JP3557437B2

JP3557437B2 - 石炭と水とより成るサスペンションを噴霧させるために使用されるバーナー・ランス

Info

Publication number: JP3557437B2
Application number: JP06904993A
Authority: JP
Inventors: デーンギュンター; メーレンホフホルスト; ヴェゲーリンリュディガー
Original assignee: ドイツチエバブコツクエネルギー・ウントウムヴエルトテヒニクアクチエンゲゼルシヤフト
Priority date: 1992-04-13
Filing date: 1993-02-18
Publication date: 2004-08-25
Anticipated expiration: 2019-08-25
Also published as: ATE136106T1; JPH06317309A; DE59302010D1; EP0565814A3; EP0565814B1; ES2085659T3; DK0565814T3; EP0565814A2; US5335608A; DE4212360A1

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、ガス状の噴霧媒体を使用して石炭と水とより成るサスペンションを噴霧させるために使用されるバーナー・ランスに関する。
【０００２】
【従来の技術】
オイルまたは石炭ダストと水とより成るサスペンションを噴霧させるために使用される従来公知のバーナー・ランス（ＥＰ−Ｂ−０１７２３０３号参照）は、中心線に沿って導かれる燃料流と環状の噴霧媒体とが流入するノズル・ヘッドを備えている。このバーナー・ランスでは、流量を限定している最も狭い横断面積を有する混合チャンバーを後設せしめた予混合チャンバーがノズル・ヘッド内に形成されている。燃料の流量は上述のごとき噴霧媒体の自由流動に左右されて限定されているが、燃料流は、流量を限定している呼び径を有する横断面の範囲内で燃料に含まれている固体成分とともに金属材料から作られた壁体と接触することはないので、壁体が摩耗することはない。複数の出口穴を備えた後設の混合チャンバーが上記の混合チャンバーに接続されていて、燃料と噴霧媒体が後設のチャンバー内でさらに混合されてエマルジョンが作られている。
【０００３】
ノズル・ヘッドが外管の中に配置されている石炭と水とより成るサスペンションを噴霧させるために使用されるバーナー・ランスもＥＰ−Ａ−０１８２５４５号によりすでに公知である。このバーナー・ランスにおいては、そのノズル・ヘッドに複数の穴が設けられていて、該穴により中心部を流れる燃料流が分岐されて旋回し、環状の流れに変流するよう構成されている。サスペンションを霧化する噴霧媒体も分岐され、内側と外側の両方からノズル・ヘッドに流入してサスペンションと混ざり合う。しかし、このタイプのバーナー・ランスでは固体物質の粒子が非常に小さい場合でしか固体物質のサスペンションを分岐して旋回させることが可能であるにすぎない。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、簡単な手段により濃厚でしかも比較的粒子の粗い石炭と水とより成るサスペンションを効率よく噴霧させることができるよう構成されたバーナー・ランスを提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するため、本発明に係るバーナー・ランスは、ガス状の噴霧媒体により石炭と水とより成るサスペンションを霧化するためのバーナー・ランスであって、該サスペンションを導く内管と、該噴霧媒体を導くとともに、該噴霧媒体に旋回流を発生させる旋回流発生部材を収容する環状の隙間を形成した状態で半径方向に間隔をあけて内管を取り囲んでいる外管と、内管及び外管の両者にそれぞれ連通し、かつ前記サスペンションの流動方向に先細に形成されているノズルとから成るバーナー・ランスにおいて、外管が内管の前端を越えてバーナー・ランスの長さ方向に延びる延長部としての管部材を具備し、該管部材内にノズルを収容保持していることと、ノズルの入口開口部の内径が外管の内径と一致しているとともに、ノズルの内側の断面形状がその前端部中央に設けた円筒状出口開口に至るまで先細になっていることと、ノズルの中心角が３５°から４５°までの範囲、好適には４０°に設定されていることとを特徴とするものである。
【０００６】
また、本発明に係るバーナー・ランスは、ガス状の噴霧媒体により石炭と水とより成るサスペンションを霧化するためのバーナー・ランスであって、該サスペンションを導く内管と、該噴霧媒体を導くとともに、該噴霧媒体に旋回流を発生させる旋回流発生部材を収容する環状の隙間を形成した状態で半径方向に間隔をあけて内管を取り囲んでいる外管と、内管及び外管の両者にそれぞれ連通し、かつ前記サスペンションの流動方向に先細に形成されているノズルとから成るバーナー・ランスにおいて、外管が内管の前端を越えてバーナー・ランスの長さ方向に延びる延長部としての管部材を具備し、該管部材内にノズルを収容保持していることと、ノズルの入口開口部の内径が外管の内径と一致しているとともに、ノズルの内側の断面形状がその前端部中央に設けた円筒状出口開口に至るまで先細になっていることと、ノズルの中心角が３５°から４５°までの範囲、好適には４０°に設定されていることと、内管がその前端部に管片を備えており、該管片は外管に固定されているとともに、内管の前端部に管軸方向に伸縮可能なように嵌合されていることとを特徴とするものである。
【０００７】
さらに、本発明に係るバーナー・ランスは、上記２番目のものにおいて、旋回流発生部材が管片の外周に配置されていることと、該管片が該旋回流発生部材を介して外管に固定されていることとを特徴とするものである。
【０００８】
さらにまた、本発明に係るバーナー・ランスは、上記のいずれかに記載のものにおいて、ノズルが交換可能に外管に取り付けられていることを特徴とするものである。
【０００９】
また、本発明に係るバーナー・ランスは、上記のいずれかに記載のものにおいて、ノズルがセラミック材料から一体に成型されていることを特徴とするものである。
【００１０】
【発明の効果】
本発明に係るバーナー・ランスは上記の如く構成されているので、噴霧媒体が内管と外管との間の環状の隙間を貫流する途中で旋回流となって勢いよくノズル内に流入し、内管を貫流してノズル内に流入するサスペンションと衝突してこれを散乱させるため、サスペンションを効率的かつ均一に霧化することができる。そして、上記の如く構成された本発明のバーナー・ランスによれば、最大の粒径が約６ｍｍまでの比較的粗粒の石炭と水とより成るサスペンションを霧化することが可能となる。ノズルの出口開口の内径は霧化すべきサスペンション中の石炭粒子の最大粒径にあわせて設定される。
【００１１】
請求項２に係る発明によれば、バーナーの作動時における熱膨張またはバーナー・ランスの製作上の寸法誤差に起因して内管が同軸の位置からずれることを防止することが可能となる。
【００１２】
【実施例】
以下、本発明の実施例を図解した添付図面を参照しながら本発明を詳細に説明する。
図１に示されているバーナー・ランスは、外管２と、該外管２から半径方向に間隔をあけて外管２により取り囲まれている内管１を備えている。上記の間隔を保持するため、螺旋状または内管１の長さ方向の軸に関して斜めに延在している溶接された鋼片または溶接ビードの形状を呈したスペーサ３が内管１に取り付けられている。該スペーサ３はまた旋回流発生部材としての機能を併有している。上記の間隔を保持するため、スペーサとしての機能を有する盛金溶接部４が追加的に内管１の後部に設けられている。このように構成することにより、内管１の内径寸法と比べて幅がはるかに小さい環状の隙間５が内管１の全長にわたり内管１と外管２との間に形成されている。
【００１３】
内管１は図示されていない燃料管路に接続されていて、該燃料管路を通って濃厚な石炭と水とより成るサスペンションが燃料として内管１に供給される。環状の隙間５は、外管２の後端に位置しているフランジ７内に形成された供給用継手６まで延設されている。該供給用継手６を通ってガス状の噴霧媒体、好適には空気が環状の隙間５に吹き込まれる。
【００１４】
外管２は、管壁１９により限定されている燃焼室、例えば、渦流層の中に直接差し込まれた案内管８により全長にわたって取り囲まれている。案内管８は後端にフランジ９を備えており、該フランジ９は外管２のフランジ７とボルト止めされている。外管２は案内管８との間に狭い間隔をあけて延設されていて、フランジ接続を解除することにより案内管８から引き出すことができるようになっている。案内管８とフランジ９は燃焼室の管壁１９に固定されている。
【００１５】
図２に示されている実施例においては、外管２は内管１の前端を越えてバーナー・ランスの長さ方向に延びる延長部としての管部材（１８）を具備し、該管部材内にノズル１０を収容保持している。ノズル１０の入口開口部の内径は、図示されているように外管２の内径と一致しているとともに、ノズル１０の内側の断面形状は外管２の内径から除々に小さくなるよう設計されており、３５°から４５°までの範囲、好適には４０°の中心角を有する円錐体に形成されている。この円錐体はノズル１０の前端部中央に設けた円筒状の出口開口１１に移行しており、該出口開口１１の内径は少なくとも燃料の最大粒径の３倍の大きさに設定されていなければならない。
【００１６】
ノズル１０は、図１に示されている実施例では外管２に溶接により固定されているが、交換可能に外管２に取り付けられていることが好ましい。図示の実施例では、ノズル１０は金属構造体１２から構成されており、該構造体１２は溶接シーム１３を介して外管２に溶接されている。ノズル１０の構造体１２の内側には耐食性を有する層１４が形成されている。
【００１７】
図２に示されている実施例では、ノズル１０はセラミック材で一体成型されたはめ込み式の成型体１５から構成されている。該成型体１５は、炭化ケイ素またはケイ素を浸透させた炭化ケイ素から成型されていることが好ましい。ノズル１０の成型体１５の前端部は外管２のリング状の肩に当接しているとともに、成型体１５の出口側の端部に肩１６が設けられている。管部材１８の前端部に形成した突起１７が肩１６を把持しており、突起１７と反対側にある管部材１８の端部は溶接シーム２１によって外管２の前端に溶接されている。
【００１８】
内管１はその前端部に管片２０を備えており、ノズル１０と反対側にある管片２０の端部は段付きに形成されていて、内管１の対応した端部に管軸方向に伸縮可能なように嵌合されている。従って、管片２０はパッキングを使用することなく内管１に摺嵌合されている。旋回流発生部材として機能するスペーサ３が管片２０の外周に設けられている。スペーサ３は溶接シーム１３を介してスリーブ２２と接続されており、該スリーブ２２は溶接シーム２１を介して管部材１８と外管２に溶接されている。したがって、管片２０は外管２に関して同心円状に取り付けることができる。管片２０は熱により管軸方向に膨張する可能性があるが、上述のような溶接構造のおかげで、管片２０が同軸の位置からずれることを防止することができるようになっている。もし、このような同軸の位置からずれが生じると、管片の一方の側で摩耗現象が現れるおそれがあるからである。
【００１９】
狭い環状の隙間を貫流する噴霧媒体は、早い速度でリング状の流動としてノズル１０に流入し、内管１を通って供給された中心線に沿った燃料の流動とノズル１０内でぶつかりあう。環状隙間５内における噴霧媒体の流動速度とノズル１０の円錐部分における噴霧媒体の流動速度を適切に調節することにより、燃料サスペンションをぐあいよく噴霧させることができる。旋回流発生部材として機能するスペーサ３の作用により、ノズル１０の出口開口１１から流出するサスペンションにぶつかる前に噴霧媒体が旋回するので、噴霧効果を大いに高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例に従って構成された石炭と水とより成るサスペンションを噴霧させるバーナー・ランスの構造を図解した断面図である。
【図２】本発明の他の実施例に従って構成された石炭と水とより成るサスペンションを噴霧させるバーナー・ランスの構造を図解した断面図である。
【符号の説明】
１外管
２内管
３スペーサ
４盛金溶接部
５環状の隙間
６供給側継手
７、９フランジ
８案内管
１０ノズル
１１出口開口
１２構造体
１３溶接シーム
１４耐食性を有する層
１５セラミック成型体
１６肩
１７突起
１８管セグメント
１９管壁
２０管片
２１溶接シーム
２２スリーブ

Claims

ガス状の噴霧媒体により石炭と水とより成るサスペンションを霧化するためのバーナー・ランスであって、該サスペンションを導く内管（１）と、該噴霧媒体を導くとともに、該噴霧媒体に旋回流を発生させる旋回流発生部材を収容する環状の隙間（５）を形成した状態で半径方向に間隔をあけて内管（１）を取り囲んでいる外管（２）と、内管及び外管（１、２）の両者にそれぞれ連通し、かつ前記サスペンションの流動方向に先細に形成されているノズル（１０）とから成るバーナー・ランスにおいて、外管（２）が内管（１）の前端を越えてバーナー・ランスの長さ方向に延びる延長部としての管部材（１８）を具備し、該管部材内にノズル（１０）を収容保持していることと、ノズル（１０）の入口開口部の内径が外管（２）の内径と一致しているとともに、ノズル（１０）の内側の断面形状がその前端部中央に設けた円筒状出口開口（１１）に至るまで先細になっていることと、ノズル（１０）の中心角が３５°から４５°までの範囲、好適には４０°に設定されていることとを特徴とするバーナー・ランス。
ガス状の噴霧媒体により石炭と水とより成るサスペンションを霧化するためのバーナー・ランスであって、該サスペンションを導く内管（１）と、該噴霧媒体を導くとともに、該噴霧媒体に旋回流を発生させる旋回流発生部材を収容する環状の隙間（５）を形成した状態で半径方向に間隔をあけて内管（１）を取り囲んでいる外管（２）と、内管及び外管（１、２）の両者にそれぞれ連通し、かつ前記サスペンションの流動方向に先細に形成されているノズル（１０）とから成るバーナー・ランスにおいて、外管（２）が内管（１）の前端を越えてバーナー・ランスの長さ方向に延びる延長部としての管部材（１８）を具備し、該管部材内にノズル（１０）を収容保持していることと、ノズル（１０）の入口開口部の内径が外管（２）の内径と一致しているとともに、ノズル（１０）の内側の断面形状がその前端部中央に設けた円筒状出口開口（１１）に至るまで先細になっていることと、ノズル（１０）の中心角が３５°から４５°までの範囲、好適には４０°に設定されていることと、内管（１）がその前端部に管片（２０）を備えており、該管片（２０）は外管（２）に固定されているとともに、内管（１）の前端部に管軸方向に伸縮可能なように嵌合されていることとを特徴とするバーナー・ランス。
旋回流発生部材が管片（２０）の外周に配置されていることと、該管片（２０）が該旋回流発生部材を介して外管（２）に固定されていることとを特徴とする請求項２記載のバーナー・ランス。
ノズル（１０）が交換可能に外管（２）に取り付けられていることを特徴とする請求項１より３までのいずれか１項記載のバーナー・ランス。
ノズル（１０）がセラミック材料から一体に成型されていることを特徴とする請求項１より４までのうちのいずれか１項記載のバーナー・ランス。