JPS60117015A - スラリー燃料の噴霧燃焼装置 - Google Patents
スラリー燃料の噴霧燃焼装置Info
- Publication number
- JPS60117015A JPS60117015A JP24160184A JP24160184A JPS60117015A JP S60117015 A JPS60117015 A JP S60117015A JP 24160184 A JP24160184 A JP 24160184A JP 24160184 A JP24160184 A JP 24160184A JP S60117015 A JPS60117015 A JP S60117015A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- fuel
- passage
- spray
- slurry
- wear
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
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Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23D—BURNERS
- F23D1/00—Burners for combustion of pulverulent fuel
- F23D1/005—Burners for combustion of pulverulent fuel burning a mixture of pulverulent fuel delivered as a slurry, i.e. comprising a carrying liquid
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〈産業上の利用分野〉
この発明はスラリー状燃料を噴霧するのに好適な燃料噴
霧器に関する。
霧器に関する。
〈従来の技術及びその問題点〉
最近、石油の価格上昇等によ−リエネルギー源の多様化
が切実な問題となっている。このため燃料の多様化、石
油消費量削減の面から粉粒炭と液体との混合燃料所謂ス
ラリー燃料の検討ｂ（す−められておる。例えばＯＯＭ
と略称される新型燃料およびその燃焼装置の開発が進め
られている。この新型燃料は微粉炭と油の混合スラリー
とした燃料であって、世界的に埋蔵量の豊富な石炭を使
用して石油の消費量を削減し得ること、石油とほぼ同様
に液体としての取り扱しｚが可能であること等により大
いに注目されてｌ／するものである。しかしこの新型燃
料を従来の噴霧器を利用して噴霧させると、燃料中の微
粉炭によりバーナノズルはきわめて短時間で摩耗してし
まい使用不能となる。
が切実な問題となっている。このため燃料の多様化、石
油消費量削減の面から粉粒炭と液体との混合燃料所謂ス
ラリー燃料の検討ｂ（す−められておる。例えばＯＯＭ
と略称される新型燃料およびその燃焼装置の開発が進め
られている。この新型燃料は微粉炭と油の混合スラリー
とした燃料であって、世界的に埋蔵量の豊富な石炭を使
用して石油の消費量を削減し得ること、石油とほぼ同様
に液体としての取り扱しｚが可能であること等により大
いに注目されてｌ／するものである。しかしこの新型燃
料を従来の噴霧器を利用して噴霧させると、燃料中の微
粉炭によりバーナノズルはきわめて短時間で摩耗してし
まい使用不能となる。
第１図はＯＯＭを燃焼させるバーナ装置の）く−ナチツ
プ部を示し、内筒４と外筒３の間Ｇこ形成すれた空間内
の９０Ｍはスラリー孔（燃料通路）７から噴霧媒体通路
９の交流部１１に噴出し蒸気孔８に噴出する蒸気（噴霧
媒体）Ｓにより錫化され炉内に噴出して燃焼する。つま
り燃料たるＯＯＭの燃焼特性を満足させる微粒化性能を
得るため、霧化に必要なエネルギーを前記蒸気Ｓの熱的
及び圧力的エネルギーにより与え、噴霧媒体通路内で、
この噴射速度エネルギーおよび断熱膨張により微粒化さ
せる。このため、の速度と比較して＾から数百倍となり
、特に噴霧媒体通路の交流部１１より下流の噴出端迄の
部分が燃料中の微粉炭により激しい摩耗が生ずる。この
ため数時間のＯＯＭの噴霧で第２図１０に示す如く不整
形に摩耗して使用不能となる。
プ部を示し、内筒４と外筒３の間Ｇこ形成すれた空間内
の９０Ｍはスラリー孔（燃料通路）７から噴霧媒体通路
９の交流部１１に噴出し蒸気孔８に噴出する蒸気（噴霧
媒体）Ｓにより錫化され炉内に噴出して燃焼する。つま
り燃料たるＯＯＭの燃焼特性を満足させる微粒化性能を
得るため、霧化に必要なエネルギーを前記蒸気Ｓの熱的
及び圧力的エネルギーにより与え、噴霧媒体通路内で、
この噴射速度エネルギーおよび断熱膨張により微粒化さ
せる。このため、の速度と比較して＾から数百倍となり
、特に噴霧媒体通路の交流部１１より下流の噴出端迄の
部分が燃料中の微粉炭により激しい摩耗が生ずる。この
ため数時間のＯＯＭの噴霧で第２図１０に示す如く不整
形に摩耗して使用不能となる。
ハツチングした部分が摩耗部である。このＯＯＭと噴霧
媒体の混合物の通路（混合通路）９ａはその形状を円形
に保つことと、ノズル端面、即ち混合通路の出口端部の
端縁が断面で図示の如く９０度の角度で鋭い縁になって
いることが燃料の噴霧微細化に極めて重要である。従っ
てこの縁が摩耗して丸味を帯び、かつ第２図の如き変形
断面通路となるときは噴霧不良をおこして炉内爆発の危
険も招来するものである。
媒体の混合物の通路（混合通路）９ａはその形状を円形
に保つことと、ノズル端面、即ち混合通路の出口端部の
端縁が断面で図示の如く９０度の角度で鋭い縁になって
いることが燃料の噴霧微細化に極めて重要である。従っ
てこの縁が摩耗して丸味を帯び、かつ第２図の如き変形
断面通路となるときは噴霧不良をおこして炉内爆発の危
険も招来するものである。
く目的〉
この発明の目的は前記００Ｍの如く、スラリー状の燃料
を噴霧する際に摩耗に対する抵抗の大きい噴霧燃焼装置
を提供することにある。
を噴霧する際に摩耗に対する抵抗の大きい噴霧燃焼装置
を提供することにある。
〈手段の概要〉
要するにこの発明はスラリー燃料の噴霧燃焼装置につき
スラリー燃料と噴霧媒体の混合物の通る混合通路を摩耗
に対する抵抗の大きいビッカース硬度１０００Ｈｖ以上
のセラミックス材料で形成したものである。
スラリー燃料と噴霧媒体の混合物の通る混合通路を摩耗
に対する抵抗の大きいビッカース硬度１０００Ｈｖ以上
のセラミックス材料で形成したものである。
く問題点を解決させるための手段〉
発明者等は耐摩耗性に関して種々調査をした結果燃料噴
霧器たるノズルの硬度と相関関係を有することを確認し
た。第３図はこの実験結果を示し、ビッカース硬度がほ
ぼ１０００Ｈｖでほとんど摩耗しないことが判明した。
霧器たるノズルの硬度と相関関係を有することを確認し
た。第３図はこの実験結果を示し、ビッカース硬度がほ
ぼ１０００Ｈｖでほとんど摩耗しないことが判明した。
次に現在使用されている燃料噴霧器の構成材料の硬さで
あるビッカース硬度２２６Ｈｖと、ピンカース硬度１３
００ＨＶのものを比較すると第４図の如く、ビッカース
硬度２６６Ｈｖのもの（符号Ａで示す）はスラリー速度
が２５０ｍ／ｓ （実際のＯＯＭと噴霧媒体の混合物の
噴出速度はほぼ２５０ｍ／ｓ）の時、摩耗度は約０．３
ｍｍ／ｈと激しく摩耗するのに対し、ビッカース硬度１
３００Ｈｖのもの（符号Ｂで示す）は殆んど摩耗しない
ことがわかる。
あるビッカース硬度２２６Ｈｖと、ピンカース硬度１３
００ＨＶのものを比較すると第４図の如く、ビッカース
硬度２６６Ｈｖのもの（符号Ａで示す）はスラリー速度
が２５０ｍ／ｓ （実際のＯＯＭと噴霧媒体の混合物の
噴出速度はほぼ２５０ｍ／ｓ）の時、摩耗度は約０．３
ｍｍ／ｈと激しく摩耗するのに対し、ビッカース硬度１
３００Ｈｖのもの（符号Ｂで示す）は殆んど摩耗しない
ことがわかる。
以上第３図および第４図の結果からスラリー燃料と噴霧
媒体の混合物が通過する部分についてはビッカース硬度
１０００Ｈｖ 硬質層を形成すればよいことがわかる。次に口の硬質層
の厚さと摩耗度の関係を実験した結果を第５図に示す。
媒体の混合物が通過する部分についてはビッカース硬度
１０００Ｈｖ 硬質層を形成すればよいことがわかる。次に口の硬質層
の厚さと摩耗度の関係を実験した結果を第５図に示す。
このグラフはビッカース硬度１０００Ｈｖの材料を用い
て試験したものであって硬質層の厚さが２０ミクロン以
下の場合は激しく摩耗するのに対し、２０ミクロン以上
の厚さの場合には摩耗度は殆んど０となり変化がなかっ
た。これは硬質層と母材（地金部）との結合力の問題と
思考され、ＯＯＭ等においては石炭の微粒子の激しい衝
突により硬質層の「はがれ」が生ずることによると思わ
れる。従って混合通路の壁面は厚い硬質層とし、望まし
くはセラミックネノズルとすることが良い結果を生ずる
ものである。
て試験したものであって硬質層の厚さが２０ミクロン以
下の場合は激しく摩耗するのに対し、２０ミクロン以上
の厚さの場合には摩耗度は殆んど０となり変化がなかっ
た。これは硬質層と母材（地金部）との結合力の問題と
思考され、ＯＯＭ等においては石炭の微粒子の激しい衝
突により硬質層の「はがれ」が生ずることによると思わ
れる。従って混合通路の壁面は厚い硬質層とし、望まし
くはセラミックネノズルとすることが良い結果を生ずる
ものである。
つぎに微粉炭燃焼装置としてのコールノくーナノズルの
案内板の摩耗対策として提案された特公昭４０−２５３
１４号の発明（以下参考例の発明と称す）について考察
じてみる。この参考例の発明では案内板の摩耗に対する
抵抗を高めるため高硬度の焼結材あるいは該高硬度材に
一種又は二種の結合材を加えて使用したとするものであ
る。
案内板の摩耗対策として提案された特公昭４０−２５３
１４号の発明（以下参考例の発明と称す）について考察
じてみる。この参考例の発明では案内板の摩耗に対する
抵抗を高めるため高硬度の焼結材あるいは該高硬度材に
一種又は二種の結合材を加えて使用したとするものであ
る。
しかしこの場合の微粉炭は搬送用空気との混治物であり
言わば一相の板体で２００〜２５０℃、風速１５〜２５
ｍ ／ ８のものである。またその流れは案内板面に
ほぼ沿った所謂面に平行する流れとなっており、摩耗態
様と燃料と気体との混合の条件はスラリー燃料の噴霧燃
焼とは全く異るものとなっている。
言わば一相の板体で２００〜２５０℃、風速１５〜２５
ｍ ／ ８のものである。またその流れは案内板面に
ほぼ沿った所謂面に平行する流れとなっており、摩耗態
様と燃料と気体との混合の条件はスラリー燃料の噴霧燃
焼とは全く異るものとなっている。
この発明におけるスラリー燃料の石炭粒子σ動きを模式
に示し考察すると第６図のようなｔ交流部１１の噴霧媒
体Ｓの流れに飛び出すが石がとなる。従って石炭粒子は
まずイ点で通路７【９が角度をもち交叉するので混合通
路９ａと鶴突し、ついで跳ね返り口／’ｌ二＃と逐次増
速して通路壁面に２５０ｍ／／Ｅ３の速度で衝突し、混
合通粋の端部より炉内に飛び出し燃焼することとな２ス
ラリー燃料による混合通路部の摩耗はそこを通過する流
体の運動エネルギーに比例する−考えると、流体の単位
体積当りの質量ｍ、流ｔの速度ＶとすればΣｍｖで表わ
される。今、ａ記参考例のものの空気ブ２ス徽粉炭と、
本願圀明の噴霧媒体プラススラリー燃料との単位体利当
りの質ｉｍをほぼ等しいと仮定して、燃料ｍｌ路壁を通
過する燃料の運動エネルギーを比較１） ると、流体速
度の二乗に比例するＡ体的に表現すれば参考例の場合は
２５ｍ／ｓ 、本願の場合は２５０ｍ／Ｓであり、本願
のものは参考例に比し１０倍であるので摩耗量は１００
倍程度になる。
に示し考察すると第６図のようなｔ交流部１１の噴霧媒
体Ｓの流れに飛び出すが石がとなる。従って石炭粒子は
まずイ点で通路７【９が角度をもち交叉するので混合通
路９ａと鶴突し、ついで跳ね返り口／’ｌ二＃と逐次増
速して通路壁面に２５０ｍ／／Ｅ３の速度で衝突し、混
合通粋の端部より炉内に飛び出し燃焼することとな２ス
ラリー燃料による混合通路部の摩耗はそこを通過する流
体の運動エネルギーに比例する−考えると、流体の単位
体積当りの質量ｍ、流ｔの速度ＶとすればΣｍｖで表わ
される。今、ａ記参考例のものの空気ブ２ス徽粉炭と、
本願圀明の噴霧媒体プラススラリー燃料との単位体利当
りの質ｉｍをほぼ等しいと仮定して、燃料ｍｌ路壁を通
過する燃料の運動エネルギーを比較１） ると、流体速
度の二乗に比例するＡ体的に表現すれば参考例の場合は
２５ｍ／ｓ 、本願の場合は２５０ｍ／Ｓであり、本願
のものは参考例に比し１０倍であるので摩耗量は１００
倍程度になる。
第６図において石炭粒子の大きさは夫々異ることからそ
の“はねかえり″の軌跡も異り、かつ壁面材料の組成の
＠細な相異により第２図に示すような不正規の変形摩耗
を生ずることとなｉ る〇 またノズル端面ば１６００〜２０００℃の火炎の輻射を
受け赤熱することとなる。一方、ＯＯＭ、。 温度を６
０〜７０℃、蒸気は１７０〜１Ｂ００Ｇ、とせばノズル
内部は７０〜８０℃に冷却されるがノズル端面は５００
℃以上の赤熱状態となる。
の“はねかえり″の軌跡も異り、かつ壁面材料の組成の
＠細な相異により第２図に示すような不正規の変形摩耗
を生ずることとなｉ る〇 またノズル端面ば１６００〜２０００℃の火炎の輻射を
受け赤熱することとなる。一方、ＯＯＭ、。 温度を６
０〜７０℃、蒸気は１７０〜１Ｂ００Ｇ、とせばノズル
内部は７０〜８０℃に冷却されるがノズル端面は５００
℃以上の赤熱状態となる。
関 しかしこのような高温下に−おけるスラリ・−１燃
料用ノズルの硬度の実測及び耐摩耗性の推定はできない
もので、はたしてどのような材料で１ あれば耐えられ
るか予測できなかった。従って１ ノズルの実用燃焼試
験を行ないその適不適を確認する以外には耐摩耗性の確
認の手段がないという処にこの高温耐摩耗に対する問題
の解決の困難さがある。
料用ノズルの硬度の実測及び耐摩耗性の推定はできない
もので、はたしてどのような材料で１ あれば耐えられ
るか予測できなかった。従って１ ノズルの実用燃焼試
験を行ないその適不適を確認する以外には耐摩耗性の確
認の手段がないという処にこの高温耐摩耗に対する問題
の解決の困難さがある。
従って、従来ＱＯＭ等石炭粒子を含むスラリー状燃料の
噴霧燃焼についで長時間の運転実験例はほとんどなく、
またそれに耐えるバーナチップも知られていない。
噴霧燃焼についで長時間の運転実験例はほとんどなく、
またそれに耐えるバーナチップも知られていない。
第３図におけるＨｖｌＯＯＯ以上の材料としては実験の
結果セラミック、がスラリー燃料の噴霧燃焼装置として
好適なことが確認された。七ラミックは酸化アルミニウ
ム（ＡＪ２ｏａ）もしくは二酸化クロム（Ｏｒ２０ａ）
を生成分とした一紳の「はうろう」である。
結果セラミック、がスラリー燃料の噴霧燃焼装置として
好適なことが確認された。七ラミックは酸化アルミニウ
ム（ＡＪ２ｏａ）もしくは二酸化クロム（Ｏｒ２０ａ）
を生成分とした一紳の「はうろう」である。
く効果〉
この発明を実施することにより、セラミック。
材料のノズルを使用したスラリー燃料の噴霧燃焼が提供
され、スラリー燃焼につき摩耗が少く長時間の運転をす
ることが初めて可能となった。
され、スラリー燃焼につき摩耗が少く長時間の運転をす
ることが初めて可能となった。
【図面の簡単な説明】
第１図は従来型燃料およびスラリー状燃料を噴霧するバ
ーナ装置のバーナチップ部の側断面巧第２図は第１図Ａ
−Ａ拡大断面図、第３図は材料の硬度と摩耗度の関係を
示す線図、第４図はスラリー燃料の流速と摩耗度の関係
を示す線図、第５図は硬質層の厚さと摩耗度の関係を示
す線図、第６図はスラリー燃料の噴霧燃焼装置の摩耗の
メカニズムを模式に示す図面である。 ７・・・・・・燃料通路（スラリー孔）８・・・・・・
蒸気孔 ９・・・・・・噴霧媒体通路 ９ａ・・・・・・混合通路 １１・・・・・・支流部 府度 （Ｈｖ） 第（３１’ｑｉ
ーナ装置のバーナチップ部の側断面巧第２図は第１図Ａ
−Ａ拡大断面図、第３図は材料の硬度と摩耗度の関係を
示す線図、第４図はスラリー燃料の流速と摩耗度の関係
を示す線図、第５図は硬質層の厚さと摩耗度の関係を示
す線図、第６図はスラリー燃料の噴霧燃焼装置の摩耗の
メカニズムを模式に示す図面である。 ７・・・・・・燃料通路（スラリー孔）８・・・・・・
蒸気孔 ９・・・・・・噴霧媒体通路 ９ａ・・・・・・混合通路 １１・・・・・・支流部 府度 （Ｈｖ） 第（３１’ｑｉ
Claims (1)
- 固体粒子と液体とから成るスラリー燃料を気相の噴霧媒
体により噴霧燃焼するものにおいて、前記スラリー燃料
を送給する燃料通路と、前記噴霧媒体を送給する噴霧媒
体通路とを設け、該燃料と該噴霧媒体とが成る角度を以
って交わる交流部を形成する如くなし、該交流部より下
流を上記燃料と上記噴霧媒体の混合通路となし、該混合
通路の下流端より燃料を噴霧する如くなすとともに、少
なくとも上記交流部より上記混合通路の下端までを、ビ
ッカース硬度１０００Ｈｖ以上のセラミック地材料で形
成することを特徴とするスラリー燃料の噴霧燃焼装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24160184A JPS60117015A (ja) | 1984-11-17 | 1984-11-17 | スラリー燃料の噴霧燃焼装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24160184A JPS60117015A (ja) | 1984-11-17 | 1984-11-17 | スラリー燃料の噴霧燃焼装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60117015A true JPS60117015A (ja) | 1985-06-24 |
| JPH0238854B2 JPH0238854B2 (ja) | 1990-09-03 |
Family
ID=17076741
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24160184A Granted JPS60117015A (ja) | 1984-11-17 | 1984-11-17 | スラリー燃料の噴霧燃焼装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60117015A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4699587A (en) * | 1985-05-23 | 1987-10-13 | Ishikawajima-Harima Jukogyo Kabushiki Kaisha | Burner |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5056634A (ja) * | 1973-09-25 | 1975-05-17 | ||
| JPS53113331A (en) * | 1977-03-15 | 1978-10-03 | Toyo Tire & Rubber Co Ltd | Spraying combustion method of particle type solid containing fuel |
| JPS5451033A (en) * | 1977-09-29 | 1979-04-21 | Agency Of Ind Science & Technol | Burner for colloidal fuel |
-
1984
- 1984-11-17 JP JP24160184A patent/JPS60117015A/ja active Granted
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5056634A (ja) * | 1973-09-25 | 1975-05-17 | ||
| JPS53113331A (en) * | 1977-03-15 | 1978-10-03 | Toyo Tire & Rubber Co Ltd | Spraying combustion method of particle type solid containing fuel |
| JPS5451033A (en) * | 1977-09-29 | 1979-04-21 | Agency Of Ind Science & Technol | Burner for colloidal fuel |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4699587A (en) * | 1985-05-23 | 1987-10-13 | Ishikawajima-Harima Jukogyo Kabushiki Kaisha | Burner |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0238854B2 (ja) | 1990-09-03 |
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