JPS62280507A - 燃料噴霧ノズル - 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】 ３発明の詳細な説明 産業上の利用分野 本発明はボイラの燃焼装置に適用される燃料噴霧ノズル
（以下バーナチップと称する）の改良に関する。

従来の技術 従来この種のバーナチップは、第５図ないし第１Ｇ図に
示すように、チップ本体ｌの前方部に６個又は８個の噴
霧ノズル２が均一の間隔をもって同一円周上に配列され
たものであるが、次のようなバラエティをもっている。

第５図、第６図はノズル２の口径が同じでかつ同一の噴
射角度α。を待ったものであり、第７図、第８図は第５
図、第６図のものの一部の対角上の噴霧ノズル２ａのみ
異なった噴霧角度α１にしたものである。更に、第９図
、第１０図は大小の異なった口径をもつ噴霧ノズル２．
２ｂを交互に配列し自己バイアスをかけたもので、噴霧
角度α。は同一としたものである。

これらバーナチップは燃料供給路３を通った燃料Ｆ及び
噴霧媒体供給路４を通った噴霧媒体Ｓを夫々前記噴霧ノ
ズル２．２ａ　１．２ｂ内で混合し炉内へ噴射させ燃焼
させるものである。

しかして、これら従来のバーナチップは小型パッケージ
ボイラや大型ボイラに多数適用されて来たが、複数バー
ナを有する大型ボイラでは、上下段バーナで燃料バイア
スをかけることにより、ＮＯｘ低減効果を有効に引き出
すことが可能でめった。

しかし、一本バーナー赫で構成される小型パッケージボ
イラにおいては、前述のように噴霧ノズルが均一な間隔
をもって円周上に配列されているため、空気との均一な
混合が促進され、又火炎相互の間隔ら均一かつ狭くなる
ため、燃焼性は良好となるが、高窒素分燃料に対するＮ
ＯＸ低減効果には限界が見られた。これは噴霧角度に偏
差をつけた第７図、第８図のバーナデツプや、噴霧ノズ
ルの口径に差をつけ自己バイアスをかけた第９図、第１
０図のバーナチップでもその傾向は同様で、著しいＮＯ
Ｘ低減効果は実現しえなかった。

発明か解決しようとする問題点 第１１図に、第５図、第６図のバーナチップによる火炎
形状を示しであるが、一般に従来のバーナデツプは、チ
ップ本体１に噴霧ノズルが均一に配列されているため、
エアレジスタにより供給された燃焼用空気が噴霧された
燃料粒子に均等に接触・混合し活発な燃焼が促進される
ものの、隣接すφ る火炎か等間隔で近接しているためＮＯｘを低減しがた
いという構造的宿命を乙っていた。

一方、噴霧角度や口径に極端なバイアスをかけて！淡燃
焼を狙いとして、ＮＯＸ低減を計ろうとしてら、火炉水
冷壁や炉底レンガに火炎が直接当たりカーボンの堆積、
未燃油の落下、ばいじんの増加等を発生し、昔しく燃焼
性が劣化するにら拘わらず、ＮＯＸはそれ程低減しない
という不具合があった。

そこで、本発明は、以上のような問題点を解消させ、火
炉断面形状を有効に活用し、炉壁、炉底へのカーボン付
着、未燃油の落下等を防止し、かつ濃淡燃焼を具現し、
従来のバーナチップよりも著しく窒素酸化物の発生を抑
制することが出来ろようにしたバーナチップを提供する
ことを目的とする。

問題点を解決するための手段 上記の問題点を解決するために、本発明は、デツプ本体
の同一円周上に２個ずつ対をなすように所定間隔で配列
された８個の噴霧孔を有し、対になっている噴霧孔どう
しの位相角γと隣合う対の近接した噴霧孔間の位相角β
との比β／γが１．５ないし２．０であり、かつ噴霧孔
の噴霧角度α。が６０ないし８０度となるように形成し
ている。

作用 噴霧ノズルの“噴霧角度”と対をなすように配置した近
接する各２側の噴霧ノズルの間隔を、火炉燃焼室断面形
状に合わせ選択することにより、いイつゆる濃淡燃焼が
燃焼性を損なわずに具現され、窒素酸化物を苦しく低減
させることが可能となる。

実施例 以下本発明に係る燃料噴霧ノズルの一実施例を第１図な
いし第４図を参照しながら詳細に説明する。

本発明のバーナチップは、第１図及び第２図に示すよう
に、噴霧角度α。、口径　φＡを有する８個の噴霧ノズ
ル２がデツプ本体ｌの萌方部の同一円周上に開孔し、各
２＠の噴霧ノズル２か位相角度γの間隔を持って対をな
すように隣接し、隣り合う対の隣接ずろ噴霧ノズル２同
士との間隔は位相角度βを持って構成されている。位相
角度γとβとの関係は略β／γ＝１．５〜２０の範囲と
する。

噴霧角度α。は標め的には７０度であるが６０〜８０度
の・範囲であればよい。

ところで、本発明において、８個の噴霧ノズルを２個ず
つ対をなして設けるのは、次のような理由によるもので
ある。すなわち、ノズル個数がＮＯＸ及び燃焼性に与え
る影響について考えると、ノズル個数が多いほど、 （１）ノズル１個当たりの燃料量は減少し、火炎は短く
なり、炉壁への当たりら少なくなり、カーボンの付着と
いう不具合らなくなる。

（２）　ノズル間のピッチか挟まり、火炎相互が接近す
るため、濃淡燃焼は形成し難（ＮＯＸは上昇する傾向と
なる。

（３）　ノズル−間のピンチが挟まり、火炎か膜状に形
成されると、火炎内面側に空気か入ら１゛、バキューム
状態となった時は火炎が押され狭山炎になったり、着火
点か不安定となり、脈動燃焼を起こす。

という特性が有る。

反対に、ノズル個数が少ないほど、 （ピラノズル１ｇ当たりの燃焼量か増加し、火炎は長炎
となり易いため、炉壁への当たりら強まり、カーボンか
付着し易くなる。

（２′）ノズル間のピッチが広がり、火炎は分割炎とな
るので、濃淡燃焼によりＮＯｘは低下する。

（３′）ノズル間のピッチが広いので、膜状火炎とはな
らず、脈動燃焼、挟角炎となる恐れはないが、燃え切り
は悪くなる。

という特性が有る。

このようなノズル個数のＮＯｘ及び燃焼性に与える特徴
をパッケージボイラのような矩形断面をもつ火炉でいか
に生かすかが本発明のポイントであり、ある限られた断
面及び奥行を持つ火炉で、ＮＯｘを抑制しつつかつ燃え
切るような火炎形状とするために、種々実験を重ねた結
果ノズルの個数、グループ敗噴霧角度を上記実施例の如
く選定することが最適であるとの結論を得たものである
。

なお、第１図、第２図に示されている３は燃料供給路、
４は噴霧媒体供給路、Ｆは燃料、Ｓは噴霧媒体であり、
これらは第６図、第８図、第１０図に示したものと同様
である。

次に、上述のように構成されたバーナチップの作用を説
明する。

対となった各２個の噴霧ノズル２は、その向きを第３図
に示す火炉ＩＯ断面の各四隅１１を狙い火炎１２を形成
させることにより、天井管及び炉底、側壁への火炎の当
たりを和らげ早期完全燃焼を助ける。一方、８個の噴霧
ノズル２からの形成される火炎は、対となる２個の噴霧
ノズルが隣接している為、明確な８本の分割炎とはなら
ず、２本ずつの火炎が相互に干渉し合い、あたかも４本
の分割炎を形成し、いわゆる濃淡燃焼を具現させること
が出来るように作用する。

従って、燃料濃度の高い燃焼場の形成と燃料濃度の低い
燃焼場との形成及び燃焼室に即した分割火炎が形成され
るために、最高火炎温度の低下と、火炎形成域における
酸素濃度の低下とが得られ窒素酸化物の著しい低減効果
が現れる。かつ、８個の噴霧ノズル数に見合った燃料の
微粒化特性が維持されるため、蒸気・気化の燃焼過程を
損なうことなく、早期燃焼完結の達成が可能となる。

発明の効果 以上詳述したように、本発明によれば、火炉断面形状に
合致した４分割火炎を形成させ、最高火炎温度の低下、
火炎形成場における酸素濃度の低下、ひいては窒素酸化
物の極端な低下を達成することのできるバーナチップが
提供される。

効果確認のため、実缶で試験したデータを添えろと第４
図の通りであり、ここでＡに示す値が従来のバーナチッ
プによるＮＯｘを示し、Ｂで示す値が本発明のバーナチ
ップによるＮＯｘで、約４０ｆ）Ｉ）Ｉｌｌの低減が得
られた。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るバーナチップの一実施例を示す正
面図、第２図は第１図の■−■線に沿う縦断面図、第３
図は本発明のバーナチップを使用したシングルバーナに
よる火炎形状を示す火炉燃焼室正面図、第４図は実缶で
の実験により得られた本発明のバーナチップと従来バー
ナチップとのＮＯｘ値を比較して示す図、第５図ないし
第１０図は３１１類の従来のバーナチップを示したもの
で、第５図、第７図、第９図は夫々正面図、第６図は第
５図のＶＴ−ＶＴ線に沿う断面図、第８図は第７図の■
−■線に沿う断面図、’１Ｅｔｏ図は第９図のＸ−Ｘ線
に沿う断面図、第１１図は従来のバーナチップによる火
炎形状を示した火炉燃焼室正面図である。 ｌ・・チップ本体、２　、２ａ、　２ｂ・・噴霧ノズル
、３・・燃料供給路、４・・噴霧媒体供給路、α。 β・・位相角、γ・・噴霧角度。 第１１　　　　　第、６ 第３図 第４図 ｉ　　　ｆｌＥ＋”ｘｏ、　ｊ、ｒ−ｚ、Ｑ１第５図　
　　　　第６図 第７図　　　　第８図 第９図　　　　　第１０図 第４４図 手続補正書（自発） 昭和６２年　１月　２７日 特許庁長官　黒　１）　明　雄　殿 １、事件の表示　　　特願昭６１年１２３６５１号２、
発明の名称　　燃料噴霧ノズル ３、補正をする者　　事件との関係　特許出願人名　称
　　三菱重工業株式会社（ほか１名）４、復代理人　　
〒１００東京都千代田区有楽町−丁目８番１号５、補正
の対象　　　明細書の「発明の詳細な説明」、「図面の
簡単な説明」の欄及び 図面の第１，５．７及び８図 ６、補正の内容 ■、明細書を次のように補正します。 （１）第２頁第３行、第３頁第５行及び第７頁第１７行
の「第８図」をすべて「第８ａ及び８ｂ図」と訂正。 （２）第９頁末行〜第１０頁第１行「第８図は第７図の
■−■線」を「第８ａ及び８ｂ図は第７図のそれぞれ■
ａ−■ａ及び■ｂ−■ｂ線」と訂正。 ■９図面を次のように補正します。 （１）第１図、第５図及び第７図をそれぞれ別紙の通り
訂正。 （２）第８図を削除し、第８ａ図及び第８ｂ図を別紙の
通り加入。 第１図 第５図 第７図 ？ 第８α図 第８ｂ図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 同一円周上に２個ずつ対をなすように所定間隔で配列さ
   れた８個の噴霧孔を有し、対になっている噴霧孔どうし
   の位相角γと隣合う対の近接した噴霧孔間の位相角βと
   の比β／γが１．５ないし２．０であり、かつ噴霧孔の
   噴霧角度α＿０が６０ないし８０度に形成されている燃
   料噴霧ノズル。