JPH04356603A - 燃焼器および燃焼設備 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、複数の予混合火炎バー
ナを備えている燃焼器、およびこの運転方法に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】光化学スモッグの原因となるＮＯｘに対
する排出規制は年々厳しくなっており、ＮＯｘ排出量を
低減するための技術開発が盛んに行われている。また、
燃焼時に発生する公害成分含有量の少ないボイラ用燃料
として液化天然ガス（ＬＮＧ）などがあり、これらの燃
料使用量は増加する傾向にある。このような窒素含有量
の少ない気体燃料が燃焼する際、発生するＮＯｘは、燃
焼用空気中の窒素が高温雰囲気内で酸化されて生成され
るサーマルＮＯｘである。サーマルＮＯｘの生成は温度
依存性が高く、火炎温度が高くなるにつれて増加する。 火炎温度は、燃料と燃焼用空気との混合比いわゆる空気
比によって異なり、燃料を完全燃焼させるのに過不足の
ない空気量（理論空気量）で燃焼する時に火炎温度は最
も高くなる。

【０００３】通常の燃焼器においては、拡散燃焼がよく
使用される。この燃焼法は、燃料と燃焼用空気とを別々
のノズルより燃焼室内に投入し、燃焼室内で両者を混合
することにより火炎を形成する方法であり、火炎の安定
性に優るのが特徴である。しかしながらこの燃焼法では
、燃料−空気の混合過程において、空気比が１に近くな
る領域が必ず存在し、この領域で火炎温度は高くなり、
ＮＯｘの発生が多くなる。

【０００４】このため、火炎温度の低減によりＮＯｘの
発生量を低減する目的で、希薄燃焼、二段燃焼、排ガス
再循環法等の燃焼法が既に開発され、多くの燃焼装置に
採用されている。二段燃焼および排ガス再循環法は、Ｎ
Ｏｘ低減の効果においては優れるが、未燃分が放出され
易い。これを防ぐには燃焼器を大きくする必要があり、
経済的には不利な燃焼法である。また、希薄燃焼法は空
気比を高くして燃焼する方法である。この燃焼法では過
剰空気が増えるため、ボイラから燃焼ガスにより系外へ
排出される熱が増加し、ボイラの熱効率が低下する。

【０００５】予混合火炎を採用した燃焼装置の例として
、空気不足の拡散火炎と空気過剰の予混合火炎を組合せ
て燃焼する方法（特公昭５２−２８２５１号公報）があ
るが、この燃焼法では、一部拡散燃焼を採用しているた
めＮＯｘ低減に限界がある。他の例としては、空気比が
１．０付近で燃焼しても予混合火炎から発生するＮＯｘ
を低減する目的で、複数個のバーナを形成し、バーナ噴
出口の下流に、噴出される燃料と空気との予混合気の主
流方向に平行にならないように板（保炎器）を設置する
ことで、予混合気が燃焼する前に、低温の燃焼ガスの一
部を予混合気に混合し火炎温度を低下する、または酸素
濃度を小さくすることで、ＮＯｘを低減する方法（特願
平１ー３３９２５２号公報）がある。この燃焼法では予
混合火炎の安定燃焼範囲内でボイラ負荷変動に追従でき
るように、予混合火炎用の複数個のバーナを備えている
が、ここより形成される予混合火炎と予混合火炎の間に
高温の燃焼ガスが滞留するために上記の冷却、および稀
釈効果がなくなり、ＮＯｘ値（Ｏ２０％換算値）が、例
えば、東京都の規制値である６０ｐｐｍより高くなると
きがある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】このように保炎器を用
いて予混合火炎を安定化する従来技術においては、火炎
干渉での高温化によるＮＯｘ発生量の増加するのを防ぐ
ために、バーナ相互間隔を大きくとる必要があり、小型
化を図ることが難しいという問題点がある。特に、都市
型ボイラーが普及している昨今では、ボイラーの小型化
が望まれている。

【０００７】そこで、本発明は、このような従来の問題
点について着目してなされたもので、ＮＯｘ発生量を増
加させることなく、小型化を図ることができる燃焼器、
燃焼設備および燃焼器の運転方法を提供することを目的
とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
の燃焼器は、複数の予混合火炎バーナを備え、該予混合
火炎バーナのそれぞれの出口近傍に保炎器が設けられて
いる燃焼器において、前記予混合火炎バーナの噴出口周
縁とと前記保炎器の周縁との間に形成される開口の面積
であって、隣合っている予混合火炎バーナのうち、少な
くとも一の予混合火炎バーナの方向における開口の面積
が、該開口から噴出する予混合気体がその近傍で燃焼す
ることができない流速となる面積以下に設定されている
か、または前記開口の面積がないことを特徴とするもの
である。また、前記予混合火炎バーナを鉛直方向および
水平方向にそれぞれ複数設ける場合には、前記予混合火
炎バーナの噴出口周縁と保炎器の周縁との間に形成され
る開口の面積であって、前記保炎器に対して、鉛直方向
と水平方向とのうち、一方の方向に有する開口の面積が
、該開口から噴出する予混合気体がその近傍で燃焼する
ことができない流速となる面積以下に設定されているか
、または前記開口の面積がなく、鉛直方向と水平方向と
のうち、他の方向において隣合っている予混合火炎バー
ナの相互間隔が、互いのバーナから噴出する予混合気体
によって形成される予混合火炎が相互に干渉しない距離
に設定されていることを特徴とする。また、前記目的を
達成するための燃焼器の運転方法は、複数の予混合火炎
バーナを備えている燃焼器の運転方法において、隣合う
予混合火炎バーナのち、一方の予混合火炎バーナから噴
出する予混合気体の空気比を理論空気比より高く、他方
の予混合火炎バーナから噴出する予混合気体の空気比を
理論空気比より低くして運転することを特徴とするもの
である。ここで、前記一方の予混合火炎バーナから噴出
する予混合気体の空気比は０．５から０．９に、前記他
方の予混合火炎バーナから噴出する予混合気体の空気比
は１．１から１．５に、互いの予混合火炎バーナから噴
出する予混合気体の平均空気比は１．０から１．５に調
節することが好ましい。

【０００９】また、以上の燃焼器の運転方法を実現する
ための燃焼設備は、隣合う前記予混合火炎バーナにおい
て、一方の予混合火炎バーナから噴出する予混合気体の
空気比を理論空気比より高く、他方の予混合火炎バーナ
から噴出する予混合気体の空気比を理論空気比より低く
設定する空気比制御手段を備えていることを特徴とする
ものである。ここで、空気比制御手段は、具体的には、
予混合火炎バーナに供給する燃焼用空気および燃料の流
量を調節する流量調節弁と、これを制御する制御器等で
構成することができる。

【００１０】

【作用】ボイラ効率を向上させるには、理論空気量に近
い空気量（空気比１．０）で燃焼し、ボイラ系外へ排出
される熱量を低減するのと同時に、燃焼室を小さくして
放散熱を少なくするのが重要である。これには、先ず燃
焼室を小さくするのに火炎の長さを短縮できる予混合火
炎を採用する。予混合火炎でＮＯｘを低減するには従来
空気過剰で燃焼するのが主流の技術であるが、発明者ら
は、鋭意検討の結果、燃料−空気の予混合気体噴流の中
心に高温の燃焼気体を導入し、予混合気体が燃焼する前
に、燃焼気体の１部が予混合気体に混合すればＮＯｘを
低減できることを明らかにした。噴流の中心部に導入さ
れた燃焼気体は、ここからの熱の移動により予混合気体
を着火させ、予混合火炎を安定化させる。また、噴流の
外周において燃焼気体が予混合気体に混合する機構を設
けることにより、火炎の高温領域が縮小されサーマルＮ
Ｏｘの発生が抑制される。

【００１１】このような燃焼法を実現するための一つの
手段として、保炎器がある。保炎器は、自身の下流側の
面積が急激に小さくなるか、または自身の下流側の面積
が突然なくなるように形成したものである。このような
保炎器により自身の下流側に高温の燃焼気体の循環流が
形成され、予混合気体の着火性が確保される。また、他
の手段としては、所定のバ−ナで形成される火炎からの
燃焼気体が予混合気体噴流の中心部に流れるように、該
所定のバ−ナを配置する手法がある。このとき、所定の
バ−ナとしては、火炎安定性に優れるものが良く、具体
的には、保炎器を設置した予混合火炎バ−ナあるいは拡
散火炎バ−ナが良い。

【００１２】また、予混合気体噴流の外周から燃焼気体
の混合するのを促進する一つの手段としては、燃焼室を
予混合火炎バーナ噴出口から急激に広がる形状にすると
良い。このように構成することにより、予混合気体噴流
の外周側に燃焼気体の循環流が形成され、予混合気体と
燃焼気体との混合が促進される。

【００１３】ところで、以上説明した燃焼法では、単一
の予混合火炎バーナで火炎を形成するときにおいて低Ｎ
Ｏｘ燃焼を実現できるが、複数の予混合バーナで火炎を
形成する時は、燃焼器の小型化を実現するために予混合
火炎バーナ相互間隔を小さくすると、火炎同志が干渉し
てサーマルＮＯｘが増加し、具体的には、東京都の基準
値である６０ｐｐｍ（Ｏ２０％換算）を超えることがあ
る。

【００１４】そこで、本発明では、予混合火炎バーナの
噴出口周縁と保炎器の周縁との間に形成される開口の面
積で、隣接させようとする予混合火炎バーナの方向に有
する開口の面積を、該開口から噴出する予混合気体が燃
焼することができない流速となる面積に設定するか、ま
たは前記開口の面積をなくすようにした。このため、隣
接させようとする予混合火炎バーナの方向には、火炎が
形成されなくなるので、この方向において予混合火炎バ
ーナ間隔を小さくしても火炎干渉が生じなくなり、サー
マルＮＯｘは増加しない。なお、ある予混合火炎バーナ
に対して、相互間隔を小さくしない場合には、互いのバ
ーナから噴出する予混合火炎が干渉しない距離に、相互
間隔を設定する必要がある。この場合、火炎干渉が起こ
らないばかりか、火炎相互間に燃焼気体が滞留して、火
炎の冷却効果および予混合気体の稀釈効果が促進される
ために、ＮＯｘ低減が図られる。

【００１５】また、隣合う予混合火炎バーナのち、一方
の予混合火炎バーナから噴出する予混合気体の空気比を
理論空気比より高く、他方の予混合火炎バーナから噴出
する予混合気体の空気比を理論空気比より低くして、つ
まり、隣合う予混合火炎バーナで濃淡燃焼を行なうこと
によっても、本発明の目的を達成することができる。一
般的に、理論空気比、つまり空気比が１のときに燃焼温
度が最も高くなるため、サーマルＮＯｘ発生量が多く、
理論空気比と異なる空気比の予混合気体を燃焼させた場
合には、サーマルＮＯｘ発生量が少ない。そこで、理論
空気比と異なる空気比の予混合気体を燃焼させることに
より、サーマルＮＯｘ発生量の低減が図られる。しかし
、単に理論空気比と異なる予混合気体を燃焼させた場合
には、燃焼効率が悪くなるため、実施有効性がない。 このため、理論空気比よりも高い空気比の予混合気体と
理論空気比よりも低い空気比の予混合気体とを隣合わせ
て燃焼させることにより、理論空気比よりも低い空気比
の予混合気体の燃焼により生成される未燃分を、理論空
気比よりも高い空気比の予混合気体の燃焼による残存酸
素で燃焼させて、燃焼効率の維持も図っている。したが
って、このような方式を用いれば、予混合火炎バーナの
相互間隔をさらに小さくしても、ＮＯｘの発生量は増加
しない。

【００１６】

【実施例】以下、本発明に係る燃焼設備の各種実施例を
図を用いて説明する。燃焼設備の一実施例について図１
から図８を用いて説明する。本実施例の燃焼設備は、図
２に示すように、自然循環型ボイラ設備である。

【００１７】このボイラ１００には、図１および図３に
示すように、６基の予混合火炎バーナ１０，１０，…を
備えており、鉛直方向に３段、水平方向に２列の配列で
設けられている。予混合火炎バーナ１０，１０，…は、
鉛直方向の相互間隔が非常に近似して配され、水平方向
の相互間隔が互いのバーナ１０，１０で形成される予混
合火炎が相互に干渉しない距離に配されている。これら
の予混合火炎バーナ１０，１０，…の出口近傍には、自
身の下流側に燃焼気体の循環流を形成させる保炎器２０
，２０，…が、それぞれ設けられている。また、複数の
予混合火炎バーナ１０，１０，…の中心近傍には、拡散
火炎バーナ３０が設けられている。燃焼室の壁面には、
複数の水管２が配されており、これが蒸気ドラム３およ
び水ドラム４とつながっている。

【００１８】拡散火炎バーナ３０は、図１および図３に
示すように、燃料である液化天然ガスを噴出する燃料ノ
ズル３１と、この周囲を覆うように配されている空気ノ
ズル３２と、バーナスロートとを有して構成されている
。バーナスロートには、バーナ２０の焼損を防ぐために
水管が設けられている。

【００１９】予混合火炎バーナ１０の上流側には、バー
ナ１０内に燃焼用空気を供給するエアダクト１７が設け
られている。予混合火炎バーナ１０は、自身の内部に燃
料である液化天然ガスを噴出する燃料ノズル１１と、予
混合室内に供給する燃焼用空気を整流させる整流器１２
と、燃料と燃焼用気体の混合を促すための混合器１３と
を有して構成されている。整流器１２は、複数の板が流
路に対して平行になるように組み合わせたハニカム構造
体であり、均一な速度分布の流れを形成する整流作用と
同時に、流路断面積の縮小による流速向上で、予混合火
炎の逆火防止としても作用する。

【００２０】予混合火炎バーナ１０の噴出口は、図１お
よび図３に示すように、鉛直方向に長い矩形状を成して
いる。この噴出口のわずかに下流側に、矩形板状の保炎
器２０が、予混合気体噴流の主流方向に対して垂直にな
るように設置されている。予混合気体は、予混合火炎バ
ーナ１０の噴出口と保炎器２０との間の開口から燃焼室
内に噴出されるわけであるが、この開口は、保炎器２０
の左右方向に有するものより、保炎器２０の上下方向に
有するものの方が小さくなるように形成されている。予
混合火炎バーナ１０の噴出口の上下縁には、図４および
図５に示すように、保炎器２０の上下方向に有する開口
をさらに狭め、この開口から噴出する予混合気体が燃焼
することができない流速までその流速を高めるように、
仕切板１４が設けられている。

【００２１】図６に示すように、予混合火炎バーナ１０
内に燃焼用空気を供給するエアダクト１７と接続されて
いる空気供給系４０，４５、および燃料ノズル１１と接
続されている燃料供給系５０，５５は、供に、予混合火
炎バーナ１０，１０，…の第１列目用の系列４０，５０
と第２列目用の系列４５，５５とがある。この空気供給
系４０，４５と燃料供給系５０，５５とには、それぞれ
、流量計４１，４６，５１，５６と流量調節弁４２，４
７，５２，５８とが設けられている。この流量調節弁４
２，４７，５２，５８は、この弁開度を制御する制御器
６０と接続されている。制御器６０は、学習機能を有し
ており、各流量計４１，４６，…および排気ガス分析計
６１からの信号に従って、各流量調節弁４２，４７，…
に対して制御信号を出力する。

【００２２】次に、本実施例の作用について説明する。 本実施例において採用している予混合燃焼法では、一般
的に、拡散燃焼法に比べて、火炎を短くできるため、燃
焼炉における単位体積当りにかける熱負荷を増加させる
ことができる。具体的には、予混合火炎の長さは通常５
０ｃｍ以下であり、バーナ１０噴出口から対向する水管
２までの距離は１ｍ程度で済む。また、拡散燃焼法では
、熱負荷が５０万ｋｃａｌ／ｍ３ｈであったものを、２
００万ｋｃａｌ／ｍ３ｈ以上にすることができる。また
、本実施例のようなボイラの特徴は、ボイラ容量を増加
する際、ボイラを鉛直方向に伸ばし、水ドラム４と蒸気
ドラム３との間隔を広げて、伝熱面積を増加すれば良い
ことにある。これは、本実施例のバ−ナ１０を使用すれ
ば、バ−ナ容量を増加しても火炎の長さがほとんど変化
しないことにより可能になる。当然、予混合火炎バーナ
１０の段数を上方に増加することにより容量の増加を図
ることも可能である。このように、小型化に適した形態
のボイラにおいて、本実施例では、さらに、予混合火炎
バーナ１０，１０，…の鉛直方向の相互間隔を小さくし
て、鉛直方向の小型化を図っている。

【００２３】ところで、単に予混合火炎バーナ１０，１
０の相互間隔を小さくした場合には、相互のバーナ１０
，１０で形成される予混合火炎が干渉して、そこに高温
部が形成されて、ＮＯｘの大量発生を招いてしまう。 そこで、本実施例においては、予混合火炎バーナ１０の
噴出口の上縁および下縁に仕切板１４，１４を設け、保
炎器２０と予混合火炎バーナ１０の噴出口との間の鉛直
方向における開口面積を小さくし、ここから噴出する予
混合気体の流速を高めて、この近傍で燃焼しないように
した。このため、上下のバーナ１０，１０間での火炎干
渉が起こらず、ＮＯｘ発生量を増加させることなく、ボ
イラの小型化を図ることができる。

【００２４】なお、保炎器２０は、自身の下流側に燃焼
気体の循環流を形成して、予混合気体の着火安定を確保
すると共に、ＮＯｘの低減を図るものであるが、これは
、噴流に対する抵抗が比較的大きいので、図９に示すよ
うに、保炎器２１自身の上流側の形状が、下流側に向か
う連れて次第に大きくなるよう形成して、抵抗を減らす
と良い。また、図１０に示すように、保炎器２２は、予
混合気体噴出主方向Ｐに対して垂直方向における保炎器
２２の周囲形状が、凹凸を成すように形成しても良い。 このように形成することにより、自身の下流側に燃焼気
体の循環流をより多く確保でき、着火安定性等を向上さ
せることができる。また、保炎器は、以上のように、各
予混合火炎バーナ１０，１０，…ごとに、それぞれ設け
たが、図１１および図１２に示すように、１列の予混合
バーナ１０，１０，１０に対して、１基の保炎器２３を
設けても良い。このように、各予混合火炎バーナ１０，
１０，…ごとに、それぞれ設けた保炎器を一体的にして
も、上下の予混合火炎バーナ１０，１０間での火炎干渉
を防ぐことができる。

【００２５】ここで、理論空気比よりも高い空気比の予
混合気体と理論空気比よりも低い空気比の予混合気体と
を混在させた燃焼、つまり濃淡燃焼に関する試験を行な
ったので、これについて、図７および図８を用いて説明
する。この試験では、予混合火炎バーナの噴出口形状が
縦長矩形状のものを水平方向および鉛直方向に２基並べ
て、それぞれに関して濃淡の度合いを変えてＮＯｘ発生
量を測定した。なお、同図中のグラフにおいて、縦軸は
２基の予混合火炎バーナから生成されるＮＯｘ量（Ｏ２
０％換算値）で、横軸は２基の予混合バーナから排出さ
れる排気ガスの燃焼器出口における空気比である。また
、燃料としては液化天然ガスを使用し、ガス量は予混合
火炎バーナ１台当たり１２０Ｎｍ３／ｈである。

【００２６】まず、予混合火炎バーナを水平方向に２基
並べたものによる試験結果について、図７により説明す
る。ＮＯ．１およびＮＯ．２バーナに同じ空気比の予混
合気体を燃焼させた場合（グラフ中、白丸で示す）、燃
焼器出口における排気ガスの空気比が約１．１１のとき
は、７３ｐｐｍのＮＯｘが排出される。一方、燃焼器出
口における排気ガスの空気比が約１．１１で、Ｎｏ．１
バーナの空気比が１．２８、ＮＯ．２バーナの空気比が
０．９６のときは（グラフ中、半白丸で示す）、濃淡燃
焼を行なっていないものとほぼ同量のＮＯｘが排出され
た。また、ＮＯ．１およびＮＯ．２バーナに同じ空気比
の予混合気体を燃焼させ、燃焼器出口における排気ガス
の空気比が約１．１７のときは、６８ｐｐｍのＮＯｘが
排出される。これに対して、燃焼器出口における排気ガ
スの空気比が１．１７であっても、Ｎｏ．１バーナの空
気比を１．３７、ＮＯ．２バーナの空気比を０．９４に
したときには（グラフ中、半白丸で示す）、ＮＯｘの排
出量が６５ｐｐｍとなり、濃淡燃焼を行なっていないも
のに比べ、ＮＯｘの排出量が３ｐｐｍ程度低減した。ま
た、燃焼器出口における排気ガスの空気比が約１．１１
で、Ｎｏ．１バーナの空気比が０．７２、ＮＯ．２バー
ナの空気比が１．４７のときは（グラフ中、白丸で示す
）、ＮＯｘの排出量が５８ｐｐｍとなり、濃淡燃焼を行
なっていないものに比べ、実に、ＮＯｘ排出量が１５ｐ
ｐｍも低減した。

【００２７】次に、予混合火炎バーナを鉛直方向に２基
並べたものによる試験結果について、図８により説明す
る。燃焼器出口における排気ガスの空気比が約１．０５
の場合、ＮＯ．１およびＮＯ．２バーナに同じ空気比の
予混合気体を燃焼させたとき（グラフ中、白四角で示す
）、６３ｐｐｍのＮＯｘが排出され、Ｎｏ．１バーナの
空気比が０．９０、ＮＯ．２バーナの空気比が１．１９
のときは（グラフ中、半黒四角で示す）、５５ｐｐｍの
ＮＯｘが排出され、Ｎｏ．１バーナの空気比が０．７７
、ＮＯ．２バーナの空気比が１．３２のときは（グラフ
中、黒四角で示す）、５１ｐｐｍのＮＯｘが排出され、
濃淡燃焼を行なっていないものに比べ、最大で、ＮＯｘ
排出量が１２ｐｐｍ低減した。また、燃焼器出口におけ
る排気ガスの空気比が約１．１０の場合、ＮＯ．１およ
びＮＯ．２バーナに同じ空気比の予混合気体を燃焼させ
たとき（グラフ中、白四角で示す）、６２ｐｐｍのＮＯ
ｘが排出され、Ｎｏ．１バーナの空気比が０．９４、Ｎ
Ｏ．２バーナの空気比が１．２４のときは（グラフ中、
半黒四角で示す）、５５ｐｐｍのＮＯｘが排出され、Ｎ
ｏ．１バーナの空気比が０．７４、ＮＯ．２バーナの空
気比が１．４４のときは（グラフ中、黒四角で示す）、
４７ｐｐｍのＮＯｘが排出され、濃淡燃焼を行なってい
ないものに比べ、最大で、ＮＯｘ排出量が１５ｐｐｍ低
減した。また、グラフで試験結果を示していないが、理
論空気比よりも高い空気比の予混合気体の空気比は１．
１から１．５の間に、理論空気比よりも低い空気比の予
混合気体の空気比は０．５から０．９の間に、平均空気
比となる燃焼器出口における空気比は、１．０から１．
５の間に調節すると、僅かではあるがＮＯｘ低減効果が
あることを確認している。

【００２８】以上の試験結果を踏まえて、実施したボイ
ラ設備の運転方法に関して説明する。　　ボイラ１００
起動時には、中心に設置された拡散火炎バーナ３０を使
用し、ボイラ負荷の上昇と共に予混合火炎バーナ１０を
使用することになる。拡散火炎バーナ３０は、予混合火
炎バーナ１０による予混合火炎が安定化した時点で、そ
の使用を停止する。その後、ボイラ負荷５０％までは第
１列目の３基の予混合火炎バーナ１０，１０，１０を使
用し、ボイラ負荷５０％以上では負荷上昇に伴い第２列
目のバーナ１０，１０，１０を次々に使用していく。

【００２９】第１列目の予混合火炎バーナ１０と第２列
目の予混合火炎１０とを使用している際には、第１列目
の予混合火炎バーナ１０から噴出する予混合気体の空気
比が０．７２に、第２列目の予混合バーナ１０から噴出
する予混合気体の空気比が１．４７になるよう、各系列
の流量調節弁４２，４７，５２，５８の弁開度を調節す
る。この調節は、各系列の流量計４１，４６，５１，５
６からの信号を受けて、制御器６０が行なう。なお、こ
のときのボイラ出口における排気ガスの空気比は、１．
１１である。

【００３０】一般的に、理論空気比、つまり空気比が１
のときに燃焼温度が最も高くなるため、サーマルＮＯｘ
発生量が多い。したがって、理論空気比と異なる空気比
の予混合気体を燃焼させた場合には、サーマルＮＯｘ発
生量が少なくなる。そこで、本実施例では、理論空気比
よりも高い空気比の予混合気体および理論空気比よりも
低い空気比の予混合気体を燃焼させることにより、サー
マルＮＯｘ発生量の低減を図っている。特に、ここでは
、先に述べた試験において、予混合火炎バーナを水平方
向に２基並べた濃淡燃焼のうち、最もＮＯｘ低減効果の
大きい濃淡燃焼と同様の状態で、燃焼を行なっているの
で、ＮＯｘ低減効果は非常に大きい。また、理論空気比
よりも高い空気比の予混合気体と理論空気比よりも低い
空気比の予混合気体とを隣合わせて燃焼させることによ
り、理論空気比よりも低い空気比の予混合気体の燃焼に
より生成される未燃分を、理論空気比よりも高い空気比
の予混合気体の燃焼による残存酸素で燃焼させて、燃焼
効率の維持も図っている。したがって、このようなボイ
ラ設備の運転方法によれば、予混合火炎バーナの相互間
隔をさらに小さくしても、ＮＯｘの発生量は増加しない
。

【００３１】なお、本実施例では、水平方向で隣合う予
混合火炎バーナ１０，１０間での濃淡燃焼を行なったが
、空気供給系４０，４５および燃料供給系５０，５５の
系統を変えて、鉛直方向で隣合う予混合火炎バーナ１０
，１０間での濃淡燃焼を行なっても良い。また、本実施
例では、気体燃料である液化天然ガスを用いたが、これ
は本発明を限定するものではなく、重油等の液体燃料を
用いるものでも本発明を適用できることは言うまでもな
い。

【００３２】

【発明の効果】本発明によれば、予混合火炎バーナ間の
間隔を狭めても、隣合う予混合火炎間の干渉をなくすこ
とができるので、ＮＯｘ発生量を増加させることなく、
燃焼器の小型化を図ることができる。

【００３３】また、濃淡燃焼によるものでも、燃焼温度
を抑えることができるので、ＮＯｘ発生量を増加させる
ことなく、小型化を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る一実施例のボイラの内部斜視図で
ある。

【図２】本発明に係る一実施例のボイラの全体断面図で
ある。

【図３】図１におけるＩＩＩ矢視図である。

【図４】図３におけるＩＶ矢視図である。

【図５】図３におけるＶ矢視図である。

【図６】本発明に係る一実施例のボイラ設備の系統図で
ある。

【図７】予混合火炎バーナを水平方向に隣合わせた際の
濃淡燃焼試験結果を示すグラフである。

【図８】予混合火炎バーナを鉛直方向に隣合わせた際の
濃淡燃焼試験結果を示すグラフである。

【図９】本発明に係る保炎器の変形例の斜視図である。

【図１０】本発明に係る保炎器の他の変形例の斜視図で
ある。

【図１１】本発明に係る保炎器のさらに他の変形例の正
面図である。

【図１２】図１１におけるＸＩＩ線断面図である。

【符号の説明】

１０…予混合火炎バーナ、１２…整流器、１３…混合器
、１４…仕切板、２０，２１，２２，２３…保炎器、３
０…拡散火炎バーナ、４０，４５…空気供給系、５０，
５５…燃料供給系、４２，４７，５２，５８…流量調節
弁、６０…制御器。

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】複数の予混合火炎バーナを備え、該予混合
   火炎バーナのそれぞれの出口近傍に保炎器が設けられて
   いる燃焼器において、前記予混合火炎バーナの噴出口周
   縁と前記保炎器の周縁との間に形成される開口の面積で
   あって、隣合っている予混合火炎バーナのうち、少なく
   とも一の予混合火炎バーナの方向における開口の面積が
   、該開口から噴出する予混合気体がその近傍で燃焼する
   ことができない流速となる面積以下に設定されているか
   、または前記開口の面積がないことを特徴とする燃焼器
   。
2. 【請求項２】鉛直方向および水平方向に、それぞれ複数
   の予混合火炎バーナを備え、該予混合火炎バーナのそれ
   ぞれの出口近傍に保炎器が設けられている燃焼器におい
   て、前記予混合火炎バーナの噴出口周縁と前記保炎器の
   周縁との間に形成される開口の面積であって、前記保炎
   器に対して、鉛直方向と水平方向とのうち、一方の方向
   に有する開口の面積が、該開口から噴出する予混合気体
   がその近傍で燃焼することができない流速となる面積以
   下に設定されているか、または前記開口の面積がなく、
   鉛直方向と水平方向とのうち、他の方向において隣合っ
   ている予混合火炎バーナの相互間隔が、互いのバーナか
   ら噴出する予混合気体によって形成される予混合火炎が
   相互に干渉しない距離に設定されていることを特徴とす
   る燃焼器。
3. 【請求項３】前記予混合火炎バーナの噴出口形状が矩形
   状を成し、鉛直方向の長さが水平方向の長さより長い場
   合には、前記一方が鉛直方向で、前記他方が水平方向で
   あることを特徴とする請求項２記載の燃焼器。
4. 【請求項４】前記保炎器は、予混合気体噴出主方向に対
   して垂直方向における該保炎器の最大面積が、前記予混
   合火炎バーナの噴出口の開口面積よりも小さいことを特
   徴とする請求項１、２または３記載の燃焼器。
5. 【請求項５】前記保炎器は、予混合気体噴出主方向に対
   して垂直方向における該保炎器の周囲形状が、凹凸を成
   していることを特徴とする請求項１、２、３または４記
   載の燃焼器。
6. 【請求項６】前記保炎器は、自身の上流側において、予
   混合気体噴出主方向に対して垂直方向における該保炎器
   の面積が、下流側に向かうに連れて次第に大きくなる形
   状であることを特徴とする請求項１、２、３、４または
   ５記載の燃焼器。
7. 【請求項７】前記予混合火炎バーナの上流側に、気体の
   流路に平行に設けられている複数の板から成る整流器が
   設けられていることを特徴とする請求項１、２、３、４
   、５または６燃焼器。
8. 【請求項８】複数の予混合火炎バーナを有する燃焼器を
   備えている燃焼設備において、隣合う前記予混合火炎バ
   ーナにおいて、一方の予混合火炎バーナから噴出する予
   混合気体の空気比を理論空気比より高く、他方の予混合
   火炎バーナから噴出する予混合気体の空気比を理論空気
   比より低く設定する空気比制御手段を備えていることを
   特徴とする燃焼器設備。
9. 【請求項９】請求項１、２、３、４、５、６または７記
   載の燃焼器を備え、隣合う前記予混合火炎バーナにおい
   て、一方の予混合火炎バーナから噴出する予混合気体の
   空気比を理論空気比より高く、他方の予混合火炎バーナ
   から噴出する予混合気体の空気比を理論空気比より低く
   設定する空気比制御手段を備えていることを特徴とする
   燃焼器設備。
10. 【請求項１０】前記空気比制御手段は、前記一方の予混
    合火炎バーナから噴出する予混合気体の空気比を０．５
    から０．９に、前記他方の予混合火炎バーナから噴出す
    る予混合気体の空気比を１．１から１．５に、全ての予
    混合火炎バーナから噴出する予混合気体の平均空気比を
    １．０から１．５に調節することを特徴とする請求項８
    または９記載の燃焼設備。
11. 【請求項１１】複数の予混合火炎バーナを備えている燃
    焼器の運転方法において、隣合う予混合火炎バーナのち
    、一方の予混合火炎バーナから噴出する予混合気体の空
    気比を理論空気比より高く、他方の予混合火炎バーナか
    ら噴出する予混合気体の空気比を理論空気比より低くし
    て運転することを特徴とする燃焼器の運転方法。
12. 【請求項１２】前記一方の予混合火炎バーナから噴出す
    る予混合気体の空気比を０．５から０．９に、前記他方
    の予混合火炎バーナから噴出する予混合気体の空気比を
    １．１から１．５に、互いの予混合火炎バーナから噴出
    する予混合気体の平均空気比を１．０から１．５に調節
    することを特徴とする請求項１１記載の燃焼器の運転方
    法。
13. 【請求項１３】全ての前記予混合火炎バーナから噴出す
    る予混合気体が、前記一方の予混合火炎バーナから噴出
    する予混合気体か、または前記他方の予混合火炎バーナ
    から噴出する予混合気体で、かつ全ての前記予混合火炎
    バーナから噴出する予混合気体の平均空気比が１．０か
    ら１．５であることを特徴とする請求項１１または１２
    記載の燃焼器の運転方法。