JP3916999B2 - Burner - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、火炎や高温燃焼ガスを噴射させるバーナに関し、特に、焼却炉など廃棄物燃焼装置で使用されるバーナに関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、バーナと呼ばれた燃焼器から1000〜2500℃の高温で約1200m/sの火炎流を発生させ、工業的には、岩石の切断、破砕、穿孔や、有機物の熱分解などの分野で利用されていた。
【0003】
従来のバーナの例として燃焼筒の中間部に周囲方向に複数の燃料噴射器を設け、燃料噴射器から灯油、重油などの液体燃料を燃焼室に霧状に噴射し酸素ガスを燃焼室に供給して燃焼させ、燃焼筒先端のノズルから超音速で上記のようなジェット流を噴出させるものであった。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
上記の従来のバーナは、燃焼ガス中の温度が2500℃に達して超高温度を得ることもできて、高性能であるが、複数の燃料噴射器を備え且つ、酸素ガス発生機や酸素圧縮用のタービンやコンプレッサーを設けているので、構造が複雑で大きくなり、保守や点検に手間と時間が掛かる問題があった。
【0005】
本発明は、上記事情に鑑みて案出されたものであって、工場内の圧縮空気配管を利用して、バーナを駆動し、1500℃以上の高温のジェット流を得ることができ、構造が簡単で小型化でき、また保守点検が容易であり、用途の広いバーナを提供することを目的としている。
【0006】
【課題を解決するための手段】
本発明のバーナは、燃料及び空気を供給する上流側の開口部と高温燃焼ガスを噴出させる下流側開口部とを有して筒状にした燃焼筒と、高圧の燃料が連続して供給されて燃焼筒の上流側開口部から燃焼筒内部に霧状に燃料を噴射する燃料噴射装置と、該燃料噴射装置の周囲に配置されて、高圧の一次空気を燃料噴射装置の燃料噴射ノズルの周囲から上流側開口部を経て燃焼筒内部に供給する一次空気供給手段と低圧の二次空気を主燃焼用に該一次空気供給手段の外側から上流側開口部を経て燃焼筒内部に供給する二次空気供給手段とを有した燃焼空気供給手段と、から成るバーナであって、燃焼筒は、その上流側開口部にフランジを有し、また二次空気供給手段は、その先端部にフランジを有し、燃焼筒と二次空気供給手段とは、フランジを介して分離可能に接続されており、また燃焼筒は、その下流側開口部に開口絞り度を変更するノズルを着脱可能に取り付けている。
【0007】
このバーナでは、燃料噴射装置が液体燃料を燃焼筒の上流側開口部から高圧で霧状に噴射し、燃焼空気供給手段が、工場設備の圧縮空気配管からの圧縮空気を利用して、燃焼筒に供給して噴霧燃料を燃焼させ、燃焼筒内で1500℃以上の高温の燃焼ガスにして下流側開口部から外側に向けて噴射させるものである。このバーナにおいては、燃焼空気供給手段からの空気供給量を制御することにより、燃焼筒内で高圧力で余剰酸素の少ない火炎噴流を作り、下流側開口部から高速に噴射させることができる。
【0008】
本発明のバーナは、燃焼筒から噴射される高温火炎噴流を利用して多様な被処理物を処理でき、例えば、廃棄物に対して乾燥、粉砕、殺菌、分解、炭化などの処理を行うことができるなどの広範囲な応用が可能である。特に、水分の多い汚泥や生ゴミ等の水分の多い廃棄物に対しても、乾燥、燃焼、分解に好適に利用することができる。また、本発明のバーナは、構造を簡単化して構成部品数を少なくでき、これら部品の保守点検も容易にする利点がある。
【0009】
【発明の実施の形態】
本発明のバーナにおいては、燃料噴射装置は、液体燃料を輸送する燃料管と、該燃料管の先端部に開設されて燃焼筒の上流側開口部の中央位置で燃焼筒内部に霧状に噴射する燃料噴射ノズルと、を含むことができる。
【0010】
燃焼空気供給手段は、高圧の一次空気を上記の燃料噴射装置の燃料噴射ノズルの周囲から上流側開口部を経て燃焼筒内部に供給する一次空気供給手段と、主燃焼用の低圧の二次空気を該一次空気供給手段の外側から上記の上流側開口部を経て燃焼筒内部に供給する二次空気供給手段と、から成るものが採用できる。
【0011】
一次空気供給手段には、燃料噴射ノズル回りで燃料管先端部外周との間でリング状の一次空気ノズルを形成する円筒状の一次空気供給筒を含むものがよい。一次空気供給筒が、燃料管先端部外周との間でリング状の一次空気ノズルを形成するので、高圧空気で高速で燃焼筒内に吹きこんで、液体燃料の微細化して混合気流を形成することができる。さらに、該一次空気供給筒の上流側端壁において燃料噴射装置の燃料管外周を固定するもの好ましく、特に、燃料管を前後方向の位置調節をすることができるものがこのましく、燃焼筒の上流側開口部で燃料噴射ノズルの位置付けをすることができる。
【0012】
他方、二次空気供給手段は、中央に開口部を形成した上流側端壁を貫通して一次空気供給筒を固定して一次空気供給筒を囲繞する筒状の二次空気供給ケースを含み、該二次空気供給ケースが、一次空気供給筒の先端部との間で環状の二次空気ノズルを形成するものが好ましい。二次空気供給ケースは、中央に開口部を形成した上流側端壁を設けて、この上流側端壁を貫通して一次空気供給筒を固定し且つこの一次空気供給筒を囲繞するものがこのましい。
【0013】
このような構成のバーナ装置において、燃料噴射ノズルは、供給された液体燃料を霧状に噴霧して、燃焼筒内部に噴射するものであり、噴射された燃料ミストは、上流側開口部近くで、先ず一次空気供給筒から燃焼筒内に噴射された一次空気と混合さて一部は燃焼し、さらに、燃焼筒の内側で、燃焼流域の外側から低圧で供給された二次空気に混合されて、さらに燃焼反応を進行させ、所定の高温度の火炎流を発生させ、下流側開口部から外部に高温燃焼ガスが、ジェット噴射される。
【0014】
ここに、液体燃料には、重油、軽油、灯油(ケロシン)やガソリンが、利用され、圧縮機で10〜40kg/cm2 の範囲に加圧されて液体燃料が燃料管に供給されて、燃料噴射ノズルに供給される。
【0015】
上記の実施形態においては、一次空気供給手段は、一次空気を、高圧で、好ましくは、一次空気供給筒の内圧で、6〜11kg/cm2の圧力で、燃料噴射ノズルの周囲から該燃焼筒内部に供給される。他方の二次空気供給手段は、二次空気を、低圧で、好ましくは、二次空気供給ケース内での圧力で、1〜10kg/cm2の圧力、好ましくは、1〜3kg/cm2の圧力で、主燃焼用として、上記の一次空気供給ケースから一次空気の外側に供給することができる。これら、上記圧力の一次空気及び二次空気は、工場設備の圧縮空気配管からの圧縮空気が利用することができる。これら空気には、特別の空気源ないし酸素源を要しないので、設備の簡素化が図れる。
【0016】
本発明のバーナは、燃焼筒が、中央高温部には一次空気が高速で供給されるが、その外側の周辺部には二次空気が供給されるので、その燃焼筒周壁に対する熱入力は、比較的低く、このために比較的容易な耐熱構造とすることができる。
【0017】
上記のように、一次空気供給筒は、二次空気供給ケースの内部に配置して、さらに、先端に噴射ノズルを備えた燃料管を、該一次空気供給筒の内部に配置すると、この構造は、燃焼筒の上流側開口部は、円筒状にした二次空気供給ケースと接続することができ、一次空気供給筒は、円筒状にして、二次空気供給ケースの上流側端壁を貫通して分離可能に固定され、他方の燃料管は、同様に円管にして、一次空気供給筒の上流側端壁を貫通して分離可能に固定することができる。このようにして、燃料管と、一次空気供給筒と、二次空気供給ケースとは、共軸状に配置することができ、燃料‐空気供給系をコンパクトに且つ分離組立て容易にすることができる。
【0018】
一次空気供給手段は、一次空気供給筒の先端部は、燃料管の先端との間で空気ノズルを形成するように絞ることが好ましく、この一次空気ノズルを通して高圧の一次空気の高速流を燃焼筒の上流側開口部付近で供給して、燃料噴射ノズルからの液滴と混合されて、高速で均一に分散した気液混合流を形成し、その燃焼速度を高めるのに有効である。さらに、上述のように、二次空気供給手段は、二次空気供給ケースの先端部を、上記の一次空気供給筒の先端部との間で環状の空気ノズルを形成するように絞られるのが好ましく、この二次空気ノズルを通して、主燃焼用の二次空気流を、燃焼筒の上流側開口部付近で、一次空気流回りに噴射して、上記の高速で均一に分散した気液混合流に酸素を供給して完全に高速で燃焼させることができる。
【0019】
一次空気供給筒は、好ましくは、その先端部の外周面に固定して、二次空気ノズル内に突出する複数の斜めの案内羽根を備えるのが、二次空気の旋回流れを形成する点で好ましい。また、燃料管は、その先端部の外周面に固定して、一次空気のノズル内に突出する複数の斜めの案内羽根を有することが、一次空気の旋回流を形成するのが好ましい。これらの案内羽根は、一次空気流と二次空気流に旋回流を形成して、 空気と液滴との混合を早めて燃焼速度を高める作用と、燃焼筒壁に対する熱遮蔽を強める作用とがある。このようにして、空気の旋回流は、燃焼筒の中央部の噴射燃料や火炎と良く混合して、完全燃焼を促す。
【0020】
燃焼筒は、内部で燃料と空気との気液混合流が激しく燃焼して、下流側開口部から燃焼ガスが高速で噴射される。燃焼筒の下流側開口部は、先細ノズルを形成するように絞りを設けるのが、燃焼筒から燃焼ガスの高速流を噴射するために、好ましい。
【0021】
燃焼筒の内面が、軸線に対して軸対称に上流側に膨らみを設けて、下流側開口部に向けて先細にするのが好ましい。上記燃焼筒は、全体的に縦断面ハート型になるように 、長手中間より若干上流側部分の直径が最大直径となるように丸く膨らみを有する形状とするのがよく、燃焼筒の膨らみ部で二次燃焼空気の旋回滞留空間を大きし、燃焼筒内面と降温部位との距離を確保して、燃焼筒の熱負荷を軽減でき、寿命を延ばす効果がある。
【0022】
特に、下流側開口部の開口絞り度を変更可能にするために、ノズルを着脱可能に取り付けるのが好ましい。ノズル径を変更することにより、ノズルから放射された燃焼火炎の速度、従って、到達距離を変えることができる。さらに、下流側開口部は、一旦絞った絞り部の先側を漸次拡径するような末広ノズル(ラバルノズル)にすることもできる。末広ノズルを利用すれば、燃焼筒内部で燃焼ガス内圧を高い値に保持できるように燃焼量を調節して、超音速の燃焼ガス流を得ることができる。
【0023】
また、燃焼筒の筒壁は、通常は、耐熱鋼で作られているが、周壁は、耐火物で内張されているのが、燃焼筒の耐熱性を高め、燃焼筒を通じての伝熱を抑制して、燃焼筒内で燃焼温度を高めるので好ましい。
【0024】
さらに、燃焼筒は、その周壁に冷却流路を有するもの利用できる。このような冷却流路は、冷却剤として水または、空気等の気体を流すこともでき、燃焼筒の筒壁を冷却する。冷却流路は、好ましくは、一方側から高圧の空気が供給されて、周壁を冷却するが、冷却流路の他方側から該空気を導出して、一次空気として利用して、一次空気供給手段に導管を介して供給することができる。高圧の一次空気を燃焼筒の周壁の冷却流路に高速で流すことにより、燃焼筒に対する冷却効果を高め、その分冷却流路を流れている間に高温に加熱された一次空気を燃焼筒内部に供給することができ、一次空気の予熱により、高温の火炎ジェット流を発生することができる。
【0025】
このような冷却流路は、外側と内側の二層を設けて、二層の冷却流路を、燃焼筒の下流側開口部で折り返すようにすれば、外側層の流路を流れた流体が、折り返し部で折り返されて、内側層の冷却流路を流れ、冷却することができる。このような冷却流路は、燃焼筒を3重管で形成し、3重管の間の2二つの層を冷却流路に利用するものである。冷却流路の別の形態は、2層の流路隙間を形成した金属製ジャケットを、燃焼筒の外面に接触して覆うようにしてもよい。
【0026】
2層の冷却流路も、一次空気の予熱に使用することができ、この場合は、外側層の冷却流路に高圧の空気が供給されて、内側層の冷却流路から該一次空気を導出して、同様に、一次空気供給手段に導管を介して供給するようしてもよい。この場合も、同様に、空気での冷却を通じて空気が予熱され、一次空気として熱回収を高めて、より高温の火炎ジェット流を発生する。
【0027】
また、上記の内外二層の冷却流路には、冷却剤として水を外側層から供給して内側層から配管に放出するようにして、燃焼筒を水冷することができる。水は熱容量の大きいので、燃焼筒に対する冷却効果を高めることができる。
【0028】
燃焼筒は、上流側開口部部において二次空気供給ケースにフランジを介して連結され、用途に応じて色々な機器や容器に取り付けるのに適した形状の燃焼筒や、専用のフランジや継手を備えた燃焼筒に容易に変更でき、また色々な開口度の下流側開口部を有する燃焼筒にも容易に変更できる。
【0029】
この実施形態のバーナは、長い燃焼火炎により、非処理物を加熱するので、火炎からの伝熱量が大きく、廃棄物等の被処理物に対する処理能力が大きくすることができ、小規模のプラントで多量の処理が可能である。
【0030】
この実施形態のバーナは、また、燃料対空気比を調節することにより、実質的に過剰空気を含まないでほぼ完全燃焼した燃焼火炎に調節できるので、被処理物を加熱処理中に燃焼させないようにすることができる。火炎温度は、1000〜2000℃程度の高温であっても、被処理物を酸化させず、燃焼させない。そこで、たとえば、製紙工程のスラッジやビール工程の絞りかす、原油からのスラッジなどの可燃性の工程廃棄物を、焼却させずに、乾燥、脱水、炭化の処理もでき、被処理物の再利用が可能となる。
【0031】
本発明のバーナは、以下に述べる如く、廃棄物の処理ないし再利用のシステムに広く利用することができる。
【0032】
本発明のバーナは、被処理物に照射して直接に加熱することができる利点がある。このバーナは、高温の燃焼ガスの噴流が長く延びるので、被処理物に直接当たって、加熱するので、熱効率がよい。
【0033】
さらに、本発明のバーナの燃焼ガス流は、高速で噴射させることにより、被処理物に動圧を与えて、相当量の水を含有する堆積物ないし貯留物の内部にバーナ自体を没入させた状態でも、燃焼ガス流を噴射・放出させて、使用することができる。この場合、バーナ本体からの伝熱量も周囲の被処理物に直接的に与えられるので、熱的には効率がよい。
【0034】
本発明のバーナは、その燃焼ガス流が高速にすることができるので、乾燥ないし燃焼すれば微粉かする処理物を粉砕し、飛散させることができる。
【0035】
被処理物をジェット流で粉砕できれば、微粉の表面積が増加し、乾燥、脱水、分解も炭化の反応を高め、処理時間を短縮できる利点がある。特に、水分が多いスラッジ状の廃棄物や原料は、乾燥が進む度に表面が解砕されるのでスラッジ塊りの内部まで乾燥できる。例えば、水を70〜80%含む被処理物でさえ、1回の加熱処理で、数%ないしそれ以下の水含有量の粉末として回収できる。粉末化により、被処理物の取扱いが容易になる場合が多い。
【0036】
本発明のバーナは、粉粒状処理物の飛散物搬出を可能にする。例えば、処理タンクの中で乾燥されまたは粉砕された被処理物は、バーナの燃焼ガス流とその排出ガスに随伴させて、処理タンクから排出し、運搬させ、回収できるので、特別な取り出し装置を設ける必要がない場合がある。
【0037】
【実施例】
図1に示すように、本発明に係る実施例のバーナ1の燃焼筒10は、高温燃焼ガスのジェット流Gが噴出する下流側開口部16と、燃料及び空気を供給する側の上流側開口部15とを両端に有する円筒体をなしている。
【0038】
円筒状周壁11を有する燃焼筒10には、燃料噴射装置20が接続されて、高圧の燃料が燃焼筒10の上流側開口部15から該燃焼筒内部に霧状に燃料Fを噴射される。
【0039】
燃焼筒10の上流側開口部には、空気供給手段が接続されており、空気供給手段は、燃料噴射装置20の周囲から燃焼筒10の上流側開口部15を経て該燃焼筒内部に高圧の一次空気A1を供給する内側の一次空気供給筒30と、該一次空気供給筒30の外側から低圧の二次空気A2を供給する二次空気供給ケース40とから成っている。
【0040】
この実施例では、一次空気供給筒30は、その内部圧で6〜11kg/cm2の範囲の、好ましくは7〜10kg/cm2の一次空気A1を供給し、二次空気供給ケース40は、その内部圧力で、1〜3kg/cm2の、好ましくは2kg/cm2の二次空気A2を供給している。これによりバーナ1は、1マッハにも達し得る燃焼ガス流Gを発生させることも可能である。
【0041】
燃焼筒10の上流側開口部15には、フランジf1を備え、二次空気供給ケース40の先端部フランジf1に接続されている。これにより、バーナの用途に応じて形状・性能のの異なる燃焼筒10を選択して、二次空気供給ケース40に接続することができる。
【0042】
燃焼筒10の筒体上部には、フランジf2が固定され、加熱処理装置にバーナ1を使用する装置設備に搭載することができる。
【0043】
燃焼筒10の筒体は、耐熱鋼から3重管により形成され、内面には、耐火物(不図示)が内張されている。周壁11は、互いに連通した外側と内側の二層の空気流路13、14から成り、二重の空気流路13、14は、下流側開口部側で折り返されて連通している。
【0044】
燃焼筒10の外側層13の空気流路には、入口13Aを接続して、工場配管からの高圧圧縮空気A0が供給される。内側層14の空気流路には、出口14Aを接続して、導管19に接続され、出口14Aからの空気は、一次空気A1として、一次空気供給筒30の入口31Aに導管19を介して供給されている。さらに、燃焼筒10は、その筒体肩部に、燃料噴射装置20により霧化された燃料に着火する点火栓17と、点火モニターセンサー18と、温度センサー18aと、その他、のぞき窓が配置されている。
【0045】
二次空気供給ケース40は、その下流側の円錐台形状部41の下端に、上述の燃焼筒10に接続するための上記フランジf1が固定され、上流側の円筒状空気室部42の周壁に二次空気入口42aが接続されている。また、その上流側端壁44の中央開口部45の周囲には、燃料噴射装置20と一次空気供給筒30の固定用にフランジf4がある。
【0046】
一次空気供給筒30も、下流側の円錐台形状部31と上流側側の円筒状空気室部32とを有し、上流側側の円筒状空気室部32の周壁に一次空気入口32Aが接続されている。一次空気供給筒30は、燃焼筒10の上流側開口部15においてリング状の二次空気供給開口部46を形成するように二次空気供給ケース40の上流側端壁44の中央開口部45から内部に挿通されて固定されている。
【0047】
また、一次空気供給筒30の先端部外面には、二次空気A2を旋回させる複数の斜めか螺旋状の案内羽根37が取り付けられている。一次空気入口32aは、一次空気供給筒30を長くして円筒状空気室部42の下流側の外部に出すこともできる。
【0048】
燃料噴射装置20は、燃料管23の上流側端部に燃料管用継手ネジ21を備え、燃料管の丸み形状の先端部に小径の燃料噴射ノズル22を備えて、燃焼筒10の上流側開口部15を覗いて、設定されている。燃料噴射ノズル22からは、燃料管が、30kg/cm2 の高圧の液体燃料の供給を受けて、燃焼筒10の上流側開口部15の中央位置で該燃焼筒内部に霧状に噴射する。
【0049】
燃料管22は、上部に搭載用フランジf5を有して、二次空気供給ケース40の上流側端壁44の中央開口部45のフランジf4に連結されて、燃焼筒10の上流側開口部15においてリング状の一次空気供給開口部36を形成するように一次空気供給筒30の上端の中央開口部35から内部に搭載される。燃料管23の先端部外面には、図2に示すように、一次空気A1を旋回させる複数の斜めか螺旋状の案内羽根25が取り付けられている。
【0050】
燃料噴射装置20及び一次空気供給筒30の二次空気供給ケース40への固定手段は、上記の実施例の他に、燃料噴射装置20を一次空気供給筒30に搭載してから一次空気供給筒30を二次空気供給ケース40へ搭載することもできる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明に実施例に係るバーナの縦断面図を示す。
【図2】 本発明の実施例に係るバーナに使用する燃料管の先端部の部分斜視図を示す。
【符号の説明】
1 バーナ
10 燃焼筒
11 周壁
13 内側層空気流路
14 外側層空気流路
15 上流側開口部
16 下流側開口部
20 燃料噴射装置
30 一次空気供給筒
40 二次空気供給ケース
A1 一次空気
A2 二次空気
f1 フランジ
f2 フランジ [0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a burner that injects a flame or high-temperature combustion gas, and more particularly to a burner used in a waste combustion apparatus such as an incinerator.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, a flame flow of about 1200 m / s is generated from a combustor called a burner at a high temperature of 1000 to 2500 ° C., and industrially, in fields such as rock cutting, crushing, drilling, and pyrolysis of organic matter. It was used.
[0003]
As an example of a conventional burner, a plurality of fuel injectors are provided in the circumferential direction in the middle of the combustion cylinder, and liquid fuel such as kerosene and heavy oil is injected from the fuel injector into the combustion chamber in the form of a mist to supply oxygen gas to the combustion chamber. The above jet stream is ejected from the nozzle at the tip of the combustion cylinder at supersonic speed.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
The above-mentioned conventional burner has a high performance because the temperature in the combustion gas reaches 2500 ° C. and can obtain an ultra-high temperature. However, the conventional burner has a plurality of fuel injectors, an oxygen gas generator and an oxygen compression unit. Since the turbine and the compressor are provided, the structure is complicated and large, and there is a problem that it takes time and labor for maintenance and inspection.
[0005]
The present invention has been devised in view of the above circumstances, and can use a compressed air pipe in a factory to drive a burner to obtain a jet stream having a high temperature of 1500 ° C. or higher. The purpose of the present invention is to provide a burner that is simple and can be miniaturized, is easy to maintain and inspect, and is versatile.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
The burner of the present invention has a cylindrical combustion cylinder having an upstream opening for supplying fuel and air and a downstream opening for ejecting high-temperature combustion gas, and a high-pressure fuel is continuously supplied. A fuel injection device that injects fuel into the combustion cylinder in the form of a mist from the upstream opening of the combustion cylinder, and a high-pressure primary air that is disposed around the fuel injection nozzle around the fuel injection apparatus. Primary air supply means for supplying the inside of the combustion cylinder from the upstream side through the upstream opening, and secondary for supplying low-pressure secondary air to the inside of the combustion cylinder from the outside of the primary air supply means through the upstream side opening for main combustion And a combustion air supply means having an air supply means , wherein the combustion cylinder has a flange at the upstream opening thereof, and the secondary air supply means has a flange at the tip thereof. The combustion cylinder and the secondary air supply means have flanges. And it is detachably connected, also combustion cylinder is fitted with a nozzle to change the aperture stop of the downstream side opening detachably.
[0007]
In this burner, the fuel injection device injects liquid fuel from the upstream side opening of the combustion cylinder in a high-pressure mist, and the combustion air supply means uses the compressed air from the compressed air piping of the factory equipment to The sprayed fuel is combusted to form a high-temperature combustion gas of 1500 ° C. or higher in the combustion cylinder, and is injected outward from the downstream opening. In this burner, by controlling the amount of air supplied from the combustion air supply means, a flame jet with a high pressure and a small amount of excess oxygen can be created in the combustion cylinder and injected at a high speed from the downstream opening.
[0008]
The burner of the present invention can process various objects to be processed using a high-temperature flame jet injected from a combustion cylinder, for example, to perform processing such as drying, pulverization, sterilization, decomposition, carbonization, etc. on waste. Can be used in a wide range of applications. In particular, wastes with high water content such as sludge with high water content and garbage can be suitably used for drying, combustion, and decomposition. In addition, the burner of the present invention has the advantage of simplifying the structure and reducing the number of components, and facilitating maintenance and inspection of these components.
[0009]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
In the burner of the present invention, the fuel injection device includes a fuel pipe that transports liquid fuel, and a fuel pipe that is opened at the tip of the fuel pipe and sprayed into the combustion cylinder in the center of the upstream opening of the combustion cylinder. And a fuel injection nozzle.
[0010]
Combustion air supply means includes primary air supply means for supplying high pressure primary air from the periphery of the fuel injection nozzle of the fuel injection device to the inside of the combustion cylinder through the upstream opening, and low pressure secondary air for main combustion. And secondary air supply means for supplying the air into the combustion cylinder from the outside of the primary air supply means through the upstream opening.
[0011]
The primary air supply means preferably includes a cylindrical primary air supply cylinder that forms a ring-shaped primary air nozzle around the fuel injection nozzle and the outer periphery of the fuel pipe tip. Since the primary air supply cylinder forms a ring-shaped primary air nozzle with the outer periphery of the tip of the fuel pipe, it blows into the combustion cylinder at high speed with high-pressure air, and the liquid fuel is refined to form a mixed airflow be able to. Further, it is preferable to fix the outer periphery of the fuel pipe of the fuel injection device at the upstream end wall of the primary air supply cylinder, and in particular, the one capable of adjusting the position of the fuel pipe in the front-rear direction is preferable. The fuel injection nozzle can be positioned at the upstream opening.
[0012]
On the other hand, the secondary air supply means includes a cylindrical secondary air supply case that penetrates the upstream end wall having an opening at the center and fixes the primary air supply cylinder to surround the primary air supply cylinder. It is preferable that the secondary air supply case forms an annular secondary air nozzle with the tip of the primary air supply cylinder. The secondary air supply case is provided with an upstream end wall having an opening formed in the center, passes through the upstream end wall, fixes the primary air supply cylinder, and surrounds the primary air supply cylinder. Good.
[0013]
In the burner device having such a configuration, the fuel injection nozzle sprays the supplied liquid fuel in a mist state and injects it into the combustion cylinder, and the injected fuel mist is near the upstream opening. First, it is mixed with the primary air injected from the primary air supply cylinder into the combustion cylinder and partly combusted, and further mixed with the secondary air supplied at a low pressure from the outside of the combustion flow area inside the combustion cylinder. Further, the combustion reaction further proceeds to generate a predetermined high-temperature flame flow, and high-temperature combustion gas is jet-injected to the outside from the downstream opening.
[0014]
Here, heavy oil, light oil, kerosene, or gasoline is used as the liquid fuel, and the fuel is pressurized to a range of 10 to 40 kg / cm 2 by a compressor, and the liquid fuel is supplied to the fuel pipe. Supplied to the injection nozzle.
[0015]
In the above embodiment, the primary air supply means supplies the primary air to the combustion cylinder from the periphery of the fuel injection nozzle at a high pressure, preferably an internal pressure of the primary air supply cylinder at a pressure of 6 to 11 kg / cm 2. Supplied inside. The other secondary air supply means supplies the secondary air at a low pressure, preferably a pressure within the secondary air supply case, and a pressure of 1 to 10 kg / cm 2 , preferably 1 to 3 kg / cm 2 . With pressure, it can be supplied from the primary air supply case to the outside of the primary air for main combustion. Compressed air from the compressed air piping of factory equipment can be used as the primary air and secondary air of the above pressure. Since these air does not require a special air source or oxygen source, the equipment can be simplified.
[0016]
In the burner of the present invention, the combustion cylinder is supplied with primary air at a high speed in the central high-temperature part, but secondary air is supplied to the outer peripheral part of the combustion cylinder. Therefore, the heat resistance structure can be made relatively easy.
[0017]
As described above, when the primary air supply cylinder is arranged inside the secondary air supply case, and when a fuel pipe having an injection nozzle at the tip is arranged inside the primary air supply cylinder, this structure is The upstream opening of the combustion cylinder can be connected to a cylindrical secondary air supply case, and the primary air supply cylinder is cylindrical and penetrates the upstream end wall of the secondary air supply case. The other fuel pipe can be similarly formed as a circular pipe and can be fixed through the upstream end wall of the primary air supply cylinder in a separable manner. In this way, the fuel pipe, the primary air supply cylinder, and the secondary air supply case can be arranged coaxially, and the fuel-air supply system can be made compact and easy to separate and assemble. .
[0018]
The primary air supply means is preferably throttled so that the tip of the primary air supply cylinder forms an air nozzle with the tip of the fuel pipe, and a high-speed flow of high-pressure primary air is passed through the primary air nozzle to the combustion cylinder. , And is mixed with droplets from the fuel injection nozzle to form a gas-liquid mixed flow that is uniformly dispersed at high speed, and is effective in increasing the combustion speed. Further, as described above, the secondary air supply means is throttled so as to form an annular air nozzle between the tip of the secondary air supply case and the tip of the primary air supply cylinder. Preferably, the secondary air flow for main combustion is jetted around the primary air flow in the vicinity of the upstream side opening of the combustion cylinder through the secondary air nozzle, and the gas-liquid mixed flow dispersed at high speed as described above. It can be burned at a very high speed by supplying oxygen.
[0019]
The primary air supply cylinder is preferably fixed to the outer peripheral surface of the front end portion thereof, and includes a plurality of oblique guide vanes protruding into the secondary air nozzle in order to form a swirling flow of the secondary air. preferable. Moreover, it is preferable that the fuel pipe has a plurality of oblique guide vanes that are fixed to the outer peripheral surface of the tip portion thereof and project into the primary air nozzle to form a swirling flow of the primary air. These guide vanes form a swirl flow in the primary air flow and the secondary air flow to increase the combustion speed by increasing the mixing of air and droplets, and to increase the heat shield against the combustion cylinder wall. is there. In this way, the swirling flow of air is well mixed with the injected fuel and flame at the center of the combustion cylinder to promote complete combustion.
[0020]
In the combustion cylinder, the gas-liquid mixed flow of fuel and air burns violently inside, and combustion gas is injected from the downstream opening at high speed. The downstream opening of the combustion cylinder is preferably provided with a throttle so as to form a tapered nozzle in order to inject a high-speed flow of combustion gas from the combustion cylinder.
[0021]
The inner surface of the combustion cylinder is preferably provided with a bulge on the upstream side in axial symmetry with respect to the axis and tapered toward the downstream opening. The combustion tube, as will become totally vertical section heart-shaped, the longitudinal diameter slightly upstream portion from the intermediate well is to a shape having a bulge rounded so that the maximum diameter, in the bulge of the combustion liner The swirl retention space of the secondary combustion air is enlarged, the distance between the inner surface of the combustion cylinder and the temperature-falling portion is secured, the heat load on the combustion cylinder can be reduced, and the life is extended.
[0022]
In particular, it is preferable to attach the nozzle in a detachable manner in order to make it possible to change the aperture degree of the downstream opening. By changing the nozzle diameter, it is possible to change the speed of the combustion flame emitted from the nozzle, and hence the reach distance. Furthermore, the downstream opening can be a divergent nozzle (Laval nozzle) that gradually expands the diameter of the tip side of the throttle part once throttled. If the divergent nozzle is used, the combustion amount can be adjusted so that the combustion gas internal pressure can be maintained at a high value inside the combustion cylinder, and a supersonic combustion gas flow can be obtained.
[0023]
In addition, the cylinder wall of the combustion cylinder is usually made of heat-resistant steel, but the peripheral wall is lined with refractory to improve the heat resistance of the combustion cylinder and to transfer heat through the combustion cylinder. It is preferable because it suppresses and raises the combustion temperature in the combustion cylinder.
[0024]
Further, the combustion cylinder having a cooling channel on its peripheral wall can be used. Such a cooling flow path can also flow gas, such as water or air, as a coolant, and cools the cylinder wall of a combustion cylinder. The cooling flow path is preferably supplied with high-pressure air from one side to cool the peripheral wall, but the air is led out from the other side of the cooling flow path and used as primary air to provide primary air supply means. Can be supplied via a conduit. By flowing a high pressure primary air at high speed in the cooling flow passage of the peripheral wall of the combustion liner, enhances the cooling effect on the combustion tube, the combustion cylinder primary air heated pressurized to a high temperature while flowing through the correspondingly cooling channel A hot flame jet stream can be generated by preheating the primary air.
[0025]
If such a cooling channel is provided with two layers of the outer side and the inner side, and the two-layer cooling channel is folded back at the downstream opening of the combustion cylinder, the fluid flowing through the outer layer channel is Then, it is folded at the folded portion, and can flow through the cooling channel of the inner layer to be cooled. In such a cooling flow path, the combustion cylinder is formed of a triple pipe, and two layers between the triple pipes are used as the cooling flow path. In another form of the cooling flow path, a metal jacket having a two-layer flow path gap may be covered with the outer surface of the combustion cylinder.
[0026]
A two-layer cooling channel can also be used for preheating the primary air, in which case high pressure air is supplied to the outer layer cooling channel and the primary air is derived from the inner layer cooling channel. Similarly, the primary air supply means may be supplied via a conduit. In this case as well, air is preheated through cooling with air, and heat recovery is enhanced as primary air to generate a higher temperature flame jet stream.
[0027]
In addition, the combustion cylinder can be water-cooled by supplying water as a coolant from the outer layer to the inner and outer two-layer cooling passages and releasing the water from the inner layer to the pipe. Since water has a large heat capacity, the cooling effect on the combustion cylinder can be enhanced.
[0028]
The combustion cylinder is connected to the secondary air supply case via a flange at the upstream opening, and a combustion cylinder with a shape suitable for mounting on various devices and containers according to the application, and a dedicated flange and joint. It can be easily changed to the provided combustion cylinder, and can be easily changed to a combustion cylinder having downstream openings of various opening degrees.
[0029]
Since the burner of this embodiment heats an unprocessed thing with a long combustion flame, the amount of heat transfer from a flame is large, the processing capacity to to-be-processed objects, such as a waste, can be enlarged, and it is a small-scale plant. A large amount of processing is possible.
[0030]
The burner of this embodiment can also be adjusted to a combustion flame that is substantially completely burned substantially free of excess air by adjusting the fuel to air ratio so that the workpiece is not burned during the heat treatment. Can be. Even if the flame temperature is as high as about 1000 to 2000 ° C., the object to be treated is not oxidized and burnt. Therefore, for example, flammable process waste such as sludge from the paper manufacturing process, beer process, and sludge from crude oil can be dried, dehydrated, and carbonized without being incinerated. Is possible.
[0031]
The burner of the present invention can be widely used in a waste treatment or reuse system as described below.
[0032]
The burner of the present invention has an advantage that it can be directly heated by irradiating the workpiece. Since the jet of the high-temperature combustion gas extends for a long time, this burner directly hits the workpiece and heats it, so that the thermal efficiency is good.
[0033]
Furthermore, the combustion gas flow of the burner according to the present invention applies a dynamic pressure to the object to be processed by being injected at a high speed, thereby immersing the burner itself in the deposit or storage containing a considerable amount of water. Even in the state, the combustion gas flow can be used by being injected and discharged. In this case, since the heat transfer amount from the burner body is also directly given to the surrounding object, it is thermally efficient.
[0034]
In the burner of the present invention, the flow of the combustion gas can be increased, so that the processed product that is finely divided when dried or burned can be pulverized and scattered.
[0035]
If the workpiece can be pulverized with a jet stream, the surface area of the fine powder increases, and drying, dehydration, and decomposition also have the advantage of increasing the carbonization reaction and shortening the processing time. In particular, sludge-like waste and raw materials with a high water content can be dried up to the inside of the sludge lump because the surface is crushed as the drying proceeds. For example, even an object to be treated containing 70 to 80% of water can be recovered as a powder having a water content of several% or less by one heat treatment. In many cases, pulverization facilitates handling of the object to be processed.
[0036]
The burner of the present invention enables the scattered matter to be carried out. For example, dried or crushed object to be processed in the processing tank, by accompanying the combustion gas stream of the burner and its exhaust gas, discharged from the processing tank, is conveyed, so cut with recovery, special extraction devices It may not be necessary to provide
[0037]
【Example】
As shown in FIG. 1, the
[0038]
A
[0039]
An air supply means is connected to the upstream opening of the
[0040]
In this embodiment, the primary
[0041]
The
[0042]
A flange f <b> 2 is fixed to the upper part of the cylinder of the
[0043]
The cylinder of the
[0044]
An inlet 13A is connected to the air flow path of the
[0045]
In the secondary
[0046]
The primary
[0047]
A plurality of oblique or
[0048]
The
[0049]
The
[0050]
The means for fixing the
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a burner according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a partial perspective view of a tip portion of a fuel pipe used in a burner according to an embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
f1 flange
f2 flange
Claims (6)
燃焼筒は、その上流側開口部にフランジを有し、また二次空気供給手段は、その先端部にフランジを有し、燃焼筒と二次空気供給手段とは、フランジを介して分離可能に接続されており、また燃焼筒は、その下流側開口部に開口絞り度を変更するノズルを着脱可能に取り付けていることを特徴とするバーナ。A combustion cylinder having an upstream opening for supplying liquid fuel and air and a downstream opening from which a high-temperature combustion gas flow is jetted, and atomizing the liquid fuel from the upstream opening of the combustion cylinder into the combustion cylinder a fuel injection device for injecting, disposed around the fuel injectors, high-pressure primary air primary air supply means for supplying to the internal combustion cylinder through the upstream opening portion from the periphery of the fuel injection nozzle of the fuel injection device A combustion air supply means having a secondary air supply means for supplying the low-pressure secondary air for main combustion from the outside of the primary air supply means to the inside of the combustion cylinder through the upstream opening . ,
The combustion cylinder has a flange at its upstream opening, and the secondary air supply means has a flange at its tip, so that the combustion cylinder and the secondary air supply means can be separated via the flange. are connected, also the combustion barrel, characterized by being removably attached to the nozzle to change the aperture stop of the downstream opening burner.
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