JPH09527U

JPH09527U - 集合同心式ぐう角燃焼システム

Info

Publication number: JPH09527U
Application number: JP003476U
Authority: JP
Inventors: トッドデービッドヘルウェル; ジョングラシャ; マイケルスコットマッカートニー
Original assignee: コンバッション・エンヂニアリング・インコーポレイテッド
Priority date: 1990-10-31
Filing date: 1997-04-15
Publication date: 1997-10-21
Anticipated expiration: 2003-04-15
Also published as: ZA913223B; EP0554250A1; BR9107056A; HU9301238D0; YU81491A; DE69107857D1; AR244868A1; JPH05507140A; EP0554250B1; AU650400B2; US5020454A; CZ280436B6; DE69107857T2; AU7560291A; KR970003606B1; WO1992008077A1; PL167606B1; HUT65230A; CA2038917C; FI931976A0

Abstract

(57)【要約】【課題】特に化石燃料燃焼炉に用いて適当である集合
同心式ぐう角燃焼システムにおいて、ＮＯｘの放出を効
果的に減少すること。【解決手段】燃焼システム１２は、風箱２０と、風箱
内に取付けられ、集合燃料を炉内に導入して炉内に第１
の富燃料区域を生成する第１の群の燃料ノズル３８，４
０と、風箱内に取付けられ、集合燃料を炉内に導入して
炉内に第２の富燃料区域を生成する第２の群の燃料ノズ
ル６８，７０と、風箱内に取付けられ、オフセット空気
を炉内に導入してオフセット空気を炉内に導入されてい
る集合燃料から離れるようにかつ炉の壁に向ってさし向
けるオフセット空気ノズル５６と、風箱内に取付けら
れ、密結合オーバファイア空気を炉内に導入する密結合
オーバファイア空気ノズル７８と、風箱内に取付けら
れ、分離オーバファイア空気を炉内に導入する分離オー
バファイア空気ノズル９０とを包含する。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【関連出願の相互参照】

本出願は、本出願と一緒に出願されかつ譲渡されている以下の特許出願と相互参照する。マリオンジョンレオナードの名義で出願された「ＮＯｘ制御用の高性能オーバファイア空気システム」と題する米国特許出願（Ｃ９０００１０）。

【０００２】

【考案の背景】

本考案は、ぐう角燃焼式化石燃料燃焼炉に関し、更に詳細には、ぐう角燃焼式の微粉炭燃焼炉からのＮＯｘ放出を減少するための燃焼システムに関する。

【０００３】微粉炭は、長い間ぐう角燃焼方法によって炉内で良好に浮遊燃焼されている。このぐう角燃焼方法によれば、燃料及び空気は、炉内に炉の４つのコーナ部から、炉内の中心部の仮想円に対して接線方向に向けられるように、導入される。このタイプの燃焼方法は多くの利益を有し、例えば燃料と空気との混合が良好であること、火炎状態が安定であること、及び炉内に燃焼ガスが滞溜する時間が長いことなどの利益がある。

【０００４】最近は、空気汚染を可能な限り最小にすることがますます重要とされている。この目的のために、アメリカ合衆国内の多くの公害防止関係者は、アメリカ合衆国の議会が１９９０年代の終りまでに包括的な空気放出減少に関する法律を制定することを期待している。そして、このような法律が有することになろう主たる趣旨は、第１に、既存の化石燃料燃焼装置に関してのＮＯｘ及びＳＯｘ制御の改装を命令することにあろう。

【０００５】特にＮＯｘの問題について述べるに、窒素酸化物が化石燃料の燃焼中にサーマルＮＯｘとフューエルＮＯｘと称されている２つの分離する物質の形で生じる。サーマルＮＯｘは、燃焼用空気中の分子状の窒素と酸素との熱固定から生じる。サーマルＮＯｘの生成の割合は、局部火炎温度及び幾分少ないが酸素の局部濃度に極端に影響される。実際には、すべてのサーマルＮＯｘは高温度である火炎の区域で生成される。

【０００６】他方、フューエルＮＯｘは石炭及び重油などの化石燃料中の窒素の有機化学的に結合した窒素の酸化から生じる。このフューエルＮＯｘの生成の割合は、一般には燃料と空気流れとの混合の割合によって、特に局部的な酸素濃度によって、強く影響される。しかしながら、燃料中の窒素のためによる煙道ガスＮＯｘ濃度は、典型的に、燃料中のすべての窒素の完全酸化から生成されるレベルの小部分、例えば２０〜６０％のみである。前述した説明から、総ＮＯｘの生成は、局部的な酸素濃度及び最大火炎温度の両方の函数であることが容易に明らかになったであろう。

【０００７】説明を続けるに、幾つかの改良が標準ぐう角燃焼技術になされている。これらの改良は、主として、良好なＮＯｘ放出の減少を成し遂げるためになされている。その１つの改良が、米国特許出願第７８６,４３７号（１９８５年１０月１１日に出願されると共に本出願と同じ譲受人に譲渡され、かつ“ぐう角燃焼式の微粉炭燃焼炉を運転するための制御システム及び方法”と題するものであって、現在では放棄されている）によって提案されている。この米国特許出願の技術によれば、微粉炭及び空気は、多数の下方バーナ高さから一方向へ炉内に接線方向に導入されると共に、多数の上方バーナ高さからも上記一方向とは反対の方向へ炉内に接線方向に導入される。このような技術を利用する結果として、燃料と空気との良好な混合が成し遂げられ、これにより通常のぐう角燃焼炉（この分野の当業者にとってよく知られているように、一般に、２０〜３０％の過剰空気でもって燃焼させられる）よりもより少ない過剰空気の使用が可能となる。そして、過剰空気の減少は、前述したように石炭燃焼炉からの主たる空気汚染源であるＮＯｘの生成を最小にすることに役立つ。過剰空気の減少は、また、石炭燃焼炉の効率増加も生じる。

【０００８】前述した米国特許出願によりＮＯｘを減少するように改良されている燃焼技術は、しかし、幾つかの欠点を有する。すなわち、炉内において対向し合う方向へ回転するガスが互いに相殺し合うので、ガスが炉内の上方部分を通して多少真直ぐに流れ、これにより炉の上方における乱流及び混合が減少して、炉から出る未燃炭素粒子の量が増大する。また、スラグ及び未燃炭素が炉壁に付着することが生じる。そして、これらスラグ及び未燃炭素の炉壁への付着によって、炉壁をライニングしている水冷管への熱伝達効率が減少し、すす吹きをする必要性が増大し、水冷管の寿命が短くなる。

【０００９】次に、ＮＯｘ減少のための他の改良が米国特許第４,７１５,３０１号（１９８７年１２月２９日に特許が付与されていると共に本出願と同じ譲受人に譲渡され、かつ“低過剰空気のぐう角燃焼システム”と題する）の明細書に開示されている。この米国特許第４,７１５,３０１号の技術によれば、現在放棄されている前述した米国特許出願の場合と同じように、炉内において微粉炭が空気との良好な混合でもって浮遊燃焼させられる。また、ぐう角燃焼炉に関連する前述した利益のすべてが、炉内にうず巻き回転火球を形成することによって、得られる。炉壁は空気の覆いによって保護され、これにより炉壁へのスラッギングが減少されている。これは、次の方法によって成し遂げられる。

【００１０】すなわち、石炭及び１次空気を炉内に第１の高さから導入し、また１次空気の量の少なくとも２倍の量の補助空気を炉内に前記第１の高さのすぐ上の第２の高さから１次空気の方向とは対向する方向へ導入し、かつ複数のこれら第１の高さ及び第２の高さを一方が他方の上になるようにする。多くの量の補助空気を高い速度で炉内に導入することによって、うず巻きが炉内に補助空気の導入方向に生じる。このため、炉のうず巻きと反対側の方向へ導入される燃料は、炉内に入った後、総炉ガスの方向に対して方向を変えるように付勢される。したがって、燃料と空気とのすさまじい乱流混合がこの方法によって生じる。そして、この混合の増大により過剰空気も炉内の高い高さから導入する必要性が少なくなる。また、この混合の増大によって、炭素転換率が高められ、これにより炉の総熱発生率が改良され、同時に炉上方におけるスラッギング及び膜汚れ（ファクリング）が減少される。更に、補助空気は、燃料が接線方向へ導入される仮想円の直径よりも大きい直径の仮想円に対して接線方向へ導入され、これにより炉壁に隣接する空気の層が形成される。また、炉へ供給される過剰空気のすべてを実質的に形成するオーバファイア空気が、１次空気及び補助空気のすべての導入高さよりも相当の上方の高さから炉内に導入される。この場合、オーバファイア空気は、仮想円に対して接線方向へ向けられかつ補助空気の方向と対向する方向へ向けられる。

【００１１】次に、燃料として微粉炭を低ＮＯｘ放出をもって燃焼させるようにした更に他の改良が、米国特許第４,６６９,３９８号（１９８７年６月２日に特許が付与され、“微粉燃料燃焼装置”と題する）の明細書に開示されている。この米国特許第４,６６９,３９８号の教示によれば、微粉燃料燃焼装置は次に述べるような第１の微粉燃料噴射コンパートメント、第２の微粉燃料噴射コンパートメント及び補助空気コンパートメントを備えていることを特徴とする。上記の第１の微粉燃料噴射コンパートメントにおいて、消費される１次空気と２次空気との総合量は、炉へ１次空気と混合するようにして供給して微粉炭を燃焼させるに必要な理論空気量よりも少ない。また、第２の微粉燃料噴射コンパートメントにおいては、１次空気と２次空気との総合量は、１次空気と混合するように供給して微粉炭を燃焼させるのに必要な理論空気量と実質的に等しいか、又は好適には、前記理論空気量も多少少ない。更に、補助空気コンパートメントは、補助空気を炉内に噴射する。そして、これら３つのコンパートメントは互いに密接して配置されている。

【００１２】このような微粉燃料燃焼装置において、その第１及び第２の微粉燃料噴射コンパートメントにより噴射された１次空気と燃料とのガス状混合体は、ＮＯｘの生成を減少するような割合で混合される。更に、第２の微粉燃料噴射コンパートメントからの１次空気と微粉燃料との混合体（単独では安定して点火するのが難しい）は、第１の微粉燃料噴射コンパートメントからの点火が容易な混合体の火炎を共存させて、適当な点火及び燃焼を保証することができる。したがって、この微粉燃料燃焼装置によれば、安定した点火及び低ＮＯｘ生成でもって、微粉燃料を燃焼させることができる。また、上記の米国特許第４,６６９,３９８号の教示にしたがって構成された微粉燃焼装置は、不活性流体を噴射する追加のコンパートメントが、前述した３つのコンパートメント間に設けられたスペースに、各コンパートメントに対して１つ配置されていることを特徴としている。したがって、１次空気と微粉燃料とのガス状混合体は、不活性流体が不活性流体噴射コンパートメントの１つから噴射されてカーテンを形成することによって、互いに干渉することがなくなり、これにより、第１及び第２の微粉燃料噴射コンパートメントから噴射されるガス状混合体からのＮＯｘの生成を最小とすることができる。また、第１の微粉燃料噴射コンパートメントからの１次空気と微粉燃料との混合体及び補助空気コンパートメントからの補助空気は、他の不活性流体噴射コンパートメントからの他の不活性流体のカーテンによって、互いに干渉することが防止される。これによって、１次空気と微粉燃料との混合体を、その混合比を変えることなしに燃焼させ、これによりＮＯｘ生成の増加を防止することができる。次に、燃料として微粉炭を、ＮＯｘ及びＳＯｘ放出の減少を同時に行わせるようにして、燃焼させるようにした更に他の改良が、米国特許第４,４２６,９３９号（１９８４年１月２４日に特許が付与されていると共に本出願と同じ譲受人に譲渡され、かつ“ＮＯｘ及びＳＯｘ放出を減少する方法”と題する）の明細書に開示されている。この米国特許第４,４２６,９３９号の教示によれば、微粉炭は炉内で炉内の最高温度を減少しかつ良好な火炎安定性及び燃料の完全な燃焼を維持するような方法で、燃焼させられる。このような方法は、次のようにして成し遂げられる。

【００１３】すなわち、微粉炭は炉に向って空気流れによって搬送される。この搬送の間に、流れは２つの部分に分離され、その一方の部分は燃料が豊富な部分（富燃料部分）であり、また他方の部分は燃料が少ない部分（貧燃料部分）である。そして、富燃料部分は炉内の第１の区域に導入される。空気が、また、この第１の区域に、富燃料部分中の燃料のすべての完全燃焼を支持するには不十分な量で導入される。他方、貧燃料部分は、炉内の第２の区域に導入される。また、空気が、この第２の区域に、過剰空気が炉内で燃料のすべてを燃焼させるのに必要とされる量以上となるような量でもって、導入される。最後に、石炭が燃料と同時に炉内へ導入され、これにより炉内の最高温度が最小にされ、また燃焼ガス中のＮＯｘ及びＳＯｘの生成が最小にされる。

【００１４】以上述べた、現在すでに放棄された１つの米国特許出願及び特許が付与された３つの米国特許にしたがって構成された燃焼システムは、それぞれの目的のために設計されて作用することが実証されているけれども、もしその使用によって、アメリカ合衆国の議会により提案が計画されている新しい法律によって適合することが要求されるレベルにまでＮＯｘ放出を減少することができるようにするためには、これらの燃焼システムを更に改良する必要があることが従来明白になっている。特に、従来、ぐう角燃焼式の微粉炭燃焼炉で用いられるのが特に適当であって、従来の形の燃焼システムを備えている化石燃料燃焼炉から放出されるＮＯｘよりも５０％〜６０％もＮＯｘ放出を減少することができるような新規で改良された燃焼システムを提供する必要性が明白になっている。更に、従来、他の多くの点で特徴がある新規で改良された燃焼システムを提供する必要性も明白になっている。例えば、この種の新規で改良された燃焼システムが持つことが好ましい第１の特徴は、炉のバーナ区域に富燃料区域の幾つかの層を確立することができることである。このような構成によれば、大きな富燃料区域に導入されて炉内で燃焼させられる微粉炭から有機化学的に結合していた窒素を解放する付随効果を伴って、即時の点火及び高温度を得ることが容易となる。また、この種の新規で改良された燃焼システムが持つことが好ましい第２の特徴は、火炎前面を安定にすることができること、及び燃料に結合している窒素を富燃料区域内で最初に液化し、これにより燃料に結合している窒素を富燃料区域でＮ_２に変換することをできることである。更に、この種の新規で改良された燃焼システムが持つことが好ましい第３の特徴は、炉を運転している時に炉内に存在することが知られている還元ふん囲気から炉壁を保護するような“境界空気”を形成することができることである。更に他に、この種の新規で改良された燃焼システムが持つことが好ましい第４の特徴は、富燃料の燃焼により生じる炉ガスが炉の対流通路に到達する前に、該富燃料炉ガスの燃焼を完了させることができるような十分な量のオーバファイア空気を供給することができることである。そして、これにより、石炭燃焼工程が完全に行われ、また未燃炭素の量が最小とされることが確実となる。

【００１５】以上述べたことを要約すると、特にぐう角燃焼式の化石燃料燃焼炉に関連して使用されるのに適当である新規で改良された燃焼システムについての従来技術において、該燃焼システムを化石燃料燃焼炉で用いる時には、該燃焼システムの使用によってＮＯｘ放出のレベルを、アメリカ合衆国の法律で規定されている標準として現在決められているレベルよりも良くないとしても、少なくとも該レベルと等しいレベルまで減少することを達成できることを可能とする必要性があるものである。また、この場合、燃焼システムの運転のためにいかなる追加の装置、触媒を設けることなしに、又は燃料コストを増大させることなしに、燃焼システムを新規に改良することが好ましい。更に、この場合、燃焼運転がかなり進んだ段階（ｄｅｅｐｓｔａｇｅｄ）で生じる還元ふん囲気に関連する水壁腐蝕を防止するための手段を組み込むことができるように、燃焼システムを新規に改良することが好ましい。また、この場合、ＮＯｘを更に減少するために用いられる他のＮＯｘ放出減少型式のシステム、例えば石灰石注入システム、再燃焼システム及び選択接触還元（ＳＣＲ）システムと完全に適合できるように、燃焼システムを新規に改良することが好ましい。更に、新規の燃焼システムへの適用であっても、又は既存の燃焼システムへの適用であっても、等しく適合できるように、燃焼システムを新規に改良することが好ましい。

【００１６】したがって、本考案の目的は、化石燃料燃焼炉に用いられる、ＮＯｘ放出減少用の新規で改良された燃焼システムを提供することにある。

【００１７】本考案の他の目的は、特にぐう角燃焼式の化石燃料燃焼炉に用いられて適当な、ＮＯｘ放出減少用の燃焼システムを提供することにある。

【００１８】本考案の更に他の目的は、ＮＯｘの放出がアメリカ合衆国の法律で規定されている基準として現在決められているレベルよりも良くないとしても、少なくとも該レベルと等しいレベルにまで低減することができることを特徴とする、ＮＯｘ放出減少用の燃焼システムを提供することにある。

【００１９】本考案の更に他の目的は、従来の形の燃焼システムを備えている化石燃料燃焼炉から放出されるＮＯｘよりも５０％〜６０％もＮＯｘ放出を減少することができることを特徴とする、化石燃料燃焼炉用ＮＯｘ放出減少燃焼システムを提供することにある。

【００２０】本考案の更に他の目的は、富燃料区域の幾つかの層が炉のバーナ区域に確立されることを特徴とする、ＮＯｘ放出減少燃焼システムを提供することにある。

【００２１】本考案の更に他の目的は、大きな富燃料区域に導入されて炉内で燃焼させられる微粉炭から有機化学的に結合していた窒素を解放する付随効果を伴って、即時の点火及び高温度を得ることが容易とされることを特徴とする、化石燃料燃焼炉用ＮＯｘ放出減少燃焼システムを提供することにある。

【００２２】本考案の更に他の目的は、火炎前面を安定にすること、及び燃料に結合している窒素を富燃料区域内で最初に液化し、これにより燃料に結合している窒素を富燃料区域でＮ_２に変換することを成し遂げることを特徴とする、化石燃料燃焼炉用ＮＯｘ放出減少燃焼システムを提供することにある。

【００２３】本考案の更に他の目的は、十分なオーバファイア空気が供給されて、富燃料の燃焼による炉ガスが炉の対流通路に到達する前に十分に燃焼を完了することができることを特徴とする、化石燃料燃焼炉用ＮＯｘ放出減少燃焼システムを提供することにある。

【００２４】本考案の更に他の目的は、運転のために追加の装置、触媒を設けたり、又は燃料コストが増大することが必要とされないことを特徴とする、化石燃料燃焼炉用ＮＯｘ放出減少燃焼システムを提供することにある。

【００２５】本考案の更に他の目的は、燃焼運転がかなり進んだ段階で生じる水壁腐蝕を防止するための手段が組み込まれていることを特徴とする、化石燃料燃焼炉用ＮＯｘ放出減少燃焼システムを提供することにある。

【００２６】本考案の更に他の目的は、ＮＯｘ放出を更に減少するために用いられる他のＮＯｘ放出減少型式のシステム、例えば石灰石注入システム、再燃焼システム、及び選択接触還元（ＳＣＲ）システムと完全に適合できることを特徴とする、ＮＯｘ放出減少用の燃焼システムを提供することにある。

【００２７】本考案の更に他の目的は、新規の燃焼システムへの適用であっても又は既存の燃焼システムへの適用であっても非常に等しく適合できることを特徴とする、ＮＯｘ放出減少用の燃焼システムを提供することにある。

【００２８】

【考案の概要】

本考案の１つの態様によれば、バーナ区域が設けられている化石燃料燃焼炉で使用するのに特に適当とされる集合同心式ぐう角燃焼システムが提供される。そして、この集合同心式ぐう角燃焼システムは、好適には炉のバーナ区域に取付けられている風箱の形のハウジングを包含し、該風箱の長手方向軸線は炉の長手方向軸線と実質的に平行な関係で延びている。第１の空気コンパートメントが、風箱の下方端に設けられている。空気ノズルが、この第１の空気コンパートメント内に取付けられている。空気供給装置が、この空気ノズルに接続され、空気をこの空気ノズルに供給し、この空気ノズルを通して炉のバーナ区域に空気を供給する。第１の対の燃料コンパートメントが、風箱の下方端に、前記第１の対の空気コンパートメントと実質的に並んだ関係で位置するように設けられている。第１の群の燃料ノズルが、前記第１の燃料コンパートメント内に取付けられている。燃料供給装置が、この第１の群の燃料ノズルに接続され、燃料をこれら燃料ノズルに供給し、これら燃料ノズルを通して炉のバーナ区域に燃料を供給して、バーナ区域内に富燃料区域を生成する。複数のオフセット空気コンパートメントが、風箱内に、前記第１の対の燃料コンパートメントと実質的に並んだ関係で位置するようにして設けられている。オフセット空気ノズルが、これら複数のオフセット空気コンパートメントの各々に取付けられている。第２の対の燃料コンパートメントが、風箱内に、前記複数のオフセット空気コンパートメントと実質的に並んだ関係で位置するように設けられている。第２の群の燃料ノズルが、この第２の対の燃料コンパートメント内に取付けられている。燃料供給装置が、この第２の群の燃料ノズルに接続され、燃料をこれら燃料ノズルに供給し、これら燃料ノズルを通して炉のバーナ区域に燃料を供給して、バーナ区域内に富燃料区域を生成する。少なくともひとつの密結合オーバファイア空気コンパートメントが、風箱の上方端に、前記第２の対の燃料コンパートメントと実質的に並んだ関係で位置するようにして設けられている。密結合オーバファイア空気ノズルが、この密結合オーバファイア空気コンパートメント内に取付けられている。オーバファイア空気供給装置が、この密結合オーバファイア空気ノズルに接続され、オーバファイア空気をこの密結合オーバファイア空気ノズルに供給し、この密結合オーバファイア空気ノズルを通して炉のバーナ区域にオーバファイア空気を供給する。複数の分離オーバファイア空気コンパートメントが、炉のバーナ区域に、前記少なくともひとつの密結合オーバファイア空気コンパートメントから間隔を置きかつ風箱の長手方向軸線と実質的に整列するようにして、取付けられている。分離オーバファイア空気ノズルが、前記複数の分離オーバファイア空気コンパートメントの各々に取付けられている。オーバファイア空気供給装置が、この分離オーバファイア空気ノズルに接続され、オーバファイア空気をこの分離オーバファイア空気ノズルに供給し、この分離オーバファイア空気ノズルを通して炉のバーナ区域にオーバファイア空気を供給する。

【００２９】また、本考案の他の態様によれば、バーナ区域が設けられている化石燃料燃焼炉で使用するのに特に適当とされる型式の燃焼システムを運転する方法が提供される。そして、この燃焼システムを運転する方法は、空気を炉のバーナ区域の第１の高さから該バーナ区域に導入する段階と、集合燃料を炉のバーナ区域の第２の高さから該バーナ区域に導入し、該バーナ区域内に第１の富燃料区域を生成する段階と、オフセット空気を炉のバーナ区域の第３の高さから該バーナ区域に導入し、オフセット空気を炉のコーナ区域に炉の壁に向ってすでに導入されている集合燃料から離れるようにさし向ける段階と、追加の燃料を炉のバーナ区域の第４の高さから該バーナ区域に導入し、該バーナ区域内に第２の富燃料区域を生成する段階と、密結合オーバファイア空気を炉の第５の高さから該バーナ区域に導入する段階と、分離オーバファイア空気を、前記炉のバーナ区域の第５の高さから間隔を置いているが該第５の高さと整列されているバーナ区域の第６の高さから、該バーナ区域に導入する段階とを包含する。

【００３０】

【好適な実施例の説明】

図面、特にその図１を参照し、図１には参照符号によって総括的に示された化石燃料燃焼炉が描かれている。化石燃料燃焼炉それ自体の構造及び運転モードはこの分野の当業者にとってよく知られているところであるので、図１に例示した化石燃料燃焼炉１０についての詳細な説明をここで述べることは必要ないと考える。むしろ、図面の図１に参照符号１２によって総括的に示され、化石燃料燃焼炉１０に設置されたときには、本考案にしたがって、化石燃料燃焼炉１０からのＮＯｘ放出を減少する働きをなす集合同心式ぐう角燃焼システムと関連することができる化石燃料燃焼炉１０の理解を得る目的のために、前述した集合同心式ぐう角燃焼システム１２と協同する化石燃料燃焼炉１０の幾つかの構成要素についての説明をここで単に述べることで十分と思われる。ここで説明されていない化石燃料燃焼炉１０の構成要素の構造及び運転モードについての詳細な説明については、従来技術、例えばエフ・ジェー・ベルティ氏に対して１９８８年１月１２日に特許が付与された米国特許第４,７１９,５８７号の明細書を参照することができる。

【００３１】図面の図１を更に参照し、図１に例示された化石燃料燃焼炉１０は、参照符号１４によって総括的に示されたバーナ区域を包含する。集合同心式ぐう角燃焼システム１２の構造及び運転モードの説明と関連して以下に一層詳細に述べられるように、化石燃料燃焼炉１０のバーナ区域１４内では、この分野の当業者によってよく知られている方法によって、化石燃料と空気との燃焼が開始される。この化石燃料と空気との燃焼から生じた熱ガスは、化石燃料燃焼炉１０内を上向きに流れる。熱ガスが化石燃料燃焼炉１０内を上向きに流れる間に、この分野の当業者にとってよく知られている方法により、熱ガスは管（図面での説明を明瞭にするために図示されていない）を通して流れる流体に熱を与える。前述した管は、従来の方法によれば、化石燃料燃焼炉１０の４つの壁のすべてに配置されている。熱ガスは、それから、化石燃料燃焼炉１０の、参照符号１６によって総括的に示されている水平通路を通して流れ、続いて化石燃料燃焼炉１０の、参照符号１８によって総括的に示されている背部ガス通路へ進んで、化石燃料燃焼炉１０を出る。水平通路１６及び背部ガス通路１８の両方は、一般に、この分野の当業者にとってよく知られている方法により、蒸気を発生して過熱するための他の熱交換表面（図示せず）を収容する。その後、蒸気は、一般に、タービン／発電機（図示せず）の１つの構成要素を構成するタービン（図示せず）に流れるようにされ、これによって蒸気は上記タービン及びこのタービンと公知の方法により関連する発電機（図示せず）を駆動する原動力を提供し、これによって上記発電機から電気が発生させられる。

【００３２】本考案にしたがって、図面の図１に示されている化石燃料燃焼炉１０の形に構成されている炉と関連するように設計されている集合同心式燃焼システムを詳細に説明する目的のために、図面の特に図１及び図２が次に参照される。特に、集合同心式燃焼システム１２は、炉例えば図面の図１の化石燃料燃焼炉１０に使用されるように設計され、該炉１０と一緒に使用された時には、化石燃料燃焼炉１０からのＮＯｘ放出を減少させるように作動する。

【００３３】図面の図１、図２を参照することにより最も良く理解できるように、集合同心式燃焼システム１２は、ハウジング、好適には図面の図１、図２に参照符号２０によって示されている風箱の形のハウジングを包含する。この風箱２０は、この分野の当業者にとってよく知られている方法によって、化石燃料燃焼炉１０のバーナ区域１４に従来公知の適当な取付け手段（図示せず）により取付けられ、風箱２０の長手方向軸線が化石燃料燃焼炉１０の長手方向軸線に対して実質的に平行な関係で延びている。

【００３４】集合同心式ぐう角燃焼システム１２についての説明を続けるに、本考案の好適な実施例によれば、図面の図２に参照符号２２によって示されている第１の空気コンパートメントが、風箱２０の下方端に設けられている。そして、空気ノズル２４が、この空気コンパートメント２２内に、従来公知の適当な取付け手段（図示せず）によって取付けられている。図面の図１に図式的に描かれて参照符号２６によって総括的に示されている空気供給装置は、空気ノズル２４に後で詳細に説明するような方法で接続されている。これにより、空気供給装置２６は、空気を空気ノズル２４に供給し、それからこの空気ノズル２４を通して化石燃料燃焼炉１０のバーナ区域１４に空気を供給する。この目的のために、空気供給装置２６は、図面の図１に参照符号２８によって示されているファンと参照符号３０によって示されている空気ダクトとを包含する。これら空気ダクト３０は、一方においてはファン２８に、また他方においては図面の図１に参照符号３２によって図式的に示されるように空気ノズル２４（図２参照）に、別々の弁及び制御器（図示せず）を通して、流体流れ関係で接続されている。

【００３５】風箱２０を更に参照するに、本考案の好適な実施例によれば、図面の図２にそれぞれ参照符号３４及び36によって総括的に示されている第１の対の燃料コンパートメントが、風箱２０の下方部分に前述した空気コンパートメント２２と実質的に並んだ関係で位置するようにして設けられている。図面の図２にそれぞれ参照符号３８及び４０によって示されている第１の群の燃料ノズルは、第１の対の燃料コンパートメント３４及び３６内に、燃料ノズル３８が燃料コンパートメント３４内に取付けられ、また燃料ノズル４０が燃料コンパートメント３６内に取付けられるように、従来公知の適当な取付け手段（図示せず）によって取付けられている。図面の図１に図式的に描かれて参照符号42によって総括的に示されている燃料供給装置は、燃料ノズル３８及び４０に後で詳細に説明するような方法で接続されている。これにより、燃料供給装置４２は燃料を燃料ノズル３８及び４０に供給し、それからこれら燃料ノズル３８及び４０を通して燃料を化石燃料燃焼炉１０のバーナ区域１４に供給する。すなわち、燃料供給装置４２は、図面の図１に参照符号４４によって示されている粉砕機と、参照符号４６によって示されている燃料ダクトとを包含する。粉砕機４４では、化石燃料燃焼炉１０内で燃焼させようとする化石燃料が、この分野の当業者にとってよく知られている方法で粉砕される。また、燃料ダクト４６は、一方においては粉砕機４４に、また他方においては図面の図１に参照符号４８によって図式的に示されるように燃料ノズル３８及び４０（図２参照）に、別々の弁及び制御器（図示せず）を通して、流体流れ関係で接続されている。図面の図１を参照して見ることができるように、粉砕機４４はファン２８に接続されて、空気がファン２８からまた粉砕機４４に供給され、これにより粉砕機４４から燃料ノズル３８及び４０へ供給される燃料が、この分野の当業者にとってよく知られている方法によって、空気流れにより燃料ダクト４６を通して輸送される。

【００３６】以上述べた空気コンパートメント２２及び一対の燃料コンパートメント３４，３６に加え、また、複数のオフセット空気コンパートメントが設けられている。これら複数のオフセット空気コンパートメントは、本考案の好適な実施例によれば、複数好適には図面の図２に参照符号５０，５２及び５４によって総括的に示されている３つのオフセット空気コンパートメントから成る。図面の図２を参照して最も良く理解できるように、これらオフセット空気コンパートメント５０，５２及び５４は、一対の燃料コンパートメント３４及び３６と実質的に並んだ関係で位置するように、風箱２０内に設けられている。図面の図２にそれぞれ参照符号５６，５８及び６０によって示されているオフセット空気ノズルは、複数のオフセット空気コンパートメント５０，５２及び５４内に、オフセット空気ノズル５６がオフセット空気コンパートメント５０内に取付けられ、またオフセット空気ノズル５８がオフセット空気コンパートメント５２内に取付けられ、更にオフセット空気ノズル６０がオフセット空気コンパートメント５４内に取付けられ、かつこれらオフセット空気ノズル５６，５８及び６０の各々を通過するオフセット空気が炉１０のバーナ区域１４に該炉１０の壁に向って導入されている集合燃料から離れるようにさし向けられるようにして、従来公知の適当な取付け手段（図示せず）によって取付けられている。オフセット空気ノズル５６，５８及び６０の各々は、前述した空気供給装置２６に空気ダクト３０を通して接続されている。図面の図１を参照して最も良く理解できるように、空気ダクト３０は、一方においてファン２８に、また他方において図面の図１に参照符号６２によって図式的に示されているようにオフセット空気ノズル56，５８及び６０（図２参照）の各々に、別々の弁及び制御器（図示せず）を通して、流体流れ関係で接続されている。これにより、空気供給装置２６は、前述したと同様な方法によって、空気をオフセット空気ノズル５６，５８及び６０の各々に供給し、それからこれらオフセット空気ノズル５６，５８及び６０を通して化石燃料燃焼炉１０のバーナ区域１４に空気を供給する。

【００３７】集合同心式ぐう角燃焼システム１２についての説明を続けるに、本考案の好適な実施例によれば、図面の図２にそれぞれ参照符号６４及び６６によって総括的に示されている第２の対の燃料コンパートメントが、複数のオフセット空気コンパートメント５０，５２及び５４と実質的に並んだ関係で位置するように、風箱２０内に設けられている。図面の図２にそれぞれ参照符号６８及び７０によって示されている第２の群の燃料ノズルは、第２の対の燃料コンパートメント６４及び６６内に、燃料ノズル６８が燃料コンパートメント６４内に取付けられ、また燃料ノズル７０が燃料コンパートメント６６内に取付けられるように、従来公知の適当な取付け手段（図示せず）によって取付けられている。第２の群の燃料ノズル６８及び７０の各々は、前述した燃料供給装置４２に燃料ダクト４６を通して接続されている。図面の図１を参照して最も良く理解できるように、燃料ダクト４６は、一方において粉砕機４４（この粉砕機にて、化石燃料燃焼炉内で燃焼させようとする化石燃料がこの分野の当業者にとってよく知られている方法によって粉砕される）に、また他方において図面の図１に参照符号７２によって図式的に示されているように第２の群の燃料ノズル６８及び７０（図２参照）に別々の弁及び制御器（図示せず）を通して、流体流れ関係で接続されている。前述したと同じ説明がまたここで再び繰り返されるけれども、図面の図１を参照して見ることができるように、粉砕機４４はファン２８に接続されて、空気がファン２８からまた粉砕機４４に供給され、これにより粉砕機４４から第２の群の燃料ノズル６８及び７０に供給される燃料が、この分野の当業者にとってよく知られている方法によって、空気流れにより燃料ダクト４６を通して輸送される。

【００３８】風箱２０を更に参照するに、本考案の好適な実施例によれば、図面の図２にそれぞれ参照符号７４及び76によって総括的に示されている一対の密結合オーバファイア空気コンパートメントが、風箱２０の上方部分に、第２の群の燃料コンパートメント６４及び６６と実質的に並んだ関係で位置するように、設けられている。図面の図２にそれぞれ参照符号７８及び８０によって示されている一対の密結合オーバファイア空気ノズルが、一対の密結合オーバファイア空気コンパートメント７４及び７６内に、密結合オーバファイア空気ノズル７８が密結合オーバファイア空気コンパートメント７４内に取付けられ、また密結合オーバファイア空気ノズル８０が密結合オーバファイア空気コンパートメント７６内に取付けられるようにして、従来公知の適当な取付け手段（図示せず）によって取付けられている。密結合オーバファイア空気ノズル７８及び８０の各々は、前述した空気供給装置２６に空気ダクト30を通して接続されている。図面の図１を参照して最も良く理解できるように、空気ダクト３０は、一方においてファン２８に、また他方において図面の図１に参照符号８２によって図式的に示されているように密結合オーバファイア空気ノズル７８及び８０（図２参照）の各々に、別々の弁及び制御器（図示せず）を通して、流体流れ関係で接続されている。これにより、空気供給装置２６は、空気を密結合オーバファイア空気ノズル７８及び８０の各々に供給し、それからこれら密結合オーバファイア空気ノズル７８及び８０を通して化石燃料燃焼炉１０のバーナ区域１４に空気を供給する。

【００３９】集合同心式ぐう角燃焼システム１２についての説明を更に続けるに、複数の分離オーバファイア空気コンパートメントが、炉１０のバーナ区域１４に、密結合オーバファイア空気コンパートメント７４及び７６から間隔を置きかつ風箱２０の長手方向軸線と実質的に整列するようにして、従来公知の適当な取付け手段( 図示せず）によって取付けられている。これら複数の分離オーバファイア空気コンパートメントは、本考案の好適な実施例によれば、複数好適には図面の図２にそれぞれ参照符号８４，８６及び８８によって示されている３つの分離オーバファイア空気コンパートメントから成る。図面の図２にそれぞれ参照符号９０，９２及び９４によって示されている複数の分離オーバファイア空気ノズルは、複数の分離オーバファイア空気コンパートメント８４，８６及び８８内に、分離オーバファイア空気ノズル９０が分離オーバファイア空気コ15ンパートメント８４内に取付けられ、また分離オーバファイア空気ノズル９２が分離オーバファイア空気コンパートメント８６内に取付けられ、更に分離オーバファイア空気ノズル９４が分離オーバファイア空気コンパートメント８８内に取付けられるようにして、従来公知の適当な取付け手段（図示せず）によって取付けられている。複数の分離オーバファイア空気ノズル90，９２及び９４の各々は、前述した空気供給装置２６に空気ダクト３０を通して接続されている。図面の図１を参照して最も良く理解できるように、空気ダクト30は、一方においてファン２８に、また他方において図面の図１に参照符号９６によって図式的に示されているように分離オーバファイア空気ノズル９０，９２及び９４の各々に、別々の弁及び制御器（図示せず）を通して、流体流れ関係で接続されている。これにより、空気供給装置２６は、空気を分離オーバファイア空気ノズル９０，９２及び９４の各々に供給し、それからこれら分離オーバファイア空気ノズル９０，９２及び９４を通して化石燃料燃焼炉１０のバーナ区域１４に空気を供給する。

【００４０】次に、本考案にしたがって構成され、ぐう角燃焼式の化石燃料燃焼炉１０からのＮＯｘ放出を減少するために該炉に用いられるように設計された集合同心式ぐう角燃焼システム１２の運転モードについて、簡単に説明する。集合同心式ぐう角燃焼システム１２の運転モードにしたがって、空気が炉１０のバーナ区域１４の空気コンパートメント２４を通して炉１０のバーナ区域１４に導入される。集合燃料は、炉１０のバーナ区域１４の第１の群の燃料ノズル３８及び４０を通して炉１０のバーナ区域１４に、このバーナ区域１４に第１の富燃料区域を生成するようにして、導入される。オフセット空気は、炉１０のバーナ区域１４の複数のオフセット空気ノズル５６，５８及び６０を通して炉10のバーナ区域１４に導入され、炉１０のバーナ区域１４に該炉１０の壁に向って導入された集合燃料から離れるようにさし向けられる。他の集合燃料が、炉１０のバーナ区域１４の第２の群の燃料ノズル６８及び７０を通して炉１０のバーナ区域１４に導入され、このバーナ区域１４に第２の富燃料区域を生成する。密結合オーバファイア空気は、炉１０の密結合オーバファイア空気ノズル７８及び８０を通して、炉１０のバーナ区域１４に導入される。最後に、分離オーバファイア空気が、前述した炉１０のバーナ区域１４から上方に間隔を置いているがしかし該バーナ区域と実質的に整列している高さから、分離オーバファイア空気ノズル９０，９２及び９４を通して、炉１０のバーナ区域１４に導入される。

【００４１】以上述べた構成の本考案による集合同心式ぐう角燃焼システム１２は、ＮＯｘ放出制御の技術を進歩させるものである。なぜなら、本考案による集合同心式ぐう角燃焼システム１２は、燃焼過程を通して燃料に対しての酸素の使用性を制御するように設計されている。すなわち、本考案による集合同心式ぐう角燃焼システム１２は、１次燃焼区域内の有効Ｏ_２を最小にするように、多段高さからのオーバファイア空気の導入を用いる段階燃焼システムである。オーバファイア空気は、燃料噴射装置の風箱２０の頂部からコンパートメント７４，７６を通して密結合オーバファイア空気として、またより高い高さからコンパートメント８４，８６，８８を通して分離オーバファイア空気として、それぞれ導入される。そして、この２つの高さ、すなわちコンパートメント７４，７６と８４，８６，８８とを通してのオーバファイア空気の導入によって、風箱２０の高さを昔の従来の形の風箱の高さと同じままとすることができ、したがって既存の炉の燃焼システムを本考案による集合同心式ぐう角燃焼システム１２に改装することが多いに行われるであろう。

【００４２】本考案にしたがって構成した集合同心式ぐう角燃焼システム１２は、更に、補助空気を炉１０の水壁に向って燃料から離れるようにさし向ける同心燃焼原理を利用することを特徴としている。そして、この同心燃焼は、炉１０の水壁を、オーバファイア空気によって、バルク炉燃焼段階に固有の還元ふん囲気から保護するのに役立つ。同心燃焼は、また、段階燃焼のために上昇する炉出口温度を制御するのに役立つ。最後に、本考案による集合同心式ぐう角燃焼システム１２は、燃焼の初期段階における燃料と空気との分離を最大にする新規な概念の群の燃料ノズル３８，４０及び６８，７０を備える。そして、以上列挙した特徴の結合によって、本考案による集合同心式ぐう角燃焼システム12は、炉１０の通常の運転に最小の影響を与えるだけで、ＮＯｘ放出を非常に低減することができる。

【００４３】結論において、本考案による集合同心式ぐう角燃焼システム１２が基礎とする概念は、オーバファイア空気の導入と最終炉Ｏ_２含量との両方が炉から放出される最終ＮＯｘレベルの制御を左右するとの事実を前提としている。本出願の譲受人により得られた研究データは、１次段階の化学量論量が０.５〜０.８５の範囲内においてＮＯｘの生成が最小となるが、この化学量論以上及び以下ではＮＯｘの生成は増大することを示した。したがって、本考案が集合同心式ぐう角燃焼システム１２を開発するにあたって求めた目的は、既存のぐう角燃焼式の化石燃料燃焼炉の風箱に適用できるぐう角燃焼システムを開発し、これにより燃焼システムの改装性を高めることにあった。

【００４４】説明を更に続けるに、本考案にしたがって構成した集合同心式ぐう角燃焼システム１２の風箱２０は、幾つかの点で従来のぐう角燃焼式の化石燃料燃焼炉の風箱と異なる。第１に、燃料ノズルは、図面の図２に参照符号３８，４０及び６８，７０によって示されているように、それぞれ２個ずつ一群となって取付けられている。そして、これら各群の燃料ノズル３８，４０と６８，７０との間に、オフセット空気ノズル５６，５８，６０を受け入れるように設計された非常に大きなコンパートメント５０，５２，５４が設けられている。第２に、密結合オーバファイア空気ノズルは、図面の図２に参照符号７８，８０によって示されているように、風箱２０の頂部に設置されているが、しかし、分離オーバファイア空気ノズルは、図面の図２に参照符号９０，９２，９４によって示されているように、風箱２０から分離されかつ風箱２０と間隔を置いた関係で整列されている。図面の図６を参照することにより最も良く理解できるように、このような密結合オーバファイア空気ノズル７８，８０と分離オーバファイア空気ノズル９０，９２，９４との組合わせによって、密結合オーバファイア空気ノズル７８，８０より下を約１.０の化学量論とすることができる。他方、再び図面の図６を参照することによって最も良く理解できるように、密結合オーバファイア空気ノズル７８，８０より上方を約１.０の化学量論とすることができる。

【００４５】次に、空気ノズル２４について更に説明する。この説明のために、特に図面の図３が参照される。しかしながら、この空気ノズル２４について説明を進める前に、空気ノズル２４は、前述したように、炉１０のバーナ区域１４に設置されている風箱２０の下方端に設けられていることに注目すべきである。更に、このような風箱２０は、炉１０の４つのコーナ部の各々に設けられ、本質的には２対の風箱２０が存在しかつ各対の風箱２０が互いに対角線上で対向するように設けられ、もしこれら対向する２つの風箱２０間に想像線を引いたときには該想像線が炉１０の中心を通過するような構成を形成する。

【００４６】説明を進めるに、空気ノズル２４は、図面の図３に例示した実施例によれば、参照符号９８によって示されているノズルチップと、参照符号１００によって示されているダンパ装置と、参照符号１０２によって示されているティルト駆動装置と、参照符号１０４によって示されている点火装置１０４と、参照符号１０６によって示されている火炎スキャナ装置とを包含する。ダンパ装置１００は、空気ノズル２４を通過する空気流れの量を変えることができる。ティルト駆動装置１０２は、ノズルチップ９８が横たわっている水平面においてノズルチップ９８が動かされる傾斜の角度を変えることができる。点火装置１０４は、炉１０のバーナ区域１４内の空気ノズル２４の付近に安定した火炎を確立させることができる。火炎スキャナ装置106は、炉１０のバーナ区域１４内の空気ノズル２４の付近に火炎が存在しないことを検知することができる。前述した空気ノズル２４の構造及び運転モードはこの分野の当業者にとってよく知られているので、本考案による集合同心式ぐう角燃焼システム１２の構造及び運転モードを明確に理解することを得るために、前述した空気ノズル２４について更に説明することは必要ないものと考える。しかしながら、空気ノズル２４の構造及び運転モードを完全に理解することは好ましいものであり、この目的のためには、従来技術として、例えば米国特許第３,２８５,３１９号及び第４,３５６,９７５号明細書が参照され得る。

【００４７】次に、オフセット空気ノズル５６，５８及び６０について更に説明する。これらオフセット空気ノズル56，５８及び６０はすべて同一であるので、その中の１つのオフセット空気ノズルについてのみ以下に説明する。更に、これに関連して、特に図面の図４及び図５が参照され、図４に示されているオフセット空気ノズルは図２に参照符号５６によって示されているオフセット空気ノズルである。しかしながら、オフセット空気ノズル５６，５８及び６０について更に説明を進める前に、これらオフセット空気ノズル５６，５８及び６０が炉１０のバーナ区域１４に設けられている風箱２０内に、第１の群の燃料ノズル３８及び４０と実質的に並んだ関係で取付けられている説明をここで再び繰り返すことは賢明なことと思われる。更に、このような風箱２０は、炉１０の４つのコーナ部の各々に設けられ、本質的には２対の風箱２０が存在しかつ各対の風箱２０が互いに対角線上で対向するように設けられ、もしこれら対向する２つの風箱２０間に想像線を引いたときには該想像線が炉１０の中心を通過するような構成を形成する。

【００４８】説明を続けるに、オフセット空気ノズル５６，５８及び６０の各々は、図面の図４（この図４には、これらオフセット空気ノズル５６，５８及び６０を代表としてオフセット空気ノズル５６が示されている）に例示した実施例によれば、参照符号１０８によって示されているノズルチップと、参照符号１１２によって示されているダンパ装置と、参照符号１１４によって示されているティルト駆動装置と、参照符号１１６によって示されている点火装置と、参照符号１１８によって示されている火炎スキャナ装置とを包含する。ノズルチップ１０８は、後で一層詳細に説明するように、複数個のターニングベーンを備えている。これらのターニングベーンは、参照を容易にするために、同一の参照符号１１０によって示されている。ダンパ装置１１２は、オフセット空気ノズル５６を通過する空気流れの量を変えることができる。ティルト駆動装置１１４は、ノズルチップ１０８が横たわっている水平面においてノズルチップ１０８が動かされる傾斜の角度を変えることができる。点火装置１１６は、炉１０のバーナ区域１４内のオフセット空気ノズル５６の付近に安定した火炎を確立させることができる。火炎スキャナ装置１１８は、炉１０のバーナ区域１４内のオフセット空気ノズル５６の付近に火炎が存在しないことを検知することができる。

【００４９】次に、前述したターニングベーン１１０によって成し遂げられる機能について説明する。この説明のために、特に図面の図５が参照される。この図５を参照することによって最も良く理解されるように、炉１０のバーナ区域１４に、第１の群の燃料ノズル３８，４０及び第２の群の燃料ノズル６８，７０を通して導入される燃料は、炉１０のバーナ区域１４の中央に設定されかつ参照符号１２０によって図５に示されている小さな仮想円に向ってさし向けられる。そして、この燃料とは正反対に、炉１０のバーナ区域１４に、オフセット空気ノズル５６，５８及び６０を通して導入される空気は、ターニングベーン１１０の作用の結果として、図５に参照符号１２２によって示されかつ小さな仮想円１２０と同心であることから該仮想円１２０と同様に炉１０のバーナ区域１４の中央に設定されているより直径の大きい仮想円に向ってさし向けられる。したがって、図面の図５の考察から、ノズルチップ１０８内に設けられているターニングベーン１１０の作用によって、炉１０のバーナ区域１４にオフセット空気ノズル５６，５８及び６０を通して導入される空気は、大径の仮想円１２２に向って、すなわち、炉10のバーナ区域１４に第１の群の燃料ノズル３８，４０及び第２の群の燃料ノズル６８，７０を通して小さな仮想円１２０に向ってかつ炉１０の壁に向ってさし向けられるようにして導入される燃料から離れるようにしてさし向けられることが容易にわかるであろう。そして、このような空気、すなわち炉１０のバーナ区域１４にオフセット空気ノズル５６，５８及び６０を通して導入される空気は境界空気として働き、これにより炉１０の運転時に炉１０内に存在する還元ふん囲気から炉１０の壁が保護される。最後に、前述したオフセット空気ノズル５６，５８及び６０の構造及び運転モードはこの分野の当業者にとってよく知られているので、本考案による集合同心式ぐう角燃焼システム12の構造及び運転モードを明確に理解することを得るために、前述したオフセット空気ノズル５６，５８及び６０について更に説明することは必要ないものと考える。しかしながら、オフセット空気ノズル５６，５８及び６０の構成及び運転モードを完全に理解することは好ましいものであり、この目的のためには従来技術が参照され得るものである。

【００５０】次に、図面の図７を参照する。この図７は、化石燃料燃焼炉例えば前述した炉１０において、従来の標準タイプの燃焼システムの使用及び本考案にしたがって構成した集合同心式ぐう角燃焼システムの使用によってそれぞれ得られたＮＯｘｐｐｍレベルを比較して示すグラフである。図７において、参照符号１２４によって示されている線は、従来の標準タイプの燃焼システムを備えている化石燃料燃焼炉、例えば前述した炉１０によって得られたＮＯｘｐｐｍレベルを表すプロットである。これに対し、図７に参照符号１２６によって示されている線は、本考案にしたがって構成した集合同心式ぐう角燃焼システムを備えている化石燃料燃焼炉、例えば前述した炉１０によって得られたＮＯｘｐｐｍレベルを表すプロットである。そして、この図面の図７から、次のことを見ることができる。すなわち、本考案にしたがって構成され、燃料ノズル３８，４０，６８及び７０が“ 群”に集められている集合同心式ぐう角燃焼システム１２を使用する方法の方が、燃料ノズルが“群”に集められていない従来の標準タイプの燃焼システムを使用する方法に比較して、通常の過剰空気レベル、すなわち２.５％〜３.５％でＮＯｘ放出を１０％〜１５％も減少することができる。なお、この場合、オーバファイア空気は適度のレベル、すなわち２０％のオーバファイア空気が使用されている。また、図面の図７に示されたデータに基づいて導かれたテストから、本考案にしたがって構成されて“群”に集められた燃料ノズル３８，４０，６８及び 70を備える集合同心式ぐう角燃焼システム１２の使用によって得られる上述の結果により、同時に、Ｏ_２６％で４００ｍｇ／Ｎｍ³、すなわち０.３２ｌｂ／ＭＢｔｕ又はＯ_２３％で２４０ｐｐｍのＮＯｘ放出レベルを、Ｏ_２３％〜４％の過剰レベルで運転してオーバファイア空気３０％でもって、かつ未燃炭素の放出の増加なしに、得ることができることが示された。これは、従来の標準タイプの燃焼システムを同じ条件の下で用いたときの４７５ｐｐｍのＮＯｘ放出レベルと比べられる。したがって、前述した条件で、本考案にしたがって構成した集合同心式ぐう角燃焼システム１２を使用したときにおけるＮＯｘ放出レベルは、従来の標準タイプの燃焼システムを使用したことにおけるＮＯｘ放出レベルよりも、５０％以上の減少を達成することができる。

【００５１】次に、本考案にしたがって構成する集合同心式ぐう角燃焼システムの他の実施例について説明する。更に詳細には、本考案にしたがって構成され、特に多種燃料燃焼炉に使用するのに適当とされる形の集合同心式ぐう角燃焼システムについて以下に説明する。この説明のために、特に図面の図８が参照される。この図８には、参照符号１２８によって総括的に示されかつ特に多種燃料燃焼炉に使用するのに適当とされる集合同心式ぐう角燃焼システムが、例示されている。この図面の図８に例示した本考案の実施例によれば、集合同心式ぐう角燃焼システム１２８は、図８に参照符号１３０及び１３２と、１３４及び１３６と、１３８と１４０によって示されている３対の燃料コンパートメントを包含するものとして、描かれている。しかしながら、本考案の本質から逸脱することなしに、集合同心式ぐう角燃焼システム１２８は、より少ない対の燃料コンパートメント、又はより多くの対の燃料コンパートメント（図示せず）を包含することができる。

【００５２】説明を続けるに、集合同心式ぐう角燃焼システム１２８は、図面の図８に例示した本考案の実施例によれば、次のような構成を有する。すなわち、集合同心式ぐう角燃焼システム１２８は、ハウジング、好適には図８に参照符号１４２によって示されている風箱の形のハウジングを包含する。参照符号１４４によって示されている第１の空気コンパートメントは、図８を参照して見られるように、風箱１４２の下方端に設けられている。参照符号１４６によって示されている空気ノズルは、この空気コンパートメント１４４内に従来公知の適当な手段によって取付けられている。前述した第１の対の燃料コンパートメント１３０及び132は、図８を参照して見られるように、風箱１４２の下方端に、空気コンパートメント１４４と実質的に並んで位置するようにして設けられている。参照符号１４８及び１５０によって示されている第１の群の燃料ノズルは、従来公知の適当な手段によって第１の対の燃料コンパートメント１３０及び１３２内に、燃料ノズル１４８が燃料コンパートメント１３０内に取付けられまた燃料ノズル１５０が燃料コンパートメント１３２内に取付けられるようにして、取付けられている。参照符号１５２によって示されている第１の油／ガスコンパートメントは、風箱１４２内に、燃料コンパートメント１３２と実質的に並んで位置するようにして、設けられている。参照符号１５４によって示されている燃料ノズルは、従来公知の適当な取付け手段によって油／ガスコンパートメント１５２内に取付けられている。この燃料ノズル１５４は、油を使用する場合には油ノズルから成り、これに対してガスを使用する場合にはガスノズルから成ることを理解すべきである。参照符号１５６によって示されている第１のオフセット空気コンパートメントは、風箱１４２内に、油／ガスコンパートメント１５２と実質的に並んで位置するようにして、設けられている。参照符号１５８によって示されているオフセット空気ノズルは、従来公知の適当な手段によってオフセット空気コンパートメント１５６内に取付けられている。参照符号１６０によって示されている第２の油／ガスコンパートメントは風箱１４２内に、オフセット空気コンパートメント156 と実質的に並んで位置するようにして、設けられている。参照符号１６２によって示されている燃料ノズルは、従来公知の適当な手段によって油／ガスコンパートメント１６０内に取付けられている。この燃料ノズル１６２は、油を使用する場合には油ノズルから成り、これに対してガスを使用する場合にはガスノズルから成ることを理解すべきである。前述した第２の対の燃料コンパートメント１３４及び１３６は、風箱１４２内に油／ガスコンパートメント１６０と実質的に並んで位置するようにして、設けられている。参照符号１６４及び１６６によって示されている第２の群の燃料ノズルは、従来公知の適当な取付け手段によって第２の対の燃料コンパートメント１３４及び１３６内に、燃料ノズル１６４が燃料コンパートメント１３４内に取付けられまた燃料ノズル１６６が燃料コンパートメント１３６内に取付けられるようにし、取付けられている。

【００５３】図面の図８に例示した如く構成した集合同心式ぐう角燃焼システム１２８についての説明を更に続けるに、参照符号１６８によって示されている第３の油／ガスコンパートメントは、風箱１４２内に、燃料コンパートメント１３６と実質的に並んで位置するようにして、設けられている。参照符号１７０によって示されている燃料ノズルは、従来公知の適当な取付け手段によって油／ガスコンパートメント１６８内に取付けられている。この燃料ノズル１７０は、油を使用する場合には油ノズルから成り、これに対してガスを使用する場合にはガスノズルから成ることを理解すべきである。参照符号１７２によって示されている第２のオフセット空気コンパートメントは、風箱１４２内に、油／ガスコンパートメント１６８と実質的に並んで位置するようにして、設けられている。参照符号１７４によって示されているオフセット空気ノズルは、従来公知の適当な取付け手段によってオフセット空気コンパートメント１７２内に取付けられている。参照符号１７６によって示されている第４の油／ガスコンパートメントは、風箱１４２内に、オフセット空気コンパートメント１７２と実質的に並んで位置するようにして、設けられている。参照符号１７８によって示されている燃料ノズルは、従来公知の適当な取付け手段によって油／ガスコンパートメント１７６内に取付けられている。この燃料ノズル１７８は、油を使用する場合には油ノズルから成り、これに対してガスを使用する場合にはガスノズルから成ることを理解すべきである。前述した第３の対の燃料コンパートメント１３８及び１４０は、風箱１４２内に、油／ガスコンパートメント１７６と実質的に並んで位置するようにして、設けられている。参照符号１８０及び１８２によって示されている第３の群の燃料ノズルは、従来公知の適当な取付け手段によって第３の対の燃料コンパートメント１３８及び１４０内に、燃料ノズル１８０が燃料コンパートメント１３８内に取付けられまた燃料ノズル１８２が燃料コンパートメント１４０内に取付けられるようにして、取付けられている。参照符号１８４によって示されている第５の油／ガスコンパートメントは、風箱１４２内に、燃料コンパートメント１４０と実質的に並んで位置するようにして、設けられている。参照符号１８６によって示されている燃料ノズルは、従来公知の適当な取付け手段によって油／ガスコンパートメント１８４内に取付けられている。この燃料ノズル１８６は、油を使用する場合には油ノズルから成り、これに対してガスを使用する場合にはガスノズルから成ることを理解すべきである。参照符号１８８によって示されている第４の空気コンパートメントは、風箱１４２内に、油／ガスコンパートメント１８４と実質的に並んで位置するようにして、設けられている。参照符号１９０によって示されている空気ノズルは、従来公知の適当な取付け手段によって空気コンパートメント１８８内に取付けられている。

【００５４】図面の図８に例示した如く構成した集合同心式ぐう角燃焼システム１２８についての説明を更に続けるに、参照符号１９２によって示されている密結合オーバファイア空気コンパートメントは、風箱１４２の上方部分に、空気コンパートメント１８８と実質的に並んで位置するようにして、設けられている。参照符号19 4によって示されている密結合オーバファイア空気ノズ10ルは、従来公知の適当な取付け手段によって密結合オーバファイア空気コンパートメント１９２内に取付けられている。複数の分離オーバファイア空気コンパートメントは、密結合オーバファイア空気コンパートメント１９２と間隔を置いた関係でかつ風箱１４２の長手方向軸線と実質的に整列するようにして、取付けられている。この複数の分離オーバファイア空気コンパートメントは、図面の図８に例示された集合同心式ぐう角燃焼システム１２８の実施例によれば、それぞれ参照符号１９６，１９８及び２００によって示されている３つのコンパートメントから成る。それぞれ参照符号２０２，２０４及び２０６によって示されている複数の分離オーバファイア空気ノズルは、従来公知の適当な取付け手段によって複数の分離オーバファイア空気コンパートメント１９６，１９８及び２００内に、分離オーバファイア空気ノズル２０２が分離オーバファイア空気コンパートメント１９６内に取付けられ、また分離オーバファイア空気ノズル２０４が分離オーバファイア空気コンパートメント１９８内に取付けられ、更に分離オーバファイア空気ノズル２０６が分離オーバファイア空気コンパートメント２００内に取付けられるようにして、取付けられている。

【００５５】図面の図８には示していないけれども、次のことを理解すべきである。すなわち、空気ノズル１４６，１９０、オフセット空気ノズル１５８，１７４、密結合オーバファイア空気ノズル１９４及び分離オーバファイア空気ノズル２０２，２０４，２０６は、各々、空気供給装置例えば図１に示されている空気供給装置２６に、図１に示されている空気ノズルの接続と同じような方法で接続され、これにより、空気がファン28から、空気ノズル１４６，１９０の各々、オフセット空気ノズル１５８，１７４の各々、密結合オーバファイア空気ノズル１９４及び分離オーバファイア空気ノズル２０２，２０４，２０６の各々に供給され、それからこれら空気ノズルを通して図８に例示されている集合同心式ぐう角燃焼システム１２８が備えられている炉１０のバーナ区域１４に空気が供給される。同様に、燃料ノズル１４８，１５０，１６４，１６６，１８０及び１８２の各々は、燃料供給装置例えば図１に示されている燃料供給装置４２に、図１に示されている燃料ノズルの接続と同じような方法で接続され、これにより、石炭が粉砕機４４から、燃料ノズル148，１５０，１６４，１６６，１８０及び１８２の各々に供給され、それからこれら燃料ノズルを通して図８に例示されている集合同心式ぐう角燃焼システム１２８が備えられている炉１０のバーナ区域１４に石炭が供給される。最後に、燃料ノズル１５４，１６２，170，１７８及び１８６の各々は、燃料ノズル１４８，１５０，１６４，１６６，１８０及び１８２との関連で前述したと同様な方法によって、燃料供給装置（燃料供給装置４２と同じような形に構成され得る）に接続され、これにより油を使用した場合には燃料として油が、又はガスを使用した場合には燃料としてガスが、適当な油又はガスの供給源から、燃料ノズル１５４，１６２，１７０，１７８及び１８６の各々に供給され、それからこれら燃料ノズルを通して図８に例示されている集合同心式ぐう角燃焼システム１２８が備えられている炉１０のバーナ区域１０４に油又はガスが供給される。

【００５６】次に、図面の図９について説明する。この図９には、再燃焼装置及び集合同心式ぐう角燃焼システムの両方を備えている化石燃料燃焼炉が示されている。この化石燃料燃焼炉は図９に参照符号２０８によって総括的に示されている。そして、この化石燃料燃焼炉２０８は、図面の図１及び図２に例示した集合同心式ぐう角燃焼システム１２と同じ構成の集合同心式ぐう角燃焼システムを備えているものである。前記集合同心式ぐう角燃焼システム１２の構成についてはすでに詳細に説明しているので、再燃焼装置及び集合同心式ぐう角燃焼システム１２の両方を備えている化石燃料燃焼炉２０８をこの分野の当業者が理解するうえで、集合同心式ぐう角燃焼システム１２についての前述した説明をここで再び繰り返して述べる必要はないものと考える。むしろ、図９中の各矢印が何を示すのか述べることで十分であると考える。図９において、参照符号２１０によって示されている矢印は、炉２０８内における集合同心式ぐう角燃焼システム１２の第１の群の燃料ノズル３８及び４０の高さ位置を図式的に表す。参照符号２１２によって示されている矢印は、炉２０８内における集合同心式ぐう角燃焼システム１２のオフセット空気ノズル５６，５８及び６０の高さ位置を図式的に表す。参照符号２１４によって示されている矢印は、炉２０８内における集合同心式ぐう角燃焼システム１２の第２の群の燃料ノズル６８及び７０の高さ位置を図式的に表す。参照符号２１６によって示される矢印は、炉２０８内における集合同心式ぐう角燃焼システム１２の密結合オーバファイア空気ノズル７８及び８０の高さ位置を図式的に表す。参照符号２１８によって示されている矢印は、炉２０８内における集合同心式ぐう角燃焼システム１２の分離オーバファイア空気ノズル９０，９２及び９４の高さ位置を図式的に表す。

【００５７】図面の図９に例示される如く再燃焼装置及び集合同心式ぐう角燃焼システム１２の両方を備えている炉２０８についての説明を更に続けるに、後で目的が容易に分かるように、炉２０８からの出口が図９に参照符号２２０によって示されている点線によって図式的に示されている。また、再燃焼の目的のために使用される燃料が、図９に参照符号２２２によって示されている矢印により図式的に表されている高さから炉208内に導入される。この再燃焼の目的のために使用される燃料は、好適には、例えば天然ガス及び再循環煙道ガスなどの未燃燃料である。再燃焼の目的のため、再燃焼用燃料は、この目的のために用いることができる従来公知の適当な形の燃料ノズルの手段により、図９に矢印２２２によって示されている高さ位置から炉２０８内に導入される。

【００５８】図面の図９を参照することによって最もよく理解できるように、炉２０８は本質的に３つの区域を包含する。すなわち、第１の区域は、図９を参照して見ることができるように、炉２０８の下方部分に位置し、参照符号２２４によって示されている主バーナ燃焼区域である。第２の区域は、図９を参照して見ることができるように、主バーナ燃焼区域２２４の下流、すなわち炉２０８の中央部分に位置し、参照符号２２６によって示されている再燃焼区域である。第３の区域は、図９を参照して見ることができるように、再燃焼区域２２６の下流側、すなわち炉２０８の上方部分に位置し、参照符号２２８によって示されている燃焼完了区域である。そして、主バーナ燃焼区域２２４内に、集合同心式ぐう角燃焼システム１２の作用がもっぱらもたらされる。この目的のために、集合同心式ぐう角燃焼システム１２の運転モードにしたがって、前述したように、空気が炉２０８の第１の高さから炉２０８内に導入される。また、集合燃料が、炉２０８の第２の高さから、すなわち矢印２１０によって示されている高さ位置から炉２０８内に導入されて、炉２０８内に第１の富燃料区域を生成する。更に、オフセット空気が、炉２０８の第３の高さから、すなわち矢印２１２によって示されている高さ位置から、炉２０８内にすでに導入されている集合燃料から離れてかつ炉２０８の壁に向ってさし向けられるようにして、炉２０８内に導入される。また、追加の集合燃料が、炉２０８の第４の高さから、すなわち矢印２１４によって示されている高さ位置から炉２０８内に導入されて、炉２０８内に第２の富燃料区域を生成する。また、密結合オーバファイア空気が、炉２０８の第５の高さから、すなわち矢印２１６によって示されている高さ位置から炉２０８内に導入される。更に、注目すべきは、本考案にしたがって構成した集合同心式ぐう角燃焼システム１２の一部分を形成する分離オーバファイア空気は、炉２０８内の主バーナ燃焼区域２２４に導入されないで、再燃焼区域２２６の下流、すなわち参照符号21 8によって示されている高さ位置から炉２０８内に導入される。この高さ位置２１８は、図面の図９を参照することによって最も良く理解できるように、再燃焼区域２２６と燃焼完了区域２２８との間に位置する。

【００５９】再燃焼用燃料は、図面の図９に矢印２２２によって示されているように、主バーナ燃焼区域２２４の下流に導入され、図９に再燃焼区域２２６として示されているような富燃料還元区域を生成する。この再燃焼区域２２６に入る窒素は、次の４つの源からのものである。すなわち、主バーナ燃焼区域２２４からのＮＯｘ，Ｎ_２，Ｎ₂Ｏ及び再燃焼区域に存在する燃料中の窒素である。これらの窒素成分はまず分解してＨＣＮを生成し、ついでこのＨＣＮがＮＨ_３，ＮＨ_２・・・及びＮ成分に変換される。これらのアミンはＮＯ又は他のアミンと反応してＮ_２を生成するか、又はＯ及びＯＨと反応してＮＯｘを生成する。Ｎ_２への変換が完全でない場合には、反応性窒素を含有する成分（例えば、ＮＯ，チャー（ｃｈａｒ）窒素，ＮＨ_３及びＨＣＮ）は再燃焼区域２２６の端部まで残留する。したがって、再燃焼によりＮＯｘの減少を最大にするためには、再燃焼区域２２６を出る反応性窒素成分の全体を最小にすることが必要である。

【００６０】燃焼完了区域２２８において、図９の矢印２１８によって示されている高さ位置から分離オーバファイア空気として加えられる空気は、炉２０８の上方部分に残存する燃料を酸化するために、燃料の少ない希薄状態を生成する。しかし、この希薄状態の下で、反応性窒素は、主として、ＮＯｘに変換させられる。したがって、燃焼完了区域２２８のＯ_２レベルを、炉２０８内に起る燃焼過程のこの最終段階中でのＮＯｘ放出の増加を十分に防止するために、最小にすることは、きわめて重要なことである。

【００６１】結論において、前述した説明から、２つの分離した燃焼段階、すなわち主バーナ燃焼区域２２４と燃焼完了区域２２８とを生成し、各燃焼段階の燃焼化学量論はそれぞれ独立して制御される。更に、炉２０８内のこれら異なる２つの燃焼段階の燃焼化学量論を調節することにより、他の燃焼改良技術よりもＮＯｘの放出レベルをより低くすることが可能となる。

【００６２】以上述べたように、本考案によれば、化石燃料燃焼炉に用いられる新規で改良されたＮＯｘ放出減少燃焼システムが提供される。また、本考案によれば、特にぐう角燃焼式の化石燃料燃焼炉に用いられて適当な、化石燃料燃焼炉用ＮＯｘ放出減少燃焼システムが提供される。その上、本考案によれば、ＮＯｘの放出がアメリカ合衆国の法律で規定されている基準として現在決められているレベルよりも良くないとしても、少なくとも該レベルと等しいレベルまでに低減することができることを特徴とする、化石燃料燃焼炉用ＮＯｘ放出減少燃焼システムが提供される。また、本考案によれば、従来の形の燃焼システムを備えている化石燃料燃焼炉から放出されるＮＯｘよりも５０％〜６０％もＮＯｘ放出を減少することができることを特徴とする、化石燃料燃焼炉用ＮＯｘ放出減少燃焼システムを提供することができる。更に、本考案によれば、富燃料区域の幾つかの層が炉のバーナ区域に確立されることを特徴とする、ＮＯｘ放出減少燃焼システムが提供される。また、本考案によれば、大きな富燃料区域に導入されて炉内で燃焼させられる微粉炭から有機化学的に結合していた窒素を解放する付随効果を伴って、即時の点火及び高温度を得ることが容易とされることを特徴とする、化石燃料燃焼炉用ＮＯｘ放出減少燃焼システムが提供される。更に、本考案によれば、火炎前面を安定にすること、及び燃料に結合している窒素を富燃料区域内で最初に液化し、これにより燃料に結合している窒素を富燃料区域でＮ_２に変換することを成し遂げることを特徴とする、化石燃料燃焼炉用ＮＯｘ放出減少燃焼システムが提供される。その上、本考案によれば、十分なオーバファイア空気が供給されて、富燃料の燃焼による炉ガスが炉の対流通路に到達する前に十分に燃焼を完了することができることを特徴とする、化石燃料燃焼炉用ＮＯｘ放出減少燃焼システムが提供される。更に、本考案によれば、運転のために追加の装置、触媒を設けたり、又は燃料コストが増大することが必要とされないことを特徴とする、化石燃料燃焼炉用ＮＯｘ放出減少燃焼システムが提供される。その上、本考案によれば、燃焼運転がかなり進んだ段階で生じる水壁腐蝕を防止するための手段が組み込まれていることを特徴とする、化石燃料燃焼炉用ＮＯｘ放出減少燃焼システムが提供される。また、本考案によれば、ＮＯｘ放出を更に減少するために用いられる他のＮＯｘ放出減少型式のシステム、例えば石灰石注入システム、再燃焼システム、及び選択接触還元（ＳＣＲ）システムと完全に適合できることを特徴とする、化石燃料燃焼炉用ＮＯｘ放出減少燃焼システムが提供される。最後に、本考案によれば、新規の燃焼システムへの適用であっても又は既存の燃焼システムへの適用であっても非常に等しく適合できることを特徴とする、化石燃料燃焼炉用ＮＯｘ放出減少燃焼システムが提供される。

【００６３】以上本考案の幾つかの実施例を詳述してきたけれども、その変形（その幾つかはすでに説明されている）がこの分野の当業者にとって容易になし得ることを理解すべきである。したがって、ここに添付した請求の範囲は、前述した変形例に加え、本考案の精神及び範囲内の他のすべての変形例を含むものとされている。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案にしたがって構成された集合同心式ぐう
角燃焼システムを具備する化石燃料燃焼炉を概略的に示
す垂直断面図である。

【図２】本考案にしたがって構成され、特に石炭燃焼に
適用するのが適当とされる集合同心式ぐう角燃焼システ
ムの一実施例を概略的に示す正面図である。

【図３】本考案にしたがって構成された集合同心式ぐう
角燃焼システムで用いる空気コンパートメントを示す平
面図である。

【図４】本考案にしたがって構成された集合同心式ぐう
角燃焼システムで用いるオフセット空気コンパートメン
トを示す平面図である。

【図５】オフセット燃焼の原理を説明するための燃焼円
を示す平面図である。

【図６】本考案にしたがって構成された集合同心式ぐう
角燃焼システムを具備する化石燃料燃焼炉のための化学
量論を説明するための図である。

【図７】本考案にしたがって構成された集合同心式ぐう
角燃焼システムの使用及び従来の標準タイプの燃焼シス
テムの使用によってそれぞれ化石燃料燃焼炉で得られる
ＮＯｘｐｐｍレベルの比較を示すグラフである。

【図８】本考案にしたがって構成され、特に油／ガス燃
焼に適用するのが適当とされる集合同心式ぐう角燃焼シ
ステムの他の実施例を概略的に示す側面図である。

【図９】本考案にしたがって構成された集合同心式ぐう
角燃焼システムを具備する化石燃料燃焼炉を概略的に示
す垂直断面図である。

【符号の説明】

１０化石燃料燃焼炉１２集合同心式ぐう角燃焼システム１４バーナ区域１６水平通路１８背部ガス通路２０風箱２２空気コンパートメント２４空気ノズル２６空気供給装置２８ファン３０空気ダクト３４，３６燃料コンパートメント３８，４０燃料ノズル４２燃料供給装置４４粉砕機４６燃料ダクト５０，５２，５４オフセット空気コンパートメント５６，５８，６０空気ノズル６４，６６燃料ノズルコンパートメント６８，７０燃料ノズル７４，７６密結合オーバァイア空気コンパートメン
ト７８，８０空気ノズル８４，８６，８８分離オーバァイア空気コンパート
メント９０，９２，９４空気ノズル１３０，１３２，１３４，１３６，１３８，１４０
燃料コンパートメント１４４空気コンパートメント１４６，１５８，１７４，１９０，１９４空気ノズ
ル１４８，１５０，１５４，１６２，１６４，１６６，１
７０燃料ノズル１５２，１６０，１６８，１７６，１８４油／ガス
コンパートメント１７８，１８０，１８２燃料ノズル１８８空気コンパートメント１９０，１９４空気ノズル１９２密結合オーバァイア空気コンパートメント１９６，１９８，２００分離オーバァイア空気コン
パートメント２０２，２０４，２０６空気ノズル２０８化石燃料燃焼炉２２４主バーナ燃焼区域２２６再燃焼区域２２８燃焼完了区域

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)考案者グラシャジョンアメリカ合衆国コネチカット 06095 ウインザーハンターズリッジ 11 (72)考案者マッカートニーマイケルスコットアメリカ合衆国コネチカット 06002 ブルームフィールドベアリッジドライブ 15

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】複数の壁を有し、これらの壁にバーナ区域
（１４）が設けられている化石燃料燃焼炉（１０）用の
集合同心式ぐう角燃焼システム（１２）において：ａ．前記化石燃料燃焼炉（１０）のバーナ区域（１４）
に取付けられた第１の風箱（２０）；ｂ．この第１の風箱（２０）内の第１の高さに取付けら
れた第１の対の燃料コンパートメント（３４，３６）；ｃ．この第１の対の燃料コンパートメント（３４，３
６）内に取付けられた一対の燃料ノズル（３８，４
０）；ｄ．前記第１の対の燃料コンパートメント（３４，３
６）の一方に隣接して位置するようにして、前記第１の
風箱（２０）内の第２の高さに取付けられた空気コンパ
ートメント（５０）；ｅ．この空気コンパートメント（５０）内に取付けられ
た空気ノズル（５６）；ｆ．前記第１の風箱（２０）内の第３の高さに取付けら
れた第２の対の燃料コンパートメント（６４，６６）；ｇ．この第２の対の燃料コンパートメント（６４，６
６）内に取付けられた一群の燃料ノズル（６８，７
０）；ｈ．前記第２の対の燃料コンパートメント（６４，６
６）の一方に隣接して位置するようにして、前記第１の
風箱（２０）内の第４の高さに取付けられた密結合オー
バファイア空気コンパートメント（７４）；ｉ．この密結合オーバファイア空気コンパートメント
（７４）内に取付けられた密結合オーバファイア空気ノ
ズル（７８）；ｊ．前記第１の風箱（２０）から間隔を置いてかつ該風
箱（２０）に実質的に整列するようにして、前記化石燃
料燃焼炉（１０）のバーナ区域（１４）に取付けられた
第２の風箱；ｋ．この第２の風箱内に取付けられた分離オーバファイ
ア空気コンパートメント（８４）；ｌ．この分離オーバファイア空気コンパートメント（８
４）内に取付けられた分離オーバファイア空気ノズル
（９０）；ｍ．前記一対の燃料ノズル（３８，４０）と前記一群の
燃料ノズル（６８，７０）とに接続（４８，７２）さ
れ、燃料を前記一対の燃料ノズル（３８，４０）に供給
し、これら燃料ノズル（３８，４０）を通して前記化石
燃料燃焼炉（１０）のバーナ区域（１４）に燃料を供給
し、また燃料を前記一群の燃料ノズル（３８，４０）に
供給し、これら燃料ノズル（３８，４０）を通して前記
化石燃料燃焼炉（１０）のバーナ区域（１４）に燃料を
供給して、このバーナ区域（１４）内に富燃料区域を生
成する燃料供給装置（４２）；及びｎ．前記空気ノズル（５６）と、前記密結合オーバファ
イア空気ノズル（７８）と、前記分離オーバファイア空
気ノズル（９０）とに接続（６２，８２，９６）され、
多量の空気を前記空気ノズル（５６）及び前記密結合オ
ーバファイア空気ノズル（７８）に供給し、これら空気
ノズル（５６，７８）を通して前記化石燃料燃焼炉（１
０）のバーナ区域（１４）に空気を供給して、このバー
ナ区域（１４）内に約０．８５の化学量論を生成し、ま
た多量の空気を前記分離オーバファイア空気ノズル（９
０）に供給し、この空気ノズル（９０）を通して前記化
石燃料燃焼炉（１０）のバーナ区域（１４）に空気を供
給して、このバーナ区域（１４）内に約１．０の化学量
論を生成する空気供給装置（２６）；を包含する集合同
心式ぐう角燃焼システム。
【請求項２】請求項１記載の燃焼システム（１２）にお
いて、前記空気コンパートメント（５０）はオフセット
空気コンパートメント（５０）を包含し、また前記空気
ノズル（５６）はオフセット空気ノズル（５６）を包含
し、更に前記空気供給装置（２６）は空気を前記オフセ
ット空気ノズル（５６）に供給し、このオフセット空気
ノズル（５６）は該空気を前記化石燃料燃焼炉（１０）
のバーナ区域（１４）に、該化石燃料燃焼炉（１０）の
壁に向って、かつ該化石燃料燃焼炉（１０）のバーナ区
域（１４）内に前記一群の燃料ノズル(６８，７０)を通
して導入されている集合燃料から離れるようにさし向け
る、集合同心式ぐう角燃焼システム。
【請求項３】請求項２記載の燃焼システム（１２）にお
いて、更に、前記第１の風箱（２０）内の前記第２の高
さに取付けられた２つの追加のオフセット空気コンパー
トメント（５０及び５２）と、この２つの追加のオフセ
ット空気コンパートメント（５０及び５２）内に取付け
られた２つの追加のオフセット空気ノズル（５８及び６
０）とを包含し、そして前記空気供給装置（２６）が前
記２つの追加のオフセット空気ノズル（５８及び６０）
に接続（６２）されて、空気をこれら追加のオフセット
空気ノズル（５８及び６０）に供給し、これら追加の空
気ノズル（５８及び６０）は該空気を前記化石燃料燃焼
炉（１０）のバーナ区域（１４）に、該化石燃料燃焼炉
（１０）の壁に向って、かつ該化石燃料燃焼炉（１０）
のバーナ区域（１４）内に前記一群の燃料ノズル（６
８，７０）を通して導入されている集合燃料から離れる
ようにさし向ける、集合同心式ぐう角燃焼システム。
【請求項４】請求項１記載の燃焼システム（１２）にお
いて、更に、前記第１の風箱（２０）内の前記第５の高
さに、前記第１の対の燃料コンパートメント（３４，３
６）に隣接して位置するようにして取付けられた他の空
気コンパートメント（２２）と、この他の空気コンパー
トメント（２２）内に取付けられた他の空気ノズル（２
４）とを包含し、そして前記空気供給装置（２６）が前
記他の空気ノズル（２４）に接続（３２）されて、空気
をこの他の空気ノズル（２４）に供給し、この他の空気
ノズル（２４）を通して前記化石燃料燃焼炉（１０）の
バーナ区域（１４）に空気を供給する、集合同心式ぐう
角燃焼システム。
【請求項５】請求項１記載の燃焼システム（１２）にお
いて、更に、前記第１の風箱（２０）の前記第４の高さ
に取付けられた追加の密結合オーバファイア空気コンパ
ートメント（７６）と、この追加の密結合オーバファイ
ア空気コンパートメント（７６）内に取付けられた追加
の密結合オーバファイア空気ノズル（８０）とを包含
し、そして前記空気供給装置（２６）が前記追加の密結
合オーバファイア空気ノズル（８０）に接続（８２）さ
れて、空気をこの追加の密結合オーバファイア空気ノズ
ル（８０）に供給し、この追加の密結合オーバファイア
空気ノズル（８０）を通して前記化石燃料燃焼炉（１
０）のバーナ区域（１４）に空気を供給する、集合同心
式ぐう角燃焼システム。
【請求項６】請求項１記載の燃焼システム（１２）にお
いて、更に、前記第２の風箱に、前記分離オーバファイ
ア空気コンパートメントに隣接して位置するようにして
取付けられた２つの追加の分離オーバファイア空気コン
パートメント（８６及び８８）と、この２つの追加の分
離オーバファイア空気コンパートメント（８６及び８
８）内に取付けられた２つの追加の分離オーバファイア
空気ノズル（９２及び９４）とを包含し、そして前記空
気供給装置（２６）が前記２つの追加の分離オーバファ
イア空気ノズル（９２及び９４）に接続（９６）され
て、空気はこれら追加の分離オーバファイア空気ノズル
（９２及び９４）に供給し、これら追加の分離オーバフ
ァイア空気（９２及び９４）を通して前記化石燃料燃焼
炉（１０）のバーナ区域（１４）に空気を供給する、集
合同心式ぐう角燃焼システム。
【請求項７】請求項１記載の燃焼システム（１２）にお
いて、更に、前記化石燃料燃焼炉（２０８）の再燃焼区
域（２２６）内に、前記密結合オーバファイア空気コン
パートメント（２１６）と前記分離オーバファイア空気
コンパートメント（２１８）との間に位置するようにし
て取付けられた再燃焼装置（２２２）を包含し、この再
燃焼装置（２２２）は再燃焼用燃料を前記化石燃料燃焼
炉（１０）の再燃焼区域（２２６）に導入する、集合同
心式ぐう角燃焼システム。
【請求項８】請求項１記載の燃焼システム（１２８）に
おいて、更に、前記空気コンパートメント（１５６）の
両端で前記第１の風箱（２０）内に取付けられている第
１の対の多種燃料コンパートメント（１５２，１６０）
と、この第１の対の多種燃料コンパートメント（１５
２，１６０）内に取付けられた第１の対の多種燃料ノズ
ル（１５４，１５６）と、この第１の対の多種燃料ノズ
ル（１５４，１５６）に接続されて、多種燃料をこれら
多種燃料ノズル（１５４，１５６）に供給し、これら多
種燃料ノズル（１５４，１５６）を通して前記化石燃料
燃焼炉（１０）のバーナ区域（１４）に多種燃料を供給
する多種燃料供給装置とを包含する、集合同心式ぐう角
燃焼システム。
【請求項９】請求項８記載の燃焼システム（１２８）に
おいて、前記空気コンパートメント（１５６）は第１の
オフセット空気コンパートメント（１５６）を包含し、
前記空気ノズル（１５８）は第１のオフセット空気ノズ
ル（１５８）を包含し、そして前記空気供給装置が空気
を前記第１のオフセット空気ノズル（１５８）に供給
し、このオフセット空気ノズル（１５８）が該空気を前
記化石燃料燃焼炉（１０）のバーナ区域（１４）に、該
化石燃料燃焼炉（１０）の壁に向って、かつ該化石燃料
燃焼炉（１０）のバーナ区域（１４）内に前記一群の燃
料ノズル（１４８，１５８）を通して導入されている集
合燃料から離れるようにさし向ける、集合同心式ぐう角
燃焼システム。
【請求項１０】請求項９記載の燃焼システム（１２８）
において、更に、前記第１の風箱（２０）内に前記第２
の対の燃料コンパートメント（１７０，１７８）に隣接
して位置するようにして取付けられた第２の対の多種燃
料コンパートメント（１６８，１７６）と、この第２の
対の多種燃料コンパートメント（１６８，１７６）内に
取付けられた第２の対の多種燃料ノズル（１７０，１７
８）とを包含し、そして前記多種燃料供給装置が多種燃
料を前記第２の対の多種燃料ノズル（１７０，１７８）
に供給し、これら多種燃料ノズル（１７０，１７８）を
通して前記化石燃料燃焼炉（１０）のバーナ区域（１
４）に多種燃料を供給する、集合同心式ぐう角燃焼シス
テム。
【請求項１１】請求項１０記載の燃焼システム（１２
８）において、更に、前記第１の風箱（２０）内に前記
第２の対の多種燃料コンパートメント（１６８，１７
６）間に入れるようにして取付けられた第２のオフセッ
ト空気コンパートメント（１７２）と、この第２のオフ
セット空気コンパートメント（１７２）内に取付けられ
た第２のオフセット空気ノズル（１７４）とを包含し、
そして前記空気供給装置が前記第２のオフセット空気ノ
ズル（１７４）に接続されて、空気をこのオフセット空
気ノズル（１７４）に供給し、このオフセット空気ノズ
ル（１７４）が該空気を前記化石燃料燃焼炉（１０）の
バーナ区域（１４）に、該化石燃料燃焼炉（１０）の壁
に向って、かつ該化石燃料燃焼炉のバーナ区域（１４）
に前記第２の群の燃料ノズル（１６４，１６６）を通し
て導入されている集合燃料から離れるようにさし向け
る、集合同心式ぐう角燃焼システム。
【請求項１２】請求項１１記載の燃焼システム（１２
８）において、更に、前記第１の風箱（２０）内に前記
第２の対の多種燃料コンパートメント（１３４，１３
６）に隣接して位置するようにして取付けられた第３の
対の燃料コンパートメント（１３８，１４０）と、この
第３の対の燃料コンパートメント（１３８，１４０）内
に取付けられた一群の燃料ノズル（１８０，１８２）と
を包含し、そして前記燃料供給装置が前記一群の燃料ノ
ズル（１８０，１８２）に接続されて、燃料をこれら燃
料ノズル（１８０，１８２）に供給し、これら燃料ノズ
ル（１８０，１８２）を通して前記化石燃料燃焼炉（１
０）のバーナ区域（１４）に燃料を供給して、このバー
ナ区域（１４）に富燃料区域を生成する、集合同心式ぐ
う角燃焼システム。
【請求項１３】請求項１２記載の燃焼システム（１２
８）において、更に、前記第１の風箱（２０）内に前記
第３の対の燃料コンパートメント（１３８，１４０）に
隣接して位置するようにして取付けられた単一の多種燃
料コンパートメント（１８４）と、この単一の多種燃料
コンパートメント（１８４）内に取付けられた単一の多
種燃料ノズル（１８６）とを包含し、そして前記多種燃
料供給装置が前記単一の多種燃料ノズル（１８６）に接
続されて、多種燃料をこの多種燃料ノズル（１８６）に
供給し、この多種燃料ノズル（１８６）を通して前記化
石燃料燃焼炉（１０）のバーナ区域（１４）に多種燃料
を供給する、集合同心式ぐう角燃焼システム。
【請求項１４】請求項１３記載の燃焼システム（１２
８）において、更に、前記第１の風箱（２０）内に対と
して取付けられ、一方が前記第１の対の燃料コンパート
メント（１４４，１４８）に隣接して位置すると共に他
方が前記単一の多種燃料コンパートメント（１８８）に
隣接して位置している一対の空気コンパートメント（１
４４，１８８）と、この一対の空気コンパートメント
（１４４，１８８）内に取付けられた一対の空気ノズル
（１４６，１９０）とを包含し、そして前記空気供給装
置が前記一対の空気ノズル（１４６，１９０）に接続さ
れて、空気をこれら空気ノズル（１４６，１９０）に供
給し、これら空気ノズル（１４６，１９０）を通して前
記化石燃料燃焼炉（１０）のバーナ区域（１４）に空気
を供給する、集合同心式ぐう角燃焼システム。
【請求項１５】請求項１４記載の燃焼システム（１２
８）において、更に、前記第２の風箱内に前記分離オー
バファイア空気コンパートメント（２０２，２０４又は
２０６）に隣接して位置するようにして取付けられた２
つの追加の分離オーバファイア空気コンパートメント
（１９６，１９８又は２００）と、この２つの追加の分
離オーバファイア空気コンパートメント（１９６，１９
８又は２００）内に取付けられた２つの追加の分離オー
バファイア空気ノズル（２０２，２０４又は２０６）と
を包含し、そして前記空気供給装置が前記２つの追加の
分離オーバファイア空気ノズル（２０２，２０４又は２
０６）に接続されて、空気をこれら追加の分離オーバフ
ァイア空気ノズル（２０２，２０４又は２０６）に供給
し、これら追加の分離オーバファイア空気ノズル（２０
２，２０４又は２０６）を通して前記化石燃料燃焼炉
（１０）のバーナ区域（１４）に空気を供給する、集合
同心式ぐう角燃焼システム。
【請求項１６】請求項１〜１５のいずれか一項記載の化
石燃料燃焼炉（１０）を運転する方法において：ａ．集合燃料を前記炉（１０）のバーナ区域（１４）に
導入して、該バーナ区域（１４）内に富燃料区域を生成
する段階（６８，７０）；ｂ．追加の燃料を前記炉（１０）のバーナ区域（１４）
に導入する段階（３８，４０）；ｃ．オフセット空気を前記炉（１０）のバーナ区域（１
４）内であって、前記富燃料区域と前記追加燃料の区域
との間に導入し、前記オフセット空気を前記炉（１０）
の壁に向って、かつ前記集合燃料（６８，７０）及び前
記追加の燃料（３８，４０）から離れるようにさし向け
る段階（５０，５２又は５４）；ｄ．密結合オーバファイア空気を前記炉（１０）のバー
ナ区域（１４）内であって、前記追加燃料の区域の上方
に導入し、約０．８５の化学量論を得る段階（７８，８
０）；及びｅ．分離オーバファイア空気を前記炉（１０）のバーナ
区域（１４）内であって、前記密結合オーバファイア空
気の導入点（７８，８０）よりも上方にかつ該導入点
（７８，８０）と間隔を置いた関係で導入し、約１．０
の化学量論を得る段階（９０，９２，９４）；を包含す
る、化石燃料燃焼炉の運転方法。
【請求項１７】請求項１６記載の方法において、更に、
空気を前記炉（１０）のバーナ区域（１４）内であっ
て、前記富燃料区域の下方に導入する段階（２４）を包
含する、化石燃料燃焼炉の運転方法。
【請求項１８】請求項１６記載の方法において、更に、
再燃焼用燃料を前記炉（１０）のバーナ区域（１４）内
であって、前記密結合オーバファイア空気の導入点（２
１６）と前記分離オーバファイア空気の導入点（２１
８）との間に導入する段階（２２２）を包含する、化石
燃料燃焼炉の運転方法。
【請求項１９】請求項１６記載の方法において、更に、
多種燃料を前記炉（１０）のバーナ区域（１４）内であ
って、前記富燃料区域と前記追加燃料の区域との間に導
入する段階（１５２，１６０）を包含する、化石燃料燃
焼炉の運転方法。