JPS6011008A - 加熱器用燃焼装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 ボイラ等の加熱器に使用される燃焼装置において、燃焼
用空気中に混入する燃焼排ガスの量を適正な量に制御す
るように構成した加熱器用燃焼装置に関する。

〔従来技術〕

ボイラ等の加熱器に使用される燃焼装置において、窒素
酸化物Ｂｏｘの生成量を低減させる為、燃焼用空気に燃
焼排ガスの一部を混入する方法が１排ガス再循環法」と
して知られている。この方法においては、燃焼用空気中
への燃焼排ガスの混入量が多い程生成するＢｏｘ値は低
下するのであるが、燃焼用空気中に多量の燃焼排ガスを
混入すると燃焼性が悪くなシ、燃焼の安定性が低下する
ので、燃焼排ガスの混入量には制限がＩＪＪ、通常混入
割合は２０係以下とすることが多い。

つぎに第１図及び第２図に基いて従来の排ガス再循環方
式の加熱用燃焼装置を説明する。

第１図及び第２図は従来の排ガス再循環方式の加熱用燃
焼装置の縦断側面図の概略を示すもので、１はバーナー
、２は燃料供給管、３は燃料供給管上に設けた燃料供給
量調節ダンパ、４は空気供給用ファン、５けファン４の
空気吸込口、６は燃焼排ガス排出管、７は燃焼排ガス吸
引管であって、又第１図中８は燃焼排ガス排出管上に設
けたダンパを第２図中７′は燃焼排ガス吸引ファン、９
は燃焼排ガス混入量調節ダンパを示す。

先づ第１図に基いて説明すると、燃焼装置の全負荷時、
即ち最大燃焼量時に空気供給用ファンの空気吸込口５か
ら燃焼用空気中に燃焼排ガス吸引管７によシ混入される
燃焼排ガス（以下等に排ガスという）の量が最適となる
ようダンパ８を調節しておくのみで、部分負荷時にはダ
ンパ８の開度を別設考慮されていなかった。したがって
、この場合、部分負荷時には一般に排ガスの出口圧力が
低下し過ぎて燃焼用空気への排ガスの混入割合が少なく
なシ、その結果ＮＯｘの生成量の減少が期待できないこ
ととなる。このような方法で燃焼を行わせた場合及び排
ガスの循環を行なわない場合の燃焼装置の負荷率とＢｏ
ｘの生成量の関係の１例を第１図ａに示す。

この図かられかるとおシ、排ガス循環を行う場合、加熱
量１００チ即ち全負荷のときにＮＯＸの生成量が最も少
なく、負荷が減少するにつれて、即ち加熱量が減少する
につれてＮＯＸの生成量が増大している。

また排ガスを循環しない場合には、加熱量１００チのと
き、ＮＯｘの生成量が最も多くなっている。

第２図に示す燃焼装置においては、排ガスの出口圧力が
低下した場合に対応する為、排ガス吸引管上に設けた排
ガス吸引ファン７′で排ガスの圧力を高めた後肢ファン
の出口側にある排ガス量調節ダンパ９によシ燃焼用空気
に混入される排ガスの量を調節している。そして通常こ
の排ガス量調節ダンパ９は燃料供給量調節ダンパ３と連
動して排ガス供給量を調節するようになっている。この
装置においては、排ガス吸引ファンが必要となシ、設備
が複雑となル、又動力費が上昇するばか少でなく、高温
排ガス仕様のファンを使用しなければならない為に、コ
ストが高くつく等の欠点がある。

〔発明の目的〕

本発明は、ボイラ等の加熱器に使用される燃焼装置の燃
焼用空気ファンの吸込口に縮流部を設け、縮流による負
圧を利用して加熱器の部分負荷時においても一定の割合
の排ガスを燃焼用空気に混入させるようにすることによ
り、上記従来技術の問題点を解決するものである。

〔発明の構成〕

本発明は、ボイラ等の加熱器に使用される燃焼装置にお
いて、燃焼空気用ファンの吸込口に縮流部を設け、縮流
による負圧を利用して燃焼後の排ガスを燃焼用空気中に
吸引するように構成した加熱器用燃焼装置である。

つぎに本発明を第３図、第４図、第５図に基いて更に詳
しく説明する。

これらの図面は本発明を理解し易くする為の加熱装置の
要部を示すものである。

第３図は、加熱器用燃焼装置に導入する燃焼用の空気量
を主として制御するダンパを空気供給用ファンの空気吐
出側配管中に設け、また排ガス混入量を調節する為のダ
ンパを空気供給用ファンの空気吸込側配管中に設けた燃
焼装置を示す。

第３図中符号１〜４，６．７は第１図の符号と同じ意味
を有し、１０は空気供給用ファン４の空気吸込側配管を
、１１は該配管中に設けたダンパを、１２は空気供給用
７アン４の空気吐出側配管を、１３は該配管中に設けた
燃焼用空気量を調節する為のダンパを示す。

第３図に示す装置においては、燃焼用の空気量は主とし
てファン４の吐出側配管中に設けたダンパ１３によ多制
御され、燃焼用空気への排ガスの混入量はファン４の空
気吸込側配管中に設ケｆＣタｙ　ハ１１によシ調節され
る。即ちダンパ１１を開閉することにょ）、その下流側
に生ずる負圧の強弱によシ廃ガス吸引管７より導入され
る排ガスの量を調節するものである。このような装置に
おける加熱量に対するファンの空気吐出側ダンパ１３と
ファンの空気吸込側ダンパ１１の夫々の開度の関係の１
例を示したのが、第６図である。即ち、加熱装置の加熱
ｔ１００チ（能力の最大限）の時空気吐出側ダンパの開
度は、当然に１００係であシ、この時空気吸込側ダンパ
の開度を約６０俤にすると、排ガスの燃焼用空気への混
入量が最適となル、又加熱量５０チの時は、空気吐出側
ダンパの開度は５０チとなシ、又この時空気吸込側ダン
パの開度も約５０係とすれば排ガスの燃焼用空気への混
入量が最適となることを示している。

つぎに第４図に基いて本発明を説明する。第４図は第３
図に示す例における空気吸込側ダンパによシ排ガスの混
入量を調節する代りに、空気供給用ファン４の空気吸込
側配管中に、排ガス吸引管の排ガス吐出口部を同心円的
に延長して設けることによシ縮流部を形成し、且つ排ガ
ス吸引管中に排ガス混入量調節用ダンパを設けた燃焼装
置を示す。

第４図中の各符号は１４，１５．１６を除き、第３図の
符号と同じ意味を有し、１６は排ガス吸引管中に設けた
排ガス混入量調節用ダンパを、１５はファン４の空気吸
込側配管１０中に同心円的に延長して設けられた排ガス
吸引管７の排ガス吐出口部を示し、１４は空気吸込側配
管１０と排ガス吐出口部１５によ多形成される狭められ
た空気通路即ち縮流部を示す。又第４図ａは、第４図に
おけるファン吸込部の空気吸込側配管のＡ−Ａ線におけ
る断面図を示す。

第４図に示す装置においては、第３図におけるファン４
の空気吸込側配管１０中に設けたダンパ１１によ多形成
される負圧によ）排ガスを燃焼用空気中に吸引すると共
にダンパ１１の開度によシ排ガスの混入量を制御する代
シに、空気吸込側配管１０中に縮流部１４を設け、該縮
流部１４によ多形成される負圧によシ排ガスを燃焼用空
気中に吸引すると共に、排ガスの燃焼用空気中への混入
量は排ガス吸引管７中に設けた排ガス混入量調節用ダン
パ１６の開度を調節することによシ実施される。この場
合排ガス吐出口部の面積が、ファン４の吸引部の開口面
積の１０〜５０チを占めるように構成される。排ガス吐
出口部の面積がファン４の吸引部の面積の１０係以下の
場合には、燃焼用空気中への排ガス混入量が不十分とな
シ、又５０チ以上とする場合には、排ガス混入量の調節
が困難になる。

なお、燃焼装置に供給する燃焼用の空気量は第３図に示
した装置と同様にファン４の吐出側配管１２中に設けら
れているダンパ１６の開度を調節することによシ主とし
て制御される。

第４図に示す装置を第６図に示す装置と比較すると、第
６図に示す装置においては、排ガスを燃焼用空気中に吸
込む為の縮流をファン４の空気吸込側配管１０中に設け
たダンパで形成すると共に、排ガス混入量も該ダンパで
調節しているのに対し、第４図に示す装置では、空気吸
込側配管１０中に延長された排ガス吸引管の排ガス吐出
部と空気吸込側排管とで空気通路を狭めることによシ縮
流を形成し、かつ排ガスの燃焼用空気への混入量は排ガ
ス吸引管中のダンパ１６によジ調節するものであるが、
該ダンパ１６は、このように排ガスの混入量を調節する
と共に、加熱装置の燃焼開始直前における炉内のプリパ
ージの際には、ダンパ１６を閉じることにより、排ガス
循環ラインを閉塞することができ又ダンパも小形のもの
が使える利点がある。

つぎに第５図に基いて本発明の別の実施例を説明する。

第５図に示す燃焼装置は、燃焼用の空気量をファンの空
気吸込側配管中に設けたダンパで行い、排ガスの燃焼用
空気への混入量を排ガス吸引管７中に設けた排ガス混入
量調節ダンパで行うようにしたものである。

第５図中６符号は１６を除き第３図の符合と同じ意味を
有し、符合１６は排ガス吸引管７中に設けた排ガス混入
量調節ダンパを示す。この装置においては、燃焼用空気
供給用ファン４の空気吸込側配管１０中に設けたダンノ
く１１によシ、燃焼用空気の供給量を調節すると共に、
このダンパによシ形成される負圧によル排ガス吸引管か
らの排ガスを吸引して空気中に混合し、同時に排ガス吸
引管上に設けたダンノく１６により排ガスの燃焼用空気
への混入量を調節するものである。

この装置における加熱量に対するファン４の空気吸込側
配管中に設けたダンノく１１と、排ガス吸引管中に設け
た排ガスの燃焼用空気への混入量を調節するダンパ１６
の開度の関係の１例を示したのが第７図である。この図
に示すとおシ、両ダンパの開度は加熱量に比例している
。

つぎに第３図に示した加熱装置の制御機構について、第
５図ａ５第３図１、第３図Ｃに基いて説明する。

各図面中、符号は説明上必要な部分にのみ付するロ　］ 先づ第３図ａにおいて符号１，４，１０゜１１は第３図
の符号と同じ意味を有し、符号１７は燃焼検知器、１８
は制御装置、１９はファン４の空気吸込側配管中に設け
た排ガス混入量調節ダンパ１１の駆動装置を示す。

排ガスの混入量は、燃焼が不安定にならない範囲内で、
できるだけ多くするのが望ましいが、第３図ａに示す装
置においては、ノく−ナ１内に設けられた燃焼検知器１
７によシ燃焼状態を検知し、燃焼が不安定な状態になっ
た場合には該検知機からの信号に基いて制御装置１８に
よジ駆動装置１９をダンパ１１が閉の方向に駆動するよ
うに制御し、又燃焼が安定になっている場合には、検知
機からの信号に基いて制御装置１８により駆動装置１９
をダンノく１１が開の方向に駆動するように制御するこ
とによシ、できるだけ多くの排ガスが燃焼用空気中に混
入されるように制御される１、また、燃焼検知器として
は一般にフレームロッドによシフレーム電流を検出する
方法、ＵＶ管によシ火炎の紫外線を検出する方法等が知
られている。

第３図すにおいて、３は燃料供給量制御ダンパ、１１は
ファンの空気吸込側配管中に設けた排ガス混入量調節ダ
ンパ、２０は駆動装置２１は燃料供給量調節ダンパ３と
排ガス混入量調節ダンパ１１とのリンク機構を示す。こ
の第３図すに示す制御機構を説明すると、燃料供給量調
節ダンパは加熱装置の負荷の状態に応じその負荷信号に
よ多制御されるが、この負荷信号によシ駆動装置が作動
し燃料供給量調節ダンノ（が開あるいは閉方向に制御さ
れる場合、リンク機構２１により、排ガス混入量調節ダ
ンノくが予め設定されている燃料供給量に対応して燃焼
用空気への排ガス混入量が最適となるよう排ガス混入量
を制御する。

つぎに第３図Ｃに基いて説明する。

第３図Ｃにおいて、符号３，１１．１３は第３図と同じ
意味を有し、２０は駆動装置、２２は燃料供給量調節用
ダンパ３と燃焼用空気量調節ダンパ１３及び空気吸込側
配管中に設けられた排ガス混入量調節用ダンノくのリン
ク機構を示す。

第３図Ｃに示す装置においては、燃焼装置の負荷に応じ
駆動装ｗ２ｏにょ多燃料供給量調節ように空気量調節用
ダンパを経由して排ガス混入量調節用ダンパがリンク機
構２２により制御される。

つぎに、第５図Ｃ２第４図す、第５図Ｃに基いて第５図
に示す装置における燃焼用空気中への排ガス混入量制御
機構を示す。これら３つの図面に示される装置において
は、夫々異なる排ガス混入量制御機構が示されている点
においてのみ第５図に示す装置と異なる。

第５図ａに基いて説明すると、第５図ａにおいて、１６
は排ガス吸引管中に設けられた排ガス混入量調節用ダン
パ、１７は燃焼検知器１９はダンパ１６の駆動装置、１
８は駆動装置１９０制御装置を示す。

この装置においては、燃焼検知器にょ）バーナ内の燃焼
状態を検知し、燃焼状態が悪い時にはその旨の信号を制
御装置１８に送シ、該制御装置によシ駆動装置１９をダ
ンパ１６が閉の方向に駆動するように制御することによ
シ排ガスの燃焼用空気中への混入量を少なくするように
制御し、又、燃焼状態が良い時には排ガスの燃焼用空気
中への混入量が多くなるように制御することによ）、排
ガスを出来るだけ多く混入するように制御するものであ
る。

つぎに第５図すに基いて説明すると、第５図すにおいて
符号２０は燃料供給量調節ダンパの駆動装置、２１は燃
料供給量調節ダンパ３と排ガス吸引管中の排ガス混入量
調節ダンパ１６の　′リンク機構を示し、その他の符号
は第３図に示す符号と同じ意味を有する。

この装置においては、加熱装置の負荷に応じ駆動装置２
０によシ燃料供給量調節用ダンパ３の開度が調節され、
この開度に応じ、リンク機構２１によシ、燃焼用空気中
への排ガス混入量　７が最適となるように、排ガス混入
量調節ダンパの開度を調節する。即ち、この場合燃料供
給量調節ダンパの開度と、排ガス混入量調節ダンパの開
度が、第７図に示す加熱量に対応した開度となるようリ
ンク機構を調整しておけばよい。

つぎに第５図Ｃに基いて排ガス混入量の制御機構を説明
する。第５図Ｃにおいて各符号は第５図すに示した符号
と同じであるが、たｙリンク機構のみが相違している。

即ち駆動装置２ｏによ多燃料供給量調節ダンパの開度が
制御される場合、この開度に応じてリンク機構２２にょ
シ燃焼用空気量調節ダンパを経由して排ガス混入量調節
ダンパの開度が最適の開度となるように制御される。

第８図に本発明装置を使用する場合の加熱量と排ガス中
のＮＯＸ値の関係の１例を示す。この図かられかるよう
に、本発明装置を使用する場合、部分負荷時においても
ＮＯｘ生成量は極めて少ないものとなる。

以上説明したとおセ、本発明においては燃焼装置の負荷
即ち加熱量い＼かえると燃料及び燃焼用空気の供給量に
応じて排ガス混入量を可能な限）大きくするように調節
することによシＮＯＸの生成量の少ない燃焼装置を提供
するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は従来の加熱器用燃焼装置の概略図を
示し、第１図すは第１図に示す装置を使用した場合の加
熱量と排ガス中のＮＯＸの濃度との関係を示す図でｓｂ
、第３図、第３図ａ。 第３図す、第５図Ｃ２第４図、第４図ａ、第５図、第５
図ａ、第５図す及び第５図Ｃは本発明の加熱器用燃焼装
置の概略図並びに制御機構を示し、第６図は第３図に示
す燃焼装置を使用する場合の加熱量とファンの空気吐出
側ダンパ及びファンの空気吸込側ダンパの開度との関係
を示す図でｓｂ、第７図は第５図に示す燃焼装置を使用
する場合の加熱量とファンの吸込側ダンパ及び排ガス混
入量調節用ダンパの開度との関係を示す図であ夛、第８
図は本発明の燃焼装置を使用した場合の加熱量と排ガス
中の濃度との関係を示す図である。 １・・・バーナ、２・・・燃料供給管、３・・・燃料供
給量調節ダンパ、４・・・空気供給用ファン、５・・・
ファン４の空気吸込口、６・・・排ガス排出管、７・・
・排ガス吸引管、７′・・・排ガス吸引ファン、８・・
・排ガス排出管上に設けたダンパ、９・・・排ガス混入
量調節ダンパ、１０・・・ファンの空気吸込側配管、１
１・・・空気吸込側配管中に設けたダンパ、１２・・・
ファンの空気吐出側配管、１３・・・ファンの空気吐出
側配管上に設けたダンパ、１４・・・縮流部、１５・・
・排ガス吸引管吐出口部、１６・・・排ガス吸引管上に
設けたダンパ、１７・・・燃焼検知器、１８・・・制御
装置、１９・・・ダンパ１６の駆動装置、２０・・・ダ
ンパ３の駆動装置、２１．２２・・・リンク機構 出願人　株式会社　荏原製作所 代理人　中　本　宏 代理人　井　上　昭 代理人　吉　嶺　桂 第１図 第　／　図　ａ 第　２　図 第　３　図 第４図 第　η　図工 第５　図ａ 第５　図す 第５図Ｃ 第　７　図 カＵ黙量　％ 第　８　図 手続補正書（方式〕 昭和５８年１１月１４日 特許庁長官　若　杉　和　夫　殿 １、事件の表示　昭和５８年特許願第１１８１６２号２
、発明の名称　加熱器用燃焼装置 五補正をする者 事件との関係　特許出願人 住　所　東京都大田区羽田旭町１１番１号名　称　（０
２３）株式会社荏原製作所代表者　畠　山　清　二 〔ほか２名〕 １補正命令の日付 Ｚ補正の内容 明細書１８頁６行「第１図すは」を「第１図ａは」に補
正する。 手続補正４１（自発） 昭和５８年１１月１４日 特許庁長官　若　杉　和　夫　殿 １、事件の表示　昭和５８年特許願第１１８１６２号＆
補正をする者 事件との関係　特許出願人 住　所　東京都大田区羽田旭町１１番１号名　称　（０
２３）株式会社　荏原製作所代表者　畠　山　清　二 （ほか２名） 翫補正命令の日付　自発補正 瓜補正の対象 図面 ２補正の内容 願書に添付した図面中、「第１図ａ」を別紙のと８９補
正する。 ａ添付書類の目録 図面（第１図ａＪ　１通 加熱量（％） 第１図ａ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、　ボイラ等の加熱器に使用される燃焼装置において
   、燃焼空気用ファンの吸込口に縮流部を設け、縮流によ
   る負圧を利用して燃焼後の排ガスを燃焼用空気中に混入
   するように構成したことを特徴とする加熱器用燃焼装置
   。 ２　縮流部が制御ダンパによって構成される特許請求の
   範囲第１項記載の燃焼装置。 ＆　縮流部がファン吸込口開口面積の１０〜５０チを占
   める燃焼排ガスの吸引管開口部で構成され、且つ該吸引
   管中に排ガス混入量制御ダンパが設けられている特許請
   求の範囲ｆＪ！Ｊ１項記載の燃焼装置。 ４、　燃料供給量調整部及び燃焼空気用ファン吐出部に
   夫々燃料供給量及び空気量調節ダンパが備えられておシ
   該ダンパが加熱負荷に応じて適正燃料量及び適正空気比
   率になるように制御されるように構成逼れていると共に
   、燃焼用空気中への燃焼排ガス混入量も加熱負荷に応じ
   て前記制御と併せて制御するように構成されている特許
   請求の範囲第１項、第２項又は第３項記載の燃焼装置。 ＆　燃料供給量調節部及び燃焼空気用ファン吸込部に夫
   々燃料供給量及び空気量調節ダン−（が備見られておシ
   、該ダンパが加熱負荷に応じて適正燃料量及び適正空気
   比率になるように制御されるように構成されていると共
   に、ファンへの燃焼排ガス吸引配管中に設けた制御ダン
   パによシ燃焼排ガス混入量も加熱負荷に応じて前記制御
   と併せて制御するように構成されている特許請求の範囲
   第１項、第２項又は第３項記載の燃焼装置。 ＆　装置内に燃焼検知器を備え、該検知器により燃焼状
   態を検知し、安定な燃焼状態にて最大限の排ガス量を燃
   焼空気中に混入するよう燃焼排ガス混入量を制御するよ
   うに構成されている特許請求の範囲第１項、第２項又は
   第３項記載の燃焼装置。ｔ