(57)【要約】【課題】従来の媒体噴霧式燃料バーナ以上に、安全に又は安定的に液体燃料を燃焼させることが可能な媒体噴霧式燃料バーナ及び媒体噴霧式燃料バーナの燃焼制御方法を提供する。【解決手段】液体燃料を噴霧する媒体噴霧式燃料バーナ本体２と、該媒体噴霧式燃料バーナ本体２に液体燃料を供給する燃料供給管路３の途中に設けられた燃料遮断弁９と、該媒体噴霧式燃料バーナ本体２に供給される噴霧媒体の該媒体噴霧式燃料バーナ本体２入口部の圧力を検出する圧力検出器８と、該媒体噴霧式燃料バーナ本体２に供給される噴霧媒体の流量を検出する流量検出器１１と、該圧力検出器８が検出する圧力及び該流量検出器１１が検出する流量のうち少なくともいずれか一方の値が予め定める値以下であるときは、該燃料遮断弁９を閉じるように制御する制御手段５０と、を含む。【選択図】図１
2007101073.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体燃料を噴霧する媒体噴霧式燃料バーナ本体と、
該媒体噴霧式燃料バーナ本体に液体燃料を供給する燃料供給管路の途中に設けられた燃料遮断弁と、
該媒体噴霧式燃料バーナ本体に供給される噴霧媒体の該媒体噴霧式燃料バーナ本体入口部の圧力を検出する圧力検出器と、
該媒体噴霧式燃料バーナ本体に供給される噴霧媒体の流量を検出する流量検出器と、
該圧力検出器が検出する圧力及び該流量検出器が検出する流量のうち少なくともいずれか一方の値が予め定める値以下であるときは、該燃料遮断弁を閉じるように制御する制御手段と、
を含むことを特徴とする媒体噴霧式燃料バーナ。
【請求項２】
燃料供給管路及び噴霧媒体供給管路と連結し、液体燃料を噴霧する媒体噴霧式燃料バーナの燃焼制御方法であって、
該媒体噴霧式燃料バーナ本体入口部の噴霧媒体圧力及び噴霧媒体流量を検出し、
検出した噴霧媒体圧力及び噴霧媒体流量のうち少なくともいずれか一方の値が予め定める値以下であるときは、該媒体噴霧式燃料バーナ本体への液体燃料の供給を遮断するように制御することを特徴とする媒体噴霧式燃料バーナの燃焼制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ボイラ等に使用される液体燃料と噴霧媒体とを混合噴霧する媒体噴霧式燃料バーナ及び媒体噴霧式燃料バーナの燃焼制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
重油を燃料とする重油焚きボイラなどでは、重油を燃焼しやくするため、バーナで重油を霧化させ燃焼させている。重油を始め液体燃料を霧化、噴霧する液体バーナは、液体燃料を霧化させる機構により、圧力噴霧式バーナ、媒体噴霧式バーナ、及びロータリ式バーナに分類することができる。この中で媒体噴霧式バーナは、バーナ本体に燃料とこの燃料を霧化させるための媒体、例えば蒸気、空気とを送り、バーナ本体で燃料を霧化させ噴霧させる。
【０００３】
図２は、従来から使用されている媒体噴霧式燃料バーナ１の概略的構成を示す図である。媒体噴霧式燃料バーナ１は、バーナ本体２、バーナ本体２に液体燃料を供給する燃料供給管路３、液体燃料を霧化させる噴霧媒体を供給する噴霧媒体供給管路４、液体燃料の供給を制御する制御装置５などを含み構成されている。バーナ本体２は、混合ノズル２１の中で液体燃料と噴霧媒体とを衝突、混合させ、液体燃料を霧化させ噴霧する。このため噴霧媒体は、所定の圧力に調整され使用される。図２に示す噴霧媒体の圧力制御方式は、噴霧媒体供給管路４の途中に設けられた圧力調節弁６と、圧力調節弁用圧力検出器７とで、バーナ本体２の入口部の圧力が一定となるように制御する噴霧媒体定圧方式である。噴霧媒体の圧力制御方式は、この他、噴霧媒体圧力と燃料圧力との差圧を一定に制御する定差圧方式、噴霧媒体定圧方式と定差圧方式とを組合せた複合方式がある（例えば特許文献１参照）。
【０００４】
図２に示す噴霧媒体定圧方式の媒体噴霧式燃料バーナ１の場合、バーナ本体２の入口部での噴霧媒体圧力が所定の圧力以下になると、燃料が霧化されず燃料を安定的に燃焼させることができない。このためバーナ本体２の入口部の噴霧媒体の圧力を圧力検出器８で検出し、所定の圧力以下になった場合は、制御装置５を介して燃料供給管路３の途中の設けられた燃料遮断弁９を閉じ、燃焼を停止させる。
【０００５】
噴霧媒体定圧方式をはじめ、バーナ本体で燃料を適切に霧化させるためには、噴霧媒体は所定の圧力でバーナ本体に供給される必要があるとともに、所定の流量の噴霧媒体が供給される必要がある。バーナ本体２、噴霧媒体供給管路４、又は圧力調節弁６などに閉塞などの不具合、又は変化が生じていない場合は、噴霧媒体の圧力、温度が決まれば噴霧媒体の流量も必然的に決まる。よって図２に示すように噴霧媒体の流量を測定しなくても、圧力を検出し、この圧力が所定の値であれば所定の流量の噴霧媒体が流れていると推定することができる。
【特許文献１】特開２００４−１４４３４５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、バーナ本体２の混合ノズル２１、又は噴霧媒体ノズル２５などノズルの一部が閉塞したような場合は、圧力と流量の関係が従来のものと異なるため、圧力を測定するのみでは、噴霧媒体の供給流量を検知することはできない。バーナ本体２のノズルの一部が閉塞したような場合は、噴霧媒体の圧力は所定の値以上の値を示すため、図２に示すような従来の媒体噴霧式燃料バーナ１では、燃料遮断が行われない。しかしながらバーナ本体２のノズルの一部が閉塞したような場合は、噴霧媒体の流量が少なく、燃料が十分に霧化されない、又はノズルの形状等が変化し燃料が十分に霧化されないためこのような場合も燃料を遮断する必要がある。
【０００７】
これに対してバーナ本体２の閉塞を防止し、上記の問題を解決することも考えられる。特開平９−１５９１１４号公報には、燃料供給配管に噴霧媒体を供給可能な配管を設け、バーナを消火する際、燃料供給配管内の燃料を噴霧媒体でパージする方法が提案されている。これにより燃料の一部が炭化してバーナ本体のノズルを閉塞させることを防止できるとするが、この方法も完全とは言えない。
【０００８】
また、燃焼を行うには大きな支障はないものの、バーナ本体が閉塞ぎみであること、又は逆にバーナの先端部が溶けノズルの圧力損失が低下したような状況を放置しておくことは好ましいことではない。これら状況を把握することができれば、不意のトラブルを防止することが可能となり、安全にまた安定的に燃料を燃焼させることができる。
【０００９】
本発明の目的は、従来の媒体噴霧式燃料バーナ以上に、安全に又は安定的に液体燃料を燃焼させることが可能な媒体噴霧式燃料バーナ及び媒体噴霧式燃料バーナの燃焼制御方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、液体燃料を噴霧する媒体噴霧式燃料バーナ本体と、
該媒体噴霧式燃料バーナ本体に液体燃料を供給する燃料供給管路の途中に設けられた燃料遮断弁と、
該媒体噴霧式燃料バーナ本体に供給される噴霧媒体の該媒体噴霧式燃料バーナ本体入口部の圧力を検出する圧力検出器と、
該媒体噴霧式燃料バーナ本体に供給される噴霧媒体の流量を検出する流量検出器と、
該圧力検出器が検出する圧力及び該流量検出器が検出する流量のうち少なくともいずれか一方の値が予め定める値以下であるときは、該燃料遮断弁を閉じるように制御する制御手段と、
を含むことを特徴とする媒体噴霧式燃料バーナである。
【００１１】
また本発明は、燃料供給管路及び噴霧媒体供給管路と連結し、液体燃料を噴霧する媒体噴霧式燃料バーナの燃焼制御方法であって、
該媒体噴霧式燃料バーナ本体入口部の噴霧媒体圧力及び噴霧媒体流量を検出し、
検出した噴霧媒体圧力及び噴霧媒体流量のうち少なくともいずれか一方の値が予め定める値以下であるときは、該媒体噴霧式燃料バーナ本体への液体燃料の供給を遮断するように制御することを特徴とする媒体噴霧式燃料バーナの燃焼制御方法である。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の媒体噴霧式燃料バーナは、媒体噴霧式燃料バーナ本体と、媒体噴霧式燃料バーナ本体に液体燃料を供給する燃料供給管路の途中に設けられた燃料遮断弁と、媒体噴霧式燃料バーナ本体に供給される噴霧媒体の媒体噴霧式燃料バーナ本体入口部の圧力を検出する圧力検出器と、媒体噴霧式燃料バーナ本体に供給される噴霧媒体の流量を検出する流量検出器と、圧力検出器が検出する圧力及び流量検出器が検出する流量のうち少なくともいずれか一方の値が予め定める値以下であるときは、燃料遮断弁を閉じるように制御する制御手段と、を含むので、従来の媒体噴霧式燃料バーナと異なり、媒体噴霧式燃料バーナ本体入口部の圧力が所定の圧力であっても、噴霧媒体の流量が所定の値低下となったときは燃料の供給が遮断される。これにより霧化が不十分な状態で液体燃料が噴霧されることがなくなり、従来の媒体噴霧式燃料バーナと比較して、安全にまた安定的にバーナを燃焼させることができる。また本発明の媒体噴霧式燃料バーナは、噴霧媒体の流量、バーナ本体入口部の噴霧媒体の圧力を検出することが可能なため、バーナ本体の閉塞などバーナの異常を検知することもできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
図１は、本発明の実施の一形態としての媒体噴霧式燃料バーナ１０の概略的構成を示す図である。図２に示した従来の媒体噴霧式燃料バーナ１と対応する部分には同一の符号を付して詳細な説明は省略する。本媒体噴霧式燃料バーナ１０は、従来の媒体噴霧式燃料バーナ１と同様、供給される液体燃料を霧化させ噴霧するバーナ本体２、バーナ本体２に液体燃料を供給する燃料供給管路３、液体燃料を霧化させる噴霧媒体を供給する噴霧媒体供給管路４、燃料の供給を制御する制御装置５０などを含み構成されている。
【００１４】
バーナ本体２は、混合ノズル２１の中で液体燃料と噴霧媒体とを衝突、混合させ、液体燃料を霧化させ噴霧する中間混合型バーナである。液体燃料は、燃料供給装置３０から所定の圧力に加圧された状態で送られ、バーナ本体２と連結する燃料供給管路３を通じてバーナ本体２の中心部に設けられた液体燃料供給路２２に導かれる。液体燃料供給路２２に導かれた液体燃料は、液体燃料ノズル２３を介して混合ノズル２１に送られる。
【００１５】
一方噴霧媒体は、噴霧媒体供給装置４０から所定の圧力に加圧された状態で供給される。噴霧媒体は周知のように蒸気又は空気が使用される。噴霧媒体供給管路４は、一端を噴霧媒体供給装置４０と連結し、他端をバーナ本体２に設けられた噴霧媒体供給路２４と連結する。噴霧媒体供給路２４に導かれた噴霧媒体は、噴霧媒体ノズル２５を介して混合ノズル２１に送られる。
【００１６】
混合ノズル２１で液体燃料を霧化させるには、噴霧媒体を急激に噴射、膨張させる必要があることから、噴霧媒体は、所定の圧力に調整されバーナ本体２に供給される必要がある。このため噴霧媒体供給管路４の途中には、圧力調節弁６と圧力調節弁用圧力検出器７が設けられている。圧力調節弁６は、噴霧媒体供給装置４０から供給される噴霧媒体の圧力を減圧し、二次側つまりバーナ本体２入口部の管路の圧力を一定に制御する。この圧力の制御は、圧力調節弁６の二次側の圧力を検出する圧力調節弁用圧力検出器７と、圧力調節弁用圧力検出器７の信号を受けて、圧力調節弁６に弁開度の信号を送る図示を省略した圧力調節器とで行われる。
【００１７】
また噴霧媒体供給管路４の途中には、圧力調節弁６の二次側に管路４内の圧力（バーナ本体２入口部の圧力）を検知する圧力検出器８、管路内を流れる噴霧媒体の流量を検出する流量検出器１１が設けられている。圧力調節弁６の二次側の噴霧媒体供給管路４を流れる噴霧媒体の圧力、流量の一例を示せば、噴霧媒体が蒸気の場合、圧力は約１．２ＭＰａ、流量は約４トンであるから、ここでは工業用に汎用的に使用されている圧力検出器８、流量検出器１１を使用することができる。
【００１８】
また、これら圧力検出器８、及び流量検出器１１は、制御装置５０と接続し、制御装置５０は、燃料供給管路３の途中に設けられた燃料遮断弁９を閉じるための制御信号を送る。制御装置５０は、圧力検出器８、及び流量検出器１１が検出する値のうち少なくともいずれか一方の値が予め定める値以下となると、燃料遮断弁９を閉じるように制御する。このため、圧力検出器８及び流量検出器１１に代わり、圧力スイッチ、流量スイッチを設けることも可能であるが、バーナ本体２入口部の噴霧媒体の圧力、及び流量を検出することで、バーナ本体２のノズルの閉塞、拡大を検知することが可能となるので、この点を考慮すれば圧力検出器、及び流量検出器の方が好ましい。
【００１９】
以上、図１に示す本発明の媒体噴霧式燃料バーナ１０と図２に示す従来の媒体噴霧式燃料バーナ１との構成を比較すると、本発明では噴霧媒体供給管路４の途中であって、圧力調節弁６の二次側（バーナ本体２入口部）に噴霧媒体の流量を測定する流量検出器１１が設けられている点が異なる。また本発明は、燃焼制御方法が従来の燃焼制御方法と異なる。次に、本発明の媒体噴霧式燃料バーナ１０の燃焼制御方法を示す。
【００２０】
上記のように構成される媒体噴霧式燃料バーナ１０の燃焼の制御は、次のように行われる。ここで各所の値を以下のように仮定し、燃焼制御方法を説明する。噴霧媒体供給装置４０の圧力は２ＭＰａ、定常時の噴霧媒体供給量は４トン／ｈ、圧力調整弁６の二次側圧力は１．２ＭＰａ、燃料遮断弁９を閉じる噴霧媒体の設定圧力は０．６ＭＰａ以下、燃料遮断弁９を閉じる噴霧媒体の設定流量は１トン／ｈ以下とする。なおここに示す数字は、本発明の燃焼制御方法を理解しやすくするために設定した数値であり、本発明はこの数値に限定されるものではない。
【００２１】
燃焼制御方法を（１）正常燃焼のケース（２）バーナ本体２のノズルが閉塞ぎみのケース（３）バーナ本体２のノズルの径が大きくなったケース（４）噴霧媒体供給装置４０の圧力が低下したケースに分けて説明する。
【００２２】
（１）正常燃焼時には、噴霧媒体供給管路４に設けられた圧力検出器８は、ほぼ１．２ＭＰａの圧力を示し、噴霧媒体供給管路４に設けられた流量検出器１１は、４トン／ｈの流量を示すため、制御装置５０は、燃料遮断弁９を閉じる制御信号を出さない。正常に燃焼している場合は、バーナ本体２入口の噴霧媒体の圧力、流量も正常なため、従来の媒体噴霧式燃料バーナ１のように、噴霧媒体の圧力のみを検出する方法であっても特に問題はない。
【００２３】
（２）バーナ本体２のノズルが閉塞ぎみのケースでは、噴霧媒体供給管路４に設けられた圧力検出器８は、ほぼ１．２ＭＰａの圧力の圧力を示し、噴霧媒体供給管路４に設けられた流量検出器は、１トン／ｈ以下の流量を示す。これはバーナ本体２ノズルが閉塞気味となることで、ノズル部の圧力損失が増加し、圧力は保持されるものの噴霧媒体が流れにくくなり、流量が低下する。この場合制御装置５０は、圧力は燃料遮断弁９を閉じる設定圧力０．６ＭＰａ以上であると判断するが、流量が燃料遮断弁９を閉じる設定流量の１トン／ｈ以下であるので、燃料遮断弁９を閉じる制御信号を出す。
【００２４】
バーナ本体２のノズルが閉塞ぎみのケースでは、所定の流量の噴霧媒体が供給されないので、液体燃料も十分に霧化されない。液体燃料が霧化されないと安定燃焼ができないためこのような場合は、燃料を遮断してバーナを消火することが望ましい。本発明の媒体噴霧式燃料バーナ１０は、噴霧媒体の圧力のほか流量も検出するため、噴霧媒体の圧力が正常であても、噴霧媒体の流量が予め定める値以下の場合は、バーナを消火させる措置を採ることができる。一方、従来の媒体噴霧式燃料バーナ１は、噴霧媒体の圧力は検出するものの、流量は検出しない。この場合圧力は、約１．２ＭＰａの圧力を示し、燃料遮断弁９を閉じる設定圧力０．６ＭＰａよりも高いため、液体燃料の遮断は行われない。この状態では、十分に霧化されない燃料が噴霧されることとなり、燃焼が不安定となる。
【００２５】
（３）バーナ本体２のノズルの径が大きくなったケースでは、噴霧媒体供給管路４に設けられた圧力検出器８は、０．６ＭＰａ以下の圧力を示し、噴霧媒体供給管路４に設けられた流量検出器１１は、４トン／ｈの流量を示す。これはバーナ本体２ノズルが大きくなることで、ノズル部の圧力損失が低下し、噴霧媒体の流量は確保されるものの、圧力が低下する。この場合制御装置５０は、流量は燃料遮断弁９を閉じる噴霧媒体の設定流量１トン／ｈ以上であると判断するが、圧力が燃料遮断弁９を閉じる設定圧力の０．６ＭＰａ以下であるので、燃料遮断弁９を閉じる制御信号を出す。
【００２６】
バーナ本体２のノズルが一部溶けてノズルの径が大きくなったケースでは、所定の流量の噴霧媒体は供給されるものの、圧力が低いため液体燃料が十分に霧化されない。液体燃料が霧化されないと安定燃焼ができないためこのような場合は、燃料を遮断してバーナを消火することが望ましい。本発明の媒体噴霧式燃料バーナ１０は、噴霧媒体の流量のほか圧力も検出するため、バーナを消火させる措置を採ることができる。一方、従来の媒体噴霧式燃料バーナ１も、噴霧媒体の圧力を検出するため本発明と同様、液体燃料の遮断が行われる。
【００２７】
（４）噴霧媒体供給装置４０の圧力が低下したケースでは、噴霧媒体が十分に供給されないため、噴霧媒体供給管路４に設けられた圧力検出器８は、０．６ＭＰａ以下の圧力を示し、噴霧媒体供給管路４に設けられた流量検出器１１は、１トン／ｈの流量を示す。この場合制御装置５０は、圧力が燃料遮断弁９を閉じる設定圧力の０．６ＭＰａ以下でかつ流量が燃料遮断弁９を閉じる設定流量１トン／ｈ以下であると判断し、燃料遮断弁９を閉じる制御信号を出す。十分な噴霧媒体が供給されない状態では、液体燃料が十分に霧化されず、燃焼が不安定となるため、燃料を遮断してバーナを消火することが望ましい。本発明の媒体噴霧式燃料バーナ１０は、噴霧媒体の圧力及び流量を検出するため、バーナを消火させる措置を採ることができる。一方、従来の媒体噴霧式燃料バーナ１も、噴霧媒体の圧力を検出するため本発明と同様、液体燃料の遮断が行われる。
【００２８】
上記のように本発明の媒体噴霧式燃料バーナ１０では、従来の媒体噴霧式燃料バーナ１では対応できなかった、バーナ本体２のノズルの閉塞等にも対応して液体燃料の遮断を行うことができるので、従来のバーナ以上に安全にまた安定的に燃料を燃焼させることができる。またバーナ本体２入口部の噴霧媒体の圧力、及び流量を検出することで、バーナ本体２のノズルの閉塞、拡大を検知することが可能なり、安定燃焼のための措置を事前に講じることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の実施の一形態としての媒体噴霧式燃料バーナ１０の概略的構成を示す図である。
【図２】従来の媒体噴霧式燃料バーナ１の概略的構成を示す図である。
【符号の説明】
【００３０】
２    バーナ本体
３    燃料供給管路
４    噴霧媒体供給管路
８    圧力検出器
９    燃料遮断弁
１０  媒体噴霧式燃料バーナ
１１  流量検出器
５０  制御装置
【図１】
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【図２】
2007101073.tif 000004