JPH0480285B2

JPH0480285B2 -

Info

Publication number: JPH0480285B2
Application number: JP8164484A
Authority: JP
Inventors: Manabu Orimoto; Makoto Sakai; Kenji Kyama
Original assignee: Babcock Hitachi KK
Current assignee: Mitsubishi Power Ltd
Priority date: 1984-04-23
Filing date: 1984-04-23
Publication date: 1992-12-18
Also published as: JPS60226610A

Description

【発明の詳細な説明】（発明の利用分野）本発明は脱硝バーナに係り、特に炉内脱硝燃焼
法に適用した場合に排ガス中の窒素酸化物（以
下、NOxと称する）を低減する好適な脱硝バー
ナの構造に関するものである。

NOxは光化学オキシダントや酸性雨の原因物
質の１つとされているため、近年、その発生を効
果的に抑制する燃焼法の開発が要望されている。

このような目的に沿つた燃焼法として、(1)排ガ
ス再循環法、(2)二段燃焼法および(3)炉内脱硝燃焼
法等が知られているが、これらの内、NOx低減
効果等に優れた炉内脱硝燃焼法が特に注目されて
いる。従来、この方法に適用される装置は、第３
図に示す通り、火炉１の前、後壁において下方か
ら上方へ向けて順次設けられた下段（主）バーナ
２、中段（主）バーナ３および上段（脱硝）バー
ナ４と、上段バーナ４の上方に設けられたアフタ
エア口５とから主に構成される。なお、図中、６
は風箱で、これは仕切板７により各段バーナ毎お
よびアフタエア口に対応して仕切られており、ま
た、１０および１１はカス燃焼母管１２の上流に
設けられた、それぞれガス流量調節弁およびガス
遮断弁で、上記母管１２の後流は各段バーナに対
応して分岐され、その分岐管にはそれぞれバーナ
入口弁１３が設けられている。

このような構成において、バーナ部では空燃比
が１以上に設定され、ガス燃料の燃焼が行われる
（例えば下段バーナ２：0.8〜1.0、中段バーナ
３：0.6〜1.0、上段バーナ４：0.3〜0.6）。

この場合、相対的に空気の多い下段バーナ２お
よび中段バーナ３の燃焼火炎域８で発生した
NOxは、燃料が過剰にある上段バーナ４の燃焼
火炎域９で発生する・CN、・NH₂および・NH等
の還元ラジカルと接触してN₂に還元され、これ
により低NOx化が達成されることとなる。

ところで、上記の各段バーナは一般に第４図に
示す通りであり、中央部から外周へ向け順次、火
炎安定化のための保炎板１４、二次空気１９の速
度調整ベーン１５、バーナ入口弁１３を備えたガ
ス燃料分岐管に開口するガス燃料用噴出ノズル１
６、三次空気２０の絞り弁１７および火炉内へ向
け末広がり状とされたスロート１８を備えた構成
となつている。

このような構成の各段バーナにより前記の空気
比設定が行われるが、その際、ガス燃料の供給は
バーナ入口弁１３の操作により互いにほぼ一定と
されるので、空気供給量が上段バーナになる程小
さくなるように調整される。この調整は、速度調
整ベーン１５および絞り弁１７を絞り、スロート
部の空気通過断面積を小さくすることにより行わ
れる。

このように、従来の炉内脱硝燃焼法では、脱硝
バーナである上段バーナは主バーナである下段お
よび中段バーナと同様な構造であり、脱硝バーナ
としての機能は空気供給量の相対的な低下により
与えられていた。

しかし、このようなバーナを脱硝バーナとして
用いる場合には、以下の欠点が避けられない。第
１の欠点は、速度調整ベーン１５の下流において
渦流が発生したり、該ベーンの絞り比増大にとも
ない空気流量が低下する等のために十分な火炎の
貫通力が得られず、そのため主バーナで発生した
燃焼ガスとの混合が不充分となり、脱硝効果に限
界があることである。第２の欠点は、近時の
NOx規制に関し対応が困難なことである。すな
わち、従来のNOx規制は総量やボイラの定格出
力時を基準に行わていたが、近時はターピン定格
出力の10％のごとき極く低負荷の段階からNOx
濃度を低下させる要請が強くなつている。このよ
うな要請に対して従来の脱硝バーナで対応を計る
場合には、速度調整ベーンを脱硝反応に好適な空
燃比が得られるまで絞る必要があるため時間がか
かり、このため、短時間に対応できないという問
題がある。

本発明の目的は、前記従来技術の欠点をくし、
脱硝燃焼への移行が容易であり、かつ排ガス等の
NOxを低減できる炉内脱硝燃焼用の脱硝バーナ
を提供することにある。

上記の目的を達成するため、本発明は、燃料用
噴出ノズルと該ノズルの後流にスロートとを備え
たバーナにおいて、上記ガス燃料用ノズルの稼働
面積を負荷状況に応じて増減できるように構成
し、かつ上記スロートをベンチユリ構造とすると
ともに、その空気通過断面積を主バーナのそれの
0.3〜0.6倍としたことを特徴とする。

本発明において燃料（典型的にはガス燃料）の
噴出ノズルの稼働面積を負荷状況に応じて増減さ
せる手段は、公知の手段でよいが、好ましくはガ
ス燃料分岐管を２系統とし、これらにそれぞれバ
ーナ入口弁を設けるとともに、バーナ部を上記系
統のいずれかに開口する二重リング状体を介して
互いに同数本設け、いずれかまたは両方のバーナ
系統を切替使用可能としたものが好適である。こ
の場合は切替により倍増から半減まで燃料量を調
整することができるが、本発明はこの範囲に限定
されるものではない。

このような本発明の構成とすれば、スロートの
空気通過断面積を主バーナのそれの0.3〜0.6倍に
抑えることと相まつて、起動時等の低負荷時に
は、ガス燃料用噴出ノズルの稼働面積を半減（燃
料供給量も半減するので空気比は0.8〜1.0と大き
くなる）させることにより通常燃焼が可能とな
り、一方、負荷の上昇にともない脱硝燃焼が必要
となれば、ガス燃料用噴出ノズルの稼働面積を単
に倍増させることによつて、燃料供給量を倍増さ
せ、またこれにともなつて空気比を0.3〜0.6へ低
下させることができ、脱硝燃焼への移行を短時間
に行うことができる。しかも、スロート部を空気
抵抗の小さいベンチユリ構造としたことにより、
後流での渦発生制御と火炎貫通力の向上が得ら
れ、脱硝反応を一段と促進することができる。

以下、図面に示す実施例により本発明をさらに
詳しく説明する。

第１図は、本発明の実施例に係る脱硝バーナの
側断面を示すもので、第４図に示す符号とその説
明が同様に参照される部分と、内側リング２５Ａ
および外側リング２５Ｂからなる二重リング状体
と、内側リング２５Ａから延びた４本の内側バー
ナ１６Ａおよび外側リング２５Ｂから延びた同じ
く４本の外側バーナ１６Ｂと、ベンチユリ構造の
スロート２３とから主に構成される。なお、図中
２１は二次空気量調整用のスリーブ、２２は三次
空気量調整用のスリーブを示す。

また、上記の内側リング２５Ａと外側リング２
５Ｂは、第２図に示す通り、それぞれガス燃料母
管１２から２系統に分岐した分岐管のいずれかに
開口しており、該分岐管にはそれぞれバーナ入口
弁１３Ａおよび１３Ｂ（第２図参照）が設けられ
ている。上記ベンチユリ構造スロート２３の空気
通過断面積Ｓは、主バーナのそれの0.3〜0.6倍に
設定されている。

このような構成の脱硝バーナにおいて、NOx
の発生が少ない起動時等の低負荷時には、燃料
（ガス）分岐管に設けられたバーナ入口弁１３Ａ
および１３Ｂの内のいずれかを閉としてガス燃料
の供給量を半減すれば、空気比0.8〜1.0程度で燃
焼効率のすぐれた通常燃焼を行うことができる。
一方、負荷上昇にともない脱硝燃焼を望む場合に
は、上記により閉とされたバーナ入口弁を開操作
して燃料の供給量を倍増すれば、空気比0.3〜0.6
程度で還元雰囲気形成に好適な脱硝燃焼を行うこ
とができる。しかもこの場合には、スロート２３
を空気抵抗の小さいベンチユリ構造としたため、
後流での渦発生抑制と火炎２４の貫通力向上を達
成できる。

このような脱硝バーナを前記第３図の上段バー
ナ４に代えて適用すれば、低負荷時の燃焼効率を
改善できる上、負荷上昇にともない脱硝燃焼への
移行を望無場合には、閉止中のバーナ入口弁を単
に開操作するのみによつてこれを達成できるの
で、移行時間の短縮が可能となる。このことはか
かる要請の強いDSSボイラの運転において特に有
効である。

さらに、脱硝燃焼に際し、良好な還元雰囲気の
形成とともにスロート後流での渦発生抑制および
火炎貫通力の向上が得られるので、上流の主バー
ナ（下段バーナ２および中段バーナ３）で発生し
たNOxとの混合性が改善され、これにより脱硝
反応が一段と促進される。

以上は本発明の典型的な実施例について説明し
たものである。本発明はこれに限定されることは
なく、他に種々の変形例を考慮することができ
る。例えば、前記した脱硝バーナ火炎の貫通力
は、スロートをベンチユリ構造としたことに加
え、二次空気量調整用スリーブ２１および三次空
気量調整用スリーブ２２を操作してスロート部通
過空気量を増加すればさらに増大させることがで
きる。

（発明の効果）以上、本発明によれば、炉内脱硝燃焼法に適用
される脱硝バーナに関し、燃料用噴出ノズルの稼
働面積を負荷状況に応じて増減可能に構成し、か
つスロートをベンチユリ構造とするとともに、そ
の空気通過断面積を主バーナのそれの0.3〜0.6倍
としたことにより、起動時等の低負荷時にはノズ
ル稼働面積の半減化により通常燃焼を、また、負
荷上昇にもとない脱硝燃焼を望む場合にはノズル
稼働面積の倍増化によりこれを行うことができ
る。しかも、上記通常燃焼から脱硝燃焼への移行
は、短時間に可能となり、また、脱硝燃焼へ移行
後は、スロートを空気抵抗の小さいベンチユリ構
造としたことによる効果で還元火炎の貫通力が向
上し、上流の主バーナで発生したNOxとの混合
性が改善される。これにより脱硝反応が一段と促
進され、NOxの低減が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の実施例に係る脱硝バーナの
側断面図、第２図は、第１図に示す脱硝バーナの
バーナ部をガス燃料の供給系統とともに示す部分
正面出、第３図は、従来の炉内脱硝燃焼装置の系
統図、第４図は、第３図に示す装置に適用される
脱硝バーナの側断面図である。１……火炉、２……下段（主）バーナ、３……
中段（主）バーナ、４……上段（脱硝）バーナ、
９……上段バーナ燃焼火炎域、１２……ガス燃料
母管、１３，１３Ａ，１３Ｂ……バーナ入口弁、
１５……二次空気速度調整ベーン、１６……ガス
燃料用噴出ノズル、１６Ａ……内側バーナ、１６
Ｂ……外側バーナ、１７……絞り弁、１８……ス
ロート、１９……二次空気、２０……三次空気、
２１……二次空気量調整スリーブ、２２……三次
空気量調整スリーブ、２３……ベンチユリ構造ス
ロート、２４……火炎、２５Ａ……内側リング、
２５Ｂ……外側リング。

Claims

【特許請求の範囲】

１燃料用噴出ノズルと該ノズルの後流にスロー
トとを備えた場合において、上記燃料用噴出ノズ
ルの稼動面積を負荷状況に応じて増減可能に構成
し、かつ上記スロートをベンチユリ構造とすると
ともに、その空気通過断面積を主バーナのそれの
0.3〜0.6倍としたことを特徴とする脱硝バーナ。