(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）燃焼用空気をバーナーに誘導する段階を含む、炉に接続されたバーナーに導入された燃料気体と燃焼用空気との少なくとも実質的に化学量論的な混合物の燃焼によって発生する煙道ガス中の窒素酸化物含量を削減する方法であって、
（ｂ）前記炉からの煙道ガス及び流動推進ガスを前記燃料気体に混合するために前記バーナーと前記炉との外部に第一混合室（１１）を設ける段階であり、前記第一混合室が、燃料気体のジェット形成用ノズル（１３）、少なくとも１つの流動推進ガスジエットを形成するデフレクタ（３７）及びベンチュリ管（３９）を有し、
（ｃ）前記炉からの煙道ガスが前記混合室に吸引され、前記ベンチュリ管（３９）内で該混合室内部の前記燃料気体と混合して該燃料気体を希釈するように、前記燃料気体を燃料ジエットの形態で前記第一混合室（１１）に放出させる段階と、
（ｄ）前記炉からの追加量の煙道ガス及び追加量の燃料気体が前記混合室に吸引され、前記ベンチュリ管（３９）内で互いにかつ前記流動推進ガスと混合するように、流動推進ガスを少なくとも１つの流動推進ガスジエットの形態で前記第一混合室（１１）に放出させる段階と、
（ｅ）段階（ｃ）及び（ｄ）で形成された煙道ガスと流動推進ガスと燃料気体との混合物を前記バーナーに誘導し、前記バーナー及び前記炉で前記混合物を前記燃焼用空気と混合して燃焼させる段階を更に含むことを特徴とする、前記方法。
【請求項２】
前記流動推進ガスが、蒸気、空気、窒素及び炭酸ガスから成るグループから選択されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記流動推進ガスが蒸気であることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項４】
更に、段階（ｃ）及び（ｄ）で前記燃料気体と混合される前記煙道ガス及び前記流動推進ガスの容量比をコントロールする段階を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項５】
更に、追加量の流動推進ガスを前記炉からの前記煙道ガスと混合する第二混合室（４５）が前記バーナー及び前記炉の外部に設けられており、前記流動推進ガスを少なくとも１つのジェットの形態で前記第二混合室に放出する段階を含んでおり、前記炉からの煙道ガスは、段階（ｃ）及び（ｄ）に従って前記流動推進ガス及び燃料気体と混合される前に、前記第二混合室に吸引されて前記追加量の流動推進ガスと混合されることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項６】
更に、前記煙道ガスに混合される前記追加量の流動推進ガスの容量比をコントロールする段階を含むことを特徴とする請求項５に記載の方法。
【請求項７】
更に、前記炉からの煙道ガスと段階（ａ）に従って前記バーナーに誘導された前記燃焼用空気とを混合する段階を含むことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項８】
更に、前記燃焼用空気に混合される前記煙道ガスの容量比をコントロールする段階を含むことを特徴とする請求項７に記載の方法。
【請求項９】
炉に接続されたバーナーに導入された燃料気体と燃焼用空気との少なくとも実質的に化学量論的な混合物の燃焼によって発生する煙道ガス中の窒素酸化物含量を削減する請求項１に記載の方法であって、前記流動推進ガスが蒸気であり、
段階（ｃ）及び（ｄ）で前記燃料気体に混合された前記煙道ガス及び前記蒸気の容量比をコントロールする段階を更に含む、前記方法。
【請求項１０】
更に、追加量の蒸気を前記炉からの前記煙道ガスと混合する第二混合室（４５）が前記バーナー及び前記炉の外部に設けられており、前記蒸気を少なくとも１つのジェットの形態で前記第二混合室に放出する段階を含んでおり、前記炉からの煙道ガスは、段階（ｃ）及び（ｄ）に従って前記蒸気及び燃料気体と混合される前に、前記第二混合室に吸引されて前記追加量の蒸気と混合されることを特徴とする請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
更に、前記煙道ガスに混合される前記追加量の蒸気の容量比をコントロールする段階を含むことを特徴とする請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
更に、前記炉からの煙道ガスと段階（ａ）に従って前記バーナーに誘導された前記燃焼用空気とを混合する段階を含むことを特徴とする請求項９〜１１のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１３】
更に、前記燃焼用空気に混合される前記煙道ガスの容量比をコントロールする段階を含むことを特徴とする請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
燃料気体輸送管によって炉に接続されたバーナーに導入される燃料気体と燃焼用空気輸送管によって燃焼用空気のソースからバーナーに誘導される燃焼用空気との少なくとも実質的に化学量論的な混合物の燃焼によって発生する煙道ガス中の窒素酸化物含量を削減する装置であって、
前記炉からの煙道ガス及び流動推進ガスを前記燃料気体に混合する第一混合室（１１）を含んでおり、前記第一混合室は、前記燃料気体輸送管との接続のための燃料気体流入口（９）と、前記混合室内部で燃料ジェット（２５）を形成させるための燃料ジェット形成用ノズル（１３）と、煙道ガスが前記燃料ジェットによって前記混合室（１１）に吸引されるように配置された煙道ガス流入口（１７）と、追加量の煙道ガス及び追加量の燃料気体が前記混合室に吸引されるように前記混合室（１１）内部で流動推進ガスジェットを形成する第一流動推進ガス流入口（２３）及び少なくとも１つのデフレクタ（３７）と、煙道ガスと流動推進ガスと燃料気体とを混合するためのベンチュリ管（３９）及び混合物の流出口とを有しており、装置が更に、
前記第一混合室の前記煙道ガス流入口（１７）に接続された前記炉への接続のための第一の煙道ガス輸送管（１９）と、
前記混合室の前記流動推進ガス流入口（２３）に接続された流動推進ガスのソースへの接続のための第一の流動推進ガス輸送管（３１）と、
前記混合室の煙道ガスと流動推進ガスと燃料気体との混合物の流出口に接続された前記バーナーへの接続のための煙道ガスと流動推進ガスと燃料気体との混合物の輸送管（３３）とを含んでいることを特徴とする装置。
【請求項１５】
更に、前記第一混合室（１１）で前記燃料気体に混合される前記煙道ガス及び前記流動推進ガスの容量比をコントロールするための手段（４０、４１）であって、前記第一煙道ガス輸送管（１９）及び前記第一流動推進ガス輸送管（３１）に配置された手段を含むことを特徴とする請求項１４に記載の装置。
【請求項１６】
前記燃料気体に対する前記煙道ガス及び前記流動推進ガスの容量比をコントロールする前記手段が流量制御弁（４０、４１）から成ることを特徴とする請求項１５に記載の装置。
【請求項１７】
更に、流動推進ガスを前記炉からの前記煙道ガスに混合するための第二混合室（４５）を含み、前記第二混合室は、前記第二混合室内部で流動推進ガスジェットを形成するため及び流動推進ガスのソースに接続するための流動推進ガス流入口（７０）と、前記炉からの煙道ガスが前記ジェットによって前記第二混合室（４５）に吸引されるような位置で前記第一煙道ガス輸送管（１９）に接続された煙道ガス流入口（６４）と、前記第一煙道ガス輸送管（１９）に接続された流動推進ガス−煙道ガス流出口（６６）と、前記第二混合室（４５）の前記流動推進ガス流入口（７０）に接続された流動推進ガスのソースへの接続のための流動推進ガス輸送管（４６）とを有することを特徴とする請求項１４〜１６のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１８】
前記煙道ガスに混合される前記流動推進ガスの容量比をコントロールするための、前記流動推進ガス輸送管に配置された手段（４８）を含むことを特徴とする請求項１７に記載の装置。
【請求項１９】
前記煙道ガスに混合される前記流動推進ガスの容量比をコントロールする前記手段が流量制御弁（４８）であることを特徴とする請求項１８に記載の装置。
【請求項２０】
前記燃焼用空気のソースが燃焼用空気ブロワーであることを特徴とする請求項１４〜１９のいずれか１項に記載の装置。
【請求項２１】
更に、煙道ガスを前記燃焼用空気に混合するために前記炉及び前記燃焼用空気ブロワー（４２）に接続される第二の煙道ガス輸送管（５０）を含むことを特徴とする請求項２０に記載の装置。
【請求項２２】
更に、前記燃焼用空気に混合される前記煙道ガスの容量比をコントロールするための、前記第二の煙道ガス輸送管に配置された手段（５２）を含むことを特徴とする請求項２１に記載の装置。
【請求項２３】
前記燃焼用空気に混合される前記煙道ガスの容量比をコントロールする前記手段が流量制御弁（５２）であることを特徴とする請求項２２に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
（発明の背景）
１．発明の分野
本発明は、燃料気体と燃焼用空気との燃焼中の窒素酸化物の発生量を削減するような燃料の希釈方法及び装置に関する。
【０００２】
２．従来技術の定義
燃料−空気混合物の高温燃焼中に窒素酸化物（ＮＯｘ）が発生する。窒素と酸素との間の比較的迅速な初期反応は主として燃焼ゾーンで生じ、反応式Ｎ２＋Ｏ２→２ＮＯに従って酸化窒素が発生する。酸化窒素（“即発ＮＯｘ”とも呼ばれる）は更に燃焼ゾーンの外部で酸化され、反応式２ＮＯ＋Ｏ２→２ＮＯ２に従って二酸化窒素が発生する。
【０００３】
窒素酸化物の発生に伴って、スモッグ形成、酸性雨などのような多くの環境問題が生じる。政府当局及び政府機関が厳格な環境放出基準を採用するようになったので、それ以来、燃料−空気混合物の燃焼によって発生する煙道ガス中の窒素酸化物の形成を抑制する方法及び装置が開発及び使用されてきた。例えば、ＣＯ及びＨ２の還元性環境を計画的に生じさせるために化学量論よりも低い濃度の酸素中で燃料を燃焼させる方法及び装置が提案された。この構想は多段式エアバーナー装置で利用されており、該装置では、第一ゾーンで燃料を空気不足下で燃焼させてＮＯｘ形成を抑制する還元性環境を生じさせ、次いで空気の残りの部分を第二ゾーンに導入する。
【０００４】
また、煙道ガスをバーナー構造物中で燃料または燃料−空気混合物に混合し、これによって混合物を希釈して燃焼温度を低下させＮＯｘの形成を抑制する別の方法及び装置が開発された。また別の方法では、煙道ガスを再循環させバーナーの上流でバーナーに供給される空気に混合する。
【０００５】
煙道ガスによるＮＯｘの排出量を減少させる上記の種々の技術は、ＮＯｘ形成の抑制及び煙道ガスのＮＯｘ含量の削減には有効であったが、これらの技術にはいくつかの不利益及び欠点が伴う。例えば、既存の炉（ボイラーを含む）を煙道ガスの再循環に転用するためには、１つまたは複数の既存のバーナー及び／または燃焼用空気ブロワー及び関連装置の改造または交換がしばしば必要である。改造の結果としてしばしば、火炎の範囲が拡大したり他の燃焼ゾーンの変化が生じたりするので、改造バーナーが設置される炉の内部改造が必要になる。必要な変化及び改造はしばしばかなりの資本的支出を要し、また、改造された炉及びバーナーはしばしば改造前のものよりも運転費及び維持費が高い。
【０００６】
従って、これまでに必要であった実質的な改造及び支出を要することなく既存の炉の内部でＮＯｘの形成を抑制しかつ外部へのＮＯｘの排出量を減少させる改良された方法及び装置が常に要望されている。
【０００７】
（発明の概要）
本発明は、上記の要求を満たし、従来技術の欠点を克服する方法及び装置を提供する。炉に接続されたバーナーに導入された燃料気体と燃焼用空気との少なくとも実質的に化学量論的な混合物の燃焼によって発生する煙道ガス中の窒素酸化物含量を削減する本発明の方法は基本的に以下の段階から成る。燃焼用空気をバーナーに誘導する。炉からの煙道ガス及び流動推進ガスを燃料気体に混合する混合室をバーナー及び炉の外部に設ける。炉からの煙道ガスが混合室に吸引され該混合室内の燃料気体に混合して燃料気体を希釈するように、燃料気体を燃料ジェットの形態で混合室に放出させる。炉からの追加量の煙道ガス及び必要ならば追加量の燃料気体が混合室に吸引され互いにかつ流動推進ガスと混合するように、流動推進ガス例えば蒸気を同じく少なくとも１つのジェットの形態で混合室に放出させる。混合室内で形成された煙道ガスと流動推進ガスと燃料気体との混合物をバーナーに誘導し、バーナーの内部で混合物を燃焼用空気と混合させて炉の内部で燃焼させる。
【０００８】
本発明の装置は、既存のバーナー、空気ブロワーなどの改造または交換を実質的に要せずに既存のバーナー−炉システムに組込むことができ、炉内の燃料気体と燃焼用空気との燃焼によって発生する煙道ガス中の窒素酸化物含量を削減し得る。バーナーに必要な改造はせいぜい、煙道ガスと流動推進ガスと燃料気体との混合物の量の増加及び圧力の低下に対応するための小さい改造、例えばバーナーチップの交換だけである。
【０００９】
装置は基本的に、燃料気体をバーナーに誘導する前に炉からの煙道ガス及び流動推進ガスを燃料気体に混合するためのバーナー及び炉から独立した混合室を含んでいる。混合室は、混合室の内部で燃料ジェットを形成すべく燃料気体輸送管に接続される燃料気体流入口と、煙道ガスが燃料ジェットによって混合室に吸引されるように配置された煙道ガス流入口と、追加量の煙道ガス及び必要ならば追加量の燃料気体が混合室に吸引されるように該第一混合室内でジェットを形成する流動推進ガス流入口と、煙道ガスと流動推進ガスと燃料気体との混合物の流出口とを有している。炉に接続される煙道ガス輸送管は混合室の煙道ガス流入口に接続されている。流動推進ガスのソースに接続される流動推進ガス輸送管は混合室の流動推進ガス流入口に接続されている。バーナーに接続された煙道ガスと流動推進ガスと燃料気体との混合物の輸送管は、混合室の煙道ガスと流動推進ガスと燃料気体との混合物の流出口に接続されている。
【００１０】
従って本発明の一般的な目的は、ＮＯｘを削減するための燃料の希釈方法及び装置を提供することである。
【００１１】
本発明のその他の目的、特徴及び利点は、添付図面に示す好ましい実施態様に関する以下の記載から当業者に容易に理解されよう。
【００１２】
（図面の簡単な説明）
図１は、本発明の煙道ガスと燃料気体との混合室の側面立面図である。
【００１３】
図２は、図１の混合室の側面断面図である。
【００１４】
図３は、従来のバーナー及び炉に接続された本発明装置の概略図である。
【００１５】
図４は、流動推進ガスを炉からの煙道ガスに混合する混合室が煙道ガス輸送管に接続されている以外は図３と同じ構造の本発明装置の概略図である。
【００１６】
図５は、第二煙道ガス輸送管が炉と空気ブロワーとの間に接続されている以外は図３と同じ構造の本発明装置の概略図である。
【００１７】
図６は、流動推進ガスを炉からの煙道ガスに混合する混合室が煙道ガス輸送管に接続されており、第二煙道ガス輸送管が炉と空気ブロワーとの間に接続されている以外は図３と同じ構造の本発明装置の概略図である。
【００１８】
図７は、流動推進ガスを炉からの煙道ガスに混合する図４及び図６に示す混合室の拡大側面断面図である。
【００１９】
図８は、図７の８−８線断面図である。
【００２０】
図９は、炉からの煙道ガス及び流動推進ガスを燃料気体に混合する図３から図６に示す混合室の拡大側面断面図である。
【００２１】
（好ましい実施態様の説明）
本発明は、炉に接続されたバーナーに導入された燃料気体と燃焼用ガスとの燃焼によって発生する煙道ガス中の窒素酸化物含量を削減する方法及び装置を提供する。本発明装置は、既存の燃焼用空気のファンまたはブロワーを交換することなく、また、既存のバーナーを実質的に改造または交換することなく、１つもしくは複数のバーナーが接続された炉または複数のこのような炉に付加し得る。装置は簡単であり、設置も容易なので、炉の停止時間を短縮し設置コストを節約し得る。より重要な特徴は、本発明の方法及び装置が従来の方法及び装置よりも有効にＮＯｘの発生量を削減し、また、従来の方法及び装置よりも高い運転効率を有することである。
【００２２】
方法及び装置は、再循環煙道ガスを利用する。該煙道ガスを燃料気体に完全に混合しブレンドして、炉に接続された１つまたは複数のバーナーに導入する前の燃料気体を十分に希釈する。煙道ガスによって希釈した燃料気体をバーナーで燃焼用空気と混合し、バーナー及び炉の内部でより低い火炎温度で燃焼させるのでより均一な燃焼が得られる。これらの２つの要因が即発ＮＯｘの形成の抑制に貢献する。従来技術では概して同程度の抑制を果たすことはできない。
【００２３】
次に図面、特に図１及び図２を参照すると、本発明装置の混合室が参照符号１０で示されている。混合室１０は、燃料気体輸送管１６に接続される燃料気体導入継手（ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ）１４と煙道ガス輸送管２０に接続される煙道ガス導入継手１８とを有するガス受容室１２を含む。混合室はまた、燃料気体導入継手１４に対向するガス受容室１２の開口２４に気密的に取付けられたベンチュリ管２２を含む。図２に示すように、燃料気体導入継手１４はガス受容室１２に伸びるノズル部分を含んでおり、該ノズル部分によって形成された燃料ジェット２５はベンチュリ管２２のベンチュリセクション２６に拡がる。当業者に容易に理解されるように、ベンチュリセクション２６を通る燃料ジェット２５の流れは、ガス受容室１２の圧力降下を生じさせ、その結果として、煙道ガスはガス輸送管２０からガス受容室１２に吸引され、ベンチュリ管２２のベンチュリセクション２６を通って下流の混合セクション２８に入る。混合室１０に吸引された煙道ガスは室内の燃料気体と完全に混合され、煙道ガス−燃料気体混合物輸送管３２が接続された煙道ガス−燃料気体混合物導出管３０によって混合室１０から送出される。
【００２４】
次に図３を参照すると、煙道ガス及び流動推進ガスを燃料気体に混合する混合室の変形実施態様が参照符号１１で示されている。図示の混合室１１はバーナー３６が接続された炉３４に作動的に接続された状態で概略的に示されている。図３に示す混合室１１は、他端が加圧燃料気体のソースに接続された燃料気体導入管１５、他端が炉３４（より特定的にはその煙道ガス排気筒３８）に接続された煙道ガス輸送管１９、他端が流動推進ガスのソースに接続された流動推進ガス導入管３１、及び、他端がバーナー３６の燃料気体導入継手に接続された煙道ガスと流動推進ガスと燃料気体との混合物輸送管３３に接続されている。混合室１１で燃料気体に混合される煙道ガスの容量比をコントロールするために流量制御弁４０が煙道ガス輸送管１９に配置されており、混合室１１で燃料気体に混合される流動推進ガスの容量比をコントロールするために流量制御弁４１が流動推進ガス導入管３１に配置されている。燃焼用空気のソース、例えば燃焼用空気ブロワー４２は燃焼用空気輸送管４４に接続されており、その他端はバーナー３６に接続されている。流動推進ガスは好ましくは蒸気であるが、蒸気の代わりに空気、窒素、炭酸ガスなどのような別の気体も使用できる。
【００２５】
次に図９を参照すると、混合室１１が詳細に示されている。混合室１１は、燃料気体導入管１５に接続された燃料気体導入継手９と、煙道ガス導入管１９に接続された煙道ガス導入継手１７と、流動推進ガス導入管３１に接続された流動推進ガス導入継手２３とを含む。混合室１１は壁２９によって２つの区画室２１及び２７に分割されている。壁２９の中央に開口３５が形成されており、燃料気体導入継手９は区画室２１を貫通して開口３５に伸びるノズル部分１３を有しており、ノズル部分１３の先端で燃料ジェット２５（矢印で図示）が形成される。区画室２１は煙道ガス輸送管１９によって導入される煙道ガスを受容し、区画室２７は輸送管３１によって導入される流動推進流体を受容する。区画室２７に伸びる環状デフレクタ３７が開口３５を包囲して壁２９に気密的に取付けられている。区画室２７の開口４５にベンチュリ管３９が気密的に取付けられており、燃料気体導入継手９のノズル部分１３によって形成された燃料ジェット２５がベンチュリ管３９のベンチュリセクション６０に拡がる。ベンチュリ管３９の開いた入口端４７は環状デフレクタ３７の外側に伸びており、流動推進ガスは区画室２７からデフレクタ３７とベンチュリ管３９の表面４７との間の狭い環状スペースを通過してベンチュリ管の内部で環状ジェットの形態になる。
【００２６】
混合室１１の作動中、ベンチュリ管３９のベンチュリセクション６０を通る燃料ジェット２５の流れが煙道ガス受容室２１の圧力降下を生じさせ、煙道ガスは煙道ガス輸送管１９から煙道ガス受容室２１に吸引され、ベンチュリ管３９のベンチュリセクション６０を通過し、混合室４３に流入し、ここで煙道ガスと燃料気体とが完全に混合される。同時に、ベンチュリ管３９内で形成された環状流動推進ガスジェットの流れが区画室２１内の煙道ガスの圧力降下を増大し、煙道ガス流がベンチュリ管３９に入る。また、輸送管１５及び継手９のノズル部分１３の燃料気体の圧力が低いときは、環状流動推進ガスジェットが燃料気体ノズル部分１３及び燃料気体導入管１５の圧力降下を生じさせ、追加量の燃料気体をベンチュリ管３９に吸引させる。ベンチュリ管３９に噴射された流動推進ガスは混合室４３で煙道ガス及び燃料気体と混合され、輸送管３３に流入し、該輸送管は混合物をバーナー３６に誘導する（図３）。また、流動推進ガス、例えば加圧蒸気が混合室１１に導入されると、バーナー３６に導入された流動推進ガスと煙道ガスと燃料気体との混合物の圧力が増加する。圧力増加は、燃料気体単独よりも大きい質量をもつ流動推進ガスと煙道ガスと燃料気体との混合物をバーナー３６の改造を要せずにバーナーに輸送しバーナーで燃焼できるという有利な効果を有している。
【００２７】
再び図３を参照すると、燃焼用空気ブロワー４２から送出された燃焼用空気は輸送管４４によってバーナー３６に誘導され、燃料気体は輸送管１５によって混合室１１に誘導される。燃料気体及び燃焼用空気の量は、燃料気体と燃焼用空気との少なくとも実質的に化学量論的な混合物がバーナー３６に導入されるように慣用の流量制御弁及び制御装置または別の同様の装置（図示せず）によってコントロールされる。上述のように燃料気体は混合室１１で燃料ジェットを形成し、その結果として炉からの煙道ガスが混合室１１に吸引されて混合室内の燃料気体に混合して燃料気体を希釈する。同時に、混合室１１に誘導された流動推進ガスは少なくとも１つのジェット、好ましくは上記のような環状ジェットを形成し、その結果として、必要ならば追加量の燃料気体及び煙道ガスが混合室１１に吸引される。追加量の燃料気体は、極めて低圧の燃料気体しか使用できない用途、例えば低圧燃料気体を使用するファイアチューブボイラーでしばしば必要である。前述のように、好ましい流動推進ガスは蒸気であるが、蒸気を使用できないときは、空気、窒素または炭酸ガスのような使用可能な別の流動推進ガスを蒸気に代替し得る。混合室１１で形成された煙道ガスと流動推進ガスと燃料気体との混合物は輸送管３３によってバーナー３６に誘導される。輸送管４４によってバーナー３６に誘導された燃焼用空気と輸送管３３によってバーナー３６に誘導された煙道ガスと流動推進ガスと燃料気体との混合物とがバーナー３６内で混合される。得られた混合物はバーナー３６及び炉３４の内部で燃焼して煙道ガスを形成する。形成された煙道ガスは排気筒３８を介して大気に放出される。排気筒３８を流れる煙道ガスの一部が排気筒に接続された輸送管１９によって排気筒から連続的に吸引され、上述のように混合室１１に送られる。流量制御弁４０及び４１は、燃焼によって発生し排気筒３８から大気に放出される煙道ガス中の窒素酸化物が極限まで削減されるように、混合室１１で燃料気体に混合される煙道ガス及び流動推進ガスの容量比をコントロールするために使用される。
【００２８】
次に図４を参照すると、混合室１１、燃焼用空気ブロワー４２、バーナー３６、炉３４及び接続管類が図３と同じ参照番号で概略的に図示されている。図４は更に、流量制御弁４０と混合室１１との間の一点で煙道ガス輸送管１９に配置された第二混合室４５を含む。流動推進ガス導入管４６が第二混合室４５に取付けられている。流動推進ガス導入管４６は、第二混合室４５で煙道ガスに混合される流動推進ガスの容量比をコントロールするために配置された流量制御弁４８を含む。
【００２９】
次に図７を参照すると、第二混合室４５が詳細に示されている。第二混合室４５は、混合室４５の一端に取付けられた煙道ガス導入継手６４に連通する煙道ガス通路６２と、混合室４５の他端に取付けられた煙道ガス導出継手６６とを含む。混合室４５の内部で流動推進ガス室６８が煙道ガス通路６２を包囲し、流動推進ガス導入継手７０に接続されている。煙道ガス導入継手６４及び導出継手６６は、煙道ガス輸送管１９に接続されており、流動推進ガス導入継手７０は流動推進ガス導入管４６に接続されている。
【００３０】
流動推進ガス室６８の環状末端部分７２が煙道ガス導出継手６６の内部に伸びるように、煙道ガス通路６２は導出継手６６に向かってテーパ状になっている。流動推進ガス室６８を煙道ガス導出継手６６の内部に連通させる複数のオリフィス７４が、煙道ガス継手６６の内部に伸びる区画室６８の環状末端部分７２の周囲に互いに間隔を隔てて形成されている。オリフィス７４は、煙道ガスが煙道ガス通路６２から吸引されて煙道ガス継手６６とこれに接続された輸送管１９との内部で流動推進ガスと混合されるように、煙道ガス導出継手６６の内部で流動推進ガスジェットを形成する機能を有している。
【００３１】
図４に示す装置の動作は、第一混合室１１で煙道ガスが流動推進ガス及び燃料気体に混合される前に第二混合室４５で追加量の流動推進ガスが煙道ガスに混合されること以外は図３に示す装置に関して上述した動作に等しい。追加量の流動推進ガスは追加量の煙道ガスを煙道ガス輸送管１９に吸引すべく機能する複数のジェットの形態で第二混合室４５に噴射される。第二混合室４５で形成された流動推進ガス−煙道ガス混合物は第一混合室１１に誘導される。その結果として第一混合室１１で形成された流動推進ガスと煙道ガスと燃料気体との混合物はバーナー３６に誘導され、ここで燃焼用空気と混合され、得られた混合物がバーナー３６及び炉３４で燃焼される。燃焼混合物中の流動推進ガスの存在は、燃料をより高度に希釈し、火炎温度を低下させ、大気に放出される煙道ガス中の窒素酸化物含量を削減する。
【００３２】
次に図５を参照すると、本発明のまた別の実施態様が示されている。即ち、混合室１１、燃焼用空気ブロワー４２、バーナー３６及び炉３４と接続管類の概略図が図３と同じ参照番号を使用して図５に示されている。更に、第二の煙道ガス輸送管５０が炉３４の排気筒及び燃焼用空気ブロワー４２の導入継手に接続されており、これによって追加量の煙道ガスが排気筒３８から輸送管５０を経由して燃焼用空気ブロワー４２に吸引され、ここで燃焼用空気と混合される。燃焼用空気に混合される煙道ガスの容量比をコントロールするために流量制御弁５２が輸送管５０に配置されている。
【００３３】
図５に示す装置の動作は、追加量の煙道ガスが燃焼用空気と混合されてバーナー３６に導入されること以外は図３に示す装置に関して上述した動作に等しい。燃焼用空気中の追加量の煙道ガスの存在は、炉３４の火炎温度を更に低下させ、排気筒３８から大気に放出される煙道ガス中の酸化窒素化合物の含量を削減する機能を果たす。
【００３４】
次に図６を参照すると、本発明のまた別の実施態様が示されている。第一混合室１１、第二混合室４５、燃焼用空気ブロワー４２、バーナー３６及び炉３４と接続管類の概略図が図４と同じ参照番号を使用して図６に示されている。更に、図６に示す装置は、図５に示すように第二の煙道ガス輸送管５０と輸送管５０に配置された流量制御弁５２とを含む。
【００３５】
図６に示す装置の動作は、煙道ガスが燃焼用空気にも混合されること以外は図４に示す装置に関して上述した動作に等しい。即ち、煙道ガス及び流動推進ガスが燃料気体と混合され、得られた混合物がバーナー３６に導入され、煙道ガスは燃焼用空気ブロワー４２で燃焼用空気に混合され、得られた混合物がバーナー３６に誘導される。燃料気体に混合される煙道ガス及び流動推進ガスの容量と燃焼用空気に混合される煙道ガスの容量とをコントロールすることによって、大気に放出される煙道ガス中の窒素酸化物含量を最小にすることができる。
【００３６】
当業者には理解されるであろうが、図３−６に示す装置のシステムのうちからいずれの１つを選択するかは、１つまたは複数の炉の寸法、各炉で使用されるバーナーの数、燃料の形態及び組成（ｍａｋｅ−ｕｐ）、炉内の最高到達温度などを非限定例とする多様な要因に依存する。このような要因に基づいて、大気に放出される煙道ガス中の窒素酸化物含量を所望の値まで削減するために必要な特定の装置システムを選択する。
【００３７】
炉に接続されたバーナーに導入される燃料気体と燃焼用空気との少なくとも実質的に化学量論的な混合物の燃焼によって発生する煙道ガス中の窒素酸化物含量を削減する本発明の方法は基本的に以下の段階から成る。燃焼用空気をそのソースからバーナーに誘導する。炉からの煙道ガス及び流動推進ガスを燃料気体に混合するためにバーナー及び炉の外部に第一混合室を設ける。炉からの煙道ガスが混合室に吸引され混合室の燃料気体と混合して燃料気体を希釈するように燃料気体を燃料ジェットの形態で第一混合室に噴射させる。また、炉からの追加量の煙道ガス及び必要ならば追加量の燃料気体が第一混合室に吸引され互いに及び流動推進ガスと混合するように、流動推進ガスを少なくとも１つのジェットの形態で第一混合室に放出させる。第一混合室で形成された煙道ガスと流動推進ガスと燃料気体との混合物は該混合室からバーナーに誘導され、該バーナー内で混合物が燃焼用空気に混合されてバーナー及び炉の内部で燃焼する。上記方法は好ましくはまた、燃料気体に混合される煙道ガス及び流動推進ガスの容量比をコントロールする段階を含む。方法は好ましくは更に、追加量の流動推進ガスを炉からの煙道ガスと混合する第二混合室をバーナー及び炉の外部に設け、炉からの煙道ガスが第二混合室に吸引され第二混合室の流動推進ガスと混合されるように流動推進ガスを少なくとも１つのジェットの形態で第二混合室に放出させる段階を含む。方法はまた、煙道ガスに混合された流動推進ガスの容量比をコントロールする段階、炉からの煙道ガスをバーナーに誘導された燃焼用空気と混合する段階、及び、燃焼用空気に混合された煙道ガスの容量比をコントロールする段階を追加段階として含み得る。
【００３８】
本発明の方法及び装置は従来技術の方法及び装置よりも有意に高い効率を有することが判明した。煙道ガスの全量の約５％を図３に示すように本発明に従って再循環させると、発生した煙道ガス中の窒素酸化物含量は、煙道ガスの全量の２３％を燃焼用空気だけと混合するシステムよりもはるかに削減される。試験結果は、本発明の方法及び装置を、蒸気噴射なしで使用したときにも、燃焼用空気への煙道ガスの再循環の併用なしで使用したときにも、煙道ガス中の窒素酸化物含量を２０ｐｐｍ（ｐａｒｔｓ  ｐｅｒ  ｍｉｌｌｉｏｎ）以下に削減し得ることを示した。本発明方法で、燃焼用空気への煙道ガスの導入と煙道ガスへの蒸気噴射とを併用すると、煙道ガスの窒素酸化物含量を８−１４ｐｐｍにすることができる。
【００３９】
以下の実施例の目的は、本発明によって改善された結果をより十分に説明することである。
【００４０】
実施例
煙道ガスの窒素酸化物含量を測定するために燃料気体と混合された種々の比の煙道ガス、燃焼用空気と混合された種々の比の煙道ガス及び双方の組合せを使用して図５の装置を試験した。試験に使用した炉は６３．５×１０６ＢＴＵの蒸気発生器である。これらの試験の結果を以下の表に示す。
【００４１】
【表１】
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１燃料気体に混合された煙道ガス
２燃焼用空気に混合された煙道ガス
【００４２】
上記の表から、本発明の方法及び装置は窒素酸化物含量が予想以上に削減された煙道ガスを発生することが理解されよう。
【００４３】
従って本発明は、上述のような目的を果たし上述のような結果及び利点を得るため並びに本発明に固有の目的を果たし本発明に固有の結果及び利点を得るために極めて好適である。当業者による多くの変更が可能であろうが、このような変更は特許請求の範囲に定義された本発明の要旨に包含される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の煙道ガスと燃料気体との混合室の側面立面図である。
【図２】図１の混合室の側面断面図である。
【図３】従来のバーナー及び炉に接続された本発明装置の概略図である。
【図４】流動推進ガスを炉からの煙道ガスに混合する混合室が煙道ガス輸送管に接続されている以外は図３と同じ構造の本発明装置の概略図である。
【図５】第二煙道ガス輸送管が炉と空気ブロワーとの間に接続されている以外は図３と同じ構造の本発明装置の概略図である。
【図６】流動推進ガスを炉からの煙道ガスに混合する混合室が煙道ガス輸送管に接続されており、第二煙道ガス輸送管が炉と空気ブロワーとの間に接続されている以外は図３と同じ構造の本発明装置の概略図である。
【図７】流動推進ガスを炉からの煙道ガスに混合する図４及び図６に示す混合室の拡大側面断面図である。
【図８】図７の８−８線断面図である。
【図９】炉からの煙道ガス及び流動推進ガスを燃料気体に混合する図３から図６に示す混合室の拡大側面断面図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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