JPH06105123B2 - 戻り油圧噴霧式バ−ナの燃焼装置 - Google Patents

戻り油圧噴霧式バ−ナの燃焼装置

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JPH06105123B2
JPH06105123B2 JP63111788A JP11178888A JPH06105123B2 JP H06105123 B2 JPH06105123 B2 JP H06105123B2 JP 63111788 A JP63111788 A JP 63111788A JP 11178888 A JP11178888 A JP 11178888A JP H06105123 B2 JPH06105123 B2 JP H06105123B2
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    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23NREGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
    • F23N1/00Regulating fuel supply
    • F23N1/002Regulating fuel supply using electronic means

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Pressure-Spray And Ultrasonic-Wave- Spray Burners (AREA)
  • Feeding And Controlling Fuel (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、燃焼設備における戻り油圧噴霧式バーナの噴
霧量を、送油量によって制御する装置に関する。
(従来の技術) 従来、油圧噴霧式バーナを使用した燃焼にかかる制御装
置としては、実開昭56-103751号公報や実開昭57-19735
号公報などに示されるごとく、油圧制御を行う給油管に
おいて、噴燃ポンプの前後に亙り、戻り油量の制御弁を
有するバイパス回路を設け、噴霧ノズルよりも手前で燃
料を制御するようにしたものである。
また、噴霧ノズルの中に戻りラインを設け、この戻りラ
インの戻り油量を制御するようにしたものとしては、例
えば、特開昭55-3540号公報に記載された、液体燃料用
燃焼装置などがある。
第3図は、従来技術に係る制御装置を示すものであり、
(1)はボイラー等の燃焼室(2)に向かって配設され
た噴霧ノズル、(3)はこの噴霧ノズル(1)とタンク
(T)を接続する主管路、(4)は噴燃ポンプ、(5)
(6)はバイパス回路とそのリリーフ弁、(7)は噴霧
ノズル(1)から戻った燃料が通る戻りライン、(8)
は送風器(9)からの空気を燃焼側に吹き込む送風ダク
トである。
そしてこのものは、燃焼室(2)における燃焼負荷に応
じて、燃料噴射量と送風量を、2段階もしくは連続的に
制御できるようになっている。
即ち、(10)は戻りライン(7)に設けた戻り油量の制
御弁(11)と、送風ダクト(8)に設けられた送風ダン
パー(12)を連動するリンクでありこのリンク(10)を
介してこれら制御弁(11)と送風ダンパー(12)をコン
トロールモータ(13)で作動させて2段階もしくは連続
的に制御するようになっている。
(発明が解決しようとする課題) しかし、以上のように従来の圧力制御による制御手段は
燃料の粘性が一定以上にあることを前提とした制御方法
であるが、一般には燃料は温度変化や組成変化によって
大きく粘性が変化する。粘性が変化すると、圧力が一定
でも流動抵抗や増減し、失火しないように流量を維持す
ることが難しくなる。
従来は、このような失火を防ぐために、送油ラインを常
時一定温度に加熱するという方法を採っているが、戻り
油圧式バーナによる場合は戻り量が増え、循環時間が長
いため、燃料の異常加熱を起こしたり、循環経路内にガ
スが発生して燃焼に支障をきたす恐れがあった。
以上のように、戻り油圧式バーナでは、噴燃ポンプ吸い
込み側での圧力を一定以下に保つことと、燃料流量が一
定以上であることが異常燃焼や失火を防止する条件とな
るが、従来の手段は燃料の温度変化や組成変化による粘
性変化にともなった流量変動についての考察がなく、燃
料を一定以上に加熱するという手段にとどまっている。
また、従来のように燃料を加熱する手段によると、加熱
が充分にできない場合には粘性の上昇により流量が不安
定となって失火するといった心配もあり、特に、寒冷地
における送油ラインの管理が困難である。
ここで、戻り圧力噴霧バーナーの粘性と噴射噴霧の関係
は、やや常識外の特性を示すことを示唆したい。圧力噴
霧バーナーは噴射ノズルに高圧をかけて微細な油滴を噴
霧するものであるが、この作用を達成するため圧力噴霧
バーナーは圧力エネルギーを2段階の過程を経て噴霧の
微細化を行っている。
第1の過程は最も重要な作用であるが中心部の円筒形の
旋回室に向けて旋回室の接線方向に外部より高圧の燃料
を供給し、旋回室の内部に高速な旋回を発生させる作用
である。
第2の過程は旋回室より高速な旋回により油膜状になっ
た燃料をノズルチップ先端に供給し、外部に噴霧させる
作用である。なお、戻り圧力噴霧バーナーとはこの旋回
室に入った燃料を噴燃ポンプの吸い込み側に戻して燃焼
量の制御を行うものである。
従って、圧力噴霧バーナーとは高速旋回によりノズル穴
の内面に薄い油膜を形成し、この油膜が旋回室内部の圧
力により外部に飛び出す際に油膜がちぎれて霧状に噴霧
するのである。つまり、噴霧穴内部の周辺部に燃料が薄
膜状に旋回しており、穴全体に燃料油が満たされた状態
で噴霧されるのではないのである。
以上を整理すると次のようになる。
1.この油膜は薄い程噴霧される油滴が微細化される。
2.同一の噴霧圧力であれば、油膜が厚い方が大量に噴霧
される。
3.流体が重油のような粘弾性流体の場合、粘性が低いほ
ど油膜が薄くなる。
(このことは粘性の低い流体ほど油滴が細かくなること
からも分かるが、粘弾性流体特有のずり応力により旋回
の中心部に流体が集まる特性に依るものである。) 従って、この事により粘性が上昇すると噴霧粒子径が大
きくなるだけで無く噴霧量も増加してしまうことが理解
できる。これは、単なるオリフィスを通過する他のバー
ナーと全く逆の特性であり、非常に扱い難い性質を持っ
ていることを示している。
この特性を改善するには、戻り圧力を粘性が上昇した場
合には低下させてやる必要があるが、従来技術である戻
り制御では圧力を同一に保ってしまうため全く不可能で
あった。
従って、本発明の目的は、以上の技術的課題を解決し、
安定した燃料量の制御が可能な戻り油圧噴霧式バーナに
おける燃焼装置を提供することにあり、本発明のように
減圧弁により戻り圧力の制御を実施する場合には、送油
ポンプもしくは流量制御弁により設定された以上の流量
がバーナーにより噴霧されると噴燃ポンプ吸い込み側の
圧力が低下し、結果的に燃焼量が設定流量と等しくなる
減圧弁の開度に自動的に調整されるので、従来技術に比
べて安全信頼性が向上すると共に、例えばA重油、B重
油、灯油などの燃料が許容の限度内で何等設備改修や調
整を必要としないで利用できるようになる。
(課題を解決するための手段) すなわち、本発明は旋回室より高速な旋回により油膜状
になった燃料をノズルチップ先端に供給して噴霧し、旋
回室に入った燃料の一部を噴霧せず噴燃ポンプの吸い込
み側に戻して燃焼室の制御を行う戻油圧噴霧式バーナに
おいて、燃料タンクから噴燃ポンプまでの主管路内に送
油ポンプを設けると共に、燃料戻り機構を構成する戻り
ライン内に減圧弁を設け、該戻りラインを送油ポンプと
噴燃ポンプとの間の主管路に接続し、前記減圧弁は噴燃
ポンプの吸入側が一定圧となるように調整できるもので
構成され、かつ送油ポンプの回転数を制御して噴霧ノズ
ルに対する送油量を制御するように構成したことを特徴
とする戻り油圧噴霧式バーナの燃焼装置を構成し、又旋
回室より高速な旋回により油膜状になった燃料をノズル
チップ先端に供給して噴霧し、旋回室に入った燃料の一
部を噴霧せず噴燃ポンプの吸い込み側に戻して燃焼室の
制御を行う戻り油圧噴霧バーナにおいて、燃料タンクか
ら噴燃ポンプまでの主管路間に送油ポンプを設けると共
に燃料戻り機構を構成する戻りライン内に減圧弁を設
け、該戻りラインを送油ポンプと噴燃ポンプとの間の主
管路に接続すると共に、前記減圧弁は噴燃ポンプの吸入
側が一定になるように調整できるもので構成され、かつ
戻りラインの主管路との接続部と送油ポンプとの間の主
管路内に流量制御弁を設け、該流量制御弁の開閉を制御
して噴霧ノズルに対する送油量を制御するように構成し
たことを特徴とする戻り油圧噴霧式バーナの燃焼装置を
構成したものである。
(実施例) 以下、本発明の実施例を図面について説明する。
先ず、油圧噴霧式バーナについて説明する。
第1図におかいて、(P)は、タンク(T)に充填され
た燃料を送り込む送油ポンプであり、(14)(15)はこ
の送油ポンプ(P)の前後に亙る、圧力逃がしのための
バイパス回路とそのリリーフ弁である。なお、このバイ
パス回路(14)は省略することもできる。
この送油ポンプ(P)の回転数、即ち送油量は、制御装
置(M)からの信号で制御されるようになっており、
(16)はその信号を変換するためのインバーター、(1
9)は燃焼室(2)内の負荷を測定する負荷計、(20)
は負荷計(19)で検出された負荷変動を信号として制御
装置(M)に供給する調節器である。
その他、(1)はボイラー等の燃焼室(2)に向かって
配設された噴霧ノズル、(3)はこの噴霧ノズル(1)
とタンク(T)を接続する主管路、(4)は噴燃ポン
プ、(5)(6)は、圧力逃がしのためのバイパス回路
とそのリリーフ弁、(7)は噴霧ノズル(1)から戻っ
た燃料が通る戻りライン、(8)は送風器(9)からの
空気を吹き込む送風ダクトである。
戻りライン(7)は、所望の減圧値に設定された戻り油
量の減圧弁(11)を介して、送油ポンプの吐き出し側と
噴燃ポンプ(4)の吸い込み側を結ぶラインの中途に結
合されている。なお、この減圧値は2Kg/cm2程度に設定
することが好ましい。
このことにより、噴燃ポンプ(4)の吸い込み側圧力
は、送油ポンプ(P)の吐き出し圧が油タンク(T)の
液面変動などにより変動したとしても、戻りラインの減
圧弁の圧力調整機能により送油ポンプの吐き出し側と噴
霧ポンプ(4)の吸い込み側を結ぶライン全体を設定さ
れた一定圧に保つよう調整され、噴霧ポンプ吸い込み側
は一定圧に調整される。
つまり、噴燃ポンプ(4)と戻りライン(7)で構成さ
れる循環回路で噴燃ポンプ(4)の吸い込み側圧力が一
定となり、吐き出し側圧力も一定となる。
ここで送油量が増すと、噴燃ポンプ(4)の吸い込み圧
を一定に保つため、減圧弁(11)は閉じる方向へ作動
し、結果として戻り量を減少させ、戻りライン(7)の
戻り圧力が上昇し、噴霧ノズル(1)からの噴霧量が上
昇する。この時の各圧力バランスは、粘性一定のもとで
は常に送油量と完全に連動しており、再現性が極めて高
い。
そして、この圧力バランス下で粘性が上昇した場合、粘
性上昇により噴霧ノズルの出口において油膜層が厚くな
る変化を起こすため噴霧圧が同じでも噴霧ポンプ吐き出
し以降の噴霧ノズルからの噴霧量が増加する傾向となる
が、送油ポンプからの送油量が一定に設定されているた
め、噴燃ポンプの吸い込み圧力が低下する傾向となる。
これを補うため戻りラインの減圧弁は、開く方向へ作動
し戻り量を増加させるとともに、戻り圧力を低下させる
ので、噴霧量が減少する。
従って、圧力バランスは粘性変化に伴って変更される
が、噴霧油量は、送油量と一致し粘性の変化が噴霧油量
に変化を与えない。
さらに噴霧油圧がリリーフ弁(6)の作動不良等により
変化を受けても、同様に減圧弁が自動補正を行い噴霧油
量は一定となる。
このため燃焼用の空気量は、送油量と連動させるのみで
安定した燃料制御が実施できる。
この点、従来は戻り量の変更を戻り制御弁の変化のみで
決定していたので、上記粘性の変化や、一次圧力の変化
に対して直接噴霧量の変化という形で影響を受けること
となり、さらに低燃焼時には、噴燃ポンプ吸い込み側の
圧力の影響が大きく低燃焼域での噴霧油量の安定性を更
に悪化させていたので送風量が一定であっても燃焼状態
は常に変化していた。また、弁開度の変化率と噴霧油量
との関係は、上記送油量と噴霧量との関係のように一定
では無く極めて複雑な関係となるので、予め噴霧量を制
御弁の開度より求めることは困難であった。
送風ダクト(8)には送風ダンパー(12)が装置されて
おり、この送風ダンパー(12)は、変換器(17)を介し
た制御装置(M)からの出力信号で制御されるコントロ
ールモーター(18)で開閉する。
第2図は、送油ポンプ(P)と噴燃ポンプ(4)との間
に流量制御弁(21)を設けて、この弁の制御により送油
量を制御するもので、この場合のバイパス回路(14)と
リリーフ弁(15)は必要な設備である。
また、制御装置(M)は、任意のものを使用でき、また
この制御装置(M)で噴燃ポンプ(4)や、各弁などを
制御するようにすることも可能である。
(発明の効果) 以上、本発明の戻り油圧噴霧式バーナの燃焼装置によれ
ば、送油ポンプの回転数制御か、流量制御弁の制御によ
り送油量を調整することで噴霧量を制御することが可能
となり、燃料の粘性や圧力に左右されない、安定した燃
焼を行うことができる。特に、本発明のような制御によ
れば、燃料の圧力変動や粘性の変動に対しても良好な燃
焼を維持することができ、従来技術に比べて安全性、信
頼性が向上すると共に、例えばA重油、B重油、灯油な
どの燃料が許容の範囲で、何等の設備の改修も必要とし
ないで利用できるようになる。
また、送油量を制御するので、戻り量制御弁の弁特性に
よって噴霧量の許容範囲が限定されていた従来に比較し
て、幅広い流量制御ができる。
特に、少量送油について、制御できる幅が広くなるの
で、燃焼制御が負荷に合わせて幅広く行えるようにな
る。
【図面の簡単な説明】
第1、2図は本発明装置のフローシート、第3図は従来
装置のフローシートである。 (M)……制御装置 (P)……送油ポンプ (T)……タンク (1)……噴霧ノズル (3)……主管路 (4)……噴燃ポンプ (7)……戻りライン (11)……減圧弁 (19)……圧力計 (20)……圧力変換器 (21)……流量制御弁
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 実開 昭60−12044(JP,U) 実開 昭59−181924(JP,U)

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】旋回室より高速な旋回により油膜状になっ
    た燃料をノズルチップ先端に供給して噴霧し、旋回室に
    入った燃料の一部を噴霧せず噴燃ポンプの吸い込み側に
    戻して燃焼室の制御を行う戻り油圧噴霧式バーナにおい
    て、燃料タンクから噴燃ポンプまでの主管路内に送油ポ
    ンプを設けると共に、燃料戻り機構を構成する戻りライ
    ン内に減圧弁を設け、該戻りラインを送油ポンプと噴燃
    ポンプとの間の主管路に接続し、前記減圧弁は噴燃ポン
    プの吸入側が一定圧となるように調整できるもので構成
    され、かつ送油ポンプの回転数を制御して噴霧ノズルに
    対する送油量を制御するように構成したことを特徴とす
    る戻り油圧噴霧式バーナの燃焼装置。
  2. 【請求項2】旋回室より高速な旋回により油膜状になっ
    た燃料をノズルチップ先端に供給して噴霧し、旋回室に
    入った燃料の一部を噴霧せず噴燃ポンプの吸い込み側に
    戻して燃焼室の制御を行う戻り油圧噴霧式バーナにおい
    て、燃料タンクから噴燃ポンプまでの主管路間に送油ポ
    ンプを設けると共に燃料戻り機構を構成する戻りライン
    内に減圧弁を設け、該戻りラインを送油ポンプと噴燃ポ
    ンプとの間の主管路に接続すると共に、前記減圧弁は噴
    燃ポンプの吸入側が一定となるように調整できるもので
    構成され、かつ戻りラインの主管路との接続部と送油ポ
    ンプとの間の主管路内に流量制御弁を設け、該流量制御
    弁の開閉を制御して噴霧ノズルに対する送油量を制御す
    るように構成したことを特徴とする戻り油圧噴霧式バー
    ナの燃焼装置。
JP63111788A 1988-05-09 1988-05-09 戻り油圧噴霧式バ−ナの燃焼装置 Expired - Fee Related JPH06105123B2 (ja)

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