JPS6086311A - 低ΝＯｘボイラ - 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】 この発明は窒素酸化物（以下ＮＯＸと略称する）を低減
し得る燃焼装置の構造に関する。

大気汚染物質であるＮＯｘを低減除去する方法が種々提
案され、そのうちの少なからぬものが実用化されている
。ＮＯｘの除去は大別して、燃焼段階においてＮＯｘの
発生量自体を低減させる方法と、発生したＮＯｘを脱硝
装置等によって後処理する方法の二つになる。このうち
、前者の方法の一つとして、低０２燃焼を行うことによ
り発生した還元性ラジカル等の還元物質により、ＮＯｘ
をＮ２に気相還元するバイアス燃焼方法が提案され、最
近ではさらに進んでこれらのバイアス燃焼を各々のバー
ナによって行う燃焼方法も開発されている。この燃焼方
法は各バーナにおいて、主燃焼域を空気比（実際に供給
した空気量／理論空気量）０．８〜０．９として還元性
雰囲気を形成して主燃焼域とし、燃焼装置の熱負荷を負
炬すると共にＮＯｘの気相還元を行い、この主燃焼域周
囲から環状に、主燃焼域を包むように噴射した空気（二
次空気、および要すればこれに加えて三次空気）を主燃
焼域下流で混合させ、主燃焼域で発生した未燃分を燃焼
させるよう構成している。

以上の構成の装置においては、次の点が欠点として指摘
されその改善が要望されている。

（１）主燃焼域の空気比が低いため燃焼が悪く、火炎は
長炎化する傾向があり、完全燃焼を行うために火炉容積
を大きくとらねばならない。

（２）主燃焼域上流側での二次空気、三次空気との分離
が必ずしも良好ではなく、このため場合によっては主燃
焼域で高０２燃焼を生じＮＯｘが大量に発生してしまう
。また分離を良好にするために二次空気流等の旋回力、
噴射速度等を微妙に制御せねばならず制御が複雑になる
。

（３）主燃焼域の火炎全体が長炎化するため、還元域も
バーナ口下流側に移動してしまい、前述の二次空気との
混合が生じ易く還元域の形成が不十分となるか、または
二次空気等を減少させることにより還元域を十分形成さ
せるようにした場合には未燃分の燃焼が不十分と（３） なって、結局火炉側下流側にアフタエヤボートを形成せ
ざるを得なくなり、従来方式の火炉全体で行う燃焼方法
と相違がなくなってしまう。

（４）再循環排ガスを炉底部より供給しＮＯｘの低減を
はかるボイラでは火炉最下段のバーナ（本発明にか＼る
）の低ＮＯｘ燃焼が充分でない。

この発明の目的は上述した問題点を除去し、各々のバー
ナで効果的に低ＮＯｘ燃焼を行うことのできる燃焼装置
を提供することにある。

要するにこの発明は燃料噴射管の火炉側端部にフレーム
ホルダを形成配置し、バーナ軸心火炎を還元雰囲気にし
、これを囲むガス流を形成し、完全燃焼をさせ、夫々の
バーナでＮＯｘ低減をはかること、並びに還元雰囲気の
火炎を囲むガス流の流量、流速を調節してバーナ位置に
よる低ＮＯｘ低減効果の低下のないようにするボイラで
あることを特徴とする。

以下この発明の実施例を図面を用いて説明する。

（４） 第１図はこの発明の第１の実施例を示す。図中符号３は
微粉炭などの燃料を火炉内に噴射する燃料噴射管であり
、この燃料噴射管３内には燃料噴射管と中心軸線をほぼ
等しくするよう軽油などを使用する起動バーナ１を配置
する。この起動バーナ１の先端にはインペラ等と称され
る保炎板等の拡散板（整流板）等は一切取り付量 けておらず、先端部は単純な円筒状の噴なっている。符
号６は燃料噴射管３の先端に形成したフレームホルダで
あり、端部に向ってその口径を増加させるよう末広がり
の形状となっている。符号２０は燃料噴射管３の外周部
に配置したインナースリーブ、２１はこのインナースリ
ーブの外周部に配置したアウタースリーブ、５は燃料噴
射管３の噴口たる一次噴口、８はその周囲に形成した一
次ガス通路８ａの端部の一次ガス噴口、１０はさらにそ
の周囲に形成された二次空気噴口、１３は最外周部に形
成した三次空気噴口である。

以上の構成の装置の使用状態について、微粉炭を燃料と
した場合を例に説明する。

起動用バーナ１は、油又はガス燃料が用いられており、
起動バーナ噴口２より火炉１８へ噴射される。一方一次
空気で搬送された微粉炭は、ベンチュリ４で整流された
後、−次噴口５より火炉１８へ供給される。−次噴口５
には前述した形状のフレームホルダ６が設けられ炉内に
拡散噴射された微粉炭流のうちフレームホルダ６の内面
には小渦が形成され、超微粉炭を巻き込んでこのフレー
ムホルダ近傍に一次空気だけによる安定な火炎の根を形
成する。この間ボイラ出口より抽気した排ガスまたは空
気と混合したガスは一次ガスフとして一次ガス通路７ａ
を経由し一次ガス噴口８より噴出させる。この−次ガス
により、火炎と二次ガス通路９ａ、三次ガス通路１２ａ
を通り各噴口１０，１３から噴射する二次ガス（二次空
気）三次ガス（三次空気）を分離させる。具体的には風
箱１７内の燃焼空気の１部は、二次空気口９より取り入
れられ、二次空気噴口１０より噴射供給され、風箱１７
の残りの燃焼空気は三次エアレジスタ１２より取り入れ
られ、三次空気噴口１３より供給されるが、この場合ア
ウタースリーブ（二次ガス通路壁）２１の火炉側端部も
末広がりに形成した偏向板１１としておけばこの一次ガ
スフは外向きに噴射される。なお火炉側のスロート而１
４は図示のようにコーン状となっており、三次空気の外
向きへの流出を容易にしている。第２図は第１図の火炉
１８より見たバーナの正面図を示す。−次噴口５より流
出する微粉炭のうち、超微粉炭はフレームホルダ６上で
安定燃焼を行うがその外周に一次ガスフが存在し、バー
ナ口近傍では二次、三次空気とほぼ完全に遮断されてい
る。−次空気量は、通常微粉炭量の約２倍程度であり、
空気比にして０．２〜０．３程度である。このためにフ
レームホルダ６上で燃焼が行なわれると一次空気の０２
分圧が急激に低下し、高温度と相まって微粉炭中１７）
Ｎ２分は殆んどＮに変換される。この反応はフレームホ
ルダ６近傍ではほとんど完了する。次に火炎がバーナ口
より離れるにつれて一次ガス（７） ７による遮断効果は拡散のために低下し、二次。

三次空気と混合し、これにより完全燃焼が行なわれる。

なお二次空気量は０であっても全く同じ効果となるので
、場合によっては二次空気は省略することができる。こ
のように図示の装置ではバーナの極く近傍で脱硝反応を
行えるために従来装置を使用した場合に比較して火炉容
積を大幅に小さくすることができる。すなわち、主燃焼
域で空気比１以上で高温燃焼を行い、発生したＮＯｘは
循環流によりこのバーナ近傍に戻り気相還元されるため
燃焼、　ＮＯｘ除去に要する空間が狭くて済み火炉を小
型化できる。

第３図及び第４図は他の実施例を示す。

この実施例では、第１図のような三次エアレジスタ１２
を除去し、単純な三次空気口１５を設けている。三次空
気量調整のために、三次ダンパ１９を用いているが、風
箱１７の入口において風量調整する場合にはこのダンパ
１９も省略できる。

この発明による火炎の安定化は、上記のようにフレーム
ホルダ６で行なっており、微粉炭流の（８） 旋回流は特に火炎安定化には関与しないので微粉炭流用
のレジスタを省略できるものである。

第４図は第３図Ａ部の詳細例を示すものであり一次噴口
５内に突出して内フレームホールド１６ａを環状に設け
ることにより、フレームホルダ６上での微粉炭流の乱れ
を促進して渦の形成を良好にさせることにより還元火炎
の形成をさらにフレームホルダ６に接近させるよう構成
しである。

また第５図に示すように内フレームホールド１６ａに切
り込み１６ｂを設けるときはこの切り込みよりガスが流
れ更に渦の形成を効果あるものにすることができる。

また外フレームホルダ１６０はインナースリーブ２０の
端部と共にバーナ軸心より外方に向けての一次ガス噴流
を形成するノズルとなる一次ガス噴口８を形成する。

この発明を実施するに際しバーナの炉壁の位置により再
循環排ガスの影響を受けることを確認したので以上にの
べる一次〜三次ガスの供給についての管路を設けること
＼した。

第６図は排ガスを再循環する微粉炭焚きボイラの一例を
示す概略の構造図である。ボイラ２２の前壁にはバーナ
１２２ａ、　］−２２ｂ、　１２２ｃ、　１２２ｄがガ
ス流れ上流（下段）から下流（上段）に向は配置される
通常対向する後壁にも同様にしてバーナ群が配置される
。（後壁については図面で配管を省略する。）燃焼ガス
は熱交換器を有する煙道２２ａ、空気予熱器２３等を経
由し煙突（図示せず）より排出される。ＮＯｘ低減とし
ては煙道２２ａより再循環ファンと煙道を接続する管路
２５で排ガスは取り出し炉底より２６経由火炉２７内に
供給する。また排ガスの一部は微粉炭粉砕機（以下ミル
と称す）２８の微粉炭搬送と微粉炭の乾燥のため管路２
９よりミルに供給される。ミル内の温度調節のため冷空
気は管路３０より管路２５に供給される前記各管路には
制御ダンパ（２５ａ。

２６ａ、　２９ａ、　３０ａ　）が設けられている。

この場合管路２６より火炉内に供給される排ガスの雪は
相当に大でありその排ガス流れにより特に最下段のバー
ナ１２２ａの燃焼が乱され充分なＮＯｘ除去がされぬと
いう問題がある。

このような問題を解決するため一部ガス供給用のファン
（送風機）を別に設は一部ガス通路から空気または空気
と排ガスを混合したガスを高速で噴出させ還元雰囲気の
火炎を囲み安定した火炎とする。この−次ガスは０２分
圧の関係もあり排ガスと空気の混合比率をダンパで要す
れば図示しない流量計を用い調節できるようにするのが
よい。

第７図はこの発明の一実施例を示すものである前後壁の
バーナ（１２２ａ、　１２２ｂ、　１２２ｃ、　１２２
ｄ　）はこの発明にかかる自己脱硝型のバーナである。

−次ガス用の高い圧力のファン（送風機）３１へは排ガ
スを管路３２より空気は管路３３より供給し管路３４．
ダンパ３４ａを経由し昇圧した一部ガスを必要とするバ
ーナ１２２ａ（及びこれに対応する後壁のバーナ）に供
給する。

なお要すれば昇圧空気ファン３５を設は管路３６ダンパ
３６ａを経由して予熱した空気を昇圧し管（１１） 路３７．ダンパ３’７ａを経由してバーナ１２２ａ等の
風箱に供給できる。各風箱の入口の管路にはダンパを設
ける。

この発明を実施することにより、個々のバーナで低ＮＯ
ｘ燃焼がされ、また還元雰囲気をバーナ近傍に形成でき
火炎全体を短炎化し得るので燃焼装置火炉を小型に形成
できる。

また主燃焼域自体は空気比を高くして形成し得るので熱
効率が高く、シかも発生したＮＯｘはバーナ近傍の還元
火炎で効果的に分離除去される。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の第１の実施例を示す燃焼装置の断面
図、第２図は第１図の正面図、第３図は別の実施例によ
る燃焼装置の断面図、第４図は第３図のＡ部の詳細図、
第５図はフレームホルダ６の正面図、第６図は従来のボ
イラの排ガス管路を示す図面、第７図はこの発明の一実
施例を示す配管図である。 ３・・・・・・燃料噴射管 （１２） ５・・・・・・−次噴口 ６・・・・・・フレームホルダ １６・・・・・・内フレームホールド １８・・・・・・火炉

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、　中心に燃料噴射管、これを囲み一次ガス通路、こ
   の−次ガス通路を囲み二次ガス通路、この二次ガス通路
   を囲み三次ガス通路を有するバーナを壁面に設けたボイ
   ラにおいて、−次ガス通路壁の火炉側端部に一次ガス通
   路側と二次ガス通路側に夫々突出する内フレームホルダ
   と外フレームホルダとよりなるフレームホルダを設け、
   二次ガス通路の端部を二次ガス通路横断面積が火炉側に
   向は減少するノズル構造に形成し、二次ガス通路壁の火
   炉側端部を三次ガス通路に展出する渦流形成部材に形成
   したバーナを一以上火炉壁面に設けたことを特徴とする
   低ＮＯｘボイラ。 ２・　前記フレームホルダの燃料噴射管側に展出した環
   状部分に複数の切り込みを設けたことを特徴とする特許
   請求の範囲第１項記載の低ＮＯｘボイラ。 ３・　該燃料噴射管内を流れるガスは微粉炭と一次空気
   及び又は再循環排ガスとし、−次ガスは二次空気及び又
   は再循環排ガスとし、二次ガスは二次空気、三次ガスは
   三次空気とし、−次ガスの供給量、圧力、空気と排ガス
   の混合比率を夫々独立して制御できる供給源を設けたこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項または第２項記載
   の低ＮＯｘボイラ。 ４、ボイラ壁面に複数段に設けたバーナのうちボイラへ
   の再循環排ガス供給口に最も近い段のバーナについては
   一次ガスの供給量を増加供給するようなガス供給源を設
   けたことを特徴とする特許請求の範囲第１項ないし第３
   項のいずれかに記載の低ＮＯｘボイラ。 ５、再循環排ガスの供給口に近いバーナの風箱に別に設
   けた送風機からガスを供給することを特徴とする特許請
   求の範囲第１項、ないし第４項のいずれかに記載の低Ｎ
   Ｏｘボイラ。