专利名称：耐热燃料活化物质的安装方法以及燃烧装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种在以重油、灯油等液体化石燃料、LPG、天然气等气体化石燃料、以及煤炭等固体化石燃料作为燃料的锅炉等燃烧装置中，指定在其燃烧时能够提高燃烧活化效果的燃料活化物质的安装位置以及安装面积的安装方法。
背景技术：
以往，对提高锅炉等燃烧装置燃烧时的热效率进行了各种研究。出于其目的，例如如专利文献1中所记载的发明那样，对燃烧器进行了改进。本发明的发明人考虑了如下方法利用来自燃料活化物质的电磁波来活化热分解区域中的甲烷系分子，由此提高燃烧时的燃烧效率。即，在燃烧中，在作为燃料的热分解下所产生的活化学种的一种的甲烷系分子中，存在吸收特定的电磁波长，具体地说是8 μ m附近(大约3 20μπι的范围)的电磁波的吸收带，通过向热分解区域中的甲烷系分子照射该波段的电磁波，使作为燃烧先驱物的活化学种的一种的甲烷系分子较激烈地振动。由此， 能够提高甲烷系分子和空气中的氧分子的碰撞频率，结果，能够促进燃烧反应而导致火焰温度上升，从而使燃烧效率更接近完全燃烧，其结果实现使用燃料量的缩减。本申请的发明人尝试开发了这种波长下光谱辐射率较高的燃料活化物质。因此，首先着眼于具有辐射电磁波的作用的电气石，进行了将来自电气石的电磁波向热分解区域中的甲烷系分子照射的实验，但是没能得到提高了燃烧时的燃烧效率这样的效果。基于此，本申请的发明人披露了专利文献2中所记载的发明。S卩，通过使由电气石、铁粉以及碳混合而成的远红外线产生体位于燃烧部分跟前附近的甲烷气体通路中，活化燃料并获得节能效果。专利文献1 日本特开平11-1707号公报专利文献2 :W0 2006/088084 A
发明内容
发明要解决的问题在上述现有技术之后，本申请的发明人进一步地特别是着眼于光谱辐射率，反复地专致于燃料活化物质的改进而发现如下情况使用使上述波段的电磁波达到光谱辐射率 0. 85以上的燃料活化材料，向热分解区域中的甲烷系分子照射该波段的电磁波，由此可将火焰温度提高100 150°C。但是，关于现有的燃料活化物质，以聚氨酯树脂等有机树脂作为粘合剂将活化材料形成为片状，或者使活化材料成为涂料而涂布设置，因此在将这些燃料活化物质在燃烧装置中安装于100°c以上的高温位置的情况下，有时粘合剂由于时间的推移而碳化，由此导致来自燃料活化物质的电磁波的光谱辐射率降低。此外，在欲将如上述现有技术所示那样的燃料活化物质安装于燃烧装置的情况
3下，以往只能不得不安装于在内部燃烧有火焰的燃烧装置的外侧。这是因为由于对以电气石、铁粉以及碳为主的成分，以聚氨酯树脂等有机树脂作为粘合剂来成型，因此若将其安装于100°C以上的高温位置，特别是安装于燃烧装置的内部，则会由于碳化而导致光谱辐射率降低。但是，即使是燃烧装置的外部，也有时成为100°C以上的高温，在这种位置也不能安装燃料活化物质。因此，使燃料活化物质具备耐热性成为了课题。而且，若使燃料活化物质具备目前程度以上的耐热性，则也能够在迄今为止不能进行安装的燃烧装置的内部进行安装。S卩，这是因为由于从安装于燃烧装置外部的燃料活化物质发出的电磁波透过构成燃烧装置的金属壁到达燃烧火焰处，因此不能避免电磁波量衰减，发现燃烧活化的效果需要时间，并且其效果不稳定。因此，本发明的课题是，在将耐热性的燃料活化物质安装于锅炉等燃烧装置时，通过采用适宜的安装方法来使燃烧活化效果迅速稳定并且廉价地使燃烧活化效果发挥出来。用于解决问题的方案鉴于上述目的，本发明中第1技术方案的耐热燃料活化物质的安装方法的特征在于，当将在电磁波长为3 μ m 20 μ m的区域中具有0. 85以上的光谱辐射率的耐热燃料活化物质安装到燃烧设备时，在燃烧装置的外部并且是比构成该燃烧装置的燃烧器的燃烧火焰的产生部位靠向后方的位置，以成为如下位置的50%以上的面积安装耐热燃料活化物质该位置相当于构成该燃烧装置的燃烧圆锥部投影部分。而且，优选的是，上述燃烧器固定到构成上述燃烧装置的法兰部上，该法兰部固定到该燃烧装置上，从而将该燃烧器安装到该燃烧装置上，上述燃烧装置的外部是指固定到该燃烧装置上的上述法兰部的相当于燃烧装置外部的位置。此外，本发明中第2技术方案的耐热燃料活化物质的安装方法的特征在于，当将在电磁波长为3 μ m 20 μ m的区域中具有0. 85以上的光谱辐射率的耐热燃料活化物质安装到燃烧设备时，在燃烧装置的内部并且是比构成该燃烧装置的燃烧器的燃烧火焰的产生部位靠向后方的位置，以成为如下位置的50%以上的面积安装耐热燃料活化物质该位置相当于构成该燃烧装置的燃烧圆锥部投影部分。而且，优选的是，上述燃烧器固定到构成上述燃烧装置的法兰部上，该法兰部固定到该燃烧装置上，从而将该燃烧器安装到该燃烧装置上，上述燃烧装置的内部是指固定在该燃烧装置上的上述法兰部的相当于燃烧装置内部的位置。本发明中的“燃烧设备”是，不仅具体指贯流锅炉、炉筒烟管锅炉以及水管锅炉 (也包括具有2个以上的燃烧器的产业用锅炉、发电厂用锅炉)，还指窑、干燥机、以及冷热水发生机那样的具有以燃烧火焰为热源的燃烧装置、燃烧室的设备。此外，这里所说的“燃烧装置”是指具有燃料的供给系统、计量器、各种调节阀以及燃烧器并直接干预燃烧的装置。而且，这里所说的“燃烧室”是指使从燃烧器吹入的燃料迅速点燃、燃烧、以及使产生的可燃气体与空气良好地混合接触而进行燃烧的部分。并且，这里所说的“燃烧器”是指液体燃料用燃烧器、气体燃料用燃烧器以及固体燃料用燃烧器，具体如下。
液体燃料用燃烧器将燃料油微粒化而使其表面面积扩大，促进气化并使得与空气的接触良好，完成燃烧反应，具体地指压力喷雾式燃烧器、蒸气(空气)喷雾式燃烧器、低压气流喷雾式燃烧器、旋转式(rotary)燃烧器、枪式燃烧器等。气体燃料用燃烧器大多采用扩散燃烧方式，具体地指中心式燃烧器(center-type burner)、环式燃烧器(ring-type burner)、多喷嘴燃烧器(multispud burner)等。固体燃料用燃烧器具体指采用煤粉燃烧器的燃烧方式的燃烧器。此外，关于本发明中的“耐热燃料活化物质”，只要是在电磁波长为3 μ m 20 μ m 的区域中的光谱辐射率为0. 85以上、并且发挥在从常温至300°C的状态下能够使用的性能的物质，就与其种类无关。该光谱辐射率是，将黑体在该波长范围内的辐射率设为1时的数值，并作为放射出可有助于热分解区域中的甲烷系分子的活化的远红外线足够的数值而有
眉、ο作为该燃料活化物质的具体例，可列举将电气石、铁粉以及碳的燃料活化材料包含为主成分的物质。另外，作为燃料活化材料，也可以在其中加入硅。将这些燃料活化材料与用作粘合剂的金属喷镀材料例如熔融温度较低的铜、铝、镍等金属的微粉末进行熔融混合，将其喷镀于燃烧室外部或者内部的上述位置，从而能够形成耐热性的燃料活化物质覆膜。此外，也可以将这些燃料活化材料与铅、锌这样的熔点较低的金属进行熔融混合后形成为片状，然后安装于相同位置，从而形成耐热性的燃料活化物质覆膜。而且，也可以将硅、 氟、水玻璃等无机材料作为一部分或者全部而包含的无机树脂作为粘合剂与这些燃料活化材料进行混炼，然后将其吹喷或涂布设置于燃烧室外部或内部的上述位置，或者将其进行混炼形成为片状后粘贴于相同的位置，从而形成耐热性的燃料活化物质覆膜。在这里，关于耐热燃料活化物质的安装位置以及面积，是指假设将燃烧器的燃烧圆锥部的最大直径部分向燃烧室的后方投影到燃烧器的固定部分特别是包含法兰部的部分，在这种情况下的该投影部分的面积的50%以上。这里的该“面积”是指假设燃烧器等安装于其面积部分内的管及其他构造不存在的情况下计算的面积。发明的效果本发明由于如上述那样构成，使燃料活化物质具有迄今为止以上的耐热性，还能够在迄今为止不能进行安装的燃烧装置内部进行安装，并且在将耐热性的燃料活化物质安装到锅炉等燃烧装置时，通过采用在与燃烧圆锥部投影部分相当的位置的50%以上的面积进行安装这样的适宜的安装方法，得到燃料活化效果，即，从耐热燃料活化物质辐射的电磁波能够进一步直接作用于燃烧火焰，结果能够迅速、稳定并且廉价地发挥如下作用使作为燃料的热分解所产生的活化学种的一种的甲烷系分子的振动活跃并促进其燃烧，由此能够带来火焰温度的上升和燃烧火焰的稳定，从而进一步削减燃料使用量。
图1示意性地表示为了调查本发明的耐热燃料活化物质的光谱辐射率和火焰温度之间的关系而使用的测量装置；图2示意性地表示作为本发明的第1实施例而安装有耐热燃料活化物质的炉筒烟
管锅炉；图3放大表示图2中的燃烧器部分；
图4用图表表示在本发明的第1实施例中耐热燃料活化物质的安装面积为圆锥最大直径部的投影面积的100%并安装于燃烧室的外侧表面的情况下的、安装前后的燃料使用系数的变化；图5用图表表示在本发明的第1实施例中耐热燃料活化物质的安装面积为圆锥最大直径部的投影面积的100%并安装于燃烧室的内侧表面的情况下的、安装前后的燃料使用系数的变化；图6示意性地表示作为本发明的第2实施例而安装有耐热燃料活化物质的贯流锅炉；图7放大表示图6中的燃烧器部分；图8用图表表示在本发明的第2实施例中耐热燃料活化物质的安装面积为圆锥最大直径部的投影面积的100%并安装于燃烧室的外侧表面的情况下的、安装前后的燃料使用系数的变化；图9用图表表示在本发明的第2实施例中耐热燃料活化物质的安装面积为圆锥最大直径部的投影面积的100%并安装于燃烧室的内侧表面的情况下的、安装前后的燃料使用系数的变化；图10示意性地表示作为本发明的第3实施例而安装有耐热燃料活化物质的水管锅炉；图11放大表示图10中的燃烧器部分；图12用图表表示在本发明的第3实施例中耐热燃料活化物质的安装面积为圆锥最大直径部的投影面积的100%并安装于燃烧室的外侧表面的情况下的、安装前后的燃料使用系数的变化；图13用图表表示在本发明的第3实施例中耐热燃料活化物质的安装面积为圆锥最大直径部的投影面积的100%并安装于燃烧室的内侧表面的情况下的、安装前后的燃料使用系数的变化。
具体实施例方式(1)验证燃料活化材料的配合比燃料活化材料使用了以下的物质。电气石黑电气石(Schorl Tourmaline)42目(日本“ 7夕· >矿山中央研究所I(J)铁粉RS-200A (日本“"々夕·一歹？夕株式会社”制)碳活性炭、粉末(C-Aff ； 12. 011，昭和化学，日本)将以下述表1所示的各配合比混合上述物质而成的物质作为燃料活化材料，在其中加入作为粘合剂的无机硅树脂(ES-1002T，日本“信越化学工业”制)而进行混炼，将此混炼后的物质在厚度为2mm的铝钢板上分别涂布设置成0. 6mm的膜厚，将由此得到的样品供
测量光谱辐射率。测量使用岛津傅立叶变换红外分光光度计(IRPreStiga-21(P/N 206-72010)，日本“岛津制作所”制)来进行了光谱辐射率的测量。具体地说，首先，在黑体炉(300°C)中将光谱辐射率读取为1. 0，将涂布有仿黑体涂料(光谱辐射率为0. 94)的测量试样放入试样炉，在试样炉内的温度下将光谱辐射率设定为0. 94，之后，在此条件下将各样品放入试样炉内而测量其光谱辐射率。其结果也由下表1 一并表示。(表 1)
权利要求
1.一种耐热燃料活化物质的安装方法，其特征在于，当将在电磁波长为3 μ m 20 μ m的区域中具有0. 85以上的光谱辐射率的耐热燃料活化物质安装到燃烧设备时，在燃烧装置的外部并且是比构成该燃烧装置的燃烧器的燃烧火焰的产生部位靠向后方的位置，以成为如下位置的50%以上的面积安装耐热燃料活化物质该位置相当于构成该燃烧装置的燃烧圆锥部投影部分。
2.一种耐热燃料活化物质的安装方法，其特征在于，当将在电磁波长为3 μ m 20 μ m的区域中具有0. 85以上的光谱辐射率的耐热燃料活化物质安装到燃烧设备时，在燃烧装置的内部并且是比构成该燃烧装置的燃烧器的燃烧火焰的产生部位靠向后方的位置，以成为如下位置的50%以上的面积安装耐热燃料活化物质该位置相当于构成该燃烧装置的燃烧圆锥部投影部分。
3.根据权利要求1所述的耐热燃料活化物质的安装方法，其特征在于，上述燃烧器固定到构成上述燃烧装置的法兰部上，该法兰部固定到该燃烧装置上，从而将该燃烧器安装到该燃烧装置上，上述燃烧装置的外部是指固定在该燃烧装置上的上述法兰部的相当于燃烧装置外部的位置。
4.根据权利要求2所述的耐热燃料活化物质的安装方法，其特征在于，上述燃烧器固定到构成上述燃烧装置的法兰部上，该法兰部固定到该燃烧装置上，从而将该燃烧器安装到该燃烧装置上，上述燃烧装置的内部是指固定在该燃烧装置上的上述法兰部的相当于燃烧装置内部的位置。
5.一种燃烧装置，其特征在于，将在电磁波长为3 μ m 20 μ m的区域中具有0. 85以上的光谱辐射率的耐热燃料活化物质安装在如下位置燃烧装置的内部，并且是比构成该燃烧装置的燃烧器的燃烧火焰的产生部位靠向后方的位置，并且是成为如下位置的50%以上的面积上该位置相当于构成该燃烧装置的燃烧圆锥部投影部分。
全文摘要
本发明提供一种耐热燃料活化物质的安装方法以及燃烧装置。在将耐热性的燃料活化物质安装于锅炉等燃烧装置时，通过采用的适宜的安装方法即适宜的安装位置和安装面积来使燃烧活化效果迅速稳定并且廉价地使燃烧活化效果发挥发挥出来。当将在电磁波长为3μm～20μm的区域中具有0.85以上的光谱辐射率的耐热燃料活化物质安装到燃烧设备时，在比燃烧器的燃烧火焰的产生部位靠向后方的燃烧室外部或内部并且是温度为300℃以下的位置，以成为如下位置的50％以上的面积安装耐热燃料活化物质该位置相当于燃烧圆锥部投影部分。
文档编号F23K5/08GK102165261SQ20098013851
公开日2011年8月24日 申请日期2009年9月15日 优先权日2008年9月29日
发明者伊东正浩, 高桥清太郎 申请人:炎高能有限公司