JPS6089607A - ΝＯｘ低減型燃焼装置 - 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」と称する）を低
減しかつ熱効率も高率に保持できる燃焼装置に関する。

大気汚染物質の一つであるＮＯｘの排出量を低減させる
ため、発電所用大型ボイラ等の燃焼装置においても、脱
硝装置の設置、燃焼方法の改善管種々の方法が試みられ
かつその一部は実用化されている。この低ＮＯｘの技術
の一つとして各バーナ毎に低ＮＯｘ燃焼を行わせるよう
構成した低ＮＯｘバーナが提案されている。第１図及び
第２図は微粉炭を燃料としかつ大型の事業所用ボイラに
使用する従来型低ＮＯｘバーナを示す。

先ずバーナ１はボイラ起動時に際して使用するものであ
り、バーナ軸心より油を噴霧させ燃焼を行うものである
。このバーナガン１の先端部でかつバーナ頃日中心には
、インペラ２が設けられている。１次空気により搬送さ
れた微粉炭を微粉炭管３より導入し、ベンチュリ４で濃
度を均一化したのち、上記イン４う２により噴出方向を
外向きに偏向させて噴口５から噴射し、同時にインペラ
２の面上で火炎の安定化を図つている。一方ボイラ出口
より１部抽出された排ガスは、排ガスファン（図示せず
）によって昇圧され、その１部を１次ガス６としてバー
ナへ供給されている。１次ガス６は１次ガスベーン７に
より旋回を与えられ、環状の１次ガス噴口８より火炉１
６内へ流出する。一方、押込送風機（図示せず）で昇圧
された燃焼用空気は風箱９内に供給され、その１部は２
次レジスタ１ｏで旋回を与えられた後、２次ベーン１１
で旋回強さを調節し、２次噴口１２より火炉１６内へ流
出する。

燃焼空気の残りは、３次レジスタ１３より旋回流として
取入れられ、３次項口１４より火炉１６内へ流出する。

バーナ口は火炉に向って口径が漸増するバーナ未広部１
５を有しており、火炎の安定性向上を図っている。

以上の構成のバーナは火炎温度を低下させることにより
主としてサーマルＮＯＸ　（高温燃焼によって空気中の
Ｎ分に基づき発生するＮＯｘ　）を低減させるものであ
るが、次の如き欠点が指摘されており、その改善が強く
望まれている。

従来型バーナにおいてはバーナ火炎と２次空気との接触
を遅らせるためにバーナ火炎と２次空気との間に１次ガ
ス６を噴射している。ここテハーナ火炎自体はインペラ
２によって拡散されるが、１次ガス６はほぼ直進するた
め、１次ガス流は火炎に衝突し、バーナ火炎を下流側に
吹き飛ばしかつ不安定にさせてしまう。このため１次ガ
ス６の流量には制限が生じ、空気と火炎の分離を七分に
行うことができずＮＯｘ低減にも限界が生じる。

また燃料比（固定炭素／揮発分）の大きい石炭では燃焼
時間が長くなり長炎化する傾向があるが、この様な石炭
の場合には火炎の吹き飛びは特に重大な問題となる。

さらに、この火炎の吹き飛びは火炎検知器の精度を大幅
に低下させることにもなり燃焼装置の自動制御に当って
も重大な支障となる。

この発明の目的は上述した問題点を除去し火炎の吹き飛
びをなくすと共にＮＯｘの低減率を高め、かつ火炎の安
定化を図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先端部に対し火炉に向
って口径を漸増させる火炎保持面を形成し、これにより
１次ガス噴口も外側に拡散するよう開口させた燃焼装置
である。

以下この発明の実施例を第３図ないし第５図を用いて説
明する。

燃料噴射管である微粉炭管３の先端に対しては火炉１６
側に向ってその口径を増大させる火炎保持面２１が微粉
炭管３と一体的に形成しである。

但し、火炎保持面２１を別個に形成し、これを微粉炭管
３の先端部に取り付けてもよい。微粉炭管３の外周部に
配置した第１スリーブ３０の開口端とこの火炎保持面２
１とにより形成された１次ガス噴口１８は、この外向に
開口した火炎保持面２１によって外向に開口するわけで
あるが、さらにこれを効果的にするために第１スリーブ
３ｏの先端も外向に屈曲形成して漏斗状部３０ａとして
おくとよい。またこれと同様に第２スリーブ３１の先端
部も漏斗状部３１ａとしておくとさらに効果的である。

（第５図参照） 次にこの燃焼装置の運転状態について説明する。微粉炭
管３より送られる微粉炭および微粉炭を搬送する１次空
気の混合流は、ベンチュリ４で均一化した後、、１吹鳴
口１７より火炉１６内へ供給される。１吹鳴口１７の外
周は、図示の如く火炎保持面２１が設けられており、こ
＼で火炎は安定化される。一方、１吹鳴口１７の内側に
はインペラ２が設けられており、微粉炭流を外向きに偏
向させており、このために１吹鳴口１７の下流部でイン
ペラ２の極く近くでは逆流が生じ、インペラ２の面上で
も火炎の安定化が図れる。

この点を第５図を用いてより詳細に説明するとインペラ
２によりインペラ外周を通過する微粉炭流２６およびイ
ンペラ内を通過する微粉炭流２７は、図のように外向き
の速度ベクトルが発生する。このため火炎保持面２１の
近くには、強い小滴２５が形成され周囲から噴射される
１次ガス６の噴射エネルギーが火炎に影響するのを防止
し、安定な火炎を形成させることができる。

さらに１次ガス噴口１８からの１次ガス６は、図示のよ
うに１次ガス流２２となり、外向きに流出する。このた
めに、１次ガス巻込み流ｚ４が誘起され、その結果とし
てインペラ２の下流部に負圧部が形成されて再循環流２
８が生じる。この再循環流２８の上流部に対しては還元
性雰囲気が形成されている。つまり、微粉炭と共に供給
される１次空気の量は通常の微粉炭燃焼では、微粉炭流
量の約２倍程度であり、空気比に換算すると約０．２程
度と低く、燃料過剰となっている。

従って、インペラ２の面上および火炎保持面２１での燃
焼により、１次ガス噴口１８より流出する１次ガス流２
２で包まれる領域の０２分圧は急激に低下し、還元性雰
囲気となる。周知の如く微粉炭は加熱されることにより
、揮発分と固定分が分離する性質を持っている。微粉炭
中のＮ分は各々に含まれているが、この１次ガスで包ま
れる領域が還元性雰囲気になることにより、先ず揮発分
のＮが変換される。一方、石炭の他の性状として、同一
温度の場合、石炭灰の融点は、酸性雰囲気に比較して還
元性雰囲気の方が１００℃〜２０ｏ℃低くなる傾向があ
る。このために同一温度においては微粉炭の粒子の膨張
度は融点の低い還元性雰囲気の方が大きくなる傾向を有
している。この膨張度は、揮発分が放出したあとに残る
チャーの燃焼性を決定することになる。

つます、膨張度の大きいチャーでは、チャーとしての比
表面積が大きくなるために、酸素との拡散が良くなり、
燃え切り時間が短かくなるものである。

この様に還元性雰囲気の保持は単にＮＯｘの気相還元の
効率のみでなく、未燃分の燃焼性に対しても重大な影響
を及ぼすものである。

なお、前述の再循環流２８は高温でかつ比較的０房圧が
低いために、１次ガス流２２で囲まれる還元性雰囲気を
破壊することはない。

次に２次項口１９より流出した２次空気流２３は１次ガ
ス流２２と拡散しながら流れ、バーナ口よりかなり離れ
た処で前記チャーと燃焼反応が行なわれる。この再循環
流２８は、火炎の安定性と還元性雰囲気の保持を飛躍的
に向上させるものである。特に還元性雰囲気の保持には
大きな効果を発揮することが確認されている。

すなわちこの再循環流２８は燃焼後の熱エネルギーを還
元性領域に供給することにより、微粉炭の熱分解を促進
させるのに重要な役目を果すこととなる。つまり石炭の
熱分解を急速に行なう必要があるために、還元性領域を
高温に維持しなければならず、この再循環流２已による
熱の供給がなければ揮発分中のＮ分をＮ２へ変換するこ
とができない。

以上微粉炭を燃料とした場合を例としてこの発明の詳細
な説明したが、他の燃料、例えば重油、アスファルト等
の燃料を用いても良好な結果を得ることができる。

この発明を実施することによりバーナ口近傍に還元性雰
囲気を安定して形成することができるので大幅なＮＯｘ
の低減率を達成することができる。

また還元性雰囲気下で表面積の大きなチャーを形成でき
るので燃焼装置全体としての燃焼効率を向上させること
ができる。

さらにバーナ口近傍での火炎の安定性が向上し装置の制
御性を高めることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の低ＮＯｘ燃焼装置の断面図、第２図は第
１図の正面図、第３図はこの発明に係る低ＮＯｘ燃焼装
置の断面図、第４図は第３図の正面図、第５図は第３図
のスロート部の拡大図である。 ２・・・・・・インペラ ３・・・・・・微粉炭管 １６・・・・・・火炉 ２１・・・・・・火炎保持面 ２８・・・・・・再循環流 第５図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、　燃料噴射部周囲から一部ガス、燃焼用空気等の気
   体を噴射供給するものにおいて、燃料噴射管先端部に対
   し、火炉側に向って口径が増大するよう構成した火炎保
   持面を形成配置し、かつこの火炎保持面近傍の燃料噴射
   管内にインペラを配置し、還元性雰囲気形成部を一部ガ
   ス流および再循環流で覆うよう構成したことを特徴とす
   るＮＯｘ低減型燃焼装置。 ２、燃料噴射管外周部に対し、断面環状の気体通路を介
   して配置した一以上のスリーブのうぢ、少くとも−のス
   リーブの火炉側開口端に漏斗状部を形成し、気体通路の
   噴口を外向にするよう構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低減型燃焼装置。