JPS60126510A - 高速液体燃料用燃焼装置 - 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】 この発明は、液体燃料、特に重質液体燃料を良好に燃焼
させることができる高速燃焼装置に関する。

従来、重質液体燃料を燃焼させ得る燃焼装置として、第
１図に示すような、バーナチップ１から炉２内に至る間
に耐火性の予燃室３を形成された高負荷燃焼装置が提案
されている。このような燃焼装置においては、バーナチ
ップ１から噴霧される液体燃料の外側に空気を供給する
構成になっていて、予燃室３の内面形状が図に見られる
ように、人口３ａ側から一様に拡大し途中かられずかに
一様に絡１小して出ｒ１３ｂＫ全る中太の円筒状となっ
ている。出「１３ｂはカーボン伺着防１１：、の意味で
大きなものとなっている。しかし、この従来の燃焼装置
は、重質油を燃焼させたとき、予燃室３内面の図に示す
領域へで油滴の付着があり、領域Ｂで未燃油の（＝ｊ着
があシ、領域Ｃでカーボンの付着がある。領域Ａ、　Ｂ
における油滴や未燃油の付着そのものはそれほど問題に
はならないが、領域Ｃに付着するカーホンはその付着量
が増大してくると燃焼装置の運転を続行することが不可
能となる問題があった。捷だ、領域Ａ、Ｂにおいて油滴
や未燃油の付着があることはその領域が低温であること
であり、これは領域Ａの断面積が小さいために燃焼が領
域Ｂの中程より前方で開始されているからであり、また
予燃室８の出口３ｂが大きいことから領域Ｃの縮小する
角度が小さく、領域Ｃから前側における燃焼による輻射
熱が領域Ａ、Ｂに達し難いためである。このような予燃
室の状態であるから、省エネルギーをふまえた低空燃比
の運転がきわめて困難である問題があった。そして、こ
の低空燃比の運転ができないことから排ガス中の窒素酸
化物の量も増大し易く、公害対策として１悦硝設備を必
要とすることになる。また、上記従来の燃焼装置におい
ては予燃室の領域Ｃに高温部が生じ、耐火物の損傷がこ
の領域に集中して発生し、燃料の燃焼した灰分により耐
火物の融点が低下することによる損傷もこの領域に集中
して発生する問題もあった。このようなことから、重質
液体燃料を良好に燃焼させることができる高速燃焼装置
は実用化されていなかった。

この発明は、上述したようなことから、従来の燃焼装置
の問題を除去して、重質油を良好に燃焼させることがで
きる高速液体燃料用燃焼装置を提供することを目的とす
る。

第１の発明の高速液体燃料用燃焼装置の構成は、バーナ
チップの１１１側にｉ「１方に向って拡大しそして縮小
するように伸延する予燃室を形成してあり、その予燃室
は、人口が中心部に上記バーナチップを位置せしめられ
そのバーナチップ外周との間を２次空気供給「１とされ
、上記入口から前方の出口に至る間の予燃室内面が流線
形状の凹曲面で形成すしていることを特徴とするもので
ある。

との構成−によれば、予燃室内面が流線形状の凹曲面で
形成されていることにより、予燃室内のガスの流れを流
線形にすることができ、従って油滴やカーボンが予燃室
形法と同一形状に近い形状で安定した流れとなり、その
流れの外面と予燃室内面との間に２次空気の層状の流れ
が形成された状態となる。これによって油滴やカーボン
が予燃室の内面に接触することが殆どなくなり、従って
カーボンの付着がなくなる。この第１の発明の燃焼装置
を実質的に３次空気の供給のない状態で直接炉内に向け
て使用するときは、炉にもよるが一般的には空燃比は１
〜１．２程度となる。ｔた、予燃室内面が流線形状凹曲
面であることから、燃料の燃焼による熱の輻射が予燃室
内面の賂全域に及び予燃室内面温度が均等化される。こ
れによっても重質油の良好な燃焼が行われると考えられ
、さらに前述した２次空′気の層状の流れが形成される
状態となることを含めて予燃室壁面の寿命が延長される
効果を生じる。また、予燃室内面が流線形状凹曲面であ
ることから、予燃室出口は絞りを形成された状態となっ
ており、この絞りはかなり小さいものにできるから、火
焔噴出速度を５０Ｉｌし、。０以上に速いものとするこ
とができる。これによって炉内ガスを攪拌させて炉内温
度を均等（Ｌさせるような燃焼炉に最適な高速燃焼装置
となっている。

従って、この第１の発明によれば、予燃室内面にカーボ
ンが付着して運転不能となる問題が解決され、予燃室内
面の損傷し易い点も改良され、軽質液体燃料はもちろん
重質液体燃料をも良好に燃焼さ辻ることができる高速液
体燃料用燃焼装置を提供できる。

なお、予燃室内面の流線形状の凹曲面の状態については
、普通には予燃室の形が燃料噴出方向に沿って長い卵型
になるようにするのがよいが、燃料噴出方向に沿った畏
さＬに対して、これに直角な方向の最大内径りとの比／
Ｄが１〜４の範囲で良好な結果が得られ、この値がｌ以
下の場合は予燃室内面近くで渦流を生じ易くなりそのた
め空気流れと噴霧油との混合状態が、県くなって燃焼効
率が低下し、上記値が４・以上の場合はノく−ナ取付部
側の温度が低ドし着火が遅れて着火位置が前側寄りとな
るためデツドヌベースを生じる。

第２の発明の高速液体燃料用燃焼装置の構成は、」−記
第１の発明の１イ４戊に加えて、上記予燃室の出口位置
に空間を隔てて隔壁を設け、その隔壁に上記出［１かも
噴出される燃焼ガス流の太さ寸法よりもやや大きいガス
流の通過孔を穿設し、上記空間内からその空間内を通る
上記燃焼ガス流に対して３次空気を供給する３次空気供
給装置を設けだことを特徴とするものである。

この構成によれば、３次空気を供給するようになってい
ると共に前述したように予燃室内面にカーボンが付着し
輔い予燃室であることから、予燃室内の段階で種々の低
空燃比による予備燃焼が可能となる。実験によれば、重
質油について従来困難であるとされていた空気過剰率帆
２の低空燃比でも予燃室内面にカーボンが付着して運転
不能となるようなカーボントラブルはなく、３次空気の
供給によって所定の炉内で燃焼が完結する。この結果、
火焔中の残存酸素量が大幅に減少するだけでなく、火焔
中に残存カーボンが大幅に減少し、最終的な排ガス中の
窒素酸化物も大幅に低下した。

従って、この第２の発明によれば、軽質液体燃料はもち
ろん重質液体燃料も長女Ｉに燃焼させることができて、
しかも窒素酸化物の発生を低く４１いえることができ、
低酸素燃焼もできる大きな効果が１１）られる。窒素酸
化物の発生が少ないことは脱硝設備が不要又は小規模と
なる点で有利であシ、低酸素燃焼が可能であることは被
加熱物の酸化損失を少なくすることができる点で有効で
あると共に熱効率が向上する利点もある。

以下この発明の詳細な説明する。第２図は第１の発明の
実施例であり、図中１０はバーナ、１１はエヤーレギュ
レータ（２次空気供給部）、１２は予燃室、１３は炉で
ある。

バーナｌＯは、従来公知のものと同様なもので、中心部
にｌイに体燃料をｊノＬ給する燃料パイプを配置し、そ
の１１（柵に噴霧用として１次空気を供給する空気パイ
プ°を配置し、液体燃料がバーｙチップ１０ａ内で霧化
されると共に１次空気と混合されて噴出孔から予燃′−
！′１１２内に向って噴出されるように々つでいる。バ
ーリーチツブ１０ａ、は予燃室１２の入口１２ａの中心
部にイ）装置ぜしめられている。

Ｊ−ヤーレギュレ・−タ】ｌは、予燃室１２の入口１２
ａ（／こ国続され、ハ・−ナチップ１０ａの外周面と人
口１２υ、内周面との間に形成された環状空間で終って
おり、予燃室１２因に円筒状をなして２次空気を供に１
するようになっている。

予燃室１２は、バーナチップ１０ａの燃料噴射方向に沿
って曲刃に向って拡大しそして縮小するように伸延形成
されており、その伸延方向に沿った断面形状は１略卵形
であり、伸延方向に直角な断面形状は全長を通じて円形
である。予燃室１２は一端に前−記入口１２ａを有し、
他端に出口１２１）を有しており、いずれも円孔である
。この実施例において、予燃室１２の長さは５２２開、
予燃室最人内径は３５０朋、入口１２ａの内径は１０６
ｍｍ、出０１２１）の内径は８０ｍｍである。その予燃
室１２の出口１２ｂは炉１３内に向って開［」シている
。

この第１の発明の実施例の燃焼装置は、液体燃料と１次
及び２次空気を適切に供給してぶ火′すると、炉１３因
に燃焼ガス流を噴出する。Ｐ′＃Ｆ及び空気が荒目考≠
トスｑ給看！井刊恭す−−、、、’　−”’−ｘ−５？
焼ガス流となって炉１３内に入るまでの過程は大路次の
ようである。１次空気と燃料の混合体及び２次空気が予
燃室１２に略３０ｍ！／／６ｅｃの流速で流入すると、
２次空気が」二記混合体に列し予燃室１２の入１コ１２
ａ側端を起点に混合を開始させ、その人口１２ａ側端の
少し前位置で燃焼が始まシ、その後未燃カーボン（煤）
を含む燃焼ガスとなって燃焼が進行しなから出１−１１
２１）に至り、そこで絞られた流れ１８となって略５０
ｒ１′１／／Ｓｏｏの流速で炉１３内に噴出する。予燃
室１２因における流れの状態は、予燃室１２の内面に沿
って、渦を生ずることなく、滑らかに流れ、件だ予燃室
内面近傍では、図に矢印１９で示すように、その而に沿
った２次空気の層状の流れが形成される。

この第１の発明の実施例の装置によりＣ重油、Ｂ重油、
Ｃ重油＋１５％Ｈ２０（エマルジョン）全夫々空燃比１
〜１．２で燃焼させたところ、いずれもカーボントラブ
ルは全くなく、良好に燃焼するととが確認された。

第３図及び第４図は第２の発明の実施例である。

図中のバーナ１ｏ、エヤーレギュレータＩＬ　予燃室】
２は第１の発明の実施例のものと同じであるから、同一
図面符号で示して説明を省略する。前記実施例と異なる
点は、３次空気供給装置２ｏを設けた点である。

３次空気供給装置２ｏは、予燃室の出口１２ｂの前側位
置に空間２１を隔てて隔壁２２を設け、その隔壁２２に
燃焼ガスの流れ１８よりもやや太い力゛ス流の通過孔２
３を穿設し、前記空間２１からガス流１８に対し直角な
方向に空気を噴射するように設けたものである。図の２
４は空気供給孔であり、３次空気の流入状部を点線矢印
２５で示しである。３次空気は燃焼ガス流１８の最も小
径となっている縮流部分に向っており、これによって３
次空気の混入が適切に行われる。

なお、第４図の２６は熱ガス逆流孔であり、炉１３内と
空間２１とを連通しており、これは熱ガスを逆流させて
３次空気を予熱するようにしだものである。この構成は
必要に応じて採用する。

この第２の発明の実施例の燃焼装置は、予燃室１２内に
おける空燃比を１〜０．２とし、３次空気の供給により
最終的に空燃比を１〜１．５とするように、Ｃ重油、Ｂ
重油、Ｃ重油＋１５％Ｈ２０（エマルジョン）を夫々燃
焼させて、カーボントラブルのないことが確認された。

また、これらの各液体燃料について予燃室内の段階の空
燃比を変えて燃焼させて、炉の排ガス中の窒素酸化物量
を測定して、第５図のような結果を得た。そのときの燃
焼負荷ハロ００　Ｘ　１０４に０ａ’／、３ｈｆ　６　
ツだ。マタ、予燃室内空燃比を帆６として燃焼負荷を変
えて排ガス中の窒素酸化物量を測定して、第６図のよう
な結果を得だ。第５図及び第６図において、曲線３０ａ
、３０１：はＣｉ油、曲線３１１）１．３１ｂはＢ重油
、曲線３２ａ、３２ｂはＣ重油＋１５％Ｈ２０（エマル
ジョン゛）を夫々燃焼させたときのものであり、排ガス
中の窒素酸化物量は酸素量４１％換算値である。

上記第２の発明の実施例において、３次空気の供給孔２
４をガス流１８に対して直角な方向に空気が噴射するよ
うに設けたが、その噴射方向が少し斜め前方へ向うよう
に傾けて設けてもよい。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の高負荷燃焼装置の概略縦断側面図、第２
図はこの発明の第１の発明の実施例９概略縦断側面図、
第３図はこの発明の第２の発明の実施例の概略縦断側面
図、第４図は第３図のＳよ−ＳＳ工面面図第５図は第３
図の装置を使用したときの予燃室内空燃比に対する排ガ
ス中の窒素酸化物量を示すグラフ、第６図は第３図の装
置を使用したときの燃焼負荷に列する排ガス中の窒素酸
化物量を示すグラフである。 １０・・・バーナ、１０ａ・・・バーナチップ、１１・
・・エヤーレギュレータ、１２・・・予燃室、１２ａ・
・・予燃室入口、１２’ｂ・・・予燃案出口、１３・・
・炉、１８・・・・（燃焼ガスの）流れ、２０・・・３
次空気供給装置、２１・・・空間、２２・・・隔壁、２
３・・・ガス流の通過孔。 特許出願人　株式会社　広　築 同日木ブランｌ−エンジニアリング［会７１代　理　人
　清　水　哲　ほか２名

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ５【１）　バーナチップの前側に前方に向って拡大しそ
   して縮小するように伸延する予燃室を形成してあり、そ
   の予燃室は、入口が中心部に上記バーナチップを位置せ
   しめられそのバーナチップ外周との間を２次空気供給口
   とされ、上記入口から前方の１（）　出口に至る間の予
   燃室内面が流線形状の凹曲面で形成されていることを特
   徴とする高速液体燃料用燃焼装置。 （２）上記出口の開口の大きさが、少なくとも毎秒５０
   ７７７以上の速度で燃焼ガス流を噴出させるような１５
   　大きさに決められていることを特徴とする特許請求の
   範囲（１）に記載の高速液体燃料用燃焼装置。 （３）バーナチップの前側に前方に向って拡大しそして
   縮小するように伸延する予燃室を形成してあり、その予
   燃室は、入口が中心部に上記バーナチ２０　ツブを位置
   せしめられそのバーナチップ外周との間を２次空気供給
   口とされ、上記入口から前方の出口に至る間の予燃室内
   面が流線形状の凹曲面で形成されており、上記予燃室の
   出口位置に空間を隔てて隔壁を設け、その隔壁に上記出
   口から噴出される燃焼ガス流の太さ寸法よシもやや大き
   いガス流の通過孔を穿設し、上記空間内からその空間内
   を通る上記燃焼ガス流に対して３次空気を供給する３次
   空気供給装置を設けたことを特徴とする高速液体燃料用
   燃焼装置。 （４）上記出口の開口の大きさが、少なくとも毎秒５０
   ｍ以上の速度で燃焼ガス流を噴出させるような大きさに
   決められていることを特徴とする特許請求の範囲（３）
   に記載の高速液体燃料用燃焼装置。 （５）上記３次空気供給装置が、上記燃焼ガス流に対し
   て直角に３次空気を供給するように構成されていること
   を特徴とする特許請求の範囲（３）に記載の高速液体燃
   料用燃焼装置。