JPS6089605A - 燃料油の燃焼方法 - Google Patents
燃料油の燃焼方法Info
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- JPS6089605A JPS6089605A JP19612983A JP19612983A JPS6089605A JP S6089605 A JPS6089605 A JP S6089605A JP 19612983 A JP19612983 A JP 19612983A JP 19612983 A JP19612983 A JP 19612983A JP S6089605 A JPS6089605 A JP S6089605A
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- Japan
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- combustion
- oil
- fuel oil
- self
- fuel
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23D—BURNERS
- F23D17/00—Burners for combustion simultaneously or alternately of gaseous or liquid or pulverulent fuel
- F23D17/002—Burners for combustion simultaneously or alternately of gaseous or liquid or pulverulent fuel gaseous or liquid fuel
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
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- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Combustion Of Fluid Fuel (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は燃料油の燃焼方式に関する。
管式加熱炉、ボイラ及びその他の燃焼炉に設置される燃
焼器（バーナー）は、当該炉の性能を支配する重要な構
成機器であって、このために燃焼器に要求される主要な
機能としては、（７）プロセスの要求に応じた負荷範囲
内において安定燃焼が達成できること、（ｆ）火炎形状
が良好なこと、（つ）過剰空気が少ないこと、に）燃料
油燃焼の場合特に燃料油噴射孔（バーナーチップ）での
燃料油の閉塞がないこと、（３）ＮＯｘ （窒素酸化物
）発生が少ないこと、等が挙げられる。
焼器（バーナー）は、当該炉の性能を支配する重要な構
成機器であって、このために燃焼器に要求される主要な
機能としては、（７）プロセスの要求に応じた負荷範囲
内において安定燃焼が達成できること、（ｆ）火炎形状
が良好なこと、（つ）過剰空気が少ないこと、に）燃料
油燃焼の場合特に燃料油噴射孔（バーナーチップ）での
燃料油の閉塞がないこと、（３）ＮＯｘ （窒素酸化物
）発生が少ないこと、等が挙げられる。
ここで燃料油燃焼器については、従来の代表的燃焼方式
として次の３つの方法がある。
として次の３つの方法がある。
（１ン 蒸気噴霧方式
本方式は油燃焼の主流を占めるものであシ油を霧化させ
るために、蒸気を用いる。蒸気としては一般に過熱蒸気
が用いられ、蒸気噴霧量は燃料油に対し約１０〜５０重
量％を必要とし、蒸気圧力は油圧よシ約１〜５ ）ｃ！
＄ ／ ｃｍ”高く供給される。
るために、蒸気を用いる。蒸気としては一般に過熱蒸気
が用いられ、蒸気噴霧量は燃料油に対し約１０〜５０重
量％を必要とし、蒸気圧力は油圧よシ約１〜５ ）ｃ！
＄ ／ ｃｍ”高く供給される。
（１１）高圧空気噴霧方式
上記（＋〕の蒸気に代え空気にて油を霧化させる。空気
噴霧量は理論燃焼空気量の２〜１０チ必要でアシ、空気
圧力は（１）と同様油圧より約１〜ｌ／／口２高く供給
される。
噴霧量は理論燃焼空気量の２〜１０チ必要でアシ、空気
圧力は（１）と同様油圧より約１〜ｌ／／口２高く供給
される。
亜 油圧噴霧方式
本方式は噴霧媒体を用いず加圧加温した油を小孔を通過
させることによって霧化する。
させることによって霧化する。
この場合の油圧は５〜５ ’ Ｏｋｇ／ ｍ２Ｇ程度に
上げる必要がある。
上げる必要がある。
しかし、以上述べた従来の代表的燃料油燃焼方式に共通
する欠点は、安定燃焼範囲即ち〔最小燃焼量／最大燃焼
量（ターンダウンレイジオＴｕｒｎ Ｄｏｖｒｎ Ｒａ
ｔｉｏ） ）が約１７３〜１／４程度と小さいことでお
る。
する欠点は、安定燃焼範囲即ち〔最小燃焼量／最大燃焼
量（ターンダウンレイジオＴｕｒｎ Ｄｏｖｒｎ Ｒａ
ｔｉｏ） ）が約１７３〜１／４程度と小さいことでお
る。
本発明者は従来法よシもターンダウンレシオの大きい燃
焼方式の確立を目的とし研究努力の結果、従来型の蒸気
或いは高圧、低圧空気に代えて自燃性ガスを用いること
によシ燃料油の安定燃焼範囲を０〜１００％とでき、上
記目的を達成し得ることを見出し本発明に到った。
焼方式の確立を目的とし研究努力の結果、従来型の蒸気
或いは高圧、低圧空気に代えて自燃性ガスを用いること
によシ燃料油の安定燃焼範囲を０〜１００％とでき、上
記目的を達成し得ることを見出し本発明に到った。
すなわち本発明の要旨とするところは、混合器を内蔵す
る燃料油供給筒に、燃料油と噴霧媒体としての自燃性ガ
スを供給し、該自燃性ガスを上記燃料油の助燃に用いる
ことを特徴とする燃料油燃焼方法の方法を提供するとこ
ろにある。
る燃料油供給筒に、燃料油と噴霧媒体としての自燃性ガ
スを供給し、該自燃性ガスを上記燃料油の助燃に用いる
ことを特徴とする燃料油燃焼方法の方法を提供するとこ
ろにある。
本発明の方法の特徴を従来法と比較すると以下の如くで
ある。
ある。
ｆｌ） 燃焼機構の考え方
従来方式；油滴を微粒化し燃焼性確保
本発明；自燃性ガスによる助燃効果（アシストバーニン
グ）による燃焼性確 保（操作条件の設定）。
グ）による燃焼性確 保（操作条件の設定）。
（２） 噴霧媒体の供給圧力（最大燃焼時）従来型；油
圧グラス１ ｋＩｔ／ ｃｍ”以上本発明；油圧プラス
５ ｋｇ ／ ｃｍ”以下でよい（３）噴霧媒体の種類 従来型；蒸気、高圧及び低圧空気 本発明；自燃性ガス （４）燃焼速度 従来型：急速燃焼 本発明１緩慢燃焼 （５） ＮＯ！低減効果 従来型；無し 本命Ｆ！Ａ：■ （４）項の緩慢燃焼 ■ 自燃性ガス（還元性ガス）に よるフレーム中でのＮＯＸ還元反 応 上記■、■による低減効果有 （従来型より２０％以上の低減有 り） 本発明における自燃性ガスとしては、発熱量（Ｌ、Ｈ，
Ｖ、すなわちＬｏｗ ＨｅａｔｉｎｇＶａｌｕｅ ：燃
料の真発熱量であって、燃料を燃焼した際の単位熱量＠
シの発熱量をいう。Ｋｃａｌ／ Ｍｍ”又はＫｃａｌ／
ｋ？で表す）を持つガスであればいずれでもよく、例
えば天然ガス、Ｈ２、ＯＨ，を含む石油精製オフガス等
炭化水素系ガス等が挙げられ、又、ＮＯｘ低減効果を発
揮できる対象としては、上記の炭化水素系ガスであれば
いずれでもよい。
圧グラス１ ｋＩｔ／ ｃｍ”以上本発明；油圧プラス
５ ｋｇ ／ ｃｍ”以下でよい（３）噴霧媒体の種類 従来型；蒸気、高圧及び低圧空気 本発明；自燃性ガス （４）燃焼速度 従来型：急速燃焼 本発明１緩慢燃焼 （５） ＮＯ！低減効果 従来型；無し 本命Ｆ！Ａ：■ （４）項の緩慢燃焼 ■ 自燃性ガス（還元性ガス）に よるフレーム中でのＮＯＸ還元反 応 上記■、■による低減効果有 （従来型より２０％以上の低減有 り） 本発明における自燃性ガスとしては、発熱量（Ｌ、Ｈ，
Ｖ、すなわちＬｏｗ ＨｅａｔｉｎｇＶａｌｕｅ ：燃
料の真発熱量であって、燃料を燃焼した際の単位熱量＠
シの発熱量をいう。Ｋｃａｌ／ Ｍｍ”又はＫｃａｌ／
ｋ？で表す）を持つガスであればいずれでもよく、例
えば天然ガス、Ｈ２、ＯＨ，を含む石油精製オフガス等
炭化水素系ガス等が挙げられ、又、ＮＯｘ低減効果を発
揮できる対象としては、上記の炭化水素系ガスであれば
いずれでもよい。
以下本発明を図によシ具体的に説明する。
第１図は従来からある燃料油供給筒（オイルガン）の−
例を示すものであって、本発明で用いる燃料油供給筒は
この従来型の構造のものでよい。
例を示すものであって、本発明で用いる燃料油供給筒は
この従来型の構造のものでよい。
燃料油供給筒１は、混合器（アトマイザ−）２、燃料給
供管３、及び自燃性ガス供給管４よシ成っている。（従
来方式では４は噴霧媒体供給管として用いる。ン混合器
２は燃料油流通細孔５、自燃性ガス流通則孔６及び混合
室７よシ成っていて、燃料油Ａ及び自燃性ガスＢはそれ
ぞれの供給管３及び４より各細孔５及び６を通シ混合室
７内に供給され混合される。この油−ガス混合燃料は供
給筒１の本件先端に設けられた噴出孔８から放出される
が、この時燃料油自体の運動量によって噴出霧化され、
燃焼する。
供管３、及び自燃性ガス供給管４よシ成っている。（従
来方式では４は噴霧媒体供給管として用いる。ン混合器
２は燃料油流通細孔５、自燃性ガス流通則孔６及び混合
室７よシ成っていて、燃料油Ａ及び自燃性ガスＢはそれ
ぞれの供給管３及び４より各細孔５及び６を通シ混合室
７内に供給され混合される。この油−ガス混合燃料は供
給筒１の本件先端に設けられた噴出孔８から放出される
が、この時燃料油自体の運動量によって噴出霧化され、
燃焼する。
霧化された燃料油部の燃焼機構を、従来方式の一例であ
る蒸気噴霧方式と比較した第２図を用いて説明する。
る蒸気噴霧方式と比較した第２図を用いて説明する。
第２図（ａ）は従来方式による油滴の燃焼を、又、同（
１））は本発明の方式によるものを示していて、図中１
１は単一油滴、１２は燃焼面、１３は自燃性ガス層、そ
して１４は相対流速を示している。
１））は本発明の方式によるものを示していて、図中１
１は単一油滴、１２は燃焼面、１３は自燃性ガス層、そ
して１４は相対流速を示している。
第２図（ａ）の従来方式の場合、油滴１１は、燃焼面１
２全通しての外側の高温空気からの伝熱によシ蒸発気化
して燃焼する。
２全通しての外側の高温空気からの伝熱によシ蒸発気化
して燃焼する。
これに対し第２図（′ｂ）に示す本発明の方法において
は、単一油滴１１の外側には自燃性ガス層１３が形成さ
れる。したがって燃焼面１２を通しての外側の高温空気
からの伝熱によって自燃性ガス層１３の燃焼が起こると
同時に油滴１１は蒸発気化して燃焼する。
は、単一油滴１１の外側には自燃性ガス層１３が形成さ
れる。したがって燃焼面１２を通しての外側の高温空気
からの伝熱によって自燃性ガス層１３の燃焼が起こると
同時に油滴１１は蒸発気化して燃焼する。
ここで重要なこととして、蒸気噴霧方式の場合、燃焼性
確保の為、■噴霧蒸気圧力を燃料油の油圧以上に高め油
滴を微粒化すること及び■乱流拡散のため燃焼室内にお
ける空気の流速との相対速度（燃焼炉中において、燃料
の燃焼により発生する燃焼ガスの流れと、液滴の落下又
は上昇速度の相対比較をいう）１４を高めることの２点
が必須条件として挙げられる。燃料と空気の各々の流速
が減少すれば混合悪化となり燃焼不良を生じる。燃料流
速が小、空気流速が犬の場合は吹き消え、逆に空気流速
が小さすぎると不完全燃焼を引き起す。従って燃料と空
気の流速の最適な差（すなわち最適な相対速度）及び両
者のある絶対流速確保が燃焼の安定性に寄与する。
確保の為、■噴霧蒸気圧力を燃料油の油圧以上に高め油
滴を微粒化すること及び■乱流拡散のため燃焼室内にお
ける空気の流速との相対速度（燃焼炉中において、燃料
の燃焼により発生する燃焼ガスの流れと、液滴の落下又
は上昇速度の相対比較をいう）１４を高めることの２点
が必須条件として挙げられる。燃料と空気の各々の流速
が減少すれば混合悪化となり燃焼不良を生じる。燃料流
速が小、空気流速が犬の場合は吹き消え、逆に空気流速
が小さすぎると不完全燃焼を引き起す。従って燃料と空
気の流速の最適な差（すなわち最適な相対速度）及び両
者のある絶対流速確保が燃焼の安定性に寄与する。
これに対し本発明の方法では、油滴１１外面の自燃性ガ
ス層１５の燃焼熱による油滴１１に対する助燃効果が大
きいために、上記蒸気噴霧方式に比べて、油滴径及び大
気との相対速度１４によシ律速されることが少ない。（
低燃焼域では油噴霧速度が低下するため、必然的に相対
速度が低下する。） 以上の作用よｐ従来法と比較した本発明の効果は次の如
くである。
ス層１５の燃焼熱による油滴１１に対する助燃効果が大
きいために、上記蒸気噴霧方式に比べて、油滴径及び大
気との相対速度１４によシ律速されることが少ない。（
低燃焼域では油噴霧速度が低下するため、必然的に相対
速度が低下する。） 以上の作用よｐ従来法と比較した本発明の効果は次の如
くである。
１）油滴微粒化は従来方式程の微粒にする必要がなく、
このため自燃性ガス圧力を油圧以下にしても燃焼できる
。好ましいガス圧としては燃焼油圧プラス５ ｋｇ ／
ｏｎ２以下である。
このため自燃性ガス圧力を油圧以下にしても燃焼できる
。好ましいガス圧としては燃焼油圧プラス５ ｋｇ ／
ｏｎ２以下である。
ｉ１ン 大気との相対速度は従来法以下でよいため、燃
料油の安定燃焼範囲はガスが存在する限シ、０〜１００
％を確保できる。
料油の安定燃焼範囲はガスが存在する限シ、０〜１００
％を確保できる。
１１１）燃料油燃焼は自燃性ガスの燃焼を介した燃焼の
だめ、緩慢燃焼となり、かつ、自燃性ガスの還元作用に
よシ自燃性ガス及び油Ｍ燃焼過程において酸素の存在下
９００〜１５００℃において、ＮＯＸの還元反応が生じ
る。以上よＪ ＮＯＸの低減効果がある。
だめ、緩慢燃焼となり、かつ、自燃性ガスの還元作用に
よシ自燃性ガス及び油Ｍ燃焼過程において酸素の存在下
９００〜１５００℃において、ＮＯＸの還元反応が生じ
る。以上よＪ ＮＯＸの低減効果がある。
以上の本発明の方法の効果について実証データを実施例
１及び比較例１の結果を挙げて具体的に示す。
１及び比較例１の結果を挙げて具体的に示す。
１、実施例１
第１図に示した装置を用い、下記の燃焼油及び自燃性ガ
スを用いて燃焼を行った。各条件及び得られた火炎長さ
等を第１表にまとめて示す。
スを用いて燃焼を行った。各条件及び得られた火炎長さ
等を第１表にまとめて示す。
第 １ 表
燃料油性状：す７？比重 １５／４℃ ０．７６粘度（
ｃｐ） ０．６６ 組成（ｗｔ％） ０：８６．Ｈ＝１４ ＬＨＶ （Ｋｃａｌ／に？ ） １０．５００自燃性ガ
ス；天然ガス ＬＨＶ＝９４５０Ｋｃａｌ、／輻”ここ
で空気過剰率については、第１図に示す装置を囲む風箱
に設置された空気調節用格子を開閉して調節した。
ｃｐ） ０．６６ 組成（ｗｔ％） ０：８６．Ｈ＝１４ ＬＨＶ （Ｋｃａｌ／に？ ） １０．５００自燃性ガ
ス；天然ガス ＬＨＶ＝９４５０Ｋｃａｌ、／輻”ここ
で空気過剰率については、第１図に示す装置を囲む風箱
に設置された空気調節用格子を開閉して調節した。
また火炎長は、炉体の大きさに制限があるため、異常に
長炎又は短炎となると不均一加熱と力って生産炉等では
性能確保が困難となる。一般的な火炎長としては１〜４
ｔｙｔである。
長炎又は短炎となると不均一加熱と力って生産炉等では
性能確保が困難となる。一般的な火炎長としては１〜４
ｔｙｔである。
従来法の場合通常燃料油の安定燃焼範囲は、最小燃焼量
／最大燃焼量チとして５０〜１００チである。これに対
し本発明の方法はテスト番号７９での燃焼量６ ＆ ２
ｋｙ／Ｈを１００％とする時にテスト番号８０では０
％、テスト番号１０４では約１１チであって、安定燃焼
範囲は０〜１００％と、従来法に比して明らかに巾が広
がっていることが第１表よりわかる。
／最大燃焼量チとして５０〜１００チである。これに対
し本発明の方法はテスト番号７９での燃焼量６ ＆ ２
ｋｙ／Ｈを１００％とする時にテスト番号８０では０
％、テスト番号１０４では約１１チであって、安定燃焼
範囲は０〜１００％と、従来法に比して明らかに巾が広
がっていることが第１表よりわかる。
１比較実験例１
第１図に示す装置を用い本発明の方法の自燃性ガス噴霧
の場合と、従来法の蒸気噴霧方法による場合を比較した
。各条件及び得られた結果は第２表にまとめて示すとお
シであった。
の場合と、従来法の蒸気噴霧方法による場合を比較した
。各条件及び得られた結果は第２表にまとめて示すとお
シであった。
第 ２ 表
燃料油性状；Ｃ重油
ＡＰ工Ｇｒ注＞ （６［］’Ｆ） １５．８ＬＨＶ ＝
１０．８００ Ｋｃａｌ／に９自ｍ 性カス； 天然
ｉ スＬＨＶ ＝９４５０ ＫｃａＶＮｍ’注 ＡＰ工
Ｇｒ ： Ａｍｅｒｉｃａｎ Ｐｅｔｒｏｌｅｕｍ工
ｎ５ｔｉｔｕｔｅ Ｇｒａｖｉｔｙ 第２表から本発明の方法の燃料油圧力は従来の蒸気噴霧
法の１３ｋｇ／−に比して２１〜２．６に９ ／ ｃｒ
ｎ２Ｇと低くてすみ、自燃性ガスの圧力も蒸気を噴霧す
る圧力よりはるかに低圧でよい上に、ＮＯＸ レベ＃
（ｐｐｍ ）も６％ｏ、 換算で１４５．１５９ ｐｐ
ｍと蒸気噴霧法の１８７．２１４ ｐｐｍよシも少ない
。すなわちＮＯＸの低減効果が明らかに認められる。
１０．８００ Ｋｃａｌ／に９自ｍ 性カス； 天然
ｉ スＬＨＶ ＝９４５０ ＫｃａＶＮｍ’注 ＡＰ工
Ｇｒ ： Ａｍｅｒｉｃａｎ Ｐｅｔｒｏｌｅｕｍ工
ｎ５ｔｉｔｕｔｅ Ｇｒａｖｉｔｙ 第２表から本発明の方法の燃料油圧力は従来の蒸気噴霧
法の１３ｋｇ／−に比して２１〜２．６に９ ／ ｃｒ
ｎ２Ｇと低くてすみ、自燃性ガスの圧力も蒸気を噴霧す
る圧力よりはるかに低圧でよい上に、ＮＯＸ レベ＃
（ｐｐｍ ）も６％ｏ、 換算で１４５．１５９ ｐｐ
ｍと蒸気噴霧法の１８７．２１４ ｐｐｍよシも少ない
。すなわちＮＯＸの低減効果が明らかに認められる。
以上Ｉ、■に示したデータより本発明の方法による効果
すなわち燃料油の安定燃焼範囲が０〜１００％と巾広く
、かつ、ＮＯＸを低減することは明らかであシ、本発明
の方法は各種バーナー単体、各種バーナーを設置する装
置（例えばボイラ、加熱炉、インジオレータ、焼却炉等
）に応用しうるのみならず、上記のような既設装置中の
従来方式バーナーにおいても混合器を交替するのみで容
易に改造しうる実用性の高い方法である。
すなわち燃料油の安定燃焼範囲が０〜１００％と巾広く
、かつ、ＮＯＸを低減することは明らかであシ、本発明
の方法は各種バーナー単体、各種バーナーを設置する装
置（例えばボイラ、加熱炉、インジオレータ、焼却炉等
）に応用しうるのみならず、上記のような既設装置中の
従来方式バーナーにおいても混合器を交替するのみで容
易に改造しうる実用性の高い方法である。
第１図は本発明の方法に使用する燃料油供給筒の一例を
示す説明図であり、第２図（ａ）は従来法の又同図（１
））は本発明の方法の油滴燃焼機構をそれぞれ説明する
図である。 第１頁の続き ＠発明者 列目 雄之弼 新潟市松嗣３５ｏｏＩ地内 ０発 明 者 堅 １） 秀 信 新潟市松浜町３５０
＠地三菱瓦斯化学株式会社新潟工業所 三菱瓦斯化学株式会社新潟工業所
示す説明図であり、第２図（ａ）は従来法の又同図（１
））は本発明の方法の油滴燃焼機構をそれぞれ説明する
図である。 第１頁の続き ＠発明者 列目 雄之弼 新潟市松嗣３５ｏｏＩ地内 ０発 明 者 堅 １） 秀 信 新潟市松浜町３５０
＠地三菱瓦斯化学株式会社新潟工業所 三菱瓦斯化学株式会社新潟工業所
Claims (1)
- 混合器を内蔵する燃料油供給筒に、燃料油と噴霧媒体と
しての自燃性ガスを供給し、該自燃性ガスを上記燃料油
の助燃に用いることを特徴とする燃料油燃焼方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19612983A JPS6089605A (ja) | 1983-10-21 | 1983-10-21 | 燃料油の燃焼方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19612983A JPS6089605A (ja) | 1983-10-21 | 1983-10-21 | 燃料油の燃焼方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6089605A true JPS6089605A (ja) | 1985-05-20 |
Family
ID=16352720
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19612983A Pending JPS6089605A (ja) | 1983-10-21 | 1983-10-21 | 燃料油の燃焼方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6089605A (ja) |
-
1983
- 1983-10-21 JP JP19612983A patent/JPS6089605A/ja active Pending
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