JP2649375B2 - 微粉炭の低ＮＯｘ燃焼法とその微粉炭燃焼用バーナ - Google Patents
微粉炭の低ＮＯｘ燃焼法とその微粉炭燃焼用バーナInfo
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- JP2649375B2 JP2649375B2 JP63084394A JP8439488A JP2649375B2 JP 2649375 B2 JP2649375 B2 JP 2649375B2 JP 63084394 A JP63084394 A JP 63084394A JP 8439488 A JP8439488 A JP 8439488A JP 2649375 B2 JP2649375 B2 JP 2649375B2
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、微粉炭ボイラの燃焼法と燃焼装置に係り、
特に微粉炭燃焼火炎内で発生するNOxの排出量を低減す
るのに好適な微粉炭の低NOx燃焼法とその微粉炭燃焼用
バーナに関する。
特に微粉炭燃焼火炎内で発生するNOxの排出量を低減す
るのに好適な微粉炭の低NOx燃焼法とその微粉炭燃焼用
バーナに関する。
化石燃料中には、炭素、水素等の燃料成分の他に窒素
（Ｎ）分が含まれている。特に、石炭は気体燃料や液体
燃料に比較してＮ分含有量が多い。従って、石炭の燃焼
時にNOx、すなわちNO,NO2等のＮ酸化物が発生し、その
発生量は、気体及び液体燃料の燃焼時に発生するNOxよ
りも多く、このNOxの低減が強く望まれている。
（Ｎ）分が含まれている。特に、石炭は気体燃料や液体
燃料に比較してＮ分含有量が多い。従って、石炭の燃焼
時にNOx、すなわちNO,NO2等のＮ酸化物が発生し、その
発生量は、気体及び液体燃料の燃焼時に発生するNOxよ
りも多く、このNOxの低減が強く望まれている。
種々な燃料燃焼時に発生するNOxは、その発生形態に
より、サーマルNOxとフューエルNOxとに分類される。サ
ーマルNOxは燃焼用空気中の窒素が酸素により酸化され
て生成するものであり、フューエルNOxは燃料中のＮ分
の酸化によって生成するものである。これらのNOxの発
生を抑制するため、従来燃焼用空気を多段に分割して供
給する多段燃焼法、低酸素の燃焼排ガスを燃焼領域に混
入する排ガス循環法などがある。これらの低NOx燃焼法
に共通な原理は、燃焼火炎の温度を低下させることによ
り、窒素と酸素の反応を抑制することにある。しかし、
燃焼温度の低下によって発生を抑制できるのはサーマル
NOxであり、フューエルNOxの発生は燃焼温度に対する依
存性が小さい。従って、火炎温度を低下させる燃焼法
は、Ｎ分含有量の少ない燃料からのNOx低減には有効で
ある。しかしながら、D.W.Pershing及びJ.O.L.Wendtに
よる下記論文中の実験結果によって明らかなように、石
炭の燃焼には、フューエルNOxが約80％を占めるため、
従来の燃焼法では効果が小さい。ザ インフルエンス
オブ フレーム テンペルチャー アンド コール コ
ンポジション オン サーマル アンド フューエル、
エヌオーエックス；ザシックスティーンス シンポジウ
ム オン コンバッションP389−399ザ コンバッショ
ン インスティテューツ1976The influence of flame t
emperature and composition on thermal and fuelNOx;
The Sixteenth Symposium（International）on Combust
ion,P389−399,The Combustion Institute,1976） 石炭中の可燃成分は揮発成分と固体成分とに大別でき
る。この石炭固有の性質に従い、微粉炭の燃焼は揮発分
が放出される微粉炭の熱分解過程と、更に、熱分解後の
可燃性固体成分（以下チャーと称す）の燃焼過程からな
る。揮発分の燃焼速度はチャーの燃焼速度より速く、揮
発分は燃焼初期過程で燃焼する。また、熱分解過程で
は、石炭中に含有されるＮ分も、他の可燃成分と同様に
揮発放出されるものとチャー中に残るものとに分かれ
る。従って、微粉炭燃焼時に発生するフューエルNOx
は、揮発性Ｎ分からのNOxとチャー中Ｎ分からのNOxとに
分けられる。
より、サーマルNOxとフューエルNOxとに分類される。サ
ーマルNOxは燃焼用空気中の窒素が酸素により酸化され
て生成するものであり、フューエルNOxは燃料中のＮ分
の酸化によって生成するものである。これらのNOxの発
生を抑制するため、従来燃焼用空気を多段に分割して供
給する多段燃焼法、低酸素の燃焼排ガスを燃焼領域に混
入する排ガス循環法などがある。これらの低NOx燃焼法
に共通な原理は、燃焼火炎の温度を低下させることによ
り、窒素と酸素の反応を抑制することにある。しかし、
燃焼温度の低下によって発生を抑制できるのはサーマル
NOxであり、フューエルNOxの発生は燃焼温度に対する依
存性が小さい。従って、火炎温度を低下させる燃焼法
は、Ｎ分含有量の少ない燃料からのNOx低減には有効で
ある。しかしながら、D.W.Pershing及びJ.O.L.Wendtに
よる下記論文中の実験結果によって明らかなように、石
炭の燃焼には、フューエルNOxが約80％を占めるため、
従来の燃焼法では効果が小さい。ザ インフルエンス
オブ フレーム テンペルチャー アンド コール コ
ンポジション オン サーマル アンド フューエル、
エヌオーエックス；ザシックスティーンス シンポジウ
ム オン コンバッションP389−399ザ コンバッショ
ン インスティテューツ1976The influence of flame t
emperature and composition on thermal and fuelNOx;
The Sixteenth Symposium（International）on Combust
ion,P389−399,The Combustion Institute,1976） 石炭中の可燃成分は揮発成分と固体成分とに大別でき
る。この石炭固有の性質に従い、微粉炭の燃焼は揮発分
が放出される微粉炭の熱分解過程と、更に、熱分解後の
可燃性固体成分（以下チャーと称す）の燃焼過程からな
る。揮発分の燃焼速度はチャーの燃焼速度より速く、揮
発分は燃焼初期過程で燃焼する。また、熱分解過程で
は、石炭中に含有されるＮ分も、他の可燃成分と同様に
揮発放出されるものとチャー中に残るものとに分かれ
る。従って、微粉炭燃焼時に発生するフューエルNOx
は、揮発性Ｎ分からのNOxとチャー中Ｎ分からのNOxとに
分けられる。
しかし、D.W.Pershing及びJ.O.L.Wendtの指摘のよう
に、石炭燃焼の場合には、揮発性Ｎ分から発生するNOx
が大半であり、低NOx燃焼法としてはこれを対象とする
技術が要求される。
に、石炭燃焼の場合には、揮発性Ｎ分から発生するNOx
が大半であり、低NOx燃焼法としてはこれを対象とする
技術が要求される。
揮発性Ｎ分は燃焼初期過程及び酸素不足の燃焼領域に
おいて、NH3,HCN等の化合物になることが知られてい
る。これらの窒素化合物は、酸素と反応してNOxになる
他に、発生したNOxと反応してNOxをN2に分解する還元剤
にもなる。この窒素化合物によるNOx還元反応は、NOxと
の共存系において進行するものであり、NOxが共存しな
い反応系では、大半の窒素化合物はNOxに酸化される。
この還元反応は、燃焼のような高温条件下では、低酸素
雰囲気になる程進行し易い。従って、石炭燃焼火炎から
発生するNOxを低減するには、如何にしてこの低酸素濃
度雰囲気を作るかが、技術的な鍵になる。
おいて、NH3,HCN等の化合物になることが知られてい
る。これらの窒素化合物は、酸素と反応してNOxになる
他に、発生したNOxと反応してNOxをN2に分解する還元剤
にもなる。この窒素化合物によるNOx還元反応は、NOxと
の共存系において進行するものであり、NOxが共存しな
い反応系では、大半の窒素化合物はNOxに酸化される。
この還元反応は、燃焼のような高温条件下では、低酸素
雰囲気になる程進行し易い。従って、石炭燃焼火炎から
発生するNOxを低減するには、如何にしてこの低酸素濃
度雰囲気を作るかが、技術的な鍵になる。
これ迄に知られている低酸素濃度雰囲気を火炎内に形
成させるための微粉炭燃焼用バーナは、特開昭61−1224
08号公報、特開昭61−235604号公報に示されるように、
燃焼用の２次あるいは３次空気を、燃焼噴出孔より離す
ことにより過剰空気と低空気比燃焼火炎との混合を遅ら
せるバーナがある。
成させるための微粉炭燃焼用バーナは、特開昭61−1224
08号公報、特開昭61−235604号公報に示されるように、
燃焼用の２次あるいは３次空気を、燃焼噴出孔より離す
ことにより過剰空気と低空気比燃焼火炎との混合を遅ら
せるバーナがある。
上記従来技術の燃焼法では、燃料噴出口より半径方向
に離れた空気ノズルから、直進流として２次空気あるい
は３次空気が噴出される。従って、低空気比火炎と過剰
空気との混合が遅れ、低空気比火炎内に、酸素濃度の低
い領域の形成は容易であるが、混合の遅れる分燃焼時間
が長くなり、燃焼率が低下する。あるいは、燃焼装置が
大型化する等の問題があった。
に離れた空気ノズルから、直進流として２次空気あるい
は３次空気が噴出される。従って、低空気比火炎と過剰
空気との混合が遅れ、低空気比火炎内に、酸素濃度の低
い領域の形成は容易であるが、混合の遅れる分燃焼時間
が長くなり、燃焼率が低下する。あるいは、燃焼装置が
大型化する等の問題があった。
本発明の目的は、過剰空気と低空気比火炎との混合法
を改良した微粉炭の低NOx燃焼法とその微粉炭燃焼用バ
ーナを提供することにある。
を改良した微粉炭の低NOx燃焼法とその微粉炭燃焼用バ
ーナを提供することにある。
上記目的は、微粉炭を気流搬送する１次空気と、残り
の燃焼用空気を分割して供給する２次空気及び３次空気
とを別々のノズルから供給して、微粉炭を燃焼させる微
粉炭の低NOx燃焼法において、微粉炭の燃焼過程が、微
粉炭と１次空気の混合気を直進流として微粉炭ノズルか
ら噴出させ、その噴出を該微粉炭ノズルの噴出口の内径
寸法以上の距離を２次空気及び３次空気との混合を抑制
して保存させた後、２次空気との混合を緩慢に進めて着
火を促進する第１混合過程と、次いで、３次空気との混
合を急速に進めて燃焼を行う第２混合過程とを経過する
ことにより達成される。
の燃焼用空気を分割して供給する２次空気及び３次空気
とを別々のノズルから供給して、微粉炭を燃焼させる微
粉炭の低NOx燃焼法において、微粉炭の燃焼過程が、微
粉炭と１次空気の混合気を直進流として微粉炭ノズルか
ら噴出させ、その噴出を該微粉炭ノズルの噴出口の内径
寸法以上の距離を２次空気及び３次空気との混合を抑制
して保存させた後、２次空気との混合を緩慢に進めて着
火を促進する第１混合過程と、次いで、３次空気との混
合を急速に進めて燃焼を行う第２混合過程とを経過する
ことにより達成される。
また、微粉炭ノズルの噴出口の内径寸法以上で最大３
倍までの距離を２次空気及び３次空気との混合を抑制し
て保存させることが望ましい。
倍までの距離を２次空気及び３次空気との混合を抑制し
て保存させることが望ましい。
上記目的は、燃焼用空気を１次空気と２次空気と３次
空気とに分割し、１次空気と微粉炭との混合流を直進流
として噴出し、混合流の外周から２次空気を旋回流とし
て噴出し、２次空気の旋回流の外周から３次空気を旋回
流として噴出する微粉炭燃焼法であって、１次空気と微
粉炭との混合流が流れる微粉炭ノズルの下流側断面を拡
大した後に先端部で断面を縮小し、それによって微粉炭
ノズルから噴出した微粉炭を中央部に集中させて保存さ
せた後に、２次空気を混合させ、次いで３次空気を混合
させることにより達成される。
空気とに分割し、１次空気と微粉炭との混合流を直進流
として噴出し、混合流の外周から２次空気を旋回流とし
て噴出し、２次空気の旋回流の外周から３次空気を旋回
流として噴出する微粉炭燃焼法であって、１次空気と微
粉炭との混合流が流れる微粉炭ノズルの下流側断面を拡
大した後に先端部で断面を縮小し、それによって微粉炭
ノズルから噴出した微粉炭を中央部に集中させて保存さ
せた後に、２次空気を混合させ、次いで３次空気を混合
させることにより達成される。
上記目的は、微粉炭を１次空気で気流搬送し直進流と
して噴出する微粉炭ノズルの外周に同心円状に２次空気
を旋回流として噴出する環状の２次空気ノズルを備え、
その外周に同心円状に３次空気を旋回流として噴出する
環状の３次空気ノズルを備えた微粉炭燃焼用バーナであ
って、微粉炭ノズル下流側に断面拡大部を設け、断面拡
大部の下流側先端に保炎リングを兼ねた断面縮小部を設
け、環状の２次空気ノズルの内壁を微粉炭ノズル壁によ
り形成し、微粉炭ノズルの断面拡大部により形成される
２次空気ノズル下流側の内壁径を先端部まで一定に保持
したことにより達成される。
して噴出する微粉炭ノズルの外周に同心円状に２次空気
を旋回流として噴出する環状の２次空気ノズルを備え、
その外周に同心円状に３次空気を旋回流として噴出する
環状の３次空気ノズルを備えた微粉炭燃焼用バーナであ
って、微粉炭ノズル下流側に断面拡大部を設け、断面拡
大部の下流側先端に保炎リングを兼ねた断面縮小部を設
け、環状の２次空気ノズルの内壁を微粉炭ノズル壁によ
り形成し、微粉炭ノズルの断面拡大部により形成される
２次空気ノズル下流側の内壁径を先端部まで一定に保持
したことにより達成される。
また、２次空気ノズルと３次空気ノズル間に両ノズル
の間隔を拡大する環状のスペーサを有し、スペーサによ
って２次空気ノズル先端部外壁と３次空気ノズル内壁と
を兼ねることが望ましい。
の間隔を拡大する環状のスペーサを有し、スペーサによ
って２次空気ノズル先端部外壁と３次空気ノズル内壁と
を兼ねることが望ましい。
上記のように構成された微粉炭の低NOx燃焼法では、
燃焼過程が第１混合過程と第２混合過程とからなり、そ
の第１混合過程では、微粉炭搬送用の１次空気によって
混合気を微粉炭ノズルから噴出させて微粉炭を着火せし
め、その噴出を、前記微粉炭ノズルの噴出口の内径寸法
以上の距離で、２次空気及び３次空気との混合を抑制し
て保存させるので、火炎内中心部に低酸素濃度領域が形
成され、微粉炭の集中する火炎中心部で発生する高濃度
のNOxは、この低酸素濃度領域内で、その大部分がN2に
還元され、NOxが低減する。そして第２混合過程では、
３次空気を急速に混合させ、未燃燃料の燃焼を促進させ
ることにより燃焼率が向上する。第１混合過程におい
て、微粉炭ノズルから混合気が噴出して保存される距離
が、微粉炭ノズル噴出口の内径寸法未満では、２次空気
及び３次空気との混合に対する抑制が不足し、十分な低
酸素濃度領域とならない。
燃焼過程が第１混合過程と第２混合過程とからなり、そ
の第１混合過程では、微粉炭搬送用の１次空気によって
混合気を微粉炭ノズルから噴出させて微粉炭を着火せし
め、その噴出を、前記微粉炭ノズルの噴出口の内径寸法
以上の距離で、２次空気及び３次空気との混合を抑制し
て保存させるので、火炎内中心部に低酸素濃度領域が形
成され、微粉炭の集中する火炎中心部で発生する高濃度
のNOxは、この低酸素濃度領域内で、その大部分がN2に
還元され、NOxが低減する。そして第２混合過程では、
３次空気を急速に混合させ、未燃燃料の燃焼を促進させ
ることにより燃焼率が向上する。第１混合過程におい
て、微粉炭ノズルから混合気が噴出して保存される距離
が、微粉炭ノズル噴出口の内径寸法未満では、２次空気
及び３次空気との混合に対する抑制が不足し、十分な低
酸素濃度領域とならない。
そして、上記の微粉炭の低NOx燃焼法を実施するため
の微粉炭燃焼用バーナでは、その微粉炭ノズルの先端部
に断面拡大部があるので、微粉炭と１次空気の混合気流
を、断面拡大部に導き、混合気流の流線が広がり、混合
気流の流速を減速させるとともに外側の２次空気流速を
高める。この混合気流の拡大した流線は、微粉炭ノズル
先端部の保炎リングを兼ねた断面縮少部で縮流となって
噴出させる。混合気流中の微粉炭は慣性力を持つため、
微粉炭は断面拡大部でノズル中心部に集中し易く、さら
に、その粒子が大きい程慣性力が大きくなるため、中心
部に集中する。そのため、ノズル先端の保炎リングの後
流側で、高濃度の微粉炭流が形成されるので、火炎中心
部に低O2濃度領域が形成され、NOxを還元してNOx濃度を
低下させる。この微粉炭流の外周部に２次空気との混合
層が形成され、この混合層は渦流状態となって、保炎リ
ングの後流側で微粉炭の着火、保炎に効果的に作用す
る。また、２次空気ノズルと３次空気ノズルとの間にス
ペーサを設けることにより、３次空気ノズルを微粉炭ノ
ズルより離し、火炎中心部の低O2濃度領域形成後に、こ
の領域に残存する未燃燃料と完全燃焼用空気との混合を
十分に行うため、その後流側で３次空気との混合速度を
大きくし、１次噴流と、２次及び３次噴流の混合が行な
われ、燃焼を完全に行なわせるとともにNOxを低減させ
る。
の微粉炭燃焼用バーナでは、その微粉炭ノズルの先端部
に断面拡大部があるので、微粉炭と１次空気の混合気流
を、断面拡大部に導き、混合気流の流線が広がり、混合
気流の流速を減速させるとともに外側の２次空気流速を
高める。この混合気流の拡大した流線は、微粉炭ノズル
先端部の保炎リングを兼ねた断面縮少部で縮流となって
噴出させる。混合気流中の微粉炭は慣性力を持つため、
微粉炭は断面拡大部でノズル中心部に集中し易く、さら
に、その粒子が大きい程慣性力が大きくなるため、中心
部に集中する。そのため、ノズル先端の保炎リングの後
流側で、高濃度の微粉炭流が形成されるので、火炎中心
部に低O2濃度領域が形成され、NOxを還元してNOx濃度を
低下させる。この微粉炭流の外周部に２次空気との混合
層が形成され、この混合層は渦流状態となって、保炎リ
ングの後流側で微粉炭の着火、保炎に効果的に作用す
る。また、２次空気ノズルと３次空気ノズルとの間にス
ペーサを設けることにより、３次空気ノズルを微粉炭ノ
ズルより離し、火炎中心部の低O2濃度領域形成後に、こ
の領域に残存する未燃燃料と完全燃焼用空気との混合を
十分に行うため、その後流側で３次空気との混合速度を
大きくし、１次噴流と、２次及び３次噴流の混合が行な
われ、燃焼を完全に行なわせるとともにNOxを低減させ
る。
さらに、微粉炭ノズルの断面拡大部を同心状とするこ
とにより、そして、保炎リングを円環状とすることによ
り、１次、２次及び３次噴流の混合が安定する。
とにより、そして、保炎リングを円環状とすることによ
り、１次、２次及び３次噴流の混合が安定する。
以下に、本発明の実施例について、第１図〜第６図に
より説明する。本発明の燃焼法を達成するための微粉炭
燃焼用バーナの構成の１例を第１図に示す。このバーナ
は、同心円環状で、その中心部に微粉炭搬送用１次空気
とともに微粉炭を噴出する微粉炭ノズル２を配し、微粉
炭ノズル２内には燃焼炉の予熱時に使用する液体燃焼ノ
ズル１が配置される。微粉炭ノズル２の外周上に２次空
気ノズル３、２次空気ノズル３の外周上に３次空気ノズ
ル４が配置される。
より説明する。本発明の燃焼法を達成するための微粉炭
燃焼用バーナの構成の１例を第１図に示す。このバーナ
は、同心円環状で、その中心部に微粉炭搬送用１次空気
とともに微粉炭を噴出する微粉炭ノズル２を配し、微粉
炭ノズル２内には燃焼炉の予熱時に使用する液体燃焼ノ
ズル１が配置される。微粉炭ノズル２の外周上に２次空
気ノズル３、２次空気ノズル３の外周上に３次空気ノズ
ル４が配置される。
微粉炭ノズル２の先端部には、ノズル断面を拡大した
微粉炭ノズルチップ８と、さらにその先端には円環状の
保炎リング９を取り付けるので、微粉炭ノズル２の先端
部の流路形状は、断面の拡大部と縮小部とになる。３次
空気ノズル４は２次空気ノズル３との位置を離し、３次
空気噴流が直進方向に噴出できるよう構成する。
微粉炭ノズルチップ８と、さらにその先端には円環状の
保炎リング９を取り付けるので、微粉炭ノズル２の先端
部の流路形状は、断面の拡大部と縮小部とになる。３次
空気ノズル４は２次空気ノズル３との位置を離し、３次
空気噴流が直進方向に噴出できるよう構成する。
２次及び３次空気ノズル3,4は各々旋回発生器6,7が設
置され、２次及び３次空気噴流の旋回強度を調整するの
に用いられる。また、１次空気、２次空気、３次空気の
各流量は、図示しない装置によって任意に制御されう
る。
置され、２次及び３次空気噴流の旋回強度を調整するの
に用いられる。また、１次空気、２次空気、３次空気の
各流量は、図示しない装置によって任意に制御されう
る。
上記した構成の本発明の微粉炭燃焼用バーナの機能に
ついて第２図を用いて説明する。第２図は、第１図で示
した微粉炭と搬送空気との混合気の１次噴流と、２次及
び３次空気との混合率を求めた特性図であり、本発明と
従来技術とを併記した。微粉炭燃焼次に、１次噴流にア
ルゴン（Ar）を注入し、２次空気にヘリウム（He）を注
入してトレーサガスとし、火炎中心部での各トレーサガ
スの濃度を分析、次に１次噴流にアルゴン（Ar）、３次
空気にヘリウム（He）を注入し、火炎中心部の各トレー
サガスの濃度を分析し、この２回の分析結果から各トレ
ーサガス濃度より下式により混合を評価するための標準
混合パラメータΦg1を求めた。
ついて第２図を用いて説明する。第２図は、第１図で示
した微粉炭と搬送空気との混合気の１次噴流と、２次及
び３次空気との混合率を求めた特性図であり、本発明と
従来技術とを併記した。微粉炭燃焼次に、１次噴流にア
ルゴン（Ar）を注入し、２次空気にヘリウム（He）を注
入してトレーサガスとし、火炎中心部での各トレーサガ
スの濃度を分析、次に１次噴流にアルゴン（Ar）、３次
空気にヘリウム（He）を注入し、火炎中心部の各トレー
サガスの濃度を分析し、この２回の分析結果から各トレ
ーサガス濃度より下式により混合を評価するための標準
混合パラメータΦg1を求めた。
Φg1＝１−（lnΦg1/lnΦm1） 式中Φg1は火炎内における各測定点のトレーサ濃度と
トレーサの入口濃度より求められる１次噴流の混合指標
を示し、Φm1は１次噴流中のトレーサが２次空気及び３
次空気と完全に混合したときの完全混合指標を示す。式
中の標準混合パラメータΦg1が１のとき、Φg1＝１とな
って、トレーサの入口濃度と測定点濃度が等しく、１次
噴流は２次及び３次空気と混合されず、保存されている
ことを示す。Φg1が０のときは、Φg1＝Φm1となって、
１次噴流は２次空気及び３次空気と完全に混合したこと
を示す。第２図の横軸は、バーナ面からの流れ方向距離
Ｌと微粉炭ノズル最先端の保炎リング内径d0（噴出口
径）との比を対数で表わし、無次元化したものである。
また、図中の本発明の微粉炭燃焼用バーナによる条件Ａ
は、１次噴流の噴出速度V1が12.6m/s,1次空気空気比
（理論空気量に対する投入した空気量の比率）λ１＝0.
16、条件ＢはV1＝15.2m/s,λ１＝0.21の結果を示す。な
お、１次空気空気比λ１は0.15〜0.25が有効な反合であ
る。また、従来技術ではV1＝15m/s,λ１＝0.21の条件で
の結果を示す。第１図で示した本発明の微粉炭燃焼用バ
ーナを用いると、混合パラメータΦg1とln（L/d0）の関
係は屈曲点を有する直線関係で示され、バーナに近い上
流側では直線の勾配はゆるやさであり、屈曲点の後流側
においては、直線の勾配が大きくなる。これに対して従
来技術のバーナでは、混合過程が一つの直線で示され、
同一勾配で混合が進む。これらの直線の勾配は空気の混
合速度を表わし、勾配が大きい程混合速度が大きいこと
を示す。従来技術では、混合パラメータΦg1がln（L/
d0）＝０、すなわちＬ＝d0の距離では、すでに１未満と
なり、混合が早く、１次噴流は保存されない。この結果
より、本発明のバーナを用いると、バーナ近傍では、ln
（L/d0）≒１、すなわちＬ≒（２〜３）×d0の距離まで
１次噴流は保存され、その後２次及び３次空気との混合
が緩慢に進行し、後流側で急速に混合が促進されて、従
来技術の混合過程と様相が大きく異なっているのが特徴
である。また第２図で示す本発明の操作条件A,Bについ
て比較してみると、A,Bの両条件ともバーナ近傍ではΦg
1＝１であり、１次噴流は保存されている。混合を開始
するとＡの条件よりＢの条件の方が直線の勾配が大きい
ことから、混合速度は速くなっている。また、Φg1が０
となる完全混合位置もA,Bの条件で異なりA,Bの順に混合
が完了している。
トレーサの入口濃度より求められる１次噴流の混合指標
を示し、Φm1は１次噴流中のトレーサが２次空気及び３
次空気と完全に混合したときの完全混合指標を示す。式
中の標準混合パラメータΦg1が１のとき、Φg1＝１とな
って、トレーサの入口濃度と測定点濃度が等しく、１次
噴流は２次及び３次空気と混合されず、保存されている
ことを示す。Φg1が０のときは、Φg1＝Φm1となって、
１次噴流は２次空気及び３次空気と完全に混合したこと
を示す。第２図の横軸は、バーナ面からの流れ方向距離
Ｌと微粉炭ノズル最先端の保炎リング内径d0（噴出口
径）との比を対数で表わし、無次元化したものである。
また、図中の本発明の微粉炭燃焼用バーナによる条件Ａ
は、１次噴流の噴出速度V1が12.6m/s,1次空気空気比
（理論空気量に対する投入した空気量の比率）λ１＝0.
16、条件ＢはV1＝15.2m/s,λ１＝0.21の結果を示す。な
お、１次空気空気比λ１は0.15〜0.25が有効な反合であ
る。また、従来技術ではV1＝15m/s,λ１＝0.21の条件で
の結果を示す。第１図で示した本発明の微粉炭燃焼用バ
ーナを用いると、混合パラメータΦg1とln（L/d0）の関
係は屈曲点を有する直線関係で示され、バーナに近い上
流側では直線の勾配はゆるやさであり、屈曲点の後流側
においては、直線の勾配が大きくなる。これに対して従
来技術のバーナでは、混合過程が一つの直線で示され、
同一勾配で混合が進む。これらの直線の勾配は空気の混
合速度を表わし、勾配が大きい程混合速度が大きいこと
を示す。従来技術では、混合パラメータΦg1がln（L/
d0）＝０、すなわちＬ＝d0の距離では、すでに１未満と
なり、混合が早く、１次噴流は保存されない。この結果
より、本発明のバーナを用いると、バーナ近傍では、ln
（L/d0）≒１、すなわちＬ≒（２〜３）×d0の距離まで
１次噴流は保存され、その後２次及び３次空気との混合
が緩慢に進行し、後流側で急速に混合が促進されて、従
来技術の混合過程と様相が大きく異なっているのが特徴
である。また第２図で示す本発明の操作条件A,Bについ
て比較してみると、A,Bの両条件ともバーナ近傍ではΦg
1＝１であり、１次噴流は保存されている。混合を開始
するとＡの条件よりＢの条件の方が直線の勾配が大きい
ことから、混合速度は速くなっている。また、Φg1が０
となる完全混合位置もA,Bの条件で異なりA,Bの順に混合
が完了している。
しかしながら、本発明のバーナの特徴は、このような
操作条件を変化しても、微粉炭の燃焼過程が１次噴流保
存後に、２段階の混合過程から成っているのが特徴であ
る。
操作条件を変化しても、微粉炭の燃焼過程が１次噴流保
存後に、２段階の混合過程から成っているのが特徴であ
る。
以上は、本発明の微粉炭燃焼様バーナの１次噴流と２
次空気及び３次空気噴流との混合過程について示した。
次空気及び３次空気噴流との混合過程について示した。
次に、空気の混合過程の異なる前出の第２図と同条件
における火炎内のNOx及びO2濃度の変化について、第3A,
3B図及び第4A〜4C図を用いて説明する。第3A,3B図は、
火炎中心部におけるバーナ面よりガス流れ方向のNOxとO
2濃度変化について、従来技術と本発明の比較結果を示
したものである。図中の従来技術及び本発明のA,Bは、
前出の第２図中の、従来技術及び本発明のA,Bと同じ操
作条件による燃焼時のガス組成変化を示す。O2濃度は、
従来技術及び本発明のバーナにおいても、バーナ面で微
粉炭の着火により消費され減少し、バーナ面より約0.5m
下流で巣でにO2濃度は低くなり、低酸素濃度領域が形成
される。また、従来技術、本発明ともに、燃焼開始とと
もに石炭中のＮ分の一部はNOxとして放出されるため、N
Oxは増加し、低酸素濃度領域で還元され減少する効果を
有している。しかしながら、本発明と従来技術では異な
り、図中のNOx濃度は、本発明のバーナを用いたA,Bの条
件、次いで従来技術の順に高くなっている。これは、噴
出された直後の火炎中心部における微粉炭濃度により大
きく左右されている。これを示すデータの一つとして、
第4A〜4C図の炉内のO2濃度分布を、従来技術と本発明の
代表的なA,Bの３条件について比較した結果を示す。第4
A図の従来技術では、本発明の各条件に比べてO2＝１％
以下の低酸素濃度領域がバーナ面近くに炉径方向に広範
囲に形成されている。これは、微粉炭が噴出直後に火炎
中心部より炉径方向に分散して燃焼が進んでいることを
示す。第4B図の本発明のＡの条件では、O2＝１％以下の
領域がバーナ面より下流に形成され、その領域も狭いが
火炎中心部に存在している。これに対し、第4C図の条件
Ｂでは、Ａと同様に、火炎中心部にO2＝１％以下の領域
が形成されているが、その領域は、Ａに比べて大きく形
成されている。これら本発明のA,B条件では、火炎中心
部近傍に低O2濃度領域が存在することが特徴で、従来技
術のごとく、噴出されてすぐに広範囲に広がらず、微粉
炭が火炎中心部に集中し燃焼が進行していることがわか
る。前記したごとく、発生したNOxの還元反応を促進す
る上で、低O2濃度領域が不可欠となる。低O2濃度領域が
バーナ面に最も近く形成できるのは好ましいが、炉径方
向に広く形成される従来技術では、第3A図のNOx濃度変
化かわわかるように、後流側で排出されるNOx濃度は本
発明のA,Bの操作条件に比べて高く、微粉炭が分散し燃
焼する方法は低NOx効果が小さい。これに対し、微粉炭
を火炎中心に集め、低O2濃度領域を火炎中心部に形成す
る本発明の各条件では、排出されるNOx濃度も低く、低N
Ox効果が大幅に改善され、NOxの還元効果が大である。
における火炎内のNOx及びO2濃度の変化について、第3A,
3B図及び第4A〜4C図を用いて説明する。第3A,3B図は、
火炎中心部におけるバーナ面よりガス流れ方向のNOxとO
2濃度変化について、従来技術と本発明の比較結果を示
したものである。図中の従来技術及び本発明のA,Bは、
前出の第２図中の、従来技術及び本発明のA,Bと同じ操
作条件による燃焼時のガス組成変化を示す。O2濃度は、
従来技術及び本発明のバーナにおいても、バーナ面で微
粉炭の着火により消費され減少し、バーナ面より約0.5m
下流で巣でにO2濃度は低くなり、低酸素濃度領域が形成
される。また、従来技術、本発明ともに、燃焼開始とと
もに石炭中のＮ分の一部はNOxとして放出されるため、N
Oxは増加し、低酸素濃度領域で還元され減少する効果を
有している。しかしながら、本発明と従来技術では異な
り、図中のNOx濃度は、本発明のバーナを用いたA,Bの条
件、次いで従来技術の順に高くなっている。これは、噴
出された直後の火炎中心部における微粉炭濃度により大
きく左右されている。これを示すデータの一つとして、
第4A〜4C図の炉内のO2濃度分布を、従来技術と本発明の
代表的なA,Bの３条件について比較した結果を示す。第4
A図の従来技術では、本発明の各条件に比べてO2＝１％
以下の低酸素濃度領域がバーナ面近くに炉径方向に広範
囲に形成されている。これは、微粉炭が噴出直後に火炎
中心部より炉径方向に分散して燃焼が進んでいることを
示す。第4B図の本発明のＡの条件では、O2＝１％以下の
領域がバーナ面より下流に形成され、その領域も狭いが
火炎中心部に存在している。これに対し、第4C図の条件
Ｂでは、Ａと同様に、火炎中心部にO2＝１％以下の領域
が形成されているが、その領域は、Ａに比べて大きく形
成されている。これら本発明のA,B条件では、火炎中心
部近傍に低O2濃度領域が存在することが特徴で、従来技
術のごとく、噴出されてすぐに広範囲に広がらず、微粉
炭が火炎中心部に集中し燃焼が進行していることがわか
る。前記したごとく、発生したNOxの還元反応を促進す
る上で、低O2濃度領域が不可欠となる。低O2濃度領域が
バーナ面に最も近く形成できるのは好ましいが、炉径方
向に広く形成される従来技術では、第3A図のNOx濃度変
化かわわかるように、後流側で排出されるNOx濃度は本
発明のA,Bの操作条件に比べて高く、微粉炭が分散し燃
焼する方法は低NOx効果が小さい。これに対し、微粉炭
を火炎中心に集め、低O2濃度領域を火炎中心部に形成す
る本発明の各条件では、排出されるNOx濃度も低く、低N
Ox効果が大幅に改善され、NOxの還元効果が大である。
以上、第3A,3B図で示したNOx、O2濃度変化及び第4A〜
4C図で示したO2濃度分布の結果と、前出の第２図で示し
た１次噴流と２次及び３次空気の混合過程とを対比する
と、従来技術では、１次噴流がバーナ面で保存されず、
微粉炭を噴出直後に火炎中心部に集中して存在させる効
果が小さいため１次噴流が噴出後に広がり、２次及び３
次空気と混合しやすくなることを示している。これに対
し、本発明のA,Bでは、微粉炭が中心部に存在すること
から、１次噴流は広がりが少なく、その結果、２次及び
３次空気との混合が制御され、バーナ近傍では保存され
る。その後、混合開始してから、混合が狭く進んでいる
にもかかわらず、火炎中心部に低O2濃度領域が形成さ
れ、後流まで広がっている。それは、燃焼が急速に進行
しているため、外周より混合してくる空気注の酸素が急
速に消費されていることを示す。また、チャー中に残留
するＮ分が少なくなるために、第3A,3B図で示すごと
く、後流側でのNOxの再増加量が少なくなり、その結果
排出されるNOx濃度が制御できるものである。
4C図で示したO2濃度分布の結果と、前出の第２図で示し
た１次噴流と２次及び３次空気の混合過程とを対比する
と、従来技術では、１次噴流がバーナ面で保存されず、
微粉炭を噴出直後に火炎中心部に集中して存在させる効
果が小さいため１次噴流が噴出後に広がり、２次及び３
次空気と混合しやすくなることを示している。これに対
し、本発明のA,Bでは、微粉炭が中心部に存在すること
から、１次噴流は広がりが少なく、その結果、２次及び
３次空気との混合が制御され、バーナ近傍では保存され
る。その後、混合開始してから、混合が狭く進んでいる
にもかかわらず、火炎中心部に低O2濃度領域が形成さ
れ、後流まで広がっている。それは、燃焼が急速に進行
しているため、外周より混合してくる空気注の酸素が急
速に消費されていることを示す。また、チャー中に残留
するＮ分が少なくなるために、第3A,3B図で示すごと
く、後流側でのNOxの再増加量が少なくなり、その結果
排出されるNOx濃度が制御できるものである。
次に、本発明の第１図で示す燃焼用バーナと従来技術
との微粉炭粒子の燃焼率を比較した。従来技術では、第
２図に示す如く、標準混合パラメータΦg1＝０となる位
置、すなわち１次噴流と２次及び３次噴流の混合が完結
する位置が、本発明のいずれの条件よりも後流側になっ
ている。従って、燃焼を完結するための空気の供給が遅
れる分だけ燃焼率は低下する。従来技術と本発明とで
は、燃焼炉出口（滞留時間約３秒）で燃焼率を比較する
と、従来技術が97％、本発明では、操作条件Ａで98％、
操作条件Ｂで99％であり、低NOx効果の外に燃焼率向上
の効果も持ち合せていることが明らかとなった（図示せ
ず。） さらに、本発明の一つである微粉炭ノズルの形状とそ
の作用について、第５図、第６図を用いて説明する。本
発明の燃焼用バーナにおける微粉炭ノズル２の特徴は、
上述のごとく微粉炭ノズルチップ８の断面拡大部と、先
端に設けた保炎リング９を兼ねる断面縮小部を有するこ
とである。微粉炭と１次空気の混合気13は内径d1の管状
流路から導入され、次に内径d2の断面拡大流路に導びか
れ、混合気13の流線は広がる。次に、その先端の内径d0
の保炎リング９を兼ねる断面縮小部によって、拡大した
混合気13の流線は縮流となり噴出される。この混合気13
内の微粉炭は、ガスと異なる慣性力を持つため、ノズル
中心部に集中して集る。その微粉炭の慣性力は粒径の大
きいほど大きく、大粒径ほどノズル中心部に多く存在さ
せることができる効果がある。第６図は、第５図に示し
た本発明の微粉炭ノズルの特徴を示した模式図であり、
保炎リング９より噴出される高濃度の微粉炭流15が、保
炎リング９の後流側に形成される。保炎リング９の後流
側では、高濃度の微粉炭流15の外周部に圧力の低い部分
が形成され、１次空気と２次空気の混合層16が形成さ
れ、この混合層16は渦流となって、保炎リング９の後流
側で微粉炭の着火、保炎に効果的に作用する。保炎リン
グ９によって着火が促進され火炎が形成されることによ
って、燃焼性を高めることができる。このような効果を
もたらす微粉炭ノズルの形状は、種々の検討結果、 d2＝（1.1〜1.5）×d1, ｌ＝（２〜３）×d2,d0＝（0.7〜0.9）×d1 の関係を満足する形状寸法が好ましいことがわかった。
また、保炎リング９の内口径d0は、微粉炭と１次空気の
混合気13の噴出速度によって決定され、噴出速度V1＝12
m/s以上、25m/s以下の範囲で決定することが、微粉炭の
着火促進のために効果があることも実験的に確認してい
る（図示せず）。また断面縮小部を形成する保炎リング
９の形状は円環状が好ましく、従来技術の如く、スリッ
トあるいは穴をリング上に設けると、これらのスリット
流路、環状流路から混合気13の一部が通り抜ける際、流
量にアンバランスを生じるために火炎が傾き易く、安定
した保炎ができなくなる。従って、第５図に示した本発
明の如く、均等に断面を縮小するリング状とするのが火
炎を形成する上で最も効果がある。
との微粉炭粒子の燃焼率を比較した。従来技術では、第
２図に示す如く、標準混合パラメータΦg1＝０となる位
置、すなわち１次噴流と２次及び３次噴流の混合が完結
する位置が、本発明のいずれの条件よりも後流側になっ
ている。従って、燃焼を完結するための空気の供給が遅
れる分だけ燃焼率は低下する。従来技術と本発明とで
は、燃焼炉出口（滞留時間約３秒）で燃焼率を比較する
と、従来技術が97％、本発明では、操作条件Ａで98％、
操作条件Ｂで99％であり、低NOx効果の外に燃焼率向上
の効果も持ち合せていることが明らかとなった（図示せ
ず。） さらに、本発明の一つである微粉炭ノズルの形状とそ
の作用について、第５図、第６図を用いて説明する。本
発明の燃焼用バーナにおける微粉炭ノズル２の特徴は、
上述のごとく微粉炭ノズルチップ８の断面拡大部と、先
端に設けた保炎リング９を兼ねる断面縮小部を有するこ
とである。微粉炭と１次空気の混合気13は内径d1の管状
流路から導入され、次に内径d2の断面拡大流路に導びか
れ、混合気13の流線は広がる。次に、その先端の内径d0
の保炎リング９を兼ねる断面縮小部によって、拡大した
混合気13の流線は縮流となり噴出される。この混合気13
内の微粉炭は、ガスと異なる慣性力を持つため、ノズル
中心部に集中して集る。その微粉炭の慣性力は粒径の大
きいほど大きく、大粒径ほどノズル中心部に多く存在さ
せることができる効果がある。第６図は、第５図に示し
た本発明の微粉炭ノズルの特徴を示した模式図であり、
保炎リング９より噴出される高濃度の微粉炭流15が、保
炎リング９の後流側に形成される。保炎リング９の後流
側では、高濃度の微粉炭流15の外周部に圧力の低い部分
が形成され、１次空気と２次空気の混合層16が形成さ
れ、この混合層16は渦流となって、保炎リング９の後流
側で微粉炭の着火、保炎に効果的に作用する。保炎リン
グ９によって着火が促進され火炎が形成されることによ
って、燃焼性を高めることができる。このような効果を
もたらす微粉炭ノズルの形状は、種々の検討結果、 d2＝（1.1〜1.5）×d1, ｌ＝（２〜３）×d2,d0＝（0.7〜0.9）×d1 の関係を満足する形状寸法が好ましいことがわかった。
また、保炎リング９の内口径d0は、微粉炭と１次空気の
混合気13の噴出速度によって決定され、噴出速度V1＝12
m/s以上、25m/s以下の範囲で決定することが、微粉炭の
着火促進のために効果があることも実験的に確認してい
る（図示せず）。また断面縮小部を形成する保炎リング
９の形状は円環状が好ましく、従来技術の如く、スリッ
トあるいは穴をリング上に設けると、これらのスリット
流路、環状流路から混合気13の一部が通り抜ける際、流
量にアンバランスを生じるために火炎が傾き易く、安定
した保炎ができなくなる。従って、第５図に示した本発
明の如く、均等に断面を縮小するリング状とするのが火
炎を形成する上で最も効果がある。
次に、第２図で示した如く、噴出直後の混合気を保存
させるためには、混合気13の流速と、微粉炭ノズル２と
隣接する２次空気ノズル３から噴出する２次空気流速と
が、重要な役割を持つ。両者の流速差が大きい程、両者
の境界面には混合層16が形成され易く、そのために混合
が速くなり、混合気13は保存されにくくなる。両者の流
速比については、混合気13の噴出速度V1と２次空気の噴
出速度V2の関係が、V1/V2＝1.0〜1.5の範囲になるよう
な燃焼条件が好ましい。これにより、第２図に示したよ
うに、１次噴流をバーナ近傍で保存する本発明の混合過
程を有する燃焼方が達成される。さらに低O2濃度領域形
成後、後流側で３次空気の混合速度を大きくし、１次噴
流と２次及び３次噴流との混合を完結させるためには、
第１図で示したごとく、２次空気ノズル３と３次空気ノ
ズル４の間にスペーサ10を設けて、３次空気ノズル４を
微粉炭ノズル２より離し、且つ、３次空気ノズル４の外
周部を耐火材11によって突出させ、３次空気を旋回流と
して噴出させることによって、達成することができる。
この効果は、スペーサ10を設けずに２次空気ノズル３の
すぐ外周部に３次空気ノズルを配した従来バーナでは得
られるものではなく、これにより、NOxの低減、燃焼率
向上が大巾に増大した。また燃焼用バーナの燃焼率の向
上により、バーナの大型化を防ぐことができる。
させるためには、混合気13の流速と、微粉炭ノズル２と
隣接する２次空気ノズル３から噴出する２次空気流速と
が、重要な役割を持つ。両者の流速差が大きい程、両者
の境界面には混合層16が形成され易く、そのために混合
が速くなり、混合気13は保存されにくくなる。両者の流
速比については、混合気13の噴出速度V1と２次空気の噴
出速度V2の関係が、V1/V2＝1.0〜1.5の範囲になるよう
な燃焼条件が好ましい。これにより、第２図に示したよ
うに、１次噴流をバーナ近傍で保存する本発明の混合過
程を有する燃焼方が達成される。さらに低O2濃度領域形
成後、後流側で３次空気の混合速度を大きくし、１次噴
流と２次及び３次噴流との混合を完結させるためには、
第１図で示したごとく、２次空気ノズル３と３次空気ノ
ズル４の間にスペーサ10を設けて、３次空気ノズル４を
微粉炭ノズル２より離し、且つ、３次空気ノズル４の外
周部を耐火材11によって突出させ、３次空気を旋回流と
して噴出させることによって、達成することができる。
この効果は、スペーサ10を設けずに２次空気ノズル３の
すぐ外周部に３次空気ノズルを配した従来バーナでは得
られるものではなく、これにより、NOxの低減、燃焼率
向上が大巾に増大した。また燃焼用バーナの燃焼率の向
上により、バーナの大型化を防ぐことができる。
本発明は、以上説明したように達成されているので、
以下に記載されるような効果を奏する。
以下に記載されるような効果を奏する。
本発明の微粉炭の低NOx燃焼法により、１次噴流を燃
焼用バーナ面近傍で保存させながら微粉炭を着火せし
め、着火後に緩慢に混合を促進しながら燃焼を進行さ
せ、しかる後に、急速に混合を促進させて、空気の混合
過程を得ることができるので、容易に燃焼率を高めるこ
とができ、さらに、火炎中心部に低空気比火炎を形成せ
しめ、その火炎中の低O2濃度領域によって発生したNOx
の還元反応を進めることができるので、容易にNOxを低
減することができる。
焼用バーナ面近傍で保存させながら微粉炭を着火せし
め、着火後に緩慢に混合を促進しながら燃焼を進行さ
せ、しかる後に、急速に混合を促進させて、空気の混合
過程を得ることができるので、容易に燃焼率を高めるこ
とができ、さらに、火炎中心部に低空気比火炎を形成せ
しめ、その火炎中の低O2濃度領域によって発生したNOx
の還元反応を進めることができるので、容易にNOxを低
減することができる。
又、本発明の微粉炭燃焼用バーナにおいても、空気の
混合過程を変化させ、条件を選定すれば、より一層の低
NOx化、燃焼率の向上が図れる。
混合過程を変化させ、条件を選定すれば、より一層の低
NOx化、燃焼率の向上が図れる。
さらに、微粉炭ノズルの断面拡大部を同心円状にする
ことにより、また、保炎リングを円環状とすることによ
っても、さらに、低NOx化、燃焼率の向上が得られる。
ことにより、また、保炎リングを円環状とすることによ
っても、さらに、低NOx化、燃焼率の向上が得られる。
第１図は本発明による微粉炭燃焼用バーナの構成を示す
縦断面図、第２図は微粉炭燃焼用バーナのバーナ先端か
らの距離と標準混合パラメータとの関係を示すグラフ、
第3A図、第3B図は、それぞれバーナ先端からの距離とNO
x濃度、O2濃度との関係を示すグラフ、第4A〜4C図はバ
ーナ先端中心からの縦方向及び横方向の距離におけるO2
濃度分布を示す図、第５図は本発明による微粉炭燃焼バ
ーナの微粉炭ノズルの構造を示す斜視図、第６図は第５
図の微粉炭ノズルの作用を示す模式図である。 ２……微粉炭ノズル、３……２次空気ノズル、 ３……３次空気ノズル、９……保炎リング、 10……スペーサ、13……混合気、 14……２次空気、15……微粉炭流、 16……混合層。
縦断面図、第２図は微粉炭燃焼用バーナのバーナ先端か
らの距離と標準混合パラメータとの関係を示すグラフ、
第3A図、第3B図は、それぞれバーナ先端からの距離とNO
x濃度、O2濃度との関係を示すグラフ、第4A〜4C図はバ
ーナ先端中心からの縦方向及び横方向の距離におけるO2
濃度分布を示す図、第５図は本発明による微粉炭燃焼バ
ーナの微粉炭ノズルの構造を示す斜視図、第６図は第５
図の微粉炭ノズルの作用を示す模式図である。 ２……微粉炭ノズル、３……２次空気ノズル、 ３……３次空気ノズル、９……保炎リング、 10……スペーサ、13……混合気、 14……２次空気、15……微粉炭流、 16……混合層。
フロントページの続き (72)発明者 小林 啓信 茨城県日立市久慈町4026番地 株式会社 日立製作所日立研究所内 (72)発明者 嵐 紀夫 茨城県日立市久慈町4026番地 株式会社 日立製作所日立研究所内 (72)発明者 森田 茂樹 広島県呉市宝町６番９号 バブコック日 立株式会社呉工場内 (56)参考文献 特開 昭63−87508（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−205506（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−122408（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−235604（ＪＰ，Ａ)
Claims (5)
- 【請求項１】微粉炭を気流搬送する１次空気と、残りの
燃焼用空気を分割して供給する２次空気及び３次空気と
を別々のノズルから供給して、前記微粉炭を燃焼させる
微粉炭の低NOx燃焼法において、 前記微粉炭の燃焼過程が、 前記微粉炭と１次空気の混合気を直進流として微粉炭ノ
ズルから噴出させ、その噴出を該微粉炭ノズルの噴出口
の内径寸法以上の距離を前記２次空気及び３次空気との
混合を抑制して保存させた後、前記２次空気との混合を
緩慢に進めて着火を促進する第１混合過程と、 次いで、前記３次空気との混合を急速に進めて燃焼を行
う第２混合過程と、を経過することを特徴とする微粉炭
の低NOx燃焼法。 - 【請求項２】請求項１において、前記微粉炭ノズルの噴
出口の内径寸法以上で最大３倍までの距離を前記２次空
気及び３次空気との混合を抑制して保存させることを特
徴とする微粉炭の低NOx燃焼法。 - 【請求項３】燃焼用空気を１次空気と２次空気と３次空
気とに分割し、該１次空気と微粉炭との混合流を直進流
として噴出し、該混合流の外周から前記２次空気を旋回
流として噴出し、前記２次空気の旋回流の外周から前記
３次空気を旋回流として噴出する微粉炭燃焼法であっ
て、 前記１次空気と微粉炭との混合流が流れる微粉炭ノズル
の下流側断面を拡大した後に先端部で断面を縮小し、そ
れによって前記微粉炭ノズルから噴出した微粉炭を中央
部に集中させて保存させた後に、前記２次空気を混合さ
せ、次いで３次空気を混合させることを特徴とする微粉
炭の低NOx燃焼法。 - 【請求項４】微粉炭を１次空気で気流搬送し直進流とし
て噴出する微粉炭ノズルの外周に同心円状に２次空気を
旋回流として噴出する環状の２次空気ノズルを備え、そ
の外周に同心円状に３次空気を旋回流として噴出する環
状の３次空気ノズルを備えた微粉炭燃焼用バーナであっ
て、 前記微粉炭ノズル下流側に断面拡大部を設け、該断面拡
大部の下流側先端に保炎リングを兼ねた断面縮小部を設
け、環状の前記２次空気ノズルの内壁を前記微粉炭ノズ
ル壁により形成し、前記微粉炭ノズルの断面拡大部によ
り形成される前記２次空気ノズル下流側の内壁径を先端
部まで一定に保持したことを特徴とする微粉炭燃焼用バ
ーナ。 - 【請求項５】請求項４において、前記２次空気ノズルと
前記３次空気ノズル間に両ノズルの間隔を拡大する環状
のスペーサを有し、該スペーサによって前記２次空気ノ
ズル先端部外壁と前記３次空気ノズル内壁とを兼ねるよ
うにしたことを特徴とする微粉炭燃焼用バーナ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63084394A JP2649375B2 (ja) | 1988-04-06 | 1988-04-06 | 微粉炭の低ＮＯｘ燃焼法とその微粉炭燃焼用バーナ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63084394A JP2649375B2 (ja) | 1988-04-06 | 1988-04-06 | 微粉炭の低ＮＯｘ燃焼法とその微粉炭燃焼用バーナ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01256708A JPH01256708A (ja) | 1989-10-13 |
| JP2649375B2 true JP2649375B2 (ja) | 1997-09-03 |
Family
ID=13829354
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63084394A Expired - Fee Related JP2649375B2 (ja) | 1988-04-06 | 1988-04-06 | 微粉炭の低ＮＯｘ燃焼法とその微粉炭燃焼用バーナ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2649375B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FI98658C (fi) * | 1990-03-07 | 1997-07-25 | Hitachi Ltd | Jauhetun hiilen poltin, jauhetun hiilen kattila ja menetelmä polttaa jauhettua hiiltä |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59205506A (ja) * | 1983-05-09 | 1984-11-21 | Babcock Hitachi Kk | 微粉炭バ−ナ装置 |
| JPS6387508A (ja) * | 1986-10-01 | 1988-04-18 | Babcock Hitachi Kk | 微粉炭点火バ−ナ装置 |
-
1988
- 1988-04-06 JP JP63084394A patent/JP2649375B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01256708A (ja) | 1989-10-13 |
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|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |