JPS604704A - 燃焼装置 - Google Patents

燃焼装置

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JPS604704A
JPS604704A JP11191183A JP11191183A JPS604704A JP S604704 A JPS604704 A JP S604704A JP 11191183 A JP11191183 A JP 11191183A JP 11191183 A JP11191183 A JP 11191183A JP S604704 A JPS604704 A JP S604704A
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JP
Japan
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air
nox
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combustion
air passage
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JPH0323804B2 (ja
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Shigeki Morita
茂樹 森田
Tadahisa Masai
政井 忠久
Toshio Uemura
俊雄 植村
Hitoshi Migaki
三垣 仁志
Shigeto Nakashita
中下 成人
Yoshito Kawaguchi
河口 義人
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Mitsubishi Power Ltd
Original Assignee
Babcock Hitachi KK
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Publication date
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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 
    • F23C7/00Combustion apparatus characterised by arrangements for air supply

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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】 本発明は液体、固体燃料等の燃料を専焼、あるいは混焼
する燃焼装置に係り、特に排ガス中の窒素酸化物(以下
NOxという)を低減する燃焼装置に関するものである
化石燃料中には、C,H等の燃料成分の他にN分が含ま
れ、特に微粉炭には気体燃料や液体燃料に比較してN分
合有量が多い。
従って、微粉炭の燃焼時に発生するNOxは気体燃料お
よび液体燃料の燃焼時に発生するNOxよりも多く、こ
のためにNOxを権力低減させることが要望されている
各種燃料の燃焼時に発生するNOxは、サーマル(Tb
e rma 1 ) NOxと7 x −x A/ (
Fue、l )NOxとに大別されるが、サーマルNO
xは燃焼用空気中の窒素が酸化されて発生するものであ
り、火炎温度の依存性が太き(、高温になる程発生量が
増加し、一方)−一エルNOxは燃料中の窒素外が酸化
されて発生するものであり、火炎内の酸素濃度の依存性
が大きく、温度依存性は/J%さく酸素が過剰に存在す
る程燃料中のN分はツー−エルNOxになりやすい。
これらのNOx発生を抑制するだめの燃焼方法としては
、燃焼用空気を多段に分割して注入する多段燃焼法、低
酸素濃度の燃焼排ガスを燃焼領域に混入する排ガス再循
環法等があるが、これらの低NOx燃焼法はいずれも低
酸素燃焼によって燃焼火炎の温度を下げることによりサ
ーマルNOxの発生を抑制することにある。
ところが、サーマルNOxと7ユーエルNOxの中で、
燃焼温度の低下によってそのNOx発生量を抑制できる
のはサーマルNOxであり、フューエルNOxの発生量
は燃焼温度に対する依存性は少ない。
従って、火炎温度の低下を目的とした従来の燃焼方法は
、N分の含有量の少ない気体燃料の燃焼には有効である
が、発生するNOxの80%近くがフューエルNOxで
ある微粉炭燃料の燃焼や、微粉炭と重油を混合した混炭
燃料(Coal Oil Mxxture略してCOM
という)、粗粉炭、微粉炭と水を混合した混炭燃料(C
oal Water Mixture略してCWMとい
う)の燃焼に対しては効果が小さい。
一方、微粉炭の燃焼機構は、揮発成分が放出される微粉
炭の熱分解過程、放出された揮発成分の一燃焼過程、更
に、熱分解後の可燃性固体成分(以下チャーとりう)の
燃焼過程からなる。
この揮発成分の燃焼速度は固体成分の燃焼速度よりもは
るかに早(、揮発成分は燃焼の初期で燃焼する。また熱
分解過程“では、微粉炭中に含有されたN分も、他の可
燃成分と同様に揮発されて放出されるものと、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、チャー中のN分からのNO
xとに分れ、7ユーエルNOxの中で、チャーからの7
ユーエルNOxはチャーが燃焼することによって初めて
生成するため、燃焼の後半までNOxの生成が続き、こ
の対策が重要なポイントとなる。
揮発性N分は、燃焼の初期過程および酸素不足の燃焼領
域で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を窒素に分解する還元剤にもな
り得る。
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。また、還元物質の生成は低酸素濃度雰囲気
になる程進行しやすい。
このように微粉炭燃焼時のNOx低減法としては、還元
性をもつ揮発性窒素化合物とNOxとを共存させ、窒素
化合物によりNOxを窒素に還元する燃焼方法が有効で
ある。
すなわち、NOxの前駆物質であるN)(3等の還元性
窒素化合物をNOxの還元に利用することにより、発生
したNOxの消滅とNOx前駆物質の消滅を行なわせる
燃焼方法がNOx低減には有効である。
第1図は従来の重油、COM、cstと微粉炭を専焼、
または混焼する燃焼装置の縦断面図である。
微粉炭バーナは、微粉炭と一次空気、あるいは微粉炭と
排ガスの混合流体を火炉1内に噴射する微粉炭供給ノズ
ル2と、曲成されたエルボ3によって構成され、このエ
ルボ3には混合流体の流れ方向を変えるスプラッシュプ
レート4が配置されて微粉炭燃料供給通路5aが形成さ
れ、この微粉炭燃料供給通路5a内には重油、cod 
CWMバーナなどの液体、混炭燃料供給通路5bが配置
されて、微粉炭と重油、COM、CWMを専焼、または
混焼できるように形成されている。
そして、この微粉炭燃料供給通路5a、液体、混炭燃料
供給通路5bはウィンドボックス6から炉壁7のバーナ
ボート8へ配置され、ウィンドボックス6内を仕切板9
,10、外筒11によって内側空気通路12、外側空気
通路13に区画し、内側空気通路12、外側空気通路1
3には空気ベーン14.15を設け、通路12 、13
の空気量を制御する。
この様な構造において、微粉炭燃料供給通路5a、ある
いは液体、混炭燃料供給通路5bからの燃料はその先端
から火炉1内へ噴射され、内側空気通路12、外側空気
通路13かもの燃焼用空気によって燃焼する。
ところが、従来の燃焼装置においては、微粉炭燃料供給
通路5a、あるいは液体、混炭燃料供給通路5bからの
燃料を折角内側空気通路12の燃焼用空気によって低空
気比で燃焼させようとしても、外側空気通路13の燃焼
用空気の一部が燃焼用空気として巻き込まれて根元部で
の低空気比が阻害され、これによって低NOx化を計る
ことができない。
本発明はかかる従来の欠点を等消しようとするもので、
その目的とするところは、排ガス中のNOxを低減する
ことができ、しかも未燃分を低下させることができる燃
焼装置を得ようとするものである。
本発明は前述の目的を達成するために、外筒の先端に外
側空気通路の空気を外側へ整流する案内板を投げ、かつ
この外側空気通路内に内側空気通路の空気流よりも強く
旋回させる旋回手段を設けたのである。
以下本発明の実施例を図面を用いて説明する。
第2図および第4図は本発明の燃焼装置の縦断面図であ
り、第3図は本発明の燃焼装置における燃料、空気の流
動状態を説明する斜視図である。
第2図から第4図において、符号1〜14までは従来の
ものと同一のものを示す。
16は外筒11の先端に配置された案内板で、この案内
板16は外側空気通路13の外側空気をより外向きに整
流し、バーナ根元部への燃焼用空気を低空気比にする邪
魔板でもある。17は例えばエアレジスタのように外側
空気通路13の外側空気流へ強旋回力を与える旋回手段
、18は外筒11と案内板16を前、後進させる操作杆
、19はハンドルである。
この様な構造において、第2図の外側空気通路13内の
外側空気は旋回手段17によって旋回流となり、案内板
16にそって旋回させられながら外向きにバーナスロー
ト8より火炉1内に噴射される。
この様に外側空気通路13内の外側空気は、案内板16
に邪魔されて外向きに噴射されるために、内側空気通路
12内の内側空気の一部を吸引しながら火炉1内に噴射
されるので、微粉炭供給ノズル3の根元部では高02領
域となって燃料中のN分からNOxが生成して02が消
費され、その後流部(先端部)では0□が消費された低
0□領域となり、この低02領域ではN1−13等の還
元物質が生成して、前述のNOxとこの還元物質が反応
してN2に還元されるのである。
つまり、第3図にその様子を示すが、外側空気を第2図
の旋回手段17によって強旋回させることによって、燃
焼装置の外向きに矢印Aで示す如く旋回流Aが形成され
る。
この旋回流Aによって内側空気通路12内の内側空気の
一部は吸引され負圧となり、旋回流人の減衰する後流に
おいては、内側に向う循環流Bが発生する。
一方、微粉炭供給ノズル2の根元部Cでは内側空気通路
12からの内側空気によって高02領域となり、NOx
が発生する。他方、根元部Cの後流部りでは、旋回流A
の旋回力によって内側空気の一部が吸引されて少なくな
り、また根元部Cでの燃焼用空気の消費によって後流部
りでは低02領域となるために、この低02領域ではN
H3,HCN等の還元物質が発生する。
従って、根元部CでのNOxは後流部りでの還元物質と
循環流Bによって混合され、NOxはN2に還元される
のである。
そして、発明者等の燃焼実験によれば微粉炭供給ノズル
2の根元部Cでは内側空気が燃焼によって消費されてN
Oxは増加するが、この内側空気00□量が少なくなる
につれて後流部りではNH3、HCN等の還元物質の発
生量が増加する傾向が観察され、一方では外側空気通路
13の外側空気を案内板16によって外向きに広げるこ
とによって微粉炭供給ノズル2の根元部Cでの保炎効果
も向上することが観察された。
第4図は第2図の他の実施例を示したもので、第4図の
ものはハンドル19と操作杆18によって外筒11およ
び案内板16を前、後進させることによって外側空気通
路13内の外側空気の外向き角度を微量調整するように
したものであり、他の説明は第2図のものと同一である
なお、第4図のものにおいては、前述の外側空気の微量
調整のほかに、燃焼装置の消火時には外筒11および案
内板16を実線の位置から点線の位置へ後退させること
によって焼損、破損防止をすることもできる。
以下、本発明者等の行なった実験データを紹介する。
表は高さ16000闘、巾3000 x 4200關の
石炭1.5T/H焚き燃焼テスト炉(バーナ使用本数1
8本)を用いて第1図、第2図および第4図の燃焼装置
を燃焼させて得た実験データである。
なおNOx 、未燃分v ヘA/ (NOxはPP77
1−6%02換算、未燃分は灰中の未燃カーボンwt%
)の実験データで、旋回手段17の上流側圧力(静圧)
は空気ベーン14の上流側圧力(静圧)に対し12倍と
し、案内板16の傾斜角度は20〜90°とし、第4図
のものにおいては外筒11および案内板16を微量調整
した。
この時の火炉出口02濃度は3.5〜4.0%であった
本発明は外筒の先端に外側空気通路の空気を外側へ整流
する案内板を設け、かつこの外側空気通路内に内側空気
通路の空気流よりも強く旋回させる旋回手段を設けたの
で、排ガス中のNOxを低減し、灰中未燃分の増加を防
止することができ、既設の燃焼装置であっても簡単に改
造することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の燃焼装置を示す縦断面図、第2図および
第4図は本発明の実施例に係る燃焼装置の縦断面、第3
図は本発明の燃焼装置における空気の流動状態を説明す
る斜視図である。 5a、 5b・・・・・・燃料供給通路、11・・・・
・・外筒、12・・・・・・内側空気通路、13・・・
・・・外側空気通路、16・・・・・・案内板、17・
・・・・・旋回手段。 第1 図 第2図 )・53図 第4図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 燃料供給通路の外周に外筒を設けて内側空気通路と外側
    空気通路に仕切り、燃料供給通路からの燃料を空気通路
    からの燃焼用空気によって燃焼するものにおいて、前記
    外筒の先端に外側空気通路の空気を外側へ整流する案内
    板を設け、かつこの外側空気通路内に内側空気通路の空
    気流よりも強く旋回させる旋回手段を設けたことを特徴
    とする燃焼装置。
JP11191183A 1983-06-23 1983-06-23 燃焼装置 Granted JPS604704A (ja)

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JP11191183A JPS604704A (ja) 1983-06-23 1983-06-23 燃焼装置

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JPS604704A true JPS604704A (ja) 1985-01-11
JPH0323804B2 JPH0323804B2 (ja) 1991-03-29

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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0757205A2 (en) * 1995-08-04 1997-02-05 Air Products And Chemicals, Inc. Method and apparatus for reducing NOX production during air-oxygen-fuel combustion
JP2015014451A (ja) * 2014-09-11 2015-01-22 三菱日立パワーシステムズ株式会社 燃料バーナ、固体燃料焚きバーナ及び固体燃料焚きボイラ
US9869469B2 (en) 2009-12-22 2018-01-16 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Combustion burner and boiler including the same
US10281142B2 (en) 2009-12-17 2019-05-07 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Solid-fuel-fired burner and solid-fuel-fired boiler
WO2019155976A1 (ja) * 2018-02-09 2019-08-15 株式会社神戸製鋼所 バイナリー発電システム

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WO2019155976A1 (ja) * 2018-02-09 2019-08-15 株式会社神戸製鋼所 バイナリー発電システム

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JPH0323804B2 (ja) 1991-03-29

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