JPS63223406A - バ−ナ装置 - 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〕 本発明はバーナ装置に係り、特に石炭スラリ燃料の排ガ
ス中ＮＯＸを低減するのに好適なバーナ装置に関するも
のである。

〔発明の背景〕

ＣＷＭ　（高濃度石炭・水スラリ）は流体化した燃料で
あり、従来の油燃料と同様にアトマイザを用いて噴霧燃
焼させるが、微粉炭と比較した場合の問題点として着火
・保炎性の悪さが知られている。着火に関しては、噴霧
の速度が大きく水の蒸発が遅れるためであり、微粉炭と
比較してもかなり着火距離が長くなる。このように保炎
性が悪く火炎がリフトした状態では、高温で安定な還元
ゾーンを形成しに（くＮＯ，１を抑制するのが難しい。

したがって、ＣＷＭの燃焼において、燃焼効率を低減す
ることなく排ガス中のＮｏＸｆＲ度を下げるには、ＣＷ
Ｍ燃焼に好適なバーナを開発する必要がある。

第６図並びに第７図は、実用機ボイラにおいてＹジェッ
ト式と通称される中間混合式二流体アトマイザの構造図
である。なお、図中の１はアトマイザチップ、２は燃料
、３は蒸気などの微粒化媒体、４は燃料供給管、５は混
合噴出孔である。複数の混合噴出孔を２グループに分け
て開口しており、分割火炎をつくることにより低ＮＯｘ
燃焼を達成しようとした従来方式である。これは、Ｃ重
油等に対してはある程度効果があるが、上記したように
ＣＷＭに対する効果は小さい。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、特に含有Ｎ分の多い石炭等から製造す
る流体化燃料の燃焼において、灰中未燃分を増大させる
ことなく排ガス中の窒素酸化物を低減するバーナ装置を
提供することである。

〔発明の概要〕

要するに本発明は、同一バーナにおいて複数のアトマイ
ザを近接して設置し、その間から予混合燃焼用の空気を
吹き込み、火炎中心が安定な高温還元域になるように、
アトマイザの隣接部の噴出孔を他よりも長くしました噴
出孔を小さくし噴霧液滴の小さな噴霧流を作るようにし
たものである。

〔実施例〕

本実施例は、同一バーナにおいて、２個のアトマイザを
組合せて利用するケースである。第１図及び第２図は、
本発明になるバーナの構成を示し、第１図は、バーナを
火炉側から見た図であり、第２図はアトマイザの構造を
示す軸方向断面図である。

２本のバーナガン１６．１７はく第３図参照）火炉側先
端には、Ｙジェット式アトマイザとしてよく知られる中
間混合式二流体アトマイザチップ９゜１０が装着され、
その間には矩型断面の１次空気ノズル６が開口している
。この１次空気量の全燃焼用空気量に対する割合は小さ
い。各アトマイザ９ないし１０には、複数の燃料噴出孔
１）．１２が開口しているが、近接する側の噴出孔１２
とそれらの反対側の噴出孔１）は、その形状を異にして
いる。第２図に示すように、近接する側の噴出孔１２で
は、噴出孔１）よりも噴出孔径を小さくし、また気液合
流部から下流への距離を増加させ、さらに気液合流角θ
２をθ１よりも小さくして微流化の促進を図っている。

本実施例では、孔径の大きな噴出孔１）からの全噴出燃
料と噴出孔１２からのそれとの比をおおむね１：２とし
ている。これらの２つのアトマイザ９及び１）と１次空
気ノズル６の外側には、円形のスタビライザ７が設けら
れており、保炎用の２次空気８が供給される。スタビラ
イザ７からは、旋回して２次空気８が噴出する。この２
次空気量も、全燃焼用空気量に対する割合は小さい。

なお図中の１３．１４は燃料供給孔である。

第３図は、本実施例に係るバーナに燃焼現象を模式的に
あられしたものである。両アトマイザ９及び１０の近接
側に開口する噴出孔１）及び１２より噴出される微細な
噴霧流は、１次空気ノズル６から供給される１次空気１
５（全燃焼用空気量に占める量的割合は小さい）と混合
し、バーナ近傍に予混合低空気比火炎を形成する。この
１次空気１５は重要であり、供給しない場合及び供給量
が多い場合には安定な低空気比火炎とならず、ＮＯＸは
低減するものの未燃分が急増してしまう。この火炎は、
さらにスタビライザ７を通して供給される旋回２次空気
８により保炎される。

一方、両アトマイザ９及び１０の外側に開口する噴出孔
１）ないし１２から噴出される噴霧流は、外周火炎（高
空気比火炎）２１となるが、バーナの最外周より供給さ
れる３次空気１８によって（１）の如く強く旋回し、再
循環流（ｎ）をつくり出す。このように、バーナ近傍に
低空気比ないし高空気化炭が分割してつくり出されるこ
とにより高効率低ＮＯｘ燃焼が達成される。なお図中の
１９はバーナスロート、２０は予混合火炎（低空気化炭
）である。

第４図ないし第５図は、燃焼実験結果を示す特性図で、
第４図は、燃焼用全空気量と１次空気１５との比に対す
るＮｏｘｆＭ度を示すものである。実線で示す本発明の
ものは１次空気量比の増加とともにＮＯＸ濃度は、ゆる
やかに増大するが、点線で示す従来のものと比べるとか
なり低減する。

第５図には、１次空気量比に対する灰中未燃分の変化を
示す。１次空気量が少ないと低空気比域で火炎が形成さ
れず、さらに多すぎると火炎がリストし安定な低空気比
火炎とならないことから灰中未燃分が多くなってしまう
ことがわかる。従って、本発明において所定の高効率像
ＮＯＸ燃焼を達成するためには、この結果を踏えて１次
空気量の配分を行う必要がある。

本発明になる低ＮｏＸバーナは、実施例で説明したＣＯ
Ｍにとどまらず、他の殆んど全てのボイラ用液体（流体
化）燃料に対しても有効である。

特に、石油系燃料の中でも含有Ｎ分の多い劣質残渣油（
アスファルト）や原油スラッジもしくはＰＷＭ　（オイ
ルコークス・水スラリ）、さらに含有Ｎ分の高い石炭を
スラリ化したＣＯＭ　（石炭・重油スラリ）やＣＭＭ　
（石炭・メタノールスラリ）などに対しても、低空気比
火炎と高空気比火炎を分割し、さらに低空気比火炎を安
定な高温予混合火炎とすることで、燃焼効率を低減する
ことなく燃焼排ガス中のＮＯつを低減することができる
。

〔発明の効果〕

以上詳述したように、本発明によれば、比較的簡単でか
つ経済的な方法で、石炭スラリ燃料あるいは含有Ｎ分の
多い他の液体（流体化）燃料に対し、燃焼効率を低減さ
せることなく低ＮＯＸ燃焼が可能になる。よって、環境
保全に対して大きな貢献をする。

本発明は、事業用の大型火力発電ボイラのみならず、バ
ーナ本数の少ない産業用中型ボイラあるいは単一バーナ
のパッケージボイラに対してとりわけ有効である。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第２図は、本発明の実施例に係るバーナ装
置の正面図ならびにアトマイザの断面図、第３図は、そ
のバーナの燃焼現象を模式的にあられした説明図、第４
図及び第５図は、実際の燃焼実験を示す特性図、第６図
は従来のアトマイザの正面図、第７図は第６図Ａ　−Ａ
　ｗＡ上の断面図である。 ６・・・１次空気ノズル、９．１０・・・アトマイザ、
１）゜１２・・・燃料噴出孔、１３．１４・・・燃料供
給孔。 第ｔｒ１ｋ 第２図 ＝　８− 第４図 全室数量【＝対７５／次空気量の比（−）第５図 ′：［・ Ｃ＼ 第６Ｗｉ ５、、　　　　．５　　。 ｌ　　　ｌ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）燃料を噴霧する複数の噴出孔を火炎側に開口した
   アトマイザを複数近接して配置し、アトマイザの間に燃
   焼用空気の一部を噴出せしめるノズルを設けたことを特
   徴とするバーナ装置。
2. （２）特許請求の範囲第（１）項記載において、前記ア
   トマイザに設けられる噴出孔の径が、前記燃焼用空気ノ
   ズルと近接している側の噴出孔は小径で、燃焼用空気ノ
   ズルから離れている側の噴出孔は大径であることを特徴
   とするバーナ装置。
3. （３）特許請求の範囲第（１）項または第（２）項記載
   において、前記アトマイザに設けられる噴出孔の気液合
   流部から開口までの距離が、前記燃焼用空気ノズルと近
   接している側の噴出孔では長く、燃焼用空気ノズルと離
   れている側の噴出孔では短くなつていることを特徴とす
   るバーナ装置。