JPH03129203A

JPH03129203A - 液体燃料燃焼用バーナーにおける燃焼方法

Info

Publication number: JPH03129203A
Application number: JP26517389A
Authority: JP
Inventors: Yutaka Furuse; 古瀬　豊; Naohira Yoshii; 吉井　直均; Tsuneo Miyake; 三宅　庸夫
Original assignee: I BI S ENG KK; Nippon Oil Corp
Current assignee: I BI S ENG KK; Eneos Corp
Priority date: 1989-10-13
Filing date: 1989-10-13
Publication date: 1991-06-03
Anticipated expiration: 2011-03-21
Also published as: JPH0826969B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〈産業上の利用分野〉本発明は、ボイラー、加熱炉、温風暖房機等の燃焼装置
に使用される液体燃料燃焼用バーナーにおける燃焼方法
に関する。

（従来の技術〉液体燃料燃焼用バーナーにおいて、窒素酸化物（以下、
ＮＯｘという）の発生を抑制する燃焼方法として、自己
排ガス再循環式、二段燃焼法、三段燃焼法、排ガス再循
環法等があり、また、水噴射、蒸気噴射、火炉負荷軽減
、燃焼空気濃度低下等を行う燃焼方法等が提案されてい
る。

〈発明が解決しようとする課題〉これらの燃焼方法は、火炎温度の低下、酸素濃度の低下
による緩慢燃焼等の効果を奏することで、ばいじん発生
をある程度許容しつつ、ＮＯｘ発注の抑制を期待したも
のである。

これを言い代えれば、従来の燃焼方法において、ＮＯｘ
の発生抑制とばいじんの発生抑制とを同時に行わせるこ
とが困難であるということにほかならない。

また、従来のバーナーチップの一例としで、３１の噴射
孔３２を均等間隔もしくはこれに近い分割状態で配列し
たものでは、ばいじん抑制を可能とするものの、火炎酒
が厚くかつ大きくなって放熱性が悪化するため、火炎温
度が上昇し、高温域でのガスの滞留時間が長くなり、Ｎ
Ｏｘの発生を低減することが困難であり、やはり、Ｎｏ
にの発生抑制とばいじんの発生抑制とを両立させるのは
不可能である。

そこで、本発明は以上のような従来の問題点に鑑み、窒
素酸化物の発生抑制とばいじんの発生抑制とを両立し得
る液体燃料燃焼用バーナーにおける燃焼方法を提供する
ことを目的とする。

〈課題を解決するための手段〉このため、本発明の液体燃料燃焼用バーナーにおける燃
焼方法は、液体燃料供給部と、噴霧媒体供給部と、該液
体燃料供給部および噴霧媒体供給部と連通される噴射孔
であって２個ずつ分割して配置される複数の噴射孔と、
を有する液体燃料燃焼用バーナーにおいて、前記噴射孔
内もしくは噴霧媒体供給部出口部分で、液体燃料を旋回
させながら中間混合方式で噴霧媒体と混合させ、前記分
割された２個の噴射孔から噴射された噴霧流を１０゜か
ら１２０°の角度で燃焼装置内の燃焼用空気及び燃焼ガ
スの存在下で相互に衝突させるようにした。

（作用〉かかる本発明の方法においては、液体燃料と蒸気等の噴
霧媒体との混合方式を、中間混合方式を採用することで
、内部混合方式よりも噴霧媒体消費量を低減しつつ、微
粒化性能の向上を図っている。

また、噴射孔内もしくは噴霧媒体供給部出口部分で、液
体燃料を旋回させなから噴霧媒体と混合させることによ
って、より微粒化効果が向上される。

さらに、２個ずつ分割して配置される複数の噴射孔から
の噴霧流を燃焼装置の燃焼用空気及び燃焼ガス存在下で
相互に衝突させることで、相互剪断の発生で、微粒化を
促進できると共に炉内酸素との接触を促進しつつ、火炎
の分散化を図ることができる。

この衝突角度は大きい程微粒化に有効であるが、１０°
から１２０°の角度とすることにより、燃焼火炎の安定
性維持を図れる。

以上の微粒化及び火炎の分散化効果により、火炎層を薄
くさせ、燃焼速度を速めて、低酸素雰囲気下でも、ばい
じんの発生を抑制することが可能となる。

〈実施例〉以下、本発明の燃焼方法の実施例を図面を参照しつつ説
明する。

第１図〜第３図は本発明に係る燃焼方法が採用される液
体燃料燃焼用バーナーの一実施例の構成を示す図である
。

これらの図において、液体燃料燃焼用バーナー１の底面
中央部には上部が円錐形に形成された噴霧媒体供給部と
しての円形凹部２が形成されると共に、底面外周部には
液体燃料供給部としての環状溝部３が形成され、該環状
溝部３と前記円形凹部２との間には、一端が小径孔６を
介して円形凹部２内面に開口し、他端がバーナ−１先端
外面に開口する噴射孔４が削孔されている。前記環状溝
部３と噴射孔４とは、該環状溝部３から噴射孔４の略接
線方向に延びる連通孔５により連通される。

ここで、上記噴射孔４は複数、本実施例においては６個
設けられており、これらは１組２個ずつ３組の噴射孔（
，４ａ、４ｂ）、（４ｃ、４ｄ）、（４ｅ、４ｆ）に３
分割して設けられている。２個ずつの噴射孔４は夫々バ
ーナー１の周方向に１２０°の角度ずつ間隔をもって配
置され、２個ずつの噴射孔４同士はバーナー１の半径方
向に並列して配置される。

また、２個ずつの噴射孔４同士は、夫々の中心軸が所定
の角度βをもって交差するような方向、かつバーナー１
の中心線と２個ずつの噴射孔４同士の衝突点とは所定の
角度αを持つような方向に延びて形成される。

上記角度βとしては、１０〜１２０°の範囲好ましくは
１０〜９０°の範囲とする。また、上記角度αとしては
、２０〜４０°の範囲とする。

上記の構成からなる液体燃料燃焼用バーナー１を用いた
燃焼方法について説明すると、バーナー１に供給される
液体燃料は、環ａ′溝部３に導入され、この環状溝部３
から連通孔５を介して噴射孔４の側面から噴射される。

一方、蒸気等の噴霧媒体は、円形凹部２に導入され、こ
の円形凹部２から小径孔６を介して噴射孔４の底面から
噴射される。

この際、燃料は旋回流となって噴射孔４内を流れ、小径
孔６から直進して噴射孔４内に流入する蒸気等の噴霧媒
体と混合する。

以上のバーナー１を用いた燃焼方法によると、噴霧媒体
である蒸気等を高圧側から低圧側に噴射する際の膨張エ
ネルギーにより、液体燃料の微粒化と拡散を図れるが、
液体燃料と蒸気等の噴霧媒体との混合方式を、中間混合
方式を採用することで、内部混合方式より噴霧媒体消費
量を低減しつつ、微粒化性能の向上が図れる。

また、噴射孔４内で、液体燃料を旋回させなから噴霧媒
体と混合させることによって、より微粒化効果が向上さ
れる。

さらに、２個ずつ分割して配置される複数の噴射孔４か
らの噴霧流を燃焼装置の燃焼用空気及び燃焼ガス存在下
で相互に衝突させることで、相互剪断の発生で、微粒化
を促進できると共に、炉内酸素との接触を促進しつつ、
火炎の分散化を図ることができる。

この衝突角度は大きい程微粒化に有効であるが、１０°
から１２０°好ましくは２０°から９０６の角度とする
ことにより、燃焼火炎の安定性維持を図れる。

なお、噴射孔４からの噴霧流を好ましくは超音波の流速
とすることで、さらに微粒化が促進する。

また、本実施例においては、バーナー１の中心線と２個
ずつの噴射孔４同士の衝突点とが所定の角度αを持つよ
うに構成したから、分散した小火炎を形成でき、放熱性
を良好にすることにより、火炎温度を低下させ、高温域
でのガス滞留時間を短縮することができる。

上記本発明の燃焼方法の効果は次の表１に示す実験結果
により明瞭である。

＼＼表１第４図〜第６図は本発明に係る燃焼方法が採用される液
体燃料燃焼用バーナーの他の実施例の構成を示す図であ
る。

これらの図において、液体燃料燃焼用バーナー７は、燃
料供給体８と、該燃料供給体８に嵌合されるバーナーチ
ップ９とから構成される。

前記燃料供給体８の底面中央部に上部が円錐形に形成さ
れた噴霧媒体供給部としての円形凹部１０が形成される
と共に、該円形凹部１０周りに位置する液体燃料供給部
としての３つの液体燃料供給孔１１が上下に貫通形成さ
れていると共に、該液体燃料供給孔１１が開口している
前記燃料供給体８先端面の一部を削り、該先端面とバー
ナーチップ９の底面との間に燃料供給通路となる空所１
３が形成される。　また、このバーナーチップ９には、
一端が燃料供給体８に形成された小径孔１４を介して円
形凹部ｌＯ内面に開口し、他端が先端外面に開口する噴
射孔１５が削孔されている。前記小径孔１４の噴射孔１
５との連通口は、燃料供給体８の先端面に形成された凸
部１６に形成されている。

前記燃料供給通路となる空所１３と各小径孔１４とは、
前記凸部１６にその両側面から夫々小径孔１４の両側の
略接線方向に延びるように形成された一対の連通溝１７
により連通される。

ここで、上記噴射孔１５は先の実施例と同様に６個設け
られており、これらは１組２個ずつ３組の噴射孔に３分
割して設けられている。２個ずつの噴射孔１５は、やは
り先の実施例と同様に、夫々バーナー７の周方向に１２
０°の角度ずつ間隔をもって配置され、２個ずつの噴射
孔１５同士はバーナー７の半径方向に並列して配置され
る。

また、２個ずつの噴射孔１５同士は、夫々の中心軸が所
定の角度βをもって交差するような方向、かつバーナー
７の中心線と２個ずつの噴射孔１５同士の衝突点とは所
定の角度αを持つような方向に延びて形成される。

上記角度α、βは先の実施例と同様の値とする。

かかる構成において、バーナー７に供給される液体燃料
は、液体燃料供給孔１１に導入され、この液体燃料供給
孔１１から空所１３に至り、該空所１３から一対の連通
溝１７を介して小径孔１４の両側面から噴射され、噴射
孔１５に至る。

一方、蒸気等の噴霧媒体は、円形凹部１０に導入され、
この円形凹部１０から小径孔１４を介して噴射孔１５の
底面から噴射される。

この際、燃料は旋回流となって小径孔１４と噴射孔１５
内を流れ、小径孔１４から直進して噴射孔１５内に流入
する蒸気等の噴霧媒体と混合する。

第７図〜第９図は本発明に係る燃焼方法が採用される液
体燃料燃焼用バーナーのさらに他の実施例の構成を示す
図である。

これらの図において、バーナ１８の燃料供給体１９の底
面中央部に噴霧媒体供給部としての円形凹部２０が形成
されると共に、該円形凹部２０に一端が連通し、他端が
燃料供給体１９の先端面の傾斜面に開口する小径孔２１
と、円形凹部２０周りに位置する液体燃料供給部として
の複数の液体燃料供給孔２２と、該液体燃料供給孔の一
つ２２ａに一端が連通し、他端が燃料供給体１９の頂部
に開口する連通孔２３と、他の液体燃料供給孔２２ｂに
一端が連通し、他端がバーナーチップ２４の底面環状溝
部２８へ開口する連通孔３０とが形成されている。

バーナーチップ２４の底面中央部には、前記燃料供給体
１９の頂部に開口する連通孔２３と連通する円形凹部２
５が形成されており、この円形凹部２５と前記燃料供給
体１９先端面との間に燃料供給通路となる空所２６が形
成されると共に、前記燃料供給体１９の燃料供給連通孔
３０に連通する環状溝部２８が形成される。また、この
バーナーチップ２４には、一端が前記小径孔２１を介し
て円形凹部２０内面に開口し、他端がその先端外面に開
口する噴射孔２７が削孔されている。

前記バーナ−チップ２４底面には、燃料供給体１９先端
面との間に、空所２６と噴射孔２７とを連通ずるような
連通溝２９ａ及び環状溝部２８と噴射孔２７とを連通ず
るような連通溝２９ｂが形成されている。

なお、連通孔２９ａ及び２９ｂは噴射孔２７の略接線方
向に延びて、該噴射孔２７に連通される。

この実施例においても、噴射孔２７は６個設シナられて
おり、これらは１組２個ずつ３組の噴射孔に３分割して
設けられている。そして、これらの噴射孔２７の形態に
ついては、先の２つの実施例と同様であり、図の角度α
、βは先の実施例と同様の値とする。

かかる構成において、バーナー１８に供給される一部の
液体燃料は、液体燃料供給孔２２ａに導入され、連通孔
２３を介して空所２６内に至り、ここから連ｉｉ！溝２
９ａを介すと共に、他の液体燃料は液体燃料供給孔２２
ｂから連通孔３０を介して環状溝部２８に至り、ここか
ら連通溝２９ｂを介して噴射孔２７に至る。

一方、蒸気等の噴霧媒体は、円形凹部２０に導入され、
この円形凹部２０から小径孔２１を介して噴射孔２７の
底面から噴射される。

この際、燃料は旋回流となって噴射孔２７内を流れ、小
径孔２１から直進して噴射孔２７内に流入する蒸気等の
噴霧媒体と混合する。

上記本発明の燃焼方法の効果は次の表２に示す実験結果
により明瞭である。

表２〈発明の効果〉以上説明したように、本発明に係る液体燃料燃焼用バー
ナーにおける燃焼方法によれば、液体燃料供給部および
噴霧媒体供給部と連通される噴射孔であって２個ずつ分
割して配置される複数の噴射孔内もしくは噴霧媒体供給
部出口部分で、液体燃料を旋回させながら中間混合方式
で噴霧媒体と混合させるようにしたことにより、噴霧媒
体消費量を低減しつつ、微粒化性能の向上を図れ、より
微粒化効果が向上される。

さらに、２個ずつ分割して配置される複数の噴射孔から
の噴射流を１０’から１２０°の角度で燃焼装置内の燃
焼用空気及び燃焼ガス存在下で相互に衝突させることで
、相互剪断の発生で微粒化を促進できると共に、炉内酸
素との接触を促進しつつ、火炎の分散化を図ることがで
きる。

特に、上記衝突角度を１０°から１２０°の角度とする
ことにより、燃焼火炎の安定性維持を図れる。

以上の微粒化及び火炎の分散化効果により、火炎層を薄
くさせ、燃焼速度を速めて、低酸紫雲囲気下でも、ばい
じんの発生を抑制することが可能となる有用性大なるも
のである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る燃焼方法を採用した液体燃料燃焼
用バーナーの一実施例を示す断面図、第２図はその底面
図、第３図はその上面図、第４図は同上の液体燃料燃焼
用バーナーの他の実施例を示す断面図、第５図は同上実
施例における燃料供給体の上面図、第６図は同上実施例
におけるバーナーチップの上面図、第７図は同上の液体
燃料燃焼用バーナーのさらに他の実施例を示す断面図、
第８図は同上実施例におけるバーナーチップの底面図、
第９図は同上実施例におけるバーナーチップの上面図、
第１０図は従来の中間混合方式による液体燃料燃焼用バ
ーナーの噴射孔形成位置を示す上面図である。！、７．１８・・・液体燃料燃焼用バーナー２．１０．
２０・・・円形凹部　　３，２８・・・環状溝部　　４
，４ａ〜４．ｆ、１５．２７・・・噴射孔８．１９・・
・燃料供給体　　９．２４．３１・・・バーナーチップ
　　１１．２２・・・液体燃料供給孔第１図第２図第３図第７図第８図

Claims

【特許請求の範囲】

　液体燃料供給部と、噴霧媒体供給部と、該液体燃料供
給部および噴霧媒体供給部と連通される噴射孔であって
２個ずつ分割して配置される複数の噴射孔と、を有する
液体燃料燃焼用バーナーにおいて、前記噴射孔内もしく
は噴霧媒体供給部出口部分で、液体燃料を旋回させなが
ら中間混合方式で噴霧媒体と混合させ、前記分割された
２個の噴射孔から噴射された噴霧流を１０°から１２０
°の角度で燃焼装置内の燃焼用空気及び燃焼ガスの存在
下で相互に衝突させるようにしたことを特徴とする液体
燃料燃焼用バーナーにおける燃焼方法。