JPS61230759A - 液体燃料噴霧ガン及び噴霧方法 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、水蒸気が噴霧流体として用いられる型式のバ
ーナーにおいて使用するための改良された液体燃料噴霧
ガンに関する口 〔従来の技術〕 水蒸気を用いる液体燃料噴霧ガンは従来の技術としてよ
く知られており、その典型的な例は米国特許！３，８２
９，０１５号及びｆｉ、４，１５２、０８号を参照す′
ることかできる。これらの先行技術特許の各々において
は、水蒸気が、液体燃料が噴霧器のガン先端から噴霧さ
れるときに液体燃料の噴霧を助けるため推進媒体として
用いられる口液体燃料がその関連バーナーの燃焼室の中
に噴射されるときの液体燃料を噴霧する効果は、一部に
おいて。

噴霧化きれた燃料の完全燃焼を遂行させるためにバーナ
ーに供給しなければならない過剰燃焼空気の量を決定す
るものである。ｒｒｉｔｍｒヒの達成効率又は達成度が
高いほど、意にかなりた焔形状を保持する間バーナーに
供給しなければなら々い過剰空気の量は、低くなる。そ
れゆえに、過剰空気の量を減少することができたならば
、関連のバーナー及び炉又はその他の燃焼加熱器の全体
効率は向上するであろうｃしたがりて、液体燃料、特に
石油精製炉に関連する重燃料油の燃焼においては、と、
のような重燃料油を、噴射された水蒸気で効率的かつ十
分に噴霧化することが高度に要求される。

そのため、噴霧化の改良が何らかの形で行われ念ならば
、それは、燃料の完全燃焼を達成するために供給するこ
とが必要とされる過剰空気が少た〈々るため、関連する
燃焼加熱器の全熱効率を向上させるものとなる。

〔発明が解決しようとする問題点及びその解決手段〕

本発明によれば、液体燃料を圧力のもとに第１のうず巻
くらせん方向に混合室内に導入するととによって最適の
噴霧効率が得られる、改良された液体燃料噴霧ガンと噴
霧方法が開示される。上記混合室はまた複数の傾斜した
オリフィスを通って水蒸気を案内する手段を含み、それ
によりこの水蒸気を導きセして噴霧化された液体燃料を
逆の回転うす巻き方向に衝突させるロガン混合室での噴
射された燃料と水蒸気の反対うす巻き方向の配置は、こ
れらが比較的接近して互いに衝突するとき２つの流れの
間に最大の攪拌流を生じそのため各流れ、すなわち油と
水蒸気の両者の運動エネルギーが、反対方向の流れの合
流時に解放され、燃料油を噴霧化する口このよう表尺対
方向の液体燃料と水蒸気の流れとの衝突は、増強された
混合作用にさらに攪拌流を与えるよ゛う表より高いレイ
ノルズ数をもたらすものと表る。

しｔがって、本発明の本質的表目的は、噴霧された液体
燃料と噴射された水蒸気の流れとの運動エネルギーが反
対のうず巻き旋回流の中の相互に接近した位置で解放さ
れる、新規な噴霧装置と噴霧方法を提供することである
。

本発明の他の目的は、改良された噴霧が、ガン火端から
解放されるに先だってガスの混合室の内部で生じるよう
な、改良された液体燃料噴霧ガンを提供することである
り 本発明のさらに他の目的は、設計が単純で構造が頑丈で
あり作動中障害がなくまた製造上経済的な、過熱蒸気を
用いる改良された重燃料油噴霧ガン金提供することであ
る。

本発明のこれらの目的及びその他の目的並びに利点は、
以下の記載と図面から、明らかとなりまた本発明は十分
に理解されるものとなるであろう。

〔実施例〕

図面を参照すると、その全体がｌＯで示されている燃料
ｐＸｆｓガンが、バーナーの端板１４を通って突出して
いる案内管１２によって、取付けられかつ支持されてい
る◎この燃料噴霧ガンが１本出願と同じ譲受人に譲渡さ
れその個々の出願がここで参照例として合体されている
、米国特許第３．４７６．４９４号又は特許第３゜７４
６．４９９号に示されているような、高度の強力バーナ
ーと関連して用いられることが理解されるであろう０典
型的に＃−１、前記特許に示されているバーナーは、石
油燃焼炉（図示しない）の側壁又は底壁に取付けられて
いる口噴霧ガン１０の外側局面は、ガンを案内管１２内
で安定させる複数の心出し及び支持バッド１６を有して
いるロ噴霧ガン組立体ｌＯは、噴霧化された燃料を２０
で示されている任意の所要燃料噴霧角度で関連のバーナ
ー燃焼室（図示しない）の中に噴霧させる太端又はノズ
ル１８ｉ−有している。

１１３図に噴霧ガン尖端五８の拡大断面図が示されてい
ることかられかるように、燃料管２２はこの燃料管の内
径部に適当に取付けられた周辺支持カラー２６の中にね
じ込まれる、燃料噴霧ノズル２４を有している。燃料管
２２０周に配設されかつこれを取巻いて、この管２２と
協同する環状蒸気通路３０’ｌ−区画形成するための同
心の蒸気管℃から３９９℃）の過熱状態の約１３０から
１５０ポンド／平方インチ（９，１ｋｆ／ｃｄから１０
．５ｋｔ／−）の水蒸気を複数の接線方向の蒸気オリフ
ィス３２に供給することがわかるであろう口これらの蒸
気オリフィスは燃料管２２のｉｌを貫通して延出し、燃
料管２２の延長部３３の中に水蒸気を時計方向のらせん
う・す巻き状に噴射するようにしている◎燃料噴霧ノズ
ル２４Ｆｉｔた一対の接線方向燃料噴射オリフィス３４
を有し、このオリフィス３４Ｆｉ液体燃料をノズル２４
の下流領域の中に反時計方向のうず巻状に放出するのに
効果的であるロオリフィス３４から噴射されたこの燃料
が約９　Ｇ。

の噴霧角で外＠ＶＣ拡がるにつれてこの燃料は、４つの
オリフィス３２から放出する内側へ噴射された過熱蒸気
に接近して管延長部３３の内壁に近づく◎ 蒸気管２８の端部はねじつきカラー３８に係合するねじ
部分を有し、このねじつきカラー３８はさらにガン尖＠
４０を燃料管延長部３３の端部に固定する。燃料管延長
部３３と協同するガン尖端４０の同＠”ｌ調は、燃料噴
霧ノズル２４の直ぐ下流側に水蒸気と液体燃料の混合室
４２を形成するαノズル２４は燃料オリフィス３４が貫
通する傾斜小面３６を備えているロガン尖端４０は２つ
もしくはそれ以上の噴霧燃料放出オリフィス４４を有し
、これらオリフィス４４は、混合されかつ噴霧化された
水蒸気／燃料混合物を関連炉バーナー（図示しない）の
燃焼室の中に解放する０！！Ｅ３図に最もよく示されて
いるように、噴霧ガｙの組立てにおいて、尖端４０は、
カラー３８が蒸気管２８に取付けられる前か又はこのカ
ラー３８が管２８ｔＣねじ込まれた後かに、カラー３８
と係合するよう、ねじ込まれる０しかしどんな場合でも
、ガン尖端４０と管延長部３３の外面との間の４６で示
されている重合境界層は、回転が自由であってそれによ
りこの機構の分解と必要ある場合のガン尖端の変更及び
交換とｔ容易にしていることが理解されるべきである。

本出願人の新規な燃料噴霧ガンの作動とこの装置による
新規外方法の実施において、典型的に１０ＡＰＩ（比重
度）重量と同じ重さであるような燃料油が約１７０ポン
ド／平方インチから２５０ポンド／平方インチ（１１，
９呻／ｄから１７．５呻／、、ｉ）の燃料圧力範囲でオ
リフィス３４に供給された時及び約６００１から７５０
°Ｆ（３１６℃から３９９℃）の範囲で過熱蒸気が約１
３０ポンド／平方インチと１５０ポンド／平方インチ（
９，ＡＶ−と１０３Ｗ＝ｄ”１９間の範囲の圧力でオリ
フィス３２に供給された時に、重燃料油の優れた噴霧化
が生じることがわかった口これは、オリフィス３２を通
過する膨張過熱蒸気の運動エネルギーの解放と、オリフ
ィス３４からａＪｊ霧される燃料の運動エネルギーの解
放が接近しているためである。上記のように、増強され
た噴霧化は特に、燃料の流れと水蒸気の流れが反対方向
に回転するために得られるりさらに、本出願人の新規な
装置は、ガン尖端放出オリフィス４４の全面積と蒸気放
出オリフィス３２の全面積との間に相関的な放出又は逃
がし通路面積を慎重に選択するようにしているロ蒸気オ
リフィス出口面積の２．５から３．５倍の範囲のガン尖
端４０のオリフィス放出面積を有するのが好ましいこと
がわかった口好ましくは、最適の割合は蒸気オリフィス
３２の出口面積の約３．０倍である口このようにして平
衡状態は、燃料油の供給圧力及び水蒸気の供給圧力と尖
端オリフィ、ス４４の放出側の実質的大気圧の燃焼室圧
力との間の全２段圧力降下の間に、こわされる口加圧さ
れた流れの運動エネルギーの大部分が、混合室内で反対
方向にうず巻く水蒸気と液体燃料のうず巻きの中で解放
されるのが望ましい口これは、ガン尖端からの比較的大
きな放出オリフィス４４を有することによって達成され
る。したがって、加圧され友水蒸気と燃料の流れから得
られる運動エネルギーのうちのより大きな部分が、噴霧
ノズル３４の直ぐ下流の混合領域４２の中で解放される
。

本発明の特定の実施態様が本発明の原理の応用を示すた
めに詳細に示され説明されてきたが、本発明はこの原理
から逸脱することなく他の方法で具体比され得ることが
理解されるであろう。

以下ボ白

【図面の簡単な説明】

第１図は炉の壁又は床においてその一部を破裁して示し
ている典量的なバーナーに取付けられている、本発明の
噴ｎガンを示す側面図、第２図ｔｉｎ！３図の２−２線
に沿う噴鋳ガン尖端の断面図、 第３図は駆２図の３−３線に沿う、その一部が破裁され
たガン尖端の断面図である。 ｌＯ・・・・・・燃料噴霧ガン、１２・・・・・・案内
チ＾−プ、１８・・・・・・ノズル（尖端）、２２・・
・・・・燃料管％２４・・・・・・燃料噴霧ノズル、２
８・・・・・・蒸気管、３０・・・・・・蒸気通路％３
２・・・・・・蒸気オリフィス、３４・・・・・・燃料
噴射オリフィス、３８−・・・・・カラー、４０−・・
番・・ガン尖端、４２・・・・・・混合室％４４・・・
・・・噴霧燃料放出オリフィスコ 以下余白

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、第１の端部と第２の端部とを有する液体燃料管と、
   該燃料管の周りに環状の流れ通路を区画形成するよう該
   燃料管を同中心状に取巻く蒸気管と、前記燃料管の第１
   の端部内側に燃料蒸気混合室を区画形成するよう、前記
   燃料管の第１の端部と協同する噴霧燃料噴射オリフィス
   を有する中空ガン尖端とを具備し、前記燃料管は、液体
   燃料を前記混合室の中に第１のうず巻き方向で噴霧する
   ための少なくとも１つの接線方向のオリフィスと、前記
   環状蒸気通路を前記混合室に連通状態に置くため前記燃
   料管の第１の端部を通って延出する少なくとも１つの接
   線方向の蒸気オリフィスとを有する、燃料噴霧ノズル手
   段を含み、前記接線方向蒸気オリフィスは蒸気を、前記
   液体燃料の前記第１のうず巻き方向と反対のうず巻き方
   向で前記混合室の中に導くように配され、それにより前
   記蒸気通路と燃料管中を流れる加圧された蒸気と燃料の
   流れの運動エネルギーが、前記水蒸気と液体燃料とが反
   対のうず巻き方向で衝突する時の前記混合室内での噴霧
   化が生じるまで、保存されるようにしている、液体燃料
   噴霧ガン。 ２、前記燃料噴霧ノズル手段が、燃料を前記混合室の中
   に９０°の噴霧角で放出するよう配設された２つの接線
   方向のオリフィスを含み、前記燃料管の第１端部が、燃
   料噴霧が前記燃料管に接触する地点付近で前記燃料噴霧
   ノズル手段の下流側に配置された４個の接線方向蒸気オ
   リフィスを含む特許請求の範囲第１項記載の組立体。 ３、前記ガン尖端を前記蒸気管の第１の端部に固定する
   ねじつきカラー手段を含む特許請求の範囲第２項記載の
   組立体。 ４、前記蒸気通路が、６００°Ｆと７５０°Ｆ（３１６
   ℃と３９９℃）の間の温度範囲で１５０ポンド／平方イ
   ンチ（１０．５ｋｇ／ｃｍ２）の過熱蒸気を、前記蒸気
   オリフィスを通って前記混合室の中に噴射する特許請求
   の範囲第３項記載の組立体。 ５、第１の端部と第２の端部を有する円形液体燃料管と
   、該燃料管の周りに環状の流れ通路を区画形成するよう
   該燃料管を同中心状に取巻く円形蒸気管と、前記燃料管
   の第１の端部内側に燃料と蒸気の混合室を区画形成する
   よう前記燃料管の第１の端部と協同する中空のガン尖端
   とを具備し、前記燃料管が、液体燃料を前記混合室の中
   に第１のうず巻き方向に噴霧するための少なくとも２つ
   の接線方向のオリフィスと、前記環状蒸気通路を前記混
   合室と連通状態に置くため前記燃料管の第１の端部を通
   って延出する少なくも１つの接線方向の蒸気オリフィス
   とを有する、燃料噴霧ノズル手段を含み、前記接線方向
   蒸気オリフィスが、水蒸気を前記混合室の中に前記液体
   燃料の前記第１のうず巻き方向と反対のうず巻き方向で
   導くよう配され、それにより前記水蒸気と液体燃料が前
   記混合室内で反対のうず巻き方向で衝突するようにして
   いる、バーナー用重燃料油噴霧ガン。 ６、前記燃料噴霧ノズル手段の接線方向オリフィスが、
   燃料を９０°の噴霧角で前記混合室の中に放出するよう
   配設され、前記燃料管の第１の端部が、燃料噴霧が前記
   燃料管の内壁に当たる地点付近で前記燃料噴霧ノズル手
   段の下流側に配置された４個の接線方向蒸気オリフィス
   を含んでいる、特許請求の範囲第５項記載の組立体。 ７、前記ガン尖端を前記蒸気管の第１の端部に固定する
   ねじつきカラー手段を含んでいる特許請求の範囲第６項
   記載の組立体。 ８、前記蒸気通路が、約６００°Ｆと７５０°Ｆ（３１
   ６℃と３９９℃）の間の温度範囲で約１３０ポンド／平
   方インチから１５０ポンド／平方インチ（９．１ｋｇ／
   ｃｍ＾２）から１０．５ｋｇ／ｃｍ＾２）の過熱蒸気を
   前記蒸気オリフィスを通って前記混合室の中に噴射し、
   前記ガン尖端が、噴霧化された重燃料油を協同バーナー
   の中に放出して燃焼を向上させる噴霧燃料噴射オリフィ
   ス手段を含んでいる、特許請求の範囲第７項記載の組立
   体。 ９、内側燃料管と該燃料管の周りに環状の蒸気通路を区
   画形成するよう該燃料管を取巻く蒸気管とを有する燃料
   ガンの尖端から噴射するに先だって、液体燃料を水蒸気
   と共に噴霧化する方法であって、液体燃料を１つ又はそ
   れ以上のオリフィスを通って、ガン尖端と前記液体管の
   一端とによって区画形成される混合室の中に接線方向に
   噴霧して前記混合室内に第１の方向の前記液体燃料のう
   ず巻きを確立させる段階と、水蒸気を前記蒸気通路から
   前記混合室の中に前記第１の方向と反対のうず巻き方向
   に接線方向に導き、それにより前記水蒸気と燃料とが前
   記混合室内で反対のうず巻き方向で衝突する段階とを含
   んでなる液体燃料の噴霧方法。 １０、前記混合室から前記ガン尖端のオリフィスを通っ
   て噴霧化された燃料を噴射し、燃料の流れと水蒸気の流
   れとが、前記混合室内で噴霧化が生じた時に解放される
   最大運動エネルギーのもとに、衝突する段階を含む特許
   請求の範囲第９項記載の方法。 １１、約６００°Ｆと７５０°Ｆ（３１６℃と３９９℃
   ）の間の温度範囲の１５０ポンド／平方インチ（１０．
   ５ｋｇ／ｃｍ＾２）の過熱蒸気と、約１°ＡＰＩ重量の
   液体燃料とを用いる特許請求の範囲第１０項記載の方法
   。