JPS60129503A - 燃焼用空気制御装置および制御方法 - 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】 本発明は燃焼用空気制御装置および制御方法に係り、特
に排ガス中の窒素酸化物（ＮＯ工）および未燃分を低減
するに好適な燃焼装置の燃焼用空気制御装置および制御
方法に関するものである。

従来技術によれば、燃焼用空気を多段に供給するバーナ
を有する燃焼炉における燃焼用空気の制御は、共通の風
箱から各バーナに空気を導入し、該バーナに設けられた
ダンノくやエアレジスタにより風量および旋回強さをｒ
Ａ節していた。このために、風箱内の酸素（０２）分圧
が１６−以下になると、火炎がブローオフし、火炎検却
が充分に出来ないという欠点があり、したがって排ガス
循環量に限界があった。また上記排ガス循環量の制限よ
り、ＮＯ，［を更に低下させることができなかった。さ
らに排ガス循環量を上記制限を超えて増加させると、燃
焼効率が低下し、排ガス中に煤塵やＣＯが増加する傾向
があった。

例えば２段燃焼（炉内脱硝）を行なうために、排ガスを
多く含む３次空気を１．２次空気の還元燃焼炎に隣接し
て供給する場合、３次空気はｌ。

２次空気よりも大きい貫通力が要求されるが、従来は３
天空′気の供給系統は１，２次空気と共通になっていた
ために、３次空気の供給量を増大させると１．２次空気
中の排ガス含量が多くなシ、酸素分圧が前述のように低
下して火炎のプローオフ、未燃分（煤塵）の増大を生じ
る。このため、１、゛２次空気の酸素分圧または２．３
次空気の排ガス含量（酸素分圧）を独立に制御し、各段
ごとに所望の空気比で２段または３段燃焼を行なうこと
ができないという欠点があった。

本発明の目的は、上記した従来技術の欠点をなくシ、化
石燃料の燃焼排ガス中の煤塵、ＣＯを増加させることな
く、ＮＯ工を低減することができる燃焼装置の燃焼用空
気制御装置および制御方法を提供することにある。

本発明装置は、燃焼用の空気および循環排ガスが多段に
蚕給される少くとも１個のバーナを有する燃焼装置にお
いて、該多段に供給される空気および排ガ賃の流量を個
別に制御する配管および流量調整手段を設けたことを特
徴とする。

また本発明の制御方法は、燃焼用の空気および循環排ガ
スを多段に供給する配管系統を備えだ少くとも１個のバ
ーナを有する燃焼装置に１次、２次および３次空気を供
給するに際し、１次および／または２次空気の酸素分圧
が１７−以上、その後流に供給する２次および／まだは
３次空気の酸素分圧が１６１以下、および該２次および
／または３次空気の空気比が０．６以下になるように、
１次空気、２次空気および３次空気の供給量を個別に制
御することを特徴とする。典型的には、本発明は、１次
、２次または１．２次空気供給系を３次空気供給系と分
離独立させ、１次まだは２次空気供給系の０２分圧を１
７１以上となるように制御して安定な火炎を形成させ、
一方、３次空気供給系の０２分圧を大幅に低下させるよ
うにして、ｔＮＯｘ化を達成するものである。

以下、本発明を図面を用いて詳細に説明する。

第１図は、本発明の一爽施例を示す燃焼装置の突気供給
系統を示す説明図である。大気から燃焼用として吸引さ
れた空気１は押込送風機（ＦＤＰ）２で昇圧され、ＦＤ
Ｆダンパ３で風量を調整された後、分岐管を通って１次
空気ダンパ４．２次空気ダンパ５お□よび３次空気ダン
パ６に導かれ、それぞれ独立に風量が制御され１次空気
７．２次空気８および３次空気９となって、１次風箱１
０．２次風箱１１および３次空気風箱１２へ送られる。

火炉１３で燃焼し、吸熱された排ガスは、１部が排ガス
循環ライン１４として分岐され、ガス再循環ファン（Ｇ
ＲＦ）１５により昇圧された後、１部Ｑｔダンパ１６を
経て火炉１３の底部ホツノくへ供給され、残りの排ガス
は、分岐してそれぞれ１次ダン／＜１７．２次ダンパ１
８および３次ダンノ（１９へ導かれ、各々独立に風量を
制御された後、１次空気７．２次空気８および３次空気
９と合流し、火炉１３へ供給される。本発明の運転制御
方法においては、１次空気７、または１次空気７と２次
空気８のＯ！分圧を１７−以上になるように制御して火
炎を安定化させ、脱硝を行うために３次空気の（ｈ分圧
を１６％以下に低下させても失火することなく、安全に
燃焼するようにしている。

上記実施例において、燃焼効率を維持しつつＮＯ。

を充分低下させるためには、１次空気の酸素分圧１２次
空気の酸素分圧〉３次空気の酸素分圧の条件とすること
が望ましい。

上記実施例は、１次、２次および３次空気をそれぞれ１
次風箱１０１２次風箱１１および３次風箱１２に供給し
、複数のバーナてより多段燃情させる場合を示したもの
であるが、単一〕（−すに１次、２次および３次空気を
供給して）（−す毎に多段燃焼または脱硝燃焼を行って
もよい。

第２図は、単一バーナに１次、２次および３次空気を供
給して脱硝燃焼を行なう場合の実施例を示したバーナ装
置の断面図である。この装置は、火炉壁３１のバーナス
ロート部３６の中心に設けられた燃料供給管３２Ａと、
その外側に順次設けられた１次スリーブ３３Ａおよび２
次スリーブ３４Ａと、これらの先端部に形成された燃料
供給口３２．１次空気口３３．２次空気口３４．３次空
気口３５と、１次空気、２次空気および３次空気の各風
箱４０．５０および６０を形成する１次−箱壁２３．２
次風箱壁２６および３次風箱壁２９と、風箱壁２３と２
６によυ仕切られた前記１次スリーブ３３Ａに設けられ
だバーナ１次ダンパ２５およびバーナ１次ダンパ２４と
、風箱壁２６′と２９により仕切られた前記２次スリー
ブ３４ＡＫ：設□けられたバーナ２人聞口部２８および
バーナ２次ダンパ２７とから主として構成される。

なお、バーナ１次ダンパ２４、バーナ２次ダンパ２７お
よびバーナ３次レジスタは可動調整ができるようになっ
ている。

上記の構成において、燃料２２（油または／および微粉
炭）は燃料供給口３２から供給され、また１次風箱壁２
３と２次風箱壁２６で仕切られた１次風箱４０から１次
空気７が供給され、１次スリーブ３３Ａに設けられたバ
ーナ１次ダンパ２４とバーナ１次間口部２５によりその
風量が調整される。また２次風箱壁２６と３次風箱壁２
９によって２次風箱５０から２次空気８が供給され、各
バーナの２次空気は、バーナ２次ダンパ２７とバーナ２
人聞口部２Ｂによって調節される。さらに３次風箱壁２
９とボイラ壁３１によシ形成された３次風箱６０から３
次空気９が供給され、バーナ３次レジスタ３０によって
その風量、旋回強さが調節される□。

上記の実施例によれば、１次、２次および３次空気の供
給量をそれぞれ、バーナ１次ダンパ２４、同２次ダンパ
２７およびバーナ３次レジスタ３０忙よシ個別に制御す
ることができ、例えば１次および／または２次空気の酸
素分圧を所定値以上に維持しつつ、脱硝に必要な低い空
気比になるように３次空気の供給量を制御することがで
きる。

上記実施例において、バーナの構造、要求されるＮＯル
ベル等によっては、１．２次風箱、または２．３次風箱
を共用化し、風箱の構造を簡易化することができる。ま
た微粉炭燃焼の場合には、微粉炭気流が独立した１次空
気系を構成しており、この場合には２次空気と３次空気
中のＯ：を独立して制御することができる。さらに各バ
ーナ毎に１次、２次、３次空気を独立に制御して各風箱
内の０２分圧制御を行なうことも可能である。

第３図は、本発明に用いるバーナの他の実施例を示した
もので、第３図と異浸る点は、燃料（例えば微粉炭）の
供給管３２Ａの先端が開口端に向って拡大され、外向き
のフレームキャップ１００を構成し、また１次スリーブ
３３Ａおよび２次スリーブ３４Ａの先端も開口端に向っ
て拡大し、漏斗状部１０１および１０２を形成している
ことである。

このような構成によれば、微粉炭流２２はフレームキャ
ップ１００において形成される小さな渦流１０３によっ
て外側に拡散するのを抑制され、ここで着火すると同時
にバーナ軸心を中心としてバーナ近傍に高温の還元炎１
０５を形成し、この高温還元炎の・ＮＨ冨、　’ＣＮ等
のラジカルおよびＣ（１の還元性中間生成物によってＮ
Ｏ，がＮ！に気相還元される。すなわち、フレームキャ
ップ１００によって微粉炭の拡散を防止することにょシ
、高温還元域を従来型バーナに比較してバーナ先端に近
づけることができ、従来型のスリーブを用いて二次空気
、三次空気を噴射してもこれら空気の混合点よシ上流側
に高温還元域が形成されるので、良好な気相還元を行な
うことが可能となる。

さらに高温還元域の下流においては、二次空気をダンパ
２７で調整し、ベーン１７１で旋回させ、また三次空気
をダンパ２３１およびエアレジスタ３０で調整し、それ
ぞれ前記高温還元炎１０５０周シに供給することＫよシ
、二次空気及び三次空気を高温還元炎１０５と分離して
供給することができる。

以上のように、三次空気９は強力な旋回力と適切な風量
が維持され、バーナスロートにおいて二次空気８、三次
空気９共に広い角度で炉内に噴射されるので、前述の如
く高温還元炎がバーナ先端近傍で形成されても、高温還
元炎と二次または三次空気の混合はバーナ先端付近では
僅かであり、このため良好な気相還元を行なうことがで
きる。

一方、この高温還元炎の下流側においては二次空気、三
次空気の噴射エネルギーも低下するので、バーナ軸心側
に流れ込み、未燃分の燃焼が行なわれる。

また、少量の二次空気８を、三次空気９とは異なる旋回
強度または旋回方向で噴出させることにより、図中Ａで
示されるような固定された循環渦を形成させることが出
来ることも実験により確認された。この循環渦Ａの存在
によ１最外周空気（この実施例では三次空気Ｂ）は、こ
の循環渦のまわりで一旦微粉炭流２２とは極めて効果的
に分離され、しかもこの渦の存在のために、その後流で
は微粉炭流により形成した高温還元炎１０５の後流との
混合を改善することができる。

以上、本発明によれば、１次または１次、２次空気を安
定燃焼限界（０２分圧１７−以上）内に制御することが
できるので、３次空気の０２分圧の如何に関係なく、ま
だは排ガス循環量を増加しても、火炎のブローアウトを
生じることなく、安定な燃焼を行なうことができる。ま
た排ガス循環量を従来以上に強化できるので、更に低い
ＮＯ，レベルでの運転を行なうことができる。さらに１
次また＆ｉ１次、２次空気によシ安定な燃焼が行なえる
ので、燃焼効率を高く維持することができ、煤塵、Ｃ０
の発生を抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明による燃焼用空気制御の一実施例を示
す系統図、第２図および第３図ヲ１、それぞれ本発明に
よる燃焼空気制御方法に適した燃焼用空気の多段供給凰
ノ（−すの断面図である。 １・・・空気、２・・・ＦＤＦ、３・・・ＦＤＦダンノ
く、４・・・１次空気ダンノ（，５・・・２次空気ダン
・（，６・・・３次空ｆｉタンパ、７・・弓矢空気、８
・・・２次空気、９・・・３次空気、１０・・・１次風
箱、１１・・・２次風箱、１２・・・３次風箱、１３・
・・火炉、１４・・・排ガス循環ライン、１′５・・・
ＧＲＦ、１７・・・１次ダンパ、１８・・・２次ダンパ
、１９・・・３次ダンパ、２２・・・燃料、２３・・・
１次風箱壁、２４・・・バーナ１次ダンパ、２５・・・
バーナ１次間口部、２６・・・２次風箱壁、２７・・・
バーナ２次ダンパ、２８・・・バーナ２次間口部、２９
・・・３次風箱壁、３０・・・バーナ３次レジスタ、３
１　ｉ０Ｍイ、ア、３□、。、やわヶ、。、３３８．。 １ヶ空気口、３４・・・２次空気口、３５・・・３次空
気口、３６・・・バーナスロート部、３′７・・・火炉
内。 代理人　弁理士　川　北　武　長

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （ｉ）燃焼用の空気および循環排ガスが多□段に供給さ
   れる少・くとも１．個のバーナを有する燃焼装置におい
   て、該多段に供給される空気お゛よび排ガスの渡欧を個
   別に制御する配管および流量ｌ整手段を設けたことを特
   徴とする燃焼用空気制御装置。 （２）　４？許請求の範囲ｉ１１項において、空気を供
   給する配管は複数に分岐され、各分岐管はそれぞれ調整
   用ダンパを介して燃焼装置の１次、２次および３次空気
   供給系統に接続され、また排ガスを供給する配管は、排
   ガス再循環配管が分岐され、各分岐管はそれぞれ一整用
   ダンバを介して前記１次、２次および３次空気供給系統
   に合流、接続されることを特徴とする燃焼用空気制御装
   置。 （３）燃焼用の空気および循環排ガスを多段に供給する
   配管系統を備えた少くとも１個のバーナを有する燃焼装
   置に１次、２次および３次空気を供給するに際し、１次
   および／または２次空気の酸素分圧が１７−以上（容量
   チ、・以下同じ）、その後流に供給する２次および／ま
   たは３次空気の酸素分圧が１６−以下、および該２次お
   よび／または３次空気の空気比が０．６以下になるよう
   に、１次空気、２次空気および３次空気の供給量を個別
   に制御することを特徴とする燃焼用空気制御方法。 （４）特許請求の範囲第３項において、１次空気の酸素
   分圧≧２次空気の酸素分圧〉３次空気の酸素分圧の条件
   としたことを特徴とする燃焼用空気制御方法。