JPS63204006A - 低窒素酸化物燃焼用アトマイザ - Google Patents

低窒素酸化物燃焼用アトマイザ

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JPS63204006A
JPS63204006A JP3736987A JP3736987A JPS63204006A JP S63204006 A JPS63204006 A JP S63204006A JP 3736987 A JP3736987 A JP 3736987A JP 3736987 A JP3736987 A JP 3736987A JP S63204006 A JPS63204006 A JP S63204006A
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combustion
jet
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hole
ratio
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JP3736987A
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Kazunori Satou
一教 佐藤
Kunio Okiura
沖浦 邦夫
Akira Baba
彰 馬場
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Mitsubishi Power Ltd
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Babcock Hitachi KK
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23DBURNERS
    • F23D11/00Burners using a direct spraying action of liquid droplets or vaporised liquid into the combustion space
    • F23D11/36Details, e.g. burner cooling means, noise reduction means
    • F23D11/38Nozzles; Cleaning devices therefor

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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〕 本発明は低窒素酸化物燃焼用アトマイザに係り、特に混
合燃料の高効率・低窒素酸化物(NOx)燃焼を達成す
るのに好適な低窒素酸化物燃焼用アトマイザに関するも
のである。
〔従来の技術〕
CWM (高濃度石炭−水スラリ)は流体化した燃料で
あり、従来からのC重油と同様にアトマイザを用いて噴
霧燃焼させることができるが、水の蒸発に熱が費やされ
るため、微粉炭やC重油の燃焼と比較して特に着火およ
び保炎性が劣ることが知られている。このように保炎性
が悪く火炎がリフトした状態では、バーナ近傍に高温で
安定な還元ゾーンを形成しにくく、NOxの低減が難し
くなるばかりか、噴霧液滴の燃え切りも遅れて灰中未燃
分も増大してしまう。したがってCWM燃焼において高
効率・低NOx燃焼を達成するためには、CWM燃焼に
通したアトマイザの開発が不可欠である。
従来、Yジェット式と通称される中間混合式二流体アト
マイザがボイラ燃焼器用として広く利用されているが、
微粒化性能は必ずしも良好でな(、むしろCWM燃焼に
は第7図に示すように、燃料供給通路15からの燃料と
噴霧媒体供給通路16からの噴霧媒体を内部混合室4で
混合し、噴出孔8および9より噴霧する内部混合式二流
体アトマイザが通している。第5図は、この内部混合式
二流体アトマイザを火炉側からみた平面図であり、この
アトマイザは、端側混合噴出孔8と中心混合噴出孔9か
らなる噴出孔を2つのグループに分割して設け、分割燃
焼火炎により低NOx燃焼を達成するようにしたもので
ある。図中、7はアトマイザチップ本体である。
〔発明が解決しようとする問題点〕
第5図に示すような従来のアトマイザでは、第6A図お
よび第6B図に現象をモデル的に示すように、各噴出孔
群の両端の噴出孔8には内部混合室4の内壁上にできる
燃料液膜12が集まり易く、この液膜が両端の噴出孔8
の出口端面で分裂して大きな液滴12Aとなり、噴霧流
10の外周が粗大噴霧液滴群10A(第6B図)になっ
てしまうという欠点がある。このような噴霧状態では、
燃焼用空気との混合が極度に遅れてNOxが低減しない
ばかりか、噴霧液滴の燃え切りも遅れて灰中未燃分も増
大する。すなわち、両端の噴出孔8から粗大な液滴が発
生していれば、燃料過剰域での酸素消費が遅れて還元域
とはならず、また高空気比域ではその両側にある粗大燃
料液滴に酸素を持ち去られ、結局空気過剰域も作り出せ
な(なる。
本発明の目的は、上記した問題点を解決し、高効率・低
NOx燃焼を同時に実現する内部混合式二流体アトマイ
ザを提供することにある。
〔問題点を解決するための手段〕
上記した問題点は、内部混合式二流体アトマイザにおい
て、各噴出孔群の両端の噴出孔の細長比(噴出孔の長さ
しと口径りの比、L/D)を大きくする、例えば、両端
側の噴出孔で口径りを小さくするかまたは長さしを大き
くすることによって達成される。
すなわち、本発明は、燃料と微粒化媒体である蒸気また
は圧縮空気を加圧供給して合流せしめる気液衝突部の火
炉側先端に、火炉方向表面に少なくとも2以上の群に分
割された噴出孔列を有する気液混合室を具備するアトマ
イザにおいて、各噴出孔群の両端側の噴出孔の細長比L
L/D1(噴出孔の長さLlと口径D1の比)を中心部
の噴出孔の細長比L2/D2よりも大きくしたことを特
徴とする。
本発明において、噴出2と噴出孔3の細長比の関係は、
おおむね次式の範囲とするのがCWMの燃焼に好適であ
る。
L2/D2+1.5≦Ll/DI≦L2/D2+2.5
(最も好ましくはL1/D1″−L2/D2+〔作用〕 両端側の噴出孔の細長比を中心部の噴出孔よりも大きく
することにより、噴出孔内では燃料と微粒化媒体の運動
量交換が活発になり、両端側噴出孔でも微粒化が促進さ
れ、微細な噴霧流になる。
これによって、燃焼用空気と燃料噴霧の混合が進み、濃
炎燃焼による低NOx燃焼が可能になる。
また、燃料噴霧液滴が小さくなることからその燃え切り
も早まり灰中未燃分が低減する。以上の作用により、低
NOxと高効率の燃焼が同時に達成される。
〔実施例〕
第1図は、本発明の一実施例を示す内部混合式二流体ア
トマイザの火炉側から見た平面図、第1A図および第1
B図は、第1図の噴出孔3.2をそれぞれ入方向、およ
びB方向から見た軸方向断面図を示す。第1図において
、燃料を噴霧する噴出孔2および3は、2つのグループ
に分割されてアトマイザチップ本体1の火炉側表面に開
口しており、各噴出孔にはセラミックス忽の耐摩耗管5
または6が挿入されている。各噴出孔グループの両端の
端側混合噴出孔3の口径Dlは、中心混合噴出孔2の孔
径D2よりも小さく、また両噴出孔の長さLlおよびL
2は同一となっている(DI<02 、Lx =L2 
)。その結果、両端の噴出孔3の細長比L1/D1のほ
うが中心噴出孔2の細長比L 2 / D !よりも太
き(なる(Ll/DI>L 2 / D 2 )。
第2図は、本発明の他の実施例を示すアトマイザの火炉
側から見た平面図、第2A図、第2B図は、第2図の噴
出孔13および2をそれぞれ八方向およびB方向から見
た軸方向断面図である。この実施例は、第1図の実施例
と同様の考え方に基づいているが、噴出孔群の両端の噴
出孔13の耐摩耗管(長さL3)14の入口を内部混合
室4内へ突き出すように配置させたのものである。この
例では、両端の噴出孔の口径D3とその他の噴出孔の孔
径D2が同一としたため、両端の噴出孔13の細長比が
中心噴出孔2のそれよりも大きくなる (Lコ/ D 
3  > L 2 / D 2 )  。
上記実施例によれば、両端の噴出孔3または13の細長
比を中心噴出孔2の細長比よりも大にすることにより、
噴出孔群の両端の噴出孔3または13で極めて微細な噴
霧流が作り出すことができ、そのため、バーナ近傍にお
いて燃料噴霧と燃焼用空気との混合が進み、低NOx・
高効率燃焼が実現される。さらに噴霧液滴が小さくなれ
ば、当然のことながら灰中未燃分も低減する。
第3図および第4図は、本発明(第1図)と従来(第5
図)のアトマイザを用いて行なった実験結果を示す図で
あり、第3図は、残存02濃度に対する排ガス中のNO
xi度の測定結果、第4図は、同一の酸素濃度(約3%
)で実験した気液比Wa/Wl(微粒化媒体流量Waに
対する燃料流量WlO比)に対する灰中未燃分の変化を
示す図である。第3図の結果より、同一〇□濃度で比較
すると、第1図に構造を示す本発明のアトマイザのほう
が1100pp近<NOxが低減していることがわかる
。また第4図の結果より、本発明アトマイザのほうが微
粒化が改善されていることから、灰中未燃分がかなり低
減することが確認された。なお、W a / W lの
増加に対し、灰中未燃分が極小値をとるような傾向とな
るのは、低気液比では微粒化が不良になり、さらに高気
液比になるとアトマイザからの噴出速度が大きすぎて火
炎がリフトするためと考えられる。
本発明による低NOxアトマイザは、実施例で取り上げ
たCWM燃料のみならず、他のほとんど全てのボイラ用
燃料に対しても有効である。特に、石油系燃料の中でも
、残留固形炭素分の高くその燃え切りに問題がある劣質
残渣油(ストレートアスファルト)や原油スラッジまた
はPWM (石油コークス・水スラリ)、さらに石炭の
流体化燃料であるCOM (石炭・重油スラリ)やCM
M (石炭・メタノールスラリ)などに対しても、本発
明アトマイザを適用することにより、噴霧流の外縁で微
粒化が著しく良好になり、そのため、燃焼用空気との混
合が促進され、排ガス中のNOx濃度を増加させること
な(、煤塵濃度を減少させ、さらに灰中未燃分を低減す
ることが可能になる。
〔発明の効果〕
本発明によれば、下記のような効果が得られる。
(1)着火が安定化し、保炎性が向上する。
(2)上記効果により、バーナ近傍に安定な高温還元ゾ
ーンが形成され、NOxを低減できる。
(3)上記着火の促進と開運し、灰中未燃分が低減して
燃焼効率が向上する。
(4)短炎化するためボイラ火炉を小さくできる。
したがって経済性の面から有利になる。
(5)上記(1)ないしく3)の効果により、燃焼性の
劣る高燃料比炭(燃料比−固定炭素/揮発分)を用いた
スラリ燃料にも有利になる。
(6)低過剰空気燃焼が可能になる。よって、S(イオ
ン)分を多く含有する炭種を用いても低温腐食を防止で
きる。
(7)微粒化が良好になるため、シンダアッシュ(エア
ヒータホッパから排出される燃えがら、もしくは燃え残
り)やタリン力アソシュの排出量が低減し、灰処理が容
易になる。
以上のように、本発明を実施することにより、排ガス中
のNOx低減という環境保全対策のみならず、省エネル
ギーに対しても大きく貢献することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明の一実施例を示すアトマイザの火炉側
から見た平面図、第1A図はその入方向の断面図、第1
B図はそのB方向の断面図、第2図は、第1図の本発明
の他の実施例によるアトマイザ火炉側から見た平面図、
第2A図および第2B図は、それぞれ第1図のA方向お
よびB方向の断面図、第3図および第4図は、本発明の
アトマイザ実験結果を示す図、第5図は、従来型の低N
Ox燃焼用アトマイザの火炉側から見た平面図、第5A
図および第5B図は第5図のA方向およびB方向の断面
図、第6A図および第6B図は、従来型アトマイザの流
動現象を説明するための断面図および説明図、第7図は
、従来の中間混合式二液体アトマイザの断面図である。 l・・・アトマイザチップ本体、2・・・中心混合噴出
孔、3・・・端側混合噴出孔、4・・・内部混合室、5
・・・耐摩耗管、6・・−耐摩耗管。 代理人 弁理士 川 北 武 長 二L3 /D3               =L2
 / D2第3図 気液比  Wa /Wz (−) 第5図 第5A図 第5B図

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)燃料と微粒化媒体を混合する混合室の先端に混合
    物を噴出する少なくとも2以上の群に分割された噴出孔
    列を有するアトマイザにおいて、各噴出孔群の両端側の
    噴出孔の細長比L_1/D_1(噴出孔の長さL_1と
    口径D_1の比)を中心部の噴出孔の細長比L_2/D
    _2よりも大きくしたことを特徴とする低窒素酸化物燃
    焼用アトマイザ。
  2. (2)特許請求の範囲第1項において、前記細長比L_
    1/D_1をL_2/D_2+1.5≦L_1/D_1
    ≦L_2/D_2+2.5の範囲とすることを特徴とす
    る低窒素酸化物燃焼用アトマイザ。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2020134105A (ja) * 2019-02-26 2020-08-31 三菱日立パワーシステムズ株式会社 バーナーチップ及びバーナーの燃焼制御システム
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