JPH0861613A - 低NOxバーナ - Google Patents

低NOxバーナ

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Publication number
JPH0861613A
JPH0861613A JP22415294A JP22415294A JPH0861613A JP H0861613 A JPH0861613 A JP H0861613A JP 22415294 A JP22415294 A JP 22415294A JP 22415294 A JP22415294 A JP 22415294A JP H0861613 A JPH0861613 A JP H0861613A
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JP
Japan
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primary
cone
air
secondary air
flame
Prior art date
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Pending
Application number
JP22415294A
Other languages
English (en)
Inventor
Kenichi Kotani
健一 小谷
Takanori Torikai
孝則 鳥飼
Tadaaki Abe
忠明 阿部
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Thermoener Co Ltd
Original Assignee
Ebara Boiler Co Ltd
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Publication date
Application filed by Ebara Boiler Co Ltd filed Critical Ebara Boiler Co Ltd
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Publication of JPH0861613A publication Critical patent/JPH0861613A/ja
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  • Pressure-Spray And Ultrasonic-Wave- Spray Burners (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 簡単な構造で火炎をコンパクトにまとめ燃焼
室負荷の高いボイラにも適用可能な低NOxバ−ナを提
供すること。 【構成】 中央部に燃料噴霧ノズル1を配置し、その外
周より燃焼用空気を供給する構成の低NOxバ−ナにお
いて、燃料噴霧ノズル1の外側に1次空気筒2を配設す
ると共に、該燃料噴霧ノズル1の先端近傍に位置し、且
つ該1次空気筒2の先端に1次保炎板4を取り付け、1
次空気筒の外側に2次空気筒6を配設し、1次保炎板4
に前方に円錐状に広がる1次コ−ン5を設けると共に、
該1次コ−ン5の外側で且つ2次空気筒6の先端から前
方に円錐状に広がる2次コ−ン7を設け、燃焼用空気を
1次空気筒2の内側を通過させ1次保炎板4より噴出す
る1次空気と、2次空気筒6と1次空気筒2の間を経由
し1次コ−ン5と2次コ−ン7との隙間を通りその先端
の2次空気噴射口8より噴射する2次空気とに分けて供
給し、該2次空気を中空円錐状に噴射する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はボイラ及び燃焼炉に利用
する低NOxバ−ナに関するものである。
【0002】
【従来技術】近年、NOx規制の強化に伴いバ−ナによ
るNOx発生の抑制はガス燃料だけでなく油燃料でも不
可欠なものになってきている。NOxの生成を抑制する
主な方法は(1)火炎温度を下げる、(2)酸素濃度を
下げる、(3)高温部での空気の滞留時間を短縮させる
ことである。油燃料を使用した低NOxバ−ナでは蒸気
又は水噴射で火炎温度を下げたり、又は、排ガス再循環
法で酸素濃度を下げてNOxの生成を抑制する場合が多
い。
【0003】しかしながら、これらの方法は装置が複雑
で配管が必要となりコストアップとなる。また、蒸気噴
射の場合は熱効率の低下を伴い、排ガス再循環はドラフ
トの影響により循環量が変動し安定性が悪い等の欠点が
ある。
【0004】最近のボイラは小型化され燃焼室負荷が3
00万Kcal/H・m3を超えるものもある。このよ
うに燃焼室負荷の高いボイラに適用するバ−ナは、燃焼
室へのマッチングを満足させながら低NOx化を実現し
なければならない。現在、実用化されている低NOxバ
−ナは2段燃焼法、分割火炎法、薄膜火炎法、自己排ガ
ス再循環法等を単独又は複数組み合わせているものが殆
どである。
【0005】図6は実開平6−30618号公報に開示
された、2段燃焼と火炎分割を組み合わせてなる低NO
xバ−ナの縦断面を示す図である。中心部に噴霧式ノズ
ル61、その外側に1次空気パイプ62、更にその外側
に燃焼筒69を配置している。噴霧式ノズル61の前方
には1次空気64を噴出させる1次保炎板63を設け、
1次空気パイプ62と燃焼筒69との間の前方(後流)
には該1次空気パイプ62の外周に設けた2次保炎板6
5が配置されている。該2次保炎板65の外周には凹状
の切欠きを設け、燃焼筒69との間に2次空気噴出口7
5が形成されている。
【0006】燃料油71は燃料供給口より供給され、空
気68は空気入口より調節弁72を介して供給される。
二流体噴霧式では蒸気70が供給口より供給され燃焼筒
69の中で空気と混合され1次空気パイプ62及び、2
次保炎板65に供給される。燃料油71は噴霧式ノズル
61から噴霧され、前記空気と蒸気の混合気体と共に1
次保炎板63に設けられた放射状のスリットから噴射さ
れ分割された火炎となって燃焼する。2次保炎板65の
周囲には燃焼筒69との間に6〜8個の噴出口75が設
けられ前記空気と蒸気の混合気体が前記分割された火炎
に供給される。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記実
開平6−30618号公報に開示された低NOxバ−ナ
は2段燃焼と火炎分割の組合せであるが、火炎外側の自
己再循環効果を主体とするために比較的燃焼室寸法の大
きいボイラには効果があるが燃焼室負荷の高いボイラへ
の適用には限界がある等の問題がある。
【0008】また特開平03−191202号公報に開
示されたもののように、フロントプレ−トにより薄膜火
炎を形成させる方法もあるが、この方法はガス燃焼に限
定され油燃焼には適用出来ないと云う問題があった。
【0009】本発明は上述の点に鑑みてなされたもの
で、上記問題点を除去し、簡単な構造で火炎をコンパク
トにまとめ燃焼室負荷の高いボイラにも適用可能な低N
Oxバ−ナを提供することを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
本発明は、中央部に燃料噴霧ノズルを配置し、その外周
より燃焼用空気を供給する構成の低NOxバ−ナにおい
て、図1に示すように、燃料噴霧ノズル1の外側に1次
空気筒2を配設すると共に、該燃料噴霧ノズル1の先端
近傍に位置し、且つ該1次空気筒2の先端に1次保炎板
4を取り付け、1次空気筒の外側に2次空気筒6を配設
し、1次保炎板4に前方に円錐状に広がる1次コ−ン5
を設けると共に、該1次コ−ン5の外側で且つ2次空気
筒6の先端から前方に円錐状に広がる2次コ−ン7を設
け、燃焼用空気を1次空気筒2の内側を通過させ1次保
炎板4より噴出する1次空気と、2次空気筒と1次空気
筒の間を経由し1次コ−ンと2次コ−ンとの隙間を通り
その先端の2次空気噴射口8より噴射する2次空気とに
分けて供給し、該2次空気を中空円錐状に噴出すること
を特徴とする。
【0011】また、1次コ−ン5と2次コ−ン7の隙間
の先端の2次空気噴出口8は、図3(B)に示すよう
に、開口部と閉塞部を分割配置した構成であることを特
徴とする。
【0012】
【作用】本発明は上記構成を採用することにより、燃料
噴霧ノズル1から適正な粒子径で噴霧された燃料は、1
次空気筒2の1次空気導入口3から供給される全空気量
の10〜30%の1次空気と混合され燃焼するが、酸素
濃度不足の状態で燃焼するため火炎温度は低く維持され
る。同時に1次コ−ン5及び2次コ−ン7のテ−パ状の
隙間を経由し2次空気噴射口8から高速(20〜40m
/s)で噴射される2次空気は中空円錐状を形成するの
で、1次燃焼後の燃焼ガス及び未燃ガスはこの高速2次
空気流9に巻き込まれながら徐々に燃焼し大きなモ−メ
ンタムを持った薄膜火炎流13(図2参照)が形成され
る。
【0013】大きなモ−メンタムを持った2次空気流9
及び薄膜火炎流13には燃焼ガスや未燃ガスが巻き込ま
れ薄膜火炎流13の内と外に燃焼ガスの自己排ガス再循
環流14、15が発生し、一般的な拡散燃焼に比べて局
部的に高温度になることはなく火炎温度は低く抑えられ
NOxの発生を低減させる。
【0014】また、前記1次コ−ン5と前記2次コ−ン
7の隙間の先端部の2次空気噴射口8を開口部8aと閉
塞部8bに分割配置したことにより2次空気の濃淡によ
り分割火炎が発生するので更にNOxの発生は低減され
る。
【0015】また、上記構成の低NOxバ−ナをボイラ
11に適用する場合には、ボイラの燃焼室12の形状に
合わせて2次空気流9の噴出角度θ1を決定することに
より、火炎が纏まり煤の発生が少ない安定した燃焼が可
能となる。
【0016】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図面に基づいて詳
細に説明する。図1は本発明の低NOxバ−ナの縦断面
を示す図である。図示するように、本発明の低NOxバ
−ナは、風箱10の中央部に燃料(油)を噴霧する燃料
噴霧ノズル1が配置され、該燃料噴霧ノズル1の外側に
1次空気筒2、その外側に2次空気筒6、1次空気筒2
の先端に1次保炎板4、該1次保炎板4の前方に1次コ
ーン5、該1次コーン5の外側に2次コーン7がそれぞ
れ配設された構造である。
【0017】1次空気筒2には後部に1次空気導入口3
が設けられ、2次空気筒6の後端は風箱10内に開放さ
れている。1次コーン5は前方に円錐状に広がる形状で
後端が1次保炎板4に取り付けられている。2次コーン
7は前方に円錐状に広がる形状で後端が2次空気筒6の
先端に接続されている。1次コーン5と2次コーン7の
間隙はその断面が後方が広く前方が狭い楔状である。
【0018】燃焼用空気は送風機(図示せず)から風箱
10を経由しバ−ナ部で1次空気と2次空気に分けて供
給される。1次空気は1次空気導入口3から1次空気筒
2の内側を経由し1次保炎板4の間隙から燃焼室内に供
給され、2次空気は2次空気筒6の後端から流入し、1
次空気筒2と2次空気筒6の間を経由し1次コ−ン5と
2次コ−ン7の断面がテ−パ状に設定された隙間を経由
し2次空気噴霧口8より燃焼室に供給される。なお、1
6は燃料噴霧ノズル1から噴霧される燃料に着火させる
着火装置である。
【0019】上記1次保炎板4は旋回式でも多孔式でも
効果は略同等であるが、1次コ−ン5の内部に付着しや
すい煤を防止するためには旋回式が望ましい。また、1
次コ−ン5と2次コ−ン7の隙間から噴出する2次空気
流9は厚さTで噴出角度θ1の中空円錐状になり、噴出
角度θ1を変化させることにより火炎形状をコントロ−
ルし燃焼室12の形状に適合させることが可能である。
【0020】バルブ17を通って燃料噴霧ノズル1に供
給され、その先端から適正な粒子径で噴霧された燃料
は、1次空気導入口3から供給される全空気量の10〜
30%の1次空気と混合し燃焼するが、酸素濃度不足の
状態で燃焼するため火炎温度は低く維持される。同時に
1次コ−ン5及び2次コ−ン7のテ−パ状の隙間を経由
し2次空気噴射口8から高速(20〜40m/s)で供
給される2次空気は中空円錐状を形成するので、1次燃
焼後の燃焼ガス及び未燃ガスは高速の2次空気流9に巻
き込まれながら徐々に燃焼し薄膜火炎流13(図2参
照)を形成する。
【0021】図2は本発明の低NOxバ−ナをボイラで
使用した例を示す図である。低NOxバ−ナはボイラ1
1の水管壁18で囲まれた燃焼室12の上部に取り付け
られる。図2のように、大きなモ−メンタムを持った2
次空気流9及び薄膜火炎流13は、実線で示すように燃
焼ガスや未燃ガスが巻き込まれ薄膜火炎流13の内と外
に燃焼ガスの自己排ガス再循環流14、15を発生する
から、一般的な拡散燃焼に比べて局部的に高温度になる
ことはなく、火炎温度は低く抑えられNOxの発生を低
減する。
【0022】図3は本発明の低NOxバ−ナの2次空気
噴射口の詳細を示す図である。2次空気噴射口8は図3
(A)のように全円周に開口部8aが形成される場合
と、図3(B)のように開口部8aと閉鎖部8bに形成
される場合がある。前者の場合は2次空気噴射口8から
噴射される2次空気流9は分割されない中空円錐状にな
るのに対して、後者の場合は分割された中空円錐状の2
次空気流9となる。これにより後者の場合は、2次空気
の濃淡により分割火炎が発生するので、更にNOxの低
減効果が得られる。
【0023】上記構成の低NOxバ−ナ(油噴霧バ−
ナ)をボイラ11に適用する場合には燃焼室12の形状
に合わせて、2次空気流9の噴出角度θ1を決定するこ
とにより、火炎が纏まり煤の発生が少ない安定した燃焼
が可能となる。
【0024】図4は本発明の低NOxバ−ナと従来のバ
−ナのNOx特性を示す図である。燃料油として灯油を
用い、本発明による低NOxバ−ナと従来のバ−ナによ
る貫流ボイラ11でのNOxの発生量を実測した結果を
示す。
【0025】図4に示すように、従来の低NOxバ−ナ
に比べて、本発明の低NOxバ−ナはNOx発生が30
〜40%低減されることが分かる。本発明の低NOxバ
−ナは、圧力噴霧式の燃料噴霧ノズル1だけでなく2流
体噴霧式にも適用可能である。
【0026】図5は本発明の低NOxバ−ナの燃料噴霧
ノズルの例を示す図である。圧力噴霧式の場合は、図5
のような噴霧パタ−ンのノズルチップを使用し、噴霧角
度θ2を2次空気の噴出角度θ1に等しくすれば燃焼室
12内の自己排ガス再循環流14、15が活発になり、
更にNOxの発生が低減される。
【0027】なお、上記説明ではバ−ナを油バ−ナとし
て説明したが、本発明は油バ−ナに限定するものでな
く、ガスバ−ナへも適用可能であり同等又はそれ以上の
低減効果が得られる。
【0028】
【発明の効果】以上、詳細に説明したように本発明によ
れば、下記のような優れた効果が期待される。 (1)簡単な構造でNOx抑制の相乗効果が得られるの
で低減効果が大きい。 (2)1次空気と中空円錐状に高速で噴出する2次空気
により、薄膜(分割)火炎、自己再循環、2段燃焼によ
る低NOx化の相乗効果があり、火炎もコンパクトにな
るので燃焼室負荷の高いボイラにも適用可能である。 (3)従来のバ−ナに比べて1次空気量が少なく点火装
置部での流速が遅く出来るため安定した着火が可能とな
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の低NOxバ−ナの縦断面を示す図であ
る。
【図2】本発明の低NOxバ−ナをボイラで使用した例
を示す図である。
【図3】本発明の低NOxバ−ナの2次空気噴射口詳細
図である。
【図4】本発明の低NOxバ−ナと従来の低NOxバ−
ナのNOx特性を示す図である。
【図5】本発明の低NOxバ−ナの燃料噴霧ノズルの例
を示す図である。
【図6】従来の低NOxバ−ナの縦断面を示す図であ
る。
【符号の説明】
1 燃料噴霧ノズル 2 1次空気筒 3 1次空気導入口 4 1次保炎板 5 1次コ−ン 6 2次空気筒 7 2次コ−ン 8 2次空気噴射口 8a 開口部 8b 閉塞部 9 2次空気流 10 風箱 11 ボイラ 12 燃焼室 13 薄膜火炎流 14 自己排ガス再循環流 15 自己排ガス再循環流 16 着火装置 17 バルブ 18 水管壁

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 中央部に燃料噴霧ノズルを配置し、その
    外周より燃焼用空気を供給する構成の低NOxバ−ナに
    おいて、 前記燃料噴霧ノズルの外側に1次空気筒を配設すると共
    に、該燃料噴霧ノズルの先端近傍に位置し、且つ該1次
    空気筒の先端に1次保炎板を取り付け、 前記1次空気筒の外側に2次空気筒を配設し、 前記1次保炎板に前方に円錐状に広がる1次コ−ンを設
    けると共に、該1次コ−ンの外側で且つ前記2次空気筒
    の先端から前方に円錐状に広がる2次コ−ンを設け、 前記燃焼用空気を前記1次空気筒の内側を通過させ前記
    1次保炎板より噴出する1次空気と、前記2次空気筒と
    1次空気筒の間を経由し前記1次コ−ンと2次コ−ンと
    の隙間を通りその先端の2次空気噴出口より噴出する2
    次空気とに分けて供給し、該2次空気を中空円錐状に噴
    出することを特徴とする低NOxバ−ナ。
  2. 【請求項2】 前記1次コ−ンと前記2次コ−ンの隙間
    の先端の前記2次空気噴出口は開口部と閉塞部に分割配
    置した構成であることを特徴とする請求項1記載の低N
    Oxバ−ナ。
JP22415294A 1994-08-24 1994-08-24 低NOxバーナ Pending JPH0861613A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101907295A (zh) * 2010-08-12 2010-12-08 浙江百能科技有限公司 燃水煤浆低NOx燃烧器及燃烧方法
KR20190109860A (ko) * 2018-03-19 2019-09-27 한국생산기술연구원 예혼합 및 확산화염 형성을 통한 저질소산화물 연소장치

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Effective date: 20040302