KR20150036393A - 분무 노즐 및 그것을 구비한 버너와 연소 장치 - Google Patents

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KR20150036393A
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고지 구라마시
히데오 오키모토
아키히토 오리이
겐이치 오치
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미츠비시 히타치 파워 시스템즈 가부시키가이샤
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Abstract

본 발명은, 분무 유체의 미립화의 촉진 및 분무용 매체의 사용량의 저감과 가압력의 저감을 양립시킬 수 있는 분무 노즐을 제공하는 것이다. 본 발명에 의한 분무 노즐은, 분무 유체가 흐르는 적어도 2개의 분무 유체 유로와, 분무용 매체가 흐르고, 각각의 상기 분무 유체 유로와 제1 합류부에서 합류하는 적어도 2개의 분무용 매체 유로와, 각각의 상기 제1 합류부에서 합류한 상기 분무 유체와 분무용 매체의 혼합 유체가 흐름과 함께, 서로 대향해서 형성되고, 상기 혼합 유체가 대향한 흐름이 되어 충돌하고 합류하는 제2 합류부를 갖는 적어도 2개의 혼합 유체 유로와, 상기 제2 합류부에서 합류한 상기 혼합 유체를 분출시키는 출구 구멍을 구비하고, 상기 혼합 유체 유로에는, 상기 제1 합류부로부터 상기 제2 합류부까지의 사이에, 상기 혼합 유체의 흐름 방향이 바뀌는 굴곡부가 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.

Description

분무 노즐 및 그것을 구비한 버너와 연소 장치{SPRAY NOZZLE, AND BURNER AND COMBUSTION DEVICE EQUIPPED WITH SAME}
본 발명은 분무 노즐 및 그것을 구비한 버너와 연소 장치에 관한 것으로, 특히, 분무용 매체(기체)를 이용해서 분무 유체(액체)를 미립화하는 데 적합한 분무 노즐 및 그것을 구비한 버너와 연소 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 발전용의 보일러와 같이, 고출력, 고부하의 연소 장치에서는, 연료를 수평 연소시키는 부유 연소 방식이 많이 채용되고 있다. 연료로서 액체 연료를 사용하는 경우, 연료를 분무 노즐로 미립화하고, 연소 장치의 화로 내를 부유시켜 연소하고 있다.
상기와 같은 분무 노즐은, 액체 연료를 주연료로 하는 연소 장치 외에, 미분탄과 같이 고체 연료를 주연료로서 사용하는 연소 장치에 있어서, 기동이나 화염 안정화용의 보조 연료의 연소용에 설치되는 경우가 많다.
액체 연료의 연소에서는, 분무 입자 직경이 크면 연소 반응이 지연되어, 연소 효율의 저하나 매진, 일산화탄소, 질소산화물이 발생하기 쉬워진다. 또한, 액체 연료는 연소용 공기와의 혼합이 나빠, 분무 입자의 주위의 연소용 공기가 부족하면, 매진이나 일산화탄소가 발생하기 쉬워진다.
이로 인해, 액체 연료의 연소에서는 미립화와 연소용 공기의 혼합에 유의할 필요가 있다.
또한, 고출력, 고부하의 연소 장치에서는 분무 노즐당의 액체 연료의 분무량을 증가시킨, 소위 대용량화도 요구된다.
분무 노즐의 형식으로서, 분무 유체 외에, 미립화용의 분무용 매체로서 공기나 증기를 공급하고, 분무 유체와 혼합함으로써 미립화하는 이류체 분무 방식이 있다.
이 이류체 분무 방식은 분무 유체만의 분무와 비교하여, 대용량의 분무에서도 미립화가 양호하여, 발전용의 보일러 등의 고부하의 연소 장치에서 일반적으로 사용되고 있지만, 분무용 매체의 사용량 및 분무시의 분무 유체나 분무용 매체의 가압량을 저감하는 것이 과제이다.
예를 들어, 분무용 매체로서 증기를 사용하는 경우, 연소 장치 내에 투입된 증기는 연소 배기 가스 중의 수분으로 된다. 이 수분에 의해, 배기 가스량이 증가하면 연소 장치에서의 열효율이 저하된다.
이로 인해, 액체 연료의 미립화를 방해하지 않는 범위에서, 증기의 사용량을 저감하는 것이 바람직하다. 또한, 분무시에 분무 유체나 분무용 매체를 가압하지만, 그 가압량을 저감시키면 에너지 소비를 저감할 수 있다.
상기의 과제를 해결하기 위해, 이류체 분무 방식에 있어서는, 분무용 매체의 혼합 방법 등이 검토되어 왔다.
이 중, 분무 유체와 분무용 매체의 혼합 후의 혼합 유체를, 분무 노즐의 선단부에 설치된 출구 구멍 근방에서 대향시켜 공급하고, 대향한 혼합 유체의 흐름을 충돌시킴으로써 미립화를 촉진시키는 일례가, 특허문헌 1에 기재되어 있다.
상술한 특허문헌 1에서는, 분무용 매체를 분무 노즐 출구 구멍의 상류측의 유로에서 분무 유체와 혼합시키고, 혼합 유체를 출구 구멍 근방에서 충돌시키고 있다. 분무용 매체와 분무 유체의 혼합 유체로 함으로써, 분무 유체의 충돌력은, 단독의 경우보다도 강해져 미세화된다.
또한, 분무 노즐당의 액체 연료의 분무량을 증가시키는 대용량화와 액체 연료의 미립화를 양립시키는 방법으로서는, 분무 노즐의 선단부에 설치된 출구 구멍을 증가시키는 방법이 일반적이다. 분무 노즐의 출구 구멍을 증가시킴으로써, 개개의 출구 구멍의 치수를 크게 하지 않고, 대용량화를 할 수 있다.
이 분무 노즐의 출구 구멍을 복수 갖는 분무 노즐의 예로서, 특허문헌 2를 들 수 있다. 특허문헌 2에는, 분무 유체와 분무용 매체를 유로의 도중에 혼합시키는, 소위 중간 혼합형의 분무 노즐의 예가 기재되어 있다.
또한, 분무 유체와 분무용 매체를, 분무 노즐 출구 구멍의 상류측의 공간에서 혼합시키는, 소위 내부 혼합 방식의 분무 노즐의 예가, 특허문헌 3에 기재되어 있다.
일본 특허 공개 평9-239299호 공보 일본 특허 공개 소62-112905호 공보 일본 특허 공개 소62-186112호 공보
상기한 특허문헌 1에 기재되어 있는 이류체 분무 노즐은 분무 노즐의 내부에, 분무 유체(액체)의 유로와, 그 외주 위치에 분무용 매체(기체)의 유로를 설치하고 있다. 분무 유체와 분무용 매체의 유로는, 분무 노즐의 선단부에 설치된 출구 구멍을 둘러싸는 격벽에 의해 흐름 방향이 바뀌고, 양쪽의 유로가 교차해서 분무 유체와 분무용 매체가 혼합되고, 이 혼합 유체의 유로가, 분무 노즐의 출구 구멍 근방에서 대향해서 설치되는 구성으로 되어 있다.
이때 분무 유체는, 이하의 3개의 효과에 의해 미립화가 진행된다.
(1) 분무 유체의 유로가 분무용 매체의 유로와 교차하고, 양자가 합류하는 합류부에서, 격벽에 충돌하는 것에 의한 미립화.
(2) 분무 유체와 분무용 매체의 혼합에 의한 미립화.
(3) 대향해서 흐르는 혼합 유체가, 분무 노즐의 출구 구멍 근방에서 충돌하는 것에 의한 미립화.
그러나, 상기 (1) 및 (2)는, 한쪽을 강화하고자 하면 다른 쪽이 약해지는 관계이며, 상반되는 항목이다. 즉, 분무 유체의 운동량을 높여 (1)의 효과를 강화하면, 분무 유체에 비해 분무용 매체의 운동량이 상대적으로 약해져, 혼합이 지연됨으로써 (2)의 효과가 약해진다. 반대로, 분무용 매체의 유량이나 유속을 높여 (2)의 효과를 강화하면, 분무 유체가 격벽에 충돌하기 어려워져 (1)의 효과가 약해진다.
또한, 분무 유체와 분무용 매체의 혼합 후에, 분무 노즐의 출구 구멍으로부터 분출할 때까지의 거리가 짧아, 양자가 균일하게 혼합되기 어려운 과제가 있다. 양자가 균일하게 혼합되지 않는 경우, 분무용 매체의 비율이 작은 부분에서는 미립화가 악화된다. 이 경우, 미립화의 촉진에는 분무용 매체의 사용량을 증가 혹은 가압력을 높일 필요가 생긴다.
다음에, 다공화에 의한 분무 노즐당의 액체 연료의 분무량을 증가시키는 대용량화의 과제로서, 분무 노즐 출구 구멍의 일부가 폐색되었을 때의 미립화 성능의 악화나 유로의 폐색을 들 수 있다.
이하, 이에 대해, 상술한 특허문헌 2 및 3을 예로 들어 설명한다.
즉, 특허문헌 2에 기재되어 있는 중간 혼합형의 경우는, 분무 노즐 출구 구멍의 1개가, 분무 유체나 분무용 매체 중의 불순물이나 퇴적물에 의해 폐색 또는 일부가 폐색되면, 폐색된 출구 구멍에 접속하는 분무 유체나 분무용 매체의 유로는, 흐름이 정지 또는 지연된다.
분무 유체나 분무용 매체의 유로 흐름이 정지 또는 지연되면, 분무 유체로서 흐르는 액체 연료는 연소 장치 내로부터의 방사열에 의해 가열되고, 액체 연료 중의 고형분이 석출되는 경우가 있다. 액체 연료 중의 고형분이 석출되면 유로가 폐색되어 버려, 유로의 상류측까지 폐색 구간이 확대되어, 유지 보수가 어려워진다.
한편, 특허문헌 3에 기재되어 있는 내부 혼합형의 경우는, 분무 노즐 출구 구멍의 1개가 폐색되어도, 분무 유체나 분무용 매체는 다른 출구 구멍으로부터 분출되므로, 상류측의 유로까지 폐색될 가능성은 작다.
그러나, 특허문헌 3은, 분무 유체와 분무용 매체가 혼합되는 공간(혼합실)이 넓기 때문에, 분무 노즐 출구 구멍의 일부가 폐색되면, 혼합실 내의 유동 상태가 바뀌어, 분무 유체와 분무용 매체의 비율을 일정하게 유지하는 것이 어렵다.
이로 인해, 분무 노즐 출구 구멍에 의해, 혼합 유체에 차지하는 분무용 매체의 비율이 달라, 미립화 특성도 바뀌어 버린다고 하는 과제가 있다.
본 발명은 상술한 점을 감안하여 이루어진 것이며, 그 목적으로 하는 바는, 분무 유체의 미립화의 촉진 및 분무용 매체의 사용량의 저감과 가압력의 저감을 양립시킬 수 있는 분무 노즐 및 그것을 구비한 버너와 연소 장치를 제공하는 데 있다.
본 발명의 분무 노즐은, 상기 목적을 달성하기 위해, 분무 유체가 흐르는 적어도 2개의 분무 유체 유로와, 분무용 매체가 흐르고, 각각의 상기 분무 유체 유로와 제1 합류부에서 합류하는 적어도 2개의 분무용 매체 유로와, 각각의 상기 제1 합류부에서 합류한 상기 분무 유체와 분무용 매체의 혼합 유체가 흐름과 함께, 서로 대향해서 형성되고, 상기 혼합 유체가 대향한 흐름이 되어 충돌하고 합류하는 제2 합류부를 갖는 적어도 2개의 혼합 유체 유로와, 상기 제2 합류부에서 합류한 상기 혼합 유체를 분출시키는 출구 구멍을 구비하고, 상기 혼합 유체 유로에는, 상기 제1 합류부로부터 상기 제2 합류부까지의 사이에, 상기 혼합 유체의 흐름 방향이 바뀌는 굴곡부가 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 버너는, 상기 목적을 달성하기 위해, 액체 연료를 연료로서 이용하는 버너이며, 상기 구성의 분무 노즐을 사용하고, 상기 액체 연료를 상기 분무 유체로서 상기 분무 노즐의 선단부에 공급하고, 증기 또는 압축 공기를 상기 분무용 매체로서 상기 분무 노즐의 선단부에 공급하거나, 혹은, 고체 연료와 그 반송 기체를 분출하는 연료 노즐과, 액체 연료를 분무하는 분무 노즐과, 상기 고체 연료나 액체 연료를 연소시키는 연소용 기체를 분출하는 연소용 기체 노즐을 갖는 버너이며, 상기 분무 노즐로서, 상기 구성의 분무 노즐을 사용하고, 상기 액체 연료를 상기 분무 유체로서 상기 분무 노즐의 선단부에 공급하고, 증기 또는 압축 공기를 상기 분무용 매체로서 상기 분무 노즐의 선단부에 공급하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 연소 장치는, 상기 목적을 달성하기 위해, 고체 연료와 액체 연료를 연소시키는 연소 장치이며, 연료를 연소시키는 연소로와, 상기 연소로에 고체 연료를 공급하는 고체 연료 공급 계통과, 상기 연소로에 액체 연료를 공급하는 액체 연료 공급 계통과, 상기 연소로에 연소용 기체를 공급하는 연소용 기체 공급 계통과, 상기 연료 공급 계통과 상기 연소용 기체 공급 계통이 접속하고 상기 연소로의 노벽에 설치된 상기 고체 연료나 액체 연료를 연소시키는 복수의 버너와, 상기 연소로에서 발생한 연소 배기 가스로부터 열회수하는 열교환기와, 상기 열회수된 연소 배기 가스를 상기 연소로의 외부에 공급하는 연도를 갖고, 상기 버너의 하나는, 상기 구성의 버너를 사용한 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 분무 유체의 미립화의 촉진 및 분무용 매체의 사용량의 저감과 가압력의 저감을 양립시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 분무 노즐을 사용한 버너의 개략 구성을 도시하는 단면도이다.
도 2는 본 발명의 분무 노즐을 구비한 연소 장치의 개략 구성을 도시하는 도면이다.
도 3은 본 발명의 분무 노즐의 실시예 1을 나타내고, 분무 노즐 선단부의 단면도이다.
도 4는 도 3의 종단면도이다.
도 5는 본 발명의 분무 노즐의 실시예 1에 있어서의 미립화 성능의 일례를 나타내고, 혼합 유체 유로의 굴곡부 변경 각도와 분무의 평균 입자 직경 및 압력 손실 비율의 관계를 나타내는 특성도이다.
도 6은 본 발명의 분무 노즐의 실시예 2를 나타내고, 분무 노즐 선단부의 단면도이다.
도 7은 도 6의 단면도이다.
도 8은 본 발명의 분무 노즐의 실시예 3을 나타내고, 분무 노즐 선단부의 평면도이다.
도 9는 도 8의 A-A선을 따르는 단면도이다.
도 10은 도 8의 B-B선을 따르는 단면도이다.
이하, 도시한 실시예에 기초하여 본 발명의 분무 노즐 및 그것을 구비한 버너와 연소 장치를 설명한다. 또한, 각 실시예에 있어서, 동일 부품에는 동일 부호를 사용한다.
[실시예 1]
도 1에 본 발명의 분무 노즐을 구비한 버너의 일례를, 도 2에 그 버너를 구비한 연소 장치의 일례를 각각 나타낸다.
도 1에 도시하는 바와 같이, 본 실시예의 버너(20)는, 그 중심에 분무 노즐(1)과 분무 유체(액체 연료) 및 분무용 매체(증기 또는 압축 공기 등)가 흐르는 중심축(21)을 갖고, 상기 중심축(21)의 선단 근방에는, 화염 안정용의 장해물(22)을 구비하고 있다. 그리고, 분무 노즐(1)로부터는, 연료가 분사되어 부채형의 분무(23)가 형성된다. 또한, 장해물(22)로서는, 선회류 발생기나 슬릿을 갖는 방해판 등이 일반적이다.
한편, 연소용 공기는 윈도우 박스(24)로부터 3개의 유로로 분리되어 공급된다. 즉, 3개의 유로란, 버너(20) 중심의 분무 노즐(1)에 가까운 쪽으로부터 1차 유로(25), 2차 유로(26), 3차 유로(27)이며, 이 1차 유로(25), 2차 유로(26), 3차 유로(27)로부터, 각각 1차 공기(28), 2차 공기(29), 3차 공기(30)가 연소용 공기로서 화로(31) 내에 분출되는 것이다.
또한, 연소용 공기는 선회류 발생기(32, 33)나 가이드판(34)에 의해 연소용 공기의 분출 방향이 바뀌어져, 매진이나 NOx의 발생이 억제되어 있다. 또한, 연소용 공기는, 유로에 각각 설치된 댐퍼(도시하지 않음)에 의해, 그 유량이 제어되어 있다.
또한, 버너(20)는 화로 벽(35)에 접속되어 있고, 화로 벽(35)에는 전열관(36)을 설치해서 열회수가 행해지고 있다. 이 버너(20)는, 도 2에 도시하는 바와 같이, 화로 벽(35)에 복수개(도 2에서는 2개소) 설치되고, 각각의 버너(20)에는 연소용 공기 공급 계통(41)과 액체 연료 공급 계통(42) 및 분무용 매체 공급 계통(43)이 접속되어 있다.
본 실시예에서는, 연소용 공기 공급 계통(41)은 버너(20)에 접속하는 배관(45)과, 그 하류측의 공기 공급구(44)에 접속하는 배관(46)으로 분기되어 있고, 각각의 배관(45, 46)에는 유량 조절 밸브(도시하지 않음)가 접속되어 있다. 또한, 액체 연료 공급 계통(42)과 분무용 매체 공급 계통(43)은, 각각의 상류측에 압력이나 유량을 조정하는 공급기(도시하지 않음)가 접속되고, 그 하류 단부에는 분무 노즐(1)이 설치되어 있다.
그리고, 본 실시예에서는, 분무 노즐(1)이, 분무 유체와 분무용 매체를 혼합하는 혼합부로부터 출구 구멍의 사이의 혼합 유체 유로에, 흐름 방향이 변화하는 굴곡부를 설치한 것을 특징으로 하고 있다.
이하, 도 3 및 도 4를 사용해서, 본 실시예의 분무 노즐(1)에 대해 설명한다.
도 3에 도시하는 바와 같이, 본 실시예에서의 분무 유체(2)와 분무용 매체(3)는 분무 노즐(1)을 구성하는 독립된 분무 유체 유로(4, 5)와 분무용 매체 유로(6, 7)를 통과하고, 분무 유체 유로(4, 5)의 도중에 혼합된다. 이 분무 유체(2)와 분무용 매체(3)의 혼합 유체(8)는, 서로 대향해서 흐르는 혼합 유체 유로(9, 10)를 통과하고, 분무 노즐(1)의 출구 구멍(11) 근방에서 충돌하여, 출구 구멍(11)으로부터 분출된다.
출구 구멍(11)으로부터 분출되는 혼합 유체(8)는, 출구 구멍(11) 근방에서의 충돌에 의해 혼합 유체 유로(9, 10)의 흐름 방향(혼합 유체 유로가 연장되는 방향)에 대해, 직각 방향으로 부채형의 분무가 형성된다. 분무 노즐(1)의 출구 구멍(11)에는 부채형 분무의 형성 방향과 동일한 방향으로 홈부(12)가 형성되어 있고, 이 홈부(12)와 혼합 유체 유로(9, 10)의 교차부가 출구 구멍(11)이 된다.
분무 유체(2)는 분무용 매체(3)와의 혼합에 의해 미립화되는 것 외에, 출구 구멍(11)에서 혼합 유체(8)의 충돌에 의해 얇은 액막으로 되고, 출구 구멍(11)으로부터 분출 후에 주위의 기체와의 전단력에 의해 액막이 분열되어 미립화된다.
이와 같이, 유체의 충돌력에 의해 미립화되는 분무 방식을, 일반적으로 팬 스프레이식 분무라고 한다.
팬 스프레이식 분무에서는, 출구 구멍(11)의 근방에서, 서로 대향하고 있는 혼합 유체 유로(9, 10)를 흐르는 혼합 유체(8)가 충돌함으로써, 직각 방향으로 확산되므로, 분무의 운동량은 저하된다. 특히, 분무의 외주 부분에서는 분무가 확산되기 쉬워, 얇은 액막이 형성되므로, 미립자(직경 100㎛ 미만)가 많아진다. 운동량이 낮으므로 미립자는 분무 노즐 근방에 저류되기 쉬워진다. 직경으로 100㎛ 미만, 가능하면 50㎛ 이하로 미립화시킨 입자(이하, 미립자라고 기재함)는, 체적에 차지하는 표면적이 크고, 노 내로부터의 열방사에 의해 승온되어 연소하기 쉽다.
이로 인해, 이들 미립자를 분무 노즐(1)의 근방에 체류시킴으로써, 분무의 착화가 빨라져, 화염의 안정화나 연소 반응의 촉진에 기여한다.
또한, 미립화의 정도는 혼합 유체의 압력이나 분무용 매체량(분무 유체에 대한 분무용 매체의 비율)에 의해 조정할 수 있다.
한편, 팬 스프레이식 분무의 중앙 부분은, 외주 부분에 대해 유량이 많아， 분무가 확산되기 어려우므로, 외주 부분에 비해 두꺼운 액막이 형성된다. 이로 인해, 대 입자(직경 100 내지 300㎛)가 많다. 대 입자는 미립자에 비해 운동량이 높고, 이격된 위치를 흐르는 연소용 공기와 혼합되기 쉽지만, 미립자에 비해 연소 반응은 지연된다.
이로 인해, 혼합 유체의 충돌뿐만 아니라, 분무용 매체와의 혼합에 의해 미립화를 촉진시킬 필요가 있다.
그러나, 분무 유체(2)와 분무용 매체(3)는 밀도나 점도가 다르므로, 혼합되기 어려운 경우가 있다. 특히, 혼합 유체 유로(9, 10)가 짧고, 또한, 직선 형상의 경우, 양자가 혼합되지 않는 상태로 출구 구멍(11)까지 흐르는 것이 생각된다.
이 경우, 혼합 유체(8) 중 분무용 매체(3)의 비율이 높은 부분은 미립화가 진행되지만, 분무용 매체(3)의 비율이 낮은 부분은 미립화가 진행되지 않아, 대 입자가 생성하기 쉽다.
따라서, 본 실시예의 분무 노즐(1)은, 전술한 유로 구성에 있어서, 분무 유체(2)와 분무용 매체(3)의 유로가 합류하는 부분(제1 합류부)으로부터, 서로 대향해서 형성되는 혼합 유체 유로(9, 10)를 흐르는 혼합 유체(8)가 합류하는 부분(제2 합류부)에 있는 출구 구멍(11)의 사이의 혼합 유체 유로(9, 10)에 굴곡부(13, 14)를 설치한 것이다.
혼합 유체 유로(9, 10)에 굴곡부(13, 14)를 설치함으로써, 혼합 유체(8)는 흐름 방향이 바뀐다. 이로 인해, 혼합 유체 유로(9, 10)의 흐름에는 흐트러짐이 생겨, 혼합 유체(8)를 구성하는 분무 유체(2)와 분무용 매체(3)의 혼합이 진행된다.
양자가 균일하게 혼합됨으로써 혼합 유체(8) 중의 분무용 매체(3)의 비율은 균일해지고, 균일하게 미립화가 진행되므로, 미립화의 촉진에 필요한 분무용 매체(3)의 사용량을 억제할 수 있고, 분무 유체(2)나 분무용 매체(3)에 가해지는 압력을 저감해도 미립화를 유지할 수 있다.
또한, 굴곡부(13, 14)에서의 흐름 방향의 변경 각도는 흐트러짐을 발생시키기 위해, 30도 이상 120도 정도가 바람직하다. 즉, 변경 각도가 30도 이하에서는 흐름 방향의 변화가 작기 때문에 흐트러짐이 적어, 혼합이 촉진되기 어렵고, 또한, 변경 각도가 120도 이상에서는, 흐름의 변화에 의한 압력 손실이 커지기 때문이다.
도 5에, 본 실시예에 관한 분무 노즐(1)의 미립화 성능의 일례를 나타낸다. 도면 중의 좌측의 종축은 분무의 평균 입자 직경을, 우측의 종축은 압력 손실의 비율을, 횡축은 굴곡부(13, 14)에서의 흐름 방향의 변경 각도를 각각 나타낸다. 압력 손실은 변경 각도 90도를 기준으로 했다.
그리고, 분무의 평균 입자 직경은 출구 구멍(11)으로부터 분출되는 부채형 분무에 대해, 분무의 하류 300㎜의 위치에서 부채형 분무의 중심축을 통과하는 긴 변 방향과 짧은 변 방향에 대해 분무의 입자 직경을 광학 계측에 의해 계측하고, 그 평균값을 체면적 평균 입자 직경으로 나타낸 것이다.
도 5에 도시하는 바와 같이, 굴곡부(13, 14)에서의 흐름 방향의 변경 각도가 20도로 좁은 경우, 변경 각도가 30도에 비해 분무의 평균 입자 직경은 약 10㎛ 정도 크다. 이것은, 굴곡부(13, 14)가 작은 각도인 경우, 흐름 방향의 변화가 작기 때문에 흐트러짐이 적어, 혼합이 촉진되기 어렵기 때문이다. 한편, 120도 이상의 각도에서는 흐름의 변화에 의한 압력 손실이 커진다.
이로 인해, 굴곡부(13, 14)에서의 흐름 방향의 흐트러짐을 발생시키기 위한 변경 각도는, 30도 이상 120도까지가 바람직한 것을 알 수 있다.
또한, 분무 유체(2)와 분무용 매체(3)의 분무 유체 유로(4, 5)와 분무용 매체 유로(6, 7)의 혼합부는 양자의 혼합을 촉진하므로, 교차각이 30 내지 90도인 각도로 합류하는 것이 바람직하다. 즉, 30도보다 작은 각도에서는 흐름 방향의 변화가 작고, 양자가 평행하게 흐르므로, 혼합이 촉진되기 어렵고, 또한, 90도 이상의 각도에서는 대향해서 혼합하게 되어, 압력 손실이 커지기 때문이다.
본 실시예의 분무 노즐(1)에서는, 미립화에 의해 액체 연료의 단위 중량당의 표면적이 증가하므로 연소 반응이 진행되고, 연소 장치 출구에서의 미연소분이나 매진, 일산화탄소가 저감하여, 연소 효율을 높게 할 수 있다. 또한, 연소 반응을 빨리 진행시킴으로써, 산소의 소비가 진행되어, 질소산화물의 발생을 억제할 수 있다. 또한, 미연소분이나 매진, 일산화탄소가 저감함으로써, 연소 장치에 투입하는 잉여 공기를 삭감할 수 있다. 또한, 잉여 공기가 줄어들면, 연소 배기 가스량도 저하되고, 연소 배기 가스와 함께 연소 장치 외에 방출되는 현열을 저하시켜, 열효율을 높일 수 있다.
분무용 매체의 사용량의 억제나 압력의 저감에 의해, 각각의 공급이나 가압력에 사용한 에너지 소비량을 저감할 수 있다. 또한, 분무용 매체로서 증기를 사용하는 경우, 연소 장치 내에 투입된 증기에 의한 연소 장치에서의 열효율이 저하되지만, 본 실시예의 분무 노즐(1)을 사용하면, 증기의 사용량을 저감시켜도, 미립화를 종래와 동등하게 유지할 수 있으므로, 열효율의 저하를 방지할 수 있다.
또한, 본 실시예에서는, 연소 장치로서 액체 연료를 사용하는 경우를 나타냈지만, 주연료로서 미분탄 등의 고체 연료를 사용하고, 보조 연료로서 액체 연료를 사용하는 경우도 적용 가능하다. 이 경우, 분무 노즐(1)로부터 액체 연료를 화로(31) 내에 분무할 때에, 상기의 효과가 얻어진다.
또한, 본 실시예에서는, 도 2에 도시하는 바와 같이, 연소용 공기는 배관(45 및 46)으로 분기되고, 각각 버너(20)와 공기 공급구(44)로부터 화로(31) 내에 분출되고 있다. 이와 같이, 연소용 공기를 나눠서 공급함으로써, 버너(20)로 형성되는 화염의 온도를 저감할 수 있다.
또한, 버너(20)의 근방에서 공기 부족의 상태에서 연소하면, 연료 중에 포함되는 질소분의 일부가 환원제로서 생성되어, 연소에서 발생하는 NOx를 질소로 환원하는 반응이 생긴다.
이로 인해, 화로(31)의 출구에서의 NOx 농도는 버너(20)로부터 모든 연소용 공기를 공급하는 경우에 비해 저감된다. 또한, 공기 공급구(44)로부터 나머지의 연소용 공기를 공급해서 연료를 완전 연소시킴으로써, 미연소분을 저감할 수 있다.
또한, 공기 공급구(44)로부터의 연소용 공기와 혼합한 연소 가스(47)는, 화로(31)의 상부 열교환기(48)를 통하여 연도(49)를 통과하여, 굴뚝(50)으로부터 대기로 방출된다.
도 2에 도시하는 연소 장치의 예에서는, 연소용 공기를 배관(45 및 46)으로 분기하는 예를 나타냈지만, 연소용 공기를 분기시키지 않고, 버너(20)로부터만 공급하는 경우도, 본 실시예의 분무 노즐(1)을 적용할 수 있다. 또한, 도 1 및 도 2에서는, 버너(20)를 화로(31)의 1개의 벽면에 설치한 경우를 나타내지만, 복수의 벽면에 설치한 경우나 벽면의 코너부에 설치한 경우에도 적용할 수 있다.
이와 같은 본 실시예의 분무 노즐과 같이, 분무 유체와 분무용 매체가 혼합된 혼합 유체의 유로의 출구 구멍까지의 사이에 굴곡 부분을 설치함으로써, 혼합 유체는 흐름 방향이 바뀌므로, 유로를 흐르는 혼합 유체의 흐름에는 흐트러짐이 발생하여, 분무 유체와 분무용 매체의 혼합이 진행된다. 게다가, 양자가 균일하게 혼합됨으로써, 혼합 유체 중의 분무용 매체의 비율은 균일해지고, 균일하게 미립화가 진행된다.
이로 인해, 미립화의 촉진에 필요한 분무용 매체의 사용량을 억제할 수 있어, 분무 유체나 분무용 매체에 가해지는 압력을 저감해도, 미립화를 유지할 수 있는 효과가 있다.
[실시예 2]
도 6 및 도 7에, 본 발명의 분무 노즐의 실시예 2를 나타낸다. 상기 도면에 도시하는 본 실시예는, 분무 노즐(1)에 출구 구멍을 복수 가짐과 함께, 서로 대향해서 형성되는 혼합 유체 유로를 흐르는 혼합 유체가 합류하는 제2 합류부를 복수 갖고, 분무 유체와 분무용 매체의 유로가 합류하는 제1 합류부로부터 제2 합류부까지의 사이에, 복수의 제2 합류부를 접속하는 연락 유로를 갖는 것을 특징으로 한다.
즉, 본 실시예와 실시예 1의 차이는, 분무 노즐(1)에 복수의 출구 구멍(11A, 11B)을 복수 갖는 것과, 출구 구멍(11A, 11B)의 상류측의 유로 구조에 있다. 여기서는, 유로 구조에 관한 부분을 중심으로 설명한다.
또한, 도 6에서는 출구 구멍을 상하 2개 갖는 경우를 나타내고, 각각 첨자 A, B로 구별하지만, 더욱 다수의 출구 구멍을 형성하는 경우도, 그 구성은 동일하다.
도 6 및 도 7에 도시하는 본 실시예의 분무 노즐(1)의 선단부에 있어서, 분무 유체(2)와 분무용 매체(3)는 독립된 분무 유체 유로(4A, 4B, 5A, 5B)와 분무용 매체 유로(6A, 6B, 7A, 7B)를 통과하고, 굴곡부(13A, 13B, 14A, 14B)를 통하여 제1 합류부에서 혼합된다. 이 분무 유체(2)와 분무용 매체(3)의 혼합 유체(8)는, 서로 대향해서 흐르는 혼합 유체 유로(9A, 9B, 10A, 10B)를 통과하고, 제2 합류부인 출구 구멍(11A, 11B)의 근방에서 충돌하고, 각각의 출구 구멍(11A, 11B)으로부터 분출된다.
출구 구멍(11A, 11B)으로부터 분출되는 혼합 유체(8)는, 충돌에 의해 혼합 유체 유로(9A, 9B, 10A, 10B)의 흐름 방향(혼합 유체 유로가 연장되는 방향)에 대해, 직각 방향으로 부채형의 분무를 형성한다. 분무 노즐(1)의 출구 구멍(11A, 11B)에는, 부채형 분무의 형성 방향과 동일한 방향으로 홈부(12A, 12B)가 형성되고, 이 홈부(12A, 12B)와 혼합 유체 유로(9A, 9B, 10A, 10B)의 교차부가, 출구 구멍(11A, 11B)이 된다.
본 실시예에서는, 중앙부의 혼합 유체 유로(10A, 10B)는 출구 구멍(11A, 11B)까지의 도중이, 양자를 서로 연락하는 연락관(연락 유로)(60)으로 접속되어 있다. 또한, 외주측의 혼합 유체 유로(9A, 9B)는 출구 구멍(11A, 11B)까지의 도중이, 양자를 서로 연락하는 분기관(연락 유로)(61)(도 7 참조)으로 접속되어 있다.
분무 유체(2)는 분무용 매체(3)와의 혼합에 의해 미립화되는 것은 물론, 출구 구멍(11A, 11B)에서 혼합 유체(8)의 충돌에 의해 얇은 액막이 되고, 출구 구멍(11A, 11B)으로부터 분출 후에 주위의 기체와의 전단력에 의해 액막이 분열되어 미립화된다. 이 유체의 충돌력에 의해 액막이 미립화되고, 또한, 실시예 1과 같이, 혼합 유체 유로(9, 10)에 굴곡부(13, 14)를 가짐으로써, 분무 유체(2)와 분무용 매체(3)의 혼합이 촉진되어 미립화가 진행된다.
분무 노즐(1)의 출구 구멍을 증가시키는, 소위 다공화에 의해, 하나의 출구 구멍으로부터의 분출량을 많게 하지 않고, 분무 노즐(1)로부터의 분출량을 증가시킬 수 있다. 이 분무 노즐(1)로부터의 분출량을 증가시키는 대용량화의 과제로서, 출구 구멍의 일부가 폐색되었을 때의 미립화 성능의 악화나 유로의 폐색이 있다.
본 실시예의 분무 노즐(1)에서는, 출구 구멍(11A, 11B)의 일부가 분무 유체(2)나 분무용 매체(3) 중의 불순물이나 퇴적물에 의해 폐색, 또는 일부가 폐색된 경우, 해당하는 출구 구멍에 연결되는 혼합 유체(8)의 유로에서는 분기관(61)을 지나서, 다른 개구하고 있는 출구 구멍을 향해 혼합 유체(8)나 분무 유체(2), 분무용 매체(3)의 각 유로를 유체가 흐르고, 각 유로는 유체에 의해 온도가 유지된다.
예를 들어, 출구 구멍(11A)이 어떠한 원인에 의해 폐색된 경우는, 출구 구멍(11A)에 접속하는 혼합 유체 유로(9A) 중 출구 구멍(11A)에 가까운 부분이나 분기 후의 혼합 유체 유로(10A)에서는 흐름이 멈춘다.
그러나, 혼합 유체 유로(9A)의 상류측과, 분무 유체 유로(4A)나 분무용 매체 유로(6A)에서는, 분기관(61)을 통해서 혼합 유체(8)가 출구 구멍(11B)으로 흐른다. 또한, 혼합 유체 유로(10A)나 그 상류의 분무 유체 유로(5A) 및 분무용 매체 유로(7A)에서는, 연락관(60)을 지나서 유체가 출구 구멍(11B)으로 흐른다.
이로 인해, 출구 구멍(11B)에는, 다수의 유로로부터 혼합 유체(8)가 흐름으로써 유로 내에서의 저항이 작아지고, 유량이 증가하므로, 출구 구멍(11A)의 폐색에 의한 분무 유체(2)의 유량 저하를 억제할 수 있다.
분무 유체(2)로서 흐르는 액체 연료는 가열된 경우에, 고형분의 석출이 발생하여, 이 고형분의 석출이 유로의 폐색을 초래하는 경우가 있지만, 본 실시예의 분무 노즐(1)에서는 분기관(61)을 지나서, 개구하고 있는 출구 구멍을 향해 흐름을 유지할 수 있으므로, 폐색이 진전되기 어렵다.
즉, 출구 구멍의 일부가 폐색되어도, 폐색 개소는 출구 구멍으로부터 분기관(61)까지에 그쳐, 그 제거가 용이하다. 예를 들어, 전술한 출구 구멍(11A)이 폐색된 경우에서는, 폐색 개소는 혼합 유체 유로(9A, 10A) 중, 출구 구멍(11A)에 가까운 부분에 그친다.
또한, 본 실시예의 분무 노즐(1)에서는 분무 유체(2)와 분무용 매체(3)를 유로 도중의 혼합부에서 개별로 혼합하고 있어, 혼합 유체(8)에 차지하는 분무용 매체(3)의 비율을 유지할 수 있다. 이로 인해, 개개의 출구 구멍으로부터 분출되는 혼합 유체(8)의 미립화 특성은 일정하게 유지할 수 있다.
이와 같이 본 실시예에서는, 일부의 출구 구멍이 폐색된 경우도, 정상적인 출구 구멍으로부터 분출되는 혼합 유체(8)의 미립화 특성은, 일정하게 유지할 수 있다. 또한, 유로의 폐색이 일부분에 그치므로, 분무 노즐(1)로부터의 분무 유체(2)의 분출량의 저하를 억제할 수 있다.
이로 인해, 혼합 유체(8)의 미립화를 유지할 수 있음으로써, 분무용 매체(3)의 사용량을 억제할 수 있다. 또한, 분출량을 보충하기 위해, 분무 유체(2)나 분무용 매체(3)의 가압력을 높이는 경우도, 가압력의 상승을 억제할 수 있다.
전술한 바와 같이, 혼합 유체(8)의 미립화에 의해, 액체 연료의 단위 중량당의 표면적이 증가하므로 연소 반응이 진행되고, 연소 장치 출구에서의 미연소분이나 매진, 일산화탄소가 저감하여 연소 효율을 높게 할 수 있다. 또한, 연소 반응을 빨리 진행시킴으로써, 산소의 소비가 진행되어, 질소산화물의 발생을 억제할 수 있다.
또한, 미연소분이나 매진, 일산화탄소가 저감함으로써, 연소 장치에 투입하는 잉여 공기를 삭감할 수 있다. 잉여 공기가 줄어들면, 연소 배기 가스량도 저하되고, 연소 배기 가스와 함께 연소 장치 외에 방출되는 현열을 저하시켜, 열효율을 높일 수 있다.
또한, 분무용 매체(2)의 사용량의 억제나 압력의 저감에 의해, 각각의 공급이나 가압력에 사용한 에너지 소비량을 저감할 수 있다. 또한, 분무용 매체(2)로서 증기를 사용하는 경우, 연소 장치 내에 투입된 증기에 의한 연소 장치에서의 열효율이 저하되지만, 본 실시예의 분무 노즐(1)을 사용하면, 증기의 사용량을 저감시켜도, 혼합 유체(8)의 미립화를 종래와 동등하게 유지할 수 있으므로, 열효율의 저하를 방지할 수 있다.
[실시예 3]
도 8 내지 도 10에, 본 발명의 분무 노즐의 실시예 3을 나타낸다. 상기 도면에 도시하는 본 실시예는, 분무 노즐(1)에 출구 구멍을 복수 가짐과 함께, 분무 유체와 분무용 매체의 유로가 합류하는 제1 합류 부분의 하류에서, 상기 혼합 유체 유로가 복수로 분기되고, 상기 분기된 혼합 유체 유로가, 각각 다른 상기 출구 구멍에 접속되는 유로를 형성하는 것을 특징으로 한다.
즉, 본 실시예와 실시예 2의 차이는, 출구 구멍(11A, 11B)의 상류측의 유로 구조이다. 여기서는, 유로 구조에 관한 부분을 중심으로 설명한다. 또한, 도 8 내지 도 10에서는 출구 구멍(11A, 11B)을 상하 2개 갖는 경우를 나타내지만, 또한 다수의 출구 구멍을 형성하는 경우도 그 구성은 동일하다.
도 9에 도시하는 본 실시예의 분무 노즐(1)의 선단부에 있어서, 분무 유체(2)와 분무용 매체(3)는, 독립된 분무 유체 유로(4A, 4B)와 분무용 매체 유로(6A, 6B)를 통과하고, 제1 합류부에서 혼합된다. 분무 유체(2)와 분무용 매체(3)의 혼합 유체(8)는 혼합 유체 유로(9A, 9B)를 통과한다.
혼합 유체 유로(9A, 9B)는 도중에 분기되고, 또한, 도 8의 점선으로 나타내는 원환상의 혼합 유체 유로(9C, 9D, 9E, 9F)로 분기되어, 각각 출구 구멍(11A, 11B)을 향해 혼합 유체(8)가 흐른다.
본 실시예에서의 분무 노즐(1)의 출구 구멍(11A, 11B)은 분무 노즐(1)의 중심축에 대해 동심원 형상으로 설치되고, 또한, 상기 분기된 혼합 유체 유로(9C, 9D, 9E, 9F)로부터 상기 제2 합류부까지의 유로가, 분무 노즐(1)의 중심축에 대해 원주 형상으로 형성되어 있다.
그리고, 혼합 유체(8)는, 제2 합류부인 출구 구멍(11A, 11B)의 근방에서 충돌하고, 출구 구멍(11A, 11B)으로부터 분출된다. 출구 구멍(11A, 11B)으로부터 분출되는 혼합 유체(8)는 충돌에 의해 혼합 유체 유로(9C, 9D, 9E, 9F)의 흐름 방향(도 8의 원주 방향)에 대해, 직각 방향으로 부채형의 분무를 형성한다.
이로 인해, 본 실시예에서는, 분무 노즐(1)의 중심축에 대해, 방사 방향으로 분무가 형성되게 된다.
분무 노즐(1)의 출구 구멍(11A, 11B)에는 부채형 분무의 형성 방향과 동일한 방향(방사 방향)으로 홈부(12A, 12B)가 형성되고, 이 홈부(12A, 12B)와 혼합 유체 유로의 교차부가 출구 구멍(11A, 11B)이 된다.
분무 유체(2)는 분무용 매체(3)와의 혼합에 의해 미립화되는 것 외에, 출구 구멍(11A, 11B)에서 혼합 유체(8)의 충돌에 의해 얇은 액막으로 되고, 출구 구멍(11A, 11B)으로부터 분출 후에 주위의 기체와의 전단력에 의해 액막이 분열되어 미립화된다.
이와 같이, 유체의 충돌력에 의해 액막이 미립화되고, 또한, 실시예 1 및 2에 도시하는 바와 같이, 혼합 유체 유로에 굴곡부(13, 14)를 가짐으로써, 분무 유체(2)와 분무용 매체(3)의 혼합이 촉진되어 미립화가 진행된다.
또한, 본 실시예의 분무 노즐(1)에서는, 실시예 2에 도시하는 바와 같이, 출구 구멍의 일부가 분무 유체(2)나 분무용 매체(3) 중의 불순물이나 퇴적물에 의해 폐색, 또는 일부가 폐색된 경우, 해당하는 출구 구멍에 연결되는 혼합 유체(8)의 유로에서는 분기관(61)을 지나서, 다른 개구하고 있는 출구 구멍을 향해 혼합 유체(8)나 분무 유체(2), 분무용 매체(3)의 유로를 유체가 흐르고, 각 유로는 유체에 의해 온도가 유지된다.
분무 유체(2)로서 흐르는 액체 연료는 가열된 경우에 고형분의 석출이 발생하여, 이 고형분의 석출이 유로의 폐색을 초래하는 경우가 있지만, 본 실시예의 분무 노즐(1)에서는 분기관(61)을 지나서, 개구하고 있는 출구 구멍을 향해 흐름을 유지할 수 있으므로, 폐색이 진전되기 어렵다.
즉, 출구 구멍의 일부가 폐색되어도, 폐색 개소는 출구 구멍으로부터 분기관(61)까지에 그쳐, 그 제거가 용이하다. 예를 들어, 전술한 출구 구멍(11A)이 폐색된 경우에서는, 폐색 개소는 혼합 유체 유로(9A) 중 출구 구멍(11A)에 가까운 혼합 유체 유로(9C, 9E)에 그친다.
또한, 본 실시예의 분무 노즐(1)에서는 분무 유체(2)와 분무용 매체(3)를 유로 도중의 혼합부에서 개별로 혼합하고 있어, 혼합 유체(8)에 차지하는 분무용 매체(3)의 비율을 유지할 수 있으므로, 개개의 출구 구멍으로부터 분출되는 혼합 유체(8)의 미립화 특성은 일정하게 유지할 수 있다.
이와 같이, 본 실시예에서도 실시예 2와 마찬가지로, 일부의 출구 구멍이 폐색된 경우에서도, 정상적인 출구 구멍으로부터 분출되는 혼합 유체의 미립화 특성은 일정하게 유지할 수 있다. 또한, 유로의 폐색이 일부분에 그치므로, 분무 노즐(1)로부터의 분무 유체(2)의 분출량의 저하를 억제할 수 있다.
이로 인해 혼합 유체(8)의 미립화를 유지할 수 있음으로써, 분무용 매체(3)의 사용량을 억제할 수 있다. 또한, 분출량을 보충하기 위해 분무 유체(2)나 분무용 매체(3)의 가압력을 높이는 경우도 가압력의 상승을 억제할 수 있다.
또한, 전술한 실시예 2 및 3에서는, 출구 구멍이 2개의 경우를 예로 나타냈지만, 다수의 출구 구멍을 형성하는 경우도 그 효과는 전술한 바와 같다. 또한, 연소 장치에 분무 노즐(1)을 내장한 경우, 실시예 1에 나타내는 것과 마찬가지로, 미립화 촉진과 분무용 매체의 저감이나 가압력의 저감의 효과가 얻어진다.
또한, 상술한 실시예의 연소 장치로서, 고체 연료와 액체 연료를 연소시키는 것에 대해 설명했지만, 고체 연료와 액체 연료로 바꿔, 화석 연료를 연소시키는 연소 장치에도 적용할 수 있는 것은 물론이다.
또한, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되는 것이 아니라, 다양한 변형예가 포함된다. 예를 들어, 상기한 실시예는 본 발명을 이해하기 쉽게 설명하기 위해 상세하게 설명한 것이며, 반드시 설명한 모든 구성을 구비하는 것에 한정되는 것은 아니다. 또한, 어느 실시예의 구성의 일부를 다른 실시예의 구성을 치환하는 것이 가능하고, 또한, 어느 실시예의 구성에 다른 실시예의 구성을 추가하는 것도 가능하다. 또한, 각 실시예의 구성의 일부에 대해, 다른 구성의 추가ㆍ삭제ㆍ치환을 하는 것이 가능하다.
1 : 분무 노즐
2 : 분무 유체
3 : 분무용 매체
4, 4A, 4B, 5, 5A, 5B : 분무 유체 유로
6, 6A, 6B, 7, 7A, 7B : 분무용 매체 유로
8 : 혼합 유체
9, 9A, 9B, 9C, 9D, 9E, 9F, 10, 10A, 10B : 혼합 유체 유로
11, 11A, 11B : 출구 구멍
12, 12A, 12B : 홈부
13, 13A, 13B, 14, 14A, 14B : 굴곡부
20 : 버너
21 : 중심축
22 : 장해물
23 : 분무
24 : 윈도우 박스
25 : 1차 유로
26 : 2차 유로
27 : 3차 유로
28 : 1차 공기
29 : 2차 공기
30 : 3차 공기
31 : 화로
32, 33 : 선회류 발생기
34 : 가이드판
35 : 화로 벽
36 : 전열관
41 : 연소용 공기 공급 계통
42 : 액체 연료 공급 계통
43 : 분무용 매체 공급 계통
44 : 공기 공급구
45, 46 : 배관
47 : 연소 가스
48 : 열교환기
49 : 연도
50 : 굴뚝
60 : 연락관
61 : 분기관

Claims (13)

  1. 분무 유체가 흐르는 적어도 2개의 분무 유체 유로와, 분무용 매체가 흐르고, 각각의 상기 분무 유체 유로와 제1 합류부에서 합류하는 적어도 2개의 분무용 매체 유로와, 각각의 상기 제1 합류부에서 합류한 상기 분무 유체와 분무용 매체의 혼합 유체가 흐름과 함께, 서로 대향해서 형성되고, 상기 혼합 유체가 대향한 흐름으로 되어 충돌하고 합류하는 제2 합류부를 갖는 적어도 2개의 혼합 유체 유로와, 상기 제2 합류부에서 합류한 상기 혼합 유체를 분출시키는 출구 구멍을 구비하고,
    상기 혼합 유체 유로에는, 상기 제1 합류부로부터 상기 제2 합류부까지의 사이에, 상기 혼합 유체의 흐름 방향이 바뀌는 굴곡부가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는, 분무 노즐.
  2. 분무 유체를 분무용 매체와 혼합하여 미립화시키는 분무 노즐이며, 상기 분무 노즐의 입구에 분무 유체 유로와 분무용 매체 유로를 갖고, 상기 분무 유체 유로와 분무용 매체 유로는, 상기 분무 노즐 내에서 서로의 유로가 합류하는 제1 합류부를 가짐과 함께, 상기 분무 유체와 분무용 매체가 합류한 혼합 유체 유로를 상기 분무 노즐 내에 복수 갖고, 상기 혼합 유체 유로의 일부는 서로 대향해서 상기 혼합 유체가 흐르고, 또한, 상기 분무 노즐의 출구부에서 대향한 흐름이 충돌하고 합류하는 제2 합류부를 갖고, 상기 제2 합류부의 직후에 출구 구멍을 구비하고,
    상기 혼합 유체 유로는, 상기 제1 합류부로부터 상기 제2 합류부까지의 사이에, 상기 혼합 유체의 흐름 방향이 바뀌는 굴곡부가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는, 분무 노즐.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제1 합류부로부터 제2 합류부까지의 사이의 상기 혼합 유체 유로에 형성되어 있는 굴곡부는, 상기 혼합 유체의 흐름 방향의 변경 각도가 30 내지 120도인 것을 특징으로 하는, 분무 노즐.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 분무 노즐에 출구 구멍을 복수 가짐과 함께, 상기 제2 합류부를 복수 갖고, 상기 제1 합류부로부터 상기 제2 합류부까지의 사이에, 상기 복수의 제2 합류부를 접속하는 연락 유로를 갖는 것을 특징으로 하는, 분무 노즐.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 연락 유로는, 상기 분무 노즐의 중앙부에 위치하는 2개의 혼합 유체 유로가, 상기 출구 구멍까지의 도중에 양자를 서로 연락하는 연락관과, 상기 분무 노즐의 외주측에 위치하는 2개의 혼합 유체 유로가, 상기 출구 구멍까지의 도중에 양자를 서로 연락하는 분기관으로 이루어지는 것을 특징으로 하는, 분무 노즐.
  6. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 분무 노즐에 출구 구멍을 복수 가짐과 함께, 상기 제1 부분의 하류에서, 상기 혼합 유체 유로가 복수로 분기되고, 상기 분기된 혼합 유체 유로가, 각각 다른 상기 출구 구멍에 접속되는 유로를 형성하는 것을 특징으로 하는, 분무 노즐.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 분무 노즐의 출구 구멍은, 상기 분무 노즐의 중심축에 대해 동심원 형상으로 설치되고, 또한, 상기 분기된 혼합 유체 유로로부터 상기 제2 합류부까지의 유로가, 상기 분무 노즐의 중심축에 대해 원주 형상으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는, 분무 노즐.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 분무 노즐의 출구 구멍에는, 상기 분무 노즐로부터의 분무의 형성 방향과 동일한 방향으로 홈부가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는, 분무 노즐.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 홈부와 상기 혼합 유체 유로의 교차부가, 상기 출구 구멍인 것을 특징으로 하는, 분무 노즐.
  10. 액체 연료를 연료로서 이용하는 버너이며,
    제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 기재된 분무 노즐을 사용하고, 상기 액체 연료를 상기 분무 유체로서 상기 분무 노즐의 선단부에 공급하고, 증기 또는 압축 공기를 상기 분무용 매체로서 상기 분무 노즐의 선단부에 공급하는 것을 특징으로 하는, 버너.
  11. 고체 연료와 그 반송 기체를 분출하는 연료 노즐과, 액체 연료를 분무하는 분무 노즐과, 상기 고체 연료나 액체 연료를 연소시키는 연소용 기체를 분출하는 연소용 기체 노즐을 갖는 버너이며,
    상기 분무 노즐로서, 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 기재된 분무 노즐을 사용하고, 상기 액체 연료를 상기 분무 유체로서 상기 분무 노즐의 선단부에 공급하고, 증기 또는 압축 공기를 상기 분무용 매체로서 상기 분무 노즐의 선단부에 공급하는 것을 특징으로 하는, 버너.
  12. 고체 연료와 액체 연료를 연소시키는 연소 장치이며,
    연료를 연소시키는 연소로와, 상기 연소로에 고체 연료를 공급하는 고체 연료 공급 계통과, 상기 연소로에 액체 연료를 공급하는 액체 연료 공급 계통과, 상기 연소로에 연소용 기체를 공급하는 연소용 기체 공급 계통과, 상기 연료 공급 계통과 상기 연소용 기체 공급 계통이 접속하고 상기 연소로의 노벽에 설치된 상기 고체 연료나 액체 연료를 연소시키는 복수의 버너와, 상기 연소로에서 발생한 연소 배기 가스로부터 열회수하는 열교환기와, 상기 열회수된 연소 배기 가스를 상기 연소로의 외부에 공급하는 연도를 갖고,
    상기 버너의 1개는, 제10항 또는 제11항에 기재된 버너를 사용한 것을 특징으로 하는, 연소 장치.
  13. 화석 연료를 연소시키는 연소 장치이며,
    화석 연료를 연소시키는 연소로와, 상기 연소로에 화석 연료를 공급하는 연료 공급 계통과, 상기 연소로에 연소용 기체를 공급하는 연소용 기체 공급 계통과, 상기 연료 공급 계통과 상기 연소용 기체 공급 계통이 접속하고 상기 연소로의 노벽에 설치된 화석 연료를 연소시키는 버너와, 상기 연소로에서 발생한 연소 배기 가스로부터 열회수하는 열교환기와, 상기 열회수된 연소 배기 가스를 상기 연소로의 외부에 공급하는 연도를 갖고,
    상기 버너로서, 화석 연료로서 액체 연료를 사용한 제10항에 기재된 버너를 사용한 것을 특징으로 하는, 연소 장치.
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