JPS6036522B2 - ボイラ装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はボィラ装置に係り、特に石炭、石油、ガスなど
を燃焼し蒸気を発生させるボィラ装置であって、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ィラ装
置に関するものである。

石炭、石油、夫燃ガスなど、イｂ日系燃料を燃焼させて
蒸気を発生させるボィラ装置においては、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（Ｎ○ｋ、以下Ｎ○×と記載する）の
量をゼロにするか、あるし、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。

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、‘ィ｝二段燃焼法、‘ｏ｝ガス再循環法、
し一＝１段燃焼法とガス再循環法の組合せなどであるが
、いずれもボィ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、Ｎ○×
を低下させることを考慮したものである。その他、ボィ
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Ｎ○ｋ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。しかし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、
さらには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ィラ
装置の構成を示す説明図であるが、燃嘘用空気は空気送
風機１からェアダクト２に導入され、当該ェアダクト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
ーナ用ウィンドボックス５と、＝Ｊ段燃焼用ウィンドボ
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によって配分される。空気配分の際の
微調整は負荷バーナ用ェアレジスタ７および二段燃焼用
ェアレジスタ８によって行なうことになっており、Ｎ○
×ガス低減策としては上記負荷バーナ用ヱアレジスタ７
からの空気量の不足分を上記二段燃焼用ヱアレジスタ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ってＮＯｋ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＝１段燃焼用ェアレジスタ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ィズされるものと考えら
れる。しかも上記二段燃焼用ェアレジスタ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、蝿
拝され難く、また一たんカーボナイズされた燃料の燃焼
速度はカーポ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
驚くなり、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ＮＯ
Ｋ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○×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、【ィー火炉内の酸素濃度を低下させ
るとＮＯ広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複向のあること、｛ｏ仁
１段腕燃焼用空気口（ＮＯボート、以下ＮＯボートと記
載する）からの空気の導入条件が当該ＮＯボート以降に
おける燃焼状態を強く左右すること、し一理論的に算出
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
カーボナィズされた可燃物が燃焼するために必要となる
時間はカーボナィズされていないものに比較して３〜４
倍長くなり、したがって十分効果的に燃焼しつくされず
、結局含塵量の増大としてある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、ボィラ装置の構成上、火炉内で相互に対向するア
ーチ状の突出部を設け、この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、ベンチュリ喉部近傍にＮＯボートとして
の二次燃焼用空気供Ｖ給口を設けることを骨子とし、ま
た望ましい態様として、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よくＮＯ
皮の低減を計るものである。

以下に添付の図面を参照しながら本発明のボィラ装置に
ついてさらに詳細に説明する。

第３図は本発明のボィラ装置の一実施例の構成を示す説
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アーチ状の突
出部で形成される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、流速が速められて滞
留時間が短か〈なる。また当該ベンチュリ喉部３３には
二段燃焼用空気口（ェアレジスタＮＯボート）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
急速に均一に混合される。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）燃焼用空気は従釆
の押し込み圧で充分である。また一次燃焼室３１の上部
空間隅部では突出部がアーチ状のため渦流が生じること
なく、スムーズにベンチュリ喉部が通過するので未燃分
の力−ボナィズの進行を抑制できる。また突出部がアー
チ状に形成されているので流体の圧力損失が小さくなり
、伝熱管を有するボィラの場合有利である。さらに補助
用バーナ（アフターバーナ）３４が当該＝Ｊ鞍燃焼用空
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）からェアダクトを経
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、負荷バーナ用ェアレジスタ３７および
上記＝Ｊ段甥窓焼用空気口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
になる構造のボィラ装置におけるものと本質的には変ら
ないが、本発明のものにおいては上記ＮＯボート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Ｎ○×濃度を低い値に保持す
ることになる。さらに、上記ＮＯボート３８からの空気
と、火炉ガスと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、上許ＮＯボート３８からの
空気の混合条件が改良され、結局上記二次燃焼室３２内
において燃科中の禾燃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、本発明によれば、きわめて簡単な構造にもかか
わらず、排ガス中に含まれるＮ○×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。

【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ィラ装置の構成
を示す説明図、第３図は本発明のボィラ装置の一実施例
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・・・・・・負荷バーナ用ウィンドボック
ス、３７・・・…負荷バーナ用ェアレジスタ、３８・・
・・・・コ段燃焼用エアレジス夕。 第１図 第３図 第２図

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、
   この突出部間に形成されるベンチユ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、前記ベンチユ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
   を設けたことを特徴とするボイラ装置。 ２ 前記負荷用バーナ及び／又は二次燃焼用空気口にボ
   イラ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項記載のボイラ装
   置。