JPH0130044B2 - - Google Patents
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- JPH0130044B2 JPH0130044B2 JP56130261A JP13026181A JPH0130044B2 JP H0130044 B2 JPH0130044 B2 JP H0130044B2 JP 56130261 A JP56130261 A JP 56130261A JP 13026181 A JP13026181 A JP 13026181A JP H0130044 B2 JPH0130044 B2 JP H0130044B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- exhaust gas
- combustion
- air
- nitrogen oxides
- gas
- Prior art date
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-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23C—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN A CARRIER GAS OR AIR
- F23C9/00—Combustion apparatus characterised by arrangements for returning combustion products or flue gases to the combustion chamber
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Chimneys And Flues (AREA)
- Combustion Of Fluid Fuel (AREA)
Description
本発明は燃焼排ガス中の窒素酸化物（NOx）
の低減法の改良に関するもので、特にNOx発生
を抑制した燃焼法の改良に関するものである。 ボイラ等よりの燃焼排ガス中のNOxの低減法
としては、周知のように大別して、(1)燃焼改善に
よる低減法、(2)炉内高温脱硝（アンモニア注入な
ど）法、(3)乾式触媒脱硝法、及び(4)湿式吸収処理
法などの方法が現在各方面で開発研究中である
が、いずれの方法も経済性、脱硝性能、運転安定
性などの点で問題がないとはいえない。本発明は
上記分類に従えば、(1)の燃焼改善の範疇に属し、
簡便かつ効果的なNOx低減法を提供するもので
ある。 従来、NOx低減燃焼法としては、主燃焼後の、
O2の存在下のほぼ1000℃の領域の排ガス中に、
メタン、エタン、プロパン、灯油、重油、アルコ
ール類、アルデヒド類などの炭化水素系燃料を添
加して、これら炭化水素系燃料を排ガス中の残留
酸素で不完全燃焼させて還元雰囲気を形成し、排
ガス中のNOxをN2、HCNあるいはNH3などに
変換し、更にその後流に空気を投入してCOなど
の未燃分を除去する方法が採られていた。 本発明者らは、上記方法につき検討を加えてき
たが、実験室試験と異なり実際の大型燃焼器へ上
記方法を適用した場合、その効果は期待するほど
大きいものではなかつた。これは主燃焼後の排ガ
スに炭化水素系燃料を添加した際に発生する
HCN、NH3の相当量が、後流での未燃分消去用
空気の投入によりNOxに再転換してしまい、総
合脱硝率として期待される値を示さず、またCO、
媒塵の残留も多かつたためである。そこで本発明
者らは上記方法を改善すべく、先に「主燃料の燃
焼後の排ガスの高温部に炭化水素系燃料を添加し
て前記ガス中の酸素で不完全燃焼させて窒素酸化
物を還元し、その後流に空気を添加して燃料の未
燃分を燃焼させる窒素酸化物低減燃焼法におい
て、窒素酸化物を還元した後で、かつ未燃分を除
去するに十分な量の空気を添加する前に、全排ガ
ス量に対し酸素濃度が0.5体積％以下になるよう
燃焼排ガスと空気との少なくともどちらか一方を
添加することを特徴とする窒素酸化物低減燃焼
法」を提案した。（特願昭52−136409号参照） この上記提案方法は、炭化水素系燃料の不完全
燃焼によつて発生したHCN、NH3が0.5〜１体積
％の未燃分（CO、炭化水素など）の存在下で、
添加酸素量が0.5体積％以上であれば下記式が
優先し多量のNOxが再生し、それ以下、特に0.3
体積％以下では下記式が優先してNOxの再生
が抑えられるという知見に基づくものである。 NH3、HCN＋O2→NOx、H2Oなど NH3、HCN＋O2→N2、H2Oなど 本発明者らは、上記提案方法につき更に実機に
よりその操作条件につき鋭意研究の結果、燃焼排
ガス及び／又は空気の投入角度が重要な因子であ
ることを確認し、本発明を完成するに至つた。 すなわち、本発明は主燃料の燃焼後の排ガスの
旋回流を残している高温部に、炭化水素系燃料を
添加して前記排ガス中の酸素で不完全燃焼させて
窒素酸化物を還元し、その後流に空気を添加して
燃料の未燃分を燃焼させる窒素酸化物低減燃焼法
において、窒素酸化物を還元した後で、該還元後
のガスが旋回流を残している部分であつて、しか
も未燃分を除去するに十分な量の空気を添加する
前に、全排ガス量に対し酸素濃度が0.5体積％以
下になるように燃焼排ガス及び／又は、空気を１
ケ所又は多数ケ所より炉壁に対して40度以下の角
度で投入することを特徴とする燃焼排ガス中の窒
素酸化物低減法を要旨とするものである。 本発明は工業用大型燃焼器の低NOx燃焼法と
して極めて優れた方法であるばかりでなく、還元
ガスにさらされ易い炉壁管の腐食に対する保護を
も兼ね、工業的に極めて効果ある燃焼法である。 以下、本発明を第１図、第２図を参照しながら
詳述する。第１図は本発明方法を適用しうるよう
にした通常の発電ボイラの立面図であり、第２図
は、燃焼排ガスの添加レベルの平面図である。第
１，２図に示されるような大型炉で多用されてい
る所謂コーナフアイアリング方式（フアイアボー
ル≪火炎≫が旋回する方式）の火炉では、後述の
添加炭化水素系燃料、再循環燃焼排ガス及び／又
は空気、未燃分消去用空気は、その旋回力により
容易に排ガスと混合することができる。第１，２
図において、１０１は主バーナ、１０２は添加炭
化水素系燃料投入ライン、１０３は再循環燃焼排
ガス投入ライン及び１０４は未燃分消去用空気投
入ラインである。この第１図、第２図において
は、添加炭化水素系燃料投入ライン１０２と再循
環燃焼排ガス投入ライン１０３が完全に別なレベ
ルにある場合が示されているが、再循環燃焼排ガ
ス投入ライン１０３は、添加炭化水素系燃料投入
ライン１０２と未燃分消去用空気投入ライン１０
４の中間であつて、未燃分が0.5〜１体積％存在
しているところならばどこでもよく、極端な場合
は、ほぼ同一レベルでもよい。この際重要な点は
再循環燃焼排ガスの投入量を、全排ガス量に対し
酸素濃度が0.5体積％以下、特に0.3体積％以下に
なるようにすることと、その投入角度θを火炉炉
壁に対して40度以下になるようにすることであ
る。 再循環燃焼排ガスの投入量をこのように限定す
ることによつて、前述したように発生したHCN、
NH3の大部分はNOxに再転換することはなくN2
とH2Oに変換し、後流での未燃分の完全燃焼に
よる消去に際し多量のNOxの再発生が防止でき、
またその投入角度を40度以下にすることによつて
投入された再循環燃焼排ガスは炉壁に沿うように
流れるので、通常の場合流体混合が劣悪な炉壁近
傍の流れを改善し希薄な酸素濃度ゾーンが生成さ
れ易くなり、上記の反応をより効率的にすること
ができ、同時に還元性ガスにさらされ易い炉壁管
の腐食に対する保護作用を奏する。 上記の説明では、再循環燃焼排ガスを使用した
場合について説明したが、燃焼排ガスの代りに空
気を添加した燃焼排ガス、または空気そのものを
使用しても同様であることは容易に理解されるこ
とであろう。 実施例 微粉炭を主燃料とする小型燃焼炉よりの排ガス
について本発明の有用性を確認するために試験を
実施した。 試験装置の概略図を第３図に示す。この試験装
置は小型であり、対象排ガスが必ずしも旋回力を
有さずとも、添加炭化水素系燃料や再循環燃料排
ガス等との混合は充分行われるため、この試験装
置ではコーナフアイアリング方式は採用していな
い。第３図において２０１は炉体（１ｍ□ ×４
ｍ）、２０２は微粉炭と主燃焼用空気の供給ライ
ン、２０３は添加炭化水素系燃料供給ライン、２
０４は再循環燃焼排ガス投入ライン、２０５は未
燃分消去用空気投入ラインである。 主燃焼での使用炭は国内炭（Ｃ分67％、Ｎ分
1.0％、灰分9.0％）であり、主燃焼後の排ガス中
のO2濃度は１％である。また本発明の脱硝操作
を施こした後の排ガス中のO2濃度は４％になる
ように設定し、再循環燃焼排ガスの使用量は全排
ガスの９％とし、添加炭化水素系燃料量は発熱量
ベースで主燃焼燃料の1/10とした。 主燃焼直後の排ガス温度は1430℃、ライン２０
３からの炭化水素系燃料の添加点の排ガス温度
1350℃、ライン２０４からの再循環燃焼排ガスの
添加点の排ガス温度1330℃、ライン２０５からの
未燃分消去用空気の添加点の排ガス温度は1300℃
とした。またこの際使用再循環燃焼排ガス量（全
排ガスの９％）のうち、1/3は主燃焼の微粉炭の
キヤリヤガスとして使用し、残りの2/3をライン
２０４から投入するために使用した。本発明の効
果を確認するために行つた試験は全ての上記の条
件を守つて行つた。なお、単に上記微粉炭を燃焼
させた直後の排ガス中のNOx濃度は148ppmであ
つた。 試験は、第２図に模式的に示したように４ケ所
から再循環燃焼排ガスを投入して行つた。炉壁に
対して再循環燃焼排ガスの投入角度θを種々変え
て炉出口でのNOx計測結果は、下表の通りであ
つた。
の低減法の改良に関するもので、特にNOx発生
を抑制した燃焼法の改良に関するものである。 ボイラ等よりの燃焼排ガス中のNOxの低減法
としては、周知のように大別して、(1)燃焼改善に
よる低減法、(2)炉内高温脱硝（アンモニア注入な
ど）法、(3)乾式触媒脱硝法、及び(4)湿式吸収処理
法などの方法が現在各方面で開発研究中である
が、いずれの方法も経済性、脱硝性能、運転安定
性などの点で問題がないとはいえない。本発明は
上記分類に従えば、(1)の燃焼改善の範疇に属し、
簡便かつ効果的なNOx低減法を提供するもので
ある。 従来、NOx低減燃焼法としては、主燃焼後の、
O2の存在下のほぼ1000℃の領域の排ガス中に、
メタン、エタン、プロパン、灯油、重油、アルコ
ール類、アルデヒド類などの炭化水素系燃料を添
加して、これら炭化水素系燃料を排ガス中の残留
酸素で不完全燃焼させて還元雰囲気を形成し、排
ガス中のNOxをN2、HCNあるいはNH3などに
変換し、更にその後流に空気を投入してCOなど
の未燃分を除去する方法が採られていた。 本発明者らは、上記方法につき検討を加えてき
たが、実験室試験と異なり実際の大型燃焼器へ上
記方法を適用した場合、その効果は期待するほど
大きいものではなかつた。これは主燃焼後の排ガ
スに炭化水素系燃料を添加した際に発生する
HCN、NH3の相当量が、後流での未燃分消去用
空気の投入によりNOxに再転換してしまい、総
合脱硝率として期待される値を示さず、またCO、
媒塵の残留も多かつたためである。そこで本発明
者らは上記方法を改善すべく、先に「主燃料の燃
焼後の排ガスの高温部に炭化水素系燃料を添加し
て前記ガス中の酸素で不完全燃焼させて窒素酸化
物を還元し、その後流に空気を添加して燃料の未
燃分を燃焼させる窒素酸化物低減燃焼法におい
て、窒素酸化物を還元した後で、かつ未燃分を除
去するに十分な量の空気を添加する前に、全排ガ
ス量に対し酸素濃度が0.5体積％以下になるよう
燃焼排ガスと空気との少なくともどちらか一方を
添加することを特徴とする窒素酸化物低減燃焼
法」を提案した。（特願昭52−136409号参照） この上記提案方法は、炭化水素系燃料の不完全
燃焼によつて発生したHCN、NH3が0.5〜１体積
％の未燃分（CO、炭化水素など）の存在下で、
添加酸素量が0.5体積％以上であれば下記式が
優先し多量のNOxが再生し、それ以下、特に0.3
体積％以下では下記式が優先してNOxの再生
が抑えられるという知見に基づくものである。 NH3、HCN＋O2→NOx、H2Oなど NH3、HCN＋O2→N2、H2Oなど 本発明者らは、上記提案方法につき更に実機に
よりその操作条件につき鋭意研究の結果、燃焼排
ガス及び／又は空気の投入角度が重要な因子であ
ることを確認し、本発明を完成するに至つた。 すなわち、本発明は主燃料の燃焼後の排ガスの
旋回流を残している高温部に、炭化水素系燃料を
添加して前記排ガス中の酸素で不完全燃焼させて
窒素酸化物を還元し、その後流に空気を添加して
燃料の未燃分を燃焼させる窒素酸化物低減燃焼法
において、窒素酸化物を還元した後で、該還元後
のガスが旋回流を残している部分であつて、しか
も未燃分を除去するに十分な量の空気を添加する
前に、全排ガス量に対し酸素濃度が0.5体積％以
下になるように燃焼排ガス及び／又は、空気を１
ケ所又は多数ケ所より炉壁に対して40度以下の角
度で投入することを特徴とする燃焼排ガス中の窒
素酸化物低減法を要旨とするものである。 本発明は工業用大型燃焼器の低NOx燃焼法と
して極めて優れた方法であるばかりでなく、還元
ガスにさらされ易い炉壁管の腐食に対する保護を
も兼ね、工業的に極めて効果ある燃焼法である。 以下、本発明を第１図、第２図を参照しながら
詳述する。第１図は本発明方法を適用しうるよう
にした通常の発電ボイラの立面図であり、第２図
は、燃焼排ガスの添加レベルの平面図である。第
１，２図に示されるような大型炉で多用されてい
る所謂コーナフアイアリング方式（フアイアボー
ル≪火炎≫が旋回する方式）の火炉では、後述の
添加炭化水素系燃料、再循環燃焼排ガス及び／又
は空気、未燃分消去用空気は、その旋回力により
容易に排ガスと混合することができる。第１，２
図において、１０１は主バーナ、１０２は添加炭
化水素系燃料投入ライン、１０３は再循環燃焼排
ガス投入ライン及び１０４は未燃分消去用空気投
入ラインである。この第１図、第２図において
は、添加炭化水素系燃料投入ライン１０２と再循
環燃焼排ガス投入ライン１０３が完全に別なレベ
ルにある場合が示されているが、再循環燃焼排ガ
ス投入ライン１０３は、添加炭化水素系燃料投入
ライン１０２と未燃分消去用空気投入ライン１０
４の中間であつて、未燃分が0.5〜１体積％存在
しているところならばどこでもよく、極端な場合
は、ほぼ同一レベルでもよい。この際重要な点は
再循環燃焼排ガスの投入量を、全排ガス量に対し
酸素濃度が0.5体積％以下、特に0.3体積％以下に
なるようにすることと、その投入角度θを火炉炉
壁に対して40度以下になるようにすることであ
る。 再循環燃焼排ガスの投入量をこのように限定す
ることによつて、前述したように発生したHCN、
NH3の大部分はNOxに再転換することはなくN2
とH2Oに変換し、後流での未燃分の完全燃焼に
よる消去に際し多量のNOxの再発生が防止でき、
またその投入角度を40度以下にすることによつて
投入された再循環燃焼排ガスは炉壁に沿うように
流れるので、通常の場合流体混合が劣悪な炉壁近
傍の流れを改善し希薄な酸素濃度ゾーンが生成さ
れ易くなり、上記の反応をより効率的にすること
ができ、同時に還元性ガスにさらされ易い炉壁管
の腐食に対する保護作用を奏する。 上記の説明では、再循環燃焼排ガスを使用した
場合について説明したが、燃焼排ガスの代りに空
気を添加した燃焼排ガス、または空気そのものを
使用しても同様であることは容易に理解されるこ
とであろう。 実施例 微粉炭を主燃料とする小型燃焼炉よりの排ガス
について本発明の有用性を確認するために試験を
実施した。 試験装置の概略図を第３図に示す。この試験装
置は小型であり、対象排ガスが必ずしも旋回力を
有さずとも、添加炭化水素系燃料や再循環燃料排
ガス等との混合は充分行われるため、この試験装
置ではコーナフアイアリング方式は採用していな
い。第３図において２０１は炉体（１ｍ□ ×４
ｍ）、２０２は微粉炭と主燃焼用空気の供給ライ
ン、２０３は添加炭化水素系燃料供給ライン、２
０４は再循環燃焼排ガス投入ライン、２０５は未
燃分消去用空気投入ラインである。 主燃焼での使用炭は国内炭（Ｃ分67％、Ｎ分
1.0％、灰分9.0％）であり、主燃焼後の排ガス中
のO2濃度は１％である。また本発明の脱硝操作
を施こした後の排ガス中のO2濃度は４％になる
ように設定し、再循環燃焼排ガスの使用量は全排
ガスの９％とし、添加炭化水素系燃料量は発熱量
ベースで主燃焼燃料の1/10とした。 主燃焼直後の排ガス温度は1430℃、ライン２０
３からの炭化水素系燃料の添加点の排ガス温度
1350℃、ライン２０４からの再循環燃焼排ガスの
添加点の排ガス温度1330℃、ライン２０５からの
未燃分消去用空気の添加点の排ガス温度は1300℃
とした。またこの際使用再循環燃焼排ガス量（全
排ガスの９％）のうち、1/3は主燃焼の微粉炭の
キヤリヤガスとして使用し、残りの2/3をライン
２０４から投入するために使用した。本発明の効
果を確認するために行つた試験は全ての上記の条
件を守つて行つた。なお、単に上記微粉炭を燃焼
させた直後の排ガス中のNOx濃度は148ppmであ
つた。 試験は、第２図に模式的に示したように４ケ所
から再循環燃焼排ガスを投入して行つた。炉壁に
対して再循環燃焼排ガスの投入角度θを種々変え
て炉出口でのNOx計測結果は、下表の通りであ
つた。
【表】
比較例は、再循環燃焼排ガスの全量をライン２
０２からの添加微粉炭のキヤリアガスとして利用
した場合である。 またNOxと同時にCOの排出量を計測したが、
全ての条件で10ppm以下であつた。 角度（θ）が大きいと、燃焼中心部の火炎を乱
して望ましくないが、40度以下に設定すれば、本
発明の方法が脱硝率向上に有効であることが判
る。
０２からの添加微粉炭のキヤリアガスとして利用
した場合である。 またNOxと同時にCOの排出量を計測したが、
全ての条件で10ppm以下であつた。 角度（θ）が大きいと、燃焼中心部の火炎を乱
して望ましくないが、40度以下に設定すれば、本
発明の方法が脱硝率向上に有効であることが判
る。
第１図は、本発明を適用しうるようにした発電
ボイラの立面図、第２図は第１図の燃焼排ガス添
加レベルの模式的平面図、第３図は本発明の効果
を確認するために行つた実験小型炉の模式図を示
す。
ボイラの立面図、第２図は第１図の燃焼排ガス添
加レベルの模式的平面図、第３図は本発明の効果
を確認するために行つた実験小型炉の模式図を示
す。
Claims (1)
- １ 主燃料の燃焼後の排ガスの旋回流を残してい
る高温部に、炭化水素系燃料を添加して前記排ガ
ス中の酸素で不完全燃焼させて窒素酸化物を還元
し、その後流に空気を添加して燃料の未燃分を燃
焼させる窒素酸化物低減法燃焼法において、窒素
酸化物を還元した後で、該還元後のガスが旋回流
を残している部分であつて、しかも未燃分を除去
するに十分な量の空気を添加する前に、全排ガス
量に対し酸素濃度が0.5体積％以下になるように
燃焼排ガス及び／又は空気を１ケ所又は多数ケ所
より炉壁に対して40度以下の角度で投入すること
を特徴とする燃焼排ガス中の窒素酸化物低減法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13026181A JPS5833019A (ja) | 1981-08-21 | 1981-08-21 | 燃焼排ガス中の窒素酸化物低減法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13026181A JPS5833019A (ja) | 1981-08-21 | 1981-08-21 | 燃焼排ガス中の窒素酸化物低減法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5833019A JPS5833019A (ja) | 1983-02-26 |
| JPH0130044B2 true JPH0130044B2 (ja) | 1989-06-15 |
Family
ID=15030031
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13026181A Granted JPS5833019A (ja) | 1981-08-21 | 1981-08-21 | 燃焼排ガス中の窒素酸化物低減法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5833019A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20210127003A (ko) * | 2020-04-13 | 2021-10-21 | 국방과학연구소 | 광신호 지연 모듈을 이용한 광자기반 fmcw 레이다 시스템 |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4174311B2 (ja) | 2002-12-12 | 2008-10-29 | バブコック日立株式会社 | 燃焼装置ならびにウインドボックス |
| JP2004205161A (ja) | 2002-12-26 | 2004-07-22 | Hitachi Ltd | 固体燃料ボイラ及びボイラ燃焼方法 |
| GB2513389A (en) | 2013-04-25 | 2014-10-29 | Rjm Corp Ec Ltd | Nozzle for power station burner and method for the use thereof |
| GB201317795D0 (en) * | 2013-10-08 | 2013-11-20 | Rjm Corp Ec Ltd | Air injection systems for combustion chambers |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS534050U (ja) * | 1976-06-30 | 1978-01-14 | ||
| JPS5819928B2 (ja) * | 1977-11-14 | 1983-04-20 | 三菱重工業株式会社 | 窒素酸化物低減燃焼法 |
-
1981
- 1981-08-21 JP JP13026181A patent/JPS5833019A/ja active Granted
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20210127003A (ko) * | 2020-04-13 | 2021-10-21 | 국방과학연구소 | 광신호 지연 모듈을 이용한 광자기반 fmcw 레이다 시스템 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5833019A (ja) | 1983-02-26 |
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