JPS5977206A - 燃焼装置 - Google Patents

燃焼装置

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JPS5977206A
JPS5977206A JP18613082A JP18613082A JPS5977206A JP S5977206 A JPS5977206 A JP S5977206A JP 18613082 A JP18613082 A JP 18613082A JP 18613082 A JP18613082 A JP 18613082A JP S5977206 A JPS5977206 A JP S5977206A
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JP
Japan
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nozzles
fuel
nozzle
combustion
nox
Prior art date
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Pending
Application number
JP18613082A
Other languages
English (en)
Inventor
Akio Ueda
昭雄 植田
Masanori Ozaki
尾崎 雅則
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Mitsubishi Power Ltd
Original Assignee
Babcock Hitachi KK
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Publication date
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Publication of JPS5977206A publication Critical patent/JPS5977206A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23CMETHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN  A CARRIER GAS OR AIR 
    • F23C5/00Disposition of burners with respect to the combustion chamber or to one another; Mounting of burners in combustion apparatus
    • F23C5/08Disposition of burners

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明はボイラ等に使用される燃焼装置に係り、特に排
ガス中の窒素酸化物(以下NOxと称す)を低減するに
好適な燃焼装置に関するものである。
〔従来技術〕
近年、光化学オキシダントの起因物質であるNOxの発
生を抑制する燃焼方法の開発が要望されている。燃焼炉
において発生するNOxは、高温かつ酸素濃度が高い状
態で発生するサーマルNOxと、燃料中に含有する窒素
分から生成されるツー−エル羽の2種類に大別すること
ができる。
従来から知られているNOxの発生を抑制するための燃
焼方法としては、主に、 (1)空気比(供給空気量/理論空気量)が1以下、す
なわち、理論空気量以下の空気を供給して第1次燃焼域
を形成し、その後流に不足分の空気を導入して第2次燃
焼域を形成する、いわゆる2段燃焼法、 (2)燃焼により生ずる排ガスを循環させ、再び燃焼装
置のバーナ部へ供給する排ガス再循環法、などがある。
上記(1)、(2)いずれの場合もバーナ部の燃焼反応
を緩慢にし、燃焼温度を低下させることによって、特に
サーマルNOxの発生を抑制するものである。
上述した燃焼法の他に、さらにNOxの発生を抑制する
燃焼法として、低空気比で形成された火炎がNOxを還
元する作用を持つことを利用した新らたな燃焼法が提案
されている。すなわち、ある空気比の第1のバーナと、
空気比が1より低し・第2のバーナを組み合わせ、第1
のバーナで発生するNOxを、第2のバーナの低空気比
の火炎によって無害な窒素(N2)に還元させるもので
ある。なおこの場合、第1のバーナと第2のバーナにお
いて不足する空気を補うために、これらのバーナの周り
に、あるいはその後流に空気を導入することが行われる
以下、この燃焼方法を用いた従来の燃焼装置を第1図、
第2図に基づいて説明する。第1図は従来の燃焼装置の
断面図、第2図は第1図に示した燃焼装置の概略正面図
である。
これらの図にお(・て、11は燃焼装置のバーナ部の中
心部に配置したインペラ、12はインペラ]1のまわり
に配置した燃料を噴出する第1のノズル、13は第1の
ノズル120周りに配置した燃料を噴出する第2のノズ
ル、14は燃焼用空気の全てもしくは一部分を第1のノ
ズル12の近傍へ供給するための旋回発生器、15は燃
焼炉(室) 、15’は燃焼炉15の壁、16は燃焼炉
15に設けたポート(空気噴出孔)、10.20は燃料
分配管である。このような構成の従来のNOxの発生を
抑制する燃焼装置は、第2のノズル13から噴出する燃
料により燃料過剰炎を作りそれにより第1のノズル12
から噴出する燃料が燃焼することによって生じるNOx
を還元させるものである。さらに、このNOxを低減さ
せる目的で、旋回発生器14を通過する空気量を減少さ
せて空気比を下げ、かつ燃焼に必要な空気量の一部をノ
ズル12.13の後流でポート16から供給する場合が
ある。このように、従来の燃焼装置は、燃焼用空気の一
部をポート16から供給する、しないにかかわ1らず、
燃料過剰炎によるNOx還元効果を利用して燃焼炉15
から排出するNOxを低減しようとするものである。こ
のような従来の燃焼装置では、第1のノズル12から噴
出する燃料の燃焼によって生成される第1次燃焼域30
と、第2のノズル13から噴出する燃料の燃焼によって
生成される第2次燃焼域40を独立して生成させること
がNOxの抑制に大きく影響を及ぼす。すなわち、第1
次燃焼域30の後流側にノズル13かも噴出する燃料を
供給し、前記後流側の排ガスに混合させることによって
NOxの低減効果を大きくすることができる。しかしな
がら、第1図に示す従来のNOxの発生を抑制する燃焼
装置にあっては、第1次燃焼域30と第2次燃焼域40
を独立して生成させることが理想的には行われない。
〔発明の目的〕
本発明は、上記のような従来技術の実情に鑑みてなされ
たもので、その目的は、上記の燃焼装置を改良すること
により、従来よりもさらに排ガス中のNOxの発生を抑
制することができる燃焼装置を提供するにある。
〔発明の概要〕
この目的を達成するために、本発明の燃焼装置は、第1
、第2の少な(とも一方のノズルの燃料噴出方向が該ノ
ズルの軸に対してそれぞれ所定の角度を有しており、か
つこれら第1、第2の少なくとも一方のノズルについて
、隣接するノズルどうしの燃ネ」噴出孔がそれぞれ互い
違いの方向を向くように該ノズルが配置され、これらノ
ズルの態別噴出時に互(・違いに配置された該ノズルの
対どうしで燃料過剰領域を形成するようになっている。
さらに、第1、第2のノズルの双方の各噴出孔が互い違
し・の方向を向いて配置される場合は、第jのノズルに
より形成される燃料過剰領域と第2のノズルにより形成
される燃料過剰領域とが一致しなし・ようにこれらノズ
ルのそれぞれの対が互い違(・に配置されている。
〔発明の実施例〕
以下、本発明の燃焼装置を図面に基づいて詳細に説明す
る。第3図は本発明の一実施例の燃焼装置の構成を示す
概略正面図、第4図は第3図の燃焼装置のノズルを示す
断面図、第5図は本発明の燃焼装置における燃料噴出方
向の角度θとNOx濃度比の関係を示すグ°ラフである
第3図に示す本発明の一実施例の燃焼装置は、ノズルの
構成以外の基本的構成は第1図、第2図で示した装置と
同一のものであり、同一符号を符しであるものは同一の
部品を示す。すなわち、本発明の燃焼装置の第1のノズ
ル12、および第2のノズル13は、第4図に示すよう
に、噴出孔24から噴出する燃料の、矢印22.23で
示す燃料噴出方向が第1のノズル12、第2のノズル】
3の軸方向に対してψの角度を有している。また、ノズ
ル12.13かも噴出する燃料の噴出パターンは、第3
図に示すように該ノズル12.13を配置することによ
って作られる。すなわち、第1のノズル12、第2のノ
ズル13双方において、複数の隣接するノズル(12あ
るいは13)どうしの噴出孔24がそれぞれ互(・違い
の方向に向くように該ノズルを配置して、これらノズル
の燃料萌出時に噴出孔24がほぼ向き合ったノズルどう
しでそれぞれ燃料過剰領域5.26を形成させるように
なって℃・る。加えて、第1のノズル12のそれぞれの
対により形成される燃料過剰領域5と第2のノズル13
のそれぞれの対により形成される燃料過剰領域26とを
一致させな(・ようにこれらノズル12.13の各対を
それぞれ互い違いに配置しである。すなわち、本発明で
は、ノズル12.1;3をこのように配置することによ
り、第1次燃焼域(第1図の30参照)と第2次燃焼域
(同じ< 40参照)とを分離独立して生成することが
できる。
次に本発明の効果について燃焼実験の結果を示し説明す
る。第3図、第4図に示すようなノズルを用いて、燃料
噴出方向の角度θ(第3図に示す)を22.5°ずつ変
化させて、燃焼炉出口のNOx濃度を測定した。なお、
燃焼条件は次の通りである。
燃 料:プロパン 燃料量;第1のノズル12がも  5 Nm”/h第2
のノズル13から 2.5 Nm3/h総燃料量   
   7.5 Nm3/11燃旧噴出方向の角度ψ(第
4図):ノズル12は30’ノズル13は50゜ 空気比:燃焼炉ゞ出口は1.1で一定 第1次燃焼域は15および0.8(不足分はポート16
から供給) このような燃焼条件のもとに燃料噴出方向の角度θとN
Ox濃度比との関係を測定した。その結果を第5図のグ
ラフに示す。このグラフの横軸には燃料噴出方向の角度
θ1.縦軸にはNO工濃度比が示しである。NOx濃度
比というのは従来の装置の場合であるθ−00の時のN
Ox値に対する各角度のNOx値、すなわち、′各角度
のNOx値をθ=0°のときのNOx値で除した値のこ
とである。第5図に示すこのグラフにおいて、Aは第1
次燃焼域の空気比が15の場合、Bは0.8の場合を示
し、A、E共にθが約±4b0付近でNOxは最小値を
とっており、この値は従来の装置に比較し、約39%も
NOx値が減少していることが判る。なお、θが180
°付近で従来の装置よりもNOx値が高くなっているの
は、ノズル12.13の燃料噴出方向(第3図の矢印2
2.23)が共にバーナの中心軸に向っているため、第
1次燃焼域と第2次燃焼域が分離形成されないからであ
る。また、第1次燃焼域の空気比が15の場合と08の
場合とで、NOxの低減効果が異なるのは、0.8の場
合は、1.5の場合に比較して、従来の装置で既に40
%もNo、値が低くなっており、NOx排出値の限界値
に近くなったためと思われる。
なお、上記実施例では第1のノズル12、第2のノズル
1:3双方に角度ψおよびθが付けであるが、ノズル1
2もしくはノズル130片方に角度ψおよυθを付けて
もNOx低減効果はある。また、上記実施例では第3図
に示すように第1のノズル12、第2のノズル13はそ
れぞれ4本ずつ、かつ90°おき(第3図の角度α)に
配置しであるが、該ノズルの本数および角度αはこれら
に限定されず、また該ノズルを偏心して配置してもよい
。いずれの場合も本発明のNOx低減効果は良好に得ら
れる。さらに、上記実験例では、燃料として気体燃料を
用いたが、これに限定されず、気体燃料と液体燃料の混
焼の場合等であっても、本発明による効果は良好に得ら
れる。
〔発明の効果〕
以上述べたように、本発明の燃焼装置は、燃料濃度の高
い領域と低い領域を一致させないように燃料を噴出する
2種のノズル群が配置されているので、第1次燃焼域と
第2次燃焼域とを分離独立して生成することができ、N
Oxの発生を良好に抑制することができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の燃焼装置の断面図、第2図は第1図に示
した燃焼装置の概略正面図、第3図は本発明の一実施例
の燃焼装置の概略正面図、第4図は第3図の燃焼装置の
ノズルの断面図、第5図は本発明の燃焼装置における燃
料噴出方向の角度θとNoXa度比の関係を示すグラフ
である。 10.20  燃料分配管 1トインペラ12・・第1
のノズル  13・第2のノズル14・・旋回発生器 
  J5・・・燃焼炉15′・壁     16・ポー
ト(空気噴出孔)22.23  燃料噴出方向を示す矢
印25・第1のノズルによる燃料過剰領域26・・第2
のノズルによる燃料過剰領域30・・第1次燃焼域  
40・第2次燃焼域50・・・第3次燃焼域 代理人弁理士 中 村 純之助 第1図 才2図    第3図 矛5図 矛4図 ′文す戸λ〜発イリリ

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)バーナ部の中心付近に、燃料を噴出する噴出孔を
    有し、その近傍に空気が供給される第1のノズルを複数
    配置し、その周囲に燃料を噴出する噴出孔を有する第2
    のノズルを複数配置した燃焼装置において、上記第1、
    第2の少なくとも一方のノズルの燃料噴出方向が該ノズ
    ルの軸に対してそれぞれ所定の角度を有しており、かつ
    上記第1、第2の少なくとも一方のノズルについて、隣
    接するノズルどうしの上記噴出孔がそれぞれ互い違いの
    方向を向くように該ノズルが配置され、該ノズルの燃料
    噴出時に上記互い違いに配置されたノズルの対どうしで
    燃料過剰領域を形成するようになっている燃焼装置。
  2. (2)上記第1、第2のノズル双方の燃料噴出方向が該
    ノズルの軸に対してそれぞれ所定の角度な有しており、
    上記第1、第2のノズルの双方について、隣接するノズ
    ルどうしの上記噴出孔がそれぞれ互い違いの方向を向(
    ように該ノズルが配置され、該ノズルの燃料噴出時に上
    記ノズルの対どうしで燃料過剰領域を形成するようにな
    っており、かつ第1のノズルの対により形成される燃料
    過剰領域と第2のノズルの対により形成される燃料過剰
    領域とが一致しないように該ノズルのそれぞれの対が互
    い違いに配置しである特許請求の範囲第1項記載の燃焼
    装置。
  3. (3)上記第2のノズルの近傍に空気が供給される特許
    請求の範囲第1項記載の燃焼装置。
  4. (4)上記第1、第2のノズルの後流に空気が噴出する
    空気噴出孔を備えている特許請求の範囲第1項記載の燃
    焼装置。
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