JPS6012522B2 - 燃焼装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は燃焼装置に係り、特に燃焼排ガス中の窒素酸化
物の低減を図りうる燃焼装置に関する。

各種工場、産業界等において使用されているボィラ等の
燃焼炉において、その燃焼排ガス中に含まれる窒素酸化
物（以下ＮＯｘと記載する）の量をできるだけ低い値に
抑制することが社会的に強く要望されている。これは環
境汚染を防止するという社会的要請に応えるもので、こ
の要求は今後さらに厳しくなるものと考えられるが、現
在Ｎ○ｘの規制値としては、燃料中の窒素（Ｎ）分が０
．２％である場合、５仰臥下が規定されている。従来か
らボィラ等で実施されている燃焼方法としては二段燃焼
法あるいは再循環ガス注入方式等があり、このような燃
焼方法ではＮ○ｘ値が１００〜１５の血であることが一
般的であるが、この値を１／２から１／筑里度の値にま
で低減させることが強く要望されている。第１図及び第
２図は従来技術になる構造のボィラの説明図である。

第１図及び第２図において、ボィラの燃焼用空気は空気
送風機１で送られ、空気用導管すなわちェアダクト２に
入り、ここで再循環ファン３により燃焼排ガスの一部が
ミキシング装置４から導入、混合される。さらに、混合
されたガスは負荷バーナ用ウィンドボックス５と「三段
熱糠用ウィンドボックス６に適宜配分されて送り込まれ
る。空気を配分する際の微調整は、負荷バーナ用ェアレ
ジスタ７、二段燃焼用ェァレジスタ８により行なわれる
。火炉９内に送り込まれる燃料及び空気は燃焼し、燃焼
排ガスとして、Ｎ○ｘ等の有害ガスを排出するものであ
る。なお、仕切板１０及び分配ダンパ１１は上記ミキシ
ング装置４から導入、混合されたガスを再配分し、上記
負荷バーナ用ウィンドボックス５と上記二Ｊ段燃焼用ウ
ィンドボックス６に送り込むために設けられている。こ
のように構成してある従来のボイラにおいて、燃焼排ガ
ス中のＮ０ｘを低減するための対策としては、上記負荷
バーナ用ェアレジスタ７からの空気量の不足分を上記二
段燃焼用ェァレジスタ８からの空気を入れて補足し、上
記火炉９内の燃焼反応を遅らせ、火炎温度を下げること
によりＮ○ｘの生成量を減らすことが考えられている。

従来のボィラの構造によれば、例えば最下段のバーナか
ら上記二段燃焼用ェァレジスタ８までの高さが十分にあ
るため、バーナから出た燃焼は空気不足の状態であり、
かつ高温度の状態にさらされるため、当該燃料が熱分解
、重合等によってカーボナィズ（炭素質化）されてしま
う。一旦カーボナィズした燃料はもカーボナィズしない
燃料と比較すると燃焼速度がより遅くなり、燃焼時間が
長くなって上記火炉９内で燃焼し切れず、低温城にまで
行き、キャリーオーバされた状態となる。この状態では
排ガス中の含塵量が増加し「酵素量が低くならずもした
がってＮ○ｘが十分に低減し切れなかったり、あるいは
上記火炉９内のうち、特にバーナ部から当該火炉９の出
口までの距離をより大きくする必要があり、経済的に問
題があった。なお、カーボナィズされない燃料に着目す
れば、一次燃焼により高温となり、一定時間経過した後
、空気過剰な状態である二次燃焼域に送られるため、爆
発状態に近い燃焼を行なう可能性、すなわち高温燃焼に
基づくＮＯｘを増大させる燃焼を行なう可能性があった
。本発明の睦的は上記従来技術の欠点を解決し、効果的
にＮ○ｘを低減しつつ未燃分の増大を抑えることができ
る燃焼装置を提供することにある。

この目的を達成するための本発明の第１の構成は、燃料
の燃焼に必要な酵素量より少ない量の酸素雰囲気で一次
燃焼を行なう一次燃焼室と、該−次燃焼室と運通しかつ
該一次燃焼室で生成した未燃分を二次燃焼させる二次燃
焼室とで火炉を構成し、該二次燃焼室と前記一次燃焼室
との蓮通部へ二Ｊ段燃焼用の酵素含有気体を供孫合する
第１の二段燃焼用空気導入手段を設け、前記二次燃焼室
の燃焼ガス後流側へ該二次燃焼室で生成した未燃分を燃
焼させる酵素含有気体を供Ｖ給する第２の＝Ｊ段燃焼用
空気導入手段を謙二次燃焼室に設け、該第２のコ段燃焼
用空気導入手段と前記第１のこＪ段燃焼用空気導入手段
は共通のウィンドボックスを有し、前記第２の二Ｊ段燃
焼用空気導入手段には酸素含有気体の供給量を調整する
ェアレジスタが設けられていることを特徴とする。また
、本発明の第２の構成は、燃料の燃焼に必要な酵素量よ
り少ない量の酸素雰囲気で鷹伴燃焼を行なう一次燃焼室
と、該一次燃焼室と縮流部を介して運通しかつ該第一次
燃焼室で生成した未燃分を二次燃焼させる二次燃焼室と
で火炉を構成し、前記縮流部へコ段燃焼用の酸素含有気
体を供給するコ段燃焼用空気導入手段を設けたことを特
徴とする。

以下、添付の図面を参照し、本発明の燃焼装置の一実施
例について説明する。

第３図及び第４図ａ，ｂは本発明の一実施例のボィラの
構造説明図で、第３図は主要部の説明図、第４図ａ，ｂ
はその燃焼機構部Ａ、すなわち負荷バーナ用ウィンドボ
ックス主要部の拡大説明図である。以上の各図において
、一次燃焼室２１は二次燃焼室２２と共に火炉（主燃焼
室）を構成している。本実施例においては、当該一次燃
焼室２１は鷹梓燃焼を行なう複数個のコンパクトなサイ
クロンファーネスで構成されている。また、これら一次
燃焼室２１と二次燃焼室２２との火炉運通部には図示の
ように縮流部が形成され、該縮流部にはコ段燃焼用空気
の導入口２３が設けてあり、また上記二段燃焼室２２に
は＝Ｊ段燃焼用ェアレジスタ２４が取付けられている。
なお、この＝Ｊ段燃焼用空気導入口２３と＝Ｊ段燃焼用
ェアレジスタ２４とは共通の二Ｊ段燃焼用ウィンドボッ
クス３１によって二段燃焼用空気が供給される。上記一
次燃焼室２１には負荷バーナ用ウィンドボックス２５か
ら燃料の燃焼に必要な酵素量より少ない量の酸素を含有
する燃焼用空気が導入されるが、この際、この燃焼用空
気は負荷バーナ用ェアレジスタ２６によって旋回運動が
与えられ、一次燃焼室２１に導入されるようになってい
る。

複数個の負荷バーナ２７は上記負荷バーナ用ェアレジス
タ２６の近傍に配備されている。この負荷バーナ２７を
点火するに際しては点火トーチ２８が利用され、簡単に
点火することが可能である。なお、燃焼用空気は空気送
風機からェアダクト２９を経て送られ、ガス再循環ファ
ンから送られる燃焼用排ガスの一部と混合されて上記負
荷バーナ用ェァレジスタ２６及び二段燃焼用空気導入口
２３を経て送入される。以上説明したように、本実施例
になるボィラは、予燃焼室となる一次燃焼室２１と、本
燃焼を行なう二次燃焼室２２とを分けることにより二段
に分けて一つの燃焼を行なう構造としたものである。

本実施例においては、一次燃焼室２１がコンパクトなサ
イクロンファーネスで構成されているので、燃焼ガス、
空気の損拝が強制的に、かつ効果的に行なわれ、空気量
が十分低くても燃焼が促進される。また、本実施例にお
いては、上記二段燃焼用空気の導入口２３が縞流部に設
けられ、しかも各負荷バーナ２７直後毎に設けられてい
るので断続的燃焼状態となることが少なく、さらに二段
燃焼用空気が該縮流部により急速混合燈拝されて与えら
れるので、高温かつ低酸素下の状態になる時間が短かい
ため、燃料がカーボナイズされ難い。したがって、ポィ
ラ等燃焼排ガス中のＮＱ対策を強化することがあっても
、当該排煙ガス中の含塵量が増加することがみられない
。さらにＣＯガス等、有毒ガスの発生も大幅に抑制する
ことが可能となった。第５図、第６図は本実施例になる
燃焼装置の燃焼効果についてさらにわかり易く説明する
ための説明図で、第５図は比較のために示した従来技術
になるポィラにおける燃焼状況の説明図、第６図は本実
施例になるボィラにおける燃焼状況の説明図である。

図においてＦは火炎を示す。従釆技術になるボィラの場
合、火炎が大きく不完全燃焼の様相を示すのに対し、本
実施例になるボイラでの燃焼では、火炎が小さく、燃焼
が効果的に行なわれることを示している。一方経済面か
らみても、本実施例になる燃焼菱層は構造に特に複雑か
つ高価な部品を要することなく、製造コストの点でも極
めて有利である。

本発明の第１の構成を有する燃焼装置の効果は以下のよ
うである。衆知のように、Ｎ０ｘにはサーマルＮ０ｘと
フユーエルＮＯＸとがある。サーマルＮ○ｘは空気中の
Ｎ２が活性化することにより発生するものであるから、
火炎温度を低下させることにより低減することが可能で
ある。しかしながら、フューェルＮ○ｘは燃料中の原子
状Ｎにより発生するものであるから、火炎温度に関係な
く燃焼すれば発生するものである。したがって、フュー
ェルＮＱを低減するためには発生したＮ○ｘを還元剤に
より還元するしかない。この還元剤は燃料中のＮ分によ
り発生させることが経済的に望ましい。しかし、燃料中
のＮ分により還元剤を発生させ、Ｎ○ｘを還元するため
には、微妙な０２分圧制御が必要である。すなわち、還
元剤の存在時間が極めて短かいことから０２の与え方及
び還元反応城を適切にする必要がある。さらに、最終的
には禾燃分を出さないことが燃焼装置として望まれる。
これらの条件をすべて満足させることは従来不可能であ
った。しかし、本発明の第１の構成を有する燃焼装置に
よれば、これらの条件をすべて満たすことが可能となっ
た。すなわち、まず、一次空気と二次空気との空気配分
を制御してトータルとしてのコ段燃焼率を決定し、サ−
マルＮ○ｘの発生を抑える。

次に、一次燃焼室と二次燃焼室の蓮通部へ第１の二段燃
焼用空気導入手段により０２を与えることによって、フ
ューヱルＮ○ｘと寿命の短かし、還元剤の反応を速やか
に行なわせる。しかも、第１の＝Ｊ段燃焼用空気導入手
段と第２の二段燃焼用空気導入手段とが共通のウインド
ボックスに設けてあるので、上記した還元反応と完全燃
焼とを同時に満足させるための０２の与え方が適切に制
御できる。特に、一次燃焼室を複数個設けた場合には、
二段燃焼によるサーマルＮ○ｘの低減と、非常に反応速
度の遠いＮ○ｘの還元剤とによる還元反応を同時に達成
することができる。また、本発明の第２の構成を有する
燃焼装置の効果は以下のようである。

すなわち、一次燃焼室において澄梓燃焼を行なうので、
燃焼ガスおよび空気が強制的に混合燈拝されて少ない空
気で目燃し、空気量が十分低くても燃焼が促進される。
さらに、一次燃焼室と二次燃焼室との火炉連通部に縮流
部を設けたので、該縮流部によりガスが急速混合嬢拝さ
れて燃料のカーボナィズを防止するとともに、還元剤の
まわりに０２を均一に存在させ、Ｎ○ｘを効果的に還元
させることができる。このように本発明の効果は顕著で
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来技術になるボィラの説明図で、第２図はそ
の要部である燃焼機構部の説明図Ｌ第３図は本発明の一
実施例になるボィラの説明図で、Ｊ第４図はその要部と
なる燃焼機構部の説明図、第５図は従釆技術になるボィ
ラにおける燃焼状況の説明図、第６図は本発明の一実施
例になるボィラにおける燃焼状況の説明図である。 １……空気送風機、２，２９……ェアダクト、３……ガ
ス再循環ファン、４……ミキシング装置、５，２５……
負荷バーナ用ウィンドボックス〜 ６，３１・・…。 二段燃焼用ウインドボックス、７，２６……負荷バーナ
用ェアレジスタ、８，２４・・・…＝１段燃焼用ェアレ
ジスタ、９・・・・・・火炉「 １０，３０・・・・・
・仕切板、１１……分配ダンパ、２１・・・・・・一次
燃焼室、２２・…・・二次燃焼室、２３・・・・・・二
１段燃焼用空気導入口〜 ２７・肌・・負荷バーナ、２
８…・・・点火トーチ。氷ｉ図 氷２図 才３図 氷４図 才５図 才６図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 燃料の燃焼に必要な酵素量より少ない量の酵素雰囲
   気で一次燃焼を行なう一次燃焼室と、該一次燃焼室と連
   通しかつ該一次燃焼室で生成した未燃分を二次燃焼させ
   る二次燃焼室とで火炉を構成し、該二次燃焼室と前記一
   次燃焼室との連通部へ二段燃焼用の酵素含有気体を供給
   する第１の二段燃焼用空気導入手段を設け、前記二次燃
   焼室の燃焼ガス後流側へ該二次燃焼室で生成した未燃分
   を燃焼させる酵素含有気体を供給する第２の二段燃焼用
   空気導入手段を該二次燃焼室に設け、該第２の二段燃焼
   用空気導入手段と前記第１の二段燃焼用空気導入手段は
   共通のウインドボツクスを有し、前記第２の二段燃焼用
   空気導入手段には酸素含有気体の供給量を調整するエア
   レジスタが設けられていることを特徴とする燃焼装置。 ２ 燃料の燃焼に必要な酵素量より少ない量の酵素雰囲
   気下で撹拌燃焼を行なう一次燃焼室と、該一次燃焼室と
   縮流部を介して連通しかつ該一次燃焼室で生成した未燃
   分を二次燃焼させる二次燃焼室とで火炉を構成し、前記
   縮流部へ二段燃焼用の酵素含有気体を供給する二段燃焼
   用空気導入手段を設けたことを特徴とする燃焼装置。