JPS6030568Y2 - 燃料燃焼装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は、燃料濃度の小さい予混合器と燃料濃度の大き
い拡散炎あるいは予混合器を形成し、ＮＯｘ発生の低下
を計った燃料燃焼装置に関する。

まず第１図ないし第３図に示す従来の燃料燃焼装置に基
づいて説明する。

燃焼用空気通路４ｂの過濃拡散炎ノズル２が取付けられ
、燃焼用空気通路４ｂ内には燃料ガス供給管３ｂが配置
されている。

燃料ガス供給管３ｂの先端には燃料ガス噴出器６が取付
けられ、燃料ガス噴出器６の先端部から過濃拡散炎ノズ
ル２の中央部を通って過濃拡散炎ノズル２の開口端まで
伸びた燃料ガス噴出ノズル７が配置されている。

燃焼用空気通路４ｂの上下に隣接して燃焼用空気通路４
ａが設けられている。

燃焼用空気通路４ａの先端には稀薄予混合器ノズル１が
設けられ、燃焼用空気通路４ａ内には、燃料ガス供給管
３ａが配置され、燃焼用空気通路４ａの内部の燃料ガス
供給管３ａの先端には、燃料ガスと燃焼用空気とを予合
混させる予混合器５が設けられている。

以上の構成によりバーナが形成され、このバーナが再循
環排ガス噴出バーナ８を間に保持して、上下に多段重ね
られて燃料燃焼装置が構成されている。

燃料ガス供給管３ａより噴出された燃料ガスは、燃焼用
空気通路４ａより導入される当該燃料ガスの燃焼に必要
な空気量の１．晧以上の量の燃焼用空気と予混合器５に
て予混合され稀薄予混合器ノズル１より燃焼域へ投入さ
れ燃焼する。

また燃料ガス供給管３ｂ、及び燃料ガス噴出器６を通り
、燃料ガス噴出ノズル８から燃焼域へ投入される燃料ガ
スは、燃焼用空気通路４ｂより導入され過濃拡散炎ノズ
ル２より燃焼域へ投入される当該燃料ガスの燃焼に必要
な空気量の０１ｅａ以下の量の燃焼用空気と燃焼域にて
拡散混合しながら燃焼する。

また過濃拡散炎ノズル２部より燃焼域へ投入された燃料
は燃焼用空気不足の為、未燃燃料が残るが、稀薄予混合
器ノズル１より投入された燃焼用空気の余剰分と拡散混
合して燃焼を完結する。

第４図は、バーナより供給される燃焼用空気量と投入さ
れた燃料の燃焼に必要な理論空気量との比（バーナ部空
気比）を横軸として、窒素酸化物発生特性を示したもの
であり図中の実線は予混合器のＮＯｘ特性を、又破線は
拡散炎のＮＯｘ特性を示し、各々燃焼用空気への再循環
排ガスの混入（図中ＧＭ）が無しの場合と有りの場合を
示す。

本燃焼方式は、燃料濃度の淡い予混合器（図中ａ又はａ
′点）と燃料過剰の拡散炎（図中す又はｂ′点）を一つ
のバーナに組み込んで低窒素酸化物発生量を遠戚させる
ものである。

ところが、従来の燃料燃焼装置では、下記理由により窒
素酸化物濃度が増大する傾向にある。

すなわち、稀薄予混合器ノズル１から噴出された空気過
剰の燃料／空気と、過濃拡散炎ノズル２から噴出された
燃料過剰の燃焼／空気は燃焼室内で燃焼する。

全体の火炎は、燃料過剰の拡散炎を空気過剰の予混合器
が取り巻いた構造であり、燃料過剰の拡散炎と空気過剰
の予混合器の境界面では、各々の火炎の拡散混合によっ
て、設定された空気比とは異なる空気比で燃焼する。

従って、第５図で示されるように、第５図中のｂ′点の
空気比に設定されていた燃料過剰の拡散炎は空気過剰の
予混合器と拡散混合して空気比が増大しｆ′点に、また
第５図中のａ′点に設定されていた空気過剰の予混合器
は燃料過剰の拡散炎と拡散混合して空気比が低下し１点
にて燃焼する事になり、ａ′点とｂ′点の荷重平均で求
められる燃焼室出口窒素酸化物濃度Ｃ′点はｈ′点まで
増大することになる。

上記事由での窒素酸化物濃度を増大させない方法として
は、燃料過剰の拡散炎と空気過剰の予混合器の拡散混合
性を低下させるために、稀薄予混合器ノズル１と過濃拡
散炎ノズル２の間の距離を大きくする手法があり、第６
図に示されるとおり、窒素酸化物濃度は低下するが、こ
の場合、燃焼装置が大形化し経済的でない。

そこで本考案は燃料過剰の拡散炎ノズルあるいは予混合
器ノズルと空気過剰の予混合器ノズルを組み合せとした
低窒素酸化物排出のバーナを多段配置した燃料燃焼装置
において、バーナ及び装置全体の大きさを従来のものと
変えず、窒素酸化物濃度を低下させうる燃料燃焼装置を
提供することを目的としてなされたものであり、本考案
は、１個の燃料過剰の拡散炎ノズルあるいは予混合器ノ
ズルと１個の空気過剰予混合器ノズルを組み合わせて１
個のバーナを形成させ、該バーナを多段配置して燃料燃
焼装置を形成し、互いに隣接した各バーナの隣接部のノ
ズルを種のノズルとした、すなわち、燃料過剰の拡散炎
ノズルとあるいは予混合器ノズルと燃料過剰の拡散炎ノ
ズルあるいは、予混合器ノズルが、また空気過剰の予混
合器ノズルと空気過剰の予混合器ノズルが各々接するよ
うにしたことを特徴とする燃料燃焼装置を提供するもの
である。

本考案の燃料燃焼装置によれば燃料過剰炎と空気過剰予
混合器の接触部が半減し、従来燃焼域にて燃料過剰炎と
空気過剰予混合器が接触部で拡散混合してて所定の空気
比で燃焼せず窒素酸化物排出増大の原因となっていたも
のが半減したので、燃焼室出口排ガスの窒素酸化物濃度
が減少し、又、同一のバーナ高さで、拡散混合の大小の
指標となる燃料過剰炎と空気過剰予混合器の中心間距離
を増大させることができるので、燃焼装置を大きくする
ことなく、窒素酸化物濃度を減少させることができる。

次に本考案を第７図ないし第９図に示すｌ実施例に基づ
いて具体的に説明する。

燃焼用空気通路１４ｂの先端に過濃度拡散炎ノズル１２
が取付けられ、燃焼用空気通路１４ｂ内には燃料ガス供
給管１３ｂが配置されている。

燃料ガス供給管１３ｂの先端には燃料ガス噴出器１６が
取付けられ、燃料ガス噴出器１６の先端部から過濃拡散
炎ノズル１２の中央部を通って過濃拡散炎ノズル１２の
開口端まで伸びた燃料ガス噴出ノズル１７が配置されて
いる。

燃焼用空気通路１４ｂに隣接して燃焼用空気通路１４ａ
が設けられている。

燃焼用空気通路１４ａの先端には稀薄予混合器ノズル１
１が設けられ、燃焼用空気通路１４ａ内には、２つの燃
料ガス供給管１３ａが配置され、燃焼用空気通路１４ａ
の内部の夫々の燃料ガス供給管１３ａの先端には、燃料
ガスと燃焼用空気とを予合混させる２つの予混合器１５
が設けられている。

以上の構成によりバーナが形成され、このバーナが蒸気
温度制御のための再循環排ガス噴出ノズル１８を間に保
持して、隣接するバ−ナどうしの隣接部のノズルが同種
となるよう上下に多段重ねられて燃料燃焼装置が構成さ
れている。

燃料ガス供給管１３ａより噴出された燃料ガスは、当該
燃料の燃焼に必要な空気量の１．皓以上の燃焼用空気通
路１４ａより導入される燃焼用空気と予混合器１５にて
予混合され、稀薄予混合炎ノズル１１より燃焼域へ投入
され燃焼する。

また燃焼ガス供給管１３ｂより燃料ガス噴出器１６を通
って燃料ガス噴出ノズル１７より燃焼域へ投入される燃
料ガスは、当該燃料の燃焼に必要な空気量の０．６倍以
下の燃焼用空気通路１４ｂより導入され過濃拡散炎ノズ
ル１２より燃焼域へ投入される燃焼用空気と、燃焼域に
て拡散混合しながら燃焼する。

また過濃拡散炎ノズル１２より燃焼域へ投入された燃料
は、燃焼用空気不足のため未燃燃料が残るが、稀薄予混
合炎ノズル１１より投入された燃焼用空気の余剰分と拡
散混合して燃焼を完結する。

本装置によれば燃料過剰拡散炎と空気過剰予混合炎の接
触部が半減したことで、従来燃焼域にて燃料過剰拡散炎
と空気過剰予混合炎が接触部で拡散混合してて所定の空
気比で燃焼せず窒素酸化物排出増大の原因となっていた
ものが半減し、燃焼室出口排ガスの窒素酸化物濃度が減
少した。

又、同一のバーナ高さで、拡散混合の大小の指標となる
燃料過剰拡散炎と空気過剰予混合炎の中心間距離が増大
した。

すなわち、第１図ないし第３図に示す従来の装置では、 Ｌｃ＋Ｌｗ 中心間距離（Ｌ′ＣＷ）＝２ であるのに対し、本装置では稀薄予混合炎ノズル１１の
高さは、従来の稀薄予混合炎ノズル１１の高さの２倍で
あり、 中心間距離（Ｌｃｗ） ＝’＋Ｌｗ となり、故に （Ｌｃｗ） −（Ｌ’ｃｗ） ＝”＞。

であり、中心間距離は従来のものより、本装置の方が大
きいことがわかる。

中心間距離が大きくなれば第６図に示すように窒素酸化
物排出特性より窒素酸化物濃度が減少することとなる。

なお、Ｌｃ：過濃拡散炎ノズルの高さ ＬＷ：従来装置の稀薄予混合炎ノズルの 高さ 以上、本考案を１実施例に基づいて具体的に説明したが
、本考案は、この実施例に限定されるものではなく、例
えば、過濃拡散炎ノズル１２にかえて、過濃予混合炎ノ
ズルを設けてもよく、又、再循環排ガスノズル１８は省
略してもよい。

さらに、燃焼用空気中には、排ガス等の不活性ガスを混
入したものでもよい。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の燃料燃焼装置のバーナの正面図、第２図
は第１図中の■−■矢視図、第３図は従来の燃料燃焼装
置の正面図、第４図及び第５図は、夫々窒素酸化物発生
特性を示すグラフ、第６図は窒素酸化物排出特性を示す
グラフ、第７図は、本考案の１実施例のバーナの正面図
、第８図は第７図中の■−■矢視図、第９図は本考案の
１実施例の正面図である。 １．１１・・・・・・稀薄予混合炎ノズル、２，１２・
・・・・・過濃拡散炎ノズル、３ ａ、 ３ ｂｙ
１３ ａｔ １３ｂ・・・・・・燃料ガス供給管、４
ａｔ ４ｂｔ １４ａｔ １４ｂ・・・・・・燃
焼用空気通路、５，１５・・・・・・予混合器、６，１
６・・・・・・燃料ガス噴出器、７，１７・曲・燃料ガ
ス噴出ノズル、８，１８・・・・・・再循環排ガス噴出
ノズル。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 液体あるいは気体燃料と同燃料を完全燃焼させるのに必
   要な理論空気量より多い量の燃焼用空気とを混合して形
   成した燃料濃度の小さい予混合体を噴出する稀薄予混合
   器ノズル、及び液体あるいは気体燃料と同燃料を完全燃
   焼させるのに必要な理論空気量より少ない量の燃焼用空
   気とを別々に、あるいは、混合した燃料濃度の大きい予
   混合体を噴出する過濃炎ノズルとからなるバーナが多段
   配置された燃料燃焼装置において、前記バーナを夫々１
   個ずつの前記稀薄予混合器ノズルと１個の前記過濃炎ノ
   ズルとを隣接して形成し、かつ、互いに隣接する前記バ
   ーナどうしの隣接部のノズルを同種のノズルとしたこと
   を特徴とする燃料燃焼装置。