JPS60211207A - 微粉炭を燃焼させるための炉、バーナおよび方法 - 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】 本発明は燃焼過程で窒素酸化物や他の汚染物の生成を減
少させ最小にするために微粉炭を非常に効果的な制御さ
れた仕方で燃焼させるための新規な改良された炉、バー
ナおよび方法に関する。本発明は、本願と同じ譲受人に
譲渡されかつ１９８３年２月２３日に出願された米国特
許出願第４６９，０１９号および第４６９，１１７号の
バーナおよび方法の改良である。

数年にわたって、微粉炭を燃焼させる際微粉炭を処理す
るための広範な種類のバーナおよび炉の肝汁が開発され
てきたａｍ粉炭や他の掘り出された燃料を燃焼させる際
主な問題の１つは燃焼過程で望ましくない窒素酸化物（
ＮＯｘとして知られている）が生ずることである。

汚染物質としての窒素酸化物とバーナおよび炉の設計と
に関して多数の論文や報告書が公表されている。これら
の論文や報告書はまたＮＯｘの生成を減少させ制御する
だめの方法を扱っている。

これらを以下に示す。

１９８３年１０月８日に「燃料バンカからスタッフまで
の燃焼調査に関するアメリカ炎研究委員会シンポジウム
」において発表されたＩ　ｔｓｅ、Ｄ、ｃ、　。

Ｐｅｎｔｅｒｓｏｎ　Ｃ，＾、による“工業用燃焼装置
のためのＮＯｘ制御技術。

１９８１年に「燃焼研究所における第１８回燃焼シンポ
ジウム」において発表された（：Ｉａｙｐｏｌｅ＋Ｔ、
Ｃ，，５ｙｒｅｄ、Ｎ、による“ＮＯｘ形成へのバーナ
旋回空気力学の効果”。

１９８２年に「静的燃焼ＮＯｘ制御のＥＰＡ−ＥＲＰｉ
合同シンポジウム」において発表されたし１ｓａｕｓｋ
ａｓ、　Ｒ，＾、、Ｒａｗｄｏｎ、Ａ、Ｉ１．による“
レーリストー力（Ｒｉｌｅｙ　５ｔｏｋｅｒ）水平燃焼
型ターボ炉におけるＮＯｘ制御の状況”。

１９８３年に国際炎研究財団で発表されたＲｏｂｅｒｔ
ｓ、Ｐ、＾、による“ニアフィールドエアログイナミソ
クス（Ｎｅａｒ　Ｆｉｅｌｄ　Ａｅｒｏｄｙｎａｍｉｃ
ｓ）研究プログラム” １９８３年にアメリカ動力コンフェレンスで発表された
Ｒａｗｄｏｎ＋八、ＩＬ　＋　Ｉｏｂｎｓｏｎ＋Ｓ、Ａ
、による”　ＮＯｘ制御技術の動力ボイラへの応用” １９８０年に「静的燃焼ＮＯｘ制御のＢＰ、Ａ／ＥＲＰ
ｉ合同シンポジウム」において発表されたＬｉ５ａｕｓ
ｋａｓ、Ｒ，Ａ、、Ｍｏｒｓｈａｌｌ　Ｊ、Ｊ、による
“石炭燃焼式蒸気発生器からのＮＯｘ放出の評価”１９
７９年１２月に［環境保護機関のアクレックス（Ａｃｕ
ｒｅｘ）法人、ＥＰＡ−６００／７−７９−１７８ｆ、
リサーチトライアングルパーク、ＮＣ，Ｊにおいて発表
されたＬｊｍ＋に、Ｊ、＋Ｍ＋１１ｔｇａｎ＋Ｒ９Ｊ、
＋Ｌｉｐｓ、ｌ暑、１．、（：ａｓｔａｌｄｉｎｉ＋ｃ
、、Ｍｅｒｒｉｌｌ、Ｒ，Ｓ、およびＭａｓｏｎ、）１
．Ｂ、による“工業用ボイラの応用に関する技術評価報
告：ＮＯｘ燃焼制限” １９７６年３月に国際炎研究財団、ＥＰＡ／６００／２
−７６−０６１８において発表されたＨｅａｐ＋　Ｍ、
　Ｐ、　、　Ｌｏｉｖｅｓ　、　Ｔ、Ｍ、　＋　Ｍａｉ
ｍｓ　ｌｅｙ＋　Ｒ，＋　Ｂａｒｔｅｌｄｓ、　Ｉｔ、
およびＬｅ　Ｖａｇｕｅｒｅｓｅ、Ｐ、による”ＮＯｘ
制御に関するバーナ規準、第１巻の微粉炭炎内のＮＯｘ
へのバーナ変数の影響” １９７４年９月にＮＴｉ５−ＰＢ−２３７−３６７、Ｅ
ＰＡ−６５０／２−７４−０．９１において発表された
Ｂｒｏｗｎ、Ｒ，Ａ、、Ｍａｓｏｎ＋Ｈ，Ｂ、。

５ｃｈｒｅｉｂｅｒ＋　Ｒ，Ｊ、による“ステーショナ
リソース（ｓｔａｔｉｏｎａｒｙ’　５ｏｕｒｃｅｓ）
の窒素酸化物制御に関す　。

るシステム解析の必要性” １９７９年１１月に二ニーポートビーチ（Ｎｅｗｐｏｒ
ｔ　Ｂｅａｃｈ）、ＣＡにおりる第３回技術パネル会議
において発表された”ＥＰＡ低ＮＯｘバーナ技術および
燃料の特徴” １９７２年に「アブライドザイエンス（Ａｐｐｌｉｅｄ
Ｓｃｉｅｎｃｅ）出版社から発表されたＢｅｅｒ、Ｊ、
Ｍ、およびＣｈｉｇｉｅｒ、　Ｎ、Ａ、による燃焼空気
力学”１９７６年１０月に「環境保護機関のエアロスペ
ース法人、ＥＰＡ６００／２−７６−２７４（ＮＴｉＳ
第ＰＢ２Ｇ１０６６号）、リサーチトライアングルパー
ク、ＮＣＪにおいて発表されたＤｙｋｅｍａ、０．Ｗ、
による６石炭燃焼式実用ボイラ内のＮＯｘ制御に関する
試験データの解析２１９７９年１０月２２日乃至２３日
にヒユーストン、ＴＸにおける工業用ボイラ、ヒータお
よび炉内のＮＯｘ低下に関する国際シンポジウムで発表
されたＭａｒｔｉｎ、Ｇ、Ｂ、およびＢｏｗｅｎ　Ｊ、
Ｓ、による“ＮＯｘ制御の概観” １９７３年にアメリカ動力コンフェレンス会報第３５巻
第８２８頁乃至第８３７頁において発表されたＲａｗｄ
ｏｎ、　Ａ、Ｈ，およびＪｏｈｎｓｏｎ、　Ｓ、八、に
よる“ＮＯｘ制御技術の動力ボイラへの応用”１９７８
年１１月に第２回ＥＰＲ３ＮＯｘ技術セミナー、デンハ
ー、ＣＯにおいて発表されたＲａｗｄｏｎ、Ａ、１１．
、Ｌｉ５ａｕｓｋａｓ＋Ｒ，八、、Ｚｏｎｅ、Ｆ、Ｊ、
による“ＮＯｘ制御用の石炭燃焼式ターボ８炉の設計お
よび操作” １９７９年２月に、環境保護機関のアクレックス（Ａｃ
ｕｒｅｘ）法人、ＥＰＡ−６００／７−７９−０５０６
、リサーチトライアングルバーク、ＮＣ１の第３回静的
ソース（Ｓｔａｔｉｏｎａｒｙ　５ｏｕｒｃｅ）燃焼シ
ンポジウム第０巻の「最新処理（ＡｄｒａｎｃｅｄＰｒ
ｏｃｅｓｓｅｓ）および特殊なトビソクス」における発
表者Ｂｒｏｗｎ＋Ｒ，Ａ、による“代替燃料および低Ｎ
Ｏｘ横流バーナ（ｔａｎｇｅｎｔｉａｌ　ｂｕｒｎｅｒ
）開発プログラム”１９４６年にＺｅｌｄｏｖｉｃｈ、
Ｊ、によって発表された“アクタフィシコケミカＵ、Ｒ
，，Ｓ、Ｓ、　”第２１巻第４号第５７７頁 １９７３年１１月に第６６回ＡｌＣＨｅ年次会議、フィ
ラデルフィア、ＰＡ、においてＰｅｒｓｈｉｎｇ＋Ｄ、
Ｗ、　＋Ｂｒｏｗｎ、Ｊ、Ｗ、　＋Ｍａｒｔｉｎ＋Ｇ、
Ｂ、　、Ｂｅｒｋａｕ、Ｅ、Ｅ、により発表された５残
油および石炭の燃焼から生じた熱および燃料ＮＯｘへの
肝汁変化の影響”１９８２年１０月１７日乃至２１日に
デンバーＣＯ０で開かれた動力発注合同コンフェレンス
（１９８２）においてＰｅｎｔｅｒｓｏｎ、Ｃ，＾、に
より発表された“石炭燃焼式蒸気発注器用の経済的な低
ＮＯｘ燃焼システムの発展” 更に以下の米国特許は、燃焼用のエネルギー源として微
粉炭或いは他の炭化水素の化石燃料を用いる炉用のバー
ナ等に関するものである。

Ｌｉｔｃｈｆｉｅｌｄ等による米国特許第２４６，３２
１号Ｂａｎｅｓによる米国特許第１，０７３，４６３号
Ｓｃｈｍｉｄｔによる米国特許第１．３’４２．１３５
号νａｎ　Ｂｒｕｎｔによる米国特許第１．７７９．６
４７号＾ｎｄｒｅｕｓ等による米国特許第Ｌ８１７．９
１１号Ｖｒｏｏｍによる米国特許第１．９５３，０９０
号　。

５ｉ１１ｅｙによる米国特許第１，９９３．９０１号Ｃ
ａｍｐｂｅ１１による米国特許第２．０４Ｇ、１６１号
Ｎａｈｊｇｙａｎによる米国特許第２，１５８．５２１
号Ｐｅｔｅｒｓｏｎによる米国特許第２，１９０，１９
０号Ｗｏｏ１１ｅｙによる米国特許第２，２８４，７０
８号１１ｅｎｄｒｉｘによる米国特許第２，３２５．３
１８号ｆ’ｏｏ１ｅ等による米国特許第２，８２３．６
２８号Ｔｈｏｍａｓｉａｎ等による米国特許第３，００
７，０８４号 Ｌｉｖｉｎｇｓｔｏｎ等による米国特許第３，１４７，
７９５号 Ｓｍ１ｒ１ｏｃｋ等による米国特許第４，２２８，７４
７号５ａｎｔｉｓｉによる米国特許第４，２２１，５５
８号Ｍｉ　ｔｃｈｅｌｆｅｌｄｅｒ等による米国特許第
４，３３３，４０５号 Ｍｉｌｌｅｒによる米国特許第３，１５０，７１０号Ｚ
ｅｌ　１ｎｓｋｉによる米国特許第３．２５０．２３６
号Ｂ１ｏｄｇｅｔｔ等による米国特許第３，２８３，８
０１号Ｍｉｌｌｅｒによる米国特許第３，２８４，００
８号Ｍｉｌｌｅｒによる米国特許第３，４０１，６７５
号Ｐｏｏｉｅ等による米国特許第３，３４９，８２６号
Ｋｏｒｗｉｎによる米国特許第３，４５０．５０４号Ｓ
ｈｕｍａｋｅｒによる米国特許第３．７８２．８８４号
Ｍａｙｆ　１ｅｌｄ等による米国特許第３，７８８，７
９７号Ｂｏｏｋｅｒによる米国特許第箱３，９３４，５
２２号Ｓｍ１ｔｈ等による米国特許第４，０１９，８５
１号Ｔａｋａｈａｓｈｉ等による米国特許第４．０５０
．８７９号 Ｂｌａｃｋｂｕｒｎによる米国特許第４，０８９，６８
２号Ｇｒｌｙｂｉ＋１による米国特許第４，１４７，１
１６号ＢｏｎｎｅＪによる米国特許第４，１５７，８８
９号Ｖａｔｓｋｙによる米国特許第４，２０６，７１２
号Ｔａｃｃｏｎｅによる米国特許第４，３２３．０４３
号本発明の目的は微粉炭を、効率良く経済的に汚染物質
の住しないように燃焼させるための新規な改良された炉
の構成を提供することにある。

本発明の他の目的は、微粉戻用の新規な改良されたバー
ナ、より詳しくバーナＮＯｘ生成と全体の燃焼性能とを
選択的に制御するための装置をもつバーナを提供するこ
とにある。

本発明の他の目的は、窒素酸化物の生成を減少させ最小
にして効率良く経済的に微粉炭を燃焼させる新規な改良
された方法を提供することにある。

本発明のさらに他の目的は、三次空気流れ、より詳しく
は、−火燃焼帯域に向けたり遠ざけたりするように少な
くとも１つの三次空気流れの方向を選択的に制御してＮ
　Ｏｘの生成を制御し、バーナ吐出部の局部的な化学量
論量の制御を行なって全体の燃焼性能を向上させること
にある。

本発明のさらに他の目的は、燃焼過程で汚染物質を最小
にする極めて効率良い経済的な仕方で微粉炭を燃焼させ
るための新規な改良された炉、バーナおよび方法を提供
することにある。

本発明の前記した目的、利点および他の目的、利点はＮ
Ｏｘおよび他の汚染物質の生成を最小にする効率の良い
経済的な仕方で微粉炭を燃焼させるための新規な改良さ
れた炉、バーナおよび方法で達成される。

装置は、炉の燃焼帯域で燃焼させるための微粉炭／空気
混合物の一次流れを受け入れる入口と一次流れを吐出す
る出口とを備えた管状ノズルをもつバーナを有している
。−次空気と微粉炭の混合物は、環状のベンチュリ状流
れ部分を通過する。

ベンチュリ状流れ部分はベンチュリスロートの下流の末
広の流れ部分からなる出口端部を有している。コールス
プレッダは、末広の流れ部分と同軸的に整列して取付け
られ、コールノズルの出口に隣接する外端部を有し、か
くして末広の流れ部分の壁と協働して截頭円錐形で環状
の末広がり流れ通路を形成する散布用の壁面を提供する
。

旋回羽根の流れ分割器を流れ通路内に位置決めして、旋
回している微粉炭／空気の均一な混合物を燃料に冨む帯
域と燃料の乏しい帯域との別個の流れに分割し分離して
炉の一次燃焼帯域内の燃焼を制御する。

二次空気用の管状導管はコールノズル出口の周りに同軸
的に整列して取付けられており、二次空気の旋回流れを
燃焼帯域内へ、コールノズル出口から吐出される一次空
気／燃料混合体の流れの周りに差し向ける。複数の三次
空気用導管が二次空気用の管状導管から半径方向で外方
に間隔をへだでており、三次空気用導管の各々は三次空
気の流れを燃料帯域内へ吐出するようになっている出口
ボートを有している。羽根組立体は三次空気用導管の各
々に取付けられ、可動であって、ＮＯｘと燃料性能の正
確な制御を達成するために三次空気の流れの方向を一次
空気／微粉炭の燃焼帯域に向けたり遠ざけたりするよう
に制御する。

一対のバーナが炉壁の両側壁表面の下方かつ外方に傾斜
している部分に取付けられて、熱い燃焼ガスを傾斜した
側壁面の内面に沿って上方に通過させるように循環させ
て、微粉炭の一次燃焼を促進するための熱をバーナのノ
ズル出口に隣接した燃焼帯域内に供給する。吸熱器とし
て働く耐火材で形成された炉壁内のフォールに対する慣
例的な必要性が耐火材で形成されたフォールと一般に関
連した慣例的な保守の問題とともに取除かれる。

三次空気用ポート内の制御可能な羽根組立体は燃焼帯域
内の局部的な化学量論量を微調整して燃焼過程および炎
パターンを正確に制御し燃焼過程中、Ｎ０ｘ（窒素酸化
物）や他の汚染物質の生成を最小にする装置を提供する
。

本発明をより良く理解するために、添付図面と関連して
なされた以下の説明を参照すべきである。

いま添付図面を詳細に参照すると、第１図には本発明の
特徴に従って構成された新規な改良した漱粉炭燃焼用炉
が占めされている。炉１０は、第３図および第４図によ
り詳細に示されている一対の３段ベンチュリ　（Ｔ　Ｓ
　Ｖ）バーナ１２を有しており、ベンチュリバーナ１２
ば複数の水管１６で覆われた内壁表面をもつ炉の対向側
壁１４に夫々取付けられており、水管１６は炉ハウジン
グの内側に氷壁を形成している。

炉ハウジングは、壁１８で形成されたＶ形の乾燥底部を
有し、壁１８は両側壁１４の下縁部分、即ち下端部分に
接合されている。炉の底部の上方の各側壁の中間レベル
のところには内方に引っ込んだ部分即ちくびれ部分２０
が形成されており、各くび部分は、下方かつ内方に傾斜
する上方部分２２と、側壁の外方部分から内方に間隔を
へたてた垂直中間部分２４と、それぞれの３段ベンチュ
リバーナ１２の取り付けられている下方かつ外方に傾斜
している下方壁部分２６とを有している。

燃焼が行なわれると、バーナの各々は矢印“Ｂ”で示さ
れるような下方かつ内方に向いた一次燃焼帯域“Ａ”を
形成して炎領域の熱い燃焼生成物を、反対側のバーナか
らの燃焼生成物と互いに衝突させてＶ形の底壁１８の上
方かつ外方に傾斜する表面に向かって下方に偏向させる
。

底壁の傾斜表面は熱い燃焼生成物の流れを、バーナを支
持する傾斜壁部分２６の内面を通過させるために矢印″
Ｃ″で示されているように上方に偏向させかくして熱い
燃焼生成物は循環して一次燃焼帯域“Ａ”を直接通過す
るか或いは一次燃焼帯域“Ａ”内へ再び入り両側のＴＳ
Ｖバーナ１２から供給した微粉炭の発火および燃焼を助
長するだめの追加の加熱を与える。

この循環によって、バーナノズルの周りの炉壁に耐火材
からなるフォール（ｑｕａｒｌ）の形の“吸熱器”の必
要性がなくなり、これらのフォールと関連したやっかい
な保守の問題が取り除かれる。

熱い燃焼生成物が傾斜した壁部分２６の内面に沿って一
次燃焼帯域“Ａ”を通過した後、生成部は３段ベンチュ
リバーナ１２よりも上の高さのところにあるくびれ壁部
分２０で形成された炉ハウジングの狭いスロート部分２
８を通って全体に上方に移動する。熱いガスは上方に通
過してハウジングの上端（図示せず）にあるボイラの水
管を加熱する。ベンチュリ状の壁形をもつターボＲ炉は
本願の譲受人によって開発され製造されており、米国特
許第３，２８３，８０１号および第３，４０１，６７５
号はこれと同様な側壁の形状で平坦な底壁をもつ炉に関
している。本明細書にはこれらの特許の内容が参考とし
て含まれている。

下段の燃焼用空気は入口ダクト３０を通って炉１０の下
端部分に供給されて循環する熱い燃焼生成物と混ざり矢
印“Ｄ”および“Ｅ″で示されているように上方および
下方に移動する。下段の燃焼用空気は送風器３２または
プレナム室のような適当な装置によってダクト３０に供
給される。

上段の燃焼用空気は、炉の側壁１４の垂直中間壁部分２
４に開口部を有して取付けられた上段の燃焼用空気の入
口ダクト３４を通ってヘンチュリ炉の狭いスロート部分
２８に供給される。上段の燃焼用空気は送風器３６また
はプレナム室のような適当な空気源から炉に供給される
。

微粉炭および一次燃焼用空気はボールミルまたは他の供
給源から導管即ちパイプ３８を介して各ＴＳＶバーナ１
２のコールヘッド４０に供給される。−次徽扮炭／空気
混合物はコール（激＄５）炭用）ヘッド４０から管状の
コール（微粉炭用）ノズル４２へ下方に差し向けられる
。コールノズル４２は、第３図および第４図に示ずよう
に炉壁部分２６の内面に隣接するかまたはこれと同一平
面の出口端部を有している。−次微粉炭／空気用のノズ
ル４２は出口に隣接してベンチュリ状部分を有し、ベン
チュリ状部分は収束壁部分４４と、最小直径のスロート
４６と、末広の出口部分４８と、を有し、出口部分４８
は微粉炭と燃焼用空気との一次流れ用の吐出出口を形成
し浅い傾斜で外方に広がっている。

微粉炭および一次空気の吐出流れは、コールノズル４２
の外方に末広がるベンチュリ出口分４８内に同軸的に整
列して取付けられたコールスプレッダ５０の周りに旋回
するように差し向けられる。

コールスプレッダ５０は第４図に示すように外端部が開
いており、コールノズル出口に対して軸線方向に調整さ
れる支持専管即ちロッド５２に取付けられている。コー
ルスプレッダの支持部材５２はコールヘッド４０から後
方に突出し、燃焼帯域“Ａ”の炎パターンを調節するた
めに、軸線方向に沿って矢印″Ｆ″で示された方向に可
動である。

−次微粉炭／空気流れを分割して、末広のヘンチュリ部
分４８とコールスプレッダ５０の外壁表面との間に形成
された環状領域を通過する燃料に冨む微粉炭／空気流れ
と燃料に乏しい微粉炭／空気流れとの個々の流れに旋回
作用を与えるために、複数の旋回羽根５４がコールスプ
レッダ５０の外側表面に取付けられている。コールスプ
レッダおよび羽根は、コールノズル出口から燃焼帯域“
Ａ”内へ徐々に広がる円錐形の旋回吐出流を生じさせる
。羽根５４はコールノズルの環状頭載を、各羽根の両側
で円周方向に間隔をへだてた複数の吐出通路５６に分割
する。この構成によって、発火させて安定した細長い炎
パターンで燃焼させるための燃焼帯域“Ａ”内へ流入す
る微粉炭／−次空気の混合物の徐々に広がる環状旋回流
が生じることになる。コールスプレッダ５０の中空端部
は窒素酸化物を差程形成することなく揮発性物質をすば
やく蒸発させるＩｉＩ＋温で空気の希薄な低圧領域を与
える。

本発明によれば、コールノズル４２の出口端部は截頭円
錐形の二次空気用導管６０によって取囲まれており、導
管６０は、−次コールノズルの吐出端部と同軸的に整列
しかつ炉壁２６の内側表面と同一平面内かまたはその付
近にある出口端部を有している。導管６０を通る二次空
気流れは環状旋回流に形作られ、環状旋回流はコールノ
ズル４２からの一次空気／微粉炭混合物の同軸の吐出流
を取囲む出口端部から吐出される。

二次空気用導管６０の入口端部には、二次空気が大きな
短形ハウジング即プレナム６４内に設けられた短形／方
形の分割板６２の円形開口部を通って供給される。プレ
ナム６４ば炉の側壁部分２６の外側壁表面に分割板６２
と平行に取付けられた前壁６６を有している。箱状のハ
ウジングはまた同様な外形の背壁６８を有しており、前
壁６６、背壁６８および分割板６２ば外周において側壁
７０と相互に連結されている。

分割板６２と背壁６８との間のバーナハウジングの開放
領域即ち開放スペースはプレナム室７２をなし、二次空
気を二次空気用導管６０内へ旋回パターンで放出し、最
終的に（第３図に矢印“Ｇ”で示すように）コールノズ
ルからの一次空気および微粉炭を囲むように燃焼帯域“
八”内へ吐出する。プレナム室７２用の二次空気は、室
の側壁７０に連結された二次空気供給ダクト７４を通っ
て導入され、送風器７６或いは適当な容量のプレナム室
のような適当な空気源から供給される。調節自在の制御
羽根７８が、各ＴＳＶバーナの二次空気プレナム室７２
に供給される空気流れを制御するために供給ダクト７４
内に取付けられている。

コールノズル４２の中実軸線の周りに同心状に配置され
た個々に制御可能な旋回羽根８０のリングによって、プ
レナム室７２から分割板６２の中央開口部を通って僅か
に収束する二次空気導管ノズル構造体６０内へ流入する
二次空気に対し、旋回作用を与える。各羽根８０は、プ
レナム室の背壁６８を貫通して外方に突出する外端部を
もつ制御軸８２によって個々に制御することができ、係
止リング８６を締め付けることのできる係止ナツト８４
によって選択された回転位置に固定することができる（
第３図）。

本発明によれば、三次空気用プレナム８８は前壁６６と
分割板６２との間の箱状のプレナム６４内に形成される
。三次空気は、制御羽根９２を中に取付けている三次空
気用供給ダクト９０を通ってプレナム８８の側壁７０に
供給される。三次空気はファン９４、或いはプレナム（
図示せず）のような適当な供給源から入口ダクト９０に
供給される。

炎パターンの形を制御し微調整してＮＯｘの生成を制御
するために、そして全体にわたる燃焼過程を制御するた
めに、バーナプレナム６４の前壁６６内に設けられた開
口部６６ａ（第５図）と同軸的に整列するように形成さ
れた三次空気用の複数の管状導管９６から三次空気を燃
焼帯域“Ａ”内へ導入する。導管９６は炉の側壁１４の
傾斜部分２６に形成され、第２図に最も良（示されてい
るようにコールノズル４２の中実軸線の周りに半径方向
で外方に間隔をへたてた等辺のパターンに配置されてい
る。各導管は、炉壁の内側の氷壁構造体に形成された吐
出用外側ポート９８で終わっており、各ボート９８には
、三次空気流れ“Ｈ”（第３図）を、燃焼帯域“Ａ”お
よび炎パターンの中実軸線に向けたり遠ざけたりするよ
うに、個々に選択的に制御するための回転自在に取付け
られた羽根組立体１００が嵌められている。

帯域“Ａ”内で生ずる燃焼の際に一つ或いはそれ以上の
三次空気流れを選択的に制御して衝突させることは、燃
焼の化学量論量を局部的に制御するのに効果的であり、
望ましくないＮＯｘ或いは他の汚染物質の生成を無くす
か或いは最小にする。

各羽根組立体１００は第５図および第６図に示されてい
るように環状の円筒形リング１０２を有し、円筒形リン
グ１０２はその中に直径方向に延びる中央羽根１０４を
備えている。羽根１０４の内方部分１０４ａは制御軸１
０６の前端部に取付りられており、制御軸１０６はバー
ナハウジング６４の前壁６６に取付けられた支持ブラケ
ット１０８内で３６０゛回転するようにジャーナル軸受
されている。制御軸１０６は対応する羽根リング１０２
と同軸的に整列して、分割板６２およびバーナバウシン
グの背壁６８を貫通して内方に突出している。制御軸の
外方に突出する端部はハンドル制御部１１０を備えて、
個々の各羽根組立体１００を矢印＠Ｊ″で示すように３
６０゛にわたって選択的に回転させることができる。

中央羽根１０４ばまた、弯曲した外縁部をもちかつ制御
軸１０６の長さ方向軸線に対して鋭角をなして配置され
た外方部分１０４ｂを存している。

少なくとも１つの他の中間羽根１１２が円筒形の羽根リ
ング１０２内に設けられ、中間羽根は中央羽根１０４の
直径方向の内方部分１０４ａと平行な内方部分１１２ａ
を有している。同様に、羽根１１２は、第７図に最も良
く示された弯曲した外縁部をもつ外方部分１１２ｂを有
し、羽根１０４の外方部分１０４ｂと平行に整列して三
次空気ポート９８内の羽根組立体１００の回転位置に応
じて三次空気の流れを一次燃焼帯域“Ａ”に向けたり遠
ざけたりするよう偏向させるのを助ける。最外方の偏向
羽根１１４のような追加の偏向羽根の組を設けても良い
。

かくして、バーナハウジング６４の後ろの個々のハンド
ル１１０によって制御軸１０６を回転させることは燃焼
帯域に流入する三次空気流れ“Ｈ”の角度変位を制御す
るのに効果的であることがわかる。ハンドルを選択され
た回転位置に移動させることによって、燃焼炎のバクー
ン形状と燃焼過程の局部的な化学量論量とを調節し、制
御して、燃焼過程において効率を最大にしＮＯｘおよび
他の汚染物質の生成を最小にすることができる。

第８図を参照すると、ＴＳＶバーナ１２は中間範囲の旋
回数で達成される一次流れと二次流れとの間の循環によ
って安定化され、バーナはコールノズル４２を取囲む導
管６０の二次空気の化学量論量比を０．４に減少させる
ことができるように設計される。レジスタ羽根（旋回羽
根）８０を通って導管６０および４２の壁間の狭い環状
部内へ入れられた二次空気の流れには必要な旋回が与え
られる。バーナ１２は膨張するフォールを有しておらず
、従ってバーナ環状部は炉壁と同一・平面内にあっても
よい。方向転換用羽根組立体１００を備えた三次空気用
ボート９８は二次空気用導管の近くに配置され、これら
の三次空気用ポー１−はバーナ前部の全化学■論量（Ｓ
ＲＢＦ）を０．７乃至１．０にまでもたらすのに用いら
れる。必要とされる残りの空気流れを下流の中継ボート
即ら入口３０および３４から加える。

ＴＳＶバーナ１２には、（１）レジスタ羽根８０の位置
、（２）コールスプレッダ５０の軸線位置、および（３
）バーナ軸線に対する三次空気方向転換制御用羽根組立
体１００の角度のバーナ調節が備わっている。

操作試験において、スプレッダ５０を最適位置にすると
、レジスタ羽根８０がその同心円形リングの接線から２
５゛以下の位置にあるとき炎はコールノズルに非常に良
（付いて、ＮＯｘの放出は約２５°のレジスタ羽根位置
で最も少なかった。

レジスタ羽根８０が開放されると、旋回は減少し炎前部
はバーナノズルから離れるようになり、ＮＯｘの放出は
３００ｐｐｍから５００ｐｐｍに増加した。またコール
スプレッダの位置はＮＯｘに影響する。スプレッダ５０
がコールノズル４２の先端部と同一平面にあるときＮＯ
ｘの放出は２７５ｐｐｍだけ下がった。ＮＯｘ発生の低
下は炎の孤立を伴った。ＮＯｘの放出は、三次空気流れ
を旋回する炎の接線方向に注入するように三次空気用羽
根を設定すると最も高くなった。三次空気を炎内へ半径
方向に向けると、ＮＯｘは僅かに低くなった。三次空気
を炎から遠ざけて向けると、ＮＯｘは２５％たり下がっ
た。

ＮＯｘの放出は、局部的な化学量論量に非常に敏感であ
り、達成される最も低いＮＯｘ放出は５ＲＢＦ＝０．７
１で１５６ｐｐｍであった。バーナのＣＯ放出はＮＯｘ
放出に明らかには依存せず１５乃至２０ｐｐｍの範囲で
低かった。バーナ調節装置はＮＯｘ放出に比較的大きな
効果を有し、スプレッダ位置を変えると特にスプレッダ
５０を、炎の孤立がなくて二次空気の旋回数が０．１３
よりも大きい調節された位置にすると、炎の形状および
ＮＯｘの生成に影吉する。またレジスタ羽根８０とスプ
レッダ５０の位置との調節はＮＯｘを４０％だけ減少さ
せることができて、またバーナ前部の化学量論量を減少
させるとバーナ前部の全化学■論量を０．９から０．７
まで減少させる効果を存する。

この減少はＮＯｘを５０゛％だけ減少させることになる
。

本発明をただ一つの実施例に関して説明したが、当業者
は本発明の原理の概念および範囲内で多くの変形を行な
うことのできることが理解されるはずである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の新規な改良された炉の垂直断面図であ
る。 第２図は、第１図の矢印２−２の方向における炉壁の部
分の部分内側立面図である。 第３図は第２図の−３−３線における部分断面図である
。 第４図は本発明の特徴に従って構成された新規な改良さ
れた三段式ヘンチュリバーナの部分切欠き斜視図である
。 第５図は、本発明の三次空気用導管とその中の制御羽根
組立体との詳細な構成を示す５−５線における部分断面
図である。 第６図は、第５図の６−６線における断面図である。 第７図は、第６図の７−７線における部分断面図である
。 第８図は、本発明の三段式ペンチュリノ＼−すの作動特
性の図表である。 １０・・・炉、１２・・・ペンチュリノマーナ、１４・
・・側壁、１８・・・底壁、２６・・・傾斜壁部分、３
０・・・入口ダクト、３２．３６・・・送風器、２４・
・・中間壁部分、２８・・・スロート部分、４０・・・
コールヘッド、４２・・・コールノズル、４４・・・収
束壁部分、４８・・・末広の出口部分、５０・・・コー
ルスプレッダ、５４・・・旋回羽根、５６・・・吐出出
口、６０・・・二次空気用導管、７８・・・制御羽根、
８０・・・旋回羽根、９６・・・三次空気用導管、９８
・・・吐出用外側ボート、１００・・・羽根組立体、１
０２・・・円筒形リング、１０４・・・中央羽根、１０
（＋・・・制御軸。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）微粉炭と空気の混合物の一次流れを受け入れるた
   めの入口と、前記−次流れを燃焼帯域内へ吐出するため
   の出口端部とをもつ管状ノズル装置と、 前記ノズル装置の前記出口端部に隣接して最大の直径を
   もつ末広の流れ部分と、前記末広の流れ部分の上流にあ
   って前記微粉炭を前記流れの中央部分により均一に分布
   させるための収束流れ部分とを備え、前記ノズル装置内
   に前記出口端部に隣接して同軸的に配置された環状のヘ
   ンチュリ状流れ制御装置と、 前記出口端部に隣接する端部と、前記末広の流れ部分の
   へきめんと協働して截頭円錐形で環状の形の末広の流れ
   通路を形成する壁面と、を備え、前記末広の流れ部分内
   に同軸的に整列して取付けられたコールスプレッダ装置
   と、前記流れ通路内で前記コールスプレッダ装置と前記
   末広の流れ部分の表面との間に配置された、微粉炭およ
   び空気の前記均一な混合物の旋回流を燃料に富む帯域と
   燃料の乏しい帯域の別個の流れる分割して前記燃焼帯域
   内へ吐出するための旋回羽根流れ分割装置と、 前記管状ノズル装置と同軸的に整列し、二次空気用の入
   口と前記管状のノズル装置の前記出口端部に隣接する出
   口とをもつ、前記燃焼帯域内へ吐出される微粉炭および
   空気の前記混合物の前記流れを囲むように二次空気の環
   状流れを前記燃焼帯域内へ吐出させるための環状導管と
   、前記環状導管から半径方向で外方に間隔をへだて、各
   々が三次空気の流れを前記燃焼帯域内へ吐出するための
   出口ポートをもつ複数の三次空気用導管と、 前記各三次空気用導管の中にあって、ＮＯｘの制御と燃
   焼性能のために三次空気の流れを前記燃焼帯域内へ吐出
   する微粉炭および空気の一次混合物内へ或いは一次混合
   物から遠ざけて差し向ける可動な羽根装置と、 からなることを特徴とする微粉炭用バーナ。 （２）前記羽根装置は、前記各三次空気用導管の中実軸
   線を中心に回転移動するように取付けられ、前記中実軸
   線と角度をなす少なくとも１つの偏向羽根を有している
   ことを特徴とする特許請求の範囲第＋１１項に記載のバ
   ーナ。 （３）各三次空気用導管内における前記羽根装置の回転
   位置を選択的に制御するための制御装置を有しているこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第（２）項に記載のバー
   ナ。 （４）　前記制御装置は前記三次空気用導管の各々の前
   記中実軸線に沿って整列した軸を有していることを特徴
   とする特許請求の範囲第（３）項に記載のバーナ。 （５）各三次空気用導管内の前記羽根装置は、前記各出
   口ポートを横切って互いと平行に整列している複数の前
   記偏向羽根を有していることを特徴とする特許請求の範
   囲第（２）項に記載のバーナ。 （６）各三次空気用導管内の前記羽根装置は、前記導管
   内に回転自在に受け入れられた円筒形本体を有している
   ことを特徴とする特許請求の範囲第（２）項に記載のバ
   ーナ。 （７）　各三次空気用導管内の前記羽根装置は、三次空
   気の流れを分離した流れに分割して前記各三次空気用ボ
   ートから吐出する前記流れを前記三次空気用導管の前記
   軸線に対して偏向させるための、前記円筒形本体を横切
   って延びる複数の平行な偏向羽根を有していることを特
   徴とする特許請求の範囲第（６）項に記載のバーナ。 （８）微粉炭および空気の混合物の一次流れを、コール
   ノズルの出口のところで燃焼帯域内へ放出するためにベ
   ンチュリ状構造体に流通させる工程と、 微粉炭および空気の混合物の前記環状の一次流れをコー
   ルスプレッダの周りに旋回するように差し向けて前記燃
   焼帯域内へ吐出する燃料に冨む流れと燃料の乏しい流れ
   に安定した截頭形状の流れパターンを与える工程と、 前記コールノズルから前記燃焼帯域内へ吐出する前記流
   れを囲むように二次空気の旋回流を導入する工程と、 前記燃焼帯域内でのＮＯｘの生成と微粉炭の燃焼性能と
   を制御するために、前記コールノズルの周りの二次空気
   導入領域から間隔をへたてた１つ或いはそれ以上のポー
   トからの三次空気の流れの方向を制御する工程と、 からなることを特徴とする微粉炭の燃焼方法。 （９）　燃焼過程の化学量論量に局部的な影響を与える
   ために前記三次空気の流れを燃焼帯域に向りたり遠ざけ
   たりすることができることを特徴とする特許請求の範囲
   第（８）項に記載の方法。 （＋０１　三次空気の流れの方向を制御する工程は前記
   燃焼帯域の中実軸線に対する三次空気流れの角度を変え
   る工程を有していることを特徴とする特許請求の範囲第
   （９）項に記載の方法。 Ｑυ　二次空気の前記旋回流れを導入する前記工程によ
   り、前記燃焼帯域内へ吐出された微粉炭および空気の一
   次混合物の安定した環状流れ）＜ターンを囲むようにド
   ーナツ型の循環帯域を形成することを特徴とする特許請
   求の範囲第００）項に記載の方法。 ｔｍ　？Ａ粉炭を燃焼させる炉は、底壁よりも上のレヘ
   ルのところで下方かつ外方に互トに遠ざかって傾斜する
   一対の対向する側壁を有し、前記底壁は燃焼生成物を前
   記傾斜する両側壁の内面にわたって上方に差し向けるた
   めの偏向面を備え、さらに炉は、微粉炭および空気の一
   次混合物を前記側壁に隣接する燃焼帯域内へ前記側壁と
   ほぼ垂直な下方方向に差し向けるための前記傾斜する側
   壁の各々に取付けられた少なくとも１つの微粉炭用バー
   ナを有し、 前記各バーナば、微粉炭および空気の一次混合体の流れ
   を受け入れるための入口と前記流れを燃焼用炉の燃焼帯
   域内へ吐出するための出口端部とをもつ管状ノズル装置
   と、 前記ノズル装置内に前記出口端部に隣接して最大の直径
   をもつ末広の流れ部分と、前記末広の流れ部分の上流に
   あって前記微粉炭を前記流れの中央部分により均一に分
   布させるための収東流れ部分とを備え、前記ノズル装置
   内に前記出口端部に隣接して配置された環状のベンチュ
   リ状流れ制御装置と、 前記出口端部に隣接する端部と、前記末広の流れ部分の
   壁面と協働して截頭円錐形で環状形の末広の流れ通路を
   形成する壁面と、を有し、前記末広の流れ部分内に同軸
   的に整列して数句げられたコールスプレッダ装置と、 前記流れ通路内で前記コールスプレッダ装置と前記末広
   の流れ部分の表面との間に位置決めされた、微粉炭およ
   び空気の前記均一な旋回流を燃料に冨む帯域と燃料の乏
   しい帯域の別個の流れに分割して前記燃焼帯域内へ吐出
   するための旋回羽根流れ分割装置と、 前記管状のノズル装置と同軸的に整列し、二次空気用の
   入口と前記管状のノズル装置の前記出口端部に隣接する
   出口とをもつ、前記燃焼帯域内へ吐出される微粉炭およ
   び空気の前記混合物の前記流れを囲むように二次空気の
   環状流れを前記燃焼帯域内へ吐出させるための環状導管
   と、 前記環状導管から半径方向で外方に間隔をへだで、各々
   が三次空気の流れを前記燃焼帯域内へ吐出するための出
   口ポートをもつ複数の三次空気用導管と、 前記各三次空気用導管の中にあって、ＮＯｘの制御と燃
   焼性能のために三次空気の流れを、前記燃焼帯域内へ吐
   出する微粉炭および空気の一次混合物内へ或いは一次混
   合物から遠ざけて差し向ける可動な羽根装置と、 からなることを特徴とする微粉炭を燃焼させる炉。 α艶　前記羽根装置は、前記各三次空気用導管の中実軸
   線を中心に回転移動するように取付けられ、前記中実軸
   線と角度をなす少なくとも１つの偏向羽根を有している
   ことを特徴とする特許請求の範囲第θ鴎項に記載の炉。 ０４１　各三次空気用導管内における前記羽根装置の回
   転位置を選択的に制御するための制御装置を有している
   ことを特徴とする特許請求の範囲第ａ蜀項に記載の炉。 （１５）　前記制御装置は前記三次空気用導管の各々の
   前記中実軸線に沿って整列した軸を有していることを特
   徴とする特許請求の範囲第Ｑ４）項に記載の炉。 ０６）各三次空気用導管内の前記羽根装置は、前記各出
   口ボートを横切って互いと平行に整列している複数の前
   記偏向羽根を有していることを特徴とする特許請求の範
   囲第０３）項に記載の炉。 （１７１各三次空気用導管内の前記羽根装置は、前記導
   管内に回転自在に受け入れられた円筒形本体を有してい
   ることを特徴とする特許請求の範囲第０３）項に記載の
   炉。 Ｑｌ　各三次空気用導管内の前記羽根装置は、三次空気
   の流れを分離した流れに分割して前記各三次空気用ボー
   トから吐出する前記流れを前記三次空気用導管の前記軸
   線に対して偏向させるための、前記円筒形本体を横切っ
   て延びる複数の平行な偏向羽根を有していることを特徴
   とする特許請求の範囲第０７）項に記載の炉。 ０曽　各バーナの前記二次空気用管状導管には隣接する
   側壁の前記内面に隣接して前記出口が取付けられている
   ことを特徴とする特許請求の範囲第ａ０項に記載の炉。 Ｑｌ　前記ノズル装置の出口端部に隣接する各バーナの
   燃焼帯域は、前記側壁の内面にわたって上方に流れる循
   環燃焼生成物からの熱を受け入れることを特徴とする特
   許請求の範囲第■項に記載の炉。