多相混焼バーナ及びこれを備えたボイラ
【課題】 よりＮＯxが発生しにくいガスバーナを提供する。
【解決手段】本発明によれば，燃焼用空気を供給する円筒体と、円筒体と同軸に設けられ液体及びガスを噴出する２相ノズルと、前記円筒体と同軸に前記２相ノズルを囲むように配置され、かつ燃料ガスを噴出するとともに、前記２相ノズルの液体及びガスと混合火炎を形成するガスノズルと、前記ガスノズルと前記円筒体との間に設けられ、前記円筒体の燃焼用空気を噴出する孔を有して前記混合火炎を広げる多孔円板と、前記円筒体の内面と前記多孔円板の外縁との間に配置され、前記円筒体の燃焼用空気を噴出して前記混合火炎を分割する、複数の燃焼用空気口とを備える多相混焼バーナが提供される。
【解決手段】本発明によれば，燃焼用空気を供給する円筒体と、円筒体と同軸に設けられ液体及びガスを噴出する２相ノズルと、前記円筒体と同軸に前記２相ノズルを囲むように配置され、かつ燃料ガスを噴出するとともに、前記２相ノズルの液体及びガスと混合火炎を形成するガスノズルと、前記ガスノズルと前記円筒体との間に設けられ、前記円筒体の燃焼用空気を噴出する孔を有して前記混合火炎を広げる多孔円板と、前記円筒体の内面と前記多孔円板の外縁との間に配置され、前記円筒体の燃焼用空気を噴出して前記混合火炎を分割する、複数の燃焼用空気口とを備える多相混焼バーナが提供される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、多相混焼バーナに関し、特に、液体及びガスを噴出する２相ノズルと燃料ガスを噴出し、前記２相ノズルの液体及びガスとともに混合火炎を形成するガスノズルとを備える多相混焼バーナに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、ガスバーナは、廃液、廃油（以下、廃液等という）の焼却処理に用いられている。図１４及び図１５にオイル／ガス切替式のロータリーバーナを示す。図１４は、このガスバーナを説明するための断面図であり、図１５は、このガスバーナの正面図である。図１４において、点線（Ｘ１〜Ｘ２１）が空気の流れを、破線（Ｙ，Ｙ１，Ｙ２）がオイルの流れを、一点鎖線（Ｚ，Ｚ１〜Ｚ３）が燃料ガスの流れを、それぞれ示している。これらの図に示すロータリーバーナは、廃液等に相当する油を焼却するためのバーナである。
【０００３】
図１４及び図１５に示されるように、従来の廃液焼却用ガスバーナ１００（ロータリーバーナ１００）は、その正面において、円筒状の外壁内に円周を描くように配置された燃料ガス噴出孔７０と、その内側の円周上に配置された空気吹出口９０及び空気噴出孔８１，８２と、空気噴出口８１，８２及び空気吹出口９０の中央に形成されたロータリーカップ６０とで構成され、ロータリーカップ６０は、背面側にあるバーナモータ９５が回転することにより回転するように構成されている。
【０００４】
１次空気供給口９１及び２次空気供給口８３から空気が供給されると、空気吹出口９０及び空気噴出孔８１，８２は、１次空気（矢印Ｘ１１の流れ）、２次空気（矢印Ｘ２１の流れ）をそれぞれ噴出する。一方、燃料ガスがガス供給口７２からロータリーカップの内部の配管を介して供給されると、燃料ガス噴出孔７０は、燃料ガスを矢印Ｚ３の方向に噴出する。このとき、燃料ガス噴出孔７０から噴出された燃料ガスは、空気噴出孔８１，８２から噴出された２次空気と混合し燃焼して火炎（図に示すＱ）を形成する。
【０００５】
また、ロータリーカップ６０は、油供給口９２から延びる配管に接続され、油供給口９２から油が供給されるように構成されている。上記に説明したように、ロータリーカップ６０がバーナモータ９５により回転するので、油供給口９２からの油がロータリーカップ６０の壁に供給されると（矢印Ｙ１の流れ）、油は、その遠心力により矢印Ｙ２の方向に飛散する。この油は、上記の火炎（図に示すＱ）に向かって飛び散るので、最終的に油はこの火炎により燃焼されることになる。
【０００６】
しかし、このようなロータリーバーナは、油の飛散方向を正確に制御することが難しいので、燃焼温度の制御も難しい。このため、火炎温度が低くなりＣＯが多く発生したり、逆に火炎温度が高くなりＮＯxが多く発生したりすることがある。このような背景から、ＣＯやＮＯx等が発生しにくいガスバーナが開発されている。
【０００７】
例えば、ＣＯが発生しにくいガスバーナとして、リング状炎を形成するように燃料ガス及び空気を送り出す手段と、前記リング状炎の内側からこの炎に向けて微細化した廃液を噴射する廃液噴出手段とを具備し、前記廃液噴出手段が廃液を圧縮空気の圧力によりノズルから噴出させるガスバーナが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００８】
また、ＮＯxが発生しにくいガスバーナとして、複数個の低燃焼性燃料噴出流を周方向に並び、かつ噴出方向の下手側のほど互いに離れる先広がり状となる状態で形成するように、低燃焼性燃料を噴出する低燃焼性燃料噴出部と、前記同士の間ぞれぞれで高燃焼性燃料火炎を形成するように、高燃焼性燃料を供給する高燃焼性燃料供給部等を設けられたガスバーナが知られている（例えば、特許文献２参照）。
【０００９】
また、廃液等の焼却処理に用いるガスバーナ（以下、廃液焼却用ガスバーナという）ではないが、ＮＯxが発生しにくいガスバーナとして、円筒体の軸心に設けたガスノズルを設け、多孔円板から１次空気を、その周辺の筒体から２次空気を、それぞれ噴出するガスバーナが知られている（例えば、特許文献３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開平９−３０３７４５号公報
【特許文献２】特許第３７５５９４０号公報
【特許文献３】特開２００８−２０２８１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかし、環境問題の関心が高まるにつれ、さらにＮＯxの発生を抑えるガスバーナが望まれている。例えば、廃液等を焼却しても、ＮＯxが発生しにくいガスバーナが望まれている。
【００１２】
この発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、よりＮＯxが発生しにくいガスバーナを提供するものであり、特に、廃液等を焼却するための、液体及びガスを噴出する多相混焼バーナを提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
この発明によれば、燃焼用空気を供給する円筒体と、円筒体と同軸に設けられ液体及びガスを噴出する２相ノズルと、前記円筒体と同軸に前記２相ノズルを囲むように配置され、かつ燃料ガスを噴出するとともに、前記２相ノズルの液体及びガスと混合火炎を形成するガスノズルと、前記ガスノズルと前記円筒体との間に設けられ、前記円筒体の燃焼用空気を噴出する孔を有して前記混合火炎を広げる多孔円板と、前記円筒体の内面と前記多孔円板の外縁との間に配置され、前記円筒体の燃焼用空気を噴出して前記混合火炎を分割する、複数の燃焼用空気口とを備え、前記２相ノズルは、前記液体及びガスが前記多孔円板上で前記ガスノズルから噴出された燃料ガスと混合するように噴出して、前記ガスノズルが形成する燃料ガス火炎の根元に前記混合火炎を形成し、前記円筒体は、前記円筒体の端縁が前記多孔円板の面よりも軸方向に突出して、前記円筒体の端縁で前記混合火炎を保炎し、前記複数の燃焼用空気口が、前記混合火炎に燃焼用空気を噴出することにより、燃焼用空気の周りに負圧を生じさせて、前記２相ノズルから噴出された液体及びガス並びに前記ガスノズルから噴出された燃料ガスを、前記円筒体の外側から前記多孔円板上に循環させることを特徴とする多相混焼バーナが提供される。
【発明の効果】
【００１４】
この発明の多相混焼バーナは、燃焼用空気を供給する円筒体と、円筒体と同軸に設けられ液体及びガスを噴出する２相ノズルと、前記円筒体と同軸に前記２相ノズルを囲むように配置され、かつ燃料ガスを噴出するとともに、前記２相ノズルの液体及びガスと混合火炎を形成するガスノズルと、前記ガスノズルと前記円筒体との間に設けられ、前記円筒体の燃焼用空気を噴出する孔を有して前記混合火炎を広げる多孔円板とを備えているので、前記２相ノズルの液体及びガス並びに前記ガスノズルの燃料ガスによる混合火炎が広げられ、その燃焼がいわゆる薄膜燃焼となる。
【００１５】
また、前記円筒体は、前記円筒体の端縁が前記多孔円板の面よりも軸方向に突出しているので、前記混合火炎が安定して形成される（すなわち、混合火炎に対する保炎力が確保される）。
【００１６】
さらに、この発明の多相混焼バーナは、前記円筒体の内面と前記多孔円板の外縁との間に配置され、前記円筒体の燃焼用空気を噴出して前記混合火炎を分割する、複数の燃焼用空気口を備えるので、前記混合火炎が、前記軸心を中心とする周上に分割して形成される（すなわち、混合火炎が分割火炎を形成する）。
【００１７】
また、前記複数の燃焼用空気口により噴出される燃焼用空気が、前記多孔円板の燃焼用空気により広げられた前記混合火炎をその空気が噴出される方向に引き伸ばすので、前記混合火炎は薄膜状の釣鐘形の火炎となり、その燃焼が薄膜燃焼となる。
【００１８】
従って、前記混合火炎は、安定した薄膜燃焼を起こし、その火炎の火炎密度が安定して小さくなる。このため、前記混合火炎における局部的高温域の温度が下がり、燃焼物の混合火炎における滞留時間が短くなり、その結果、ＮＯxの発生が抑えられる。また、前記混合火炎は、分割されない火炎よりも、その火炎の火炎密度が小さくなる。このため、前記混合火炎における局部的高温域の温度が下がり燃焼物の混合火炎における滞留時間を短くなり、ＮＯxの発生が抑えられる。
【００１９】
また、この発明の多相混焼バーナにおいて、 前記２相ノズルは、前記液体及びガスが前記多孔円板上で前記ガスノズルから噴出された燃料ガスと混合するように噴出して、前記ガスノズルが形成する燃料ガス火炎の根元に前記混合火炎を形成し、かつ前記複数の燃焼用空気口が前記混合火炎に燃焼用空気を噴出するので、混合された前記液体及びガス並びに燃料ガスが、燃料ガス火炎の根元で燃料するとともに、その火炎の末端（前記円筒体の外側、例えば、前記円筒体の端部の前方かつ円筒体外側）に生じるエジェクタ効果（噴出する燃焼用空気の周りに生じる負圧）によって、火炎の燃焼ガス（排ガス）が前記円筒体の外側から前記多孔円板上に循環して前記複数の燃焼用空気口の燃焼用空気と再び混合する。すなわち、その燃焼ガス（排ガス）は、混合火炎の末端付近からその根元付近（つまり、前記多孔円板上）へ流れる循環流により、再び燃焼用空気と混合する。
【００２０】
従って、前記混合火炎の燃焼ガス（排ガス）が燃焼用空気と再び混合するので、その火炎温度が低下して不活性ガス化するとともに、さらに燃焼する。このため、ＮＯxの発生が抑えられる。
【００２１】
以上のように、この発明によれば、よりＮＯxが発生しにくいガスバーナが提供される。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】この発明の一実施形態に係る多相混焼バーナの構成を説明するための断面図である。
【図２】この発明の一実施形態に係る多相混焼バーナの構成を説明するための正面図である。
【図３】この発明の一実施形態に係る多相混焼バーナにおける２相ノズルの構成を説明するための断面図である。
【図４】この発明の一実施形態に係る多相混焼バーナにおける２相ノズルの先端を拡大した断面図である。
【図５】この発明の一実施形態に係る多相混焼バーナの変形例の先端を拡大した断面図である。
【図６】この発明の一実施形態に係る多相混焼バーナを用いたボイラを説明するための断面図である。
【図７】従来のロータリーバーナで都市ガスを燃焼させたときの、都市ガス流量と排ガスに含まれるＯ2，ＣＯ2濃度との関係を示すグラフである。
【図８】実施形態１に係る多相混焼バーナで都市ガスを燃焼させたときの、都市ガス流量と排ガスに含まれるＯ2，ＣＯ2濃度との関係を示すグラフである。
【図９】従来のロータリーバーナで都市ガスを燃焼させたときの、都市ガス流量と排ガスに含まれるＮＯx濃度との関係を示すグラフである。
【図１０】実施形態１に係る多相混焼バーナで都市ガスを燃焼させたときの、都市ガス流量と排ガスに含まれるＮＯx濃度との関係を示すグラフである。
【図１１】実施形態１に係る多相混焼バーナで廃油及び都市ガスを混焼させたときの、廃油流量と排ガスに含まれるＯ2，ＣＯ2濃度との関係を示すグラフである。
【図１２】実施形態１に係る多相混焼バーナで廃油及び都市ガスを混焼させたときの、廃油流量と排ガスに含まれるＮＯx濃度との関係を示すグラフである。
【図１３】実施形態１に係る多相混焼バーナで、縮合水及び都市ガスを混焼させたとき又は都市ガスのみを燃焼させたときの、ボイラ負荷と排ガスに含まれるＣＯ2，ＮＯx，ＮＯ，Ｏ2濃度との関係を示すグラフである。
【図１４】従来技術に係るロータリーバーナの構成を説明するための断面図である。
【図１５】従来技術に係るロータリーバーナの構成を説明するための正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
この発明の多相混焼バーナは、燃焼用空気を供給する円筒体と、円筒体と同軸に設けられ液体及びガスを噴出する２相ノズルと、前記円筒体と同軸に前記２相ノズルを囲むように配置され、かつ燃料ガスを噴出するとともに、前記２相ノズルの液体及びガスと混合火炎を形成するガスノズルと、前記ガスノズルと前記円筒体との間に設けられ、前記円筒体の燃焼用空気を噴出する孔を有して前記混合火炎を広げる多孔円板と、前記円筒体の内面と前記多孔円板の外縁との間に配置され、前記円筒体の燃焼用空気を噴出して前記混合火炎を分割する、複数の燃焼用空気口とを備え、前記２相ノズルは、前記液体及びガスが前記多孔円板上で前記ガスノズルから噴出された燃料ガスと混合するように噴出して、前記ガスノズルが形成する燃料ガス火炎の根元に前記混合火炎を形成し、前記円筒体は、前記円筒体の端縁が前記多孔円板の面よりも軸方向に突出して、前記円筒体の端縁で前記混合火炎を保炎し、前記複数の燃焼用空気口が、前記混合火炎に燃焼用空気を噴出することにより、燃焼用空気の周りに負圧を生じさせて、前記２相ノズルから噴出された液体及びガス並びに前記ガスノズルから噴出された燃料ガスを、前記円筒体の外側から前記多孔円板上に循環させることを特徴とする。
【００２４】
ここで、前記液体が廃液又は廃油であり、前記ガスが空気であってもよく、この発明の多相混焼バーナがこれらの液体及びガスが供給されてその燃焼に用いられる廃液焼却用バーナであってもよい。このような用途であれば、燃えにくい液体（例えば、水分が多い液体）を焼却する場合でも、ＮＯxの発生量を抑えることができる。
【００２５】
例えば、廃液又は廃油として、廃食油、米ぬか油、グリセリン、圧延油、縮合水を用いることができる。これらから選ばれる廃液又は廃油の１つで構成されてもよいし、また、これらの混合物であってもよく、水分が含まれてもよい。このような廃液又は廃油は、比較的着火しにくいが、この発明の多相混焼バーナであれば、ほぼ完全燃焼させることができる。
【００２６】
また、前記燃料ガスは、都市ガス又はプロパンガスであってもよい。このような燃料ガスであれば、前記廃液又は廃油及び空気との燃焼に優れる。この場合、前記廃液又は廃油に対する都市ガス又はプロパンガスの混合比が４以下であるとよい。
【００２７】
なお、前記多孔円板は、例えば、前記ガスノズルと前記円筒体との間にそれらの軸に直交して設けられてもよい。また、前記複数の燃焼用空気口は、前記円筒体の内面と前記多孔円板の外縁との間に設けられるとともに前記円筒体と同軸の円周上に均等に分割されて配置され、前記円筒体の燃焼用空気を噴出して前記混合火炎を分割してもよい。
以下、この発明の実施形態について説明する。
【００２８】
この発明の実施形態において、前記発明の構成に加え、前記２相ノズルは、そのノズル口から噴出方向と逆側に直線的に延びるノズル穴と、液体を供給する液体供給管及びガスを供給するガス供給管とを備え、前記ガス供給管が前記ノズル穴底部と接続され、前記液体供給管が前記ノズル穴側面と接続されて、前記ガス及び前記液体がノズル口内で混合されてもよい。
【００２９】
この実施形態によれば、前記液体供給管により供給される液体が、前記ガス供給管により供給されるガスにノズル口内で混合されるので、前記液体が前記ガスに均一に混合され、安定した燃焼が実現できる。このため、ＮＯxの発生の抑制に優れる。
【００３０】
例えば、この実施形態において、前記液体供給管が、前記ノズル穴が延びる方向に対して鋭角に接続されてもよい。前記液体供給管で前記液体が前記ガスにより均一に混合される。
【００３１】
また、この発明の実施形態において、前記発明の構成に加え、前記２相ノズル及び前記ガスノズルが、前記多孔円板の面よりも突出し、かつ前記円筒体の突出した端部よりも内側に設けられてもよい。
【００３２】
このような形態であれば、前記液体及びガスが前記多孔円板上で前記ガスノズルから噴出された燃料ガスと混合するように噴出して、前記ガスノズルが形成する燃料ガス火炎の根元に前記混合火炎を形成する。さらに、前記複数の燃焼用空気口が、前記混合火炎に燃焼用空気を噴出するので、上記で説明したように、燃焼ガス（排ガス）が混合火炎の末端付近からその根元付近（つまり、前記多孔円板上）へ流れる循環流により、再び燃焼用空気と混合し、その火炎温度が低下して不活性ガス化するとともに、さらに燃焼する。このため、ＮＯxの発生が抑えられる。
【００３３】
例えば、前記２相ノズルの突出量は、前記多孔円板の面よりも前記円筒体の端部側に向かって約５０ｍｍである。
【００３４】
また、この発明の実施形態において、前記発明の構成に加え、前記２相ノズルは、前記ガスノズルよりも前記円筒体の端部側に向かって突出しているとよい。
【００３５】
このような形態であれば、前記液体及びガスが前記多孔円板上で前記ガスノズルから噴出された燃料ガスと混合するように噴出して、前記ガスノズルが形成する燃料ガス火炎の根元に前記混合火炎を形成する。このため、上記実施形態と同様に、前記混合火炎の火炎温度が低下して不活性ガス化するとともに、さらに燃焼する。このため、ＮＯxの発生が抑えられる。
【００３６】
また、この発明の実施形態において、前記発明の構成に加え、前記ガスノズルが、前記円筒体内側を通り燃料ガスを供給する第２円筒体の端部に設けられ、前記２相ノズルが、前記ガスノズルの第２円筒体内側を通り液体及びガスを供給する第３円筒体の端部に設置されてもよい。
【００３７】
この実施形態によれば、構造が簡単であるため、安定した燃焼を実現できるとともに、製造コストを抑えることができる。
【００３８】
また、この発明の実施形態において、前記発明の構成に加え、前記円筒体の軸心からその外周に向かって、前記２相ノズル、前記ガスノズル、前記多孔円板の孔の順で配置されて、前記２相ノズルから噴出された液体及びガスが前記多孔円板上で前記ガスノズルから噴出された燃料ガスと混合されてもよい。
【００３９】
このような構成であれば、前記液体及びガス並びに燃料ガスが前記多孔円板上で薄膜燃焼する。このため、ＮＯxの発生の抑制に優れる。
【００４０】
また、この発明の実施形態において、前記発明の構成に加え、前記２相ノズルは、廃液又は廃油及び空気用の２相ノズルであり、廃液焼却に優れた多相混焼バーナであってもよい。
【００４１】
また、この発明の多相混焼バーナは、ボイラに適用されてもよい。従って、別の観点によれば、この発明のボイラは、前記発明の多相混焼バーナを備えてもよい。
【００４２】
以下、図面に示す実施形態を用いて、この発明を詳述する。なお、以下に記述する実施形態および実施例はこの発明の具体的な一例に過ぎず、この発明はこれらよって限定されるものではない。
【００４３】
〔実施形態１〕
図１及び図２は、この発明の一実施形態に係る多相混焼バーナの構成を説明するための概念図である。図１は断面図であり、図２は正面図である。この実施形態に係る多相混焼バーナは、廃油液焼却用バーナであり、図１及び図２において、この廃油液焼却用バーナの焚口側を正面としている。
【００４４】
図１に示すように、この実施形態に係る多相混焼バーナ１は、廃油噴霧用ノズル１０と、ガスノズル２０と、バッフル板３０と、燃焼筒３５の端部３７に形成された燃焼用空気口４０とで構成されている。これらの構成部品は、図２に示すように、燃焼筒３５の軸心に廃油噴霧用ノズル１０が配置され、この軸心を中心に、廃油噴霧用ノズル１０、ガスノズル２０、バッフル板３０、燃焼用空気口４０及び燃焼筒３５の順序で配置されている。
【００４５】
廃油噴霧用ノズル１０は、空気に廃油を混合して噴霧するノズルであり、廃油を供給する廃油供給円筒１４と、空気を供給する空気供給円筒１３と、これらの円筒を連結する噴霧先端部５０と、噴霧先端部５０に形成されたノズル穴１２及びノズル口１１とで構成されている。廃油供給円筒１４の軸心は、空気供給円筒１３及び燃焼筒３５の軸心と、同じ軸を軸心としており、燃焼筒３５の内側に空気供給円筒１３が配置され、さらにその内側に廃油供給円筒１４が配置されている。
【００４６】
廃油供給円筒１４は、その一端に廃油供給口１９が形成され、この廃油供給口１９から廃油が供給されると（図１に示すＢ）、その円筒内側の空間を廃油が流れて、廃油が廃油噴霧用ノズル１０のノズル穴１２に供給される。
【００４７】
空気供給円筒１３は、その側面に空気を供給するための、空気供給口１８が形成された管が連結され、一方の端にフランジが設けられ、もう一方の端部に噴霧先端部５０が連結されている。フランジは、廃油供給円筒１４が貫通する箇所を除いてその全周が塞がれている。
【００４８】
空気供給円筒１３は、同じ軸を軸心とする廃油供給円筒１４がその内側に配置されているので、空気供給口１８から空気が供給されると（図１に示すＡ１）、廃油供給円筒１４と空気供給円筒１３との間に空気が流れて、廃油噴霧用ノズル１０のノズル穴１２に空気が供給される。
【００４９】
一方、ガスノズル２０は、都市ガスやプロパンガス等の燃焼ガスを噴出するノズルであり、燃焼ガスを供給する燃焼ガス供給円筒２５と、その一端に形成されたノズル穴２２及びノズル口２１とで構成されている。
【００５０】
燃焼ガス供給円筒２５も、空気供給円筒１３と同様に、廃油供給円筒１４と同じ軸を軸心とし、空気供給円筒１３（及び廃油供給円筒１４）が貫通する箇所を除いて一方の端が塞がれ、もう一方の端は、先端が先細る形状の先端部２４が連結されている。この先端部２４は、その傾斜した側面にノズル穴２２が形成され、その先端の軸心部を廃油噴霧用ノズル１０が貫通している。また、燃焼ガス供給円筒２５も、空気供給円筒１３と同様に、その側面に管が連結され、この管には燃焼ガスを供給するための、燃焼ガス供給口２６が形成されている。
【００５１】
燃焼ガス供給円筒２５も、同じ軸を軸心とする円筒、すなわち空気供給円筒１３がその内側に配置されているので、燃焼ガス供給口２６から燃焼ガスが供給されると（図１に示すＣ）、空気供給円筒１３と燃焼ガス供給円筒２５との間に燃焼ガスが流れて、ノズル穴２２を介してノズル口２１から燃焼ガスが噴出される。
【００５２】
廃油噴霧用ノズル１０及びガスノズル２０における廃油、空気及び燃焼ガスの流れについて、さらに図を用いて説明する。図３は、この発明の一実施形態に係る多相混焼バーナにおける２相ノズルの構成を説明するための断面図である。また、図４は、この発明の一実施形態に係る多相混焼バーナにおける２相ノズルの先端を拡大した断面図である。また、図５は、この発明の一実施形態に係る多相混焼バーナの変形例の先端を拡大した断面図である。ここで、図５は、パイロットバーナーを設けた場合の例に相当する。
【００５３】
図３及び図４に示すように、燃焼ガス供給口２６から供給された燃焼ガス（図１及び図３に示すＣ）は、空気供給円筒１３と燃焼ガス供給円筒２５の間の空間１６を経て、燃焼ガス供給円筒２５の先端部２４に形成されたノズル穴２２を通りノズル口２１からその外部に噴出される（図１及び図３に示すＣ２）。
【００５４】
一方、空気供給口１８から供給された空気（図１及び図３に示すＡ１）は、図３及び図４に示すように、廃油供給円筒１４と空気供給円筒１３の空間１５を経て、バックプレート５１とノズルチップ５２とで構成される噴霧先端部５０に達する。噴霧先端部５０には、空気が溜る空間、空気溜り１２Ｃが形成されており、ここで空気が滞留する。空気溜り１２Ｃは、その空間一部（ノズル穴底部）から直線的に延びるノズル穴１２が形成されており、空気は、ノズル穴１２を通って廃油を供給する細管１２Ｂ（ノズル穴側面）で廃油と合流して混合し、ノズル口１１に達して、ノズル口１１から廃油を噴霧させる（図１及び図３に示すＢ２）。
【００５５】
また、廃油供給口１９から供給された廃油（図１及び図３に示すＢ）は、図３及び図４に示すように、廃油供給円筒１４の内側の空間１７を流れて、空気と同様に、バックプレートとノズルチップとで構成される噴霧先端部５０に達する（廃油は、バックプレート内で内側に向かう空気と異なり、バックプレート内で外側に向かう。）。噴霧先端部５０には廃油が溜る空間、廃油溜り１２Ｄが形成されており、ここで廃油が滞留する。廃油溜り１２Ｄには、細管１２Ｂがノズル穴１２（ノズル穴１２の空気の流れる方向）に対して鋭角に形成されているので、廃油は細管１２Ｂを通ってノズル穴１２の空気に混合される。細管１２Ｂがノズル穴１２に対して鋭角に合流するので、ノズル穴１２内部で廃油が霧化され均等かつ微粒子化される（空気に均一に混合される）。そして、ノズル穴１２内部で霧化された廃油は、ノズル口１１から噴霧される（図３に示すＢ２）。
【００５６】
さらに、噴出された燃焼ガス（図１及び図３に示すＣ２）は、図３及び図４に示すように、噴霧された廃油（図１及び図３に示すＢ２）の外側（軸心からみて外側）に排出される。ノズル口１１とノズル口２１との間に空気口が無いので、そのまま飛散し、２次空気Ａ２１により、バッフル板３０上で燃焼ガスと噴霧された廃油が混合することになる。このため、燃焼ガスが燃焼し燃焼ガス火炎が形成されると、燃料ガス火炎の根元に前記混合火炎が形成される。
【００５７】
ここで、廃油噴霧用ノズル１０のノズル口１１及びガスノズル２０のノズル口２１は、後述するバッフル板３０の表面よりも突出し、また、後述する燃焼筒３５で焚き口側に突出し、かつ燃焼用空気口４０が形成された端部のよりも内側に設けられ、また、ノズル口１１は、ガスノズル２０よりもバッフル板３０から離れて形成されている。
【００５８】
ノズル口１１及びノズル口２１のバッフル板３０の表面からの突出量は、燃焼筒３５の大きさやバッフル板３０の孔３１及び燃焼用空気口４０の大きさ、配置等に応じて適宜調整されるとよいが、例えば、直径３６５ｍｍの燃焼筒３５を採用した場合に、ノズル口１１をバッフル板３０の表面に対して約５０ｍｍ程度突出させるとよい。（後述するように、燃焼用空気口４０がバッフル板３０の表面から約５０ｍｍ突出しているので、ノズル口１１の突出量を燃焼用空気口４０の突出量とほぼ同程度、又は燃焼用空気口４０の突出量よりもやや小さく設定するとよい。）
【００５９】
このようにノズル口１１及びノズル口２１が配置されることにより、バッフル板３０上で燃焼ガスと噴霧された廃油が混合するとともに、混合火炎の末端付近からその根元付近へ流れる循環流を利用して、燃焼ガス（排ガス）が再び燃焼用空気と混合しやすくなり、ＮＯxの発生量を抑えることができる。
【００６０】
また、廃油噴霧用ノズル１０及びガスノズル２０は、噴霧する廃油及び噴出する燃料ガスが衝突しないように、そのノズル穴の方向が定められている。この実施形態の場合、廃油噴霧用ノズル１０は、そのノズル穴が廃油供給円筒１４の軸心を中心に４５度の方向に形成され（図３及び図５に示すθ１が４５度）、ガスノズル２０は、そのノズル穴が廃油供給円筒１４の軸心を中心に９０度の方向で形成されている（図３及び図５に示すθ２が９０度）。このように、廃油供給円筒１４の軸心に対して、廃油噴霧用ノズル１０のノズル穴の角度が、ガスノズル２０のノズル穴の角度よりも小さく形成されている（例えば，図５参照）。
【００６１】
このような方向にノズル穴を形成することにより、各ノズル穴から噴出される廃油及び燃料ガスが衝突しない（又は衝突しにくい）ので、燃焼物の衝突により空燃比がくずれることがほとんど生じない。従って、燃料ガスの燃焼が安定し、その周辺の廃油を高温域の火炎で燃焼させることができる。
【００６２】
また、図１及び図２に示すように、バッフル板３０は、その面内に複数の孔３１（多孔）が形成され、この孔３１は、廃油噴霧用ノズル１０の軸心を中心とする円周上に均一に配置されている。また、バッフル板は、燃焼筒３５との間に２次空気排出口３８を備え、２次空気排出口３８は、燃焼筒３５の内壁とバッフル板の外周部との間に、燃焼筒３５の内壁の円周を分割するように複数設けられている（図２では８箇所）。さらに、バッフル板３０は、燃焼筒３５の内側にその円筒の端部３６が突出するように配置されている（バッフル板３０は、燃焼筒３５の軸心とほぼ直交するように配置されている）。
【００６３】
一方、燃焼筒３５は、一方の端に背面側から空気（２次空気という）を供給する２次空気供給口４１が形成され、もう一方の端にバッフル板３０が配置されている。また、燃焼筒３５は、バッフル板３０が配置されている端部３６が突出するように構成されている。
【００６４】
２次空気供給口４１から２次空気が供給されると（図１に示すＡ２）、バッフル板３０の面に複数の孔３１が形成されているので、バッフル板３０の孔３１から２次空気が排出される（図１に示すＡ２１）。また、バッフル板３０は、２次空気排出口３８も備えているので、２次空気が２次空気排出口３８からも排出され、この２次空気は、突出した円筒の端部３６に沿って正面側に流れる（図１に示すＡ２２）。
【００６５】
バッフル板３０の孔３１から２次空気が供給され、上記で説明したように廃油噴霧用ノズル１０及びガスノズル２０から廃油及び燃焼ガスが噴霧され噴出されると、混合火炎（図１に示すＤ）が形成される。バッフル板３０の孔３１は、複数の孔がその面に均一に配置されているので、混合火炎は、排出される２次空気によってその火炎が広げられ、いわゆる薄膜燃焼を起こすこととなる。
【００６６】
また、燃焼筒３５の端部３６が突出して、２次空気が突出した端部３６に沿って流れるので、混合火炎（図１に示すＤ）は保炎され安定する。
【００６７】
また、燃焼用空気口４０は、燃焼筒３５の内壁とバッフル板３０の外周の間に形成され、燃焼筒３５の内壁の円周を分割するように配置されている。図２から明らかなように、この実施形態では、８つの燃焼用空気口４０が、燃焼筒３５の内壁の円周を均等に分割するように形成され、上記の２次空気排出口３８も８つ形成されているので、この実施形態では、燃焼筒３５の内壁の円周が燃焼用空気口４０及び２次空気排出口３８により１６分割されている。
【００６８】
また、燃焼用空気口４０は、２次空気排出口３８よりもその面積が大きく、このため、燃焼用空気口４０から排出される空気は、２次空気排出口３８の空気よりもその量が多くなるように構成されている。ここで、燃焼用空気口４０は、バッフル板３０の孔３１と異なり、その長辺を燃焼筒３５の内壁で形成する台形状の開口部を備え、その短辺は、孔３１の直径よりも大幅に（数倍以上）大きい長さで形成されて、空気が２次空気排出口３８よりも多量に排出されるように形成されている（図２）。
【００６９】
さらに、燃焼用空気口４０は、図１に示すように、２次空気排出口３８よりも正面側に突出して形成され、廃油噴霧用ノズル１０の先端がその内部に配置されるように構成されている。すなわち、燃焼筒３５の内壁に切り欠きが形成され、この切り欠きの突出部（端部３７）に燃焼用空気口４０が配置され、さらに廃油噴霧用ノズル１０の先端は、切り欠きの突出部の燃焼用空気口４０よりも内側に形成されている。具体的には、この切り欠きの突出部（燃焼用空気口４０の先端）は、バッフル板３０の表面（焚き口側）よりも５０ｍｍ突出して形成され、廃油噴霧用ノズル１０の先端は、これよりもやや内側に形成されている。
【００７０】
また、切り欠きのへこみ部（端部３６）に２次空気排出口３８が配置され、その排出口の幅はバッフル板３０の孔３１の直径とほぼ同じ大きさで形成されている。このため、２次空気排出口３８の排出口面積は、燃焼用空気口４０の空気口面積よりも大幅に小さく、空気の排出という点でほぼ封鎖されているような状態となっている。
【００７１】
このように、燃焼用空気口４０は、燃焼筒３５の内壁の円周を分割するように配置されるとともに、２次空気排出口３８よりもその面積が大きいので、２次空気供給口４１から２次空気が供給されると（図１に示すＡ２）、燃焼用空気口４０からの空気は複数の分割された流れを形成し、２次空気排出口３８の空気の流れよりも強い空気の流れを形成する（図１に示すＡ２２）。このため、上記で説明した混合火炎（図１に示すＤ）は、燃焼筒３５の軸心を中心とする周上に分割して形成され、いわゆる分割火炎が形成される。
【００７２】
また、燃焼用空気口４０の強い空気の流れにより、分割された混合火炎は、その空気が流れる方向に引き伸ばされ、薄膜状かつ釣鐘形釣鐘形状の火炎を形成し、薄膜燃焼を生じさせる。
【００７３】
さらに、燃焼用空気口４０の強い空気の流れにより、エジェクタ効果（空気の流れの周辺に生じる負圧）が生じるので、燃焼筒３５の端部の前方かつ燃焼筒３５外側から燃焼筒３５の内側のバッフル板３０上かつ燃焼筒３５内側へ流れる循環流（図１に示すＥ）が発生する。このため、混合火炎の末端の排ガスは、バッフル板３０上かつ燃焼筒３５内側へ向かって流れ、燃焼用空気口４０から排出される空気と再び混合する。
【００７４】
このような作用により、混合火炎の局部的高温域の温度が下がり燃焼物の火炎での滞留時間が短くなる。このため、廃油と燃料ガスの燃焼によるＮＯxの発生が抑えられる。
【００７５】
また、燃焼筒３５の内壁に切り欠きが形成され、この切り欠きの突出部（端部３７）に燃焼用空気口４０が配置されているので、上記の循環流（図１に示すＥ）は、この切り欠きのへこみ部（端部３６）を通ってバッフル板３０上に流れる（燃焼用空気口４０と比較してほぼ空気の流れが封鎖されている２次空気排出口３８に、排ガスが再循環し、火炎の基部に排ガスが流れる）。このため、上記の循環流の流れが安定し、燃焼用空気口４０から排出される空気と排ガスとの混合が安定して行われ、ＮＯxの発生の抑制がより効果的に行われる。
【００７６】
以上のような構成により、実施形態１に係る多相混焼バーナは、ＮＯxの発生が抑制される。
【００７７】
なお、上記で説明した空気溜り１２Ｃ及び廃油溜り１２Ｄをノズルの数だけ形成し、ノズル穴の数と同じ数の経路が形成されるとよい。図２において、ノズル口１１が５つ形成されているが、この実施形態では、空気溜り１２Ｃ及び廃油溜り１２Ｄもそれぞれ５つずつ形成されている。空気溜り１２Ｃ及び廃油溜り１２Ｄをノズルの数だけ形成することにより、廃油と空気との混合がより均一に行われる。
【００７８】
また、この実施形態では、廃油供給円筒１４の軸心と空気供給円筒１３及び燃焼筒３５の軸心とが同じ軸を軸心とする例を説明しているが、これらの軸心はほぼ同軸であればよく、例えば、空気供給円筒１３及び燃焼筒３５が廃油供給円筒１４を同心的に囲む形態であってもよい。このような位置関係は、燃焼ガス供給円筒２５についても同様であり、燃焼ガス供給円筒２５の軸心と廃油供給円筒１４の軸心はほぼ同軸であればよく、例えば、燃焼ガス供給円筒２５が廃油供給円筒１４を同心的に囲む形態であってもよい。
【００７９】
〔実施形態２〕
次に、実施形態１に係る多相混焼バーナを用いたボイラについて説明する。図６は、この発明の一実施形態に係る多相混焼バーナを用いたボイラを説明するための断面図である。
【００８０】
図６に示すように、この実施形態に係るボイラ２００は、燃焼室２１０と、水室２２０と、排煙室（後部排煙室２３０及び前部排煙室２７０）と、排煙室と燃焼室を接続する細管（細管は、後部排煙室２３０と前部排煙室２７０も接続する）と、水室２２０に水を供給する供給部２６０，２６１と、蒸気部２５０とで構成され、燃焼室２１０には、実施形態１に係る多相混焼バーナ１がその焚口（図２の正面）を燃焼室２１０に向けるように設置されている。なお、蒸気部２５０には安全弁２５２と蒸気弁２５１が設置されている。
【００８１】
実施形態２に係るボイラは、実施形態１に係る多相混焼バーナ１が燃焼室２１０に設置されているので、廃油等を焼却してもＮＯxの発生が抑制される。このため、ＮＯxの発生が抑制されたボイラが実現できる。
【００８２】
このように、実施形態１に係る多相混焼バーナは、ボイラに適用することができる。
【００８３】
実施形態１に係る多相混焼バーナは、空気供給口１８に空気を供給するとともに廃油供給口１９から重油、灯油等を含む可燃性の廃液を供給して用いることもできる。このような場合であっても、ＮＯxの発生を抑制できる。
【００８４】
また、廃食油、米ぬか油、グリセリン等のバイオオイルを供給して用いてもよい。バイオオイルを石油系燃料の代替燃料として用いることができるので、エネルギーの有効利用を図ることができ、バーナのランニングコストが削減できる。
【００８５】
また、廃油供給口１９から圧延油、縮合水等の比較的着火しにくい燃料を供給して用いることもできる。ここで、縮合水とは、工場廃水が含まれる水をいい、例えば、重量％でフタル酸が０．１５〜０．０１×１０-2、エチレングリコール、プロピレングリコール、ジエチレングリコール、マレイン酸がそれぞれ０．１〜２．２、残部が水で構成され、ｐＨが２〜３である溶液が該当する。このような縮合水は、引火性がないが、実施形態１に係る多相混焼バーナで焼却して処理することができる。
【００８６】
以上のバーナ及びその使用方法について、以下に、実証実験を用いてＮＯx発生の抑制効果を示す。
【００８７】
〔実証実験１〕
実施形態１に係る多相混焼バーナを実施形態２に係るボイラに組み込み、燃焼ガス供給口２６から都市ガスを、空気供給口１８から空気をそれぞれ供給し、廃油供給口１９からは廃油等を供給しないで、この多相混焼バーナを燃焼させた。比較例として、図１４及び図１５に示す従来の廃液焼却用ガスバーナ（以下、従来のロータリーバーナという）を実施形態２に係るボイラに組み込み、燃料ガスとして都市ガスを供給し、ロータリーカップに廃油等を供給しない状態で、このロータリーバーナを燃焼させた。この実証実験では、ボイラへの負荷の影響を検討するため、供給する都市ガスの流量を変化させて（低負荷、中負荷、高負荷を想定して３つの流量、すなわち、４５〜５３Ｎｍ3／ｈ，１００〜１０３Ｎｍ3／ｈ， １４８〜１５２Ｎｍ3／ｈ（小数点以下四捨五入）に変化させて）、排ガスに含まれるＯ2，ＣＯ2及びＮＯx濃度を測定した。
【００８８】
その結果を図７〜図１０に示す。図７及び図８は、各バーナで都市ガスを燃焼させたときの、都市ガス流量と排ガスに含まれるＯ2，ＣＯ2濃度との関係を示すグラフであり、図９及び図１０は、各バーナで都市ガスを燃焼させたときの、都市ガス流量と排ガスに含まれるＮＯx濃度との関係を示すグラフである。
【００８９】
図７及び図８に示すように、従来のロータリーバーナは、排ガスに含まれるＯ2濃度が４．１〜４．５％であるのに対し、実施形態１に係る多相混焼バーナは、そのＯ2濃度が中負荷でのみ５．５％とやや大きいものの、その他の負荷ではＯ2濃度が約４．０％であった。
一方、ＣＯ2濃度は、従来のロータリーバーナが９．７〜９．９％であるのに対し、実施形態１に係る多相混焼バーナは、中負荷でのみ９．３％と低い値であるものの、低負荷及び高負荷では、１０．２〜１０．５％であった。
【００９０】
また、図９及び図１０に示すように、従来のロータリーバーナは、排ガスに含まれるＮＯx濃度が４３〜５０ｐｐｍであるのに対し、実施形態１に係る多相混焼バーナは、そのＮＯx濃度が２３〜２６ｐｐｍであり、そのＮＯx発生量は従来のロータリーバーナの約５０％であった。すなわち、図９及び図１０を参照すると、従来のロータリーバーナと比較して約５０％のＮＯx発生を抑制できることがわかる。
【００９１】
次に、実施形態２に係るボイラに組み込まれた各バーナに廃油を供給して燃焼実験を行った。すなわち、実施形態１に係る多相混焼バーナの、廃油供給口１９からは廃油を供給して燃焼させ、従来のロータリーバーナのロータリーカップに廃油を供給して燃焼させた。この実験条件を表１に示す。
【００９２】
【表１】
【００９３】
この実証実験でも、ボイラへの負荷の影響を検討するため、供給する廃油の流量を変化させて（低負荷、中負荷、高負荷を想定して３つの流量、すなわち、表１に示す１６Ｎｍ3／ｈ，３８Ｎｍ3／ｈ， ５８Ｎｍ3／ｈ付近の流量に設定して）、排ガスに含まれるＯ2，ＣＯ2及びＮＯx発生量を測定した。
【００９４】
その結果を図１１及び図１２に示す。図１１は、実施形態１に係る多相混焼バーナで廃油及び都市ガスを混焼させたときの、廃油流量と排ガスに含まれるＯ2，ＣＯ2濃度との関係を示すグラフである。また、図１２は、実施形態１に係る多相混焼バーナで廃油及び都市ガスを混焼させたときの、廃油流量と排ガスに含まれるＮＯx濃度との関係を示すグラフである。
【００９５】
図１１を参照すると、実施形態１に係る多相混焼バーナは、廃油の流量が増加するに従い、排ガスに含まれるＯ2濃度も減少し、一方で排ガスに含まれるＣＯ2濃度が増加していることがわかる。中負荷、高負荷で、Ｏ2濃度はそれぞれ約４％、約３％であり、ＣＯ2濃度は、それぞれ約１１．０％、約１１．８％であった。
【００９６】
一方、図１２に示すように、実施形態１に係る多相混焼バーナは、廃油を都市ガスとともに燃焼させているにもかかわらず、排ガスに含まれるＮＯx濃度が３３〜３６ｐｐｍであった。図１０に示す都市ガスのみを燃焼させたときを考慮すると、都市ガスのみの場合、その流量によらずＮＯx濃度が２３〜２６ｐｐｍであるので、廃油の燃焼に起因するＮＯx増加量は、僅か１０ｐｐｍにすぎない。実施形態１に係る多相混焼バーナで、廃油を燃焼させたときの排ガスに含まれるＮＯx濃度は、従来のロータリーバーナで都市ガスのみを燃焼させたときのＮＯx濃度よりもその値が小さい。
【００９７】
これらの結果から、実施形態１に係る多相混焼バーナは、廃油を燃焼させたとしても、ＮＯxの発生量が少ないことがわかる。特許文献３（特開２００８−２０２８１７号公報）の目標がＮＯx＝４０ｐｐｍであることを考慮すると、実施形態１に係る多相混焼バーナを用いることによりＮＯxの発生量が抑制できることが理解できる。
【００９８】
〔実証実験２〕
次に、実施形態１に係る多相混焼バーナで縮合水を燃焼させる実験を行った。この実験で用いた縮合水は、工場排液であり、その成分は、重量％でフタル酸が０．１４３〜０．０１１×１０-2、エチレングリコール０．１〜０．１１、プロピレングリコール１．４〜２．２、ジエチレングリコール０．１１〜０．５８、マレイン酸０．１３〜０．７７、残部が水で構成されていた。そのｐＨは２〜３であった。この縮合水には引火性は見られなかった。この縮合水を廃油供給口１９から供給し、都市ガスを燃焼ガス供給口２６から供給するとともに、空気を空気供給口１８から供給し、多相混焼バーナで燃焼させた。また、比較のため縮合水を供給しない条件でも燃焼実験を行った。
【００９９】
その結果を図１３に示す。図１３は、実施形態１に係る多相混焼バーナで、縮合水及び都市ガスを混焼させたとき又は都市ガスのみを燃焼させたときの、ボイラ負荷と排ガスに含まれるＣＯ2，ＮＯx，ＮＯ，Ｏ2濃度との関係を示すグラフである。図１３において、横軸がボイラ負荷（％）、左縦軸がＮＯ，ＮＯx濃度（ｐｐｍ）、右縦軸が燃料ガス流量及び縮合水流量（Ｎｍ3／ｈ（Ｌ／ｈ））であり、（１）は縮合水が供給されないときのＮＯx濃度、（２）は縮合水が供給されないときのＮＯ濃度、（３）は縮合水が供給されたときのＮＯx濃度、（４）は縮合水が供給されたときのＮＯ濃度、（５）は燃料ガス流量、（６）は縮合水流量をそれぞれ表している。なお、図１３において、ＮＯ，ＮＯx濃度はＯ2＝５％換算値を示し、ボイラ定格燃焼量は４４５Ｎｍ3／ｈである。
【０１００】
図１３を参照すると、実施形態１に係る多相混焼バーナは、縮合水を供給しないときよりも、縮合水を供給したときのほうが、ＮＯx，ＮＯ濃度が低下していることがわかる。このように、実施形態１に係る多相混焼バーナを用いることにより引火性のない縮合水を焼却できるとともに、ＮＯx，ＮＯ濃度が抑制できる。
【符号の説明】
【０１０１】
１ 多相混焼バーナ
１０ 廃油噴霧用ノズル（２相ノズル）
１１ ノズル口
１２ ノズル穴
１２Ｂ 細管
１２Ｃ 空気溜り
１２Ｄ 廃油溜り
１３ 空気供給円筒
１４ 廃油供給円筒
１８ 空気供給口
１９ 廃油供給口
２０ ガスノズル（ガスノズル）
２１ ノズル口
２２ ノズル穴
２４ 先端部
２５ 燃焼ガス供給円筒
２６ 燃焼ガス供給口
３０ バッフル板（多孔円板）
３１ 孔（多孔）
３５ 燃焼筒
３８ ２次空気排出口
４０ 燃焼用空気口（燃焼用空気口）
５０ 噴霧先端部
５１ バックプレート
５２ ノズルチップ
６０ ロータリーカップ
７０ 燃料ガス噴出孔
７２ ガス供給口
８１，８２ 空気噴出孔
８３ ２次空気供給口
９０ 空気吹出口
９２ 油供給口
９５ バーナモータ
１００ ロータリーバーナ
２００ ボイラ
２１０ 燃焼室
２２０ 水室
２３０ 後部排煙室
２５０ 蒸気部
２５１ 蒸気弁
２５２ 安全弁
２６０，２６１供給部
２７０ 前部排煙室
【技術分野】
【０００１】
この発明は、多相混焼バーナに関し、特に、液体及びガスを噴出する２相ノズルと燃料ガスを噴出し、前記２相ノズルの液体及びガスとともに混合火炎を形成するガスノズルとを備える多相混焼バーナに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、ガスバーナは、廃液、廃油（以下、廃液等という）の焼却処理に用いられている。図１４及び図１５にオイル／ガス切替式のロータリーバーナを示す。図１４は、このガスバーナを説明するための断面図であり、図１５は、このガスバーナの正面図である。図１４において、点線（Ｘ１〜Ｘ２１）が空気の流れを、破線（Ｙ，Ｙ１，Ｙ２）がオイルの流れを、一点鎖線（Ｚ，Ｚ１〜Ｚ３）が燃料ガスの流れを、それぞれ示している。これらの図に示すロータリーバーナは、廃液等に相当する油を焼却するためのバーナである。
【０００３】
図１４及び図１５に示されるように、従来の廃液焼却用ガスバーナ１００（ロータリーバーナ１００）は、その正面において、円筒状の外壁内に円周を描くように配置された燃料ガス噴出孔７０と、その内側の円周上に配置された空気吹出口９０及び空気噴出孔８１，８２と、空気噴出口８１，８２及び空気吹出口９０の中央に形成されたロータリーカップ６０とで構成され、ロータリーカップ６０は、背面側にあるバーナモータ９５が回転することにより回転するように構成されている。
【０００４】
１次空気供給口９１及び２次空気供給口８３から空気が供給されると、空気吹出口９０及び空気噴出孔８１，８２は、１次空気（矢印Ｘ１１の流れ）、２次空気（矢印Ｘ２１の流れ）をそれぞれ噴出する。一方、燃料ガスがガス供給口７２からロータリーカップの内部の配管を介して供給されると、燃料ガス噴出孔７０は、燃料ガスを矢印Ｚ３の方向に噴出する。このとき、燃料ガス噴出孔７０から噴出された燃料ガスは、空気噴出孔８１，８２から噴出された２次空気と混合し燃焼して火炎（図に示すＱ）を形成する。
【０００５】
また、ロータリーカップ６０は、油供給口９２から延びる配管に接続され、油供給口９２から油が供給されるように構成されている。上記に説明したように、ロータリーカップ６０がバーナモータ９５により回転するので、油供給口９２からの油がロータリーカップ６０の壁に供給されると（矢印Ｙ１の流れ）、油は、その遠心力により矢印Ｙ２の方向に飛散する。この油は、上記の火炎（図に示すＱ）に向かって飛び散るので、最終的に油はこの火炎により燃焼されることになる。
【０００６】
しかし、このようなロータリーバーナは、油の飛散方向を正確に制御することが難しいので、燃焼温度の制御も難しい。このため、火炎温度が低くなりＣＯが多く発生したり、逆に火炎温度が高くなりＮＯxが多く発生したりすることがある。このような背景から、ＣＯやＮＯx等が発生しにくいガスバーナが開発されている。
【０００７】
例えば、ＣＯが発生しにくいガスバーナとして、リング状炎を形成するように燃料ガス及び空気を送り出す手段と、前記リング状炎の内側からこの炎に向けて微細化した廃液を噴射する廃液噴出手段とを具備し、前記廃液噴出手段が廃液を圧縮空気の圧力によりノズルから噴出させるガスバーナが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００８】
また、ＮＯxが発生しにくいガスバーナとして、複数個の低燃焼性燃料噴出流を周方向に並び、かつ噴出方向の下手側のほど互いに離れる先広がり状となる状態で形成するように、低燃焼性燃料を噴出する低燃焼性燃料噴出部と、前記同士の間ぞれぞれで高燃焼性燃料火炎を形成するように、高燃焼性燃料を供給する高燃焼性燃料供給部等を設けられたガスバーナが知られている（例えば、特許文献２参照）。
【０００９】
また、廃液等の焼却処理に用いるガスバーナ（以下、廃液焼却用ガスバーナという）ではないが、ＮＯxが発生しにくいガスバーナとして、円筒体の軸心に設けたガスノズルを設け、多孔円板から１次空気を、その周辺の筒体から２次空気を、それぞれ噴出するガスバーナが知られている（例えば、特許文献３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開平９−３０３７４５号公報
【特許文献２】特許第３７５５９４０号公報
【特許文献３】特開２００８−２０２８１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかし、環境問題の関心が高まるにつれ、さらにＮＯxの発生を抑えるガスバーナが望まれている。例えば、廃液等を焼却しても、ＮＯxが発生しにくいガスバーナが望まれている。
【００１２】
この発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、よりＮＯxが発生しにくいガスバーナを提供するものであり、特に、廃液等を焼却するための、液体及びガスを噴出する多相混焼バーナを提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
この発明によれば、燃焼用空気を供給する円筒体と、円筒体と同軸に設けられ液体及びガスを噴出する２相ノズルと、前記円筒体と同軸に前記２相ノズルを囲むように配置され、かつ燃料ガスを噴出するとともに、前記２相ノズルの液体及びガスと混合火炎を形成するガスノズルと、前記ガスノズルと前記円筒体との間に設けられ、前記円筒体の燃焼用空気を噴出する孔を有して前記混合火炎を広げる多孔円板と、前記円筒体の内面と前記多孔円板の外縁との間に配置され、前記円筒体の燃焼用空気を噴出して前記混合火炎を分割する、複数の燃焼用空気口とを備え、前記２相ノズルは、前記液体及びガスが前記多孔円板上で前記ガスノズルから噴出された燃料ガスと混合するように噴出して、前記ガスノズルが形成する燃料ガス火炎の根元に前記混合火炎を形成し、前記円筒体は、前記円筒体の端縁が前記多孔円板の面よりも軸方向に突出して、前記円筒体の端縁で前記混合火炎を保炎し、前記複数の燃焼用空気口が、前記混合火炎に燃焼用空気を噴出することにより、燃焼用空気の周りに負圧を生じさせて、前記２相ノズルから噴出された液体及びガス並びに前記ガスノズルから噴出された燃料ガスを、前記円筒体の外側から前記多孔円板上に循環させることを特徴とする多相混焼バーナが提供される。
【発明の効果】
【００１４】
この発明の多相混焼バーナは、燃焼用空気を供給する円筒体と、円筒体と同軸に設けられ液体及びガスを噴出する２相ノズルと、前記円筒体と同軸に前記２相ノズルを囲むように配置され、かつ燃料ガスを噴出するとともに、前記２相ノズルの液体及びガスと混合火炎を形成するガスノズルと、前記ガスノズルと前記円筒体との間に設けられ、前記円筒体の燃焼用空気を噴出する孔を有して前記混合火炎を広げる多孔円板とを備えているので、前記２相ノズルの液体及びガス並びに前記ガスノズルの燃料ガスによる混合火炎が広げられ、その燃焼がいわゆる薄膜燃焼となる。
【００１５】
また、前記円筒体は、前記円筒体の端縁が前記多孔円板の面よりも軸方向に突出しているので、前記混合火炎が安定して形成される（すなわち、混合火炎に対する保炎力が確保される）。
【００１６】
さらに、この発明の多相混焼バーナは、前記円筒体の内面と前記多孔円板の外縁との間に配置され、前記円筒体の燃焼用空気を噴出して前記混合火炎を分割する、複数の燃焼用空気口を備えるので、前記混合火炎が、前記軸心を中心とする周上に分割して形成される（すなわち、混合火炎が分割火炎を形成する）。
【００１７】
また、前記複数の燃焼用空気口により噴出される燃焼用空気が、前記多孔円板の燃焼用空気により広げられた前記混合火炎をその空気が噴出される方向に引き伸ばすので、前記混合火炎は薄膜状の釣鐘形の火炎となり、その燃焼が薄膜燃焼となる。
【００１８】
従って、前記混合火炎は、安定した薄膜燃焼を起こし、その火炎の火炎密度が安定して小さくなる。このため、前記混合火炎における局部的高温域の温度が下がり、燃焼物の混合火炎における滞留時間が短くなり、その結果、ＮＯxの発生が抑えられる。また、前記混合火炎は、分割されない火炎よりも、その火炎の火炎密度が小さくなる。このため、前記混合火炎における局部的高温域の温度が下がり燃焼物の混合火炎における滞留時間を短くなり、ＮＯxの発生が抑えられる。
【００１９】
また、この発明の多相混焼バーナにおいて、 前記２相ノズルは、前記液体及びガスが前記多孔円板上で前記ガスノズルから噴出された燃料ガスと混合するように噴出して、前記ガスノズルが形成する燃料ガス火炎の根元に前記混合火炎を形成し、かつ前記複数の燃焼用空気口が前記混合火炎に燃焼用空気を噴出するので、混合された前記液体及びガス並びに燃料ガスが、燃料ガス火炎の根元で燃料するとともに、その火炎の末端（前記円筒体の外側、例えば、前記円筒体の端部の前方かつ円筒体外側）に生じるエジェクタ効果（噴出する燃焼用空気の周りに生じる負圧）によって、火炎の燃焼ガス（排ガス）が前記円筒体の外側から前記多孔円板上に循環して前記複数の燃焼用空気口の燃焼用空気と再び混合する。すなわち、その燃焼ガス（排ガス）は、混合火炎の末端付近からその根元付近（つまり、前記多孔円板上）へ流れる循環流により、再び燃焼用空気と混合する。
【００２０】
従って、前記混合火炎の燃焼ガス（排ガス）が燃焼用空気と再び混合するので、その火炎温度が低下して不活性ガス化するとともに、さらに燃焼する。このため、ＮＯxの発生が抑えられる。
【００２１】
以上のように、この発明によれば、よりＮＯxが発生しにくいガスバーナが提供される。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】この発明の一実施形態に係る多相混焼バーナの構成を説明するための断面図である。
【図２】この発明の一実施形態に係る多相混焼バーナの構成を説明するための正面図である。
【図３】この発明の一実施形態に係る多相混焼バーナにおける２相ノズルの構成を説明するための断面図である。
【図４】この発明の一実施形態に係る多相混焼バーナにおける２相ノズルの先端を拡大した断面図である。
【図５】この発明の一実施形態に係る多相混焼バーナの変形例の先端を拡大した断面図である。
【図６】この発明の一実施形態に係る多相混焼バーナを用いたボイラを説明するための断面図である。
【図７】従来のロータリーバーナで都市ガスを燃焼させたときの、都市ガス流量と排ガスに含まれるＯ2，ＣＯ2濃度との関係を示すグラフである。
【図８】実施形態１に係る多相混焼バーナで都市ガスを燃焼させたときの、都市ガス流量と排ガスに含まれるＯ2，ＣＯ2濃度との関係を示すグラフである。
【図９】従来のロータリーバーナで都市ガスを燃焼させたときの、都市ガス流量と排ガスに含まれるＮＯx濃度との関係を示すグラフである。
【図１０】実施形態１に係る多相混焼バーナで都市ガスを燃焼させたときの、都市ガス流量と排ガスに含まれるＮＯx濃度との関係を示すグラフである。
【図１１】実施形態１に係る多相混焼バーナで廃油及び都市ガスを混焼させたときの、廃油流量と排ガスに含まれるＯ2，ＣＯ2濃度との関係を示すグラフである。
【図１２】実施形態１に係る多相混焼バーナで廃油及び都市ガスを混焼させたときの、廃油流量と排ガスに含まれるＮＯx濃度との関係を示すグラフである。
【図１３】実施形態１に係る多相混焼バーナで、縮合水及び都市ガスを混焼させたとき又は都市ガスのみを燃焼させたときの、ボイラ負荷と排ガスに含まれるＣＯ2，ＮＯx，ＮＯ，Ｏ2濃度との関係を示すグラフである。
【図１４】従来技術に係るロータリーバーナの構成を説明するための断面図である。
【図１５】従来技術に係るロータリーバーナの構成を説明するための正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
この発明の多相混焼バーナは、燃焼用空気を供給する円筒体と、円筒体と同軸に設けられ液体及びガスを噴出する２相ノズルと、前記円筒体と同軸に前記２相ノズルを囲むように配置され、かつ燃料ガスを噴出するとともに、前記２相ノズルの液体及びガスと混合火炎を形成するガスノズルと、前記ガスノズルと前記円筒体との間に設けられ、前記円筒体の燃焼用空気を噴出する孔を有して前記混合火炎を広げる多孔円板と、前記円筒体の内面と前記多孔円板の外縁との間に配置され、前記円筒体の燃焼用空気を噴出して前記混合火炎を分割する、複数の燃焼用空気口とを備え、前記２相ノズルは、前記液体及びガスが前記多孔円板上で前記ガスノズルから噴出された燃料ガスと混合するように噴出して、前記ガスノズルが形成する燃料ガス火炎の根元に前記混合火炎を形成し、前記円筒体は、前記円筒体の端縁が前記多孔円板の面よりも軸方向に突出して、前記円筒体の端縁で前記混合火炎を保炎し、前記複数の燃焼用空気口が、前記混合火炎に燃焼用空気を噴出することにより、燃焼用空気の周りに負圧を生じさせて、前記２相ノズルから噴出された液体及びガス並びに前記ガスノズルから噴出された燃料ガスを、前記円筒体の外側から前記多孔円板上に循環させることを特徴とする。
【００２４】
ここで、前記液体が廃液又は廃油であり、前記ガスが空気であってもよく、この発明の多相混焼バーナがこれらの液体及びガスが供給されてその燃焼に用いられる廃液焼却用バーナであってもよい。このような用途であれば、燃えにくい液体（例えば、水分が多い液体）を焼却する場合でも、ＮＯxの発生量を抑えることができる。
【００２５】
例えば、廃液又は廃油として、廃食油、米ぬか油、グリセリン、圧延油、縮合水を用いることができる。これらから選ばれる廃液又は廃油の１つで構成されてもよいし、また、これらの混合物であってもよく、水分が含まれてもよい。このような廃液又は廃油は、比較的着火しにくいが、この発明の多相混焼バーナであれば、ほぼ完全燃焼させることができる。
【００２６】
また、前記燃料ガスは、都市ガス又はプロパンガスであってもよい。このような燃料ガスであれば、前記廃液又は廃油及び空気との燃焼に優れる。この場合、前記廃液又は廃油に対する都市ガス又はプロパンガスの混合比が４以下であるとよい。
【００２７】
なお、前記多孔円板は、例えば、前記ガスノズルと前記円筒体との間にそれらの軸に直交して設けられてもよい。また、前記複数の燃焼用空気口は、前記円筒体の内面と前記多孔円板の外縁との間に設けられるとともに前記円筒体と同軸の円周上に均等に分割されて配置され、前記円筒体の燃焼用空気を噴出して前記混合火炎を分割してもよい。
以下、この発明の実施形態について説明する。
【００２８】
この発明の実施形態において、前記発明の構成に加え、前記２相ノズルは、そのノズル口から噴出方向と逆側に直線的に延びるノズル穴と、液体を供給する液体供給管及びガスを供給するガス供給管とを備え、前記ガス供給管が前記ノズル穴底部と接続され、前記液体供給管が前記ノズル穴側面と接続されて、前記ガス及び前記液体がノズル口内で混合されてもよい。
【００２９】
この実施形態によれば、前記液体供給管により供給される液体が、前記ガス供給管により供給されるガスにノズル口内で混合されるので、前記液体が前記ガスに均一に混合され、安定した燃焼が実現できる。このため、ＮＯxの発生の抑制に優れる。
【００３０】
例えば、この実施形態において、前記液体供給管が、前記ノズル穴が延びる方向に対して鋭角に接続されてもよい。前記液体供給管で前記液体が前記ガスにより均一に混合される。
【００３１】
また、この発明の実施形態において、前記発明の構成に加え、前記２相ノズル及び前記ガスノズルが、前記多孔円板の面よりも突出し、かつ前記円筒体の突出した端部よりも内側に設けられてもよい。
【００３２】
このような形態であれば、前記液体及びガスが前記多孔円板上で前記ガスノズルから噴出された燃料ガスと混合するように噴出して、前記ガスノズルが形成する燃料ガス火炎の根元に前記混合火炎を形成する。さらに、前記複数の燃焼用空気口が、前記混合火炎に燃焼用空気を噴出するので、上記で説明したように、燃焼ガス（排ガス）が混合火炎の末端付近からその根元付近（つまり、前記多孔円板上）へ流れる循環流により、再び燃焼用空気と混合し、その火炎温度が低下して不活性ガス化するとともに、さらに燃焼する。このため、ＮＯxの発生が抑えられる。
【００３３】
例えば、前記２相ノズルの突出量は、前記多孔円板の面よりも前記円筒体の端部側に向かって約５０ｍｍである。
【００３４】
また、この発明の実施形態において、前記発明の構成に加え、前記２相ノズルは、前記ガスノズルよりも前記円筒体の端部側に向かって突出しているとよい。
【００３５】
このような形態であれば、前記液体及びガスが前記多孔円板上で前記ガスノズルから噴出された燃料ガスと混合するように噴出して、前記ガスノズルが形成する燃料ガス火炎の根元に前記混合火炎を形成する。このため、上記実施形態と同様に、前記混合火炎の火炎温度が低下して不活性ガス化するとともに、さらに燃焼する。このため、ＮＯxの発生が抑えられる。
【００３６】
また、この発明の実施形態において、前記発明の構成に加え、前記ガスノズルが、前記円筒体内側を通り燃料ガスを供給する第２円筒体の端部に設けられ、前記２相ノズルが、前記ガスノズルの第２円筒体内側を通り液体及びガスを供給する第３円筒体の端部に設置されてもよい。
【００３７】
この実施形態によれば、構造が簡単であるため、安定した燃焼を実現できるとともに、製造コストを抑えることができる。
【００３８】
また、この発明の実施形態において、前記発明の構成に加え、前記円筒体の軸心からその外周に向かって、前記２相ノズル、前記ガスノズル、前記多孔円板の孔の順で配置されて、前記２相ノズルから噴出された液体及びガスが前記多孔円板上で前記ガスノズルから噴出された燃料ガスと混合されてもよい。
【００３９】
このような構成であれば、前記液体及びガス並びに燃料ガスが前記多孔円板上で薄膜燃焼する。このため、ＮＯxの発生の抑制に優れる。
【００４０】
また、この発明の実施形態において、前記発明の構成に加え、前記２相ノズルは、廃液又は廃油及び空気用の２相ノズルであり、廃液焼却に優れた多相混焼バーナであってもよい。
【００４１】
また、この発明の多相混焼バーナは、ボイラに適用されてもよい。従って、別の観点によれば、この発明のボイラは、前記発明の多相混焼バーナを備えてもよい。
【００４２】
以下、図面に示す実施形態を用いて、この発明を詳述する。なお、以下に記述する実施形態および実施例はこの発明の具体的な一例に過ぎず、この発明はこれらよって限定されるものではない。
【００４３】
〔実施形態１〕
図１及び図２は、この発明の一実施形態に係る多相混焼バーナの構成を説明するための概念図である。図１は断面図であり、図２は正面図である。この実施形態に係る多相混焼バーナは、廃油液焼却用バーナであり、図１及び図２において、この廃油液焼却用バーナの焚口側を正面としている。
【００４４】
図１に示すように、この実施形態に係る多相混焼バーナ１は、廃油噴霧用ノズル１０と、ガスノズル２０と、バッフル板３０と、燃焼筒３５の端部３７に形成された燃焼用空気口４０とで構成されている。これらの構成部品は、図２に示すように、燃焼筒３５の軸心に廃油噴霧用ノズル１０が配置され、この軸心を中心に、廃油噴霧用ノズル１０、ガスノズル２０、バッフル板３０、燃焼用空気口４０及び燃焼筒３５の順序で配置されている。
【００４５】
廃油噴霧用ノズル１０は、空気に廃油を混合して噴霧するノズルであり、廃油を供給する廃油供給円筒１４と、空気を供給する空気供給円筒１３と、これらの円筒を連結する噴霧先端部５０と、噴霧先端部５０に形成されたノズル穴１２及びノズル口１１とで構成されている。廃油供給円筒１４の軸心は、空気供給円筒１３及び燃焼筒３５の軸心と、同じ軸を軸心としており、燃焼筒３５の内側に空気供給円筒１３が配置され、さらにその内側に廃油供給円筒１４が配置されている。
【００４６】
廃油供給円筒１４は、その一端に廃油供給口１９が形成され、この廃油供給口１９から廃油が供給されると（図１に示すＢ）、その円筒内側の空間を廃油が流れて、廃油が廃油噴霧用ノズル１０のノズル穴１２に供給される。
【００４７】
空気供給円筒１３は、その側面に空気を供給するための、空気供給口１８が形成された管が連結され、一方の端にフランジが設けられ、もう一方の端部に噴霧先端部５０が連結されている。フランジは、廃油供給円筒１４が貫通する箇所を除いてその全周が塞がれている。
【００４８】
空気供給円筒１３は、同じ軸を軸心とする廃油供給円筒１４がその内側に配置されているので、空気供給口１８から空気が供給されると（図１に示すＡ１）、廃油供給円筒１４と空気供給円筒１３との間に空気が流れて、廃油噴霧用ノズル１０のノズル穴１２に空気が供給される。
【００４９】
一方、ガスノズル２０は、都市ガスやプロパンガス等の燃焼ガスを噴出するノズルであり、燃焼ガスを供給する燃焼ガス供給円筒２５と、その一端に形成されたノズル穴２２及びノズル口２１とで構成されている。
【００５０】
燃焼ガス供給円筒２５も、空気供給円筒１３と同様に、廃油供給円筒１４と同じ軸を軸心とし、空気供給円筒１３（及び廃油供給円筒１４）が貫通する箇所を除いて一方の端が塞がれ、もう一方の端は、先端が先細る形状の先端部２４が連結されている。この先端部２４は、その傾斜した側面にノズル穴２２が形成され、その先端の軸心部を廃油噴霧用ノズル１０が貫通している。また、燃焼ガス供給円筒２５も、空気供給円筒１３と同様に、その側面に管が連結され、この管には燃焼ガスを供給するための、燃焼ガス供給口２６が形成されている。
【００５１】
燃焼ガス供給円筒２５も、同じ軸を軸心とする円筒、すなわち空気供給円筒１３がその内側に配置されているので、燃焼ガス供給口２６から燃焼ガスが供給されると（図１に示すＣ）、空気供給円筒１３と燃焼ガス供給円筒２５との間に燃焼ガスが流れて、ノズル穴２２を介してノズル口２１から燃焼ガスが噴出される。
【００５２】
廃油噴霧用ノズル１０及びガスノズル２０における廃油、空気及び燃焼ガスの流れについて、さらに図を用いて説明する。図３は、この発明の一実施形態に係る多相混焼バーナにおける２相ノズルの構成を説明するための断面図である。また、図４は、この発明の一実施形態に係る多相混焼バーナにおける２相ノズルの先端を拡大した断面図である。また、図５は、この発明の一実施形態に係る多相混焼バーナの変形例の先端を拡大した断面図である。ここで、図５は、パイロットバーナーを設けた場合の例に相当する。
【００５３】
図３及び図４に示すように、燃焼ガス供給口２６から供給された燃焼ガス（図１及び図３に示すＣ）は、空気供給円筒１３と燃焼ガス供給円筒２５の間の空間１６を経て、燃焼ガス供給円筒２５の先端部２４に形成されたノズル穴２２を通りノズル口２１からその外部に噴出される（図１及び図３に示すＣ２）。
【００５４】
一方、空気供給口１８から供給された空気（図１及び図３に示すＡ１）は、図３及び図４に示すように、廃油供給円筒１４と空気供給円筒１３の空間１５を経て、バックプレート５１とノズルチップ５２とで構成される噴霧先端部５０に達する。噴霧先端部５０には、空気が溜る空間、空気溜り１２Ｃが形成されており、ここで空気が滞留する。空気溜り１２Ｃは、その空間一部（ノズル穴底部）から直線的に延びるノズル穴１２が形成されており、空気は、ノズル穴１２を通って廃油を供給する細管１２Ｂ（ノズル穴側面）で廃油と合流して混合し、ノズル口１１に達して、ノズル口１１から廃油を噴霧させる（図１及び図３に示すＢ２）。
【００５５】
また、廃油供給口１９から供給された廃油（図１及び図３に示すＢ）は、図３及び図４に示すように、廃油供給円筒１４の内側の空間１７を流れて、空気と同様に、バックプレートとノズルチップとで構成される噴霧先端部５０に達する（廃油は、バックプレート内で内側に向かう空気と異なり、バックプレート内で外側に向かう。）。噴霧先端部５０には廃油が溜る空間、廃油溜り１２Ｄが形成されており、ここで廃油が滞留する。廃油溜り１２Ｄには、細管１２Ｂがノズル穴１２（ノズル穴１２の空気の流れる方向）に対して鋭角に形成されているので、廃油は細管１２Ｂを通ってノズル穴１２の空気に混合される。細管１２Ｂがノズル穴１２に対して鋭角に合流するので、ノズル穴１２内部で廃油が霧化され均等かつ微粒子化される（空気に均一に混合される）。そして、ノズル穴１２内部で霧化された廃油は、ノズル口１１から噴霧される（図３に示すＢ２）。
【００５６】
さらに、噴出された燃焼ガス（図１及び図３に示すＣ２）は、図３及び図４に示すように、噴霧された廃油（図１及び図３に示すＢ２）の外側（軸心からみて外側）に排出される。ノズル口１１とノズル口２１との間に空気口が無いので、そのまま飛散し、２次空気Ａ２１により、バッフル板３０上で燃焼ガスと噴霧された廃油が混合することになる。このため、燃焼ガスが燃焼し燃焼ガス火炎が形成されると、燃料ガス火炎の根元に前記混合火炎が形成される。
【００５７】
ここで、廃油噴霧用ノズル１０のノズル口１１及びガスノズル２０のノズル口２１は、後述するバッフル板３０の表面よりも突出し、また、後述する燃焼筒３５で焚き口側に突出し、かつ燃焼用空気口４０が形成された端部のよりも内側に設けられ、また、ノズル口１１は、ガスノズル２０よりもバッフル板３０から離れて形成されている。
【００５８】
ノズル口１１及びノズル口２１のバッフル板３０の表面からの突出量は、燃焼筒３５の大きさやバッフル板３０の孔３１及び燃焼用空気口４０の大きさ、配置等に応じて適宜調整されるとよいが、例えば、直径３６５ｍｍの燃焼筒３５を採用した場合に、ノズル口１１をバッフル板３０の表面に対して約５０ｍｍ程度突出させるとよい。（後述するように、燃焼用空気口４０がバッフル板３０の表面から約５０ｍｍ突出しているので、ノズル口１１の突出量を燃焼用空気口４０の突出量とほぼ同程度、又は燃焼用空気口４０の突出量よりもやや小さく設定するとよい。）
【００５９】
このようにノズル口１１及びノズル口２１が配置されることにより、バッフル板３０上で燃焼ガスと噴霧された廃油が混合するとともに、混合火炎の末端付近からその根元付近へ流れる循環流を利用して、燃焼ガス（排ガス）が再び燃焼用空気と混合しやすくなり、ＮＯxの発生量を抑えることができる。
【００６０】
また、廃油噴霧用ノズル１０及びガスノズル２０は、噴霧する廃油及び噴出する燃料ガスが衝突しないように、そのノズル穴の方向が定められている。この実施形態の場合、廃油噴霧用ノズル１０は、そのノズル穴が廃油供給円筒１４の軸心を中心に４５度の方向に形成され（図３及び図５に示すθ１が４５度）、ガスノズル２０は、そのノズル穴が廃油供給円筒１４の軸心を中心に９０度の方向で形成されている（図３及び図５に示すθ２が９０度）。このように、廃油供給円筒１４の軸心に対して、廃油噴霧用ノズル１０のノズル穴の角度が、ガスノズル２０のノズル穴の角度よりも小さく形成されている（例えば，図５参照）。
【００６１】
このような方向にノズル穴を形成することにより、各ノズル穴から噴出される廃油及び燃料ガスが衝突しない（又は衝突しにくい）ので、燃焼物の衝突により空燃比がくずれることがほとんど生じない。従って、燃料ガスの燃焼が安定し、その周辺の廃油を高温域の火炎で燃焼させることができる。
【００６２】
また、図１及び図２に示すように、バッフル板３０は、その面内に複数の孔３１（多孔）が形成され、この孔３１は、廃油噴霧用ノズル１０の軸心を中心とする円周上に均一に配置されている。また、バッフル板は、燃焼筒３５との間に２次空気排出口３８を備え、２次空気排出口３８は、燃焼筒３５の内壁とバッフル板の外周部との間に、燃焼筒３５の内壁の円周を分割するように複数設けられている（図２では８箇所）。さらに、バッフル板３０は、燃焼筒３５の内側にその円筒の端部３６が突出するように配置されている（バッフル板３０は、燃焼筒３５の軸心とほぼ直交するように配置されている）。
【００６３】
一方、燃焼筒３５は、一方の端に背面側から空気（２次空気という）を供給する２次空気供給口４１が形成され、もう一方の端にバッフル板３０が配置されている。また、燃焼筒３５は、バッフル板３０が配置されている端部３６が突出するように構成されている。
【００６４】
２次空気供給口４１から２次空気が供給されると（図１に示すＡ２）、バッフル板３０の面に複数の孔３１が形成されているので、バッフル板３０の孔３１から２次空気が排出される（図１に示すＡ２１）。また、バッフル板３０は、２次空気排出口３８も備えているので、２次空気が２次空気排出口３８からも排出され、この２次空気は、突出した円筒の端部３６に沿って正面側に流れる（図１に示すＡ２２）。
【００６５】
バッフル板３０の孔３１から２次空気が供給され、上記で説明したように廃油噴霧用ノズル１０及びガスノズル２０から廃油及び燃焼ガスが噴霧され噴出されると、混合火炎（図１に示すＤ）が形成される。バッフル板３０の孔３１は、複数の孔がその面に均一に配置されているので、混合火炎は、排出される２次空気によってその火炎が広げられ、いわゆる薄膜燃焼を起こすこととなる。
【００６６】
また、燃焼筒３５の端部３６が突出して、２次空気が突出した端部３６に沿って流れるので、混合火炎（図１に示すＤ）は保炎され安定する。
【００６７】
また、燃焼用空気口４０は、燃焼筒３５の内壁とバッフル板３０の外周の間に形成され、燃焼筒３５の内壁の円周を分割するように配置されている。図２から明らかなように、この実施形態では、８つの燃焼用空気口４０が、燃焼筒３５の内壁の円周を均等に分割するように形成され、上記の２次空気排出口３８も８つ形成されているので、この実施形態では、燃焼筒３５の内壁の円周が燃焼用空気口４０及び２次空気排出口３８により１６分割されている。
【００６８】
また、燃焼用空気口４０は、２次空気排出口３８よりもその面積が大きく、このため、燃焼用空気口４０から排出される空気は、２次空気排出口３８の空気よりもその量が多くなるように構成されている。ここで、燃焼用空気口４０は、バッフル板３０の孔３１と異なり、その長辺を燃焼筒３５の内壁で形成する台形状の開口部を備え、その短辺は、孔３１の直径よりも大幅に（数倍以上）大きい長さで形成されて、空気が２次空気排出口３８よりも多量に排出されるように形成されている（図２）。
【００６９】
さらに、燃焼用空気口４０は、図１に示すように、２次空気排出口３８よりも正面側に突出して形成され、廃油噴霧用ノズル１０の先端がその内部に配置されるように構成されている。すなわち、燃焼筒３５の内壁に切り欠きが形成され、この切り欠きの突出部（端部３７）に燃焼用空気口４０が配置され、さらに廃油噴霧用ノズル１０の先端は、切り欠きの突出部の燃焼用空気口４０よりも内側に形成されている。具体的には、この切り欠きの突出部（燃焼用空気口４０の先端）は、バッフル板３０の表面（焚き口側）よりも５０ｍｍ突出して形成され、廃油噴霧用ノズル１０の先端は、これよりもやや内側に形成されている。
【００７０】
また、切り欠きのへこみ部（端部３６）に２次空気排出口３８が配置され、その排出口の幅はバッフル板３０の孔３１の直径とほぼ同じ大きさで形成されている。このため、２次空気排出口３８の排出口面積は、燃焼用空気口４０の空気口面積よりも大幅に小さく、空気の排出という点でほぼ封鎖されているような状態となっている。
【００７１】
このように、燃焼用空気口４０は、燃焼筒３５の内壁の円周を分割するように配置されるとともに、２次空気排出口３８よりもその面積が大きいので、２次空気供給口４１から２次空気が供給されると（図１に示すＡ２）、燃焼用空気口４０からの空気は複数の分割された流れを形成し、２次空気排出口３８の空気の流れよりも強い空気の流れを形成する（図１に示すＡ２２）。このため、上記で説明した混合火炎（図１に示すＤ）は、燃焼筒３５の軸心を中心とする周上に分割して形成され、いわゆる分割火炎が形成される。
【００７２】
また、燃焼用空気口４０の強い空気の流れにより、分割された混合火炎は、その空気が流れる方向に引き伸ばされ、薄膜状かつ釣鐘形釣鐘形状の火炎を形成し、薄膜燃焼を生じさせる。
【００７３】
さらに、燃焼用空気口４０の強い空気の流れにより、エジェクタ効果（空気の流れの周辺に生じる負圧）が生じるので、燃焼筒３５の端部の前方かつ燃焼筒３５外側から燃焼筒３５の内側のバッフル板３０上かつ燃焼筒３５内側へ流れる循環流（図１に示すＥ）が発生する。このため、混合火炎の末端の排ガスは、バッフル板３０上かつ燃焼筒３５内側へ向かって流れ、燃焼用空気口４０から排出される空気と再び混合する。
【００７４】
このような作用により、混合火炎の局部的高温域の温度が下がり燃焼物の火炎での滞留時間が短くなる。このため、廃油と燃料ガスの燃焼によるＮＯxの発生が抑えられる。
【００７５】
また、燃焼筒３５の内壁に切り欠きが形成され、この切り欠きの突出部（端部３７）に燃焼用空気口４０が配置されているので、上記の循環流（図１に示すＥ）は、この切り欠きのへこみ部（端部３６）を通ってバッフル板３０上に流れる（燃焼用空気口４０と比較してほぼ空気の流れが封鎖されている２次空気排出口３８に、排ガスが再循環し、火炎の基部に排ガスが流れる）。このため、上記の循環流の流れが安定し、燃焼用空気口４０から排出される空気と排ガスとの混合が安定して行われ、ＮＯxの発生の抑制がより効果的に行われる。
【００７６】
以上のような構成により、実施形態１に係る多相混焼バーナは、ＮＯxの発生が抑制される。
【００７７】
なお、上記で説明した空気溜り１２Ｃ及び廃油溜り１２Ｄをノズルの数だけ形成し、ノズル穴の数と同じ数の経路が形成されるとよい。図２において、ノズル口１１が５つ形成されているが、この実施形態では、空気溜り１２Ｃ及び廃油溜り１２Ｄもそれぞれ５つずつ形成されている。空気溜り１２Ｃ及び廃油溜り１２Ｄをノズルの数だけ形成することにより、廃油と空気との混合がより均一に行われる。
【００７８】
また、この実施形態では、廃油供給円筒１４の軸心と空気供給円筒１３及び燃焼筒３５の軸心とが同じ軸を軸心とする例を説明しているが、これらの軸心はほぼ同軸であればよく、例えば、空気供給円筒１３及び燃焼筒３５が廃油供給円筒１４を同心的に囲む形態であってもよい。このような位置関係は、燃焼ガス供給円筒２５についても同様であり、燃焼ガス供給円筒２５の軸心と廃油供給円筒１４の軸心はほぼ同軸であればよく、例えば、燃焼ガス供給円筒２５が廃油供給円筒１４を同心的に囲む形態であってもよい。
【００７９】
〔実施形態２〕
次に、実施形態１に係る多相混焼バーナを用いたボイラについて説明する。図６は、この発明の一実施形態に係る多相混焼バーナを用いたボイラを説明するための断面図である。
【００８０】
図６に示すように、この実施形態に係るボイラ２００は、燃焼室２１０と、水室２２０と、排煙室（後部排煙室２３０及び前部排煙室２７０）と、排煙室と燃焼室を接続する細管（細管は、後部排煙室２３０と前部排煙室２７０も接続する）と、水室２２０に水を供給する供給部２６０，２６１と、蒸気部２５０とで構成され、燃焼室２１０には、実施形態１に係る多相混焼バーナ１がその焚口（図２の正面）を燃焼室２１０に向けるように設置されている。なお、蒸気部２５０には安全弁２５２と蒸気弁２５１が設置されている。
【００８１】
実施形態２に係るボイラは、実施形態１に係る多相混焼バーナ１が燃焼室２１０に設置されているので、廃油等を焼却してもＮＯxの発生が抑制される。このため、ＮＯxの発生が抑制されたボイラが実現できる。
【００８２】
このように、実施形態１に係る多相混焼バーナは、ボイラに適用することができる。
【００８３】
実施形態１に係る多相混焼バーナは、空気供給口１８に空気を供給するとともに廃油供給口１９から重油、灯油等を含む可燃性の廃液を供給して用いることもできる。このような場合であっても、ＮＯxの発生を抑制できる。
【００８４】
また、廃食油、米ぬか油、グリセリン等のバイオオイルを供給して用いてもよい。バイオオイルを石油系燃料の代替燃料として用いることができるので、エネルギーの有効利用を図ることができ、バーナのランニングコストが削減できる。
【００８５】
また、廃油供給口１９から圧延油、縮合水等の比較的着火しにくい燃料を供給して用いることもできる。ここで、縮合水とは、工場廃水が含まれる水をいい、例えば、重量％でフタル酸が０．１５〜０．０１×１０-2、エチレングリコール、プロピレングリコール、ジエチレングリコール、マレイン酸がそれぞれ０．１〜２．２、残部が水で構成され、ｐＨが２〜３である溶液が該当する。このような縮合水は、引火性がないが、実施形態１に係る多相混焼バーナで焼却して処理することができる。
【００８６】
以上のバーナ及びその使用方法について、以下に、実証実験を用いてＮＯx発生の抑制効果を示す。
【００８７】
〔実証実験１〕
実施形態１に係る多相混焼バーナを実施形態２に係るボイラに組み込み、燃焼ガス供給口２６から都市ガスを、空気供給口１８から空気をそれぞれ供給し、廃油供給口１９からは廃油等を供給しないで、この多相混焼バーナを燃焼させた。比較例として、図１４及び図１５に示す従来の廃液焼却用ガスバーナ（以下、従来のロータリーバーナという）を実施形態２に係るボイラに組み込み、燃料ガスとして都市ガスを供給し、ロータリーカップに廃油等を供給しない状態で、このロータリーバーナを燃焼させた。この実証実験では、ボイラへの負荷の影響を検討するため、供給する都市ガスの流量を変化させて（低負荷、中負荷、高負荷を想定して３つの流量、すなわち、４５〜５３Ｎｍ3／ｈ，１００〜１０３Ｎｍ3／ｈ， １４８〜１５２Ｎｍ3／ｈ（小数点以下四捨五入）に変化させて）、排ガスに含まれるＯ2，ＣＯ2及びＮＯx濃度を測定した。
【００８８】
その結果を図７〜図１０に示す。図７及び図８は、各バーナで都市ガスを燃焼させたときの、都市ガス流量と排ガスに含まれるＯ2，ＣＯ2濃度との関係を示すグラフであり、図９及び図１０は、各バーナで都市ガスを燃焼させたときの、都市ガス流量と排ガスに含まれるＮＯx濃度との関係を示すグラフである。
【００８９】
図７及び図８に示すように、従来のロータリーバーナは、排ガスに含まれるＯ2濃度が４．１〜４．５％であるのに対し、実施形態１に係る多相混焼バーナは、そのＯ2濃度が中負荷でのみ５．５％とやや大きいものの、その他の負荷ではＯ2濃度が約４．０％であった。
一方、ＣＯ2濃度は、従来のロータリーバーナが９．７〜９．９％であるのに対し、実施形態１に係る多相混焼バーナは、中負荷でのみ９．３％と低い値であるものの、低負荷及び高負荷では、１０．２〜１０．５％であった。
【００９０】
また、図９及び図１０に示すように、従来のロータリーバーナは、排ガスに含まれるＮＯx濃度が４３〜５０ｐｐｍであるのに対し、実施形態１に係る多相混焼バーナは、そのＮＯx濃度が２３〜２６ｐｐｍであり、そのＮＯx発生量は従来のロータリーバーナの約５０％であった。すなわち、図９及び図１０を参照すると、従来のロータリーバーナと比較して約５０％のＮＯx発生を抑制できることがわかる。
【００９１】
次に、実施形態２に係るボイラに組み込まれた各バーナに廃油を供給して燃焼実験を行った。すなわち、実施形態１に係る多相混焼バーナの、廃油供給口１９からは廃油を供給して燃焼させ、従来のロータリーバーナのロータリーカップに廃油を供給して燃焼させた。この実験条件を表１に示す。
【００９２】
【表１】
【００９３】
この実証実験でも、ボイラへの負荷の影響を検討するため、供給する廃油の流量を変化させて（低負荷、中負荷、高負荷を想定して３つの流量、すなわち、表１に示す１６Ｎｍ3／ｈ，３８Ｎｍ3／ｈ， ５８Ｎｍ3／ｈ付近の流量に設定して）、排ガスに含まれるＯ2，ＣＯ2及びＮＯx発生量を測定した。
【００９４】
その結果を図１１及び図１２に示す。図１１は、実施形態１に係る多相混焼バーナで廃油及び都市ガスを混焼させたときの、廃油流量と排ガスに含まれるＯ2，ＣＯ2濃度との関係を示すグラフである。また、図１２は、実施形態１に係る多相混焼バーナで廃油及び都市ガスを混焼させたときの、廃油流量と排ガスに含まれるＮＯx濃度との関係を示すグラフである。
【００９５】
図１１を参照すると、実施形態１に係る多相混焼バーナは、廃油の流量が増加するに従い、排ガスに含まれるＯ2濃度も減少し、一方で排ガスに含まれるＣＯ2濃度が増加していることがわかる。中負荷、高負荷で、Ｏ2濃度はそれぞれ約４％、約３％であり、ＣＯ2濃度は、それぞれ約１１．０％、約１１．８％であった。
【００９６】
一方、図１２に示すように、実施形態１に係る多相混焼バーナは、廃油を都市ガスとともに燃焼させているにもかかわらず、排ガスに含まれるＮＯx濃度が３３〜３６ｐｐｍであった。図１０に示す都市ガスのみを燃焼させたときを考慮すると、都市ガスのみの場合、その流量によらずＮＯx濃度が２３〜２６ｐｐｍであるので、廃油の燃焼に起因するＮＯx増加量は、僅か１０ｐｐｍにすぎない。実施形態１に係る多相混焼バーナで、廃油を燃焼させたときの排ガスに含まれるＮＯx濃度は、従来のロータリーバーナで都市ガスのみを燃焼させたときのＮＯx濃度よりもその値が小さい。
【００９７】
これらの結果から、実施形態１に係る多相混焼バーナは、廃油を燃焼させたとしても、ＮＯxの発生量が少ないことがわかる。特許文献３（特開２００８−２０２８１７号公報）の目標がＮＯx＝４０ｐｐｍであることを考慮すると、実施形態１に係る多相混焼バーナを用いることによりＮＯxの発生量が抑制できることが理解できる。
【００９８】
〔実証実験２〕
次に、実施形態１に係る多相混焼バーナで縮合水を燃焼させる実験を行った。この実験で用いた縮合水は、工場排液であり、その成分は、重量％でフタル酸が０．１４３〜０．０１１×１０-2、エチレングリコール０．１〜０．１１、プロピレングリコール１．４〜２．２、ジエチレングリコール０．１１〜０．５８、マレイン酸０．１３〜０．７７、残部が水で構成されていた。そのｐＨは２〜３であった。この縮合水には引火性は見られなかった。この縮合水を廃油供給口１９から供給し、都市ガスを燃焼ガス供給口２６から供給するとともに、空気を空気供給口１８から供給し、多相混焼バーナで燃焼させた。また、比較のため縮合水を供給しない条件でも燃焼実験を行った。
【００９９】
その結果を図１３に示す。図１３は、実施形態１に係る多相混焼バーナで、縮合水及び都市ガスを混焼させたとき又は都市ガスのみを燃焼させたときの、ボイラ負荷と排ガスに含まれるＣＯ2，ＮＯx，ＮＯ，Ｏ2濃度との関係を示すグラフである。図１３において、横軸がボイラ負荷（％）、左縦軸がＮＯ，ＮＯx濃度（ｐｐｍ）、右縦軸が燃料ガス流量及び縮合水流量（Ｎｍ3／ｈ（Ｌ／ｈ））であり、（１）は縮合水が供給されないときのＮＯx濃度、（２）は縮合水が供給されないときのＮＯ濃度、（３）は縮合水が供給されたときのＮＯx濃度、（４）は縮合水が供給されたときのＮＯ濃度、（５）は燃料ガス流量、（６）は縮合水流量をそれぞれ表している。なお、図１３において、ＮＯ，ＮＯx濃度はＯ2＝５％換算値を示し、ボイラ定格燃焼量は４４５Ｎｍ3／ｈである。
【０１００】
図１３を参照すると、実施形態１に係る多相混焼バーナは、縮合水を供給しないときよりも、縮合水を供給したときのほうが、ＮＯx，ＮＯ濃度が低下していることがわかる。このように、実施形態１に係る多相混焼バーナを用いることにより引火性のない縮合水を焼却できるとともに、ＮＯx，ＮＯ濃度が抑制できる。
【符号の説明】
【０１０１】
１ 多相混焼バーナ
１０ 廃油噴霧用ノズル（２相ノズル）
１１ ノズル口
１２ ノズル穴
１２Ｂ 細管
１２Ｃ 空気溜り
１２Ｄ 廃油溜り
１３ 空気供給円筒
１４ 廃油供給円筒
１８ 空気供給口
１９ 廃油供給口
２０ ガスノズル（ガスノズル）
２１ ノズル口
２２ ノズル穴
２４ 先端部
２５ 燃焼ガス供給円筒
２６ 燃焼ガス供給口
３０ バッフル板（多孔円板）
３１ 孔（多孔）
３５ 燃焼筒
３８ ２次空気排出口
４０ 燃焼用空気口（燃焼用空気口）
５０ 噴霧先端部
５１ バックプレート
５２ ノズルチップ
６０ ロータリーカップ
７０ 燃料ガス噴出孔
７２ ガス供給口
８１，８２ 空気噴出孔
８３ ２次空気供給口
９０ 空気吹出口
９２ 油供給口
９５ バーナモータ
１００ ロータリーバーナ
２００ ボイラ
２１０ 燃焼室
２２０ 水室
２３０ 後部排煙室
２５０ 蒸気部
２５１ 蒸気弁
２５２ 安全弁
２６０，２６１供給部
２７０ 前部排煙室
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃焼用空気を供給する円筒体と、円筒体と同軸に設けられ液体及びガスを噴出する２相ノズルと、
前記円筒体と同軸に前記２相ノズルを囲むように配置され、かつ燃料ガスを噴出するとともに、前記２相ノズルの液体及びガスと混合火炎を形成するガスノズルと、
前記ガスノズルと前記円筒体との間に設けられ、前記円筒体の燃焼用空気を噴出する孔を有して前記混合火炎を広げる多孔円板と、
前記円筒体の内面と前記多孔円板の外縁との間に配置され、前記円筒体の燃焼用空気を噴出して前記混合火炎を分割する、複数の燃焼用空気口とを備え、
前記２相ノズルは、前記液体及びガスが前記多孔円板上で前記ガスノズルから噴出された燃料ガスと混合するように噴出して、前記ガスノズルが形成する燃料ガス火炎の根元に前記混合火炎を形成し、
前記円筒体は、前記円筒体の端縁が前記多孔円板の面よりも軸方向に突出して、前記円筒体の端縁で前記混合火炎を保炎し、
前記複数の燃焼用空気口が、前記混合火炎に燃焼用空気を噴出することにより、燃焼用空気の周りに負圧を生じさせて、前記２相ノズルから噴出された液体及びガス並びに前記ガスノズルから噴出された燃料ガスを、前記円筒体の外側から前記多孔円板上に循環させることを特徴とする多相混焼バーナ。
【請求項２】
前記２相ノズルは、そのノズル口から噴出方向と逆側に直線的に延びるノズル穴と、液体を供給する液体供給管及びガスを供給するガス供給管とを備え、前記ガス供給管が前記ノズル穴底部と接続され、前記液体供給管が前記ノズル穴側面と接続されて、前記ガス及び前記液体がノズル口内で混合される請求項１に記載の多相混焼バーナ。
【請求項３】
前記液体供給管が、前記ノズル穴が延びる方向に対して鋭角に接続された請求項２に記載の多相混焼バーナ。
【請求項４】
前記２相ノズル及び前記ガスノズルが、前記多孔円板の面よりも突出し、かつ前記円筒体の突出した端部よりも内側に設けられた請求項１〜３のいずれか１つに記載の多相混焼バーナ。
【請求項５】
前記２相ノズルは、前記ガスノズルよりも前記円筒体の端部側に向かって突出している請求項４に記載の多相混焼バーナ。
【請求項６】
前記ガスノズルが、前記円筒体内側を通り燃料ガスを供給する第２円筒体の端部に設けられ、前記２相ノズルが、前記ガスノズルの第２円筒体内側を通り液体及びガスを供給する第３円筒体の端部に設置された請求項１〜５のいずれか１つに記載の多相混焼バーナ。
【請求項７】
前記円筒体の軸心からその外周に向かって、前記２相ノズル、前記ガスノズル、前記多孔円板の孔の順で配置されて、前記２相ノズルから噴出された液体及びガスが前記多孔円板上で前記ガスノズルから噴出された燃料ガスと混合される請求項１〜６のいずれか１つに記載の多相混焼バーナ。
【請求項８】
前記２相ノズルは、廃液又は廃油及び空気用の２相ノズルであり、廃液焼却に優れた請求項１〜７のいずれか１つに記載の多相混焼バーナ。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか１つに記載の多相混焼バーナを備えたボイラ。
【請求項１】
燃焼用空気を供給する円筒体と、円筒体と同軸に設けられ液体及びガスを噴出する２相ノズルと、
前記円筒体と同軸に前記２相ノズルを囲むように配置され、かつ燃料ガスを噴出するとともに、前記２相ノズルの液体及びガスと混合火炎を形成するガスノズルと、
前記ガスノズルと前記円筒体との間に設けられ、前記円筒体の燃焼用空気を噴出する孔を有して前記混合火炎を広げる多孔円板と、
前記円筒体の内面と前記多孔円板の外縁との間に配置され、前記円筒体の燃焼用空気を噴出して前記混合火炎を分割する、複数の燃焼用空気口とを備え、
前記２相ノズルは、前記液体及びガスが前記多孔円板上で前記ガスノズルから噴出された燃料ガスと混合するように噴出して、前記ガスノズルが形成する燃料ガス火炎の根元に前記混合火炎を形成し、
前記円筒体は、前記円筒体の端縁が前記多孔円板の面よりも軸方向に突出して、前記円筒体の端縁で前記混合火炎を保炎し、
前記複数の燃焼用空気口が、前記混合火炎に燃焼用空気を噴出することにより、燃焼用空気の周りに負圧を生じさせて、前記２相ノズルから噴出された液体及びガス並びに前記ガスノズルから噴出された燃料ガスを、前記円筒体の外側から前記多孔円板上に循環させることを特徴とする多相混焼バーナ。
【請求項２】
前記２相ノズルは、そのノズル口から噴出方向と逆側に直線的に延びるノズル穴と、液体を供給する液体供給管及びガスを供給するガス供給管とを備え、前記ガス供給管が前記ノズル穴底部と接続され、前記液体供給管が前記ノズル穴側面と接続されて、前記ガス及び前記液体がノズル口内で混合される請求項１に記載の多相混焼バーナ。
【請求項３】
前記液体供給管が、前記ノズル穴が延びる方向に対して鋭角に接続された請求項２に記載の多相混焼バーナ。
【請求項４】
前記２相ノズル及び前記ガスノズルが、前記多孔円板の面よりも突出し、かつ前記円筒体の突出した端部よりも内側に設けられた請求項１〜３のいずれか１つに記載の多相混焼バーナ。
【請求項５】
前記２相ノズルは、前記ガスノズルよりも前記円筒体の端部側に向かって突出している請求項４に記載の多相混焼バーナ。
【請求項６】
前記ガスノズルが、前記円筒体内側を通り燃料ガスを供給する第２円筒体の端部に設けられ、前記２相ノズルが、前記ガスノズルの第２円筒体内側を通り液体及びガスを供給する第３円筒体の端部に設置された請求項１〜５のいずれか１つに記載の多相混焼バーナ。
【請求項７】
前記円筒体の軸心からその外周に向かって、前記２相ノズル、前記ガスノズル、前記多孔円板の孔の順で配置されて、前記２相ノズルから噴出された液体及びガスが前記多孔円板上で前記ガスノズルから噴出された燃料ガスと混合される請求項１〜６のいずれか１つに記載の多相混焼バーナ。
【請求項８】
前記２相ノズルは、廃液又は廃油及び空気用の２相ノズルであり、廃液焼却に優れた請求項１〜７のいずれか１つに記載の多相混焼バーナ。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか１つに記載の多相混焼バーナを備えたボイラ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１４】
【図１５】
【図５】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１４】
【図１５】
【図５】
【図１３】
【公開番号】特開２０１２−８７９８４（Ｐ２０１２−８７９８４Ａ）
【公開日】平成２４年５月１０日（２０１２．５．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２３４８０２（Ｐ２０１０−２３４８０２）
【出願日】平成２２年１０月１９日（２０１０．１０．１９）
【出願人】（５０５１２７７２１）公立大学法人大阪府立大学 (688)
【出願人】（０００１０６５９７）サンレー冷熱株式会社 (8)
【出願人】（０００１４３４７７）株式会社高尾鉄工所 (5)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年５月１０日（２０１２．５．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１０月１９日（２０１０．１０．１９）
【出願人】（５０５１２７７２１）公立大学法人大阪府立大学 (688)
【出願人】（０００１０６５９７）サンレー冷熱株式会社 (8)
【出願人】（０００１４３４７７）株式会社高尾鉄工所 (5)
【Ｆターム（参考）】
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