(57)【要約】【課題】放射壁バーナを用いて燃料ガスと空気を燃焼させることによって、汚染物質のレベルがより低い燃焼ガスを生成する、改良された方法を提供する。【解決手段】遠隔段階式放射壁炉用バーナの構造は、放射壁バーナから離れた二次燃料ガスノズルの配置を含む。この構造は、二次燃料と炉燃焼排ガスとの混合を増大させる。その結果、燃焼する燃料ガスの温度が低下し、窒素酸化物の生成が低減される。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
炉の壁にほぼ垂直に取り付けられた長手軸を有する複数の放射壁バーナの列または段あるいはその両方を利用する、壁、床、および、バーナ構造を有し、各放射壁バーナは、燃焼性の燃料ガスと余分な空気の混合気をそれらの長手軸に対して半径方向外側に方向付け、バーナタイルに隣接した燃焼区域に導く、放射壁炉において、その改良は、
放射壁バーナとは別個に離れて配置された二次燃料ガスノズルのアレイと、二次燃料ガスノズルに二次燃料ガスを投入することによって、二次燃料ガスが炉内で燃焼排ガスと混合し、余分な空気とともに燃焼し、燃焼する燃料ガスの温度を低下させ、窒素酸化物の形成を低減する手段とを備える、改良された放射壁炉用バーナ構造。
【請求項２】
二次燃料ガスノズルのアレイが、放射壁バーナの列に隣接する少なくとも１つの列に配置される、請求項１に記載の改良された炉用バーナ構造。
【請求項３】
二次燃料ガスノズルが、放射壁バーナから燃焼区域の反対側の炉内のある位置へ二次燃料ガスを方向付ける、請求項１に記載の改良された炉用バーナ構造。
【請求項４】
放射壁バーナの列または段あるいはその両方がほぼ平行であり、放射壁バーナがほぼ均等に間隔を置かれ、二次燃料ガスノズルが１列か２列で配置され、各二次燃料ガスノズルが放射壁バーナに隣接して、あるいは放射壁バーナとずらされて配置される、請求項１に記載の改良された炉用バーナ構造。
【請求項５】
放射壁バーナの列がほぼ平行であり、放射壁バーナが段において比較的均等に間隔を置かれ、二次燃料ガスノズルが中間の第１の列と外部の第２の列で配置され、中間の第１の列の各二次燃料ガスノズルが放射壁バーナに隣接し、外部の第２の列の各二次燃料ガスノズルが放射壁バーナとずらされて配置される、請求項１に記載の改良された炉用バーナ構造。
【請求項６】
放射壁バーナの列が互いに平行であり、各列が隣接する列と一定の間隔を置いてずらされて配置される、請求項１に記載の改良されたバーナ構造。
【請求項７】
１つ以上の列の二次燃料ガスノズルが放射壁バーナの列と隣接して配置され、追加の１つ以上の列の二次燃料ガスノズルが放射壁バーナの列の中間に配置される、請求項１に記載の改良されたバーナ構造。
【請求項８】
各二次燃料ガスノズルが、二次燃料ガスノズルの軸に対して角度αで、炉の壁に向かって、あるいは炉の壁から離れて燃料ガスを放出する、少なくとも１つの燃料送出開口部を有する口金を備える、請求項１に記載の改良されたバーナ構造。
【請求項９】
角度αが軸から約６０°から約１２０°の範囲内にある、請求項８に記載の改良されたバーナ構造。
【請求項１０】
各二次燃料ガスノズルが、炉壁に向かって、または炉壁から離れて、あるいは両方で燃料ガスを放出するように配置された、１つまたは複数の燃料送出開口部を有する口金を備える、請求項１に記載の改良されたバーナ構造。
【請求項１１】
各二次燃料ガスノズル口金が、二次燃料ガスノズルの長手軸を通り垂直面の両面から約１０°から約１８０°の範囲の外向きの角度β内に配置された、複数の燃料送出開口部を備える、請求項１０に記載の改良された炉用バーナ構造。
【請求項１２】
炉が、炉の床に配置された二次燃料ガスノズルのアレイをさらに備える、請求項１に記載の改良された炉用バーナ構造。
【請求項１３】
炉が、炉に取りつけられる放射壁バーナを有する壁に隣接して配置される床バーナを含む、請求項１に記載の改良された炉用バーナ構造。
【請求項１４】
炉が、炉に取りつけられる放射壁バーナを有する壁に隣接して配置される床バーナと、複数の方向に壁に向かって、または壁から離れて燃料ガスを放出するように配置された複数の燃料送出開口部を有する口金をそれぞれ有する二次燃料ガスノズルとを含む、請求項１２に記載の改良された炉用バーナ構造。
【請求項１５】
（ａ）炉の壁に沿って複数列で配列された個々の放射壁バーナに燃料ガスと空気の燃料希薄混合気を供給するステップと、
（ｂ）燃料ガスと空気の混合気を、炉の壁全体にわたり各放射壁バーナから外へ放射状に流れさせることによって、混合気が余分な空気を含み、比較的低温で燃焼させられ、窒素酸化物の含有量の少ない燃焼排ガスがそこから形成されるステップと、
（ｃ）配置された二次燃料ガスノズルに二次燃料ガスを供給することによって、二次燃料ガスが炉内で燃焼排ガスと混合し、放射壁バーナからの余分な空気で燃焼し、燃焼する燃料ガスの温度を低下させ、窒素酸化物の形成を低減させるステップと、
を備える、放射壁炉内で燃料ガスおよび空気を燃焼させることにより、窒素酸化物の含有量の低減された燃焼排ガスを生成する方法。
【請求項１６】
二次燃料ガスが、放射壁バーナの列に隣接する少なくとも１つの列の二次燃料ガスノズルから放出される、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
二次燃料ガスノズルが、放射壁バーナから燃焼区域の反対側の炉内のある位置へ二次燃料ガスを方向付ける、請求項１５に記載の方法。
【請求項１８】
放射壁バーナの列がほぼ平行であり、放射壁バーナが段においてほぼ均等に間隔を置かれ、二次燃料ガスノズルが１列か２列で配置され、各二次燃料ガスノズルが放射壁バーナに隣接して、あるいは放射壁バーナとずらされて配置される、請求項１５に記載の方法。
【請求項１９】
放射壁バーナの列がほぼ平行であり、放射壁バーナが段において比較的均等に間隔を置かれ、二次燃料ガスノズルが中間の第１の列と外部の第２の列で配置され、中間の第１の列の各二次燃料ガスノズルが放射壁バーナに隣接し、外部の第２の列の各二次燃料ガスノズルが放射壁バーナとずらされて配置される、請求項１５に記載の方法。
【請求項２０】
放射壁バーナの列がほぼ平行であり、各列が隣接する列と一定の間隔を置いてずらされて配置される、請求項１５に記載の方法。
【請求項２１】
１つ以上の列の二次燃料ガスノズルが放射壁バーナの列と隣接して配置され、追加の１つ以上の列の二次燃料ガスノズルが放射壁バーナの列の中間に配置される、請求項１５に記載の方法。
【請求項２２】
各二次燃料ガスノズルが、二次燃料ガスノズルの軸に対して角度αで、炉の壁に向かって、あるいは炉の壁から離れて燃料ガスを放出する、少なくとも１つの燃料送出開口部を有する口金を有する、請求項１５に記載の方法。
【請求項２３】
角度αが軸から約６０°から約１２０°の範囲内にある、請求項２２に記載の方法。
【請求項２４】
各二次燃料ガスノズルが、炉壁に向かって、または炉壁から離れて、あるいは両方で燃料ガスを放出するように配置された、１つまたは複数の燃料送出開口部を有する口金を有する、請求項１５に記載の方法。
【請求項２５】
各二次燃料ガスノズルの口金が、燃料ガスノズルの長手軸を通り垂直面の両面から約１０°から約１８０°の範囲の外向きの角度β内に配置された、複数の燃料送出開口部を備える、請求項２４に記載の方法。
【請求項２６】
炉が、炉の床に配置された二次燃料ガスノズルのアレイをさらに含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項２７】
炉が、炉に取りつけられる放射壁バーナを有する壁に隣接して配置された床バーナを含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項２８】
炉が、炉に取りつけられる放射壁バーナを有する壁に隣接して配置された床バーナを含み、二次燃料ガスノズルが、複数の方向に壁に向かって、または壁から離れて燃料ガスを放出するように配置された複数の燃料送出開口部を有する口金をそれぞれ有する、請求項２６に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、遠隔段階式放射壁炉用バーナの構造、特に、窒素酸化物の生成の低減を招く、放射壁バーナノズルから離れた二次ガスノズルの配置に関する。
【背景技術】
【０００２】
放射壁ガスバーナ炉は、既知であり、長年の間、リフォームおよび分解作業などに使用されてきた。放射壁バーナは通常、炉壁の開口部への挿入に適合する環状耐火タイルに囲まれた、中央の燃料ガス−空気混合気バーナ管を含む。バーナノズルは、耐火タイルの内面にほぼ平行で隣接する方向に燃料ガス−空気混合気を送出する。燃料ガス−空気混合気の燃焼の結果、バーナタイルの面は、例えばプロセス管に熱を発散し、それによってプロセス管への望ましくない火炎の衝突が回避される。
【０００３】
放射壁バーナは通常、炉壁に沿って数列で設置される。この種の構造はふつう、放射壁バーナのマトリックスを備える壁領域からプロセスへの均一な熱入力を提供するように設計される。
【０００４】
窒素酸化物（ＮＯｘ）などのガス状汚染物質の量を制限する、より厳格な環境排出基準が政府当局から継続的に課せられている。こうした基準は、空気の全部および燃料の一部が第１の区域で燃焼し、残りの燃料が第２の下流区域で燃焼する、段階式または二次燃料バーナ装置および方法の開発を導いてきた。このような段階式燃料バーナ装置および方法では、第１の区域の空気の余剰分が、燃焼するガスの温度を低下させ、それによって窒素酸化物の形成を低減させる希釈剤としての役割を果たす。望ましくは、炉燃焼排ガスは、燃焼する二次燃料の温度を低下させ、それによって窒素酸化物の形成を低減させる希釈剤としての役割を果たす。
【０００５】
同様に、バーナが燃料ガスと空気の一次燃料希薄混合気を放射状に燃焼させ、段階式燃料上昇管が段階式口金に二次燃料を供給する、段階式放射壁バーナの設計も開発されてきた。二次燃料口金の位置は、バーナの製造業者と種類に応じて変動させられるが、通常はバーナ口金の中心か、あるいは口金の周囲で隣接して配置される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
段階式放射壁バーナと炉の設計が改良され、低レベルの汚染物質を含む燃焼ガスが生成されるようになったが、さらなる改良が必要である。したがって、放射壁バーナを用いて燃料ガスと空気を燃焼させることによって、汚染物質のレベルがより低い燃焼ガスを生成する、改良された方法が必要とされる。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
放射壁炉用バーナの構造は、一定の間隔を置いて炉壁に挿入される、燃料ガス−空気混合気を燃焼させる複数の放射壁バーナの列（ｒｏｗ）を用いて提供される。本発明によると、放射壁バーナから別個に離れて配置された、１つ以上のアレイの二次燃焼ガスノズルがさらに設けられる。二次燃料ガスは、燃料ガス−空気混合気と二次燃料ガスによる燃料区域に供給される総燃料のかなりの部分を構成する量、燃料ガスノズルに投入される。好ましくは、二次燃料ガスノズルは、放射壁バーナの列に隣接する炉壁に、または炉床上、あるいはその両方に配置され、放射壁バーナから燃焼区域の反対側の位置を含む様々な位置へ、二次燃料ガスを方向付ける。その結果、炉に残る燃焼ガス中の窒素酸化物レベルは、大幅に低減される。
【０００８】
好ましい配置では、炉壁が少なくともほぼ垂直で、放射壁バーナはほぼ平行で、列と段（ｃｏｌｕｍｎ）においてほぼ均等に間隔を空けて配置され、二次燃料ガスノズルは一列に配置され、各ノズルは上の列の放射壁バーナの真下に位置決めされる。別の好適な構造では、放射壁バーナはほぼ平行で、列と段においてほぼ均等に間隔を空けて配置され、二次燃料ガスノズルは上列と下列で放射壁バーナの下に配置され、上列の各ノズルは上の列のバーナの真下に置かれ、下列の各ノズルはその真上のノズル同士の水平位置の間に置かれる。さらに別の好適な構造では、放射壁バーナが、お互いから中間にずれて互い違いに配置され（ｉｎ  ａ  ｓｔａｇｇｅｒｅｄ  ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ）、二次燃料ガスノズルは放射壁バーナの真下に１列か２列で配置され、各ノズルは引き続き互い違いに位置決めされる。さらに別の構造では、二次燃料ガスノズルの第１の列が、すべての放射壁バーナの下に配置され、二次燃料ガスノズルの第２の列が、放射壁バーナの列のほぼ中程に配置される。
【０００９】
別の好適な配置では、二次燃料ガスノズルが炉床に配置され、炉は床上の二次燃料ガスノズルを伴って、または伴わずに床バーナ（炉床バーナとも称される）を含むことができる。
【００１０】
好ましくは、二次燃料ガスノズルは、ノズルの長手軸に対して上向きの角度で燃料ガスを放出するように設計された、少なくとも１つの燃料送出口を有する口金を有する。より好ましくは、二次燃料ガスノズルは複数の燃料送出口を有する。
【００１１】
さらに、本発明は、（ａ）炉の壁に沿って複数列で配列された個々の放射壁バーナに燃料ガスと空気の燃料希薄混合気を供給することと、（ｂ）混合空気を、炉の壁全体にわたり各放射壁バーナから外へ放射状に流れさせることによって、混合気が余分な空気を含み、比較的低温で燃焼させられ、窒素酸化物の含有量の少ない燃焼排ガスがそこから形成されること、および（ｃ）離れて別個に配置された二次燃料ガスノズルに二次燃料ガスを供給することによって、二次燃料が炉内で燃料ガスと混合し、放射壁バーナからの余分な空気で燃焼し、燃焼する燃料ガスの温度を低下させ、窒素酸化物の形成を低減させること、を備える放射壁燃焼炉内で燃料を燃焼させる方法も提供する。
【００１２】
本発明のその他の特徴および利点は、添付の図面を組み合わせて、以下の好適な実施形態の説明を読むと、当業者にとって容易に明らかになるだろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明の好適な放射壁炉用バーナの構造は、環状耐火タイルを含み、一定の間隔を置いて炉の壁に接続された燃料ガス希薄燃料ガス−空気混合気を燃焼させる複数の放射壁バーナの列と、二次燃料ガスノズルに二次燃料ガスを投入する手段を有する、放射壁バーナとは別個に離れて配置される二次燃料ガスノズルのアレイとを利用し、二次燃料ガスが、燃料ガス−空気混合気と二次燃料ガスによる燃料区域に供給される総燃料のかなりの部分を構成する。好ましくは、二次燃料ガスノズルは、放射壁バーナの列に隣接する炉壁に、または炉床上、あるいはその両方に配置され、放射壁バーナから燃焼区域の反対側の位置を含む様々な位置へ、二次燃料ガスを方向付ける。その結果、炉に残る燃焼ガス中の窒素酸化物レベルは低減される。
【００１４】
図面を参照すると、図１は、従来の段階式燃料放射壁バーナ１０のバーナ段１１を示している。段階式燃料放射壁バーナ１０は、一次燃料ガスと空気の燃料ガス希薄混合気を提供される放射壁バーナ口金１２から成る。二次燃料ガス上昇管１４は、その二次燃料ガス口金１６に燃料ガスを供給する。二次燃料ガス口金１６は、通常、図１に示されるように放射壁バーナ口金１２の中心に、または放射壁バーナ口金１２の周囲に位置する。図１に示されるように、バーナ口金１２から出射する燃料ガス−空気流は、遮断層２０を形成し、二次燃料ガス２２を封入または包囲する。二次燃料ガス２２の周りの燃料ガス−空気遮断層２０は、窒素酸化物の排出を増加させる燃料ガス２４の多量な吸込みを防止する。
【００１５】
本発明の遠隔段階式燃料技術では、各放射壁バーナ１０から、または各放射壁バーナ１０に隣接する二次燃料ガスが除去される。その代わりに、二次燃料ガスは、遠隔位置で炉に注入される。図２に示されるように、例えばバーナ段１１の下部に配置される遠隔二次燃料ガスノズル２６に二次燃料ガスを移動させることによって、二次燃料ガス２２は、燃焼区域２８で燃料ガス−空気混合気１８と混合する前に、炉燃料ガス２４と混合することができる。遠隔位置に配置された１つ以上の遠隔二次燃料ガスノズル２６を使用し、二次燃料ガスパターンを提供することによって、最新の放射壁バーナの設計と比べ、窒素酸化物の排出量の低減と炎の質の向上が達成されることが分かった。
【００１６】
図３を参照すると、本発明の改良型放射壁炉用バーナの構造が示され、概して符号３０で表されている。複数の放射壁バーナ１０の列３２が、炉の壁３１に挿入される。放射壁バーナ１０は、炉壁３１の面全体に放射方向に燃料ガス−空気混合気を放出する。壁からの放射熱と、高温ガスからの熱放射が、例えば熱伝達用に設計された処理管またはその他の処理装置に伝達される。
【００１７】
各放射壁バーナ１０には、空気の流速が一次ガスに対する化学量論比よりも大きい一次燃料ガス−空気混合気が提供される。好ましくは、空気の流速は、一次燃料ガスと二次燃料ガスを完全に燃焼させるために必要な化学量論的流速の１０５％から１２０％の範囲である。二次燃料ガスは、二次燃料ガスノズル２６により炉に放出される。図３のバーナ構造は、列３２に配列された二次燃料ガスノズル２６を示し、各二次燃料ガスノズルは放射壁バーナの段３４の下に配置されている。二次燃料ガスノズルは、以下詳細に説明するように、ほぼ放射壁バーナに向かう方向で燃料ガスを放出するように作製される。
【００１８】
さらなる好適なパターンの例を、図４Ａから図４Ｄに示す。放射壁バーナ１０の列はほぼ平行に、バーナ１０は段３４でほぼ均等に間隔を空けられ、二次燃料ガスノズル２６は図３に示されるように、各ノズルが列において放射壁バーナ１０の真下に来るように一列３２に配置されるか、あるいは図４Ａに示されるようにずらされて（ｏｆｆｓｅｔ）配置することができる。図４Ｂに示される別の好適な構造では、放射壁バーナ１０はほぼ平行な段をとり、放射壁バーナ１０は段３４でほぼ均等に間隔を空けられ、放射壁バーナ１０の下に配置される二次燃料ガスノズル２６は上列３６と下列３８の２列とし、上列３６の各二次燃料ガスノズルは上列においてバーナの下に来て、下列３８の各二次燃料ガスノズルは真上にある列３６の二次燃料ガスノズルの水平位置の中間に来るように配置される。図４Ｃに示されるさらに別の好適な構造では、放射壁バーナ１０がお互いから中間にずらされて配置される結果、放射壁バーナの下に位置する二次燃料ガスノズル２６で連続するダイヤモンド型のパターンが生じる。図４Ｄに示されるさらに別の好適な構造では、放射壁バーナ１０の約半分が、二次燃料ガスノズル２６の列４２を真下に置いて、複数列と段４０でほぼ均等に間隔を空けて配置される。残りの放射壁バーナ１０は、二次燃料ガスノズルの列４２の下で段４４に配列される。二次燃料ガスノズル２６の第２の列４６は、バーナ段４４の真下に配置される。
【００１９】
放射壁バーナ１０を有する炉壁３１と、それに接続される二次燃料ガスノズル２６は、壁が垂直であるかのように上述されているが、壁は垂直方向から任意の角度を有することもできるし、水平であることもできると理解されたい。
【００２０】
次に図５Ａから図５Ｆを参照すると、本発明による二次燃料ガスノズル２６の別の配列が、床バーナ５４（炉床バーナとも称される）がある場合とない場合で示される。図５Ａおよび図５Ｂを参照すると、複数の放射壁バーナ１０の列が、炉の壁３１に挿入される。前述したように、バーナ１０は、炉壁３１の面を横切る方向で燃料ガス−空気混合気を放出する。各放射壁バーナには、空気の流速が一次ガスに対する化学量論比よりも大きい、すなわち、化学量論的流速の約１０５％から約１２０％の範囲である、一次燃料ガス−空気混合気が供給される。二次燃料ガスは、放射ガスバーナ１０の段の下に配置される二次燃料ガスノズル２６により炉に放出される。また、二次燃料ガスノズル２６は、炉の床に配置されて、余分な空気および炉燃焼排ガスと混じりあう追加の二次燃料ガスを供給することによって、窒素酸化物のレベルを低減させる。
【００２１】
図５Ｃおよび図５Ｄを参照すると、各放射壁バーナ１０と二次燃料ガスノズル２６の類似の配列が示される。さらに、床バーナ５４が、燃料ガスと空気の余剰分とを混合する壁３１に隣接して設けられ、二次燃料ガスノズル２６が放射壁バーナと床バーナの両方に向けて燃料ガスを放出することによって、窒素酸化物のレベルを低減させるように、二次燃料ガスが炉燃焼排ガスおよび余分な空気と容易に混じりあう。
【００２２】
図５Ｅおよび図５Ｆを参照すると、放射壁バーナと床バーナの両方に向けて燃料ガスを放出する二次燃料ガスノズル２６を設ける代わりに、追加の二次燃料ガスノズルを炉の床に設けて、床バーナにより生成される炉燃焼排ガスおよび余分な空気と混合させることによって窒素酸化物のレベルを低減させることができる。
【００２３】
したがって、当業者には理解されるように、放射壁バーナ１０と、別個のかつ遠隔の二次燃料ガスノズルとの様々な組み合わせを、炉燃焼排ガス内の窒素酸化物レベルを低減させるため、本発明による放射壁ガスバーナ炉で活用することができる。
【００２４】
本発明の構造および方法においては、どんな放射壁バーナも使用可能である。放射壁バーナの設計と動作は、当業者にとって十分既知である。利用可能な放射壁バーナの例には、１９９３年１月１９日にＳｃｈｗａｒｔｚらに発行された、米国特許第５，１８０，３０２号明細書、および２００１年９月７日にＶｅｎｉｚｅｌｏｓらにより出願された、「高性能／低窒素酸化物放射壁バーナ（Ｈｉｇｈ  Ｃａｐａｃｉｔｙ／Ｌｏｗ  ＮＯｘ  Ｒａｄｉａｎｔ  Ｗａｌｌ  Ｂｕｒｎｅｒ）」と題された米国特許出願第０９／９４９，００７号明細書に記載される壁バーナが含まれるが、それらに限定されない。両文書の開示は参照してここに組み込まれる。
【００２５】
好ましくは、放射壁バーナを流れる総燃料ガス−空気混合気は、燃焼区域２８に供給される総燃料の約８０％未満を含む。
【００２６】
二次燃料ガスノズル２６は、約１インチから約１２インチ延伸する炉壁または床を通って炉内部に挿入される。燃料ガスは、好ましくは約２０ｐｓｇｉから約５０ｐｓｉｇの範囲内で加圧下で供給される。
【００２７】
図６および図７に示されるように、二次燃料ガスノズル２６は、二次燃料ガスの流れを炉空間５０に方向付けるために、二次燃料ガス送出開口部４８を有する口金１６を有する。開口部４８は、炉の壁に向かって、または離れて、長手軸から約６０°から約１２０°の範囲の角度αで二次燃料を方向付ける。
【００２８】
好適な実施形態では、二次燃料ガスノズル口金１６は、長手軸を通る垂直面の両側面から約１０°から約１８０°、より好ましくは約２０°から約１５０°の範囲内の角度β全体の様々な方向に二次燃料ガスを排出するための追加側面送出開口部５２を含む。当業者には理解されるように、二次燃料ガスノズル口金は、放射壁および使用される他のバーナの構造や他の要因に応じて、炉壁に向かう、および／または炉壁から離れるように燃料ガスを放出するよう配置された複数の開口部４８および５２を含むことができる。
【００２９】
放射壁炉内で燃料ガスおよび空気を燃焼させることにより、窒素酸化物の含有量の低減された燃料ガスが生成される本発明の方法は、以下のステップを含む。
（ａ）炉の壁に沿って複数列で配列された個々の放射壁バーナに燃料ガスと空気の燃料希薄混合気を供給するステップと、
（ｂ）燃料ガスと空気の混合気を、炉の壁全体にわたり各放射壁バーナから外へ放射状に流れさせることによって、混合気が余分な空気を含み、比較的低温で燃焼させられ、窒素酸化物の含有量の少ない燃焼排ガスがそこから形成されるステップと、
（ｃ）離れて別個に配置された二次燃料ガスノズルに二次燃料ガスを供給することによって、二次燃料ガスが炉内で燃料ガスと混合し、放射壁バーナからの余分な空気で燃焼し、燃焼する燃料ガスの温度を低下させ、窒素酸化物の形成を低減させるステップ。
【００３０】
本発明の炉用バーナの構造と方法をさらに説明するため、以下の実施例を挙げる。
【００３１】
（実施例）
遠隔ステージングのある放射壁バーナと、ない放射壁バーナを用いて、窒素酸化物の排出量の比較を行った。試験炉は、３つの段にそれぞれ４つずつバーナを並べた１２の放射壁バーナのアレイを利用した。バーナは各段で５０インチずつ間隔を置かれ、段は３６．５インチずつ離された。二次ガスを放射壁バーナの中心に供給しながら炉を作動させ、ガス以外の炉内の窒素酸化物が長時間かけて測定された。その後、バーナの中心から二次ガスを除去し、放射壁バーナの段に隣接して配置される遠隔ノズルに二次ガスを案内した後に、炉が作動された。
【００３２】
図８は、遠隔ステージングの構造のある炉とない炉からの窒素酸化物の排出量の比較図である。データが実証するように、窒素酸化物の排出量は、遠隔ステージングの構造を用いると５０％低減される。
【００３３】
したがって、本発明は、上記の目的および利点ならびにそこに付随する目的および利点を獲得するようにうまく適合している。多数の変更が当業者により可能であるが、このような変更は添付の特許請求の範囲に定義される本発明の精神に包含される。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】各バーナの中心の二次燃料ガスでの従来のステージングを用いるガスフローパターンを示す図である。
【図２】燃料ガスの遠隔ステージングを有する本発明のガスフローパターンを示す図である。
【図３】放射壁燃料ガス燃焼炉の壁上の好適な遠隔ステージングバーナの構造である。
【図４Ａ】放射壁燃料ガス燃焼炉の壁上の他の好適な遠隔ステージングの構造を示す図である。
【図４Ｂ】放射壁燃料ガス燃焼炉の壁上の他の好適な遠隔ステージングの構造を示す図である。
【図４Ｃ】放射壁燃料ガス燃焼炉の壁上の他の好適な遠隔ステージングの構造を示す図である。
【図４Ｄ】放射壁燃料ガス燃焼炉の壁上の他の好適な遠隔ステージングの構造を示す図である。
【図５Ａ】床バーナのある、およびない炉床に追加二次燃料ガス放出ノズルを含む遠隔ステージングの構造を示す図である。
【図５Ｂ】床バーナのある、およびない炉床に追加二次燃料ガス放出ノズルを含む遠隔ステージングの構造を示す図である。
【図５Ｃ】床バーナのある、およびない炉床に追加二次燃料ガス放出ノズルを含む遠隔ステージングの構造を示す図である。
【図５Ｄ】床バーナのある、およびない炉床に追加二次燃料ガス放出ノズルを含む遠隔ステージングの構造を示す図である。
【図５Ｅ】床バーナのある、およびない炉床に追加二次燃料ガス放出ノズルを含む遠隔ステージングの構造を示す図である。
【図５Ｆ】床バーナのある、およびない炉床に追加二次燃料ガス放出ノズルを含む遠隔ステージングの構造を示す図である。
【図６】本発明に従い使用される好適な二次燃料ガス放出ノズルの側面図である。
【図７】図１の二次燃料ガス放出ノズルの上面図である。
【図８】本発明の遠隔ステージング技術のある、およびない試験炉からの窒素酸化物排気量を比較するグラフである。
【符号の説明】
【００３５】
１０  段階式燃料放射壁バーナ
１１  バーナ段
１２  放射壁バーナ口金
１４  二次燃料ガス上昇管
１６  二次燃料ガス口金
１８  燃料ガス−空気混合気
２０  遮断層
２２  二次燃料ガス
２４  炉燃料ガス
２６  遠隔二次燃料ガスノズル
２８  燃焼区域
３０  改良型放射壁炉用バーナ
３１  炉壁
３２、３６、３８、４２、４６  列
３４、４０、４４  段
４８  二次燃料ガス送出開口部
５０  炉空間
５２  開口部
５４  床バーナ
【図１】
2005201629.tif 000003
【図２】
2005201629.tif 000004
【図３】
2005201629.tif 000005
【図４Ａ】
2005201629.tif 000006
【図４Ｂ】
2005201629.tif 000007
【図４Ｃ】
2005201629.tif 000008
【図４Ｄ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図５Ｄ】
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【図５Ｅ】
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【図５Ｆ】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【外国語明細書】
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