JPH05332510A

JPH05332510A - ボイラ等の低ＮＯｘ燃焼方法及びその装置

Info

Publication number: JPH05332510A
Application number: JP14446192A
Authority: JP
Inventors: Yasuo Shimizu; 保雄清水; Nobutaka Tsuchimoto; 信孝土本; Koji Ikeda; 広司池田; Nobuki Nagai; 伸樹永井
Original assignee: Takuma Co Ltd
Current assignee: Takuma Co Ltd
Priority date: 1992-06-04
Filing date: 1992-06-04
Publication date: 1993-12-14

Abstract

(57)【要約】【目的】Ｎ分含有量が多い燃料を使用した場合でも、
ＮＯｘを大幅に低減できるようにする。【構成】耐火材で囲繞形成された断面形状が円形の一
次燃焼室内に、一次燃焼室１の前壁１ｂに設けたバーナ
２から燃料Ｆ及び一次空気Ａ１を供給すると共に、前壁
１ｂ近傍に形成した複数の二次空気供給口３から二次空
気Ａ２を接線方向へ供給して一次燃焼室１内に旋回流を
形成し、前記一次燃焼室１内で燃料Ｆを還元性雰囲気で
高温燃焼させると共に旋回流によって燃焼ガスを攪拌、
混合し、一次燃焼室１内の燃焼ガスを一次燃焼室１の下
流部に設けたオリフィス４によって縮流させた後、水冷
壁１２で囲繞形成された二次燃焼室５内に噴出させ、オ
リフィス４の出口近傍に設けた複数の三次空気供給口６
から三次空気Ａ３を二次燃焼室５の軸線方向へ供給し、
燃焼ガスを三次空気Ａ３によって二次燃焼室５内で二次
燃焼せしめるようにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、産業用ボイラ、焼却
炉、加熱炉等に用いられる燃焼システムの改良に係り、
窒素分化合物の含有量の多い油燃料若しくはガス燃料を
用いる場合に窒素酸化物（ＮＯｘ）の低減を図れるよう
にしたボイラ等の低ＮＯｘ燃焼方法及びその装置に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、産業用ボイラ等に於いては、そ
の燃焼排ガス中に含まれるＮＯｘの量をできるだけ低い
値に抑えることが社会的に強く要望されている。図１０
及び図１１は従来の油焚き産業用ボイラの一例を示すも
のであり、当該ボイラは、主に水管式水冷壁２３で囲繞
形成された燃焼室２４と、燃焼室２４の前壁に設けら
れ、ウインドボックス２５、エアレジスタ２６及びバー
ナガン２７等から成る燃焼装置２８と、燃焼室２４の下
流部に連通状態で接続され、本体水管群から成る対流伝
熱部２９と、水冷壁の水管と本体水管群の水管が接続さ
れる蒸気ドラム３０及び水ドラム３１等から構成されて
いる。而して、前記燃焼装置に於いて、バーナガン２７
には油燃料と噴霧用蒸気が供給され、これらは二流体噴
霧ノズルにより燃焼室２４内に噴霧されている。又、ウ
インドボックス２５には燃焼用空気が供給され、この燃
焼用空気はエアレジスタ２６によって空気流を調節され
て燃焼室２４内に噴出され、噴霧された油燃料と混合さ
れて火炎を形成し、燃焼を継続するように為されてい
る。

【０００３】ところで、この種の産業用ボイラに於いて
は、周知の如く、燃焼室での燃焼中にＮＯｘが生成さ
れ、排ガス中に含まれることになる。この排ガス中のＮ
Ｏｘの濃度は、燃料の種類、燃焼方法、燃焼条件等によ
って区々であり、環境行政上ある規定値に抑えることが
必須となっている。その為、低ＮＯｘバーナの装着や燃
焼方法の改善等によってＮＯｘの低減化を図っている。

【０００４】一方、産業用ボイラに用いられる油燃料や
ガス燃料の中には重質油、オフガス（例えばカーボンブ
ラック製造工程の副生ガス）のように燃料中に有機Ｎ分
化合物［ピリジン（ＣＨ₅Ｎ）、キノリン（Ｃ₂Ｈ
₇Ｎ）、シアン（ＨＣＮ）、アンモニア（ＮＨ₃）］を
多量に含んだものもある。これらの燃料を燃焼させる
と、排ガス中のＮＯｘ濃度が高濃度になる傾向にある。
その為、産業用ボイラ等に於いては、ＮＯｘを低減する
為に、低ＮＯｘバーナの使用や二段燃焼方法、排ガス再
循環方法といった燃焼方法が実際に実施され、ＮＯｘを
低減するように図っている。ところが、燃料中のＮ分含
有量の値によっては、従来の低ＮＯｘ化技術でもＮＯｘ
を十分に低減することが困難であり、ＮＯｘの規制値を
クリアーできないと云う問題があった。又、従来の低Ｎ
Ｏｘ化技術では総じて火炎温度を下げることを基本とし
ている為、火炎が長炎化し、燃焼室を大きくしなければ
ならないと云う問題もあった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記の問題
点を解消する為に創案されたものであり、その目的はＮ
分含有量が多い燃料を使用した場合でも、ＮＯｘを大幅
に低減できるボイラ等の低ＮＯｘ燃焼方法及びその装置
を提供するにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成する為
に、本発明のボイラ等の低ＮＯｘ燃焼方法は、耐火材で
囲繞形成された断面形状が円形の一次燃焼室内に、一次
燃焼室の前壁に設けたバーナから燃料及び一次空気を供
給すると共に、前壁近傍に形成した複数の二次空気供給
口から二次空気を接線方向へ供給して一次燃焼室内に旋
回流を形成し、前記一次燃焼室内で燃料を還元性雰囲気
で高温燃焼させると共に旋回流によって燃焼ガスを攪
拌、混合し、一次燃焼室内の燃焼ガスを一次燃焼室の下
流部に設けたオリフィスによって縮流させた後、水冷壁
で囲繞形成された二次燃焼室内に噴出させ、オリフィス
の出口近傍に設けた複数の三次空気供給口から三次空気
を二次燃焼室の軸線方向へ供給し、燃焼ガスを三次空気
によって二次燃焼室内で二次燃焼せしめるようにしたも
のである。前記一次空気は、温度が常温〜３００℃の範
囲の空気を用い、その供給量は一次空気比で０．０５〜
０．５の範囲になるように供給し、又、二次空気は、温
度が常温〜３００℃の範囲の空気を用い、その供給量は
二次空気比で０．３〜０．８の範囲で且つ一次燃焼室へ
の噴出速度が１５ｍ／ｓｅｃ以上になるように供給し、
前記一次空気と二次空気の合計空気供給量は空気比で
０．５〜０．９の範囲になるように供給すると共に、オ
リフィスの内径は一次燃焼室の内径に対して０．３〜
０．９の範囲とし、更に、三次空気は、温度が常温の空
気を用い、その供給量は三次空気比で０．２〜０．６の
範囲で且つ二次燃焼室への噴出速度が１５ｍ／ｓｅｃ以
上になるように供給し、そして、総合空気供給量は総合
空気比で１．０３〜１．２５の範囲になるように供給す
ることが好ましい。又、かかる方法を実施する為の本発
明の低ＮＯｘ燃焼装置は、耐火材で囲繞形成された断面
形状が円形の一次燃焼室と；一次燃焼室の前壁に設けら
れ、一次燃焼室内へ燃料及び一次空気を供給するバーナ
と；一次燃焼室の前壁近傍で且つ周壁に設けられ、一次
燃焼室内へ二次空気を接線方向に供給する複数の二次空
気供給口と；一次燃焼室の下流部に設けられ、燃焼ガス
を縮流するオリフィスと；一次燃焼室にオリフィスを介
して連通し、水冷壁で囲繞形勢された二次燃焼室と；オ
リフィスの出口近傍に設けられ、二次燃焼室の軸線方向
に三次空気を供給する複数の三次空気供給口と；バー
ナ、二次空気供給口及び三次空気供給口へ夫々適宜の温
度の空気を供給する燃焼用空気供給機構とを具備するも
のである。

【０００７】

【作用】油燃料若しくはガス燃料と常温若しくは加熱さ
れた燃焼用の一次空気とをバーナにより一次燃焼室内に
供給すると共に、同じく常温若しくは加熱された燃焼用
の二次空気を二次空気供給口に夫々供給する。このと
き、一次空気の供給量は、一次空気比（一次空気量／理
論燃焼空気量）で０．０５〜０．５とし、二次空気の供
給量は、二次空気比（二次空気量／理論燃焼空気量）で
０．３〜０．８とし、且つ二次空気の噴出速度は１５ｍ
／ｓｅｃ以上とする。又、一次空気と二次空気の合計供
給量は、空気比で０．５〜０．９とする。そうすると、
一次空気が主に着火、保炎の役割を果たすと共に、油燃
料のガス化を助け、又、二次空気が一次燃焼室内に旋回
流を形成する。前記一次燃焼室に於いては、一次燃焼室
が耐火材で形成され、且つ燃料が空気不足の状態で一次
燃焼させられるので、火炎及び燃焼ガス温度が上昇し、
高温の還元性雰囲気が形成される。又、二次空気による
旋回流の働きによって燃焼ガスの一次燃焼室内での滞留
距離が長くなって油燃料のガス化、燃焼ガスの攪拌、混
合が促進されることになる。然も、一次燃焼室の下流部
にオリフィスを設けている為、一次燃焼室内に燃焼ガス
の再循環領域が形成され、燃焼ガスの攪拌、混合がより
一層促進される。その結果、Ｎ化合物の含有量の多い燃
料でも低ＮＯｘ燃焼が可能になり、ＮＯｘを大幅に低減
することができる。そして、一次燃焼室内の高温の燃焼
ガスは、オリフィスから二次燃焼室内に噴出し、三次空
気供給口から供給される常温の三次空気と混合されて二
次燃焼室内で二次燃焼させられる。このとき、三次空気
の供給量は、三次空気比（三次空気量／理論燃焼空気
量）で０．２〜０．６とし、且つ三次空気の噴出速度は
１５ｍ／ｓｅｃ以上とする。又、一次空気、二次空気及
び三次空気の合計空気供給量は、空気比で１．０３〜
１．２５とする。前記二次燃焼室内に於いては、ガス化
された希薄燃料がガス化燃焼すると共に水冷壁への放射
伝熱によって火炎温度が低い値に保たれる。その結果、
二次燃焼室内でのサーマルＮＯｘの発生を極力抑えるこ
とができる。このように、高温の還元性雰囲気に形成さ
れた一次燃焼室内でＮＯの還元並びにＮＨ₃、ＨＣＮと
言ったＮＯ生成成分の分解を促進し、二次燃焼室内でガ
ス化燃焼を行わせると共に火炎温度を低く抑えることに
より、全体として大幅な低ＮＯｘ化をはかることができ
る。

【０００８】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細
に説明する。図１は本発明の実施例に係る低ＮＯｘ燃焼
装置を用いたボイラの概略系統図であり、図に於いて、
１は一次燃焼室、２はバーナ、３は二次空気供給口、４
はオリフィス、５は二次燃焼室、６は三次空気供給口、
７は対流伝熱部、８は空気供給機構である。

【０００９】前記一次燃焼室１は、耐火材製の円筒状の
周壁１ａと同じく耐火材製の前壁１ｂ及び後壁１ｃとに
より形成されて居り、断面形状が図２に示すように円形
を呈している。又、一次燃焼室１の前壁１ｂには、一次
燃焼室１内へ燃料及び一次空気Ａ１を供給するバーナ２
が設けられて居り、当該バーナ２は、従来公知のものと
同様にウインドボックス９、エアレジスタ１０及びバー
ナガン１１等から構成されている。更に、一次燃焼室１
の前壁１ｂ近傍で且つ周壁１ａには、図２に示す如く、
接線方向に向く複数個の二次空気供給口３が設けられて
居り、一次燃焼室１内へ二次空気Ａ２を供給したときに
一次燃焼室１内に旋回流が形成されるように為されてい
る。本実施例では、二次空気供給口３は、二個所設けら
れている。そして、一次燃焼室１の下流部即ち後壁１ｃ
の中心部には、燃焼ガスを縮流するオリフィス４が形成
されている。このオリフィス４の内径は、一次燃焼室１
の内径に対して０．３〜０．９としている。

【００１０】前記二次燃焼室５は、水管式水冷壁１２で
囲繞形成されて居り、一次燃焼室１の下流部にオリフィ
ス４を介して連通している。又、オリフィス４の出口近
傍には、図３に示す如く、二次燃焼室５の軸線に向く複
数個の三次空気供給口６が設けられて居り、二次燃焼室
５の軸線方向へ三次空気Ａ３を供給できるように為され
ている。本実施例では、三次空気供給口６は、四個所設
けられている。更に、二次燃焼室５の下流部には、本体
水管群から成る対流伝熱部７が設けられて居り、ここで
燃焼排ガスが冷却され、排ガス出口１３から空気予熱器
１６及びて煙突１４を経て大気中へ排出されるように為
されている。尚、水冷壁１２の水管及び本体水管群は、
図示していないが、蒸気ドラムと水ドラムに夫々連結さ
れている。

【００１１】前記燃焼用空気供給機構８は、燃焼用空気
Ａを一次空気Ａ１、二次空気Ａ２、三次空気Ａ３に夫々
分けてバーナ２、二次空気供給口３及び三次空気供給口
６へ夫々適宜の温度で供給するものである。即ち、燃焼
用空気供給機構８は、燃焼用空気Ａの押込みファン１５
と、排ガス排出経路に介設された空気予熱器１６と、押
込みファン１５と空気予熱器１６を接続する空気ダクト
１７と、空気予熱器１６に接続されて加熱された燃焼用
空気Ａを一次燃焼室１の回りまで供給する高温空気ダク
ト１８と、高温空気ダクト１８の終端部に分岐状に接続
され、ウインドボックス９と二次空気供給口３に夫々接
続された一次空気ダクト１９及び二次空気ダクト２０
と、空気ダクト１７と三次空気供給口６を接続する三次
空気ダクト２１と、各ダクトに介設されたダンパ２２等
から構成されている。而して、一次空気Ａ１は、押込み
ファン１５、空気ダクト１７、空気予熱器１６を経て燃
焼排ガスにより加熱された後、高温空気ダクト１８及び
一次空気ダクト１９を経てウインドボックス９に供給さ
れる。又、二次空気Ａ２も同様に押込みファン１５、空
気ダクト１７、空気予熱器１６を経て燃焼排ガスにより
加熱された後、高温空気ダクト１８及び二次空気ダクト
２０を経て二次空気供給口３に供給される。更に、三次
空気Ａ３は、押込みファン１５、空気ダクト１７、三次
空気ダクト２１を経て常温の状態で三次空気供給口６に
供給される。

【００１２】次に、以上のように構成された低ＮＯｘ燃
焼装置を用いて、本発明の方法を説明する。例えばＮ化
合物の含有量の多い油燃料Ｆ（若しくはガス燃料）をバ
ーナガン１１により一次燃焼室１内に噴射し、押込みフ
ァン１５から空気ダクト１７、空気予熱器１６を経て加
熱された高温の燃焼用空気Ａを一次空気Ａ１と二次空気
Ａ２に分け、前者をウインドボックス９に、後者を二次
空気供給口３に夫々供給する。このとき、一次空気Ａ１
の供給量は、一次空気比（一次空気量／理論燃焼空気
量）で０．０５〜０．５とし、二次空気Ａ２の供給量
は、二次空気比（二次空気量／理論燃焼空気量）で０．
３〜０．８とし、且つ二次空気Ａ２の噴出速度は１５ｍ
／ｓｅｃ以上とする。又、一次空気Ａ１と二次空気Ａ２
の合計空気供給量は、空気比で０．５〜０．９とする。
そうすると、一次空気Ａ１が主に着火、保炎の役割を果
たすと共に、油燃料のガス化を助け、又、二次空気Ａ２
が一次燃焼室１内に旋回流を形成する。前記一次燃焼室
１に於いては、一次燃焼室１が耐火材で形成され、且つ
油燃料が空気不足の状態で一次燃焼させられるので、火
炎及び燃焼ガス温度が上昇し、高温の還元性雰囲気が形
成される。又、二次空気Ａ２による旋回流の働きによっ
て燃焼ガスの一次燃焼室１内での滞留距離が長くなって
油燃料のガス化、燃焼ガスの攪拌、混合が促進されるこ
とになる。然も、一次燃焼室１の下流部にオリフィス４
を設けている為、一次燃焼室１内に燃焼ガスの再循環領
域が形成され、燃焼ガスの攪拌、混合がより一層促進さ
れる。その結果、Ｎ化合物の含有量の多い燃料でも低Ｎ
Ｏｘ燃焼が可能になり、ＮＯｘを大幅に低減することが
できる。そして、一次燃焼室１内の高温の燃焼ガス（可
燃成分を含んでいる）は、オリフィス４から二次燃焼室
５内に噴出し、三次空気供給口６から供給される常温の
三次空気Ａ３と混合されて二次燃焼室５内で二次燃焼さ
せられる。このとき、三次空気Ａ３の供給量は、三次空
気比（三次空気量／理論燃焼空気量）で０．２〜０．６
とし、且つ三次空気Ａ３の噴出速度は１５ｍ／ｓｅｃ以
上とする。又、一次空気Ａ１、二次空気Ａ２及び三次空
気Ａ３の合計空気供給量は、空気比で１．０３〜１．２
５とする。前記二次燃焼室５内に於いては、ガス化され
た希薄燃料がガス化燃焼すると共に水冷壁１２への放射
伝熱によって火炎温度が低い値に保たれる。その結果、
二次燃焼室５内でのサーマルＮＯｘの発生を極力抑える
ことができる。このように、高温の還元性雰囲気に形成
された一次燃焼室１内でＮＯの還元並びにアンモニア
（ＮＨ₃）、シアン（ＨＣＮ）と言ったＮＯ生成成分の
分解を促進し、二次燃焼室５内でガス化燃焼を行わせる
と共に火炎温度を低く抑えることにより、全体として低
ＮＯｘ化を図ることが出きる。上記実施例のものでは、
燃料Ｎ分０．２ｗｔ％のＣ重油の燃焼でＮＯｘ（Ｏ₂＝
０％換算値）の値を１００ｐｐｍ以下にすることができ
た。

【００１３】図４は全空気比λ_T＝１．１、一次空気／
二次空気割合＝４／６、燃料Ｎ分＝０．２ｗｔ％、燃焼
用空気温度Ｔ_a＝常温、の条件下で燃焼実験を行った場
合の一次燃焼室１内の空気比とボイラ排ガス中のＮＯｘ
濃度との関係を示したグラフであり、白丸のグラフはボ
イラ排ガス中のＮＯｘ濃度を示し、黒丸のグラフは一次
燃焼室１内のＮＯｘ濃度を示す。グラフからも明らかな
ように、空気比が０．７〜０．８付近でボイラ排ガス中
のＮＯｘ濃度が最小値を取り、この領域より低空気比で
も高空気比でもＮＯｘの値が増加することが判る。又、
燃料過濃状態即ち還元性雰囲気では排ガス中の窒素化合
物としてはＮＯｘの他にアンモニア（ＮＨ₃）、シアン
（ＨＣＮ）が含まれて居り、ＮＯｘ濃度が低くてもこれ
らＮＨ₃、ＨＣＮは二次燃焼による空気過剰の状態で容
易にＮＯｘに変換されてしまう。従って、一次燃焼室１
ではＮＯの還元反応とＮＨ₃、ＨＣＮの分解反応を同時
に促進させる必要があり、その最適の空気比が図４に見
られるように０．７〜０．８の付近である。

【００１４】図５は全空気比λ_T＝１．１、一次燃焼室
内空気比λ₁＝０．７７、燃料Ｎ分＝０．２ｗｔ％、燃
焼用空気温度Ｔ_a＝常温、の条件下で燃焼実験を行った
場合の一次空気量／二次空気量の割合とボイラ排ガス中
のＮＯｘ濃度及び煤塵濃度との関係を示したグラフであ
り、白丸のグラフはボイラ排ガス中のＮＯｘ濃度を示
し、黒丸のグラフは煤塵濃度を示す。グラフからも明ら
かなように、二次空気Ａ２の割合が多い程、低ＮＯｘ化
が図られ、バーナ２へ供給される一次空気量としては、
着火、保炎に必要な最小必要量あれば十分であることが
判る。又、一次空気量が増え、二次空気量が減って旋回
力が弱まると、一次燃焼室１内でのガスの混合が悪くな
って前記ＮＯの還元反応、ＮＨ₃、ＨＣＮ等の分解反
応、燃料のガス化反応の促進が阻害され、ボイラ出口の
ＮＯｘ濃度と煤塵濃度が増加する。従って、一次空気量
は、着火、保炎に必要な最小量即ち空気比で０．０５〜
０．５程度が最適であり、二次空気量は、一次燃焼室１
内に強い旋回流を与えることが主目的であり、空気比で
０．３〜０．８程度にするのが最適である。尚、二次空
気Ａ２の一次燃焼室１内への噴出速度は、強い旋回流を
与える目的から１５ｍ／ｓｅｃ以上が望ましい。

【００１５】図６は全空気比λ_T＝１．１、一次空気／
二次空気割合＝４／６、一次燃焼室内空気比λ₁＝０．
７７、燃料Ｎ分＝０．２ｗｔ％、の条件下で燃焼実験を
行った場合の一次空気Ａ１・二次空気Ａ２の温度とボイ
ラ排ガス中のＮＯｘ濃度及び一次燃焼室１出口部のガス
温度との関係を示したグラフであり、白丸のグラフはボ
イラ排ガス中のＮＯｘ濃度を示し、黒丸のグラフは一次
燃焼室１内のガス温度を示す。グラフからも明らかなよ
うに、空気温度が高くなると、ＮＯｘ濃度も僅かに高く
なることが判る。しかし、空気温度が１００℃以下の場
合、ＮＯｘ濃度は略同等レベルであり、空気温度が２０
０℃のときにＮＯｘ濃度は常温のときの値より約１０％
高くなる程度である。実用的ボイラ設備では熱効率向上
の為、空気予熱器或いは節炭器（給水予熱器）を設ける
のが常であるが、燃焼用空気温度としては概ね常温〜２
５０℃の範囲で使用されているので、本発明の低ＮＯｘ
燃焼方法に於ける一次空気及び二次空気に空気予熱器で
予熱された空気（３００℃以下）を用いても低ＮＯｘ化
と云う観点からはさほどデメリットとはならない。

【００１６】図７は全空気比λ_T＝１．１、一次空気／
二次空気割合＝４／６、一次燃焼室内空気比λ₁＝０．
７７、燃料Ｎ分＝０．２ｗｔ％、燃焼用空気温度Ｔ_a＝
常温、の条件下で燃焼実験を行った場合のオリフィス４
の内径とＮＯｘ濃度との関係を示したグラフである。グ
ラフからも明らかなように、オリフィス４の内径が小さ
くなる程、低ＮＯｘ化を図れることが判る。これは一次
燃焼室１の下流部にオリフィス４によって絞り部が形成
される為、一次燃焼室１内に再循環領域が形成され、一
次燃焼室１内の燃焼ガスの攪拌、混合が促進されるから
である。尚、オリフィス４の内径を一次燃焼室１内径比
で０．３以下にすると、オリフィス４部での圧力損失が
増大し、振動燃焼が生じ易くなる。従って、オリフィス
４の内径は、一次燃焼室１内径比で０．３〜０．９とす
るのが望ましい。

【００１７】図８及び図９は本発明の第２実施例を示す
ボイラの概略縦断面図及び概略横断面図であり、当該ボ
イラは一次燃焼室１及びバーナ２等を複数組設けたもの
である。尚、図１と同様の部分には同一の符号を付して
いる。この場合にも上記実施例のものと同様の作用効果
を奏することができる。

【００１８】上記実施例に於いては、二次空気供給口３
を二個所、三次空気供給口６を四個所設けているが、本
発明は上記実施例のものに限定されるものではない。例
えば二次空気供給口３を三個所以上とし、三次空気供給
口６を二個所、三個所若しくは五個所以上としても良
い。

【００１９】上記実施例に於いては、三次空気供給口６
は二次燃焼室５の軸線に対して直交しているが、二次燃
焼室５の軸線に対して傾斜させても良い。

【００２０】上記実施例に於いては、一次空気Ａ１及び
二次空気Ａ２を空気予熱器１６により加熱してウインド
ボックス９及び二次空気供給口３に夫々供給している
が、一次空気Ａ１及び二次空気Ａ２を常温で供給するよ
うにしても良い。

【００２１】上記実施例に於いては、低ＮＯｘ燃焼装置
をボイラに用いたが、これを加熱炉や焼却炉に用いるよ
うにしても良い。

【００２２】

【発明の効果】上述の通り、本発明の方法によれば、耐
火材で形成した一次燃焼室に於いては、燃料が空気不足
の状態で一次燃焼させられるので、火炎及び燃焼ガス温
度が上昇して高温の還元性雰囲気が形成され、又、二次
空気による旋回流の働きによって燃焼ガスの一次燃焼室
内での滞留距離が長くなり、油燃料のガス化、燃焼ガス
の攪拌、混合が促進されることになる。更に、二次燃焼
室内に於いては、ガス化された希薄燃料がガス化燃焼さ
せられると共に水冷壁１２への放射伝熱によって火炎温
度が低い値に保たれる。その結果、一次燃焼室１ではＮ
Ｏの還元並びにＮＯ生成成分の分解が促進され、二次燃
焼室５ではサーマルＮＯｘの発生を極力抑えることがで
きる。延いては、Ｎ化合物の含有量の多い燃料でも超低
ＮＯｘ燃焼が可能になり、ＮＯｘを大幅に低減すること
ができる。又、本発明の装置によれば、上記方法を好適
に実施することができる。然も、一次燃焼室に於いては
火炎が短くなり、二次燃焼室に於いてもガス化燃焼とな
るので火炎が短くなり、各燃焼室をコンパクトにでき
る。延いては、装置自体の大幅なコンパクト化を図れ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本発明の実施例に係る低ＮＯｘ燃焼装置
を用いたボイラの概略系統図である。

【図２】図１のＩ−Ｉ線拡大断面図である。

【図３】図１のＩＩ−ＩＩ線拡大断面図である。

【図４】一次燃焼室内の空気比とＮＯｘ濃度との関係を
示したグラフである。

【図５】一次空気量／二次空気量の割合とボイラ排ガス
中のＮＯｘ濃度及び煤塵濃度との関係を示したグラフで
ある。

【図６】一次空気・二次空気の温度とボイラ排ガス中の
ＮＯｘ濃度及び一次燃焼室出口部のガス温度との関係を
示したグラフである。

【図７】オリフィスの内径とＮＯｘ濃度との関係を示し
たグラフである。

【図８】本発明の第２実施例を示すボイラの概略縦断面
図である。

【図９】本発明の第２実施例を示すボイラの概略横断面
図である。

【図１０】従来の産業用ボイラの一例を示す概略横断面
図である。

【図１１】従来の産業用ボイラの一例を示す概略側面図
である。

【符号の説明】

１は一次燃焼室、２はバーナ、３は二次空気供給口、４
はオリフィス、５は二次燃焼室、６は三次空気供給口、
８は燃焼用空気供給機構、Ａ１は一次空気、Ａ２は二次
空気、Ａ３は三次空気、Ｆは燃料。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者永井伸樹宮城県仙台市中山９丁目４−８

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】耐火材で囲繞形成された断面形状が円形
の一次燃焼室内に、一次燃焼室の前壁に設けたバーナか
ら燃料及び一次空気を供給すると共に、前壁近傍に形成
した複数の二次空気供給口から二次空気を接線方向へ供
給して一次燃焼室内に旋回流を形成し、前記一次燃焼室
内で燃料を還元性雰囲気で高温燃焼させると共に旋回流
によって燃焼ガスを攪拌、混合し、一次燃焼室内の燃焼
ガスを一次燃焼室の下流部に設けたオリフィスによって
縮流させた後、水冷壁で囲繞形成された二次燃焼室内に
噴出させ、オリフィスの出口近傍に設けた複数の三次空
気供給口から三次空気を二次燃焼室の軸線方向へ供給
し、燃焼ガスを三次空気によって二次燃焼室内で二次燃
焼せしめるようにしたことを特徴とするボイラ等の低Ｎ
Ｏｘ燃焼方法。
【請求項２】一次燃焼室に供給する一次空気の温度を
常温〜３００℃とすると共に一次空気供給量を供給燃料
の理論燃焼空気量に対して０．０５〜０．５とし、又、
一次燃焼室に供給する二次空気の温度を常温〜３００℃
とすると共に二次空気供給量を理論燃焼空気量に対して
０．３〜０．８とし、且つ一次燃焼室への二次空気の噴
出速度を１５ｍ／ｓｅｃ以上とし、前記一次空気と二次
空気の合計空気供給量を理論燃焼空気量に対して０．５
〜０．９とすると共に、オリフィスの内径を一次燃焼室
の内径に対して０．３〜０．９とし、更に、二次燃焼室
に供給する三次空気の温度を常温とすると共に三次空気
供給量を理論燃焼空気量に対して０．２〜０．６とし、
且つ二次燃焼室への三次空気の噴出速度を１５ｍ／ｓｅ
ｃ以上とし、そして、総合空気供給量を理論燃焼空気量
に対して１．０３〜１．２５とするようにした請求項１
に記載のボイラ等の低ＮＯｘ燃焼方法。
【請求項３】耐火材で囲繞形成された断面形状が円形
の一次燃焼室と；一次燃焼室の前壁に設けられ、一次燃
焼室内へ燃料及び一次空気を供給するバーナと；一次燃
焼室の前壁近傍で且つ周壁に設けられ、一次燃焼室内へ
二次空気を接線方向に供給する複数の二次空気供給口
と；一次燃焼室の下流部に設けられ、燃焼ガスを縮流す
るオリフィスと；一次燃焼室にオリフィスを介して連通
し、水冷壁で囲繞形勢された二次燃焼室と；オリフィス
の出口近傍に設けられ、二次燃焼室の軸線方向に三次空
気を供給する複数の三次空気供給口と；バーナ、二次空
気供給口及び三次空気供給口へ夫々適宜の温度の空気を
供給する燃焼用空気供給機構とから構成したことを特徴
とするボイラ等の低ＮＯｘ燃焼装置。