JPS6011286B2

JPS6011286B2 - 燃焼方法及び燃焼装置

Info

Publication number: JPS6011286B2
Application number: JP51073327A
Authority: JP
Inventors: 庄一益子; 武雄三田
Original assignee: Babcock Hitachi KK
Current assignee: Mitsubishi Power Ltd
Priority date: 1976-06-23
Filing date: 1976-06-23
Publication date: 1985-03-25
Also published as: JPS53438A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は燃焼方法及びその実施のための燃焼装置に係り
、特に石炭、石油、ガス等各種の燃料を燃焼させる際に
おける窒素酸化物の発生量を効果的に抑制し得るよう改
善した、新規な燃焼方法及びその実施のための燃焼装置
に関するものである。

燃料として石炭、石油、ガス等を燃焼させるボィラ等の
燃焼装置において、その燃焼排ガス中に含まれる窒素酸
化物（Ｎ○ｘ，以下Ｎ０ｘと記載する）の発生量を極力
抑制することが社会的に強く要請されており、またポィ
ラその他燃焼装置、プラントの製造業者もこのような社
会的要請に十分対応する義務と責任があるといえる。

このような観点から、近年いろいろな燃焼技術、バーナ
等の燃焼装置の開発、研究が進められ、利用されている
状況にある。例えば燃焼方法の面からみると、Ｎ○ｘ発
生量を極力抑制する方法として、バーナスロートから供
給する燃焼用空気の量をなるべく少なくし、その不足分
を別のボートから供給して完全燃焼を行なわせる二段燃
焼方法がある。その他、燃焼排ガスを燃焼用空気中に再
循環させて混合し、バーナスロート部から供給してバー
ナ部における燃焼用空気中及び燃焼城中での酸素分圧を
下げ、結局火炎のピーク温度を下げてＮ０ｘ発生量を抑
制する排ガス混合法が採用されている。また以上に挙げ
た各方法を適当に組合せて燃焼方法を改善し、Ｎ○ｘの
発生を抑制する方法が探られているのが実情である。し
かしながら、Ｎ○ｘの発生量を極力抑制することは上述
のように各企業その他に課せられた社会的命題であり、
その発生量をほとんど零にするまではその命題が解決さ
れたとはいい難いものである。

したがって、上述のごとき従来技術もＮ○ｘ発生量の効
果的抑制という点ではまだ不十分であり、さらに飛躍的
な改善が望まれることは論を待たない。第１図，第２図
は上記に説明したような従来技術になるバーナの構造に
ついて示したもので、第１図は徴粉炭燃焼バーナ、第２
図は油燃焼バーナ及びその周辺機器についてそれぞれ示
したものである。

第１図において、火炉１Ｇま燃料、この場合は徴粉炭の
燃焼が主として行なわれる部分であり、燃焼用空気は主
として徴粉炭とともに上記火炉１内へ送られる。

すなわち、燃焼用一次空気となる。一方風箱２、ェアレ
ジスタ３、ェアレジスタ羽根４等は二次燃焼空気流路を
構成するもので、上記一次空気と混合され、上記火炉１
内で燃焼される。二次空気は上記ェアレジスタ３に取付
けられたェアレジスタ羽根４によって旋回連動が与えら
れ、バーナスロート６を経て上記火炉１内へ供給される
が、この際ィンベラ６ａと共に当該火炉１内の火炎の安
定を計るよう機能する。徴粉炭バーナノズル７ａは上記
火炉１へ直接関口しており、徴粉炭を空気とともに当該
火炉１内へ輸送するとともに一次空気の流路としての作
用もなし、二次空気の流路８を経て供給される二次空気
と混合されることは前記ですでに説明したとおりである
。上述のように徴粉炭ノズル７ａは固形物である徴粉炭
及び一次空気の流路９を兼ねるものであるため、比較的
面積が大きいのが普通である。なお、当該徴粉炭は徴粉
炭輸送管１０を経て外部から供給される。第２図に示す
油バーナの場合もその構造、機能等は徴粉炭バーナのも
のとほとんど同一である。

ただ油バーナ７ｂは固形物である徴粉炭の場合と異なり
、その断面形状は比較的小さいものであつてもよい。し
たがってインベラＳｂ、上記火炉１内への一次空気の流
路１１ｂの形状、構造に若干の相違がみられる。しかし
ながら、これらの従来技術になるバーナ、燃焼方法にお
いては燃料と燃焼用二次空気との混合が上記バーナスロ
ート５、火炉１内において直接行なわれ、これが原因と
なってＮ○ｘ発生量の抑制が十分に行なわれ難いという
問題点がみられたものである。本発明は以上に説明した
ような従来技術にみられた問題点を解消するために提案
したもので、燃料と空気との混合過程に改善を加え、Ｎ
○ｘ発生量の効果的抑制を可能とした、新規な燃焼方法
及びその実施のための燃焼装置を提供するものである。

本発明になる燃焼方法及び燃焼装置は、燃料及び燃焼用
一次空気流の混合流と二次空気流との間から、燃焼用空
気とは独立に、燃焼排ガスで代表される不活性ガスに袷
空気と熱空気を混入した混合排ガスを供給し、かつ不活
性ガス、冷空気および熱空気の流量をそれぞれ独立に制
御することを骨子とするものである。

以下に添付の図面を参照し、本発明になる燃焼方法及び
その実施のための燃焼装置についてさらに詳細に説明す
る。第３図は本発明になる燃焼方法を実施するための系
の説明図である。

また第４図，第５図は本発明になる燃焼方法を実施する
ための燃焼装置の説明図である。なお第３図〜第５図に
おいて、前世の第１図，第２図と同一の符号のものはい
ずれも相互に同一の部品、機構を示すものである。第３
図において、直接の燃焼機構としては火炉１、風箱２、
ェァレジスタ３、バーナスロート５、バーナ７等が設け
られており、当該ェアレジスタ３の部分には排ガス供給
管１３が接続されている。燃焼用空気は空気送風機１４
から供給され、空気送風機出口ダクト１５を経て空気予
熱器１６へ送られて加熱される。加熱された空気は二次
空気ダクト１７を経て上記風箱２に送られ、上記ェアレ
ジスタ３等を経て上記バーナスロート５部へ送られる。
一方、排ガスの方は排ガスファン１８によって排ガス吸
入ダクト１９から吸引し、かつ当該排ガスファン１８に
よって昇圧し、上記排ガス供給管１３へ送られる。なお
上記空気送風機１４の出口部分からの冷空気の一部は冷
空気ダクト２０から分岐され、一方上記空気予熱器１６
の出口部分からの熱空気の一部は熱空気ダクト２１から
分岐され、両者は空気ダクト２２において合流される。
すなわち、冷空気と熱空気とを適当に混合することによ
り、排ガスの温度及び酸素濃度を調整するようにしてい
る。これらの調整はそれぞれの管路２０，２１，２２等
に配備されたダンパ２４ａ，２４ｂ，２４ｃ，２４ｄ，
２４ｅ等の開角度の調節によって行なう。混合排ガスダ
クト２５は上記冷空気と熱空気との混合空気流と排ガス
とをさらに混合し、上記排ガス供給管１３を経て上記バ
ーナスロート部５へ送るためのものである。したがって
、混合排ガスダクト２５の低Ｑガス中酸素濃度及び温度
をダンパ２４ａ，２４ｂにより独立に制御でき、低０２
ガスの流量も燃料の負荷に応じて制御できる。

また、徴粉炭燃焼の場合、石炭の種類により実質的空気
量／燃料量は異なり、例えば低燃料比炭は揮発分が多い
ため、燃焼空気中の酸素濃度が多くてもＮ０ｘを低減で
き、一方、高燃料比炭は揮発分が少ないので、燃焼安定
化のために酸素濃度を多くする必要があり、２４ａ〜２
４ｅのダンパを制御することにより、これが可能となる
。以上の構成において、再循環させる排ガス中に空気を
混合する目的は、当該排ガス中の酸素濃度を増加させ、
燃焼の安定を計るものであり、特に上記冷空気ダクト２
０を経て冷空気を混合する目的は、排ガスの温度を低下
させ、またバーナ近傍における温度を低下させることに
ある。

すなわち、燃焼の安定を計り、完全燃焼を行なわせると
同時に、一方では冷空気の供給によって火炎のピーク温
度を下げ、Ｎ○ｘの発生を抑制するものである。第４図
及び第５図は本発明になる燃焼方法を実施するための装
置の説明図で、第４図は従来技術になる徴粉炭バーナを
改良したもの、第５図は油燃焼バーナを改良した例につ
いて示している。

第４図において、上記の排ガス供給管１３が上記徴粉炭
及び一次空気流路９の周囲に配備され、さらに排ガスノ
ズル３２ａによって当該徴粉炭及び一次空気のための流
路９から噴出される燃料及び一次空気流を包み込むよう
に排ガス等が噴出され、上記ェアレジスタ３等を経て供
給される二次空気流と燃料との混合が間接的に行なわれ
る。一方第５図に示す油燃焼用バーナの改良においては
、前出の徴粉炭バーナの場合と同様、燃料と二次空気と
の混合は排ガスノズル３２ｂを経て供給される上記排ガ
ス供給管１３からの排ガスと空気との混合流によって間
接的に行なわせている。なお、上記火炉１内における燃
焼火炎の安定を計るために上記排ガスノズル３２ｂの部
分には、一次空気流が通過する一次空気流路３３ｂ、す
なわち流路孔が配備されており、上記ィンベラ６Ｍこ設
けた、同じく一次空気流が通る流路１１ｂを経て上記火
炉１内へ噴出され、当該火炉１内の燃焼を安定に行なわ
せるに必要である空気を供給する構造となっている。し
たがってＮ○ｘの発生量が大幅に抑制し得ることになる
。さらに前世の徴粉炭燃焼バーナ（第４図参照）の場合
にも、油燃焼バーナ（第５図参照）の場合にも、上記排
ガスノズル３２ａ，３２ｂに旋回羽根３５が配備されて
おり、その旋回角度を適当に調整することにより燃料と
二次空気流との混合をより効果的に実施することが可能
となり、より安定した燃焼火炎を得ることができる。し
たがってＮ○ｘの発生量のさらに効果的な抑制が達成し
得るようになった。なお上記旋回羽根３５は配備しなく
てもよいが、当該旋回羽根３５に代えてスリットを設け
、当該スリットの間隔を変えることにより調整し得る構
造としてもよい。なお以上の説明において、燃料と二次
空気流との混合をより効果的に行なわせるために、排ガ
ス流、あるいは排ガス流と空気との混合流を利用する場
合についてのみ説明したが、炭酸ガスその他の不活性ガ
ス流を用いても同様な効果を期待することが可能である
。

以上に詳細に説明したように、本発明になる改善された
燃焼方法及び燃焼装置は、燃料と燃焼用二次空気との混
合に際し、燃焼排ガスを代表とする不活性ガスを用い、
この不活性ガスに冷空気と熱空気を混入した混合排ガス
をバーナスロート近傍において二次的かつ効果的に混合
させ、かつ当該不活性ガス、冷空気および熱空気の流量
をそれぞれ独立に制御するようにしたもので、当該バー
ナスロート近傍城における酸素濃度を調整し、低下させ
ること、また燃焼火炎のピーク温度を下げることによっ
てＮ○ｘの発生量を効果的に抑制し得るようになった。

またバーナノズル、インベラ近傍等の構造部品の燃焼時
における温度が低下することになり、当該構造部品等の
焼損防止の上でもその効果は大きく、結局寿命の延長に
対しても有益な効果が得られた。さらに燃焼装置の構造
の面でも、従来技術になるバーナの構造を大きく変える
ものではなく、排ガスノズルを追加する程度の構造の改
良で十分であった。

【図面の簡単な説明】

第１図，第２図は従来技術になる徴粉炭燃焼用バーナ及
び油燃焼用バーナの構造についてそれぞれ示した説明図
、第３図は本発明になる燃焼方法を実施するための説明
図、第４図及び第５図は本発明になる燃焼装置の構造の
説明図である。１・・・…火炉、２……風箱、３……ェアレジス夕、４
・・…・ェアレジスタ羽根、５・・・・・・バーナスロ
ート、６ａ，６ｂ・・・・・・ィソベラ、７ａ・・・・
・・徴粉炭バーナノズル、７ｂ・・…・油バーナ、８・
・・・・・二次空気流路、９・…・・徴粉炭及び一次空
気流路、１０・・・・・・徴粉炭輸送管、１１ｂ，３３
ｂ…・・・一次空気流路、１３…・・・排ガス供聯合管
、１４・・・・・・・・・空気送風機、１５・・…・空
気送風機出口ダクト、１６・・・・・・空気子熱器、１
７・・・・・・二次空気ダクト、１８・・・・・・９Ｅ
ガスフアン、１９・・・・・・排ガス吸入ダクト、２０
・・・・・・冷空気ダクト、２１・・・・・・熱空気ダ
クト、２２・・・…空気ダクト、２４ａ，２４ｂ，２４
ｃ，２４ｄ，２４ｅ・・・・・・ダソパ、２５・・・・
・・混合排ガスダクト、３２ａ，３２ｂ……排ガスノズ
ル、３５……旋回羽根。第１図第２図第３図第４図第５図

Claims

【特許請求の範囲】１燃料とともに燃焼用一次空気流を供給し、かつ別に
設けた燃焼用二次空気流路から二次空気流を供給し、上
記燃料と混合して燃焼させる燃焼方法において、上記燃
料および上記燃焼用一次空気流の混合流と上記二次空気
流との間から、上記燃焼用空気とは独立に、燃焼排ガス
で代表される不活性ガスに冷空気と熱空気を混入した混
合排ガスを供給、噴出させ、かつ上記不活性ガス、冷空
気および熱空気の流量をそれぞれ独立に制御することを
特徴とする燃焼方法。２燃料及び当該燃料とともに燃焼用空気を供給するた
めの一次空気流路と、当該一次空気流路から開口するバ
ーナスロートと、当該バーナスロート部に配備されたバ
ーナと、上記一次空気流路とは別に設けた二次空気流路
とを含んでなる燃焼装置において、上記一次空気流路と
上記二次空気流路との間に、燃焼排ガスで代表される不
活性ガスに冷空気と熱空気を混入した混合排ガスを上記
バーナスロート部に噴出するための排ガスノズルを、上
記一次空気流路とは独立に配備し、かつ不活性ガスダク
ト、冷空気ダクトおよび熱空気ダクトにそれぞれ流量を
制御する手段を設けたことを特徴とする燃焼装置。