JP2012052750A

JP2012052750A - 燃焼ガス浄化方法及び燃焼装置

Info

Publication number: JP2012052750A
Application number: JP2010196801A
Authority: JP
Inventors: Masaru Nakajima; 優中島
Original assignee: Miura Co Ltd
Current assignee: Miura Co Ltd
Priority date: 2010-09-02
Filing date: 2010-09-02
Publication date: 2012-03-15

Abstract

【課題】燃焼ガス中のＮＯｘをＮＯｘ還元触媒により還元する燃焼装置において、燃焼切換えをした場合にも、ＮＯｘの生成を抑制してＮＯｘ還元触媒においてＮＯｘを効率的に削減可能な燃焼ガス浄化方法及び燃焼装置を提供すること。
【解決手段】バーナ１６と、前記燃料ガスＧ０が燃焼して生成された燃焼ガスＧ２中のＮＯｘを還元するＮＯｘ還元触媒２０と、前記バーナ１６の後段にて可燃性ガスＧ０を供給する可燃性ガス供給手段３２とを備え、前記燃料ガスＧ０を高空気比で燃焼した場合に、前記可燃性ガス供給手段３２から可燃性ガスＧ０を供給するボイラ１０であって、前記可燃性ガス供給手段３２は、前記燃焼ガスＧ２の温度が、ＣＯの燃焼可能温度となる領域１２Ｊにて前記可燃性ガスＧ０を供給するように構成されていることを特徴とする。
【選択図】図２

Description

この発明は、バーナで生成した燃焼ガス中のＮＯｘを、ＮＯｘ還元触媒により還元する燃焼装置における燃焼ガス浄化方法及び燃焼装置に関する。

従来、ボイラ等の燃焼装置から発生する燃焼ガスを排出する際、燃焼ガスに含まれるＮＯｘを所定の数値（例えば、規制値等）以下に低減する必要がある。

このように、燃焼ガスに含まれるＮＯｘを削減する場合に、燃料ガスをバーナで燃焼させる際の空気比（化学量論的値）を１．０よりも小さくして、ＮＯｘの生成を抑制するとともに燃焼ガス中にＣＯを残存させることで、ＣＯをＮＯｘ還元触媒における還元剤として作用させる技術が開示されている（例えば、特許文献１参照。）。

特表２００１−５２０１１０号公報

しかしながら、定常状態のときに、空気比１．０以下で燃焼させても、例えば、ボイラの燃焼開始時や燃焼切換えの際には、空気比を１．０以上に制御する必要があり、その場合、Ｏ_２が増加して燃焼が促進されて還元剤が酸化されるので、還元剤が減少してＮＯｘが還元されにくくなりＮＯｘの生成量が増加する。
一方、燃焼切換えは要求負荷の変動等により頻繁に生じるため、そのことを考慮すると、空気比を１．０以上にした場合にＮＯｘの生成が抑制可能な技術への強い要請がある。

本発明は、このような事情を考慮してなされたもので、バーナで生成した燃焼ガス中のＮＯｘをＮＯｘ還元触媒により還元する燃焼装置において、燃焼切換え等により空気比を１．０以上に制御した場合にも、ＮＯｘの生成を抑制して、ＮＯｘ還元触媒において燃焼ガス中のＮＯｘを効率的に削減可能な燃焼ガス浄化方法及び燃焼装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、この発明は以下の手段を提案している。
請求項１に記載の発明は、燃料ガスを燃焼させるバーナと、前記燃料ガスが燃焼して生成された燃焼ガスが含有するＮＯｘを還元するＮＯｘ還元触媒とを備えた燃焼装置であって、前記バーナの後段にて可燃性ガスを供給する可燃性ガス供給手段を備え、前記可燃性ガス供給手段は、前記燃料ガスを高空気比で燃焼した場合に、前記燃焼ガスの温度がＣＯの燃焼可能温度となる領域に、前記可燃性ガスを供給するように構成されていることを特徴とする。

請求項５に記載の発明は、バーナにより燃料ガスを燃焼して生成された燃焼ガスを、ＮＯｘ還元触媒に通過させることにより前記燃焼ガスが含有するＮＯｘを還元する燃焼ガス浄化方法であって、前記燃料ガスを高空気比で燃焼する場合に、前記燃焼ガスの温度がＣＯの燃焼可能温度となる領域に、前記可燃性ガスを供給することを特徴とする。

この発明に係る燃焼装置又は燃焼ガス浄化方法によれば、バーナで生成した燃焼ガスの温度が低下して、ＣＯの燃焼可能温度となる領域にて燃焼ガスに可燃性ガスを供給するので、ＣＯの燃焼が抑制されるとともに、可燃性ガスが燃焼して中間体としてＮＯｘを還元する物質（ＣＯ、Ｈ_２等）が生成され、ＮＯｘ還元触媒に多量の還元剤が移動して作用する。
その結果、ＮＯｘ還元触媒においてＮＯｘを効率的に削減することができる。

この明細書において、ＣＯの燃焼可能温度とは、対象の燃焼装置内においてＣＯが酸素の存在に燃焼が継続可能な温度をいい、燃焼による発熱、放熱のバランス等により変化する。例えば、一般的なボイラでは、約８００〜９００℃である。

また、この明細書において、燃焼ガスとは、燃料ガスの燃焼反応が完了したものおよび燃焼反応中の燃料ガスの少なくとも一方を含む概念であり、燃料ガスの燃焼反応が完了したものおよび燃焼反応中の燃料ガスの両方を有する場合、燃焼反応中の燃料ガスのみを有する場合、燃料ガスの燃焼反応が完了したもののみを有する場合のいずれをも含む概念である。

また、この明細書において、可燃性ガスとは、Ｏ_２と燃焼反応をするガスをいい、燃焼装置において燃焼ガスとして用いる都市ガス（ＣＨ_４）等の炭化水素（ＨＣ）、燃焼後にＨ２、ＣＯが残存する未燃ガス、未燃ガス又は燃料ガスを少なくとも一部に含み他の気体（例えば、空気、Ｏ_２、不燃性ガス等）を混合した予混合ガス等をいう。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の燃焼装置であって、前記可燃性ガス供給手段は、前記燃焼ガスの温度が、ＣＯの燃焼可能温度以下となる領域に、前記可燃性ガスを供給するように構成されていることを特徴とする。

請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の燃焼ガス浄化方法であって、前記燃焼ガスの温度が、ＣＯの燃焼可能温度以下となる領域に、前記可燃性ガスを供給することを特徴とする

この発明に係る燃焼装置又は燃焼ガス浄化方法によれば、燃焼ガスの温度がＣＯの燃焼可能温度以下となる領域で可燃性ガスを供給するので、ＣＯの燃焼が抑制されるとともに、可燃性ガスが燃焼して中間体としてＮＯｘを還元する物質（ＣＯ、Ｈ_２等）が生成され、ＮＯｘ還元触媒に効率的に還元剤が移動して作用することができる。

請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載の燃焼装置であって、前記燃焼ガス流路が、複数の水管からなる水管群のなかに形成されている場合に、前記可燃性ガス供給手段は、前記水管同士の間隔が拡げられた空間又はその下流側に前記可燃性ガスを供給するように構成されていることを特徴とする。

請求項７に記載の発明は、請求項５又は請求項６に記載の燃焼ガスの浄化方法であって、前記燃焼ガス流路が、複数の水管からなる水管群のなかに形成されている場合に、前記水管同士の間隔が拡げられた空間又はその下流側に前記可燃性ガスを供給することを特徴とする。

この発明に係る燃焼装置又は燃焼ガス浄化方法によれば、水管同士の間隔が拡げられた空間又はその下流側に可燃性ガスを供給するので、燃焼ガス中のＯ_２が可燃性ガスと反応する際の熱の影響に起因するＣＯの酸化を抑制することができる。その結果、燃焼ガス中に多くのＣＯを効率的に残存させることができ、ＮＯｘ還元触媒において効率的にＮＯｘを削減することができる。

請求項４に記載の発明は、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の燃焼装置であって、前記ＮＯｘ還元触媒は、前記可燃性ガスが前記ＮＯｘ還元触媒において還元剤として作用する温度領域に配置することを特徴とする。

この発明に係る燃焼装置又は燃焼ガス浄化方法によれば、ＮＯｘ還元触媒が、可燃性ガスがＮＯｘの還元剤として作用する温度領域に配置されるので、燃焼ガス中のＮＯｘを効率的に除去することができる。

この発明に係る燃焼装置又は燃焼ガス浄化方法によれば、ＮＯｘの生成を抑制しつつ、燃焼ガス中にＣＯを残留させるので、ＮＯｘ還元触媒において効率的にＮＯｘを還元することができる。

本発明の一実施形態に係るボイラの概略構成を示す縦断面図である。一実施形態に係るボイラのIII−III線に沿う横断面図である。一実施形態に係るＮＯｘ還元触媒を示す図である。

以下、図１から図３を参照し、この発明の一実施形態について説明する。
図１、図２は、一実施形態に係る小型貫流式のボイラ１０を説明する図であり、図１は縦断面図を、図２は、図１のIII−III線に沿う横断面図を示している。
ボイラ１０は、筐体１１と、缶体１２と、バーナ１６と、燃焼ガス排出管１７と、送風手段１８と、燃料供給部１９と、ＮＯｘ還元触媒２０と、可燃性ガス供給ノズル（可燃性ガス供給手段）３２、３３と、エコノマイザ３５と、制御部４０とを備えている。

缶体１２は、水管群１３と、水管群１３の下方に位置する下部管寄せ１４Ａと、水管群１３の上方に位置する上部管寄せ１４Ｂとを備え、下部管寄せ１４Ａと上部管寄せ１４Ｂとは、垂直方向に設けられた水管群１３により通水可能に接続されている。

上部管寄せ１４Ｂには、圧力センサ７が接続されており、上部管寄せ１４Ｂ内の蒸気の圧力を検出するようになっている。
また、下部管寄せ１４Ａの上部及び上部管寄せ１４Ｂの下部には、キャスタブル（耐火物）１１Ａが配置されている。

水管群１３は、図２に示すように、複数の内側水管１３Ａと、バーナ１６から燃焼ガス排出管１７に向かって配列される複数の外側水管１３Ｂとを備え、内側水管１３Ａは、複数の外側水管１３Ｂにより構成された水管壁部１３Ｃの内方に配置されている。

また、内側水管１３Ａの間には、バーナ１６で生成された燃焼ガスＧ２が、燃焼ガス排出管１７に向かって移動する燃焼ガス通路１２Ｇが形成されており、燃焼ガス通路１２Ｇの途中には、内側水管１３Ａ同士の間隔を拡げて配置することで燃焼反応を促進可能とされた抜管部１２Ｊが形成されている。

水管壁部１３Ｃは、複数の外側水管１３Ｂと、複数の連結部材１５とを備え、隣接する外側水管１３Ｂ同士、外側水管１３Ｂとバーナ１６側の筐体内壁、外側水管１３Ｂと燃焼ガス排出管１７側の筐体内壁をそれぞれ連結部材１５により連結することで形成され、燃焼ガス通路１２Ｇを挟んで筐体１１との間を仕切るように左右に一対配置されている。

バーナ１６は、例えば、箱型に形成されていて、水管群１３側の面は複数のノズル孔が平面状に配列されたノズル部１６Ａとされ、ノズル部１６Ａには、送風手段により予混合ガスＧ１が供給されるようになっている。

ノズル部１６Ａに供給された予混合ガスＧ１は、ノズル孔から噴射、燃焼されることにより高温の燃焼ガスＧ２となり、燃焼ガスＧ２は、燃焼ガス通路１２Ｇを通過して水管群１３の水を加熱するようになっている。

また、バーナ１６は、例えば、圧力センサ７により検出された蒸気の圧力に基づいて、燃焼状態（例えば、高燃焼、低燃焼）を制御可能とされている。
図１、図２において示したノズル部１６Ａから水管群１３側に拡がる破線部は、ノズル部１６Ａで生成される火炎を概念的に表したものである。

燃焼ガス排出管１７は、燃焼ガスＧ２をボイラ１０の外部に排出する排出路１７Ａを構成するとともに燃焼ガス通路１２Ｇの末端に接続され、水管群１３を通過した燃焼ガスＧ２が排出路１７Ａに導かれて、エコノマイザ３５に送られるようになっている。

送風手段１８は、送風機１８Ａと、給気通路１８Ｂと、ダンパ１８Ｃとを備え、送風機１８Ａにより加圧空気Ａ１を給気通路１８Ｂに移送し、燃料供給部１９から供給された燃料ガスＧ０と、給気通路１８Ｂ内で混合されて予混合ガスＧ１となりバーナ１６に供給されるようになっている。

送風機１８Ａは、送風ファンを回転して加圧空気Ａ１を供給するものであり、この実施形態における送風機１８Ａは、バーナ１６の燃焼状態に対応して送風ファンの回転数をインバータにより制御して加圧空気Ａ１の送風量を調整するようになっている。
また、ダンパ１８Ｃは、図示しないモータにより開度が制御可能とされており、送風機１８Ａとともに、又は単独で加圧空気Ａ１の送風量を調整することができるようになっている。

燃料供給部１９は、燃料供給管１９Ａと、流量調整弁１９Ｂとを備えており、流量調整弁１９Ｂを制御することによりバーナ１６の燃焼状態に対応する量の燃料ガスＧ０を燃料供給管１９Ａに供給するようになっている。燃料ガスＧ０としては、例えば、ＣＨ_４からなる都市ガスが用いられる。

ＮＯｘ還元触媒２０は、燃焼ガスＧ２に含まれるＮＯｘを還元してＮ_２とすることにより、燃焼ガスＧ２に含まれるＮＯｘを除去するようになっていて、図２に示すように、例えば、内側水管１３Ａ同士、又は内側水管１３Ａと外側水管１３Ｂとの間に燃焼ガス通路１２Ｇを横切るように設けられており、すべての燃焼ガスＧ２が、排出路１７Ａに流入するまでにＮＯｘ還元触媒２０を通過するようになっている。

この実施形態において、ＮＯｘ還元触媒２０は、例えば、第６番目（バーナ１６側が第１水管）と第７番目の外側水管１３Ｂの中間に位置する内側水管１３Ａの中心を横切る位置に配置されている。
かかる構成により、ＮＯｘ還元触媒２０は約４５０℃〜６６０℃の温度領域に配置され、燃焼ガスＧ２と混合された燃料ガスＧ０が、ＮＯｘ還元触媒２０において還元剤として効率的に作用する点で好適である。

なお、ＮＯｘ還元触媒２０は、４５０℃〜６６０℃以外の温度領域に限定されず、ＮＯｘを還元する際に還元剤として作用する燃焼ガスＧ２中の可燃ガス成分やＮＯｘの除去量に対応させて適切な温度領域を選択して配置することができる。

ＮＯｘ還元触媒２０は、例えば、図３に示すように厚さ方向に複数の通気孔Ｐが形成された矩形平板状の基材２２の表面に、触媒活性材料として、例えば、白金（Ｐｔ）が担持された構成とされている。

基材２２は、帯状の平板からなる第１の基材２２Ａと波板からなる第２の基材２２Ｂとを交互に重ね合わせたものを側板２３により囲んで固定した構造とされている。
第１の基材２２Ａ及び第２の基材２２Ｂは、それぞれ排ガスとの接触面積を広くするために表面処理が施されて表面に多数の微小凹凸が形成されたステンレス板からなり、この微小凹凸に触媒活性材料が担特されている。

なお、ＮＯｘ還元触媒２０の構造は、特に限定されるものではなく、基材２２に代えて、例えば、ステンレス以外の金属やセラミックにより形成された通気可能な基材の表面に触媒活性材料を担持させた構成としてもよい。
また、燃焼ガスＧ２と触媒活性材料との接触を通気孔Ｐによらず、一定しない方向に多数の通気孔が形成されたスポンジ状の多孔性構造、又は通気可能な流路が形成された容器内に多数収容した触媒活性材料が担持されたペレットの表面で行う構成としてもよい。
また、ＮＯｘ還元触媒２０の触媒活性材料として、Ｐｔ以外の貴金属（Ａｇ、Ａｕ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｐｔ、Ｉｒ）又は金属酸化物（ＮｉＯ_Ｘ、ＣｕＯ_Ｘ、Ｃ_ＯＯ_Ｘ、ＭｎＯ_Ｘ）を用いてもよい。

可燃性ガス供給ノズル３２、３３は、例えば、流量調整弁３２Ｖ、３３Ｖを介して燃料ガス（可燃性ガス）ＧＯの供給源（不図示）に接続され、先端が筐体１１、水管壁部１３Ｃを通じて内側水管１３Ａの間に開口し、流量調整弁３２Ｖ、３３Ｖが閉止又は開度調整されることにより、可燃性ガス供給ノズル３２、３３から燃焼ガス通路１２Ｇに、それぞれ所定量の燃料ガスＧ０を供給可能とされている。

可燃性ガス供給ノズル３２は、例えば、抜管部１２Ｊの下流側に位置する第３番目と第４番目の外側水管の間から燃料ガスＧ０を供給し、可燃性ガス供給ノズル３３は、第４番目と第５番目の外側水管の間から燃料ガスＧ０を供給するようになっている。

なお、可燃性ガス供給ノズル３２、可燃性ガス供給ノズル３３から燃料ガスＧ０を供給する位置の燃焼ガスＧ２の温度は、例えば、可燃性ガス供給ノズル３２が約８５０℃〜９００℃、可燃性ガス供給ノズル３３が約８００℃〜８５０℃とされている。なお、ＣＯの燃焼を抑制する観点からは、ＣＯの燃焼可能温度（例えば、約９００℃）より低い温度領域に燃料ガスＧ０を供給することが好適である。

なお、燃焼ガスＧ２がＣＯ燃焼可能温度となる領域において、燃焼ガスＧ２が定常状態でＣＯ燃焼可能温度以上であっても、可燃性ガス（ここでは燃料ガスＧ０）を供給することにより燃焼ガスＧ２がＣＯ燃焼可能温度以下に低下する場合には、ＣＯの燃焼反応が抑制されるため、燃料ガスＧ０を供給するのに好適である。

また、可燃性ガス供給ノズル３２、３３から噴射する燃料ガスＧ０の量は、燃焼ガスＧ２が含むＮＯｘに対して、モル換算で約１０倍以上であることが好適である。
なお、流量調整弁３２Ｖ、３３Ｖそれぞれの開度を適宜調整することにより、可燃性ガス供給ノズル３２、３３それぞれからの燃料ガスＧ０供給量を適宜調整してもよい。

エコノマイザ３５は、水管群１３を通過してきた燃焼ガスＧ２の廃熱を利用して缶体１２に供給する水を加熱することにより省エネルギーを図るものであり、燃焼ガスＧ２と図示しない給水源からの水を排出路１７Ａに配置された熱交換部に流通させて熱交換することで加熱してから下部管寄せ１４Ａに供給するようになっている。

制御部４０は、入力部４１と、メモリ４２と、演算部４３と、ハードディスク４４と、出力部４６と、通信線４７とを備え、入力部４１、メモリ４２、演算部４３、ハードディスク４４、出力部４６は通信線４７により相互にデータ等を通信可能に接続されている。

また、制御部４０は、圧力センサ７が検出した圧力に基づきバーナ１６の燃焼量を制御して、燃焼切換えをするとともに、燃焼切換えにより空気比を１．０以上に制御する場合には、流量調整弁３２Ｖ、３３Ｖを燃焼切換えに先立って開度調整し、可燃性ガス供給ノズル３２、３３から燃焼ガス通路１２Ｇに、所定量の燃料ガスＧ０を供給するようになっている。

入力部４１は、例えば、図示しないキーボード等のデータ入力機器を有していて設定等を演算部４３に出力可能とされ、圧力センサ７と信号線４８Ａにより接続され、圧力センサ７から入力された信号を演算部４３に出力するようになっている。

出力部４６は、送風機１８Ａ、ダンパ１８Ｃ、流量調整弁１９Ｂ、流量調整弁３２Ｖ、３３Ｖと信号線４８Ｂより接続され、演算部４３から出力された信号を、送風機１８Ａ、ダンパ１８Ｃ、流量調整弁１９Ｂ、流量調整弁３２Ｖ、３３Ｖに出力するようになっている。

演算部４３は、メモリ４２の記憶媒体（例えば、ＲＯＭ）に格納されたプログラムを読み込んで実行して、入力部４１から入力された圧力センサ７からの信号に基づいて、上部管寄せ１４Ｂ内の圧力を算出し、ハードディスク４４に格納されたデータベース（不図示）を参照して、ボイラ１０の燃焼量、送風機１８Ａ、ダンパ１８Ｃ、流量調整弁１９Ｂに対する制御量を算出するようになっている。

また、演算部４３は、ボイラ１０の燃焼切換えに際して、送風機１８Ａ、ダンパ１８Ｃ、流量調整弁１９Ｂに出力する所定時間前（例えば、０．５秒前）に、流量調整弁３２Ｖ、３３Ｖに出力して開度を調整し、可燃性ガス供給ノズル３２、３３から燃料ガスＧ０を噴射するように構成されている。
なお、流量調整弁３２Ｖ、３３Ｖへの出力は、送風機１８Ａ、ダンパ１８Ｃ、流量調整弁１９Ｂに出力して、空気比が１．０以上となる前に、可燃性ガス供給ノズル３２、３３から適量の原料ガスＧ０が噴射されるタイミングであることが好適である。

ハードディスク４４は、データベースを備えており、例えば、圧力センサ７から取得した現圧力を設定圧力に移行するための燃焼量、送風機１８Ａ、ダンパ１８Ｃ、及び流量調整弁１９Ｂに対する制御量を示す数値データがデータテーブルの形式で格納されている。

次に、ボイラ１０の作用について説明する。
ボイラ１０は、例えば、バーナ１６が低燃焼状態の燃焼量で運転されているものとする。
１）バーナ１６に供給された予混合ガスＧ１は、ノズル部１６Ａのノズル孔から噴出されて燃焼され、高温の燃焼ガスＧ２が生成される。
２）上部管寄せ１４Ｂの圧力低下を圧力センサ７が検出し、圧力信号は入力部４１を介して演算部４３に出力される。
３）演算部４３は、圧力センサ７から取得した信号から圧力を算出するとともに、ハードディスク４４に格納されたデータベースを参照して、設定圧力に移行するための燃焼量、送風機１８Ａ、ダンパ１８Ｃ、及び流量調整弁１９Ｂに対する制御量を算出する。
４）演算部４３は、バーナ１６の燃焼量を変化させる場合には、送風機１８Ａ、ダンパ１８Ｃ、及び流量調整弁１９Ｂに対する出力に先立ち、流量調整弁３２Ｖ、３３Ｖを開度調整して、可燃性ガス供給ノズル３２、３３から燃料ガスＧ０を噴出する。
燃焼ガス通路１２Ｇにおいて、燃焼ガスＧ２及び燃料ガスＧ０が混合、燃焼することにより、例えば、下記ｉ）〜iv）の反応が行なわれて、ＣＯ、Ｈ_２が生成される。
ｉ）ＣＨ_４＋Ｏ → ＣＨ_３＋ＯＨ
ii）ＣＨ_３＋Ｏ → ＣＨ_２Ｏ＋Ｈ
iii）ＣＨ_２Ｏ＋Ｏ → ＣＨＯ＋ＯＨ
iv）ＣＨＯ＋Ｏ_２ → ＣＯ＋ＨＯ_２
供給した燃料ガスＧ０が、上記反応によりＣＯ、Ｈ_２に変化した状態で、ＮＯｘ還元触媒２０に移動することが好適であり、ＣＨ_４がＮＯｘ還元触媒２０に到達しないことはより好適である。
５）可燃性ガス供給ノズル３２、３３から噴出した燃料ガスＧ０は、第３番目と第４番目の外側水管の間、及び第４番目と第５番目の外側水管の間から、燃焼ガスＧ２が内側水管１３Ａの間のＣＯ燃焼可能温度（例えば、約９００℃以下）より低い温度の空間に流入する。
６）内側水管１３Ａの間の空間に流入した燃料ガスＧ０は、燃焼ガスＧ２中のＯ_２と反応してＮＯｘの生成を抑制し、ＣＯの燃焼可能温度以下であるため、ＣＯの燃焼が抑制される。
７）燃焼ガスＧ２は、ＮＯｘが削減された状態でＣＯを残存させて燃焼ガス通路１２Ｇを移動し、ＮＯｘ還元触媒２０に通過（到達）する。
８）燃焼ガスＧ２は、ＮＯｘ還元触媒２０を通過する際に、燃焼ガス中のＮＯｘがＣＯを還元剤として還元されＮＯｘが減少する。その際、ＮＯｘは、燃焼ガスＧ２中のＨ_２、ＣＨ_４等とも反応してＮＯｘが減少する。

一実施形態に係るボイラ１０によれば、燃焼ガスの温度がＣＯの燃焼可能温度となる領域にて燃焼ガスに可燃性ガスを供給するので、燃焼切換えにともない空気比を１．０以上にした場合でも、ＣＯの燃焼が抑制されるとともに燃料ガスＧ０が燃焼して中間体としてＮＯｘを還元する物質（ＣＯ、Ｈ_２等）が生成され、ＮＯｘ還元触媒２０に多量の還元剤が移動する。
その結果、ＮＯｘ還元触媒２０においてＣＯが還元剤として作用してＮＯｘを効率的に削減することができる。

また、ボイラ１０によれば、可燃性ガス中のＣＨ_４、及び可燃性ガス由来のＣＯ、Ｈ_２が未燃状態であっても、ＮＯｘ還元触媒２０にて反応、除去されるので可燃性ガスの排出路１７Ａからの排出を抑制することができる。

なお、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲において、種々の変更をすることが可能である。
例えば、上記実施の形態においては、ボイラ１０が、燃焼ガスＧ２がバーナ１６から排出路１７Ａに向かって形成された燃焼ガス通路１２Ｇを流れる小型貫流型ボイラである場合について説明したが、小型貫流型ボイラの他、水管が環状に配列された多管式のボイラ、炉筒煙管ボイラ、温水ボイラやバーナにより加熱管を直接加熱する給湯器等、種々の燃焼装置に適用してもよい。

また、上記実施の形態においては、可燃性ガス供給ノズル３２、３３が燃料ガスＧ０を、燃焼切換え時に供給する場合について説明したが、燃焼切換え時に限らず、空気比を１．０以上とする場合に、本発明を適用することも可能である。

また、上記実施の形態においては、水管群１３のなかに抜管部１２Ｊが形成されたボイラ１０に適用する場合について説明したが、水管群１３に抜管部１２Ｊが形成されていないボイラや、抜管部１２Ｊに代えて又は抜管部１２Ｊに加えて、抜管部１２Ｊ以外の燃焼促進空間が形成されたボイラに適用してもよい。

また、上記実施の形態においては、可燃性ガス供給ノズル３２、３３を、抜管部１２Ｊの下流側の２箇所（第３番目と第４番目、及び第３番目と第４番目の外側水管の間）に設ける場合について説明したが、可燃性ガス供給ノズルをいくつ設けるか又いずれの位置に設けるかは任意に設定することが可能であり、ＣＯ燃焼可能温度又はＣＯ燃焼可能温度以下となる領域であれば、抜管部１２Ｊや抜管部１２Ｊの上流側に設けてもよい。また、燃焼ガスＧ２がＣＯ燃焼可能温度以上となる領域に、可燃性ガス供給ノズルを付加して設けることを妨げない。
また、燃料ガスＧ０に代えて、例えば、予混合ガスＧ１、未燃ガス等、他の可燃性ガスを供給してもよいことはいうまでもない。

また、上記実施の形態においては、可燃性ガスが還元剤として効率的に作用するように缶体１２内にＮＯｘ還元触媒２０を配置する場合について説明したが、ＮＯｘ還元触媒２０の段数、配置は任意に設定することが可能であり、例えば、缶体１２内に加え又は缶体１２内に代えて排出路７Ａ内に設けてもよい。

また、燃焼装置において用いるバーナは、複数のノズル孔が平面状に配置された予混合式バーナに限定されるものではなく、例えば、燃料ガスＧ０を加圧空気Ａ１と混合した予混合ガスＧ１に代えて、燃料ガスＧ０を直接バーナに供給し、バーナにおいて加圧空気を混合する構成としてもよい。

Ｇ０燃料ガス
Ｇ２燃焼ガス
１０ボイラ（燃焼装置）
１２Ｊ抜管部
１３水管群
２０ＮＯｘ還元触媒
３２、３３可燃性ガス供給ノズル

Claims

燃料ガスを燃焼させるバーナと、
前記燃料ガスが燃焼して生成された燃焼ガスが含有するＮＯｘを還元するＮＯｘ還元触媒とを備えた燃焼装置であって、
前記バーナの後段にて可燃性ガスを供給する可燃性ガス供給手段を備え、
前記可燃性ガス供給手段は、
前記燃料ガスを高空気比で燃焼した場合に、
前記燃焼ガスの温度がＣＯの燃焼可能温度となる領域に、前記可燃性ガスを供給するように構成されていることを特徴とする燃焼装置。
請求項１に記載の燃焼装置であって、
前記可燃性ガス供給手段は、
前記燃焼ガスの温度が、ＣＯの燃焼可能温度以下となる領域に、前記可燃性ガスを供給するように構成されていることを特徴とする燃焼装置。
請求項１又は請求項２に記載の燃焼装置であって、
前記燃焼ガス流路が、複数の水管からなる水管群のなかに形成されている場合に、
前記可燃性ガス供給手段は、
前記水管同士の間隔が拡げられた空間又はその下流側に前記可燃性ガスを供給するように構成されていることを特徴とする燃焼装置。
請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の燃焼装置であって、
前記ＮＯｘ還元触媒は、前記可燃性ガスが前記ＮＯｘ還元触媒において還元剤として作用する温度領域に配置することを特徴とする燃焼装置。
バーナにより燃料ガスを燃焼して生成された燃焼ガスを、ＮＯｘ還元触媒に通過させることにより前記燃焼ガスが含有するＮＯｘを還元する燃焼ガス浄化方法であって、
前記燃料ガスを高空気比で燃焼する場合に、前記燃焼ガスの温度がＣＯの燃焼可能温度となる領域に、前記可燃性ガスを供給することを特徴とする燃焼ガス浄化方法。
請求項５に記載の燃焼ガス浄化方法であって、
前記燃焼ガスの温度が、ＣＯの燃焼可能温度以下となる領域に、前記可燃性ガスを供給することを特徴とする燃焼ガス浄化方法。
請求項５又は請求項６に記載の燃焼ガスの浄化方法であって、
前記燃焼ガス流路が、複数の水管からなる水管群のなかに形成されている場合に、
前記水管同士の間隔が拡げられた空間又はその下流側に前記可燃性ガスを供給することを特徴とする燃焼ガス浄化方法。