JPS63217123A - スラリ燃料用アトマイザとこれを用いたバ−ナ点火法 - 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、燃焼装置及びバーナの点火方法に係リ、特に
スラリ燃料の噴霧特性を改善し燃焼効率の向上に好適な
スラリ燃料用アトマイザとこれを用いたバーナの点火法
に関する。

（従来の技術） ＣＷＭ　（高濃度石炭・水スラリ）は液体燃料と同様に
、高圧蒸気若しくは圧縮空気等の微粒化媒体により、２
流体アトマイザを用いて噴霧燃焼させるが、微粉炭と比
較すると着火性及び保炎性が劣ることが知られている０
着火に関しては噴霧の速度が大きく水の蒸発が遅れるた
めでこれにより着火距離（バーナ先端から着火面までの
距ｆａｔ）が長くなる。保炎性が悪く火炎がリフトした
状懲では、安定な還元領域を形成し難くしかも高温に達
しないためＮＯｘの抑制は難しい、特に炉冷状態からの
点火・起動においては燃料の微粒化を十分にし、保炎能
力を強化する必要がある。これにより起動時に軽油等の
補助燃料費を削減することができ、ボイラ効率を向上さ
せることができる。さらに負荷上昇速度を増加すること
ができれば、負荷変動運転が容易となり従来の微粉炭ボ
イラよりもＤＳＳ　（毎日運転停止）が可能となり、そ
れだけＣＷＭの有利性は増大する。従ってＣＷＭの燃焼
効率を向上させるため、微粒化性特性が優れ噴霧流の速
度が小さいスラリ燃料用アトマイザ及びこれを用いたバ
ーナ点火法の開発が要望されている。

従来技術において多用されている２流体アトマイザの中
間混合式を第９図（ａ）に、内部混合式を同図（ｂ）に
縦断面図を用いて示す。さらにこのようなアトマイザを
利用して、ＣＷＭを燃焼するに際し、ＣＷＭ供給ポンプ
の入口に大気圧下の沸騰点が１００℃以下の低沸点液体
を添加剤として注入する方法が実開昭６１−６３５３３
号及び同６１−６３５３４号公報に開示されている。こ
の先行技術は低沸点液体のフラッシング（突沸）現象を
利用して微粒化を促進させようとするものである。

第９図（ａ）、（ｂ）において、１はアトマイザチップ
本体、２は燃料及び低沸点液体の流路、３は微粒化媒体
（蒸気）流路、４は燃料供給孔、５は混合噴出孔、６ア
トマイザチツプ本体、７は噴出孔、８は混合室、９は中
間体、１０は気液混合孔、１１は微粒化媒体供給孔、１
２は燃料供給孔である。

（発明が解決しようとする問題点） 上記従来技術においては、ポンプからバーナまでの配管
途中にある断面の収縮部や屈曲によって。

減圧し低沸点液体が蒸発し、ベーパロック（蒸気泡閉塞
）を起すことがあり、これに伴って燃料の流動は脈動を
起して火炎が著しく不安定になる。

さらには火炉の振動を来しボイラ等燃焼装置の停止とい
う事態が発生する危険性もある０本発明は上記の問題点
を解決しスラリ系燃料に対して好適であり、特に炉冷状
態からの点火・起動において着火・保炎性が良く燃焼効
率の優れたアトマイザと、これを用いたスラリ燃料用バ
ーナの点火法を提供することを目的としてなされたもの
である。

（問題点を解決するための手段） 上記の目的は、火炉内圧力下での沸騰温度が水の沸騰温
度以下である低沸点液体（但し水に対して可溶性である
か否かは問わない）をバーナガンの火炉側先端に装着し
たアトマイザの気液混合室に、好ましくは燃料に対し重
量比２０％以内で、上記スラリ燃料巾着しくはスラリ燃
料と微粒化媒体との混合相中に導入するように構成した
アトマイザとこれを用いたバーナ点火法によって達成さ
れる。

（作用） 上記低沸点液体は、アトマイザの気液混合室内で微粒化
媒体との接触によって加熱され、さらに火炉内へ噴射さ
れて急速に減圧される。これによって上記低沸点液体は
瞬時に熱力学的に非平衡な過熱状態となり、急激なフラ
ッシング（突発的な沸騰）現象を起してスラリ燃料の微
粒化を強力に促進させる。本発明はこの原理を利用した
スラリ燃料用アトマイザとこれを用いて火炉の起動点火
を行なう方法であり、定格負荷運転時にはバーナガン外
部に設けた切り替えバルブの操作により、低沸点液体供
給路に通常の微粒化媒体である蒸気を供給する。

（実施例） 第１．２図は本発明を中間混合式アトマイザに対して適
用した実施例図である。中間混合式アトマイザにおいて
は、アトマイザチップ本体１３の火炉に対面する表面に
開口する複数個の混合噴出孔１７の軸方向上流側から微
粒化媒体である蒸気３が供給され、混合噴出孔１７の側
壁に開口する燃料供給孔１９から燃料１４が噴出され、
両者が混合して噴霧流を構成する。第１図実施例では混
合噴出孔１７と燃料供給孔１９とが合流する位置よりも
火炉に近い位置に低沸点液体供給孔１８を開口させ、燃
料１４と蒸気３の気液混合物中に低沸点液体１５が導入
されるようになっている。第２図実施例では第１図実施
例とは逆に燃料供給孔２３よりも火炉に遠い位置に低沸
点液体１５を噴射する低沸点液体供給孔２４が設けられ
ていて、蒸気３と混合する直前の燃料１４中に低沸点液
体１５を導入するようにしている。

上記低沸点液体１５は水よりも沸騰点が低いこと、ボイ
ラ燃料としての燃焼性能と価格の点を考慮した上で、好
ましい燃料として本実施例ではメチルアルコール（ＣＨ
３０Ｈ）を使用している。

上記のように本発明は、加圧された低沸点液体の急速な
減圧によって起るフラッシング効果によってスラリ燃料
の微粒化を促進する点、特にベーパロック等を起さない
ように信頼性を高めるために低沸点液体を噴射直前すな
わちアトマイザのところで混入する点に特徴がある。第
３図は過剥酸素濃度に対するＮＯｘ濃度の測定結果を示
す図で。

低沸点液体を混入しない従来例に比べて、本発明による
ものはＮＯｘは概ね１／２に減少している。これは微粒
化の促進によってバーナ近傍の保炎状態が良くなり、火
炎中心部に安定な還元領域が形成されたためと考えられ
る。着火・保炎性が改善されたことにより、第４図に示
すように灰中未燃分の変化にあられれ、低沸点液体を混
入することにより灰中の未燃分は顕著に減少しているが
、質量流量比で概ね１０％を超えると殆ど変化しなくな
るから、経済性を考慮すると１０％内外が好ましい。

第５図は燃料負荷率に対するＣＯの変化を示す特性図で
、燃料負荷率が上昇するに伴って、ＣＯは減少するが、
同一燃料負荷比でみると本発明第１図実施例は従来に比
べて、ＣＯは低くなっており、従って本発明のバーナの
使用によれば燃焼効率はかなりの向上をみることは明ら
かである。

第７図は本発明の他の実施例図を示し、内部混合式アト
マイザに適用したものである。燃料１４と微粒化媒体３
を衝突混合させ１次微粒化を行なう気液混合室３２を有
する中間体２９と、これの火炉側に接続されるアトマイ
ザチップ本体２６によって構成され、アトマイザチップ
本体２６は複数の噴出孔２７と混合室２８を備えている
。本実施例においては。

低沸点液体１５が供給される低沸点液体供給孔３０は、
微粒化媒体供給孔３１よりも混合室２８側に接近した位
置から気液混合室３２に導入される。従って従来の内部
混合式アトマイザよりも気液混合室３２における１次微
粒化が促進され、微粒化性の良好なスラリ燃料噴霧が得
られる。また第８図に示すアトマイザチイプ３５の入口
部において、微粒化媒体３と混合する前に燃料１４と低
沸点液体１５が連通管４１によって混合され、さらに混
合噴出孔４０の出口近くに入口と出口の孔径を混合噴出
孔４０の孔径よりも小さくし、耐摩耗性材料で成形した
混合室３９を設けたものである。連通管４１で混合した
燃料と微粒化媒体３は、上記混合室３９内においてさら
に良く混合され、添加剤やｐＨ調整剤が燃料中に良く分
散される。第６図はバーナガン４７までの燃料１４、微
粒化媒体である蒸気３及び低沸点液体１５の各供給配管
４３の概略を示し、微粒化媒体配管４３及び低沸点液体
配管４４は、バルブ４５．４６の操作によって、バーナ
ガン４７内の低沸点液体を蒸気に切り替えることが可能
である。

（発明の効果） 本発明の実施により次の効果が得られた。

（ａ）着火が安定し保炎性が向上する。

（ｂ）上記着火の安定に関連して灰中未燃分が低減し燃
焼効率が向上する。

（ｃ）火炎長が短くなるため火炉を小さくすることがで
きる。

（ｄ）上記（ａ）、（ｂ）の効果に伴ない、スラリ燃料
のような高燃料比（固定炭素／揮発分）を有する難燃性
燃料用にも有利になる。

（ｅ）上記（、）の効果により、バーナ近傍に安定的に
高温還元域が形成されＮＯ８を低減することができる。

（ｆ）″Ｉ１１粒化媒体の量を削減でき、従ってボイラ
効率が向上し補機動力費を低減することができる。

（ｇ）燃焼時の過剰空気量を低減させることができるか
ら、硫黄分を多く含有する石炭を使用しても低温腐食を
防止することができる。

（ｈ）微粒化性が向上しシンダアッシュ（エアヒータホ
ッパから排出される燃えがらや燃え残り）若しくはタリ
ンカアッシュの排出量が低減され灰処理作業が容易にな
る。

（ｉ）添加した低沸点液体の蒸発によるベーパロックが
なくなり、脈動の少ない安定な燃焼運転が可能になる。

（ｊ）バーナの点火・起動が迅速に行なうことができ、
ボイラの負荷追従性が向上する。従って毎日運転・停止
が可能となる。

（ｋ）火炉のウオーミングアツプ用の燃料費を大幅に削
減できる。

（１）点火後の負荷上昇時の燃焼効率を通常燃焼時と同
等水市まで引き上げることができる。

上記の通り５バーナの操作性や信頼性を損することなく
、燃焼性の改善のほか、省エネルギー、環境保全対策上
にも極めて顕著な効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１．２図は本発明に係るスラリ燃料用アトマイザの断
面図、第３〜５図は本発明と従来の７１−マイザの燃焼
実験による比較特性図、第６図は本発明に係るスラリ燃
料用アトマイザの燃料系統図、第７．８図は本発明に係
るスラリ燃料用アチマイザの他の実施例の断面図、第９
図は従来のスラリ燃料用アトマイザの断面図である。 ３・・・微粒化媒体（蒸気） １３．２０．２６．３５　　アトマイザチップ本体１４
・・・燃料　　　　　　　１５・・低沸点液体１６．２
１・・・アトマイザパックプレート１７．２２・・・混
合噴出孔

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、微粒化媒体を導入する流路に液体燃料を合流させて
   成る気液混合室を備えるスラリ燃料用アトマイザにおい
   て、火炉内の圧力下での沸騰点が水の沸騰点以下の液体
   の導入路を備える気液混合室、若しくは上記水の沸騰点
   以下の液体とスラリ燃料との混合液の導入路を有する気
   液混合室を備えることを特徴とするスラリ燃料用アトマ
   イザ。 ２、上記水の沸騰点以下の液体は、上記スラリ燃料の成
   分である液体に可溶性であることを特徴とする特許請求
   の範囲第１項記載のスラリ燃料用アトマイザ。 ３、スラリ燃料を含む液体燃料を微粒化媒体を用い、火
   炉に向って噴霧し点火させるスラリ燃料用バーナの点火
   法において、火炉内圧力下での沸騰点が水の沸騰点以下
   である液体を前記微粒化媒体と前記液体燃料とが合流す
   るアトマイザの気液混合室内に導入させるか、若しくは
   予め前記液体燃料と混合した後、前記気液混合室に導入
   させて火炉の起動時若しくは低負荷運転時に対応するこ
   とを特徴とするスラリ燃料用バーナの点火法。 ４、上記水の沸騰点以下の液体の流路に、この液体燃料
   に換えて微粒化媒体を流通させることにより、定格負荷
   燃焼運転時に対応することを特徴とする特許請求の範囲
   第３項記載のスラリ燃料用バーナの点火法。 ５、上記水の沸騰点以下の液体と上記微粒化媒体を切り
   替える操作を上記バーナを内装する風箱外流路で行なう
   ことを特徴とする特許請求の範囲第４項記載のスラリ燃
   料用バーナの点火法。