JPH06272818A - サイクロン燃焼方法及び装置 - Google Patents
サイクロン燃焼方法及び装置Info
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Abstract
器の還元一次燃焼ゾーン内に接線方向に噴射する、サイ
クロン燃焼を超低汚染エミッションで且つ高効率で行う
ための方法及び装置の提供。 【構成】 燃料を完全燃焼するのに必要な化学量論的量
の約30%乃至約90%に等しい量の一次燃焼空気を還
元一次燃焼ゾーン内に噴射する。燃料を完全燃焼するの
に必要な化学量論的量の約10%乃至約90%に等しい
量の二次燃焼空気をサイクロン燃焼器の酸化二次燃焼ゾ
ーン内に接線方向に噴射する。酸化二次燃焼ゾーン内で
燃焼を完了するため、還元一次燃焼ゾーンからの一次燃
焼生成物を接線方向に噴射された二次空気と混合する。
還元一次燃焼ゾーン及び酸化二次燃焼ゾーンを構成する
燃焼室壁は水冷されている。
Description
燃焼室内で化石燃料、好ましくは天然ガス、をサイクロ
ン燃焼するための方法及び装置に関し、本発明は、水管
式ボイラー、湯沸器、及び他の同様の装置においてシス
テム効率を高くするばかりでなくエミッションを超低汚
染エミッションにする。燃焼室は、冷却流体導管によっ
て包囲されており、この導管を通って循環する冷却流体
によって冷却される。
を発生し、これにより、空気中の酸素と窒素との間に複
雑な化学反応が生じ、燃焼工程の副産物として種々の窒
素酸化物を形成する。種々の酸化状態の窒素を含むこれ
らの酸化物は、一般に、NOXという単一の表示で表さ
れる。「酸性雨」及び他の環境上の問題点におけるNO
X 及び二酸化硫黄及び一酸化炭素のような他の燃焼副産
物の役割に対する懸念は、環境に有害なこれらの燃焼副
産物の形成を減少することについて大きな関心を引き起
こした。
焼室を持つ鋳鉄モジュラーボイラーが開示されている。
円筒形の燃焼室には、気体状の燃料と空気の混合物が燃
焼室の長さ方向軸線を中心とした回転流をなして導入さ
れる。燃焼ガスを内部で循環し、これによってボイラー
内のガスを希釈する。燃焼室は、水循環導管によって取
り囲まれており、導管を通って循環する冷水の流れによ
って冷却される。熱は燃焼室から熱水として取り出され
る。
カリ、及び廃アルカリを含む凝縮液を細長い同伴相燃焼
リアクターに装入することによるこのような凝縮液の再
循環により水性スラリーとして装入された固形燃料の燃
焼を教示する。圧縮された高温の乾燥空気を一次空気及
び/又は二次空気としてリアクタ内に噴射する。燃焼ゾ
ーン内に解放された熱の一部を使用して燃料スラリーの
水分を気化する。燃焼温度を下げるため吸収されなけれ
ばならない残りの熱は、燃焼ゾーンの伝熱表面を通して
取り出されるか或いはリサイクルされた水又はスラリー
の潜熱によって吸収されるか、これらの方法の両方の組
み合わせによって吸収される。
物、窒素酸化物、ハロゲン化水素、四弗化珪素、及びそ
の混合物を高濃度で含む流出ガスを処理するための方法
が開示されている。流出ガスは、水溶液又はスラリーを
流出ガス中にスプレーすることによって酸性ガスの一部
を除去するように処理される。
%乃至65%を一次燃焼ゾーンに接線方向で導入し全空
気の約5%乃至25%を二次燃焼ゾーンに接線方向で導
入することによってNOX の生成を低くする燃焼が教示
されている。一次燃焼ゾーンと二次燃焼ゾーンとの間に
はオリフィスが設けられている。米国特許第3,859,786
号は、燃焼室からの出口が絞ってある渦流燃焼器を教示
する。
837,788 号の両方には、一次燃焼室において化学量論的
量以下の空気で燃焼を行い、燃焼を完了するため二次燃
焼室に追加の空気を加えることによる段階をなした燃焼
が開示されている。米国特許第4,575,332 号には、煙道
ガスを一次燃焼ゾーンの上流端へ強制的に環状リサイク
ルすることによる渦燃焼器内での段階をなした燃焼が教
示されている。
を一次燃焼ゾーン内に導入し、追加の燃料を二次燃焼ゾ
ーン内に導入することによる段階をなした燃焼が開示さ
れている。米国特許第3,741,166 号には、燃焼生成物を
過剰の度合いが低い空気とともにリサイクルしてNOX
の生成を低くする青色火炎バーナーが開示されており、
米国特許第4,297,093 号には、燃料の濃い一次ゾーン及
び燃料の薄い二次ゾーンを燃焼室内に形成する燃料及び
燃焼空気の特定の流れパターンを持つ単一の燃焼室が開
示されている。
いない一次燃焼室、前記一次燃焼室と連通した二次燃焼
室、燃料及び燃焼空気を一次燃焼室内に直接供給し、一
次燃焼室及び二次燃焼室内での燃焼のため高温のガスの
サイクロン流れパターンを形成するためのダクト、二次
燃焼室の下流端に配置されたオリフィス、及び二次燃焼
室から熱を取り出すため二次燃焼室を取り囲む熱交換器
を有するボイラー用サイクロン燃焼器が教示されてい
る。
ーのモリソン管の内部で段階をなした燃焼を行うための
燃焼装置が教示されており、第1段階は化学量論的燃焼
であり、第2段階は化学量論以上の燃焼である。一実施
例によれば、二次燃焼空気が噴射される細長いオリフィ
スが一次燃焼ゾーンと二次燃焼ゾーンとの間に配置さ
れ、旋回翼が二次燃焼ゾーンの下流端に配置されてい
る。第2の実施例によれば、一次燃焼室の下流端は耐火
壁で塞がれており、二次燃焼室の上流端内に延びてい
る。一次燃焼室の側壁に軸線方向に配置された開口部に
より、一次燃焼室から燃焼生成物を二次燃焼室内に通す
ことができる。二次燃焼ゾーンの出口端にはオリフィス
が配置されており、このオリフィスを通して二次燃焼室
からガスが排出される。
は、高いシステム効率で超低汚染エミッションを生成す
るサイクロン燃焼を行うための方法を提供することであ
る。
体で冷却される、サイクロン燃焼を行うための方法を提
供することである。本発明の別の目的は、燃焼生成物か
ら燃焼室壁への高い伝熱速度が維持された、サイクロン
燃焼を行うための方法を提供することである。
び完全燃焼生成物の両方を含む比較的低温の燃焼生成物
を燃料及び一次燃焼空気が接線方向に噴射される第1燃
焼ゾーン即ち一次燃焼ゾーンへ再循環する、サイクロン
燃焼を行うための方法を提供することである。
物及び完全燃焼生成物の両方を含む比較的低温の燃焼生
成物を二次燃焼空気が接線方向に噴射される第2燃焼ゾ
ーン即ち二次燃焼ゾーンへ再循環する、サイクロン燃焼
を行うための方法を提供することである。
たサイクロン燃焼方法を実施するための装置を提供する
ことである。
流体冷却式の壁を備えた燃焼器内でサイクロン燃焼を行
うための方法によって達成され、この方法は、壁への伝
熱速度が高く、超低汚染エミッションで、システム効率
が高く、燃料を燃焼器のサイクロン燃焼室の一次燃焼ゾ
ーン内に接線方向に噴射する工程で始まる。更に、好ま
しくは、燃料を完全燃焼するのに必要な化学量論的量の
約30%乃至約90%に等しい量の一次燃焼空気を一次
燃焼ゾーン内に接線方向に噴射し、一次燃焼ゾーン内に
還元雰囲気を形成する。この開示の目的のため、一次燃
焼ゾーンは、本明細書及び特許請求の範囲中で使用され
ているように、還元ゾーンである。燃料及び燃焼空気に
よって燃料の濃い一次燃焼混合気を形成する。燃料の濃
い一次燃焼混合気を一次燃焼ゾーン内で燃焼し、主に不
完全燃焼生成物である一次燃焼生成物を形成する。一次
燃焼生成物を一次燃焼ゾーンと該一次燃焼ゾーンの下流
の二次燃焼ゾーンとの間に配置された水冷式一次オリフ
ィスに通す。化学量論的必要量の約10%乃至約90%
に等しい量の二次燃焼空気を一次オリフィスの下流で二
次燃焼ゾーン内に接線方向に噴射し、酸化二次燃焼ゾー
ンを形成する。二次燃焼ゾーン内で燃焼を完了し、排気
ガスを形成し、この排気ガスを二次燃焼ゾーンの下流端
にある二次オリフィスを通して排気する。燃焼器内の温
度をNOX の形成に必要な温度以下に維持するため、一
次燃焼ゾーン及び二次燃焼ゾーンの両方並びに一次オリ
フィスは流体冷却式であり、好ましくは水冷式である。
しくは天然ガス、を一次燃焼空気と予め混合し、その結
果得られた燃料の濃い一次燃焼混合気をサイクロン燃焼
室の一次燃焼ゾーン内に接線方向に噴射する。本発明の
別の実施例では、比較的低温の排気ガスを二次燃焼ゾー
ンの排出端から再循環して一次燃焼ゾーンに戻す。
ーンの上流で且つサイクロン燃焼器の前壁近くのサイク
ロン燃焼室側壁の内側表面に一次耐火リングを取り付け
る。接線方向に噴射した一次燃焼混合気を一次耐火リン
グ上に通し、この耐火リングは一次燃焼ゾーン内で火炎
を安定化する。本発明の他の実施例では、二次耐火リン
グを一次オリフィスの下流の二次燃焼室側壁の内側表面
に取り付ける。一次燃焼ゾーンから一次オリフィスを通
して二次燃焼ゾーン内に排出された燃焼生成物は、接線
方向に噴射した二次燃焼空気と混合され、二次耐火リン
グ上を通る。二次耐火リングは二次燃焼ゾーン内で火炎
を安定化する。
燃焼器は、燃焼室前壁に固定された少なくとも一つの燃
焼室側壁を有し、燃焼室前壁及び燃焼室側壁の両方が、
一次燃焼ゾーン及び二次燃焼ゾーンを有するサイクロン
燃焼室を構成する。各燃焼室側壁は、冷却流体、好まし
くは水、の流れを少なくともその一部を通して受入れる
流体冷却式導管を有する。
一次燃焼ゾーンと二次燃焼ゾーンとの間で燃焼室側壁に
固定され、サイクロン燃焼室を一次燃焼室と二次燃焼室
とに分離する。二次オリフィスが二次燃焼室の排出端で
又はこの排出端の近くで燃焼室側壁に固定されている。
一次オリフィス壁は冷却手段を有し、この冷却手段は、
好ましくは、給水が循環される冷却水導管の形態であ
る。本発明によるサイクロン燃焼装置は、燃料及び一次
燃焼空気を前記一次燃焼ゾーン内に接線方向に噴射する
ための一次接線方向噴射手段及び二次燃焼空気を前記二
次燃焼ゾーン内に接線方向に噴射するための二次接線方
向噴射手段を更に有する。
方向噴射手段は、燃焼室側壁に固定され且つ一次燃焼ゾ
ーンと連通した少なくとも一つの一次ノズルからなる。
本発明の一実施例によれば、前記二次接線方向噴射手段
は、燃焼室側壁に固定され且つ二次燃焼ゾーンと連通し
た少なくとも一つの二次ノズルからなる。燃焼室側壁、
燃焼室前壁、及び一次オリフィス壁の水冷導管に冷却水
を提供するため、ポンプ、又は給水を強制的に循環させ
るための他のシステムが設けられている。更に、給水を
重力で供給し、給水−蒸気混合物内に生じた圧力を使用
する自然給水循環システムを使用して給水の循環を行う
のがよい。本発明の好ましい実施例では、燃焼室側壁
は、二次オリフィスを通して排出された排気を再循環し
て二次燃焼ゾーン内に戻すための入口開口部を有する。
本発明の上述の及び他の目的及び利点は、好ましい実施
例の詳細な説明を添付図面と関連して読むことにより更
によく理解されるであろう。
燃料、好ましくは天然ガス、を完全燃焼させるのに必要
な燃焼空気を燃焼室に段階的に導入する化石燃料の二段
燃焼を使用することによって超低汚染エミッションをつ
くりだすように設計されている。化石燃料を完全燃焼さ
せるのに必要な化学量論的量の約30%乃至約90%の
燃焼空気即ち一次燃焼空気をサイクロン第1段に導入
し、還元一次燃焼ゾーンを形成する。化石燃料を完全燃
焼させるのに必要な化学量論的量の約10%乃至約90
%の燃焼空気即ち二次燃焼空気をサイクロン第2段に導
入し、酸化二次燃焼ゾーンを形成する。
気を化石燃料と予め混合して一次燃焼空気/燃料混合物
即ち一次燃焼混合気をつくり、この混合気をサイクロン
燃焼器の還元一次燃焼ゾーン内に接線方向に噴射する。
強さが強く、壁への伝熱速度が早い、過剰の度合いが低
い好ましくは約5%以下の空気で燃料を完全燃焼させる
ため、二次燃焼空気を酸化二次燃焼ゾーン内に接線方向
に噴射し、NOX が約15vppm以下、一酸化炭素(C
O)が30vppm又はこれ以下、及び全炭化水素(TH
C)が約5vppm又はこれ以下の超低汚染エミッションを
得る。サイクロン燃焼器内を比較的低温に維持するた
め、一次燃焼ゾーン及び二次燃焼ゾーンを構成する燃焼
室側壁及び前記一次燃焼ゾーンと二次燃焼ゾーンとの間
に配置された一次オリフィス壁は流体冷却式になってお
り、好ましくは水冷式である。
燃焼室の二次燃焼ゾーンからの低温の排気ガスを循環さ
せることによってサイクロン燃焼器の内部を比較的低温
に維持する。このように燃焼を低温で行うことによって
NOX エミッションを更に低くし、代表的には、約10
vppm以下にする。超低汚染エミッション及び高効率でサ
イクロン燃焼を行うための方法は、本発明によれば、図
1に示すように、サイクロン燃焼器15の一次燃焼ゾー
ン25内に燃料、好ましくは天然ガス、を接線方向に噴
射することによって開始する。更に、燃料を完全燃焼す
るのに必要な化学量論的量の好ましくは約30%、又は
約30%乃至90%の量の一次燃焼空気を一次燃焼ゾー
ン25内に接線方向に噴射し、一次燃焼ゾーン25内に
還元雰囲気をつくりだす。本発明の好ましい実施例で
は、一次燃焼ゾーン25内に噴射する前に、燃料を一次
燃焼空気と予め混合する。しかしながら、接線方向噴射
により、適切な混合及び所望の燃焼について適当な渦が
つくりだされる限り、燃料及び一次燃焼空気を一次燃焼
ゾーン25内に別々に導入してもよいということは明ら
かである。二次燃焼ゾーン30内で燃焼を完了するた
め、燃料を完全燃焼するのに必要な化学量論的量の約1
0%又は約10%乃至90%の量の二次燃焼空気を二次
燃焼ゾーン30内に接線方向に噴射し、二次燃焼ゾーン
30内に酸化雰囲気をつくりだす。
示すように、燃料及び一次燃焼空気を一次耐火リング2
6上に、一次燃焼ゾーン25内に接線方向に噴射する。
一次耐火リング26は、燃焼室側壁20の燃焼室前壁2
2に近い内側表面21上に取り付けられている。燃料及
び一次燃焼空気を一次耐火リング26上に噴射すること
によってサイクロン燃焼器15内での火炎安定性を高め
る。
料及び一次燃焼空気を、本発明のこの実施例では水冷式
の燃焼室前壁22の近くで一次燃焼ゾーン25内に接線
方向に噴射する。燃料及び一次燃焼空気が比較的低温で
且つ安定して燃焼するようにするため、燃料及び一次空
気を燃焼室前壁22の内側表面21から特定の距離のと
ころで接線方向に噴射するのが有利である。図4は、一
次ノズル45が燃焼室側壁20を通って一次燃焼ゾーン
25内にどのように突出しているかを示す。燃焼室前壁
22の内側表面21から一次ノズル45の中心線までの
距離を「l1」で示す。一次耐火リング26の下流縁部か
ら一次ノズル45の中心線までの距離を「l2」で示す。
一次ノズル45の内径を「d」で示す。サイクロン燃焼
器15の全体としての効率を最大にするため、l1:dの
比は、約1.5乃至3.5である。同様に、全体として
の効率を最大にするため、l2:dの比は、約1.5乃至
3.5である。
幾らかの未燃焼燃料からなる一次燃焼生成物は、一次燃
焼ゾーン25から一次オリフィス27を通って排出され
る。一次オリフィス27は、サイクロン燃焼器15内に
一次燃焼ゾーン25と二次燃焼ゾーン30との間に位置
決めされている。本発明による別の好ましい実施例で
は、一次オリフィス27は水冷式である。二次燃焼ゾー
ン30に進入する一次燃焼生成物は、接線方向に噴射さ
れた二次燃焼空気と混合され、好ましくは、図3に示す
ように、燃焼室側壁20の内側表面21上に取り付けら
れた二次耐火リング31上を通過する。二次耐火リング
31は、一次耐火リング26と同様に、サイクロン燃焼
器15内での火炎の安定性を高める。
焼室側壁20に二次燃焼空気の二次噴射点の下流で取り
付けられた二次オリフィス壁32を通過する。二次噴射
点は、一次オリフィス27の位置の下流にある。本願明
細書及び特許請求の範囲に亘って、「下流」という用語
は、一次ノズル45に入り、二次オリフィス壁32の排
出開口部34を通って出る、サイクロン燃焼器15を通
る燃料及び空気の通常の流れに関する。更に、二次噴射
点は、二次燃焼空気入口が炉の外側からサイクロン燃焼
器15に進入するように、炉壁16に関して外の位置に
位置決めされている。
口部23を有し、二次オリフィス壁32の排出開口部3
4を通ってサイクロン燃焼器15から排出された排気ガ
スは、入口開口部23を通ってサイクロン燃焼器15の
二次燃焼ゾーン30内に再循環される。再循環は、炉内
の燃焼生成物の流れパターンによって、及び入口開口部
23の上流にあり且つこの入口開口部と隣接した燃焼室
側壁20に位置決めされた二次ノズル50を通して二次
燃焼空気を噴射することによってつくりだされたベンチ
ュリ効果によって、サイクロン燃焼器15が取り付けら
れた炉内に延びる燃焼室側壁20の部分に沿ってつくり
だされた負圧によって生じる。一次ノズル45は、燃焼
室前壁22と隣接した燃焼室側壁20に位置決めされて
いる。更に、蒸発冷却コイル40は、燃料及び一次燃焼
空気を一次ノズル45を通して一次燃焼ゾーン25の入
口端内に噴射することによるベンチュリ効果の負圧によ
って、燃焼生成物が一次燃焼ゾーン25の排出端から燃
焼室側壁20に沿って矢印が示すように循環されるよう
に、その一部が一次燃焼ゾーン25内に位置決めされて
いる。
この実施例では、図1に示す特徴の他に、水冷式一次オ
リフィス壁27がサイクロン燃焼器15内に一次燃焼ゾ
ーン25と二次燃焼ゾーン30との間に位置決めされて
いるという特徴を有し、この壁が、サイクロン燃焼器1
5内で一次燃焼室と二次燃焼室とを構成する。図3に示
す本発明の更に好ましい実施例では、図2に示す好まし
い実施例の特徴の他に、二次耐火リング31が二次燃焼
ゾーン30内に二次ノズル50の下流に位置決めされて
いるという特徴を有する。更に、図2及び図3の両方で
は、燃焼室前壁22並びに燃焼室側壁20が水冷式にな
っている。水冷式の燃焼室前壁22は、一次燃焼ゾーン
25内での燃焼温度を効果的に下げ、及びかくしてNO
X エミッションを減少させる。
壁20のうちの少なくとも一つが燃焼室の前壁22に固
定されている。燃焼室側壁20は、全体に円筒形の一つ
の壁又はサイクロン燃焼器15を形成するように配置さ
れた多数の壁のいずれかからなるのがよいということは
明らかである。燃焼室側壁20がどのように配置されて
いるかに関わらず、全体構造が一次燃焼ゾーン25及び
二次燃焼ゾーン30を通る渦流を収容するということが
重要である。
生成物から壁への伝熱速度が高いため、一次燃焼ゾーン
25及び二次燃焼ゾーン30内の温度を制御するのに水
冷が用いられる。従って、本発明の各実施例において、
少なくとも一つの燃焼室側壁20が、各燃焼室側壁20
の少なくとも一部を通って流れる供給水を受入れるため
の水冷手段を有する。本発明による好ましい実施例で
は、図1乃至図5に示すように、水冷手段は、蒸発冷却
コイル40からなる。蒸発冷却コイル40は、一つの冷
却コイル又は多数の冷却コイルからなるのがよいという
ことは明らかである。更に、蒸発冷却コイル40の大き
さは種々の伝熱速度をつくりだすような大きさであるの
がよいということは明らかである。サイクロン燃焼器1
5の蒸発冷却コイル40の大きさ及び配置を決定する必
要な伝熱速度は、サイクロン燃焼器15の大きさ及びこ
の燃焼器内で燃焼される燃料の量の関数である。蒸発冷
却コイル40は、好ましくは、燃焼室側壁20の内壁2
1及び/又は燃焼室前壁22に固定されているか或いは
これらの壁と隣接しているかのいずれかである。しかし
ながら、蒸発冷却コイル40は、燃焼室側壁20又は燃
焼室前壁22のいずれかの内部に収容されていてもよ
い。蒸発冷却コイル40への入口は、好ましくは、給水
ドラムと連通している。蒸発冷却コイル40の排出ノズ
ル41は、好ましくは、給水ドラムと連通している。
燃焼室側壁20に固定されており、一次燃焼ゾーン25
と二次燃焼ゾーン30との間に位置決めされている。二
次オリフィス壁32は、好ましくは、燃焼室側壁20に
固定されており、二次燃焼ゾーン30の排出端35に又
はこの近くに位置決めされている。一次オリフィス壁2
7は、プレート構造、耐火構造、冷却管でできた壁、冷
却コイルが固定された耐火壁、耐火ルーバ、水冷式ルー
バ、又はオリフィスを水冷するための他の適当な構造か
らなるのがよい。
固定されており、一次燃焼ゾーン25と連通している。
本発明の好ましい実施例によれば、一次接線方向噴射手
段は燃焼室側壁20に固定されており且つ一次燃焼ゾー
ン25と連通した少なくとも一つの一次ノズル45を含
む。各一次ノズル45は、好ましくは、燃焼室側壁20
の内側表面21と隣接して位置決めされており、燃焼室
側壁20の一次燃焼ゾーン25の中心線に関して中心が
ずらしてある。二次接線方向噴射手段を使用して二次燃
焼空気を二次燃焼ゾーン30内に接線方向に噴射する。
本発明による一つの好ましい実施例では、二次接線方向
噴射手段は、一次ノズル45と同様の構成を持つ少なく
とも一つの二次ノズル50を含み、このノズルは二次燃
焼ゾーン30だけと連通している。各二次ノズル50
は、好ましくは、一次オリフィス壁27の下流側33と
隣接して位置決めされており、燃焼室側壁20の二次燃
焼ゾーン30の中心線に関して中心がずらしてある。一
次接線方向噴射手段又は二次接線方向噴射手段のいずれ
も、媒体を適当な燃焼ゾーン内に接線方向に噴射するた
めの他の適当な構成要素でできていてもよいということ
は明らかである。
すのに給水循環手段を使用する。本発明による一つの好
ましい実施例では、給水循環手段は、水冷手段と連通し
たポンプ排出部を持つポンプ60からなる。水冷手段に
給水を供給するのに、例えば、重力の作用で作動し給水
−蒸気混合物内で圧力を発生する自然供給システムのよ
うな他の適当な装置を使用してもよいということは明ら
かである。比較的低温の排気ガスを排出開口部34から
再循環させるのに再循環手段を使用する。本発明による
一つの好ましい実施例では、再循環手段は、二次オリフ
ィス32を通して排出された排気ガスを二次燃焼ゾーン
25内に入れるための入口開口部33を持つ燃焼室側壁
20を含む。一次オリフィス27及び二次オリフィス3
2は、燃焼生成物をサイクロン燃焼器15内で再循環さ
せるのに非常に役立つ。
2乃至図5に示すように、一次耐火リング26を内側表
面21に燃焼室側壁22と隣接して固定する。本発明に
よる別の好ましい実施例では、二次耐火リング31を、
一次オリフィス壁27の下流でこのオリフィスと隣接し
て内側表面21に固定する。上述の耐火リングは、各燃
焼ゾーンの少なくとも一部に亘って延びている。好まし
くは、サイクロン燃焼器15は、炉壁16に関し、一次
燃焼ゾーン25及び二次燃焼ゾーン30の少なくとも一
部が炉の外側に炉壁16から延びているように配置され
ている。このような構成により、サイクロン燃焼器15
の全体としての効率を増大する。
のエミッションを超低汚染エミッションにするには、蒸
発冷却コイル40でサイクロン燃焼器15から十分な熱
量を取り除いてサイクロン燃焼室内の温度を約871.
10C乃至1315.60C(16000F乃至24000F)
に維持する必要がある。蒸発冷却コイル40の長さを含
む必要な寸法は、サイクロン燃焼器15の大きさ及びこ
の燃焼器内で燃焼される燃料の量の関数である。
しながら大量の燃料を燃焼するのに特に適した本発明の
一実施例を示す。一次燃焼ゾーン25は一次燃焼室内に
配置されており、この一次燃焼室は、二次燃焼ゾーン3
0が配置された二次燃焼室の周りに環状体を構成する。
一次ノズル45は、炉壁16の近くに位置決めされてい
る。一次ノズル45を通して一次燃焼ゾーン内に接線方
向に噴射された一次燃焼空気及び燃料は燃焼室前壁22
に向かって流れる。二次ノズル50が燃焼室前壁22に
隣接して位置決めされており、二次ノズルを通して二次
燃焼空気がサイクロン燃焼器15内に接線方向に噴射さ
れる。一次燃焼ゾーンからの燃焼生成物を二次燃焼空気
と混合し、水冷式ルーバからなる一次オリフィス壁27
を通して二次燃焼ゾーン30内へ約180°偏向する。
排気ガスは、二次燃焼ゾーン30から二次オリフィス3
2を通って炉内に排出される。
しい実施例に関して説明し、多くの細部を例示の目的で
記載したが、本発明はこれ以外の実施例で実施すること
ができ、本明細書中に記載した細部のうちの特定のもの
を本発明の基本的原理から逸脱することなく大きく変化
させることができるということは、当業者には明らかで
あろう。
断面図である。
れ、水冷式一次オリフィスが一次燃焼ゾーンと二次燃焼
ゾーンとの間に位置決めされた、本発明の一実施例によ
るサイクロン燃焼器の側断面図である。
られ、二次耐火リングが二次燃焼ゾーン内に取り付けら
れた、本発明の別の実施例によるサイクロン燃焼器の側
断面図である。
壁及び側壁の部分断面図である。
器の側断面図である。
Claims (24)
- 【請求項1】超低汚染エミッションで且つ高効率でサイ
クロン燃焼を行うための方法において、 サイクロン燃焼器の還元一次燃焼ゾーン内に燃料を接線
方向に噴射する工程と、 前記燃料を完全燃焼するのに必要な化学量論的量の約3
0%乃至約90%に等しい量の一次燃焼空気を還元一次
燃焼ゾーン内に接線方向に噴射する工程と、 前記還元一次燃焼ゾーン内の前記燃料/空気混合物に点
火し、一次燃焼生成物を形成する工程と、 前記一次燃焼ゾーンと酸化二次燃焼ゾーンとの間に配置
された一次オリフィスに前記一次燃焼生成物を通す工程
と、 前記一次オリフィスを冷却する工程と、 化学量論的必要量の約10%乃至約90%に等しい量の
二次燃焼空気を前記一次オリフィスの下流でサイクロン
燃焼器の前記酸化二次燃焼ゾーン内に接線方向に噴射す
る工程と、 前記酸化二次燃焼ゾーン内で燃焼を完了し、排気ガスを
形成する工程と、 前記還元一次燃焼ゾーン及び前記酸化二次燃焼ゾーンを
構成する燃焼室壁の少なくとも一部を冷却する工程と、
を有する方法。 - 【請求項2】前記燃料及び一次燃焼空気は、前記還元一
次燃焼ゾーン内に噴射する前に予め混合されている、請
求項1に記載の方法。 - 【請求項3】前記一次オリフィスを通過した前記一次燃
焼生成物を前記二次燃焼空気と混合し、前記一次オリフ
ィスの下流で前記燃焼室壁の内側表面上に取り付けられ
た二次耐火リング上を通過させる、請求項1に記載の方
法。 - 【請求項4】前記サイクロン燃焼器から排出された前記
排気ガスを前記酸化二次燃焼ゾーンに再循環する工程を
更に有する、請求項1に記載の方法。 - 【請求項5】前記燃焼室壁の内側表面上に前記還元一次
燃焼ゾーンの上流端と近接して取り付けられた一次耐火
リング上に前記燃料及び前記一次燃焼空気を通過させる
工程を更に有する、請求項1に記載の方法。 - 【請求項6】前記排気ガスは、前記燃焼室壁に前記酸化
二次燃焼ゾーンの下流で固定された二次オリフィスを通
して前記燃焼器から排出される、請求項1に記載の方
法。 - 【請求項7】前記一次燃焼生成物の一部を前記還元一次
燃焼ゾーンの排出端から前記還元一次燃焼ゾーンの入口
端まで再循環させる、請求項1に記載の方法。 - 【請求項8】前記一次オリフィス及び前記燃焼室壁が水
冷式である、請求項1に記載の方法。 - 【請求項9】一次燃焼ゾーン及び二次燃焼ゾーンを構成
し、前記一次燃焼ゾーン及び前記二次燃焼ゾーンの少な
くとも一部を冷却するための手段を有する、燃焼室前壁
に固定された少なくとも一つの燃焼室側壁と、 前記一次燃焼ゾーンと前記二次燃焼ゾーンとの間に配置
された一次オリフィスを持つ、前記燃焼室側壁に固定さ
れた一次オリフィス壁であって、該一次オリフィス壁を
冷却するための手段を有する一次オリフィス壁と、 前記燃焼室側壁に前記二次燃焼ゾーンの排出端で固定さ
れた、二次オリフィスを持つ二次オリフィス壁と、 燃料及び一次燃焼空気を前記一次燃焼ゾーン内に接線方
向に噴射するための一次接線方向噴射手段と、 二次燃焼空気を前記二次燃焼ゾーン内に接線方向に噴射
するための二次接線方向噴射手段とを有する、 サイクロン燃焼を行うための装置。 - 【請求項10】前記二次オリフィスを通して排出された
排気ガスを前記二次燃焼ゾーン内に再循環するための手
段を更に有する、請求項9に記載の装置。 - 【請求項11】前記燃焼室前壁が冷却手段を有する、請
求項9に記載の装置。 - 【請求項12】前記一次オリフィス壁を冷却するための
前記手段は、冷却流体を前記一次オリフィス壁と熱交換
関係で循環するための循環手段を有する、請求項11に
記載の装置。 - 【請求項13】前記循環手段は、前記一次オリフィス壁
の内部及び前記一次オリフィス壁の表面上のうちの一方
に固定された管状部材からなる、請求項12に記載の装
置。 - 【請求項14】前記一次燃焼ゾーン及び前記二次燃焼ゾ
ーンの少なくとも一部を冷却するための前記手段は、前
記燃焼室側壁の内側表面と隣接して固定された蒸発冷却
コイルからなる、請求項9に記載の装置。 - 【請求項15】前記一次接線方向噴射手段は、前記燃焼
室側壁に固定され、前記一次燃焼ゾーンと連通した少な
くとも一つの一次ノズルからなる、請求項9に記載の装
置。 - 【請求項16】前記一次ノズルは、前記一次燃焼ゾーン
の中心線に関して中心がずれた状態で、前記燃焼室前壁
の内側表面と隣接して前記燃焼室側壁に位置決めされて
いる、請求項15に記載の装置。 - 【請求項17】前記二次接線方向噴射手段は、前記燃焼
室側壁に固定され、前記二次燃焼ゾーンと連通した少な
くとも一つの二次ノズルからなる、請求項9に記載の装
置。 - 【請求項18】前記二次ノズルは、前記酸化二次燃焼ゾ
ーンの中心線に関して中心がずれた状態で、前記一次オ
リフィス壁と隣接して前記燃焼室側壁に位置決めされて
いる、請求項17に記載の装置。 - 【請求項19】前記再循環手段は、前記二次オリフィス
を通して排出された排気ガスを前記二次燃焼ゾーン内に
入れるための入口開口部を持つ前記燃焼室側壁からな
る、請求項10に記載の装置。 - 【請求項20】前記一次燃焼ゾーン内で前記燃焼室側壁
の内側表面に前記燃焼室前壁と近接して固定された一次
耐火リングを更に有する、請求項9に記載の装置。 - 【請求項21】前記二次燃焼ゾーン内で前記燃焼室側壁
の内側表面に前記一次オリフィス壁と近接して固定され
た二次耐火リングを更に有する、請求項20に記載の装
置。 - 【請求項22】前記燃焼室前壁に固定された前記燃焼室
側壁が、前記二次燃焼ゾーンの周りに配置された環状一
次燃焼ゾーンを構成する、請求項9に記載の装置。 - 【請求項23】前記一次接線方向噴射手段は、前記一つ
の燃焼室側壁に前記一次燃焼ゾーンと連通した状態で固
定され、前記一次燃焼ゾーンの上流端に近接して配置さ
れた一次ノズルからなる、請求項22に記載の装置。 - 【請求項24】前記二次接線方向噴射手段は、前記一次
ノズルの下流で且つ前記一次オリフィス壁の上流にある
前記燃焼室前壁と近接して配置された前記燃焼室側壁に
固定された二次ノズルからなる、請求項22に記載の装
置。
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US11670 | 1987-02-06 | ||
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2007261928A (ja) * | 2006-03-30 | 2007-10-11 | Osaka Gas Co Ltd | 水素含有ガス生成装置 |
JP2007261927A (ja) * | 2006-03-30 | 2007-10-11 | Osaka Gas Co Ltd | 水素含有ガス生成装置 |
JP2010185631A (ja) * | 2009-02-13 | 2010-08-26 | Kyushu Olympia Kogyo Kk | バイオ燃料の燃焼装置 |
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JP6412666B1 (ja) * | 2018-03-09 | 2018-10-24 | 永迫 亮一 | 燃焼装置 |
CN112361353A (zh) * | 2020-11-13 | 2021-02-12 | 新中天环保股份有限公司 | 危废焚烧回转窑供风结构 |
-
1993
- 1993-11-02 JP JP27421093A patent/JP2662175B2/ja not_active Expired - Fee Related
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JP2010185631A (ja) * | 2009-02-13 | 2010-08-26 | Kyushu Olympia Kogyo Kk | バイオ燃料の燃焼装置 |
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