JPH0694203A

JPH0694203A - 低ＮＯｘ及び低ＣＯ燃焼方法及び装置

Info

Publication number: JPH0694203A
Application number: JP4268055A
Authority: JP
Inventors: Toshihiro Kayahara; 敏広茅原; Osamu Tanaka; 収田中; Akinori Kawakami; 昭典川上; Tetsushi Nakai; 哲志中井; Kazuhiro Ikeda; 和弘池田
Original assignee: MIURA KENKYUSHO KK
Current assignee: MIURA KENKYUSHO KK
Priority date: 1992-09-09
Filing date: 1992-09-09
Publication date: 1994-04-05
Anticipated expiration: 2016-10-22
Also published as: KR940007420A; US5353748A; CN1085303A; CA2104744A1; JP3221582B2; CN1037290C; CA2104744C; KR0124381B1; TW230232B

Abstract

(57)【要約】【目的】ＮＯｘの生成及びＣＯの排出を抑制しつつ高
負荷燃焼可能な低ＮＯｘ及び低ＣＯ燃焼方法及び装置を
提供すること。【構成】画成された燃焼・熱交換区域の一側から他側
へ向け燃焼火炎、燃焼ガスを流通させ、互いに略平行で
所定の間隔を存して設けられる多数の伝熱管からなる伝
熱管群を前記燃焼火炎、燃焼ガス中に配置し、前記伝熱
管群と前記燃焼火炎、燃焼ガスとを熱交換させるととも
に、前記伝熱管群中に特定温度域の前記燃焼火炎、燃焼
ガス内に位置する伝熱管非存在空間を形成し、該伝熱管
非存在空間にて上流の高温燃焼火炎領域で発生したＣＯ
を反応活性基及び／又は酸素原子と反応させて酸化させ
ることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、多管式貫流ボイラ等
に用いて好適であって、ＮＯｘの生成及びＣＯの排出を
抑制しつつ高負荷燃焼可能な低ＮＯｘ及び低ＣＯ燃焼方
法及び装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年では、環境汚染問題等により、ボイ
ラにおいても有害燃焼排気物、特にＮＯｘ，ＣＯ等の一
層の低減が求められている。このような有害燃焼排気物
の低減化対策は種々提案されているが、その低減化対策
の一つとして、バーナの燃焼面に出来るだけ伝熱管を近
づけ、燃焼火炎中に伝熱管群を位置させて、熱交換と
同時に火炎の冷却を行うことでサーマルＮＯｘの発生を
出来るだけ抑制し、かつ高負荷燃焼を実現する技術が知
られている。しかしながら、この従来の対策によればＮ
Ｏｘは低減できるもののＣＯ排出量が高めになるという
問題がある。これは、ＣＯについてはＮＯｘを低減する
燃焼火炎（燃焼ガスを含む）の急冷効果により反応が凍
結され高温での平衡組織をもった未反応物質をそそまま
の形で系外へ排出してしまうという結果を招いているこ
とが原因の一つと考えられている。この問題を解決すべ
く、高負荷燃焼により発生した火炎の近傍またはこれに
接して置いた冷物体で火炎の温度を１０００℃以上、１
５００℃以下に制御した後、冷物体の後流側に設けた断
熱空間で火炎中の残留ＣＯを酸化反応させてＣＯ₂に変
成させる技術が提案されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この従
来技術を、次のような構成を有する省設置スペース型の
多管式貫流ボイラの低ＮＯｘ缶体、即ち、互いに平行を
なす一対の伝熱管壁によって燃焼火炎、燃焼ガスが流通
する燃焼・熱交換区域を画成し、燃焼・熱交換区域の一
側に燃焼バーナを配置し、他側から燃焼排ガスを排出
し、該燃焼・熱交換区域内の燃焼火炎、燃焼ガス中に位
置するごとく、互いに略平行で所定の間隔を存して設け
られる多数の伝熱管からなる伝熱管群を配置した構成の
缶体に適用した場合、断熱空間を形成するとＣＯは低減
できるもののＮＯｘの発生が多くなってしまい、低ＮＯ
ｘ缶体の長所が損なわれ、従来の非低ＮＯｘ仕様のボイ
ラと変わらなくなってしまうという問題がある。又、前
記断熱空間の燃焼ガス流れ方向長さが長いと省スペース
性が損なわれると共に、断熱空間を画成する缶体壁の温
度上昇が大きくなる。この温度上昇を防止するには、缶
体壁の断熱空間側内面に断熱材を施工する必要があり、
装置のコストアップを招く。又、断熱材を施工すると長
期使用によって断熱材が落下する恐れがあり耐久性に問
題があると共に、熱交換効率の低下を招くなどの問題が
あった。

【０００４】本願の発明者らは上述の問題に留意し、Ｎ
Ｏｘの生成及びＣＯの排出を抑制しつつ高負荷燃焼可能
な低ＮＯｘ及び低ＣＯ燃焼方法及び装置を提供すること
を技術的課題とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】この発明は、上記の課題
を解決するためになされたものであって、請求項１の発
明は、画成された燃焼・熱交換区域の一側から他側へ向
け燃焼火炎、燃焼ガスを流通させ、互いに略平行で所定
の間隔を存して設けられる多数の伝熱管からなる伝熱管
群を前記燃焼火炎、燃焼ガス中に配置し、前記伝熱管群
と前記燃焼火炎、燃焼ガスとを熱交換させるとともに、
前記伝熱管群中の特定温度域の前記燃焼火炎内に位置す
る伝熱管非存在空間を形成し、該伝熱管非存在空間に
て、上流の高温燃焼火炎領域で発生したＣＯを反応活性
基及び／又は酸素原子と反応させて酸化させる低ＮＯＸ
及び低ＣＯ燃焼方法を特徴とし、請求項２の発明は、請
求項１において、特定温度域が略１０００℃から１３０
０℃であることを特徴とし、請求項３の発明は、燃焼火
炎中に伝熱管群を配置し、伝熱管間の火炎流通路で燃焼
反応を進行させると共に、伝熱管群によって火炎を冷却
してＮＯＸを抑制するものにおいて、火炎流通路の途中
に火炎温度が所定温度域の拡大火炎流通路を形成し、該
拡大火炎流通路でＮＯｘの発生を抑制しつつＣＯを酸化
させる低ＮＯｘ及び低ＣＯ燃焼方法を特徴とし、請求項
４の発明は、請求項３において、特定温度域が略１００
０℃から１３００℃であることを特徴とし、請求項５の
発明は、互いに略平行をなす一対の伝熱管壁によって燃
焼火炎、燃焼ガスが流通する燃焼・熱交換区域を画成
し、燃焼・熱交換区域の一側に燃焼バーナを配置し、他
側に燃焼排ガス出口を設け、該燃焼・熱交換区域内の燃
焼火炎、燃焼ガス中に位置するごとく、互いに略平行で
所定の間隔を存して設けられる多数の伝熱管からなる伝
熱管群を配置したものにおいて、前記伝熱管群中の特定
温度域の前記燃焼火炎内に位置する伝熱管非存在空間を
形成した低ＮＯｘ及び低ＣＯ燃焼装置を特徴とし、請求
項６の発明は、請求項５において、特定温度域が略１０
００℃から１３００℃であることを特徴し、請求項７の
発明は、請求項５において、燃焼バーナが平面燃焼バー
ナであることを特徴とし、請求項８の発明は、請求項５
において、伝熱管壁が複数の伝熱管と隣接する伝熱管間
を区画連結するヒレ状部材とから構成され、この伝熱管
壁を構成する伝熱管と該伝熱管壁間に位置する伝熱管と
が千鳥状に配設されるとともに、隣接する伝熱管間の間
隙が伝熱管の直径以下とされ、伝熱管非存在空間の断面
積を伝熱管の断面積以上とすることを特徴とし、請求項
９の発明は、請求項５又は請求項８において、伝熱管壁
間に位置する伝熱管と伝熱管壁を構成する伝熱管との間
及び伝熱管壁間に位置する伝熱管同士の間に火炎流通方
向に複数本の蛇行状火炎流通路を形成し、伝熱管非存在
空間は複数の蛇行状火炎流通路の合流部位に形成してあ
ることを特徴とし、請求項１０の発明は、請求項５にお
いて、伝熱管非存在空間の周囲に伝熱管を配置したこと
を特徴とし、請求項１１の発明は、請求項５乃至１０項
のいずれかにおいて、装置が多管式ボイラであることを
特徴とするものである。

【０００６】

【作用】請求項１〜７の発明によれば、伝熱管非存在空
間における燃焼火炎及び燃焼ガスは残留ＣＯを酸化反応
させてＣＯ₂に変成させるに十分な温度で、この局部的
伝熱管非存在空間での燃焼ガスの滞留により残留ＣＯは
酸化反応してＣＯ₂に変成してＣＯが低減され、かつサ
ーマルＮＯｘの発生も少ない温度域にあるので、ＮＯｘ
が抑制される。又、請求項８及び１０の発明によれば、
伝熱管非存在空間は相対的に広い空間とはならず、周囲
に伝熱管を配置しているので、伝熱管非存在空間部分で
局所的な高温部分を生ずることがなく、ＣＯを低減しつ
つＮＯｘ発生が抑制される。又、請求項９の発明によれ
ば、伝熱管非存在空間で異なる火炎流通路を流れて来る
燃焼ガスの混合を生じ未反応ＣＯと反応活性基（ＯＨ）
及び／又は酸素原子（Ｏ）との接触が積極的に行われる
結果、比較的狭い空間にもかかわらず大きいＣＯ低減が
なされる。又、請求項１１の発明によれば伝熱管非存在
空間が局部的に狭く形成されているので、缶体の大型化
を招くことが無く、効率低下も最小限に抑えられる。

【０００７】

【実施例】図１〜４は、この発明に係る低ＮＯｘ及び低
ＣＯ燃焼方法を実現する装置の一実施例を示すものであ
る。図１を参照して、(K) は多管式貫流ボイラの角型缶
体で、(10)(10)は、多数の伝熱管(11)(11)…を互いに略
平行で所定間隔を存して縦列配置し燃焼・熱交換区域
(N) を画成した伝熱管壁、(20)(20)…は、互いに略平行
であって所定間隔を存して上記伝熱管壁(10)(10)間に配
列される複数の略垂直伝熱管、(40)は、上記伝熱管壁(1
0)(10)間の一側開口部に配設した燃焼バーナ、(C) は、
上記伝熱管壁(10)(10)間の他側開口部に形成した燃焼排
ガス出口を示す。この燃焼排ガス出口は燃焼・熱交換区
域(N)の反バーナ側端部に設ければ良く、例えば伝熱管
壁(10)の一部を削除開口して形成することが出来る。伝
熱管(20)(20)…には以下各列毎に管番号(X1)(X2)…,(Y
1)(Y2) …,(Z1)(Z2) …を、伝熱管(11)(11)…には各列
毎に管番号(A1)(A2)…,(B1)(B2) …をそれぞれ付して説
明する。図２、３を参照して、上記伝熱管壁(10)(10)を
構成する伝熱管(11)(11)…及び伝熱管壁(10)(10)間に配
置する伝熱管(20)(20)…の上端並びに下端は、それぞ
れ、上部ヘッダ(13)及び下部ヘッダ(14)に接続されてい
る。

【０００８】上記伝熱管壁(10)は、この実施例では、そ
れぞれ複数本の伝熱管(11)を適宜の間隔をおいて縦列配
置し、各伝熱管(11)(11)…の隙間を、これら伝熱管(11)
(11)…の軸線方向に沿って延びる平板状のフィン状部材
(12)(12)…で閉鎖した構成のもので、これら伝熱管壁(1
0)(10)は、実質上互いに平行をなすように適宜の間隔を
おいて配置される。

【０００９】上記伝熱管壁(10)(10)間に配置される複数
の伝熱管(20)(20)…は、適宜の配列、例えば図示するよ
うに、３列の縦列配置で配置されており、伝熱管壁(10)
(10)の伝熱管(11)(11)…を含めて隣合う列の伝熱管同士
は千鳥状配置となっている。また、燃焼火炎、燃焼ガス
の流通路となる各伝熱管(11)(11)…，(20)(20)…相互の
間隙（間隔）は、各伝熱管(11)(20)の直径と略等しい
か、それ以下に設定するのが好ましく、これらの各間隙
は、全て同一であっても、互いに異なっていても、前述
の条件内にあればよい。

【００１０】上記の伝熱管(20)(20)…のうち、ＮＯｘの
発生を抑制しつつＣＯを低減させるに適した特定温度域
の位置を予め実験により求めて、この位置に伝熱管非存
在空間(VX3)(VZ3)を有する図１の缶体を構成する。実施
例では特定温度域を燃焼火炎（燃焼ガス）温度が約１０
００℃〜１３００℃の温度域とし、図１２に示す伝熱管
配列を有する缶体(K')を用い、図５に示すボイラ装置に
て実験により特定温度域の位置を求めた。尚、図１２で
曲線１は流路１での温度曲線、曲線２は流路２での温度
曲線である。図１２から本実施例では伝熱管(X3)(Z3)の
位置に伝熱管非存在空間(VX3)(VZ3)を形成している。こ
の伝熱管非存在空間(VX3)(VZ3)は、比較的狭いながらも
（広さが伝熱管間間隙部の広さの２倍と伝熱管断面積と
を加えた広さ）、燃焼ガス、火炎の滞留をもたらす局部
的滞留空間として機能し、上流の高温燃焼火炎領域で発
生した残留ＣＯを反応活性基と反応させて酸化させＣＯ
の低減をもたらすとともに、火炎温度が比較的低いので
ＮＯｘの発生を抑制することができる。伝熱管非存在空
間(VX3)(VZ3)での燃焼ガス滞留時間は計算によると、イ
ンプット：8.66Nm³/h,流路幅：0.0615m,流路断面積：0.
0246m², 燃焼ガス温度：1200℃とした時、約9.5msecと
推測される。図１の実施例では、伝熱管非存在空間(VX
3)(VZ3)の周囲に、伝熱管(A3)(A4)(X4)(Y3)(Y2)(X2)(Y
2)(Y3)(Z4)(B4)(B3)(Z2)が位置し、伝熱管非存在空間(V
X3)(VZ3)における高温部位の発生を防止しＮＯｘの発生
を抑制すると共に、省スペース性、熱効率性を良好に保
つよう構成している。伝熱管非存在空間(VX3)(VZ3)の上
流側には、伝熱管(11)(11)…と伝熱管(20)(20)…との間
及び伝熱管(20)(20)…同士の間に各伝熱管(11)(11)…，
(20)(20)…相互の間隙からなる４本の蛇行状の火炎流通
路(R1)(R2)(R3)(R4)が形成され、伝熱管非存在空間(VX
3)(VZ3)はそれぞれ２本の火炎流通路(R1)(R2)、(R3)(R
4)の合流部位に形成され、拡大火炎流通路となってい
る。その結果、伝熱管非存在空間(VX3)(VZ3)では異なる
火炎流通路を流れて来た燃焼ガスが混合し、この混合に
より未反応ＣＯと反応活性基及び／又は酸素原子との接
触を積極的に行わせるとともに、燃焼ガスの高温滞留時
間を長くすることで効果的なＣＯ低減を行わせるよう構
成している。

【００１１】上記燃焼バーナ(40)は、好ましくは予混合
式平面燃焼バーナ、例えば波板(41)と平板(42)とを交互
に積層して、多数の燃料噴出用小孔(43)を形成し、フレ
ーム分割板(44)で燃焼面を左右に分割した予混合式平面
燃焼バーナが用いられるが、予混合気を噴出する多数の
小孔を有するセラミックプレートバーナを用いても良い
し、気化燃焼油バーナの他種々のバーナを用いることも
可能である。この燃焼バーナ(40)の直前に位置する伝熱
管(20)との間隙は、所定距離、例えば、伝熱管(20)の直
径の略３倍に等しいか、それ以下に設定してあり、ま
た、伝熱管壁(10)(10)の伝熱管(11)(11)…のうち、燃焼
バーナ(40)に最も近接する伝熱管も上述の如き距離を基
準として設定してある。

【００１２】以上の構成において、燃焼バーナ(40)から
の燃焼火炎は、各伝熱管(11)(11)…，(20)(20)…間の隙
間空間においても燃焼を継続しながら、４本の燃焼火炎
流通路(R1)(R2)(R3)(R4)を通って排ガス出口(C) 方向へ
向けて流通し、その間に、各伝熱管(11)(11)…，(20)(2
0)…への伝熱（熱交換）を行うが、その際、燃焼バーナ
(40)と直前の伝熱管(20)及び各伝熱管(11)(10)…，(20)
(20)…の間隙を上述の如く狭く設定してあるため、燃焼
火炎及び燃焼ガスは高い流速を維持した状態で燃焼排ガ
ス出口(C) に向けて流通し、極めて高い接触伝熱率でも
って冷却される。

【００１３】火炎流通路(R1)(R2)(R3)(R4)を通過した燃
焼火炎及び燃焼ガスは伝熱管非存在空間(VX3)(VZ3)で合
流する。ここでは、燃焼火炎及び燃焼ガスの温度は約１
０００℃〜１３００℃であるので、ＮＯｘの生成が抑制
され、燃焼ガスはその高温滞留効果によって、上流の高
温燃焼火炎領域で発生したＣＯが反応活性基（ラジカ
ル）及び／又は酸素原子と反応し酸化してＣＯが減少す
る。又、各伝熱管非存在空間(VX3)(VZ3)の周囲には伝熱
管が配置され、即ち、所定距離の位置に伝熱面（伝熱
管）が存在するために温度上昇は約５０℃程度にとどま
り、反応温度上昇が抑制されて、ＮＯｘの発生が抑制さ
れる。更に、各伝熱管非存在空間(VX3)(VZ3)では異なる
火炎流通路(R1)(R2)、(R3)(R4)を流れて来た燃焼ガスが
衝突混合し、この混合により未反応ＣＯと反応活性基及
び／又は酸素原子との接触が積極的に行われ、かつ混合
による渦流の発生により燃焼ガスの高温滞留時間が長く
なり、ＣＯは大幅に低減する。

【００１４】上記した効果は実験によって確かめられて
いるので、以下にこれを説明する。実験に用いた装置は
図４に示され、図１〜３に示す構成の缶体(K) 、予混合
気をバーナ(40)へ供給するダクト(D) 及びウインドボッ
クス(W) 、燃焼排ガス出口(C) に接続するエコノマイザ
（給水予熱器）(E) 、蒸気取り出し管(J) 、ダクト(D)
に接続する送風機 (図示しない) 、排気筒(H) 、混合を
良くする為にダクト(D) に設けた金網(M1)(M2)等からな
り、燃料ガスはプロパンを用いてダクト(D)の部位(N)
から供給する。蒸気圧力は４．５〜５．０kg／ｃｍ²Ｇ
に保ち、過剰空気率を送風機の回転数の調整により変化
させて、各酸素濃度において排出されるＮＯｘ、ＣＯ濃
度を測定した。

【００１５】図６、７に実施例（伝熱管非存在空間を形
成した例）の測定結果を示している。この結果から分か
るように、図９〜１０に示す伝熱管非存在空間を形成し
ていない従来の缶体(K')を用いた測定結果と比較して、
ＮＯｘは殆ど変化がなく、ＣＯ濃度は従来例では２４〜
２７ｐｐｍあったものが、９〜１０ｐｐｍ（いずれもＯ
₂ ０％換算）と６３％もの減少効果が得られた。又、こ
の低いＣＯレベルの範囲が、例えば従来例での最低値を
敷居値とすれば、Ｏ₂ ２．５〜７．２％と測定範囲のほ
ぼ全域まで広がっており、少々劣悪な燃焼状態において
も、ＣＯの排出濃度が低く保たれることを意味してい
る。

【００１６】図８にはＮＯｘ、ＣＯの反応率を示し、Ｃ
Ｏの減少が伝熱管非存在空間で急激に減少していること
が分かる。尚、図１１に図８に対応する従来例の特性図
を示している。

【００１７】上記の実施例において、伝熱管の特定温度
域を略１０００℃から１３００℃としたのは、次の理由
によっても裏づけられる。即ち、ＣＯの低温度（１５０
０℃以下）での酸化反応が、次式に従うとすれば、 −d[ＣＯ]/dt=1.2×10¹¹［ＣＯ₂] [Ｏ₂]^0.3[Ｈ₂Ｏ]^0.5 exp^(-8050/T) 各温度域における反応の速度は図１３に示すようにな
り、極力、高温部分に伝熱管非存在空間を形成すること
によって構造的に容易にＣＯを低減できる。しかし、Ｎ
Ｏｘ反応速度係数と燃焼ガス温度の関係を示す図１４に
よれば、１４００℃以上の部分に伝熱管非存在空間を形
成すれば、高温滞留時間が長くなる分だけサーマルＮＯ
ｘが多く発生するので、この温度帯域は避ける必要があ
るからである。

【００１８】尚、本発明は上記の実施例に限定されるも
のではない。例えば以上の各実施例では、上記各伝熱管
壁(10)を、それぞれ複数本の伝熱管(11)(11)…を適宜の
間隔をおいて縦列配置し、各伝熱管(11)(11)…の隙間を
平板状のフィン状部材(12)で閉鎖した構成のものとした
が、伝熱管壁の構造は各伝熱管(11)の隙間を適宜の耐火
物で構成したものであっても、各伝熱管(11)を密接状態
で配列したものであってもよい。

【００１９】又、伝熱管壁間に配列する伝熱管の列数
は、上記の実施例に限定されないものであり、例えば図
１５に示すように伝熱管(20)を２列(X1)(X2)…、(Y1)(Y
2)…として、前記特定温度域に伝熱管非存在空間(VX3)
(VY3)を形成する。この場合、伝熱管非存在空間(VX3)(V
Z3)の周囲には伝熱管(X2)(A3)(A4)(X4)(Y4)(B4)(B3)(Y
2)が位置する。又、この実施例では伝熱管(11)と伝熱管
(20)とは千鳥配列で、伝熱管(20)(20)同士は千鳥配列と
なっていないが、本発明はこのような構成の缶体構造に
も適用される。更に、バーナ及び伝熱管は垂直方向でな
く、水平方向に配設した装置にも本発明は適用可能であ
る。又、図１６に示すように、伝熱管非存在空間は、燃
焼ガスの流れ方向に延設した形状にしても良い。又、上
記実施例では伝熱管非存在空間の周囲には伝熱管(11)と
伝熱管(20)を配置しているが、伝熱管(20)の列数が多い
場合、伝熱管(20)のみを配置してもよい。又、図１で(Y
0)にて示す部分に伝熱管を挿入し一層の低ＮＯｘを図る
よう構成しても良い。又、本発明は多管式の温水ボイ
ラ、水管ボイラ等に適用可能である。

【００２０】

【発明の効果】以上のように、この発明によれば、伝熱
管非存在空間における火炎は残留ＣＯを酸化反応させて
ＣＯ₂に変成させるに十分で、かつサーマルＮＯｘの発
生少ない温度域にあるので、この伝熱管非存在空間にお
いてＮＯｘの発生を抑制しつつ、燃焼ガスの滞留により
残留ＣＯは酸化反応してＣＯ2に変成してＣＯが低減さ
れるので、低ＮＯｘ、低ＣＯ燃焼方法及び装置を提供
できる。

【００２１】又、この発明によれば、伝熱管非存在空間
は相対的に広い空間とはならず、周囲に伝熱管が配置さ
れているので、伝熱管非存在空間部分で局所的な高温部
分を生ずることがなく、ＮＯｘ発生の抑制効果が大きい
と共に、従来の断熱空間を形成するものと比較して、缶
体壁の温度上昇を小さくでき、温度上昇を防止するため
の缶体壁内面の断熱材施工が不要となり、低コストで、
耐久性に優れ、効率のよい装置を提供できる。

【００２１】更に、この発明によれば伝熱管非存在空間
が、局部的に狭く形成されているので、省スペース性、
熱効率性に優れた缶体を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明における一実施例の缶体の概略構造を
例示する平面図である。

【図２】同実施例の缶体カバーを外した状態の缶体側面
図である。

【図３】同実施例の缶体の要部断面図である。

【図４】同実施例のバーナの斜視図である。

【図５】この発明における一実施例装置全体の外観斜視
図である。

【図６】同実施例の缶体のＮＯｘ、ＣＯ排出特性図であ
る。

【図７】同実施例の缶体の異なるインプット時のＮＯ
ｘ、ＣＯ排出特性図である。

【図８】同実施例の缶体内のＮＯｘ生成、ＣＯ減少、反
応率特性図である。

【図９】従来例の缶体のＮＯｘ、ＣＯ排出特性図であ
る。

【図１０】従来例の缶体の異なるインプット時のＮＯ
ｘ、ＣＯ排出特性図である。

【図１１】従来例の缶体内のＮＯｘ生成、ＣＯ減少、反
応率特性図である。

【図１２】従来例における缶体内燃焼ガス温度特性図で
ある。

【図１３】ＣＯの酸化減少反応速度と燃焼ガス温度の関
係を示す特性図である。

【図１４】ＮＯｘ反応速度係数と燃焼ガス温度の関係を
示す特性図である。

【図１５】この発明の他の実施例の缶体の概略構造を示
す平面図である。

【図１６】この発明の他の実施例の缶体の概略構造を示
す平面図である。

【符号の説明】

(10) … 伝熱管壁 (11) … 伝熱管 (12) … フィン状部材 (20)(X3)(Z3) … 伝熱管 (40) … 燃焼バーナ (C) … 燃焼排ガス出口 (VX3)(VZ3)(VY3)(VX4)(VZ4) … 伝熱管非存在空間 (R1)(R2)(R3)(R4) … 火炎流通路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者中井哲志愛媛県松山市堀江町７番地株式会社三浦研究所内 (72)発明者池田和弘愛媛県松山市堀江町７番地三浦工業株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】画成された燃焼・熱交換区域の一側から
他側へ向け燃焼火炎、燃焼ガスを流通させ、互いに略平
行で所定の間隔を存して設けられる多数の伝熱管からな
る伝熱管群を前記燃焼火炎、燃焼ガス中に配置し、前記
伝熱管群と前記燃焼火炎、燃焼ガスとを熱交換させると
ともに、前記伝熱管群中に特定温度域の前記燃焼火炎、
燃焼ガス内に位置する伝熱管非存在空間を形成し、該伝
熱管非存在空間にて、上流の高温燃焼火炎領域で発生し
たＣＯを反応活性基及び／又は酸素原子と反応させて酸
化させることを特徴とする低ＮＯｘ及び低ＣＯ燃焼方
法。
【請求項２】請求項１において、特定温度域が略１０
００℃から１３００℃であることを特徴とする低ＮＯｘ
及び低ＣＯ燃焼方法。
【請求項３】燃焼火炎中に伝熱管群を配置し、伝熱管
間の火炎流通路で燃焼反応を進行させると共に、伝熱管
群によって火炎を冷却してＮＯｘを抑制するものにおい
て、火炎流通路の途中に火炎温度が特定温度域の拡大火
炎流通路を形成し、該拡大火炎流通路でＮＯｘの発生を
抑制しつつＣＯを酸化させることを特徴とする低ＮＯｘ
及び低ＣＯ燃焼方法。
【請求項４】請求項３において、特定温度域が略１０
００℃から１３０００℃であることを特徴とする低ＮＯ
ｘ及び低ＣＯ燃焼方法。
【請求項５】互いに略平行をなす一対の伝熱管壁によ
って燃焼火炎、燃焼ガスが流通する燃焼・熱交換区域を
画成し、燃焼・熱交換区域の一側に燃焼バーナを配置
し、他側に燃焼排ガス出口を設け、該燃焼・熱交換区域
内の燃焼火炎、燃焼ガス中に位置するごとく、互いに略
平行で所定の間隔を存して設けられる多数の伝熱管から
なる伝熱管群を配置したものにおいて、前記伝熱管群中
に特定温度域の前記燃焼火炎、燃焼ガス内に位置する伝
熱管非存在空間を形成したことを特徴とする低ＮＯｘ及
び低ＣＯ燃焼装置。
【請求項６】請求項５において、特定温度域が略１０
００℃から１３００℃であることを特徴とする低ＮＯｘ
及び低ＣＯ燃焼装置。
【請求項７】請求項５において、燃焼バーナが平面燃
焼バーナであることを特徴とする低ＮＯｘ及び低ＣＯ燃
焼装置。
【請求項８】請求項５において、伝熱管壁が複数の伝
熱管と隣接する伝熱管同士を連結するヒレ状部材とから
構成され、この伝熱管壁を構成する伝熱管と該伝熱管壁
間に位置する伝熱管とが千鳥状に配設されるとともに、
隣接する伝熱管間の間隙が伝熱管の直径以下とされ、伝
熱管非存在空間の断面積が伝熱管の断面積以上とするこ
とを特徴とする低ＮＯｘ及び低ＣＯ燃焼装置。
【請求項９】請求項５又は請求項８において、伝熱管
壁間に位置する伝熱管と伝熱管壁を構成する伝熱管との
間及び伝熱管壁間に位置する伝熱管同士の間に火炎流通
方向に複数本の蛇行状火炎流通路を形成し、伝熱管非存
在空間は複数の蛇行状火炎流通路の合流部位に形成して
あることを特徴とする低ＮＯｘ及び低ＣＯ燃焼装置。
【請求項１０】請求項５において、伝熱管非存在空間
の周囲に伝熱管を配置したことを特徴とする低ＮＯｘ及
び低ＣＯ燃焼装置。
【請求項１１】請求項５乃至１０項のいずれかにおい
て、装置が多管式ボイラであることを特徴とする低ＮＯ
ｘ及び低ＣＯ燃焼装置。