專利名稱：減少NOx的燃燒方法及其裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及適用于水管鍋爐、吸收式制冷機(jī)的再熱器等中的減少NOx的燃燒方法及其裝置。
背景技術(shù)：
通常，作為抑制NOx產(chǎn)生的原理，人們知道了①抑制火焰(燃燒氣體)溫度的方法；②縮短高溫燃燒氣體的滯留時間的方法；③降低氧氣分壓的方法等。因此，存在著采用這些原理的各種減少NOx的技術(shù)。例如，有人提出并實施了兩級燃燒法、濃淡燃燒法、廢氣再循環(huán)燃燒法、加水燃燒法、蒸汽噴射燃燒法、借助水管群的火焰冷卻燃燒法(水管群冷卻燃燒法)等。
可是，人們對小型直通鍋爐提出了這樣的限制條件，即目前在東京等地，燃?xì)忮仩t的NOx排放值被定為60ppm(按0％O2換算，在以下說明中，如不事先指明，則ppm指按0％O2換算)以下，而燃油鍋爐的NOx排放值在用A重油的情況下定為80ppm以下并且在用煤油的情況下定為60ppm以下。包括本申請在內(nèi)的眾多廠家都清楚這些規(guī)定值。但是，在美國的加里佛尼亞州，已經(jīng)規(guī)定了12ppm以下(按3％O2換算)的排放值?？紤]到在日本日趨嚴(yán)格的規(guī)定例如正在規(guī)定30ppm以下，中請人近年來在研究如何進(jìn)一步減少NOx。
過去的減少NOx的技術(shù)是以組合上述各種抑制原理來實現(xiàn)的方式提出的(例如參見專利文獻(xiàn)1，特開平7-103411，第3頁和圖1)。這種現(xiàn)有技術(shù)組合了廢氣再循環(huán)技術(shù)和蒸汽噴霧。可是，根據(jù)這種減少NOx的技術(shù)，NOx排放值很難達(dá)到30ppm以下(以下稱為NOx目標(biāo)排放值)。
就是說，本申請的發(fā)明人進(jìn)行了各種實驗，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，為了在上述現(xiàn)有技術(shù)中達(dá)到小于NOx目標(biāo)排放值，存在以下課題。
首先，在現(xiàn)有技術(shù)中，在通過借助廢氣再循環(huán)的燃燒氣體溫度抑制功能強化而降低NOx排放值的場合下，這種功能強化是使廢氣循環(huán)量增加?？墒?，如果進(jìn)行這種功能強化，則加劇了廢氣再循環(huán)特有的不穩(wěn)定性。就是說，廢氣再循環(huán)具有這樣的特性，即因燃燒量變化及負(fù)荷變化而造成廢氣的流量和溫度的變化。如果廢氣再循環(huán)量增大，則這些不穩(wěn)定性加劇，結(jié)果，無法實現(xiàn)穩(wěn)定的NOx減少化。而且，如果廢氣再循環(huán)量增大，則因燃燒空氣中的氧濃度降低而導(dǎo)致出現(xiàn)氧氣不足的燃燒狀態(tài)，結(jié)果，不充分燃燒和未燃燒部分的排出造成無法繼續(xù)燃燒。再有，由于廢氣循環(huán)量體積的增加增大了在送風(fēng)管路內(nèi)的壓力損失，結(jié)果，不得不提高鼓風(fēng)機(jī)功率而導(dǎo)致成本提高。
另外，借助添加蒸汽的NOx減少化的功能強化是增加所加入的水量。這樣的功能強化導(dǎo)致熱損失增加以及結(jié)露量增加，因而存在著由結(jié)露引起的機(jī)器組成部分被腐蝕的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是要解決上述問題并提供一種能夠容易地實現(xiàn)NOx減少化的減少NOx的燃燒方法及其裝置，所謂的NOx減少化是使NOx排放值降低到30ppm以下。
為解決上述問題而制定了本發(fā)明。如權(quán)利要求1所述的發(fā)明涉及一種減少NOx的燃燒方法，其特點是，通過NOx減少型燃燒器使NOx生成值達(dá)到60ppm(按0％O2換算)以下的NOx第一減少化同利用將該NOx減少型燃燒器的廢氣再循環(huán)到由該NOx減少型燃燒器形成的燃燒反應(yīng)區(qū)中而實現(xiàn)的NOx第二減少化以及利用向該燃燒反應(yīng)區(qū)添加水或蒸汽而實現(xiàn)的NOx第三減少化的組合來實施該方法。
如權(quán)利要求2所述的發(fā)明的特點是，在權(quán)利要求1中，該NOx第二減少化是這樣進(jìn)行的，NOx目標(biāo)排放值被定為30ppm(按0％O2換算)以下且廢氣再循環(huán)量被定為該NOx減少型燃燒器的穩(wěn)定燃燒范圍，通過該NOx第三減少化來降低超過該NOx目標(biāo)排放值的NOx值。
如權(quán)利要求3所述的發(fā)明的特點是，在權(quán)利要求1或2中，該NOx第三減少化是通過直接將水霧噴到該燃燒反應(yīng)區(qū)里來進(jìn)行的。
如權(quán)利要求4所述的發(fā)明涉及一種減少NOx的燃燒裝置，它的特征是，該裝置包括使NOx生成值達(dá)到60ppm(按0％O2換算)以下的NOx減少型燃燒器、將該NOx減少型燃燒器的廢氣再循環(huán)到由該NOx減少型燃燒器形成的燃燒反應(yīng)區(qū)中的廢氣再循環(huán)裝置、向該燃燒反應(yīng)區(qū)添加水或蒸汽的添加裝置。
此外，如權(quán)利要求5所述的發(fā)明涉及一種減少NOx的燃燒裝置，它的特征是，該裝置包括使NOx生成值達(dá)到60ppm(按0％O2換算)以下的NOx減少型燃燒器、將該NOx減少型燃燒器的廢氣再循環(huán)到由該NOx減少型燃燒器形成的燃燒反應(yīng)區(qū)中的廢氣再循環(huán)裝置、直接將水霧噴入該燃燒反應(yīng)區(qū)中的噴霧裝置。
根據(jù)本發(fā)明，能夠容易地實現(xiàn)使NOx排放值降低到30ppm以下的NOx減少化，這具有很高的工業(yè)利用價值。


圖1是本發(fā)明的一個實施例所適用的蒸汽鍋爐的縱截面圖。
圖2是表示圖1局部的截面放大圖。
圖3是表示圖2局部的仰視圖。
圖4表示根據(jù)該實施例的、NOx減少特性與水噴霧量的關(guān)系。
圖5表示根據(jù)該實施例的、NOx減少特性與水噴霧量的關(guān)系。
圖6表示風(fēng)箱壓力特性與水噴霧量的關(guān)系。
具體實施例方式
在描述本發(fā)明的實施形式之前，要說明本發(fā)明所用的一些用語。燃燒氣體包括在燃燒反應(yīng)(燃燒過程)中的燃燒氣體以及燃燒結(jié)束后的燃燒氣體。因此，燃燒反應(yīng)中氣體意味著在燃燒反應(yīng)中的燃燒氣體，燃后氣體意味著在燃燒反應(yīng)結(jié)束后的燃燒氣體。而且，盡管燃燒反應(yīng)中氣體是物質(zhì)概念，但一般在包括可見火焰的火焰狀態(tài)中，它也能作為狀態(tài)概念地稱為火焰。因而，在說明書中也存在著燃燒反應(yīng)中氣體被稱為火焰或燃燒火焰的情況。此外，燃燒反應(yīng)區(qū)是指燃燒反應(yīng)中氣體所存在的區(qū)域，廢氣是指因受到傳熱管等的吸熱作用而溫度降低的燃后氣體。
另外，如果沒有預(yù)先說明，則燃燒氣體溫度意味著燃燒反應(yīng)中氣體的溫度，它與燃燒溫度或燃燒火焰溫度有相同意義。另外，燃燒氣體溫度的抑制是指降低燃燒氣體(燃燒火焰)溫度的最高值。通常，即便是在燃后氣體中，燃燒反應(yīng)仍極微弱地繼續(xù)進(jìn)行，因此，燃燒結(jié)束不意味著燃燒反應(yīng)100％結(jié)束。而且，NOx目標(biāo)排放值意味著從該減少NOx的燃燒裝置中排出的NOx值的目標(biāo)值。
以下，說明本發(fā)明的實施形式。本發(fā)明適用于小型直通鍋爐等水管鍋爐、熱水供應(yīng)裝置、吸收式制冷機(jī)的再熱器等熱力機(jī)(也稱為燃燒機(jī)器)。該熱力機(jī)包括利用燃燒器和來自燃燒器的燃燒氣體被加熱的吸熱部分。
本發(fā)明方法的一個實施例的特點是，組合實施通過NOx減少型燃燒器使NOx生成值達(dá)到60ppm以下且最好是50ppm以下的NOx第一減少化、利用將該NOx減少型燃燒器的廢氣再循環(huán)到由該NOx減少型燃燒器形成的燃燒反應(yīng)區(qū)中而實現(xiàn)的NOx第二減少化、利用向該燃燒反應(yīng)區(qū)添加水或蒸汽而實現(xiàn)的NOx第三減少化。實現(xiàn)上述NOx第一減少化的手段、實現(xiàn)上述NOx第二減少化的手段以及實現(xiàn)上述NOx第三減少化的手段分別被稱為NOx第一減少裝置、NOx第二減少裝置和NOx第三減少裝置。
上述NOx第一減少裝置是上述NOx減少型燃燒器。該NOx減少型燃燒器可以是通過聯(lián)合使用火焰分割燃燒法、自身再循環(huán)法、分級燃燒法、濃淡燃燒法等技術(shù)中的一項或多項技術(shù)而使NOx生成值達(dá)到60ppm以下的燃燒器。而且，盡管該NOx減少型燃燒器最好是燃?xì)庑腿紵鳎鶕?jù)應(yīng)用場合，它也能是燃油型燃燒器。
因此，在該NOx減少型燃燒器的前面進(jìn)行燃燒反應(yīng)并由此形成燃燒反應(yīng)區(qū)。
上述NOx第二減少裝置是被稱為所謂的廢氣再循環(huán)法的裝置，它使在因受到該吸熱部分的吸熱作用而降低溫度之后被排入大氣中的廢氣的一部分通過構(gòu)成外部通道的廢氣再循環(huán)通道并借助外部再循環(huán)而混入燃燒用空氣中。由于利用所混入的廢氣抑制了燃燒氣體溫度并且降低了氧濃度等，所以降低了NOx值。
借助上述NOx第二減少裝置的廢氣再循環(huán)量被定為該NOx減少型燃燒器的穩(wěn)定燃燒范圍。該穩(wěn)定燃燒范圍是指一氧化碳排放量為100ppm且最好是50ppm以下。
上述NOx第三減少裝置是向該燃燒反應(yīng)區(qū)中添加水/蒸汽。通過添加水/蒸汽，燃燒反應(yīng)中氣體被冷卻并且抑制了燃燒氣體溫度，降低了NOx值。
所述水/蒸汽的添加最好通過直接向該燃燒反應(yīng)區(qū)噴射水霧來實現(xiàn)。這樣一來，在燃燒用空氣和廢氣的混合氣通過鼓風(fēng)機(jī)被送入該NOx減少型燃燒器的實施例中，除了能夠防止該鼓風(fēng)機(jī)被腐蝕，還能盡可能抑制該鼓風(fēng)機(jī)功率增大地實現(xiàn)NOx減少。
不過，根據(jù)應(yīng)用場合，借助上述NOx第三減少裝置的水/蒸汽的添加也可以在上述廢氣循環(huán)通路中進(jìn)行。此外，在通過鼓風(fēng)機(jī)加工內(nèi)燃燒用氣體和廢氣的混合氣送往該NOx減少型燃燒器的實施例中，能夠在該NOx減少型燃燒器與該鼓風(fēng)機(jī)之間添加蒸汽。
在該實施例的減少NOx的燃燒方法中，NOx目標(biāo)排放值假定為30ppm以下并最好為20ppm以下。因此，借助上述NOx第一減少裝置的NOx生成值假定為60ppm以下且最好是20ppm以下，隨后通過上述NOx第一減少裝置進(jìn)行NOx減少化。
因此，借助NOx第一減少裝置的NOx生成值假定為A，借助NOx第二減少裝置的NOx減少值假定為B，上述NOx目標(biāo)排放值假定為X，通過上述NOx第三減少裝置選出A-B-X＝C的NOx值。就是說，通過將借助上述NOx第三減少裝置的NOx值定為C以上，就能達(dá)到NOx目標(biāo)排放值以下。
根據(jù)這樣的方法，沒有使利用廢氣再循環(huán)的上述課題表面化，獲得了能達(dá)到NOx目標(biāo)排放值以下的效果，并且也避免了機(jī)器腐蝕的問題并且能盡可能減小鼓風(fēng)機(jī)功率的增大。
另外，在上述實施例中，最好在上述NOx減少型燃燒器之前形成沒有所述傳熱管群的即沒有所述傳熱管群的燃燒空間，在該燃燒空間里進(jìn)行燃燒反應(yīng)，由此形成燃燒反應(yīng)區(qū)。盡管希望在所述燃燒空間的區(qū)域里存在著從該NOx減少型燃燒器噴出的燃料的燃燒反應(yīng)結(jié)束的面積，但該燃燒空間不局限于此。
在上述NOx減少型燃燒器之前形成沒有所述傳熱管群的燃燒空間，這意味著不能積極地執(zhí)行所述水管群冷卻燃燒法。因而，不需要針對借助所述水管群冷卻燃燒法的課題即利用水管群對燃燒反應(yīng)的抑制來排出很多的一氧化碳和未燃燒成分的對策。尤其是，在借助所述水管群冷卻燃燒法減少NOx的技術(shù)適用于采用燃油型燃燒器的燃燒裝置的場合中，存在著燃燒無法繼續(xù)進(jìn)行的問題，因此，在該NOx減少型燃燒器之前最好是形成沒有傳熱管群的燃燒空間。
另外，在上述實施例中，所述水/蒸汽的添加最好是通過直接想該燃燒空間的燃燒反應(yīng)區(qū)噴射水霧來進(jìn)行。這樣一來，實現(xiàn)了穩(wěn)定的燃燒氣體溫度的控制。而且，在燃燒用空氣和廢氣的混合氣通過鼓風(fēng)機(jī)被送往該NOx減少型燃燒器的實施例中，在能夠防止鼓風(fēng)機(jī)腐蝕的同時，也能防止鼓風(fēng)機(jī)負(fù)荷的增大。
以下，說明與本發(fā)明裝置有關(guān)的實施例。此說明包括了對應(yīng)于上述方法實施例的以下裝置的實施形式(1)-(5)。
實施形式(1)一種減少NOx的燃燒裝置，其特征在于，它包括使NOx生成值達(dá)到60ppm(按0％O2換算)以下的NOx減少型燃燒器、將該NOx減少型燃燒器的廢氣再循環(huán)到由該NOx減少型燃燒器形成的燃燒反應(yīng)區(qū)中的廢氣再循環(huán)裝置、向該燃燒反應(yīng)區(qū)添加水或蒸汽的添加裝置。
實施形式(2)一種減少NOx的燃燒裝置，其特征在于，在實施例(1)中，NOx目標(biāo)排放值定為30ppm以下，通過借助該廢氣再循環(huán)裝置及所述水或蒸汽添加裝置的NOx減少作用，達(dá)到所述NOx目標(biāo)排放值。
實施形式(3)一種減少NOx的燃燒裝置，其特征在于，它包括使NOx生成值達(dá)到60ppm(按0％O2換算)以下的NOx減少型燃燒器、將該NOx減少型燃燒器的廢氣再循環(huán)到由該NOx減少型燃燒器形成的燃燒反應(yīng)區(qū)中的廢氣再循環(huán)裝置、直接向該燃燒反應(yīng)區(qū)噴射水霧的噴霧裝置。
實施形式(4)一種減少NOx的燃燒裝置，其特征在于，在該NOx減少型燃燒器之前形成除去所述傳熱管群的燃燒空間。
實施形式(5)一種減少NOx的燃燒裝置，其特征在于，它包括使NOx生成值達(dá)到60ppm(按0％O2換算)以下的并可進(jìn)行低燃燒與高燃燒的切換的NOx減少型燃燒器、在該NOx減少型燃燒器低燃燒和高燃燒時將該NOx減少型燃燒器的廢氣再循環(huán)到由該NOx減少型燃燒器形成的燃燒反應(yīng)區(qū)中的廢氣再循環(huán)裝置、只在該NOx減少型燃燒器高燃燒時向該燃燒反應(yīng)區(qū)添加水或蒸汽的添加裝置。
實施例以下，結(jié)合附圖來說明本發(fā)明的減少NOx的燃燒方法及其裝置被用于作為水管鍋爐中的一種的直通蒸汽鍋爐的實施例。圖1是本發(fā)明的一個實施例所適用的蒸汽鍋爐的縱截面圖，圖2是表示圖1局部的截面放大圖，圖3是表示圖2局部的仰視圖，圖4表示根據(jù)該實施例的、NOx減少特性與水噴霧量的關(guān)系，圖5表示根據(jù)該實施例的、NOx減少特性與水噴霧量的關(guān)系，圖6表示風(fēng)箱壓力特性與水噴霧量的關(guān)系。
在圖1中，作為該實施例的減少NOx的燃燒裝置的蒸汽鍋爐1是NOx目標(biāo)排放值定為20ppm的鍋爐，它具有NOx減少型燃燒器2、向燃燒器2輸送燃燒用空氣的鼓風(fēng)機(jī)3、該NOx減少型燃燒器2被裝在上面開口部上的環(huán)形殼體4、供給并使從該殼體4排出的廢氣的一部分混入該NOx減少型燃燒器2的燃燒用空氣中的廢氣再循環(huán)裝置5、將水霧噴向由該NOx減少型燃燒器形成的燃燒反應(yīng)區(qū)6的水霧噴射裝置7。
該NOx減少型燃燒器2組合實施濃淡燃燒法、自身再循環(huán)法及兩級燃燒法，由此一來，在不進(jìn)行廢氣再循環(huán)和水霧噴射的狀態(tài)下的NOx生成值約為50ppm。該NOx減少型燃燒器2由燃燒器主體部8、被稱為風(fēng)箱的且用于將燃燒用空氣送入燃燒器主體部8中的風(fēng)箱9構(gòu)成。
如圖2、3所示，燃燒器主體部8具有其內(nèi)部為氣體燃料通道10的且截面大致成環(huán)形的燃料流通部分11、同軸地設(shè)置在該燃料流通部分11的外側(cè)的圓筒形通風(fēng)裝置12。因此，該燃料流通部分11就成為空氣流通的一次空氣通道13，該燃料流通部分11和該通風(fēng)裝置12之間就成為二次空氣通道14。
因而，通過所述鼓風(fēng)機(jī)3將燃燒用空氣供給上述的一次空氣通道13及二次空氣通道14。在這個實施例中，一次空氣與二次空氣的比例是這樣設(shè)定的，即一次空氣占10-20％，二次空氣占90-80％。
此外，在從該一次空氣通道13的下端起內(nèi)縮一些的位置上，覆蓋下端開口地設(shè)有第一擋風(fēng)板15，在該一次空氣通道13的上端上，覆蓋上端開口地設(shè)有第二擋風(fēng)板16。第一擋風(fēng)板15在中央具有第一開口17，第二擋風(fēng)板16具有多個小口徑的第二開口18、18...，一次空氣流過第二開口。
另外，在上述一次空氣通道14中，設(shè)有環(huán)狀第三擋風(fēng)板19。如圖3所示，第三擋風(fēng)板19在周向上大致等間隔地具有6個切口20、20...。通過這些切口20分割供應(yīng)二次空氣(流速為30-50米/秒)，由此形成分割火焰。
再有，在該燃料流通部分11上，設(shè)有向外噴出氣體燃料的外噴孔21、21...以及在其下端部上設(shè)有向內(nèi)噴出氣體燃料的內(nèi)噴孔22、22...。這些外噴孔21和內(nèi)噴孔22如圖所示地在圓周方向上設(shè)有多個，這些外噴孔21、21...的總開口面積被定為大于內(nèi)噴孔22、22...的總開口面積。所述的各內(nèi)噴孔形成在該第一擋風(fēng)板15的下游側(cè)。
接著，說明上述風(fēng)箱9。參見圖1，該風(fēng)箱9具有將由該鼓風(fēng)機(jī)3送來的燃燒用空氣引導(dǎo)送入該NOx減少型燃燒器2的功能，該風(fēng)箱由上下端封閉的外筒體23和與該外筒體同軸地設(shè)置的且下端開口的內(nèi)筒體24構(gòu)成。
接著，說明該殼體4。參見圖1，該殼體4是一種如特開2001-41401所述的、所謂的ω流動罐體的殼體。所述殼體4具有以一定間距設(shè)置的上集管25和下集管26。在上集管25和下集管26的外周之間設(shè)有外壁27。
在該上集管25和下集管26之間，呈雙重環(huán)形地設(shè)有多根水管28、28...。通過這些水管28、28...，構(gòu)成了環(huán)狀的內(nèi)側(cè)第一水管壁29和外側(cè)第二水管壁30，以這些水管壁29、30之間的間隙為環(huán)狀廢氣通道31。因此，在該第一水管壁29的局部上，形成了燃燒反應(yīng)大體結(jié)束時的燃燒氣體的第一出口(未示出)，在該第二水管壁30上，在與該第一出口相對的那側(cè)(在大致點對稱的位置上)形成了因沒有設(shè)置所述水管而出現(xiàn)的廢氣第二出口(未示出)。32、33是耐火材料。
因而，由上集管25和下集管26以及所述第一水管壁29等圍繞出的且沒有成組水管28的空間就是從該NOx減少型燃燒器2中噴出的燃料與燃燒用空氣構(gòu)成的混合氣燃燒并且形成燃燒反應(yīng)區(qū)6的燃燒空間34。在該上集管25上安裝著該NOx減少型燃燒器2，在該NOx減少型燃燒器2之前形成了該燃燒空間6。該NOx減少型燃燒器2從該上集管25的內(nèi)部(中央部)起向該燃燒空間34插入，所述NOx減少型燃燒器2的燃燒氣體噴出方向與所述第一水管壁29的各水管28大致是相互平行的。
此外，在設(shè)置于該第二水管壁30的外側(cè)的環(huán)狀外壁27上，與該廢氣通道31連通地在與該第二出口相對的位置上設(shè)有廢氣出口35。該廢氣出口35與煙囪36連接。
接著，說明上述廢氣再循環(huán)裝置5。該廢氣再循環(huán)裝置5通過使從該殼體4排出的廢氣的一部分混入該NOx減少型燃燒器2中來抑制燃燒氣體溫度并由此減少NOx。
該廢氣再循環(huán)裝置5由從該煙囪36中分支出來并與該鼓風(fēng)機(jī)3的吸入口(未示出)連接的第一管道37、將該鼓風(fēng)機(jī)3即鼓風(fēng)機(jī)3的排出口(未示出)與該風(fēng)箱9連通起來的第二管道38構(gòu)成。在第一管道37中設(shè)有可調(diào)節(jié)廢氣再循環(huán)率的調(diào)節(jié)氣門39。40是覆蓋該吸入口地安裝在吸入口上的且與該第一管道37連接的筒狀蓋體，在其外周面上形成了由多個小孔構(gòu)成的外氣進(jìn)氣口(未示出)。該外氣進(jìn)氣口也能形成在該蓋體40的與第一管道37相連的表面(在圖1中是符號40所指的面)上。
在這個實施例中，利用廢氣再循環(huán)裝置5的廢氣循環(huán)率為6％。設(shè)定這個值是考慮了即便不超過鼓風(fēng)機(jī)3的送風(fēng)能力也能確保穩(wěn)定燃燒的范圍(上述穩(wěn)定燃燒范圍)。
最后，說明水霧噴射裝置7。水霧噴射裝置7如圖1、2所示地由水霧噴管41構(gòu)成，該水霧噴管被布置成其前端大致在上述一次空氣通道13的中央靠近該第一擋風(fēng)板15的第一開口17。水霧通過第一開口17從設(shè)置在該水霧噴管41的前端上的噴嘴42中被噴向在該燃燒空間34里形成的燃燒反應(yīng)區(qū)6。
利用所述水霧噴射裝置7的水添加量是這樣求出的。如上所述，所述NOx減少型燃燒器2的NOx生成值是50ppm，利用所述廢氣再循環(huán)裝置5的NOx減少值為17-18ppm。因為所述蒸汽鍋爐1的NOx目標(biāo)排放值定為20ppm，所以必須通過所述水霧噴射裝置7減少的NOx值為12-13ppm。從如圖4所示的特性圖中求出對應(yīng)于這個NOx減少值的噴霧量，它為0.4kg/104kcal。而圖4的氣體燃料是天然氣。
在這里，說明具有以上結(jié)構(gòu)的實施例的工作。當(dāng)使NOx減少型燃燒器2工作時，通過上述各外噴孔21和各內(nèi)噴孔22噴出氣體燃料。從所述內(nèi)噴孔22噴出的氣體燃料與在所述一次空氣通道13中流過的一次空氣混合，在第一擋風(fēng)板15的下游位置上形成了作為第一燃燒反應(yīng)區(qū)43的小火焰。這個小火焰起到火種作用并提高了火焰穩(wěn)定性。
從所述的各外噴孔21噴出的氣體燃料與在所述二次空氣通道14中流過的二次空氣混合，在第三擋風(fēng)板19的下游位置上形成了作為第二燃燒反應(yīng)區(qū)44的大火焰。因為二次空氣是由該第三擋風(fēng)板19分割供應(yīng)的，所以形成了分割火焰。而且，所述小火焰進(jìn)行空氣比約為0.7的燃料過弄燃燒，所述大火焰進(jìn)行空氣比約為1.6的燃料稀薄燃燒，因而進(jìn)行的是濃淡燃燒。這樣，這個實施例的所述NOx減少型燃燒器2通過火焰分割法和濃淡燃燒并在不進(jìn)行廢氣再循環(huán)和噴水的狀態(tài)下將NOx生成值抑制在50ppm。
那么，所述NOx減少型燃燒器2形成所述燃燒反應(yīng)區(qū)6。該燃燒反應(yīng)區(qū)6由過濃(富燃料)混合氣在其中燃燒的所述第一燃燒反應(yīng)區(qū)43和稀薄(富空氣)混合氣在其中燃燒的所述第二燃燒反應(yīng)區(qū)44構(gòu)成。該第一燃燒反應(yīng)區(qū)43如上所述地起到了火焰穩(wěn)定區(qū)的作用。
這樣，借助該廢氣再循環(huán)裝置5的廢氣再循環(huán)率為6％，這樣一來，通過抑制該第二燃燒反應(yīng)區(qū)45的燃燒氣體溫度來進(jìn)行大約17-18ppm的NOx減少(參見圖4)。
此外，從所述水霧噴管41中噴出的所述水霧到達(dá)該第二燃燒反應(yīng)區(qū)45，由于抑制了在第二燃燒反應(yīng)區(qū)45中的燃燒氣體溫度，所以NOx值進(jìn)一步降低約12-13ppm，從而NOx排放值達(dá)到了上述的NOx目標(biāo)排放值(參見圖4)。
如上所述，這個實施例的NOx減少效果如圖4所示，但如果換算為NOx減少率，則轉(zhuǎn)變?yōu)閳D5所示的特性。在這些圖中示出了NOx減少值與使噴霧量變化的變化量成比例地增加的情況。而且，圖6示出了該風(fēng)箱9的壓力幾乎沒有因增減噴霧量而變化的情況。這就意味著未對這個實施例的水霧噴射帶來惡劣影響。
在這里，說明燃燒氣體的流動情況。在該燃燒空間34中，通過輻射傳熱向所述第一水管壁29傳熱，燃燒反應(yīng)大致結(jié)束時的氣體通過第一出口流入廢氣通道31，在這里，進(jìn)行與所述第一水管壁29和所述第二水管壁30的對流傳熱。隨后，廢氣通過該第二出口、該廢氣出口35和該煙囪36被排出到大氣中，同時，部分廢氣通過該廢氣再循環(huán)裝置5被回收利用。所述部分廢氣與通過該鼓風(fēng)機(jī)3送往NOx減少型燃燒器2的燃燒用空氣混合。
根據(jù)這個實施例，產(chǎn)生以下效果。由于組合了借助該NOx減少型燃燒器2的NOx減少化、借助廢氣再循環(huán)裝置5的NOx減少化以及借助該水霧噴射裝置7的NOx減少化，所以不需要借助所述水管群冷卻并且在上述鼓風(fēng)機(jī)3的送風(fēng)能力范圍內(nèi)且不出現(xiàn)該NOx減少型燃燒器2的不穩(wěn)定燃燒地能夠獲得20ppm的NOx目標(biāo)排放值。
此外，由于通過該水霧噴射裝置7而直接將水霧噴射到該燃燒反應(yīng)區(qū)6，所以能夠不增加鼓風(fēng)機(jī)3的負(fù)擔(dān)地達(dá)到NOx目標(biāo)排放值以下。
附圖標(biāo)記一覽表2-NOx減少型燃燒器；3-鼓風(fēng)機(jī)；4-殼體；5-廢氣再循環(huán)裝置；6-燃燒反應(yīng)區(qū)；7-水霧噴射裝置；
權(quán)利要求
1.一種減少NOx的燃燒方法，其特征在于，通過NOx減少型燃燒器(2)使NOx生成值達(dá)到60ppm(按0％O2換算)以下的NOx第一減少化同利用將該NOx減少型燃燒器(2)的廢氣再循環(huán)到由該NOx減少型燃燒器形成的燃燒反應(yīng)區(qū)中而實現(xiàn)的NOx第二減少化及利用向該燃燒反應(yīng)區(qū)添加水或蒸汽而實現(xiàn)的NOx第三減少化組合來實施該方法。
2.如權(quán)利要求1所述的減少NOx的燃燒方法，其特征在于，該NOx第二減少化是這樣進(jìn)行的，NOx目標(biāo)排放值被定為30ppm(按0％O2換算)以下且廢氣再循環(huán)量被定為該NOx減少型燃燒器(2)的穩(wěn)定燃燒范圍，通過該NOx第三減少化來降低超過該NOx目標(biāo)排放值的NOx值。
3.如權(quán)利要求1或2所述的減少NOx的燃燒方法，其特征在于，該NOx第三減少化是通過直接將水霧噴到該燃燒反應(yīng)區(qū)中來進(jìn)行的。
4.一種減少NOx的燃燒裝置，其特征在于，它包括使NOx生成值達(dá)到60ppm(按0％O2換算)以下的NOx減少型燃燒器(2)、將該NOx減少型燃燒器(2)的廢氣再循環(huán)到由該NOx減少型燃燒器形成的燃燒反應(yīng)區(qū)(6)中的廢氣再循環(huán)裝置(5)、向該燃燒反應(yīng)區(qū)(6)添加水或蒸汽的添加裝置(7)。
5.一種減少NOx的燃燒裝置，其特征在于，它包括使NOx生成值達(dá)到60ppm(按0％O2換算)以下的NOx減少型燃燒器(2)、將該NOx減少型燃燒器(2)的廢氣再循環(huán)到由該NOx減少型燃燒器形成的燃燒反應(yīng)區(qū)(6)中的廢氣再循環(huán)裝置(5)、直接將水霧噴入該燃燒反應(yīng)區(qū)(6)中的噴霧裝置(7)。
全文摘要
本發(fā)明的目的是要容易地實現(xiàn)NOx排放值降低到30ppm以下的NOx減少化。根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案的特點是，組合實施通過NOx減少型燃燒器(2)使NOx生成值達(dá)到60ppm(按0％O
文檔編號F23C9/08GK1508473SQ20031012065
公開日2004年6月30日 申請日期2003年12月16日 優(yōu)先權(quán)日2002年12月16日
發(fā)明者茅原敏廣, 館野一博, 田洼升, 松成健司, 大久保恭鋪, 博, 司, 恭鋪 申請人:三浦工業(yè)株式會社