JPH0116892Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔考案の利用分野〕 本考案は微粉炭の燃焼バーナの改良に係り、特
に微粉炭の燃焼時に発生する窒素酸化物を低減す
るのに好適なバーナに関する。

〔従来技術〕 微粉炭の燃焼時に発生するNOxの大半は、石
炭中に含有される窒素分が酸化されて発生するフ
ユーエルNOxである。フユーエルNOxの発生
は、空気中の窒素が酸化されて発生するサーマル
NOxよりも火炎温度依存性が低い。従つて、従
来低NOx燃焼法として開発されてきた、火炎温
度の低下を目的とする二段燃焼法、排ガス再循環
法等は、微粉炭の低NOx燃焼に対しては効果が
小さい。そこで発明者らは、新底NOx燃焼用バ
ーナとして、微粉炭とこの搬送用空気との混合気
を旋回して噴出させ、更に、この燃料の流れの外
周を微粉炭同様、旋回して噴出させる二次空気に
よつて包囲するバーナを提案した。このバーナに
よるNOx低減の原理は、微粉炭と空気の混合気
流に旋回の運動量を与え、遠心力によつて微粉炭
を分散させることにより、火炎内の微粉炭濃度分
布を不均一にすることにある。これにより、火炎
内に空気比が１以上の完全燃焼領域と空気比が１
以下の不完全燃焼領域が形成され、前者の領域で
はNOxが発生し、後者の領域では、還元性物質
が発生する。火炎後流で、両者の領域からの燃焼
生成物が混合して、NOxが還元性物質によつて
窒素に還元される。このバーナは、微粉炭の火炎
内での分散法が性能に及ぼす影響が大きく、この
ため、一次空気と微粉炭の混合気流に与える旋回
の強度等が運転操作上の重要因子のひとつにな
る。発明者らは、実験検討を重ねた結果、バーナ
基準面からの燃料ノズルの噴出孔の距離によつて
もNOxの発生量を制御できることが明らかにで
きた。この最適位置は石炭の種類、旋回強度等に
よつて異なり、バーナ運転時には石炭種の変化と
共に、随時調整する必要がある。

〔考案の目的〕

本考案の目的は、石炭種等の燃焼条件に応じて
NOx発生量を抑制できる微粉炭燃焼用バーナ構
造を提供するにある。

〔考案の概要〕

本考案の要点は、バーナの中心に配置した微粉
状の燃料石状とこれを搬送するための一次空気と
の混合気を噴出する燃料ノズルに、混合気を旋回
させる手段を設置し、燃料ノズルの外周に二次空
気を旋回流として噴出させる二次ノズルを配置し
たバーナにおいて、燃料ノズルの軸方向位置を調
整可能とし、混合気を二次空気と混合する前に広
がるように燃料ノズル先端部にラツパ状ノズルが
設けられ、混合気を着火する着火分バーナが燃料
ノズルに同心円になるように燃料ノズルの軸中心
に設けられている微粉炭燃焼用バーナにある。

〔考案の実施例〕

本考案によるバーナ構造の一例を第１図に示
す。本実施例のバーナは、プロパン用ノズル１
１、燃料ノズル１２、二次空気ノズル１３から構
成される。プロパンノズル１１はバーナ中心に設
置され、燃焼炉の予熱及び微粉炭の着火時に使用
される。微粉炭とこれの搬送用一次空気を噴出す
る燃料ノズル１２は、プロパンノズル１１の外周
に同心円となるよう設置され、ノズル内には、旋
回羽根１７が配置される。二次空気ノズル１３は
燃料ノズル１２の外周に設置され、微粉炭と一次
空気を包囲する旋回流として、二次空気が噴出さ
れるよう、燃料ノズル１２の同心円の接線方向に
ノズル噴出孔が向けられる。

燃料ノズル１２は、ノズル設置用管１４内に配
置され、ノズル固定用フランジ１５で固定され
る。燃料ノズル１２は、フランジ１５をゆるめる
ことにより、ノズル設置用管１４内を移動可能で
あり、燃焼条件に応じて随時位置が調整される。
燃料ノズル１２のバーナ基準面からの位置は、締
め付け金具１６によつて調整される。

旋回羽根１７より出た混合気は旋回流となり更
に燃料ノズル先端に設けられたラツパ状ノズルに
よつて二次空気と混合される前に放射状に広が
る。旋回流として噴出されると粒径により広がり
方が異なり、大粒子は外周へ、小粒子は内周部に
集まる。従つて、燃焼性の低い大粒子は高空気比
となり、燃焼性の高い小粒子は低空気比となり、
これらの燃焼火炎の混合によつてNOxの低減が
図れる。更に燃焼性の低い大粒子を高空気比で燃
焼させることができるとともに二次空気流との混
合が良く行なわれるため燃焼率の向上が図れる。

第３図は、第１図に示すバーナを用いて微粉炭
を燃焼した時の実験結果を示す。燃焼した石炭
は、太平洋炭を200メツシユのふるいを80wt％以
上通過するように粉砕したものである。燃焼炉は
炉内断面が600mm×600mmの角型、長さは２ｍであ
る。燃焼炉への石炭の供給量は20Kg／ｈである。
燃料ノズルに設置した旋回羽根の角度は、流れ方
向に対して45゜である。微粉炭を搬送する一次空
気の流量は、１時間当り40m³であり、この一次空
気と微粉炭との混合気流が旋回して噴出する。

この実験条件下で、燃料ノズルの位置を変化さ
せて実験した結果が第３図である。第１図に示す
バーナ基準面と燃料ノズル間の距離ｌを、０mm、
即ち、バーナ基準面と燃料ノズルの噴出孔の位置
を合わせた時の結果が第３図の白丸、10mmとした
時の結果が黒丸である。第３図の横軸は空気比
（供給空気流量と理論空気流量との比）であり、
縦軸は、燃焼炉出口で測定した燃料ガス中の
NOx濃度を６％O₂換算した値である。第３図よ
り、燃料ノズルの位置によつて、発生するNOx
が異なり、NOx低減のためには、燃料ノズルの
位置調整が必要なことがわかる。これは、燃料ノ
ズルの位置によつて、微粉炭の火炎内の分散状況
が変化するためである。微粉炭の分散は、粒子に
与えられる遠心力と粒子の重量によつて変化す
る。従つて、粉砕性の異なる石炭を燃焼する場合
には、当然、石炭の種類によつて粒径分布が異な
るため、最適なノズル位置は異なり、また、同一
種類の石炭であつても、粉砕状況によつて粒径分
布が異なるため、ノズルの最適位置は変化する。
バーナの実用面を考える場合、燃焼する石炭の種
類、粉砕状況の変化に応じて、バーナを交換する
のは困難であり、本考案のように、燃料ノズルの
位置を可動にすることは、工業上有益である。

〔考案の効果〕

本考案によれば、燃料ノズルの位置調整が容易
であり、微粉炭を旋回させて噴出させるバーナの
NOx低減効果を最大限に発揮させることができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例のバーナの断面図、
第２図は第１図のバーナの−矢視図、第３図
は第１図のバーナの燃焼実験結果を示すグラフで
ある。 １１……プロパン用ノズル、１２……燃料ノズ
ル、１３……二次空気ノズル、１４……ノズル設
置用管、１５……ノズル固定用フランジ、１６…
…締め付け金具、１７……旋回羽根。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 微粉炭と一次空気との混合気を噴出する燃料ノ
   ズルに、前記混合気を旋回させる手段を設け、前
   記燃料ノズルの外周に二次空気を旋回流として噴
   出させる二次空気を配置したバーナにおいて、前
   記混合気を旋回させる手段を前記燃料ノズルの軸
   方向位置に調整可能とし、前記混合気を前記二次
   空気と混合する前に広がるように前記燃料ノズル
   先端部にラツパ状ノズルが設けられ、前記混合気
   を着火する着火用バーナが前記燃料ノズルに同心
   円になるように燃料ノズルの軸中心に設けられて
   いることを特徴とする微粉炭燃焼用バーナ。