JPS6233214A - Coal water slurry atomizer - Google Patents

Coal water slurry atomizer

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Publication number
JPS6233214A
JPS6233214A JP17233785A JP17233785A JPS6233214A JP S6233214 A JPS6233214 A JP S6233214A JP 17233785 A JP17233785 A JP 17233785A JP 17233785 A JP17233785 A JP 17233785A JP S6233214 A JPS6233214 A JP S6233214A
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JP
Japan
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spray
atomizer
coal
water slurry
medium
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Application number
JP17233785A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yoshinobu Kobayashi
啓信 小林
Shigeru Azuhata
茂 小豆畑
Norio Arashi
紀夫 嵐
Kiyoshi Narato
清 楢戸
Toru Inada
徹 稲田
Kenichi Soma
憲一 相馬
Keizo Otsuka
大塚 馨象
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Hitachi Ltd
Mitsubishi Power Ltd
Original Assignee
Babcock Hitachi KK
Hitachi Ltd
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To reduce the mean particle diameter of spray, reduce the particle speed of slurry spray of coal water and provide a flame stability as well as a low NOx by a method wherein a pipe for supplying coal slurry is arranged at a center of an atomizer for atomizing the slurry of coal water with spray medium such as steam and then the spray medium is injected at a high speed with a specified angle. CONSTITUTION:An atomization and mixing chamber 14 for mixing slurry of coal water and spray medium is installed at the downstream side of a coal water slurry supplying pipe 16. An inner wall of the atomization and mixing chamber has a spray medium flow passage 15 opened in a tangential direction of the inner wall and at an angle forming an end surface of atomizer of a crossing point between the inner wall of the injection and mixing chamber and a side surface faced to a point where the atomization of the atomizer is discharged. A ceramic body 12 is attached to an extremity end of the injection and mixing chamber in order to prevent a nozzle chip from being worn out. Coal water slurry is pulverized into fine particle at first under a high speed circulation force, resulting in making the high speed injection particles; then, the slurry may be struck against the end surface of the atomizer. At this time, mainly the rough particles of the spray particles are pulverized again under their striking forces: the spray particles are pulverized and further they are dispersed and injected. As a result, a stable combustion is carried out just after the dispersed flow of spray is injected from the atomizer.

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は石炭水スラリを噴霧するアトマイザに係り、特
に、高圧の空気又は蒸気等の噴霧媒体によって石炭水ス
ラリを霧化する方式の石炭水スラリアトマイザに関する
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Application of the Invention] The present invention relates to an atomizer for atomizing coal-water slurry, and particularly to an atomizer for atomizing coal-water slurry using a spraying medium such as high-pressure air or steam. Regarding the atomizer.

(発明の背景〕 微粉炭燃焼に代わる新しい石炭の燃焼方法として、微粉
炭と水を混合した石炭水スラリの燃焼が石炭ボイラに利
用されている。石炭水スラリは。
(Background of the Invention) As a new coal combustion method to replace pulverized coal combustion, combustion of coal-water slurry, which is a mixture of pulverized coal and water, is used in coal boilers.Coal-water slurry is.

石炭を従来の石油系燃料と同様に、ポンプでバーナまで
供給することができるために、微粉炭の空気搬送と比較
して、流量制御の簡便さと燃料配管径の縮少などの輸送
面の利点がある。また、ボイラ用の燃料として石炭水ス
ラリを考えると、燃料の発熱量を高くする必要性から、
石炭水スラリに含まれる石炭の濃度を62〜70%にま
で高くした高濃度石炭水スラリがボイラ用燃料として用
いられている。
Coal can be supplied to the burner using a pump in the same way as conventional petroleum-based fuels, which provides transportation advantages such as easier flow control and smaller fuel piping diameters compared to pneumatic conveyance of pulverized coal. There is. Also, when considering coal water slurry as a fuel for boilers, it is necessary to increase the calorific value of the fuel.
High-concentration coal-water slurry in which the concentration of coal contained in the coal-water slurry is increased to 62 to 70% is used as fuel for boilers.

さて、このような流体として取扱える石炭水スラリを燃
焼するには、液体状の石炭水スラリを微小な噴霧粒子に
まで小さくするアトマイザが必要となる。アトマイザに
は空気又は蒸気を噴−媒体として用いて、気体の運動エ
ネルギで石炭水スラリを微小粒子にまで噴霧する二流体
噴射弁がある。
In order to combust such a coal-water slurry that can be handled as a fluid, an atomizer is required to reduce the liquid coal-water slurry to minute spray particles. The atomizer has a two-fluid injection valve that uses air or steam as the injection medium and uses the kinetic energy of the gas to atomize the coal-water slurry into minute particles.

二流体噴射弁による噴霧の平均粒径は、一般に、200
〜300μmと微粉炭の平均粒径40〜70μmと比較
して大幅に増加するとともに、噴霧粒子の粒子速度が微
粉炭の数倍から数十倍となるために、NOxの増加及び
着火の不安定化等の問題点がある。このような問題点を
解決するアトマイザとして、噴霧の平均粒径を低減する
とともに、噴霧粒子の粒子速度をYジェットアトマイザ
等の従来のアトマイザに比べて大幅に低減する試みがな
された。二流体のアトマイザとして、例えば、特開昭5
8−179714号公報に示されるように、直線状に延
びる石炭水スラリ流路の内壁接線方向に開口する霧化媒
体供給孔を設けたアトマイザが知られている。このアト
マイザは、噴霧媒体の旋回力によって噴霧を形成する方
法である。この方法は、噴霧粒子の粒子速度を大幅に低
減する点ではすぐれている。しかし、アトマイザの噴出
口がら石炭水スラリか微粒化されずに吐出する問題があ
る。これは、高速の噴霧媒体と石炭水スラリか接触して
噴霧粒子を形成するにもかかわらず、ノズル内で噴霧粒
子が再び合体して粗粒を形成することによる0重油等の
石油系燃料では粗粒を形成しても、単滴の燃焼時間は石
炭水スラリに比べて一般に短いために、火炉出口の未燃
分が増加することは少ない、しかし、石炭水スラリの噴
霧粒子は、水と石炭粒子の複合体であり、石油系燃料の
燃焼過程に比べ水の蒸発過程と石炭粒子中のチャーの燃
焼過程が加わるため、粗粒の生成は未燃分の増加となる
。従って、石炭水スラリ噴霧粒子を良好に燃焼するには
、粗粒の生成は解決しなければならない重要な課題とな
っている。
The average particle size of the spray from a two-fluid injection valve is generally 200
The average particle size of pulverized coal is ~300 μm, which is significantly increased compared to 40 to 70 μm, and the particle velocity of the spray particles is several to several tens of times higher than that of pulverized coal, resulting in an increase in NOx and unstable ignition. There are problems such as compatibility. Attempts have been made to create an atomizer that solves these problems by reducing the average particle size of the spray and significantly reducing the particle velocity of the spray particles compared to conventional atomizers such as the Y-jet atomizer. As a two-fluid atomizer, for example,
As shown in Japanese Patent Application No. 8-179714, an atomizer is known in which an atomizing medium supply hole is provided that opens in the tangential direction of the inner wall of a linearly extending coal-water slurry channel. This atomizer is a method of forming a mist by the swirling force of the atomizing medium. This method is advantageous in that it significantly reduces the particle velocity of the spray particles. However, there is a problem in that the coal-water slurry is discharged from the atomizer spout without being atomized. This is due to the fact that although the high-speed spray medium and the coal-water slurry come into contact to form spray particles, the spray particles coalesce again in the nozzle to form coarse particles. Even if coarse particles are formed, the combustion time of a single droplet is generally shorter than that of coal-water slurry, so the amount of unburned matter at the furnace outlet is unlikely to increase. However, the atomized particles of coal-water slurry are It is a composite of coal particles, and compared to the combustion process of petroleum-based fuels, the evaporation process of water and the combustion process of char in the coal particles are added, so the generation of coarse particles results in an increase in unburned content. Therefore, the generation of coarse particles is an important problem that must be solved in order to achieve good combustion of coal-water slurry spray particles.

jまた、直線状に延びた石炭水スラリ流路の途中に噴霧
媒体の噴出孔を設け、この噴出孔は石炭水スラリの流路
の中心軸とある角度をなし、かつ。
jAlso, a jetting hole for the spray medium is provided in the middle of the coal-water slurry flow path extending linearly, and the jetting hole forms a certain angle with the central axis of the coal-water slurry flow path.

噴出孔と石炭水スラリ流路の中心軸とが同一平面上にあ
ることを特徴とするアトマイザが知られている。この種
のアトマイザは、噴霧媒体の噴出速度を増加することに
よって前述の粗粒の生成を防止することができる。しか
し、この方法では噴霧粒子がLoom/s〜300m/
sで噴出するという問題が生じる。高速の噴霧粒子は火
炎を不安定にする。従って、この種のアトマイザをバー
ナに取付けた燃焼装置では、燃焼用空気の強力な旋回、
又は、保炎板によって、火炎を安定に保持することが必
要不可欠となる。しかし、この種の火炎の安定化は、バ
ーナ近傍での石炭水スラリ噴霧と燃焼用空気の混合を促
進するため、バーナ近傍での空気比分布の制御は回置と
なってNOxの濃度が増加するという問題がある。
An atomizer is known in which an ejection hole and a central axis of a coal-water slurry flow path are on the same plane. This type of atomizer can prevent the formation of the aforementioned coarse particles by increasing the ejection speed of the atomizing medium. However, in this method, the spray particles are Loom/s~300m/
The problem arises that it erupts at s. High-velocity spray particles destabilize the flame. Therefore, in a combustion device in which this type of atomizer is attached to a burner, powerful swirling of combustion air,
Alternatively, it is essential to stably hold the flame with a flame holding plate. However, this type of flame stabilization promotes the mixing of coal-water slurry spray and combustion air near the burner, so the control of the air ratio distribution near the burner is reversed and the NOx concentration increases. There is a problem with doing so.

〔発明の目的〕[Purpose of the invention]

本発明の目的は、石炭水スラリの霧化する際に生じる粗
粒を効果的に減少し、噴霧の平均粒径を低減し、石炭水
スラリ噴霧粒子の粒子速度を低減し、火炎の安定性と低
NOx化を図るアトマイザを提供することにある。
The purpose of the present invention is to effectively reduce the coarse particles produced during atomization of coal-water slurry, reduce the average particle size of the spray, reduce the particle velocity of coal-water slurry atomized particles, and improve the flame stability. The purpose of the present invention is to provide an atomizer that achieves low NOx emissions.

〔発明の概要〕[Summary of the invention]

本発明の特徴は、アトマイザの中心に石炭水スラリを供
給する供給管を配し、供給管の下流に設けた噴霧混合室
の内壁接線方向、かつ、噴霧混合室の内壁とアトマイザ
の噴霧を放出する場所側の面の交点であるアトマイザの
端面をねらう角度に噴霧媒体の噴出孔を設け、噴霧媒体
のもつ旋回力とアトマイザの端面に衝突する際の衝突力
によつて石炭水スラリを良好に微粒化するアトマイザの
構造にある。
A feature of the present invention is that a supply pipe for supplying coal-water slurry is placed in the center of the atomizer, and the spray from the atomizer is emitted in the tangential direction to the inner wall of the spray mixing chamber provided downstream of the supply pipe, and to the inner wall of the spray mixing chamber and the atomizer. The injection hole for the spray medium is provided at an angle that aims at the end face of the atomizer, which is the intersection of the surfaces on the side where the spray is applied, and the coal-water slurry is improved by the swirling force of the spray medium and the collision force when it collides with the end face of the atomizer. It has an atomizer structure that atomizes the particles.

〔発明の実施例〕[Embodiments of the invention]

以下、本発明の一実施例を第1図により説明する。第1
図は本発明によるアトマイザの一例の断面図である。本
実施例のアトマイザは、ノズルチップ11と、セラミッ
クス体12、及び、セラミックスカバー13から成る。
An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG. 1st
The figure is a sectional view of an example of an atomizer according to the present invention. The atomizer of this embodiment includes a nozzle tip 11, a ceramic body 12, and a ceramic cover 13.

ノズルチップ11は、中心部に石炭水スラリ供給管16
をもつ。石炭水スラリ供給管の下流側に、石炭水スラリ
と噴霧媒体を混合する噴霧混合室14がある。噴霧混合
室の内径は4m〜16m+が適当である。噴霧混合室の
内壁は、内壁の接線方向、かつ、噴霧混合室の内壁とア
トマイザの噴霧を放出する場所に面した側面との交点の
アトマイザ端面をねらう角度に開けた、噴霧媒体流路1
5をもつ、噴霧媒体流路15の径は0.8〜3閣が適当
である。さらに、噴霧混合室の先端は、高速で衝突する
石炭水スラリ噴霧粒子によってノズルチップが摩耗する
のを防止するため、セラミックス体12がセラミックス
カバー13によってノズルチップに取り付けられている
。セラミックス体は、チツ化ケイ素、チッ化炭素、アル
ミナなどの耐摩耗性に秀れた材料であって、連続玉子時
間の使用下でも性能の劣化が認められないことが必要で
ある。また、セラミ    −ツクス力バー13は、セ
ラミックス体の脱落や火炎の放射等から保護する目的で
取り付けられている。
The nozzle tip 11 has a coal water slurry supply pipe 16 in the center.
have. On the downstream side of the coal water slurry supply pipe there is a spray mixing chamber 14 for mixing the coal water slurry and the spray medium. The inner diameter of the spray mixing chamber is suitably between 4 m and 16 m+. The inner wall of the spray mixing chamber has a spray medium channel 1 opened at an angle that is tangential to the inner wall and aims at the atomizer end face at the intersection of the inner wall of the spray mixing chamber and the side surface facing the place where the atomizer emits the spray.
5, the diameter of the spray medium flow path 15 is suitably 0.8 to 3 mm. Further, at the tip of the spray mixing chamber, a ceramic body 12 is attached to the nozzle tip by a ceramic cover 13 in order to prevent the nozzle tip from being worn out by coal-water slurry spray particles colliding at high speed. The ceramic body must be made of a material with excellent abrasion resistance, such as silicon nitride, carbon nitride, or alumina, and must not show any deterioration in performance even when used continuously. Further, the ceramic force bar 13 is attached for the purpose of protecting the ceramic body from falling off, flame radiation, etc.

第2図は第1図の■−■矢視図である。第2図に示した
ように、噴−媒体流路15は混合室14の内壁の円形に
接する方向に設けられている。
FIG. 2 is a view from the ■-■ arrow in FIG. 1. As shown in FIG. 2, the jetting medium flow path 15 is provided in a direction tangent to the circular inner wall of the mixing chamber 14. As shown in FIG.

さて、噴霧媒体Gはノズルチップ11に設けられた噴霧
媒体流路15を通り、高速気流となって噴霧混合室14
へ噴出される0石炭水スラリは石炭水スラリ供給管16
によって混合室14へ供給される。混合室へ供給された
石炭水スラリは、高速の噴霧媒体Gと良好に混合する。
Now, the spray medium G passes through the spray medium flow path 15 provided in the nozzle chip 11 and becomes a high-speed airflow into the spray mixing chamber 14.
The coal water slurry spouted to the coal water slurry supply pipe 16
is supplied to the mixing chamber 14 by. The coal water slurry fed into the mixing chamber mixes well with the high velocity atomizing medium G.

この時、噴霧媒体は旋回エネルギとアトマイザの端面に
衝突する衝突エネルギをもつ。従って、石炭水スラリは
、最初に高速の旋回力で微細化され高速の噴霧粒子とな
ってアトマイザの端面に衝突する。このとき、衝突力に
よって、主として噴霧粒子の中の粗粒子を再微粒化し、
噴霧粒子を微細化する。
At this time, the spray medium has swirling energy and collision energy to collide with the end face of the atomizer. Therefore, the coal-water slurry is first atomized by high-speed swirling force and becomes high-speed spray particles that collide with the end face of the atomizer. At this time, the collision force mainly re-atomizes the coarse particles in the spray particles,
Refine the spray particles.

噴霧粒子は、噴霧媒体のもつ旋回力を受得る結果、旋回
速度をもち、かつ、分散されて噴出する。
As a result of being able to receive the swirling force of the spray medium, the spray particles have a swirling speed and are ejected in a dispersed manner.

分散した噴霧粒子の流れの代表的な部分は、第1図に示
すような流れである0部分A1はノズルエツジに衝突し
て分散した流れであり、噴霧粒子の大多数はこの流れに
従う、この流れに従う分散は。
A typical part of the flow of dispersed spray particles is the flow shown in Figure 1.0 part A1 is the flow that collides with the nozzle edge and is dispersed, and the majority of the spray particles follow this flow. The variance according to is.

一般に、ホロコーンと呼ばれている。第1図中のαで定
義される噴霧角は本実施例の場合、約80”であった、
旋回流をなす噴霧粒子の流れの中心部は圧力が低下する
ので、部分A1の一部A2は内側へ巻き込まれる1部分
A2は、燃焼ガス再循環効果によって、アトマイザから
の後続微粒子の加熱、分解、を捉進することができ、分
散した噴霧の流れのアトマイザ噴出直後からの燃焼を安
定に行なわせることができる。
Generally called a holocone. The spray angle defined by α in FIG. 1 was approximately 80'' in this example.
As the pressure decreases in the center of the swirling flow of atomized particles, part A2 of part A1 is drawn inward.Part A2 is heated and decomposed by subsequent particulates from the atomizer due to the combustion gas recirculation effect. , and the combustion of the dispersed spray flow immediately after being ejected from the atomizer can be stably performed.

噴霧媒体供給路15とアトマイザの中心軸とのなす角θ
に関して実験した結果が第3図である。
Angle θ between the spray medium supply path 15 and the central axis of the atomizer
Figure 3 shows the results of the experiment.

実験は、噴霧媒体と噴霧媒質の比で定義される気液流量
比が0.1、噴霧媒質の石炭水スラリの供給量が100
kg/hの条件で行なった。このときの噴霧媒体流路の
径は1mである。噴霧粒径の測定は、アトマイザの下流
1.3 mの所の噴霧粒子をプレパラート上に塗付した
シリコンオイルで捕集する受止め法によって行なった。
In the experiment, the gas-liquid flow rate ratio defined by the ratio of the spray medium to the spray medium was 0.1, and the supply amount of coal water slurry as the spray medium was 100.
The test was conducted under the condition of kg/h. The diameter of the spray medium flow path at this time was 1 m. The spray particle diameter was measured by a reception method in which the spray particles 1.3 m downstream of the atomizer were collected with silicone oil applied onto a preparation.

受止め法を行なう際に生じる噴霧粒子の合体を回避する
ために、噴霧粒子の捕集には回転シャッタを使用した1
粒径の測定は、写真と顕微鏡を組み合わせて粒子を百倍
に拡大して行なった。また、平均粒径は、粒径の二乗和
と二乗和の比で定義される体表面積平均粒径d3mを使
用した。第3図の結果から明らかなように、噴霧媒体流
路の角度θが30°〜60゜で良好に低減されているこ
とがわかる。一般に、噴霧の最大粒子径は噴霧の平均粒
径の二、二倍であると言われている。また、噴霧粒子径
500μm以上の石炭水スラリ噴霧粒子は、滞留時間約
3秒の火炉内で燃焼しきれずに排出されることが知られ
ている。従って、灰中未燃分を低減するためには、噴霧
の平均粒径は170〜250μmである必要がある。燃
焼に適した噴霧を形成するためにも、噴霧媒体流路の角
度0は30〜60°であることが適している。
In order to avoid the coalescence of spray particles that occurs when performing the catching method, a rotating shutter was used to collect the spray particles.
The particle size was measured using a combination of photography and a microscope, magnifying the particles 100 times. Further, as the average particle diameter, the body surface area average particle diameter d3m defined by the ratio of the sum of squares of particle diameters and the sum of squares was used. As is clear from the results in FIG. 3, it can be seen that the angle θ of the spray medium flow path is reduced favorably between 30° and 60°. It is generally said that the maximum particle size of the spray is two or two times the average particle size of the spray. Furthermore, it is known that coal-water slurry spray particles having a spray particle diameter of 500 μm or more are discharged without being completely burned in a furnace with a residence time of about 3 seconds. Therefore, in order to reduce the unburned content in the ash, the average particle size of the spray needs to be 170 to 250 μm. In order to form a spray suitable for combustion, it is suitable that the angle 0 of the spray medium flow path is 30 to 60 degrees.

本実施例のアトマイザは、効果的に石炭水スラリを微粒
噴霧にすることが可能であり、噴霧媒体流路の角度θが
30〜60°の時に燃焼に最適の噴霧を得られることが
わかる。
It can be seen that the atomizer of this example can effectively turn the coal-water slurry into fine spray, and that the optimum spray for combustion can be obtained when the angle θ of the spray medium flow path is 30 to 60°.

第二の実施例を第4図により説明する。第4図は本発明
の第二の実施例のアトマイザの断面図である。第二の実
施例のアトマイザはノズルチップ11とセラミックス体
43,44、セラミックスカバー13からなる。ノズル
チップ11は、中心部に石炭水スラリ供給管16をもつ
。石炭水スラリ供給管16の下流には、石炭水スラリと
噴霧媒体G1を混合する噴霧混合室41がある。噴霧混
合室41の下流には、石炭水スラリと噴霧媒体G2を混
合する噴霧混合室42がある。噴霧混合室42の内径は
、噴霧混合室41の内径より大きい、噴霧混合室41は
、噴霧媒体G1を放出する噴霧媒体流路45をもつ。噴
霧媒体流路45は噴霧混合室41の内壁の接線方向、か
つ、噴霧混合室41の下流側の端面47をねらう角度で
設けられている。さらに、噴霧混合室41の内壁は、高
速で衝突する石炭水スラリ噴霧粒子でノズルチップが摩
耗するのを防止する目的でセラミックス体43を取り付
けられている。噴霧混合室42は噴霧媒体G、を放出す
る噴霧媒体流路46をもつ。
A second embodiment will be explained with reference to FIG. FIG. 4 is a sectional view of an atomizer according to a second embodiment of the present invention. The atomizer of the second embodiment includes a nozzle tip 11, ceramic bodies 43, 44, and a ceramic cover 13. The nozzle tip 11 has a coal water slurry supply pipe 16 in the center. Downstream of the coal water slurry supply pipe 16 is a spray mixing chamber 41 that mixes the coal water slurry and the spray medium G1. Downstream of the spray mixing chamber 41 is a spray mixing chamber 42 that mixes the coal water slurry and the spray medium G2. The inner diameter of the spray mixing chamber 42 is larger than the inner diameter of the spray mixing chamber 41. The spray mixing chamber 41 has a spray medium flow path 45 for discharging the spray medium G1. The spray medium flow path 45 is provided in the tangential direction of the inner wall of the spray mixing chamber 41 and at an angle aimed at the downstream end surface 47 of the spray mixing chamber 41 . Furthermore, a ceramic body 43 is attached to the inner wall of the spray mixing chamber 41 in order to prevent the nozzle tip from being worn out by the coal-water slurry spray particles colliding at high speed. The spray mixing chamber 42 has a spray medium channel 46 for discharging the spray medium G.

噴霧媒体流路46は噴霧混合室42の内壁の接線方向、
かつ、噴霧混合室42の下流側の端面48をねらう角度
で設けられている。さらに、噴霧混合室42の内壁は、
高速で衝突する石炭水スラリ噴霧粒子でノズルチップが
摩耗するのを防止する目的でセラミックス体44を取り
付けている。セラミックス体44は、火炎の放射を防止
するのを兼用したセラミックスカバー13でノズルチッ
プに取り付けられている。
The spray medium flow path 46 is tangential to the inner wall of the spray mixing chamber 42;
Moreover, it is provided at an angle aimed at the end face 48 on the downstream side of the spray mixing chamber 42 . Furthermore, the inner wall of the spray mixing chamber 42 is
A ceramic body 44 is attached for the purpose of preventing the nozzle tip from being worn out by coal-water slurry spray particles that collide at high speed. The ceramic body 44 is attached to the nozzle tip with a ceramic cover 13 which also serves to prevent flame radiation.

第5図は第4図の■−■矢視図である。噴霧媒体流路4
6は噴霧混合室42の内壁に接する方向に開けられてい
る。第6図は第4図のVI−VI矢視図である。噴霧媒
体流路45は噴霧混合室41内壁に接する方向に開けら
れている。
FIG. 5 is a view from the ■-■ arrow in FIG. 4. Spray medium channel 4
6 is opened in a direction in contact with the inner wall of the spray mixing chamber 42. FIG. 6 is a view taken along the line VI-VI in FIG. 4. The spray medium flow path 45 is opened in a direction in contact with the inner wall of the spray mixing chamber 41 .

さて、噴霧媒体G2は噴霧媒体流路45を通り、高速気
流となって噴霧混合室41へ噴出される。
Now, the spray medium G2 passes through the spray medium channel 45 and is ejected into the spray mixing chamber 41 as a high-speed airflow.

このとき、噴霧媒体G1は旋回力と端面47に衝突する
際の運動エネルギで石炭水スラリを一次微粒化する。微
粒化された石炭水スラリは、噴霧混合室42へ導びかれ
、噴霧媒体G2 と混合する。
At this time, the spray medium G1 primarily atomizes the coal water slurry by the swirling force and the kinetic energy when colliding with the end face 47. The atomized coal water slurry is led to the spray mixing chamber 42 and mixed with the spray medium G2.

噴霧媒体G、は微粒化された石炭水スラリ粒子に再び旋
回力と端面48に衝突する衝突力を加え、粗粒子を効果
的に再微粒化する。
The spray medium G applies swirling force and collision force against the end face 48 again to the atomized coal-water slurry particles, thereby effectively re-atomizing the coarse particles.

噴霧媒体流路45の流路の形状は第4図に示した形状に
限るものでなく、第7図の形状でも同等の効果が得られ
る。第7図において、噴霧媒体G1は端面48をねらう
角度で開孔されており。
The shape of the spray medium flow path 45 is not limited to the shape shown in FIG. 4, and the same effect can be obtained with the shape shown in FIG. 7. In FIG. 7, the spray medium G1 is opened at an angle aimed at the end face 48. In FIG.

噴霧混合室14は単純な円筒形をなしている。噴霧媒体
流路45の総断面積と噴霧媒体流路46の総断面積の比
と、アトマイザの端面48から噴霧媒体G1の投入孔ま
での距離Q1と端面48から噴霧媒体G2の投入孔まで
の距@Q□とを、投入する噴霧媒体の流電が最大になる
ように選べば、噴霧媒体の持つ旋回エネルギと端面に衝
突する際の衝突エネルギを有効に使用して粗粒子の再微
粒化を効果的に行なうことができる。第8図は噴霧粒子
の粒径分布を示し、粗粒子の再微粒化の効果の例を示し
た図である。実験は気液流量比が0.124 、石炭水
スラリの供給量が300kg/hの条件で行なった。噴
霧粒径は受止法で測定した。
The spray mixing chamber 14 has a simple cylindrical shape. The ratio of the total cross-sectional area of the spray medium flow path 45 to the total cross-sectional area of the spray medium flow path 46, the distance Q1 from the end surface 48 of the atomizer to the injection hole for the spray medium G1, and the distance from the end surface 48 to the injection hole for the spray medium G2. If the distance @Q□ is selected so that the current of the spray medium to be input is maximized, the swirling energy of the spray medium and the collision energy when colliding with the end face can be effectively used to re-atomize coarse particles. can be carried out effectively. FIG. 8 is a diagram showing the particle size distribution of sprayed particles and an example of the effect of re-atomization of coarse particles. The experiment was conducted under the conditions that the gas-liquid flow rate ratio was 0.124 and the coal-water slurry supply rate was 300 kg/h. The spray particle size was measured by the reception method.

曲線81は調整前の重量分布であり1曲線82が最適化
した時の噴霧の重量分布である。このときの噴霧媒体流
量45の総断面積と噴霧媒体46の総断面積の比は、1
6対75であり、距離Q□とQ□を石炭水スラリ供給管
の内径dで標準化した比Q1/a対D z / d  
が1対Fであった。第8図かられかるように、最適化さ
れた第二実施例のアトマイザは、効果的に粗粒噴霧粒子
の再微粒化が可能であることがわかる。
A curve 81 is the weight distribution before adjustment, and a curve 82 is the weight distribution of the spray when optimized. At this time, the ratio of the total cross-sectional area of the spray medium flow rate 45 to the total cross-sectional area of the spray medium 46 is 1
6 to 75, and the distance Q□ and Q□ are standardized by the inner diameter d of the coal water slurry supply pipe, which is the ratio Q1/a to D z / d.
was 1-F. As can be seen from FIG. 8, it can be seen that the optimized atomizer of the second embodiment can effectively re-atomize coarse atomized particles.

第二の実施例のアトマイザは噴霧媒体G1と02を種類
の異なる物質を選ぶことで、微粒化性能を一層向上する
ことができる。例えば、噴霧媒体G工と02が相互に接
触する発熱反応を生じる物質を選べば、噴霧混合室内で
噴霧媒体G1とG2が良好に混合した際に石炭水スラリ
の加熱を生じ、石炭水スラリの粘度は低減して、噴霧の
平均粒径は減少する。
In the atomizer of the second embodiment, the atomization performance can be further improved by selecting different substances for the spray media G1 and 02. For example, if a material is selected that causes an exothermic reaction when the spray media G1 and G2 come into contact with each other, heating of the coal water slurry will occur when the spray media G1 and G2 are well mixed in the spray mixing chamber, and the coal water slurry will be heated. The viscosity decreases and the average particle size of the spray decreases.

また、噴霧媒体供給路45.46がアトマイザの中心軸
となす角θ1と02は、種々の実験から30°〜60°
が噴霧の平均粒径を低減する効果をもつ。
Moreover, the angles θ1 and 02 that the spray medium supply paths 45 and 46 make with the central axis of the atomizer are determined to be between 30° and 60° based on various experiments.
has the effect of reducing the average particle size of the spray.

第三の実施例を第9図により説明する。第9図は本発明
のアトマイザの断面図である。第三の実施例のアトマイ
ザはノズルチップ91とセラミックス体96.98と、
セラミックスカバー97、噴霧媒体供給管92からなる
0本アトマイザは、中心部に噴霧媒体G2を供給する噴
霧媒体供給管92をもつ、噴霧媒体供給管92を内管と
し、ノズルチップ91を中心部に設けた円管を外管とす
る円環状流路は石炭水スラリを供給する石炭水スラリ供
給管95である。ノズルチップ95は噴霧媒体G1を供
給する噴霧媒体流路93をもつ。噴霧媒体流路93は、
石炭水スラリ供給管95の外管の接線方向、かつ、石炭
水スラリ供給管95の内管の下流側の端面99をねらう
角度で設けられている6一方、噴霧媒体供給管92は噴
霧媒体G2を供給する噴霧媒体流路94をもつ。噴霧媒
体流路94は石炭水スラリ供給管95の外管の下流側の
端面100をねらう角度で設けられている。
A third embodiment will be explained with reference to FIG. FIG. 9 is a sectional view of the atomizer of the present invention. The atomizer of the third embodiment includes a nozzle tip 91, a ceramic body 96, 98,
The zero atomizer consisting of a ceramic cover 97 and a spray medium supply pipe 92 has a spray medium supply pipe 92 that supplies the spray medium G2 in the center, the spray medium supply pipe 92 is an inner tube, and the nozzle tip 91 is in the center. The annular flow path having the provided circular pipe as an outer pipe is a coal water slurry supply pipe 95 that supplies coal water slurry. The nozzle tip 95 has a spray medium flow path 93 that supplies the spray medium G1. The spray medium flow path 93 is
The spray medium supply pipe 92 is provided at an angle that is tangential to the outer pipe of the coal water slurry supply pipe 95 and aims at the downstream end surface 99 of the inner pipe of the coal water slurry supply pipe 95. It has an atomizing medium flow path 94 that supplies . The spray medium flow path 94 is provided at an angle aimed at the downstream end surface 100 of the outer pipe of the coal water slurry supply pipe 95 .

さらに、石炭水スラリ供給管95の下流の端面99.1
00は高速で衝突する石炭水スラリ噴霧粒子で摩耗する
のを防止するため、セラミックス体96.98が取り付
けられている。セラミックス体96.98はセラミック
スカバー97によって、ノズルチップに取り付けられて
いる。
Furthermore, the downstream end face 99.1 of the coal water slurry supply pipe 95
Ceramic bodies 96 and 98 are attached to 00 in order to prevent wear due to coal-water slurry spray particles colliding at high speed. A ceramic body 96,98 is attached to the nozzle tip by a ceramic cover 97.

さて、噴霧媒体G□は噴霧媒体流路93を通って高速気
流となって石炭水スラリ供給管95内に噴出される。こ
のとき、噴霧媒体G1は旋回エネルギと端面99へ衝突
する際の衝突エネルギによって石炭水スラリの一部を微
細化し、噴霧状態とする。このとき、霧化された分散流
は、端面99によって噴出方向を変更され、第9図に示
すA1の流れとなる。分散の流れA、はセラミックス体
98の後流側に生じた循環流によって急速に減速される
。一方、噴霧媒体G2は、端面100へ衝突する際の衝
突エネルギによって石炭水スラリの一部を微細化し噴霧
状態にする。噴霧状態にされた分散は、第9図に示すA
8の流れとなって、分散の流れA1の外周を流れる。従
って、第三の実施例のアトマイザは、40”〜80”の
広噴霧角、かつ、噴霧の流量分布の最大がアトマイザの
中心軸上に位置するガウシアン型の噴霧をする。また、
アトマイザの中心軸方向に離れた任意の点におけるアト
マイザ中心軸方向の流速分布の最大値が、単孔のY−ジ
ェット型アトマイザに比べて173〜1/2である特徴
をもつ。この結果、第三の実施例のアトマイザをバーナ
に装着すると、従来のY−ジェット型アトマイザの場合
に比べて、大幅に火炎の着火位置をバーナ側へ近付ける
効果を奏する。また、火炎の中心部を容易にNOx還元
雰囲気に保つことができるため、一層の低NOx燃焼を
することができる。
Now, the spray medium G□ passes through the spray medium flow path 93 and becomes a high-speed airflow and is ejected into the coal water slurry supply pipe 95. At this time, the spray medium G1 atomizes a part of the coal water slurry by the rotation energy and the collision energy when colliding with the end face 99, and makes it into a spray state. At this time, the ejection direction of the atomized dispersed flow is changed by the end face 99, resulting in a flow A1 shown in FIG. 9. The dispersion flow A is rapidly decelerated by the circulation flow generated on the downstream side of the ceramic body 98. On the other hand, the spray medium G2 atomizes a part of the coal-water slurry by the collision energy when it collides with the end face 100 and turns it into a spray state. The atomized dispersion is shown in FIG.
8 flows around the outer periphery of the dispersed flow A1. Therefore, the atomizer of the third embodiment has a wide spray angle of 40'' to 80'' and performs Gaussian-type spray in which the maximum of the spray flow rate distribution is located on the central axis of the atomizer. Also,
The maximum value of the flow velocity distribution in the direction of the center axis of the atomizer at any point apart in the direction of the center axis of the atomizer is 173 to 1/2 that of a single-hole Y-jet type atomizer. As a result, when the atomizer of the third embodiment is attached to a burner, the ignition position of the flame can be moved much closer to the burner side than in the case of a conventional Y-jet type atomizer. Furthermore, since the center of the flame can be easily maintained in a NOx reducing atmosphere, even lower NOx combustion can be achieved.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

本発明によれば、火炎の着火位置をバーナ側へ近ずけ、
燃焼率を高くし、低NOx燃焼をする効果がある。
According to the present invention, the ignition position of the flame is moved closer to the burner side,
It has the effect of increasing the combustion rate and achieving low NOx combustion.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明の一実施例のアトマイザの噴霧の分散の
説明図、第2図は第1図の■−■矢視断面図、第3図は
第1図のアトマイザの噴霧平均粒径に及ぼす噴霧媒体流
路角度の影響を示した特性図、第4図は第二の実施例の
アトマイザの噴霧の分散の説明図、第5図は第4図の■
−■矢視図、第6図は第4図のVl−VI矢視断面図、
第7図は第二の実施例の変形例のアトマイザの噴霧の説
明図、第8図は第二の実施例のアトマイザの噴霧の粒径
分布を示す特性図、第9図は第三の実施例のアトマイザ
の噴霧の分散の説明図である。 11・・・ノズルチップ、12・・・セラミックス体。 13・・・セラミックスカバー、14・り噴WaX合室
、第2図 粥3図 巷妹体歳路n馬准釦 I 粒外d(μ亀〕・
Fig. 1 is an explanatory diagram of the dispersion of the spray from the atomizer according to an embodiment of the present invention, Fig. 2 is a cross-sectional view taken along the ■-■ arrow in Fig. 1, and Fig. 3 is the average particle diameter of the spray from the atomizer shown in Fig. 1. FIG. 4 is an explanatory diagram of the dispersion of the spray of the atomizer of the second embodiment, and FIG.
- ■ A view in the direction of the arrow, Figure 6 is a sectional view in the direction of the Vl-VI arrow in Figure 4,
FIG. 7 is an explanatory diagram of the atomizer spray of a modification of the second embodiment, FIG. 8 is a characteristic diagram showing the particle size distribution of the atomizer spray of the second embodiment, and FIG. 9 is a diagram of the third embodiment. FIG. 3 is an explanatory diagram of the dispersion of the spray of an example atomizer. 11... Nozzle chip, 12... Ceramic body. 13...Ceramics cover, 14. Risen WaX joint room, Fig. 2, porridge 3, street sister body year road n horse jun button I particle outside d (μ turtle).

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、石炭水スラリを蒸気等の噴霧媒体で霧化するアトマ
イザにおいて、 前記アトマイザの中心に前記石炭スラリを供給する供給
管を配し、前記供給管の下流側に設けた、噴霧混合室の
前記アトマイザの中心軸の直交断面に描いたある半径の
円に接する角度、かつ、前記噴霧混合室の内壁と前記ア
トマイザの噴霧を放出する場所側の面の交点である前記
アトマイザの端面をねらう角度で前記噴霧媒体を高速で
噴出させることを特徴とする石炭水スラリアトマイザ。 2、特許請求の範囲第1項に記載のアトマイザにおいて
、 前記噴霧媒体を噴出する噴霧媒体流路を、前記石炭水ス
ラリの流れ方向に二か所設け、上流側の第一の前記噴霧
媒体流路から噴出する高速の前記噴霧媒体を混合せしめ
、前記の第一の噴霧媒体流路の下流側に設けられた第二
の噴霧媒体流路から前記噴霧媒体を高速に噴出させるこ
とを特徴とする石炭水スラリアトマイザ。 3、特許請求の範囲第1項に記載のアトマイザにおいて
、 石炭水スラリの前記供給管の中心部に前記噴霧媒体を供
給する噴霧媒体供給管を配し、前記石炭水スラリの供給
管の外周部に配した前記第一の噴霧媒体流路と、前記噴
霧媒体供給管において石炭水スラリ供給管内壁とアトマ
イザの噴霧放出場所側の面との交点の端面をねらう角度
で配した前記第二の噴霧媒体流路から噴出する高速の前
記噴霧媒体を特徴とする石炭水スラリアトマイザ。
[Scope of Claims] 1. In an atomizer that atomizes coal water slurry with an atomizing medium such as steam, a supply pipe for supplying the coal slurry is disposed in the center of the atomizer, and a supply pipe is provided downstream of the supply pipe. , an angle tangent to a circle of a certain radius drawn on a cross section orthogonal to the central axis of the atomizer of the spray mixing chamber, and an intersection of the inner wall of the spray mixing chamber and the surface of the atomizer on the side where the spray is emitted. A coal-water slurry atomizer characterized in that the spray medium is ejected at high speed at an angle aimed at an end face of the coal-water slurry atomizer. 2. In the atomizer according to claim 1, two spray medium flow paths for spouting the spray medium are provided in the flow direction of the coal-water slurry, and the first spray medium flow path on the upstream side The method is characterized in that the atomizing medium ejected from the channel at high speed is mixed, and the atomizing medium is ejected at high speed from a second atomizing medium flow path provided downstream of the first atomizing medium flow path. Coal water slurry atomizer. 3. In the atomizer according to claim 1, a spray medium supply pipe for supplying the spray medium is disposed in the center of the coal water slurry supply pipe, and an outer peripheral part of the coal water slurry supply pipe is provided. and the second spray disposed at an angle that aims at the end face of the intersection of the inner wall of the coal water slurry supply pipe and the surface of the atomizer on the side of the spray discharge location in the spray medium supply pipe. A coal-water slurry atomizer characterized by the atomizing medium ejected from a medium flow path at high speed.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0565814A2 (en) * 1992-04-13 1993-10-20 LLB Lurgi Lentjes Babcock Energietechnik GmbH Burner torch for pulverising a coal-water suspension
JP2009543012A (en) * 2006-07-06 2009-12-03 レール・リキード−ソシエテ・アノニム・プール・レテュード・エ・レクスプロワタシオン・デ・プロセデ・ジョルジュ・クロード Burner capable of changing flame direction and / or axial angle and method for implementing the same
JP2009543011A (en) * 2006-07-06 2009-12-03 レール・リキード−ソシエテ・アノニム・プール・レテュード・エ・レクスプロワタシオン・デ・プロセデ・ジョルジュ・クロード Method and apparatus for jetting a fluid jet with variable direction and / or axial angle
US9612015B2 (en) 2014-06-30 2017-04-04 Southwest Research Institute Oxy-combustor operable with supercritical fluid

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