JPS6127410A - 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】 〔発明の利用分野〕 本発明は液体燃料や気体燃料を燃焼させる燃焼装置に係
）、特に排ガス中の窒素酸化物（以下ＮＯｘという）を
低減する燃焼装置に関するものである。

〔発明の背景〕

近年急増する電力需要に応えるために大容量の火力発電
所が建設されているが、これらのボイラは部分負荷にお
いても高い発電効率を得るために超臨界圧から亜臨界圧
へ変圧運転を行なうことが要求されている。

これは最近の電力需要の特徴として、原子力発電の伸び
と共に、負荷の最大、最小差も増大し、火力発電はペー
スロードから負荷調整用へと移行する傾向にあるからで
おる。

このように火力発電は部分負荷での運転が増えた場合、
負荷に応じて圧力を変化させて運転する、いわゆる全負
荷では超臨界圧域、部分負荷では亜臨界圧力域で運転す
る変圧運転ボイラとすることによって、部分負荷での発
電効率を数％向上させることができる。

一方、ボイラから発生するＮＯｘは燃料中に含まれる霊
累分が燃焼時に酸化されて生成するフ瓢−エル（Ｆｕｅ
ｌ　）　ＮＯｘと、炭化水素系燃料を燃焼する際に炭化
水素が空気中の窒素と反応し、更にいくつかの反応を経
て生じたプロンプトン（Ｐｒｏｍｐｔ　）ＮＯｘと、空
気中の窒素分子が高温において酸素と結合して生成する
サーマル（Ｔｈｅｒｍａｌ　）　ＮＯｘとがあシ、特に
このサーマルＮＯｘが問題視されている。

サーマルＮＯｘの生成は燃焼温度が高く、燃焼域でのＯ
７濃度が高く、また高温域での燃焼ガスの滞留時間が長
くなるほど多量に発生するとされている。

このことから、根本的にＮＯｘを抑制するためには、燃
焼温度、０．濃度、滞留時間を抑制することが重要でる
り、特に燃焼温度が１，６００℃以上になるとＮＯｘが
急激に増加することから、極力燃焼温度を下げることが
Ｎ要視されている。

このように、部分負荷での発電効率を向上させ、燃焼段
階でのＮＯｘの発生量を抑制するために排ガス再循環燃
焼法が採用されている。

第１図は従来の排ガス再循環燃焼法を採用したボイラの
概略系統図、第２図は第１図のバーナ部を拡大した詳細
図である。

第１図において空気ダクト１内の燃焼用空気は押込通風
機２にて昇圧され空気予熱器３で排ガスダクト４の排ガ
スによって加熱した後、燃焼用空気系統５よりウィンド
ボックス６を経てバーナ７へ供給されてボイラ火炉８内
で燃焼する。

一方、ボイラ火炉８内で燃焼した排ガスは排ガスダクト
４の空気予熱器３でその排熱が回収され誘引通風機９か
ら大気へ放出される。

他方、排ガスダクト４の排ガスの一部は排ガス再循環フ
ァン１０で昇圧され排ガス混入系統１１よシ燃焼用空気
系統５の燃焼用９気へ混入されウィンドボックス６へ供
給されるとともに、他の一部は排ガス再循環ダクト１２
からボイラ火炉７へ供給される。

なお、１３．１４．１５は燃焼用空気量、排ガス混入量
および排ガス量を制御するダンパである。

以上は燃焼用空気、排ガスの一般的な流動状態を説明し
たものであるが、燃焼用便気および燃焼用空気に混入さ
れた排ガスはウィンドボックス６内で各バーナ７に分配
される。

第２図において、ウィンドボックス６内とバーナスロー
ト１６は仕切板１７、内側スリーブ１８によって一次空
気通路１９と二次空気通路加に区画され、仕切板２１と
外側スリーブ乙によって二次空気通路かと三次空気通路
乙に区画されている。

この様な構造において、−次空気Ａは内側スリーブ１８
に設けられた一次空気通路１９から一次空気通路１９へ
供給され、−次ダンバ５によって一次空気量が調整され
て内側スリーブ１８の先端の一次空気口漢よシボイラ火
炉８内へ供給される。

二次空気Ｂは二次レジスタ若よ如二次空気通路加へ供給
され、二次ベーン列によって旋回力が与えられた後、二
次空気ロ四からボイラ火炉８内へ供給される。

三次空気Ｃは三次レジスタ加により三次空気通路２３へ
供給され、三次ベーン３１によって旋回流となシ、三次
空気口３２よシボイラ火炉８内へ供給される。

ところが、このウィンドボックス６へ供給される燃焼用
空気、排ガスは第１図に示す如く同一の燃焼用空気系統
５、排ガス混入系統１１から供給されるために、ウィン
ドボックス６内の一次空気量。

二次空気Ｂおよび三次空気Ｃは異に空気量、排ガス量共
にダンパ１３，１４によって流量調整されたもので、そ
の酸素分圧は同一である。

一方、前述した様にウィンドボックス６内の酸素分圧を
下げることによってＮＯｘは減少するが、他方では、燃
焼効率が低下し排ガス中の煤塵やＣＯが増加する傾向が
ある。

従って、ウィンドボックス６内の酸素分圧を下げること
によってＮＯｘは減少するが、ウィンドボックス６内の
酸素分圧を１６％以下にすると火炎がブローオフし、火
炎検出が充分できない欠点がある。

〔発明の目的〕

本発明はかかる従来の欠点を解消しようとするもので、
その目的とするところは、排ガス中の煤塵、ＣＯを増加
させることがな（ＮＯｘを低減することができる燃焼装
置を得ようとするものである。

〔発明のｗｔ景〕

本発明は前述の目的を達成するために、ウインドボック
スを一次、二次空気用の外側ウィンドボックスと三次空
気用の内側ウィンドボックスによって構成し、この両ウ
ィンドボックスへの燃焼用空気量と排ガス混入量を別々
に制御する流量調整手段を設けたものである。

〔発明の実施例〕

本発明の実施例を図面を用いて説明する。

第３図は本発明の実施例に係るボイラの概略系統図、第
４図および第５図は第３図のバーナ部を拡大した詳細図
である。

第３図から第５図において、符号１から３２は従来のも
のと同一のものを示す。

３３は一次空気Ａおよび二次璧気Ｂ用の外側ウィンドボ
ックス、３４は三次空気Ｃ用の内側ウィンドボックス、
３５．３６．３７．３８は外側ウィンドボックス３３、
内側ウィンドボックスあへの燃焼用空気系統と排ガス混
入系統、３９．４０，４１．４２は燃焼用空気系統３５
．３６、排ガス四人系統３７、あの空気量、排ガス混入
量を制御する流量調整手段（ダンパ）４３はインペラで
るる。

この様な構造において、第１図および第２図に示す従来
の燃焼装置と第３図から第５図に示す本発明の燃焼装置
の異なる点は、従来の燃焼装置においてはウィンドボッ
クス６へ燃焼用空気系統５と排ガス混入系統１１が接続
されてその空気量、排ガス混入量はダンパ１３，１４に
よって制御されるために一次空気Ａ、二次空気Ｂおよび
三次空気Ｃの酸素分圧は一定であるのに対し、本発明の
燃焼装置においては一次空気Ａと二次空気Ｂ用の外側ウ
ィンドボックス３３と三次空気Ｃ用の内側ウィンドボッ
クスあに分け、この両ウィンドボックス３３．３４へ燃
焼用空気系統３５．３６．排ガス混入系統３７、関を別
々に設け、流量調整手段３９．４０．４１．４２によっ
て外側ウィンドボックス３３と内側ウィンドボックス３
４の酸素分圧を変えるようにした点である。

つまり、第３図における外側ウィンドボックス３３へは
燃焼用空気系統あの流量調整手段３９を開くか、あるい
は排ガス混入系統３７の流量１１ｊ整手Ｒ４１を閉じて
一次空気Ａおよび二次空気Ｂへの酸素分圧を１７％以上
にして火炎を安定させ、内側ウィンドボックス３４へは
燃焼用空気系統Ｉのｆｆ、像調整手段４０を閉じるか、
あるいは排ガス混入系統間の流量調整手段４２を開いて
三次空気Ｃへの酸素分圧を１６九以下にしてＮＯｘを減
少させるようにしたのである。

第４図は液体燃料バーナを示すもので、外側ウィンドボ
ックス３３内の一次空気Ａおよび二次空気Ｂへの酸素分
圧を１７％以上にしてバーナ７からの火炎を安定させ、
内側ウィンドボックスＭ内の三次空気Ｃへの酸素分圧を
１６％以下、時には三次空気Ｃは火炎の安定性には寄与
しないので、排ガスのみでもよい。

この様に外側ウィンドボックスおと内側ウィンドボック
ス３４に分け、このウィンドボックスあ、あへの酸素分
圧を代えることによって、火炎の安定性はよくなり、Ｎ
Ｏｘも減少するのである。

第５図は第４図の液体燃料バーナに代えて気体燃料バー
ナの実施例を示したもので、説明は第４図のものと同一
である。

また、外側ウィンドボックスおと内側ウィンドボックス
あへの流量調整手段３９．４０．４１．４２を開、閉す
ることによって外側ウィンドボックス３３、内側ウィン
ドボックス３４内の酸素分圧が調整できるので、ボイラ
の部分負荷時にも有効である。

例えば第３図において部分負荷時にはバーナ７の燃焼し
ているバーナ本数を減少させ、消火しているバーナ７の
本数を増加させて（バーナカット）その負荷に対応させ
ているが、消火しているバーナ７へは燃焼用空気系統３
５の、排ガス混入系統３７の流量調整手段３９，４１を
閉じて外側ウィンドボックスおからの燃焼用空気、排ガ
スを停止して、最も排ガス混入量の多い内側ウィンドボ
ックス３４からの排ガスによって停止しているバーナ７
を排ガスによって冷却することができる。

この様に消火バーナへの冷却用に内側ウィンドボックス
Ｍからボイラ火炉８内へ酸素分圧の少ない金気、あるい
は排ガスを流すことによって排ガス中の０３分圧を低く
することもできる。

〔発明の効果〕

本発明はウィンドボックスを一次、二次空気用の外側ウ
ィンドボックスと三次空気用の内側ウィンドボックスに
よって構成し、この両ウィンドボックスへの燃焼用空気
量と排ガス混入量を別々に制御する流量調整手段を設け
たので、−次、二次空気を安定燃焼限界（０８分圧１７
％以上）内に制御することができ安定に燃焼させること
ができる。

また、二次空気への排ガス混入量を従来以上に多くする
ことができるので、ＮＯｘ燃焼させることができ、しか
も−次、二次空気で安定燃焼が行なえるので、煤塵、Ｃ
Ｏの発生も抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は従来の燃焼装置を示すもので、第
１図はボイラの概略系統図、第２図は第１図のバーナ部
を拡大した詳細図、第３図から第５図は本発明の実施例
に係る燃焼装置を示すもので、第３図はボイラの概略系
統図、第４図および第５図は第３図のバーナ部を拡大し
た詳細図である。 ３３・・・・・・外側ウィンドボックス、あ・・・・・
・内側ウィンドボックス、３５．３６・・・・・・燃焼
用空気系統、３７１関・・・・・・排ガス混入系統、　
３９．４０．４１．４２・・・・・・流量調整手段。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ウィンドボックスへ燃焼用空気系統と排ガス混入系統を
   接続し、ウインドボックスからバーナスロート内へ一次
   、二次、三次空気通路を区画するスリーブを配置してバ
   ーナへの空気量と排ガス混入量を制御するものにおいて
   、前記ウインドボックスを一次、二次空気用の外側ウイ
   ンドボックスと三次用空気用の内側ウィンドボックスに
   よって構成し、この両ウインドボックスへの燃焼用空気
   量と排ガス混入量を別々に制御する流量調整手段を設け
   たことを特徴とする燃焼装置。