JPH0849814A - 流動性燃料用バーナ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 液体またはスラリー等、流動性の燃料を燃焼
させるバーナの負荷調節範囲を広くすること。 【構成】 外管(105) と内管(106) の間に中間管(122)
を設けて補助燃料通路(119) を構成するとともに、ノズ
ル金物(103) とバックプレ−ト(102) には、補助燃料通
路(119) と連通するよう複数の補助燃料通路孔(120) を
穿孔する。そしてバーナチップ(101) に、バックプレ−
ト(102) の補助燃料通路孔(120) と連通させて複数の補
助燃料孔(121) を穿孔し、燃料噴出孔(112) の側部に開
口させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、発電用その他の産業用
ボイラや化学工業炉等に用いられ、液体またはスラリー
等、流動性の燃料を燃焼させるバーナに関する。

【０００２】

【従来の技術】

〔構成〕図４は本発明の前提となる従来の流動性燃料用
バーナの一例を示す縦断面図である。この図において
（０１）はアトマイジングノズル（バーナチップ）、
（０２）はバックプレ−ト、（０３）はノズル金物、
（０４）は締付金物、（０５）は外管、（０６）は内
管、（０７）は燃料通路、（０８）は噴霧媒体通路、
（０９）は燃料通路孔、（１０）は噴霧媒体通路孔、
（１１）は燃料孔、（１２）は燃料噴出孔、（１３）は
噴霧媒体室、（１４）は噴霧媒体噴出孔、（１５）は混
合体噴出孔、（１６）は燃料、（１７）は噴霧媒体、
（１８）は混合体噴霧をそれぞれ示す。

【０００３】内管（０６）と外管（０５）とは同軸の二
重管を形成し、内管（０６）の内部は噴霧媒体（１７）
の通路、内管（０６）と外管（０５）の間の環状断面の
空間は燃料（１６）の通路になっている。ノズル金物
（０３）の一端部（上流端）には上記外管（０５）と内
管（０６）が取付けられ、他端部（下流端）にはバック
プレ−ト（０２）と更にその下流のアトマイジングノズ
ル（０１）が、締付金物（０４）によって取付けられて
いる。

【０００４】ノズル金物（０３）には、その中央部を貫
通して噴霧媒体通路孔（１０）が穿孔されている。ま
た、その噴霧媒体通路孔（１０）の外方円周に沿って複
数の燃料通路孔（０９）が同様に貫通穿孔されている。
一方バックプレ−ト（０２）にも、上記ノズル金物（０
３）と同様の位置に燃料通路孔（０９）と噴霧媒体通路
孔（１０）が貫通穿孔されている。バックプレ−ト（０
２）はアトマイジングノズル（０１）とノズル金物（０
３）を連絡するものである。

【０００５】アトマイジングノズル（バーナチップ）
（０１）の中央部には、噴霧媒体室（１３）が設けら
れ、その噴霧媒体室（１３）から放射状に複数の噴霧媒
体噴出孔（１４）が設けられている。そして、それら噴
霧媒体噴出孔（１４）の先端延長線上には、混合体噴出
孔（１５）が設けられて、アトマイジングノズル（０
１）の前側面に開口している。また、噴霧媒体室（１
３）の外方の円周に沿って複数の燃料孔（１１）が設け
られ、それら燃料孔（１１）の先端延長線上には燃料噴
出孔（１２）が設けられて、上記混合体噴出孔（１５）
の側部に開口し、送り込まれて来た燃料（１６）を混合
体噴出孔（１５）へ噴出させるようになっている。

【０００６】〔作用〕図示されてない燃料圧送装置から
送り込まれて来た液体またはスラリー等流動性の燃料
（１６）は外管（０５）と内管（０６）によって構成さ
れる環状断面の燃料通路（０７）を通ってノズル金物
（０３）へ達する。そして更に、ノズル金物（０３）と
バックプレ−ト（０２）の燃料通路孔（０９）を通って
アトマイジングノズル（０１）へ達する。

【０００７】一方、図示されてない噴霧媒体圧送装置か
ら送り込まれて来た圧縮空気または水蒸気等圧縮性の噴
霧媒体（１７）は、内管（０６）内の噴霧媒体通路（０
８）からノズル金物（０３）へ達する。そしてノズル金
物（０３）とバックプレ−ト（０２）の噴霧媒体通路孔
（１０）を通ってアトマイジングノズル（０１）の噴霧
媒体室（１３）へ達する。更に噴霧媒体（１７）は、噴
霧媒体噴出孔（１４）を通って混合体噴出孔（１５）へ
噴出する。

【０００８】アトマイジングノズル（０１）へ送り込ま
れた燃料（１６）は燃料孔（１１）を通して燃料噴出孔
（１２）から混合体噴出孔（１５）の側部へ噴出する。
そして別途噴出した噴霧媒体（１７）と混合して混合体
噴出孔（１５）から噴出する。その際、圧縮性流体であ
る噴霧媒体（１７）は急激に膨脹するが、その膨脹力に
よって燃料（１６）が霧化され、混合体噴霧（１８）と
なって図示されてない着火源によって着火し、火炎を形
成する。

【０００９】通常このような流動性燃料用バーナ（アト
マイザ）においては、燃料通路（０７）入口の燃料（１
６）圧力と噴霧媒体通路（０８）入口の噴霧媒体（１
７）圧力を調節して、所定の燃料（１６）流量と噴霧媒
体（１７）流量を得る。図５は、従来のアトマイザの流
量特性、すなわち噴霧媒体（１７）の圧力を一定とした
場合の燃料（１６）の圧力と流量の関係を示したもので
ある。

【００１０】このようなアトマイザにおける燃料流量の
最大値は燃焼が悪化しない限界点であり、通常は燃料流
量に対する噴霧媒体流量の割合によって決められてい
る。一方、燃料流量の最小値は、燃料圧力の低下に伴い
噴霧媒体によるベーパロックが発生して火炎が不安定と
なることの無い最低燃料圧力における流量である。通
常、実機ボイラ等では、外乱による燃料（１６）圧力の
変動を考慮して燃料の限界圧力を高目に設定するので、
最小流量は多くなる。図５に示す例では、燃料流量の最
大値と最小値の比率は 4.2：１となっている。

【００１１】〔その他の例〕燃料（１６）の性状次第で
は、燃料（１６）を内管（０６）内から送り込むことが
必要になる。例えばスラリ燃料などは、環状断面通路を
通すと通路内に堆積しやすいからである。そのような場
合には、図６に例示するとおり、バックプレ−ト（０
２）の燃料通路孔（０９）と噴霧媒体通路孔（１０）の
出入口が逆になるように穿孔することによって、アトマ
イジングノズル（０１）の燃料孔（１１）に燃料（１
６）を、噴霧媒体室（１３）に噴霧媒体（１７）を、そ
れぞれ供給することができる。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】前記従来の流動性燃料
用バーナは、アトマイザの燃料（１６）流量の最大値と
最小値の比率が小さいため、実機ボイラ等における負荷
調節範囲が狭かった。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明者は、前記従来の
課題を解決するために、内部に噴霧媒体通路を形成する
内管と、上記内管を同軸で内包し、同内管との間に環状
断面の補助燃料通路を形成する中間管と、上記中間管を
同軸で内包し、同中間管との間に環状断面の燃料通路を
形成する外管と、それら内管、中間管および外管の前方
に配されたバーナチップとを備え、上記バーナチップ
に、上流端が噴霧媒体噴出孔を介して上記噴霧媒体通路
に連通し下流端が上記バーナチップの前側面に開口する
混合体噴出孔と、上流端が上記燃料通路に連通し下流端
が上記混合体噴出孔の側部に開口する燃料噴出孔と、上
流端が上記補助燃料通路に連通し下流端が上記燃料噴出
孔の側部に開口する補助燃料孔とが設けられていること
を特徴とする流動性燃料用バーナを提案するものであ
る。

【００１４】

【作用】本発明においては、内管、中間管、外管の三重
管を用いて、バーナに燃料と噴霧媒体の他に補助燃料を
供給し、バーナチップの燃料噴出孔を流れる燃料に補助
燃料孔から補助燃料を合流させて、混合体噴出孔から噴
霧媒体により噴霧できるので、噴霧媒体の圧力を一定と
した場合の燃料流量の最大値と最小値の比率を、従来よ
りも格段に大きくすることができ、ボイラ等の負荷調節
範囲が大幅に広くなる。

【００１５】

【実施例】図１は本発明の一実施例を示す縦断面図、図
２は図１の流動性燃料用バーナを使用する場合の燃料系
統の一例を示す図である。ここで、前記図４により説明
した従来のものと同様の部分については、冗長になるの
を避けるため、図４中の符号の数字に100 を加えた数を
図１および図２中の符号として用い、詳しい説明を省
く。

【００１６】図１および図２において新たに用いられる
記号として、 (119)は補助燃料通路， (120)は補助燃料
通路孔， (121)は補助燃料孔， (122)は中間管， (123)
は燃料ライン， (124)は補助燃料ライン， (125)は噴霧
媒体ライン， (126)は噴燃ポンプ， (127)は燃料ライン
遮断弁， (128)は補助燃料ライン遮断弁， (129)は燃料
圧調弁， (130)は噴霧媒体圧調弁をそれぞれ示す。

【００１７】まず図１において、図示されてない燃料圧
送装置から燃料通路(107) と補助燃料通路(119) に別々
に送り込まれて来た燃料(116) は、それぞれアトマイジ
ングノズル（バーナチップ）(101) の燃料孔(111) と補
助燃料孔(121) から燃料噴出孔(112) へ入って合流し、
混合体噴出孔(115) へ噴出する。一方噴霧媒体(117)
は、従来のものと同様、図示されてない噴霧媒体圧送装
置から送り込まれてアトマイジングノズル(101) の噴霧
媒体噴出孔(114) から混合体噴出孔(115) へ噴出し、別
途噴出した上記燃料(116) と混合して混合体噴出孔(11
5) から混合体噴霧(118) として噴出し、燃焼に供され
る。

【００１８】本実施例において、混合体噴出孔(115) ，
噴霧媒体噴出孔(114) および燃料噴出孔(112) の各断面
積は、従来のものと同じである。また燃料噴出孔(112)
の断面積は燃料孔(111) の断面積と補助燃料孔(121) の
断面積の和に等しくする。次に燃料孔(112) の断面積と
補助燃料孔(121) の断面積の関係についていえば、燃料
流量の最大値と最小値の比率を大きくしたい場合、補助
燃料孔(121) の断面積の方を大きくする。

【００１９】次に図２において、図示されてない燃料圧
送装置から送られて来た燃料(116)は、噴燃ポンプ(126)
によって加圧され燃料圧調弁(129) によって所定圧力
に調節されたのち、燃料ライン(123) と補助燃料ライン
(124) に分かれてバーナへ供給される。一方噴霧媒体(1
17) は、図示されてない噴霧媒体圧送装置から噴霧媒体
ライン(125) を経て送られて来て、噴霧媒体圧調弁(13
0) により所定圧力に調節されたのち、バーナへ供給さ
れる。

【００２０】高負荷時には、燃料(116) は燃料ライン(1
23) と補助燃料ライン(124) の両方から供給されるが、
低負荷時に燃料(116) 圧力が限界圧力に近づくと、補助
燃料ライン遮断弁(128) が閉じて、燃料(116) は燃料ラ
イン(123) 経由でのみバーナへ供給されるようになる。
その結果、図３の流量特性図に示したように、本実施例
のバーナは、燃料流量の最大値と最小値の比率が 8.3：
1 と大きくなり、実機ボイラ等での負荷調節範囲が従来
のものに比べ格段に広くなる。

【００２１】

【発明の効果】本発明においては、バーナチップに補助
燃料孔を設け、燃料噴出孔へ連通させたことにより、燃
料通路と補助燃料通路を使って燃料を流した場合、それ
ぞれの入口圧力を常に同一圧力に維持して、燃料流量の
最大値と最小値を従来要領通りに設定したとしても、燃
料圧力が最低限界圧力に達した時に補助燃料通路を遮断
すれば燃料流量の最小値を半減することができる。その
結果、燃料流量の最大値と最小値の実質的な比率を大き
くすることができ、ボイラ等の負荷調節範囲が従来に比
べて格段に広くなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本発明の一実施例に係る流動性燃料用バ
ーナを示す縦断面図である。

【図２】図２は図１の流動性燃料用バーナを使用する場
合の燃料系統の一例を示す図である。

【図３】図３は図１の流動性燃料用バーナの流動特性を
示す図である。

【図４】図４は従来の流動性燃料用バーナの一例を示す
縦断面図である。

【図５】図５は図４の流動性燃料用バーナの流動特性を
示す図である。

【図６】図６は従来の流動性燃料用バーナの他の例を示
す縦断面図である。

【符号の説明】

（０１），(101) アトマイジングノズル（バーナチ
ップ） （０２），(102) バックプレ−ト （０３），(103) ノズル金物 （０４），(104) 締付金物 （０５），(105) 外管 （０６），(106) 内管 （０７），(107) 燃料通路 （０８），(108) 噴霧媒体通路 （０９），(109) 燃料通路孔 （１０），(110) 噴霧媒体通路孔 （１１），(111) 燃料孔 （１２），(112) 燃料噴出孔 （１３），(113) 噴霧媒体室 （１４），(114) 噴霧媒体噴出孔 （１５），(115) 混合体噴出孔 （１６），(116) 燃料 （１７），(117) 噴霧媒体 （１８），(118) 混合体噴霧 (119) 補助燃料通路 (120) 補助燃料通路孔 (121) 補助燃料孔 (122) 中間管 (123) 燃料ライン (124) 補助燃料ライン (125) 噴霧媒体ライン (126) 噴燃ポンプ (127) 燃料ライン遮断弁 (128) 補助燃料ライン遮断弁 (129) 燃料圧調弁 (130) 噴霧媒体圧調弁

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内部に噴霧媒体通路を形成する内管と、
   上記内管を同軸で内包し、同内管との間に環状断面の補
   助燃料通路を形成する中間管と、上記中間管を同軸で内
   包し、同中間管との間に環状断面の燃料通路を形成する
   外管と、それら内管、中間管および外管の前方に配され
   たバーナチップとを備え、上記バーナチップに、上流端
   が噴霧媒体噴出孔を介して上記噴霧媒体通路に連通し下
   流端が上記バーナチップの前側面に開口する混合体噴出
   孔と、上流端が上記燃料通路に連通し下流端が上記混合
   体噴出孔の側部に開口する燃料噴出孔と、上流端が上記
   補助燃料通路に連通し下流端が上記燃料噴出孔の側部に
   開口する補助燃料孔とが設けられていることを特徴とす
   る流動性燃料用バーナ。