JP2006132856A - Combustion apparatus with frame funnel with tip throttle - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は先端絞り付きのフレームファンネルを持った燃焼装置に関するものである。 The present invention relates to a combustion apparatus having a frame funnel with a tip throttle.
送風機からウインドボックスを経由して供給する燃焼用空気と、燃料噴射ノズルから円錐状に噴射する液体燃料を混合して燃焼を行う燃焼装置であって、燃焼装置の先側には、根元側をウインドボックスに接続し、途中で内径を拡大するテーパ部を持った略円筒形のフレームファンネルを設置している燃焼装置が広く普及している。そして、特開平3−255802号公報に記載があるように、フレームファンネル先端にはフレームファンネル出口の開口径を絞るリング状の絞り部材を設けたものが知られている。 Combustion device that performs combustion by mixing combustion air supplied from a blower via a wind box and liquid fuel that is injected conically from a fuel injection nozzle. 2. Description of the Related Art Combustion apparatuses that are connected to a wind box and have a substantially cylindrical frame funnel having a tapered portion that expands the inner diameter in the middle are widely used. As disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 3-255802, it is known that a ring-shaped throttle member for narrowing the opening diameter of the frame funnel outlet is provided at the end of the frame funnel.
フレームファンネル先端を絞り部材で絞ると、フレームファンネル内を壁面に沿って流れてきた空気は、先端の絞り部材によって内側に巻き込む流れとなり、旋回流ができる。燃料噴射ノズルから噴射している燃料油は、フレームファンネルによる空気の旋回流と十分に混合されるため、燃焼性を向上させることができる。絞り部材は、フレームファンネルを先細りとする方向に傾斜を設けても良く、絞り部材に傾斜を設けることで、燃焼性能をさらに向上させることができる場合もある。 When the front end of the frame funnel is squeezed by the throttle member, the air flowing along the wall surface in the frame funnel becomes a flow that is engulfed inward by the throttle member at the front end, and a swirling flow is generated. The fuel oil injected from the fuel injection nozzle is sufficiently mixed with the swirling flow of air by the frame funnel, so that the combustibility can be improved. The throttle member may be provided with an inclination in a direction in which the frame funnel is tapered. In some cases, the combustion performance can be further improved by providing the throttle member with an inclination.
ところで、従来の燃焼装置では、フレームファンネル内の容積が大きく、フレームファンネル内で燃料を十分に気化することができ、高い燃焼性能を得ることができるものであった。しかし、燃焼装置小型化の要望によってフレームファンネルを小さくせざるを得なくなった場合、フレームファンネルを小型化すると、燃焼性能が悪化し、フレームファンネル内にススが付着するといった問題が発生した。 By the way, in the conventional combustion apparatus, the volume in the flame funnel is large, the fuel can be sufficiently vaporized in the flame funnel, and high combustion performance can be obtained. However, if the flame funnel has to be made smaller due to the demand for downsizing the combustion device, if the frame funnel is reduced in size, the combustion performance deteriorates and soot is deposited in the frame funnel.
また、燃焼装置による燃焼時には燃焼音が発生するが、燃焼音の低減も重要なテーマであり、燃焼性能の向上と燃焼音の低減を両立することのできる燃焼装置が望まれていた。
本発明が解決しようとする課題は、小型化したフレームファンネルを持った燃焼装置において、燃焼性能を向上させ、さらに燃焼音の低減も図ることにある。 The problem to be solved by the present invention is to improve the combustion performance and further reduce the combustion noise in a combustion apparatus having a downsized frame funnel.
請求項1に記載の発明は、送風機からウインドボックスを経由して供給する燃焼用空気と、燃料噴射ノズルから円錐状に噴射する液体燃料を混合して燃焼を行う燃焼装置であって、燃焼装置の先側には、根元側をウインドボックスに接続し、途中で内径を拡大するテーパ部を持った略円筒形のフレームファンネルを設置している燃焼装置において、フレームファンネル先端にはフレームファンネル出口の開口径を絞るリング状の絞り部材を設けており、フレームファンネル出口の開口径が燃料噴射ノズルから円錐状に噴射している燃料噴射領域よりも広くなるように、前記絞り部材の幅を定めていることを特徴とする。
The invention according to
請求項2に記載の発明は、送風機からウインドボックスを経由して供給する燃焼用空気と、燃料噴射ノズルから円錐状に噴射する液体燃料を混合して燃焼を行う燃焼装置であって、燃焼装置の先側には、根元側をウインドボックスに接続し、途中で内径を拡大するテーパ部を持った略円筒形のフレームファンネルを設置している燃焼装置において、フレームファンネル先端にはフレームファンネル出口の開口径を絞るリング状の絞り部材を設けており、該絞り部材は、燃料噴射ノズルから円錐状に噴射している燃料噴射領域の中心軸と垂直な面に対し、フレームファンネル出口側開口が先絞りとなる方向に5〜20度の傾斜を設けていることを特徴とする。
The invention according to
請求項3に記載の発明は、前記の先端絞り付きのフレームファンネルを持った燃焼装置において、前記絞り部材は、燃料噴射ノズルから円錐状に噴射している燃料噴射領域の中心軸と垂直な面に対し、フレームファンネル出口側開口が先絞りとなる方向に5〜20度の傾斜を設けており、かつ絞り部材が傾斜した状態でフレームファンネル出口の開口径が燃料噴射ノズルから円錐状に噴射している燃料噴射領域よりも広くなるように、前記絞り部材の幅を定めていることを特徴とする。 According to a third aspect of the present invention, in the combustion apparatus having the frame funnel with the tip throttle, the throttle member is a surface perpendicular to the central axis of the fuel injection region that is injected conically from the fuel injection nozzle. On the other hand, the opening of the frame funnel outlet side is provided with an inclination of 5 to 20 degrees in the direction of the front throttle, and the opening diameter of the frame funnel outlet is injected conically from the fuel injection nozzle with the throttle member inclined. The width of the throttle member is determined so as to be wider than the fuel injection region.
本発明を実施することによって、燃焼性能を向上させることができ、さらに燃焼音を低減することができるようになる。 By implementing the present invention, combustion performance can be improved and combustion noise can be reduced.
図1は本発明を実施している燃焼装置のフレームファンネル部分における断面斜視図、図2はフレームファンネル先端に設ける絞り部材の傾斜角と騒音値及びスモーク度の関係を示したグラフ、図3は本発明の燃焼装置をボイラに搭載した場合における断面図、図4は従来のフレームファンネルを単純に小型化した場合のスス付着状況説明図である。 FIG. 1 is a cross-sectional perspective view of a frame funnel portion of a combustion apparatus embodying the present invention, FIG. 2 is a graph showing the relationship between the inclination angle of a throttle member provided at the tip of the frame funnel, the noise value, and the degree of smoke. FIG. 4 is a cross-sectional view when the combustion apparatus of the present invention is mounted on a boiler, and FIG. 4 is an explanatory diagram of the state of soot adhesion when a conventional frame funnel is simply downsized.
まず、図3に基づき、燃焼装置の全体構造を説明する。ボイラは中央部に燃焼室を持ち、燃焼室の上部に下向きの火炎を発生する燃焼装置を設けている。燃焼装置の上部には、燃焼装置へ燃焼用空気を送り込む送風機11から送られてきた燃焼用空気を整流するウインドボックス10を設ける。ウインドボックス10の先側には、根元側をウインドボックス10に接続したフレームファンネル1を設置しておき、ウインドボックス10からの燃焼用空気はフレームファンネル1内を通るようにしておく。
First, the overall structure of the combustion apparatus will be described with reference to FIG. The boiler has a combustion chamber in the center and a combustion device that generates a downward flame at the top of the combustion chamber. A
燃焼装置の中心軸部分に燃料供給管6、燃料供給管6の先端であって、フレームファンネル1の中に燃料噴射ノズル3を設ける。燃料噴射ノズル3は、燃料供給管6を通して送られてきた液体燃料を円錐状に噴射するものであり、燃料を微粒化することで気化しやすくする。燃料噴射ノズル3から噴射した燃料と、送風機11からウインドボックス10を通してきた燃焼用空気は、フレームファンネル1の中で混合するようにしている。
A fuel supply pipe 6 is provided at the center shaft portion of the combustion apparatus, and a
フレームファンネル1は、途中で内径を拡大するテーパ部4を持ち、テーパ部4の先に直胴部5を持った円筒形である。フレームファンネル1の中心部分であって、燃料噴射ノズル3のすぐ下側には、中央に燃料通過用の穴を開けた円盤状のデフューザ12を設けている。フレームファンネル直胴部の先側には、フレームファンネル出口の開口径を絞るリング状の絞り部材2を設けており、絞り部材2は燃料噴射ノズル3から円錐状に噴射している燃料噴射領域8の中心軸と垂直な面に対し、フレームファンネル出口側開口が先絞りとなる方向に傾斜を設けている。絞り部材2の傾斜角度は、燃料噴射領域8の中心軸と垂直な面を0度とした場合に5〜20度となる角度から選定する。また、フレームファンネル先端の絞り部材2は、フレームファンネル出口の開口径が燃料噴射ノズル3から円錐状に噴射している燃料噴射領域8よりも広くなるように、絞り部材2の幅を定めている。
The
燃焼装置によって燃焼を行う場合、送風機11によって燃焼用空気をウインドボックス10へ送り、ウインドボックス10にて整流して燃焼筒であるフレームファンネル1へと送り込む。フレームファンネル1内へ入った燃焼用空気の空気流7は、フレームファンネル1の中心部にデフューザ12を設けているため、フレームファンネル1の内壁面に沿って流れる。フレームファンネル1の先端には、出口の開口径を狭める絞り部材2を設けているため、フレームファンネル1の内壁面に沿って流れてきた空気流7は、絞り部材2に衝突することで進行方向を変更し、内側に巻き込む流れを形作る。
When combustion is performed by the combustion device, combustion air is sent to the
燃料噴射ノズル3から噴射した燃料は、フレームファンネル1内で円錐状に広がりながら火炎の熱を受けることで気化する。空気流7は、フレームファンネル1の先端部分で内側に巻き込む流れを形成しているため、燃焼用空気と気化した燃料は良好に混合して燃焼する。
The fuel injected from the
この時、フレームファンネル出口の開口径は、燃料噴射ノズル3から噴射している燃料の噴射方向へ延長した領域よりも広くすることで、燃料が気化しないままフレームファンネル先端の位置まで達しても燃料が絞り部材2に付着することを防止できる。燃料噴射ノズル3の燃料噴射角度を狭くしたり、燃料噴射ノズル3からフレームファンネル先端までの距離を短くすることでも、フレームファンネル出口開口径を燃料噴射方向へ延長した領域より広くすることができるが、その場合には燃焼性能が大きく悪化する。そのため、絞り部材2の幅を狭くすることと、絞り部材2の先端を燃料噴射の先方向へ傾斜させることで、フレームファンネル出口開口径を燃料噴射方向へ延長した領域より広くする。
At this time, the opening diameter of the frame funnel outlet is made wider than the region extending in the injection direction of the fuel injected from the
絞り部材2の傾斜角は、図2に示すように、角度が変化すると燃焼状態も変化する。傾斜角を0度(燃料噴射ノズルから円錐状に噴射している燃料噴射領域8の中心軸と垂直な状態)とした場合、スモーク発生度は低いが燃焼によって発生する騒音値が高くなっていた。傾斜角を5度とした場合、傾斜角0度に比べると、スモーク発生量はほとんど変化しなかったが、騒音値は大幅に低下した。傾斜角を10度・15度・20度と変化させていくと、騒音値は緩やかに低下する反面、スモーク発生量は緩やかに増加する。傾斜角を25度とした場合、騒音値はあまり変化せず低いままであるが、スモーク度は大幅に上昇するという測定結果が得られている。
As shown in FIG. 2, the inclination angle of the
絞り部材2に傾斜を設けると、フレームファンネル1内の壁面に沿って流れてきた空気流は、燃焼装置の先方向へ流れながらフレームファンネル1の中心軸方向へ巻き込む旋回流を形成することになる。そのため、フレームファンネル1内での空気の旋回力は低下し、このことによって燃焼音は低下する。しかし、フレームファンネル1内での空気の旋回力を低下させることは、燃焼性の低下につながるため、傾斜角を大きくしすぎるとスモーク発生量が増加する。スモーク発生量が少なく、かつ騒音発生量が少ない適正範囲は、傾斜角を5度から20度とした場合であるため、絞り部材2の傾斜角は5〜20度とする。
When the
従来の燃焼装置の場合、ボイラ自体が大きかったため、図4の上段に記載しているような大きなフレームファンネルを使用することができた。そのため、燃料噴射ノズル3から噴射している燃料の延長線上に絞り部材2があっても、燃料噴射ノズル3から絞り部材2までの距離が長いために燃料は途中で気化する。そのため、気化していない燃料が絞り部材2に達することはなかった。しかし、高性能化した小型のボイラにおいては、従来のような大きなフレームファンネル1は使用することができず、フレームファンネル1も小型化する必要があった。フレームファンネル1を単純に小型化した場合、図4に記載しているように燃料噴射ノズル3から絞り部材2までの距離が短くなり、気化していない燃料が絞り部材2に付着することがある。この場合、絞り部材2にススが付着(スス付着部9)し、また燃焼性の悪化によってスモークの発生量が増大するということが問題になっていた。
In the case of the conventional combustion apparatus, since the boiler itself was large, it was possible to use a large frame funnel as described in the upper part of FIG. Therefore, even if the
絞り部材2の構造を上記の通りとすることで、気化していない燃料がフレームファンネル1に付着することはなくなるため、フレームファンネル1にススが付着して堆積したり、スモークが大量に発生するということはなくなる。さらに、良好な燃焼を維持しながら燃焼音を低減することもできるようになる。
By making the structure of the
1 フレームファンネル
2 絞り部材
3 燃料噴射ノズル
4 テーパ部
5 直胴部
6 燃料供給管
7 空気流
8 燃料噴射領域
9 スス付着部
10 ウインドボックス
11 送風機
12 デフューザ
1 frame funnel
2 Diaphragm member
3 Fuel injection nozzle
4 Tapered part
5 Straight body
6 Fuel supply pipe
7
10 Wind box 11 Blower 12 Diffuser
Claims (3)
Priority Applications (1)
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JP2004323294A JP2006132856A (en) | 2004-11-08 | 2004-11-08 | Combustion apparatus with frame funnel with tip throttle |
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---|---|---|---|---|
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-
2004
- 2004-11-08 JP JP2004323294A patent/JP2006132856A/en active Pending
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