(57)【要約】【課題】  液体燃料を燃焼させる油焚きボイラは、排ガス中に腐食成分や煤塵が含まれる。従って、排ガス再循環を図るために、送風機に排ガスを通すと、送風機に悪影響を及ぼすおそれがある。送風機を介さずに排ガス再循環を行うボイラの実現が課題である。【解決手段】  バーナ１０へ液体燃料を供給するために、燃料供給路１１の中途には油圧ポンプ１３を設けている。この油圧ポンプ１３は、微細気泡を混入した液体を吐出可能に構成されている。微細気泡として排ガスを用いることで、排ガスを含んだ液体燃料がバーナ１０にて燃焼される。これにより、送風機を介さずに排ガス再循環を図ることができる。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃焼室からの排ガスの一部を、前記燃焼室のバーナへの燃料供給路に供給可能とされた
ことを特徴とする燃料への排ガス混入可能なボイラ。
【請求項２】
液体燃料を燃焼させる油焚きボイラにおいて、
燃焼室からの排ガスの一部を、前記燃焼室のバーナへの燃料供給路の液体燃料に、微細気泡として混入可能とされた
ことを特徴とする燃料への排ガス混入可能なボイラ。
【請求項３】
前記バーナへ液体燃料を供給するために、前記燃料供給路の中途には油圧ポンプが設けられており、
前記燃料供給路には、前記油圧ポンプまたはそれより上流において、前記油圧ポンプによる液体燃料の吸込みにより排ガスが吸引されて導入される
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の燃料への排ガス混入可能なボイラ。
【請求項４】
前記バーナへ液体燃料を供給するために、前記燃料供給路の中途には油圧ポンプが設けられており、
前記燃料供給路には、前記油圧ポンプより下流において、前記油圧ポンプからの液体燃料の圧送により排ガスが吸引されて導入される
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の燃料への排ガス混入可能なボイラ。
【請求項５】
前記バーナは、液体燃料と圧縮空気との二流体噴霧ノズルを備えて構成され、
この二流体噴霧ノズルへの圧縮空気供給路に、排ガスが導入される
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の燃料への排ガス混入可能なボイラ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、蒸気ボイラ、温水ボイラ、熱媒ボイラなどの各種ボイラに関するものである。特に、排ガス中のＮＯｘ（窒素酸化物）を低減するために、排ガスを燃料に混入して排ガス再循環を図るボイラに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ボイラの排ガス中のＮＯｘを低減するために、排ガス再循環が知られている。排ガス再循環とは、排ガスの一部を燃焼用空気に混入して燃焼室へ戻すことで、酸素濃度の低下や燃焼温度の低下により、ＮＯｘの発生を抑制する技術である。従来の排ガス再循環は、下記特許文献１に開示されるように、送風機を用いて排ガスの一部を、燃焼室への給気路へ戻している。
【特許文献１】特開平６−２８８５１１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
従来の排ガス再循環は、排ガスが送風機を通されるので、排ガス中の腐食成分や煤塵が送風機に悪影響を及ぼすおそれがある。特に油焚きボイラの場合、排ガスには、硫黄などの腐食成分や、煤塵が含まれやすいので、そのような排ガスが送風機を通過すると、送風機に悪影響を及ぼすおそれがある。
【０００４】
この発明が解決しようとする課題は、送風機を介さずに排ガス再循環を行うボイラを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この発明は、前記課題を解決するためになされたもので、請求項１に記載の発明は、燃焼室からの排ガスの一部を、前記燃焼室のバーナへの燃料供給路に供給可能とされたことを特徴とする燃料への排ガス混入可能なボイラである。
【０００６】
請求項１に記載の発明によれば、送風機に排ガスを通すことなく、排ガス再循環により排ガス中の低ＮＯｘ化を図ることができる。送風機に排ガスを通さないので、排ガス中の腐食成分や煤塵による送風機への悪影響を防止することができる。
【０００７】
請求項２に記載の発明は、液体燃料を燃焼させる油焚きボイラにおいて、燃焼室からの排ガスの一部を、前記燃焼室のバーナへの燃料供給路の液体燃料に、微細気泡として混入可能とされたことを特徴とする燃料への排ガス混入可能なボイラである。
【０００８】
油焚きボイラの場合、排ガスには、硫黄などの腐食成分や、煤塵が含まれやすいが、請求項２に記載の発明によれば、送風機に排ガスを通さないので、排ガス中の腐食成分や煤塵による送風機への悪影響を防止することができる。また、液体燃料自体に微細気泡として排ガスを混入することで、排ガス再循環による排ガス中の低ＮＯｘ化を、簡易で確実に行うことができる。
【０００９】
請求項３に記載の発明は、前記バーナへ液体燃料を供給するために、前記燃料供給路の中途には油圧ポンプが設けられており、前記燃料供給路には、前記油圧ポンプまたはそれより上流において、前記油圧ポンプによる液体燃料の吸込みにより排ガスが吸引されて導入されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の燃料への排ガス混入可能なボイラである。
【００１０】
請求項３に記載の発明によれば、油圧ポンプの吸込みにより排ガスを吸引するので、簡易な構成で、液体燃料に排ガスを混入することができる。
【００１１】
請求項４に記載の発明は、前記バーナへ液体燃料を供給するために、前記燃料供給路の中途には油圧ポンプが設けられており、前記燃料供給路には、前記油圧ポンプより下流において、前記油圧ポンプからの液体燃料の圧送により排ガスが吸引されて導入されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の燃料への排ガス混入可能なボイラである。
【００１２】
請求項４に記載の発明によれば、油圧ポンプからの吐出により排ガスを吸引するので、簡易な構成で、液体燃料に排ガスを混入することができる。
【００１３】
さらに、請求項５に記載の発明は、前記バーナは、液体燃料と圧縮空気との二流体噴霧ノズルを備えて構成され、この二流体噴霧ノズルへの圧縮空気供給路に、排ガスが導入されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の燃料への排ガス混入可能なボイラである。
【００１４】
請求項５に記載の発明によれば、バーナの二流体噴霧ノズルに排ガスを導入することで、簡易な構成で、液体燃料に排ガスを混入することができる。
【発明の効果】
【００１５】
この発明の燃料への排ガス混入可能なボイラによれば、送風機を介さずに排ガス再循環と同様の効果を得ることができる。従って、特に油焚きボイラにおいて、排ガス中の腐食成分や煤塵により送風機に悪影響を与えることなく、排ガス再循環による低ＮＯｘ化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
つぎに、この発明の実施の形態について説明する。
周知のとおり、ボイラは、缶体によって構成される燃焼室を備える。缶体は、一または複数の伝熱管を備えて構成される。また、缶体にはバーナが設けられており、このバーナで燃料を燃焼させることで伝熱管が加熱される。バーナへは、燃料供給路を介して燃料が供給可能とされると共に、燃焼用空気路を介して燃焼用空気が供給可能とされる。バーナへ供給される燃料としては、気体燃料でもよいが、本発明は液体燃料に対しても好適に適用される。すなわち、本発明のボイラは、液体燃料を燃焼させる油焚きボイラに対しても好適に適用される。
【００１７】
バーナにおいて燃料が燃焼され、それにより生じた燃焼ガスは、伝熱管内の水などと熱交換を図られる。熱交換後の排ガスは、燃焼室に接続された排ガス路から外部へ排出される。
【００１８】
従来、排ガス中のＮＯｘを低減するための排ガス再循環は、排ガスの一部を燃焼用空気に混入して燃焼室へ戻すことで実施されている。しかしながら、特に油焚きボイラの場合、排ガスには、硫黄などの腐食成分や、煤塵が含まれやすいので、そのような排ガスを送風機に通すと、送風機に悪影響を及ぼすおそれがある。そこで、本発明では、燃焼用空気ではなく、バーナへの燃料自体に、燃焼室からの排ガスの一部を混入する。
【００１９】
油焚きボイラを例に説明すると、次の三つの実施形態を挙げることができる。いずれの実施形態も、燃焼室からの排ガスの一部を、燃焼室のバーナへの液体燃料に、微細気泡（マイクロバブル）として混入する構成である。
【００２０】
第一実施形態では、バーナへ液体燃料を供給するために、燃料供給路の中途には油圧ポンプが設けられている。この油圧ポンプは、泡風呂（ジャグジーバス）などで使用されるポンプと同様に、微細気泡を混入した液体を吐出可能に構成されている。この微細気泡として排ガスを利用するために、燃料供給路には、油圧ポンプまたはそれより上流において、油圧ポンプによる液体燃料の吸込みにより排ガスが吸引される。微細気泡として排ガスが混入された液体燃料は、バーナへ供給される。
【００２１】
第二実施形態では、前記第一実施形態と同様に、バーナへ液体燃料を供給するために、燃料供給路の中途には油圧ポンプが設けられている。この油圧ポンプは、前記第一実施形態とは異なり、従来のボイラの燃料供給路に使用されている一般的なものである。その代わりに、本実施形態では、燃料供給路には、油圧ポンプより下流において、油圧ポンプからの液体燃料の圧送により排ガスが吸引されて導入されるよう構成している。すなわち、燃料供給路には、油圧ポンプより下流において、エゼクタ状のミキシング装置が設けられている。このミキシング装置を油圧ポンプからの液体燃料が通過することで、排ガスがミキシング装置へ吸引され、液体燃料に微細気泡として混入される構成である。このようにして微細気泡として排ガスが混入された液体燃料は、バーナへ供給される。
【００２２】
第三実施形態では、バーナは、液体燃料と圧縮空気との二流体噴霧ノズルを備えて構成される。この二流体噴霧ノズルへは、燃料供給路を介して液体燃料が供給されると共に、圧縮空気供給路を介して圧縮空気が供給される。燃料供給路は、前記第二実施形態と同様に油圧ポンプが設けられている。圧縮空気供給路には、コンプレッサなどの圧縮空気供給源が設けられている。そして、この圧縮空気供給路に排ガスが導入可能とされる。圧縮空気は、その全部を排ガスとしてもよいし、その一部だけを排ガスとしてもよい。コンプレッサ自体に排ガスを供給して圧縮空気としてもよいし、あるいは圧縮空気供給源からの圧縮空気供給路の中途に、排ガスを導入して、圧縮空気に排ガスを混入してもよい。このようにして排ガスが混入された圧縮空気は、二流体噴霧ノズルへ供給され、燃焼室内への液体燃料の噴霧に利用される。
【００２３】
ところで、液体燃料ではなく気体燃料を使用する場合、前記第一実施形態および前記第二実施形態を利用することができる。但し、気体燃料を使用する場合には、油圧ポンプは不要であるから省略し、単にバーナへの気体燃料に排ガスを混入すればよい。このようにして排ガスが混入された気体燃料は、バーナへ供給される。
【００２４】
いずれの実施形態の場合も、送風機に排ガスを通すことなく、排ガス再循環により排ガス中の低ＮＯｘ化を図ることができる。従来のように燃焼用空気ではなく燃料自体に排ガスを混入することで、バーナからの火炎近傍の酸素濃度を確実に低下させて、低ＮＯｘ化を一層確実に図ることができる。また、特に油焚きボイラの場合、排ガスには、硫黄などの腐食成分や、煤塵が含まれやすいが、送風機に排ガスを通さないので、排ガス中の腐食成分や煤塵による送風機への悪影響を防止することができる。
【実施例１】
【００２５】
以下、この発明の具体的実施例を図面に基づいて詳細に説明する。
図１は、本発明のボイラの実施例１を示す概略縦断面図である。本実施例のボイラ１は、液体燃料を燃焼させる油焚きボイラである。
【００２６】
本実施例のボイラ１は円筒状の缶体２を備え、この缶体２はその軸線を上下方向へ沿って配置される。缶体２は、上下に離隔して上部管寄せ３と下部管寄せ４とを備える。上部管寄せ３と下部管寄せ４とは、複数の水管（伝熱管）５，５，…によって互いに接続されている。各水管５は、上下方向へ沿って配置されており、上端部が上部管寄せ３に連通する一方、下端部が下部管寄せ４に連通している。また、各水管５は、上部管寄せ３および下部管寄せ４の周方向へ沿って、円筒状に等間隔に配置されている。この際、内側水管群６と外側水管群７とで、内外二重の円筒を構成するように、各水管５は配置される。そして、外側水管群７を取り囲むように、缶体２には周側壁８が設けられる。このような構成により、缶体２の中央部には燃焼室９が構成される。
【００２７】
缶体２の上部中央には、バーナ１０が下方へ向けて設けられる。バーナ１０へは、燃料供給路１１を介して液体燃料が供給されると共に、燃焼用空気路１２を介して送風機（図示省略）から燃焼用空気が供給される。燃料供給路１１には、油圧ポンプ１３および電磁弁１４が設けられている。燃料供給路１１からの液体燃料は、ノズルパイプ１５およびノズルチップ１６を介して、燃焼室９の上部中央から燃焼室９内へ噴霧される。また、ノズルパイプ１５の周囲からは、燃焼用空気路１２からの燃焼用空気が、ウィンドボックス１７や燃焼筒１８を介して燃焼室９内へ供給される。さらに、バーナ１０には点火装置（図示省略）が設けられており、ノズルパイプ１５からの液体燃料は、この点火装置にて着火されて燃焼室９内で燃焼する。
【００２８】
液体燃料の燃焼による燃焼ガスは、各水管５内の水を加熱し蒸気化する。そのようにして生成される蒸気は、上部管寄せ３から蒸気使用設備（図示省略）へ供給可能とされる。一方、缶体２の各水管５と熱交換した後の排ガスは、周側壁８に接続された排ガス路（煙道および煙突）１９を介して外部へ排出される。
【００２９】
排ガス路１９の排ガスの一部は、排ガス戻し路２０を介して、燃料供給路１１またはそこに設けられた油圧ポンプ１３へ戻される。本実施例の油圧ポンプ１３は、泡風呂（ジャグジーバス）などで使用されるポンプと同様に、微細気泡を混入した液体を吐出可能に構成されている。排ガス戻し路２０からの排ガスは、この油圧ポンプ１３により微細気泡として液体燃料内に均一に分散された状態とされる。そして、そのような排ガスを含んだ液体燃料は、燃料供給路１１を介してバーナ１０へ供給される。
【００３０】
油焚きボイラの場合、排ガスには、硫黄などの腐食成分や、煤塵が含まれやすいが、本実施例のボイラ１によれば、送風機に排ガスを通さないので、排ガス中の腐食成分や煤塵による送風機への悪影響を防止することができる。また、液体燃料自体に微細気泡として排ガスを混入することで、排ガス再循環による排ガス中の低ＮＯｘ化を、簡易で確実に行うことができる。
【実施例２】
【００３１】
図２は、本発明のボイラの実施例２を示す概略縦断面図である。本実施例２のボイラ１も、基本的には前記実施例１のボイラと同様である。そこで、以下においては、両者の異なる点を中心に説明し、対応する箇所には同一の符号を付して説明する。
【００３２】
前記実施例１では、油圧ポンプ１３またはそれより上流において、燃料供給路１１に排ガス戻し路２０を接続して、油圧ポンプ１３により排ガスを微細気泡として液体燃料に混入する構成としたが、本実施例２では、油圧ポンプ１３より下流において、燃料供給路１１に排ガス戻し路２０を接続して、ミキシング装置２１により排ガスを微細気泡として液体燃料に混入する構成としている。
【００３３】
すなわち、まず、前記実施例１では、微細気泡を混入して液体を吐出する油圧ポンプ１３を用いたが、本実施例２では、油圧ポンプ１３にて液体に微細気泡を混入する必要はなく、従来のボイラの燃料供給路に使用されている一般的な油圧ポンプで足りる。その代わりに、本実施例２では、燃料供給路１１には、油圧ポンプ１３より下流において、油圧ポンプ１３からの液体燃料の圧送により排ガスが吸引されて導入されるよう構成している。
【００３４】
具体的には、燃料供給路１１には、油圧ポンプ１３より下流において、エゼクタ状のミキシング装置２１が設けられている。このミキシング装置２１を油圧ポンプ１３からの液体燃料が通過することで、排ガスがミキシング装置２１へ吸引され、液体燃料に微細気泡として混入される構成である。従って、本実施例２のボイラ１も、前記実施例１のボイラと同様の作用効果を奏する。
【実施例３】
【００３５】
図３は、本発明のボイラの実施例３を示す概略縦断面図である。本実施例３のボイラ１も、基本的には前記実施例１のボイラと同様である。そこで、以下においては、両者の異なる点を中心に説明し、対応する箇所には同一の符号を付して説明する。
【００３６】
本実施例３のボイラ１は、バーナ１０のノズル（１５，１６）の構成において、前記実施例１と異なる。すなわち、本実施例３では、バーナ１０は、液体燃料と圧縮空気との二流体噴霧ノズル２２を備えて構成される。この二流体噴霧ノズル２２へは、燃料供給路１１を介して液体燃料が供給されると共に、圧縮空気供給路２３を介して圧縮空気が供給される。
【００３７】
燃料供給路１１は、前記実施例２と同様に油圧ポンプ１３が設けられている。一方、圧縮空気供給路２３には、コンプレッサなどの圧縮空気供給源２４の他、電磁弁２５が設けられている。そして、圧縮空気供給路２３の中途に、排ガス戻し路２０が接続されて、排ガスが圧縮空気に混入可能とされる。但し、圧縮空気供給源２４に排ガス戻し路２０を接続して、圧縮空気供給源２４にて圧縮空気を生成する段階で排ガスを混入しておいてもよい。また、二流体噴霧ノズル２２へ供給される圧縮空気には、少なくとも排ガスが含まれるが、圧縮空気全体を排ガスにて構成してもよい。
【００３８】
バーナ１０を作動させるには、二流体噴霧ノズル２２に液体燃料と圧縮空気とを同時に供給すればよい。これにより、液体燃料が燃焼室９内へ噴霧され、前記実施例１と同様に、着火装置（図示省略）により着火されて、燃焼室９内で燃焼される。
【００３９】
本発明の燃料への排ガス混入可能なボイラは、前記各実施例の構成に限らず適宜変更可能である。特に、バーナ１０への燃料に排ガスを混入する構成であれば、その混入の仕方や、ボイラ１の具体的構成は、前記実施例の構成に限定されない。また、前記各実施例では、液体燃料を燃焼させるボイラに適用した例について説明したが、気体燃料を燃焼させるボイラに適用することもできる。気体燃料を使用する場合には、油圧ポンプは不要であり、単に燃料供給路１１に排ガスを導入すれば足りる。さらに、ボイラの燃焼段階に応じて、燃料への排ガスの導入の有無や導入量を変化可能に構成することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明のボイラの実施例１を示す概略縦断面図である。
【図２】本発明のボイラの実施例２を示す概略縦断面図である。
【図３】本発明のボイラの実施例３を示す概略縦断面図である。
【符号の説明】
【００４１】
１  ボイラ
２  缶体
９  燃焼室
１０  バーナ
１１  燃料供給路
１２  燃焼用空気路
１３  油圧ポンプ
２０  排ガス戻し路
２２  二流体噴霧ノズル
２３  圧縮空気供給路
【図１】
2008151373.tif 000003
【図２】
2008151373.tif 000004
【図３】
2008151373.tif 000005