JPS61130722A - スラリー噴霧器及びノズル - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明はスラリー噴霧器及びノズルに係る。

〔従来の技術及び問題点〕

近年、燃料スラリー；即ち液体の中に固体燃料を…濁さ
せた混合物の使用に対する関心が高まって来た。この液
体は油のごとく可燃性でも又は水のごとく不燃性であっ
てもよい。加えて、該スラリーは該固体を懸・濁状態に
維持して沈澱するのを遅らせる添加物を含んでもよい。

何れにしても、該混合物の相対的固体含有量を最大にす
るのが好ましいことが判っている。かくしてスラリー混
合物は高い粘度を特徴とする。

例えば、石炭スラリーは粉末石炭が水中に）Ｕ濁　　　
　　　（してできている。典型的な石炭／水スラリーは
重量で約７０％までの石炭を含み、これは約２（１０ミ
クロンメータの粒度である。この石炭粒子は種々な鉱物
含有量を有しかつ一般にざらざらしている。

燃焼時には、このスラリー燃料は、分散しかつ液体燃料
の噴霧と同様に空気と混合するように噴霧されなければ
ならない。なお、もし懸濁液が水のごとく不燃性である
場合は、この液は固体燃料粒子が燃える前に蒸発されな
ければならない。

長年の間、スプレー乾燥塔のごとき種々の装置がスラリ
ーをスプレーしかつ分散するために使用された。しかし
ながら、これらの装置は回転円板即ちモータで駆動され
る車を使用し、従って燃焼への応用には不適当であった
。

低粘性液体燃料を噴霧するための多くの型のノズルが提
案されている。例えば、種々なノズルが炉又はボイラの
燃焼用石油質液体燃料を噴霧するため用いられている。

基本的には、多くのか＼る液体噴霧器は該液体を高速度
に加速しそして空気又はスチームのごときガスと相互作
用を行わせる。

その結果性じた乱流が液体流を破壊して小さい粒子とす
る。他の液体噴霧器はケロシンのごとき低粘性液体燃料
を加圧しかつ小さいオリフィス又はうず巻室を押し通す
ことにより噴霧する。しかしながら、か−る先行ノズル
は液体燃料の粘度に敏感であって、高粘性スラリーの使
用には充分に適当でないことが判った。

重質石油蒸留物又は残留油のごとき比較的高粘性液体燃
料の噴霧においては、一般に異るノズルを使用する必要
があり、それでは高圧空気又はスチームが液体燃料を加
速するために使用された。

加えて、高粘性液体燃料はまた時々余熱された。

スラリー粒子のざらざらした性質のために、かような高
粘性液体燃料噴霧器は一般にスラリーの噴霧の使用には
遺しない。多くのこれらの高粘性ノズルにおいては、燃
料とガスは噴霧器の内側で相互に作用する。かくして、
燃料は噴霧器の内側で高速まで加速される。石炭／水ス
ラリーのごときスラリーの固体燃料粒子はざらざらして
いるので、このようなスラリーにノズルを使用すると加
速された粒子が噴霧器の内部表面を摩擦しその結果ノズ
ルの急速な浸蝕となる。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明の目的はか＼る欠陥を除去したスラリー噴霧器を
提供することにあるがそれは、入口端、吐出端及び該入
口端と連通しかつ該吐出端において開口を形成している
少なくとも１個の通路をもっている本体と； 該本体の少な（とも吐出端を覆いかつ該本体と協同して
それとの間に流体環帯を画定するケー・ノング； 該本体の吐出端に位置しかつ一端に入口面をそして他端
にはだいたい軸方向に伸びている突起をもっている形成
要素であって、また該本体の上記少なくとも一つの通路
と連通ずるスラリー通路を含み、そしてまたさらに内部
孔と該内部孔に開きかつ該流体環帯と連通ずる少なくと
も一つの通路とを含む形成要素と；頂点端、基底端１．
内方円錐形表面、及び外方円錐形表面をもっている円錐
部材であって、該基底端は該形成要素に隣接して位置し
ておりかつ該内方円錐形表面は該形成要素の突起と協同
して該突起と該円錐部材の該頂点端の間に環帯をもって
いる円錐形状の室を画定し、かつ該形成要素のスラリー
通路は該円錐形状の室に開いている、円錐部材；及び 該ケーシングと該円錐部材の該基底端の間に位置するう
ず巻発生器であって、吐出オリフィスをもっており、か
つ該円錐部材の該外方円錐形表面と協同してこれらの間
にうず巻室を画定し、更に該うず巻発生器が該流体環帯
と該うず巻室の間に流路をもっているうず巻発生器を有
することを特徴とする。

好ましくは、該形成要素の該突起の端は管状部材となる
。該管状部材は該円錐部材と協同して環帯を画定しかつ
吐出端をもち、これは該円錐部材の外方表面とそのオリ
フィスにおいて略同−表面上に位置する。

最も好ましく′よ・該形成要素″ネ責通路４ま該内部　
　　　、孔に関して接線方向で第１方向に整列して該内
部孔にうず巻流体を供給する。該うず巻発生器の流体流
路は複数個の孔であり、これらはまた該内部孔に関して
接線方向に整列してうず巻室へうずを巻いた流体を供給
する。該うず巻発生器の該孔は該形成要素の該横通路と
異る方向に整列しているのでうず巻発生室内の流体は該
内部孔内の流体と反対向きにうすを巻く。

〔実施例〕

以下本発明を実施例につき図面を参照しながら一層詳細
に説明しよう。

第１図及び第２図の噴霧器においては、本体α０）はフ
ランジ部分（１２）を含みかつ入口端（１４）及び吐出
端（１６）をもち、この本体α０は更に内部孔（１８）
を含み、これはその軸線Ａ−Ａ’上に縦方向に一致する
。内部孔（１８）は一端でスラリー人口（２０）に開き
他端で複数個の分離した通路（２２）に開く。本体αψ
はまた人口ボート（２８）及び本体（１０）の側面に開
口を形成する通路（３０）を含む。

ケーシング（３４）は本体αＯ）とねじ係合をなしかつ
少なくとも本体０θ）の吐出端（１６）を覆っている。

ケーシング（３４）は吐出＆ｆＭ（３６）を含みかつ本
体（１０）と協同して環帯（３８）を画定する。

形成要素（４０）は本体（１０）の吐出端（１６）に位
置しかつ一端に入口面（４２）そして他端に突起（４４
）を含む。入口面（４２）は本体α昧の吐出端（１６）
と接触しそして突起（４４）は縦軸Ａ−Ａ’上を本体（
１０）の吐出端（１６）から遠ざかる方向に伸びる。突
起（４４）はその自由端に位置する管状部材（４５）を
含む。管状部材（４５）は吐出端面（４５ａ　）を含む
。好適なる実施例においては、形成要素（４０）は更に
入口面（４２）と反対側に配置した吐出面（４６）を含
み、そして入口面（４２）と吐出面（４６）の間にのび
ている複数個の通路（４８）を含む。通路（４８）は本
体（１０）の通路（２２）と連通し、好ましくは、ピン
その他の位置決め装置によってそれらと一直線上にある
。

形成要素（４０）は更に内部孔（５０）と複数個の横通
路（５２）を含み、この通路は内部孔（５０）に開きか
つ環帯（３８）と流体連通をなす。好ましくは、通路（
５２）は環帯（３８）から内部孔（５０）へ流れている
流体が内部孔（５０）の内側で所定の向きのうず巻を発
生するように内部孔（５０）に対して接線方向に整列し
ている。また好ましくは、通路（４日）はその中を流れ
ているスラリーが突起（４４）の周りに回転するように
内部孔（５０）に対し接線方向の軸線上に整列される。

円錐部材（５４）は形成要素（４０）の吐出面（４６）
に隣接して位置し、かつ内方円錐表面（５６）　、外方
円錐表面（５８）　、基底端（６０）及び頂点端（６２
）を含む。基底端（６０）は形成要素（４０）の吐端面
（４６）と接触し、頂点端（６２）は形成要素（４０）
の内部孔（５０）と間怠のオリフィス（６４）を形成し
そして外方円錐表面（５８）はオリフィス（６４）の所
にリム（６８）を形成する。

内方円錐表面（５６）は突起（４４）及び形成要素（４
０）の吐出面（４６）と協同して円錐室（５６）を画定
し、これは形成要素（４０）の通路（４８）を介して本
体Ｑｌや通路（４８）と連通ずる。

オリフィス（６４）は形成要素（４０）の管状部材（４
５）と協同してそれらの間に環帯（６６）を画定する。

好ましくは、オリフィス（６４）のリム（６８）は管状
部材（４５）の吐出端面（４５ａ）と略同一平面上にあ
り、この平面は縦軸線Ａ−Ａ’に垂直である。

うず巻発生器（７０）はケーシング（３４）の吐出端（
３６）と円錐部材（５４）の基底端（６０）の間に位置
する。このうず巻発生器（７０）は吐出オリフィス（７
１ｃ　）を画定する円錐形部分（７１ｂ　）に一体に連
結されている環状リング（７１ａ）を含む。

うず巻発生器（７０）の環状リング（７１ａ　）はケー
シング（３４）の吐出端（３６）及び円錐部材（５４）
の基底端（６０）と接触する。ケーシング（３４）の吐
出端（３６）は本体（１０）の吐出端（１６）と協同し
てそれらの間にうず巻発生器（７０）　、円錐部材（５
４）及び形成要素（４０）を押圧して維持する。

うず巻発生器（７０）は円錐部材（５４）　と協同して
それらの間にうず巻室（７２）を画定する。うず巻発生
器（７０）はまた環帯（３８）とうず巻室（７２）　　
　　　　　。

の間に流路を与える。好適なる実施例においては、この
流路は複数個の横孔（７６）であってこれらは円錐部材
（５４）及び内部孔（５０）に対し接線方向に整列し、
もってうず巻いている流体が環帯（３８）から横孔（７
６）を通ってうず巻室（７２）に与えられる。

好適なる実施例においては、横孔（７６）は横通路（５
２）の接線方向整列とは反対の向きに接線方向に整列し
ている。従って、内部孔（５０）へ与えられる流体はう
ず巻室（７２）に与えられる流体と反対の向きにうず巻
いている。同様に好適なる実施例においては、形成要素
（４０）の通路（４８）は、円錐室（６５）にうず巻流
を与えるために内部孔（５０）に対して接線方向に整列
している。

好適なる実施例の作用は、石炭／水スラリーのごとき燃
料スラリーは、スラリー人口（２０）に供給され、空気
又はスチームのごとき加圧ガスは入口ポート（２日）に
供給される。この燃料スラリーは中央の内部孔（１８）
を通って通路（２２）へ流れ、通路（２２）からスラリ
ーは通路（４８）を通って円錐室（６５）の中へ流入す
る。

粘度が約１．７ｘ　ｌＯ”Ｐａ、ｓ　（２（１０センチ
ポワズ）以下のスラリーについては、通路（４８）の接
線方向配向は円錐室（６５）内でスラリーにうず巻を発
生させる。粘度がだんだん高くなるにつれてスラリーは
だんだんうず巻が少なくなる。しかしながら、このよう
な高粘度のスラリーでさえも、円錐室（６５）を一様に
充填するのに充分な角運動をもっている。スラリーは円
錐室（６５）を通って環帯（６６）へと進む。環帯（６
６）へ到達したとき、第２図に破線（７８）で示すごと
く、連続した円筒形膜となる。

スラリーが連続した円筒形膜に形成されているのと同時
に、入口ボート（２８）に供給された加圧ガスは通路（
３０）を通って環帯（３８）に入る。環帯（３８）内の
ガスは横通路（５２）を通って流れそして内部孔（５０
）を通って、だいたい管状部材（４５）の吐出端面（４
５ａ）への方向内でうず巻を発生する。環帯（３８）内
のガスはまた溝孔（７６）を通ってうず巻室（７２）内
へ入りそして吐出オリフィス（７１ｃ　）の方向へとう
す巻を発生する。

吐出面（４５ａ　）に隣接するうず巻室（７２）の領域
においては、管状部材（４５）から出ているうず巻いて
いるガスと横孔（７６）からのうず巻いているガスが環
帯（６６）から流れているスラリー〇連続した円筒形膜
と作用し合う。この相互作用はスラリー膜を噴霧しかつ
それをガスと完全に混合する。この噴霧されたスラリー
は次に吐出オリフィス（６４）を通ってノズルから出る
。管状部材（４５）から出ているうず巻いているガスは
、該円筒形スラリー膜を噴霧しそして混合するのに加え
て、円筒形スラリー膜の内側に対し膜を破壊から維持し
かつシートの中に不規則なかたまりが形成されるのを遅
らせるように作用する。

高粘性スラリーに対しては、円錐室（６５）内のスラリ
ーのうず巻から生ずる円筒形膜の各モーメンタムは非常
に低いであろう。従って、これらの応用に対しては、管
状部材（４５）から出て来るガスはスラリー膜を噴霧し
かつ粒子をガスと完全に混合させるためにうず巻室（７
２）内のガスとは反対の向きに、より充分にうず巻きを
行わせるのがよい。

ノズルの設計においては１．環帯（６６）の半径方向寸
法は、スラリーに対する最大粒度、環帯（６６）を通る
スラリーの好適速度及びノズルに対して要求される流速
に関して選択される。環帯（６６）におけるスラリーの
速度を、環状表面のスラリー粒子による浸蝕を制御する
ように制限するのが好ましい。かくして、この好適な実
施例は、ノズルの内部表面を高速のスラリー粒子にさら
すことを回避している。例えば、最大粒度３（１０ミク
ロンメータ、７．８Ｘ　１Ｏ−２Ｐａ、Ｓ　（９（１０
センチボワズ）の粘度をもちそして１時間の所要ノズル
流量が２２７ｋｇ（５（１０ポンド）のスラリーに対し
ては、環帯（６６）の好ましい寸法は、幅１．０２ｍｍ
　（０，０４０インチ）。

外径６．３５ｍｍ　（０，２５０インチ）である。

管状部材（４５）の吐出面（４５ａ　）の位置は円錐部
材（５４）のリム（６８）と同一平面上にあるのが好ま
しい。何故ならば、この配列が円筒形スラリー膜の一眉
大きい噴霧及び混合を与えることが判　　　　　。

ったからである。

【図面の簡単な説明】

第】図は本発明に係るスラリー噴霧器の一実施例の横断
面図、第２図は第１図示の横断面の拡大部分図である。 図において、αψは本体、（１４）は入口端、（１６）
は吐出端、（１８）は内部孔、（２０）はスラリー人口
、（２２）は通路、（２８）は入口ボート、（３０）は
通路、（３４）はケーシング、（３８）は環帯、（４０
）は形成要素、（４２）は入口面、（４４）は突起、（
４５）は管状部材、（４６）は吐出面、（４８）は通路
、（５０）は内部孔、（５２）は横通路、（５４）は円
錐部材、（５６）は内部円錐表面、（５８）は外部円錐
表面、（６０）は基底端、（６２）は頂点端、（６４）
はオリフィス、（６６）は環帯、（６８）はリム、（７
０）はうず巻発生器、（７１ｃ）は吐出オリフィス、（
７２）はうず巻室、（７６）は横孔である。 初 一１ｎ７−

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、入口端（１４）、吐出端（１６）及び該入口端（１
   ４）と連通しかつ該吐出端（１６）において開口を形成
   している少なくとも１個の通路（１８、２２）をもって
   いる本体（１０）； 該本体（１０）の少なくとも該吐出端（１６）を覆いか
   つ該本体と協同してそれとの間に流体環帯（３８）を画
   定するケーシング（３４）； 該本体（１０）の吐出端（１６）に位置しかつ一端に入
   口面（４２）をそして他端にはだいたい軸方向に伸びて
   いる突起（４４）をもっている形成要素（４０）であっ
   て、また該本体（１０）の上記少なくとも一つの通路（
   １８、２２）と連通するスラリー通路（４８）を含み、
   そしてまたさらに内部孔（５０）と該内部孔（５０）に
   開きかつ該流体環帯（３８）とを連通する少なくとも一
   つの通路（５２）とを含む形成要素（４０）； 頂点端（６２）、基底端（６０）、内方円錐形表面（５
   ６）及び外方円錐形表面（５８）を持っている円錐部材
   （５４）であって、該基底端（６０）は該形成要素（４
   ０）に隣接して位置しておりかつ該内方円錐形表面（５
   ６）は該形成要素（４０）の該突起（４４）と協同して
   該突起（４４）と該円錐部材（５４）の該頂点端（６２
   ）の間に環帯（６６）をもっている円錐形状室（６５）
   を画定し、かつ該形成要素（４０）のスラリー通路（４
   ８）は該円錐形状室（６５）に開いている、円錐部材（
   ５４）；及び 該ケーシング（３４）と該円錐部材（５４）の該基底端
   （６０）の間に位置するうず巻発生器（７０）であって
   、吐出オリフィス（７１ｃ）をもっておりかつ該円錐部
   材（５４）の該外方円錐形表面（５８）と協同してこれ
   らの間にうず巻室（７２）を画定し、更に該うず巻発生
   器（７０）が該流体環帯（３８）と該うず巻室（７２）
   の間に流路（７６）をもっているうず巻発生器（７０）
   を有することを特徴とするスラリー噴霧器。 ２、該形成要素（４０）の突起（４４）が管状部材（４
   ５）を含む特許請求の範囲第１項記載のスラリー噴霧器
   。 ３、該円錐部材（５４）の頂点端（６２）が該形成要素
   （４０）の内部孔（５０）と同芯に位置している、特許
   請求の範囲第１項又は第２項記載のスラリー噴霧器。 ４、該管状部材（４５）が、本噴霧器における縦方向に
   おいて該円錐部材（５４）の外方円錐表面（５８）の頂
   点端（６２）と略同じ位置にある吐出端面（４５ａ）を
   有する特許請求の範囲第１項乃至第３項のいずれか１項
   記載のスラリー噴霧器。 ５、入口端（１４）及び吐出端（１６）をもっている本
   体（１０）であって、該入口端（１４）と連通している
   複数個の通路（２２）を含み、この通路のおのおのは該
   本体（１０）の該吐出端（１６）に開口を形成している
   、本体（１０）； 少なくとも該本体（１０）の吐出端（１６）を覆いかつ
   該本体（１０）と協同して該本体との間に流体環帯（３
   ８）を画定しているケーシング（３４）；該本体（１０
   ）の該吐出端に位置する形成要素（４０）であって、該
   形成要素（４０）は入口面（４２）と反対側に配置され
   た吐出面（４６）をもち、少なくとも１個の通路（４８
   ）を該入口面（４２）と該吐出面（４６）の間に有し、
   さらに該形成要素（４０）は該吐出面（４６）から一般
   に軸方向に該吐出面（４６）から遠ざかる伸びている突
   起（４４）を含み、さらに該形成要素（４０）は内部孔
   （５０）と、該環帯（３８）と該内部孔（５０）の間を
   連通する横通路（５２）を有し； 該形成要素（４０）の該吐出面（４６）に隣接して位置
   し、かつ該形成要素（４０）の該突起（４４）と協同し
   て該頂点端に環帯（６６）をそなえた円錐形状室（６５
   ）を画定する円錐部材（５４）；及び 該円錐部材（５４）と該ケーシング（３４）の間に保持
   され、かつ該環帯（３８）から吐出オリフィス（７１ｃ
   ）へ流れている空気にうず巻を発生させる手段をもった
   空気うず巻発生器（７０）を有することを特徴とする燃
   料スラリー噴霧用ノズル。 ６、該形成要素（４０）の該吐出面（４６）は該円錐部
   材（５４）及び該形成要素（４０）の該突起（４４）と
   協同して該円錐形状室（６５）を画定する；特許請求の
   範囲第５項記載の燃料スラリー噴霧用ノズル。 ７、該入口面（４２）と該形成要素（４０）の該吐出面
   （４６）の間の該通路（４８）が該円錐形状室（６５）
   に開いている、特許請求の範囲第５項又は第６項記載の
   燃料スラリー噴霧用ノズル。 ８、入口端（１４）と吐出端（１６）をもつ本体（１０
   ）であって、該入口端（１４）と連通する複数個の通路
   （２２）を含み、これら通路のそれぞれが該本体（１０
   ）の該吐出端（１６）に開口を形成している、本体； 少なくとも該本体（１０）の該吐出端（１６）を覆って
   流体環帯（３８）を画定するケーシング（３４）；該本
   体（１０）の該吐出端（１６）に位置する形成要素（４
   ０）であって、入口面（４２）と反対側にある吐出端（
   ４６）とを有し、該入口面（４２）と該吐出面（４６）
   の間に少なくとも１個の通路（４８）をもち、さらに該
   形成要素（４０）は内部孔（５０）と横通路（５２）と
   をもち、これら通路は該流体環帯（３８）と該内部孔（
   ５０）の間を連通しかつ該内部孔（５０）に対し接線方
   向に整列してうず巻いた流体を該内部孔（５０）に供給
   し、さらに該形成要素（４０）は該吐出面（４６）から
   だいたい軸線方向に伸びる突起（４４）を含む、形成要
   素； 該形成要素（４０）の該吐出面（４６）に隣接して位置
   する円錐部材（５４）であって、頂点オリフィス（６４
   ）を有しかつ該形成要素の該突起（４４）と協同して円
   錐形状室（６５）を画定し該円錐形状室（６５）の頂点
   端に環帯（６６）を有する、円錐部材（５４）；及び 該円錐部材（５４）と該ケーシング（３４）の間に保持
   されかつ該円錐部材（５４）と協同してうず巻室（７２
   ）を画定する空気うず巻発生器（７０）であって、吐出
   オリフィス（７１ｃ）と該環帯（３８）と該うず巻室（
   ７２）の間に流体流路（７６）を有して該うず巻室（７
   ２）へうずを巻いている流体を供給する、空気うず巻発
   生器を有することを特徴とするスラリー噴霧用ノズル。 ９、該空気うず巻発生器の該流体流路が該形成要素（４
   ０）の該内部孔（５０）に対して接線方向に整列してい
   る複数個の孔（７６）より成る、特許請求の範囲第８項
   記載のスラリー噴霧用ノズル。 １０、該横通路（５２）が該形成要素（４０）の該内部
   孔（５０）に対して接線方向に、そして該うず巻発生器
   （７０）の該孔（７６）の整列の向きとは反対の向きに
   整列し、もって該内部孔（５０）に供給される該流体が
   該うず巻室（７２）に供給される該流体とは反対の向き
   にうず巻いている、特許請求の範囲第９項記載のスラリ
   ー噴霧用ノズル。 １１、該形成要素の該入口面（４２）と該吐出面（４６
   ）の間の上記少なくとも１つの通路（４８）が該内部孔
   （５０）に対し接線方向に整列して、うず巻いた流れを
   該円錐形状室（６５）に供給する、特許請求の範囲第９
   項又は第１０項記載のスラリー噴霧用ノズル。