JPH0617737B2 - スラリ燃料燃焼装置 - Google Patents

スラリ燃料燃焼装置

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JPH0617737B2
JPH0617737B2 JP60239424A JP23942485A JPH0617737B2 JP H0617737 B2 JPH0617737 B2 JP H0617737B2 JP 60239424 A JP60239424 A JP 60239424A JP 23942485 A JP23942485 A JP 23942485A JP H0617737 B2 JPH0617737 B2 JP H0617737B2
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slurry
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芳孝 高橋
忠久 政井
文夫 幸田
雅人 野沢
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Mitsubishi Power Ltd
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Babcock Hitachi KK
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    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23DBURNERS
    • F23D11/00Burners using a direct spraying action of liquid droplets or vaporised liquid into the combustion space
    • F23D11/10Burners using a direct spraying action of liquid droplets or vaporised liquid into the combustion space the spraying being induced by a gaseous medium, e.g. water vapour
    • F23D11/101Burners using a direct spraying action of liquid droplets or vaporised liquid into the combustion space the spraying being induced by a gaseous medium, e.g. water vapour medium and fuel meeting before the burner outlet
    • F23D11/102Burners using a direct spraying action of liquid droplets or vaporised liquid into the combustion space the spraying being induced by a gaseous medium, e.g. water vapour medium and fuel meeting before the burner outlet in an internal mixing chamber

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
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Description

【発明の詳細な説明】 <産業上の利用分野> この発明はスラリ燃焼装置に係り、特に噴霧時の粗粒発
生を防止し排ガス中の末燃分・NOxを低減するのに好適
なボイラ装置に関する。
<従来の技術及びその問題点> 第4図及び第5図に従来の粘度の高いスラリを燃焼する
に好適なバーナアトマイザ構造の一例を示す。なおこれ
と類似するものとしては特開昭60−36811 号のアトマ
イザがある。
第4図は円筒状のバーナアトマイザの中心軸を通る側断
面図を示し、軸心上の中央の通路をスラリ1が通り、そ
の外側の円環状の通路を噴霧媒体2が通る。媒体通路は
混合ピース4内を直角に曲がり、第5図に示すA−A断
面図の様に複数の媒体孔8がスラリ通路9の出口で軸心
に対し直角に第1混合室3内で衝突するように設けられ
ている。さらに第1混合室3から出たスラリ及び霧化用
噴霧媒体はスプレヤプレート5内の第2混合室6に入り
室内で混合され、出口ノズル7より大気へ噴霧され微粒
化が完了する。
このノズルは第1及び第2混合室の2段でスラリと媒体
との混合がなされるため従来のYジェットアトマイザの
ような2つの流体の混合部での力関係のバランスによる
粉霧内条(すじ)(粗粒の発生)が出にくく比較的平均
した微粒化が効率的に得られる。しかしながら、第1の
混合室におけるスラリと噴霧媒体の流速は各々2〜50m/
s、 100〜250m/sとなり、衝突部における混合室3内面
の摩耗が非常に大きくなるおそれがある。特に複数の媒
体孔8をアトマイザ中心軸に放射状に軸心に向つて衝突
する際、媒体孔8の各々の製作精度のバラツキやこの孔
の中心軸の僅かな偏りがあると衝突部での媒体流が円筒
状の混合室3の壁面にスラリ流を突つ切つて当つたり偏
流を来たして内壁の形状が均一に摩耗せず、異常に偏つ
た摩耗を起こしたりして混合噴霧微粒化機能に大きな障
害を来たす。また第2の混合室6内では第4図に示すよ
うにスラリと媒体とが混合しながらスプレヤプレートの
先端側に衝突し、この壁面に沿つてスラリが流れるため
出口ノズル孔を横切る形で外側へ粗い粒のまま噴出した
り、混合室内で拡がりを持つてスプレヤプレート先端側
内壁に当たる際にちようど出口ノズル7があると壁に当
らぬまま大気へ飛び出したりすることがある。このよう
に第1の混合室内での異常偏摩耗及びこれに伴うスラリ
と媒体との混合不良による微粒化性能の低下、さらに第
2の混合室内での壁面スラリ流の生成や噴出衝突不十分
による噴出ノズルからの粗粒の発生等による微粒化性能
の不良を起たし燃焼性の低下を来たすことがあつた。
<発明の目的> この発明の目的は、上記した従来技術の欠点をなくし、
スラリ噴霧時の粗大粒生成を押え微粒化性能を向上する
と同時に衝突混合部のアトマイザ内壁摩耗を低減するバ
ーナを提供するにある。
<手段の概要> 要するにこの発明は、噴霧媒体の供給を受け、第1混合
室に連通する第2混合室の出口ノズルよりスラリ燃料を
噴霧燃焼させるもものにおいて、スラリ通路端面と第1
混合部入口端面との間に同軸心でスラリ流れと直交する
環状の媒体通路8aを設け、第2混合部の内面火炉側に
出口ノズル7aをもつ面に続き反転流れ形成用の断面頂
角を鈍角にする円錐状の突起Cとこれに続く環状窪みE
と突起10とを設けたことを特徴とするスラリ燃料燃焼
装置である。
<実施例> 第1図及び第2図にこの発明の一実施例を示す。円筒状
のバーナアトマイザの混合ピース4aには軸心部にスラ
リ1の通路たるスラリ通路9と同心円上の環状の噴霧媒
体2の通路8とがある。次にこのピースと円板状の面に
て接する混合ピース4bには同軸心上にスラリと媒体と
の第1混合部3の空間がありその上流部に第2図に示す
正面図のようなスラリ流れと直交する狭い幅の環状の媒
体通路8aがある。第1混合部の出口は臼状の空間に拡
がり更に円板状の面で接するスプレヤプレート5により
形成される第2混合部6aと連通一体となつた空間とな
つている。この空間の出口部にはアトマイザ軸心に対し
て拡がりを持つ複数の出口ノズル7aがあり、このピッ
チサークルの内側でスプレヤプレート前面部(火炉側)
内壁側は軸心に頂点をもつ頂角が鈍角の円錐たる突起10
を有する。
またこの円錐の突起の底部と出口ノズル7aの入口端部
との間には噴霧媒体と混合した燃料を反転流れにする環
状の窪みEが設けられている。
スラリと噴霧媒体との混合部はスラリの断面が円形の流
れであるのに対し円周部からスリツト状に均一に噴霧媒
体が流れスラリの流れと衝突するためスラリの円周全体
からする混合には斑がなく行なわれ、局部的な偏流を起
こさない。このようにして、燃焼に必要な微粒化がされ
るため第1段目の混合が十分に満足できるように行なわ
れ良好な燃焼が得られる。また、スラリの流れ方向に対
し噴霧媒体を直角に当て且つ混合部内径の約2倍の混合
距離(第1図l/d≒2)とすることにより両流体の混
合がスラリ流を妨げず効率よく行なうことができると同
時に混合部の円筒状空間の内壁面に沿つて噴霧媒体が流
れるためにスラリが内壁面に当たるのが防止されて壁面
材が摩耗するのを防ぐことができる。
次に第2混合部内では出口ノズル7aからスラリと媒体
とが噴射される前にできるだけ均一に混合されることが
最終段での大気への噴射時に粗粒発生の偏りを防止する
ことゝなり、全体として微細な噴霧粒を形成できる。こ
のため第2混合部内の形状を在来の4角或は5角形の断
面形状とせずに第1図に示すようにコーナ部を約45゜の
面取り形状とし、かつスプレヤプレート前面側スラリ噴
流との衝突内面に窪みEを設ける。この形状はスラリ噴
流の軸心上に突起を設け、かつ臼状の窪みF及び窪みE
の第2混合部内で火炉側のコーナ部(但し後に述べる交
点部Cは除く)は混合室の他のコーナ部と同様に面取り
形状とする。すなわち屈曲面の面との接続部たるコーナ
部をなだらかな形状(ラウンドオフ)とすることによつ
て、また突起による中心位置を設けて明確にすることに
よつて第3図に示すように中心軸に対して線対称のスラ
リー媒体混合物12の循環流を形成できる。この混合部内
の窪み部を除く位置に大気への出口ノズル7aを設けて
やれば循環流中の一部を均一な媒体との混合スラリとし
て外気へ取り出すことができ、良好な噴霧が得られる。
ここで重要な点は、第1図及び第3図の臼状の窪みFの
円筒状内面Gをアトマイザ中心軸と平行とし出口ノズル
を設けた個所の混合部内壁面との交点部Cを面取り(ラ
ウンドオフ)しないことである。これによつてスラリ流
は窪みE及び突起10を含む面に衝突した後円筒内壁面に
沿つて180゜流れが転回し、交点部Cから出口ノズルへ
スラリ液膜の状態のまま流れ出るのを防止し、混合室内
側方向へ循環される。このためスラリ液膜は混合部内に
て壊され濃淡の斑流れがなくなり出口ノズルから出るス
ラリは噴霧媒体と十分に混合されたもののみが噴出し微
粒化される。このような特徴をさらに完全に果すため、
さらに改善すべきものとして第2混合部のアトマイザ軸
方向の空間寸法(奥行寸法)a及びこれと直角方向(内
径方向)の寸法をbとするとa/bの寸法比は1:1な
いし1:2とすることが好ましい。この寸法比の時第3
図に示すような中心軸に対し上下(アトマイザ正面から
見た場合には放射状または線中心対称と称す)2つの円
形状の循環流が形成され混合部内のスラリと媒体との良
好な混合が得られる。さらに窪み部Eの内径は第1図の
混合部内軸方向a寸法に対するスラリ噴流の広がり角α
(第1図参照)とした場合の噴流の広がりを窪み内に捕
えることできるようにすることが好ましく、これによつ
てより完全にスラリのスプレヤプレート前面内壁に衝突
した液膜状の流れを出口ノズルから直接大気へ放出する
ことを防止でき、噴微粒化が向上される。
上記寸法比及び形状の採用と同時に混合後のアトマイザ
内壁面をセラミツクスのライニング状嵌め込み材を適用
することにより、高速のスラリー媒体混合流の衝突に対
しても耐摩耗耐久性を維持することが可能となる。
また出口ノズル7aは軸心に対し比対称(例えば5ケ)
または対象に、または複数個片寄せして設けてもよい。
また出口ノズル7aの孔径を複数種にして噴霧の量の不
均衡によるNOx 低減効果をはかつてもよい。
<実施例2> 前記実施例における噴霧流体としてはスラリを対象とし
て示したが、空気或は蒸気を噴霧媒体とする2流体噴霧
であれば被霧化流体としては油やその他流体に対しても
同様の効果が達成できる。
また、スラリと媒体との最終出口ノズル7aは図におい
ては同一ピツチサークル上の円形多孔を想定して書かれ
ているが、拡がり角、ピツチサークル、穴径等を変えた
組み合わせで適宜配置することにより燃焼用空気との混
合を最適にすることができ未燃分やNOx を低減すること
が可能になる。
さらに、混合室コーナ部を実施例は加工上の手間を考慮
し面取り平面形状としたが、媒体−スラリ混合物の循環
流を形成するには理想的には円形断面が良い。この場合
循環流がよりスムーズに形成できる。
<発明の効果> この発明の実施による効果としては、スラリと媒体との
第1の混合部にてスラリ外周から円盤スリツト状の媒体
供給とすることにより、 (1) スラリと媒体との混合偏りを防止し、且つ混合部
内壁面の摩耗を防止することができる。
(2) 衝突部の分解点検,清掃が容易である。
(3) 第2の混合室軸方向距離と内径方向距離との比を
1:2としスプレヤプレート前壁内面に窪みEを設け、
且つ混合室コーナ部を面取り形状とすることによつて出
口ノズルから噴出されるスラリの液膜による粗流生成を
防止し微粒化性能が向上する。
(4) 燃焼時の未燃分及びNOx が低減できる。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の一実施例を示すバーナアトマイザの
縦断面図、第2図は第1図のB−B断面視図、第3図は
第1図の第2の混合室内部断面のスラリ流れを模式に示
す図面、第4図は従来のバーナアトマイザの縦断面図、
第5図は第4図のA−A断面視図である。 1……スラリ 2……噴霧媒体 3……第1混合部 8a……媒体通路 5……スプレヤプレート 6a……第2混合部 7a……出口ノズル 11……セラミツクス E……環状の窪み
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 野沢 雅人 東京都千代田区大手町2丁目6番2号 バ ブコツク日立株式会社内 (56)参考文献 特開 昭58−168806(JP,A) 実開 昭48−37844(JP,U)

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】噴霧媒体の供給を受け、第1混合室に連通
    する第2混合室の出口ノズルよりスラリ燃料を噴霧燃焼
    させるもものにおいて、スラリ通路端面と第1混合部入
    口端面との間に同軸心でスラリ流れと直交する環状の媒
    体通路(8a)を設け、第2混合部の内面火炉側に出口
    ノズル(7a)をもつ面に続き反転流れ形成用の断面頂
    角を鈍角にする円錐状の突起(C)とこれに続く環状窪
    み(E)と突起(10)とを設けたことを特徴とするス
    ラリ燃料燃焼装置。
  2. 【請求項2】第2混合部の複数の出口ノズルの径が同一
    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
    ラリ燃料燃焼装置。
  3. 【請求項3】第2混合部の複数の出口ノズルが複数種の
    径のノズルよりな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燃焼装置。
JP60239424A 1985-10-28 1985-10-28 スラリ燃料燃焼装置 Expired - Fee Related JPH0617737B2 (ja)

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