JPS62102016A - スラリ燃料燃焼装置 - 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】 〈産業との利用分野〉 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未燃分・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。ざらに第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の混合室におけるとスラリと噴霧媒体の流速は各
々２〜５０ｍ／ｓ、１００〜２５０　ｍ／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
放射状に軸心に向って衝突する際、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
流を突っ切って当ったり偏流を来たして内壁の形状が均
一に摩耗せず、異常に偏っ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
沿ってスラリか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っ
てスプレヤプレート先端側内壁に当たる際にちょうど出
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
を来たすことがあった。

〈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シ、
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、スラリへの媒体衝突通路を多孔で
はなく円盤スリット状とし、さらに第２の混合部内スプ
レヤプレート前壁衝突部に窪みをつけてスラリ液膜が直
接ノズル孔から出ないようにし、混合部内屈曲面の接続
する所謂コーナ部を而取りし第２混合部内循環流をスム
ーズにできるようにしたものである。

〈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（−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
正面図のような環状の媒体通路８ａがある。第１混合部
の出口部は口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
連通一体となった空間となっている。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
角が鋭角の円錐たる突起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
との間にば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ッ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Ｊ　／　ａ　？２）とすることにより両流体の混合が
スラ）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って噴霧媒体が流れる
ためにスラリか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＼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、かつスブ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、かつ白状の窪み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
とによって第３図に示すように中心軸に対して線対称の
スラＩＪ　＋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７
ａ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図の白状の窪み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。これによってスラリ流
は窪みＥ及び突起１０を含む面に衝突した後円筒内壁面
に沿って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
、ざ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ｌ：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
内に捕えることができるようにすることが好ましく、こ
れによってより完全にスラリのスブ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、噴霧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
内壁面をセラミッ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で噴霧の量の不
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
ては同一ピッ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、ピッチサークル、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ット状の媒体
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
ｌ：２としスプレヤプレート前壁内面に窪みを設け、且
つ混合室コーナ部を面取り形状とすることによって出口
ノズルから噴出されるスラリの液膜による粗粒生成を防
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】

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 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
   のにおいて、スラリ通路と同軸心にしかつスラリ通路端
   面と第１混合部入口端面との間に環状の媒体通路を設け
   、第２混合部の内面火炉側に頂角を鈍角にする円錐状の
   突起を設けたことを特徴とするスラリ燃料燃焼装置。 ２、スラリ通路端部と第１混合部の内面と第２混合部の
   内面とをセラミックスで内張りした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、第１混合部の通路長さｌとその直径ｄとの比をほぼ
   ２対１とす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。 ４、第２混合部の奥行寸法ａとその内径ｂとの比をほぼ
   １：１乃至１：２とす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。 ５、前記第２混合部内の円錐状突起の底部と出口ノズル
   の入口端部との間に噴霧媒体と混合した燃料を反転流れ
   にする環状の窪みを設けた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。 ６、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。 ７、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。