JP6629619B2 - Burner chips, dual fluid burners and boilers - Google Patents
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Description
本開示は、バーナチップ、二流体バーナ及びボイラに関する。 The present disclosure relates to burner chips, dual fluid burners, and boilers.
一般に、噴霧媒体のエネルギーを利用して液体燃料を微粒化する二流体バーナが知られている。二流体バーナにおいては、ばいじん低減やNOx低減を実現するために、微粒化された液体燃料の粒径を小さくすることが重要である。 2. Description of the Related Art In general, a two-fluid burner that atomizes liquid fuel by using energy of a spray medium is known. In a two-fluid burner, it is important to reduce the particle size of the atomized liquid fuel in order to reduce dust and NOx.
二流体バーナの一つに、バーナチップ内部に混合室が設けられた内部混合型の二流体バーナがある。この内部混合型の二流体バーナは、液体燃料と噴霧媒体とをバーナチップ内部の混合室において予め混合させて、燃焼空間に噴出するようになっている。 As one of the two-fluid burners, there is an internal mixing type two-fluid burner in which a mixing chamber is provided inside a burner chip. In the internal mixing type two-fluid burner, the liquid fuel and the spray medium are mixed in advance in a mixing chamber inside the burner chip, and are jetted into a combustion space.
例えば、特許文献1及び2には、バーナチップ内部に混合室が設けられた内部混合型の二流体バーナが記載されている。また、特許文献2には、バーナチップ内部の混合室に、微粒化した液体燃料を燃焼室に噴射する噴出孔と、燃料供給配管に接続される燃料供給通路と、蒸気供給配管に接続される蒸気供給通路と、が設けられた構成も記載されている。
For example,
ところで、特許文献1及び2に記載される内部混合型の二流体バーナにおいては、混合室内部での液体燃料の流動不良により、液体燃料が適正に微粒化されないという課題があった。
本発明者らはその原因についてより詳細に調べた結果、混合室内部での液体燃料の流動不良により、噴出孔に形成される液体燃料の液膜の厚さが不均一となることが、微粒化を阻害する原因の一つであることを見出した。すなわち、二流体バーナにおいては、通常、混合室内に供給された液体燃料は噴霧媒体と混合された後、噴出孔を通過して燃焼空間に噴射される。このとき、液体燃料により噴出孔の壁面に液膜が形成される。この液膜は、噴霧媒体の流体エネルギーによって燃焼空間内へ拡散される。しかしながら、混合室内に供給される噴霧媒体の流動エネルギーによって液体燃料の流れに偏りが生じてしまい、噴出孔の内壁面に形成される液膜の厚さが周方向に不均一となり、液膜の厚い部分は微粒化が阻害されることがある。このため、液体燃料が適正に微粒化されない事態が発生してしまう。
By the way, in the internal mixing type two-fluid burners described in
The present inventors have investigated the cause in more detail, and found that due to poor flow of the liquid fuel inside the mixing chamber, the thickness of the liquid film of the liquid fuel formed in the ejection hole becomes non-uniform. It was found that this is one of the causes of the inhibition. That is, in the two-fluid burner, usually, the liquid fuel supplied into the mixing chamber is mixed with the spray medium, and then is injected into the combustion space through the ejection hole. At this time, a liquid film is formed on the wall surface of the ejection hole by the liquid fuel. This liquid film is diffused into the combustion space by the fluid energy of the spray medium. However, due to the flow energy of the spray medium supplied into the mixing chamber, the flow of the liquid fuel is biased, and the thickness of the liquid film formed on the inner wall surface of the ejection hole becomes non-uniform in the circumferential direction. A thick part may hinder atomization. For this reason, a situation occurs in which the liquid fuel is not properly atomized.
上述の事情に鑑みて、本発明の少なくとも幾つかの実施形態は、液体燃料を適正に微粒化し得るバーナチップ、二流体バーナ及びボイラを提供することを目的とする。 In view of the above circumstances, at least some embodiments of the present invention aim to provide a burner chip, a two-fluid burner, and a boiler that can appropriately atomize liquid fuel.
(1)本発明の少なくとも幾つかの実施形態に係る燃焼器のバーナチップは、
液体燃料が導入される燃料チャンバ、および、前記燃料チャンバからの前記液体燃料を噴霧するための少なくとも一つの噴出孔を有するチップ本体と、
噴霧媒体を前記噴出孔に導くための少なくとも一本の媒体供給管と、
を備え、
前記噴出孔の上流側領域において、前記噴出孔には前記媒体供給管が挿入されており、
前記噴出孔の前記上流側領域では、前記媒体供給管の半径方向において、前記媒体供給管と前記噴出孔との間に前記燃料チャンバに連通する隙間が形成され、
前記噴出孔への前記媒体供給管の挿入長さをLとし、前記媒体供給管と前記噴出孔との間の前記隙間の大きさをdとしたとき、5≦L/d≦20の関係を満たし、
前記チップ本体は、
前記チップ本体の外周側から前記液体燃料を前記燃料チャンバ内に導入するための燃料入口部と、
前記チップ本体の後端側から前記媒体供給管に前記噴霧媒体を導入するための媒体入口部と、
を含み、
前記媒体供給管は、前記チップ本体の後端側から前記噴出孔に向かって前記燃料チャンバ内において延在している。
上記(1)のバーナチップは、噴出孔の上流側領域には媒体供給管が挿入されており、媒体供給管の半径方向において、媒体供給管と噴出孔との間に、燃料チャンバに連通する隙間が形成されている。
このように、媒体供給管と噴出孔との間の半径方向隙間を介して燃料チャンバから液体燃料を噴出孔に供給するようにしたので、噴霧媒体の流れの影響を抑制しながら、噴出孔の内壁面に比較的均一な膜厚の液体燃料の液膜を形成できる。そのため、燃料チャンバ内に噴霧媒体を直接導入する場合とは異なり、噴出孔の内壁面における液体燃料の液膜が局所的に厚くなってしまう事態を回避でき、液膜を均一的に薄く形成することができる。これにより、噴出孔の上流側に供給される噴霧媒体の流体エネルギーにより液膜を適切に拡散でき、液体燃料の微粒化を促進できる。
また、上記(1)の構成によれば、噴出孔への媒体供給管の挿入長さLと媒体供給管と噴出孔との間の隙間の大きさdとの関係において、L/dを5以上に設定することで、媒体供給管の外周面と噴出孔の内壁面との間の隙間の長さを十分に確保して、当該隙間を通過する液体燃料の流れの境界層を発達させ、当該隙間の後流側において噴出孔の内壁面に沿って薄い液膜の液体燃料を流すことができる。また、挿入長さLに対して隙間の大きさdを十分に小さくすることになるので、この理由からも、液体燃料の液膜厚さを小さくすることができる。一方、L/dを20以下に設定することで、媒体供給管と噴出孔との間の隙間に起因した圧力損失の増大を抑制することができる。
噴出孔の上流側領域では、媒体供給管の外周面と噴出孔の内壁面との間の半径方向隙間を燃料チャンバからの液体燃料が流れる。この点、上記(1)の構成では、媒体供給管は、燃料チャンバ内において、チップ本体の後端側から噴出孔に向かって延在しており、燃料チャンバ内では媒体供給管の周囲を液体燃料が流れるようになっているので、噴出孔の上流側領域における前記半径方向隙間へと向かう液体燃料の流れを媒体供給管によって妨げることがない。
(1) A burner chip of a combustor according to at least some embodiments of the present invention includes:
A fuel chamber into which liquid fuel is introduced, and a chip body having at least one ejection hole for spraying the liquid fuel from the fuel chamber;
At least one medium supply pipe for guiding a spray medium to the ejection hole,
With
In the upstream region of the ejection hole, the medium supply pipe is inserted into the ejection hole,
In the upstream region of the ejection hole, a gap communicating with the fuel chamber is formed between the medium supply tube and the ejection hole in a radial direction of the medium supply tube ,
When the insertion length of the medium supply pipe into the ejection hole is L, and the size of the gap between the medium supply pipe and the ejection hole is d, the relationship of 5 ≦ L / d ≦ 20 is satisfied. Fill ,
The chip body,
A fuel inlet for introducing the liquid fuel into the fuel chamber from the outer peripheral side of the tip body;
A medium inlet for introducing the spray medium into the medium supply pipe from the rear end side of the tip body,
Including
The medium supply pipe extends in the fuel chamber from the rear end side of the tip body toward the ejection hole .
In the burner chip of the above (1), a medium supply pipe is inserted in an upstream region of the ejection hole, and communicates with the fuel chamber between the medium supply pipe and the ejection hole in a radial direction of the medium supply pipe. A gap is formed.
As described above, the liquid fuel is supplied to the ejection holes from the fuel chamber through the radial gap between the medium supply pipe and the ejection holes. A liquid fuel liquid film having a relatively uniform film thickness can be formed on the inner wall surface. Therefore, unlike the case where the spray medium is directly introduced into the fuel chamber, a situation in which the liquid film of the liquid fuel on the inner wall surface of the ejection hole becomes locally thick can be avoided, and the liquid film is formed uniformly and thinly. be able to. Thereby, the liquid film can be appropriately diffused by the fluid energy of the spray medium supplied to the upstream side of the ejection hole, and the atomization of the liquid fuel can be promoted.
Further, according to the above configuration (1), L / d is set to 5 in a relationship between the insertion length L of the medium supply pipe into the ejection hole and the size d of the gap between the medium supply pipe and the ejection hole. By setting the above, to ensure a sufficient length of the gap between the outer peripheral surface of the medium supply pipe and the inner wall surface of the ejection hole, to develop a boundary layer of the flow of the liquid fuel passing through the gap, The liquid fuel having a thin liquid film can flow along the inner wall surface of the ejection hole on the downstream side of the gap. Further, since the size d of the gap is sufficiently reduced with respect to the insertion length L, the liquid film thickness of the liquid fuel can be reduced also for this reason. On the other hand, by setting L / d to 20 or less, an increase in pressure loss due to the gap between the medium supply pipe and the ejection hole can be suppressed.
Liquid fuel from the fuel chamber flows through a radial gap between the outer peripheral surface of the medium supply pipe and the inner wall surface of the ejection hole in an upstream region of the ejection hole. In this regard, in the configuration of the above (1), the medium supply pipe extends from the rear end side of the chip body toward the ejection hole in the fuel chamber, and the liquid supply pipe surrounds the medium supply pipe in the fuel chamber. Since the fuel flows, the flow of the liquid fuel toward the radial gap in the upstream region of the ejection hole is not obstructed by the medium supply pipe.
(2)本発明の少なくとも幾つかの実施形態に係る燃焼器のバーナチップは、(2) The burner chip of the combustor according to at least some embodiments of the present invention includes:
液体燃料が導入される燃料チャンバ、および、前記燃料チャンバからの前記液体燃料を噴霧するための少なくとも一つの噴出孔を有するチップ本体と、A fuel chamber into which liquid fuel is introduced, and a chip body having at least one ejection hole for spraying the liquid fuel from the fuel chamber;
噴霧媒体を前記噴出孔に導くための少なくとも一本の媒体供給管と、At least one medium supply pipe for guiding a spray medium to the ejection hole,
を備え、With
前記噴出孔の上流側領域において、前記噴出孔には前記媒体供給管が挿入されており、In the upstream region of the ejection hole, the medium supply pipe is inserted into the ejection hole,
前記噴出孔の前記上流側領域では、前記媒体供給管の半径方向において、前記媒体供給管と前記噴出孔との間に前記燃料チャンバに連通する隙間が形成され、In the upstream region of the ejection hole, a gap communicating with the fuel chamber is formed between the medium supply tube and the ejection hole in a radial direction of the medium supply tube,
前記噴出孔への前記媒体供給管の挿入長さをLとし、前記媒体供給管と前記噴出孔との間の前記隙間の大きさをdとしたとき、5≦L/d≦20の関係を満たし、When the insertion length of the medium supply pipe into the ejection hole is L, and the size of the gap between the medium supply pipe and the ejection hole is d, the relationship of 5 ≦ L / d ≦ 20 is satisfied. Fill,
前記チップ本体は、前記チップ本体の軸方向における異なる位置にそれぞれ設けられた複数の前記噴出孔を有し、The chip body has a plurality of the ejection holes respectively provided at different positions in the axial direction of the chip body,
複数の前記媒体供給管が、前記噴出孔の前記上流側領域において、前記複数の噴出孔にそれぞれ挿入されており、A plurality of the medium supply pipes are respectively inserted into the plurality of ejection holes in the upstream region of the ejection hole,
前記複数の前記媒体供給管は、前記チップ本体の軸方向に沿って延在し、前記噴霧媒体を前記複数の前記媒体供給管に導くための媒体集合流路に連通されている。The plurality of medium supply pipes extend along the axial direction of the chip main body, and are connected to a medium collecting channel for guiding the spray medium to the plurality of medium supply pipes.
上記(2)の構成によれば、バーナチップの軸方向において広範囲に、微粒化された液体燃料を噴射することができ、微粒化された液体燃料と燃焼用空気との混合状態を改善して燃焼性を向上させることができる。また、各々の噴出孔の上流側領域において媒体供給管が挿入されているので、上記(1)でも述べた理由から、液体燃料の微粒化が促進され、燃焼性を効果的に改善できる。According to the above configuration (2), atomized liquid fuel can be injected over a wide range in the axial direction of the burner chip, and the mixing state of atomized liquid fuel and combustion air can be improved. Combustibility can be improved. Further, since the medium supply pipe is inserted in the upstream region of each ejection hole, atomization of the liquid fuel is promoted for the reason described in the above (1), and the combustibility can be effectively improved.
(3)幾つかの実施形態では、上記(1)又は2の構成において、
前記媒体供給管は、該媒体供給管の先端部が前記噴出孔の上流端と下流端との間に位置するように、前記噴出孔の前記上流側領域のみにおいて前記噴出孔に挿入されており、
前記噴出孔の下流側領域では、前記隙間を介して前記燃料チャンバから供給される前記液体燃料と、前記媒体供給管から供給される前記噴霧媒体とが混合されるように構成される。
( 3 ) In some embodiments, in the configuration of the above (1) or 2 ,
The medium supply pipe is inserted into the ejection hole only in the upstream region of the ejection hole such that a tip end of the medium supply pipe is located between an upstream end and a downstream end of the ejection hole. ,
In the downstream region of the ejection hole, the liquid fuel supplied from the fuel chamber through the gap and the spray medium supplied from the medium supply pipe are mixed.
上記(3)の構成によれば、媒体供給管が設けられていない噴出孔の下流側領域において比較的薄い液膜の液体燃料と噴霧媒体とが混合されることによって、液体燃料を効果的に微粒化することができる。
According to the configuration of the above ( 3 ), the liquid fuel having a relatively thin liquid film and the spray medium are mixed in the downstream region of the ejection hole in which the medium supply pipe is not provided, so that the liquid fuel can be effectively removed. It can be atomized.
(4)幾つかの実施形態では、上記(1)乃至(3)の何れかの構成において、
前記隙間は、前記噴出孔の内壁面と前記媒体供給管の外周面とで形成される環状隙間である。
( 4 ) In some embodiments, in any one of the above configurations (1) to (3) ,
The gap is an annular gap formed between an inner wall surface of the ejection hole and an outer peripheral surface of the medium supply pipe.
上記(4)の構成によれば、噴出孔の内壁面と媒体供給管の外周面とで環状隙間が形成されているため、この環状隙間において、噴出孔の内壁面に周方向に均一的な環状の液膜を形成することができる。よって、液体燃料を効果的に微粒化することができる。
According to the above configuration ( 4 ), an annular gap is formed between the inner wall surface of the ejection hole and the outer peripheral surface of the medium supply pipe. An annular liquid film can be formed. Therefore, the liquid fuel can be effectively atomized.
(5)幾つかの実施形態では、上記(1)乃至(4)の何れかの構成において、
前記チップ本体は、前記チップ本体の周方向における異なる位置にそれぞれ設けられた複数の前記噴出孔を有し、
複数の前記媒体供給管が、前記噴出孔の前記上流側領域において、前記複数の噴出孔にそれぞれ挿入されている。
( 5 ) In some embodiments, in any one of the above (1) to ( 4 ),
The chip body has a plurality of the ejection holes respectively provided at different positions in a circumferential direction of the chip body,
The plurality of medium supply pipes are respectively inserted into the plurality of ejection holes in the upstream region of the ejection hole.
上記(5)の構成によれば、バーナチップの周方向において広範囲に、微粒化された液体燃料を噴射することができ、微粒化された液体燃料と燃焼用空気との混合状態を改善して燃焼性を向上させることができる。また、各々の噴出孔の上流側領域において媒体供給管が挿入されているので、上記(1)でも述べた理由から、液体燃料の微粒化が促進され、燃焼性を効果的に改善できる。
According to the above configuration ( 5 ), atomized liquid fuel can be injected over a wide range in the circumferential direction of the burner tip, and the mixing state of atomized liquid fuel and combustion air can be improved. Combustibility can be improved. Further, since the medium supply pipe is inserted in the upstream region of each ejection hole, atomization of the liquid fuel is promoted for the reason described in the above (1), and the combustibility can be effectively improved.
(6)本発明の少なくとも幾つかの実施形態に係る二流体バーナは、
上記(1)乃至(5)の何れかに記載のバーナチップと、
前記バーナチップを先端側に保持するとともに、前記液体燃料および前記噴霧媒体を前記バーナチップに向けて供給するように構成されたバーナ本体と、
を備える。
( 6 ) A two-fluid burner according to at least some embodiments of the present invention includes:
A burner chip according to any one of the above (1) to ( 5 ),
A burner body configured to hold the burner tip on the tip side, and to supply the liquid fuel and the spray medium toward the burner tip.
Is provided.
上記(6)の二流体バーナによれば、噴出孔の上流側に供給される噴霧媒体の流体エネルギーにより液体燃料の液膜を適切に拡散でき、液体燃料の微粒化を促進できるバーナチップを備えるため、ばいじんの低減及びNOx低減が可能な二流体バーナを提供できる。
According to the two-fluid burner of the above ( 7 ), the burner chip is capable of appropriately diffusing the liquid film of the liquid fuel by the fluid energy of the spray medium supplied to the upstream side of the ejection hole, and promoting the atomization of the liquid fuel. Therefore, a two-fluid burner capable of reducing dust and NOx can be provided.
(7)本発明の少なくとも幾つかの実施形態に係るボイラは、
上記(6)に記載の二流体バーナと、
前記二流体バーナから噴射された前記液体燃料が燃焼する燃焼空間を形成する火炉と、
を備える。
( 7 ) A boiler according to at least some embodiments of the present invention includes:
A two-fluid burner according to the above ( 7 ),
A furnace that forms a combustion space in which the liquid fuel injected from the two-fluid burner burns;
Is provided.
上記(7)のボイラによれば、ばいじんの低減及びNOx低減が可能な二流体バーナを備えるため、信頼性の高いボイラを提供できる。 According to the boiler of ( 7 ), a two-fluid burner capable of reducing soot and NOx is provided, so that a highly reliable boiler can be provided.
本発明の少なくとも幾つかの実施形態によれば、噴出孔の内壁面に形成される液体燃料の液膜を均一的に薄くすることがで、噴出孔の上流側に供給される噴霧媒体の流体エネルギーにより液膜を適切に拡散でき、液体燃料の微粒化を促進できる。 According to at least some embodiments of the present invention, it is possible to uniformly thin the liquid film of the liquid fuel formed on the inner wall surface of the ejection hole, so that the fluid of the spray medium supplied to the upstream side of the ejection hole is provided. The liquid film can be appropriately diffused by the energy, and the atomization of the liquid fuel can be promoted.
以下、添付図面を参照して本発明の幾つかの実施形態について説明する。ただし、実施形態として記載されている又は図面に示されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、本発明の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。 Hereinafter, some embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. However, the dimensions, materials, shapes, relative arrangements, and the like of the components described in the embodiments or shown in the drawings are not intended to limit the scope of the present invention thereto, but are merely illustrative examples. Absent.
図1を例示して、幾つかの実施形態に係る二流体バーナ1の全体構成について概略的に説明する。なお、図1は、一実施形態に係る二流体バーナ1の軸方向に沿った断面図である。本実施形態において軸方向とは、二流体バーナ1又はバーナチップ10の中心軸Oに沿った方向である。
By exemplifying FIG. 1, an overall configuration of a two-
幾つかの実施形態に係る二流体バーナ1は、バーナ本体2と、バーナ本体2の先端に保持されるバーナチップ10と、を備える。
A two-
バーナ本体2は、バーナチップ10を先端側に保持するとともに、液体燃料Fおよび噴霧媒体Sをバーナチップ10に向けて供給するように構成される。
例えば、バーナ本体2は、液体燃料Fをバーナチップ10側に向けて供給するための液体燃料管3と、噴霧媒体Sをバーナチップ10側に向けて供給するための噴霧媒体管4と、を備える。
液体燃料管3及び噴霧媒体管4を備えるバーナ本体2には、締め付けリング9によってバーナチップ10が着脱自在に取り付けられている。
液体燃料管3は、燃料入口部13を介して、バーナチップ10の燃料チャンバ12に連通している。噴霧媒体管4は、媒体入口部17を介して、バーナチップ10の媒体供給管16に連通している。液体燃料管3又は噴霧媒体管4は、軸方向に沿って設けられていてもよい。
The burner
For example, the burner
A
The
次に、図1〜図5を参照して、バーナチップ10の具体的な構成について説明する。
なお、図2Aは、一実施形態におけるバーナチップ10の正面図(図1のA−A矢視図)である。図2Bは、一実施形態におけるバーナチップ10の断面図(図1のB−B断面図)である。図3は、一実施形態に係る二流体バーナ1の軸方向に沿った部分断面図である。図4は、他の実施形態に係る二流体バーナ1の軸方向に沿った断面図である。図5は、さらに他の実施形態に係る二流体バーナ1の軸方向に沿った断面図である。
また、以下に説明する図3〜図5において、バーナ本体2は上述した図1と同様の構成を例示しているが、バーナ本体2の構成はこれに限定されるものではない。
Next, a specific configuration of the
FIG. 2A is a front view of the
In addition, in FIGS. 3 to 5 described below, the burner
図1〜図5に例示するように、幾つかの実施形態に係るバーナチップ10は、液体燃料Fが導入される燃料チャンバ12、および、燃料チャンバ12からの液体燃料Fを噴霧するための少なくとも一つの噴出孔14を有するチップ本体11と、噴霧媒体Sを噴出孔14に導くための少なくとも一本の媒体供給管16と、を備える。
媒体供給管16は、噴出孔14の上流側領域14aにおいて、噴出孔14には媒体供給管16が挿入されている。
噴出孔14の上流側領域14aでは、媒体供給管16の半径方向において、媒体供給管16と噴出孔14との間に燃料チャンバ12に連通する隙間20が形成されている。
例えば、隙間20は、噴出孔14の内壁面14eと媒体供給管16の外周面16aとで形成される環状隙間である。
As illustrated in FIGS. 1 to 5, a
The
In the
For example, the
図1に示す構成例では、燃料チャンバ12は、バーナチップ10の中心軸Oを中心として環状に形成されている。一方、図3に示す構成例では、燃料チャンバ12はバーナチップ10の中心軸Oを中心とした管状に形成されている。
また、媒体供給管16は、燃料チャンバ12内に設けられる領域は燃料チャンバ12の延在方向に沿って設けられ、噴出孔14内に設けられる領域は噴出孔14の延在方向に沿って設けられてもよい。
In the configuration example shown in FIG. 1, the
In the
このように、媒体供給管16と噴出孔14との間の半径方向隙間20を介して燃料チャンバ12から液体燃料Fを噴出孔14に供給するようにしたので、噴霧媒体Sの流れの影響を抑制しながら、噴出孔14の内壁面14eに比較的均一な膜厚の液体燃料Fの液膜を形成できる。そのため、燃料チャンバ12内に噴霧媒体Sを直接導入する場合とは異なり、噴出孔14の内壁面14eにおける液体燃料Fの液膜が局所的に厚くなってしまう事態を回避でき、液膜を均一的に薄く形成することができる。これにより、噴出孔14の上流側に供給される噴霧媒体Sの流体エネルギーにより液膜を適切に拡散でき、液体燃料Fの微粒化を促進できる。
また、噴出孔14の内壁面14eと媒体供給管16の外周面16aとで環状隙間20が形成されることによって、この環状隙間20において、噴出孔14の内壁面14eに周方向に均一的な環状の液膜を形成することができる。よって、液体燃料Fを効果的に微粒化することができる。
As described above, since the liquid fuel F is supplied from the
Further, an
また、媒体供給管16は、該媒体供給管16の先端部16bが噴出孔14の上流端14a1と下流端14b1との間に位置するように、噴出孔14の上流側領域14aのみにおいて噴出孔14に挿入されていてもよい。
この場合、噴出孔14の下流側領域14bでは、隙間20を介して燃料チャンバ12から供給される液体燃料Fと、媒体供給管16から供給される噴霧媒体Sとが混合されるように構成される。
Further, the
In this case, the liquid fuel F supplied from the
上記構成によれば、媒体供給管16が設けられていない噴出孔14の下流側領域14bにおいて比較的薄い液膜の液体燃料Fと噴霧媒体Sとが混合されることによって、液体燃料Fを効果的に微粒化することができる。
According to the above configuration, the liquid fuel F having a relatively thin liquid film and the spray medium S are mixed in the
図1、図2A及び図2Bに例示する実施形態では、チップ本体11は、チップ本体11の周方向における異なる位置にそれぞれ設けられた複数の噴出孔14を有する。例えば、図2に例示する構成では、チップ本体11には、周方向において等間隔に8個の噴出孔14が設けられている。
この場合、複数の媒体供給管16が、噴出孔14の上流側領域14aにおいて、複数の噴出孔14にそれぞれ挿入されている。
In the embodiment illustrated in FIGS. 1, 2A and 2B, the
In this case, the plurality of
上記構成によれば、バーナチップ10の周方向において広範囲に、微粒化された液体燃料Fを噴射することができ、微粒化された液体燃料Fと燃焼用空気との混合状態を改善して燃焼性を向上させることができる。また、各々の噴出孔14の上流側領域14aにおいて媒体供給管16が挿入されているので、上述した理由から、液体燃料Fの微粒化が促進され、燃焼性を効果的に改善できる。
According to the above configuration, the atomized liquid fuel F can be injected over a wide range in the circumferential direction of the
図3に例示するように、上述したバーナチップ10において、噴出孔14への媒体供給管16の挿入長さをLとし、媒体供給管16と噴出孔14との間の隙間の大きさをdとしたとき、5≦L/d≦20の関係を満たすようにしてもよい。
As illustrated in FIG. 3, in the above-described
ここで、図6を参照して、バーナチップ10の媒体供給管16と噴出孔14の隙間20における液体燃料の流動現象について説明する。なお、図6は、バーナチップ10の媒体供給管16と噴出孔14の隙間20における液体燃料Fの流速分布を模式的に示す図である。同図では、理解が容易となるように、一例として隙間20の入口部20aの少なくとも一部が下流側へ向けてベルマウス状に広がっている場合について説明する。
図6に示すように、噴出孔14の内壁面14eと媒体供給管16の外周面16aとの間の隙間20を流れる液体燃料F(流体)は、隙間20の入口部20aでは境界層が未発達であるため幅方向に一様の流速分布を有する。ここで幅方向とは、媒体供給管16の先端部16bの半径方向Rに一致する。
隙間20の入口部20aから下流側に向かうにつれて境界層が発達していき、隙間の大きさdに対して、入口部20aから下流側に向けてある一定の距離で境界層が安定する。
Here, a flow phenomenon of the liquid fuel in the
As shown in FIG. 6, the liquid fuel F (fluid) flowing in the
The boundary layer develops toward the downstream side from the
上記構成によれば、噴出孔14への媒体供給管16の挿入長さLと媒体供給管16と噴出孔14との間の隙間20の大きさdとの関係において、L/dを5以上に設定することで、媒体供給管16の外周面16aと噴出孔14の内壁面14eとの間の隙間20の長さを十分に確保して、当該隙間20を通過する液体燃料Fの流れの境界層を発達させ、当該隙間20の後流側において噴出孔14の内壁面14eに沿って薄い液膜の液体燃料Fを流すことができる。
また、挿入長さLに対して隙間20の大きさdを十分に小さくすることになるので、この理由からも、液体燃料Fの液膜厚さを小さくすることができる。
一方、L/dを20以下に設定することで、媒体供給管16と噴出孔14との間の隙間20に起因した圧力損失の増大を抑制することができる。
According to the above configuration, L / d is set to 5 or more in the relationship between the insertion length L of the
Further, since the size d of the
On the other hand, by setting L / d to 20 or less, an increase in pressure loss due to the
図1、図4及び図5に例示する実施形態においては、チップ本体11は、チップ本体11の外周側から液体燃料Fを燃料チャンバ12内に導入するための燃料入口部13と、チップ本体11の後端側から媒体供給管16に噴霧媒体Sを導入するための媒体入口部17と、を含む。
この構成において、媒体供給管16は、チップ本体11の後端側から噴出孔14に向かって燃料チャンバ12内において延在している。
In the embodiments illustrated in FIGS. 1, 4 and 5, the
In this configuration, the
噴出孔14の上流側領域14aでは、媒体供給管16の外周面16aと噴出孔14の内壁面14eとの間の半径方向隙間20を燃料チャンバ12からの液体燃料Fが流れる。この点、上述した構成では、媒体供給管16は、燃料チャンバ12内において、チップ本体11の後端側から噴出孔14に向かって延在しており、燃料チャンバ12内では媒体供給管16の周囲を液体燃料Fが流れるようになっているので、噴出孔14の上流側領域14aにおける半径方向隙間20へと向かう液体燃料Fの流れを媒体供給管16によって妨げることがない。
よって、上記構成によれば、チップ本体11の外周側に設けた媒体入口部(不図示)に媒体供給管16を接続する場合に比べて、燃料チャンバ12内において、液体燃料Fおよび噴霧媒体Sのそれぞれの流路構造を簡素化できる。
The liquid fuel F from the
Therefore, according to the above configuration, the liquid fuel F and the spray medium S in the
図5に例示する実施形態において、チップ本体11は、チップ本体11の軸方向における異なる位置にそれぞれ設けられた複数の噴出孔14を有する。
これら複数の媒体供給管16は、噴出孔14の上流側領域14aにおいて、複数の噴出孔14にそれぞれ挿入されている。また、複数の媒体供給管16は、チップ本体11の軸方向に沿って延在し、噴霧媒体Sを複数の媒体供給管16に導くための媒体集合流路19に連通されている。
In the embodiment illustrated in FIG. 5, the
The plurality of
上記構成によれば、バーナチップ10の軸方向において広範囲に、微粒化された液体燃料Fを噴射することができ、微粒化された液体燃料Fと燃焼用空気との混合状態を改善して燃焼性を向上させることができる。また、各々の噴出孔14の上流側領域14aにおいて媒体供給管16が挿入されているので、上述した理由から、液体燃料Fの微粒化が促進され、燃焼性を効果的に改善できる。
According to the above configuration, the atomized liquid fuel F can be injected over a wide range in the axial direction of the
また、図5に例示する実施形態においても、チップ本体11は、チップ本体11の周方向における異なる位置にそれぞれ設けられた複数の噴出孔14を有してもよい(図2A参照)。
この場合、複数の媒体供給管16は、噴出孔14の上流側領域14aにおいて、複数の噴出孔14にそれぞれ挿入されている。
Also, in the embodiment illustrated in FIG. 5, the
In this case, the plurality of
上記構成によれば、バーナチップ10の周方向において広範囲に、微粒化された液体燃料Fを噴射することができ、微粒化された液体燃料Fと燃焼用空気との混合状態を改善して燃焼性を向上させることができる。また、各々の噴出孔14の上流側領域14aにおいて媒体供給管16が挿入されているので、上述した理由から、液体燃料Fの微粒化が促進され、燃焼性を効果的に改善できる。
According to the above configuration, the atomized liquid fuel F can be injected over a wide range in the circumferential direction of the
次いで、図7を参照して、上述した二流体バーナ1の適用先の一例であるボイラ50について説明する。但し、上述した二流体バーナ1の適用先はボイラ50に限定されるものではなく、他の燃焼装置においても用いることができる。
Next, a
幾つかの実施形態に係るボイラ50は、上述した二流体バーナ1と、二流体バーナ1から噴射された液体燃料Fが燃焼する燃焼空間100を形成する火炉52と、を備える。
A
より具体的には、図7に例示する実施形態においてボイラ50は、二流体バーナ1を含む燃焼装置51と、火炉52と、を備えている。例えばボイラ50は、液体燃料Fとしての重油(または、軽油、ピッチなど)を燃料として用い、この重油を二流体バーナ1(バーナチップ10)により噴霧媒体S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52内で燃焼させ、この燃焼により発生した熱を回収するように構成された油焚きボイラである。
More specifically, in the embodiment illustrated in FIG. 7, the
火炉52は、鉛直方向に燃焼空間100が延在するように設けられており、燃焼空間100を画定する火炉壁53には伝熱管が配設されている。火炉壁53の下方には燃焼装置51が設けられている。
燃焼装置51は、火炉壁53に配設された複数の二流体バーナ(燃焼バーナ)1を有している。例えば、二流体バーナ1は、火炉52の周方向又は鉛直方向に沿って複数配設される。この二流体バーナ1は、上述した何れかの実施形態に示すバーナチップ10(図1〜図6参照)を備えていている。
The
The
各二流体バーナ1には、燃料供給源61から液体燃料管3(図1も参照)を通して燃料が供給されるとともに、蒸気供給源63から噴霧媒体管4(図1も参照)を通して蒸気(噴霧媒体)が供給される。また、各二流体バーナ1には、空気ダクト65から排ガスと熱交換して加熱された燃焼用空気が風箱66に供給される。そのため、二流体バーナ1は燃料と上記を混合して微粒化した後、混合流体として火炉52内に噴射するとともに、燃焼用空気を火炉52内に噴射し、火炉52内で火炎を形成することができる。なお、火炉52で生成された燃焼ガスは、火炉52の上部に接続された煙道60を通って排出される。煙道60には、熱回収部として過熱器、再熱器、節炭器等が設けられており、燃焼ガスの熱を回収するようになっている。
Each of the two-
上記ボイラによれば、ばいじんの低減及びNOx低減が可能な二流体バーナを備えるため、信頼性の高いボイラを提供できる。 According to the boiler, a two-fluid burner capable of reducing dust and NOx is provided, so that a highly reliable boiler can be provided.
上述したように、本発明の少なくとも幾つかの実施形態によれば、噴出孔の内壁面に形成される液体燃料の液膜を均一的に薄くすることがで、噴出孔の上流側に供給される噴霧媒体の流体エネルギーにより液膜を適切に拡散でき、液体燃料の微粒化を促進できる。 As described above, according to at least some embodiments of the present invention, the liquid film of the liquid fuel formed on the inner wall surface of the ejection hole is uniformly thinned, so that the liquid film is supplied to the upstream side of the ejection hole. The liquid film can be appropriately diffused by the fluid energy of the spray medium, and the atomization of the liquid fuel can be promoted.
本発明は上述した実施形態に限定されることはなく、上述した実施形態に変形を加えた形態や、これらの形態を適宜組み合わせた形態も含む。 The present invention is not limited to the above-described embodiment, and includes a form in which the above-described embodiment is modified and a form in which these forms are appropriately combined.
例えば、「ある方向に」、「ある方向に沿って」、「平行」、「直交」、「中心」、「同心」或いは「同軸」等の相対的或いは絶対的な配置を表す表現は、厳密にそのような配置を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の角度や距離をもって相対的に変位している状態も表すものとする。
例えば、「同一」、「等しい」及び「均質」等の物事が等しい状態であることを表す表現は、厳密に等しい状態を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の差が存在している状態も表すものとする。
例えば、四角形状や円筒形状等の形状を表す表現は、幾何学的に厳密な意味での四角形状や円筒形状等の形状を表すのみならず、同じ効果が得られる範囲で、凹凸部や面取り部等を含む形状も表すものとする。
一方、一の構成要素を「備える」、「含む」、又は、「有する」という表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。
For example, expressions representing relative or absolute arrangement such as “in a certain direction”, “along a certain direction”, “parallel”, “orthogonal”, “center”, “concentric” or “coaxial” are strictly described. In addition to such an arrangement, it is also possible to represent a state of being relatively displaced with a tolerance or an angle or a distance at which the same function can be obtained.
For example, expressions such as "identical", "equal", and "homogeneous", which indicate that things are in the same state, not only represent strictly equal states, but also have a tolerance or a difference that provides the same function. An existing state shall also be represented.
For example, the expression representing a shape such as a square shape or a cylindrical shape not only indicates a shape such as a square shape or a cylindrical shape in a strictly geometrical sense, but also an uneven portion or a chamfer within a range where the same effect can be obtained. A shape including a part and the like is also represented.
On the other hand, the expression “comprising”, “including”, or “having” one component is not an exclusive expression that excludes the presence of another component.
1 二流体バーナ
2 バーナ本体
3 液体燃料管
4 噴霧媒体管
10 バーナチップ
11 チップ本体
12 燃料チャンバ
13 燃料入口部
14 噴出孔
14a 上流側領域
14a1 上流端
14b 下流側領域
14b1 下流端
14e 内壁面
16 媒体供給管
16a 外周面
16b 先端部
17 媒体入口部
19 媒体集合流路
20 隙間
20a 入口部
50 ボイラ
51 燃焼装置
52 火炉
100 燃焼空間
DESCRIPTION OF
Claims (7)
噴霧媒体を前記噴出孔に導くための少なくとも一本の媒体供給管と、
を備え、
前記噴出孔の上流側領域において、前記噴出孔には前記媒体供給管が挿入されており、
前記噴出孔の前記上流側領域では、前記媒体供給管の半径方向において、前記媒体供給管と前記噴出孔との間に前記燃料チャンバに連通する隙間が形成され、
前記噴出孔への前記媒体供給管の挿入長さをLとし、前記媒体供給管と前記噴出孔との間の前記隙間の大きさをdとしたとき、5≦L/d≦20の関係を満たし、
前記チップ本体は、
前記チップ本体の外周側から前記液体燃料を前記燃料チャンバ内に導入するための燃料入口部と、
前記チップ本体の後端側から前記媒体供給管に前記噴霧媒体を導入するための媒体入口部と、
を含み、
前記媒体供給管は、前記チップ本体の後端側から前記噴出孔に向かって前記燃料チャンバ内において延在していることを特徴とするバーナチップ。 A fuel chamber into which liquid fuel is introduced, and a chip body having at least one ejection hole for spraying the liquid fuel from the fuel chamber;
At least one medium supply pipe for guiding a spray medium to the ejection hole,
With
In the upstream region of the ejection hole, the medium supply pipe is inserted into the ejection hole,
In the upstream region of the ejection hole, a gap communicating with the fuel chamber is formed between the medium supply tube and the ejection hole in a radial direction of the medium supply tube,
When the insertion length of the medium supply pipe into the ejection hole is L, and the size of the gap between the medium supply pipe and the ejection hole is d, the relationship of 5 ≦ L / d ≦ 20 is satisfied. It meets,
The chip body,
A fuel inlet for introducing the liquid fuel into the fuel chamber from the outer peripheral side of the tip body;
A medium inlet for introducing the spray medium into the medium supply pipe from the rear end side of the tip body;
Including
The burner chip , wherein the medium supply pipe extends from a rear end side of the chip body toward the ejection hole in the fuel chamber .
噴霧媒体を前記噴出孔に導くための少なくとも一本の媒体供給管と、
を備え、
前記噴出孔の上流側領域において、前記噴出孔には前記媒体供給管が挿入されており、
前記噴出孔の前記上流側領域では、前記媒体供給管の半径方向において、前記媒体供給管と前記噴出孔との間に前記燃料チャンバに連通する隙間が形成され、
前記噴出孔への前記媒体供給管の挿入長さをLとし、前記媒体供給管と前記噴出孔との間の前記隙間の大きさをdとしたとき、5≦L/d≦20の関係を満たし、
前記チップ本体は、前記チップ本体の軸方向における異なる位置にそれぞれ設けられた複数の前記噴出孔を有し、
複数の前記媒体供給管が、前記噴出孔の前記上流側領域において、前記複数の噴出孔にそれぞれ挿入されており、
前記複数の前記媒体供給管は、前記チップ本体の軸方向に沿って延在し、前記噴霧媒体を前記複数の前記媒体供給管に導くための媒体集合流路に連通されていることを特徴とするバーナチップ。 A fuel chamber into which liquid fuel is introduced, and a chip body having at least one ejection hole for spraying the liquid fuel from the fuel chamber;
At least one medium supply pipe for guiding a spray medium to the ejection hole,
With
In the upstream region of the ejection hole, the medium supply pipe is inserted into the ejection hole,
In the upstream region of the ejection hole, a gap communicating with the fuel chamber is formed between the medium supply tube and the ejection hole in a radial direction of the medium supply tube,
When the insertion length of the medium supply pipe into the ejection hole is L, and the size of the gap between the medium supply pipe and the ejection hole is d, the relationship of 5 ≦ L / d ≦ 20 is satisfied. It meets,
The chip body has a plurality of the ejection holes respectively provided at different positions in the axial direction of the chip body,
A plurality of the medium supply pipes are respectively inserted into the plurality of ejection holes in the upstream region of the ejection hole,
The plurality of medium supply pipes extend along the axial direction of the chip main body, and are connected to a medium collecting channel for guiding the spray medium to the plurality of medium supply pipes. Burner chip.
前記噴出孔の下流側領域では、前記隙間を介して前記燃料チャンバから供給される前記液体燃料と、前記媒体供給管から供給される前記噴霧媒体とが混合されるように構成されたことを特徴とする請求項1又は2に記載のバーナチップ。 The medium supply pipe is inserted into the ejection hole only in the upstream region of the ejection hole such that a tip end of the medium supply pipe is located between an upstream end and a downstream end of the ejection hole. ,
In the downstream area of the ejection hole, the liquid fuel supplied from the fuel chamber through the gap and the spray medium supplied from the medium supply pipe are mixed. The burner chip according to claim 1 or 2 , wherein
複数の前記媒体供給管が、前記噴出孔の前記上流側領域において、前記複数の噴出孔にそれぞれ挿入されていることを特徴とする請求項1乃至4の何れか一項に記載のバーナチップ。 The chip body has a plurality of the ejection holes respectively provided at different positions in a circumferential direction of the chip body,
The burner chip according to claim 1, wherein the plurality of medium supply pipes are inserted into the plurality of ejection holes in the upstream region of the ejection hole, respectively.
前記バーナチップを先端側に保持するとともに、前記液体燃料および前記噴霧媒体を前記バーナチップに向けて供給するように構成されたバーナ本体と、
を備えることを特徴とする二流体バーナ。 A burner chip according to any one of claims 1 to 5 ,
A burner body configured to hold the burner tip on the tip side, and to supply the liquid fuel and the spray medium toward the burner tip.
A two-fluid burner comprising:
前記二流体バーナから噴射された前記液体燃料が燃焼する燃焼空間を形成する火炉と、
を備えることを特徴とするボイラ。
A two-fluid burner according to claim 6 ,
A furnace that forms a combustion space in which the liquid fuel injected from the two-fluid burner burns;
A boiler comprising:
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