JPS5935708A - 窒素酸化物抑制燃焼装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は燃焼装置に係り、特に排ガス中の窒素酸化物の
発生を抑制した燃焼装置に関するものである。

窒素酸化物（以下、ＮＯ工と記す）は、光化学オキシダ
ントの起因物質として、近年その発生を抑制した燃焼方
法め開発が便望されている。燃焼装置において発生する
ＮＯ，は、高温かつ高酸素濃度状態で発生するサーマル
ＮＯ，と、燃料中に含有する窒素外より生成するフュー
エルＮＯ８の２種類に大別することができる。

このようなＮＯアの発生を抑制する燃焼方法として、従
来から（１）理論空気欧以下の空気で第２次燃焼域を形
成させ、この領域の後流部に、不足分の空気を導入し、
第２次燃焼域を形成させる二段燃焼法。（２）燃焼によ
り生じた排ガスを循環させ、再びバーナ部に供給する排
ガス再循環法、が知られている。

上記方法は、いずれも燃焼温度を低下させ、かつ酸素分
圧を低下させることによって、サーマルＮＯ工の発生を
抑制、または燃料中窒素分のＮＯエヘの転換率を低下さ
せたものである。

一方、上述の低ＮＯ，燃焼法の他に、更に排ガス中のＮ
Ｏ工を低減させる方法として、異なる空燃比のバーナを
組合せだ新しい燃焼方式が提案されている。この方法は
、空燃比が１以下の火炎が還元作用を有することを利用
したもので、主バーナによって生成した主燃焼域の後流
に空燃比１以下のバーナによって生成させた火炎を衝突
させることによって、脱硝燃焼域を形成させ、主燃焼域
で形成したＮＯ、を無害な窒素（Ｎ２）　Ｋ　１１元し
ようとするものである。この燃焼法では、主巻・焼成も
空燃比を１以下にし、不足分の空気を脱硝燃焼域の後流
部に供給する方法と、空燃比が１以下の還元炎に必要な
空気までも主燃焼域で供給する方法の２種類がある。

しかし、上記従来の方法では、還元Ｐ焼滅が必らずしも
効果的に形成されず、充分な脱硝効果をあげることがで
きなかった。

水先Ｐ、上記技術に鑑み、主燃焼域に対し還元燃焼域を
効果的に形成させるようにした燃焼装置を提供すること
にある。

本発明は、燃料まだは燃料と空気を、主バーナによって
形成される主燃焼域に対して干渉を極力避けるように配
置したノズルから噴出させるようにしたものである。す
なわち、本発明は、バーナスロート内に挿入された１次
ノズルの回りに空燃比が１以下の燃料まだは燃料と空気
とを噴出させる２次ノズルを設けた燃焼装置において、
バーナスロートの法線方向に対し、±９０°の方向に燃
料または燃料と空気が噴出されるように２次ノズルが設
置されていることを特徴とする。

以下、本発明を図面によりさらに詳細忙説明する。

第１図は、本発明の一実施例を示す燃焼装置のバーナ部
の断面図、第２図は、その部分正面図を示す。図におい
て、燃焼用空気は矢印２０の方向に旋回羽根４を通って
保炎用インペラ１が設置されているバーナスロート５に
送られる。一方、燃料は、第１次ノズル２および第２次
ノズル３から噴出される。ここで、第１次ノズル２から
噴出される燃料によって主燃焼域３０が形成される。こ
の主燃焼域３０のまわりに第２次ノズル３から噴出する
燃料によって脱硝燃焼域４０が形成され、主燃焼域３０
で生成したＮＯｘが無害なＮ２　ｉＣ還元される。ここ
で第２次ノズル３ば、その燃料噴出方向１０が相互の干
渉を避けるようにバーナスロート５の方向から外れるよ
うに配置されている。

木発明者らは、第２次ノズル３における燃料噴射方向の
影響をみるため、該ノズル３を回転させてＮＯ，の発生
状況を検討した。燃焼試験条件は下記のとおりである。

炉寸法：８００×８００Ｘ２，０ＯＯｌ、　水冷壁燃料
喰：ＬＰＧ　　５Ｎイ／ｈ一定 第１次ノズルより４　Ｎ　ｍ、”　／　ｈ第２次ノズル
よりＩＮイ／ｈ 炉出口酸素濃度：２，０チ一定 燃焼試験は、バーナスロート部５に燃焼用空気の全てを
供給する方法と、バーナ部から１０１０７Ｏ離れだ火炉
側面に燃焼ガスの流れに対し、直角方向に長円形状をし
たノズルを設置し、燃焼用空気を一部供給する方法の２
種類を実施した。また、第２次ノズル３の配置について
は、第４図に正面・図を示すように、第１次ノズルと互
い違いに設置した場合について試験した。

第１次ノズル２から全燃料険を供給し、燃焼用空気も全
てスロート部５に供給した場合、炉出口のＮＯ，は、５
６ｒｊｒｊａ（ｏ２ｏ　ｅｓ換算値）であった。

第５図および第６図は、それぞれ第２次ノズル３を第２
図および第４図に示すように配置し、かつ該ノズルの燃
料噴出方向θを変化させた場合のＮＯ工生成量を示した
ものである。この場合、第１次ノズル２から燃料を４　
Ｎ　ｍ　／　ｈｓ第２次ノズル３かうＩ　Ｎ　ｍ　／　
ｈ流し、第１次ノズル２によって形成される主バーナの
空燃比を１．３８と０．８０にした場合の結果を、それ
ぞれＡ、Ｂ曲線で示した。

ここで、空燃比１．３８（Ａ）の場合は、燃焼用空気の
全てをバーナスロート５から供給したもので、空燃比０
．８（８）の場合は、前述した炉側壁に設置したノズル
から炉出口酸素濃度が２チになるよう空気を供給したも
のである。

第２次ノズル３において、燃料はノズルの中心軸から５
０度の角度をもって噴出するが、第２図に示すように、
第２次ノズル３における燃料噴出方向１０を、ノズル３
０回転により変化させながらＮＯ，を測定した。その角
度を、バーナスロートに対して法線方向を０度し、該方
向から燃焼用空気の旋回方向を＋側にとった傾斜角度を
θと定義した。

第５図および第６図の結果から、主バーナの空燃比が１
．３８および０．８の場合、いずれも第２次ノズル３か
ら噴出する燃料噴出方向θが０°付近でＮＯ，が極小と
なっていることが判る。すなわち、ノズル３の中心軸と
５０度の角度をもって法線方向に噴出する燃料を、第１
次ノズル２で形成される主バーナ２によって生成される
主燃焼域３０と干渉させずに、互いに独立して燃焼域を
形成させることにより、主バーナの燃焼域３０め後流部
で第２次ノズル３から噴出する燃料によって形成された
脱硝燃焼域４０と混合させ、主バーナで生成したＮＯ，
を効果的に無害なＮ２に還元することができる。なお、
第２次ノズル３において、燃料噴射方向１０を第３図の
ように５０度の角度をもだせずノズルの中心軸と同方向
にした場合には、ＮＯｘは主バーナの空燃比が１．３８
および０８でそれぞれ５０ｐＩＩｌおよび３５随であり
、脱硝効果は乏しかつだ。

上記のよ５に第２次ノズル３における燃料噴出方向θが
バーナスロート５０法線方向の±９０’、好ましくはＯ
０付近に設定すれば、主バーナの空燃比が１．３８およ
び０８で、通常燃焼よりもＮＯアをそれぞれ３０％およ
び５４チに低減することができだ。

以上に述べたように、本発明によれば、燃料を第１次お
よび第２次ノズルに分割し、かつ第２次ノズルから噴出
する燃料に特定の方向性を持たせることにより、良好な
低ＮＯア燃焼が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明による燃焼装置のバーナ部の実施例を
示す断面図、第２図は、その部分正面図、第３図は、第
２次ノズルの形状を示す部分断面は第４図は、本発明の
他の実施例を示すバーナ部の部分正面図、第５図および
第６図は、それぞれ第２図および第４図に示すバーナを
用いた燃焼試験結果を示すグラフである。 １・・・インペラ、２・・・１次ノズル、３・・・２次
ノズル、４・・・７ｉＨ１根、５・・・バーナスロート
、ｌｏ・・・燃料の噴出方向、２０・・・空気の流入方
向、３ｏ・・・主燃焼域、４０・・・脱硝燃焼域。 代理人　弁理士　　川　北　武　長 −七 第１図 第４図 第３図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）バーナスロート内に挿入された１次ノズルの回り
   圧空燃比が１以下の燃料または燃料と空気とを噴出させ
   る２次ノズルを設けた燃焼装置において、バーナスロー
   トの法線方向に対し、±９０°の範囲内の方向に燃料ま
   だは燃料と空気が噴出されるように２次ノズルが設置さ
   れていることを特徴とする窒素酸化物抑制燃焼装置。 （２、特許請求の範囲第１項において、−次ノズルを有
   するバーナの空燃比が１以下であり、かつ前記バーナお
   よびノズルによって生成する燃焼域の後流部に不足分の
   空気を供給するノズルを配置したことを特徴とする窒素
   酸化物抑制燃焼装置。