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JPS6116884B2 - - Google Patents

Info

Publication number
JPS6116884B2
JPS6116884B2 JP55105283A JP10528380A JPS6116884B2 JP S6116884 B2 JPS6116884 B2 JP S6116884B2 JP 55105283 A JP55105283 A JP 55105283A JP 10528380 A JP10528380 A JP 10528380A JP S6116884 B2 JPS6116884 B2 JP S6116884B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
combustion
nox
fuel
air
burner
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired
Application number
JP55105283A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPS5731710A (en
Inventor
Chikatoshi Kurata
Mutsuhiro Shiraha
Kozo Kato
Kenichi Fujii
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.)
Kawasaki Motors Ltd
Tokyo Electric Power Co Holdings Inc
Original Assignee
Tokyo Electric Power Co Inc
Kawasaki Jukogyo KK
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tokyo Electric Power Co Inc, Kawasaki Jukogyo KK filed Critical Tokyo Electric Power Co Inc
Priority to JP10528380A priority Critical patent/JPS5731710A/en
Publication of JPS5731710A publication Critical patent/JPS5731710A/en
Publication of JPS6116884B2 publication Critical patent/JPS6116884B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

本発明は燃焼を燃料させる際に発生するNOx
を炭化水素の存在する燃焼領域で還元脱硝するこ
とによりNOxの排出を少なくする燃焼法に係
る。 ボイラ等よりの燃焼排ガス中のNOxの低減方
法としては、大別して、 (イ) 燃焼改善による低減、 (ロ) アンモニア注入等による炉内高温脱硝、 (ハ) 乾式有触媒脱硝法、 (ニ) 湿式吸収処理法などの方法。 が提案されているが、いずれの方法も経済性、信
頼性などの点で満足できるものではない。 本発明は上記分類に従えば(イ)燃焼改善の範ちゆ
うに属し、簡易かつ効果的な低NOx燃焼方法に
関するもので、経済性、信頼性の面で従来の燃焼
方法よりもすぐれた効果を発揮するのである。 大型ボイラ等の燃焼装置では、多量の燃料を燃
焼させるために、多数のバーナから燃料および燃
焼用空気を供給することになるが、一般に大型ボ
イラ等の燃焼装置は、燃料と空気とが供給される
バーナの取付位置によつて、次の2種類に大別さ
れる。その第1は、バーナが四角形火炉の角部に
取付けられる接線環焼炉であり該燃焼炉では火炉
の中央部に形成されるフアイアーボールによつて
火炎の安定が確保されることと、角部にバーナを
設置するという物理的制約から燃料供給部分と空
気供給部分とが上下方向に分離されるのが普通で
ある。 その第2は四角形状をした火炎の返上にバーナ
が取付けられる前面燃焼炉である。本発明は前面
燃焼炉における低NOx燃焼方法を提供するもの
である。従来、前面燃焼炉では、個々のバーナで
の燃焼性を良好に保持する観点から、各バーナは
燃料供給管を中心としてそのまわりを囲んで燃焼
用空気が供給されるような構造をとつている。そ
の結果、炉内に噴射される油滴の燃焼は、その周
囲をとりまく燃焼用空気との混合過程で急速に行
われ、いわゆる独立火炎が形成され、燃焼性の面
からは良好な燃焼が容易に達成されている。 ところでこのような独立火炎を形成する従来の
燃焼方式では、燃焼領域が高温になるためNOx
の生成量が比較的多くなることに加えて、一度生
成したNOxはほとんど分解されることなく炉外
へ排出されるため、NOx排出濃度が高くなりが
ちである。そこで従来はNOx低減のために、炉
内でのNOxの生成を抑えることを主眼として、
排ガス再循環法、二段燃焼法、低NOxバーナ等
により燃焼温度を抑える方法が主として用いられ
てきた。 本発明者のうち2名は、先に炭化水素燃料の燃
焼領域に高濃度のNOxを含む燃焼ガスを導入す
ることにより、NOxの大部分(95%程度)をN2
に無害化脱硝することを可能にする発明(特開昭
52−101663号発明)を完成したが、本発明者等の
上記先願発明に記載した炭化水素燃料の燃焼領域
通過によるNOx分解の原理を、更にボイラ等に
みられる数10〜数100ppm程度のNOx分解に適用
すべく鋭意研究を続け、遂に本発明に到達したの
である。ここで燃焼領域とは、炭化水素未燃成分
の存在する火炎内部を意味している。 炭化水素燃料の燃焼領域通過によるNOxの分
解の反応機構は、次のように表わされる。 NOx+HC→HCN,NH3+ ……〔〕 HCN,NH3+OX→NOx+ ……〔〕 HCN,NH3+NOx→N2+ ……〔〕 ここでHCは燃料油の燃焼過程の中間生成物であ
るCH3等の活性炭化水素、OXはO2,OH等の酸
化剤を表わしている。即ち、NOxが燃焼領域通
過のさい活性炭化水素HCと結合すると、HCNや
NH3等のN化合物になり、それらは〔〕,〔〕
に示される競合反応の結果として、一部は再酸化
されてNOxにもどるか、大部分は還元されてN2
に変化して無害化される。それゆえ、反応〔〕
が進むほど結果的にNOxが分解され、NOx濃度
が低くなる。このことは逆にいえば、低NOx化
のためにはNOxを含む燃焼ガスを、再び炭化水
素の存在する燃焼領域を通過させればよい。な
お、反応〔〕〜〔〕の具体的な反応としては
次のものがある。 NO+CH3→HCN+H2O 〔〕′ HCN+O2→NO+CHO 〔〕′ HCN+NO→N2+CHO 〔〕′ なお、炭化水素でない未燃成分としてのCOやH2
ではNOxが分解しないし、燃焼領域外では炭化
水素が存在しないためNOxの分解もない。 この点に着目して本発明者等は、炉内での
NOxの生成そのものを抑制するという従来の低
NOx燃焼法の発想とは全く異なり、炉内の燃焼
領域でNOxの分解を促進させることによりNOx
の低減をはかるという新しい発想のもとに、燃料
と燃焼用空気とを別々のポートから分離して火炉
内に投入することによつて達成される低NOx燃
焼法を発明するに至つた。 すなわち、従来のバーナでは前記の如く燃料油
をとりまく形で燃焼用空気が高速で供給されるた
め、燃料の燃焼は個々の独立火炎内で完了し、そ
こで生成されたNOxを含む燃焼ガスは他の独立
火炎内を通過することがないため、NOx還元反
応を受けることなく炉外へ排出されるのに反し
て、本発明の燃焼方法においては、燃料と燃焼用
空気を別々のポートから分離して火炉内に投入す
るから、投入された燃料は、必然的に上流側で生
成した燃焼ガスとよく混合した後にはじめて燃焼
用空気と接触して燃焼することとなるため、上記
燃焼ガス中に存在するNOxの大部分を自然に還
元脱硝することになる。 こうした脱硝反応を繰り返し受けることによ
り、本発明の低NOx燃焼法では著しい低NOx燃
焼が容易に達成される。 本発明は複数個のバーナを有する前面燃焼部に
おいて、燃料と燃焼用空気とを別々のポートから
分離して火炉内に供給すると共に少なくとも1個
設けられた通常のバーナを用いる保炎用バーナよ
り火炎を保持させるようにした低NOx燃焼方法
であり、使用する装置としては単一又は複数個の
ブロツクよりなる燃料燃焼装置において、各ブロ
ツクが複数個の燃料供給用ポート及び個別二段燃
焼用空気ポートを別々に空間配置し、各ブロツク
に少なくとも1個の保炎用バーナを燃料供給用ポ
ートの上流側に備えた低NOx燃焼装置である。
NOxと炭化水素がよく混合してNOxの還元が促
進され、低NOx化が達成されるとともに、保炎
用バーナを装備することから燃焼不安定をおこす
こともない。 保炎バーナは燃焼を安定に維持するのに必要な
最小限の本数を、適当な位置に装備すればよい。 次に本発明を図面によつて説明する。第1図は
本発明に使用される装置の一実施例の概略図を示
すもので、第1図において1は通常の発電用ない
し蒸気発生用ボイラであり、火炉1a、熱交換器
1b,1c、空気予器2、煙突3を有している。
燃料は脱硝燃焼用の燃料供給ライン4の先端に取
りつけられた燃料噴射管を有する燃料供給用ポー
ト4a,4b,4cを経て火炉内に投入され、先
に燃焼した燃焼ガスと混合する。ここで燃料供給
用ポートは、単に燃料噴射の機能を有するだけで
あり、燃焼用空気の供給機能を持たないことが大
きな特徴である。 以下この燃料供給用ポート4a,4b,4cと
個別二段燃焼用空気ポート5a,5b,5cの群
とを脱硝燃焼用バーナと称する。燃焼用空気は一
部は保炎用バーナから燃料と共に供給されるが、
大部分は個別二段燃焼用空気供給ライン5を通じ
て、個別二段燃焼用空気ポート5a,5b,5c
から炉内に供給され、燃料供給用ポート4a,4
b,4cから供給される燃料と混合し、燃焼を継
続させる。8は火炉内の燃焼を安定化させるため
に取りつけられている保炎バーナであり、そこに
は火炎内の燃焼を維持するために保炎バーナ用燃
料供給ライン6および保炎バーナ用燃焼空気供給
ライン7から燃料(保炎用燃料)と空気とがそれ
ぞれ供給されている。燃料供給管をとりまく形で
空気が供給される従来のバーナでは個々のバーナ
で火炎が安定するが、本発明の前面燃焼炉では燃
料と燃焼ガスとが混合した後はじめて火炎が形成
されるため、着火位置が不安定となり、個々のバ
ーナでの燃焼性を良好に保持するため各バーナは
燃料供給管を中心としてそのまわりを囲んで燃焼
用空気が供給される構造をとつている。 本発明は炉内の燃焼領域でNOxの分解を促進
させることによつて、NOxの低減を図るために
燃料と燃焼用空気とを別々のボートから分離して
火炉内に投入し、燃料と上流側燃焼ガスとが混合
した後、火炎を形成させ、脱硫反応を繰り返し起
させるものである。このことは後記の実施例によ
つてその効果が確められているが同時に本発明の
前面燃焼炉では保炎用バーナがないと火炉内の燃
焼が不安定になり、燃料と空気とを別々に供給す
る本発明の方法は成立しなくなる。 従つて火炎形成のための熱源および燃料ガスの
発生源としての保炎用バーナは本発明の必須要件
である。 なお9は後述のTSC用の空気ポートであり、
本発明の1実施態様に用いられる。 本発明の方法によれば8の保炎用バーナではあ
る程度のNOxが生成するが、その燃焼ガスに燃
料供給ポート4aから燃料が吹き込まれ燃焼する
過程でNOxがいくらか分解し、さらに5aの個
別二段燃焼用空気との混合過程での活発な燃焼に
よりNOx還元反応がおこりNOx量が低下する。 このようにしてできた燃焼ガスは、さらに後段
でのポート4bからの燃料およびポート5bから
の空気との混合領域における燃焼反応により再び
NOxが還元即ち脱硝される。 こうしたことがさらに後段においても繰り返さ
れることにより、脱硝反応が進み、NOxの排出
濃度が著しく低くなる。 次に実施例によつて本発明を説明する。 実施例 1 実験は小型炉を用いて行なわれた。。燃焼炉は
内径1m、長さ3.65mの横置円筒炉であり、炉の
側壁に4段にわたつてバーナを取りつけ、第1段
目を保炎バーナ、第2〜4段目のバーナを脱硝燃
焼用バーナとして使用した。 この2〜4段目の各燃料供給用ポートの下流側
には第1図に示すのと同じように個別二段燃焼用
空気の供給ポートを設けている。燃料としては、
0.149%の窒素分を含むC重油、0.1%の窒素分を
含むようにピリジンを添加した灯油、および灯油
の3種類を用いた、燃料の燃焼量は40Kg/hと60
Kg/hの2ケースで実験し、各燃料ポートへの燃
料供給量は均一に保つた。 実験結果を第1表に示す。
This invention deals with NOx generated when combustion is used as fuel.
This relates to a combustion method that reduces NOx emissions by reducing and denitrating NOx in the combustion region where hydrocarbons are present. Methods for reducing NOx in combustion exhaust gas from boilers, etc. can be roughly divided into: (a) Reduction by combustion improvement, (b) In-furnace high-temperature denitrification using ammonia injection, etc., (c) Dry catalytic denitrification method, (d) Methods such as wet absorption treatment. have been proposed, but none of these methods is satisfactory in terms of economy, reliability, etc. According to the above classification, the present invention falls under the category of (a) combustion improvement, and relates to a simple and effective low NOx combustion method, which is superior to conventional combustion methods in terms of economy and reliability. It shows that. In combustion devices such as large boilers, fuel and air for combustion are supplied from a large number of burners in order to burn a large amount of fuel, but in general, combustion devices such as large boilers are supplied with fuel and air. Depending on the installation position of the burner, it is roughly divided into the following two types. The first is a tangential ring furnace in which the burners are attached to the corners of a rectangular furnace. Due to the physical constraints of installing a burner in one section, the fuel supply section and the air supply section are usually separated vertically. The second type is a front combustion furnace in which a burner is attached to the back of a rectangular flame. The present invention provides a method of low NOx combustion in a front-burning furnace. Conventionally, front combustion furnaces have a structure in which combustion air is supplied to each burner around a fuel supply pipe in order to maintain good combustibility in each burner. . As a result, the combustion of the oil droplets injected into the furnace occurs rapidly during the mixing process with the surrounding combustion air, forming a so-called independent flame, making it easy to achieve good combustion in terms of combustibility. has been achieved. By the way, in the conventional combustion method that forms independent flames, the combustion area becomes high temperature, so NOx
In addition to the relatively large amount of NOx produced, NOx emissions once produced are emitted outside the furnace without being decomposed, so the NOx emission concentration tends to be high. Therefore, conventionally, in order to reduce NOx, the main focus was to suppress the generation of NOx in the furnace.
The main methods used have been to suppress the combustion temperature using exhaust gas recirculation methods, two-stage combustion methods, low NOx burners, etc. Two of the inventors of the present invention first introduced combustion gas containing a high concentration of NOx into the combustion region of hydrocarbon fuel, thereby removing most of the NOx (approximately 95%) from N2.
An invention that enables denitrification to make it harmless (Unexamined Japanese Patent Publication No.
No. 52-101663 invention) was completed, but the principle of NOx decomposition by passing the hydrocarbon fuel through the combustion region described in the above-mentioned earlier invention of the present inventors was further applied to the NOx decomposition method of several tens to several hundred ppm, which is found in boilers, etc. They continued their intensive research to apply this method to NOx decomposition, and finally arrived at the present invention. Here, the combustion region means the inside of the flame where unburned hydrocarbon components exist. The reaction mechanism of NOx decomposition due to passage of hydrocarbon fuel into the combustion region is expressed as follows. NOx + HC → HCN, NH 3 + ... [] HCN, NH 3 + OX → NOx + ... [] HCN, NH 3 + NOx → N 2 + ... [] Here, HC is an intermediate product of the combustion process of fuel oil Activated hydrocarbons such as CH 3 and OX represent oxidizing agents such as O 2 and OH. In other words, when NOx combines with activated hydrocarbons HC while passing through the combustion zone, HCN and
They become N compounds such as NH 3 , and they are [], []
As a result of the competing reactions shown in
becomes harmless. Therefore, the reaction
The more NOx progresses, the more NOx is decomposed and the NOx concentration becomes lower. Conversely, in order to reduce NOx, the combustion gas containing NOx should be passed through the combustion region where hydrocarbons are present again. Incidentally, specific reactions of reactions [] to [] include the following. NO+CH 3 →HCN+H 2 O []′ HCN+O 2 →NO+CHO []′ HCN+NO→N 2 +CHO []′ Note that CO and H 2 as unburned components that are not hydrocarbons
In this case, NOx does not decompose, and since there are no hydrocarbons outside the combustion zone, there is no decomposition of NOx. Focusing on this point, the inventors have developed
Conventional low-temperature technology that suppresses NOx generation itself
Completely different from the idea of NOx combustion method, NOx is reduced by promoting the decomposition of NOx in the combustion area of the furnace.
Based on the new idea of reducing NOx, we have invented a low NOx combustion method that is achieved by separating fuel and combustion air from separate ports and injecting them into the furnace. In other words, in conventional burners, combustion air is supplied at high speed surrounding the fuel oil as described above, so the combustion of the fuel is completed within each independent flame, and the combustion gas containing NOx generated there is distributed to other flames. However, in the combustion method of the present invention, fuel and combustion air are separated from separate ports. Since the input fuel is inevitably mixed well with the combustion gas generated on the upstream side, it comes into contact with the combustion air and combusts. This means that most of the NOx that is produced is naturally reduced and denitrated. By repeatedly undergoing such denitrification reactions, the low NOx combustion method of the present invention easily achieves significantly low NOx combustion. The present invention provides a front combustion section having a plurality of burners, in which fuel and combustion air are separated from separate ports and supplied into the furnace, and is better than a flame holding burner using at least one ordinary burner. This is a low NOx combustion method that maintains a flame, and uses a fuel combustion device consisting of a single or multiple blocks, each block having multiple fuel supply ports and individual two-stage combustion air. This is a low NOx combustion device in which the ports are spaced separately and each block is equipped with at least one flame holding burner upstream of the fuel supply port.
NOx and hydrocarbons mix well, promoting NOx reduction, achieving low NOx levels, and because it is equipped with a flame-holding burner, combustion instability does not occur. The minimum number of flame-holding burners required to maintain stable combustion may be installed at appropriate locations. Next, the present invention will be explained with reference to the drawings. FIG. 1 shows a schematic diagram of an embodiment of the apparatus used in the present invention. In FIG. 1, 1 is a normal boiler for power generation or steam generation, including a furnace 1a, heat exchangers 1b and 1c. , an air preparator 2, and a chimney 3.
The fuel is introduced into the furnace through fuel supply ports 4a, 4b, and 4c having fuel injection pipes attached to the ends of the fuel supply line 4 for denitrification combustion, and is mixed with the previously combusted combustion gas. A major feature of the fuel supply port here is that it simply has a fuel injection function and does not have a combustion air supply function. Hereinafter, the fuel supply ports 4a, 4b, 4c and the group of individual two-stage combustion air ports 5a, 5b, 5c will be referred to as a denitrification combustion burner. A portion of the combustion air is supplied along with the fuel from the flame-holding burner, but
Most of the air ports 5a, 5b, 5c for individual two-stage combustion are passed through the air supply line 5 for individual two-stage combustion.
The fuel is supplied into the furnace from the fuel supply ports 4a, 4.
It mixes with the fuel supplied from b and 4c to continue combustion. Reference numeral 8 denotes a flame stabilizing burner installed to stabilize combustion in the furnace, and there is a flame stabilizing burner fuel supply line 6 and a flame stabilizing burner combustion air supply line 6 to maintain combustion in the flame. Fuel (flame holding fuel) and air are supplied from lines 7, respectively. In conventional burners where air is supplied around the fuel supply pipe, the flame is stabilized in each individual burner, but in the front combustion furnace of the present invention, the flame is formed only after the fuel and combustion gas are mixed. The ignition position becomes unstable, and in order to maintain good combustibility in each burner, each burner has a structure in which combustion air is supplied around the fuel supply pipe. In order to reduce NOx by promoting the decomposition of NOx in the combustion area of the furnace, the present invention separates fuel and combustion air from separate boats and injects them into the furnace. After mixing with the side combustion gas, a flame is formed and the desulfurization reaction is caused to occur repeatedly. The effect of this has been confirmed by the examples described later, but at the same time, in the front-burning furnace of the present invention, if there is no flame stabilizing burner, the combustion in the furnace will become unstable, and the fuel and air will be separated. The method of the present invention that supplies Therefore, a flame-holding burner as a heat source for flame formation and a source of fuel gas generation is an essential requirement of the present invention. Note that 9 is an air port for the TSC, which will be described later.
Used in one embodiment of the present invention. According to the method of the present invention, a certain amount of NOx is generated in the flame holding burner 8, but some NOx is decomposed during the combustion process in which fuel is blown into the combustion gas from the fuel supply port 4a, and further NOx is generated in the flame holding burner 8. Active combustion during the mixing process with stage combustion air causes a NOx reduction reaction and reduces the amount of NOx. The combustion gas produced in this way is further regenerated by a combustion reaction in a mixing region with fuel from port 4b and air from port 5b in a later stage.
NOx is reduced or denitrated. By repeating this process further in the later stages, the denitrification reaction progresses and the NOx emission concentration becomes significantly lower. Next, the present invention will be explained with reference to Examples. Example 1 Experiments were conducted using a small reactor. . The combustion furnace is a horizontal cylindrical furnace with an inner diameter of 1 m and a length of 3.65 m. Burners are installed in four stages on the side wall of the furnace, with the first stage being a flame-holding burner and the second to fourth stage burners for denitrification. It was used as a combustion burner. On the downstream side of each of the fuel supply ports of the second to fourth stages, individual two-stage combustion air supply ports are provided in the same manner as shown in FIG. As fuel,
Using three types of fuel oil: C heavy oil containing 0.149% nitrogen, kerosene with pyridine added to contain 0.1% nitrogen, and kerosene, the amount of fuel burned was 40 kg/h and 60 kg/h.
The experiment was conducted in two cases of Kg/h, and the amount of fuel supplied to each fuel port was kept uniform. The experimental results are shown in Table 1.

【表】 表中の従来型燃焼法は、本発明の比較例として
行つたものであり、個別二段燃焼用空気ポートか
らは燃焼用空気を流さず、従来のバーナにみられ
るごとく燃料噴射管をとりかこむ形で燃焼用空気
を供給した。 NOxの排出率については、従来型燃焼法にお
いてC重油40Kg/h燃焼させたときのNOx排出
濃度を100として表示している。 一方、本発明の燃焼法では、第2段目から第4
段目までの脱硝燃焼用バーナ部では燃料供給用ポ
ートから燃料だけを微粒化して供給し、燃焼用空
気は、別ポートの個別二段燃焼用空気ポートから
供給している。 ただし燃料と空気とを分離した脱硝燃焼用バー
ナだけでは燃焼不安定をきたす恐れがあるため、
第1段目だけは燃料と空気を同時に供給する従来
型のバーナを用い、保炎用バーナとして使用して
いる。保炎用の従来バーナの本数はNOx抑制の
面からは最小限にとどめることが望ましい。 本発明の燃焼法と従来型燃焼法とを比較する
と、本発明ではいずれの燃料においてもNOx排
出率が約1/3に低下し、NOx低減率としては
平均68%となつている。また、COによつて代表
される未燃成分の排出はほとんどかわらない。 以上のことから、燃料と燃焼用空気とを別々の
ポートから分離して火炉内に供給するという本発
明の燃焼法により大幅なNOx低減が可能である
ことが確かめられた。 なお、低NOx効果は重油、灯油、ピリジン添
加灯油のいずれの燃料を用いたものでもほぼ同様
に認められるから、本発明は炭化水素成分を含む
液体燃料全般のみならずLNG,LPG等の気体燃
料についても適用可能である。 また本発明はボイラの一側面にバーナが取り付
けられている前面焚きの単一ブロツクのものに限
定されず、両側面に取り付けられている対向焚き
の複数個のブロツクのものにも問題なく適用され
る。そのように単一又は複数個のブロツクよりな
る前面燃焼炉においては各ブロツクが複数個の燃
料供給用ポート及び個別二段燃焼用空気ポートを
別々に空間配置し、各ブロツクに少くとも1個の
保炎用バーナを燃料供給用ポートの上流側に備え
ておけばよいのである。 実施例 2 実施例1では脱硝用バーナ部の燃料供給ポート
からは燃料のみが供給され、燃焼用空気は個別2
段燃焼用空気ポートから全量供給されるという本
発明の典型例を示した。 本発明の低NOx燃焼法は脱硝燃焼バーナ部の
燃料供給ポートから燃焼用空気が全く供給されな
い場合だけでなく、燃料供給ポートから燃焼用空
気が1部供給されるものでも達成されることを第
2図に示す。第2図の横軸は、EB%(個別2段
燃焼用空気バイアス率と呼ぶ)であり、EB%が
80とは脱硝バーナ用燃料の燃焼のために供給され
る空気量のうち80%が個別二段燃焼用空気として
個別二段燃焼用空気ポートから供給され、残りの
20%が燃料噴射管をとりかこむ形で燃料供給用ポ
ートから供給されることを意味する。すなわち本
発明の燃焼法(第2図)、Aの典型例はEB=100
%であ、従来型燃焼法(第2図)、BはEB=0%
となる。EB%を変えた実験の結果、EBが50%以
上あれば本発明の燃焼法の典型例に近い低NOx
効果を持つことが確認された。 なお二段燃焼法TSC(第1図9に示すように
燃焼用空気の1部を分岐して最上段バーナよりさ
らに上段部の所から炉内に投入する方法)と本発
明を組み合せた場合にも第2図に示すごとく、本
発明の効果があることがわかる、それゆえ燃料と
燃焼用空気とを分離することにより低NOx化を
はかる本発明の低NOx燃焼法は、燃料と燃焼用
空気の完全分離の場合に限定されず、燃焼用空気
の50%程度が燃料噴射管の周囲から供給されるも
のでも達成される。 第2図において曲線10はTSC=0%、11
はTSC=25%の場合である。 実施例 3 既に開発されている二段燃焼法(TSC)と本
発明を組み合わせることによりNOx排出濃度を
さらに低減できることについては第2図に示し
た。 実施例3では二段燃焼法と本発明の組み合せ燃
焼における改良実施例を示す。
[Table] The conventional combustion method in the table was carried out as a comparative example of the present invention, and combustion air was not flowed from the individual two-stage combustion air ports, but the fuel injection pipe was used as in the conventional burner. Combustion air was supplied surrounding the Regarding the NOx emission rate, the NOx emission concentration is expressed as 100 when 40 kg/h of C heavy oil is burned using the conventional combustion method. On the other hand, in the combustion method of the present invention, the second to fourth stage
In the denitrification combustion burner section up to the stage, only the atomized fuel is supplied from the fuel supply port, and the combustion air is supplied from the separate two-stage combustion air port. However, using only a denitrification combustion burner that separates fuel and air may cause combustion instability.
Only the first stage uses a conventional burner that simultaneously supplies fuel and air, and is used as a flame-holding burner. It is desirable to keep the number of conventional flame holding burners to a minimum from the viewpoint of NOx suppression. Comparing the combustion method of the present invention and the conventional combustion method, in the present invention, the NOx emission rate is reduced to about ⅓ for both fuels, and the NOx reduction rate is 68% on average. Furthermore, the emissions of unburned components represented by CO remain almost unchanged. From the above, it was confirmed that the combustion method of the present invention, in which fuel and combustion air are separated from separate ports and supplied into the furnace, can significantly reduce NOx. Furthermore, since the low NOx effect is almost the same regardless of whether fuel is used, such as heavy oil, kerosene, or pyridine-added kerosene, the present invention applies not only to all liquid fuels containing hydrocarbon components, but also to gaseous fuels such as LNG and LPG. It is also applicable to Furthermore, the present invention is not limited to a single front-fired boiler with a burner attached to one side of the boiler, but can also be applied to a plurality of opposite-fired blocks attached to both sides without any problems. Ru. In such a front combustion furnace consisting of a single block or a plurality of blocks, each block has a plurality of fuel supply ports and individual two-stage combustion air ports spaced separately, and each block has at least one It is sufficient to provide a flame holding burner upstream of the fuel supply port. Example 2 In Example 1, only fuel was supplied from the fuel supply port of the denitrification burner section, and combustion air was supplied to two separate
A typical example of the present invention is shown in which the entire amount is supplied from the stage combustion air port. The low NOx combustion method of the present invention can be achieved not only when no combustion air is supplied from the fuel supply port of the denitrification combustion burner section, but also when a portion of combustion air is supplied from the fuel supply port. Shown in Figure 2. The horizontal axis in Figure 2 is EB% (referred to as individual two-stage combustion air bias rate), and EB% is
80 means that 80% of the amount of air supplied for combustion of fuel for the denitrification burner is supplied from the individual two-stage combustion air port as air for individual two-stage combustion, and the remaining
This means that 20% of the fuel is supplied from the fuel supply port surrounding the fuel injection pipe. In other words, in the combustion method of the present invention (Figure 2), a typical example of A is EB = 100
%, conventional combustion method (Figure 2), B is EB = 0%
becomes. As a result of experiments with different EB%, if EB is 50% or more, low NOx is achieved, which is close to the typical example of the combustion method of the present invention.
It was confirmed that it is effective. In addition, when the present invention is combined with the two-stage combustion method TSC (a method in which part of the combustion air is branched and introduced into the furnace from a higher stage than the uppermost stage burner as shown in Fig. 1), As shown in Figure 2, it can be seen that the present invention is effective.Therefore, the low NOx combustion method of the present invention, which aims to reduce NOx by separating fuel and combustion air, This is not limited to complete separation of combustion air, but can also be achieved when approximately 50% of the combustion air is supplied from around the fuel injection pipe. In Figure 2, curve 10 is TSC=0%, 11
is for TSC=25%. Example 3 FIG. 2 shows that the NOx emission concentration can be further reduced by combining the already developed two-stage combustion method (TSC) with the present invention. Example 3 shows an improved example of the two-stage combustion method and the combined combustion of the present invention.

【表】 第2表に、TSC=25%、EB=100%の条件下
で、排ガス再循環の実施有無による排ガス性状の
比較例を示す。燃料としてはC重油ならびにピリ
ジン添加灯油を用いた。排ガス再循環GMB
(GMB%=再循環排ガス量Nm3/燃焼用空気量N
m3×100)は本発明者等の予備実験の結果、個別
二段燃焼用空気に混入するより燃料噴射管をとり
囲む形で燃料供給ポートに供給する方が効果的で
あることが確かめられたので、すべての排ガスを
燃料供給ポートに供給した。 GMBを実施することにより、C重油ではNOx
排出率が2%減少、COが15ppm減少し、O2が0.4
%減少している。ピリジン添加灯油ではNOxは
不変であるが、COが45ppm,O2が0.5%減少して
いる。このようにGMBの実施によりNOxの低減
が可能であるのみらならず、COの低減および低
O2運転が可能となる。 実施例 4 炉内に投入する燃焼用空気の配分を適正化する
ことにより、本発明の低NOx燃焼をさらに改良
することができる。燃焼用空気の配分方法を第1
図を用いて説明する。6,4a,4b,4cに供
給する燃料量をそれぞれ10Kg/hに設定し、7,
5a,5b,5cに供給する燃焼用空気の総量を
全空気量の75%、二段燃焼用空気9を全空気量の
25%(TSC%)、GMBを全空気量の25%に保つて
実験した。4本のバーナのうち、下段2本を前段
バーナ、上段2本を後段バーナと称し、前段にお
ける燃料量(6+4a)と前段における燃焼用空気
量(7+5a)によつて決まる空気比を、前段バー
ナの平均空気比λと定義する。燃焼用空気の供
給配分を変えることにより、本発明の低NOx燃
焼法がさらに改良された実施例を第3図に示す。
CO等の未燃成分があまり排出しない条件下でで
きるだけ低O2運転をした。各バーナ部へ燃焼用
空気を均一に配分した場合にはλが0.80〜0.87
(λ=総空気比λT×0.75)に相当する。第3図
はλT=1.06〜1.16,EB=100%、TSC=25%、
GMB=25%における測定結果を示すものであ
る。 実験結果によると、空気の均一配分の場合に比
較し、前段部に燃焼用空気をやや多く配分したも
のの方が、NOx排出率が低くなり、又添字で示
すように低O2運転が可能となつている。λの
より望ましい範囲は0.9〜1.4(λ)であると
いえる。 この実施例は、バーナ4本用いたものであるが
バーナ本数が異なる場合および燃料供給量が各バ
ーナで均一でない場合について実施したもので
も、前段部の空気量が後段部の空気量よりも多い
ものの方がNOx排出濃度が低くなつている。 第3図において12はピリジン添加灯油、13
はC重油を使用した場合の夫々前段バーナの平均
空気比λとNOx排出率(%)との関係を示す
曲線であり、14は空気均一配分の直線、fλ
はλの最適範囲、曲線12及び13に添えて記
載した数字は夫々O2%を示す。 本発明の効果を纒めると次の通りで、本発明は
従来の方法に比較して著しく優れた効果を発揮す
ることがわかる。 (a) 複数個のバーナを有する燃料燃焼装置におい
て、燃料と燃焼用空気を別々のポートから分離
して火炉内に供給すると共に少なくとも1個設
けられた保炎用バーナにより火炎を保持させる
ことを特徴とする本発明の燃焼方法では、火炉
内で生成したNOxが脱硝能力を有する燃焼領
域を繰り返し通過するため著しい低NOx燃焼
が容易に達成される。又保炎バーナの働らきに
より燃焼不安定をおこすこともない。 (b) 燃焼用空気のほぼ50%以上を個別2段燃焼用
空気として供給し、燃焼用空気の残りを燃料噴
射管の周囲から供給してでも、(b)とほぼ同等の
低NOx性能が維持される。 (c) 二段燃焼法や排ガス再循環法などの低NOx
燃焼法と本発明を組み合わせた場合にも本発明
の効果がある。とくに燃料噴射管をとり囲む形
で排ガス再循環を実施することにより、低
NOx、低CO、低O2が同時に達成されその効果
は大きい。 (d) 前段バーナ部に燃焼用空気をより多く配分す
ることにより、望ましくは前段バーナ部の平均
空気比を0.9〜1.4にすることにより、低NOx
化、低O2化がさらに促進される。
[Table] Table 2 shows a comparative example of exhaust gas properties with and without exhaust gas recirculation under the conditions of TSC = 25% and EB = 100%. C heavy oil and pyridine-added kerosene were used as fuel. Exhaust gas recirculation GM B
(GM B % = Recirculated exhaust gas amount Nm 3 / Combustion air amount N
m3 Therefore, all exhaust gas was fed to the fuel supply port. By implementing GM B , NOx in C heavy oil can be reduced.
Emission rate reduced by 2%, CO reduced by 15ppm, O2 reduced by 0.4
%is decreasing. With pyridine-added kerosene, NOx remained unchanged, but CO decreased by 45 ppm and O 2 decreased by 0.5%. In this way, implementing GM B not only makes it possible to reduce NOx, but also reduces CO and
O2 operation is possible. Example 4 The low NOx combustion of the present invention can be further improved by optimizing the distribution of combustion air introduced into the furnace. The first method of distributing combustion air is
This will be explained using figures. The amount of fuel supplied to 6, 4a, 4b, and 4c is set to 10 kg/h, respectively, and 7,
The total amount of combustion air supplied to 5a, 5b, and 5c is 75% of the total air amount, and the second stage combustion air 9 is the total amount of air.
25% (TSC%), and GM B was kept at 25% of the total air volume. Of the four burners, the lower two burners are called the front burners and the two upper burners are called the rear burners.The air ratio determined by the amount of fuel in the front stage (6+4a) and the amount of combustion air in the front stage (7+5a) is is defined as the average air ratio λ. FIG. 3 shows an embodiment in which the low NOx combustion method of the present invention is further improved by changing the supply distribution of combustion air.
We operated at a low O 2 level as much as possible under conditions that did not emit much unburned components such as CO. When the combustion air is uniformly distributed to each burner section, λ is 0.80 to 0.87
(λ = total air ratio λ T ×0.75). Figure 3 shows λ T = 1.06 to 1.16, EB = 100%, TSC = 25%,
This shows the measurement results at GM B = 25%. According to the experimental results, compared to the case where air is uniformly distributed, when a slightly larger amount of combustion air is distributed to the front stage, the NOx emission rate is lower, and as indicated by the subscript, low O 2 operation is possible. It's summery. It can be said that a more desirable range of λ is 0.9 to 1.4 (λ). This example uses four burners, but even when the number of burners is different and the amount of fuel supplied is not uniform for each burner, the amount of air in the front stage is larger than the amount of air in the rear stage. The NOx emission concentration is lower in the case of carbon fiber. In Figure 3, 12 is pyridine-added kerosene, 13
is a curve showing the relationship between the average air ratio λ of each front stage burner and NOx emission rate (%) when C heavy oil is used, and 14 is a straight line of uniform air distribution, fλ
indicates the optimum range of λ, and the numbers attached to curves 12 and 13 indicate O 2 %, respectively. The effects of the present invention are summarized as follows, and it can be seen that the present invention exhibits significantly superior effects compared to conventional methods. (a) In a fuel combustion device having a plurality of burners, fuel and combustion air are separated from separate ports and supplied into the furnace, and the flame is held by at least one flame holding burner. In the combustion method of the present invention, the NOx generated in the furnace repeatedly passes through the combustion zone having denitrification ability, so that combustion with significantly low NOx can be easily achieved. Furthermore, combustion instability does not occur due to the function of the flame-holding burner. (b) Even if approximately 50% or more of the combustion air is supplied as individual two-stage combustion air, and the rest of the combustion air is supplied from around the fuel injection pipe, low NOx performance almost equivalent to (b) can be achieved. maintained. (c) Low NOx such as two-stage combustion method and exhaust gas recirculation method
The effects of the present invention can also be obtained when the combustion method and the present invention are combined. In particular, by implementing exhaust gas recirculation surrounding the fuel injection pipe, low
Low NOx, low CO, and low O 2 are achieved at the same time, and the effect is significant. (d) By distributing more combustion air to the front burner section, preferably by setting the average air ratio of the front burner section to 0.9 to 1.4, low NOx can be achieved.
oxidation and lower O 2 are further promoted.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明に使用される装置の一実施例の
概略図を示す。第2図は本発明の燃焼法と従来型
燃焼法のNOx排出率の比較図。第3図は本発明
のより効果的な実施のための燃焼用空気配分の適
正範囲を調べた実験結果である。 1…ボイラ本体、4…脱硝バーナ用燃料供給ラ
イン、4a,4b,4c…燃料供給用ポート、5
…個別二段燃焼用完全供給ライン、5a,5b,
5c…個別二段燃焼用空気ポート、8…保炎バー
ナ、9…二段燃焼用空気供給ライン。
FIG. 1 shows a schematic diagram of one embodiment of the apparatus used in the present invention. Figure 2 is a comparison diagram of NOx emission rates between the combustion method of the present invention and the conventional combustion method. FIG. 3 shows the results of an experiment investigating the appropriate range of combustion air distribution for more effective implementation of the present invention. 1... Boiler main body, 4... Fuel supply line for denitrification burner, 4a, 4b, 4c... Fuel supply port, 5
...Complete supply line for individual two-stage combustion, 5a, 5b,
5c...Individual two-stage combustion air port, 8...Flame holding burner, 9...Two-stage combustion air supply line.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 複数個のバーナを有する前面燃焼炉におい
て、燃料と燃焼用空気を別々のボートから分離し
て火炉内に供給し、少くとも1個設けられた保炎
用バーナにより火炎を保持させ、燃焼用空気とし
て二段燃焼する方法を採用し、前段における燃料
量と前段における燃焼用空気量によつてきまる空
気比〔これを前段バーナの平均空気比λとい
う〕とするとλ=0.9〜1.4ならしめることを特
徴とする低NOx燃焼方法。 2 燃焼用空気のほぼ50%以上を別々のボートか
ら分離して供給し、燃焼用空気の残りを燃料噴射
管の周囲から供給する特許請求の範囲第1項記載
の低NOx燃焼方法。
[Claims] 1. In a front combustion furnace having a plurality of burners, fuel and combustion air are separated from separate boats and supplied into the furnace, and at least one flame stabilizing burner is used to maintain the flame. If we adopt a two-stage combustion method in which the combustion air is kept at = 0.9 to 1.4. A low NOx combustion method. 2. The low NOx combustion method according to claim 1, wherein approximately 50% or more of the combustion air is supplied separately from separate boats, and the remainder of the combustion air is supplied from around the fuel injection pipe.
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