JP2004514864A - 希薄濃度の可燃ガスを燃焼させる過圧燃焼器 - Google Patents

Abstract

過圧燃焼装置、及びそのような装置を作動させる方法であって、この方法は、希薄ガス室（４１２）、燃焼器（４３０）、熱回収セクション（４４０）及び排気装置（４５０）を有している過圧燃焼デバイス（４００）を用意することと、希薄ガスを希薄ガス室に供給することと、放熱／圧力等化室（４２５）及び被予熱空気室（５２６）を燃焼デバイス内に設けることと、加圧された周囲空気を放熱／圧力等化室に供給することと、予熱された空気を被予熱空気室に供給することと、希薄ガス室、被予熱空気室及び燃焼器からの熱を、放熱／圧力等化室内の加圧された周囲空気に渡すことと、希薄ガス室からの希薄ガスを燃焼器に供給することと、予熱された空気を被予熱空気室から燃焼器に供給することと、希薄ガス及び予熱された空気を、過圧状態にある燃焼機内で燃焼させることとを含んでいる。

Description

【０００１】
【関連出願】
本願は、２０００年７月２７日に出願された米国仮出願第６０／２２１，１３７号の利益を主張する。
【０００２】
【発明の分野】
本発明は、希薄濃度の可燃ガスを過圧状態で燃焼させる方法及び装置に関し、より具体的には、そのような燃焼装置であって、燃焼プロセスの間に発生する背圧から燃焼器を保護する放熱／圧力等化室を有しているものに関する。
【０００３】
【発明の背景】
米国特許第３，２２９，７４６号（７４６特許）であって、それを引用することによってその全体が本明細書中に取り入れられているものは、希薄濃度の可燃ガスを燃焼させるのに適している熱回収装置及び方法を示している。その特許は、例えば、８％未満の濃度の一酸化炭素を含有している接触分解ガスのような希薄ガス（但し、これに限定されない）を燃焼させることに向けられている。その特許における発明は、１２００°Ｆ〜１５００°Ｆの範囲内の温度での一酸化炭素の発火を安定化させることを可能にする。始動後、その温度は、殆どの場合において、一酸化炭素だけの燃焼によって維持され得る。残りの場合においては、安全な発火を保証すべく及び／又は所望されている量の熱回収を維持すべく、極僅かな補助燃料が、必要である。
【０００４】
本願の図１は、７４６特許の熱回収装置を示している。図１において、参照数字１によって全体的に指示されている周囲（ｓｅｔｔｉｎｇ）は、燃焼ゾーン２と、同じ高さで水平方向に配置されている熱回収ゾーン３とを画成している。ガスは、ガス室４及びガスポート６を介して、燃焼ゾーン２に送られる。空気は、空気室７を介して、導入される。空気は、空気ポート８を介して、燃焼室２に入る。補助燃料の燃焼を支持するための補助空気が、導管９を介して、燃焼室に入れられる。傾斜した導管１３として示されている照準装置によって生成される、対向している渦（方向指示矢印１１及び１２によって指示されている）により、ガス及び空気は、間歇的に混合され、それらの導管１３は、ガス混合物を、ガス室４からガスポート６及び短い空気パイプ１４に導く。補助バーナ１６が、燃焼ゾーン２内のガスを適切な発火温度まで初期加熱すべく、設けられている。耐火材１７が、燃焼ゾーン２に、熱をその中のガスに再放射すべく、ライニングを施している。
【０００５】
図１に示されている構成においては、８％未満の濃度における一酸化炭素（例えば接触分解ガス）のような希薄ガスは、燃やされ得る。より高い濃度は、勿論、より容易に燃焼させられ得る。図１に示されているデザインの顕著な特徴は、それが、燃焼生成物で測定して、１％未満の過剰な酸素を必要とする、ということである。
【０００６】
燃焼室２においては、１２００°Ｆ〜１５００°Ｆの範囲内の温度が、好都合に維持され得、もって、消火後においても、通常、一酸化炭素は、補助燃料を必要とすることなく燃え得よう。熱は、一酸化炭素を燃焼ゾーン２内で燃やすことにより、解放される。本質的に、燃焼室２内で働く熱解放システムが、存在する。非本質的な意味において、燃焼ゾーン２は、その周囲との関連における燃焼ゾーン２への熱入力又は熱移動が実用上は存在しないように、設計されてきている。特に、冷却装置（例えば熱交換チューブ）は、燃焼ゾーン２と全く結び付けられていない。
【０００７】
端壁１８が、間仕切１９によって画成されている。空気ポート８及びガスポート６が、実質的に同心のアンギュラーグループを画成すべく、間仕切１９を貫通している。図１は、流れの方向を定める装置としての開口碁盤縞模様煉瓦壁２１を示しており、この開口碁盤縞模様煉瓦壁２１は、制限通路２２を通って燃焼ガスが流れることを引き起こし、これにより、混合が、強められる。熱回収ゾーン３は、燃焼ゾーン２の下流に周囲１によって画成されている。蒸気チューブ、スーパーヒータ、他の流体ストリーム等のような適切な熱回収装置が、熱回収ゾーン３内に設けられ得る。
【０００８】
周囲１は、燃焼ゾーン２用のエンクロージャであって、端壁とこれらの端壁の間を延在している側壁とを有しているものを画成している。全ての壁は、耐火材１７を介して熱を燃焼ゾーンに再放射させるべく、構成されている。排気ポートであって、この排気ポートを介して、熱いガスが熱回収ゾーン３に伝達されるものが、ガスポート６及び空気ポート８とは反対側の、周囲１の端部にあり、エンクロージャの全ての壁からの熱の再放射を可能な限り最も高いレベルに維持すべく、側壁のうちの１つの側壁の十分に小さい部分を構成している。
【０００９】
更に、図１に示されているように、装置の唯一の放熱構造体である熱回収ゾーン３は、燃焼ゾーン２への曝露から完全に排除されている。これは、在来の一酸化炭素ボイラー設備との比較においてであり、その在来の一酸化炭素ボイラー設備においては、水チューブの形の放熱装置が、燃焼ゾーン内にあるか、又は燃えているガスの放射熱に晒される。そのような内部放熱装置は、補助燃料に対する要求を増大させると共に、炎の安定性と一酸化炭素ガスの転化の信頼性とを著しく低下させる。
【００１０】
図１に示されている装置は、通常、高い温度で作動する。例えば、典型的な希薄ガスは、６００°Ｆ〜１１００°Ｆ又はそれ以上で装置に供給される。燃焼プロセスの結果、燃焼ゾーンを出て行く燃焼ガスは、１２００°Ｆ〜１８００°Ｆ又はそれ以上の範囲内にあり得る。
【００１１】
図２及び図３は、従来技術の装置であって、その外部ケーシング板の過熱を適切に防止するものを示しており、空気室への加圧された周囲（「冷たい」）空気の流れを用いることにより、それらの外部ケーシング板は、希薄ガス室及び燃焼ガス室においてそれぞれ断熱されており、そして、これらの室により、その空気室は、形成され且つ囲まれている。このような構成においては、加圧された周囲空気は、希薄ガス及び補助燃料ストリームの両方を装置内で燃焼させるための酸化体源として、利用されている。
【００１２】
図２は、在来の燃焼デバイス２００を示しており、この燃焼デバイス２００は、希薄ガス室２１２、燃焼器２３０、熱回収ゾーン２４０及び排気装置２５０を備えている。周囲空気が、空気ポンプ２２０により、加圧され且つ供給管路２２１を介して燃焼器２３０に供給される。希薄ガス２１０が、供給管路２１１を介して希薄ガス室２１２に供給される。
【００１３】
図３は、燃焼デバイス３００をより詳細に示している。燃焼デバイス３００は、希薄ガス室３１２及び燃焼器３３０を備えている。希薄ガス室３１２からの希薄ガスは、ガスポート３１７を介して燃焼器３３０に入る。加圧された周囲空気３２０は、空気ポート３２７を介して燃焼器３３０に入る。燃焼器３３０は、耐火ライニング３０１によって断熱されている。燃焼生成物は、燃焼器３３０を出て行き、通常は熱交換器（図示せず）を介して、熱回収セクション３４０に送られる。
【００１４】
適切な数の補助バーナ１６（図１に示されている）が、燃焼器２３０（図２）又は３３０（図３）内のガスを所望されている発火温度まで初期加熱するための始動手段として、又は所望されている熱回収用の熱入力レベルをもたらす手段として、設けられ得る。
【００１５】
上で論じたように、プロセスであって、これらのプロセスにおいては、希薄ガスが、大気圧よりも高い或る圧力（例えば、０．１ｐｓｉｇ〜５．０ｐｓｉｇ又はそれ以上）で装置に送られ、且つ、通常、燃焼ガスは、熱回収の後に、場合によっては、排気ガス清浄化システムの後に、大気に放出される、ものにおいて、そのような装置は、最も典型的に使用されている。しかしながら、これは、結果的に、燃焼ゾーン内に背圧を生ぜしめる。図２に示されているように、空気は、圧力に関する要求を満足させるポンプで、装置に供給される。勿論、装置は、これらの内部圧力を封じ込め且つそれらに耐えるべく設計されている。そのような装置の構成の利点は、上で論じた圧力の封じ込めに関する構造の経済性であり、その経済性は、ガス室及び空気室を全圧力容器内に統合することに起因している。従って、それぞれの室の間には、公称圧力差しか、存在していない。
【００１６】
しかしながら、図３に示されている在来の構成においては問題が生じる、ということが、見出されている。その具体例においては、周囲空気が、燃焼器３３０の耐火ライニング３０１を冷却すべく、使用される。このため、希薄ガス室３１２及び燃焼器３３０は、周囲空気３２０との接触状態にある。それにも拘らず、或る用途は、周囲空気３２０が燃焼に先立って予熱されることを要求する。これが起こると、周囲空気３２０の温度は、最早、耐火ライニング３０１を冷却するには十分でなくなるであろう。この結果、室を冷却することにおいて、問題が、生じ、結果的に、それらの室の膨脹及び構造不安定性が、生じる。
【００１７】
実際、プロセス及びエネルギー保存の理由で、空気源は、約２００°Ｆ〜６００°Ｆ又はそれ以上まで、予熱されなければならない。これらの場合において、以前に定義した空気室の閉じ込めは、最早、技術的な問題を避けるに十分な冷却をもたらさないであろう。従って、内部放熱／圧力等化室を有している過圧燃焼デバイスを提供する必要が、生じている。
【００１８】
【発明の概要】
本発明の目的は、それぞれのガス室及び空気室の間の極僅かな圧力差という構造上の利点を保持しつつ、予熱された燃焼用空気の使用をもたらすことである。
【００１９】
本発明の別の目的は、内部放熱／圧力等化室を有している過圧燃焼デバイスを提供することである。本発明の更に別の目的は、そのような燃焼デバイスであって、予熱された燃焼用空気と共に使用されるものを提供することである。
【００２０】
一の側面において、本発明は、過圧燃焼デバイスを作動させる方法を提供する。その方法は、希薄ガス室、燃焼器、熱回収セクション及び排気装置を備えている過圧燃焼デバイスを用意することと、希薄ガスを希薄ガス室に供給することと、放熱／圧力等化室及び被予熱空気室を燃焼デバイス内に設けることと、加圧された周囲空気を放熱／圧力等化室に供給することと、予熱された空気を被予熱空気室に供給することと、希薄ガス室、被予熱空気室及び燃焼器からの熱を、放熱／圧力等化室内の加圧された周囲空気に渡すことと、希薄ガス室からの希薄ガスを燃焼器に供給することと、予熱された空気を被予熱空気室から燃焼器に供給することと、希薄ガス及び予熱された空気を、過圧状態にある燃焼機内で燃焼させることとを含んでいる。
【００２１】
別の側面において、本発明は、過圧燃焼装置を提供し、この過圧燃焼装置は、過圧燃焼デバイスであって、希薄ガス室、燃焼器、熱回収セクション及び排気装置を有しているものと、希薄ガスを希薄ガス室に供給する希薄ガス供給装置と、燃焼デバイス内の放熱／圧力等化室及び被予熱空気室と、加圧された周囲空気を放熱／圧力等化室に供給する被加圧周囲空気供給装置と、予熱された空気を被予熱空気室に供給する被予熱空気供給装置と、希薄ガスを希薄ガス室から燃焼器に供給する希薄ガスポートと、予熱された空気を被予熱空気室から燃焼器に供給する被予熱空気ポートとを備えている。放熱／圧力等化室は、希薄ガス室、被予熱空気室及び燃焼器からの熱を、放熱／圧力等化室内の加圧された周囲空気に渡し、そして、希薄ガス及び予熱された空気は、過圧状態にある燃焼機内で燃焼させられる。
【００２２】
本発明においては、被予熱空気室は、放熱／圧力等化室内に入れ子式で配置され得る。
【００２３】
本発明は、周囲空気を、約０．１ｐｓｉｇ〜約１０．０ｐｓｉｇの圧力まで、より好ましくは、約０．１ｐｓｉｇ〜約５．０ｐｓｉｇの圧力まで加圧することを含んでいる。
【００２４】
本発明は、また、予熱された空気を、約２００°Ｆ〜約１０００°Ｆの温度まで、より好ましくは、約２００°Ｆ〜６００°Ｆの温度まで予熱することを含んでいる。
【００２５】
本発明は、また、放熱／圧力等化室を出て行く加圧された周囲空気の温度を、約５００°Ｆ以下の温度まで、より好ましくは、約３００°Ｆ以下の温度まで上昇させることを含み得る。
【００２６】
本発明は、また、燃焼デバイスの熱回収セクション内に、予熱された空気を予熱する熱交換器を備え得、この場合、加圧された周囲空気は、放熱／圧力等化室から放出され得ると共に、熱交換器に供給され得る。別の側面において、燃焼デバイスの外部にある熱源が、予熱された空気を予熱すべく、使用され得、この場合、放熱／圧力等化室からの加圧された周囲空気は、放出されて外部の熱源に供給され得る。
【００２７】
本発明の、これらの及び他の特徴、目的及び利点は、以下の本発明の詳細な記載、請求項、及び図面に示されている本発明の幾つかの図を考慮することにより、明らかになろう。なお、それらの図を通して、同様の参照数字が、同様の要素又は対応する要素に対して使用されている。
【００２８】
【好適な実施形態の詳細な記載】
図４は、本発明の第１実施形態に係る過圧燃焼デバイス４００の概略図である。燃焼デバイス４００は、希薄ガス室４１２、燃焼器４３０、熱回収セクション４４０、熱交換器４６０及び排気装置４５０を備えている。希薄ガス４１０は、供給管路４１１を介して、希薄ガス室４１２に供給される。空気ポンプ４２０が、供給管路４２１を介して、加圧された入口空気を放熱／圧力等化室４２５に供給する。空気ポンプ４２０は、周囲温度及び周囲圧力にある周囲空気を供給する。空気ポンプ４２０は、周囲空気の圧力を、約０．１ｐｓｉｇ〜約１０．０ｐｓｉｇまで、より好ましくは、約０．１ｐｓｉｇ〜約５．０ｐｓｉｇまで上昇させる。この加圧された空気は、放熱／圧力等化室４２５を通過し、管路４５５を介して放出される。この加圧された空気は、十分な断熱及び流量を提供することによって燃焼ゾーン４３０内の例えば金属を冷却し続けるべく、供給される。
【００２９】
放熱／圧力等化室４２５内の加圧された空気内には、比較的少ない熱しか流入しない、ということが、見出されている。このため、温度差は、極僅かである。実際、管路４５５を介して放熱／圧力等化室４２５を去って行く空気の温度は、約５００°Ｆ以下、より好ましくは、約３００°Ｆ以下である、ということが、好ましい。このように、装置は構造的に安定である、ということが、見出されている。管路４５５内における今加熱された空気は、熱交換器４６０に供給され、そして、そこから、燃焼器４３０への供給用の予熱された空気として出て行く。管路４６５内における予熱された空気の温度は、約２００°Ｆ〜約１０００°Ｆであり、より好ましくは、約２００°Ｆ〜約６００°Ｆである。
【００３０】
周囲空気の圧力上昇、放熱／圧力等化室を去って行く空気の温度、及び燃焼用の予熱された空気の温度に関する、上で論じたパラメータは、本明細書に記載されている実施形態全体を通して一貫している。
【００３１】
図５は、本発明の燃焼デバイス５００の追加の詳細を示している。燃焼デバイス５００は、希薄ガス室５１２及び燃焼器５３０を備えている。希薄ガス室５１２からのガスは、ガスポート５１７を介して、燃焼器５３０に供給される。加圧された周囲空気５２１は、加圧下で、放熱／圧力等化室５２５に供給され、この放熱／圧力等化室５２５において、上で論じたように、加圧された空気５２１は、幾らかの熱を、希薄ガス室５１２及び燃焼器５３０から取り出す。加圧された空気は、出口５５５を介して、放熱／圧力等化室５２５を出て行き、そして、熱交換器（図示せず）に送られる。熱交換器からの予熱された空気は、管路５６５を介して、被予熱空気室５２６に供給され、この被予熱空気室５２６から、予熱された空気が、空気ポート５２７を介して、燃焼器５３０に供給される。被予熱空気室５２６は、熱を保存し且つ圧力差を最小にすべく、断熱されている。被予熱空気室５２６は、中間被加熱空気室を確立しており、この中間被加熱空気室は、放熱／圧力等化室５２５内に位置させられていると共に、その放熱／圧力等化室５２５によって冷却される。
【００３２】
図４〜図１２の実施形態の各々において、図示されていないが、燃焼ゾーンにおけるガスを所望されている発火温度まで初期加熱すべく及び／又は燃料混合物の組成若しくは熱レベルに作業変動が生じた場合において燃焼を維持すべく、適切な数の補助バーナ１６（図１に示されている）が始動装置として設けられ得る、ということを、当業者は、容易に理解しよう。
【００３３】
図４及び図５に示されている実施形態においては、予熱された空気の熱は、燃焼デバイス４００／５００自身から来ている。図６は、本発明の別の実施形態を示しており、この実施形態においては、予熱された空気の熱は、補助熱源から来る。
【００３４】
図６は、本発明の別の実施形態に係る燃焼デバイス６００を示している。燃焼デバイス６００は、希薄ガス室６１２、燃焼器６３０、熱回収セクション６４０及び排気装置６５０を備えている。希薄ガス６１０は、管路６１１を介して、希薄ガス室６１２に供給される。周囲空気が、空気ポンプ６２０により、供給管路６２１を介して、放熱／圧力等化室６２５に加圧・供給される。そこから、加熱された空気が、管路６７４を介して放出されると共に、燃焼室６３０での燃焼用の、管路６７６内における予熱された空気となるべく、熱源６７５によって加熱される。熱源６７５は、燃料を節約し且つより多くの熱を回収すべく、蒸気又は電気（例えば外部源からの）によってもたらされるような適切な熱源であってよい。
【００３５】
図７は、本発明に係る、燃焼デバイス７００から成る別の実施形態を示している。燃焼デバイス７００は、希薄ガス室７１２、燃焼器７３０、熱回収セクション７４０及び排気装置７５０を備えている。希薄ガス７１０は、供給管路７１１を介して、希薄ガス室７１２に供給される。この実施形態においては、２つの別個の空気供給管路が、設けられている。周囲空気が、空気ポンプ７２０により、供給管路７２１を介して、放熱／圧力等化室７２５に加圧・供給される。加熱された空気は、管路７７７を介して放出される。圧力制御器７７８が、放熱／圧力等化室７２５内の圧力を制御すべく設けられている。この実施形態においては、加熱された空気は、管路７７９を介して、最終的に大気へ放出される。一方、空気ポンプ７７０は、管路７７２を介して、加圧された周囲空気を補助加熱源７７５に供給する。そして、管路７７６内の予熱された空気は、燃焼器７３０に供給される。
【００３６】
図８は、在来の構成を示しており、この在来の構成においては、２つの燃焼デバイス８００及び８０１が、並列で作動する。燃焼デバイス８００は、希薄ガス室８１２、燃焼器８３０、熱回収セクション８４０及び排気装置８５０を備えている。希薄ガス８１０が、供給管路８１１を介して、希薄ガス室８１２に供給される。燃焼デバイス８０１は、燃焼器８３２及び排気装置８５２を備えている。燃料８１４が、管路８１５を介して、燃焼デバイス８０１の燃焼器８３２に供給される。周囲空気が、空気ポンプ８２０から、両方の燃焼デバイス８００及び８０１に供給される。空気ポンプ８２０は、管路８２１を介して、加圧された空気を供給し、その管路８２１は、供給管路８２２及び８２３に分岐している。供給管路８２２は、燃焼用空気を燃焼デバイス８００の燃焼器８３０に供給する一方、供給管路８２３は、燃焼用空気を燃焼デバイス８０１の燃焼器８３２に供給する。
【００３７】
図９は、並列で作動する燃焼デバイス９００及び９０１から成る、別の在来の構成を示している。この実施形態においては、燃焼デバイス９０１は、それ自身用に熱を予熱するための熱回収装置を有している。
【００３８】
燃焼デバイス９００は、希薄ガス室９１２、燃焼器９３０、熱回収セクション９４０及び排気装置９５０を備えている。希薄ガス９１０は、供給管路９１１を介して、希薄ガス室９１２に供給される。燃焼デバイス９０１は、燃焼器９３２、熱交換器９６２及び排気装置９５２を備えている。燃料９１４が、供給管路９１５を介して、燃焼器９３２に供給される。加圧された周囲空気が、供給管路９２１を介して、空気ポンプ９２０から供給され、その供給管路９２１は、供給管路９２２及び９２３に分岐している。供給管路９２２は、燃焼用空気を燃焼器９３０に供給する一方、供給管路９２３は、空気を熱交換器９６２に供給する。燃焼器９３２での燃焼用の予熱された空気９６５をもたらすべく、熱交換器９６２において、熱が、交換される。
【００３９】
図１０は、２つの燃焼デバイス１０００及び１００１に適用されている、本発明の別の実施形態を示している。燃焼デバイス１０００は、希薄ガス室１０１２、燃焼器１０３０、熱回収セクション１０４０及び排気装置１０５０を備えている。希薄ガス１０１０は、供給管路１０１１を介して、希薄ガス室１０１２に供給される。燃焼デバイス１００１は、燃焼器１０３２及び排気装置１０５２を備えている。燃料１０１４が、燃焼器１０３２での燃焼用に、供給管路１０１５を介して、燃焼デバイス１００１に供給される。空気ポンプ１０２０は、供給管路１０２１を介して、加圧された周囲空気を供給し、その供給管路１０２１は、供給管路１０２２及び１０２３に分岐している。供給管路１０２３は、周囲空気を燃焼器１０３２に供給する。供給管路１０２２は、空気を放熱／圧力等化室１０２５に供給する。僅かに加熱された空気が、管路１０５５を介して、放熱／圧力等化室１０２５を出て行って熱交換器１０６０に送られる。予熱された空気が、管路１０６５内に熱交換器１０６０を出て行って燃焼器１０３０に供給される。
【００４０】
図１１は、２つの燃焼デバイス１１００及び１１０１が並列で作動するところの構成を示している。燃焼デバイス１１００は、希薄ガス室１１１２、燃焼器１１３０、熱回収セクション１１４０、熱交換器１１６０及び排気装置１１５０を備えている。希薄ガス１１１０は、供給管路１１１１を介して、希薄ガス室１１１２に供給される。燃焼デバイス１１０１は、燃焼器１１３２及び排気装置１１５２を備えている。燃料１１１４が、管路１１１５を介して、燃焼デバイス１１３２に供給される。
【００４１】
空気ポンプ１１２０は、管路１１２１を介して、加圧された周囲空気を放熱／圧力等化室１１２５に供給する。僅かに加熱された空気が、管路１１５５を介して、放熱／圧力等化室１１２５を出て行って熱交換器１１６０に送られる。熱交換器１１６０は、予熱された空気を管路１１６５及び１１６６内に供給する。管路１１６６内の予熱された空気は、燃焼器１１３２に送られる。
【００４２】
図１２は、並列で作動する２つの燃焼デバイス１２００及び１２０１と共に利用される場合における、本発明の更に別の実施形態を示している。燃焼デバイス１２００は、希薄ガス室１２１２、燃焼器１２３０、熱回収セクション１２４０及び排気装置１２５０を備えている。燃焼デバイス１２０１は、燃焼器１２３２、熱交換器１２６２及び排気装置１２５２を備えている。燃焼デバイス１２０１用の燃料１２１４が、供給管路１２１５を介して、燃焼器１２３２に供給される。
【００４３】
燃焼デバイス１２００での燃焼用の希薄ガス１２１０は、管路１２１１を介して、希薄ガス室１２１２に供給される。空気ポンプ１２２０は、供給管路１２２１を介して、加圧された周囲空気を放熱／圧力等化室１２２５内に供給する。放熱／圧力等化室１２２５からの僅かに温められた空気が、管路１２５５を介して、燃焼デバイス１２０１の熱交換器１２６２に送られる。管路１２８０内の予熱された空気が、熱交換器１２６２を出て行く。この予熱された空気は、供給管路１２８１を介して、燃焼デバイス１２００の燃焼器１２３０に供給されると共に、供給管路１２８２を介して、燃焼デバイス１２０１の燃焼器１２３２に供給される。
【００４４】
本明細書に開示されているもの以外の、図においてアウトラインで又はブロックの形で示されている種々の構成要素は、個々に良く知られており、そして、それらの内部構造及び動作は、本発明の実施若しくは使用にも又は本発明の最良のモードの記載にも重要ではない。
【００４５】
本発明が、好適な実施形態であると現在見なされているものに関して記載されているが、開示されている実施形態に本発明は限定されない、ということが、理解されるべきである。そうではなく、本発明は、請求項の精神及び範囲内に含まれる種々の改造物及び均等構成物を包含すべく、意図されている。請求項の範囲は、そのような全ての改造並びに均等な構造及び機能を包含するように、最も広い解釈と一致させられるべきである。
【００４６】
【産業上の利用可能性】
本明細書に開示されている過圧燃焼装置及びそれを作動させる方法は、希薄濃度の可燃ガスの燃焼において利用され得る。装置は、過圧燃焼デバイスであって、希薄ガス室、燃焼器、熱回収セクション及び排気装置を有しているものと、希薄ガスを希薄ガス室に供給する希薄ガス供給装置と、燃焼デバイス内の放熱／圧力等化室及び被予熱空気室と、加圧された周囲空気を放熱／圧力等化室に供給する被加圧周囲空気供給装置と、予熱された空気を被予熱空気室に供給する被予熱空気供給装置と、希薄ガスを希薄ガス室から燃焼器に供給する希薄ガスポートと、予熱された空気を被予熱空気室から燃焼器に供給する被予熱空気ポートとを備えている。放熱／圧力等化室は、希薄ガス室、被予熱空気室及び燃焼器からの熱を、放熱／圧力等化室内の加圧された周囲空気に渡す。希薄ガス及び予熱された空気は、過圧状態にある燃焼機内で燃焼させられる。
【図面の簡単な説明】
【図１】
従来技術の熱回収装置であって、希薄濃度の可燃ガスを燃焼させるためのものの断面正面図である。
【図２】
在来の過圧燃焼デバイスの概略図である。
【図３】
在来の過圧燃焼デバイスの詳細を示している、断面概略図である。
【図４】
本発明の過圧燃焼デバイスの概略図である。
【図５】
本発明の過圧燃焼デバイスの詳細を示している、断面概略図である。
【図６】
本発明の過圧燃焼デバイスの別の実施形態の概略図である。
【図７】
本発明の過圧燃焼デバイスの更に別の実施形態の概略図である。
【図８】
並列で作動する２つの燃焼デバイスの在来の構成の概略図である。
【図９】
並列で作動する２つの燃焼デバイスの更に別の在来の構成の概略図である。
【図１０】
本発明の過圧燃焼デバイスの別の実施形態の概略図である。
【図１１】
本発明の過圧燃焼デバイスの更に別の実施形態の概略図である。
【図１２】
本発明の過圧燃焼デバイスの更に別の実施形態の概略図である。

Claims (12)

1. 過圧燃焼装置であって、
   過圧燃焼デバイス（４００）であって、希薄ガス室（４１２）、燃焼器（４３０）、熱回収セクション（４４０）及び排気装置（４５０）を備えているものと、
   希薄ガスを希薄ガス室（４１２）に供給する希薄ガス供給装置（４１１）と、
   燃焼デバイス（４００）内の、放熱／圧力等化室（４２５）及び被予熱空気室（５２６）と、
   加圧された周囲空気を放熱／圧力等化室（４２５）に供給する被加圧周囲空気供給装置（４２１）と、
   予熱された空気を被予熱空気室（５２６）に供給する被予熱空気供給装置（４６５）と、
   希薄ガスを希薄ガス室（４１２）から燃焼器（４３０）に供給する希薄ガスポート（５１７）と、
   予熱された空気を被予熱空気室（５２６）から燃焼器（４３０）に供給する被予熱空気ポート（５２７）と、
   を具備し、
   放熱／圧力等化室（４２５）が、希薄ガス室（４１２）、被予熱空気室（５２６）及び燃焼器（４３０）からの熱を、放熱／圧力等化室（４２５）内の加圧された周囲空気に渡し、且つ、希薄ガス及び予熱された空気が、過圧状態にある燃焼器（４３０）内で燃焼させられる、
   装置。
2. 被予熱空気室（５２６）が、放熱／圧力等化室（４２５）内に入れ子式で配置されている請求項１の装置。
3. 周囲空気を約０．１ｐｓｉｇ〜約１０．０ｐｓｉｇの圧力まで加圧する空気ポンプ（４２０）を更に具備している請求項１の装置。
4. 周囲空気が、約０．１ｐｓｉｇ〜約５．０ｐｓｉｇの圧力まで加圧される請求項３の装置。
5. 予熱された空気を約２００°Ｆ〜約１０００°Ｆの温度まで予熱する予熱装置（４６０又は６７５）を更に具備している請求項１の装置。
6. 予熱された空気が、約２００°Ｆ〜約１０００°Ｆの温度まで予熱される請求項５の装置。
7. 放熱／圧力等化室（４２５）が、この放熱／圧力等化室（４２５）を出て行く加圧された周囲空気の温度を、約５００°Ｆ以下の温度まで上昇させる請求項１の装置。
8. 放熱／圧力等化室（４２５）が、この放熱／圧力等化室（４２５）を出て行く加圧された周囲空気の温度を、約３００°Ｆ以下の温度まで上昇させる請求項１の装置。
9. 燃焼デバイスの熱回収セクション内に、予熱された空気を予熱する熱交換器（４６０）を更に具備している請求項１の装置。
10. 加圧された周囲空気を放熱／圧力等化室（４２５）から放出する放出装置（４５５）と、放出された空気を熱交換器（４６０）に供給する供給装置とを更に具備している請求項９の装置。
11. 予熱された空気を予熱する熱源（６７５）であって、燃焼デバイス（４００）の外部にあるものを更に具備している請求項１の装置。
12. 加圧された周囲空気を放熱／圧力等化室（４２５）から放出する放出装置（６７４）と、放出された空気を外部の熱源（６７５）に供給する供給装置とを更に具備している請求項１１の装置。

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