JPS6341705A - 窒素酸化物を低減する燃焼装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は燃焼装置に係り、特に排ガス中の窒素酸化物（
Ｎｏｘ）を低減する二段燃焼を行う燃焼装置に関する。

〔従来の技術〕

火力発電所用の大型のボイラ等の燃焼装置においては発
生する窒素酸化物（Ｎｏｘ）を低減する技術的方法の一
つとして二段燃焼法が採用されることが多い。この二段
燃焼法は、バーナの燃焼域における空気ｌを理論空気量
以下、つまり空気不足の状態として燃焼させることによ
り還元域を形成し、発生したＮｏｘを還元する共に、燃
焼温度を抑制することにより高温で発生するＮＯＸ　（
所謂サーマルＮ０Ｘ）自体の量を低減するようにし、−
力紙酸素燃焼により発生した未燃分は燃焼域下流におい
て供給される空気（アフタ・エア）により完全燃焼する
ようにした方法である。

以上に示した二段燃焼法においては、主燃焼域における
低空気比燃焼により発生したＨ、　、Ｃｏ、ＣＨ，、Ｃ
等の未燃分を低減させるためのアフタ・エアの供給方法
が重要な技術的なポイントとなる。即ち主燃焼域からの
排ガスとアフタ・エアとの混合が非常に重要であり、こ
の排ガスとアフタ・エアの混合が不完全であると未燃分
が十分に酸化（燃焼）されないうちに大気中に放出され
ることになり、大気汚染の原因となる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

従来、アフタ・エアの供給は火炉下流（通常は火炉の上
部が下流となる）にアフタ・エア供給部を一段配直し、
火炉内を上昇してきた高温の排ガスに対してこのアフタ
・エアを噴射供給して両者を混合するようにしていた。

この構成の場合、アフタ・エア供給量を低減したり、節
炭器出口の酸素分圧を低下させることにより燃焼装ｒの
高効率運用を実施すると、アフタ・エアのドラフトが低
下し、排ガスに対してアフタ・エアが十分に混合しない
事態が生じる。より具体的にはアフタ・エアのドラフト
はその流量のほぼ二乗に比例するため、上記のような高
効率運用を行う外、部分負荷運転、低酸素運転を行うこ
とによりアフタエアの供給量を低減させる場合にはその
ドラフトが掻端に小さくなる性質を有している。アフタ
・エアが排ガスと十分に混合するためにはこのアフタ・
エアが噴射部から火炉幅の約１／２程度の距離まで到達
する必要があるが、ドラフトが低下すると排ガス流に対
するアフタ・エアの貫通力が低下し上記の位置までアフ
タ・エアが到達せず、混合不良が生じる。即ち排ガスと
の混合の点から、アフタ・エアの供給量の限界があり、
その限界を超えてアフタ・エアの供給量を低下させるこ
とはできない。従来の一段式のアフタ・エア供給方法で
はこのアフタ・エアの供給限界量が比較的高く、制御幅
が狭いという問題があった。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は上述した問題点に迄み構成したものであり、ア
フタ・エアの供給を少なくとも二分割し、分割した各ア
フタ・エア供給部に対して独立に空気を供給することが
可能なよう構成したアフタ・エア供給系統を有する燃焼
装置である。

〔作用〕

アフタ・エア供給部を複数の組に分割し且つこれら分割
したアフタ・エア供給部の組に対して各々独立にアフタ
・エアを供給するよう構成することより燃焼装置の運転
状態に対応して、アフタ・エアを供給するアフタ・エア
供給部の組を選択し、必要とするアフタ・エア量に対し
て所定のドラフトを与え、燃焼装置の運転状態が変化し
ても常時アフタ・エアと徘ガスとの混合を良好に行う。

〔実施列〕

以下本発明の実施例を詳細に説明する。

第１図は本発明の実施例示す燃焼装置たるボイラの縦断
面図、第２図はこのボイラのアフタ・エア供給部の詳細
図である。

このボイラは対向する火炉壁面に各々バーナ群を配置す
る対向燃焼方式のボイラである。図中１はボイラ火炉、
２は前壁下段ウィンドボックス、３はこのウィンドボッ
クス２に配置した前壁下段バーナ、４は前壁中段ウィン
ドボックス、５はこの前壁中段ウィンドボックス４に配
置した前壁中段バーナ、６は前壁上段ウィンドボックス
、７はこの前壁上段ウィンドボックス６に配置した前壁
中段バーナである。これらウィンドボックス及びバーナ
群に対向して後壁にも同様のバーナ及びウィンドボック
スの構成が配置しである。即ち８は後壁下段ウィンドボ
ックス、９はこのウィンドボックス８に配置した後壁下
段バーナ、１０は後壁中段ウィンドボックス、１１はこ
の後壁中段ウィンドボックス１０に配置した前壁中段バ
ーナ、１２は後壁上段ウィンドボックス、１３はこの後
壁上段ウィンドボックス１２に配置した前壁中段バーナ
である。これらのバーナ及びウィンドボックスはそれぞ
れの段で独立して燃焼用空気が供給されるように構成し
てあり、ボイラの負荷に対応して所定のバーナ群のみを
点火したり、また各段のバーナ群の空気比を相違させた
りすることが可能なように構成しである。

これらバーナ及びウィンドボックス群の下流、つまり図
示のボイラ火炉構成ではこれらの群の上部にはアフタ・
エア供給部が配置しである。このアフタ・エア供給部に
は多数のアフタ・エア噴射口が配置しであるが、これら
の噴射口を第２図に示す如く仕切り壁２１によりジグザ
グに仕切り、隣接する噴射口が相互に別のアフタ・エア
の供給を受けるように構成する。この仕切り壁２１を形
成することにより、アフタ・エア供給部は第１アフタ・
エア供給部１４と、第２アフタ・エア供給部１５とに分
離され、それぞれに対してアフタ・エアＡｌ及びＡ２が
独立して供給される。なお符号１９は第２アフタ・エア
供給部１５に位置するアフタ・エア噴射口を、２０は第
１アフタ・エア供給部１４に位置するアフタ・エア噴射
口を各々示す。

以上の構成において、押し込み送風機（ＦＤＰ）により
昇圧された空気は空気予熱器で約３００℃に加熱され、
燃焼用空気Ａ３、Ａ４として前壁、後壁の各段のウィン
ドボックスに供給され燃料を燃焼させる。この場合燃焼
用空気の供給量は理論空気量以下として低Ｎｏｘ運転を
おこなう。

残りの空気はアフタ・エアとしてアフタ・エア供給部に
供給されることになる。この場合、ボイラの負荷状態等
に基づきアフタ・エアの供給量を調節するが、アフタ・
エアのドラフトは一定以下に下げることはできないため
、アフタ・エアの供給量の多い場合には第１アフタ・エ
ア供給部１４及び第２アフタ・エア供給部１５の両方を
開としてアフタ・エアを供給するが、アフタ・エアの供
給量が少ない場合には一方のアフタ・エア供給部を閉と
して一つのアフタ・エア供給部からのみアフタ・エアを
供給することによりアフタ・エアのドラフトの低下を防
止し、アフタ・エアの全供給量に関わり無く排ガスに対
して常時アフタ・エアを良好に混合させるようにする。

ここで第３図を用いて、空気流量とドラフトとの関係を
考察する。

図中線図の上限の破線Ｔはアフタ・エア噴射部に於ける
アフタ・エア噴射部内と火炉との間の差圧を示し、もと
よりこの差圧ΔＰが大きい程アフタ・エアの噴射力が強
くなる。なおこの差圧ΔＰはＦＤＦの吐出上限値によっ
て自動的に決定される。また下限の破線Ｂはアフタ・エ
ア、が火炉幅方向においてその中央まで到達可能な差圧
を示す。

今、燃焼用空気の総量を低減させて節炭器出口の酸素分
圧を下げる場合、ボイラの中間負荷運用の場合、またさ
らには二段燃焼率を低減させた場合にはアフタ・エア供
給部に供給される空気量は低下する。全空気量Ｑの低下
と共にアフタ・エアの差圧ΔＰは線図Ｅに沿って減少し
、下限Ｂに至る。

この場合空気−ｉＱが１／２に低下すると差圧は１／４
にまで低下し、空気量が低下すると差圧が急激に低下す
ることがわかる。つまり従来の一段式のアフタ・エア供
給方式ではその制御範囲はＣで示す狭い範囲のみである
。これに対して本発明の構成によりアフタ・エア供給量
が低下した場合、一方のアフタ・エア供給部を閉として
、他方のアフタ・エア供給部からのみ供給するようにす
ると、空気量が１／２に低下した時点でその差圧は線Ｆ
を経て最大差圧Ｔにまで上昇し、かつ線Ｇに沿って変化
し、結局制御範囲はＤで示される部分となり拡大する。

但し実際には一方のアフタ・エア供給部のアフタ・エア
供給量を最大とし、他方を閉とするという制御は行わず
、アフタ・エア供給量と差圧の両方を考慮しながら、両
方のアフタ・エア供給部からアフタ・エアを供給するこ
とが多のいで、その制御範囲は斜線に囲まれた部分の広
い制御域を持つことになる。

第４図は本発明の別の実施例を示す。

この実施例では仕切り壁により仕切られた各アフタ・エ
ア供給部１６．１７の流路断面積を変化させ、空気流の
先端部程その断面積を減少させるよう構成して各アフタ
・エア噴射口１９．２０に対するアフタ・エアの供給量
を均一化するよう構成しである。また符号２２は仕切り
壁である。

なお図示しないが複数に分離した各アフタ・工ア供給部
の容量を相違させれば、小容量のアフタ・エア供給部を
使用することによりより少ない空気供給量の場合でも良
好な噴射力を確保することができる。

また以上に示した構成は何れもアフタ・エア噴射口が同
一平面に位置する場合であるが、このアフタ・エア噴射
口を火炉高さ方向に複数設配＝するよう構成してもよい
。また図示の仕切り壁は屈曲部が所定の角度をもって鋭
く形成しであるが、この仕切り壁を断面波型に滑らかに
屈曲することにより空気の流動性を向上させるように構
成することももとより可能である。

〔効果〕

本発明は以上に示すようにアフタ・エア供給部を複数の
組に分割し且つこれら分割したアフタ・エア供給部の組
に対して各々独立にアフタ・エアを供給するよう構成し
たので、燃焼装置の運転状態に対応して、アフタ・エア
を供給するアフタ・エア供給部の組を選択し、必要とす
るアフタ・エア量に対して所定のドラフトを与え、燃焼
装置の運転状態が変化しても常時アフタ・エアと排ガス
との混合を良好に行うことが可能となり、燃焼装置の広
い負荷範囲において低Ｎｏｘ化を達成することができる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示すボイラ装置の断面図、第
２図は第１図のＡ−Ａ線による断面図、第３図は全空気
量Ｑとアフタ・エア供給部に於ける差圧ΔＰとの関係を
示す線図、第４図は別の実施例を示すアフタ・エア供給
部の断面図である。 １・・・火炉 １４．１６・・・第１アフタ・エア供給部１５．１７・
・・第２アフタ・エア供給部１９．２０・・・アフタ・
エア噴射口 ２１．２２・・・仕切り壁 第１図 Ａコ 第３図 ＡＡＰ 第２図 第４図 Ｉｔ）　　　’＃　　１ソ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）主燃焼域の下流部にアフタ・エア供給部を設け、
   主燃焼域から排出される未燃分をこのアフタ・エア供給
   部から供給されるアフタ・エアにより燃焼する装置にお
   いて、アフタ・エアを供給する各アフタ・エア噴射口を
   複数の組に分割し、且つこれらアフタ・エア噴射口の複
   数の組の各々に対して独立してアフタ・エアを供給する
   よう構成し、アフタ・エアの全供給量の多少に関わり無
   く、アフタ・エアに対して常に高い噴射力を与えるよう
   構成したことを特徴とする窒素酸化物を低減する燃焼装
   置。
2. （２）アフタ・エア噴射口を同一の平面に配置し、仕切
   り壁により隣接するアフタ・エア噴射口が相互に他のア
   フタ・エア供給部に位置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）項記載の窒素酸化物を低減
   する燃焼装置。
3. （３）各アフタ・エア供給部の空気流路断面積を空気流
   の下流側程小とするよう構成することにより、各アフタ
   ・エア噴射口に対するアフタ・エアの供給量を均一化す
   るよう構成したことを特徴とする特許請求の範囲第（１
   ）項または第（２）項記載の窒素酸化物を低減する燃焼
   装置。