JPH0586524B2

JPH0586524B2 -

Info

Publication number: JPH0586524B2
Application number: JP60259762A
Authority: JP
Inventors: Kazunori Sato; Kunio Okiura; Akira Baba
Original assignee: Babcock Hitachi KK
Current assignee: Mitsubishi Power Ltd
Priority date: 1985-11-21
Filing date: 1985-11-21
Publication date: 1993-12-13
Also published as: JPS62123213A

Description

【発明の詳細な説明】〔発明の利用分野〕この発明は、石炭と水とを混合したスラリ燃料
の噴霧および燃焼を安定するに好適な広角二流体
アトマイザに関するものである。

〔発明の背景〕

オイルシヨツク以来、火力発電用燃料は重油か
ら石炭、LNGへと転換しつつある。さらに最近
になつて固体燃料の移送および取り扱いを容易に
するために、石炭と水や油またはメタノールとを
混合したり、またはピツチやオイルコークス等の
固体状の劣質残滓と水とを混合したスラリ燃料の
実用化技術の開発が進められている。以下、代表
例として石炭と水とを混合したスラリ燃料CWM
（COAL WATER MIXTURE）について述べ
る。

CWMは、微粉炭と水と微量の界面活性剤とを
混合して液体化した燃料であり、重油等の液体燃
料と同様に、アトマイザを用いて噴霧して燃焼す
ることができるが、微粉炭燃焼と比較した場合、
着火性が悪く未燃焼分が多い。着火性が悪いの
は、水分の蒸発に熱が消費されるためであり、
CWM燃焼の場合の着火距離が微粉炭燃焼の場合
の着火距離の４倍以上に長くなることがある。特
に、アトマイザからの噴出速度が速い程、着火性
が悪くなる。また、未燃焼分が多いのは、噴霧
CWM粒子内で微粉石炭粒子が凝集しているた
め、微粉炭燃焼のように個々の微粉石炭粒子のま
ま燃焼しつくさないことと、水分によつて燃焼温
度が低下するからである。

したがつて、CWMの燃焼効率を微粉炭の燃焼
効率とほぼ同程度に向上させるためには、水分が
少ない高濃度CWMを製造することは勿論である
が、CWMの噴霧粒子をより小さく微粒化して石
炭粒子の凝集を防ぐとともに、噴出速度を低く抑
える必要がある。

現在、殆どすべての重油燃焼ボイラでは、空気
や蒸気等の微粒化媒体の噴出によつて重油を微粒
子する二流体アトマイザを使用している。第１０
図に、最も一般的な二流体アトマイザであるＹジ
エツトアトマイザの断面を示す。第１０図におい
て、Ｙジエツトアトマイザはアトマイザ本体１８
にアトマイザチツプ３をキヤツプナツト５によつ
て取り付けてある。アトマイザ本体１８には、微
粒化媒体通路１を中心として燃料通路２が円心円
状に配置してある。アトマイザチツプ３には複数
の噴出孔４が同一円周上に設けてあり、複数の噴
出孔４の入口は夫々微粒化媒体通路１に、また、
複数の噴出口４の入口付近の側部は夫々燃料通路
２に通絡している。

Ｙジエツトアトマイザは、各噴出孔４からの噴
出量がほぼ均等であり、噴出孔４の数を多くすれ
ば総噴出量を増加することができるので、よく使
用されている反面、噴出速度が速いので火災を安
定に保持することが困難になる場合があるととも
に、噴出粒径が比較的大きい欠点を有している。

第１１図に、第１０図に示すＹジエツトアトマ
イザの噴出孔４内における燃料および微粒化媒体
の通流状態と、噴出孔４の出口における燃料の噴
出状況とを模式的に示してある。第１１図におい
て、燃料通路２内を矢印２′で示す方向に流れる
重油等の燃料は、噴出孔４の内面に衝突して内面
上に油膜６を形成する。また、微粒化媒体通路１
内を矢印１′で示す方向に流れる空気等の微粒化
媒体は、噴出孔４内を矢印４′で示す方向に流れ
る。したがつて、油膜６の表面は、矢印４′で示
す方向に流れる空気によつて吹き飛ばされ、微細
油粒７となつて速い速度で噴出孔４から噴出す
る。一方、噴出孔４の内面付近の油膜６は、噴出
孔４の出口の端縁１７でちぎれて、粗大油粒８と
なつて噴出する。

このような重油の噴出状態であつても重油燃焼
ボイラにおいては充分燃焼するが、燃料がCWM
である場合は、噴出粒子が微細であつても噴出速
度が速ければ着火性が悪くなり、また、噴出粒子
が大きければ火の粉の舞い（もしくは蛍火）のよ
うな燃焼状態となつて未燃焼分が増加する欠点が
あり、従来から問題になつていた。

〔発明の目的〕

この発明は上記の欠点をなくすためになされた
もので、二流体アトマイザを使用してCWMを燃
焼する場合に、着火性を良くするとともに灰中未
燃焼分をなくすことができる広角二流体アトマイ
ザを提供することを目的とするものである。

〔発明の概要〕

この発明は、二流体（Ｙジエツト）アトマイザ
の噴出孔の出口に耐摩耗性衝突部材を設けて、噴
出孔から噴出するCWMをこの衝突部材に衝突さ
せることにより、噴出CWMのうちの粗粒CWM
を再微粒化するとともに、微粒CWMをアトマイ
ザの中心軸に対して広角に噴霧することを特徴と
するものである。

〔発明の実施例〕

この発明に係る実施例を図に基づいて説明す
る。第１図はこの発明の広角二流体アトマイザの
断面図、第２図ａ，ｂ，ｃ，ｄはともに第１図の
Ａ部の拡大図であつて、既に説明した第１０図お
よび第１１図と同一の部分には同一の番号を用い
ている。

第１図および第２図ａ，ｂ，ｃ，ｄにおいて、
円錐形状の衝突板１１が金属板１２および止めね
じ１３によつてアトマイザチツプ３に取り付けて
ある。衝突部材である衝突板１１の円錐面は噴出
孔４に対面しており、衝突板１１の円錐の軸線と
アトマイザチツプ３の中心軸とが一致している。
衝突板１１はセラミツクスで成形してあり、噴出
孔４から噴出するCWMの石炭粒子が衝突しても
摩耗しないようになつている。また、衝突板１１
の円錐の周縁部１６は円錐面から外側に傾斜して
おり、周縁部１６の形状が円環状になつている。

このような衝突板１１について、衝突板１１の
円錐の直径すなわち衝突板１１の周縁部１６と噴
出孔４との相対位置をどのようにするか、また、
衝突板１１の円錐の軸線と噴出孔４の中心軸１５
とを含む平面において、衝突板１１の円錐の母線
１４と噴出孔４の中心軸１５との交差角度Θを何
度にするか、さらに、衝突板１１の円錐の円環状
の周縁部１６の母線１４の方向の長さｌを何mmに
するか、さらにまた、衝突板１１の円錐の円環状
の周縁部１６を円錐面から外側に何度傾斜させる
か等について種々検討を行つた。

これらの検討のために行つた比較テストを第２
図ａ，ｂ，ｃ，ｄに示す。すなわち、第２図ａと
ｃおよびｂとｄによつて交差角度Θを、また、第
２図ａとｂおよびｃとｄによつて周縁部１６と噴
出孔４との相対位置を、噴出CWMの粒径の大き
さ、アトマイザチツプ３や金属板１２の表面への
CWMの付着状態、噴出圧力の上昇率等を比較し
て、総合的に検討した。

その結果、周縁部１６と噴出孔４との相対位置
については、第２図ａに示すように、噴出孔４の
噴出方向の延長線が衝突板１１の円錐面上に到達
し、衝突板１１の周縁部１６が噴出孔４の噴出方
向の延長線の外側にある場合が最適であつた。ま
た、交差角度Θは少くとも10°以上であり、衝突
板１１の円錐の円環状の周縁部１６の母線１４の
方向の長さｌは噴出孔４の直径Ｄの0.2〜1.5倍で
あればよいことが判明した。さらに、円環状の周
縁部１６は衝突板１１の円錐面から外側に傾斜し
ておれば、すなわち、円環状の周縁部１６のテー
パ角度が衝突板１１の円錐のテーパ角度よりも大
きくなつておればよいことが判明した。

このような衝突板１１が噴出孔４の出口に設け
てあるので、噴出孔４から噴出するCWMのうち
の粗粒CWMは、衝突板１１の円錐面に衝突して
つぶれて膜状になる。膜状になつたCWMは衝突
板１１の円錐面上を進行して円環状の周縁部１６
に到達し、噴出孔４から噴出する空気等の微粒化
媒体によつて、円環状の周縁部１６からちぎり取
られて微粒CWMになる。なお、噴出孔４から噴
出する微粒CWMは、空気等の微粒化媒体の流れ
に乗つて流出するので、衝突板１１の円錐面上で
合体することはない。

さらに、衝突板１１を取り付けた状態における
圧力−流量特性を調べた結果、衝突板１１を取り
付けたことによるCWMおよび微粒化媒体の噴出
圧力の上昇率は10％未満であり、CWMおよび微
粒化媒体の噴出に際して、衝突板１１が殆ど抵抗
にならないことが確認された。

また、円環状の周縁部１６が衝突板１１の円錐
面から外側に傾斜しているため、噴出孔４から噴
出するCWMの噴出方向が反転され、CWMが金
属板１２の外表面にまわり込んで付着することが
防止されている。したがつて、付着したCWMが
燃焼室の燃焼熱によつてカーボンデポジツトとな
り、石炭中のＳやNa等によつて金属板１２が腐
食されることが防止されている。

第３図は、この発明の広角二流体アトマイザお
よび従来のＹジエツトアトマイザの気液比と平均
噴霧粒径との関係を、夫々曲線２１および曲線２
２によつて示す図である。なお、第３図および後
述の第４図〜第８図において、燃料はCWMであ
り、微粒化媒体は空気である。第３図において、
曲線２１および曲線２２によつて示すように、同
一気液比において、この発明の広角二流体アトマ
イザを用いた場合の平均噴霧粒径は、従来のＹジ
エツトアトマイザを用いた場合の平均噴霧粒径の
ほぼ1/2である。とくに、実際の燃焼条件に近い
気液比＜0.15において、平均噴霧粒径が著しく小
さくなつている。この場合、平均噴霧粒径は各噴
霧粒子の同一方向の最大径の平均値である。

第４図は、この発明の広角二流体アトマイザか
ら噴出するCWMの噴霧流に、燃焼用空気を吹き
当てた場合の噴霧流のパターンを示す図である。
第５図ＡおよびＢは、夫々第４図の位置Ａおよび
位置Ｂにおけるアトマイザの中心軸に直角な方向
の噴霧分散量の分布を示す図である。

第４図、第５図ＡおよびＢにおいて、アトマイ
ザチツプ３に衝突板１１を取り付けたこの発明の
広角二流体アトマイザから噴出するCWMは、ア
トマイザチツプ３の中心軸Ｃにほぼ直角な方向す
なわち広角に偏平な円板状に広がる。この広角に
偏平な円板状に広がつたCWMの噴霧流に、矢印
９で示す方向に燃焼用空気を吹き当てると、偏平
な円板状に広がつたCWMの噴霧流は、アトマイ
ザチツプ３の中心軸Ｃの方向に方向変更して集合
し、束状の噴霧流となる。

この場合、衝突板１１の背後には噴霧CWMの
逆流領域１０が生じ、偏平な円板状に広がつた
CWMの噴霧流が、周囲からアトマイザチツプ３
の中心軸Ｃに向つてゆつくり移動するか、あるい
はアトマイザチツプ３の方向へ舞いもどる状態に
なるため、保炎が著しく容易であるとともに、
O₂不足の還元性燃焼となるのでNO_Xの発生が減
少する。すなわち、逆流領域１０の中央の位置Ａ
におけるアトマイザチツプ３の中心軸Ｃに直角な
方向の噴霧CWMの分散量は、第５図Ａに示すよ
うに、逆流流域１０の外周部において密になり、
噴霧CWMの形状は中空円錐状である。また、逆
流領域１０の下流の位置Ｂにおけるアトマイザチ
ツプ３の中心軸Ｃに直角な方向の噴霧CWMの分
散量は、第５図Ｂに示すように、アトマイザチツ
プ３の中心軸Ｃ付近において密になり、噴霧
CWMの形状は束状である。

第６図は、この発明の広角二流体アトマイザお
よび従来のＹジエツトアトマイザの気液比と着火
距離との関係を、夫々曲線２３および曲線２４に
よつて示す図である。第６図に示すように、この
発明の広角二流体アトマイザの着火距離は、従来
のＹジエツトアトマイザの着火距離の1/2〜1/3に
短くなつており、保炎性が良好である。

第７図は、この発明の広角二流体アトマイザお
よび従来のＹジエツトアトマイザの気液比と灰中
未燃分率との関係を、夫々曲線２５および曲線２
６によつて示す図である。第７図に示すように、
この発明の広角二流体アトマイザを用いて燃焼し
た場合の灰中未燃分率は、従来のＹジエツトアト
マイザを用いて燃焼した場合の灰中未燃分率より
も大幅に少なく、燃焼が良好である。

第８図は、この発明の広角二流体アトマイザを
用いて30％二段燃焼した場合および従来のＹジエ
ツトアトマイザを用いて30％二段燃焼した場合の
燃焼温度と排出NO_X濃度との関係を、夫々点群
２７および点群２８によつて示す図である。この
発明の広角二流体アトマイザを用いた場合の燃焼
性は、従来のＹジエツトアトマイザに用いた場合
の燃焼性よりも良好であるにもかかわらず、第４
図において既に説明したように、衝突板１１の背
後にO₂不足の還元性燃焼域が生じるので、排出
NO_X濃度は約30ppm低い。

第９図は、この発明の広角二流体アトマイザお
よび従来のＹジエツトアトマイザをボイラに使用
した場合の気液比と発生すす濃度との関係を、夫
夫曲線２９および曲線３０によつて示す図であ
る。この場合は、燃料は灯油であり、微粒化媒体
は蒸気である。蒸気アトマイザは、噴霧燃料と燃
焼用空気とが良く混合しないために、発生するす
すの濃度が上昇する傾向があつた。したし、この
発明の広角二流体アトマイザを用いた場合に発生
するすすの濃度は、従来のＹジエツトアトマイザ
を用いた場合に発生するすすの濃度に比較して、
40％以上減少している。とくに、実缶の条件に近
い気液比＜0.15において発生すす濃度が低い。こ
のことから、この発明の広角二流体アトマイザ
は、黒煙の発生が少ない点火トーチとして、ボイ
ラに実用できることが判る。

このように、この発明の広角二流体アトマイザ
は従来のＹジエツトアトマイザと比較して多くの
利点を有するが、第１２図に示すように、隣接す
る噴出孔４から噴出する噴霧流３１が互いに干渉
して、噴霧干渉部３２が形成される。これは、噴
出孔４から噴出するCWMと微粒化用空気との混
合噴出流が衝突板１１に衝突して、噴霧流３１が
扇形に広がることと、噴霧流３１の扇形の円弧方
向の速度が遅いこととが原因である。そして、噴
霧干渉部３２では噴霧粒子どうしが合体し易く、
噴霧粒子径が大きくなることを実験の観察によつ
て確認してある。

それ故、CWMと微粒化用空気との混合噴出流
を噴出孔４から噴出させずに、円環状のスリツト
から噴出させるようにすれば、噴霧干渉部３２が
形成されないで再微粒化が促進されるが、円環状
のスリツトの中心をアトマイザの中心に一致させ
ることが困難であつて、燃焼火災が偏つてしま
う。また、円環状のスリツトでは、CWMと微粒
化用空気との混合噴出流が通過する通路の断面積
が大きくなるので、噴出速度すなわち衝突板１１
に衝突する速度が遅くなり、噴出CWMの再微粒
化が効果的に行われない。このため、衝突板１１
の形状を変えることにより、噴霧干渉部３２を形
成しないようにして、噴出CWMの再微粒化を促
進するようにしている。

第１３図イおよびロは衝突部材の形状変化の実
施例を示す図であつて、既に説明した第１図にお
ける部分と同一の部分には同一の番号を用いてい
る。第１３図イにおいては、噴出孔４の中心軸１
５を延長した衝突板１１の円錐面上に、中心軸１
５の方向の深さがh₁で直径がD₁である円形カツ
プ３３が設けてある。また、第１３図ロにおい
て、噴出孔４の中心軸１５を延長した衝突板１１
の円錐面上に、衝突板１１の円錐面に直角な方向
の深さがh₂で直径がD₂である円形カツプ３４が
設けてある。なお、円形カツプ３３および３４は
セラミツクス製であつて、金属製の衝突板１１に
埋め込んである。

このように構成してあるので、噴出孔４から噴
出する噴出CWMのうちの粗粒CWMは、円形カ
ツプ３３および３４の中で再微粒化される。そし
て、円形カツプ３３および３４のエツジによつて
再微粒化が促進されるとともに、既に説明した第
１２図に示すような噴霧流３１の扇形の広がりが
狭くなるので、噴霧干渉部３２が形成されないよ
うになつている。

この場合、噴出孔４から噴出する噴出流の断面
積は、衝突板１１の円錐面の位置では広くなつて
いるので、円形カツプ３３の直径D₁および円形
カツプ３４の直径D₂を噴出孔４の直径Ｄの約1.2
倍にするのが望ましい。また、円形カツプ３３の
深さd₁と直径D₁との関係および円形カツプ３４
の深さd₂と直径D₂との関係は 0.1＜d₁／D₁，d₂／D₂＜0.5 であることが望ましい。上記のd₁／D₁，d₂／D₂
の値を0.5よりも大きくすると、レゾナンス効果
いわゆる共鳴超音波微粒化効果によつて、噴出孔
４から噴出する噴出CWMのうちの粗粒CWMの
再微粒化が促進されるが、噴出孔４から噴出する
噴出CWMが円形カツプ３３および３４に衝突し
て高く跳ね上がるので、既に説明した第４図に示
すように、噴霧CWMが広角に偏平な円板状に広
がらない。したがつて、燃焼用空気を吹きあてて
も、噴霧CWMが中空円錐の形状にならず、噴霧
CWMの噴霧流のパターンが崩れてしまう。

第１４図イおよびロは衝突部材の形状変化の他
の実施例を示す図である。第１４図イは平面図、
第１４図ロは斜視図であり、既に説明した第１図
における部分と同一の部分には同一の番号を用い
ている。第１４図イおよびロにおいて、噴出孔４
と同数の扇形の凹面２０が噴出孔４に対応して衝
突板１１の円錐面に設けてある。凹面２０の扇形
は、既に説明した第１２図における噴霧流３１の
扇型に対応するものであり、凹面２０の扇形の中
心軸Ｆは、噴出孔４の中心軸と衝突板１１の円錐
の軸線とを含む平面内に位置している。これによ
り、噴出孔４から噴出する噴出CWMは凹面２０
の扇形に沿つて広がるので、隣接する噴霧流と互
いに干渉することはない。この場合も、セラミツ
クス製の衝突板１１を金属板１２と止めねじ１３
とによつてアトマイザチツプ３に取り付けてあ
る。

第１５図は衝突部材の形状変化のさらに他の実
施例を示す図であつて、既に説明した第１図にお
ける部分と同一の部分には同一の番号を用いてい
る。第１５図において、段差ｈが等しい複数の段
が、衝突板１１の円錐の軸線を中心として同心円
状に、衝突板１１の円錐面上に階段状に設けてあ
る。そして、段S_iの直径D_iと、段S_iに隣接する段
S_i+1の直径D_i+1と、段差ｈとの関係が 0.5＜（D_i+1−D_i）／2h＜２であり、CWMの最大石炭粒子径D_nと、隣接する
段の直径D_iおよびD_i+1と、段差ｈと、噴出孔４の
直径Ｄとの関係が D_n＜（D_i+1−D_i）＜Ｄ D_n＜ｈ＜Ｄであれば、噴出孔４から噴出する噴出CWMのう
ちの粗粒CWMの再微粒化が促進されることが判
明している。これらの条件を逸脱すると、噴霧
CWMの噴霧流のパターンが崩れたり、または、
CWMの石炭粒子が段階状の段に固着して再微粒
化の効果が無くなつてしまう。なお、この場合
も、セラミツクス製の衝突板１１を金属板１２と
図示しない止めねじとによつてアトマイザチツプ
３に取り付けてある。

第１６図はアトマイザチツプに空気等の微粒化
媒体のみを噴射する噴射孔を設けた状態を示す図
である。第１６図イにおいては、噴出孔４と噴出
孔４との中間に微粒化媒体噴射孔１９を設けてい
る。また、第１６図ロにおいては、各噴出孔４の
両側に１個づつ微粒化媒体噴射孔１９を設けてい
る。第１６図イおよびロにおいて、微粒化媒体噴
射孔１９の直径を噴出孔４の直径よりも小さくし
てあるので、微粒化媒体の圧力損失が大きくて流
量が少なく、噴出速度が速くなつている。この噴
射孔１９から微粒化媒体を噴射して衝突板１１に
衝突させることにより、既に説明した第１２図に
示す噴霧干渉部３２が形成されないようにしてい
る。なお、第１６図イおよびロに示すアトマイザ
チツプ３と、既に説明した第１５図に示す階段状
の段を有する衝突板１１とを組み合せると、以下
に説明するように、再微粒化の効果が顕著であ
る。

第１７図は、気液比と平均噴霧粒径との関係
を、従来のＹジエツトアトマイザを曲線３５によ
つて、第１図に示すこの発明の広角二流体アトマ
イザを曲線３６によつて、第１３図イおよびロに
示すこの発明のアトマイザを曲線３７によつて、
第１５図に示すこの発明のアトマイザを曲線３８
によつて、第１６図イおよびロに示すこの発明の
アトマイザを曲線３９によつて、第１５図に示す
この発明の衝突板と第１６図イおよびロに示すこ
の発明のアトマイザチツプとを組み合せた場合を
曲線４０によつて、夫々示す図である。なお、第
１７図および後述の第１８図、第１９図におい
て、燃料はCWMであり、微粒化媒体は空気であ
る。

第１７図において、曲線３５および曲線３６
は、既に説明した第３図に示す曲線２２および曲
線２１と重複している。曲線３５および曲線３６
によつて示すように、第１図に示すこの発明の広
角二流体アトマイザを用いた場合の平均噴霧粒径
は、従来のＹジエツトアトマイザを用いた場合の
平均噴霧粒径よりも大幅に小さくなるが、気液比
＞0.2ではほぼ一定になつてしまう。これは、既
に説明した第１２図に示す噴霧干渉部３２におい
て、噴霧粒子どうしが合体するからである。

しかし、第１３図イおよびロ、第１５図、第１
６図イおよびロに示す衝突部材およびアトマイザ
チツプを用いれば噴霧干渉部３２が形成されず、
粗粒CWMの再微粒化が促進され、曲線３７，３
８，３９の順序で、平均噴霧粒径が小さくなる。
とくに、第１５図に示す階段状の衝突板１１と第
１６図イおよびロに示すアトマイザチツプ３とを
組み合せると、曲線４０に示すように平均噴霧粒
径が一段と小さくなる。すなわち、気液比＝0.1
において、従来のＹジエツトアトマイザを用いた
場合の平均噴霧粒径の約1/4、第１図に示すこの
発明の広角二流体アトマイザを用いた場合の平均
噴霧粒径の約1/2.4に小さくなり、再微粒化の効
果が顕著である。

第１８図は、気液比と着火距離との関係を、従
来のＹジエツトアトマイザを曲線４１によつて、
第１図に示すこの発明の広角二流体アトマイザを
曲線４２によつて、第１５図に示すこの発明の階
段状の衝突板１１と第１６図イおよびロに示すこ
の発明のアトマイザチツプ３とを組み合せたアト
マイザを曲線４３によつて夫々示す図である。

第１８図において、曲線４１および曲線４２
は、既に説明した第６図に示す曲線２４および曲
線２３と重復している。曲線４１および曲線４２
によつて示すように、第１図に示すこの発明の広
角二流体アトマイザの着火距離は、従来のＹジエ
ツトアトマイザの着火距離の1/2、1/3であるが、
第１５図に示すこの発明の階段状の衝突板１１と
第１６図イおよびロに示すこの発明のアトマイザ
チツプ３とを組み合せたアトマイザの着火距離
は、曲線４３によつて示すように、第１図に示す
この発明の広角二流体アトマイザの着火距離より
も更に短くなつており、バーナ近傍の燃焼を改善
する場合に有効である。

第１９図は、気液比と灰中未燃分率との関係
を、従来のＹジエツトアトマイザを曲線４４によ
つて、第１図に示すこの発明の広角二流体アトマ
イザを曲線４５によつて、第１５図に示すこの発
明の階段状の衝突板１１と第１６図イおよびロに
示すこの発明のアトマイザチツプ３とを組み合せ
たアトマイザを曲線４６によつて、夫々示す図で
ある。

第１９図において、曲線４４および曲線４５
は、既に説明した第７図に示す曲線２６および曲
線２５と重復している。曲線４４および曲線４５
によつて示すように、第１図に示すこの発明の広
角二流体アトマイザを用いて燃焼した場合の灰中
未燃分率は、従来のＹジエツトアトマイザを用い
て燃焼した場合の灰中未燃分率よりも大幅に少な
く、燃焼が良好であるが、第１５図に示すこの発
明の階段状の衝突板１１と第１６図イおよびロに
示すこの発明のアトマイザチツプ３とを組み合せ
たアトマイザを用いて燃焼した場合の灰中未燃分
率は、曲線４６によつて示すように、第１図に示
すこの発明の広角二流体アトマイザを用いて燃焼
した場合の灰中未燃分率よりも更に少なく、気液
比＜0.1の条件でも灰中未燃分率は２％以下であ
り、実缶に充分使用できるものである。

第２０図は、気液比と発生すす濃度との関係
を、従来のＹジエツトアトマイザを直線４７によ
つて、第１図に示すこの発明の広角二流体アトマ
イザを直線４８によつて、第１５図に示すこの発
明の階段状の衝突板１１と第１６図イおよびロに
示すこの発明のアトマイザチツプ３とを組み合せ
たアトマイザを直線４９によつて、夫々示す図で
ある。この場合は、燃料は軽油であり、微粒化用
媒体は蒸気である。蒸気アトマイズは、噴霧燃料
と燃焼用空気とが良く混合しないために、発生す
るすすの濃度が上昇する傾向があつた。しかし、
第１図に示すこの発明の広角二流体アトマイザを
用いた場合の発生すす濃度は、従来のＹジエツト
アトマイザを用いた場合の発生すす濃度と比較し
て20％以上低い。また、第１５図に示すこの発明
の階段状の衝突板１１と第１６図イおよびロに示
すこの発明のアトマイザチツプ３とを組み合せた
アトマイザを用いた場合の発生すす濃度は、第１
図に示すこの発明の広角二流体アトマイザを用い
た場合の発生すす濃度と比較して、さらに20％以
上低い。とくに、実缶での条件に近い気液比＜
0.15において、発生すす濃度の低下が著しい。こ
のことから、第１５図に示すこの発明の階段状の
衝突板１１と第１６図イおよびロに示すこの発明
のアトマイザチツプ３とを組み合せたアトマイザ
は、黒煙の発生が少ない点火トーチとして、ボイ
ラに実用できることが判る。

〔発明の効果〕

この発明によれば、粗粒CWMが再微粒化され
て粒径が小さくなるとともに、広角に噴霧される
ので、バーナ近傍における着火が良くなる効果が
あるとともに、灰中未燃分が少なくなる効果があ
る。また、衝突部材の背後にO₂不足の還元性燃
焼域が生じるので、NO_Xの発生が減少する効果
がある。

また、セラミツクス製衝突部材は摩耗が少な
く、熱的衝撃等によつて亀裂が生じても金属板に
よつて押えているので破片が脱落せず、燃料の噴
霧パターンが急変しない効果がある。

さらに、すすの発生が少ないので、点火トーチ
として使用すれば、ボイラ起動時に発生するすす
が少くなる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の広角二流体アトマイザの断
面図、第２図ａ，ｂ，ｃ，ｄはともに第１図のＡ
部の拡大図、第３図はこの発明の広角二流体アト
マイザおよび従来のＹジエツトアトマイザの気液
比と平均噴霧粒径との関係を示す図、第４図はこ
の発明の広角二流体アトマイザの噴霧流のパター
ンを示す図、第５図ＡおよびＢは夫々第４図の位
置Ａおよび位置Ｂにおけるアトマイザの中心軸に
直角な方向の噴霧分散量の分布を示す図、第６図
はこの発明の広角二流体アトマイザおよび従来の
Ｙジエツトアトマイザの気液比と着火距離との関
係を示す図、第７図は同じく気液比と灰中未燃分
率との関係を示す図、第８図は同じく燃焼温度と
排出NO_X濃度との関係を示す図、第９図は同じ
く気液比と発生すす濃度との関係を示す図、第１
０図は従来のＹジエツトアトマイザの断面図、第
１１図は従来のＹジエツトアトマイザの噴出孔出
口における燃料の噴出状況を示す図、第１２図は
この発明の広角二流体アトマイザの噴霧干渉部を
示す図、第１３図イおよびロはこの発明の広角二
流体アトマイザの衝突部材の形状変化の実施例を
示す図、第１４図イおよびロはこの発明の広角二
流体アトマイザの衝突部材の形状変化の他の実施
例を示す図、第１５図はこの発明の広角二流体ア
トマイザの衝突部材の形状変化のさらに他の実施
例を示す図、第１６図イおよびロはアトマイザチ
ツプに微粒化媒体のみの噴射孔を設けた状態を示
す図、第１７図は、従来のＹジエツトアトマイ
ザ、第１図に示すこの発明の広角二流体アトマイ
ザ、第１３図イおよびロに示すこの発明のアトマ
イザ、第１５図に示すこの発明のアトマイザ、第
１６図イおよびロに示すこの発明のアトマイザ、
第１５図に示すこの発明の段階状の衝突板と第１
６図イおよびロに示すこの発明のアトマイザチツ
プとを組み合せたアトマイザの気液比と平均噴霧
粒径との関係を示す図、第１８図は、従来のＹジ
エツトアトマイザ、第１図に示すこの発明の広角
二流体アトマイザ、第１５図に示すこの発明の段
階状の衝突部材と第１６図イおよびロに示すこの
発明のアトマイザチツプとを組み合せたアトマイ
ザの気液比と着火距離との関係を示す図、第１９
図は同じく気液比と灰中未燃分率との関係を示す
図、第２０図は同じく気液比と発生すす濃度との
関係を示す図である。１……微粒化媒体通路、２……燃料通路、３…
…アトマイザチツプ、４……噴出孔、５……キヤ
ツプナツト、６……油膜、７……微細油粒、８…
…粗大油粒、９……矢印、１０……逆流領域、１
１……衝突板、１２……金属板、１３……止めね
じ、１４……母線、１５……中心軸、１６……周
縁部、１７……端縁、１８……アトマイザ本体、
１９……微粒化媒体噴射孔、２０……凹面、２１
〜２６，２９，３０，３５〜４６……曲線、２
７，２８……点群、３１……扇形噴霧流、３２…
…噴霧干渉部、３３，３４……円形カツプ、４７
〜４９……直線。

Claims

【特許請求の範囲】１複数の噴出孔を同一円周上に配置し、前記噴
出孔の内部で微粒化媒体によつて燃料を微粒化
し、該微粒化された燃料を前記複数の噴出孔から
それぞれ噴出させ、その後流に配設されているほ
ぼ円錐形状の衝突部材に衝突させて広角に燃料を
噴霧化する二流体アトマイザであつて、前記衝突
部材の円錐の母線と前記複数の噴出孔の中心軸と
の交差角度を10°以上とし、前記衝突部材の円錐
の周縁部を、前記衝突部材の円錐面のテーパ角度
よりも大きな角度で外側に傾斜させ、該周縁部の
前記衝突部材の円錐の母線方向の長さを前記噴出
孔の直径の0.2〜1.5倍となし、前記衝突部材の軸
線を、前記複数の噴出孔を配置した同一円周の円
の中心を通り、かつ該円に垂直な方向に一致さ
せ、前記衝突部材の円錐面を前記複数の噴出孔に
対面させて配設してなることを特徴とする広角二
流体アトマイザ。２前記衝突部材がセラミツクス製であることを
特徴とする特許請求の範囲第１項記載の広角二流
体アトマイザ。３前記衝突部材の円錐の底面が金属板によつて
覆つてあることを特徴とする特許請求の範囲第１
項または第２項記載の広角二流体アトマイザ。４前記複数の噴出孔と同数の扇形の凹面が夫々
前記複数の噴出孔に対応して前記衝突部材の円錐
面に設けてあり、前記複数の扇形の凹面の中心軸
が、それぞれ対応する前記複数の噴出孔の中心軸
と前記衝突部材の円錐の軸線とを含む複数の平面
内に位置していることを特徴とする特許請求の範
囲第１項ないし第３項のいずれか１項記載の広角
二流体アトマイザ。５段差が等しい複数の段が、前記衝突部材の円
錐の軸線を中心として同心円状に、前記衝突部材
の円錐面上に連続して設けてあることを特徴とす
る特許請求の範囲第１項ないし第３項のいずれか
１項記載の広角二流体アトマイザ。６前記複数の段の等しい段差ｈと、前記段差ｈ
を形成する隣接する同心円状の段の直径D_iおよび
D_i+1との関係が 0.5＜（D_i+1−D_i）／2h＜２であり、前記段差ｈと、前記燃料の最大粒子径
D_nと、前記直径D_iおよびD_i+Iと、前記複数の噴出
孔の直径Ｄとの関係が D_n＜（D_i+1−D_i）＜Ｄ D_n＜ｈ＜Ｄであることを特徴とする特許請求の範囲第５項記
載の広角二流体アトマイザ。７前記衝突部材が金属製であり、底壁を有する
セラミツクス製の円筒が、前記複数の噴出孔の中
心軸を夫々延長した前記金属製の衝突部材の円錐
面の位置に、前記底壁の内面を前記噴出孔に対面
させてそれぞれ埋設してあることを特徴とする特
許請求の範囲第１項記載の広角二流体アトマイ
ザ。８前記セラミツクス製の円筒の内径D′が前記
噴出孔の直径Ｄよりも長くしてあり、前記セラミ
ツクス製の円筒の深さｄと前記内径D′との関係
が 0.1＜ｄ／D′＜0.5 であることを特徴とする特許請求の範囲第７項記
載の広角二流体アトマイザ。９前記微粒化媒体のみを噴射する複数の噴射孔
が、前記複数の噴出孔の噴出方向と同じ方向で、
前記複数の噴出孔を配置した同一円周上に配置し
てあることを特徴とする特許請求の範囲第１項な
いし第８項のいずれか１項に記載の広角二流体ア
トマイザ。１０前記複数の噴射孔の直径が前記複数の噴出
孔の直径よりも短くしてあることを特徴とする特
許請求の範囲第９項記載の広角二流体アトマイ
ザ。