JPH039363B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、特にボイラ等の堅型火炉燃焼方法に
於いて、燃焼排ガス中の未燃分及び窒素酸化物
（以下NOXと称す）を低減し、更にボイラ製造費
低減に適するボイラの燃焼方法に関するものであ
る。

従来事業用大容量ボイラの殆んどのものは堅型
火炉を有している。第１図に従来最も良く用いら
れている燃焼方式の１つである対向壁面燃焼にお
ける一般的なバーナ配置及び火炉内における火炎
噴流の形状を模式的に示す。

各々の火炎１は、浮力により火炉中心近傍に至
る間に上方にわん曲し、一体となりながら上昇す
る。このため、上部に設置したバーナからの投入
燃料程、火炉内滞留時間が短かく、供給される燃
料の性状、空気比等の変化によつて必要な火炉高
さの増大を余儀なくされていた。

特に微粉炭を燃料とする場合には、石炭中の揮
発分の少ないものにおいては、必要燃焼物を大き
くとることが要求されることから、その減少によ
り上記火炉高さ増大の必要性が大となる。

又、多くのボイラは、NOX低減のために二段
燃焼を行う。すなわち、バーナ領域における燃焼
用空気を必要量より少なく供給し第一段の燃焼を
行う。この燃焼は不完全燃焼であり、未燃分を有
する。当該未燃分を、バーナ上方火炉内位置に空
気（アフターエア２）を供給することにより燃焼
させ第二段の燃焼を行う。本燃焼法により、バー
ナ領域における燃焼が活発・高温となることを抑
え、NOX低減を図ることができる。

第２図は、NOXの効果的な低減を図るための
他の燃焼方法について示したものである。

主バーナ２０の上部に空気比＜＜１なる燃料過
剰大なるＰバーナ３０を設け、これを燃焼させる
ことにより、以下の反応を進行させ、総合的に
NOX低減を図る燃焼方法である。

・HC＋NO→・XN＋NO ― ― ― → N₂ （・HCは・CH_etcの燃料炭化水素の分解・部
分酸化に依つて生ずる燃焼中間生成物（ラジカ
ル）、・XNはNO還元反応の途中に生ずるラジカ
ルであり、NH_etcを示す。） この方法はNOx低減に対し顕著な効果が期待
されるが以下のような欠点がある。

最も滞留時間の短かい最上部バーナが最も空
気比小なるＰバーナであるため未燃分が急増す
る可能性が大である。

又、未燃分を減少させるためには、アフター
エア量の増大と共に火炉高さの増大が必要とさ
れた。

主バーナ２０の燃焼により最も燃焼ガス上昇
流速が大である位置は主バーナの上部付近であ
る。該位置にＰバーナ３０があるため、主バー
ナからの火炎にＰバーナ燃焼ガスを混合するた
めには、Ｐバーナからの噴射燃料が、火炉中心
部に到達するに必要な推進力が相当量必要とさ
れる。

脱硝領域は主バーナ火炎の互いに衝突する領
域であることが理想であるにもかかわらず、Ｐ
バーナ火炎の設置位置は必ずしも最適位置とさ
れていない。

更に、主バーナ火炎噴流根元部とＰバーナ火
炎噴流根元部の位置が接近しているため各噴流
間に於て、干渉現象が生じ、主バーナ中に比較
的多量に供給される空気をＰバーナ噴流が取込
むため、本来空気不足の程度の大きいことを前
提とするＰバーナの空気比（Ａ／Ｆ）が大きく
なり脱硝効果を下げる結果となつていた。

本発明の目的は、上記した従来技術の欠点をな
くし、排ガス中の未燃分を増大させることなく低
減し、更に火炉の小型化を達成することができる
燃焼方法を提供することにある。

次に第３図以下、図面に示された一実施例によ
り本発明を詳細に説明する。

第３図に示されるごとく、火炉内に下向きに主
バーナ２０が火炎噴射され、その後再び上昇し、
その軌跡がＵ字型となる、いわゆるＵ字型バーニ
ングの型態をとる。該主バーナ火炎の空気比は１
以下、望ましくは0.9〜0.98に調整される。

空気比0.98より大では、主バーナ火炎からの
NOX生成が顕著に増大する可能性があり、一方
0.9未満では、局所領域（例えば、各バーナ間、
水壁近傍）に於て主バーナ火炎の一部より未燃分
が発生、増加するため共に好ましくない。

但し、主バーナによる燃焼効率を高め、若しく
はNOx発生量を一層下げる必要のある場合には、
空気比をそれぞれ0.98より大、若しくは0.9未満
とすることもある。

該主バーナ２０設置位置より下方から複数個の
Ｐバーナ３０が主バーナ２０によるＵ字型火炎の
中心近傍に向かい火炎噴射される。

第４−１図に示すごとくボイラ側壁よりＰバー
ナ３０−１を噴射することも考えられる。

この場合において、前後壁及び左右側壁のＰバ
ーナ取付位置を上下にずらし、又は噴射角度を変
えることにより、各Ｐバーナは主バーナ火炎噴流
の上下半分ずつと混合することになる。

第４−１は、主バーナ火炎の上部と左右側壁の
Ｐバーナ３０−１が、下部と前後壁のＰバーナ３
０が混合する状態を示す。

本実施例により、混合効率が増大し脱硝領域が
広がり、より有効に還元脱硝反応を進行させるこ
とができる。更に、第４−２図に示すごとく主バ
ーナ火炎噴流形状に応じて、少なくとも１つの壁
面に取付けられた複数個のＰバーナを、その取付
け位置が三角形状となるように配することによ
り、一層混合効率は増大する。

第５図は、主バーナ、Ｐバーナに関し、他の実
施例を示す。火炉の燃焼条件等により、主バーナ
の下方向角度を大きく取り得ない場合には、Ｐバ
ーナ火炎を水平方向に対し上向きに火炎噴射させ
ることにより有効な脱硝領域を設けることが可能
となる。

第６図は、本発明の他の実施例を示すもので、
ホツパ部３の燃焼の改善及び強還元性ガスのホツ
パ水壁への直接接触を防止するために少量の空気
又はガス５０をホツパ部３より供給することとし
たものである。

本発明の他の実施例として、以下のものが挙げ
られる。

火炉内に、サンプリングプローグを設け、吸引
ガス性状及びチヤー性状を分析し、その結果を入
力電気信号処理することにより 最適なるＰバーナ、主バーナ燃料量及び空気
比の調整 最適なるアフターエアの調整 主バーナ及びＰバーナの少なくとも一方の火
炎噴射方向を変更可能なるように取付け、最適
角度に制御運転をすることにより燃焼させる。

本発明により、主バーナ火炎の接する範囲に脱
硝領域を設けることができ、脱硝効果が増大す
る。

本発明の他の効果は、空気比が小さく調整され
ているＰバーナが主バーナの下部に取付けられて
いるため Ｐバーナによる燃焼の燃焼領域が増大し、未
燃分の減少に寄与し、又ボイラの小型化も実現
する。

主バーナとＰバーナが離れているため主バー
ナ、Ｐバーナ間における干渉を防ぎ、脱硝効果
の減少を防ぐ。

主バーナ火炎の上昇速度の小さい位置にＰバ
ーナ火炎を噴射するため、主バーナ火炎との混
合に必要なＰバーナの推進力は小さくて済み、
圧力損失を小さくすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は、従来の火炉燃焼法、第３
図、第４−１図、第４−２図、第５図及び第６図
は、本発明の一実施例の概略説明図である。 １……火炎、２……アフターエア、３……ホツ
パ、１０……ボイラ火炉、２０……主バーナ、３
０……Ｐバーナ、４０……アフターエアポツト、
５０……ホツパガス。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ボイラ等の火炉において、該火炉への総供給
   燃料の過半数が供給される複数個の主バーナの火
   炎噴射方向を水平方向に対して下向きに燃焼さ
   せ、残余燃料の一部又は全部を供給する脱硝バー
   ナ（以下Ｐバーナと称す）の一部又は全部を主バ
   ーナ設置位置より火炉下側に配置し燃焼させるこ
   とを特徴とする窒素酸化物を低減する火炉燃焼方
   法。 ２ 主バーナより上方火炉内位置にアフターエア
   供給手段を設けたことを特徴とする特許請求の範
   囲第１項記載の窒素酸化物を低減する火炉燃焼方
   法。