[发明专利]燃烧方法和燃烧装置

说明书

技术领域

本发明涉及应用于水管锅炉、吸收式冷冻机的再生器等的燃烧方法 和燃烧装置。

背景技术

一般地，作为抑制NOx产生的原理，已知有火焰(燃烧气体)温 度的抑制、高温燃烧气体滞留时间的缩短等。然后，有应用了这些原理 的各种低NOx化技术。例如，提出了2阶段燃烧法、浓差燃烧法、废 气再循环燃烧法、水添加燃烧法、蒸汽喷射燃烧法、利用水管组的火焰 冷却燃烧法等的提案，并将其实用化。

但是，即使对于水管锅炉等的容量较小的NOx产生源，人们对其 给环境带来的影响的担心也在增加，开始要求进一步的低NOx化。在 该低NOx化过程中，当减少NOx的生成时，CO的排放量增加，因此 难以同时消减NOx和CO。

其原因是由于低NOx化与CO化是两个相反的技术课题。即，当为 了促进低NOx而将燃烧气体温度急剧降低、抑制在900℃以下的低温时， CO大量产生，同时产生的CO不被氧化而直接排放，从而CO排放量增 大。相反，当为了减少CO的排放量而将燃烧气体温度抑制在高的温度 时，NOx生成量的抑制变得不充分。

为了解决该课题，申请人提出了以伴随低NOx化并尽可能地减少 产生的CO量、以及将产生的CO氧化的方式来抑制燃烧气体温度的低 NOx和低CO技术的方案，并进行商品化(参考专利文献1、2)。

但是，对于该专利文献1、2记述的低NOx化技术，在现实中，生 成NOx值限于25ppm左右。

作为该课题的解决方案，申请人提出了一种低NOx燃烧方法，该 方法以使抑制NOx产生优先于排放CO值的降低的方式抑制燃烧气体的 温度，进行使生成的NOx值在规定值以下的低NOx化步骤，之后进行 使来自上述低NOx化步骤的排放CO值在规定值以下的低CO化步骤 (参考专利文献3、4)。根据该专利文献3、4记述的技术，可以进行 使NOx值低于10ppm的低NOx化，但难以实现使NOx值低于5ppm的 低NOx化。这是因为由于燃烧的特性，不可避免地生成5ppm以上的 NOx的缘故。

专利文献3、4记述的低NOx化技术，如图18所示，属于空气比 为1.38以上的所谓高空气比燃烧区域Z1。另一方面，在空气比为1.1 以下(以下称作“低空气比”)的燃烧区域Z2，氮氧化物的产生量增加， 难以同时实现低NOx和低CO化，以及当空气比为1以下时，有发生回 火的可能性等，难以进行稳定的燃烧控制，因此低空气比燃烧的区域Z2 迄今为止几乎不作为研究开发的对象。在图18中，线条F、E分别模式 地表示本发明燃烧装置的一次侧的NOx特性和CO特性，线条U、J分 别模式地表示本发明燃烧装置的NOx特性和CO特性。上述专利文献3、 4的二次侧的低NOx化技术都是基本上通过在高空气比区域Z1使燃烧 器(burner)燃烧来抑制NOx生成，并将产生的CO利用氧化催化剂除 去的技术。

另一方面，作为时代背景，对于锅炉有进一步低NOx化的要求， 同时要求节约能源的低空气比运行。

基于这种背景，本申请的发明人使用氧化催化剂进行了可将氮氧化 物降低至无限接近于零的燃烧方法的研究开发。

但是，作为由燃烧器的燃烧而产生的含有氮氧化物的气体的处理方 法，已知有专利文献5。

对于上述专利文献5的废气气体处理方法，在第一步骤中，通过使 燃烧器在空气比小于1.0(比理论空气量少的量的燃烧空气量)的条件 下燃烧，得到不含氧、含有CO、HC(烃)的未燃成分的燃烧废气气体， 在氮氧化催化剂中通过未燃成分还原氮氧化物，将氮氧化物净化。在第 二步骤中，在该净化后的废气气体中添加空气并利用氧化催化剂净化未 燃成分。

该专利文献5的处理方法不是在氧的存在下减少一氧化碳和氮氧化 物的方法，另外，根据该专利文献5，使用不同的催化剂进行氮氧化物 的还原步骤和未燃成分的氧化步骤，因此装置的构成变得复杂，难以维 修·管理。

另外，已知在专利文献6中有由燃气马达产生的含有氮氧化物的气 体的净化方法。该专利文献6使用三元催化剂来净化氮氧化物和一氧化 碳，但仅应用于在气体中必须存在烃，同时不存在过剩氧这样理论空气 比的气体。因此，专利文献6的处理方法不适合利用燃烧器的燃烧产生 的、含有过剩氧的锅炉燃烧气体的处理。