JPS6350568Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は複数段のバーナを備え、その排ガス中
の窒素酸化物を低減するボイラ装置に関する。

近年、ボイラ装置では排ガス中の窒素酸化物
（以下、これをNO_Xと称する。）を低減すること
が要請され、このための種々の手段が考慮されて
いる。従来、NO_X低減のためには、ボイラの下
段バーナおよび中段バーナにおける燃焼領域で、
やや燃料過剰としてNO_Xの発生を抑制しつつ燃
焼反応を行なわせ、その後で、上段バーナにより
燃料のみ又は極端に燃料過剰の火炎を形成させ、
この上段バーナの燃焼過程で生成する燃焼中間生
成物（例えばNH₂，C₂ラジカル等）の還元能力
を利用して下段バーナおよび中段バーナで発生し
たNO_Xを窒素（N₂）と酸素（O₂）に分解し、燃
焼ガスはアフタエアにより完全燃焼を行なわせる
という手段が多く採用されていた。

ところが、このような従来のNO_X低減の技術
は、下段バーナおよび中段バーナで燃焼した燃焼
ガスと上段バーナで発生した前記燃焼中間生成物
とが充分に混合されないため、NO_Xの還元反応
効率が悪く、又、下段バーナおよび中段バーナで
発生したNO_Xと上段バーナで発生した前記燃焼
中間生成物との混合領域も狭くて充分なNO_X還
元ができないという欠点があり、結局、これら欠
点の存在により、低NO_X化には自ずから限界が
あつた。

本考案の目的は、前記従来の欠点を除き、還元
反応効率が良く、充分なNO_X還元ができ、ひい
てはより一層低いNO_X化ができるボイラ装置を
提供するにある。

上記の目的を達成するため、本考案はボイラ火
炉と、このボイラ火炉に設けられた複数段のバー
ナと、各段バーナ毎に設けられた風箱と、前記バ
ーナ上部に設けられたアフタエア口とを備えたボ
イラ装置において、前記複数段のバーナのうち燃
料のみ又は極端に燃料過剰の火炎を形成する最上
段のバーナを前記火炉下方向に傾けて配置したこ
とを特徴とする。

以下、本考案を第１図乃至第３図に示す実施例
に基づいて説明する。

第１図は本実施例のボイラ装置の概略構成図、
第２図は第１図のＡ−Ａ線断面の概略構成図であ
る。図に示されるボイラ装置はそのバーナがボイ
ラ火炉前壁に配置される前面燃焼方式のものであ
る。図で、１は火炉、２は火炉１の下部に設けら
れたホツパ口で燃焼ガスの流量が調節できるよう
になつている。３はボイラ火炉前壁に設けられた
下段バーナ、４は中段バーナ、５は上段バーナで
ある。６は下段バーナに空気を供給する下段風
箱、７は中段バーナ４に空気を供給する中段風
箱、８は上段バーナ５に空気を供給する上段風箱
である。９は上段バーナ５の上部に設けられた缶
前アフタエア口、１０はボイラ後壁に缶前アフタ
エア口９と対向して設けられた缶後アフタエア
口、１１は缶前アフタエア口９に空気を供給する
缶前アフタエア風箱、１２は缶後アフタエア口１
０に空気を供給する缶後アフタエア風箱である。
これら風箱は各段毎に仕切板で仕切られて構成さ
れその入口には空気量調節のためのダンパが備え
られ、風箱に流入する空気の量を自由に調節でき
るようになつている。１３は燃焼ガスの流れを示
す矢印である。なお、缶前アフタエア口９および
缶後アフタエア口１０は前述のように燃焼ガスの
完全燃焼化を目的として設けられたものである。

本実施例のボイラ装置における下段バーナ３、
中段バーナ４、上段バーナ５はそれぞれ５列に配
置されている。このうち、上段バーナ５は第１図
に示すように火炉１の下部方向に傾けて配置され
ている。又、中段バーナ４は上段バーナ５の傾斜
よりはゆるやかな傾斜で火炉１の下部方向に傾け
た状態で配置されている。下段バーナ３は通常の
ボイラ装置のバーナと同じく水平に設置されてい
る。このようなバーナによる火炎の状態が第３図
に示されている。

第３図は火炎の状態を説明するための火炉のバ
ーナ部分の概略構成図である。第３図で、１４は
下段バーナ３の火炎、１５は中段バーナ４の火
炎、１６は上段バーナ５の火炎を示す。前述のよ
うに、下段バーナ３と中段バーナ４においては、
空気に対する燃料の割合を通常の燃焼の場合より
やゝ多くなるように燃料供給が行なわれているの
で、下段バーナ火炎１４、中段バーナ火炎１５に
おける燃焼反応では通常の燃焼の場合よりNO_X
の発生が少なくなる。又、上段バーナ火炎１６は
燃料のみ又は極端な燃料過剰の火炎であるので、
この燃焼において前記燃焼中間生成物が生じる。
発生した燃焼中間生成物はその還元能力により下
段バーナ火炎１４、中段バーナ火炎１５の燃焼反
応において生じたNO_Xを窒素（N₂）と酸素（₂）
に分解する。

ここで、このような還元に要する還元領域につ
いて考察する。いわゆるNO_X還元領域は、ガス
流動の面で２つの領域から成り立つている。１つ
は流体が混合するのに要する物理的な領域であ
り、他はNO_X還元反応時間を確保するための化
学的な領域である。このうちの化学的な領域につ
いては、そのNO_X還元反応速度は火炉１内の温
度レベルにおいて数ミリ秒であり、物理的な混合
速度に比べればこれを無視することができる。し
たがつて、還元領域は物理的な流体混合速度によ
り律せられる。この観点からすると、上段バーナ
火炎（中段バーナ火炎も含む）を下段バーナ火炎
および中段バーナ火炎で包むようにして混合を良
好にし、又、その混合がなされる領域を拡大する
ことが還元反応効率を高めるための最も大きな要
件となるものである。

本実施例においては、燃料のみ又は極端に燃料
過剰の火炎を形成する最上段のバーナ５を下方に
傾けて設置したので、その上段バーナ火炎１６
は、上段バーナが水平に設置されている場合に比
べて下方に向かい、下段バーナ火炎１４、中段バ
ーナ火炎１５に充分に包み込まれて前記燃焼中間
生成物と燃焼ガスとの良好な混合がなされる。
又、上段バーナ火炎１６が下方に向かうため、混
合反応部（第３図の符号１７で示される部分）も
より一層火炉の下方に存在することとなり、
NO_X還元領域を形成する混合反応部１７からア
フタエア口９，１０までの距離が長くなり、即ち
NO_X還元領域が拡大され、充分にNO_Xの還元を
達成することができる。同時に、最上段バーナ５
からの燃料の燃焼領域も拡大されるので、未燃分
を減少する効果をも生じる。

図示の実施例以外の実施例として、下方に傾け
られた上段バーナ５の数を他段のバーナの数より
多くした構成が挙げられる。このように構成する
と、上段バーナ５のドラフトが高くなり、火炎到
達距離が大きくなつて、さらにNO_X還元の効率
が改善される。

なお、上記の実施例では前面燃焼方式について
述べたが、これに限ることはなく、バーナが火炉
前壁と後壁に対向して設けられた対向燃焼方式の
ボイラ装置にも適用できるのは当然である。又、
中段バーナは必ずしも傾けて設置する必要はな
く、水平に設置しても所期の効果を得ることがで
きる。

以上述べたように、本考案では、火炉に設けら
れた複数段のバーナのうち、少なくとも最上段の
バーナを下方に傾けて配置したので、燃焼中間生
成物と燃焼ガスの混合反応が良好となり還元反応
効率を向上させ、還元領域の拡大と相俟つて充分
なNO_X還元を達成することができ、より一層低
いNO_X化を実施することができる。又、燃焼領
域が拡大するので、未燃分を減少させることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の実施例に係るボイラ装置の概
略構成図、第２図は第１図のＡ−Ａ線断面の概略
構成図、第３図は第１図に示すバーナ部分の概略
構成図である。 １…ボイラ火炉、３…下段バーナ、４…中段バ
ーナ、５…上段バーナ、６…下段風箱、７…中段
風箱、８…上段風箱、９…缶前アフタエア口、１
０…缶後アフタエア口。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 １ ボイラ火炉と、このボイラ火炉に設けられた
   複数段のバーナと、各段バーナ毎に設けられた
   風箱と、前記バーナ上部に設けられたアフタエ
   ア口とを備えたボイラ装置において、前記複数
   段のバーナのうち燃料のみ又は極端に燃料過剰
   の火炎を形成する最上段のバーナを前記火炉下
   方向に傾けて配置したことを特徴とするボイラ
   装置。 ２ 実用新案登録請求の範囲第１項において、前
   記複数段のバーナは、その中段にあるバーナが
   前記最上段のバーナより小さな傾きで配置され
   ていることを特徴とするボイラ装置。 ３ 実用新案登録請求の範囲第１項または第２項
   において、前記最上段のバーナは、その数が他
   段のバーナの数より多いことを特徴とするボイ
   ラ装置。