JPS5977208A - 燃焼方法 - 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】 本発明は燃焼方法に係り、時に排ガス中の窒素酸化物（
以下、ＮＯ工と称する）を低減するに好適な微粉炭の燃
焼方法に関するものである。

ＮＯｏは光化学オキシダントの原因向直の１つとされて
いるため、近年、その発生を効果的に１制する燃焼法の
開発が要望されていも。このような目的に宿った燃焼法
として（１）排ガス再循環法、（２）二段燃焼法、（３
）脱硝燃焼法および（４）低Ｎｏエパーナを使用する燃
焼法が一役にｉｌｌられている。排ガス再循環法は、排
ガスを混入することにより０２分圧を低下させた空気を
燃焼用ガスとして１吏用し、低謔燃焼によりＮＯアを低
減させる方法であるが、空気中の窒素に起因するＮ０８
（以’ＦＸＰＡＮＯよと称する）の抑制には有効であっ
ても微粉炭のような有機窒素含有燃料に起因するＮＯ，
（以ド、燃料ＮＯ工と称する）については抑制効果が充
分でないという欠点がある。二段炉焼法は、一般に多段
バーナとその下流側にアフタエアロとを１ｊｆｆｆえた
燃焼装置〃において、該多段バーナ部をＮＯア低減化に
とって有利な低空気比（燃料過ｆｉＩＪ　）に保ちなが
ら燃焼を行い、次いで該燃焼により生じた未燃分をアフ
タエアロから供給される空気の存在ドで完全燃焼さ亡る
方γムがある。この方法によるときは、熱ＮＯｘととも
に燃料Ｎｏ工についても発生を抑制できる上、大規模燃
焼かり能になる等の利点がある。脱硝燃焼法も上記二段
燃焼法と同様な装置で行われるが、この方法は多段バー
ナ内の下流側に燃料大過剰の燃焼領域を形成し、該領域
で発生する粟元ラジカルにより上流のバーナ部で発生す
るＮＯｘを１電元し、一方、未燃外にりいＣは上記二段
燃焼法の１ｓ倉と同祿にアフタエアロから供給される空
気の存在下で完全燃焼さ亡るものである。この方法の場
合にも二段燃焼法と同様な利点がある。

まだ、低ＮＯｘバーナを１吏用する燃焼法は、熱ＮＯ□
および燃料Ｎ０１の発生抑制に有効な方法であるが、（
重用バーナの構造が疲雑である上、大規模燃焼には不適
である等の欠点がある。

以上の諸点を勘案し、微粉炭の大容量燃焼には二段燃焼
法または脱硝燃焼法（以下、二段燃焼法等と称する）が
優れた方法とされている。しかし、微粉炭中には多量の
有機窒素が含有されているため、その燃焼を二段燃焼法
等で行う場合には、多段バーナ部での還元条件を一層強
化することが必要であり、これにともなってアフタバー
ニング領域（アフタエアロに対応する燃焼領域）での負
担が増大する上に、排ガス中の未燃分も増加するという
不利がある。このような不利はアフタエアロから供給さ
れる空気の混合状態を改善することによりある程度回避
できるが、微粉炭燃焼時にはアフタバーニング領域での
燃焼形態が固体チャーの燃焼となるため、これを完全燃
焼させる釦はガスや油等の流体燃料を燃焼する。場合に
比して桁違いに大きな滞留時間を必要とする。

本発明の目的は、前記した従東技術の欠点をなくシ、微
粉炭の燃焼時であっても排ガス中の未燃分を増加させる
ことなく、ＮＯｘ・を低減することができる燃焼方法を
提供することにある。

本発明者らは、微粉炭燃焼時における燃料ＮＯ。

の生成機構について噴射した結果、燃料Ｎｏχは、燃焼
初期に１発性炭化水素とともにガス化される有機窒素化
合物に起因する揮発性ＮＯ，と、その際残留する固形吻
のチャーに起因するチャーＮＯ，とに区分されること、
および上記揮発性ＮＯ，の発生は低空気比燃焼により犬
幅釦抑制されるので、ＮＯ。

低減化のためには微粉炭中の有機窒素化合物を可及的多
くガス化することが必要であること、およびそのために
は燃焼初期の条件を燃料過剰下においてできる限り高温
かつ滞留時間を大きく保つことが宅ましいことを見出し
た。

本発明は上記知見に基づいてなされたもので、多段バー
ナとそのＦ流側に１７タエアロとを有する燃焼装置δを
用いた燃焼方法において、上記各段バーナの空気比を下
流側になる種火としたことを特徴とする。

本発明に１産用される燃焼装置の多段バーナは、２段以
上の腹数段バーナのものであればよいが、一般に上流側
から下流側に向けて順次配設された第１段バーナ、第２
段バーナおよび第３段バーナからなる３段のバーナが好
ましい。

各段バーナの空気比は、バーナ部全体としての空気比が
１末！（燃料過剰状態）となる範囲内であれば本発明に
従い任意に設定できるが、特に３段バーナの場合には、
第１段バーナの空気比λ！を０．１５〜０．６５、第２
段バーナノ空気比λ２を０．６０〜０．９５、第３段バ
ーナの空気比λ３．をの、８５〜１゜２０とすることが
望ましい。λ１、λ２およびλ、がそれぞれ０．１５．
０．６０　オよびｏ、８５より小さい場合には、燃焼温
度の低下により各段バーナから供給される微粉炭中の有
機窒素化合物を燃焼初期において充分にガス化できない
ことがあり、また、λ１、λ２およびλ３がそれぞれｏ
、６５〜０．９５および１．２０より大きい場合には、
微粉炭中の有機窒素化合・吻のガス化は良好となるが、
核ガス化した有機窒素化合・吻のＮｏ工化を抑制す暮に
必ヴな還元条件を保てないことがある。なお、当然なが
ら、上記の場合においても本発明に従層λｌくλ２〈λ
３とすべきであるが、このようにすることにより、第１
段バーナでは燃焼温度は比較的低くなるが一方でｆ？ｉ
￥留時間全時間くとることができるので、微粉炭中の有
機窒素化合物を充分にガス化することが＝ｉｒ能となる
。また、第２段バーナでは第１段バーナより滞留時間は
短くなるが燃焼温度が上昇するので、微粉炭中の有機窒
素化合物を同様に充分ガスすることができる。さらに、
第３段バーナについても第２段バーナの場合と同様な理
由により有機窒素化合吻のガス化を良好に行うことがで
きる。

以下、１聞而に示す実施例により本発明をさらに詳しく
説明する。

第１１Ａ〜第５図は、比較例に係る装置列を示すもので
あり、第６図は、本発明実施例に係る装置を示すもので
ある。各図に示す装置はいずれも、竪型火炉１０の対向
前後Ａ廣において、下方（上流ｌ１ＩＩｌ）から上方（
丁流側）へ向けて順次設けられた第１段バーナ２０、第
２段バーナ３０および第３段バーナ４（）と、＠３段バ
ーナ４０の上方において火炉１０の前側壁に設けられた
アフタエアロ６０とから主として構成される。なお、各
図中、中空丸７０および黒丸８０は、それぞれ歌論的に
等価となる単ｆｉ’Ｚ　ｌ？ｔを基に表示した空気およ
び微粉炭燃料を示す。

上記構成の装置において、４１図に示す比較例１では、
各段バーナ２０．３０および４０において空気過剰下の
通常燃焼が行われるが、この場合には良好な燃焼が達成
される反面、ＮＯｘの発生が非常に多くなる。Ｉ篤２図
に示す比較例２では、各段バーナ２０．３０および４０
において燃料過剰Ｆの二段燃焼が行われるが、還元条件
が未だ不充分なため燃料ＮＯｘの発生を充分に抑制する
ことはできない。第３図に示す比較例３では、還元条件
を強化した二段燃焼が行われるが、この場合には熱ＮＯ
工の発生は、抑制されるが、未燃分が増加するのでアフ
タエアロ６０から供給する空気吸を増大する必要があり
、かつ排ガス中の未燃分も増加するという欠点がある。

ｔ）α４図に示す比較例４では、第３段バーナ４０で燃
料大過剰の燃焼を行い、該燃焼で生成する炭化水素ラジ
カルや含窒素ラジカル等の還元ラジカルを利用して第１
段バーナ２０および第２段バーナ３０で発生じたＮＯ，
を還元することからなる脱硝燃焼が行われるが、第３段
バーナ４０は竹も滞留時「口ｊが短いにもかかわらず酸
も小さ＆２気比とされているため、アフタエアロ６０か
ら行う空気の供給が適正なものとなり難い上−１排ガス
中の未燃分も増加し易い。

、６５図に示す比較例５では、第３段バーナ４゜から燃
料のみを供給する付加脱硝燃焼が行われるが、この場合
にも比較例４と同様な問題がある。

第６図に示す本発明の実施例では、第１段バーナ２０の
空気比を０．１５〜０．６５１，４２段バーナ３０の空
気比を０．６０〜０．９５、第３段バー°す４の空気比
を０，８５〜１．２０とし、かつλ、〈λ２くλ３とし
て燃焼が行われる。その際、第１段バーナ２（）におけ
る燃焼温度は空気比が小さいので比較的低温となるが、
滞留時間は大きいので微粉炭中の有機窒素化合物を良好
にガス化することができる。

第２段バーナ３０における滞留時間は第１段バーナ２０
のそれより桓くなるが、空気比が大きくなるので燃焼温
度は上昇し、これにより微粉炭中の有機窒素化合吻を同
様に充分ガス化することができる。また、ＮＴ３段バー
ナ４０についても第２段バーナの場合と同様な理由によ
り上記有機窒素化合物のガス化を良好にｆテうことがで
きる。このように、本発明の実施例によれば、微粉炭中
の有機窒素化合物を好適にガス化でき、また、該ガス化
された有機窒素化合物は峡元雰四［で燃焼されるので、
バーナ部での燃料過剰条件を格別強化することなく低Ｎ
Ｏ，を達成することが可能となる。そのため、チャーを
含む未燃分の発生が少くなり、アフタバーニング領域で
の負荷が軽威される上、排ガス中の未燃分も増加するこ
とがない。

以上は、微粉炭燃焼を中心に本発明の典工（！！的な実
施例につ゛いて説明したものであるが、本発明は勿論こ
れに呼定されるものではなく、池に種々の態様や変形が
存在することはいうまでもない。例えば、本発明は微粉
炭燃焼に限らず、ガスや油燃料を燃焼する場合にも適用
可能である。また、火炉下部のホッパ一部に少量の空気
を供給することにより、該ホッパ一部近傍の水壁部分が
過度な還元雰囲気となることを避けることができる。

以上、本発明によれば、燃料過剰条件下において多段バ
ーナの空気比を下流側になる種火としたことによす、微
粉炭中に含まれる有機窒素化合物を可及的多く易還元燃
焼性のガスに転化することが可能となり、これによりバ
ーナ部での燃料過剰条件を格別強化することなく低ＮＯ
工化を達成することができ、また、チャーを含む未燃分
の発生も少いので排ガス中の未燃分噌加を防［Ｅするこ
ともできろ。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第５図は、従来の燃焼法に適用される燃・’＠
伎１Ｎの側１川面図、第６図は、本発明実施例に係る燃
焼装置図の側断面図である。 １０・・・火炉、２０・・・第１段バーナ、３０・・・
第２段バーナ、４０・・・第３段バーナ、６０・・・ア
フタエア１コ、７０・・・空気、８０・・・微粉炭。 代理人　プル埋土　　川　北　武　長 手続補正書（古代） 昭和５８年　３月　１日 特許庁長官　若　杉　和　夫　殿 １、事件の表示 昭和５７年　特　許　願第１８６０８８号２、発明の名
称　燃焼方法 ３、補正をする者 事件との関係　特許出願人 ４、代理人〒１０３ 住　所　東京都中央区日本橋茅場町−丁目１１番８号（
発送日　昭和５８年２月２２日） 第　１　図　　　　　　　第　２　図 ＠３図　　　第４図 ５斐た４９オ艶オ泡　　　　　　　　　Ｒ兇■力さ脆５
図　　第６図 ４寸力ｒＪ脱萌　　　　　　ネ誉明

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）多段バーナとそのＦ流側にアフタエアロとを有す
   る燃焼装置を用いた燃焼方法において、上記多段バーナ
   の空気比を下流側になる種火としたことを′１￥鑓とす
   る燃焼方法。 （２、特許請求の範囲第１項において、１＊記多段バー
   ナは一ヒ流側から下流側へ向けて順次４１段バーナ、第
   ２段バーナおよび第３段バーナからなる３段のバーナを
   設けたものであり、かつ各段バーナの空気比を下記の範
   囲としたことを特徴とする燃焼方法、 λ１＝　０．１５〜０．６５ λ２＝　０．６０〜０．９５ λ３＝　０．８５〜１．２０ （上記式中、λｌは第１段バーナの空気比、λ２は第２
   段バーナの空気比、λ３は第３段バーナの空気比である
   ）。