
での微粉炭粒子の飛距離は、７．５Ｘ　０．０５　＝　
０．３８ｍである。第４図に模式的に示すように（２）
　７０．３８＝ａｍ３０’であルカラ、微粉炭と１次空
気との混合流体ノズルの直径がｄ＝０．０３１ｍのとき
にはＤ／ｄ＃１２となる。即ち、２次空気ノズルの噴出
口の内径りはｄのおよそ１２倍のところにすれば熱分解
が終ったところへ２次空気の噴流が合流することになり
、大粒径石炭か−１４−一頁 ら揮発分が出ている間は２次空気が混入しないようにす
ることができる。実際に実験に使用したバーナではＤ／
ｄｏ＃１１であった。上記バーナな使用して実験を行っ
たところ第３図ｆＢ１に示すように、ＮＯｘの生成量の
１１００ｐｐ付近まで低下させることができた。（Ａｌ
に示す線は、同じく微粉炭と１次空気の混合流体ノズル
に旋回ベーンを取り付けているが２次空気ノズルを微粉
炭と１次空気の混合流体ノズルより離すことなく隣接し
て設置した場合のＮＯｘの生成量を示す本のであって、
ＮＯｘの生成量は４００〜５００ｐｐｍと高い値を示し
ており、本実施例のバーナはＮＯｘ低減効果の著しいこ
とがわかる。 このように、混合流体ノズルの直径ｄと２次空気ノズル
の内径りとが Ｄ／ａ″ｔ１１ であり、かつ、混合流体の噴出速度’＠１５ｍ／ｓ、混
合流体を噴出するノズルに設けた旋回ベーンが軸方向と
傾斜する角度’＆３００とした場合、顕著なＮ　Ｏｘ低
減効果を得ることができるものである。 １５　−０ なお、前出の式よりＤ／ｄ＝１＋０．３８／ｄであるか
ら、微粉炭と１次空気との混合流体ノズルの直径ｄが大
きくなるほどＤ／ｄは小さくても良いと考えられる。ｄ
の大きさは大容量バーナの場合でも０．５ｍ＜らいであ
り、この場合、削成よりＤ／ａ＃１．８となり、大型バ
ーナにかいてもＤ／ｄ−２程度にとれば低ＮＯｘには十
分効果が期待できる。上記のＤ／ｄの値が１．８　Ｊ−
Ｊ、下であっても若干の効果は期待することができ、特
に小容量バーナにあってはＤ／ａ＞１．８でも相応の効
果が認められる。（ただ、Ｄ／ｄ（１，３においては、
実用的な効果は小さかった）。 本実施例においては、１次空気と微粉炭を噴出させるた
めの混合流体ノズルと２次空気ノズル間の距離を大きく
とるに当り、２次空気ノズルとバーナとを孤立させて燃
焼炉に設置する型式をとっても良い。即ち、バーナ用テ
ートと２次空気ノズル用ポートヲ別個に炉壁に設け、そ
れぞれを設置する型式である。この型式は既に公知であ
り、たとえばＺａｌ　ｌｅｎらにより報告されている（
　ｐｒｏｃｅｅｄ−−１６−０ ｉｎｇｓ　ｏｆ　　ｔｈｅ　　Ｔｈ１ｒｄ　　５ｔａｔ
ｉｏｎａｒｙ　　５ｏｕｒｃｅ　　Ｃｏｍｂｕ＋ａ−ｔ
ｉｏｎ　Ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ　、　　Ｖｏｌｕｍｅｌ、
ｐ、７３　（１９７９）　）。 Ｚａｌｌｅｎらのバーナでも従来のバーナより低ＮＯｘ
化が図られているが、更にＮ　Ｏｘを低減するには、微
粉炭の熱分解火炎と完全燃焼火炎との混合火、燃焼の初
期過程においては遅くシ、火炎の後流において促進する
火炎とすれば良い。これには、２次堂気を旋回して噴出
させるのが有効である。よって本実施例においては、混
合流体同様、２次空気をも旋回させるように構成したの
である。 〔発明の効果〕 以上詳述したように、本発明の微粉炭用低ＮＯｘバーナ
ば、微粉炭と１次空気との混合流体を噴出するノズルと
、前記ノズルと同心状に配置され、かつ、２次空気を旋
回させて噴出する２次空気ノズルとを備えるとともに、
これらノズルを一体に設けた微粉炭バーナにおいて、上
記混合流体と旋回空気との混合を遅延させる環状部を、
混合流体を噴出するノズルと２次空気ノズルとの間に設
けたことにより、微粉炭の燃焼生成ガス中のＮ　Ｏｘ含
有率を格段に減少せしめることができる。 なお当然のことではあるが、本発明は図示の実施例にの
み限定されるものではない。 図面の簡単な説明 第１図は従来の微粉炭用バーナの構成を説明するための
概要的な断面図、第２図乃至第４図は本発明の微粉炭用
低ＮＯｘバーナの一実施例を示し、第２図はその概要的
な断面図、第３図は上記実施例の効果を示す図表、第４
図は本実施例における構造選定指針の説明図である。 １０・・・低ＮＯｘバーナ、１′・・・環状部、１１・
・・混合流体ノズル、１２・・・２次空気ノズル、１３
・・・微粉炭と１次空気との混合流体、１４・・・送入
２次空気、１５　、１６・・・旋回ベーン、１７・・・
中央部の火炎、１８・・・外周部の火炎、１９・・・噴
出２次空気流。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、微粉炭と空気との混合流体’ｋｆｆ出するノズルと
   、上記のノズルと同心をなす筒状の２次空気ノズルとよ
   りなる微粉炭バーナにおいて、上記の混合流体に旋回を
   与える手段を設け、かつ、環状の２次空気ノズル噴出口
   の内径を混合流体ノズル噴出口の外径の１．３倍以上と
   したことを特徴とする微粉炭用の低Ｎ０８バーナ。