JPH0235888B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は三段燃焼装置に関するものである。

従来例の構成とその問題点 従来、大型ボイラの火炉へのバーナ配置として
は一般的に第１図に示す火炉前面配置、第２図に
示す火炉前後面配置、第３図に示す火炉コーナ配
置がある。各図において、１は断面四角形火炉、
２は断面四角形火炉１の基部に設けられた一次燃
焼バーナ、３はその上方近傍に設けられたNOx
環元用二次燃料供給ノズル、４はNOx還元用二
次燃料供給ノズル３の上方近傍に設けられた完全
燃焼用追加空気供給ノズルである。ところで、こ
のような各配置における三段燃焼装置によると、
次のような問題があつた。

(1) 火炉前面配置（第１図）の場合 ａ 燃焼ガス主流が後壁面側に押し付けられる
ため、微粉炭などのように固体難燃性の燃料
の場合、後壁の水管壁に沿つて流れやすく、
水管壁近くは燃焼ガス温度が壁面に熱吸収さ
せるため低くなり、したがつて、燃焼速度が
遅く燃焼が完結しにくい。

ｂ バーナゾーンから下流部の前面壁側には図
中に示すような渦域（よどみ域）が形成さ
れ、燃焼ガス主流は後壁面に沿つて、火炉外
へ流れるため、火炉内の燃焼ガスがシヨート
パスし、NOx還元のためのガス滞留時間が
短い。

ｃ 完全燃焼用空気と未燃分を含む燃焼ガスの
拡散混合遅れと混合後のガスが前記同様シヨ
ートパスするので、ここでのガス滞留時間も
十分に確保できにくく、したがつて未燃分も
完全燃焼しにくい。

ｄ 石炭、オイルコークスのように燃料中の輝
発分が少ない場合、燃焼量を減らすと火災が
リフトしやすく、極端な場合失火に至るがバ
ーナ前面配置ではこの失火限界が、火炎がリ
フトすると直ちに起きるため、燃焼量調節範
囲が狭い。

(2) 火炉前後面配置（第２図）の場合 ａ 前後面の噴流が衝突して噴流軸に対し垂直
方向に噴流が拡がり上昇する。このため、図
中に示すように噴流主流外のところによどみ
域（渦域）が形成され、空間が有効に利用で
きないため、燃焼ガス主流の各ゾーン
（NOx還元域、完全燃焼域）の滞留時間が短
くなつてNOx低減効果が十分に発輝されに
くく、また未燃分も多くなりやすい。

ｂ 燃焼量の調節性も定格負荷では前後面バー
ナの火炎が衝突しているので火炎がリフトし
ても失火には至り難いが、燃焼量を減らして
きた場合、各々の火炎が小さくなつてリフト
すると失火するため、やはり燃焼量調節範囲
が狭い。

(3) 火炉コーナ配置（第３図）の場合 火炉中心に円柱状渦が形成されるが、前２項
に比べて燃焼ガスはシヨートパスし難く、ガス
の充満度は改善される。しかし、次の欠点を有
する。

ａ バーナ噴流が、コーナ部からであるためコ
ーナ壁面の低温の燃焼完了ガスを噴流が誘引
するため、火炎がリフトしやすく、リフトす
ると燃焼遅れのため、未燃分が急増する。

ｂ 燃焼量を減じた場合、各々が独立火炎とな
り、リフトすると失火する。

発明の目的 本発明は上記従来の欠点を解消する三段燃焼装
置を提供することを目的とする。

発明の構成 上記目的を達成するため、本発明の三段燃焼装
置は、一次燃焼域の周囲または下流から二次燃料
を追加供給して還元雰囲気燃焼をなし、一次燃焼
で発生したNOxをN₂に還元させてその周囲また
は下流からさらに空気を追加供給して完全燃焼を
行う三段燃焼装置において、断面四角形火炉各面
の炉軸心に平行な中心線より一方向にコーナ側に
ずれた位置に一次燃焼バーナを火炉各面にそれぞ
れ垂直に設け、前記中心線と一次燃焼バーナ間の
距離を、中心線とコーナ間の距離の1/2以内とす
る構成としたものであり、これにより、NOx低
減効果を増大することができるとともに、燃焼量
調節範囲を拡大し、かつ難燃性燃料で助燃を必要
とせずに燃焼できものである。

実施例と作用 以下、本発明の一実施例を第４図〜第６図に基
づいて説明する。

第４図および第５図において、５は断面四角形
火炉、６は断面四角形火炉５の基部に炉面と直角
に設けられた一次燃焼バーナで、それぞれ断面四
角形火炉５各面の炉軸心７に平行な中心線より一
方向にコーナ側にずれた位置に火炉５各面にそれ
ぞれ垂直に設けられている。そして、前記中心線
と一次燃焼バーナ６間の距離８が中心線とコーナ
間の距離９の1/2以内に設定されている。１０は
一次燃焼バーナ６の上方近傍に設けられたNOx
還元用二次燃料供給ノズル、１１はNOx還元用
二次燃料供給ノズル１０の上方近傍に設けられた
完全燃焼用追加空気供給ノズルである。

このような構成により、一次燃焼バーナ６によ
り一次燃焼を行うと先ず炉内で燃焼ガスが旋回す
る。そこでノズル１０からNOx還元用の二次燃
料を追加供給し、さらにその下流から完全燃焼用
の追加空気をノズル１１から供給する。これによ
り三段燃焼装置が行われるが、前記従来例のもの
より燃焼ガスの充満度が高く、かつNOx還元用
二次燃料および完全燃焼用空気の燃焼ガスへの拡
散を早くでき、NOxおよび未燃分を大幅に減少
することができることになる。また、燃焼量を減
じた場合でも、バーナ６基部に旋回上流側バーナ
６からの高温火炎ガスが直接到達するので、火災
リフトが起こりにくくなる。したがつて、燃焼量
調節範囲が拡大するととなる。

なお、第６図に示すように、火炉５各面の炉軸
心７に平行な中心線と一次燃焼バーナ６間の距離
８を、中心線コーナ間の距離９の1/2を越えて設
定すると、火炉５内旋回渦が大きくなり過ぎて火
炎が炉壁に接しながら上昇し、またNOx還元用
二次燃料も炉壁に沿うため、この部分では温度が
低くなり、十分なNOx還元が行われず、未燃分
が多くなりやすい。また、一次燃焼バーナ６を炉
中心に向つて配置すると、各バーナ６、二次燃
料、追加空気の各面のモーメンタムが均一になり
難いので、偏流するとともに衝突位置が変動して
脈動燃焼を起こしやすく、燃焼量を減じた場合、
個々のバーナ火炎が別バーナ６の火炎基部を加熱
できないので、リフトし、失火し易い。

発明の効果 以上本発明によれば、次の効果を得ることがで
きる。

(1) 前面配置、対向配置に比べて燃焼ガスの充満
度が高く、かつNOx還元用二次燃料、および
完全燃焼用の空気の燃焼ガスへの拡散が早いの
で、NOx低減効果が大きく、また、未燃分も
非常に低減できる。

(2) 燃焼量を減じた場合もバーナ基部に、旋回上
流側バーナからの高温火炎ガスが直接到達する
ので、火炎リフトが起りにくく、燃焼量調節範
囲を拡大することができる。

(3) オイルコークスのように輝発分の極めて少い
難燃性燃料でも燃料油などの助燃を必要とせず
に燃焼できる。

(4) 一次燃焼バーナを中心線とコーナ間の距離の
１／２以内としたので、火炉内旋回渦が大きくな
つて火炎が炉壁に接しながら上昇する部分が低
温になりすぎ、NOx還元が不充分で未燃分が
多くなりやすいといつた問題が生じることはな
い。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第３図は従来例を示し、各図のａは縦
断面図、各図のｂは横断面図、第４図〜第６図は
本発明の一実施例を示し、第４図は縦断面図、第
５図、第６図は横断面図である。 ５…断面四角形火炉、６…一次燃焼バーナ、７
…炉軸心、８…中心線と一次燃焼バーナ間の距
離、９…中心線とコーナ間の距離。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 一次燃焼域の周囲または下流から二次燃料を
   追加供給して還元雰囲気燃焼をなし、一次燃焼で
   発生したNOxをN₂に還元させてその周囲または
   下流からさらに空気を追加供給して完全燃焼を行
   う三段燃焼装置において、断面四角形火炉各面の
   炉軸心に平行な中心線より一方向にコーナ側にず
   れた位置に一次燃焼バーナを火炉各面にそれぞれ
   垂直に設け、前記中心線と一次燃焼バーナ間の距
   離を、中心線とコーナ間の距離の1/2以内とした
   ことを特徴とする三段燃焼装置。