JPH02115603A

JPH02115603A - 熱焼装置

Info

Publication number: JPH02115603A
Application number: JP26728388A
Authority: JP
Inventors: Seiichi Takahashi; 清一高橋
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 1988-10-25
Filing date: 1988-10-25
Publication date: 1990-04-27
Anticipated expiration: 2012-08-27
Also published as: JP2647461B2

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、産業用ボイラや化学工業装置等に使用される
燃焼装置、殊に予燃焼炉付きの燃焼装置に関する。

従来の技術ガス化二段燃焼装置並びにその燃焼方法の既存の技術と
して、特公昭５Ｂ−７８８４号に開示されているものが
ある。

即ち、第５図に示すように、この燃焼装置は大略、予燃
焼炉（室）Ｏ１１還元室０２、主燃焼炉（室）０３及び
燃焼器０４から構成されている。

燃焼器０４内にはバーナ０５、保炎器０６、旋回羽根０
７を設け、このバーナ０５の周囲に一次空気口ｏ８が開
口している。

そして、この燃焼器０４後流に耐火材０９で覆われた予
燃焼炉付を形成し、その更に後流に還元室ｏ２及び主燃
焼炉０３を配設している。

また、還元室０２後流部周壁には二次空気口（ノズル）
ＯｌＯを設けており、その周壁内部に冷却伝熱面０１１
を形成している。

更に、この還元室０２出口にはミキシング機能を有する
仕切板０１２を配設している。

このような構成により、一次空気口０８から供給された
理論空気量以下の一次空気口（又は一次空気と不活性ガ
スの混合気体）の雰囲気の下で、空気不足でも十分燃焼
温度の上昇する、予燃焼炉（室）Ｏｌの内部で一次燃焼
を行う。

なお、図中、符号すは一次燃焼炎、ｂ′は反転燃焼ガス
、及びＣは燃料を夫々示す。

その後還元雰囲気の下で、空気不足のため生じた未燃燃
料Ｃ′をガス化させ、予燃焼炉Ｏ１に連通する還元室０
２内で一次燃焼におけるＮＯｘ　（窒素酸化物）の還元
を促進する。

そして、この還元室０２の二次空気口０１０から二次空
気、／（又は二次空気と不活性ガスの混合気体）をこの
段階で吸込むことにより、その後流に配置した主燃焼炉
０３内で完全燃焼を行い、ＮＯｘの発生を抑制する。

このことにより高負荷燃焼の下でもＮｏｗ濃度を著しく
低減できるようにしている。

発明が解決しようとする課題ところが、バーナ０５から噴霧される燃料Ｃが少ない場
合、形成される燃焼火炎すの火炎長さが短いため、前述
の如き二次空気口０１０付近の温度が殊に低下する。

この現象により二次空気ａ′を二次空気口０１０を設け
た還元室０２後流部周壁の位置から供給すると、未燃分
が増加したり、発煙する不都合が生じる。

また、その温度が燃焼を保つための範囲よりも低下し過
ぎると、二段燃焼として本来のＮＯ＋ｃ濃度を低減する
ことができなくなる。

課題を解決するための手段本発明は、このような従来の課題を解決するために、Ｎ
０ｗ低域のために耐火材で覆われた予燃焼炉に理論空気
量以下の一次空気を供給し、かつ前記予燃焼炉に連通す
る主燃焼炉に二次空気を供給する燃焼装置において、前
記予燃焼炉側に一次空気口と共に複数組の一次空気ノズ
ルと二次空気ノズルとを設けて、燃焼量の増減に応じて
各一次、二次空気の供給量を調整し、かつ使用する萌記
各一次又は二次空気ノズルの組合せを選定するようにし
たものである。

作用このような手段顛によれば、予燃焼炉に複数組の一次、
二次空気ノズルを設けるので、燃焼量の増減に応じて各
一次、二次空気の供給量を調整することかでき、また、
該一次、二次空気ノズルを組合せて使用する（使い分け
る）ことにより燃焼火炎の火炎長さに対応した空気量の
供給及び良好な燃焼を行うことができる。

実施例以下第１〜４図を参照して、本発明の一実施例について
詳述する。

なお、これらの図において、便宜上各一次、二次空気を
区別するためにその空気量を記号ａ、ａ’で示し、また
一次空気系の供給用空気口及びノズルの夫々から噴出す
る空気量を夫々記号ａｎ　（ｎ＝　１　。

２、・・・）で示し、二次空気系の供給用ノズルの夫々
から噴出する空気量を夫々記号ａ’ｎ（ｎ＝１．２．・
・・）で示すこととする。更に図中には一つの例として
予燃焼炉内に複数の空気ノズルの組数が夫々、次空気口
２とは別に一次空気ノズル３　ａ、　３　ｂの２組、及
び二次空気ノズル４ａ、４ｂの２組ずつ配置される場合
を示す。ただし、本実施例によれば、これらの組数は通
常使用される場合であって、これだけに限定されるもの
ではなく燃焼量や燃焼火炎の火炎長さによってその組数
を増加することはもちろん良い。

しかして本考案によれば、第１図に示すように焼耐火材５で覆われた予燃嬉炉ｌの入口側には、燃料油Ｃ
を予燃焼炉ｌに噴霧するバーナ６と、このα 内に供給する一次空気口２とからなる燃焼器７が配置さ
れている。なお、図中、符号８はスワラ−を示す。

そして、予燃焼炉１の周壁には適当な間隔をおいて残り
の一次空気ａ、＋ａ３（＝ａ−ａυを段階的に４ａが燃
焼器７側から後流にかけて順にしかも燃焼火炎すが短炎
となり得る範囲に配置されている。

また、この予燃焼炉Ｉ後流側出口、厳密にはその後流側
に配置する主燃焼炉９との連通部において、耐火材製の
その内部に二次空気ａ’１（＝ａ　　ａ’＋）の供給通
路ＩＯを介して二次空気ノズル４ｂが穿設されると共に
、燃焼ガス（図示せず）のミキシング機能を有する環状
の仕切板８が介在している。

この場合、前記二次空気ノズル４ｂの噴射角度は主燃焼
炉９方向に内向きに設定されるが、本実施例によれば前
述の如く燃焼量、火炎長さ等の点から予燃焼炉ｌの容量
が大きいときには、その二次空気ノズル４ｂの設定位置
は予燃焼炉１内のｔ流とされても良い。

一方、これらの一次、二次空気ノズル３　ａ、　３　ｂ
。

４ａ、４ｂへの各空気ａ、ａ’の送給は、予燃焼炉Ｉの
外部に設けた空気供給調整装置（図示せず）の配分（振
り分け）並びに空気量調整により行う。

次にその作用について説明する。

予燃焼炉ｌを使用する低ＮＯｘ燃焼では、原理的に一次
空気口で主に高温還元雰囲気を作り、低ＮＯｘ化させる
。続いて二次空気ａ′で燃焼完結させ発煙を防止する。

ところが従来の場合、前述した如く燃焼量が所定の値よ
り少なくなる時には、火炎が短いので、従来の二次空気
ノズルの位置では火炎温度が低く、そのまま二次空気を
供給するとその二次空気の供給を行う周囲の温度が下が
り逆に発煙する。

そこで本実施例によれば二次空気ノズル４ａ。

４ｂを予燃焼炉Ｉ側に移設して火炎温度が下がり過ぎな
い範囲内で二次空気ａ′を供給できるので、発煙せず燃
焼を完結させることが可能である。

即ち、燃焼量の増減に応じて各一次、二次空気ａ、ａ’
の供給量を調整すると共に、各一次空気口２、一次空気
ノズル３　ａ、　３　ｂ又は二次空気ノズル４ａ。

４ｂのいずれかを組合わせて使用することにより、最適
な燃焼状態となる。

以下一次、二次空気ａ、ａ’供給の調整について第２〜
４図に基づいて具体的に説明すると、第２図は全一次空
気量ａ、つまり一次空気口２、及び２組の一次空気ノズ
ル３　ａ、　３　ｂから供給する空気量ａ＝ｊ１＋　＋
　ａｌ　＋　ａｓと燃焼量［％］との関係を示し、第３
図は全二次空気量、つまり二次空気ノズル４ａ。

４ｂから供給する空気量ａ′＝ａ′１＋ａ′、と燃焼量
［％コとの関係を示す。

また、第４図は夫々、（イ）：（一次空気口２における
一次空気口、）／（全一次空気１１ａ）、（ロ）＝（一
次空気ノズル３ａにおける一次空気口）／（全一次空気
量ａ）、（ハ）＝（一次空気ノズル３ｂにおける一次空
気口、）／（全一次空気ｊｌａ）、及び（ニ）：（二次
空気ノズル４ａにおける二次空気量ａ′υ／（全二次空
気量ａ／）と、燃焼量［％］との関係を示す。

さて、第２図において、全一次空気量ａは燃焼中は常時
、予燃焼炉ｌ中に投入されることとなるが、燃焼火炎の
長さが最大、換言すれば燃焼量が１００％の状態から燃
焼量が漸次低減して行く場合を考えたときに、前記全一
次空気１１ａ＝ａ、＋ａｔ＋ａ３はその燃焼量の低減に
応じて１００％、供給から漸次減少するよう、空気供給
装置により調整が図られる。

ただし、この場合、燃焼量が２５％以下の範囲内では炉
内圧との関係から全一次空気１ｔａの値が２５％前後で
一定としておく。

一方、第３図において、前記使用状態の下で全二次空気
量ａ′は、全一次空気量ａと共に同時に燃焼量の低減に
応じて漸次減少するよう、調整が図られる。

ただし、この場合、燃焼量が２５％以下の範囲内ではや
はり炉内圧及び燃焼火炎の火炎長さとの関係から全二次
空気量ａ′の値は０％とする。

しかして、これら第２及び３図に示した全一次、二次空
気量ａ、ａ’を全景投入して燃焼量の変化のみに対応さ
せて調整しても、当然のことながら良好の燃焼状態が得
られるわけではなく、そこで第４図に示すように、殊に
予燃焼炉ｌ内においては燃焼火炎すの火炎長さに対応し
て、段階的に一次、二次空気ノズル３　ａ、　３　ｂ、
　４　ａ、　４　ｂを使用してその空気１ａ、ａ’の調
整がなされる必要がある。

まず、図中（イ）、（ロ）について燃焼量が１００〜５
０％の範囲では、一次空気口２、一次ノズル空気３ａを
組合せて用い、従ってａ、＋むのみで高温還元燃焼させ
る。

このとき、火炎すは十分長く形成されているので、仕切
板８に設けた二次空気ノズル４ｂからの二次空気ａ’ｖ
で燃焼を完結させることができる。

なお、ａｌは燃焼量が１００〜０％の全範囲で供給され
ることは云うまでもない。

次に、図中（ハ）について燃焼量が５０〜２５％の範囲
では、形成される火炎すは短くなるので、前記（ロ）の
一次空気ａ、を止め、その代わりに一次空気ノズル３ｂ
からの一次空気ａ３をａ、と共に使用することにより、
燃焼時間を遅らせて火炎すを長くする。

このとき、二次空気ノズル４ｂの位置（第１図参照）か
ら二次空気ａ／、を供給しても、その空気ａ′。

で十分に低ＮＯｘ燃焼を完結させることができる。

更に、図中（ニ）について燃焼量が２５％以下の範囲で
は、形成される火炎すは非常に短いので、前記（ハ）の
一次空気ａ３を止めてａ、のみを使用し、また二次空気
もａ’ｔを止めてａ／、のみを使用することにより、低
ＮＯｘ燃焼を確実に完結させることができる。

発明の効果以上詳述したように、本発明１こよれば、燃焼量が減少
して燃焼火炎の火炎長さが短くなり、仮に予燃焼炉後流
側の出口の二次空気ノズル付近の温度が低下したとして
もその火炎長さに対応して予燃焼炉内上流側に配置した
他の二次空気ノズルに容易に切替えて、短炎の長さの範
囲内で一次空気と共に連続的に二次空気を供給すること
が可能となるため、よって燃焼量の減少に関係なく未燃
分や発煙のない燃焼完結が図れ、低ＮＯｘ化を増進する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による燃焼装置の一例を示す概略構造断
面図、第２図は全一次空気量と燃焼量との関係を示す図
、第３図は全二次空気量と燃焼量との関係を示す図、第
４図は主に燃焼火炎の火炎長さに対応して段階的に使用
する各一次又は二次空気ノズルから供給される一次、二
次空気量と燃焼量との関係を示す図、第５図は従来の燃
焼装置を示す概略構造断面図である。ｌ・・予燃焼炉、２・・一次空気口、３　ａ、　３　ｂ
・・各一次空気ノズル、４　ａ、　４　ｂ　・・各二次
空気ノズル、５・・耐火材、９・・主燃焼炉、ａ、ａｌ
〜ａ３・・各一次空気（量）、ａ　＋ａ　ｌ＋ａ　＊・
・各二次空（ほか１名）第２図ボ鏝ｔ（，９ｇ）第３図京億ｔ　（χ）

Claims

【特許請求の範囲】

ＮＯｘ低減のために耐火材で覆われた予燃焼炉に理論空
気量以下の一次空気を供給し、かつ前記予燃焼炉に連通
する主燃焼炉に二次空気を供給する燃焼装置において、
前記予燃焼炉側に一次空気口と共に複数組の一次空気ノ
ズルと二次空気ノズルとを設けて、燃焼量の増減に応じ
て各一次、二次空気の供給量を調整し、かつ使用する前
記各一次又は二次空気ノズルの組合せを選定するように
したことを特徴とする燃焼装置。