JPS60171307A - ΝOxを低減する燃焼装置 - Google Patents
ΝOxを低減する燃焼装置Info
- Publication number
- JPS60171307A JPS60171307A JP2514584A JP2514584A JPS60171307A JP S60171307 A JPS60171307 A JP S60171307A JP 2514584 A JP2514584 A JP 2514584A JP 2514584 A JP2514584 A JP 2514584A JP S60171307 A JPS60171307 A JP S60171307A
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- JP
- Japan
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- flame
- holding member
- combustion device
- flame holding
- fuel
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
この発明は燃焼装置に係り、特に窒素酸化物の発生量を
低減し得る微粉炭燃焼装置に関する。
低減し得る微粉炭燃焼装置に関する。
石炭を微粉化して燃焼させる燃焼装置においても、他の
燃焼装置と同様、窒素酸化物(以下「NOX」と称する
)を低減する方法として二段燃焼法や排ガス再循環法が
実施されてき、た。公知のように微粉炭燃焼より生成さ
れるNOxの85〜90%は微粉炭中に含有される窒素
(1分の酸化によって発生するいわゆるヒユーエルNO
xであって、ガス燃焼の場合が、高温燃焼によって生じ
るいわゆるサーマルNOXが主体であるのと対照をなし
ている。このためNOx低減方法においても相違があり
、ガス燃焼の場合には排ガス再循環法が効果的であるの
に対して微粉炭燃焼の場合にはこの低02.低温燃焼た
る排ガス再循環法はあまり効果的ではなく、二段燃へ゛
L法が極めて有効である。二段燃焼法は一段目において
空気不足で高温低02燃焼を行わせ、かつ二段目におい
て未燃分の燃焼を行わせるようにした方法である。しか
しこの方法は前述の如く低NOx化には有効な反面、燃
焼速度の遅い石炭未燃分め燃焼を行わせるために未燃分
の燃焼空間を1−分に確保する必要があり、燃焼装置が
大型化するという問題がある。このため発明者等は、各
バーナ毎に各々低NOx燃焼を行える装置を提案してい
る。この装置の原理は、バーナスロート近傍において高
温の還元域を形成して、この高温雰囲気下で燃料中のN
をN、?こ変換させ、かつ還元性ラジカル等の還元性を
有する中間生成物により発生したNOxを気相還元し、
さらにこの高温還元域下流側では燃焼用空気と混合させ
て未燃分を燃焼させる点にある。従ってこの燃焼装置を
効果的に作動させるためには、 (1)バーナスロート近傍においては火炎(還元火炎)
と燃焼用空気(二次、三次空気等)とが効果的に分離さ
れていること、 (2)この燃焼用空気の包囲内に還元火炎が形成され、
かつこの還元火炎は、火炉大型化防止及び空気との隔離
をより効果的にするためにできる限り上流側、つまりバ
ーナ口近傍に形成されること、 (3)還元火炎の下流側においてはこの火炎と空気とが
良好に混合し未燃分の燃焼を良好に行わせること、 以上(1)ないしく3)の技術的課題を達成することが
必要となる。発明者等は(1)の点については炉内に噴
射する燃料流と、この燃料流を包囲するように噴射する
空気流との間に排ガス等の不活性ガスまたは不活性ガス
と空気との混合気体を噴射することによりIW決し、さ
らに(3)については火炎下流側に再循環域を形成する
ことにより解決している。
燃焼装置と同様、窒素酸化物(以下「NOX」と称する
)を低減する方法として二段燃焼法や排ガス再循環法が
実施されてき、た。公知のように微粉炭燃焼より生成さ
れるNOxの85〜90%は微粉炭中に含有される窒素
(1分の酸化によって発生するいわゆるヒユーエルNO
xであって、ガス燃焼の場合が、高温燃焼によって生じ
るいわゆるサーマルNOXが主体であるのと対照をなし
ている。このためNOx低減方法においても相違があり
、ガス燃焼の場合には排ガス再循環法が効果的であるの
に対して微粉炭燃焼の場合にはこの低02.低温燃焼た
る排ガス再循環法はあまり効果的ではなく、二段燃へ゛
L法が極めて有効である。二段燃焼法は一段目において
空気不足で高温低02燃焼を行わせ、かつ二段目におい
て未燃分の燃焼を行わせるようにした方法である。しか
しこの方法は前述の如く低NOx化には有効な反面、燃
焼速度の遅い石炭未燃分め燃焼を行わせるために未燃分
の燃焼空間を1−分に確保する必要があり、燃焼装置が
大型化するという問題がある。このため発明者等は、各
バーナ毎に各々低NOx燃焼を行える装置を提案してい
る。この装置の原理は、バーナスロート近傍において高
温の還元域を形成して、この高温雰囲気下で燃料中のN
をN、?こ変換させ、かつ還元性ラジカル等の還元性を
有する中間生成物により発生したNOxを気相還元し、
さらにこの高温還元域下流側では燃焼用空気と混合させ
て未燃分を燃焼させる点にある。従ってこの燃焼装置を
効果的に作動させるためには、 (1)バーナスロート近傍においては火炎(還元火炎)
と燃焼用空気(二次、三次空気等)とが効果的に分離さ
れていること、 (2)この燃焼用空気の包囲内に還元火炎が形成され、
かつこの還元火炎は、火炉大型化防止及び空気との隔離
をより効果的にするためにできる限り上流側、つまりバ
ーナ口近傍に形成されること、 (3)還元火炎の下流側においてはこの火炎と空気とが
良好に混合し未燃分の燃焼を良好に行わせること、 以上(1)ないしく3)の技術的課題を達成することが
必要となる。発明者等は(1)の点については炉内に噴
射する燃料流と、この燃料流を包囲するように噴射する
空気流との間に排ガス等の不活性ガスまたは不活性ガス
と空気との混合気体を噴射することによりIW決し、さ
らに(3)については火炎下流側に再循環域を形成する
ことにより解決している。
この発明は上述した技術的問題に鑑み構成したものであ
り、特に上述の(2)の技術的課題を達成することによ
り、より低NOx化し得る燃焼装置を提供することにあ
る。
り、特に上述の(2)の技術的課題を達成することによ
り、より低NOx化し得る燃焼装置を提供することにあ
る。
要するにこの発明は燃料を噴射する燃料噴射筒の開口部
近傍において抵抗体を形成して保炎部材とし、この保炎
部材により燃お1流に対して渦流等の流れの乱れを形成
し、火炎をこの保炎部側近傍に形成するよう構成した装
置である。
近傍において抵抗体を形成して保炎部材とし、この保炎
部材により燃お1流に対して渦流等の流れの乱れを形成
し、火炎をこの保炎部側近傍に形成するよう構成した装
置である。
第1図及び第2図はこの発明を構成する基礎となった燃
焼装置の構造を示し、以下この装置の概略を説明し、続
いてこの発明の詳細な説明する。
焼装置の構造を示し、以下この装置の概略を説明し、続
いてこの発明の詳細な説明する。
図中、微粉炭と一次空気とから成る微粉炭流1はベンチ
ュリ2において整流された後噴口3から噴射されるわけ
であるが、バーナの起動に当っては、先ず燃料管17か
ら噴射するガス、油等の起動用燃料5によって炉内を十
分に加熱しておき、しかる後に前述の微粉炭が供給され
燃焼される。燃料噴射口3内には起動Ij4燃料管17
の先端に取り付けたインペラ4が配置aシてあり微粉炭
流1を拡散させるようにしている。但しこのインペラ4
の設置は省略されることもある。
ュリ2において整流された後噴口3から噴射されるわけ
であるが、バーナの起動に当っては、先ず燃料管17か
ら噴射するガス、油等の起動用燃料5によって炉内を十
分に加熱しておき、しかる後に前述の微粉炭が供給され
燃焼される。燃料噴射口3内には起動Ij4燃料管17
の先端に取り付けたインペラ4が配置aシてあり微粉炭
流1を拡散させるようにしている。但しこのインペラ4
の設置は省略されることもある。
一方二次空気噴口13からは二次空気が、三次空気噴口
14からは三次空気が各々エアレジスタ9及び10によ
って旋回力を与えられた後この微粉炭による火炎を包む
よう噴射される。この際ガス噴口12から、火炎を直接
包囲するように不活性ガス、例えば再循環排ガス11ま
たはこの再循環排ガスと空気の混合気体が噴射され、火
炎上流側において二次空気三次空気と火炎とが直接混合
するのを防止している。さらに二次空気、三次空気は旋
回供給されるため火炎下流側には負圧部が生じ、このた
め循環流が形成され、火炎下流側においてはこの火炎と
燃焼用空気とが混合し未燃分が燃焼される。以上のrl
11q成の装置において、現実には火炎の保持力が必ず
しも十分ではなく、火炎は燃料噴口3から一定の距離を
おいて下流側に形成されることになり、還元雰囲気の形
成が不十分となると共に、フューエルNのN2化、発生
したNOxの気相還元も不十分となり易く、結局バーナ
単体での低NOx化では十分なNOx低減率を達成する
ことが困難であった。
14からは三次空気が各々エアレジスタ9及び10によ
って旋回力を与えられた後この微粉炭による火炎を包む
よう噴射される。この際ガス噴口12から、火炎を直接
包囲するように不活性ガス、例えば再循環排ガス11ま
たはこの再循環排ガスと空気の混合気体が噴射され、火
炎上流側において二次空気三次空気と火炎とが直接混合
するのを防止している。さらに二次空気、三次空気は旋
回供給されるため火炎下流側には負圧部が生じ、このた
め循環流が形成され、火炎下流側においてはこの火炎と
燃焼用空気とが混合し未燃分が燃焼される。以上のrl
11q成の装置において、現実には火炎の保持力が必ず
しも十分ではなく、火炎は燃料噴口3から一定の距離を
おいて下流側に形成されることになり、還元雰囲気の形
成が不十分となると共に、フューエルNのN2化、発生
したNOxの気相還元も不十分となり易く、結局バーナ
単体での低NOx化では十分なNOx低減率を達成する
ことが困難であった。
第3図及び第4図はこの発明の第1の実施例を示し、火
炎の保持力を高め燃料噴射口近傍に火炎を形成するよう
構成したものである。符号30は微粉炭流1を噴射する
噴射1笥であり、この噴射筒30内にはほぼ軸心線を等
しくするよう起動燃料噴射管17が配置しである。この
噴射管17の先端部に対しては保炎部1FA21が配置
しである。
炎の保持力を高め燃料噴射口近傍に火炎を形成するよう
構成したものである。符号30は微粉炭流1を噴射する
噴射1笥であり、この噴射筒30内にはほぼ軸心線を等
しくするよう起動燃料噴射管17が配置しである。この
噴射管17の先端部に対しては保炎部1FA21が配置
しである。
この保炎部材21は第4図(A)の如く正面略十字形に
形成した部材であり、各構成部材(羽根)は第4図CB
)の如く頂部が微粉炭流1の上流側に向うよう「v」字
形に屈曲形成しである。この様に構成することにより微
粉炭流1は保炎部4′A21の直後で渦流を形成し、特
に細粒の粒子がこの渦流によって保持されこの部分にお
いて燃焼する。これによって火炎は保炎部材21の直後
から形成され、火炎全体を保炎部材21側に引き何ける
ことになる。なおこの場合、燃料噴射筒30の先f14
部に対し、火炉側に向って口径を漸増させる環状保炎板
18を形成しておけば、この保炎板18においても渦流
が形成され、火炎保持をより効果的に行うことができる
。なお符号22は微粉炭流の噴口、19はインナースリ
ーブ31と保炎板18との間に形成した不活性ガス噴口
、13はインナースリーブ31とアウタースリーブ32
との間に形成した三次空気噴口である。なお三次空気噴
口は図示していない。
形成した部材であり、各構成部材(羽根)は第4図CB
)の如く頂部が微粉炭流1の上流側に向うよう「v」字
形に屈曲形成しである。この様に構成することにより微
粉炭流1は保炎部4′A21の直後で渦流を形成し、特
に細粒の粒子がこの渦流によって保持されこの部分にお
いて燃焼する。これによって火炎は保炎部材21の直後
から形成され、火炎全体を保炎部材21側に引き何ける
ことになる。なおこの場合、燃料噴射筒30の先f14
部に対し、火炉側に向って口径を漸増させる環状保炎板
18を形成しておけば、この保炎板18においても渦流
が形成され、火炎保持をより効果的に行うことができる
。なお符号22は微粉炭流の噴口、19はインナースリ
ーブ31と保炎板18との間に形成した不活性ガス噴口
、13はインナースリーブ31とアウタースリーブ32
との間に形成した三次空気噴口である。なお三次空気噴
口は図示していない。
第5図ないし第8図は第2の実施例を示す。
図中保炎部材21の羽根の側縁部に対しては一以上のス
リット26を形成している。このスリット26により例
えば第7図の如くより複雑な渦流を形成し、火炎の保持
力を高める。なお保炎部!A2iは火炎が形成され加熱
される微粉炭流上流面とこの微粉炭流によって冷却され
る微粉炭流上流面とで湿度差が生じ、この結果保炎部材
21に対しては熱応力が生じるが、スリット26はこの
応力を吸収する役目も果す。
リット26を形成している。このスリット26により例
えば第7図の如くより複雑な渦流を形成し、火炎の保持
力を高める。なお保炎部!A2iは火炎が形成され加熱
される微粉炭流上流面とこの微粉炭流によって冷却され
る微粉炭流上流面とで湿度差が生じ、この結果保炎部材
21に対しては熱応力が生じるが、スリット26はこの
応力を吸収する役目も果す。
また以上の構造の保炎部材に加えて保炎板18の燃料噴
射筒側端縁部を燃料噴口22側に突出させて突出部18
aとしたり、インナースリーブ31の先端を外側に拡大
した漏斗状に形成すれば火炎の保持はより良好となる。
射筒側端縁部を燃料噴口22側に突出させて突出部18
aとしたり、インナースリーブ31の先端を外側に拡大
した漏斗状に形成すれば火炎の保持はより良好となる。
なお第1の実施例も含めて保炎板18およびこの突出部
18aは必ずしも円周方向に連続的に形成する必要はな
く、縁部を断続的に切り欠いて正面略歯車状に形成し、
渦流をより複雑に形成するようにしてもよい0 第9図ないし第11図は第3の実施例を示す。
18aは必ずしも円周方向に連続的に形成する必要はな
く、縁部を断続的に切り欠いて正面略歯車状に形成し、
渦流をより複雑に形成するようにしてもよい0 第9図ないし第11図は第3の実施例を示す。
33は多数の小孔を形成することにより全体を網目状に
構成した保炎部材であり、ご′の保炎部材33自体は第
9図に示す如く平面略円形に形成しこの部材と保炎板1
8との間に微粉炭用の環状の噴034が形成される。
構成した保炎部材であり、ご′の保炎部材33自体は第
9図に示す如く平面略円形に形成しこの部材と保炎板1
8との間に微粉炭用の環状の噴034が形成される。
第10図はこの火炎保持部材の詳細を示し、基板35に
対しては多数の小孔36を形成し、基板35全体を網状
に形成することにより火炎保持部材33を形成する。3
7はこの基板35の裏面、つまり火炉の裏側となるべき
部分に対して取り付けた整流部材であり、各小孔36に
向う微粉炭流を整流する。以上の構成により、各小孔を
通過した微粉炭は整流部材37の火炉側の而(表面)に
おいて多数の渦流を形成し、火炎をこの保持部材に対し
てほぼ密着して形成させる。なお、保炎部材33及び整
流部材37共に微粉炭流が激しく擦過するので、セラミ
ックス、耐摩耗性金属等により構成する。
対しては多数の小孔36を形成し、基板35全体を網状
に形成することにより火炎保持部材33を形成する。3
7はこの基板35の裏面、つまり火炉の裏側となるべき
部分に対して取り付けた整流部材であり、各小孔36に
向う微粉炭流を整流する。以上の構成により、各小孔を
通過した微粉炭は整流部材37の火炉側の而(表面)に
おいて多数の渦流を形成し、火炎をこの保持部材に対し
てほぼ密着して形成させる。なお、保炎部材33及び整
流部材37共に微粉炭流が激しく擦過するので、セラミ
ックス、耐摩耗性金属等により構成する。
第12図は第4の実施例を示す。
この実施例は前述の実施例の変形であり、前述の実施例
が基板35に対して小孔を形成したのに対して、スリッ
ト38を形成したものであり、第3の実施例よりもやや
保炎効果は低下するものの、保炎部材の製作は容易とな
る。
が基板35に対して小孔を形成したのに対して、スリッ
ト38を形成したものであり、第3の実施例よりもやや
保炎効果は低下するものの、保炎部材の製作は容易とな
る。
この発明を実施することにより燃焼装置に近接して火炎
を形成することができるので、火炎を還元性火炎とする
ことができ燃料中のN分をNに変換し、かつ発生したN
Oxは還元性中間生成物により気相還元し得る。これに
よりNOxの発生量を大幅に低減することができる。
を形成することができるので、火炎を還元性火炎とする
ことができ燃料中のN分をNに変換し、かつ発生したN
Oxは還元性中間生成物により気相還元し得る。これに
よりNOxの発生量を大幅に低減することができる。
また既設の燃焼装置にあっても燃料噴射部に比較的小規
模な改造を加えるだけでこの発明を実施できる。
模な改造を加えるだけでこの発明を実施できる。
第1図は微粉炭燃焼装置の断面図、第2図は第1図の火
炉側から見た正面図、第3図はこの発明の第1の実施例
を示す燃焼装置の微粉炭噴射口を中心とした断面図、第
4図(A)は第3図に示した保炎部材の正面図、同(B
)は同(A)のA−A線による断面図、第5図は第2の
実施例を示す燃焼装置断面部分図、第6図は第5図に示
ず保炎部材の正面図、第7図は第6図のB−B線による
断面図、第8図は第7図のa−C線による視図、第9図
は第3の実施例を示す保炎部材の正面図、第10図は第
9図の拡大部分図、第11図は第10図のD−D線によ
る断面図、第12図は第4の実施例を示す火炎保持部の
拡大部分図である。 1・・・・・・微粉炭流 18・・・・・・火炎保持板 21・・・・・・保炎部材 2z・・・・・・微粉炭噴口 26・・・・・・スリット 33・・・・・・網状保炎部材 35・・・・・・基板 36・・・・・・小孔 37・・・・・・整流部材 38・・・・・・スリット 第1図 第3図 第。図(A) 第4 図(B) 1 第5図 第。図 3 第7図 第9図 ス4 Iじ 第11図 スヘ 一 第8図 1 第1Q図 第12図
炉側から見た正面図、第3図はこの発明の第1の実施例
を示す燃焼装置の微粉炭噴射口を中心とした断面図、第
4図(A)は第3図に示した保炎部材の正面図、同(B
)は同(A)のA−A線による断面図、第5図は第2の
実施例を示す燃焼装置断面部分図、第6図は第5図に示
ず保炎部材の正面図、第7図は第6図のB−B線による
断面図、第8図は第7図のa−C線による視図、第9図
は第3の実施例を示す保炎部材の正面図、第10図は第
9図の拡大部分図、第11図は第10図のD−D線によ
る断面図、第12図は第4の実施例を示す火炎保持部の
拡大部分図である。 1・・・・・・微粉炭流 18・・・・・・火炎保持板 21・・・・・・保炎部材 2z・・・・・・微粉炭噴口 26・・・・・・スリット 33・・・・・・網状保炎部材 35・・・・・・基板 36・・・・・・小孔 37・・・・・・整流部材 38・・・・・・スリット 第1図 第3図 第。図(A) 第4 図(B) 1 第5図 第。図 3 第7図 第9図 ス4 Iじ 第11図 スヘ 一 第8図 1 第1Q図 第12図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1、 気流輸送した微粉炭燃料を噴射筒から噴射しかつ
その周囲から燃焼用空気を噴射供給するものにおいて、
火炉側開口端近傍の燃料噴射筒内に渦流形成用の保炎部
材を形成配置し、火炎をこの保炎部材に近接して形成す
るよう構成したことを特徴とするNOxを低減する燃焼
装置。 2・ 保炎部材を、燃料噴射筒の半径方向に展出する複
数枚の羽根を連設して形成し、かつ各羽根を燃料流の上
流側に頂角が対向位置するよう断面路rVJ字形に屈曲
形成したことを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の
NOxを低減する燃焼装置。 3・ 前記保炎部材の羽根の側縁部に1以上のスリット
を形成したことを特徴とする特許請求の範囲第2項記載
のNOxを低減する燃焼装置。 4・ 前記保炎部材を円盤等所定の形状の平板に形成し
、かつこの平板を基板として多数の小孔を形成し、全体
を網目構造としたことを特徴とする特許請求の範囲第1
項記載のNOxを低減する燃焼装置。 5、基板の裏面に対して整流部材を各々形成し各小孔に
対する微粉燃料の流れを整流するよう構成したことを特
徴とする特許請求の範叩第4項記載のNOxを低減する
燃焼装置。 6、微粉燃料噴射筒の開口端に対して、火炉に向って口
径が漸増する保炎板を形成したことを特徴とする特許請
求の範囲第1項ないし第5項のいづれかに記載のNOx
を低減する燃焼装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2514584A JPS60171307A (ja) | 1984-02-15 | 1984-02-15 | ΝOxを低減する燃焼装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2514584A JPS60171307A (ja) | 1984-02-15 | 1984-02-15 | ΝOxを低減する燃焼装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS60171307A true JPS60171307A (ja) | 1985-09-04 |
Family
ID=12157818
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2514584A Pending JPS60171307A (ja) | 1984-02-15 | 1984-02-15 | ΝOxを低減する燃焼装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS60171307A (ja) |
Cited By (15)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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US4768948A (en) * | 1986-02-11 | 1988-09-06 | J. R. Tucker & Associates | Annular nozzle burner and method of operation |
JPH01217109A (ja) * | 1988-02-23 | 1989-08-30 | Babcock Hitachi Kk | 微粉炭バーナ |
WO1998003819A1 (fr) * | 1996-07-19 | 1998-01-29 | Babcock-Hitachi Kabushiki Kaisha | Bruleur et dispositif a combustion correspondant |
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US20120152158A1 (en) * | 2009-12-17 | 2012-06-21 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Solid-fuel-fired burner and solid-fuel-fired boiler |
JP2012215362A (ja) * | 2011-04-01 | 2012-11-08 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 燃焼バーナ |
JP2013007498A (ja) * | 2011-06-22 | 2013-01-10 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 固体燃料焚きバーナ及び固体燃料焚きボイラ |
JP2015052450A (ja) * | 2014-12-18 | 2015-03-19 | 三菱重工業株式会社 | 燃焼バーナ |
JP2015200500A (ja) * | 2015-07-08 | 2015-11-12 | 三菱重工業株式会社 | 固体燃料焚きバーナ及び固体燃料焚きボイラ |
EP2696139A4 (en) * | 2011-04-01 | 2015-12-02 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | BURNERS, SOLID-DRIVEN BURNERS, SOLID-DRIVEN BOILERS, BOILERS AND OPERATING PROCESSES FOR THE BOILER |
JP2017053602A (ja) * | 2015-09-11 | 2017-03-16 | 三菱日立パワーシステムズ株式会社 | 燃焼バーナ及びこれを備えたボイラ |
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