JPH05203124A - スラリー燃料用バーナ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 バーナプレートおよびバーナチップの耐摩耗
性を向上する。 【構成】 バーナプラグの先端部に燃料と噴霧媒体の混
合通路を形成したバーナプレートを設け，さらにバーナ
プレートの先端部に混合燃料を受入れる混合室と噴孔を
形成してなるバーナチップを設ける。前記混合室に混合
燃料を導入する混合通路の通路軸線を混合室内部にて交
差すべく設定し，かつバーナチップおよびバーナプレー
トをそれぞれ同素材のセラミックスで構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は，石炭水スラリー（ＣＷ
Ｍ）等のスラリー燃料に用いられるバーナに関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】図３および図４に従来のスラリー燃料用
バーナを示す。図３はバーナプレートおよびバーナチッ
プの内壁部にセラミックスのスリーブを貼着またはビス
止めした場合の切断断面図，図４はバーナプレートおよ
びバーナチップに合金工具鋼のみを用いた場合の切断断
面図である。高濃度石炭水スラリー燃料を取扱う従来の
バーナは，図３および図４に一例を示す如く，バーナプ
ラグ１と，バーナプレート４と，バーナチップ７とを一
体的にし，バーナプラグ１には，スラリー燃料供給孔２
と蒸気の噴霧媒体を流す噴霧媒体供給孔３とが設けてあ
り，バーナプレート４には，スラリー燃料分配室５と，
上記噴霧媒体供給孔３と連通する第１混合室６と，スラ
リー燃料を噴霧媒体に混合させるための導孔５ａとが設
けてある。また，バーナチップ７には，前面部に円周方
向に点在するよう噴孔９が設けられている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記従来のバーナで
は，図４に示すようにバーナプラグ１，バーナプレート
４，バーナチップ７すべてを油バーナで使用されている
合金工具鋼（ＳＫＤ）材で製作されているのが通常であ
る。スラリー燃料が高速でぶつかったり，絞られて流れ
るところでは，摩耗し易い。特に，バーナプレート４の
スラリー燃料分配室５および導孔５ａはスラリー燃料が
高速で流れるところであり，複数の第１混合室６は高速
の噴霧媒体にスラリー燃料が複数の導孔５ａを通して吹
きつけられて膨張するところである。特に，噴孔９は噴
霧媒体に混合したスラリー燃料が高速で当たるところで
あり，かかる個所の摩耗が激しく合金工具鋼を用いただ
けでは寿命が１０数時間と極めて短く実用に耐えない。

【０００４】このため，上述した摩耗の激しい個所の耐
摩耗性を向上させるとともに，全体を耐熱衝撃性をもた
せるようにして寿命を大幅に延長させることができるよ
うに，バーナプレート４内の第１混合室６や導孔５ａ内
壁部，スラリー燃料分配室５内壁部，およびバーナチッ
プ７の噴孔９内壁等に，合金工具鋼または四窒化三硅素
系セラミックスを母材としてシリコンカーバイト系セラ
ミックスのスリーブ１２ｂを無機性の接着剤またはビス
止めで貼着して用いた構成のものが知られている。しか
しながら，噴霧媒体に混合したスラリー燃料が高速で当
たる噴孔９の近傍は特に摩耗の激しい個所であるため，
寿命を延長させることができても，スリーブ１２ｂを形
成するシリコンカーバイト系セラミックスは徐々に摩耗
して薄くなり，遂には母材としての合金工具鋼または四
窒化三硅素系セラミックスが剥き出しとなり，噴霧用蒸
気により接着剤が溶出するか，あるいは，前記母材とス
リーブ１２ｂに異種材質を用いているために熱変形の違
いにより大きな応力が生じてスリーブ１２ｂを構成する
シリコンカーバイト系セラミックスが割れてしまい，ガ
タつきや抜け等の不具合が生じるといった問題があっ
た。

【０００５】このような問題点を解決するために，バー
ナプレート４からバーナチップ７内に噴出する噴霧媒体
に混合したスラリー燃料が，直接バーナチップ７内の内
壁面に当たることを防止するためにバーナプレート４内
に設けられた複数の第１混合室６から噴出された噴霧媒
体とスラリー燃料の混合物をバーナチップ７内において
交叉させることも提案されているが，相変わらず前述し
たスリーブ１２ｂのガタつきや抜け等の不具合を完全に
解決するまでには至らなかった。

【０００６】本発明は，上記従来の問題点に着目し，母
材とスリーブ間の接着剤が溶出したり，あるいは，熱変
形の違いによって，割れ，ガタつきおよび抜け等をなく
すため，スラリー燃料と噴霧媒体の混合燃料をバーナチ
ップ内で交叉されて混合するとともにセラミックス一体
成形により耐摩耗性を向上させることを目的としてい
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に，本発明に係るスラリー燃料用バーナは，燃料と蒸気
等の噴霧媒体を分配供給するバーナプラグの先端部に前
記燃料と噴霧媒体の混合通路を形成したバーナプレート
を設け，このバーナプレートには前記混合通路から導入
された混合燃料を受入れる混合室を形成するとともに混
合燃料の噴孔を形成してなるバーナチップを設けたスラ
リー燃料用バーナにおいて，前記混合室に混合燃料を導
入する混合通路の通路軸線を当該混合室内部にて交差す
べく設定し，かつ前記バーナチップおよびバーナプレー
トをそれぞれ同一素材のセラミックスで構成した。

【０００８】

【作用】本発明のスラリー燃料用バーナでは，バーナプ
ラグの燃料供給孔からバーナプレートの混合室に送給さ
れたスラリー状の燃料は噴霧媒体と混合されてバーナチ
ップ内へ送給され，バーナチップ内でさらに混合されて
噴孔より噴霧され，燃焼される。複数の混合室から噴出
される混合燃料はバーナチップ内において交叉する。こ
のため，前記混合燃料はバーナチップ内において激しく
衝突して均等に分散し，十分に混合された後，噴孔から
噴出される。この場合，混合室から噴出された混合燃料
同志がバーナチップ内において相互に衝突し，均等に分
散されるので混合室から噴出されたときの速度よりも小
さい速度にてバーナチップ内面に衝突するので，バーナ
チップの摩耗が著しく減少する。また，バーナチップ内
における混合が十分に行なわれるようになるので，噴霧
濃度が均一になる。さらに，バーナチップにおいて激し
い撹拌作用が発生するので，バーナチップの内壁を伝わ
って流れるスラリーが十分に剪断されて薄膜になるの
で，噴霧中の粗大粒子の発生が防止される。

【０００９】

【実施例】以下，本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。図１および図２は本発明の一実施例を示す説明図
であり，図３および図４と同一部分に同一符号を付して
ある。

【００１０】本実施例において，バーナプレート４には
合計６個の第１混合室６が周方向等分位置に設けられて
いる。これら第１混合室６は，第２混合室８に向かって
内向きに斜め方向に延在しており，第１混合室６の延長
線方向は第２混合室８内において交叉している。本実施
例では，十分な分散，混合，撹拌領域を確保するため
に，この交叉点Ｃの位置は，Ｃとバーナチップ７の先端
面との距離１がバーナチップ７の内部の長さＬに対し１
／Ｌが０．５〜０．８の間にあるようにするのが好適で
ある。

【００１１】バーナチップ７には，合計８個の噴孔９が
周方向等分位置に設けられている。なお，本実施例で
は，バーナプラグ１は中心管部材１Ａと外管部材１Ｂと
の同軸的な組合せ体よりなる。中心管部材１Ａの先端側
にはフランジ部１ａが設けられており，このフランジ部
１ａがバーナプレート４に重ね合わされている。中心管
部材１Ａ内の燃料供給孔２には導管１２からＣＷＭが供
給され，中心管部材１Ａと外管部材１Ｂとの間の噴霧媒
体供給孔３に蒸気が供給される。図１の実施例では，第
１混合室６のうち導孔５ａよりも上流側の部分を小径と
し，それよりも第２混合室８側を大径としている。

【００１２】本発明では，バーナプレート４およびバー
ナチップ７の材質を耐熱衝撃性に優れている四窒化三硅
素系セラミックスとするか，耐摩耗性に擾れているシリ
コンカーバイト系セラミックスにしてもよい。あるい
は，バーナプレート４に四窒化三硅素系セラミックスを
用い，バーナチップ７にシリコンカーバイト系セラミッ
クスを用いてもよいし，その逆にしてもよい。なお，符
号１０はバーナプラグ１とバーナプレート４とバーナチ
ップ７を外周部から固定するチップナットである。

【００１３】このように構成されたスラリー燃料用バー
ナでは，バーナプラグ１の燃料供給孔２からバーナプレ
ート４の燃料分配室５を介して第１混合室６に送給され
たスラリー状の燃料は，バーナプラグ１の噴霧媒体供給
孔３からバーナプレート４の第１混合室６に送給された
噴霧媒体と混合されてバーナチップの第２混合室８へ送
給され，第２混合室８でさらに混合されて噴孔９より噴
霧され，燃焼される。しかして，複数の第１混合室６か
ら噴出される混合物は，この第２混合室８内において交
叉する。このため，該混合物は第２混合室８内において
激しく衝突して均等に分散し，十分に混合された後，噴
孔９から噴出される。

【００１４】この場合，第１混合室６から噴出された混
合物同志が第２混合室８内において相互に衝突し，均等
に分散されるので，第１混合室６から噴出されたときの
速度よりも小さい速度にてバーナチップ７の内面に衝突
するので，バーナチップ７の摩耗が著しく減少する。ま
た，第２混合室８内における混合が十分に行なわれるよ
うになるので，噴霧濃度が均一になる。

【００１５】さらに，第２混合室８内においては，図２
に示した如く，第１混合室６からの噴出物同志の衝突に
伴って激しい撹拌作用が発生するので，第２混合室６の
内壁を伝わって流れるスラリーが十分に剪断されて薄膜
になるので，噴霧中の粗大粒子の発生が防止される。本
発明では，スラリー燃料用バーナの燃焼停止後に燃料供
給孔２に水や蒸気あるいは空気を送って残留物をバージ
するのが好適である。本発明者の実験では，スラリー燃
料使用において，バーナプレート４およびバーナチップ
７の寿命が約７０００時間以上の長寿命となった。

【００１６】

【発明の効果】以上説明したことからも明らかなよう
に，本発明では，燃料と蒸気等の噴霧媒体を分配供給す
るバーナプラグの先端部に前記燃料と噴霧媒体の混合通
路を形成したバーナプレートを設け，このバーナプレー
トには前記混合通路から導入された混合燃料を受入れる
混合室を形成するとともに混合燃料の噴孔を形成してな
るバーナチップを設けたスラリー燃料用バーナにおい
て，前記混合室に混合燃料を導入する混合通路の通路軸
線を当該混合室内部にて交差すべく設定し，かつ前記バ
ーナチップおよびバーナプレートをそれぞれ同一素材の
セラミックスで構成したことにより，複数の混合通路か
らの噴出混合燃料が混合室内で衝突して均等に分散し，
さらに十分な混合が行なわれる。また，混合室からの噴
出混合燃料のバーナチップの内面への衝突速度が小さく
なるとともに，バーナチップ内で十分に混合されるよう
になるため，バーナチップの内面の摩耗が著しく減少さ
れ，しかも噴霧濃度の偏りが減少する。さらに，本発明
によるとバーナチップの内壁を伝わって流れるスラリー
が十分に剪断されて薄膜になるので，噴霧中の粗大粒子
の発生が防止される。また，バーナチップやバーナプレ
ートに異種材料を貼着またはビス止めして用いないため
熱変形の違いによるセラミックスの割れ等が生じずバー
ナの寿命が大幅に伸びる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例に係るスラリー燃料用バーナの縦断面図
である。

【図２】同バーナのバーナチップ内での混合燃料の混合
状態を示す説明図である。

【図３】従来のスラリー燃料用バーナの縦断面図であ
る。

【図４】さらに別の従来のスラリー燃料用バーナの縦断
面図である。

【符号の説明】 １ バーナプラグ ２ 燃料供給孔 ３ 噴霧媒体供給孔 ４ バーナプレート ５ 燃料分配室 ５ａ 導孔 ６ 第１混合室 ７ バーナチップ ８ 第２混合室 ９ 噴孔 １０ チップナット １２ｂ スリーブ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 燃料と蒸気等の噴霧媒体を分配供給する
   バーナプラグの先端部に前記燃料と噴霧媒体の混合通路
   を形成したバーナプレートを設け，このバーナプレート
   には前記混合通路から導入された混合燃料を受入れる混
   合室を形成するとともに混合燃料の噴孔を形成してなる
   バーナチップを設けたスラリー燃料用バーナにおいて，
   前記混合室に混合燃料を導入する混合通路の通路軸線を
   当該混合室内部にて交差すべく設定し，かつ前記バーナ
   チップおよびバーナプレートをそれぞれ同一素材のセラ
   ミックスで構成したことを特徴とするスラリー燃料用バ
   ーナ。