(57)【要約】      （修正有）【課題】従来実現が困難であった、低空気比で、かつ短炎の油燃焼を達成するバーナを提供する。【解決手段】（１）衝突噴霧による超微粒化と燃焼用空気の旋回による火炎の小型化。（２）旋回燃焼用空気による油の粗粒の高速燃焼。（３）他に、燃焼用空気が逃げるのを防ぐ燃焼室出口径の縮小形状。（４）１段空気を火炎に追遣るように供給する２段空気。（５）４の代わりに出口径を小さくしない燃焼室、などによって低空気比・短炎バーナを可能にする。【選択図】図２
2011075113.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
衝突噴霧に燃焼用空気を旋回させ乍ら供給して中央に生じる真空に火炎を引込んで集中的に急速燃焼させ、また同じ空気の旋回により外方に分離され、減速する粗粒をこの空気によって擦過して急速燃焼させて短炎化を図り、耐火壁の燃焼室前壁および側壁により燃焼用空気を取り囲む短炎油バーナにおいて、燃焼室側壁先端部の口径を小さくして、燃焼用空気が火炎から離れないようにすることにより低空気比燃焼を可能にすることを特徴とする短炎・低空気比油バーナ
【請求項２】
請求項１の噴霧および燃焼方法において、燃焼室側壁先端部に設けた複数の孔から２段空気を火炎軸あるいはその同心円に接するように供給して、火炎および燃焼用空気が火炎軸に纏まるようにし、かつ燃焼用空気が遠心力により火炎から逃げないようにして、低空気比燃焼を可能にすることを特徴とする短炎・低空気比油バーナ
【請求項３】
請求項１の噴霧および燃焼方法において、燃焼室側壁先端部の口径を小さくせず、その代わりに２段空気を請求項２のように供給して、低空気比燃焼を可能にすることを特徴とする短炎・低空気比２段燃焼油バーナ
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は衝突噴霧と旋回空気流および耐火壁を用いて短炎・低空気比を図る油バーナに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ボイラの燃焼室を小さくするため短炎バーナを用いたいと云う要求は依然として強い。特に、ガス焚き貫流ボイラでは管巣燃焼として燃焼室のないボイラが実用化されているが、油焚きボイラでは油滴の蒸発と燃焼に空間が必要であるため管巣燃焼が行われていない。そこで短炎バーナを用いて燃焼室を極端に小さくする貫流ボイラが開発された。これは衝突噴霧を用い、燃焼用空気を旋回させ、燃焼室の中心に真空を造って火炎を引込み、短い燃焼室内で短炎燃焼を行わせ、同じ旋回によって油滴の粗粒を燃焼室の側壁近くに分離・減速させ、旋回空気との相対速度を生じさせて急速燃焼を図るものである。
【特許文献１】特開２００７−１６３０３２
【０００３】
【特許文献１】の特許は燃焼室が極めて短くできる短炎油バーナに関するもので、低空気比については何の記述もない。
【０００４】
一方、省エネのためにはバーナの空気比を下げることが効果的である。空気比を下げると燃焼ガス量とボイラ排ガス温度が低下するので排ガス損失が少なくなるからである。しかし、短炎化と低空気比を同時に達成する事は仲々難しい。この両者は相反する特性があるから双方を満足させるにはかなりの工夫が要る。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
短炎の油バーナを得るため衝突噴霧と旋回燃焼用空気によって短炎化を図り、同時に粗粒を燃焼室側壁に分離して急速燃焼を図る油バーナは既知である。しかし、この短炎バーナを低空気比で運転し、短炎を保つことは難しい。低空気比で運転すると燃焼用空気が少なくなるので燃焼が遅れ、火炎は大きくなるからである。ここでの課題は短炎と低空気比の両者を達成することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この課題を解決するために本発明ではつぎの手段を講じる。即ち、衝突燃焼と旋回燃焼用空気を用いる従来の短炎バーナの燃焼室側壁先端部の口径を小さくして燃焼用空気を火炎から逃がさない構造とする。これが請求項１である。
【０００７】
従来の構造では燃焼室側壁先端部は中央部と同じか大きい口径を持つ。口径が同じか大きいと燃焼用空気が側壁先端において旋回によって外側に逃げ、無効な燃焼用空気が増し、空気比を低減すると燃焼に有効な空気が少なくなる。
また、燃焼室側壁先端部の口径を小さくすると先端部は火炎からの輻射と対流熱伝達によって強熱され、耐火材に亀裂が生じたり焼損したりする。このため従来はこのようにはしないのである。
【０００８】
これを防ぐには先端部を冷却すればよい。水冷の場合は耐火材の内部に節炭器管またはボイラ蒸発管を設ける。空冷の場合は耐火材の外側に燃焼用空気を流す。空冷の方が設計の自由度が大きいが、冷却用空気は熱経済的に燃焼空気として回収しなければならない。
【０００９】
本発明のように耐火材を空冷すると回収空気の温度は上昇し、これを用い、さらに上記の急速燃焼を行うと火炎温度が上昇するから NOxは増加する。これを防ぐためには２段燃焼が有効であるからこれを請求項２のように行う。この場合には燃焼用空気の高温化は２段燃焼ではさほど不利にはならない。
【００１０】
衝突噴霧バーナの低空気比化にはもう１つの解決策があって、燃焼室側壁先端部の口径はその儘であるが、２段空気をこの先端部において火炎に貫入するように供給し、しかも火炎が外周方向に拡がらないようにすることである。これには先端部に複数の孔を設け、２段空気が火炎を包込むように供給する。火炎軸に向かって、あるいは火炎軸の同心円に接するように供給する。これが請求項３である。この場合には燃焼室側壁先端部は２段空気によって冷却される利点がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
図２のように、油バーナの構造を油を衝突噴霧させ、燃焼用空気を旋回させつつ供給し、旋回空気が外側に逃げるのを防ぐため、燃焼室側壁先端部の口径を小さくして燃焼用空気を火炎から逃がさない構造とすとし、さらに側壁先端部に空気孔を複数個設け、火炎軸の同心円に接するように２段空気を供給する。このようにすると低空気比・短火炎・低NOx燃焼が同時に得られる。
【実施例】
【００１２】
図１は本発明の一実施例である。衝突噴霧に旋回燃焼用空気を供給し、燃焼室の中心に真空を造って火炎を吸込んで高温の火炎を生じさせる。同じ旋回燃焼用空気の遠心力によって噴霧の粗粒を燃焼室側壁に分離させ、粗粒が減衰するとき燃焼用空気との相対速度を生じさせて急速燃焼を可能にし、短炎化を図る。さらに燃焼室側壁先端の口径が小さくなっているので燃焼用空気が火炎から離れることがないため低空気比で燃焼させても火炎が大きくなることはないのである。
【００１３】
燃焼用空気が直接噴霧に当たると噴霧の衝突が乱れるのでこれを防ぐためディフューザを図のように設ける。
【００１４】
図２は本発明の２段燃焼の一実施例である。図１との違いは２段空気を燃焼室側壁先端から入れる点にある。２段空気は火炎軸に向かって、あるいは火炎軸の同心円に接するように供給する。その位置と空気量は NOxが最低になるように決める。
【００１５】
図３は本発明の他の一実施例である。図２との違いは燃焼室側壁先端の口径が小さくなっていない点にある。この場合には２段空気が燃焼室側壁先端部において燃焼空気が火炎から逃げるのを妨ぎ、これによって低空気比燃焼が可能になるようにするのである。
【産業上の利用可能性】
【００１６】
火炎と空気比の小さい油バーナは１ボイラの燃焼室が小さくなる２排ガス損失が少なくなり、省エネになる。しかし、その両者を同時に達成するバーナは長年期待されていたが、仲々実現しなかった。
【００１７】
燃焼室が小さくなるバーナは１油を衝突噴霧により超微粒化し２燃焼用空気を旋回させつつ供給することにより火炎を小型・短炎化する。これは超微粒化により急速燃焼するため、また火炎中心に真空を造り、これに火炎を引込んで高温燃焼するため、達成される３バーナの周囲に耐火材を内張した燃焼室を設け、衝突噴霧で生じた粗粒を空気の旋回により分離し、遠心力で燃焼筒近くに運んで、減速したとき高速空気で擦過して急速燃焼させることにより達成する。この方法は既知である。
【００１８】
本発明はこのバーナをさらに低空気比バーナとするため、バーナの燃焼室の出口径を小さくし、旋回空気が遠心力により火炎から離れるのを防ぐか、出口径は小さくせず、その代りに２段空気を出口部に複数設けた孔から火炎軸の同心円に接するように供給して燃焼を助けると共に、遠心力によって火炎から逃げようとする燃焼用空気を火炎に追遣る作用を行わせる。これらによって低空気比でも十分な燃焼、即ち低空気比燃焼が行われる。もし、燃焼室の出口径を小さくし、この部分に旋回２段空気を供給すれば１段空気の旋回による遠心力によってこの空気が火炎から離れるのを防ぐ作用を強化し、低空気比燃焼を行わせることができる。
【００１９】
このように本発明は衝突噴霧・旋回燃焼用空気による短炎バーナにおいて燃焼室出口径を小さくすることによって旋回によって外側に逃げようとする燃焼用空気を火炎近くに封込めるか、出口径は小さくせず、２段空気を出口部に設けた孔から供給して遠心力によって火炎から逃げようとする燃焼用空気を火炎に追遣る作用を行わせるか、さらに、燃焼室出口径を小さくし、２段空気を出口部に設けた孔から供給すれば、低空気比かつ短炎燃焼を行わせることができる。
【００２０】
燃焼室の側壁先端部の口径を小さくすると、この部分の耐火壁は火炎により強熱され、亀裂や焼損を生じるからこれを防ぐために燃焼用空気により冷却するか、２段空気を用いて冷却する。先端部の口径を小さくしない場合は空冷する必要は少ないが、２段空気がさらなる冷却を行う。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】図１は本発明の燃焼室側壁出口部の口径を小さくした１実施例である。
【図２】図２は図１の構造に２段空気を追加した本発明の１実施例である。
【図３】図３は図２の構造を燃焼室側壁出口部の口径を小さくしないように改めた本発明の１実施例である。
【符号の説明】
【００２２】
１  衝突噴霧器
２  ディフューザ
３  耐火壁燃焼室
４  空冷装置
５  ２段空気孔
【図１】
2011075113.tif 000003
【図２】
2011075113.tif 000004
【図３】
2011075113.tif 000005