JPH05203117A - 液体燃料の燃焼方法及びその装置 - Google Patents
液体燃料の燃焼方法及びその装置Info
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- JPH05203117A JPH05203117A JP1450392A JP1450392A JPH05203117A JP H05203117 A JPH05203117 A JP H05203117A JP 1450392 A JP1450392 A JP 1450392A JP 1450392 A JP1450392 A JP 1450392A JP H05203117 A JPH05203117 A JP H05203117A
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- Japan
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- fuel
- air
- combustion
- porous element
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 液体燃料の燃焼排ガス中のＮＯｘ量を低減す
る燃焼方法及びその装置を提供する。 【構成】 液体燃料を気泡分散して燃焼する方法におい
て、軸方向に流れる燃料蒸気と空気からなる混合気体
に、半径方向で燃料蒸気の濃度分布を形成せしめて、燃
焼する液体燃料の燃焼方法及びその装置である。本発明
は、液体燃料の蒸発、燃焼過程において濃淡燃焼を行
い、燃焼排ガス中に含まれるＮＯｘ濃度を低減するもの
である。
る燃焼方法及びその装置を提供する。 【構成】 液体燃料を気泡分散して燃焼する方法におい
て、軸方向に流れる燃料蒸気と空気からなる混合気体
に、半径方向で燃料蒸気の濃度分布を形成せしめて、燃
焼する液体燃料の燃焼方法及びその装置である。本発明
は、液体燃料の蒸発、燃焼過程において濃淡燃焼を行
い、燃焼排ガス中に含まれるＮＯｘ濃度を低減するもの
である。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は家庭用石油ストーブから
工業窯炉までの幅広い範囲における液体燃料を泡沫化し
て燃焼させる方法及びその装置に関するものである。
工業窯炉までの幅広い範囲における液体燃料を泡沫化し
て燃焼させる方法及びその装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】燃料を直接気化して燃焼させる蒸発燃焼
は、燃焼前に燃料蒸気と空気を均質な混合気体にできる
ので、燃焼負荷率が高く、すすが発生しにくいなどの利
点をもつ反面、燃料の比表面積が小さいので燃焼の準備
（蒸発）過程に要する時間が大きく応答性が悪くなる。
は、燃焼前に燃料蒸気と空気を均質な混合気体にできる
ので、燃焼負荷率が高く、すすが発生しにくいなどの利
点をもつ反面、燃料の比表面積が小さいので燃焼の準備
（蒸発）過程に要する時間が大きく応答性が悪くなる。
【０００３】また、霧化した燃料を燃焼させる噴霧燃焼
は、火炎中に液相と気相が共存するような不均質系の燃
焼になるので一般に蒸発、拡散などの物質輸送過程が燃
焼反応を支配して、燃焼負荷率をあまり高くすることが
できない。
は、火炎中に液相と気相が共存するような不均質系の燃
焼になるので一般に蒸発、拡散などの物質輸送過程が燃
焼反応を支配して、燃焼負荷率をあまり高くすることが
できない。
【０００４】これに対して、気泡分散燃焼は液体燃料の
薄膜を連続相として蒸発させるので蒸発燃焼と同様に均
質な混合気で燃焼できるとともに、燃料の比表面積を飛
躍的に増加できることから応答性も改善できる。
薄膜を連続相として蒸発させるので蒸発燃焼と同様に均
質な混合気で燃焼できるとともに、燃料の比表面積を飛
躍的に増加できることから応答性も改善できる。
【０００５】本発明者等はさきに特開平２−２１１０６
号、特開平２−２５９３１１号公報に液体燃料の泡化燃
焼方法を提案したが、いずれも所定量の液体燃料を溜め
てそこへ多孔質エレメントを介して空気を供給し、燃料
を泡沫化して燃焼させる方法をとっていた。
号、特開平２−２５９３１１号公報に液体燃料の泡化燃
焼方法を提案したが、いずれも所定量の液体燃料を溜め
てそこへ多孔質エレメントを介して空気を供給し、燃料
を泡沫化して燃焼させる方法をとっていた。
【０００６】即ち、多孔質エレメント上で泡沫状態（薄
膜）で蒸発せしめた燃料蒸気と、泡沫を形成していた空
気（気泡）が均一混合した状態でバーナー軸方向下流側
に進行して、燃焼するものである。このとき、燃焼前の
燃料蒸気と空気の混合気体は、バーナー半径方向でほぼ
均一な混合割合で軸流れを形成するものである。一方燃
焼排ガス中のＮＯｘの低減を求めるニーズは大きい。
膜）で蒸発せしめた燃料蒸気と、泡沫を形成していた空
気（気泡）が均一混合した状態でバーナー軸方向下流側
に進行して、燃焼するものである。このとき、燃焼前の
燃料蒸気と空気の混合気体は、バーナー半径方向でほぼ
均一な混合割合で軸流れを形成するものである。一方燃
焼排ガス中のＮＯｘの低減を求めるニーズは大きい。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】本発明は液体燃料の定
常状態における燃焼排ガス中のＮＯｘ濃度の少ない燃焼
方法及びその装置を提供するものである。
常状態における燃焼排ガス中のＮＯｘ濃度の少ない燃焼
方法及びその装置を提供するものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段および作用】本発明は液体
燃料を気泡分散して燃焼する方法において、軸方向に流
れる混合気体すなわち、泡沫の薄膜を形成していた液体
燃料の蒸気、及び多孔質エレメントを通過した空気の混
合気体に、半径方向で燃料蒸気の濃度分布を形成せしめ
て燃焼する液体燃料の燃焼方法である。
燃料を気泡分散して燃焼する方法において、軸方向に流
れる混合気体すなわち、泡沫の薄膜を形成していた液体
燃料の蒸気、及び多孔質エレメントを通過した空気の混
合気体に、半径方向で燃料蒸気の濃度分布を形成せしめ
て燃焼する液体燃料の燃焼方法である。
【０００９】更に本発明は少なくとも２種類以上の異な
った目開き径を有する多孔質エレメントを介設して気液
混合室と燃焼器とを構成し、気液混合室に燃料供給系及
び泡沫形成用空気供給系を設けた液体燃料の燃焼装置で
あり、均一な目開き径を有する多孔質体に目開き径以上
の径を有する貫通孔を１個以上穿設した多孔質エレメン
トを介設してもよい。
った目開き径を有する多孔質エレメントを介設して気液
混合室と燃焼器とを構成し、気液混合室に燃料供給系及
び泡沫形成用空気供給系を設けた液体燃料の燃焼装置で
あり、均一な目開き径を有する多孔質体に目開き径以上
の径を有する貫通孔を１個以上穿設した多孔質エレメン
トを介設してもよい。
【００１０】本発明は、燃焼前の混合気体に半径方向で
燃料蒸気の濃度分布を有する軸流れを形成せしめること
により、燃焼過程において、いわゆる濃淡燃焼を実現で
き、燃焼排ガス中に含まれるＮＯｘ濃度を低減すること
ができる。
燃料蒸気の濃度分布を有する軸流れを形成せしめること
により、燃焼過程において、いわゆる濃淡燃焼を実現で
き、燃焼排ガス中に含まれるＮＯｘ濃度を低減すること
ができる。
【００１１】ここで濃淡燃焼とはＮＯｘ発生量の多くな
る理論空気量近傍での燃焼を避け、空気比が１より大き
い部位と１より小さい部分を組合わせ、トータルの空気
比を理論空気比より若干大きい値とすることにより、低
ＮＯｘ化をはかるものである。
る理論空気量近傍での燃焼を避け、空気比が１より大き
い部位と１より小さい部分を組合わせ、トータルの空気
比を理論空気比より若干大きい値とすることにより、低
ＮＯｘ化をはかるものである。
【００１２】しかしこのとき、混合気体が十分な断面積
を有して軸流れを形成しないと、燃焼前に燃料蒸気濃度
が均一化されてしまい、初期の目的を達し得ない。この
ため、空気比の大きい軸流れ（空気比ｍ≧１．３）と、
空気比の小さい軸流れ（ｍ≦０．８）を一旦別々に予燃
焼させた後合流させて燃焼を完結させる等の工夫がなさ
れている。
を有して軸流れを形成しないと、燃焼前に燃料蒸気濃度
が均一化されてしまい、初期の目的を達し得ない。この
ため、空気比の大きい軸流れ（空気比ｍ≧１．３）と、
空気比の小さい軸流れ（ｍ≦０．８）を一旦別々に予燃
焼させた後合流させて燃焼を完結させる等の工夫がなさ
れている。
【００１３】一方多孔質エレメント上で形成される混合
気体の軸流れはその断面積が十分に大きく、半径方向で
均一化される前に燃焼過程に供することができ、理想的
な濃淡燃焼を実現できる。
気体の軸流れはその断面積が十分に大きく、半径方向で
均一化される前に燃焼過程に供することができ、理想的
な濃淡燃焼を実現できる。
【００１４】具体的に、燃料蒸気の濃度分布をつける方
法としては、多孔質エレメント上で泡沫を生成する際
に、多孔質エレメントを通過する空気量に分布をつける
ことにより達成できる。
法としては、多孔質エレメント上で泡沫を生成する際
に、多孔質エレメントを通過する空気量に分布をつける
ことにより達成できる。
【００１５】以下本発明を図面について説明する。図１
は本発明の実施態様例を示すもので、１は燃料を発泡さ
せる機能を有する多孔質エレメント、２は発泡用空気供
給管、３は燃料供給管、４は燃料噴射ノズル、５は噴射
ノズル４を包囲する気液混合室である。６は燃焼器で、
該燃焼器の下方には燃料を泡化する多孔質エレメント１
が連続して配置されている。７は点火ヒータ、１２は２
次燃焼空気供給管、１３は風箱、１４はバッフル板であ
る。多孔質エレメントは、平均目開き径１〜２００μｍ
で、密度４〜６gr／cm3 、空隙率３５〜４５％の焼結金
属や、密度２〜５gr／cm3 、気孔率１５〜４５％のセラ
ミックス体を使用するが、本発明においては後述するよ
うに均一な目開き径の部分Ａとそれより目開き径の大き
い部分Ｂを設けた多孔質エレメントが用いられる。
は本発明の実施態様例を示すもので、１は燃料を発泡さ
せる機能を有する多孔質エレメント、２は発泡用空気供
給管、３は燃料供給管、４は燃料噴射ノズル、５は噴射
ノズル４を包囲する気液混合室である。６は燃焼器で、
該燃焼器の下方には燃料を泡化する多孔質エレメント１
が連続して配置されている。７は点火ヒータ、１２は２
次燃焼空気供給管、１３は風箱、１４はバッフル板であ
る。多孔質エレメントは、平均目開き径１〜２００μｍ
で、密度４〜６gr／cm3 、空隙率３５〜４５％の焼結金
属や、密度２〜５gr／cm3 、気孔率１５〜４５％のセラ
ミックス体を使用するが、本発明においては後述するよ
うに均一な目開き径の部分Ａとそれより目開き径の大き
い部分Ｂを設けた多孔質エレメントが用いられる。
【００１６】燃料供給管３から燃料噴射ノズル４に導入
された灯油、軽油等の液体燃料は気液混合室５において
噴霧状となり、発泡用空気供給管２の加圧された空気と
混合されて多孔質エレメントに供給される。
された灯油、軽油等の液体燃料は気液混合室５において
噴霧状となり、発泡用空気供給管２の加圧された空気と
混合されて多孔質エレメントに供給される。
【００１７】実験によると多孔質エレメントの部分Ａの
上流側には燃料の液膜が均一に形成され、下流側には泡
沫１３が生成し、泡化現象がみられるが、部分Ｂではス
ラグ状態１４となる。
上流側には燃料の液膜が均一に形成され、下流側には泡
沫１３が生成し、泡化現象がみられるが、部分Ｂではス
ラグ状態１４となる。
【００１８】図２は、本発明の詳細を示したもので図
（ｃ）に示すように多孔質エレメント１は、比較的目開
き径の細かい（２０μｍ）部分Ａと、それより目開き径
の大きな（１２０μｍ）部分Ｂを組合わせて一体化した
ものである。この多孔質エレメントの上流側から一様な
圧力で空気を送り込むと、通過に伴う圧力損失が小さな
部分Ｂの空気流速は部分Ａに比べて大きくなる。
（ｃ）に示すように多孔質エレメント１は、比較的目開
き径の細かい（２０μｍ）部分Ａと、それより目開き径
の大きな（１２０μｍ）部分Ｂを組合わせて一体化した
ものである。この多孔質エレメントの上流側から一様な
圧力で空気を送り込むと、通過に伴う圧力損失が小さな
部分Ｂの空気流速は部分Ａに比べて大きくなる。
【００１９】泡沫の生成状態は空気流速及び目開き径に
よって決定されるが、発泡用空気供給管から供給される
空気量を、部分Ａで泡沫生成が良好になるよう調整する
と、部分Ｂでは、空気流速が過剰となり、液体燃料はス
ラグ状態となる。この結果図（ａ）に示すように部分Ａ
の上方では燃料蒸気の濃い軸流れが、部分Ｂの上方では
淡い軸流れが形成される。
よって決定されるが、発泡用空気供給管から供給される
空気量を、部分Ａで泡沫生成が良好になるよう調整する
と、部分Ｂでは、空気流速が過剰となり、液体燃料はス
ラグ状態となる。この結果図（ａ）に示すように部分Ａ
の上方では燃料蒸気の濃い軸流れが、部分Ｂの上方では
淡い軸流れが形成される。
【００２０】図３は、本発明の他の実施例を示したもの
で、多孔質エレメントに貫通孔１１を設けたものであ
り、貫通孔１１は図２の部分Ｂと同様な効果が得られ
る。ここで貫通孔１１の孔径の下限は、多孔質エレメン
トの目開き径以上であればその効果は認められた。また
孔径の上限は特にないが、加工の容易性等も含めて孔径
は目開き径の２倍から１００倍の範囲が望ましい。
で、多孔質エレメントに貫通孔１１を設けたものであ
り、貫通孔１１は図２の部分Ｂと同様な効果が得られ
る。ここで貫通孔１１の孔径の下限は、多孔質エレメン
トの目開き径以上であればその効果は認められた。また
孔径の上限は特にないが、加工の容易性等も含めて孔径
は目開き径の２倍から１００倍の範囲が望ましい。
【００２１】図４は、図２の多孔質エレメントを図１の
バーナー４を有する気液混合室５に組み込んで燃焼さ
せ、定常状態となったときの燃焼排ガス中に含まれるＮ
Ｏｘ（ＮＯ2 ，ＮＯ，Ｎ2 Ｏの和）の濃度を、従来技術
と比較して示したものである。本発明の多孔質エレメン
トを用いた場合、燃焼量全域にわたって従来技術より低
い値となり、有害物質の発生の少ない優れた技術である
ことが確認された。
バーナー４を有する気液混合室５に組み込んで燃焼さ
せ、定常状態となったときの燃焼排ガス中に含まれるＮ
Ｏｘ（ＮＯ2 ，ＮＯ，Ｎ2 Ｏの和）の濃度を、従来技術
と比較して示したものである。本発明の多孔質エレメン
トを用いた場合、燃焼量全域にわたって従来技術より低
い値となり、有害物質の発生の少ない優れた技術である
ことが確認された。
【００２２】
【発明の効果】本発明は液体燃料の燃焼過程において濃
淡燃焼を実現できるので、燃焼排ガス中のＮＯｘを低減
できる効果がある。
淡燃焼を実現できるので、燃焼排ガス中のＮＯｘを低減
できる効果がある。
【図１】本発明の説明図である。
【図２】（ａ）は本発明の燃料濃度分布図、（ｂ）は部
分説明図、（ｃ）は多孔質エレメントの平面図である。
分説明図、（ｃ）は多孔質エレメントの平面図である。
【図３】（ａ）は本発明の他の例の燃料濃度分布図、
（ｂ）は部分説明図、（ｃ）は多孔質エレメントの平面
図である。
（ｂ）は部分説明図、（ｃ）は多孔質エレメントの平面
図である。
【図４】燃焼量と排ガス中のＮＯｘ量との図表である。
１ 多孔質エレメント ２ 発泡用空気供給管 ３ 燃料供給管 ４ 燃料噴射ノズル ５ 気液混合室 ６ 燃焼器
Claims (3)
- 【請求項１】 液体燃料を気泡分散して燃焼する方法に
おいて、軸方向に流れる燃料蒸気と空気からなる混合気
体に、半径方向で燃料蒸気の濃度分布を形成せしめて燃
焼することを特徴とする液体燃料の燃焼方法。 - 【請求項２】 少なくとも２種類以上の異なった目開き
径を有する多孔質エレメントを介設して気液混合室と燃
焼器とを構成し、気液混合室に燃料供給系及び泡沫形成
用空気供給系を設けたことを特徴とする液体燃料の燃焼
装置。 - 【請求項３】 均一な目開き径を有する多孔質体に目開
き径以上の径を有する貫通孔を１個以上穿設した多孔質
エレメントを介設したことを特徴とする請求項２記載の
液体燃料の燃焼装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4014503A JP3065765B2 (ja) | 1992-01-30 | 1992-01-30 | 液体燃料の燃焼装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4014503A JP3065765B2 (ja) | 1992-01-30 | 1992-01-30 | 液体燃料の燃焼装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05203117A true JPH05203117A (ja) | 1993-08-10 |
| JP3065765B2 JP3065765B2 (ja) | 2000-07-17 |
Family
ID=11862868
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4014503A Expired - Fee Related JP3065765B2 (ja) | 1992-01-30 | 1992-01-30 | 液体燃料の燃焼装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3065765B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2017524889A (ja) * | 2014-07-31 | 2017-08-31 | ベバスト エスエー | 薄膜蒸発器バーナ装置 |
-
1992
- 1992-01-30 JP JP4014503A patent/JP3065765B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2017524889A (ja) * | 2014-07-31 | 2017-08-31 | ベバスト エスエー | 薄膜蒸発器バーナ装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3065765B2 (ja) | 2000-07-17 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20000404 |
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