JPS6096813A - 低νｏｘ型高効率燃焼装置 - Google Patents
低νｏｘ型高効率燃焼装置Info
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- JPS6096813A JPS6096813A JP20371983A JP20371983A JPS6096813A JP S6096813 A JPS6096813 A JP S6096813A JP 20371983 A JP20371983 A JP 20371983A JP 20371983 A JP20371983 A JP 20371983A JP S6096813 A JPS6096813 A JP S6096813A
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- reduction
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Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23D—BURNERS
- F23D1/00—Burners for combustion of pulverulent fuel
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
この発明は窒素酸化物（以下１ＮＯＸ」と称する）を低
減し得る燃焼装置に関する。
減し得る燃焼装置に関する。
手業用ボイラ等の大型燃焼装置から排出される燃焼排ガ
ス中に含まれるＮＯｘは、自動車排ガス中のそれに比べ
て、たとえ低濃度といえどもその排出量が大きい為、環
境汚染防止上からは重要且つ緊急に対策を要すものであ
る。
ス中に含まれるＮＯｘは、自動車排ガス中のそれに比べ
て、たとえ低濃度といえどもその排出量が大きい為、環
境汚染防止上からは重要且つ緊急に対策を要すものであ
る。
衆知の通り、近事燃料需要問題から、石炭焚きボイラの
新設もしくは改造が進められつつある。石炭中には、重
油に比べて約１０倍の有機窒素が含有されており、当然
のことながらこれは燃焼によってＮＯｘに転換しやすく
、上記の環境問題からは従来にも増して高度の処理技術
が要求される。
新設もしくは改造が進められつつある。石炭中には、重
油に比べて約１０倍の有機窒素が含有されており、当然
のことながらこれは燃焼によってＮＯｘに転換しやすく
、上記の環境問題からは従来にも増して高度の処理技術
が要求される。
最も簡便且つ確実にＮＯｘを処理する技術としては排ガ
ス流路中に脱硝装置を設置する方法があるが、燃焼装置
の大容量化に伴い脱硝装置自体もきわめて大型のものと
なり用地の確保が困難な場１合も生じ、また不経済でも
ある。従って最も理想的なのは、石炭中窒素の除去（脱
窒）の如き原炭処理もしくは燃焼改善である。この脱窒
および燃焼改善は最近の内外の諸研究の成果により原理
的には相当効果が期待出来るようになって来ている。と
りわけ燃焼技術においてＬｔＮＯｘの生成消滅のメカニ
ズムが徐々に明確にされるに至り、従来は単にＮＯｘの
生成のみを抑制せんが為に成る程度燃焼効率を犠牲にせ
ざるを得なかったが、最近では燃焼反応の進行に伴いＮ
Ｏｘの消減反応未競合する点に注目した研究成果を基に
これも又有効に利用する技術へと発展しつつある。
ス流路中に脱硝装置を設置する方法があるが、燃焼装置
の大容量化に伴い脱硝装置自体もきわめて大型のものと
なり用地の確保が困難な場１合も生じ、また不経済でも
ある。従って最も理想的なのは、石炭中窒素の除去（脱
窒）の如き原炭処理もしくは燃焼改善である。この脱窒
および燃焼改善は最近の内外の諸研究の成果により原理
的には相当効果が期待出来るようになって来ている。と
りわけ燃焼技術においてＬｔＮＯｘの生成消滅のメカニ
ズムが徐々に明確にされるに至り、従来は単にＮＯｘの
生成のみを抑制せんが為に成る程度燃焼効率を犠牲にせ
ざるを得なかったが、最近では燃焼反応の進行に伴いＮ
Ｏｘの消減反応未競合する点に注目した研究成果を基に
これも又有効に利用する技術へと発展しつつある。
第１図は従来の微粉炭燃焼用低ＮＯｘバーナを示し、第
５図はこのバーナによる燃焼のフローチャー１・を示ず
。両図において、微粉炭と一次空気の混合体たる微粉炭
流１１（１微粉炭供給管１゜を経て炉内に供給され初期
燃焼域２２を形成する。
５図はこのバーナによる燃焼のフローチャー１・を示ず
。両図において、微粉炭と一次空気の混合体たる微粉炭
流１１（１微粉炭供給管１゜を経て炉内に供給され初期
燃焼域２２を形成する。
一方二次空気Ａ、および三次空気Ａ、はこの初期燃焼域
２２を包むよう炉内に噴射し、これによって初期燃焼域
形成部においてはこれら空気は層状に流れてこの初期燃
焼域は低０□燃焼を行う。これにより初期燃焼域におい
ては還元性の中間生成物が形成されＮＯｘを気相還元し
、かつこの初期燃焼域下流においては各空気は混合して
低０２燃焼で発生した未燃分の燃焼を行なうようにして
いる。つまりこの形式のバーナにおいては火炎上流側で
は火炎と空気が良好に分離されること、また気相還元を
終った下流側においては反対にこれら二次、三次空気お
よび二段燃焼を行っている場合にはこれらに加えて二段
燃焼空気との混合が良好であることが要求される。しか
し従来の形式のバーナにおいてはこれらの分離混合は必
ずしも良好に行うことができず、分離を良好に行うよう
にすると下流側での混合が不良となり未燃分の排出量が
増大し、反対に混合を良好にしようとすると還元雰囲気
の形成が不十分となってＮＯｘの低減率が低下するとい
う問題が生している。さらに従来型の燃焼装置において
は熱負荷を負うべき火炎が初期の低０２燃焼によって低
’１ｊｏｆとなっているため熱効率をあまり高くするこ
とはできなかった。
２２を包むよう炉内に噴射し、これによって初期燃焼域
形成部においてはこれら空気は層状に流れてこの初期燃
焼域は低０□燃焼を行う。これにより初期燃焼域におい
ては還元性の中間生成物が形成されＮＯｘを気相還元し
、かつこの初期燃焼域下流においては各空気は混合して
低０２燃焼で発生した未燃分の燃焼を行なうようにして
いる。つまりこの形式のバーナにおいては火炎上流側で
は火炎と空気が良好に分離されること、また気相還元を
終った下流側においては反対にこれら二次、三次空気お
よび二段燃焼を行っている場合にはこれらに加えて二段
燃焼空気との混合が良好であることが要求される。しか
し従来の形式のバーナにおいてはこれらの分離混合は必
ずしも良好に行うことができず、分離を良好に行うよう
にすると下流側での混合が不良となり未燃分の排出量が
増大し、反対に混合を良好にしようとすると還元雰囲気
の形成が不十分となってＮＯｘの低減率が低下するとい
う問題が生している。さらに従来型の燃焼装置において
は熱負荷を負うべき火炎が初期の低０２燃焼によって低
’１ｊｏｆとなっているため熱効率をあまり高くするこ
とはできなかった。
この発明は上述した問題点に鑑み構成したものであり、
ＮＯｘを大幅に低減でき、かつ熱効率も高い燃焼装置を
提供することにある。
ＮＯｘを大幅に低減でき、かつ熱効率も高い燃焼装置を
提供することにある。
要するにこの発明は、燃料噴射口をエジェクタｔｌ”Ｊ
造とし、炉内に噴射した燃料流に対して濃淡を形成し
、燃１７８装置の熱負荷を高めかつ同時にＮＯｘの気相
還元を良好に行うよう構成した装置６である。
造とし、炉内に噴射した燃料流に対して濃淡を形成し
、燃１７８装置の熱負荷を高めかつ同時にＮＯｘの気相
還元を良好に行うよう構成した装置６である。
以下この発明の実施例を図面によ、り説明する。
第２図はこの発明の第１の実施例を示す。なお図示した
装置の燃料として微粉炭を例として説明するが、この装
置は微粉炭燃焼用に限定するものではない。符号１０は
燃料噴射管たる微粉炭供給管であり、その炉内側開口部
は開口端に向ってその口径を漸次大きくするよう構成し
た拡散部］、Ｏａとなっている。１１０はこの拡散部１
０ａ内に、その中心がバーナ軸心とほぼ一致するよう配
置した縮流部材である。この縮流部材１１０は中央に噴
射口１１０ａを有するよう平面形が環状に形成してあり
、またその断面は図示の如く、火炉側端部に向って徐々
に肉厚となるよう略三角形に形成しである。
装置の燃料として微粉炭を例として説明するが、この装
置は微粉炭燃焼用に限定するものではない。符号１０は
燃料噴射管たる微粉炭供給管であり、その炉内側開口部
は開口端に向ってその口径を漸次大きくするよう構成し
た拡散部］、Ｏａとなっている。１１０はこの拡散部１
０ａ内に、その中心がバーナ軸心とほぼ一致するよう配
置した縮流部材である。この縮流部材１１０は中央に噴
射口１１０ａを有するよう平面形が環状に形成してあり
、またその断面は図示の如く、火炉側端部に向って徐々
に肉厚となるよう略三角形に形成しである。
次に符号１００は微粉炭供給管１０とほぼ同一軸心線上
に位置するよう配置した流体注入管であり、そのノズル
部は上記の縮流部材１１０の噴射口１１０ａの近傍に開
口位置している。
に位置するよう配置した流体注入管であり、そのノズル
部は上記の縮流部材１１０の噴射口１１０ａの近傍に開
口位置している。
以上の構成の装置の燃焼状態を第６図も参考にして説明
する。
する。
一次空気と微粉炭との混合流体たる微粉炭流１１は微粉
炭供給管１０を経て炉内に噴射されるわけであるが、大
部分の微粉炭流は縮流部材１１０と拡散部１０ａとから
形成される環状空間を経て炉内に拡散噴射される。一方
ウインドボックス４０に供給された二次空気Ａ２は二次
空気旋回器２０によって旋回力を与えられバーナスロー
ト５０から炉内に噴射する。これにより、前記微粉炭の
拡散流と二次空気とはバーナスロート近傍において急速
に混合し、高効率の急速燃焼を行い主燃焼域１１１を形
成し燃焼装置の熱負荷を担当する。
炭供給管１０を経て炉内に噴射されるわけであるが、大
部分の微粉炭流は縮流部材１１０と拡散部１０ａとから
形成される環状空間を経て炉内に拡散噴射される。一方
ウインドボックス４０に供給された二次空気Ａ２は二次
空気旋回器２０によって旋回力を与えられバーナスロー
ト５０から炉内に噴射する。これにより、前記微粉炭の
拡散流と二次空気とはバーナスロート近傍において急速
に混合し、高効率の急速燃焼を行い主燃焼域１１１を形
成し燃焼装置の熱負荷を担当する。
一方流体ｌｊ二人管１００から（は高速の流体１０１（
例えば燃焼期ガス等の不活性ガス）が噴射し、微粉炭σ
１εの残りはこの流体の噴出により縮流部４′Ａ」１０
の噴射ｆｉｌ］、ｌＯａを経て炉内に噴射する。この微
粉炭は炉内に拡散ぜず、かつ高速流体のα分圧も低いの
で前記主燃焼域１１１の中心部つまりバーナ軸心１０１
の延長線を中心として炉内に還元性中間生成分を多量に
含有する還元物質生成域１１．２を形成する。この還元
物質生成域１１２においては例えば・ＮＨ２，・ＯＮ等
のラジカルやＣＯ等の還元性を有する中間生成物が相当
多嵐に生成される。
例えば燃焼期ガス等の不活性ガス）が噴射し、微粉炭σ
１εの残りはこの流体の噴出により縮流部４′Ａ」１０
の噴射ｆｉｌ］、ｌＯａを経て炉内に噴射する。この微
粉炭は炉内に拡散ぜず、かつ高速流体のα分圧も低いの
で前記主燃焼域１１１の中心部つまりバーナ軸心１０１
の延長線を中心として炉内に還元性中間生成分を多量に
含有する還元物質生成域１１．２を形成する。この還元
物質生成域１１２においては例えば・ＮＨ２，・ＯＮ等
のラジカルやＣＯ等の還元性を有する中間生成物が相当
多嵐に生成される。
次に、還元物質生成域１１２の外周部と急速にＩＩＡ敗
し燃焼した主燃焼域１１１により還元物質生成域工１２
の下流に（は負圧部が形成され、この負圧部に向って主
燃焼域１１］−の火炎や高温ガスが流入する。ここにお
いて、前記還元域の中間生成物と主燃焼域において形成
されたＮＯｘとが混合し、ＮＯｘの気相還元域１１３が
形成される。この気相還元域におけるＮＯｘの気相還元
を、ＮＯｘの大半を占めるＮ Ｏを例に示せば次式のと
おりになる。
し燃焼した主燃焼域１１１により還元物質生成域工１２
の下流に（は負圧部が形成され、この負圧部に向って主
燃焼域１１］−の火炎や高温ガスが流入する。ここにお
いて、前記還元域の中間生成物と主燃焼域において形成
されたＮＯｘとが混合し、ＮＯｘの気相還元域１１３が
形成される。この気相還元域におけるＮＯｘの気相還元
を、ＮＯｘの大半を占めるＮ Ｏを例に示せば次式のと
おりになる。
Ｎｏ−１−、・ＮＩ（２−−ヤＮｔ ＋ Ｈ，Ｏ・・・
（１）Ｎｏ ＋・ＯＮ −→Ｎ 十ｃｏ ＝−（２）Ｎ
ｏ 十Ｃｏ −→ｌ／２Ｎ２ ＋ Ｃｏ ｘ ＝（３）
なお以上の還元反応は数百分の一秒の短時間で終了する
ので燃焼に対する影響は実用上問題とならない。また気
相還元域１１３の下流には主燃焼域Ｉｌｌにおいて混合
しなかった二次空気Ａ２の残りが流入するので、この二
次空気Ａ２によって未燃分は燃焼する。但し、燃β“６
装置全体として二段燃焼を行えば未燃分はより完全に燃
焼する。
（１）Ｎｏ ＋・ＯＮ −→Ｎ 十ｃｏ ＝−（２）Ｎ
ｏ 十Ｃｏ −→ｌ／２Ｎ２ ＋ Ｃｏ ｘ ＝（３）
なお以上の還元反応は数百分の一秒の短時間で終了する
ので燃焼に対する影響は実用上問題とならない。また気
相還元域１１３の下流には主燃焼域Ｉｌｌにおいて混合
しなかった二次空気Ａ２の残りが流入するので、この二
次空気Ａ２によって未燃分は燃焼する。但し、燃β“６
装置全体として二段燃焼を行えば未燃分はより完全に燃
焼する。
次に第３図は第２図に示す装置の変形例を示す。この場
合には、バーナスロー）５０を微粉炭管１０の拡散部１
０ａに対応してゆるやかに形成しつまりバーナスロート
の表面を曲面に形成し、このｌ’Ａ 敗ｉｆＨ１０ａと
バーナスロート５０との間の空間を通過する二次空気Ａ
２の噴射を円滑にしたものである。
合には、バーナスロー）５０を微粉炭管１０の拡散部１
０ａに対応してゆるやかに形成しつまりバーナスロート
の表面を曲面に形成し、このｌ’Ａ 敗ｉｆＨ１０ａと
バーナスロート５０との間の空間を通過する二次空気Ａ
２の噴射を円滑にしたものである。
第４図はさらに別の実ＪＡＭ例を示す。この実施例の場
合に（１、二次空気通路の外周部に三次空気の通過する
通路を形成し、生態；克域１１の外周部に二次輩気及び
三次空気流を形成するよう構成したものである。
合に（１、二次空気通路の外周部に三次空気の通過する
通路を形成し、生態；克域１１の外周部に二次輩気及び
三次空気流を形成するよう構成したものである。
この実施例の燃焼装置は、二次空気と三次空気の両者を
噴射する既設の燃Ｌ′と装置を改造する場合に！１．ｌ
Ｉに効果的である。
噴射する既設の燃Ｌ′と装置を改造する場合に！１．ｌ
Ｉに効果的である。
この発明を実施することにより生として熱負荷を負坦す
る主燃焼域と、発生したＮＯＸを還元する還）じ域とを
同時に形成できるためＮＯｘ低減率を高率に保持し、か
つ熱効率を高く維持することができる。
る主燃焼域と、発生したＮＯＸを還元する還）じ域とを
同時に形成できるためＮＯｘ低減率を高率に保持し、か
つ熱効率を高く維持することができる。
４− 図１ｒｌｊ （７） Ｉ！ｊ ｉｎな、説明第１
図は従来の燃か゛ε装置の断面図、第２図はこのう６明
に係る燃焼装置の断面図、第３図は第２の実施例を、第
４図は第３の実施例を各々示す燃焼装置の断面図、第５
図は第１図の燃焼装置の運転状態を示すフローチャート
、第６図は第２図に示す燃焼装置の運転状態を示すフロ
ーチャートである。
図は従来の燃か゛ε装置の断面図、第２図はこのう６明
に係る燃焼装置の断面図、第３図は第２の実施例を、第
４図は第３の実施例を各々示す燃焼装置の断面図、第５
図は第１図の燃焼装置の運転状態を示すフローチャート
、第６図は第２図に示す燃焼装置の運転状態を示すフロ
ーチャートである。
１０ ・・・・・・微粉炭供給管
１０ａ ・・・・・・拡散部
１００ ・・・・・・流体注入管
１１０ ・・・・・・縮流部材
１１０ａ・・・・・・噴射口
Ｉｌｌ ・・・・・・主燃焼域
１１２ ・・・・・・還元物質生成域
１１３ ・・・・・・気相還元域
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、 燃料噴射管の火炉側開口部に対してエジェクタ部
を形成し、かつこの燃料噴射管の内部にはこの燃料噴射
管と中心軸線をほぼ等しくする流体注入管を配置し、バ
ーナ軸心の炉内側延長線を中心として還元物質生成域を
形成し、この還元物質生成域の周囲に高湿の主燃焼域を
形成し、かつ還元物質生成域の下流部には気相還元域を
形成するよう構成したことを特徴とする低ＮＯｘ型高効
率燃焼装置。 ２、 前記エジェクタ部を、開口端に向って漸次口径が
拡大するような形状で燃料噴射管先端部に対して形成し
た拡散部と、この拡散部内に配置した環状の縮流部材と
から構成したことを特徴とする特許請求の範囲第１項記
載の低ＮＯｘ型高効率燃焼装置。 ３、 流体注入ｔＳ・のノズル部が縮流部材の噴射口に
位置するよう構成したことを特徴とする特許請求の範囲
第２項記載の低ＮＯｘ型高効率燃焼装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20371983A JPS6096813A (ja) | 1983-11-01 | 1983-11-01 | 低νｏｘ型高効率燃焼装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20371983A JPS6096813A (ja) | 1983-11-01 | 1983-11-01 | 低νｏｘ型高効率燃焼装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6096813A true JPS6096813A (ja) | 1985-05-30 |
| JPH0368286B2 JPH0368286B2 (ja) | 1991-10-28 |
Family
ID=16478710
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20371983A Granted JPS6096813A (ja) | 1983-11-01 | 1983-11-01 | 低νｏｘ型高効率燃焼装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6096813A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1936270A3 (en) * | 2006-10-24 | 2010-08-18 | Air Products and Chemicals, Inc. | Pulverized solid fuel burner |
| US9196422B2 (en) | 2011-03-09 | 2015-11-24 | Samsung Electro-Mechanics Co., Ltd. | Multilayer ceramic capacitor having high capacity and method of manufacturing the same |
| CN106026778A (zh) * | 2016-08-02 | 2016-10-12 | 中国矿业大学 | 一种煤田火区热能可持续利用与煤火治理系统及方法 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS55123908A (en) * | 1979-03-19 | 1980-09-24 | Babcock Hitachi Kk | Low nox gas burner device |
-
1983
- 1983-11-01 JP JP20371983A patent/JPS6096813A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS55123908A (en) * | 1979-03-19 | 1980-09-24 | Babcock Hitachi Kk | Low nox gas burner device |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1936270A3 (en) * | 2006-10-24 | 2010-08-18 | Air Products and Chemicals, Inc. | Pulverized solid fuel burner |
| US9196422B2 (en) | 2011-03-09 | 2015-11-24 | Samsung Electro-Mechanics Co., Ltd. | Multilayer ceramic capacitor having high capacity and method of manufacturing the same |
| CN106026778A (zh) * | 2016-08-02 | 2016-10-12 | 中国矿业大学 | 一种煤田火区热能可持续利用与煤火治理系统及方法 |
| CN106026778B (zh) * | 2016-08-02 | 2017-10-24 | 中国矿业大学 | 一种煤田火区热能可持续利用与煤火治理系统及方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0368286B2 (ja) | 1991-10-28 |
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