JPH0788939B2 - 内部混合式アトマイザ - Google Patents
内部混合式アトマイザInfo
- Publication number
- JPH0788939B2 JPH0788939B2 JP19236986A JP19236986A JPH0788939B2 JP H0788939 B2 JPH0788939 B2 JP H0788939B2 JP 19236986 A JP19236986 A JP 19236986A JP 19236986 A JP19236986 A JP 19236986A JP H0788939 B2 JPH0788939 B2 JP H0788939B2
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- Japan
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- atomizer
- fuel
- mixing chamber
- hole
- mixing
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は内部混合式アトマイザに係り、特に微粉固体を
含有するスラリ状燃料の高効率、低公害燃焼化を図るに
好適な内部混合式アトマイザに関する。
含有するスラリ状燃料の高効率、低公害燃焼化を図るに
好適な内部混合式アトマイザに関する。
CWM（高濃度石炭・水スラリ）は流体化した燃料であ
り、従来の油と同じようにアトマイザを用いて噴霧燃焼
させることができるが、微粉炭と比較した場合の問題点
として着火保炎性の悪さと未燃分が増大してしまうこと
が知られている。着火性の悪さの原因は水の蒸発に熱が
費やされるためであり、微粉炭と比較してかなり着火距
離が長くなる。また、未燃分の増加を招く原因としては
未解明な部分が少なくないが、液滴内で微小な石炭粒子
が凝集しているため微粉炭のように個々の粒子のまま燃
え切らないことと、水分によって燃焼温度が低下するた
めである。さらに、石炭燃焼の特徴として、保炎性が悪
く火炎がリフトした状態では安定な還元域を形成しにく
く（しかも高温にならない）NOxを抑制するのが難しい
（この事実は微粉炭燃焼にもあてはまる）ことが挙げら
れる。したがって、CWMの燃焼効率を微粉炭並みまで上
昇させるには、噴霧性能にすぐれたCWMの燃焼に適した
アトマイザを開発することが必要である。
り、従来の油と同じようにアトマイザを用いて噴霧燃焼
させることができるが、微粉炭と比較した場合の問題点
として着火保炎性の悪さと未燃分が増大してしまうこと
が知られている。着火性の悪さの原因は水の蒸発に熱が
費やされるためであり、微粉炭と比較してかなり着火距
離が長くなる。また、未燃分の増加を招く原因としては
未解明な部分が少なくないが、液滴内で微小な石炭粒子
が凝集しているため微粉炭のように個々の粒子のまま燃
え切らないことと、水分によって燃焼温度が低下するた
めである。さらに、石炭燃焼の特徴として、保炎性が悪
く火炎がリフトした状態では安定な還元域を形成しにく
く（しかも高温にならない）NOxを抑制するのが難しい
（この事実は微粉炭燃焼にもあてはまる）ことが挙げら
れる。したがって、CWMの燃焼効率を微粉炭並みまで上
昇させるには、噴霧性能にすぐれたCWMの燃焼に適した
アトマイザを開発することが必要である。
第10図は従来の代表的な二流体アトマイザの構造を示す
断面図である。
断面図である。
第10図は内部混合式の一例を示し、CWMを噴出孔８より
噴出させるアトマイザチツプ本体１の底部には、燃料２
を導入する燃料ノズル４、微粒化媒体３を導入する微粒
化媒体供給孔５、及び燃料２と微粒化媒体３を混合する
気液衝突孔６の各々を備えて混合体を本体１の混合室７
へ供給するインタメディエイトプレート10が配設され、
このプレート10に対し本体１がキャップナット９によっ
て一体的に結合されている。
噴出させるアトマイザチツプ本体１の底部には、燃料２
を導入する燃料ノズル４、微粒化媒体３を導入する微粒
化媒体供給孔５、及び燃料２と微粒化媒体３を混合する
気液衝突孔６の各々を備えて混合体を本体１の混合室７
へ供給するインタメディエイトプレート10が配設され、
このプレート10に対し本体１がキャップナット９によっ
て一体的に結合されている。
第10図に示すアトマイザでは、インタメディエイトプレ
ート10の中心に開口する気液衝突孔６で燃料２と微粒化
媒体３を合流混合させて１次微粒化を行わせ、次いで混
合室７で滞留させた後に、噴出孔８より噴射微粒化して
いる。
ート10の中心に開口する気液衝突孔６で燃料２と微粒化
媒体３を合流混合させて１次微粒化を行わせ、次いで混
合室７で滞留させた後に、噴出孔８より噴射微粒化して
いる。
尚、この種装置に関するものとして、第13回液体微粒化
に関する講演会講演論文集（昭60/8）41頁、三菱重工技
報Vol.22,No.5（1985−９）664頁、石川島播磨重工技報
Vol.25,No.5（1985−９）308頁に記載のものがある。
に関する講演会講演論文集（昭60/8）41頁、三菱重工技
報Vol.22,No.5（1985−９）664頁、石川島播磨重工技報
Vol.25,No.5（1985−９）308頁に記載のものがある。
上記従来技術は、アトマイザにおける各噴出孔からの燃
料の均等配分と均質な微粒化を実現するための配慮、さ
らには大容量化（スケールアップ）に対する配慮がなさ
れておらず、燃焼に偏りが生じてゾーンコントロールが
難しくなり、灰中未燃分ばかりかNOxの低減をも不可能
にならしめていた。さらに、スケールアップするほど上
記欠点が顕著になるという問題があった。
料の均等配分と均質な微粒化を実現するための配慮、さ
らには大容量化（スケールアップ）に対する配慮がなさ
れておらず、燃焼に偏りが生じてゾーンコントロールが
難しくなり、灰中未燃分ばかりかNOxの低減をも不可能
にならしめていた。さらに、スケールアップするほど上
記欠点が顕著になるという問題があった。
本発明の目的は、上記した従来技術の問題点を解消し、
高効率・低NOx燃焼を達成しスケールアップが可能な内
部混合式アトマイザを提供することにある。
高効率・低NOx燃焼を達成しスケールアップが可能な内
部混合式アトマイザを提供することにある。
上記目的を達成するために、本発明は、燃料と微粒化媒
体をアトマイザ内で混合する内部混合式アトマイザでは
あるが、噴出孔に連通させて前記混合室内を円周方向に
前記噴出孔の位置及び個数に応じて分割する仕切り部材
を前記混合室内に設けたものである。
体をアトマイザ内で混合する内部混合式アトマイザでは
あるが、噴出孔に連通させて前記混合室内を円周方向に
前記噴出孔の位置及び個数に応じて分割する仕切り部材
を前記混合室内に設けたものである。
混合室に設けられた仕切り部材は、各噴出孔に供給され
る気液を均等な流量になるように配分する。各噴出孔よ
り噴射される燃料は微粒化され、燃焼に偏りを生じるこ
とがない。
る気液を均等な流量になるように配分する。各噴出孔よ
り噴射される燃料は微粒化され、燃焼に偏りを生じるこ
とがない。
以下、図面に基づいて本発明の実施例を説明する。
第１図、第２図及び第３図は本発明の一実施例を示す断
面図、Ａ−Ａ矢視断面図及び平面図である。第１図にお
いては、第10図と同一の部分は同一の引用数字で示した
ので重複する説明は省略するが、混合室７内に分割仕切
板11を設けて構成される。この分割仕切板11は、噴出孔
８の位置及び個数に対応させて挿入される。分割仕切板
11のバーナ軸方向長さは、混合室７のそれに一致させる
ことも可能であるが、ここでは圧力損失を低く抑える目
的で火炉側端から混合室長さの約3/4とした。混合室７
内（特に分割仕切板の表面）は、気液の接触がかなり激
しく行われる個所であるので、分割仕切板11はセラミッ
クスに代表される耐摩耗耐熱部材で成形することが望ま
しい。
面図、Ａ−Ａ矢視断面図及び平面図である。第１図にお
いては、第10図と同一の部分は同一の引用数字で示した
ので重複する説明は省略するが、混合室７内に分割仕切
板11を設けて構成される。この分割仕切板11は、噴出孔
８の位置及び個数に対応させて挿入される。分割仕切板
11のバーナ軸方向長さは、混合室７のそれに一致させる
ことも可能であるが、ここでは圧力損失を低く抑える目
的で火炉側端から混合室長さの約3/4とした。混合室７
内（特に分割仕切板の表面）は、気液の接触がかなり激
しく行われる個所であるので、分割仕切板11はセラミッ
クスに代表される耐摩耗耐熱部材で成形することが望ま
しい。
第４図、第５図及び第６図は、本発明の他の実施例を示
す断面図、Ｂ−Ｂ矢視断面図及び平面図である。
す断面図、Ｂ−Ｂ矢視断面図及び平面図である。
本実施例は、前記実施例における分割仕切板11に代えて
多孔ノズル12を混合室７内に設けたものである。多孔ノ
ズル12は前記実施例と同じ理由により、セラミックスで
成形加工するのが望ましい。同様に噴出孔８の個数及び
開口位置に対応させて、複数の分割ノズル孔13が設けら
れている。分割ノズル孔13の径は、圧力損失を小さくし
安定な噴射を行うために噴出孔８のそれよりも大きくし
ている。分割ノズル孔13の中心軸の上流側には、気液噴
出孔６に対向させて気液噴霧流の接触面積を増やし適当
な循環流を作り出す目的で窪み14が刻設されている。
多孔ノズル12を混合室７内に設けたものである。多孔ノ
ズル12は前記実施例と同じ理由により、セラミックスで
成形加工するのが望ましい。同様に噴出孔８の個数及び
開口位置に対応させて、複数の分割ノズル孔13が設けら
れている。分割ノズル孔13の径は、圧力損失を小さくし
安定な噴射を行うために噴出孔８のそれよりも大きくし
ている。分割ノズル孔13の中心軸の上流側には、気液噴
出孔６に対向させて気液噴霧流の接触面積を増やし適当
な循環流を作り出す目的で窪み14が刻設されている。
次に以上の各実施例の構成における作用効果について説
明する。
明する。
気液衝突孔６で一次微粒化された燃料は混合室７へ噴射
されるが、第１図の実施例では分割仕切板11が、また第
４図の場合は分割仕切板用多孔ノズル12があるため、各
噴出孔８へ燃料と微粒化媒体が均等に分配される。すな
わち、各噴出孔８からは、ほぼ同量の燃料がほぼ同等の
微粒化状態（噴霧平均粒径や粘度分布がほぼ等しくな
る）となって噴霧される。この効果の確認結果を第７図
（Ａ）、（Ｂ）に示す。第７図（Ａ）中の各噴出孔１〜
６の数字は、第７図（Ｂ）の横軸に示す数字に対応す
る。第７図（Ｂ）から仕切り用装置を設けない場合（従
来例）、混合室７の内部で重力の作用のために下方の噴
出孔（特にNo.4の噴出孔）に燃料が偏る傾向があった。
したがって、燃料が過剰になった噴出孔８では、相対的
に気液比が低下し、微粒化劣化のため長炎化する。第７
図（Ｂ）は、本発明のアトマイザの作用によって、上記
欠点はおおむね解決されることを示している。また、分
割仕切板11あるいは分割ノズル12の内壁表面の分だけ固
体面上における気液の接触部すなわち高せん断個所が増
加し微粒化が良好になる。
されるが、第１図の実施例では分割仕切板11が、また第
４図の場合は分割仕切板用多孔ノズル12があるため、各
噴出孔８へ燃料と微粒化媒体が均等に分配される。すな
わち、各噴出孔８からは、ほぼ同量の燃料がほぼ同等の
微粒化状態（噴霧平均粒径や粘度分布がほぼ等しくな
る）となって噴霧される。この効果の確認結果を第７図
（Ａ）、（Ｂ）に示す。第７図（Ａ）中の各噴出孔１〜
６の数字は、第７図（Ｂ）の横軸に示す数字に対応す
る。第７図（Ｂ）から仕切り用装置を設けない場合（従
来例）、混合室７の内部で重力の作用のために下方の噴
出孔（特にNo.4の噴出孔）に燃料が偏る傾向があった。
したがって、燃料が過剰になった噴出孔８では、相対的
に気液比が低下し、微粒化劣化のため長炎化する。第７
図（Ｂ）は、本発明のアトマイザの作用によって、上記
欠点はおおむね解決されることを示している。また、分
割仕切板11あるいは分割ノズル12の内壁表面の分だけ固
体面上における気液の接触部すなわち高せん断個所が増
加し微粒化が良好になる。
以上より、本発明アトマイザ利用による効果をまとめる
と次の２点に集約される。
と次の２点に集約される。
各噴出孔から均等に微粒化されるために、燃焼用空
気との混合が偏在なく良好になる。
気との混合が偏在なく良好になる。
微粒化が促進されることによって保炎性が向上す
る。
る。
この２つの作用によって、石炭スラリ燃料ではノズルと
未燃分の同時低減が可能になる。第８図及び第９図に実
証例を示す。本発明になるアトマイザを利用すれば、従
来のアトマイザに比較してNOxを約100ppm、また、未燃
分を２％程度低減することが可能になる。
未燃分の同時低減が可能になる。第８図及び第９図に実
証例を示す。本発明になるアトマイザを利用すれば、従
来のアトマイザに比較してNOxを約100ppm、また、未燃
分を２％程度低減することが可能になる。
石炭の燃焼では、発生NOxの大半が含有Ｎ分の転換によ
るFuel NOxである。この場合、保炎を強化することが
未燃分とNOxの同時低減に最も有効である。特に、燃料
比（＝残留固形可燃分／揮発性可燃分の質量比）の高い
低質炭ほど効果があるため、本発明になるアトマイザ
は、種々の性状を有する広範な炭種に対し適用できる。
るFuel NOxである。この場合、保炎を強化することが
未燃分とNOxの同時低減に最も有効である。特に、燃料
比（＝残留固形可燃分／揮発性可燃分の質量比）の高い
低質炭ほど効果があるため、本発明になるアトマイザ
は、種々の性状を有する広範な炭種に対し適用できる。
本発明によるアトマイザは、上述したCWMに限らず、他
の殆ど全ての液体または流体化燃料に対して適用可能で
ある。次にその例を挙げる。
の殆ど全ての液体または流体化燃料に対して適用可能で
ある。次にその例を挙げる。
（１）軽油、A,B,C重油 （２）COM（石炭・油スラリ） （３）メタコール（石炭．メタノールスラリ） （４）PWN（石油コークス．水スラリ） （５）ピッチ．水スラリ （６）劣質残渣（例えばストレートアスファルト） この中で、特に（２）〜（５）はスラリ燃料であり、CW
M同様に比較的難燃性といえるので、本発明アトマイザ
による燃焼性改善効果が期待できる。
M同様に比較的難燃性といえるので、本発明アトマイザ
による燃焼性改善効果が期待できる。
また、本発明によれば、着火の安定化が図れるために、
フライングアッシュ（EP灰）のみならず、A/Hからのシ
ンダ灰や炉低のクリンカアッシュの灰内未燃分が低減で
きるため、燃焼効率が向上する。さらに、微粒化媒体
（蒸気）量を低減できるため、ボイラ効率が上昇し、補
機動力費を削減することができる。また、低過剰空気燃
焼が可能になるため、イオウ分を多く含有する炭種を用
いても低温腐食を防止することができるほか、着火性の
改善により、燃焼性の劣る高燃料比炭（燃料比＝固定炭
素／揮発分）を用いたスラリ燃料にも有利になる。
フライングアッシュ（EP灰）のみならず、A/Hからのシ
ンダ灰や炉低のクリンカアッシュの灰内未燃分が低減で
きるため、燃焼効率が向上する。さらに、微粒化媒体
（蒸気）量を低減できるため、ボイラ効率が上昇し、補
機動力費を削減することができる。また、低過剰空気燃
焼が可能になるため、イオウ分を多く含有する炭種を用
いても低温腐食を防止することができるほか、着火性の
改善により、燃焼性の劣る高燃料比炭（燃料比＝固定炭
素／揮発分）を用いたスラリ燃料にも有利になる。
以上のように本発明によれば、火炎フローパターンを軸
対称にできるため、大容量化（スケールアップ）を図る
ことができる。
対称にできるため、大容量化（スケールアップ）を図る
ことができる。
第１図、第２図及び第３図は本発明の第１の実施例を示
す断面図、Ａ−Ａ矢視断面図及び平面図、第４図、第５
図及び第６図は本発明の第２の実施例を示す断面図、Ｂ
−Ｂ矢視断面図及び平面図、第７図（Ａ）、（Ｂ）は本
発明における噴霧分散パターンの説明図、第８図及び第
９図は本発明におけるNOx及び未燃分率特性図、第10図
は従来の内部混合式アトマイザを示す断面図である。 １……アトマイザチツプ本体、７……混合室、８……噴
出孔、10……インタメディエイトプレート、11……分割
仕切板、12……多孔ノズル、13……分割ノズル孔、14…
…窪み。
す断面図、Ａ−Ａ矢視断面図及び平面図、第４図、第５
図及び第６図は本発明の第２の実施例を示す断面図、Ｂ
−Ｂ矢視断面図及び平面図、第７図（Ａ）、（Ｂ）は本
発明における噴霧分散パターンの説明図、第８図及び第
９図は本発明におけるNOx及び未燃分率特性図、第10図
は従来の内部混合式アトマイザを示す断面図である。 １……アトマイザチツプ本体、７……混合室、８……噴
出孔、10……インタメディエイトプレート、11……分割
仕切板、12……多孔ノズル、13……分割ノズル孔、14…
…窪み。
Claims (3)
- 【請求項１】燃料供給路および燃料を微粒化するための
微粒化媒体供給路と、燃料供給路から供給される燃料お
よび微粒化媒体路から供給される微粒化媒体を混合する
混合室と、混合室内の混合流体を外部に噴出させる噴出
孔とを備えたアトマイザにおいて、前記噴出孔に連通す
る前記混合室内をその円周方向に前記噴出孔の位置及び
個数に応じて分割する仕切り部材を前記混合室内に設け
たことを特徴とする内部混合式アトマイザ。 - 【請求項２】前記仕切り部材は、前記混合室の軸中心よ
り半径方向に伸張された複数の板状体からなることを特
徴とする特許請求の範囲第（１）項記載の内部混合式ア
トマイザ。 - 【請求項３】前記仕切り部材は、前記噴出孔の口径より
も大きい口径を有するノズル孔を前記噴出孔の各々に対
向させて設けた多孔ノズルであることを特徴とする特許
請求の範囲第（１）項記載の内部混合式アトマイザ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19236986A JPH0788939B2 (ja) | 1986-08-18 | 1986-08-18 | 内部混合式アトマイザ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19236986A JPH0788939B2 (ja) | 1986-08-18 | 1986-08-18 | 内部混合式アトマイザ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6349613A JPS6349613A (ja) | 1988-03-02 |
| JPH0788939B2 true JPH0788939B2 (ja) | 1995-09-27 |
Family
ID=16290137
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19236986A Expired - Fee Related JPH0788939B2 (ja) | 1986-08-18 | 1986-08-18 | 内部混合式アトマイザ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0788939B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP6317631B2 (ja) | 2014-06-12 | 2018-04-25 | 三菱日立パワーシステムズ株式会社 | 噴霧ノズル、噴霧ノズルを備えた燃焼装置、及びガスタービンプラント |
-
1986
- 1986-08-18 JP JP19236986A patent/JPH0788939B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6349613A (ja) | 1988-03-02 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |