JP2004226049A

JP2004226049A - Hot air generator

Info

Publication number: JP2004226049A
Application number: JP2003017857A
Authority: JP
Inventors: Toshiharu Shimizu; 敏春清水; Yoshihiro Nakamura; 義弘中村; Yoshiharu Ito; 好晴伊藤; Atsuya Tajima; 敦也田島
Original assignee: Toho Gas Co Ltd
Current assignee: Toho Gas Co Ltd
Priority date: 2003-01-27
Filing date: 2003-01-27
Publication date: 2004-08-12
Anticipated expiration: 2023-01-27
Also published as: JP3946647B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a hot air generator capable of consistently and efficiently generating hot air irrespective of fluctuation in the flow rate of exhaust gas flowing in an exhaust duct by using an air heat burner to burn exhaust gas. <P>SOLUTION: The hot air generator 1 has an air heat burner 10 disposed in an exhaust duct of exhaust gas 103 of a micro gas turbine 6. The air heat burner 10 has a fuel ejection header 2 to inject fuel 101 and an air injection cylinder 3 to inject exhaust gas 103. A flow rate adjustment fan 4 is connected to the air injection cylinder 3, and an air inlet 401 is opened in the exhaust duct 5 on the upstream side of the air heat burner 10. A hot air circulation device 1 sucks a part of exhaust gas 103 flowing in the exhaust duct 5 by the flow rate adjustment fan 4, and flow rate adjustment air 102 of the desired flow rate is fed to the air injection cylinder 3. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【技術分野】
本発明は，ガスタービンの排気ガスが流れる排気ダクト内に配設し，燃料と排気ガスの一部とを燃焼させて熱風を発生させるよう構成してなるエアヒートバーナを有する熱風発生装置に関する。
【０００２】
【従来技術】
図８，図９に示すごとく，ガスタービン９６等の排気ガス９０１が流れる排気ダクト９５内に配設し，排気ガス９０１を燃焼用空気として用いて燃焼を行い，熱風を発生させるエアヒートバーナ９がある。そして，上記排気ダクト９５は，ボイラ９７等に接続しておき，上記熱風によりこのボイラ９７等の加熱を行っている。これによれば，上記排気ガス９０１の熱量を利用して，効率的にボイラ９７等の加熱を行うことができる。このようなエアヒートバーナ９としては，例えば，特許文献１に示すものがある。
【０００３】
そして，上記エアヒートバーナ９においては，上記ガスタービン９６等の停止時にも，燃焼が行えるよう上記排気ダクト９５には，送風機９４により常温空気９０２を供給するための空気ダクト９４１を合流させている。また，上記排気ガス９０１を用いた燃焼と，上記常温空気９０２を用いた燃焼とが行えるようにするために，エアヒートバーナ９と上記排気ダクト９５との間の間隙９５２には，可動式の開閉板９３を配設している。
【０００４】
そして，図８に示すごとく，ガスタービン９６等の運転時には，上記開閉板９３を操作して上記間隙９５２を開け，この間隙９５２より排気ガス９０１の一部をバイパスさせると共に排気ガス９０１の残りをエアヒートバーナ９に供給して燃焼を行っている。また，図９に示すごとく，ガスタービン９６等の停止時には，上記開閉板９３を操作して上記間隙９５２を閉じ，上記常温空気９０２のほとんどをエアヒートバーナ９に供給して燃焼を行っている。
【０００５】
【特許文献１】
特許第２９６７３１４号公報
【０００６】
【解決しようとする課題】
しかしながら，上記排気ダクト９５を流れる排気ガス９０１の流量は，上記ガスタービン９６等の運転の状態によって変動する。そのため，ガスタービン９６の運転時において，エアヒートバーナ９に供給する排気ガス９０１の流量は，排気ダクト９５内を流れる排気ガス９０１の流量の変動に応じて変動してしまう。
そのため，上記従来のエアヒートバーナ９によっては，タービン９６等の運転状態の変動により燃焼が不安定になるおそれがある。
【０００７】
本発明は，かかる従来の問題点に鑑みてなされたもので，排気ダクト内を流れる排気ガスの流量の変動に拘わらず，安定して効率よく熱風を発生させることができる熱風発生装置を提供しようとするものである。
【０００８】
【課題の解決手段】
本発明は，ガスタービンの排気ガスが流れる排気ダクト内に配設し，燃料と上記排気ガスの一部とを燃焼させて，該燃焼により生じた燃焼ガスを上記排気ガスと混合して熱風を発生させるよう構成してなるエアヒートバーナを有する熱風発生装置において，
上記エアヒートバーナは，上記燃料を上記排気ダクト内に噴出させる燃料噴出ヘッダーと，上記排気ガスを上記排気ダクト内に噴出させる空気噴出筒とを有しており，
かつ，上記空気噴出筒には，該空気噴出筒に上記排気ガスを供給する流量調節ファンを接続してなり，また，該流量調節ファンの吸込口は，上記エアヒートバーナが配設された位置よりも上流側の上記排気ダクト内に開口させてあり，
上記流量調節ファンにより，上記排気ダクト内を流れる排気ガスの一部を吸い込むと共に，所望流量の排気ガスを上記空気噴出筒に供給するよう構成してあることを特徴とする熱風発生装置にある（請求項１）。
【０００９】
本発明の熱風発生装置は，上記流量調節ファンにより，上記排気ダクト内を流れる排気ガスの流量に変動が生じても，この排気ガスの一部を，所望の流量で安定してエアヒートバーナに供給できるようにしたものである。
すなわち，上記排気ダクトを流れる排気ガスの一部は，上記排気ダクトにおいてエアヒートバーナの配設位置よりも上流側に開口する上記吸込口から，上記流量調節ファンに吸い込まれる。また，一方で，上記排気ダクトを流れる排気ガスの残りは，エアヒートバーナと排気ダクトとの間の間隙を通過して，排気ダクトの下流側に向かって流れる。
【００１０】
そして，上記流量調節ファンに吸い込まれた排気ガスは，この流量調節ファンによって流量を調節することができ，流量の調節を行った状態で上記空気噴出筒に供給することができる。そのため，上記排気ダクトを流れる排気ガスの流量に変動があった場合でも，上記空気噴出筒へは，上記流量の調節が行われた所望流量の排気ガスを供給することができる。
【００１１】
そのため，エアヒートバーナにおいては，上記所望の流量の排気ガスと上記燃料とを燃焼させることができ，上記排気ダクト内における排気ガスの流量の変動に拘わらず，安定して燃焼を行うことができる。
また，上記エアヒートバーナにおいては，上記排気ガスにおける残存酸素及び熱エネルギーを利用して燃焼を行うことができる。そのため，上記熱風発生装置の熱利用効率を向上させることができる。
【００１２】
そして，上記エアヒートバーナによる燃焼の後には，この燃焼により生じた燃焼ガスと，上記間隙を下流側に向かって流れる排気ガスとが混合されて，上記排気ダクト内に熱風を発生させることができる。
それ故，本発明の熱風発生装置によれば，排気ダクトを流れる排気ガスの流量の変動に拘わらず，安定して効率よく熱風を発生させることができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
上述した本発明における好ましい実施の形態につき説明する。
本発明において，上記燃料には，都市ガス，ＬＰＧの他，各種の気体燃料を用いることができる。また，本発明において，上記上流側とは，上記排気ダクト内における排気ガスの流れの上流側をいう。
【００１４】
また，上記ガスタービンは，マイクロガスタービンとすることができ，上記排気ダクトは，マイクロガスタービンの排気ダクトとすることができる。そして，上記排気ガスは，酸素濃度が１６〜１９％であると共に温度が２５０〜３００℃である上記マイクロガスタービンの排気ガスとすることができる。この場合には，上記マイクロガスタービンの排気ガスの残存酸素及び熱エネルギーを効果的に活用することができる。
【００１５】
本発明においては，上記流量調節ファンは，上記吸込口から上記排気ガスの一部を吸い込むと共にフレッシュエアーを吸い込むよう構成してあることが好ましい（請求項２）。
この場合には，上記排気ガス中における酸素濃度が低くて燃焼に適さないときでも，この排気ガスと上記フレッシュエアーとを混合することができる。そして，上記フレッシュエアーの混合により，上記エアヒートバーナにおける燃焼に用いる排気ガスの酸素濃度を調整して高くすることができる。そのため，排気ガス中の酸素濃度が低いときでも，エアヒートバーナにおいて安定して燃焼を行うことができる。
なお，上記フレッシュエアーとは，酸素濃度が約２１％の常温空気のことをいう。
【００１６】
また，上記排気ダクトは，上記熱風を送り込む熱風循環炉に接続されており，また，該熱風循環炉から上記排気ダクトへは，上記熱風循環炉内の雰囲気ガスを上記排気ダクト内に還流させるための還流ダクトが接続されており，かつ該還流ダクトには，上記雰囲気ガスを上記排気ダクト内に送風するための還流送風機が配設されていることが好ましい（請求項３）。
【００１７】
この場合には，上記熱風発生装置によって発生させた熱風を，上記排気ダクトから上記熱風循環炉に供給することができる。また，上記還流送風機による上記還流ダクトへの雰囲気ガスの送風により，雰囲気ガスと熱風とを効果的に混合して，上記熱風循環炉内に対流させることができる。そのため，安定して効率よく熱風循環炉内の加熱を行うことができる。
また，上記熱風循環炉としては，乾燥炉，焼戻し加熱炉，ベーキング炉等の種々のものがある。
【００１８】
また，上記還流ダクトは，上記エアヒートバーナが配設された位置よりも下流側の上記排気ダクト内に開口させることができる（請求項４）。
この場合には，上記熱風発生装置によって発生させた熱風を，上記還流ダクトから上記排気ダクトに送風した上記雰囲気ガスと混合し，この混合気を上記熱風循環炉内に供給することができる。
【００１９】
また，上記還流ダクトは，上記エアヒートバーナが配設された位置よりも上流側の上記排気ダクト内に開口させることもできる（請求項５）。
この場合には，上記熱風発生装置は，上記排気ダクト内を流れる排気ガスと，上記還流ダクトから上記排気ダクトに送風した上記雰囲気ガスとを混合した混合気を用いて上記熱風を発生させ，この熱風を上記熱風循環炉内に供給することができる。
【００２０】
【実施例】
以下に，図面を用いて本発明の熱風発生装置にかかる実施例につき説明する。
（実施例１）
本例の熱風発生装置１は，図１に示すごとく，マイクロガスタービン６の排気ガス１０３が流れる排気ダクト５内に配設し，燃料１０１と上記排気ガス１０３の一部とを燃焼させて，この燃焼により生じた燃焼ガス１０４を上記排気ガス１０３と混合して熱風１０５を発生させるエアヒートバーナ１０を有している。このエアヒートバーナ１０は，上記燃料１０１を上記排気ダクト５内に噴出させる燃料噴出ヘッダー２と，この燃料噴出ヘッダー２の周辺に配設した空気噴出筒３とを有している。
【００２１】
上記空気噴出筒３には，この空気噴出筒３に上記排気ガス１０３を供給するための流量調節ファン４が接続されている。また，この流量調節ファン４の吸込口４０１は，上記エアヒートバーナ１０が配設された位置よりも上流側の上記排気ダクト５内に開口している。
そして，上記熱風循環装置１は，上記流量調節ファン４により，上記排気ダクト５内を流れる排気ガス１０３の一部を吸い込むと共に，所望流量の排気ガス１０３を流量調節空気１０２として上記空気噴出筒３に供給するよう構成されている。
【００２２】
以下に，これを詳説する。
本例においては，図１に示すごとく，上記排気ダクト５は，マイクロガスタービン６の排気ダクト５であり，上記排気ガス１０３は，酸素濃度が１６〜１９％であると共に温度が２５０〜３００℃である上記マイクロガスタービン６の排気ガス１０３である。
そして，上記排気ダクト５は，熱風乾燥炉７１に接続されており，上記エアヒートバーナ１０は，上記熱風１０５を上記熱風乾燥炉７１に供給するよう構成されている。また，上記熱風乾燥炉７１は，この炉内温度を８０〜３００℃に保持し，炉内に配置した対象物の乾燥を行うものである。
また，上記熱風乾燥炉７１には，この熱風乾燥炉７１内の雰囲気ガス１０７の一部を排気するための排気口７１１が設けてある。
【００２３】
また，図１，図２に示すごとく，上記エアヒートバーナ１０における燃料噴出ヘッダー２は，上記排気ダクト５の下流側に向けて燃料噴出部２１を有しており，この燃料噴出部２１には上記燃料１０１を噴出させるための複数の燃料噴出孔２１１が設けてある。また，本例の燃料１０１は燃料ガスとしての都市ガスであり，上記燃料噴出ヘッダー２には，上記燃料１０１を供給するための燃料供給管２２が接続されている。
なお，上記上流側とは，上記排気ダクト５内における排気ガス１０３の流れの上流側をいい，上記下流側とは，排気ダクト５内における排気ガス１０３の流れの下流側のことをいう。
【００２４】
また，図２に示すごとく，上記空気噴出筒３は，上記燃料噴出ヘッダー２における燃料噴出部２１の下流側に配設した空気噴出部３１と，この空気噴出部３１及び燃料噴出ヘッダー２を外側から囲うよう配設した空気供給筒３２とを有している。
上記空気噴出部３１は，上記燃料噴出部２１の両側において，排気ダクト５の下流側に向けて拡大傾斜して形成した一対の空気噴出プレートにより形成されている。この空気噴出部３１には，これに供給された上記流量調節空気１０２を噴出させるための複数の空気噴出孔３１１が設けてある。
また，上記流量調節ファン４の吐出口４０２は，上記空気噴出筒３における空気供給筒３２に接続されている。
【００２５】
また，図１に示すごとく，上記エアヒートバーナ１０と上記排気ダクト５との間には，上記流量調節ファン４に吸い込まれる排気ガス１０３の一部以外の排気ガス１０３の残りをエアヒートバーナ１０の下流側に通過させるためのバイパス通路５１が形成されている。
また，上記流量調節ファン４の吐出口４０２と，上記空気噴出筒３とは吐出配管４２により接続されている。
【００２６】
また，上記流量調節ファン４は，排気モータ４３によってファン（図示略）を回転させて，吸込口４０１から吸い込んだ排気ガス１０３を，吐出口４０２から所望の流量で上記流量調節空気１０２として吐き出すものである。本例の流量調節ファン４の吐出流量は，略一定流量としている。そして，上記エアヒートバーナ１０においては，略一定流量の流量調節空気１０２と上記燃料１０１とにより燃焼を行う。
【００２７】
また，図１に示すごとく，本例においては，上記吐出配管４２には，上記流量調節ファン４の吐出口４０２から吐き出された流量調節空気１０２の流量を絞るための流量調節弁４４（バタフライバルブ）が設けてある。そして，この流量調節弁４４を絞ることによって，上記流量調節空気１０２の流量をさらに調節することができる。
なお，上記流量調節空気１０２の流量の調節は，上記排気モータ４３の回転数を制御することによっても行うことができる。
【００２８】
また，上記流量調節空気１０２の流量の調節においては，以下のようなフィードバック制御を行うことができる。
すなわち，例えば，図３に示すごとく，上記吐出配管４２に，この吐出配管４２内の流量を測定するための流量計４５を設け，この流量計４５による流量値に基づいて上記流量調節弁４４又は上記排気モータ４３を操作することにより，上記流量調節空気１０２の流量をフィードバック制御することができる。
また，例えば，図４に示すごとく，上記熱風発生装置１に，上記空気噴出筒３内又は上記吐出配管４２内と上記排気ダクト５内との差圧を測定する差圧計４６を設け，この差圧計４６による差圧に基づいて上記流量調節弁４４又は上記排気モータ４３を操作することにより，上記流量調節空気１０２の流量をフィードバック制御することもできる。
【００２９】
また，図１に示すごとく，上記エアヒートバーナ１０及び上記流量調節ファン４を有する熱風発生装置１は，上記排気ダクト５内にこれを配設するための取付部材５０に配設されている。そして，上記排気ダクト５に設けたバーナ配設穴５２にエアヒートバーナ１０を挿入するようにして，上記排気ダクト５に上記取付部材５０を取り付けることにより，熱風発生装置１を排気ダクト５に配設することができる。そして，熱風発生装置１のメンテナンスや取替えが必要なときには，上記取付部材５０を上記排気ダクト５との間で着脱することにより，容易にこれに対応することができる。
【００３０】
本例の熱風発生装置１は，上記流量調節ファン４により，上記排気ダクト５内を流れる排気ガス１０３の流量に変動が生じても，この排気ガス１０３の一部を，所望の流量で安定してエアヒートバーナ１０に供給できるようにしたものである。
すなわち，上記マイクロガスタービン６から排気された排気ガス１０３は，上記エアヒートバーナ１０に向かって上記排気ダクト５内を流れる。そして，上記排気ダクト５内を流れる排気ガス１０３の一部は，上記流量調節ファン４の回転により上記吸込口４０１からこの流量調節ファン４に吸い込まれる。また，一方で，上記排気ダクト５内を流れる排気ガス１０３の残りは，エアヒートバーナ１０と排気ダクト５との間のバイパス通路５１を通過して，排気ダクト５の下流側に向かって流れる。
【００３１】
そして，上記流量調節ファン４に吸い込まれた排気ガス１０３は，この流量調節ファン４によってその流量が調節され，流量調節空気１０２として上記吐出配管４２を通過して上記空気噴出筒３に供給される。そのため，上記マイクロガスタービン６の運転状態に変動が生じ，上記排気ダクト５内を流れる排気ガス１０３の流量に変動が生じた場合でも，上記空気噴出筒３へは上記排気ガス１０３の流量の調節を行った流量調節空気１０２を供給することができる。
【００３２】
そのため，エアヒートバーナ１０においては，上記空気噴出筒３から噴出される所望流量の排気ガス１０３である流量調節空気１０２と，上記燃料噴出ヘッダー２から噴出される燃料１０１とを燃焼させることができる。そのため，上記エアヒートバーナ１０においては，上記排気ダクト５内を流れる排気ガス１０３の流量の変動に拘わらず，安定して燃焼を行うことができる。
また，上記エアヒートバーナ１０においては，上記排気ガス１０３における残存酸素及び熱エネルギーを利用して燃焼を行うことができる。そのため，熱風発生装置１の熱利用効率を向上させることができる。
【００３３】
そして，上記エアヒートバーナ１０による燃焼の後には，この燃焼により生じた燃焼ガス１０４と，上記バイパス通路５１を下流側に向かって流れる排気ガス１０３の残りとが混合されて，上記排気ダクト５内に熱風１０５を発生させることができる。そして，この熱風１０５を上記熱風乾燥炉７１内に供給して，この熱風乾燥炉７１内の乾燥を行うことができる。
それ故，本例の熱風発生装置１によれば，排気ダクト５内を流れる排気ガス１０３の流量の変動に拘わらず，安定して効率よく熱風１０５を発生させて熱風乾燥炉７１内の乾燥を行うことができる。
【００３４】
（実施例２）
本例は，図５に示すごとく，上記流量調節ファン４を，上記吸込口４０１から上記排気ガス１０３の一部を吸い込むと共に，酸素濃度が約２１％の常温空気であるフレッシュエアー１０６を吸い込むよう構成した例である。
すなわち，本例の吸込口４０１は，上記排気ダクト５に開口しており，この吸込口４０１には，上記流量調節ファン４に上記フレッシュエアー１０６を供給するためのエアー配管４１１が開口している。そして，流量調節ファン４は，排気ガス１０３とフレッシュエアー１０６とを混合した混合気を，上記流量調節空気１０２として所望の流量で上記空気噴出筒３に供給することができる。
【００３５】
本例においては，上記排気ガス１０３中における酸素濃度が低くて燃焼に適さないときでも，この排気ガス１０３と上記フレッシュエアー１０６とを混合することができる。そして，上記フレッシュエアー１０６の混合により，上記燃焼に用いる流量調節空気１０２の酸素濃度を調整することができる。そのため，排気ガス１０３中の酸素濃度が低いときでも，エアヒートバーナ１０において安定して燃焼を行うことができる。
本例においても，その他は上記実施例１と同様であり，上記実施例１と同様の作用効果を得ることができる。
【００３６】
（実施例３）
本例は，図６に示すごとく，上記排気ダクト５を，上記熱風１０５を送り込むための熱風循環炉７２に接続し，この熱風循環炉７２から上記排気ダクト５へは，熱風循環炉７２内の雰囲気ガス１０７を上記排気ダクト５内に還流させるための還流ダクト７３を接続した例である。
また，この還流ダクト７３には，上記雰囲気ガス１０７を上記排気ダクト５内に送風するための還流送風機７３１が配設されている。また，本例の還流ダクト７３は，上記エアヒートバーナ１０が配設された位置よりも排気ガス１０３の流れの下流側の上記排気ダクト５内に開口している。
また，本例の熱風循環路炉７２は，その炉内に配置した対象物の乾燥を行う熱風循環乾燥炉である。また，熱風循環炉７２には，この熱風循環炉７２内の雰囲気ガス１０７の一部を排気するための排気口７２１が設けてある。
【００３７】
本例においては，上記熱風発生装置１によって発生させた熱風１０５を，上記還流ダクト７３から上記排気ダクト５に送風した上記雰囲気ガス１０７と混合し，この混合気１０８を上記熱風循環炉７２に供給することができる。また，上記還流送風機７３１による還流ダクト７３から排気ダクト５への雰囲気ガス１０７の送風により，上記混合気１０８を熱風循環炉７２内に強制的に対流させることができる。そのため，安定して効率よく熱風循環炉７２内における乾燥を行うことができる。
本例においても，その他は上記実施例１と同様であり，上記実施例１と同様の作用効果を得ることができる。
【００３８】
また，図７に示すごとく，上記還流ダクト７３は，上記エアヒートバーナ１０が配設された位置よりも排気ガス１０３の流れの上流側の上記排気ダクト５内に開口させておくこともできる。この場合には，上記熱風発生装置１は，上記排気ダクト５内を流れる排気ガス１０３と，上記還流ダクト７３から上記排気ダクト５に送風した上記雰囲気ガス１０７とが混合された混合気１０９を用いて上記熱風１０５を発生させ，この熱風１０５を上記熱風循環炉７２に供給することができる。この場合にも，上記と同様の作用効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例１における，熱風発生装置を示す説明図。
【図２】実施例１における，エアヒートバーナを示す斜視説明図。
【図３】実施例１における，流量計を用いて排気ファンの吐出流量のフィードバック制御を行う場合の熱風発生装置を示す説明図。
【図４】実施例１における，差圧計を用いて排気ファンの吐出流量のフィードバック制御を行う場合の熱風発生装置を示す説明図。
【図５】実施例２における，フレッシュエアーを利用した熱風発生装置を示す説明図。
【図６】実施例３における，熱風発生装置を熱風循環炉に用い，還流ダクトをエアヒートバーナが配設された位置よりも下流側の排気ダクト内に開口させた場合の熱風発生装置を示す説明図。
【図７】実施例３における，熱風発生装置を熱風循環炉に用い，還流ダクトをエアヒートバーナが配設された位置よりも上流側の排気ダクト内に開口させた場合の熱風発生装置を示す説明図。
【図８】従来例における，開閉板を開けた状態のエアヒートバーナを示す説明図。
【図９】従来例における，開閉板を閉じた状態のエアヒートバーナを示す説明図。
【符号の説明】
１．．．熱風発生装置，
１０１．．．燃料，
１０２．．．流量調節空気，
１０３．．．排気ガス，
１０４．．．燃焼ガス，
１０５．．．熱風，
１０６．．．フレッシュエアー，
１０７．．．雰囲気ガス，
１０．．．エアヒートバーナ，
２．．．燃料噴出ヘッダー，
３．．．空気噴出筒，
４．．．流量調節ファン，
４０１．．．吸込口，
４０２．．．吐出口，
４１１．．．エアー配管，
５．．．排気ダクト，
６．．．マイクロガスタービン，
７１．．．熱風乾燥炉，
７２．．．熱風循環炉，
７３．．．還流ダクト，
７３１．．．還流送風機，[0001]
【Technical field】
The present invention relates to a hot air generator having an air heat burner disposed in an exhaust duct through which exhaust gas of a gas turbine flows and configured to generate hot air by burning fuel and a part of the exhaust gas.
[0002]
[Prior art]
As shown in FIGS. 8 and 9, an air heat burner 9 is provided in an exhaust duct 95 of a gas turbine 96 or the like through which an exhaust gas 901 flows, performs combustion using the exhaust gas 901 as combustion air, and generates hot air. There is. The exhaust duct 95 is connected to a boiler 97 and the like, and the boiler 97 and the like are heated by the hot air. According to this, the heat of the exhaust gas 901 can be used to efficiently heat the boiler 97 and the like. As such an air heat burner 9, there is, for example, one shown in Patent Document 1.
[0003]
In the air heat burner 9, an air duct 941 for supplying room temperature air 902 by a blower 94 is joined to the exhaust duct 95 so that combustion can be performed even when the gas turbine 96 or the like is stopped. . In order to enable the combustion using the exhaust gas 901 and the combustion using the normal temperature air 902, a gap 952 between the air heat burner 9 and the exhaust duct 95 is provided with a movable type. An opening / closing plate 93 is provided.
[0004]
As shown in FIG. 8, when the gas turbine 96 and the like are operated, the opening and closing plate 93 is operated to open the gap 952, and a part of the exhaust gas 901 is bypassed from the gap 952, and the rest of the exhaust gas 901 is removed. The air is supplied to the air heat burner 9 for combustion. As shown in FIG. 9, when the gas turbine 96 or the like is stopped, the gap 952 is closed by operating the open / close plate 93, and most of the normal temperature air 902 is supplied to the air heat burner 9 to perform combustion. .
[0005]
[Patent Document 1]
Japanese Patent No. 2967314 [0006]
[Problem to be solved]
However, the flow rate of the exhaust gas 901 flowing through the exhaust duct 95 varies depending on the operation state of the gas turbine 96 and the like. Therefore, during the operation of the gas turbine 96, the flow rate of the exhaust gas 901 supplied to the air heat burner 9 fluctuates according to the change in the flow rate of the exhaust gas 901 flowing in the exhaust duct 95.
Therefore, depending on the above-described conventional air heat burner 9, there is a possibility that combustion may become unstable due to a change in the operating state of the turbine 96 or the like.
[0007]
The present invention has been made in view of such a conventional problem, and an object of the present invention is to provide a hot air generator capable of stably and efficiently generating hot air irrespective of fluctuations in the flow rate of exhaust gas flowing in an exhaust duct. It is assumed that.
[0008]
[Means for solving the problem]
The present invention is arranged in an exhaust duct through which exhaust gas of a gas turbine flows, burns fuel and a part of the exhaust gas, mixes the combustion gas generated by the combustion with the exhaust gas, and generates hot air. In a hot air generator having an air heat burner configured to generate heat,
The air heat burner has a fuel ejection header for ejecting the fuel into the exhaust duct, and an air ejection tube for ejecting the exhaust gas into the exhaust duct.
In addition, a flow rate adjusting fan for supplying the exhaust gas to the air jetting cylinder is connected to the air jetting cylinder, and a suction port of the flow rate adjusting fan is located at a position where the air heat burner is disposed. Opening in the exhaust duct on the upstream side of
The hot air generator is characterized in that a part of the exhaust gas flowing in the exhaust duct is sucked in by the flow rate adjusting fan and a desired flow rate of the exhaust gas is supplied to the air jetting cylinder. Claim 1).
[0009]
In the hot air generator of the present invention, even if the flow rate of the exhaust gas flowing through the exhaust duct fluctuates due to the flow rate adjusting fan, a part of the exhaust gas is stably supplied to the air heat burner at a desired flow rate. It is designed to be supplied.
That is, a part of the exhaust gas flowing through the exhaust duct is sucked into the flow rate adjusting fan from the suction port opened in the exhaust duct upstream of the position where the air heat burner is provided. On the other hand, the remainder of the exhaust gas flowing through the exhaust duct passes through the gap between the air heat burner and the exhaust duct, and flows toward the downstream side of the exhaust duct.
[0010]
Then, the flow rate of the exhaust gas sucked into the flow rate adjusting fan can be adjusted by the flow rate adjusting fan, and the exhaust gas can be supplied to the air ejecting cylinder with the flow rate adjusted. Therefore, even when the flow rate of the exhaust gas flowing through the exhaust duct fluctuates, the desired flow rate of the exhaust gas whose flow rate has been adjusted can be supplied to the air ejection tube.
[0011]
Therefore, in the air heat burner, the exhaust gas at the desired flow rate and the fuel can be burned, and the combustion can be stably performed irrespective of fluctuations in the flow rate of the exhaust gas in the exhaust duct. .
Further, in the air heat burner, combustion can be performed using residual oxygen and heat energy in the exhaust gas. Therefore, the heat utilization efficiency of the hot air generator can be improved.
[0012]
After the combustion by the air heat burner, the combustion gas generated by the combustion and the exhaust gas flowing toward the downstream side through the gap are mixed to generate hot air in the exhaust duct. .
Therefore, according to the hot-air generator of the present invention, hot air can be generated stably and efficiently regardless of fluctuations in the flow rate of the exhaust gas flowing through the exhaust duct.
[0013]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
A preferred embodiment of the present invention described above will be described.
In the present invention, various gaseous fuels other than city gas and LPG can be used as the fuel. In the present invention, the term “upstream side” refers to the upstream side of the flow of exhaust gas in the exhaust duct.
[0014]
Further, the gas turbine may be a micro gas turbine, and the exhaust duct may be an exhaust duct of a micro gas turbine. The exhaust gas may be an exhaust gas of the micro gas turbine having an oxygen concentration of 16 to 19% and a temperature of 250 to 300 ° C. In this case, the residual oxygen and heat energy of the exhaust gas of the micro gas turbine can be effectively used.
[0015]
In the present invention, it is preferable that the flow rate adjusting fan is configured to suck a part of the exhaust gas from the suction port and to suck fresh air.
In this case, even when the oxygen concentration in the exhaust gas is low and is not suitable for combustion, the exhaust gas and the fresh air can be mixed. By mixing the fresh air, the oxygen concentration of the exhaust gas used for combustion in the air heat burner can be adjusted and increased. Therefore, even when the oxygen concentration in the exhaust gas is low, combustion can be stably performed in the air heat burner.
The fresh air is room temperature air having an oxygen concentration of about 21%.
[0016]
The exhaust duct is connected to a hot-air circulating furnace for feeding the hot air, and from the hot-air circulating furnace to the exhaust duct, an atmosphere gas in the hot-air circulating furnace is returned to the exhaust duct. It is preferable that the return duct is connected to the return duct, and the return duct is provided with a return blower for blowing the atmospheric gas into the exhaust duct.
[0017]
In this case, the hot air generated by the hot air generator can be supplied from the exhaust duct to the hot air circulation furnace. Further, by blowing the atmosphere gas to the reflux duct by the reflux blower, the atmosphere gas and the hot air can be effectively mixed and convected in the hot air circulation furnace. Therefore, the inside of the hot air circulation furnace can be stably and efficiently heated.
As the hot air circulating furnace, there are various furnaces such as a drying furnace, a tempering heating furnace, and a baking furnace.
[0018]
Further, the return duct may be opened in the exhaust duct downstream of the position where the air heat burner is provided (claim 4).
In this case, the hot air generated by the hot air generator can be mixed with the atmospheric gas sent from the return duct to the exhaust duct, and the mixed gas can be supplied into the hot air circulation furnace.
[0019]
Further, the return duct may be opened in the exhaust duct upstream of a position where the air heat burner is provided.
In this case, the hot air generator generates the hot air by using a mixture of the exhaust gas flowing in the exhaust duct and the atmospheric gas blown from the recirculation duct to the exhaust duct. Hot air can be supplied into the hot air circulation furnace.
[0020]
【Example】
Hereinafter, embodiments of a hot air generator according to the present invention will be described with reference to the drawings.
(Example 1)
As shown in FIG. 1, the hot air generator 1 of this embodiment is disposed in an exhaust duct 5 through which the exhaust gas 103 of the micro gas turbine 6 flows, and burns the fuel 101 and a part of the exhaust gas 103, An air heat burner 10 is provided that mixes the combustion gas 104 generated by the combustion with the exhaust gas 103 to generate hot air 105. The air heat burner 10 has a fuel ejection header 2 for ejecting the fuel 101 into the exhaust duct 5 and an air ejection tube 3 disposed around the fuel ejection header 2.
[0021]
A flow control fan 4 for supplying the exhaust gas 103 to the air ejection tube 3 is connected to the air ejection tube 3. The suction port 401 of the flow control fan 4 opens into the exhaust duct 5 upstream of the position where the air heat burner 10 is provided.
The hot air circulating device 1 sucks a part of the exhaust gas 103 flowing through the exhaust duct 5 by the flow control fan 4, and uses the exhaust gas 103 at a desired flow rate as the flow control air 102 as the air ejection cylinder 3. Is configured to be supplied to
[0022]
The details are described below.
In this example, as shown in FIG. 1, the exhaust duct 5 is an exhaust duct 5 of a micro gas turbine 6, and the exhaust gas 103 has an oxygen concentration of 16 to 19% and a temperature of 250 to 300 ° C. Is the exhaust gas 103 of the micro gas turbine 6.
The exhaust duct 5 is connected to a hot air drying furnace 71, and the air heat burner 10 is configured to supply the hot air 105 to the hot air drying furnace 71. The hot-air drying furnace 71 keeps the temperature in the furnace at 80 to 300 ° C. and dries the object placed in the furnace.
Further, the hot air drying furnace 71 is provided with an exhaust port 711 for exhausting a part of the atmospheric gas 107 in the hot air drying furnace 71.
[0023]
As shown in FIGS. 1 and 2, the fuel ejection header 2 of the air heat burner 10 has a fuel ejection portion 21 toward the downstream side of the exhaust duct 5. A plurality of fuel ejection holes 211 for ejecting the fuel 101 are provided. Further, the fuel 101 of this example is city gas as a fuel gas, and a fuel supply pipe 22 for supplying the fuel 101 is connected to the fuel ejection header 2.
Note that the upstream refers to the upstream of the flow of the exhaust gas 103 in the exhaust duct 5, and the downstream refers to the downstream of the flow of the exhaust gas 103 in the exhaust duct 5.
[0024]
As shown in FIG. 2, the air ejection tube 3 includes an air ejection portion 31 disposed downstream of the fuel ejection portion 21 in the fuel ejection header 2, and the air ejection portion 31 and the fuel ejection header 2 disposed outside. And an air supply cylinder 32 disposed so as to surround the air supply cylinder.
The air ejection section 31 is formed by a pair of air ejection plates formed on both sides of the fuel ejection section 21 so as to be enlarged and inclined toward the downstream side of the exhaust duct 5. The air ejection section 31 is provided with a plurality of air ejection holes 311 for ejecting the flow control air 102 supplied thereto.
The discharge port 402 of the flow rate adjusting fan 4 is connected to the air supply tube 32 of the air ejection tube 3.
[0025]
As shown in FIG. 1, the remainder of the exhaust gas 103 other than a part of the exhaust gas 103 sucked into the flow rate adjusting fan 4 is provided between the air heat burner 10 and the exhaust duct 5. A bypass passage 51 is formed for passing the gas to the downstream side.
Further, the discharge port 402 of the flow rate adjusting fan 4 and the air ejection tube 3 are connected by a discharge pipe 42.
[0026]
The flow control fan 4 rotates a fan (not shown) by an exhaust motor 43 and discharges the exhaust gas 103 sucked from a suction port 401 as a flow control air 102 at a desired flow rate from a discharge port 402. It is. The discharge flow rate of the flow rate adjusting fan 4 of this example is set to be a substantially constant flow rate. Then, in the air heat burner 10, combustion is performed with the flow rate adjusting air 102 having a substantially constant flow rate and the fuel 101.
[0027]
As shown in FIG. 1, in the present embodiment, the discharge pipe 42 has a flow control valve 44 (butterfly valve) for restricting the flow of the flow control air 102 discharged from the discharge port 402 of the flow control fan 4. ) Is provided. Then, the flow rate of the flow control air 102 can be further adjusted by narrowing the flow control valve 44.
The flow rate of the flow rate adjusting air 102 can be adjusted by controlling the rotation speed of the exhaust motor 43.
[0028]
In adjusting the flow rate of the flow control air 102, the following feedback control can be performed.
That is, for example, as shown in FIG. 3, a flow meter 45 for measuring the flow rate in the discharge pipe 42 is provided in the discharge pipe 42, and based on the flow rate value of the flow meter 45, the flow control valve 44 or By operating the exhaust motor 43, the flow rate of the flow control air 102 can be feedback controlled.
Also, for example, as shown in FIG. 4, the hot air generator 1 is provided with a differential pressure gauge 46 for measuring a differential pressure between the inside of the air jet cylinder 3 or the inside of the discharge pipe 42 and the inside of the exhaust duct 5. By operating the flow control valve 44 or the exhaust motor 43 based on the pressure difference by the pressure gauge 46, the flow rate of the flow control air 102 can be feedback controlled.
[0029]
Further, as shown in FIG. 1, the hot air generator 1 having the air heat burner 10 and the flow rate adjusting fan 4 is disposed on a mounting member 50 for disposing the same in the exhaust duct 5. Then, the hot air generator 1 is installed in the exhaust duct 5 by attaching the mounting member 50 to the exhaust duct 5 by inserting the air heat burner 10 into the burner arrangement hole 52 provided in the exhaust duct 5. Can be set up. When maintenance or replacement of the hot-air generator 1 is required, it is possible to easily cope with this by attaching and detaching the mounting member 50 to and from the exhaust duct 5.
[0030]
The hot air generator 1 of this embodiment stabilizes a part of the exhaust gas 103 at a desired flow rate even if the flow rate of the exhaust gas 103 flowing in the exhaust duct 5 is changed by the flow rate adjusting fan 4. Thus, the air can be supplied to the air heat burner 10.
That is, the exhaust gas 103 exhausted from the micro gas turbine 6 flows in the exhaust duct 5 toward the air heat burner 10. A part of the exhaust gas 103 flowing in the exhaust duct 5 is sucked into the flow adjustment fan 4 from the suction port 401 by the rotation of the flow adjustment fan 4. On the other hand, the remainder of the exhaust gas 103 flowing in the exhaust duct 5 flows toward the downstream side of the exhaust duct 5 through the bypass passage 51 between the air heat burner 10 and the exhaust duct 5.
[0031]
The flow rate of the exhaust gas 103 sucked into the flow rate adjusting fan 4 is adjusted by the flow rate adjusting fan 4, and the exhaust gas 103 is supplied to the air ejection cylinder 3 as the flow rate adjusting air 102 through the discharge pipe 42. . Therefore, even when the operation state of the micro gas turbine 6 fluctuates and the flow rate of the exhaust gas 103 flowing in the exhaust duct 5 fluctuates, the flow rate of the exhaust gas 103 is adjusted to the air jet cylinder 3. Can be supplied.
[0032]
Therefore, in the air heat burner 10, it is possible to burn the flow control air 102, which is a desired flow rate of the exhaust gas 103 ejected from the air ejection cylinder 3, and the fuel 101 ejected from the fuel ejection header 2. . Therefore, in the air heat burner 10, combustion can be stably performed regardless of fluctuations in the flow rate of the exhaust gas 103 flowing in the exhaust duct 5.
Further, in the air heat burner 10, combustion can be performed using residual oxygen and heat energy in the exhaust gas 103. Therefore, the heat utilization efficiency of the hot air generator 1 can be improved.
[0033]
After the combustion by the air heat burner 10, the combustion gas 104 generated by the combustion is mixed with the remainder of the exhaust gas 103 flowing toward the downstream side in the bypass passage 51, and is mixed in the exhaust duct 5. Hot air 105 can be generated. Then, the hot air 105 can be supplied into the hot air drying furnace 71 to dry the hot air drying furnace 71.
Therefore, according to the hot air generator 1 of the present embodiment, the hot air 105 is generated stably and efficiently regardless of the fluctuation of the flow rate of the exhaust gas 103 flowing in the exhaust duct 5, and the drying in the hot air drying furnace 71 is performed. It can be carried out.
[0034]
(Example 2)
In this embodiment, as shown in FIG. 5, the flow rate adjusting fan 4 sucks a part of the exhaust gas 103 from the suction port 401 and sucks fresh air 106 which is room temperature air having an oxygen concentration of about 21%. This is a configuration example.
That is, the suction port 401 of this embodiment is open to the exhaust duct 5, and the air pipe 411 for supplying the fresh air 106 to the flow rate adjusting fan 4 is open to the suction port 401. . Then, the flow control fan 4 can supply a mixture of the exhaust gas 103 and the fresh air 106 at a desired flow rate to the air ejection cylinder 3 as the flow control air 102.
[0035]
In this embodiment, even when the oxygen concentration in the exhaust gas 103 is low and is not suitable for combustion, the exhaust gas 103 and the fresh air 106 can be mixed. Then, by mixing the fresh air 106, the oxygen concentration of the flow control air 102 used for the combustion can be adjusted. Therefore, even when the oxygen concentration in the exhaust gas 103 is low, combustion can be stably performed in the air heat burner 10.
In the present embodiment, the rest is the same as the first embodiment, and the same operation and effect as those of the first embodiment can be obtained.
[0036]
(Example 3)
In this embodiment, as shown in FIG. 6, the exhaust duct 5 is connected to a hot-air circulating furnace 72 for feeding the hot air 105, and the hot-air circulating furnace 72 is connected to the exhaust duct 5 from the hot-air circulating furnace 72. This is an example in which a recirculation duct 73 for recirculating the atmosphere gas 107 into the exhaust duct 5 is connected.
Further, a reflux blower 731 for blowing the atmospheric gas 107 into the exhaust duct 5 is provided in the reflux duct 73. In addition, the return duct 73 of the present embodiment is opened in the exhaust duct 5 downstream of the flow of the exhaust gas 103 from the position where the air heat burner 10 is provided.
The hot air circulation path furnace 72 of the present embodiment is a hot air circulation drying furnace for drying an object placed in the furnace. The hot air circulation furnace 72 is provided with an exhaust port 721 for exhausting a part of the atmospheric gas 107 in the hot air circulation furnace 72.
[0037]
In this example, the hot air 105 generated by the hot air generator 1 is mixed with the atmospheric gas 107 blown from the return duct 73 to the exhaust duct 5, and the mixture 108 is supplied to the hot air circulation furnace 72. can do. Further, the air-fuel mixture 108 can be forcedly convected into the hot-air circulation furnace 72 by blowing the atmospheric gas 107 from the reflux duct 73 to the exhaust duct 5 by the reflux blower 731. Therefore, drying in the hot air circulation furnace 72 can be performed stably and efficiently.
In the present embodiment, the rest is the same as the first embodiment, and the same operation and effect as those of the first embodiment can be obtained.
[0038]
As shown in FIG. 7, the return duct 73 can be opened in the exhaust duct 5 on the upstream side of the flow of the exhaust gas 103 from the position where the air heat burner 10 is provided. In this case, the hot air generator 1 uses a mixture 109 in which the exhaust gas 103 flowing in the exhaust duct 5 and the atmospheric gas 107 blown from the recirculation duct 73 to the exhaust duct 5 are mixed. Thus, the hot air 105 can be generated and supplied to the hot air circulating furnace 72. In this case, the same operation and effect as described above can be obtained.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an explanatory view showing a hot air generator according to a first embodiment.
FIG. 2 is an explanatory perspective view showing an air heat burner according to the first embodiment.
FIG. 3 is an explanatory diagram showing a hot air generator in the case of performing feedback control of the discharge flow rate of an exhaust fan using a flow meter in the first embodiment.
FIG. 4 is an explanatory diagram showing a hot air generator in the case of performing feedback control of the discharge flow rate of the exhaust fan using the differential pressure gauge in the first embodiment.
FIG. 5 is an explanatory view showing a hot air generator using fresh air in a second embodiment.
FIG. 6 shows a hot air generator in Example 3 in which the hot air generator is used in a hot air circulation furnace and a return duct is opened in an exhaust duct downstream of a position where an air heat burner is provided. FIG.
FIG. 7 shows a hot air generator in Example 3 when the hot air generator is used in a hot air circulation furnace and a return duct is opened in an exhaust duct upstream of a position where an air heat burner is provided. FIG.
FIG. 8 is an explanatory view showing an air heat burner in a conventional example with an open / close plate opened.
FIG. 9 is an explanatory view showing an air heat burner in a conventional example with an open / close plate closed.
[Explanation of symbols]
1. . . Hot air generator,
101. . . fuel,
102. . . Flow control air,
103. . . Exhaust gas,
104. . . Combustion gas,
105. . . Hot air,
106. . . Fresh air,
107. . . Atmosphere gas,
10. . . Air heat burner,
2. . . Fuel spout header,
3. . . Air jet cylinder,
4. . . Flow control fan,
401. . . Inlet,
402. . . Outlet
411. . . Air piping,
5. . . Exhaust duct,
6. . . Micro gas turbine,
71. . . Hot air drying oven,
72. . . Hot air circulation furnace,
73. . . Reflux duct,
731. . . Reflux blower,

Claims

A configuration is provided in an exhaust duct through which exhaust gas of a gas turbine flows, in which fuel and a part of the exhaust gas are burned, and combustion gas generated by the combustion is mixed with the exhaust gas to generate hot air. Hot air generator with an air heat burner
The air heat burner has a fuel ejection header for ejecting the fuel into the exhaust duct, and an air ejection tube for ejecting the exhaust gas into the exhaust duct.
In addition, a flow rate adjusting fan for supplying the exhaust gas to the air jetting cylinder is connected to the air jetting cylinder, and a suction port of the flow rate adjusting fan is located at a position where the air heat burner is disposed. Opening in the exhaust duct on the upstream side of
A hot air generator, wherein a part of the exhaust gas flowing through the exhaust duct is sucked by the flow rate adjusting fan and a desired flow rate of the exhaust gas is supplied to the air jet cylinder.

2. The hot air generator according to claim 1, wherein the flow rate adjusting fan is configured to suck a part of the exhaust gas from the suction port and to suck fresh air.

3. The exhaust duct according to claim 1, wherein the exhaust duct is connected to a hot-air circulating furnace that feeds the hot air, and an atmosphere gas in the hot-air circulating furnace is supplied from the hot-air circulating furnace to the exhaust duct. A hot air generating device, wherein a hot air generating device is connected to a hot air duct for feeding the atmospheric gas into the exhaust duct. .

4. The hot air generator according to claim 3, wherein the return duct is opened in the exhaust duct downstream of a position where the air heat burner is provided.

4. The hot air generator according to claim 3, wherein the recirculation duct opens into the exhaust duct upstream of a position where the air heat burner is provided.