JPS58184412A - 酸素−液体燃料バ−ナ - Google Patents

酸素−液体燃料バ−ナ

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JPS58184412A
JPS58184412A JP6700782A JP6700782A JPS58184412A JP S58184412 A JPS58184412 A JP S58184412A JP 6700782 A JP6700782 A JP 6700782A JP 6700782 A JP6700782 A JP 6700782A JP S58184412 A JPS58184412 A JP S58184412A
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JP
Japan
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nozzle
oxygen
liquid fuel
tip
oxygen jet
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JP6700782A
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Masatake Nishino
西野 正剛
Koji Seki
関 宏次
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Japan Oxygen Co Ltd
Nippon Sanso Corp
Original Assignee
Japan Oxygen Co Ltd
Nippon Sanso Corp
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Publication date
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23DBURNERS
    • F23D11/00Burners using a direct spraying action of liquid droplets or vaporised liquid into the combustion space

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Nozzles For Spraying Of Liquid Fuel (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明に工業炉、廃棄物処理P7Cの加熱処理、溶融処
理等に使用する特に酸素あるいは酸素富化空気−液体燃
料用バーナ(以下酸素−液体燃料バーナと称す。)に関
するものである。
酸素−液体燃料バーナな空気−液体燃料バーナに比べて
高温度の火炎が得られること及び排ガス量が少ないこと
から、たとえばアルミナ、ドロマイト等の耐火物の焼成
、ガラス、アルミナセメント等の溶融、PCB (ポリ
塩化ビフェニール)等難燃物の焼却、アルミ、銅等の全
域の溶融によって溶融量の増加を図る等に使用されてい
る。
しかしながら上記した如き加熱処理、溶融処理、焼却処
理を行なう炉においては被処理物からの粉末の飛散、 
Na 20.KzO等の如き低沸点物の蒸発、液体燃料
たとえば重油の燃焼に伴う亜硫酸ガスの発生、PCB等
塩化物の焼却に伴う塩化水素の発生等VCより炉内雰囲
気が汚染されることが多い。
一方、酸素−燃料バーナによる燃焼は、空気−燃料バー
ナによる燃焼とは異なり、上記した如く火炎温度が高い
ことにより、バーナのノズルが過熱し、特に液体燃料バ
ーナの場合バーナノズルが過熱すると、液体燃料噴出口
の近傍で蒸気閉塞を発生し友り、炭化が生ずる為バーナ
ノズルを充分冷却する必要がある。
即ち従来の酸素−液体燃料バーナは第1図に示す如く、
燃料噴霧口1を中心部に開口する液体燃料噴霧ノズル2
を囲繞して酸素噴出ノズル3が配設され、更にその周囲
に冷却水を循環流通せしめる水路4よりなる水冷ジャケ
ット5が設けられて一体的に形成されている。そして、
液体燃料は燃料噴霧口lより噴霧されると同時に酸素噴
出ノズル3の酸素噴出口6エリ噴出される酸素ガスと混
合して、酸素−液体燃料の混合気体となって燃焼して高
温の火炎を発生する。この間水冷ジャケット5の水路4
には適宜冷却水が循環流通されている。尚7に液体燃料
を渦流にするスワラ−である。
しかるに上記した如き酸素−液体熱料バーナは液体燃料
の霧化が充分に行なえず霧化粒径を充分微細化出来ず液
体燃料と酸素ガスとの充分な混合が達成し得なく、従っ
て本来望まれる酸素バーナとしての特徴を充分発揮し得
ないばかりでなく、燃料噴霧口1と酸素噴出口6とがほ
ぼ同一平面上に位置している友め液体燃料噴霧ノズル2
の先端で着火した燃焼ガスの流れと、その外周の酸素噴
出ノズル3からの酸素噴出流との間に負圧が生じ又強い
循環渦流が生じて、炉中に発生している汚染物がこれに
巻き込まれ、そして前記水冷ジャケット5の冷却水で冷
却されて、液体燃料噴霧ノズル2や酸素噴出ノズル3の
先端に前記炉内に発生する亜硫酸ガス、塩化水素等の腐
蝕性ガスが凝縮したりして前記ノズル2.3’i腐蝕せ
しめる。又NazO,K2O等の飛散物が前記ノズル2
,3の先端に凝固付着し液体燃料や酸素の噴流を乱して
噴霧性能を乱し、ひいては未燃物を付着せしめてススの
発生を惹起し、燃焼を不安定にすることとなっていた。
本発明は上記し次現状に鑑みなされ友もので、その目的
とするところは工業炉、廃棄物処理炉での加熱溶融、焼
却処理で使用される酸素−液体燃料バーナで、前記処理
で発生する汚染物を巻き込んで、バーナノズル先端にこ
れ等汚染物を凝縮し□、I11 たり、凝固せしめることなく常に安定し友火炎を発生せ
しめて前記処理を安定l−た燃焼で遂行せしめるもので
ある。そしてその特徴は燃料噴霧口を中心部に開口する
液体燃料噴霧ノズルを囲繞する酸素噴出ノズルを、その
先端が前記液体燃料噴霧ノズルの先端より所定長さ突出
させて配設し、前記燃料噴霧口先端に向けて酸素を噴出
する一次酸素噴出口を液体燃料噴霧ノズルの周囲に設け
るとともに前記−次酸素噴出口より外周で前記酸素噴出
ノズル先端に開口する二次酸素噴出口を設けるか、更に
該二次酸素噴出口の外周に三次噴出口を設け、前記燃料
噴霧口先端の前記酸素噴出ノズルの二次酸素噴出口より
内周に広がり角度α=60゜〜120°で末広がりの空
間で形成される燃焼室を形成し、かつ前記所定長さを前
記二次酸素噴出口11: が配置される円周の直径(ロ)の殉〜’AK設定し、前
記酸素噴出ノズルの周囲を水冷ジャケットで包囲したこ
とを特徴とする酸素−液体燃料バーナにある。
以下第1発明について第2図乃至第5図により説明する
第2図は第1発明のバーナの一実施例を示す断面図で、
燃料噴霧口11i中心部に開口する液体燃料噴霧ノズル
12は先端外周先細り状に形成されており、該ノズル1
2の後端に液体燃料供給管13を連結する。液体燃料噴
霧ノズル12を囲繞する酸素噴出ノズル14は、その先
端14aが液体燃料噴霧ノズル12の先端11aエリ長
さ!突出させて配設されていて、液体燃料噴霧ノズル1
2の外周と酸素噴出ノズル14の内周との間に形成され
る一次酸素噴出口15を燃料噴霧口11に向ける工すに
設ける。
酸素噴出ノズル14の外周に水冷ジャケット16によっ
て包囲され、該ノズル14n循環水路17を流れる冷却
水にて冷却されるようになっている。酸素噴出ノズル1
4の外周と水冷ジャケット16の内周との間には酸素噴
出ジャケット14σ:先端14&に開口する二次酸素噴
出口18が設けられていて、液体燃料噴霧ノズル12の
後端に連結する管19の外周と水冷ジャケット16の内
周とにて形成される酸素供給管路20を介して供給され
る酸素ガス02ヲ噴出する。また二次酸素噴出口18と
一次酸素噴出口15との間は酸素噴出ノズル14内で流
路21にて連通されており、上記と同様にして酸素ガス
02ヲ一次酸素噴出口15か払燃料噴霧口11より、噴
霧される液体燃料Fに向って噴出する。
燃料噴霧ノズル12先端の酸素噴出ノズル14の二次酸
素噴出口18より内周には広がり角度α=60°〜12
0°の末広がりの空間で形成される燃焼室22が形成さ
れており、この燃焼室22の深さ即ち酸素噴出ノズル1
4の先端14aと液体燃料噴霧ノズル12の先端12a
との長さln酸素噴出ノズル14に配置される二次酸素
噴出口18の円周の直径dの殉〜棒に設定されている。
尚23は液体燃料噴霧ノズル12の流路に設は友液体燃
料F=1旋回流にするスワラ−である。
次に上記の酸素−液体燃料バーナの作用について説明す
ると、液体燃料F[液体燃料供給管13を介して液体燃
料噴霧ノズル12に送給され、スワラ−23により旋回
流とされて燃料噴霧口11より燃焼室22に噴霧される
。−万酸素ガス02は酸素供給管路20を介して酸素噴
出ノズル14へと供給され、その一部は流路21を介1
−て一次酸素噴出口15へ流れて前記液体燃料噴霧ノズ
ル12の先端に導かれて噴出1−1前記燃料噴霧口11
より噴霧される液体燃料の粒子を更に微粒化1−で混合
し、燃焼室22へ向けて噴出する。残りの酸素ガス02
は二次酸素噴出口18へ導が九二次酸素ガスとして噴出
される。このよう[1−で本発明の酸素−液体燃料バー
ナでは燃焼室22で一次火炎して液体燃料の燃焼を更に
効果的にして酸素燃焼の特徴全増長せしめる。
そ【−で更に本発明の酸素−液体燃料バーナでは液体燃
料噴霧ノズル12の先端に広がり角度αの燃焼室22が
形成されていて、該燃焼室220寸法、形状を適切に定
めることVcJ:す、加熱溶融、焼却処理で炉中で発生
する汚染物質を燃焼室22に巻き込むことを防止し得る
。即ち前記燃焼室22での広がり角度αが60°以下で
は燃焼室22に噴霧されて燃焼する液体燃料が充分燃焼
せず、未燃焼の液体燃料が、燃焼室22の内壁に接触し
て該内壁面にカーボンとなって耐着し、ノズルを閉塞せ
′しめることとなる。−万人がり角度αが120°以上
の角度となると加熱溶融、焼却処理で炉中に発生する汚
染物質が燃焼室22に巻き込1れて、−次酸素噴出口1
5や、液体燃料噴霧ノズル12の先端に凝縮し友り凝固
して、−次酸素ガスや液体燃料の噴出を乱1−で、火炎
形状を不安定として実用に供1〜得ない。このようなこ
とから広がり角度αハロ0°〜120°とすることが好
1【〜い。又燃焼室22の深さl’c酸素噴出ノズル1
4の二次酸素噴出ロ15配倉円周の直径dの殉〜Aの間
の寸法にすることが燃焼効果を高め、良好な火炎を発生
せしめる。そしてこの値の寸法以外の燃焼室の深さ!で
は、二次酸素の液体燃料への混合が不安定となって燃焼
性能を低下せしめて、酸素バーナとしての特徴を充分発
揮し得ないことが判明した。
このようなことから本発明での酸素−液体燃料バーナで
、前記燃焼室22Xの寸法、形状を広がり角度α#60
°〜1200の範囲とし、燃焼室220深さl’c酸素
噴出ノズル14の二次酸素噴出口15の配置円周の直径
dの殖〜捧の範囲の寸法とした末広がり形状としたもの
である。
次に実施例を示す。
〔実施例1〕 燃焼室22の広がり角度αや900 燃焼室の深さl=8簡 酸素噴出ノズル14の二次酸素噴出口15の配置円周直
径−24m の寸法形状の酸素−液体燃料バーナと【−で液体燃料(
重油)供給量 15 l/H(ゲージ圧力 7に−) 全酸素ガス量      3ON?イ/H(ゲージ圧力
 7に−) 一次酸素ガス量     12NガH 流速  3007?1/S 二次酸素ガス量     18 Nn’?/H流速  
300 mlB を・燃焼をしたところ、極めて安定した火炎が得られ、
又炉中で発生する汚染物質に巻き込みに全く認められな
かった。       ・1なお上記実施例では酸素噴
出ノズルの二次酸素噴出口15の形状は第3図に示す如
く多孔型、あるいは第4図に示す如く切溝型で行なった
ものであるが、これを第5図に示す如くスリット型にす
ればなお良好な火炎が得られ、かつ汚染物質の巻き込み
、凝固、凝縮等をより一層確実に防止し得るO 〔実施例2〕 上記実施例1と同様な燃焼室の形状を有し、二次酸素噴
出口15の形状をスリット型にした酸素−液体燃料バー
ナを使用して 液体燃料(重油)供給量 161/H (ゲージ圧力 7に9/crd ) 全酸素量        35N吟H 1、(ゲー′圧力 7Kri) 一次酸素ガス量−i 4 Ntr?/H流速  10(
lz/s 二次酸素ガス量     21N吟H 流速  1 m/ s で燃焼火炎を発生せしめたところ炉中汚染物質の巻き込
みが認められず良好な火炎が得られた。
次に第2発明の酸素−液体燃料バーナについて説明する
。第6図及び第7iはその一実施例を示したもので、第
2図乃至第5図と同様部分は同一符号にて指示する。
この発明は酸素噴出ノズル14に一次酸素噴出口15及
び二次酸素噴出口18の他に二次酸素噴出口18の外周
にさらに三次酸素噴出口24を設けたもので、この場合
燃焼室22の深さlを規定する直径dは三次酸素噴出口
24が配置される円周の直径である。なお−次酸素噴出
口15及び二次酸素噴出ロ18i三次酸素噴出口24と
それぞると、三次酸素噴出口24より噴出される酸素ガ
スが二次酸素噴出口18エリ噴出する二次酸素より内側
にある火炎を覆ってカーテン作用を行ない、さらに確実
に炉中で発生する汚染物質が、二次酸素ガス流れ内側へ
の巻き込みを防止し、良好な安定した火炎を継続して発
生することが出来る。
なおこの場合三次酸素噴出口24は多孔型、切溝型でも
良いが第7図に示す如くスリット型にするとより一層効
果的である。
なお上記の如く本発明の酸素−液体燃料バーナば、それ
相応の操作状態によって使用することで工り一層の効果
を発揮するものであることは勿論であるが、本発明の酸
素−液体バーナでに一次酸素噴出itヲ全酸素量の20
〜50%とすると燃焼性能が向上し、良好な安定した火
炎が得られることが認められ、又第一発明における酸素
−液体燃料バーナの二次酸素噴出口22及び第二発明の
酸素−液体燃料バーナの三次酸素噴出口24は前記した
通りスリット型にするとより効果的であるが、この時の
前記各噴出口より噴出される酸素ガスの流速t O,5
〜3 rn/sにすると、本発明の酸素−液体燃料バー
ナの汚染物巻き込み防止効果をより一層高めることとな
る。
本発明に以上の通りの構造よりなる酸素−液体燃料バー
ナであるので、特に加熱溶融、焼却処理で汚染物が発生
する加熱溶融焼却炉でも前記汚染物をノズル部へ巻き込
むことがなく、従ってこれら汚染物をノズル部に凝縮、
凝固せず常に安定し九火炎を発生し、更に燃焼性能を向
上せしめてより高温の火炎を発生せしめて、前記加熱溶
融、焼却処理をエネルギー効率を高めて遂行し得る等そ
の効果は極めて犬である。
【図面の簡単な説明】
第1図に従来の酸素−液体燃料バーナの一例を示す断面
正面図、第2図乃至第7図は本発明の酸素−液体燃料バ
ーナを示すもので、第2図は第一発明の一実施例を示す
断面正面図、第3図はその側面図、第4図及び第5図は
二次酸素噴出口の夫々別の実施例を示す側面図、第6図
は第二発明の一実施例を示す断面正面図、第7図はその
側面図である。 11は燃料噴霧口、12は液体燃料噴霧ノズル1.1□
1′ 12aHその先端、14は酸素噴出ノズル、14aはそ
の先端、15は一次酸素噴出口、16に水冷ジャケット
、18は二次酸素噴出口、22は燃焼室、24は三次酸
素噴出口である。 特 許 出 願 人 日本酸素株式会社代理人弁理土木
戸傳一部 同               木  戸   −彦
同    版部 重徳 同    鶴若 俊雄 第1図 筋2図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、 燃料噴霧口を中心部に開口する液体燃料噴霧ノズ
    ルを囲繞する酸素噴出ノズルを、その先端が前記液体燃
    料噴霧ノズルの先端より長さくり突出させて配設し、前
    記燃料噴霧口先端に向けて酸素を噴出する一次酸素噴出
    口を液体燃料噴霧ノズルの周囲に設けるとともに前記−
    次酸素噴出口より外周で前記酸素噴出ノズル先端に開口
    する二次酸素噴出口を設け、前記燃料噴霧口先端の前記
    酸素噴出ノズルの二次酸素噴出口より内周に広がり角度
    α=60°〜120°で末広がりの空間で形成される燃
    焼室を形成し、かつ前記長さくII)を前記二次酸素噴
    出口が配置される円周の直径(d)の殉〜1,4VC設
    定【〜、前記酸素噴出ノズルの周囲を水冷ジャケットで
    包囲したことを特徴とする酸素−液体燃料バーナ。 2 前記二次酸素噴出口をスリット状に形成1゜たこと
    を特徴とする特許請求の範囲第1項記載の酸素−液体燃
    料バーナ。 3、 燃料噴霧口を中心部に開口する液体燃料噴霧ノズ
    ルを囲繞する酸素噴出ノズルを、その先端が前記液体燃
    料噴霧ノズルの先端エリ長さくl)突出させて配設し、
    前記燃料噴霧口先端に向けて酸素を噴出する一次酸素噴
    出口を液体燃料噴霧ノズルの周囲に設けるとともに前記
    −次酸素噴出口より外周で前記酸素噴出ノズル先端に開
    口する二次酸素噴出口を設け、かつ該二次酸素噴出口よ
    り外周で前記酸素噴出ノズル先端に開口する三次酸素噴
    出口を設け、前記燃料噴霧口先端の前記酸素噴出ノズル
    の二次酸素噴出口より内周に広がり角度α=60°〜1
    20°で末広がりの空間で形成される燃焼室金形戊し、
    かつ前記長さく/)を前記三次酸素噴出口が配置される
    円周の直径(Φの殉〜棒に設定し、前記酸素噴出ノズル
    の周囲を水冷ジャケットで包囲したことを特徴とする酸
    素−液体燃料バーナ。 4、 前記三次酸素噴出口をスリット状に形成したこと
    を特徴とする特許請求の範囲第3項記載の酸素−液体燃
    料バーナ。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
BE1008206A3 (fr) * 1993-11-05 1996-02-13 Heurbel S A Perfectionnements aux bruleurs du type oxy-fuel.
JP6031157B1 (ja) * 2015-06-09 2016-11-24 株式会社東和 ノズル装置が設置された燃焼装置

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5231942U (ja) * 1975-08-27 1977-03-05

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JP6031157B1 (ja) * 2015-06-09 2016-11-24 株式会社東和 ノズル装置が設置された燃焼装置

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