JPH0754162B2 - 低ＮＯｘ燃焼用バ−ナ - Google Patents
低ＮＯｘ燃焼用バ−ナInfo
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- JPH0754162B2 JPH0754162B2 JP61119259A JP11925986A JPH0754162B2 JP H0754162 B2 JPH0754162 B2 JP H0754162B2 JP 61119259 A JP61119259 A JP 61119259A JP 11925986 A JP11925986 A JP 11925986A JP H0754162 B2 JPH0754162 B2 JP H0754162B2
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- Japan
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- burner
- pulverized coal
- air
- tertiary air
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-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23D—BURNERS
- F23D1/00—Burners for combustion of pulverulent fuel
- F23D1/02—Vortex burners, e.g. for cyclone-type combustion apparatus
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23C—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN A CARRIER GAS OR AIR
- F23C7/00—Combustion apparatus characterised by arrangements for air supply
- F23C7/002—Combustion apparatus characterised by arrangements for air supply the air being submitted to a rotary or spinning motion
- F23C7/004—Combustion apparatus characterised by arrangements for air supply the air being submitted to a rotary or spinning motion using vanes
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、燃料ガス中の窒素酸化物（以下「NOx」と略
称する）を低減できるバーナに係り、特に、微粉炭の燃
焼時に大幅な低NOx化を達成できる微粉炭用低NOxバーナ
に関する。
称する）を低減できるバーナに係り、特に、微粉炭の燃
焼時に大幅な低NOx化を達成できる微粉炭用低NOxバーナ
に関する。
化石燃料中には、炭素、水素等の燃料成分の他に窒素
（Ｎ）分が含まれている。特に、石炭は気体燃料や液体
燃料に比較してＮ分含有量が多い。従つて、石炭の燃焼
時に発生するNOxは、気体燃料の燃焼時に発生するNOxよ
りも多く、このNOxを極力低減することが要望されてい
る。
（Ｎ）分が含まれている。特に、石炭は気体燃料や液体
燃料に比較してＮ分含有量が多い。従つて、石炭の燃焼
時に発生するNOxは、気体燃料の燃焼時に発生するNOxよ
りも多く、このNOxを極力低減することが要望されてい
る。
種々な燃料の燃焼時に発生するNOxは、その発生形態に
より、サマールNOxとフユーエルNOxとに分類される。サ
マールNOxは燃焼用空気中の窒素が酸素によつて酸化さ
れて生成するものであり、フユーエルNOxは燃料中のＮ
分の酸化によつて生成するものである。これらのNOxの
発生を抑制するため、従来燃焼用空気を多段に分割して
供給する多段燃焼法、低酸素濃度の燃焼排ガスを燃焼領
域に混入する排ガス再循環法などがある。これらの低NO
x燃焼法に共通の原理は、燃焼火炎の温度を低下させる
ことにより、窒素と酸素の反応を抑制することにある。
しかし、燃焼温度の低下によつて発生を抑制できるのは
サマールNOxであり、フユーエルNOxの発生は燃焼温度に
対する依存性が小さい。従つて、火炎温度を低下させる
燃焼法は、Ｎ分含有量の少ない燃料からのNOx低減には
有効である。D.W ParshingおよびJ.O.L Wendtの実験に
よつて明らかなように、石炭の燃焼の場合には、フユー
エルNOxが約80％を占めるため（ザ インフルエンス
オブ フレーム テンパレーチャ アンド コール コ
ンポジション オン サーマル アンド フューエル
エヌオー エックス；ザ シックステーンス シンポジ
ウム オン コンバッション p389−399 ザ コンバ
ッション インスティテュート 1976 “The Influenc
e of flame temperature and coal composition on the
rmal and fuel NOx;The Sixteenth Symosium（Internat
ional）on Combustion,p389−399,The Combustion Inst
itute,1976"）、従来の低NOx燃焼法は効果が小さい。
より、サマールNOxとフユーエルNOxとに分類される。サ
マールNOxは燃焼用空気中の窒素が酸素によつて酸化さ
れて生成するものであり、フユーエルNOxは燃料中のＮ
分の酸化によつて生成するものである。これらのNOxの
発生を抑制するため、従来燃焼用空気を多段に分割して
供給する多段燃焼法、低酸素濃度の燃焼排ガスを燃焼領
域に混入する排ガス再循環法などがある。これらの低NO
x燃焼法に共通の原理は、燃焼火炎の温度を低下させる
ことにより、窒素と酸素の反応を抑制することにある。
しかし、燃焼温度の低下によつて発生を抑制できるのは
サマールNOxであり、フユーエルNOxの発生は燃焼温度に
対する依存性が小さい。従つて、火炎温度を低下させる
燃焼法は、Ｎ分含有量の少ない燃料からのNOx低減には
有効である。D.W ParshingおよびJ.O.L Wendtの実験に
よつて明らかなように、石炭の燃焼の場合には、フユー
エルNOxが約80％を占めるため（ザ インフルエンス
オブ フレーム テンパレーチャ アンド コール コ
ンポジション オン サーマル アンド フューエル
エヌオー エックス；ザ シックステーンス シンポジ
ウム オン コンバッション p389−399 ザ コンバ
ッション インスティテュート 1976 “The Influenc
e of flame temperature and coal composition on the
rmal and fuel NOx;The Sixteenth Symosium（Internat
ional）on Combustion,p389−399,The Combustion Inst
itute,1976"）、従来の低NOx燃焼法は効果が小さい。
石炭中の可燃成分は揮発成分と固体成分とに大別でき
る。この石炭固有の性質に従い、微粉炭の燃焼構成は揮
発成分が放出される微粉炭の熱分解過程、更に、熱分解
後の可燃性固体成分（以下チヤーと称す）の燃焼過程か
らなる。揮発成分の燃焼速度は固体成分の燃焼速度より
はやく、揮発成分は燃焼の初期過程で燃焼する。また、
熱分解過程では、石炭中に含有されるＮ成分も、他の可
燃成分と同様に揮発放出されるものとチヤー中に残るも
のとに分かれる。従つて、微粉炭燃焼時に発生するフユ
ーエルNOxは、揮発性Ｎ分からのNOxとチヤー中のＮ分か
らのNOxとに分かれる。
る。この石炭固有の性質に従い、微粉炭の燃焼構成は揮
発成分が放出される微粉炭の熱分解過程、更に、熱分解
後の可燃性固体成分（以下チヤーと称す）の燃焼過程か
らなる。揮発成分の燃焼速度は固体成分の燃焼速度より
はやく、揮発成分は燃焼の初期過程で燃焼する。また、
熱分解過程では、石炭中に含有されるＮ成分も、他の可
燃成分と同様に揮発放出されるものとチヤー中に残るも
のとに分かれる。従つて、微粉炭燃焼時に発生するフユ
ーエルNOxは、揮発性Ｎ分からのNOxとチヤー中のＮ分か
らのNOxとに分かれる。
しかし、D.W.PershingおよびJ.O.L.Wendtの指摘のよう
に、石炭燃焼の場合には、揮発性Ｎ成分から発生するNO
xが大半であり、低NOx燃焼法としては、これを対象とす
る技術が要求される。
に、石炭燃焼の場合には、揮発性Ｎ成分から発生するNO
xが大半であり、低NOx燃焼法としては、これを対象とす
る技術が要求される。
揮発性Ｎ分は、燃焼の初期過程及び酸素不足の燃焼領域
において、NH3、HCN等の化合物になることが知られてい
る。これらの窒素化合物は、酸素と反応してNOxになる
他に、発生したNOxと反応してNOxを窒素に分解する還元
剤にもなる。この窒素化合物によるNOｘ還元反応は、NO
ｘとの共存系において進行するものであり、NOｘが共存
しない反応系では、大半の窒素化合物はNOｘに酸化され
る。この還元反応は、燃焼のような高温度条件下では、
低酸素濃度雰囲気になる程進行し易い。従つて、石炭燃
焼火炎から発生するNOｘを低減するには、如何にして、
この低酸素濃度雰囲気を作るかが、技術的な鍵になる。
において、NH3、HCN等の化合物になることが知られてい
る。これらの窒素化合物は、酸素と反応してNOxになる
他に、発生したNOxと反応してNOxを窒素に分解する還元
剤にもなる。この窒素化合物によるNOｘ還元反応は、NO
ｘとの共存系において進行するものであり、NOｘが共存
しない反応系では、大半の窒素化合物はNOｘに酸化され
る。この還元反応は、燃焼のような高温度条件下では、
低酸素濃度雰囲気になる程進行し易い。従つて、石炭燃
焼火炎から発生するNOｘを低減するには、如何にして、
この低酸素濃度雰囲気を作るかが、技術的な鍵になる。
これ迄に知られている低酸素濃度雰囲気を火炎内に形成
させるためのバーナには、実開昭57−94004,特公昭55−
30161号公報、あるいは、文献（D.M.Zallen,R.Gershma
n,M.P.Heap and W.H.Nurick,“The Generalization of
Low Emission Coal Burner Technolog"Proceedings of
the Third Stationary Source Combustion System,volu
me II,p.73−109,1976年）に示されるように、燃焼用の
二次あるいは、三次空気を、燃料噴出孔より離すことに
より、過剰空気と低空気比燃焼火炎との混合を遅らせる
バーナがある。
させるためのバーナには、実開昭57−94004,特公昭55−
30161号公報、あるいは、文献（D.M.Zallen,R.Gershma
n,M.P.Heap and W.H.Nurick,“The Generalization of
Low Emission Coal Burner Technolog"Proceedings of
the Third Stationary Source Combustion System,volu
me II,p.73−109,1976年）に示されるように、燃焼用の
二次あるいは、三次空気を、燃料噴出孔より離すことに
より、過剰空気と低空気比燃焼火炎との混合を遅らせる
バーナがある。
上記従来の燃焼法では、燃料噴出口より半径方向に離れ
た空気ノズルから、直進流として二次或いは三次空気が
噴出される。従つて、低空気比火炎と過剰空気との混合
が遅れ、低空気比火炎内に、酸素濃度の低い領域の形成
は容易であるが、混合の遅れる分だけ、燃焼時間が長く
なり、燃焼率が低下する、あるいは、燃焼装置が大型化
する等の問題があつた。
た空気ノズルから、直進流として二次或いは三次空気が
噴出される。従つて、低空気比火炎と過剰空気との混合
が遅れ、低空気比火炎内に、酸素濃度の低い領域の形成
は容易であるが、混合の遅れる分だけ、燃焼時間が長く
なり、燃焼率が低下する、あるいは、燃焼装置が大型化
する等の問題があつた。
本発明の目的は、過剰空気と低空気火炎の混合法を改良
した、低NOｘバーナを提供することにある。更に、詳細
には、火炎中心部に効率良く、低酸素濃度領域を形成さ
せ、この領域でNOｘが還元減少した後に、この領域中に
残存する未燃燃料と完全燃焼用空気との混合を低酸素濃
度領域後流で、早急に進ませることにより、燃焼率の低
下、燃焼装置の大型化を防ぐと同時に、NOｘの低減を図
る手段を提供することにある。
した、低NOｘバーナを提供することにある。更に、詳細
には、火炎中心部に効率良く、低酸素濃度領域を形成さ
せ、この領域でNOｘが還元減少した後に、この領域中に
残存する未燃燃料と完全燃焼用空気との混合を低酸素濃
度領域後流で、早急に進ませることにより、燃焼率の低
下、燃焼装置の大型化を防ぐと同時に、NOｘの低減を図
る手段を提供することにある。
上記目的は、燃焼用空気と燃料との混合法を更に改良す
ることによつて達成される。すなわち、微粉炭と一次空
気との混合気流を噴出する微粉炭ノズルと、ノズルと、
前記微粉炭ノズルの外周に同心状に配置された二次空気
ノズルと、前記二次空気ノズルの外周に同心状に配置れ
た三次空気ノズルとを備えた微粉炭バーナにおいて、前
記三次空気を旋回流として噴出させるための旋回流発生
器を設け、前記三次空気ノズルの外管を前記微粉炭ノズ
ル及び前記二次空気ノズルよりも長くし、前記二次空気
ノズルと前記三次空気ノズルとの間に三次空気の混合を
遅延させると共に下流側に循環流を形成させるスペーサ
を配置したことを特徴とする低NOx燃焼用バーナにあ
る。また、前記バーナにおいて、スペーサの下流側端面
が微粉炭ノズルの軸方向に対してほぼ垂直な面を有して
いることを特徴とする低NOx燃焼用バーナにある。更
に、前記バーナにおいて、三次空気ノズルの内径がほぼ
一定であることを特徴とする低NOx燃焼用バーナにあ
る。
ることによつて達成される。すなわち、微粉炭と一次空
気との混合気流を噴出する微粉炭ノズルと、ノズルと、
前記微粉炭ノズルの外周に同心状に配置された二次空気
ノズルと、前記二次空気ノズルの外周に同心状に配置れ
た三次空気ノズルとを備えた微粉炭バーナにおいて、前
記三次空気を旋回流として噴出させるための旋回流発生
器を設け、前記三次空気ノズルの外管を前記微粉炭ノズ
ル及び前記二次空気ノズルよりも長くし、前記二次空気
ノズルと前記三次空気ノズルとの間に三次空気の混合を
遅延させると共に下流側に循環流を形成させるスペーサ
を配置したことを特徴とする低NOx燃焼用バーナにあ
る。また、前記バーナにおいて、スペーサの下流側端面
が微粉炭ノズルの軸方向に対してほぼ垂直な面を有して
いることを特徴とする低NOx燃焼用バーナにある。更
に、前記バーナにおいて、三次空気ノズルの内径がほぼ
一定であることを特徴とする低NOx燃焼用バーナにあ
る。
〔作用〕 本発明のバーナにおいて、二次空気ノズルと三次空気ノ
ズル間に設置するスペーサは、公知例のバーナと同様、
二次空気と三次空気との半径方向の距離をとることによ
つて両者の混合を遅らせ、NOｘの還元を行なうための還
元領域を形成させる。また、スペーサの近傍に循環流を
形成させ、低空気比火炎の保炎性を高める。三次空気ノ
ズルに設置する旋回流発生器は、更に、三次空気を旋回
流とすることにより直進流として噴出する燃料との混合
を遅らせ、旋回流内部に発生する静圧の低い領域を利用
して、還元雰囲気中に残存する未燃燃料と三次空気との
混合を、火炎後流で促進し、火炎の長火炎化及び燃焼性
の低下を防ぐことができる。また、三次空気ノズルは、
三次空気の旋回強度を大きくした時に現われる、二次空
気が半径方向に拡がり過ぎる現象を防止し、また、三次
空気旋回流発生の効率を向上するために、三次空気ノズ
ルの外管を他のノズルより長くし、旋回流の助長区間を
設ける。
ズル間に設置するスペーサは、公知例のバーナと同様、
二次空気と三次空気との半径方向の距離をとることによ
つて両者の混合を遅らせ、NOｘの還元を行なうための還
元領域を形成させる。また、スペーサの近傍に循環流を
形成させ、低空気比火炎の保炎性を高める。三次空気ノ
ズルに設置する旋回流発生器は、更に、三次空気を旋回
流とすることにより直進流として噴出する燃料との混合
を遅らせ、旋回流内部に発生する静圧の低い領域を利用
して、還元雰囲気中に残存する未燃燃料と三次空気との
混合を、火炎後流で促進し、火炎の長火炎化及び燃焼性
の低下を防ぐことができる。また、三次空気ノズルは、
三次空気の旋回強度を大きくした時に現われる、二次空
気が半径方向に拡がり過ぎる現象を防止し、また、三次
空気旋回流発生の効率を向上するために、三次空気ノズ
ルの外管を他のノズルより長くし、旋回流の助長区間を
設ける。
更に、本発明では、燃焼用空気を二次空気及び三次空気
に分割して投入できる構造をとるため、着火及び低空気
化火炎用の二次空気と完全燃焼用の三次空気の空気量、
噴出速度等を独立して制御できるため、使用する石炭の
種類が変化してもこれに対処できる。二次空気ノズルと
三次空気ノズル間に設置するスペーサ及び旋回流発生器
は、それぞれの空気の役割を明瞭に区分する作用をす
る。
に分割して投入できる構造をとるため、着火及び低空気
化火炎用の二次空気と完全燃焼用の三次空気の空気量、
噴出速度等を独立して制御できるため、使用する石炭の
種類が変化してもこれに対処できる。二次空気ノズルと
三次空気ノズル間に設置するスペーサ及び旋回流発生器
は、それぞれの空気の役割を明瞭に区分する作用をす
る。
以下、本発明の一実施例を第１図により説明する。第１
図は、本発明による微粉炭バーナの実施例のひとつであ
る。バーナは、微粉炭とこれを搬送するための一次空気
との混合気が噴出する微粉炭ノズル11、その外周に設置
され、二次空気を噴出するための円環状の二次空気ノズ
ル12、及び二次空気ノズル12の外周上に設置される円環
状の三次空気ノズル13によつて構成される。微粉炭ノズ
ル11中には、燃焼炉の予熱時に使用する液体燃料ノズル
14が配置され、予熱時に重油等の液体燃料が噴出され
る。燃料ノズル11の先端の保炎板15は、微粉炭と一次空
気の混合気噴流と二次空気流との間に渦流を形成し、こ
こでの微粉炭の着火性を向上するのに用いられる。
図は、本発明による微粉炭バーナの実施例のひとつであ
る。バーナは、微粉炭とこれを搬送するための一次空気
との混合気が噴出する微粉炭ノズル11、その外周に設置
され、二次空気を噴出するための円環状の二次空気ノズ
ル12、及び二次空気ノズル12の外周上に設置される円環
状の三次空気ノズル13によつて構成される。微粉炭ノズ
ル11中には、燃焼炉の予熱時に使用する液体燃料ノズル
14が配置され、予熱時に重油等の液体燃料が噴出され
る。燃料ノズル11の先端の保炎板15は、微粉炭と一次空
気の混合気噴流と二次空気流との間に渦流を形成し、こ
こでの微粉炭の着火性を向上するのに用いられる。
二次空気及び三次空気ノズル12,13には、それぞれ旋回
流発生器16,17が設置され、二次及び三次空気噴流の旋
回強度を調整するのに用いられる。三次空気ノズル13に
設置される旋回流発生器16は、第２図に示すような、半
径流式の発生器であり、半径方向から流入する三次空気
の、接線方向の速度成分（旋回成分）の大きさを、羽根
21の角度αを変化させることによつて調整する。二次空
気ノズル12に取り付けられる旋回流発生器17は、第３図
に示すような軸流式の発生器であり、流れ方向に設置し
た羽根31の角度βを変化させることにより、二次空気噴
流の旋回強度を調整する。
流発生器16,17が設置され、二次及び三次空気噴流の旋
回強度を調整するのに用いられる。三次空気ノズル13に
設置される旋回流発生器16は、第２図に示すような、半
径流式の発生器であり、半径方向から流入する三次空気
の、接線方向の速度成分（旋回成分）の大きさを、羽根
21の角度αを変化させることによつて調整する。二次空
気ノズル12に取り付けられる旋回流発生器17は、第３図
に示すような軸流式の発生器であり、流れ方向に設置し
た羽根31の角度βを変化させることにより、二次空気噴
流の旋回強度を調整する。
二次空気ノズル12と三次空気ノズル13の間には、三次空
気と二次空気との混合を遅くするため、円環状のスペー
サ18を設置してある。スペーサの端面は、近傍に循環流
が形成されやすいように微粉炭ノズルの軸方向に対して
ほぼ垂直に加工してある。燃料と空気はスロート20を通
して、燃焼炉内へ噴出され、スロート20を形成するブロ
ツク19は、各ノズル出口より、拡大部までの間が直線構
造となるような形状としてある。また、スペーサ18によ
って形作られる三次空気ノズル13の内面の径即ち内径は
ほぼ一定にし、旋回流が形成されやすいようにしてあ
る。
気と二次空気との混合を遅くするため、円環状のスペー
サ18を設置してある。スペーサの端面は、近傍に循環流
が形成されやすいように微粉炭ノズルの軸方向に対して
ほぼ垂直に加工してある。燃料と空気はスロート20を通
して、燃焼炉内へ噴出され、スロート20を形成するブロ
ツク19は、各ノズル出口より、拡大部までの間が直線構
造となるような形状としてある。また、スペーサ18によ
って形作られる三次空気ノズル13の内面の径即ち内径は
ほぼ一定にし、旋回流が形成されやすいようにしてあ
る。
上記構成の微粉炭バーナでは、燃料ノズル11より噴 出
される微粉炭が、これを搬送するための一次空気と、二
次空気によつて着火され、火炎中心部に、低空気比の火
炎が形成される。この低空気比火炎は、保炎板15及び二
次空気流量及びその旋回強度調整によつて、安定化され
る。本バーナでは、三次空気と二次空気噴流との間に配
置されるスペーサ18によつて、三次空気と低空気比火炎
との混合が遅れるため、低空気比火炎では、バーナスロ
ート20の近傍で、燃焼空気中の酸素が、着火によつて消
費された後に、酸素濃度の低い還元雰囲気が形成され
る。三次空気は、還元雰囲気内でNOｘが還元された後
に、残存する未燃燃料分を完全燃焼するのに使用され
る。従つて、NOｘが還元された後には、三次空気は急速
に中心部の流れと混合し、残存する未燃燃料を酸化する
必要がある。これには、前述の公知例に示されるバーナ
の様に、三次空気を半径方向に離した位置より直進流と
して噴出するバーナは、中心部の噴流と三次空気噴流の
混合が緩慢に進行するため、還元雰囲気の形成には有効
であるが、還元雰囲気中に残る未燃燃料と急速に混合す
ることもないため、火炎が長くなる。または、未燃燃料
の排出量が多くなる欠点をもつ。これに対して、第１図
に示す微粉炭バーナでは、三次空気が旋回流として噴出
する。旋回流として噴出する三次空気は、直進流として
噴出する燃料とは、流れの向きが異なるため、バーナ出
口付近で、直進流として噴出するよりも混合し難い。ま
た、旋回強度が大きくなると、中心部の静圧が低くなる
ため、火炎後流で、燃料の流れ方向とは逆に、後流から
バーナ面に向う流れを伴う循環流が形成され、この循環
流によつて、後流における三次空気と中心部の流れとの
混合が促進される。従つて、第１図に示すバーナによれ
ば、バーナ近傍での燃料と三次空気との混合が抑制さ
れ、後流での混合が促進されるため、NOｘの還元に必要
な還元雰囲気が形成され易く、また、還元雰囲気形成後
に、残存する未燃燃料を酸化し易くなる。
される微粉炭が、これを搬送するための一次空気と、二
次空気によつて着火され、火炎中心部に、低空気比の火
炎が形成される。この低空気比火炎は、保炎板15及び二
次空気流量及びその旋回強度調整によつて、安定化され
る。本バーナでは、三次空気と二次空気噴流との間に配
置されるスペーサ18によつて、三次空気と低空気比火炎
との混合が遅れるため、低空気比火炎では、バーナスロ
ート20の近傍で、燃焼空気中の酸素が、着火によつて消
費された後に、酸素濃度の低い還元雰囲気が形成され
る。三次空気は、還元雰囲気内でNOｘが還元された後
に、残存する未燃燃料分を完全燃焼するのに使用され
る。従つて、NOｘが還元された後には、三次空気は急速
に中心部の流れと混合し、残存する未燃燃料を酸化する
必要がある。これには、前述の公知例に示されるバーナ
の様に、三次空気を半径方向に離した位置より直進流と
して噴出するバーナは、中心部の噴流と三次空気噴流の
混合が緩慢に進行するため、還元雰囲気の形成には有効
であるが、還元雰囲気中に残る未燃燃料と急速に混合す
ることもないため、火炎が長くなる。または、未燃燃料
の排出量が多くなる欠点をもつ。これに対して、第１図
に示す微粉炭バーナでは、三次空気が旋回流として噴出
する。旋回流として噴出する三次空気は、直進流として
噴出する燃料とは、流れの向きが異なるため、バーナ出
口付近で、直進流として噴出するよりも混合し難い。ま
た、旋回強度が大きくなると、中心部の静圧が低くなる
ため、火炎後流で、燃料の流れ方向とは逆に、後流から
バーナ面に向う流れを伴う循環流が形成され、この循環
流によつて、後流における三次空気と中心部の流れとの
混合が促進される。従つて、第１図に示すバーナによれ
ば、バーナ近傍での燃料と三次空気との混合が抑制さ
れ、後流での混合が促進されるため、NOｘの還元に必要
な還元雰囲気が形成され易く、また、還元雰囲気形成後
に、残存する未燃燃料を酸化し易くなる。
三次空気と火炎中心部の流れをこの様に最適な混合状態
とするには、三次空気の旋回強度を最適値に設定し、旋
回流発生効率を大きくする必要がある。これには、三次
空気ノズル外管の長さを他のノズルよりも長くするのが
有効であることが実験を通じて明らかとなつた。このよ
うな改良を行なうと、保炎板周囲だけでなく、二次、三
次空気ノズル間に設置したスペーサ18の周囲にも循環流
が安定に形成されるために、保炎性が向上する。第１図
の実施例では、三次空気ノズル13の外管はブロツク19に
よつて形成される。このノズル外管の形状は、第１図の
他にも種々考えられる。この外管の直径はできるだけ大
きくするのが有効であるが、ボイラのように、バーナ周
囲の燃焼室が水管で形成される場合には、既存の燃焼室
の改造が容易ではないため、外管直径を大きくするのが
不可能な場合が多い。ノズル外管のブロツク19の形状
は、第４図の実施例に示すように、二次空気ノズル12の
先端の位置から、拡大管とすることも可能であり、この
ような形状にすると、還元領域の形成は更に容易にな
る。
とするには、三次空気の旋回強度を最適値に設定し、旋
回流発生効率を大きくする必要がある。これには、三次
空気ノズル外管の長さを他のノズルよりも長くするのが
有効であることが実験を通じて明らかとなつた。このよ
うな改良を行なうと、保炎板周囲だけでなく、二次、三
次空気ノズル間に設置したスペーサ18の周囲にも循環流
が安定に形成されるために、保炎性が向上する。第１図
の実施例では、三次空気ノズル13の外管はブロツク19に
よつて形成される。このノズル外管の形状は、第１図の
他にも種々考えられる。この外管の直径はできるだけ大
きくするのが有効であるが、ボイラのように、バーナ周
囲の燃焼室が水管で形成される場合には、既存の燃焼室
の改造が容易ではないため、外管直径を大きくするのが
不可能な場合が多い。ノズル外管のブロツク19の形状
は、第４図の実施例に示すように、二次空気ノズル12の
先端の位置から、拡大管とすることも可能であり、この
ような形状にすると、還元領域の形成は更に容易にな
る。
容易に想像できるように、二次、三次空気ノズル間に設
置するスペーサ18はできるだけ大きくし、二次空気ノズ
ル12と三次空気ノズル13間の間隔を大きくすることによ
り、三次空気の燃料との混合を遅くするのが低NOｘには
有効であるが、スペーサ18を大きくすると三次空気ノズ
ル13を構成する円環の幅が小さくなり、工作が困難にな
る。第４図のような、ブロツク19の構造にすると、三次
空気の旋回強度を大きくすることにより、ブロツク内壁
に沿つて三次空気を噴出できるため、スペーサ18を大き
くして、二次空気と三次空気ノズル間の間隔を大きくす
るのと同様な効果が得られる。
置するスペーサ18はできるだけ大きくし、二次空気ノズ
ル12と三次空気ノズル13間の間隔を大きくすることによ
り、三次空気の燃料との混合を遅くするのが低NOｘには
有効であるが、スペーサ18を大きくすると三次空気ノズ
ル13を構成する円環の幅が小さくなり、工作が困難にな
る。第４図のような、ブロツク19の構造にすると、三次
空気の旋回強度を大きくすることにより、ブロツク内壁
に沿つて三次空気を噴出できるため、スペーサ18を大き
くして、二次空気と三次空気ノズル間の間隔を大きくす
るのと同様な効果が得られる。
また、本発明は微粉炭ノズルを二重管にし、微粉炭を分
割して供給するバーナでも有効である。微粉炭を分割す
るバーナは、分割する操作が入る分だけ、運転操作及び
制御が複雑になる欠点をもつが、微粉炭を半径方向にバ
ーナ出口で分散できるため、着火用の二次空気との混合
が促進されるために、着火、保炎性を向上できる。従つ
て、バーナ近傍での酸素の消費が促進されるために、還
元領域の形成が容易になり、低NOｘには有効である。
割して供給するバーナでも有効である。微粉炭を分割す
るバーナは、分割する操作が入る分だけ、運転操作及び
制御が複雑になる欠点をもつが、微粉炭を半径方向にバ
ーナ出口で分散できるため、着火用の二次空気との混合
が促進されるために、着火、保炎性を向上できる。従つ
て、バーナ近傍での酸素の消費が促進されるために、還
元領域の形成が容易になり、低NOｘには有効である。
本発明によれば、完全燃焼用空気と、低空気比火炎との
混合をバーナ近傍で遅くすることができ、火炎内に還元
雰囲気を形成できるために、NOｘを低減できる。また、
三次空気を旋回させ、三次空気ノズルの外管を他のノズ
ルよりも長くすることによって、還元雰囲気後流におけ
る完全燃焼用空気と未燃燃料の混合を急速に進行させる
ことができ、燃焼装置の大型化を防止できる。更に二次
空気ノズルと三次空気ノズルとの間に設置したスペーサ
の端面近傍に循環流が形成され、低空気比火炎の保炎性
が高まるので燃焼率が向上する。
混合をバーナ近傍で遅くすることができ、火炎内に還元
雰囲気を形成できるために、NOｘを低減できる。また、
三次空気を旋回させ、三次空気ノズルの外管を他のノズ
ルよりも長くすることによって、還元雰囲気後流におけ
る完全燃焼用空気と未燃燃料の混合を急速に進行させる
ことができ、燃焼装置の大型化を防止できる。更に二次
空気ノズルと三次空気ノズルとの間に設置したスペーサ
の端面近傍に循環流が形成され、低空気比火炎の保炎性
が高まるので燃焼率が向上する。
第１図、第４図は、本発明の一実施例の微粉炭バーナの
断面図、第２図、第３図は旋回流発生器の構造図を示
す。 11……微粉炭ノズル。
断面図、第２図、第３図は旋回流発生器の構造図を示
す。 11……微粉炭ノズル。
フロントページの続き (72)発明者 小林 啓信 茨城県日立市久慈町4026番地 株式会社日 立製作所日立研究所内 (72)発明者 相馬 憲一 茨城県日立市久慈町4026番地 株式会社日 立製作所日立研究所内 (72)発明者 稲田 徹 茨城県日立市久慈町4026番地 株式会社日 立製作所日立研究所内 (72)発明者 嵐 紀夫 茨城県日立市久慈町4026番地 株式会社日 立製作所日立研究所内 (72)発明者 宮寺 博 茨城県日立市久慈町4026番地 株式会社日 立製作所日立研究所内 (72)発明者 桝谷 正男 茨城県日立市久慈町4026番地 株式会社日 立製作所日立研究所内 (56)参考文献 特開 昭58−127005（ＪＰ，Ａ) 実開 昭57−94004（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭60−71811（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭58−15825（ＪＰ，Ｕ)
Claims (3)
- 【請求項１】微粉炭と一次空気との混合気流を噴出する
微粉炭ノズルと、前記微粉炭ノズルの外周に同心状に配
置された二次空気ノズルと、前記二次空気ノズルの外周
に同心状に配置された三次空気ノズルとを備えた微粉炭
バーナにおいて、 前記三次空気を旋回流として噴出させるための旋回流発
生器を設け、前記三次空気ノズルの外管を前記微粉炭ノ
ズル及び前記二次空気ノズルよりも長くし、前記二次空
気ノズルと前記三次空気ノズルとの間に三次空気の混合
を遅延させると共に下流側に循環流を形成させるスペー
サを配置したことを特徴とする低NOx燃焼用バーナ。 - 【請求項２】特許請求の範囲第１項において、前記スペ
ーサの下流側端面が前記微粉炭ノズルの軸方向に対して
ほぼ垂直な面を有していることを特徴とする低NOx燃焼
用バーナ。 - 【請求項３】特許請求の範囲第１項または第２項におい
て、前記三次空気ノズルの内径がほぼ一定であることを
特徴とする低NOx燃焼用バーナ。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61119259A JPH0754162B2 (ja) | 1986-05-26 | 1986-05-26 | 低ＮＯｘ燃焼用バ−ナ |
| DE8787107587T DE3761107D1 (de) | 1986-05-26 | 1987-05-25 | Brenner zur nox-armen verbrennung. |
| EP87107587A EP0260382B2 (en) | 1986-05-26 | 1987-05-25 | Low NOx burner |
| KR1019870005224A KR950013954B1 (ko) | 1986-05-26 | 1987-05-26 | 저 NOx 버너 |
| US07/054,391 US4907962A (en) | 1986-05-26 | 1987-05-26 | Low NOx burner |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61119259A JPH0754162B2 (ja) | 1986-05-26 | 1986-05-26 | 低ＮＯｘ燃焼用バ−ナ |
Related Child Applications (1)
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|---|---|---|---|
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| JPH0754162B2 true JPH0754162B2 (ja) | 1995-06-07 |
Family
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Family Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP61119259A Expired - Lifetime JPH0754162B2 (ja) | 1986-05-26 | 1986-05-26 | 低ＮＯｘ燃焼用バ−ナ |
Country Status (5)
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| JP (1) | JPH0754162B2 (ja) |
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-
1987
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- 1987-05-25 DE DE8787107587T patent/DE3761107D1/de not_active Expired - Lifetime
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- 1987-05-26 KR KR1019870005224A patent/KR950013954B1/ko not_active Expired - Fee Related
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