(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ノズル先端で燃料油に水を注入し、混合直後の水混合燃料を噴霧して燃焼させる油圧噴霧式のバーナ、バーナへ供給する水量の有無あるいは比例的に変更される水量の調節を行う注入水量調節装置、バーナへ供給する燃焼用空気量を調節する給気量調節装置をそれぞれ設けており、注入水量調節装置の制御を行うことで燃料油中に注入する水量を変更しているノズル先端水混合型液体バーナにおいて、燃料油中への水注入の有無に基づいて給気量調節装置の制御を行い、バーナへ供給する燃焼用空気量の調節を行うことを特徴とするノズル先端水混合型液体バーナにおける風量調節装置。
【請求項２】
請求項１に記載のノズル先端水混合型液体バーナにおける風量調節装置において、前記バーナへの水の供給を検出する流量計等の注入水検出センサを設けておき、給気量調節装置は前記注入水検出センサによって検出される注入水量に応じて、バーナへ供給する燃焼用空気量を調節するものであることを特徴とするノズル先端水混合型液体バーナにおける風量調節装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載のノズル先端水混合型液体バーナにおける風量調節装置において、バーナへの燃料供給圧力は一定であって、燃料油中へ注入する水量が増加または減少した場合、注入水量の増加に合わせてバーナへ供給する燃焼用空気量を増加し、注入水量の減少に合わせてバーナへ供給する燃焼用空気量を減少する制御を行うことを特徴とするノズル先端水混合型液体バーナにおける風量調節装置。
【請求項４】
請求項３に記載のノズル先端水混合型液体バーナにおける風量調節装置において、バーナへの燃料供給圧力は一定であって、燃料油中へ注入する水量が増加または減少した場合、燃料油中へ注入する水量の変化に応じて変動する燃焼量の極大点よりも水量の少ない領域では、注入水量の増加に合わせてバーナへ供給する燃焼用空気量を増加、注入水量の減少に合わせてバーナへ供給する燃焼用空気量を減少し、前記極大点よりも水量の多い領域では、 注入水量の増加に合わせてバーナへ供給する燃焼用空気量を減少し、注入水量の減少に合わせてバーナへ供給する燃焼用空気量を増加する制御を行うことを特徴とするノズル先端水混合型液体バーナにおける風量調節装置。
【請求項５】
請求項１または請求項２に記載のノズル先端水混合型液体バーナにおける風量調節装置において、燃料油中への水注入の有無や水注入量に応じて燃焼用空気供給量を定めておき、燃料油中への水注入に応じて所定の燃焼用空気供給量となるように給気量調節装置を調節することを特徴とするノズル先端水混合型液体バーナにおける風量調節装置。
【請求項６】
ノズル先端で燃料油に水を注入し、混合直後の水混合燃料を噴霧して燃焼させる油圧噴霧式のバーナ、バーナへ供給する水量の有無あるいは比例的に変更される水量の調節を行う注入水量調節装置、バーナへ供給する燃焼用空気量を調節する給気量調節装置をそれぞれ設けており、注入水量調節装置の制御を行うことで燃料油中に注入する水量を変更しているノズル先端水混合型液体バーナにおいて、燃料油中への水注入に応じて変動するバーナへの燃料油供給量の変動を検出し、燃料油供給量の変動に応じて給気量調節装置の制御を行い、バーナへ供給する燃焼用空気量の調節を行うことを特徴とするノズル先端水混合型液体バーナにおける風量調節装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明はノズル先端水混合型液体バーナにおける風量調節装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ノズルチップ部に水注入孔を設けておき、ノズル先端で水と燃料油を混合させ、混合直後の水混合燃料を噴霧して燃焼させるノズル先端水混合型液体バーナがある。該バーナは燃焼直前の燃料油に水を混合するものであるため、エマルジョン燃料のように、混合状態を長く保持する必要は無く、燃料油中に乳化剤を加えたり専用のミキサーにより混合しなくとも、簡単な装置でエマルジョン燃料と同等のＮＯｘ低減効果を得ることができる。また、ノズル先端水混合型液体バーナの場合、燃焼直前の燃料に水を混合するものであるため、水の注入量を容易に調節することができ、着火時や燃焼移行時の燃焼が不安定となる時期には水の注入を停止または減少することで、燃焼を安定させることが行われていた。
【０００３】
ノズル先端水混合型液体バーナの場合、給気量は水の混合が行われている通常の状態の時に最適な量となるように設定し、通常の燃焼時にはスモークやＣＯ等の不純物が発生しないようにしているが、水の注入量を調節している着火時や燃焼移行時には最適な給気量から外れるために未燃分が発生したり、燃焼不良や振動燃焼が発生することがあるという問題があった。また、水供給ラインに異常が発生する等により、バーナへの水供給が行われなくなったり、水供給量が減少した場合にもスモークやＣＯ等の未燃分が発生したり、燃焼不良や振動燃焼が発生することがあるという問題があった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、ノズル先端水混合型液体バーナにおける着火時や燃焼移行時、あるいはバーナへの水の供給に異常が発生するなどにより、水注入量が変動した場合、燃焼不良等が発生することがあるという問題を解決することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
ノズル先端で燃料油に水を注入し、混合直後の水混合燃料を噴霧して燃焼させる油圧噴霧式のバーナ、バーナへ供給する水量を調節する注入水量調節装置、バーナへ供給する燃焼用空気量を調節する給気量調節装置をそれぞれ設けており、注入水量調節装置の制御を行うことで燃料油中に注入する水量を変更しているノズル先端水混合型液体バーナにおいて、燃料油中に注入する水量に基づいて給気量調節装置の制御を行い、バーナへ供給する燃焼用空気量の調節を行う。
【０００６】
【発明の実施の形態】
本発明の一実施例を図面を用いて説明する。図１は本発明を実施したボイラのバーナ部分の構成図、図２は水注入量と燃焼量の関係図、図３は水注入量と本発明の給気量および従来の給気量の関係図、図４は水注入量と本発明での空気比および従来の空気比の関係図である。
【０００７】
バーナ２は、燃料油中に水を注入して水と燃料油を混合させ、水混合燃料を噴霧するノズル１、バーナへ供給する水量を調節する注入水量調節装置４、バーナへ供給する燃焼用空気量を調節する給気量調節装置５、バーナへ供給する燃料油量を調節する給油量調節装置６、バーナへの水の供給を検出する流量計等の注入水検出センサ３、そして注入水量調節装置４、給気量調節装置５、給油量調節装置６、注入水検出センサ３のそれぞれに接続しており、各装置の制御を行うコントローラ７を設けている。
【０００８】
コントローラ７は着火時には注入水量調節装置４を閉鎖し、給油量調節装置６のみ開くことでノズル１へ燃料油のみを供給し、通常燃焼時には注入水量調節装置４も開くことでノズル１へは燃料油と水を供給する。また、コントローラ７は給気量調節装置５の開度を調節することで送風機（図示せず）からバーナ２へ送られる燃焼用空気量を調節する。給気量は燃料供給量に合わせて調節されるものであるが、コントローラ７はノズル１へ注入水の供給が行われているか否か、または水注入量によっても給気量を変更する。
【０００９】
水注入量と燃焼量の関係は、燃料供給圧力が一定であっても、図２に記載のように変化することが確認されている。これは、燃料油への水の注入により水混合燃料の粘度が低下し、油圧が一定であってもノズルを通過する燃料油量が増加するためである。なお、注入水量をある値以上とした場合、水混合燃料中の燃料油の絶対量が低下するため、結果として燃焼量が低下するようになり、所定水量の時に燃焼量が極大となる。
【００１０】
従来の場合、バーナへの給気量は給油量に基づいて決定されており、水注入量には関係がなく決定されるため、図３の従来の給気量として示したように給気量は一定である。そして水混合型液体バーナの場合、水混合が行われている時に適正な燃焼が行えるように給気量が決定される。また、水混合式液体バーナの場合、燃焼量の極大点よりも水注入量の少ない領域では、前記の通り水注入量が減少すると、ノズル１へ送っている燃料供給圧力は一定であっても燃焼量は低下するという性質がある。そのため、水の供給が行われている通常燃焼時には最適な空気比に設定しておいても、水の注入が停止したり減少した場合には燃焼量が低下するため、図４の従来の空気比として示したように空気比が高まり、適正な空気比を外れ、振動燃焼などの異常が発生することがあった。
【００１１】
そこで、図３の本発明の給気量として示したように、燃料油への水の注入に合わせて必要な給気量を設定しておき、水注入量に合わせて給気量を変化させる。燃料油中へ注入する水量を増加または注入している水量を減少する場合、注入水量の増加に合わせてバーナへ供給する燃焼用空気量を増加し、注入水量の減少に合わせてバーナへ供給する燃焼用空気量を減少するように、給気量を水供給量に合わせて変化させることにより、図４の本発明での空気比として示したように水注入量が変化しても空気比を最適な値に保つことができ、スモークやＣＯ等の未燃分の発生や、燃料不良、さらに振動燃焼といった問題の発生を防止することができる。
【００１２】
なお、コントローラ７は注入水量調節装置４へ閉鎖の出力を行うことでノズル１への水の注入が停止したと判断し、注入の有無によって段階的に給気量の変更を行ってもよく、注入水量調節装置４とノズル１の間に注入水検出センサ３を設けておき、注入水検出センサ３からの出力によってノズル１への水の注入を検出し、注入水量によって段階的に給気量の変更を行ってもよい。また、注入水量検出センサ３によって水の注入量を検出することで燃焼量を算出でき、算出された燃焼量に応じて比例的に給気量を調節することで空気比を一定にすることもできる。
【００１３】
本実施例では水注入量によって変動する燃焼量が極大となる点よりも水注入量の少ない領域で水注入量を制御する場合に関するものであるが、通常燃焼時の水注入量が燃焼量の極大点よりも多い領域でも水注入量を制御する場合には、水注入量の減少時は燃焼量が極大となる水量までは燃焼量が増加し、水注入量の増加時は燃焼量が減少することとなり、この場合にも給気量が一定であれば適正な空気比を外れることとなる。そのため、燃料油中へ注入する水量の変化に応じて変動する燃焼量の極大点よりも少ない水量の領域では、注入水量の増加に合わせてバーナへ供給する燃焼用空気量を増加、注入水量の減少に合わせてバーナへ供給する燃焼用空気量を減少し、前記極大点よりも水量の多い領域では、注入水量の増加に合わせてバーナへ供給する燃焼用空気量を減少し、注入水量の減少に合わせてバーナへ供給する燃焼用空気量を増加するように、給気量を水供給量に合わせて変化させることで、水注入量が変化しても空気比を最適な値に保つことができる。
【００１４】
また、水注入量が変動することにより、ノズルを通過する燃料油量が変動するため、水の注入量はバーナへの燃料油供給量を計測することで検出でき、給気量を燃料油供給量に応じて変化させても良い。
【００１５】
【発明の効果】
本発明を実施することにより、ノズル先端水混合型液体バーナにおける着火時や燃焼移行時に燃焼不良が発生する等の問題を解決することができる。また、注入水量に応じて給気量を調節するものであるので、水供給動作不良が発生した場合でも、所定の空気比を保つことができ、安定した燃焼状態を維持できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明を実施したボイラのバーナ部分の構成図
【図２】  水注入量と燃焼量の関係図
【図３】  水注入量と本発明の給気量および従来の給気量の関係図
【図４】  水注入量と本発明での空気比および従来の空気比の関係図
【符号の説明】
１  ノズル
２  バーナ
３  注入水検出センサ
４  注入水量調節装置
５  給気量調節装置
６  給油量調節装置
７  コントローラ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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