JPS59215511A - 液体燃料の燃焼方法 - Google Patents

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】 本発明は液体燃料の４９２Ｈ焼方法の改良に係り、液体
燃料に適量の水並ひに空気を微粒子状で混合せしめるこ
とにより、容易に完全燃焼を達成し得るようにした液体
燃料の燃焼方法に関する。

一般に重油ボイラー等のバーナは、液体燃料をアトマイ
ザによ−って微粒子化すると共に、霧化した燃料内へエ
アーレジスタにより燃焼に必要な量の空気を混合するよ
う構成されている。

而して、燃焼室内で供給した燃料を迅速に完全燃焼させ
るためには、燃料を４０〜５０μ以下の均一な粒径を有
する浦粒に微粒子化すると共に、浦粒表面へ酸Ａ速且つ
十分に拡散供給することが必要となる。

しかしなから、従前のアトマイザは燃料に遠心力等の機
械的な力を加えて微粒化するか、燃料自体を加圧噴射し
て微粒化するか、若しくは燃料を高圧流体により霧散し
て微粒化するかの何れかであり、微粒子化した曲技の平
均粒径か６０〜１００７Ｌ程度と比較的大きく、しかも
アトマイザの構造上曲技の粒径をこれ以」二小さくする
ことか回動であり、液体燃料を燃焼に最適な粒径の油拉
に微粒子化し難いという問題かある。

又、微粒子化した曲技表面への酸素の供給についても、
従前のエアーレジスタは、何れも外部より燃焼に必要な
空気を曲技群の噴流内部へ混合する型式であるため、浦
粒群内への空気の拡散速度に一定の限界があり、その結
果燃焼速度が制限されて完全燃焼の達成が困難になると
いう問題がある。

一方、燃焼始の発熱ト〔］−の増加と燃焼ガスの低ＮＯ
ｘ化を狙って、近年燃料内へ適宜量の水を添加する技術
の開発か進められており、理論的には未だ完全に解明さ
れてはいないものの相応の効果を発揮することが確認さ
れている。しかし、従前の方式は燃料浦例えば重油と水
のみを混合するたけてあり、且つ混合する水の粒径が比
較的粗いため、初期の目的を確実且一つ十分に達成する
には到っていない。

本発明は、従前の液体燃料の燃焼に於ける上述の如き問
題の解決を課題とするものであり、従前の燃焼装置を特
に改修することなく重油等の液体燃料を容易に完全燃焼
さぜることかてき、併ぜて低ＮＯｘ化等の効果もより一
層向上するようにした液体燃料の忙焼方法を提供するこ
とを目的とするものである。

本発明は、重油等の液体燃料Ａに、該液体燃料への１〜
１５■０１％の水”　（！１１〜２０　Ｖｏ１％ツカ’
　、７．１）を平均粒径が５μ以下の微粒子部ひに４ｉ
均気泡径が５μ以下の微気泡の状態で混合せしめ、前記
液体燃料へと水ＢとガスＤとの混合燃料Ｅを燃焼装置の
バーナ７へ供給することを基本構成とするものであり、
当該構成とすることにより、燃料の完全燃焼が極めて容
易に達成されると共に、ＮＯｘの発生をより低減できる
。

以下、第１図乃至第３図に示す本発明の一実施例に基つ
いてその詳細を説明する。

第１図は本発明の実施に使用する装置の系統図であり、
図に於いて１は燃料供給肯、２は水供給管、３はライン
ミキサであり、燃料供給管１から送られてくる重油等の
液体燃料へと、燃料Δに対して１〜１５％（容積比）程
度の昂の水１′）とがラインミキサ３内て攪拌混合され
る。尚、混合された水Ｂは、後述する如く平均粒径か０
．１〜５μ位いの微粒子状となって、液体燃料Ａ内に混
合されている。

ラインミキサ３内で混合された液体燃料Ａと微粒子化さ
れた水Ｂとの混合体Ｃは、引き続きラインミキサ４内へ
供給され、ここでガス供給管５から導入されてきたガス
Ｄ、例えば空気か前記混合体Ｃ内へ混合される。尚、混
合されるガスＤ量は、前記混合体Ｃの１〜２０％（容積
比）位いてあり、前記水Ｂの場合と同様に、ガスＤは平
均粒径が０．１〜５　／／、程度の微細な気泡となって
混合物Ｃ内に均一に混合されている。

ラインミキサ４内で形成された液体燃料へと水とガスＤ
の混合体Ｅ、即ち液体燃料への中に微粒子状の水Ｂと微
気泡状のガスＩ）とか均質に混在した状態の混合燃料Ｅ
は、燃料ポンプ６により燃焼装置のバーナ７へ送られ、
従来と同様にアトマイザで微粒化されると共に、エアー
レジスタを介して適宜の空気か燃料微粒子群内へ供給さ
れることにより、燃焼される。

尚、第１図に示した実施例に於いては、重油等の液体燃
料へに先ず水Ｂを混合し、次にガスＤを混合しているが
、水ＢとガスＤの混合順序を逆にしてもよく、更に先き
に水Ｉ３とガスＩ〕を混合し、これに液体燃料へを混合
することも可能である。

又、前記実施例に於いてはガスＤとして空気を液体燃料
Ａ内へ混合しているか、空気と一緒に若しくは空気に替
え、酸素や水素やフタン等の可燃性ガスを混合するよう
にしてもよい。

更に本発明に於いては、水やガスを０．１〜５μ以下の
粒径の微粒モ及び微気泡として燃料中に混在せしめるよ
うにしているが、微粒子や微気泡の粒径が略５μ以上の
大きさになると、後述する如くバーナ７から混合燃料１
ｉを噴出したときに曲技径かあまり減少ぜす、本発明の
効果が低下するからである。

又、水の混合量を１〜１５Ｖｏｉ％の範囲としているの
は、１％以ドではＮＯｘの低減等の効果が低下し、且つ
１５％以」二とした場合には、混合燃料Ｅの燃焼特性か
不安定となって逆に燃料の不燃焼物が増加するからであ
る。ガスＤの混合量を１〜２゜Ｖｏ１％の範囲とするの
も同じ理由からであり、ガス例えば空気量か１％以下で
あれは、燃料Ｅを微粒化したときの粒径の減少効果か著
しく低下し、逆に空気量を２０％以上とした場合には、
燃焼時に空気過剰となり易く燃焼か不安定となるからで
ある。

第２図及び第３図は、本発明に於いて使用するラインミ
キ→ノーの一部縦断側面図と正面図であり、円筒状のミ
キサ胴８内に、多数の細孔９を穿設した撹拌羽根１０か
回転自在に配設されている。ミキサ１ｌｌＩｉ１８の後
方」一部には吸込口１１と混入口１２が形成されており
、第１図のミキサ３に於いては、吸入口１１に前記燃料
供給管１が、また混入１」１２に水供給管２が接続され
る。更にミキサ胴８の前方には、混合物の叶出情１３が
前記１ｆｆＪ拌羽根１０の支軸１４と対向状に配設され
ており、その先端がミキサ胴８の外方へ突出開放されて
いる。

モータ（図示省略）を駆動して羽根支軸１４を回転する
ことにより、ミキサ胴８内の燃料へと水Ｂが強制的に撹
拌混合され、混合物Ｃは攪拌羽根１０の細孔９を通って
ミキサ胴８内を循環すると共に、その一部は一定流量て
前記吐出情１３から外方へ流出して行く。尚、当該ライ
ンミキサは、多数の細孔９を穿設した撹拌羽根１０を高
速回転するようにしているため、混合した水１３　（又
は空気１）　）を極めて粒径の小さな微粒子（又は微気
泡）にすることができ、平均粒径が０．１〜５μ程度の
微粒子（又は微気泡）となって燃料Ａ中に均一に混在す
ることになる。

次に、本発明の作用効果について説明する。前述の如く
、平均粒径の極めて小さな水の微粒子とガスの微気泡と
液体燃料との混合燃料Ｅは、液体燃料Ａのみの場合に比
較してその粘度か著しく低くなっている。従って、これ
をバーナ７へ供給して適宜のアトマイザで微粒子化した
場合ｌこは、粘度の低下に伴なう表面張力の減少と混合
物内に含まれる微気泡の影響により、曲技の粒径か著し
く小さくなる。例えは、Ｃ重油に３％の水（容積比）と
１０％の空気（容積比）を平均粒径３〜５　ｐ、の微粒
子状で混合せしめた場合には、圧力哨霧式ア）・マイザ
に於いて曲技の平均粒径か３０　＝　ｇｏ　ＩＬ程度と
なり、Ｃ重油そのままの場合には、同しバーナに於いて
平均粒径か７０〜１００／Ａであるのに比較して、大幅
にその粒径か減少１−ることになる。その結果、浦粒の
気化並ひに酸素との反応等の一連の所謂燃焼反応の速度
か高まり、燃料の不燃焼分が著しく減少する。

又、曲技の粒径が小さくなるだけてなく、曲技内に含ま
れている微気泡か熱により膨張して浦粒外へ放出されて
くる。そ０）結果、ガスに空気等を使用したときには、
外部からのエアーレジスタを介しての空気の供給の他に
、曲技内部からも空気か供給されることになり、燃料微
粒子群内への空気の供給か円滑且つ迅速に行なわれ、燃
焼反応速度が向上して燃料の不燃焼分が減少する。特に
、空気又は酸素と可燃性カスとを一緒に混合した場合に
は、前記効果が一層顕著なものとなる。

前述した様に、Ｃ重油に３％の水（容積比）と１０％の
空気（容積比）を平均粒径３〜５μの状態で混合せしめ
た混合燃料Ｅを使用した燃焼試験（圧力噴霧式バーナ）
によれば、Ｃ重油をそのまま直接燃焼させる場合に比較
して燃焼熱か５〜８％上昇し、排ガス中の燃料の不燃焼
分は殆んと無視し得る程度になる。又、ＮＯｘの発生量
の方も、従前のＣ重油の中へ蒸気又は噴霧の形で水を混
合する場合に比較して、５〜１０％程度減少する。

本発明は上述の辿り秀れた実用的効用を有するものであ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施に使用する装置の系統図である。 第２図は本発明で使用するラインミキサの一例を示す縦
断側面図であり、第３図（１その正面図である。 １　燃料供給管 ２　水供給管 ３．４　ラインミキ→）− ５ガス供給管 ６　　　ポ　　ン　　プ ７　燃焼装置のバーナ Δ　液体燃料 Ｉ３水 ■）　　　カ　　　　　　　　ス ＩＬ　　混合燃料 特許出願人

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）　　重油等の液体燃料（Ａ）に、該液体燃料（Ａ
   ）ノ１〜１５ｖＯ１％の水（１３）と１〜２０ｖＯＩ％
   のガス（Ｉ））を平均粒径が５Ｐす、下の微粒子並びに
   平均気泡径が５μす、下の微気泡の状態で混合せしめ、
   前記液体燃料（Ａ）と水（１３）とガス（１））との混
   合燃料（Ｅ）を燃焼装置のバーナ（７）へ供給すること
   を特徴とする液体燃料の燃焼方法。
2. （２）液体燃料（Δ）を重油とし、且−っＪｊス（１）
   ）を空気とするようにした特許請求の範囲第１項に記載
   の７（り体燃料の燃焼方法。