JPS61293568A - 絞り付き２流体噴霧ノズル - 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、燃焼装置に関し、特に、燃焼効率を向上し、
窒素酸化物の排出を低減させるに好適なボイラ装置等の
燃焼装置に関する。

（従来の技術） 液体あるいは、スラリ等の流体燃料の燃焼方法としては
、蒸気あるいは空気の圧力、温度エネルギーによる力を
借りて燃料の微粒化を行い、それによって燃料の表面積
を大きくして燃焼させる方式が一般に良く知られている
。（２流体噴霧燃焼方式） この方式は、たとえば蒸気のような噴霧媒体の力を借り
るとによって、たとえば油等のような被噴霧媒体の圧力
を余りあげることなしに広い流量変化の幅が得られ、燃
料圧力が低くなる点で、その取扱上安全である等の利点
があげられる。

しかしながら、この方式においては、噴霧微粒化が不十
分であると、不完全燃焼となって、未燃分やばいじんが
増加してしまうという問題点が発生し、さらに、最近の
高効率化の流れから見ても、より低エネルギーで効率良
く微粉化を行い得る装置の開発が望まれているのが現状
である。

第６図および第７図は、従来技術の２流体噴霧アトマイ
ザの例としての、Ｙジェット型アトマイザを示している
。この第７図に示す従来例においては、２重管の外筒９
および内筒１０との間の環状通路を通ってきた被噴霧流
体３と内筒内を通ってきた噴霧媒体１とがスブレヤプレ
ート１１のそれぞれの入口路２．４を通り、混合部５に
て２流体が合流し、出口孔８より噴射霧化される。

この種の装置においては、合流孔は通常複数個設けられ
ていることが多く、第６図は、そのうちの１つに着目し
たもので、混合部の現象を現している。

この従来例においては、噴霧媒体が亜音速（通常１００
〜３００ｍ／ｓｅｃ　）にて直進するのに対し、被噴霧
流体が低速（通常数〜数十ｍ／ｓｅｃ　）で合流孔の片
側から入ってくるために、媒体の流れに流体が押されて
、図の混合部における下方壁面に沿って、媒体と混合さ
れない流体がすじ条の状態のままで、出口孔から噴出し
てしまうことがある。このために、全体として噴霧平均
粒径が小さくとも、この霧化されていないずじ条の部分
の充分に砕かれていない大粒の噴霧粒子が未燃分を出し
たり、ばいじんを多く排出させる原因ともなっている。

（発明が解決しようとする問題点） 本発明は、上記したような従来技術の欠点をなくし、噴
霧媒体料を増加させることなしに、噴霧粒子の微粒化の
能率を向上させるとともに、燃焼排ガス中の未燃分、ば
いじんの発生量を低減できるボイラの燃焼装置を提供す
ることを目的としている。

（問題点を解決するための手段および作用）本発明の絞
り付き２流体噴霧ノズルは、噴霧媒体と被噴霧媒体との
混合部の直後の部分に絞り部を形成し、それぞれの通路
を通って合流出口孔に向けて噴出される流体の整流を行
うとともに、かつ、その絞りを合流点と反対側に偏心さ
せて形成し、それによフて流体の微粒子化を促進できる
ようにしているものである。

（実施例） 本発明の絞り付き２流体噴霧ノズルの構成を図示された
例にしたがって説明すると、第１図および第２図には本
発明の１実施例の構成を示しているもので、第２図は、
第１図のＡ−Ａ断面を示すが、これらは第５図に示され
る本発明の他の実施例と同様に、２流体噴霧アトマイザ
の多数の混合孔のうちの１つのものの構成を示している
もので、アトマイザ母材７に噴霧媒体１の通路２と被噴
霧流体３の通路４とが略Ｙ型に衝突し、混合部５で合流
するようになっている。

これらのいずれの通路断面も通常は加工の容易性を求め
るため、およびスラリーの粒子詰りを防止するために、
円形断面に形成することが多い。

この混合部は、合流出口孔８まで内径すの直管状に形成
されているもので、前記２つの通路２．４の合流部の直
後の部分に、内径ａの絞り部を形成している。また、合
流部から絞り部を含む出口までの混合部の孔は、バイブ
状のセラミックス１４が母材７の内部に嵌込まれて形成
されている。

噴霧媒体１と噴霧流体３は、混合部５において衝突し、
霧化される。この混合部５の通過断面積は、噴霧流体１
と被噴霧流体３とを合せた流体が通過するために、媒体
通路２および被噴霧流体の通路４のそれぞれの通路より
も大きくなっている。

しかし、混合部での衝突直後に絞りを入れ、混合流体の
通過流速を、ふたたび大きく加速させることによって、
縮流部における媒体と霧化流体の混合を促進できるよう
にしている。

本発明の絞り縮流部の形状は、内側に突出した凸型であ
れば、機能的に流体の混合を促進する効果を発揮出来る
ことになるので、特にその形状を限定することはないが
、第１図に示されるように、その内径中心方向に尖った
模型に形成することにより、絞り部の前後の部分での流
体の流れがスムーズになり、圧力損失の増加を小さくす
ることができ、かつ、恐縮流部（先端）での被噴霧流体
に与えられる集中応力的な破壊作用によって、微粒粉砕
の効果が大きくなるのである。

また、絞りによる効果としては、従来の装置においては
、その混合室内での被霧化流体の合流口側の流体が、混
合室内壁に沿って、噴霧流体による混合粉砕の作用を受
けずに、そのままの状態で膜状（すじ条の状態）に排出
されやすいのであるが、本発明の場合には、縮流部で一
度整流されるとともに、媒体と流体とが均一に混合され
、それによって、流体の全体にわたって一様に噴霧媒体
が分布されることになる。この結果、噴出口における噴
霧粒子は、平均粒径のみでなく、未燃分やばいじんの生
成の原因となる大きな粒径のものの発生量を少なくする
ことを可能にする。

第４図に示されるグラフは、絞りの口径ａと、混合部の
口径すとの比率と、噴霧粒子最大粒径ｄｍとの相関関係
を示している。このグラフから分るように、絞り比を小
さくする（大きく絞る〉と、最大粒径は減少するが、こ
の比率が０．３〜０゜９の間で効果が大きくなっており
、それ以上に絞ったときには、はとんど効果は向上する
ことがなく、逆に圧力損失をいたずらに増加させるだけ
となるため、システムとしては不経済なものとなる。

また、絞り部の形状としては、その中心軸を第３図に示
すように混合品中心軸と、被噴霧流体通路と反対側に偏
心させる。このときに、混合壁に沿って流れ易い被霧化
流体が、噴霧媒体の中心軸に近い位置を通るようになる
ために、周囲の壁に近い部分の流体への混合と衝突の動
作が充分に行われ、全体として噴霧、微粒化が均一に行
なわれることになる。

本発明において用いられる被噴霧流体が、ＣＯＭやＣＷ
Ｍ等のスラリ燃料の場合には、固体粒子のノズル孔内壁
への衝突により、母材を摩耗させ、孔形状を変えること
になるために、その孔の形状の変化によって、流体の流
量が変化したり、微粒化性能が低下したりする等の影響
が発生する。これを防ぐために、前記絞り部を含む噴霧
媒体と非霧化流体との混合流体が接触する内壁部をセラ
ミックスまたは、超硬材質のもので形成し、図に示すよ
うに、母材７の内部に嵌込むか、または一体に構成して
ノズルとして形成する。これによって、本発明の絞り付
き２流体噴霧ノズルは、長時間の使用によってもその微
粒子化の性能を維持し得るとともに、ノズルの摩耗によ
る交換等のメンテナンスの作業を行う回数の減少を可能
にする。

本発明の別の実施例を第５図に示す。この実施例におい
ては、絞り部は２ケ所に形成されているもので、２つの
流体の衝突の直後の部分の絞り部６と、噴出口８の部分
の絞り部６ａがそれぞれ形成されている。この装置にお
いては、前段の絞りで非霧化流体の媒体との混合霧化が
不十分であったときでも、その出口からの大気への拡散
、霧化等を次の絞り部でも行うようになっているために
、これらの作用をすべて２段階で行うのであり、さらに
均一な霧化の性能を得ることが可能になる。

また、この実施例の場合においては、セラミックス製の
筒状体は、２分割され、部材１４ａ、１４ｂとして形成
され、それによって部材の加工製を向上させることも可
能なものであり、さらに、同様な考えで絞り部をその途
中に複数箇所に形成し、それによる効果を期待すること
も当然可能なことになるのである。

上記した本発明の実施例においては、ノズルの形状をＹ
ジェット型に形成したものを示しているが、合流部の角
度、合流方向は上記したような条件に限定されるもので
はなく、その他にあらゆる２流体の８合方向を設定する
ことが可能であり、さらに、噴霧流体と被噴霧流体との
位置関係を逆にすることにより、流体（燃料）側を直進
通路に設定することもできるのである。

また、装置の加工性を考慮して、絞り部をスクリュー状
に構成し、メネジタップによる加工を行うようにしても
良いものである。

（発明の効果） 本発明の絞り付き２流体噴霧ノズルは、上記したような
構成を有するものであり、噴霧媒体と非霧化流体との混
合を行う際にその合流部の直後の部分に、模型絞り部を
、少なくとも１ケ所以上設けているものであるから、噴
霧最大粒径、平均粒径を小さくすることが容易にでき、
燃焼排ガス中の未燃分、ばいじん生成量が低減される。

また、本発明のバーナーを用いた燃焼装置によって、炉
内での高温還元炎の形成が容易に行われ、低ＮＯ８燃焼
の達成が可能になるとともに、噴霧媒体の消費量の低減
を可能にする。

さらに、混合部通路をセラミックス等の耐摩耗性材料で
形成することにより、ノズルの微粒化性能の低下を防止
でき、ノズルの耐久性の向上と、摩耗による交換等のメ
ンテナンス作業を軽減出来るものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の絞り付き２流体噴霧ノズルの構成を示
す断面図、第２図は第１図のＡ−Ａ線での縦断面図、第
３図は本発明の別の実施例の構成を示す断面図、第４図
は絞り比率と最大粒子径との関係を示すグラフ、第５図
は本発明の別の実施例の構成を示す断面図、第６図は従
来の装置における被噴霧流体の状態を示す説明図、第７
図゛は従来の２流体噴霧ノズルの構成を示す断面図であ
る。 図中の符号 １・・・・・・噴霧媒体、２・・・・・・噴霧媒体通路
、３・・・・・・被噴−霧流体、４・・・−・・被噴霧
流体通路、５・・・・・・混合部、６・・・・・・絞り
部、７・・・・・・アトマイザ母材、８・・・・・・合
流出口孔、９・・・・・・外筒、１０・・・・・・内筒
、１１・・・・・・スプレヤプレート、１４・・・・・
・セラミックス。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）圧送される噴霧媒体と、圧送された被噴霧流体と
   を混合する２流体噴霧ノズルにおいて、噴霧流体と被噴
   霧流体とが合流する霧化通路内の合流直後の合流位置と
   大気への霧化通路出口との間に、少なくとも１つ以上の
   絞り部を有することを特徴とする絞り付き２流体噴霧ノ
   ズル。
2. （２）前記絞り部の内径を絞り部前後の霧化通路内径に
   対して０．９〜０．３とする開口比に形成したことを特
   徴とする特許請求の範囲第１項記載の絞り付き２流体噴
   霧ノズル。
3. （３）霧化通路の一部またはノズル全体をセラミック等
   の耐摩耗材を使用したことを特徴とする特許請求の範囲
   第１項記載の絞り付き２流体噴霧ノズル。