JP5972772B2 - バーナチップ及び燃焼バーナ並びにボイラ - Google Patents

Description

本発明は、流体燃料と噴霧媒体とを混合することで霧状にして噴出するバーナチップ、このバーナチップから噴出された流体燃料と噴霧媒体との混合体により火炎を形成する燃焼バーナ、この燃焼バーナを適用するボイラに関するものである。

一般的な油焚きボイラは、中空形状をなして鉛直方向に設置される火炉を有し、この火炉壁に複数の燃焼バーナが周方向に沿って配設されると共に、上下方向に複数段にわたって配置されている。この燃焼バーナは、液体燃料を噴霧媒体により霧化させた状態で火炉内に吹き込むことで火炎を形成し、この火炉内で燃焼可能となっている。そして、この火炉は、上部に煙道が連結され、この煙道に排ガスの熱を回収するための過熱器、再熱器、節炭器などが設けられており、火炉での燃焼により発生した排ガスと水との間で熱交換が行われ、蒸気を生成することができる。

この油焚きボイラで使用される燃焼バーナは、液体燃料と噴霧媒体の供給配管の先端部にバーナチップが設けられて構成されている。このバーナチップは、液体燃料と噴霧媒体とを混合した後、先端に形成された複数の噴出孔から噴出可能となっている。そして、このバーナチップにて、重質燃料などのようなＮＯｘや煤塵を多く発生させる燃料を使用する場合、高い燃焼性を確保してＮＯｘや煤塵の低減を図る必要がある。そのため、バーナチップにおける噴出孔の数を増加させることが考えられるが、噴出孔の数を増加させると、隣接する噴出孔の距離が短くなり、噴流同士が干渉しあって薄膜状になり、周囲の空気が取り込みにくくなって着火不良や燃焼不良を引き起こす可能性がある。

このような問題を解決するバーナチップとして、例えば、下記特許文献１に記載されたものがある。特許文献１に記載されたバーナチップは、混合体噴出孔を半径方向に複数配列すると共に、半径方向に配列された混合体噴出孔群を周方向に所定間隙を隔てて複数配列したものである。

特開２０１０−１２７５１８号公報

バーナチップとしては、上述した特許文献１に記載されたバーナチップのように、混合体噴出孔の中途部に燃料噴出孔を連結することで、噴霧媒体に対して液体燃料を混合してから噴出するものがある。一方で、噴霧媒体と液体燃料を内部に設けた混合室で混合した後、噴出孔から噴出する内部混合型のバーナチップがある。この内部混合型のバーナチップにあっても、上述したバーナチップのように、混合体噴出孔を半径方向及び周方向に所定間隙で複数配列することで、液体燃料の微粒化を向上させた上で、混合体の噴流同士の干渉を防ぎ、燃焼性を向上させることができる。しかし、混合室を有する内部混合型のバーナチップの場合、この混合室での噴霧媒体による液体燃料の拡散が不十分である。

本発明は、上述した課題を解決するものであり、混合室での流体燃料と噴霧媒体の混合を促進することで燃焼性を向上させることが可能なバーナチップ及び燃焼バーナ並びにボイラを提供することを目的とする。

上記の目的を達成するための本発明のバーナチップは、チップ本体と、前記チップ本体の内部に設けられる混合室と、基端部が前記混合室に連通すると共に先端部が前記チップ本体の先端に開口して前記チップ本体の周方向に所定間隔で配置される複数の混合流体噴出孔と、前記チップ本体の基端側に長手方向に沿って設けられて流体燃料を前記混合室に供給する複数の流体燃料供給通路と、前記チップ本体における前記流体燃料供給通路より外側に設けられて噴霧媒体を前記混合室にその外側から供給する噴霧媒体供給通路と、前記混合室における前記流体燃料供給通路及び前記噴霧媒体供給通路より前方側に配置されるガイド部材と、を有することを特徴とするものである。

従って、混合室における流体燃料供給通路及び噴霧媒体供給通路より前方側にガイド部材が配置されていることから、流体燃料供給通路から混合室に供給される流体燃料と、噴霧媒体供給通路から混合室に供給される噴霧媒体が、ガイド部材に衝突することで拡散されるため、この混合室で効率良く混合することとなり、混合室での流体燃料と噴霧媒体の混合を促進することで燃焼性を向上させることができる。

本発明のバーナチップでは、前記ガイド部材におけるガイド面は、前記混合室の全長における中間位置よりも前記混合室の基端部側に配置されることを特徴としている。

従って、ガイド面が混合室の基端部側に接近して配置されることから、流体燃料の流れと噴霧媒体の流れがこのガイド面に早期に大きなエネルギを持って衝突することとなり、混合室で流体燃料と噴霧媒体を効率良く混合することとができる。

本発明のバーナチップでは、前記ガイド部材は、前記流体燃料供給通路の供給口に対向して配置されることを特徴としている。

従って、ガイド部材を流体燃料供給通路の供給口に対向させることで、流体燃料を適正にガイド部材に衝突させることで拡散させ、この混合室で噴霧媒体と効率良く混合することができる。

本発明のバーナチップでは、前記ガイド部材は、前記流体燃料供給通路から供給された流体燃料に前記チップ本体の長手方向に沿う軸線を中心とする旋回力を付与する旋回力付与機構が設けられることを特徴としている。

従って、ガイド部材に流体燃料に旋回力を付与する旋回力付与機構を設けることで、流体燃料供給通路から混合室に供給された流体燃料は、この旋回力付与機構によりここで旋回力することとなり、噴霧媒体供給通路から混合室に供給された噴霧媒体と効率良く混合させることができる。

本発明のバーナチップでは、前記ガイド部材におけるガイド面は、凹部形状をなすことを特徴としている。

従って、ガイド面を凹部形状とすることで、混合室に供給された流体燃料と噴霧媒体は、このガイド面内で一時的に滞留することとなり、混合室で流体燃料と噴霧媒体を効率良く混合させることができる。

本発明のバーナチップでは、前記ガイド部材におけるガイド面は、凹部湾曲形状をなすことを特徴としている。

従って、ガイド面を凹部湾曲形状とすることで、混合室に供給された流体燃料と噴霧媒体は、このガイド面に沿って旋回することで一時的に滞留することとなり、混合室で流体燃料と噴霧媒体を効率良く混合させることができる。

本発明のバーナチップでは、前記ガイド部材は、前記チップ本体における先端部側から延出する支持部材により支持されることを特徴としている。

従って、ガイド部材をチップ本体における先端部側から支持することで、ガイド部材による流体燃料と噴霧媒体との混合促進に悪影響を与えることはなく、混合室で流体燃料と噴霧媒体を効率良く混合させることができる。

本発明のバーナチップでは、前記チップ本体は、混合流体噴出孔が設けられるスプレイプレートと、前記流体燃料供給通路及び前記噴霧媒体供給通路が設けられるバックプレートとが連結されて構成され、前記スプレイプレートと前記バックプレートにより前記混合室が区画され、前記ガイド部材は、バックプレートから延出する支持部材により支持されることを特徴としている。

従って、チップ本体をスプレイプレートとバックプレートとに分割し、バックプレート側に支持部材によりガイド部材を設けることで、スプレイプレートとバックプレートの構造を簡素化し、低コスト化を可能とすることができる。

また、本発明の燃焼バーナは、流体燃料を供給可能な流体燃料供給配管と、噴霧媒体を供給可能な噴霧媒体供給配管と、前記流体燃料供給配管及び前記噴霧媒体供給配管の先端部に設けられるチップ本体と、前記チップ本体の内部に設けられる混合室と、基端部が前記混合室に連通すると共に先端部が前記チップ本体の先端に開口して前記チップ本体の周方向に所定間隔で配置される複数の混合流体噴出孔と、前記チップ本体の基端側に長手方向に沿って設けられて前記流体燃料供給配管の流体燃料を前記混合室に供給する複数の流体燃料供給通路と、前記チップ本体における前記流体燃料供給通路より外側に設けられて噴霧媒体を前記混合室にその外側から供給する噴霧媒体供給通路と、前記混合室における前記流体燃料供給通路及び前記噴霧媒体供給通路より前方側に配置されるガイド部材と、を有することを特徴とするものである。

従って、流体燃料供給通路から混合室に供給される流体燃料と、噴霧媒体供給通路から混合室に供給される噴霧媒体とが、ガイド部材により混合室で効率良く混合することとなり、混合室での流体燃料と噴霧媒体の混合を促進することで燃焼性を向上させることができる。

また、本発明のボイラは、中空形状をなす火炉内で燃料と空気を燃焼させると共に、前記火炉内で熱交換を行って熱を回収するボイラにおいて、前記火炉壁に前記燃焼バーナが配置されることを特徴とするものである。

従って、ガイド部材により混合室で流体燃料と噴霧媒体を効率良く混合することとなり、混合室での流体燃料と噴霧媒体の混合を促進することで燃焼性を向上させることができる。

本発明のバーナチップ及び燃焼バーナ並びにボイラによれば、バーナチップの混合室における流体燃料供給通路及び噴霧媒体供給通路より前方側にガイド部材を配置するので、混合室での流体燃料と噴霧媒体の混合を促進することで燃焼性を向上させることができる。

図１は、本発明の実施例１に係るバーナチップを有する燃焼バーナの断面図である。 図２は、実施例１の燃焼バーナの平面図である。 図３は、実施例１の燃焼バーナにおける図１のIII−IIIの断面図である。 図４は、実施例１に係るボイラとしての油焚きボイラを表す概略構成図である。 図５は、本発明の実施例２に係る燃焼バーナに装着されるガイド部材の正面図である。 図６は、図５のVI−VI断面図である。 図７は、本発明の実施例３に係る燃焼バーナに装着されるガイド部材の正面図である。 図８は、本発明の実施例４に係るバーナチップを有する燃焼バーナの断面図である。 図９は、本発明の実施例５に係るバーナチップを有する燃焼バーナの断面図である。

以下に添付図面を参照して、本発明のバーナチップ及び燃焼バーナ並びにボイラの好適な実施例を詳細に説明する。なお、この実施例により本発明が限定されるものではなく、また、実施例が複数ある場合には、各実施例を組み合わせて構成するものも含むものである。

図１は、本発明の実施例１に係るバーナチップを有する燃焼バーナの断面図、図２は、実施例１の燃焼バーナの平面図、図３は、実施例１の燃焼バーナにおける図１のIII−IIIの断面図、図４は、実施例１に係るボイラとしての油焚きボイラを表す概略構成図である。

実施例１の油焚きボイラは、流体燃料としての重油（または、軽油、石炭のスラリーなど）を燃料として用い、この重油を燃焼バーナ（バーナチップ）により噴霧媒体としての蒸気（または、高圧空気、高圧ガス、可燃性ガスなど）により微粒化させて噴霧し、火炉内で燃焼させ、この燃焼により発生した熱を回収することが可能なボイラである。

実施例１において、図４に示すように、油焚きボイラ１０は、コンベンショナルボイラであって、火炉１１と燃焼装置１２とを有している。火炉１１は、四角筒の中空形状をなして鉛直方向に沿って設置され、この火炉１１を構成する火炉壁の下部に燃焼装置１２が設けられている。

燃焼装置１２は、火炉壁に装着された複数の燃焼バーナ２１を有している。実施例１にて、この燃焼バーナ２１は、周方向に沿って、例えば、４個均等間隔で配設されたものが１セットとして、鉛直方向に沿って、例えば、３セット、つまり、３段配置されている。なお、燃焼バーナ２１の配置場所や個数はこれに限定されるものではない。

各燃焼バーナ２１は、燃料供給配管２２を介して燃料供給源２３に連結されており、燃料供給配管２２に燃料供給量を調整可能な流量調整弁２４が設けられている。また、各燃焼バーナ２１は、蒸気供給配管２５を介して蒸気供給源２６に連結されており、蒸気供給配管２５に蒸気供給量を調整可能な流量調整弁２７が設けられている。

従って、各燃焼バーナ２１は、燃料供給源２３から燃料供給配管２２を通して燃料が供給されると共に、蒸気供給源２６から蒸気供給配管２５を通して蒸気が供給されることとなり、燃料と蒸気を混合して微粒化した後、混合流体として火炉１１内に噴射し、火炎を形成することができる。

火炉１１は、上部に煙道３１が連結されており、この煙道３１に、対流伝熱部（熱回収部）として排ガスの熱を回収するための過熱器（スーパーヒータ）３２，３３、再熱器３４，３５、節炭器（エコノマイザ）３６，３７，３８が設けられており、火炉１１での燃焼で発生した排ガスと水との間で熱交換が行われる。

煙道３１は、その下流側に熱交換を行った排ガスが排出される排ガス管３９が連結されている。この排ガス管３９は、図示しないが、脱硝装置、電気集塵機、誘引送風機、脱硫装置が設けられ、下流端部に煙突が設けられている。

従って、燃焼装置１２に各燃焼バーナ２１が燃料と蒸気との混合流体を火炉１１内に噴射すると、火炉１１では、混合流体と空気とが燃焼して火炎が生じ、この火炉１１内の下部で火炎が生じると、燃焼ガス（排ガス）がこの火炉１１内を上昇し、煙道３１に排出される。

このとき、図示しない給水ポンプから供給された水は、節炭器３６，３７，３８によって予熱された後、図示しない蒸気ドラムに供給され火炉壁の各水管（図示せず）に供給される間に加熱されて飽和蒸気となり、図示しない蒸気ドラムに送り込まれる。更に、図示しない蒸気ドラムの飽和蒸気は過熱器３２，３３に導入され、燃焼ガスによって過熱される。過熱器３２，３３で生成された過熱蒸気は、図示しない発電プラント（例えば、タービン等）に供給される。また、タービンでの膨張過程の途中で取り出した蒸気は、再熱器３４，３５に導入され、再度過熱されてタービンに戻される。なお、火炉１１をドラム型（蒸気ドラム）として説明したが、この構造に限定されるものではない。

その後、煙道３１の節炭器３６，３７，３８を通過した排ガスは、排ガス管３９にて、図示しない脱硝装置にて、触媒によりＮＯｘなどの有害物質が除去され、電気集塵機で粒子状物質が除去され、脱硫装置により硫黄分が除去された後、煙突から大気中に排出される。

ここで、燃焼装置１２について詳細に説明するが、この燃焼装置１２を構成する各燃焼バーナ２１は、ほぼ同様の構成をなしている。

燃焼バーナ２１は、図１から図３に示すように、燃料を供給可能な燃料供給配管（流体燃料供給配管）２２と、蒸気を供給可能な蒸気供給配管（噴霧媒体供給配管）２５と、燃料（流体燃料）と蒸気（噴霧媒体）との混合流体を噴出可能なバーナチップ４１とを有している。この場合、燃料供給配管２２と蒸気供給配管２５は２重管であり、燃料供給配管２２が内側に位置し、この燃料供給配管２２の外側に蒸気供給配管２５が配置されることで、燃料供給経路２２ａと蒸気供給経路２５ａが形成されている。そして、バーナチップ４１は、この２重管（燃料供給配管２２、蒸気供給配管２５）の先端部に交換可能に取付けられている。

バーナチップ４１は、チップ本体としてのスプレイプレート４２とバックプレート４３とから構成され、図示しない締付リングにより一体に連結されている。

スプレイプレート４２は、基端（図１にて、右方）が開口して先端（図１にて、左方）が閉塞した円筒形状をなし、基端部に開口するように円柱形状をなす第１凹部５１が形成されている。また、スプレイプレート４２は、先端部に複数の混合流体噴出孔５２が形成されている。混合流体噴出孔５２は、基端部が第１凹部５１に連通すると共に先端部が外部に開口しており、バーナチップ４１の軸心を中心として周方向に均等間隔で複数（本実施例では、１０個）設けられている。

バックプレート４３は、円盤形状をなし、先端部に円柱形状をなす第２凹部５３が形成されている。このバックプレート４３に形成された第２凹部５３は、スプレイプレート４２に形成された第１凹部５１と対向し、且つ、各凹部５１，５３は、ほぼ同径に設定されている。本実施例では、この第１凹部５１と第２凹部５３により混合室５４が構成されており、各混合流体噴出孔５２は、基端部がこの混合室５４に連通することとなる。

バックプレート４３は、第２凹部５３（混合室５４）の外周側に噴出チャンバ５５が周方向に沿ってリング形状をなして形成されている。この噴出チャンバ５５は、複数（本実施例では、８個）の連通路５６を介して第２凹部５３（混合室５４）と連通している。即ち、各連通路５６は、バックプレート４３の径方向（放射方向）に沿って形成され、一端部が噴出チャンバ５５の内周面に連通し、他端部が第２凹部５３の外周面に連通している。

また、バックプレート４３は、基端部に燃料供給配管２２（燃料供給経路２２ａ）及び蒸気供給配管２５（蒸気供給経路２５ａ）が連結されている。そして、バックプレート４３は、燃料を燃料供給経路２２ａから混合室５４に供給する複数の燃料供給通路（流体燃料供給通路）５７が設けられている。この各燃料供給通路５７は、バックプレート４３にその長手方向に沿って設けられており、基端部が燃料供給経路２２ａに連通し、先端部が第２凹部５３に連通しており、混合室５４に燃料を供給可能となっている。

また、各バックプレート４３は、蒸気を蒸気供給経路２５ａから混合室５４にその外周側から供給する複数の蒸気供給通路（噴霧媒体供給通路）５８が設けられている。この各蒸気供給通路５８は、バックプレート４３にその長手方向に沿って設けられており、基端部が蒸気供給経路２５ａに連通し、先端部が噴出チャンバ５５に連通しており、各連通路５６を通して混合室５４に蒸気を供給可能となっている。

そのため、燃料供給経路２２ａの燃料は、複数の燃料供給通路５７を通り、混合室５４に対してバーナチップ４１の軸線方向に沿って燃料を供給する。一方、蒸気供給経路２５ａの蒸気は、複数の蒸気供給通路５８を通って噴出チャンバ５５に供給され、この噴出チャンバ５５から、複数の連通路５６を通り、混合室５４に対してバーナチップ４１の径方向に沿って蒸気を供給可能となっている。

また、バーナチップ４１は、混合室５４における燃料供給通路５７及び蒸気供給通路５８より前方側（混合流体噴出孔５２側）にガイド部材６１が配置されている。このガイド部材６１は、円板形状をなし、バーナチップ４１を構成するスプレイプレート４２における先端部側から後方に向かって延出する支持ロッド（支持部材）６２により支持されている。

ガイド部材６１は、燃料供給通路５７の供給口側に向くガイド面６３を有し、このガイド面６３は、混合室５４の全長Ｌにおける中間位置よりも混合室５４の基端部側（バックプレート４３側）に位置している。具体的に、ガイド面６３は、混合室５４の全長Ｌに対して、混合室５４の基端部側（バックプレート４３側）からＬ／４以下に位置させることが望ましい。また、ガイド面６３は、燃料供給通路５７の供給口に対向して配置されており、混合室５４の先端部側（スプレイプレート４２）から見て、燃料供給通路５７の供給口の開口面積を１／２分以上被覆する大きさにすることが望ましい。

ここで、上述した実施例１の燃焼バーナ２１（バーナチップ４１）の作用について詳細に説明する。なお、図１にて、燃料の流れを黒塗りの矢印で表し、蒸気の流れを白抜きの矢印で表し、燃料と蒸気が混合した混合流体を斜線の矢印で表している。

燃料供給配管２２を通して燃料がバーナチップ４１に供給されると、この燃料は、複数の燃料供給通路５７を通して混合室５４に供給される。また、蒸気供給配管２５を通して蒸気がバーナチップ４１に供給されると、この蒸気は、複数の蒸気供給通路５８、噴出チャンバ５５、連通路５６を通して混合室５４に外周側から供給される。

すると、混合室５４にて、各燃料供給通路５７から供給された燃料と各蒸気供給通路５８から供給された蒸気とがぶつかり合って混合する。即ち、混合室５４に長手方向に沿って供給された燃料は、混合室５４に外周側から径方向に沿って供給された蒸気により拡散して混合する。

また、混合室５４に供給された燃料は、混合室５４に外周側から供給された蒸気により中央部に集められ、ガイド部材６１のガイド面６３に衝突する。すると、燃料と蒸気は、ガイド面６３によりこのガイド面６３と第２凹部５３とにより区画された空間で一時的に滞留する。即ち、ガイド面６３と第２凹部５３とにより区画された空間が予混合室となり、燃料と蒸気はこの予混合室で滞留するときに、拡散しながら混合されることとなる。

そして、ガイド面６３により効率良く混合された混合流体は、ガイド部材６１と混合室５４の内壁面との隙間から前方側に流れる。そのため、燃料と蒸気が効率良く混合された混合流体は、混合室５４から各混合流体噴出孔５２を通して外部に噴出（噴霧）される。

このように実施例１のバーナチップにあっては、内部に設けられる混合室５４と、先端部に形成された複数の混合流体噴出孔５２と、基端側に長手方向に沿って設けられて燃料を混合室５４に供給する複数の燃料供給通路５７と、燃料供給通路５７より外側に設けられて蒸気を混合室５４にその外側から供給する蒸気供給通路５８と、混合室５４における燃料供給通路５７及び蒸気供給通路５８より前方側に配置されるガイド部材６１とを設けている。

従って、燃料供給通路５７から混合室５４に供給された燃料と、蒸気供給通路５８から混合室５４に供給される蒸気が、ガイド部材６１に衝突することで拡散されるため、この混合室５４で効率良く混合されることとなり、混合室５４で燃料と蒸気の混合を促進することで燃焼性を向上させることができる。

実施例１のバーナチップでは、ガイド部材６１におけるガイド面６３を混合室５４の全長における中間位置よりも混合室５４の基端部側に配置している。従って、ガイド面を第２凹部５３側に接近して配置することから、燃料の流れと蒸気の流れがこのガイド面６３に対して早期に大きなエネルギを持って衝突することとなり、混合室５４での燃料と蒸気の拡散を促進して両者を効率良く混合することとができる。

実施例１のバーナチップでは、ガイド部材６１を燃料供給通路５７の供給口に対向して配置している。従って、燃料を適正にガイド部材６１に衝突させることで拡散させ、この混合室５４で蒸気と効率良く混合することができる。

実施例１のバーナチップでは、ガイド部材６１をスプレイプレート４２側から延出する支持ロッド６２により支持している。従って、支持ロッド６２がガイド面６３と反対側に位置することから、ガイド部材６１による燃料と蒸気との混合促進に悪影響を与えることはなく、混合室５４で燃料と蒸気を効率良く混合させることができる。

また、実施例１の燃焼バーナにあっては、燃料供給配管２２と蒸気供給配管２５の先端部に上述したバーナチップ４１を設けるので、混合室５４にて、燃料と蒸気を効率良く混合することが可能となり、混合室５４で燃料と蒸気の混合を促進することで燃焼性を向上させることができる。

また、実施例１のボイラにあっては、中空形状をなす火炉１１内で燃料と空気を燃焼させると共に、火炉１１内で熱交換を行って熱を回収する油焚きボイラ１０において、火炉壁に燃焼バーナ２１を配置したので、混合室５４で燃料と蒸気の混合を促進することで燃焼性を向上させることができる。

図５は、本発明の実施例２に係る燃焼バーナに装着されるガイド部材の正面図、図６は、図５のVI−VI断面図である。なお、実施例２の燃焼バーナの基本的な構成は、上述した実施例１とほぼ同様の構成であり、図１を用いて説明すると共に、上述した実施例１と同様の機能を有する部材には、同一の符号を付して詳細な説明は省略する。

燃焼バーナ２１は、図１に示すように、燃料供給配管２２と蒸気供給配管２５とバーナチップ４１とを有している。バーナチップ４１は、スプレイプレート４２とバックプレート４３とから構成されている。スプレイプレート４２は、基端部に第１凹部５１が形成され、先端部に複数の混合流体噴出孔５２が形成されている。バックプレート４３は、先端部に第２凹部５３が形成され、第１凹部５１と第２凹部５３により混合室５４が構成されている。

バックプレート４３は、第２凹部５３の外周側に噴出チャンバ５５が形成され、噴出チャンバ５５は、複数の連通路５６を介して第２凹部５３に連通している。また、バックプレート４３は、基端部に燃料供給配管２２及び蒸気供給配管２５が連結され、燃料を燃料供給経路２２ａから混合室５４に供給する複数の燃料供給通路５７が設けられると共に、蒸気を蒸気供給経路２５ａから混合室５４にその外周側から供給する複数の蒸気供給通路５８が設けられている。

そして、バーナチップ４１は、図１、図５及び図６に示すように、混合室５４における燃料供給通路５７及び蒸気供給通路５８より前方側（混合流体噴出孔５２側）にガイド部材７１（６１）が配置されている。このガイド部材７１（６１）は、燃料供給通路５７の供給口側に向くガイド面を有している。

実施例２にて、ガイド部材７１は、燃料供給通路５７から供給された燃料に長手方向に沿う軸線を中心とする旋回力を付与する旋回力付与機構がガイド面に設けられている。この旋回力付与機構において、ガイド部材７１のガイド面は、径方向（放射方向）に沿う段差部７２が周方向に均等間隔で複数（実施例２では、８個）設けられると共に、各段差部７２の間に周方向に向かって高さ（厚さ）が変化する湾曲面７３が形成されている。この湾曲面７３は、図５にて反時計回り方向に向かって燃料供給通路５７から遠ざかるように表面位置が変化するものであり、直線的な傾斜面であってもよい。

そのため、燃料が複数の燃料供給通路５７を通して混合室５４に供給され、蒸気が複数の蒸気供給通路５８、噴出チャンバ５５、連通路５６を通して混合室５４に外周側から供給されると、燃料は蒸気と混合しながら中央部に集められ、ガイド部材７１のガイド面に衝突する。すると、燃料と蒸気は、旋回力付与機構により旋回力が付与される。即ち、燃料と蒸気は、各湾曲面７３に導かれることで、図５にて反時計回り方向に旋回され、各段差部７２に衝突することで拡散しながら混合される。

このように実施例２のバーナチップにあっては、ガイド部材７１のガイド面に燃料供給通路５７から供給された燃料に旋回力を付与する旋回力付与機構としての湾曲面７３を設けている。

従って、燃料供給通路５７から混合室５４に供給された燃料は、蒸気により中央部に集められ、各湾曲面７３に導かれることで旋回され、各段差部７２に衝突することで拡散しながら混合されることとなり、混合室５４で燃料と蒸気を効率良く混合させることができる。

図７は、本発明の実施例３に係る燃焼バーナに装着されるガイド部材の正面図である。なお、実施例３の燃焼バーナの基本的な構成は、上述した実施例１とほぼ同様の構成であり、図１を用いて説明すると共に、上述した実施例１と同様の機能を有する部材には、同一の符号を付して詳細な説明は省略する。

バーナチップ４１は、図１、図７に示すように、混合室５４における燃料供給通路５７及び蒸気供給通路５８より前方側（混合流体噴出孔５２側）にガイド部材８１（６１）が配置されている。このガイド部材８１（６１）は、燃料供給通路５７の供給口側に向くガイド面を有している。

実施例３にて、ガイド部材８１は、燃料供給通路５７から供給された燃料に長手方向に沿う軸線を中心とする旋回力を付与する旋回力付与機構がガイド面に設けられている。この旋回力付与機構において、ガイド部材８１のガイド面は、径方向（放射方向）に沿うと共に周方向に湾曲した縦壁部８２が周方向に均等間隔で複数（実施例３では、８個）設けられると共に、各縦壁部８２の間に周方向及び径方向に向かって高さ（厚さ）が変化する傾斜面８３が形成されている。縦壁部８２は、図７にて反時計回り方向に向かってらせん状に形成される。また、傾斜面８３は、図７にて時計回り方向に向かって燃料供給通路５７から遠ざかるように表面位置が変化すると共に、径方向の外側に向かって燃料供給通路５７から遠ざかるように表面位置が変化するものである。

そのため、燃料が複数の燃料供給通路５７を通して混合室５４に供給され、蒸気が複数の蒸気供給通路５８、噴出チャンバ５５、連通路５６を通して混合室５４に外周側から供給されると、燃料は蒸気と混合しながら中央部に集められ、ガイド部材８１のガイド面に衝突する。すると、燃料と蒸気は、旋回力付与機構により旋回力が付与される。即ち、燃料と蒸気は、各傾斜面８３に導かれることで、図７にて時計回り方向に旋回されて各縦壁部８２に導かれた後、各縦壁部８２により径方向の外側に導かれることで、図７にて反時計回り方向に旋回されることで拡散しながら混合される。

このように実施例３のバーナチップにあっては、ガイド部材８１のガイド面に燃料供給通路５７から供給された燃料に旋回力を付与する旋回力付与機構としての縦壁部８２及び傾斜面８３を設けている。

従って、燃料供給通路５７から混合室５４に供給された燃料は、蒸気により中央部に集められ、各傾斜面８３及び各縦壁部８２に導かれることで旋回され、拡散しながら混合されることとなり、混合室５４で燃料と蒸気を効率良く混合させることができる。

図８は、本発明の実施例４に係るバーナチップを有する燃焼バーナの断面図である。なお、上述した実施例と同様の機能を有する部材には、同一の符号を付して詳細な説明は省略する。

燃焼バーナ２１は、図８に示すように、燃料供給配管２２と蒸気供給配管２５とバーナチップ４１とを有している。バーナチップ４１は、スプレイプレート４２とバックプレート４３とから構成されている。スプレイプレート４２は、基端部に第１凹部５１が形成され、先端部に複数の混合流体噴出孔５２が形成されている。バックプレート４３は、先端部に第２凹部５３が形成され、第１凹部５１と第２凹部５３により混合室５４が構成されている。

バックプレート４３は、第２凹部５３の外周側に噴出チャンバ５５が形成され、噴出チャンバ５５は、複数の連通路５６を介して第２凹部５３に連通している。また、バックプレート４３は、基端部に燃料供給配管２２及び蒸気供給配管２５が連結され、燃料を燃料供給経路２２ａから混合室５４に供給する複数の燃料供給通路５７が設けられると共に、蒸気を蒸気供給経路２５ａから混合室５４にその外周側から供給する複数の蒸気供給通路５８が設けられている。

そして、バーナチップ４１は、混合室５４における燃料供給通路５７及び蒸気供給通路５８より前方側（混合流体噴出孔５２側）にガイド部材９１が配置されている。このガイド部材９１は、バーナチップ４１を構成するバックプレート４３における先端部側から前方に向かって延出する支持ロッド（支持部材）９２により支持されている。このガイド部材９１は、燃料供給通路５７の供給口側に向くガイド面９３を有している。

そのため、燃料が複数の燃料供給通路５７を通して混合室５４に供給され、蒸気が複数の蒸気供給通路５８、噴出チャンバ５５、連通路５６を通して混合室５４に外周側から供給されると、燃料は蒸気と混合しながら中央部に集められ、ガイド部材９１のガイド面９３に衝突する。すると、燃料と蒸気は、ガイド面９３によりこのガイド面９３と第２凹部５３とにより区画された空間で一時的に滞留する。即ち、ガイド面９３と第２凹部５３とにより区画された空間が予混合室となり、燃料と蒸気はこの予混合室で滞留するときに、拡散しながら混合されることとなる。

そして、ガイド面９３により効率良く混合された混合流体は、ガイド部材９１と混合室５４の内壁面との隙間から前方側に流れる。そのため、燃料と蒸気が効率良く混合された混合流体は、混合室５４から各混合流体噴出孔５２を通して外部に噴出（噴霧）される。

このように実施例４のバーナチップにあっては、バーナチップ４１をスプレイプレート４２とバックプレート４３とから構成すると共に、混合室５４における燃料供給通路５７及び蒸気供給通路５８より前方側にガイド部材９１を配置し、このガイド部材９１をバックプレート４３から延出する支持ロッド９２により支持している。

従って、バーナチップ４１をスプレイプレート４２とバックプレート４３とに分割したことで、バーナチップ４１の構造を簡素化することができ、また、バックプレート４３に支持ロッド９２によりガイド部材９１を設けたことで、ガイド部材９１をバーナチップ４１に容易に配置することが可能となり、バーナチップ４１をスプレイプレート４２の構造を簡素化することができ、低コスト化を可能とすることができる。

図９は、本発明の実施例５に係るバーナチップを有する燃焼バーナの断面図である。なお、上述した実施例と同様の機能を有する部材には、同一の符号を付して詳細な説明は省略する。

燃焼バーナ２１は、図９に示すように、燃料供給配管２２と蒸気供給配管２５とバーナチップ４１とを有している。バーナチップ４１は、スプレイプレート４２とバックプレート４３とから構成されている。スプレイプレート４２は、基端部に第１凹部５１が形成され、先端部に複数の混合流体噴出孔５２が形成されている。バックプレート４３は、先端部に第２凹部５３が形成され、第１凹部５１と第２凹部５３により混合室５４が構成されている。

バックプレート４３は、第２凹部５３の外周側に噴出チャンバ５５が形成され、噴出チャンバ５５は、複数の連通路５６を介して第２凹部５３に連通している。また、バックプレート４３は、基端部に燃料供給配管２２及び蒸気供給配管２５が連結され、燃料を燃料供給経路２２ａから混合室５４に供給する複数の燃料供給通路５７が設けられると共に、蒸気を蒸気供給経路２５ａから混合室５４にその外周側から供給する複数の蒸気供給通路５８が設けられている。

そして、バーナチップ４１は、混合室５４における燃料供給通路５７及び蒸気供給通路５８より前方側（混合流体噴出孔５２側）にガイド部材１０１が配置されている。このガイド部材１０１は、バーナチップ４１を構成するスプレイプレート４２における先端部側から後方に向かって延出する支持ロッド（支持部材）１０２により支持されている。このガイド部材１０１は、円板形状をなし、燃料供給通路５７の供給口側に向くガイド面１０３を有している。

このガイド部材１０１におけるガイド面１０３は、凹部湾曲形状をなしている。即ち、ガイド面１０３は、円形をなし、中央部が燃料供給通路５７の供給口から最も遠ざかり、外周部に向けて近づくような凹んだ球面形状をなしている。

なお、この実施例では、ガイド部材１０１におけるガイド面１０３を凹んだ球面形状としたが、この形状に限定されるものではない。例えば、ガイド部材におけるガイド面を単に凹ませた凹部形状としてもよい。

そのため、燃料が複数の燃料供給通路５７を通して混合室５４に供給され、蒸気が複数の蒸気供給通路５８、噴出チャンバ５５、連通路５６を通して混合室５４に外周側から供給されると、燃料は蒸気と混合しながら中央部に集められ、ガイド部材１０１のガイド面１０３に衝突する。すると、燃料と蒸気は、ガイド面１０３によりこのガイド面１０３と第２凹部５３とにより区画された空間で一時的に滞留する。即ち、ガイド面１０３と第２凹部５３とにより区画された空間が予混合室となり、燃料と蒸気はこの予混合室で滞留するときに、拡散しながら混合されることとなる。

また、このガイド面１０３が凹んだ球面形状をなしていることで、混合室５４に供給された燃料と蒸気は、このガイド面１０３に沿って旋回することで一時的に滞留することとなり、混合室５４で燃料と蒸気が効率良く混合される。

そして、ガイド面１０３により効率良く混合された混合流体は、ガイド部材１０１と混合室５４の内壁面との隙間から前方側に流れる。そのため、燃料と蒸気が効率良く混合された混合流体は、混合室５４から各混合流体噴出孔５２を通して外部に噴出（噴霧）される。

このように実施例５のバーナチップにあっては、混合室５４における燃料供給通路５７及び蒸気供給通路５８より前方側にガイド部材１０１を配置し、このガイド部材１０１におけるガイド面１０３を凹部湾曲形状としている。

従って、混合室５４に供給された燃料と蒸気は、ガイド面１０３に沿って旋回することで一時的に滞留することとなり、混合室５４で燃料と蒸気を効率良く混合させることができる。

なお、上述した実施例では、ガイド部材６１，７１，８１，９１，１０１のガイド面６３，９３，１０３を混合室５４の全長Ｌに対して、混合室５４の基端部側（バックプレート４３側）からＬ／４以下に位置させることが望ましいとしたが、燃料供給通路５７から供給される燃料が衝突可能な位置であればどこに配置してもよい。

また、上述した実施例では、ガイド面６３，９３，１０３を燃料供給通路５７の供給口に対向して配置し、混合室５４の先端部側（スプレイプレート４２）から見て、燃料供給通路５７の供給口の開口面積を１／２分以上被覆する大きさにすることが望ましいとしたが、燃料供給通路５７から供給される燃料が衝突可能な位置であればどこに配置してもよい。即ち、混合室５４の先端部側（スプレイプレート４２）から見て、燃料供給通路５７の供給口の開口面積を全て被覆する大きさにしてもよいし、燃料供給通路５７の供給口の開口面積を全く被覆しない大きさであってもよい。即ち、燃料供給通路５７から混合室５４に供給される燃料は、蒸気供給通路５８、噴出チャンバ５５、連通路５６を通して混合室５４に外周側から供給される蒸気により、混合室５４の中央部に集められることから、ガイド面が燃料供給通路５７の供給口に完全に対向していなくてもよい。

また、上述した実施例では、ガイド部材６１，７１，８１，１０１を支持ロッド６２，１０２によりスプレイプレート４２の先端部に支持したり、ガイド部材９１を支持ロッド９２によりバックプレート４３に支持したりしたが、この支持構造に限定されるものではない。例えば、ガイド部材を支持部材によりスプレイプレート４２の内壁面に支持するようにしてもよい。

１０ 油焚きボイラ
１１ 火炉
２１ 燃焼バーナ
２２ 燃料供給配管
２５ 蒸気供給配管
４１ バーナチップ
４２ スプレイプレート（チップ本体）
４３ バックプレート（チップ本体）
５１ 第１凹部
５２ 混合流体噴出孔
５３ 第２凹部
５４ 混合室
５５ 噴出チャンバ
５６ 連通路
５７ 燃料供給通路（流体燃料供給通路）
５８ 蒸気供給通路（噴霧媒体供給通路）
６１，７１，８１，９１，１０１ ガイド部材
６２，９２，１０２ 支持ロッド（支持部材）
６３，９３，１０３ ガイド面

Claims (9)

1. チップ本体と、
   前記チップ本体の内部に設けられる混合室と、
   基端部が前記混合室に連通すると共に先端部が前記チップ本体の先端に開口して前記チップ本体の周方向に所定間隔で配置される複数の混合流体噴出孔と、
   前記チップ本体の基端側に長手方向に沿って設けられて流体燃料を前記混合室に供給する複数の流体燃料供給通路と、
   前記チップ本体における前記流体燃料供給通路より外側に設けられて噴霧媒体を前記混合室にその外側から供給する噴霧媒体供給通路と、
   前記混合室における前記流体燃料供給通路及び前記噴霧媒体供給通路より前方側に配置されるガイド部材と、
   を有し、
   前記ガイド部材は、前記流体燃料供給通路から供給された流体燃料に前記チップ本体の長手方向に沿う軸線を中心とする旋回力を付与する旋回力付与機構が設けられる、
   ことを特徴とするバーナチップ。
2. チップ本体と、
   前記チップ本体の内部に設けられる混合室と、
   基端部が前記混合室に連通すると共に先端部が前記チップ本体の先端に開口して前記チップ本体の周方向に所定間隔で配置される複数の混合流体噴出孔と、
   前記チップ本体の基端側に長手方向に沿って設けられて流体燃料を前記混合室に供給する複数の流体燃料供給通路と、
   前記チップ本体における前記流体燃料供給通路より外側に設けられて噴霧媒体を前記混合室にその外側から供給する噴霧媒体供給通路と、
   前記混合室における前記流体燃料供給通路及び前記噴霧媒体供給通路より前方側に配置されるガイド部材と、
   を有し、
   前記ガイド部材におけるガイド面は、凹部形状をなす、
   ことを特徴とするバーナチップ。
3. チップ本体と、
   前記チップ本体の内部に設けられる混合室と、
   基端部が前記混合室に連通すると共に先端部が前記チップ本体の先端に開口して前記チップ本体の周方向に所定間隔で配置される複数の混合流体噴出孔と、
   前記チップ本体の基端側に長手方向に沿って設けられて流体燃料を前記混合室に供給する複数の流体燃料供給通路と、
   前記チップ本体における前記流体燃料供給通路より外側に設けられて噴霧媒体を前記混合室にその外側から供給する噴霧媒体供給通路と、
   前記混合室における前記流体燃料供給通路及び前記噴霧媒体供給通路より前方側に配置されるガイド部材と、
   を有し、
   前記ガイド部材におけるガイド面は、凹部湾曲形状をなす、
   ことを特徴とするバーナチップ。
4. 前記ガイド部材におけるガイド面は、前記混合室の全長における中間位置よりも前記混合室の基端部側に配置されることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載のバーナチップ。
5. 前記ガイド部材は、前記流体燃料供給通路の供給口に対向して配置されることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載のバーナチップ。
6. 前記ガイド部材は、前記チップ本体における先端部側から延出する支持部材により支持されることを特徴とする請求項１から５のいずれか一つに記載のバーナチップ。
7. 前記チップ本体は、混合流体噴出孔が設けられるスプレイプレートと、前記流体燃料供給通路及び前記噴霧媒体供給通路が設けられるバックプレートとが連結されて構成され、前記スプレイプレートと前記バックプレートにより前記混合室が区画され、前記ガイド部材は、バックプレートから延出する支持部材により支持されることを特徴とする請求項１から６のいずれか一つに記載のバーナチップ。
8. 流体燃料を供給可能な流体燃料供給配管と、
   噴霧媒体を供給可能な噴霧媒体供給配管と、
   前記請求項１から７のいずれか一項のバーナチップ本体と、
   を有することを特徴とする燃焼バーナ。
9. 中空形状をなす火炉内で燃料と空気を燃焼させると共に、前記火炉内で熱交換を行って熱を回収するボイラにおいて、
   前記火炉壁に前記請求項８の燃焼バーナが配置されることを特徴とするボイラ。
   
   

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