JPS60162108A - 低ΝＯｘ高効率燃焼装置 - 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】 この発明は燃焼装置に係り、特に高い燃料比の燃料を効
率良く、シかも窒素酸化物の排出量を低減し得るように
燃焼させる装置に関する。

例えば、火力発電所用大型ボイラ等事業所用大型ボイラ
においてもエネルギー事情の変化により、燃料の胆石油
化、特に石炭化が積属的に推進されるようになってきて
いる。このため石炭の需給バランスも当初に比較すると
供給優位となる傾向にあり、燃料としての石炭も、所定
の物性を有するものが十分に確保し得るとは限らない状
況となってきている。特に、将来においては無煙炭など
燃料比（固定炭素／揮発分）が高いものも大量に使用せ
ざるを得ないと考えられている。

燃料比の高い燃料では固定炭素分が灰中に未燃分として
大量に残るので、燃焼時に何等かの対策を講じる必要が
ある。従来から一般的に行われている方法は、石炭（以
下「微粉炭」を例に説明する）の炉内滞留時間を長くす
るよう工夫し、これにより灰中未燃分の低減化を計ろう
とする方法である。この−例として、バーナを火炉」二
部に設置し、微粉炭流れを一旦下向きに噴射させて燃焼
させた後、火炎の流れを反転させて上方に流動させて火
炎の流動距離を長くすることにより炉内滞留時間を延長
させる方法がある。しかしこの方法を実施するためには
火炉容積を大きくしなければならず、かつ火炉構造が複
雑になるという問題がある。また火炎および燃焼ガスの
炉内流動が複雑であるため、窒素酸化物（ＮＯｘ）に関
しては水平配置バーナに比較してその生成量が増加する
ことが指摘されている。また火炉内燃焼ガスによる上昇
流のため微粉炭を下向きにノズ゛ルから噴射しても、微
粉炭はヒ分に下方に落下せず、噴射後間もなく上ｄ流に
転じてしまうので、初期の目的を達成できないことが多
い。

させる方法も種々試みられているが、未燃分増加を防ぐ
ために燃焼時間をかせぐため火炉高さを増加せねばなら
ない等の問題がある。

この発明は上述した問題点に鑑み、各バーナにおいて高
燃料比の燃料を良好に燃焼させ、かつ低ＮＯｘ化させ、
火炉の大型化、複雑化等の問題が生じない燃焼装置を提
供することにある。

要するにこの発明は高燃料比（燃料比２〜４の）の燃料
を噴射する近傍に、ガスや、揮発分を大量に含有する油
等の燃料を噴射し、高燃料比燃料噴射部上流側に高温か
つ低０□域を形成しＮＯｘの生成量の抑制を行うと共に
、高燃料比燃料の燃焼時間の短縮化を図ったものである
。

以下この発明の実施例につき図面を用いて説明する。

第１図において、７は主燃料である微粉炭（例えば２０
０メツシュ通過量約７０％）４の噴射を行う噴射筒であ
り、この噴射筒７内にはその中心軸線をほぼ等しくする
ように、ガスや油等の揮発分を多く含有する燃料（以下
「ガス」を例に説明する）を噴射する燃料噴射管２が配
置しである。この燃料噴射管２の先端部に対してはフレ
ームホルダを兼ねたノズル部３が形成しである。このノ
ズル部は例えば第２図の如く４枚のノズル構成板３ａを
連設することにより正面十字形となるよう形成し、この
ノズル部３に対して複数個のガス噴口１９を形成すると
共に、微粉炭噴射筒の噴口１８を図の如く４区画に分割
する。次に符号９は微粉炭噴口１８の外周部に環状に形
成した一次ガス噴口、１４はさらにその外周部に形成し
た二次空気口、１６は最外周部に形成した三次空気口で
ある。なお、符号１０は風箱、１２は炉壁、１７は火炉
、６，１３．１５は気体旋回用のベーンである。

以上の構成の装置において、バーナ起動に当っては噴射
管２．ノズル部３の噴口１９を経てザス１を炉内に噴射
燃焼させて炉内を昇温させ、しかる後に微粉炭４を一次
空気と共に噴射筒７から噴射し燃焼させる。微粉炭の燃
焼が継続して行えるようになった場合でもガスｌの供給
は停止させず、以後ガス１の燃焼も継続させる。

この場合、微粉炭の気流輸送用とし、て用いられた一次
空気は燃焼装置の全空気供給量の約２０〜３０％とする
。またこの場合、微粉炭４と一次空気の混合流は、ベン
チュリまたは図示のベーン６によって粒度分布を均一と
された後に噴射される。次に微粉炭の噴射口周囲からは
一次ガス噴口９を経て一次ガス（不活性ガス）８として
燃焼排ガスが、さらにその周囲からは二次空気口１６を
経て二次空気が供給される。なおこれら−次ガス及び二
次空気はいづれもベーン１３゜１５の角度を調節するこ
とにより旋回力及び流量が調節される。好ましい実施例
としては、二次。

三次の空気の旋回方向は反対方向とし、かつ二次空気量
に対する三次空気の流量は従来の２倍に対し、３〜４倍
にとるのがよい。これは二次空気の合体による完全燃焼
域をできるだけバーナ口から遠ざけて低空気比の一次燃
焼域を確保するためである。

以、■二の如く燃料及び各気体を供給することによりこ
の燃焼装置における燃焼は次の様に行われることになる
。

（１）ノズル部３近傍においてガス燃料が継続的に燃焼
しているため、微粉炭とともに噴射される一次空気中の
０２を相当量消費し、微粉炭噴射部において低０２高温
域を形成する。

（２）この低０２高濡域は、微粉炭の周囲からこれを包
むよう噴射される一次ガス已にシールされることにより
さらに完全なものとなる。

（３）この低０２高温域の形成により、微粉炭中のＮ分
はＮ２に変換する。ちなみに、Ｎ分の多い石炭に燃料転
換することによりいわゆるフューエルＮＯｘの発生が問
題となっているが、このフューエルＮＯＸは高い０２分
圧下で直ちにＮＯｘに変換される傾向があり、火炎温度
の依存性が少なく、ＮＯｘの低減には０２分圧の低下が
必要である。

次に燃焼性の点でも良好な結果を得ることができる。

微粉炭の燃焼は、炉内に噴射された段階で先ず揮発分が
発散しガス化燃焼が行なわれ、続いて固形分（チャー）
の表面燃焼、チャーの分裂及び微小粒子の燃焼という段
階を経る。従って固定炭素の多い高燃料比炭の場合、こ
のチャーの燃焼速度を高くすることが、燃料全体として
の燃焼速度を向上することになる。

ここで、この発明の場合には、微粉炭は炉内に噴射され
た瞬間にガス燃料で形成された高温域において揮発分の
燃焼が行われると共にチャー自体は高熱により多孔質状
態、もしくはさらに進んで微小粒子に分裂して比表面積
が短時間で増大し、−次燃焼域の下流において二次空気
あるいは三次空気と混合することにより短時間で燃焼す
る。従ってこの燃焼装置の場合、火炉高さや火炉容積を
増大させることなく、水平配置で良好な燃焼を行い得る
。

なお、−次ガス噴口９より流出する一次ガス８により微
粉炭流４と、二次、三次空気を遮断するためには一次ガ
スの圧力をこれら二次、三次空気よりも高くするとより
効果的である。

第３図は上述した燃焼装置に対する気体の供給系統の一
例を示す。火炉１７がら排出された排ガスの一部はファ
ン２３を経て圧昇ファン２４により昇用され、管路２１
を経て一次ガス８として供給される。一方燃焼用空気は
ファン２２．管路２５を経て二次空気として供給される
が、この場合その一部を微粉炭機（図示せず）に供給し
、−次空気として利用してもよい。なお、図示の場合は
排ガス再循環法も実施すべく、排暴ガ、スー、のＩ’ｉ
一部を管路１８を経て炉底部から炉内に供給している。

さらにその一部は二次空気中の０□分圧調節用として管
路１９を経て燃焼用空気中に混入している。また図中符
号３０は集塵器、３１は脱硝装置、３２は脱硫装置、３
３は煙突である。

次に第４図は別の実施例を示す。この実施例は正面十字
形のノズル部３の中央にのみ燃料噴口２０を形成したも
のであり、特に油を燃料とした場合に効果的である。な
お、ガス燃料、油燃料を含めてノズル部３の形状は略を
字形に限定するものではなく、ノズル構成板３ａの構成
枚数についても限定はなく、かつその先端部が微粉炭噴
口１８の内周面に接触していることも必須の条件ではな
い。

また微粉炭噴射部基部に高温域を形成するためには、ノ
ズル部は微粉炭噴口内でかつ中央部に配置するのが最も
効果的であるが、必ずしもこれに限るものではなく、微
粉炭噴口内の偏心位置に、または噴口外部であってもこ
れに近接して配置すれば一定の効果を得ることができる
。

以上、高い燃料比を有する石炭を例に説明したが、歴青
炭等、燃料比の比較的低い石炭を用いた場合には燃焼性
はより良好となる。

この発明を実施することにより、高い燃料比を有する燃
料の火炎の基部に低０２．高温域を形成し得るので、Ｎ
分のＮ２転換が十分に行われ、低ＮＯｘ化を達成するこ
とができる。

また、固定炭素の比表面積を短時間で増大でき固定炭素
分の燃焼時間を短縮し得るので、高い燃料比を有する石
炭等もきわめて短時間で燃焼させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の実施例を示す微粉炭燃焼装置の断面
図、第２図はノズル部の正面図、第３図は気体供給系統
の例を示す系統図、第４図は別の実施例を示すノズル部
の正面図である。 ３・・・・・・ノズル部 ３ａ・・・・・・ノズル構成板 １．８・・・・・・微粉炭噴口 １．９・・・・・・ガス噴口 ２０・・・・・・油噴目 史　■

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、　主燃料を噴射する噴射筒の噴口内またはこれに近
   接してノズル部を配置し、このノズル部からは主燃料よ
   りも揮発分を多く含有する燃料を噴射し、主燃料火炎基
   部に低０２高濡域を形成するよう構成したことを特徴と
   する低ＮＯｘ高効率燃焼装置ｗ。 ２・　前記ノズル部を噴射口内に配置し、かつ複数のノ
   ズル構成板によりノズル部を構成し、このノズル部に対
   して１以上の燃料頃日を形成したことを特徴とする特許
   請求の範囲第１項記載の低１ｉ０ｘ高効率燃焼装置。 灸、主燃料噴射筒の外周部に不活性ガス噴射用の噴射口
   を形成し、さらにその外周部に一以上の燃焼用空気噴射
   口を形成し、不活性ガスをこれら燃焼用空気よりも高い
   圧力で噴射して主燃料と燃焼用空気との分離効果を高め
   るよう構成したことを特徴とする特許請求の範囲第１項
   または第２項記載の低ＮＯｘ高効率燃焼装置。