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JPH0820062B2 - Two-fluid atomizer - Google Patents

Two-fluid atomizer

Info

Publication number
JPH0820062B2
JPH0820062B2 JP61192368A JP19236886A JPH0820062B2 JP H0820062 B2 JPH0820062 B2 JP H0820062B2 JP 61192368 A JP61192368 A JP 61192368A JP 19236886 A JP19236886 A JP 19236886A JP H0820062 B2 JPH0820062 B2 JP H0820062B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
fuel
hole
burner
atomizer
central axis
Prior art date
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Expired - Fee Related
Application number
JP61192368A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPS6349612A (en
Inventor
一教 佐藤
邦夫 沖浦
彰 馬場
Original Assignee
バブコツク日立株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by バブコツク日立株式会社 filed Critical バブコツク日立株式会社
Priority to JP61192368A priority Critical patent/JPH0820062B2/en
Publication of JPS6349612A publication Critical patent/JPS6349612A/en
Publication of JPH0820062B2 publication Critical patent/JPH0820062B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23DBURNERS
    • F23D11/00Burners using a direct spraying action of liquid droplets or vaporised liquid into the combustion space
    • F23D11/10Burners using a direct spraying action of liquid droplets or vaporised liquid into the combustion space the spraying being induced by a gaseous medium, e.g. water vapour
    • F23D11/101Burners using a direct spraying action of liquid droplets or vaporised liquid into the combustion space the spraying being induced by a gaseous medium, e.g. water vapour medium and fuel meeting before the burner outlet
    • F23D11/102Burners using a direct spraying action of liquid droplets or vaporised liquid into the combustion space the spraying being induced by a gaseous medium, e.g. water vapour medium and fuel meeting before the burner outlet in an internal mixing chamber

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Nozzles For Spraying Of Liquid Fuel (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は二流体アトマイザに係り、特にスラリ燃料の
高効率、低公害燃焼化を達成し、大容量化(スケールア
ップ)を図った二流体アトマイザに関する。
Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a two-fluid atomizer, and particularly to a two-fluid atomizer that achieves high efficiency and low-pollution combustion of slurry fuel and has a large capacity (scale-up). Regarding atomizer.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

CWM(高濃度石炭・水スラリ)は流体化した燃料であ
り、従来の油と同じようにアトマイザを用いて噴霧燃焼
させることができるが、微粉炭と比較した場合の問題点
として着火性の悪さと未燃分が増大してしまうことが知
られている。着火性の悪さの原因は、水の蒸発に熱が費
やされるためであり、微粉炭と比較してかなり着火距離
が長くなる。未燃分の増加を招く原因としては未解明な
部分が少なくないが、液滴内で微小な石炭粒子が凝集し
ているため微粉炭のように個々の微小粒子のまま燃え切
らないことと、水分によって燃焼温度が低下するためで
ある。さらに保炎性が悪く火炎がリフトした状態では安
定な還元ゾーンを形成しにくく(しかも高温にならな
い)NOx排出を抑制するのが難しいともいわれている。
したがってCWMの燃焼効率を微粉炭並みまで上昇させる
には噴霧性能に優れ、かつCWMの燃焼に適したアトマイ
ザを開発することが不可欠である。
CWM (High Concentration Coal / Water Slurry) is a fluidized fuel and can be atomized and burned using an atomizer like conventional oil, but it has a problem of poor ignitability when compared with pulverized coal. It is known that the unburned content increases. The reason for the poor ignitability is that heat is consumed for the evaporation of water, and the ignition distance is considerably longer than that of pulverized coal. There are many unexplained parts as the cause of increasing unburned content, but since fine coal particles are agglomerated in the droplets, it does not burn out as individual fine particles like pulverized coal, This is because the combustion temperature decreases due to moisture. Furthermore, it is said that it is difficult to form a stable reduction zone (and does not reach a high temperature) when the flame is lifted and the flame is lifted, and it is difficult to suppress NOx emissions.
Therefore, in order to raise the combustion efficiency of CWM to the level of pulverized coal, it is essential to develop an atomizer that has excellent spraying performance and is suitable for CWM combustion.

第13図及び第14図の従来の二流体アトマイザの代表例
である内部混合式アトマイザの軸方向断面図を示す断面
図及び平面図である。
[Fig. 13] Fig. 13 is a cross-sectional view and a plan view showing an axial cross-sectional view of an internal mixing atomizer, which is a typical example of the conventional two-fluid atomizer of Figs. 13 and 14.

第13図において、CWMを噴出孔8より噴出させるアト
マイザチツプ本体1の底部には、燃料2を導入する燃料
ノズル4、微粒化媒体3を導入する微粒化媒体供給孔
5、および燃料2と微粒化媒体3を混合する気液衝突孔
6の各々を備え、混合体をアトマイザチップ本体1の混
合室7へ供給するインタメディエイトプレート10が配設
され、このインタメディエイトプレート10に対しアトマ
イザチップ本体1がキャップナット9によって一体的に
結合されている。
In FIG. 13, at the bottom of the atomizer chip body 1 for ejecting CWM from the ejection holes 8, a fuel nozzle 4 for introducing the fuel 2, an atomizing medium supply hole 5 for introducing the atomizing medium 3, and the fuel 2 and the atomizing particles. An intermediate plate 10 for supplying the mixture to the mixing chamber 7 of the atomizer chip body 1 is provided, which is provided with each of the gas-liquid collision holes 6 for mixing the atomizing medium 3, and the atomizer chip 10 is provided to the intermediate plate 10. The body 1 is integrally connected by a cap nut 9.

第13図に示すアトマイザでは、インタメディエイトプ
レート10の中心に開口する気液衝突孔6で燃料2と微粒
化媒体3を合流混合させて1次微粒化を行わせ、次いで
混合室7で滞留させた後に、噴出孔8より噴射微粒化し
ている。
In the atomizer shown in FIG. 13, the fuel 2 and the atomization medium 3 are merged and mixed in the gas-liquid collision hole 6 opening at the center of the intermediate plate 10 to perform primary atomization, and then the mixture is retained in the mixing chamber 7. After this, the particles are atomized from the ejection holes 8.

尚、この種装置に関するものとして、第13回液体微粒
化に関する講演会講演論文集(昭60/8)41頁、三菱重工
技法Vol.22,No.5(1985−9)664頁、石川島播磨重工技
法Vol.25,No.(1985−9)308頁に記載のものがある。
As for this kind of equipment, the 41st lecture meeting on liquid atomization (Showa 60/8), page 41, Mitsubishi Heavy Industries Tech. Vol.22, No.5 (1985-9), page 664, Ishikawajima Harima Heavy Work Technique Vol. 25, No. (1985-9), page 308.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problems to be solved by the invention]

しかし、従来のアトマイザにあっては、CWMを燃料と
した場合、低質であるため混合が十分になされない。ま
た、混合室が1つであるため大容量化の際、室内で燃料
と微粒化媒体の分離が生じやすく、各噴出孔に流量を均
等に配分することができず、各噴出孔における微粒化が
不均質になり易い。この結果、燃焼火炎のゾーンコント
ロールが難しくなり、燃焼用空気の混合が不良になると
特に燃料比の高い石炭を利用したCWMでは低NOx燃焼が不
可能になるばかりか未燃分も激増してしまう。
However, in the conventional atomizer, when CWM is used as a fuel, the mixing is not sufficient because of its poor quality. Further, since there is only one mixing chamber, when the capacity is increased, the fuel and atomization medium are likely to be separated in the chamber, the flow rate cannot be evenly distributed to each ejection hole, and atomization in each ejection hole is performed. Tends to be inhomogeneous. As a result, it becomes difficult to control the combustion flame zone, and if the mixing of combustion air becomes poor, not only low NOx combustion becomes impossible with CWM using coal with a high fuel ratio, but also unburned content increases dramatically. .

さらに、燃料を低減する場合、噴出速度を低下させる
(火炎の吹き飛びを低減するため)べく微粘化媒体量を
減少させるが、これによって微粘化媒体の流速が低くな
るために気液の混合が不十分になり、微粒化が良好に行
われなくなると共に、噴出孔においても気液混合物の速
度が小さくなるため、微粒化が不良になる。このため、
ターンダウン比を大きくとることが極めて困難である。
事業用大型ボイラの場合は、バーナカットによって負荷
変動に対応することができるが、バーナ本数の少ない産
業用ボイラの場合になるとターンダウン比を大きくとれ
ないことが致命的になる。
Furthermore, when reducing the fuel, the amount of the microviscosifying medium is reduced in order to reduce the jet speed (to reduce the blow-off of the flame), but this reduces the flow velocity of the micro-viscosifying medium, resulting in gas-liquid mixing. Is insufficient, atomization is not performed well, and the velocity of the gas-liquid mixture is reduced even in the ejection holes, resulting in poor atomization. For this reason,
It is extremely difficult to obtain a large turndown ratio.
In the case of a large commercial boiler, it is possible to cope with load fluctuations by burner cutting, but in the case of an industrial boiler with a small number of burners, it is fatal that the turndown ratio cannot be made large.

本発明の目的は、上記した従来技術の問題点を解消
し、燃焼効率の向上と低公害化の向上を図った二流体ア
トマイザを提供することにある。
It is an object of the present invention to provide a two-fluid atomizer which solves the above-mentioned problems of the prior art and improves combustion efficiency and pollution reduction.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

上記目的を達成するために、本発名は燃料と微粒化媒
体をアトマイザ内で混合する二流体アトマイザにおい
て、燃料と微流化媒体との混合流体をアトマイザの外部
に噴出するためのアトマイザ噴出孔に隣接させて、その
同軸円周上にその噴出孔の孔径以下の複数の副噴出孔を
設けたものである。
In order to achieve the above object, the present name is a two-fluid atomizer that mixes fuel and atomizing medium in the atomizer, and atomizer ejection holes for ejecting the mixed fluid of fuel and atomizing medium to the outside of the atomizer. A plurality of sub-injection holes each having a diameter equal to or smaller than the diameter of the ejection hole are provided on the coaxial circumference.

〔作用〕[Action]

アトマイザ噴出孔では、噴霧粒径が比較的大きく、か
つ噴出速度が小さくなり、大容量の噴射に適している。
一方、副噴出孔では、噴出速度が大きくなる反面微粒化
が促進される。したがって、副噴出孔では着火アシスト
用の副噴出流が発生する。この状態においては、スラリ
燃料は、着火性及び保炎性の良好な燃焼となる。特にバ
ーナガン内筒をバーナ軸方向に移動自在とすると、気液
衝突距離が調整され、微粒化特性が制御される。
The atomizer ejection hole has a relatively large atomization particle diameter and a low ejection speed, and is suitable for large-capacity ejection.
On the other hand, in the secondary ejection holes, atomization is promoted while the ejection speed increases. Therefore, a secondary jet for assisting ignition is generated in the secondary jet hole. In this state, the slurry fuel is burned with good ignitability and flame holding property. Particularly, when the inner cylinder of the burner gun is made movable in the axial direction of the burner, the gas-liquid collision distance is adjusted and the atomization characteristics are controlled.

〔発明の実施例〕Example of Invention

以下、図面に基づいて本発明の実施例を説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

第1図及び第2図は本発明の第1実施例を示す断面図
及び噴出孔部分の平面図である。本実施例においては、
第14図と同一であるものには同一符号を用いている。し
たがって重複する説明を省略する。
1 and 2 are a sectional view and a plan view of an ejection hole portion showing a first embodiment of the present invention. In this embodiment,
The same components as those in FIG. 14 are designated by the same reference numerals. Therefore, redundant description will be omitted.

本実施例においては、アトマイザチツプ本体1の火炉
側表面の同一円周上に開口する複数の噴出孔8が設けら
れ、この噴出孔8の同軸外周円上に第2図に示すように
噴出孔8の孔径よりも孔径を小さくした副噴出孔11が円
周方向に90度間隔で4ケずつ設けられている。この例に
おいては、バーナの中心軸12に対する噴出孔(噴出孔8
と各副噴出孔11)の拡がり角Θi(i=0〜4)は次の
如く設定される。
In this embodiment, a plurality of ejection holes 8 opening on the same circumference of the surface of the atomizer chip body 1 on the furnace side are provided, and the ejection holes 8 are formed on the same coaxial outer circumference circle as shown in FIG. Sub-spout holes 11 each having a hole diameter smaller than that of No. 8 are provided at intervals of 90 degrees in the circumferential direction, four by four. In this example, the ejection hole (ejection hole 8) with respect to the central axis 12 of the burner
And the divergence angle Θi (i = 0 to 4) of each sub ejection hole 11) is set as follows.

Θ<Θ=Θ=Θ<Θ ……(1式) また、バーナの中心軸12に対する円周方向への傾斜角
は、本例ではいずれも0゜としている。
[Theta] 1 <[Theta] 0 = [Theta] 2 = [Theta] 3 <[Theta] 4 (Equation 1) Further, the inclination angle in the circumferential direction with respect to the central axis 12 of the burner is 0 [deg.] In this example.

第3図(a)、(b)、(c)は、噴出孔8と副噴出
孔11の組合せ配設例を示す平面図である。第3図(a)
は、各噴出孔において、バーナ中心軸12側及びアトマイ
ザチツプ外周側に副噴出孔11を同じ半径方向軸上に各1
ケずつ設けた例である。第3図(b)は各噴出孔におい
て、アトマイザ外周囲側に3ケの副噴出孔11を狭い間隔
で開孔する例である。第3図(c)は、第3図(b)と
は逆に2個の副噴出孔11をバーナ中心軸12側に集めて構
成されている。尚、図中、13は噴出孔中心軸、14は副噴
出孔中心軸である。
3 (a), (b), and (c) are plan views showing examples of combined arrangement of the ejection holes 8 and the sub ejection holes 11. As shown in FIG. Fig. 3 (a)
In each of the ejection holes, a sub-ejection hole 11 is provided on the burner central axis 12 side and on the atomizer chip outer peripheral side, and one sub-ejection hole 11 is provided on the same radial axis.
This is an example in which each ke is provided. FIG. 3 (b) shows an example in which, in each ejection hole, three auxiliary ejection holes 11 are formed on the outer peripheral side of the atomizer at narrow intervals. In contrast to FIG. 3 (b), FIG. 3 (c) is constructed by collecting two auxiliary ejection holes 11 on the burner central axis 12 side. In the figure, 13 is the central axis of the ejection hole, and 14 is the central axis of the sub ejection hole.

副噴出孔11の孔径は噴出孔8の1/2程度にするのが好
ましい。すなわち、噴出孔径を4mmとすれば副噴出孔径
が2mm程度になるわけである。これ以上に副噴出孔径を
小さくすると、石炭粒子もしくは異物による目づまり等
が生じ、運転操作上問題になる可能性もある。
It is preferable that the diameter of the sub-spout hole 11 is about 1/2 of that of the spout hole 8. That is, if the ejection hole diameter is 4 mm, the auxiliary ejection hole diameter is about 2 mm. If the diameter of the secondary ejection hole is made smaller than this, clogging due to coal particles or foreign matter may occur, which may cause a problem in driving operation.

燃料比が高く含有N分を多い石炭種をスラリ化し、低
NOx燃焼させるためには、保炎を強化することが最も効
果的である。保炎性の向上は未燃分の低減すなわち燃焼
効率のアップにもつながる。(ちなみに、ボイラ用バー
ナの性能は、NOxと未燃分の排出量で評価されることが
多い。) 本実施例における二流体アトマイザは、孔径の異なる
噴出孔を各々主噴出孔もしくは副噴出孔として利用して
おり、孔径が異なると微粒化用の作用にも相違が生じ
る。孔径が大きい場合は、噴霧粒径が比較的大きめにな
るものの噴出速度が小さい。また当然のことであるが、
大容量の噴射に適している。そのため、本実施例では、
孔径の大きい方の噴出孔を主噴出孔として用いる。一
方、孔径が小さくなると、噴出速度が大きくなる反面微
粒化が良好(噴霧粒径が小さく)になる。したがって燃
料アシスト用もしくは低O2燃焼の噴霧用に好適である。
Slurry coal species with high fuel ratio and high N content,
In order to burn NOx, strengthening flame holding is the most effective. Improvement of flame holding property leads to reduction of unburned content, that is, improvement of combustion efficiency. (By the way, the performance of a boiler burner is often evaluated by the amount of NOx and the amount of unburned components discharged.) In the two-fluid atomizer of the present embodiment, the jet holes having different hole diameters are provided as main jet holes or sub jet holes, respectively. If the pore size is different, the action for atomization also differs. When the pore size is large, the spray particle size is relatively large, but the ejection speed is low. And of course,
Suitable for large volume injection. Therefore, in this embodiment,
The larger ejection hole is used as the main ejection hole. On the other hand, when the hole diameter is small, the ejection speed is high, but the atomization is good (the spray particle size is small). Therefore, it is suitable for fuel assist or low O 2 combustion spray.

第4図及び第5図には、第1図に示すアトマイザを利
用した場合における2つの噴霧フローパターン例を模式
的に示す。第4図は、第3図(b)に対応しており、ア
トマイザの半径方向外周囲に配置した孔径の小さな副噴
出孔11からの微細な、噴霧流15の外周囲で速やかに着火
させ良好に火炎保持する効果をねらったものである。こ
のような噴霧条件下では、燃焼用空気17の旋回供給によ
り、噴霧流15の中心に高温の還元炎16が形成され低NOx
燃焼が達成される。
4 and 5 schematically show two spray flow pattern examples when the atomizer shown in FIG. 1 is used. FIG. 4 corresponds to FIG. 3 (b), and it is possible to quickly ignite the fine surroundings of the spray flow 15 from the sub-injection holes 11 with a small hole diameter, which are arranged on the outer periphery of the atomizer in the radial direction. It is aimed at the effect of holding flame. Under such a spray condition, the swirling supply of the combustion air 17 forms a high-temperature reducing flame 16 in the center of the spray flow 15 to reduce the NOx.
Combustion is achieved.

第5図は第3図(c)に対応する。噴霧流20の中心に
低O2の還元火炎19がつくられるが、ここは高温にならな
ければ燃焼が遅れ、低NOxになる一方で未燃分が増大す
る危険もある。本例は、噴霧流の中心に微粒を集中して
燃焼を進めNOx未燃分の同時低減を図ろうとするもので
ある。なみ、第4図及び第5図中、18はスロートバーナ
である。
FIG. 5 corresponds to FIG. 3 (c). A low O 2 reducing flame 19 is formed at the center of the spray flow 20, but if the temperature is not high, combustion is delayed, resulting in low NOx and increasing the amount of unburned matter. In this example, fine particles are concentrated in the center of the spray flow and combustion is promoted to simultaneously reduce unburned NOx content. By the way, in FIG. 4 and FIG. 5, 18 is a throat burner.

第3図における(b)と(c)の両効果を同時に合わ
せ持つように設計したのが第3図(a)に示す具体化例
である。燃焼アシスト−保炎用としてアトマイザの外周
側あるいは噴出孔8の円周方向(左、右)にも、燃焼促
進用の噴霧を行う副噴出孔11を設けている。
The embodiment shown in FIG. 3 (a) is designed to have both the effects (b) and (c) in FIG. 3 at the same time. For combustion assist-flame holding, auxiliary jet holes 11 for spraying for combustion promotion are also provided on the outer peripheral side of the atomizer or in the circumferential direction (left, right) of the jet holes 8.

第6図は第1図の実施例と従来例における燃焼試験結
果を示し、NOxに対する灰中未燃分率特性が示されてい
る。従来のアトマイザと未燃分を同一レベルとして比較
すると、本発明のアトマイザはNOxが半分程度まで低減
されたことがわかる。さらに、同一NOxレベルで比較す
れば、未燃分は1/4程度にまで著しく減少する。
FIG. 6 shows the combustion test results in the example of FIG. 1 and the conventional example, and shows the ash unburnt fraction ratio characteristics with respect to NOx. Comparing the conventional atomizer and the unburned component at the same level, it can be seen that the atomizer of the present invention reduced NOx to about half. Furthermore, when compared at the same NOx level, the unburned content is significantly reduced to about 1/4.

また本発明になるアトマイザは、上記した如く副噴出
孔11による強力な保炎作用を有するため、大容量化(ス
ケールアップ)が容易に可能になる。
Further, since the atomizer according to the present invention has a strong flame holding action by the auxiliary jet holes 11 as described above, it is possible to easily increase the capacity (scale up).

第7図及び第8図は本発明の第2の実施例を示す噴出
孔部の要部断面図及び平面図である。本実施例はYジェ
ット式アトマイザと呼ばれる中間混合式アトマイザの例
である。
FIG. 7 and FIG. 8 are a sectional view and a plan view of a main part of an ejection hole portion showing a second embodiment of the present invention. The present embodiment is an example of an intermediate mixing type atomizer called a Y jet type atomizer.

アトマイザチツプ本体21の壁内の軸方向に燃料2が導
入される燃料供給孔22が設けられ、混合室と火炉側間を
貫通し、かつ燃料供給孔22に連通させて主混合噴出孔23
が設けられている。主混合噴出孔23の近傍には、これを
軸心として所定半径上に副混合噴出孔24が設けられてい
る。また、主混合噴出孔23の上流端には、主混合噴出孔
用微粒化媒体供給孔25が設けられ、この供給孔25に連通
して下流側に径が徐々に拡大する副噴出孔用微粒化媒体
供給孔26が設けられている。
A fuel supply hole 22 into which the fuel 2 is introduced is provided in the wall of the atomizer chip body 21 in the axial direction. The fuel supply hole 22 penetrates between the mixing chamber and the furnace side and is communicated with the fuel supply hole 22.
Is provided. In the vicinity of the main mixing ejection hole 23, a sub-mixing ejection hole 24 is provided on a predetermined radius with this as an axis. Further, at the upstream end of the main mixing ejection hole 23, a main mixing ejection hole atomizing medium supply hole 25 is provided, and a sub ejection hole fine particle communicating with the supply hole 25 and gradually increasing in diameter to the downstream side. A chemical medium supply hole 26 is provided.

本実施例は、構造上第3図(b)と同様であり、した
がって、微粒化及び燃焼改善に対する効果は、前記実施
例と同様である。
This embodiment is structurally similar to that of FIG. 3 (b), and therefore the effects on atomization and combustion improvement are similar to those of the previous embodiment.

第9図は本発明の第3の実施例を示す断面図である。
尚、本実施例においては、第1図と同一であるものには
同一引用数字を用いている。
FIG. 9 is a sectional view showing a third embodiment of the present invention.
In this embodiment, the same reference numerals are used for the same parts as those in FIG.

アトマイザは、燃料2を流通供給するバーナガン内筒
32、微粒化媒体3である蒸気あるいは圧縮空気を流通供
給するバーナガン外筒31、燃料2と微粒化媒体を合流さ
せるインタメディエイトプレート10、アトマイザチツプ
本体1、及びインタメディエイトプレートを中間位置に
はさみ込みアトマイザチツプ本体1とバーナガン外筒31
を固定するキャップナット9を主として構成される。
The atomizer is a burner gun inner cylinder that distributes and supplies the fuel 2.
32, a burner gun outer cylinder 31 for supplying vapor or compressed air as the atomizing medium 3, an intermediate plate 10 for joining the fuel 2 and the atomizing medium, an atomizer chip body 1, and an intermediate plate at intermediate positions. Atomizer chip body 1 with scissors and burner gun outer cylinder 31
Is mainly composed of a cap nut 9 for fixing.

アトマイザチツプ本体1には、混合室7の火炉側内壁
面から外表面方向において、同一円周上に複数の噴出孔
8が所定の間隔を有して開口している。また、混合室7
の内部には、インタメディエイトプレート10の方向から
混合室内側方向へ孔径を縮小し最小孔径を混合室7の内
径の1/2程度とする内混室内ノズル35がスプリングコイ
ル16によって上流側に付勢されるように挿入されてい
る。尚、このスプリングコイル36を利用せずに、アトマ
イザチツプ本体と内混室内ノズルを組立てることも可能
である。
In the atomizer chip body 1, a plurality of ejection holes 8 are opened at predetermined intervals on the same circumference in the outer surface direction from the inner wall surface of the mixing chamber 7 on the furnace side. Also, the mixing chamber 7
Inside, the inner mixing chamber nozzle 35 that reduces the hole diameter from the direction of the intermediate plate 10 toward the inside of the mixing chamber and makes the minimum hole diameter about 1/2 of the inner diameter of the mixing chamber 7 is provided upstream by the spring coil 16. It is inserted to be biased. It is also possible to assemble the atomizer chip main body and the inner mixing chamber nozzle without using the spring coil 36.

バーナガン内筒32の先端に所定の広がり角度を有して
開口する燃料ノズル33より噴出する燃料2とインタメデ
ィエイトプレート10の微粒化媒体孔5より供給される微
粒化媒体3は、内混室内ノズル35のスロート表面で衝突
合流する。即ち、混合室7内へ入る直前の高せん断微粒
化領域でなされる。
The fuel 2 ejected from the fuel nozzle 33 having a predetermined spread angle at the tip of the burner gun inner cylinder 32 and the atomizing medium 3 supplied from the atomizing medium hole 5 of the intermediate plate 10 are contained in the inner mixing chamber. Collision and merge on the throat surface of the nozzle 35. That is, it is performed in the high shear atomization region immediately before entering the mixing chamber 7.

バーナガン内筒32は、燃料負荷変動に対応させて、バ
ーナ外部からの操作によって軸方向に移動(微調整)可
能とする。つまり燃料ノズル33の出口と、内混室内ノズ
ル35のスロート表面あるいは微粒化媒体孔5の出口の距
離を変化させて1次微粒化特性を制御する。一般に、低
負荷時には両者の距離を小さくして微粒化を促進し、負
荷を上昇させるに伴って離すようにする。
The burner gun inner cylinder 32 can be moved (finely adjusted) in the axial direction by an operation from the outside of the burner in response to the fuel load fluctuation. That is, the primary atomization characteristics are controlled by changing the distance between the outlet of the fuel nozzle 33 and the throat surface of the nozzle 35 of the inner mixing chamber or the outlet of the atomizing medium hole 5. Generally, when the load is low, the distance between the two is reduced to promote atomization, and they are separated as the load is increased.

一般に第13図に示されるような従来の内部混合式アト
マイザは、燃料と微粒化媒体が最初に衝突する1次微粒
化と、アトマイザチツプ本体の混合室に開口する噴出孔
での2次微粒化の両者の組み合わせによって、全体の微
粒化性能が決定される。これに対し本実施例のアトマイ
ザは、1次微粒化を制御することによって、負荷低下に
伴う微粒化性能の劣化を改善できる。
Generally, the conventional internal mixing atomizer as shown in FIG. 13 has a primary atomization in which the fuel and the atomizing medium first collide with each other, and a secondary atomization in the injection hole opening in the mixing chamber of the atomizer chip body. The total atomization performance is determined by the combination of both. On the other hand, the atomizer of this embodiment can improve the deterioration of the atomization performance due to the load reduction by controlling the primary atomization.

第10図は第9図の実施例における1次微粒化領域の形
成を示す説明図である。バーナガン内筒32の先端に開口
する燃料ノズル33から噴出される燃料2は、内混室内ノ
ズル35のスロート表面に衝突し、同時に微粒化媒体孔5
より高速で噴射される微粒化媒体3によって吹き飛ばさ
れるように微粒化する。そのため、燃料ノズル33の出口
とスロート表面とのクリアランスδが極めて重要な構造
上のファクタになる。すなわち、バーナガン内筒32を火
炉側に微小距離移動させてクリアランスδを小さくすれ
ば燃料2のスロート表面への衝突速度が微粒化し易い状
態となる。また、クリアランスδが減少するほど微粒化
媒体孔5より噴出する微粒化媒体が急加速されるように
なり、1次微粒化が促進されるようになる。
FIG. 10 is an explanatory view showing the formation of the primary atomization regions in the embodiment of FIG. The fuel 2 ejected from the fuel nozzle 33 opening at the tip of the burner gun inner cylinder 32 collides with the throat surface of the nozzle 35 in the inner mixing chamber, and at the same time the atomizing medium hole 5
Atomization is performed so that the atomization medium 3 ejected at a higher speed blows it away. Therefore, the clearance δ between the outlet of the fuel nozzle 33 and the throat surface is a very important structural factor. That is, if the burner gun inner cylinder 32 is moved to the furnace side by a small distance to reduce the clearance δ, the collision speed of the fuel 2 on the throat surface is likely to be atomized. Further, as the clearance δ decreases, the atomizing medium ejected from the atomizing medium holes 5 is rapidly accelerated, and primary atomization is promoted.

第11図及び第12図は噴霧平均粒径及び未燃分率UBの第
9図の実施例と従来例の比較特性図である。実缶の運転
と同様にして気液化(微粒化媒体に対する燃料の質量流
量比)を一定にしたまま、燃料流量変化に対する噴霧平
均粒径32の変化を測定した結果である。なお、アトマ
イザは定格負荷1000Kg/hで設計している。1次微粒化制
御による第9図の構成のアトマイザは、負荷低下にもか
かわらず噴霧平均粒径32がほぼ一定である。この実験
結果からは、気液比一定の条件でも、400Kg/hまで、す
なわち2/5の低負荷までターンダウン比を大きくとれる
ことが確認されたことになる。第12図は、燃焼試験によ
って灰中(フライアッシュ)未燃分率UBを測定した結果
を示す。従来型では、負荷の低下に伴いUBが急増するの
に対し、本実施例のアトマイザでは、UBの増加が1%程
度におさまっている。このUBの1%増加の原因は、微粒
化特性の制御が作用しなかったのではなく、負荷低下に
伴う炉内温度の低下に起因するものであり、むしろ1次
微粒化の制御によって、UBの上昇を最小限に抑制する効
果が確認されたといえる。
FIG. 11 and FIG. 12 are comparative characteristic diagrams of the example of FIG. 9 and the conventional example of the spray average particle diameter and the unburned fraction U B. This is the result of measuring the change in the spray average particle size 32 with respect to the change in the fuel flow rate while keeping the gas liquefaction (mass flow rate ratio of the fuel to the atomization medium) constant in the same manner as the operation of the actual can. The atomizer is designed with a rated load of 1000 Kg / h. In the atomizer configured as shown in FIG. 9 by the primary atomization control, the spray average particle size 32 is almost constant despite the load reduction. From this experimental result, it is confirmed that the turndown ratio can be large up to 400 Kg / h, that is, up to a low load of 2/5 even under a constant gas-liquid ratio. FIG. 12 shows the result of measurement of the unburned-content ratio U B in ash (fly ash) by a combustion test. In the conventional type, U B rapidly increases as the load decreases, whereas in the atomizer of this embodiment, the increase in U B is suppressed to about 1%. The cause of this 1% increase in U B is not due to the fact that the control of the atomization characteristics did not act, but is due to the decrease in the temperature inside the furnace due to the decrease in load, rather, by the control of the primary atomization, It said to minimize the effect of suppressing the rise in U B was confirmed.

尚、高負荷時にクリアランスδを小さくすると、燃料
噴射圧力が上昇し、ポンプの能力限界を超えると共に、
危険防止の観点から見ても好ましくない。したがって、
このような制御をとるべきではない。
When the clearance δ is reduced under high load, the fuel injection pressure rises and exceeds the pump capacity limit.
It is not preferable from the viewpoint of danger prevention. Therefore,
This kind of control should not be taken.

本実施例によって、負荷変動追従性を向上できるた
め、DSS(Dairy Start−Stop)等に対する石炭スラリ
燃料の利用範囲を拡大することができる。
According to this embodiment, since the load fluctuation followability can be improved, it is possible to expand the use range of the coal slurry fuel for DSS (Dairy Start-Stop) and the like.

本発明になる二流体アトマイザは、例示したCWMに止
まらず、他の殆ど全ての液体(あるいは流体化)燃料に
対しても、燃料負荷変動に対する追従制御性の効果を発
揮する。例えば、以下に該当する燃料を列挙する。
The two-fluid atomizer according to the present invention exhibits not only the exemplified CWM, but also the effect of follow-up controllability with respect to fuel load fluctuations for almost all other liquid (or fluidized) fuels. For example, the following fuels are listed.

(1)軽油、A・B・C重油 (2)COM(石炭・油スラリ) (3)メタコール(石炭・メタノールスラリ) (4)PWM(石油コークス・水スラリ) (5)ピッチ・水スラリ (6)劣質残渣(例えばストレートアスファルト) この中で、特に(2)〜(5)はスラリ燃料であり、
比較的大きな固形粒子を含有する。そのため、第9図に
おいて、バーナガン内筒32先端の燃料噴出孔が開孔する
円錐形状面と内部混合室入口に設けられた衝突面との間
の距離を極度に狭めることが難しく(最小1.5mm程度)
なるので、設計上注意を要する。
(1) Light oil, A / B / C heavy oil (2) COM (coal / oil slurry) (3) Metacoal (coal / methanol slurry) (4) PWM (petroleum coke / water slurry) (5) Pitch / water slurry ( 6) Poor quality residue (for example, straight asphalt) Among them, (2) to (5) are slurry fuels,
It contains relatively large solid particles. Therefore, in FIG. 9, it is difficult to extremely reduce the distance between the conical surface where the fuel injection hole at the tip of the burner gun inner cylinder 32 is opened and the collision surface provided at the inlet of the internal mixing chamber (minimum 1.5 mm). degree)
Therefore, caution is required in design.

以上示した各実施例によれば、着火安定性及び保炎性
の向上が図れるために、フライアッシュ、クリンカアッ
シュ等の灰中未燃分を低減することができ、燃焼性の劣
る高燃料比速(燃料比=固定炭素/揮発分)を用いたス
ラリ燃料に対しても有利となる。さらに、バーナ近傍に
安定な高温還元ゾーンを形成できるため、NOxの低減を
図ることができる。
According to each of the examples shown above, in order to improve the ignition stability and flame holding property, fly ash, clinker ash, etc., can reduce unburned content in ash, and a high fuel ratio with poor combustibility It is also advantageous for a slurry fuel using a high speed (fuel ratio = fixed carbon / volatile matter). Furthermore, since a stable high temperature reduction zone can be formed near the burner, NOx can be reduced.

また、短炎化が可能になるため、ボイラ火炉を小さく
することができ、経済性の向上を図ることができる。
Further, since the flame can be shortened, the boiler furnace can be downsized, and the economical efficiency can be improved.

さらに、微粒化媒体量を低減できるため、ボイラ効率
の向上が図られ、補機動力費の削減が可能となる。ま
た、低過剰空気燃焼が可能になるため、硫黄分を多く含
有する炭種を用いても、低温腐食を招くことがない。
Further, since the amount of atomizing medium can be reduced, the boiler efficiency can be improved, and the auxiliary equipment power cost can be reduced. Further, since low excess air combustion becomes possible, low temperature corrosion does not occur even if a coal type containing a large amount of sulfur is used.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

以上のように本発明によれば、着火が安定化し、保炎
性が向上するため、燃焼効率が向上し、低公害燃焼化を
図ることができると共に、スケールアップ(大容量化)
が図れる。また、燃料負荷変動に対応できるため、ター
ンダウン比を大きくとることができる。
As described above, according to the present invention, since ignition is stabilized and flame holding property is improved, combustion efficiency is improved, low pollution combustion can be achieved, and scale-up (large capacity)
Can be achieved. Further, since it is possible to cope with fuel load fluctuations, it is possible to increase the turndown ratio.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図及び第2図は本発明の第1実施例を示す断面図及
び噴出孔部の平面図、第3図(a),(b),(c)は
噴出孔8と副噴出孔11の組合わせ配列例を示す平面図、
第4図及び第5図は第1図の実施例の噴霧フローパター
ンの2例を示す説明図、第6図は第1図の実施例と従来
の燃焼試験結果を示す灰中未燃分率特性図、第7図及び
第8図は本発明の第2実施例を示す要部の断面図及び平
面図、第9図は本発明の第3実施例を示す断面図、第10
図は第9図の実施例の1次微粒化領域の形成説明図、第
11図及び第12図は第9図の実施例と従来例の噴霧平均粒
径及び未燃分率の比較特性図、第13図は従来の二流体ア
トマイザを示す断面図、第14図は第13図の平面図であ
る。 1,21……アトマイザチツプ本体、4……燃料ノズル、5
……微粒化媒体孔、6……気液衝突孔、7……混合室、
8……噴出孔、11……副噴出孔、22……燃料供給孔、23
……主混合噴出孔、24……副混合噴出孔、25……主混合
噴出孔用微粒化媒体供給孔、26……副噴出孔用微粒化媒
体供給孔、31……バーナガン外筒、32……バーナガン内
筒、33……燃料ノズル、34……燃料流路、35……内混室
内ノズル、36……スプリングコイル。
1 and 2 are a sectional view showing a first embodiment of the present invention and a plan view of an ejection hole portion, and FIGS. 3 (a), 3 (b) and 3 (c) show the ejection hole 8 and the sub ejection hole 11 respectively. A plan view showing an example of a combination array of
FIGS. 4 and 5 are explanatory views showing two examples of the spray flow pattern of the embodiment of FIG. 1, and FIG. 6 is an unburned ash content in ash showing the results of the embodiment and the conventional combustion test of FIG. FIG. 7 is a characteristic view, FIG. 7 and FIG. 8 are cross-sectional views and a plan view of an essential part showing a second embodiment of the present invention, and FIG. 9 is a cross-sectional view showing a third embodiment of the present invention.
The figure is an explanatory view of the formation of the primary atomization region of the embodiment of FIG.
FIG. 11 and FIG. 12 are comparative characteristic diagrams of the sprayed average particle diameter and unburned fraction of the embodiment of FIG. 9 and the conventional example, FIG. 13 is a sectional view showing a conventional two-fluid atomizer, and FIG. FIG. 13 is a plan view of FIG. 13. 1,21 …… Atomizer chip body, 4 …… Fuel nozzle, 5
…… Atomization medium hole, 6 …… Gas-liquid collision hole, 7 …… Mixing chamber,
8 ... Jet hole, 11 ... Sub jet hole, 22 ... Fuel supply hole, 23
...... Main mixing ejection hole, 24 …… Sub mixing ejection hole, 25 …… Atomization medium supply hole for main mixing ejection hole, 26 …… Atomization medium supply hole for sub ejection hole, 31 …… Burner gun outer cylinder, 32 …… Burner gun inner cylinder, 33 …… Fuel nozzle, 34 …… Fuel flow path, 35 …… Inner mixed chamber nozzle, 36 …… Spring coil.

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】燃料供給路および燃料を微粒化するための
微粒化媒体供給路と、燃料供給路から供給される燃料お
よび微粒化媒体路から供給される微粒化媒体を混合する
混合室と、混合室内の混合流体を外部に噴出するアトマ
イザ噴出孔とを備えた二流体アトマイザにおいて、前記
噴出孔に隣接させて、その同軸円周上にその噴出孔の孔
径以下の複数の副噴出孔を設けたことを特徴とする二流
体アトマイザ。
1. A fuel supply path, an atomization medium supply path for atomizing the fuel, a mixing chamber for mixing the fuel supplied from the fuel supply path and the atomization medium supplied from the atomization medium path, In a two-fluid atomizer provided with an atomizer ejection hole for ejecting the mixed fluid in the mixing chamber to the outside, a plurality of sub-ejection holes adjacent to the ejection hole and having a diameter equal to or smaller than the diameter of the ejection hole are provided on the coaxial circumference. A two-fluid atomizer characterized in that
【請求項2】前記バーナの中心軸に対する前記副噴出孔
の中心軸のバーナ半径方向もしくは円周方向への傾斜角
度の一方を、前記噴出孔の中心軸に一致させたことを特
徴とする特許請求の範囲第(1)記載の二流体アトマイ
ザ。
2. A patent characterized in that one of the inclination angles of the central axis of the auxiliary jet hole with respect to the central axis of the burner in the burner radial direction or the circumferential direction is made to coincide with the central axis of the jet hole. The two-fluid atomizer according to claim (1).
【請求項3】前記バーナの中心軸に対する前記副噴出孔
の中心軸のバーナ半径方向もしくは円周方向への傾斜角
度の各々を、前記噴出孔の中心軸に不一致させたことを
特徴とする特許請求の範囲第(1)記載の二流体アトマ
イザ。
3. A patent, characterized in that each of the inclination angles of the central axis of the sub-injection hole with respect to the central axis of the burner in the burner radial direction or in the circumferential direction is not matched with the central axis of the ejection hole. The two-fluid atomizer according to claim (1).
【請求項4】前記バーナの内部に装着される燃料供給の
ためのバーナガン内筒をバーナの軸方向にへ移動自在に
配設し、微粒化媒体と燃料との衝突合流距離を可変自在
としたことを特徴とする特許請求の範囲第(1)記載の
二流体アトマイザ。
4. A burner gun inner cylinder for supplying fuel, which is mounted inside the burner, is arranged so as to be movable in the axial direction of the burner, and the collision-joining distance between the atomizing medium and the fuel is variable. A two-fluid atomizer according to claim (1).
【請求項5】前記混合室の入口に、孔径が下流側に向か
って小さくなる入口部を有したノズルスロートを設けた
ことを特徴とする特許請求の範囲第(1)記載の二流体
アトマイザ。
5. A two-fluid atomizer according to claim 1, wherein a nozzle throat having an inlet portion having a hole diameter that becomes smaller toward the downstream side is provided at the inlet of the mixing chamber.
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