JPS586843B2 - ボイラ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は燃焼装置に係り、とくに石炭、石油、ガスなど
を燃焼し蒸気を発生させるボイラであって、その燃焼排
ガス中に含まれる窒素酸化物の量を低減させることを目
的とした、改良された新規な構造よりなるボイラに関す
るものである。

石炭、石油、天燃ガスなど、化石系燃料を燃焼させて蒸
気を発生させるボイラにおいては、環境汚染を防止し、
公害の発生を抑止する見地からその排ガス中に含まれる
窒素酸化物ＮＯｘ以下ＮＯｘと記載する）の量をゼロに
するか、あるいはできるだけ低い量にまで低減させるこ
とが社会的に強く望まれているのであるが、現在上述の
目的のため実施され、あるいはその適用が考慮されてい
る方式としては次に挙げるようなものがある。

すなわち、（イ）二段燃焼法、（ロ）ガス再循環法、（
ハ）二段燃焼法とガス再循環法の組合せなどであるが、
いずれもボイラ内における火炎の温度を下げ、また燃焼
炎の周辺の酸素濃度を低下させることにより、ＮＯｘを
低下させることを考慮したものである。

その他、ボイラの伝熱面を大きくし、その熱負荷を低下
させる方法も考えられるが、この場合には火炉容積バー
ナ部における燃焼効率は低下し、不完全燃焼部分が増大
することになり、結局、未燃カーボン分が増え、排ガス
中の含塵量を増大させることになる。

とくに最近におけるＮＯｘ規制の動きには極めて厳しい
ものがあり、１５０ｐｐｍ程度の量にまで抑制すべきこ
とが義務づけられるすう勢にあるが、これは現在の技術
水準をもってしても実現がきわめて困難な数値であり、
単に燃焼方式に改善を加える程度では可能性の薄いもの
であるといわねばならず、さらに上述のように排ガス中
の含塵量が増大するという大きな問題点を含むものであ
る。

第１図、第２図は上述のような問題点を含む、従来技術
の構成になるボイラの構成を示す説明図であるが、燃焼
用空気は空気送風機１からエアダクト２に導入され、当
該エアダクト２においてガス再循環ファン３から送られ
る燃焼排ガスの一部をミキシング装置４によって混合し
、さらに負荷バーナ用ウインドボックス５と、二段燃焼
用ウインドボックス６中に送り込まれるが、この際、仕
切板１０および分配ダンパ１１によつて配分される。

空気配分の際の微調整は負荷バーナ用エアレジスターお
よび二段燃焼用エアレジスク８によって行なうことにな
っており、ＮＯｘガス低減策としては上記負荷バーナ用
エアレジスターからの空気量の不足分を上記二段燃焼用
エアレジスタ８によって補給し、火炉９内の燃焼反応を
遅らせ、火炎温度を低下させることによつＴＮＯ ｘガ
スの生成を減少させるような方法が考えられ、実施され
ている。

しかし以上に述べた構成のものでは、最下段にあるバー
ナから上記二段燃焼用エアレジスタ８までの高さが高い
ため当該バーナから出た燃料いわゆる未燃分は空気が不
足した状態となり、かつ高温度の状態にさらされるため
、熱分解、重合などによりカーボナイズされるものと考
えられる。

しかも上記二段燃焼用エアレジスタ８からの空気は、炉
断面がほとんど変化しないという理由から、滞留時間が
必要以上に長くしかも、炉内ガスと十分に混合、攪拌さ
れ難く、またーたんカーボナイズされた燃料の燃焼速度
はカーボナイズされていないものに比較して遅くなり、
結局燃焼時間が長くなるという問題が生ずる。

したがって、燃料は上記火炉９内では十分な燃焼が行な
われ難くなり、低温域にまで排出され、結局排出ガス中
の含塵量が増加することになるものである。

これはまたＮＯｘガスの低減策を十分に適用し難いこと
を意味しており、結果的にはＮ Ｏ ｘガスの効果的な
抑制が不可能であるという事態を招来するものである。

本発明は上記に詳細に説明したような従来技術にみられ
る問題点に鑑みてなされたものであり、（イ）火炉内の
酸素濃度を低下させるとＮＯｘガス濃度は確実に低下す
るが、反面において燃料の未燃分が急速に増大する傾向
のあること、（Ｄ）二段燃焼用空気口（／ｆ６ポート、
以下應ポートと記載する）からの空気の導入条件が当該
扁ポー１・以降における燃焼状態を強く左右すること、
（ハ）理論的に算出した燃焼空気量以下の状態で可燃物
が高温下に長時間さらされると燃料はカーボナイズされ
ると考えられ、このカーボナイズされた可燃物が燃焼す
るために必要となる時間はカーボナイズされていないも
のに比較して３〜４倍長くなり、したかって十分効果的
に燃焼しつくされず、結局合塵量の増大としてあらわれ
ることが理論的な検討によって確認されたこと、などに
基づき検討を加えた結果、火炉内で相互に対向するアー
チ状の突出部を設け、該突出部によって形成されるベン
チュリ喉部によって火炉を第１次燃焼室と第２次燃焼室
に区画し、このベンチュリ喉部近傍にＮｏポートとして
の二次燃焼用空気供給口を設け、さらに前記ベンチュリ
近傍に補助バーナ（アフターバーナ）を設けて二次燃焼
室における火炎の安定を計り、さらに負荷用バーナ及び
／又は二次燃焼用空気供給口に排ガスを再循環して効率
良＜ＮＯｘ低減を計ることを骨子とするものである。

以下に添付の図面を参照しながら本発明のボイラについ
てさらに詳細に説明する。

第３図は本発明の一実施例になるボイラの構成を示す説
明図であるが、既に説明したように火炉を一次燃焼室３
１と二次燃焼室３２とに分離し、当該一次燃焼室３１と
二次燃焼室３２とを連絡する炉断面部分がベンチュリ状
の構造になっており、ベンチュリ喉部３３を構成してい
る。

これにより火炉ガスは縮流となり、流速を速められ滞留
時間が短かくなる。

また当該ベンチュリ喉部３３には二段燃焼用空気口（エ
アレジスタ應ポート）３８が設けられ、火炉ガスと燃焼
用空気はベンチュリ効果により急速に均一混合される。

この場合、ベンチュリ喉部には吸引作用が生じるため二
段（二次）燃焼用空気は従来の押し込み圧で充分である
。

さらに補助用バーナ（アフターバーナ）３４が当該二段
燃焼用空気口３８と同一水平面内に、相互に平行状かま
たは上記一次燃焼室３１側に向けて配備されている。

これにより二次空気室における燃焼を安定にすることが
できる。

燃焼用空気は空気送風機（図示せず）からエアダクトを
経て、ガス再循環ファンから送られてくる燃焼用排ガス
の一部と混合され、負荷バーナ用エアレジスタ３７およ
び上記二段燃焼用空気口３８から送入されるが、これは
第１図および第２図に関連して説明した上記従来技術に
なる構造のボイラにおけるものと本質的には変らないが
、本実施例のものにおいては上記痛ポート３８からの空
気と、火炉ガスとの混合条件が上記従来技術になるもの
に比較して効果的に改善される。

したがって上記一次燃焼室３１で消費される酸素の量を
低い値に抑制することが可能であり、結局ＮＯｘ濃度を
低い値に保持することになる。

さらに、上記扁ポート３８からの空気と、火炉ガスさの
混合条件が改良されることとあいまって、上記補助バー
ナ３４と、上記扁ポート３８からと空気の混合条件が改
良され、結局上記二次燃焼室３２内において燃料中の未
然分を完全に燃焼させ、排ガス中の含塵量を低下させる
ことになる。

以上に詳細に説明したように、本発明になる改良された
新規な構造のボイラによれば、きわめて簡便な構造にも
かかわらず、排ガス中に含まれるＮＯｘガスの量を効果
的に低減させ、しかも排ガス中の含塵量をも低下させる
など、画期的な効果が得られ、環境汚染の防止、公害発
生の抑止に大きく寄与するものと考える。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は従来技術になるボイラの構成を示
す説明図、第３図は本発明のボイラの構成を示す説明図
である。 ３１・・・・・・一次燃焼室、３２・・・・・・二次燃
焼室、３３・・・・・・ベンチュリ喉部、３４・・・・
・・補助バーナ、３５・・・・・・負荷バーナ用ウイン
ドボックス、３７・・・・・・負荷バーナ用エアレジス
タ、３８・・・・・・二段燃焼用エアレジスタ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 火炉内で相互に対向するアーチ状の突出部を設け、
   該突出部間に形成されるベンチュリ喉部の火炉ガス上流
   側に一次燃焼室、下流側に二次燃焼室を形成し、前記一
   次燃焼室に燃焼用空気不足状態で燃焼する負荷用バーナ
   を設け、前記ベンチュリ喉部近傍に前記負荷用バーナに
   おける不足分燃焼用空気を補う二次燃焼用空気供給口を
   設け、前記ベンチュリ喉部近傍に補助バーナを設けたこ
   とを特徴とする燃焼装置。 ２ 前記負荷用バーナ及び／又は二次燃焼用空気口に燃
   焼装置の燃焼排ガスの一部を供給するように構成したこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の燃焼装置。