JPH01256708A - 微粉炭の低ＮＯｘ燃焼法とその微粉炭燃焼用バーナ - 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、微粉炭ボイラの燃焼法と燃焼装置に係り、特
に微粉炭燃焼火炎内で発生するＮＯｘの排出量を低減す
るのに好適な微粉炭の低ＮＯｘ燃焼法とその微粉炭燃焼
用バーナに関する。

〔従来の技術〕

化石燃料中には、炭素、水素等の燃料成分の他に窒素（
Ｎ）分が含まれている。特に、石炭は気体燃料や液体燃
料に比較してＮ分含有量が多い。

従って、石炭の燃焼時にＮＯｘ、すなわちＮＯ。

ＮＯ□等のＮ酸化物が発生し、その発生量は、気体及び
液体燃料の燃焼時に発生するＮＯｘよりも多く、このＮ
Ｏｘの低減が強く望まれている。

種々な燃料燃焼時に発生するＮＯｘは、その発生形態に
より、サーマルＮＯｘとフューエルＮＯｘとに分類され
る。サーマルＮＯｘは燃焼用空気中の窒素が酸素により
酸化されて生成するものであり、フューエルＮＯｘは燃
料中のＮ分の酸化によって生成するものである。これら
のＮＯｘの発生を抑制するため、従来燃焼用空気を多段
に分割して供給する多段燃焼法、低準素の燃焼排ガスを
燃焼領域に混入する排ガス循環法などがある。

これらの低ＮＯｘ燃焼法に共通な原理は、燃焼火炎の温
度を低下させることにより、窒素と酸素の反応を抑制す
ることにある。しかし、燃焼温度の低下によって発生を
抑制できるのはサーマルＮＯｘであり、フューエルＮＯ
ｘの発生は燃焼温度に対する依存性が小さい。従って、
火炎温度を低下させる燃焼法は、Ｎ分含有量の少ない燃
料からのＮＯｘ低減には有効である。しかしながら、Ｄ
　、　Ｗ　、　Ｐ　ｅｒｓｈｉｎｇ及びＪ、Ｏ，Ｌ、Ｗ
ｅｎｄｔによる下記論文中の実験結果によって明らかな
ように、石炭の燃焼の場合には、フューエルＮＯｘが約
８０％を占めるため、従来の燃焼法では効果が小さい。

ザインフルエンスオブフレームテンペレチャーアンドコ
ールコンポジションオンサーマルアンドフユーエル、エ
ヌオーエックス；ザシックスティーンスシンポジウムオ
ンコンパッションＰ　３８９−３９９ザコンパツシヨン
インステイテユーツ１９７６　Ｔｈｅ　１ｎｆｌｕｅｎ
ｃｅ　ｏｆ　ｆｌａｏｇｅ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　
ａｎｄ　ｃｏａｌ　ｃｏｏ＋ｐｏｓｉｔｉｏｎ　ｏｎ　
ｔｈｅｒｍａｌ　ａｎｄ　ｆｕｅｌＮｏ　ｘ　；　Ｔｈ
ｅ　５ｉｘｔｅｅｎｔｈ　Ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ（Ｉｎｔ
ｅｒｎａｔｉｏｎａｌ）　ｏｎ　Ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ
、　Ｐ３８９−３９９゜Ｔｈｅ　Ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ
　Ｉｎ５ｔｉｔｕｔｅ、　１９７６）石炭中の可燃成分
は揮発成分と固体成分とに大別できる。この石炭固有の
性質に従い、微粉炭の燃焼は揮発分が放出される微粉炭
の熱分解過程と、更に、熱分解後の可燃性固体成分（以
下チャーと称す）の燃焼過程からなる。揮発分の燃焼速
度はチャーの燃焼速度より速く、揮発分は燃焼初期過程
で燃焼する。また、熱分解過程では、石炭中に含有され
るＮ分も、他の可燃成分と同様に揮発放出されるものと
チャー中に残るものとに分かれる。

従って、微粉炭燃焼時に発生するフューエルＮ。

スは、揮発性Ｎ分からのＮＯｘとチャー中Ｎ分からのＮ
Ｏｘとに分けられる。

しかし、Ｄ、　Ｗ　、　Ｐ　ｅｒｓｈｉｎｇ及びＪ　、
　Ｏ、Ｌ　、　Ｗｅｎｄｔの指摘のように、石炭燃焼の
場合には、揮発性Ｎ分から発生するＮＯｘが大半であり
、低ＮＯｘ燃焼法としてはこれを対象とする技術が要求
される。

揮発性Ｎ分は燃焼初期過程及び酸素不足の燃焼領域にお
いて、ＮＨ，、ＨＣＮ等の化合物になることが知られて
いる。これらの窒素化合物は、酸素と反応してＮＯＸに
なる他に、発生したＮＯｘと反応してＮＯｘをＮ２に分
解する還元剤にもなる。

この窒素化合物によるＮＯｘ還元反応は、ＮＯｘとの共
存系において進行するものであり、ＮＯｘが共存しない
反応系では、大半の窒素化合物はＮＯｘに酸化される。

この還元反応は、燃焼のような高温条件下では、低酸素
雰囲気になる程進行し易い。

従って、石炭燃焼火炎から発生するＮＯｘを低減するに
は、如何にしてこの低酸素濃度雰囲気を作るかが、技術
的な鍵になる。

これ迄に知られている低酸素濃度雰囲気を火炎内に形成
させるための微粉炭燃焼用バーナは、特開昭６１−１２
２４０８号公報、特開昭６１−２３５６０４号公報に示
されるように、燃焼用の２次あるいは３次空気を、燃料
噴出孔より離すことにより過剰空気と低空気比燃焼火炎
との混合を遅らせるバーナがある。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記従来技術の燃焼法では、燃料噴出口より半径方向に
離れた空気ノズルから、直進流として２次空気あるいは
３次空気が噴出される。従って。

低空気比火炎と過剰空気との混合が遅れ、低空気比火炎
内に、酸素濃度の低い領域の形成は容易であるが、混合
の遅れる分燃焼時間が長くなり、燃焼率が低下する。あ
るいは、燃焼装置が大型化する等の問題があった。

本発明の目的は、過剰空気と低空気比火炎との混合法を
改良した微粉炭の低ＮＯｘ燃焼法とその微粉炭燃焼用バ
ーナを提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するために、本発明の微粉炭の低ＮＯｘ
燃焼法においては、 微粉炭を気流搬送する１次空気と、残りの燃焼用空気を
分割して供給する２次空気及び３次空気とを別々のノズ
ルで供給して、前記微粉炭を燃焼させる微粉炭の低ＮＯ
ｘ燃焼法において、微粉炭の燃焼過程が。

（イ）１次空気と微粉炭との混合気を微粉炭ノズルから
噴出させ、その噴出を、前記微粉炭ノズルの噴出口の内
径寸法以上の距離を、２次及び３次空気との混合を抑制
して保存させた後、２次空気との混合を緩慢に進めて着
火を促進する第１混合過程と、 （ロ）次いで、３次空気との混合を急速に進めて完全燃
焼を行う第２混合過程と、 を経て燃焼を完結することを特徴とする方法がある。

そして、上記の微粉炭の低ＮＯｘ燃焼法を実施する微粉
炭燃焼用バーナとしては、１次空気によって微粉炭を気
流搬送し、この微粉炭を噴出させる微粉炭ノズルと、残
りの燃焼用空気を分解して前記微粉炭ノズルの外側から
供給すする２次空気ノズル及び３次空気ノズルとを備え
る微粉炭燃焼用バーナにおいて、前記微粉炭ノズルの先
端部に断面拡大部と、その先端に保炎リングを兼ねた断
面縮少部と、前記２次空気ノズルと前記３次空気ノズル
の中間に設けられたスペーサとを具備したことを特徴と
するバーナがある。

さらに、前記微粉炭ノズルの断面拡大部が同心円状であ
っても、また、前記保炎リングが円環状であっても、よ
り効果的である。

〔作用〕

上記のように構成された微粉炭の低ＮＯｘ燃焼法では、
燃焼過程が第１混合過程と第２混合過程とからなり、そ
の第１混合過程では、微粉炭搬送用の１次空気によって
混合気を微粉炭ノズルから噴出させて微粉炭を着火せし
め、その噴出を、前記微粉炭ノズルの噴出口の内径寸法
以上の距離で、２次空気及び３次空気との混合を抑制し
て保存させるので、火炎内中心部に低酸素濃度領域が形
成され、微粉炭の集中する火炎中心部で発生する高濃度
のＮＯｘは、この低酸素濃度領域内で、その大部分がＮ
２に還元され、ＮＯｘが低減する。そして第２混合過程
では、３次空気を急速に混合させ。

未燃燃料の燃焼を促進させることにより燃焼率が向上す
る。第１混合過程において、微粉炭ノズルから混合気が
噴出して保存される距離が、微粉炭ノズル噴出口の内径
寸法未満では、２次空気及び３次空気との混合に対する
抑制が不足し、十分な低酸素濃度領域とならない。

そして、上記の微粉炭の低ＮＯｘ燃焼法を実施するため
の微粉炭燃焼用バーナでは、その微粉炭ノズルの先端部
に断面拡大部があるので、微粉炭と１次空気の混合気流
を、断面拡大部に導き、混合気流の流線が広がり、混合
気流の流速を減速させるとともに外側の２次空気流速を
高める。この混合気流の拡大した流線は、微粉炭ノズル
先端部の保炎リングを兼ねた断面縮少部で縮流となって
噴出させる。混合気流中の微粉炭は慣性力を持つため、
微粉炭は断面拡大部でノズル中心部に集中し易く、さら
に、その粒子が大きい程慣性力が大きくなるため、中心
部に集中する。そのため、ノズル先端の保炎リングの後
流側で、高濃度の微粉炭流が形成されるので、火炎中心
部に低０□濃度領域が形成され、ＮＯｘを還元してＮＯ
ｘ濃度を低下させる。この微粉炭流の外周部に２次空気
との混合層が形成され、この混合層は渦流状態となって
、保炎リングの後流側で微粉炭の着火、保炎に効果的に
作用する。また、２次空気ノズルと３次空気ノズルとの
間にスペーサを設けることにより、３次空気ノズルを微
粉炭ノズルより離し、火炎中心部の低０２濃度領域形成
後に、この領域に残存する未燃燃料と完全燃焼用空気と
の混合を十分に行うため、その後流側で３次空気との混
合速度を大きくし、１次噴流と、２次及び３次噴流の混
合が行なわれ、燃焼を完全に行なわせるとともにＮＯｘ
を低減させる。

さらに、微粉炭ノズルの断面拡大部を同心円状とするこ
とより、そして、保炎リングを円環状とすることにより
、１次、２次及び３次噴流の混合が安定する。

〔実施例〕

以下に１本発明の実施例について、第１図〜第６図によ
り説明する。本発明の燃焼法を達成するための微粉炭燃
焼用バーナの構成の１例を第１図に示す。このバーナは
、同心円環状で、その中心部に微粉炭搬送用１次空気と
ともに微粉炭を噴出する微粉炭ノズル２を配し、＊粉炭
ノズル２内には燃焼炉の予熱時に使用する液体燃焼ノズ
ル１が配置される。微粉炭ノズル２の外周上に２次空気
ノズル３．２次空気ノズル３の外周上に３次空気ノズル
４が配置される。

微粉炭ノズル２の先端部には、ノズル断面を拡大した微
粉炭ノズルチップ８と、さらにその先端には円環状の保
炎リング９を取り付けるので、微粉炭ノズル２の先端部
の流路形状は、断面の拡大部と縮小部とになる。３次空
気ノズル４は２次空気ノズル３との位置を離し、３次空
気噴流が直進方向に噴出できるよう構成する。

２次及び３次空気ノズル３，４は各々旋回発生器６，７
が設置され、２次及び３次空気噴流の旋回強度を調整す
るのに用いられる。また、１次空気、２次空気、３次空
気の各流量は１図示しない装置によって任意に制御され
うる。

上記した構成の本発明の微粉炭燃焼用バーナの機能につ
いて第２図を用いて説明する。第２図は、第１図で示し
た微粉炭と搬送空気との混合気の１次噴流と、２次及び
３次空気との混合率を求めた特性図であり、本発明と従
来技術とを併記した。

微粉炭燃焼時に、１次、噴流にアルゴン（Ａｒ）を注入
し、２次空気にヘリウム（Ｈａ）を注入してトレーサガ
スとし、火炎中心部での各トレーサガスの濃度を分析１
次に１次噴流にアルゴン（Ａｒ）。

３次空気にヘリウム（Ｈｅ）を注入し、火炎中心部の各
トレーサガスの濃度を分析し、この２回の分析結果から
各トレーサガス濃度より下式により混合を評価するため
の標準混合パラメータΦｇ１を求めた。

Φｇ１＝１−（Ｕｎφｇ　ｘ　／　Ｑ　１１φｍ　、　
）式中φｇユは火炎内における各測定点のトレーサ濃度
とトレーサの入口濃度より求められる１次噴流の混合指
標を示し、φｇ１は１次噴流中のトレーサが２次空気及
び３次空気と完全に混合したときの完全混合指標を示す
０式中の標準混合パラメータΦｇ□が１のとき、φｇ１
；１となって、トレーサの入口濃度と測定点濃度が等し
く、１次噴流は２次及び３次空気と混合されず、保存さ
れていることを示す。Φｇ□が０のときは、φｇよ；φ
ｇ。

となって、１次噴流は２次空気及び３次空気と完全に混
合したことを示す、第２図の横軸は、バーナ面からの流
れ方向距離りと微粉炭ノズル最先端の保炎リング内径ｄ
、（噴出口径）との比を対数で表わし、無次元化したも
のである。また、図中の本発明の微粉炭燃焼用バーナに
よる条件Ａは、１次噴流の噴出速度ｖ１が１２．６ｍ／
ｓ、１次空気空気比（理論空気量に対する投入した空気
量の比率）λ１＝０．１６、条件ＢはＶ、＝：１５．２
ｍ／ｓ、λ、＝０．２１の結果を示す、なお、１次空気
空気比λ、は０．１５〜０．２５が有効な範囲である。

また。

従来技術ではＶ、　＝　１５　ｍ／ｓ、λ、＝０．２１
の条件での結果を示す。第１図で示した本発明の微粉炭
燃焼用バーナを用いると、混合パラメータΦｇ１とｆｆ
１ｎ（Ｌ／ｄｏ）の関係は屈曲点を有する直線関係で示
され、バーナに近い上流側では直線の勾配はゆるやかで
あり、屈曲点の後流側においては、直線の勾配が大きく
なる。これに対して従来技術のバーナでは、混合過程が
一つの直線で示され、同一勾配で混合が進む。これらの
直線の勾配は空気の混合速度を表わし、勾配が大きい程
混合速度が大きいことを示す、従来技術では、混合パラ
メータΦｇ０がＱ　ｎ（Ｌ／ｄ　ｏ）＝Ｏ１すなりちＬ
＝ｄｏの距離では、すでに１未満となり、混合が早く、
１次噴流は保存されない。この結果より、本発明のバー
ナを用いると、バーナ近傍では、Ｑｎ（Ｌ／ｄ、）ｆ’
ｑｌ、すなわちＬ　：　（２〜３　）　Ｘ　ｄ　。

の距離まで１次噴流は保存され、その後２次及び３次空
気との混合が緩慢に進行し、後流側で急速に混合が促進
されて、従来技術の混合過程と様相が大きく異なってい
るのが特徴である。また第２図で示す本発明の操作条件
Ａ、Ｂについて比較してみると、Ａ、Ｂの両条件ともバ
ーナ近傍ではΦｇ１＝１であり、１次噴流は保存されて
いる。混合を開始するとＡの条件よりＢの条件の方が直
線の勾配が大きいことから、混合速度は速くなっている
。また、Φｇ０が０となる完全混合位置もＡ。

Ｂの条件で異なりＡ、Ｂの順に混合が完了している。

しかしながら、本発明のバーナの特徴は、このような操
作条件を変化しても、微粉炭の燃焼過程が１次噴流保存
後に、２段階の混合過程がら成っているのが特徴である
。

以上は、本発明の微粉炭燃焼用バーナの１次噴流と２次
空気及び３次空気噴流との混合過程について示した。

次に、空気の混合過程の異なる前出の第２図と同条件に
おける火炎内のＮＯｘ及び０□濃度の変化について、第
３Ａ、３Ｂ図及び第４Ａ〜４Ｃ図を用いて説明する。第
３Ａ、３Ｂ図は、火炎中心部におけるバーナ面よりガス
流れ方向のＮＯｘと０□濃度変化について、従来技術と
本発明の比較結果を示したものである０図中の従来技術
及び本発明のＡ、Ｂは、前出の第２図中の、従来技術及
び本発明のＡ、Ｂと同じ操作条件による燃焼時のガス組
成変化を示す。０．濃度は、従来技術及び本発明のバー
ナにおいても、バーナ面で微粉炭の着火により消費され
減少し、バーナ面より約０．５ｍ下流で既に０２濃度は
低くなり、低酸素濃度領域が形成される。また、従来技
術、本発明ともに、燃焼開始とともに石炭中のＮ分の一
部はＮＯｘとして放出されるため、ＮＯｘは増加し。

低酸素濃度領域で還元され減少する効果を有している。

しかしながら、本発明と従来技術では異なり１図中のＮ
Ｏｘ濃度は、本発明のバーナを用いたＡ、Ｂの条件、次
いで従来技術の順に高くなっている。これは、噴出され
た直後の火炎中心部における微粉炭濃度により大きく左
右されている。

これを示すデータの一つとして、第４Ａ〜４０図に炉内
の０２濃度分布を、従来技術と本発明の代表的なＡ、Ｂ
の３条件について比較した結果を示す、第４Ａ図の従来
技術では、本発明の各条件に比べて０２＝１％以下の低
酸素濃度領域がバーナ面近くに炉径方向に広範囲に形成
されている。これは、微粉炭が噴出直後に火炎中心部よ
り炉径方向に分散して燃焼が進んでいることを示す、第
４Ｂ図の本発明のＡの条件では、０．＝１％以下の領域
がバーナ面より下流に形成され、その領域も狭いが火炎
中心部に存在している。これに対し、第４Ｃ図の条件Ｂ
では、Ａと同様に、火炎中心部に０２＝１％以下の領域
が形成されているが、その領域は、Ａに比べて大きく形
成されている。これら本発明のＡ、Ｂ条件では、火炎中
心部近傍に低０３濃度領域が存在することが特徴で、従
来技術のごとく、噴出されてすぐに広範囲に広がらず。

微粉炭が火炎中心部に集中し燃焼が進行していることが
わかる。前記したごとく１発生したＮＯｘの還元反応を
促進する上で、低ｏ２濃度領域が不可欠となる。低０□
濃度領域がバーナ面に最も近く形成できるのは好ましい
が、炉径方向に広く形成される従来技術では、第３Ａ図
のＮＯｘ濃度変化かられかるように、後流側で排出され
るＮＯｘ濃度は本発明のＡ、Ｂの操作条件に比べて高く
、微粉炭が分散し燃焼する方法は低ＮＯｘ効果が小さい
。これに対し、微粉炭を火炎中心に集め、低ｏ２濃度領
域を火炎中心部に形成する本発明の各条件では、排出さ
れるＮＯｘ濃度も低く、低ＮＯｘ効果が大幅に改善され
、ＮＯｘの還元効果が大である。

以上、第３Ａ、３Ｂ図で示したＮＯｘ、Ｏ，濃度変化及
び第４Ａ〜４０図で示した０□濃度分布の結果と、前出
の第２図で示した１次噴流と２次及び３次空気の混合過
程とを対比すると、従来技術では、１次噴流がバーナ面
で保存されず、微粉炭を噴出直後に火炎中心部に集中し
て存在させる効果が小さいため１次噴流が噴出後に広が
り、２次及び３次空気と混合しやすくなることを示して
いる。これに対し、本発明のＡ、Ｂでは、微粉炭が中心
部に存在することから、１次噴流は広がりが少なく、そ
の結果、２次及び３次空気との混合が制御され、バーナ
近傍では保存される。その後、混合開始してから、混合
が速く進んでいるにもかかわらず、火炎中心部に低０□
濃度領域が形成され、後流まで広がっている。それは、
燃焼が急速に進行しているため、外周より混合してくる
空気中の酸素が急速に消費されていることを示す。また
、チャー中に残留するＮ分が少なくなるために。

第３Ａ、３Ｂ図で示すごとく、後流側でのＮＯｘの再増
加量が少なくなり、その結果排出されるＮＯｘ濃度が制
御できるものである。

次に、本発明の第１図で示す燃焼用・バーナと従来技術
との微粉炭粒子の燃焼率を比較した。従来技術では、第
２図に示す如く、標準混合パラメータΦｇ　＞　＝　Ｏ
となる位置、すなわち１次噴流と２次及び３次噴流の混
合が完結する位置が、本発明のいずれの条件よりも後流
側になっている。従って、燃焼を完結するための空気の
供給が遅れる分だけ燃焼率は低下する。従来技術と本発
明とでは、燃焼炉出口（滞溜時間約３秒）で燃焼率を比
較すると、従来技術が９７％、本発明では、操作条件Ａ
で９８％、操作条件Ｂで９９％であり、低ＮＯｘ効果の
外に燃焼率向上の効果も持ち合せていることが明らかと
なった（図示せず、） さらに、本発明の一つである微粉炭ノズルの形状とその
作用について、第５図、第６図を用いて説明する。本発
明の燃焼用バーナにおける微粉炭ノズル２の特徴は、上
述のごとく微粉炭ノズルチップ８の断面拡大部と、先端
に設けた保炎リング９を兼ねる断面縮小部を有すること
である。微粉炭と１次空気の混合気１３は内径ｄ１の管
状流路から導入され、次に内径ｄ２の断面拡大流路に導
びかれ、混合気１３の流線は広がる。次に、その先端の
内径ｄ０の保炎リング９を兼ねる断面縮小部によって、
拡大した混合気１３の流線は縮流となり噴出される。こ
の混合気１３内の微粉炭は、ガスと異なり慣性力を持つ
ため、ノズル中心部に集中して集る。その微粉炭の慣性
力は粒径の大きいほど大きく、大粒径はどノズル中心部
に多く存在させることができる効果がある。第６図は、
第５図に示した本発明の微粉炭ノズルの特徴を示した模
式図であり、保炎リング９より噴出される高濃度の微粉
炭流１５が、保炎リング９の後流側に形成される。保炎
リング９の後流側では、高濃庫の微粉炭流１５の外周部
に圧力の低い部分が形成され、１次空気と２次空気の混
合Ｍ１６が形成され、この混合層１６は渦流となって、
保炎リング９の後流側で微粉炭の着火、保炎に効果的に
作用する。保炎リング９によって着火が促進され火炎が
形成されることによって、燃焼性を高めることができる
。このような効果をもたらす微粉炭ノズルの形状は１種
々の検討結果、 ｄ、＝　（１，１〜１．５）Ｘｄ、。

Ｑ＝（２〜３）Ｘｄ、、ｄ、＝（０，７〜０．９）Ｘｄ
。

の関係を満足する形状寸法が好ましいことがわかった。

また、保炎リング９の内口径ｄ０は、微粉炭と１次空気
の混合気１３の噴出速度によって決定され、噴出速度Ｖ
、＝１２＠／ｓ以上、２５ｍ八以下の範囲で決定するこ
とが、微粉炭の着火促進のために効果があることも実験
的に確認している（図示せず）、また断面縮小部を形成
する保炎リング９の形状は円環状が好ましく、従来技術
の如く、スリットあるいは穴をリング上に設けると、こ
れらのスリット流路、環状流路から混合気１３の一部が
通り抜ける際、流量にアンバランスを生じるために火炎
が傾き易く、安定した保炎ができなくなる。従って、第
５図に示した本発明の如く、均等に断面を縮小するリン
グ状とするのが火炎を形成する上で最も効果がある。

次に、第２図で示した如く、噴出直後の混合気を保存さ
せるためには、混合気１３の流速と、微粉炭ノズル２と
隣接する２次空気ノズル３から噴出する２次空気流速と
が、重要な役割を持つ。両者の流速差が大きい程、両者
の境界面には混合層１６が形成され易く、そのために混
合が速くなり、混合気１３は保存されにくくなる。両者
の流速比については、混合気１３の噴出速度Ｖ工と２次
空気の噴出速度ｖ２の関係が、Ｖよ／Ｖ、＝１．０〜１
．５の範囲になるような燃焼条件が好ましい。

これにより、第２図で示したように、１次噴流をバーナ
近傍で保存する本発明の混合過程を有する燃焼法が達成
される。さらに低０２濃度領域形成後、後流側で３次空
気の混合速度を大きくし、１次噴流と２次及び３次噴流
との混合を完結させるためには、第１図で示したごとく
、２次空気ノズル３と３次空気ノズル４の間にスペーサ
１０を設けて、３次空気ノズル４を微粉炭ノズル２より
離し、且つ、３次空気ノズル４の外周部を耐火材１１に
よって突出させ、３次空気を旋回流として噴出させるこ
とによって、達成することができる。

この効果は、スペーサ１０を設けずに２次空気ノズル３
のすぐ外周部に３次空気ノズルを配した従来バーナでは
得られるものではなく、これにより、ＮＯｘの低減、燃
焼率向上が大巾に増大した。また燃焼用バーナの燃焼率
の向上により、バーナの大型化を防ぐことができる。

〔発明の効果〕

本発明は、以上説明したように達成されているので、以
下に記載されるような効果を奏する。

本発明の微粉炭の低ＮＯｘ燃焼法により、１次噴流を燃
焼用バーナ面近傍で保存させながら微粉炭を着火せしめ
、着火後に緩慢に混合を促進しながら燃焼を進行させ、
しかる後に、急速に混合を促進させて、空気の混合過程
を得ることができるので、容易に燃焼率を高めることが
でき、さらに、火炎中心部に低空気比火炎を形成せしめ
、その火炎中の低０２濃度領域によって発生したＮＯｘ
の還元反応を進めることができるので、容易にＮ。

Ｘを低減することができる。

又、本発明の微粉炭燃焼用バーナにおいても、空気の混
合過程を変化させ１条件を選定すれば、より一層の低Ｎ
Ｏｘ化、燃焼率の向上が図れる。

さらに、微粉炭ノズルの断面拡大部を同心円状にするこ
とにより、また、保炎リングを円環状とすることによっ
ても、さらに、低ＮＯｘ化、燃焼率の向上が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による微粉炭燃焼用バーナの構成を示す
縦断面図、第２図は微粉炭燃焼用バーナのバーナ先端か
らの距離と標準混合パラメータとの関係を示すグラフ、
第３Ａ図、第３Ｂ図は、それぞれバーナ先端からの距離
とＮＯｘ濃度、ｏ２濃度との関係を示すグラフ、第４Ａ
〜４０図はバーナ先端中心からの縦方向及び横方向の距
離における０２濃度分布を示す図、第５図は本発明によ
る微粉炭燃焼バーナの微粉炭ノズルの構造を示す斜視図
、第６図は第５図の微粉炭ノズルの作用を示す模式図で
ある。 ２・・・微粉炭ノズル、３・・・２次空気ノズル、４・
・・３次空気ノズル、９・・・保炎リング。 １０・・・スペーサ、１３・・・混合気、１４・・・２
次空気、１５・・・微粉炭流、１６・・・混合層。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、微粉炭を気流搬送する１次空気と、残りの燃焼用空
   気を分割して供給する２次空気及び３次空気とを別々の
   ノズルで供給して、前記微粉炭を燃焼させる微粉炭の低
   ＮＯ＿ｘ燃焼法において、前記微粉炭の燃焼過程が、 （イ）１次空気と微粉炭との混合気を微粉炭ノズルから
   噴出させ、その噴出を、前記微粉炭ノズルの噴出口の内
   径寸法以上の距離を、２次及び３次空気との混合を抑制
   して保存させた後、２次空気との混合を緩慢に進めて着
   火を促進する第１混合過程と、 （ロ）次いで、３次空気との混合を急速に進めて完全燃
   焼を行う第２混合過程と、 を経て燃焼を完結することを特徴とする微粉炭の低ＮＯ
   ＿ｘ燃焼法。 ２、１次空気によって微粉炭を気流搬送し、該微粉炭を
   噴出させる微粉炭ノズルと、残りの燃焼用空気を分割し
   て前記微粉炭ノズルの外側から供給する２次空気ノズル
   及び３次空気ノズルとを備える微粉炭燃焼用バーナにお
   いて、前記微粉炭ノズルの先端部に断面拡大部と、その
   先端に保炎リングを兼ねた断面縮少部と、前記２次空気
   ノズルと前記３次空気ノズルの中間に設けられたスペー
   サとを具備したことを特徴とする微粉炭燃焼用バーナ。 ３、請求項２において、前記微粉炭ノズルの断面拡大部
   が同心円状であることを特徴とする微粉炭燃焼用バーナ
   。 ４、請求項２において、前記保炎リングが円環状である
   ことを特徴とする微粉炭燃焼用バーナ。