(57)【要約】【課題】液体燃料の微粒化を向上させた上で、混合体の噴流同士の干渉を防ぎ、燃焼性を向上させることを可能としたバーナチップを提供する。【解決手段】噴霧媒体が供給される噴霧媒体室がバーナチップ１の中心に形成されるとともに、液体燃料が供給される液体燃料室が噴霧媒体室の外方の円周上に複数形成されており、噴霧媒体室から放射状に複数の噴霧媒体噴出孔が延出され、その先端延長線上に混合体噴出孔６ａ、６ｂが形成され該混合体噴出孔６ａ、６ｂがバーナチップ１の先端に開口し、さらに液体燃料室から燃料噴出孔が延出され、該燃料噴出孔の先端が混合体噴出孔６ａ、６ｂの側面に開口したバーナチップ１において、混合体噴出孔６ａ、６ｂが、バーナチップ１の半径方向に複数配列されるとともに、該半径方向に配列された混合体噴出孔群がバーナチップ１の周方向に所定間隙を隔てて複数配列されるようにした。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
二流体バーナの先端に装着されるバーナチップであって、噴霧媒体が供給される噴霧媒体空間が前記バーナチップの中心に形成されるとともに、液体燃料が供給される液体燃料空間が前記噴霧媒体空間の外方の円周上に複数形成されており、
前記噴霧媒体空間から放射状に複数の噴霧媒体噴出孔が延出され、その先端延長線上に混合体噴出孔が形成され該混合体噴出孔が前記バーナチップの先端に開口し、さらに前記複数の液体燃料空間から夫々燃料噴出孔が延出され、該燃料噴出孔の先端が前記混合体噴出孔の側面に開口したバーナチップにおいて、
前記混合体噴出孔が、前記バーナチップの半径方向に複数配列されるとともに、該半径方向に配列された混合体噴出孔群が前記バーナチップの周方向に所定間隙を隔てて複数配列されることを特徴とするバーナチップ。
【請求項２】
前記液体燃料空間は、周方向に配列される前記混合体噴出孔群の間隙毎に設けられ、該液体燃料空間から複数の燃料噴出孔が延出され、同一の混合体噴出孔群の混合体噴出孔に対して夫々異なる側から前記燃料噴出孔が接続されるようにしたことを特徴とする請求項１記載のバーナチップ。
【請求項３】
前記混合体噴出孔群のうち前記バーナチップの中心側に位置する混合体噴出孔の径が外周側に位置する混合体噴出孔の径より小さく形成されることを特徴とする請求項１記載のバーナチップ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体燃料と噴霧媒体とを混合し霧状にして噴霧するバーナチップに関する。
【背景技術】
【０００２】
二流体バーナは液体燃料（スラリー状を含む）を噴霧媒体で霧化した状態で燃焼させるものであり、例えば、重油を燃料とした油焚きボイラ等に用いられている。二流体バーナの先端にはバーナチップが設けられ、このバーナチップで液体燃料と噴霧媒体とを混合し、噴霧するようになっている。このようなバーナチップは、特許文献１（特公昭６２−６０６０９号公報）等に開示されている。
【０００３】
図６に従来のバーナチップの一例を示す。図６（ａ）はバーナチップの側断面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ矢視図である。同図に示されるように、バーナチップ５０の中央には噴霧媒体室５１が形成され、該噴霧媒体室５１のバーナ基部側は二流体バーナに形成された噴霧媒体通路（不図示）に連通している。また、この噴霧媒体室５１から放射状に複数の噴霧媒体噴出孔５２が設けられている。噴霧媒体噴出孔５２の先端延長線上には、混合体噴出孔５５が設けられており、該混合体噴出孔５５はバーナチップ５０の前側面に開口している。さらに、噴霧媒体室５１の外方の円周に沿って複数の燃料噴出孔５３が設けられ、これらの燃料噴出孔５３のバーナ基部側は、二流体バーナに形成された液体燃料通路（不図示）に連通している。燃料噴出孔５３の先端側は、混合体噴出孔５５の側部に開口している。
【０００４】
上記した構成を有するバーナチップ５０において、噴霧媒体通路から送り込まれた圧縮空気又は蒸気等の圧縮性の噴霧媒体は、噴霧媒体通路を通って噴霧媒体室５１に供給され、さらに噴霧媒体噴出孔５２を通って混合体噴出孔５５へ噴出する。一方、液体燃料通路から圧送される重油等の液体燃料は、液体燃料通路を通って燃料噴出孔５３に供給され、該燃料噴出孔５３を通って混合体噴出孔５５の側部へ噴出する。そして液体燃料は、混合体噴出孔５５を通過する際に噴霧媒体と混合し、混合体が混合体噴出孔５５の開口部より噴出する。その際、圧縮性流体である噴霧媒体は急激に膨張するが、その膨張力によって燃料が微粒化され、混合体ミスト６０となって不図示の着火源によって着火し、火炎を形成する。
【０００５】
また、他の従来例として、特許文献２（特開２００２−１６８４１３号公報）には、図６に示した構成に加えて、噴霧媒体室５１から放射状に延びて直接バーナチップ５０の前側面に開口する噴霧媒体噴射孔を設けた構成が開示されている。これは、混合体噴出孔５５から噴出した混合体ミストを、噴霧媒体噴射孔から噴出する噴霧媒体によりさらに微粒化させ、燃焼性を向上させることを目的としたものである。
【０００６】
【特許文献１】特公昭６２−６０６０９号公報
【特許文献２】特開２００２−１６８４１３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
このようなバーナチップでは、重質燃料等のようにＮＯｘや煤塵を多く発生させる燃料においても、高い燃焼性を確保してＮＯｘや煤塵の低減を図るためには、以下の２つの条件を満たすことが重要であると考えられる。１つの条件は、図６（ａ）に示される混合体噴出孔５５における液体燃料と噴霧媒体の混合区間の距離Ｌを十分に確保することである。混合区間とは、混合体噴出孔５５のうち噴霧媒体と液体燃料が混合しながら通過する区間のことをいい、具体的には混合体噴出孔５５の側部に開口した燃料噴出孔５３の開口部からバーナチップ先端の混合体噴出孔５５の開口部までの間の区間である。この混合区間の距離Ｌが混合体噴出孔５５の径Ｄに対して、Ｌ／Ｄ＝２〜３となるように設定することにより、液体燃料が十分に微粒化して燃焼性が向上するものと考えられる。
【０００８】
また、もう一つの条件は、噴霧媒体消費率（噴霧媒体流量／液体燃料流量）を増加させることである。噴霧媒体消費率を増加させることにより、噴霧媒体のエネルギを増加させ、液体燃料の微粒化を促進することが可能となる。
しかしながら、噴霧媒体消費率を増加させると混合体噴出孔５５の径Ｄを拡大する必要が生じるが、これによりＬ／Ｄが小さくなり混合区間の距離Ｌを十分に確保することができなくなってしまう。また、バーナチップ自体の径を拡大し、混合体噴出孔５５の径Ｄを拡大すると、バーナ保炎器などバーナ全体の構造を大きくする必要が生じてしまう。
【０００９】
また、この対策としてバーナチップの混合体噴出孔の数を増やすことが考えられるが、この場合、図７に示されるように、隣り合った混合体噴出孔５５から噴出される噴流同士が干渉しあい、混合体ミスト５８が薄膜状になり中心領域Ｂに酸素が行き届かず、燃焼不良を引き起こしてしまう。
従って、本発明は上記従来技術の問題点に鑑み、液体燃料の微粒化を向上させた上で、混合体の噴流同士の干渉を防ぎ、燃焼性を向上させることを可能としたバーナチップを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
そこで、本発明はかかる課題を解決するために、二流体バーナの先端に装着されるバーナチップであって、噴霧媒体が供給される噴霧媒体空間が前記バーナチップの中心に形成されるとともに、液体燃料が供給される液体燃料空間が前記噴霧媒体空間の外方の円周上に複数形成されており、
前記噴霧媒体空間から放射状に複数の噴霧媒体噴出孔が延出され、その先端延長線上に混合体噴出孔が形成され該混合体噴出孔が前記バーナチップの先端に開口し、さらに前記複数の液体燃料空間から夫々燃料噴出孔が延出され、該燃料噴出孔の先端が前記混合体噴出孔の側面に開口したバーナチップにおいて、
前記混合体噴出孔が、前記バーナチップの半径方向に複数配列されるとともに、該半径方向に配列された混合体噴出孔群が前記バーナチップの周方向に所定間隙を隔てて複数配列されることを特徴とする。
【００１１】
本発明によれば、混合体噴出孔を周方向のほかに半径方向にも配列して孔数を増やすことにより、混合体噴出孔の径Ｄを拡大せずに噴霧媒体消費率（噴霧媒体流量／液体燃料流量）を増加することができる。即ち、混合区間の距離Ｌ（Ｌ／Ｄ）（図６参照）を十分に確保した上で、噴霧媒体消費率を増加することができ、液体燃料の微粒化が促進され燃焼性が向上し、ＮＯｘや煤塵の発生を低減することが可能となる。
混合体噴出孔の開口が半径方向に複数近接して配列されるため、半径方向に近接した開口より噴出した混合体は互いに干渉し合って一つの噴流を形成する。さらに混合体噴出孔群が周方向に所定間隔を隔てて複数配列されているため、これらの噴流は周方向に分断されて、空気が通流する隙間が形成される。この隙間からバーナチップの中心領域に空気が通流し、噴流の内部にも十分に酸素が行き渡ることとなり、燃焼不良を防止し、燃焼性の向上に寄与する。
【００１２】
また、前記液体燃料空間は、周方向に配列される前記混合体噴出孔群の間隙毎に設けられ、該液体燃料空間から複数の燃料噴出孔が延出され、同一の混合体噴出孔群の混合体噴出孔に対して夫々異なる側から前記燃料噴出孔が接続されるようにしたことを特徴とする。
このように、液体燃料空間から延出される複数の燃料噴出孔が、周方向に隣り合った混合体噴出孔に夫々接続されるように構成し、同一の混合体噴出孔群の混合体噴出孔に対して同方向から燃料噴出孔が接続されないようにすることにより、燃料噴出孔を離間して配置することができ、互いに干渉することを防止できる。
【００１３】
さらに、前記混合体噴出孔群のうち前記バーナチップの中心側に位置する混合体噴出孔の径が外周側に位置する混合体噴出孔の径より小さく形成されることを特徴とする。
このように、中心側に位置する混合体噴出孔の径を小さくして中心側の噴流を小さくすることにより、中心側においても周方向の噴流同士の間隙を確実に形成し、空気の通流を確保することにより燃焼不良を防止することが可能である。
【発明の効果】
【００１４】
以上記載のごとく本発明によれば、混合体噴出孔を周方向のほかに半径方向にも配列して孔数を増やすことにより、混合区間の距離Ｌを十分に確保した上で、噴霧媒体消費率を増加することができ、液体燃料の微粒化が促進され燃焼性が向上し、ＮＯｘや煤塵の発生を低減することが可能である。
また、混合体噴出孔の開口は半径方向に複数近接して配列し、周方向には所定間隔を隔てて複数配列されているため、これらの噴流は周方向に分断され空気が通流する隙間が形成され、噴流内部にも十分に酸素が行き渡り、燃焼不良を防止することができる。
【００１５】
さらに、液体燃料空間から延出される複数の燃料噴出孔が、周方向に隣り合った混合体噴出孔に夫々接続されるように構成し、同一の混合体噴出孔群の混合体噴出孔に対して同方向から燃料噴出孔が接続されないようにすることにより、燃料噴出孔を離間して配置することができ、互いに干渉することを防止できる。
さらにまた、中心側に位置する混合体噴出孔の径を外周側に位置する混合体噴出孔の径より小さくして中心側の噴流を小さくすることにより、中心側においても周方向の噴流同士の間隙を確実に形成し、空気の通流を確保することにより燃焼不良を防止することが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、図面を参照して本発明の好適な実施例を例示的に詳しく説明する。但しこの実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例に過ぎない。
【００１７】
まず、図５を参照して、本実施形態に係るバーナチップを具備したバーナの構成につき説明する。
図５に示されるように、二流体バーナ１００の基部側には、内管１０と外管１２からなる同軸の二重管が設けられ、内管１０の内部は噴霧媒体通路１１、内管１０と外管１２の間の環状空間は液体燃料通路１３となっている。二流体バーナ１００の先端側にはノズル基台１４、バックプレート１５、バーナチップ１が先端に向けて順に配設され、締付部材１６によって固定されている。バックプレート１５は、ノズル基台１４とバーナチップ１を連結するものである。ノズル基台１４の一端部には前記内管１０と前記外管１２が取り付けられている。ノズル基台１４からバックプレート１５にかけて、その中央部を貫通して噴霧媒体通路孔１７が穿孔されており、該噴霧媒体通路孔１７は噴霧媒体通路１１に連通している。また、噴霧媒体通路孔１７の外方円周に沿って複数の燃料通路孔１８が貫通して穿孔されている。
【００１８】
次いで、図１乃至図３を参照して、本実施形態に係るバーナチップにつき説明する。図１は本発明の実施形態に係るバーナチップの側断面図、図２は図１に示したバーナチップのＸ−Ｘ矢視図、図３は図１に示したバーナチップのＹ−Ｙ矢視図である。
図１に示されるように、バーナチップ１の中央には噴霧媒体室２が形成され、該噴霧媒体室２のバーナ基部側は前記噴霧媒体通路孔１７（図５参照）に連通している。また、この噴霧媒体室２から放射状に複数の噴霧媒体噴出孔３ａ、３ｂが延出している。噴霧媒体噴出孔３ａ、３ｂの先端延長線上には、混合体噴出孔６ａ、６ｂが設けられており、該混合体噴出孔６ａ、６ｂはバーナチップ１の前側面に開口している。さらに、噴霧媒体室２の外方の円周に沿って複数の液体燃料室４が設けられ、該液体燃料室４のバーナ基部側は燃料通路孔１８（図５参照）に連通している。また、これらの液体燃料室４から夫々複数の燃料噴出孔５ａ、５ｂが延出しており、該燃料噴出孔５ａ、５ｂの先端側は、夫々混合体噴出孔６ａ、６ｂの側部に開口している。
【００１９】
図２に示されるように、混合体噴出孔６ａ、６ｂは、バーナチップの半径方向に２つ近接して配列され、これが周方向に所定間隔を隔てて複数配列されている。半径方向に配列された複数の混合体噴出孔６ａ、６ｂを混合体噴出孔群と呼ぶ。尚、図２には開口を半径方向に２つ形成した構成を示したがこれに限定されるものではなく、半径方向に混合体噴出孔を３つ形成するなど複数の混合体噴出孔が半径方向に一列に形成されていればよい。同様に、図２には周方向に６組の開口を配列した構成を示したが、これに限定されるものではない。このとき、半径方向に隣り合った混合体噴出孔間の距離は、施工上可能な限り近接させることが好ましい。また、周方向に隣り合った開口間の距離は、該開口から噴出される混合体の噴流が干渉し合わない距離を最低限有するものとする。
この混合体噴出孔６ａ、６ｂに対して、噴霧媒体室２から放射状に延出される噴霧媒体噴出孔３ａ、３ｂが夫々個々に連通している。また、該混合体噴出孔６ａ、６の側部には、液体燃料室４から延出される燃料噴出孔５ａ、５ｂが夫々個々に連通している。
【００２０】
また、図３に示されるように、周方向に隣り合った混合体噴出孔群の間隙毎に液体燃料室４を配置し、該液体燃料室４から延出される２つの燃料噴出孔５ａ、５ｂが、周方向に隣り合った混合体噴出孔６ａ、６ａ（６ｂ、６ｂ）に夫々接続されるように構成することが好ましい。尚、図３において、混合体噴出孔６ａ、６ｂは紙面手前側と奥側とに重なり合って示されている。
【００２１】
上記構成を備えたバーナチップを具備したバーナの作用を以下に説明する。
図示しない燃料圧送装置から供給される液体燃料（スラリー状を含む）は、液体燃料通路１３を通ってノズル基台１４へ達する。そして、ノズル基台１４とバックプレート１５の燃料通路孔１８を通ってバーナチップ１の液体燃料室４へ達する。一方、図示しない噴霧媒体圧送装置から供給される圧縮空気又は蒸気等の圧縮性の噴霧媒体は、噴霧媒体通路１１からノズル基台１４へ達する。そして、ノズル基台１４とバックプレート１５の噴霧媒体通路孔１７を通ってバーナチップ１の噴霧媒体室２へ達する。
噴霧媒体室２内の噴霧媒体は、噴霧媒体噴出孔３ａ、３ｂを通って混合体噴出孔６ａ、６ｂへ噴出する。該混合体噴出孔６ａ、６ｂへ噴出した噴霧媒体は、液体燃料室４から燃料噴出孔５ａ、５ｂを通って混合体噴出孔６ａ、６ｂへ噴出した液体燃料と混合して混合体噴出孔６ａ、６ｂの開口より外部へ噴出する。
【００２２】
本実施形態では、混合体噴出孔６ａ、６ｂを周方向のほかに半径方向にも配列して孔数を増やすことにより、混合体噴出孔６ａ、６ｂの径Ｄを拡大せずに噴霧媒体消費率（噴霧媒体流量／液体燃料流量）を増加することができる。即ち、混合区間の距離Ｌ（Ｌ／Ｄ）（図６参照）を十分に確保した上で、噴霧媒体消費率を増加することができ、燃焼性が向上し、ＮＯｘや煤塵の発生を低減することが可能となる。
【００２３】
さらにまた、混合体噴出孔６ａ、６ｂの開口が半径方向に複数近接して配列されているため、半径方向に近接した開口より噴出した混合体は互いに干渉し合って一つの噴流を形成する。さらに混合体噴出孔群は周方向に所定間隔を隔てて複数配列されているため、これらの噴流は周方向に分断されて、空気が通流する隙間Ｃ（図２参照）が形成される。この隙間Ｃからバーナチップ１の中心領域Ｂ（図２参照）に空気が通流し、噴流の内部にも十分に酸素が行き渡ることにより、燃焼不良を防止し、燃焼性の向上に寄与する。
【００２４】
また、液体燃料室４から延出される２つの燃料噴出孔５ａ、５ｂが、周方向に隣り合った混合体噴出孔６ａ、６ａ（６ｂ、６ｂ）に夫々接続されるように構成し、同一の混合体噴出孔群の混合体噴出孔に対して同方向から燃料噴出孔５ａ、５ｂが接続されないようにすることにより、燃料噴出孔５ａ、５ｂを離間して配置することができ、互いに干渉することを防止できる。
【００２５】
図４に本発明の他の実施形態を示す。本実施形態のバーナチップは、その側断面は図１と同様の構成を有し、図４は図１のＸ−Ｘ矢視図を示す。
本実施形態のバーナチップ１は、半径方向に隣り合う混合体噴出孔６ａ、６ｂの径を異ならせ、中心側に位置する混合体噴出孔６ｂの径を外周側に位置する混合体噴出孔６ａの径より小さく形成している。このように、中心側に位置する混合体噴出孔６ｂの径を小さくして中心側の噴流を小さくすることにより、中心側においても周方向の噴流同士の間隙を確実に形成し、空気の通流を確保することにより燃焼不良を防止することが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００２６】
本発明に係るバーナチップは高い燃焼性を確保することができるため、重油を燃料とした油焚きボイラ、油と石炭を燃料とした混合焚きボイラ等の発電用その他産業用ボイラをはじめとして、化学工業炉等の火炉にも幅広く用いることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の実施形態に係るバーナチップの側断面図である。
【図２】図１に示したバーナチップのＸ−Ｘ矢視図である。
【図３】図１に示したバーナチップのＹ−Ｙ矢視図である。
【図４】本発明の他の実施形態に係るバーナチップのＸ−Ｘ矢視図である。
【図５】本発明の実施形態に係るバーナチップを備えたバーナの側断面図である。
【図６】従来のバーナチップを示す図で、（ａ）はバーナチップの側断面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ矢視図である。
【図７】バーナチップの混合体噴出孔を増加させた場合の噴流の状態を説明する図である。
【符号の説明】
【００２８】
１    バーナチップ
２    噴霧媒体室
３ａ、３ｂ  噴霧媒体噴出孔
４    液体燃料室
５ａ、５ｂ  燃料噴出孔
６ａ、６ｂ  混合体噴出孔
１１  噴霧媒体通路
１３  液体燃料通路
１７  噴霧媒体通路孔
１８  燃料通路孔
１００  二流体バーナ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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