JP2772955B2 - 燃焼器用の燃料混合器 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、高温の燃焼ガスを得るための燃焼器に用い
る燃焼器用の燃料混合器に関するものである。

〔従来の技術〕

上記燃料混合器は予熱した空気等の酸素含有気体と液
体燃料を所定の割合で混合し、これを所定の圧力でもっ
て燃焼器に送り込むものであるが、従来の燃料混合器に
あっては、予熱された酸素含有気体が流れるベンチュリ
管のスロート部に燃料吐出口を設けた構成となってい
て、スロート部を流れる予熱気体の流れによって燃料を
霧吹き状に吹き出させるようになっている。

〔発明が解決しようとする課題〕

燃焼器において1200〜1400℃の高温で燃焼を行なう場
合、燃料混合器では500〜900℃に予熱された酸素含有気
体中に燃料を混合するようにしているが、この場合、ベ
ンチュリ管のスロート部に設けた吐出口及びこれに接続
した燃料流入管も500〜900℃程度まで加熱され、吐出口
及び燃料供給管内で液体燃料が熱分解されてコーキング
を起こし、炭素の析出によってこれらが詰まってしまう
ことがあった。特に燃焼器を多段に使用する場合で燃焼
ガスの温度を1400℃から700℃の如く高温部でのみ使用
して700℃の酸素含有気体中に再度燃料を混合し燃焼を
行い1400℃の燃焼ガスを再度得ようとすると燃料の吐出
部が高温となり液体燃料が熱分解されてコーキングを起
し、燃料供給口は閉塞して使用に耐えない。

本発明は上記のことにかんがみなされたもので、スロ
ート部における燃料の吐出部を冷却することにより、燃
料吐出口及び燃料流入管内の液体燃料の温度上昇を抑制
してこれの熱分解をなくし、コーキングが生じることが
なく、従って燃料吐出口及び燃料流入管がつまることが
ないようにした燃焼器用の燃料混合器を提供することを
目的とするものである。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するために、本発明に係る燃焼器用の
燃料混合器は、ベンチュリ管のスロート部に燃料吐出口
を臨ませた燃焼器用の燃料混合器において、上記燃料吐
出口及びこれに連通する部分の周囲にウオータジャケッ
ト等の冷却装置を設けて燃料吐出部を冷却するようにな
っている。

〔作 用〕

冷却装置により、燃料吐出部が冷却されることによ
り、ベンチュリ管を流れる酸素含有気体の温度が500℃
以上で、この気体中に液体燃料を混合する場合にあって
も液体燃料の熱分解によるコーキングの発生が防止され
る。

〔実 施 例〕

本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第３図は本発明に係る燃料混合器を用いた燃焼器の一
例を示すもので、図中１は外筒、２はこの外筒１の内側
に略同心状にして配置された内筒であり、これらはセラ
ミックスにて構成されている。そしてこの両筒1,2にて
リング状の往側流路３とこの往側流路３内に配置される
円筒状の復側流路４が構成され、復側流路３の上流端は
閉じられ、下流端は往側流路４の上流端に、外筒１の端
部で構成される空間にて折り返し状に連通されている。
そして上記往側流路３の上流端部の側壁に主流入口５
と、補助流入口６とが開口されており、また復側流路４
の下流端部は出口７に開口されている。また上記往側流
路３の下流端部と復側流路４の下流端部にはそれぞれド
ーナツ状、栓状に形成したセラミックス製のハニカム状
流路部材8,9が介装されている。

上記外筒１は断熱材10を介して外枠10aに支持されて
いる。

上記往側流路３の上流側に設けられた主流入口５には
燃料混合器11が、また補助流入口６にはパイロットバー
ナ12がそれぞれ接続されている。そして上記主燃料混合
器11には予熱空気流入管13と、燃料流入管14とが接続さ
れており両流入管13,14から流入された空気と燃料は空
気−燃料混合部15にて混合されて燃料混合ガスとして主
流入口５を介して往側流路３の上流側へ流入されるよう
になっている。またパイロットバーナ12には空気流入管
16と燃料流入管17が接続されていて、このパイロットバ
ーナ12によって生成されるの燃焼ガスは補助流入口６を
介して往側流路３の上流側へ流入されるようになってい
る。

上記のように構成された燃焼器においては、まずパイ
ロットバーナ12を運転してこれからの燃焼ガスを燃焼器
の往側流路３内に流入させてこの往側流路３の上流側の
外筒１と内筒２を加熱する。そしてこの部分が所定の温
度、例えば約900℃以上に加熱された時点で燃料混合器1
1を作動させて主流入口５から往側流路３の上流側へ燃
料混合ガスを流入させる。このとき、上記パイロットバ
ーナ12の運転は直ちに、あるいは多少オーバラップして
停止させる。

上記状態で、燃料混合器11より主流入口５を介して流
入した燃料混合ガスは往側流路３の加熱された上流側の
外筒１、内筒２のそれぞれの内，外の側壁に接触して燃
焼を開始し、その燃焼ガスは往側流路３から復側流路４
を通って出口７より排出され、この間に上記両流路3,4
を形成する各側壁は順次加熱されてゆき、これにより、
上記燃料混合器11より流入した燃料混合ガスは順次燃焼
して復側流路４の出口に達するまでに完全に燃焼され
る。この場合、燃料混合器11に供給される燃料は燃焼ガ
スの温度が1200〜1400℃になるように燃料混合器11内
で、予熱空気流入管13から供給される予熱された空気と
混合される。

上記した燃焼器に用いられる本発明に係る燃料混合器
の２つの異なる実施例を第１図、第２図に基づいて説明
する。

第１図において、20は入口側のレデューザ部21と、出
口側のデフューザ部22と、これらの間に構成されるスロ
ート部23とからなるベンチュリ管であり、このベンチュ
リ管20の軸心部にテーパ状に形成した能力調整棒24が支
持部材25に軸方向に移動可能に螺合により支持されて設
けられている。そして上記ベンチュリ管20の入口側に予
熱空気流入管13が接続されており、また出口側が燃焼器
に接続されている。

上記ベンチュリ管20のスロート部23の内面には燃料吐
出口26が円周方向に多数個設けてあり、この燃料吐出口
26に燃料流入管14が接続してある。そして上記スロート
部23には、このスロート部23を冷却すると共に、このス
ロート部23の内面に開口する燃料吐出口26の周囲を冷却
するためのウォータジャケット27が環状に設けてあり、
これに冷却水の入口管28と出口管29とが接続されてい
る。

この実施例において、予熱空気流入管13より流入され
た予熱空気、酸素を含有した燃焼ガス等の酸素含有気体
はベンチュリ管20のスロート部23にて加速され、その流
速によって燃料吐出口26より燃料が霧状に吐出され、こ
れがデフューザ22にて攪拌されながら燃焼器へ投入され
る。

このとき、燃料が予熱された気体中に入った場合に、
その一部分が爆発限界の範囲に入るので、燃料を急速に
攪拌する必要があり、このため、スロート部23の流速を
100m/s以上にして上記燃料を気体と急速に攪拌させる。

またスロート部23の軸心部に能力調整棒24が位置され
ることにより、スロート部23の中心部の流路がつぶれ、
流れ方向に対して直角方向の予熱気体層の厚さが薄くな
り、これによりスロート部23が比較的大径である場合で
も、これの中心部に生じる空洞現象がなくなり、燃料は
予熱気体に急速に混合される。

スロート部23の断面積は能力調整棒24を軸方向に移動
することにより、予熱空気量が変化した場合にもスロー
ト部23の流路面積が変えられて流速を一定に保ち混合状
態がほぼ一定に調節される。

上記作用中においてウォータジャケット27に冷却水を
流すことにより、スロート部23、及び燃料吐出口26の周
囲が冷却され、これにより、この部分に設けられた燃料
吐出口26及びこれに接続した燃料流入管14の先端部が冷
却され、燃料吐出口26より噴霧される前の燃料の熱分解
によるコーキングの発生が防止される。

第２図は能力が一定の場合の燃料混合器の一例を示す
もので、ベンチュリ管20′のスロート部23′の中心部に
燃料吐出口26′が、下流側へ向けて配置されている。そ
してこの燃料吐出口26′を有する燃料流入管26a′はウ
ォータジャケット27′に囲繞されている。28′は冷却水
の入口管、29′は出口管である。

この実施例においても、燃料混合器の作用において、
ウォータジャケット27′に冷却水を流すことにより燃料
吐出口26′の周囲及び燃料流入管26′ａが冷却されて燃
料の熱分解によりコーキングの発生が防止される。

なお第１図に示す実施例において、能力調整棒24を外
部に取出して予熱気体の流量に応じて自動的に動かすよ
うにしてもよい。

また第１図、第２図において、31は断熱材である。

さらに冷却可能なスロート部23,23′はインコネル625
またはハステロイメ等の耐熱合金にて構成し、レデュー
ザ21、内部インサート部、デフューザ22は炭化硅素また
はジルコニヤ等のセラミックスにて構成するのが望まし
い。

〔発明の効果〕

本発明によれば、ベンチュリ管20,20′のスロート部2
3,23′に開口した燃料吐出部が冷却装置にて冷却される
ことにより、この燃料吐出部より吐出される燃料は、ス
ロート部23,23′へ吐出される前に冷却される。

従って、ベンチュリ管20,20′を流れる酸素含有気体
の温度が500℃以上で、この気体中に液体燃料を混合す
る場合にあっても、吐出前の液体燃料に熱分解によるコ
ーキングが発生するのを防止することができ、これによ
り燃料吐出口及び燃料流入管等の燃料供給部につまりが
生じることがなくなり、長時間にわたる連続運転が可能
となる。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図は本発明のそれぞれ異なる実施例を示す
断面図、第３図は本発明に係る燃焼器を用いる燃焼器の
一例を示す断面図、第４図は第３図のIV−IV線に沿う断
面矢視図である。 20,20′はベンチュリ、26,26′は燃料吐出口、27,27′
はウォータジャケット。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ベンチュリ管20,20′のスロート部23に燃
   料吐出口26,26′を臨ませた燃焼器用の燃料混合器にお
   いて、上記燃料吐出口26,26′及びこれに連通する部分
   の周囲にウォータジャケット27,27′等の冷却装置を設
   けて燃料吐出部を冷却するようにしたことを特徴とする
   燃焼器用の燃料混合器。