JP2015007500A - グランドフレア - Google Patents

Abstract

【課題】安定した火炎を形成するバーナを備え、これによって低周波音の発生や火炎長さの増大を防止したグランドフレアを提供する。
【解決手段】煙突と、煙突の下端部に配設されたバーナ３と、煙突の下端部及びバーナ３を囲って配置された風防と、を備えたグランドフレアである。バーナ３が、燃焼ガス供給源に接続するスタンドパイプ１１と、スタンドパイプ１１の側部に放射状に設けられてスタンドパイプ１１に連通し、上部に開口１５を有するバーナベーン１２と、バーナベーン１２から離間してその上方に配置され、開口１５を直接覆うことなく間接的に覆う保炎板１３と、有して構成されている。
【選択図】図３

Description

本発明はグランドフレアに関する。

従来、可燃性排ガスを燃焼処理する処理装置として、オープンフレアやグランドフレアが知られている。
オープンフレアは、大気中に燃料を排出し、点火装置により可燃ガス（燃焼ガス）を燃焼させる装置であり、燃料の排出口は煙突（フレアスタック）の高い位置に配置される。したがって、燃焼用の空気は周囲からの自然吸気により供給されるので、空気送風装置が不要であり、コストが安くなる。しかし、火炎が曝露状態にあるため、周囲への輻射による火災発生、火炎の燃焼音による騒音、火炎が目視できることによる景観不調和の問題がある。

一方、グランドフレアは、煙突の下端を開放し、煙突の下端部に可燃性ガス燃焼用のバーナを設置するとともに、煙突下端部の周囲を風防で囲っている（たとえば、特許文献１、特許文献２参照）。このようなグランドフレアは、火炎が煙突や風防に囲まれて外部から見えないことや、燃焼騒音が煙突により低減されるなどの点でオープンフレアに比べ有利になっている。したがって、グランドフレアは、例えばＬＮＧタンクにおいて定期修理のためプラントを停止する際や、地震発生時などにプラントが停止した際に、タンク内のボイルオフガス（ＢＯＧ）を安全に燃焼処理するために用いられている。

このようなグランドフレアにおける燃焼用のバーナは、スタンドパイプの上端側側壁部にスリットを介して複数のバーナベーンを放射状に接続して構成されている。そして、スタンドパイプに供給された燃焼ガスをバーナベーンの上端部に形成された燃焼ガス排出用の開口から排出し、開口の上方に配置された保炎板によって排出した燃焼ガスをバーナベーンの側方に流し、開口の近傍部に流入してきた空気と混合させることで燃焼ガスを燃焼させている。

特開２００９−１０３４３２号公報 特公平０４−８０２８７号公報

ところで、前記のグランドフレアにおける燃焼用のバーナでは、バーナベーンの開口の上方に配置されてこれを覆う保炎板の外側端に保炎端部板が設けられている。この保炎端部板をバーナベーンの上部外側端に固定することで、バーナは保炎板をその長さ方向での熱膨張、熱収縮による伸縮が可能な状態で、バーナベーン上に保持している。

しかしながら、前記構成のバーナでは、バーナベーン内において特に外側と内側とで燃焼ガスの流速に大きな差が生じ、これに起因して燃焼ガスの流速が大きい部位では燃焼ガスが開口から排出した際にその周囲の空気と良好に混合されず、燃焼位置が上方にリフトすることがある。すると、このリフト燃焼により、燃焼量の時間変化によって燃焼振動による低周波音が発生したり、火炎長さが増大することで煙突上に火炎が目視されるおそれがある。

本発明は前記事情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、安定した火炎を形成するバーナを備え、これによって低周波音の発生や火炎長さの増大を防止したグランドフレアを提供することにある。

本発明者は前記目的を達成するべく鋭意検討した結果、バーナベーン内において特に外側と内側とで燃焼ガスの流速に大きな差が生じるのは、バーナベーンの開口の上方に配置した保炎板を、その外側端に設けた保炎端部板をバーナベーンの上部外側端に固定することで、バーナベーン上に保持していることによるとの知見を得た。そして、このような知見に基づいてさらに検討を重ねた結果、本発明を完成させた。

すなわち、本発明のグランドフレアは、煙突と、該煙突の下端部に配設されたバーナと、前記煙突の下端部及び前記バーナを囲って配置された風防と、を備えたグランドフレアにおいて、前記バーナが、燃焼ガス供給源に接続するスタンドパイプと、該スタンドパイプの側部に放射状に設けられて該スタンドパイプに連通し、上部に開口を有するバーナベーンと、該バーナベーンから離間してその上方に配置され、前記開口を直接覆うことなく間接的に覆う保炎板と、を有して構成されていることを特徴とする。

また、前記グランドフレアにおいて、前記バーナベーンは、前記スタンドパイプと反対の側の外側に下から上に行くに連れて漸次外側に向かう斜辺を有して形成され、前記保炎板には、前記スタンドパイプと反対の側の外側端部に、前記バーナベーンの開口の外側端に向かって延びる端部板が前記バーナベーンから離間して設けられていることが好ましい。

さらに、このグランドフレアにおいて、前記保炎板は、該保炎板に固定され、かつ前記バーナベーンに固定された一つの固定型サポートによって前記バーナベーンに間接的に固定され、前記固定型サポートは、前記バーナベーンの上部の、前記スタンドパイプ側に配置されていることが好ましい。

また、前記グランドフレアにおいて、前記バーナベーン内には、燃焼ガスの流れ方向に沿って該燃焼ガスの流速を整える整流板が設けられていることが好ましい。

本発明のグランドフレアによれば、保炎板を、バーナベーンから離間してその開口を直接覆うことなく間接的に覆うようにバーナベーンの上方に配置しているので、燃料ガスをバーナベーンの開口外側からも排出するようになり、したがって従来に比べバーナベーンの開口内側での燃焼ガスの流速を小さくすることができる。よって、バーナベーンの開口の外側と内側との間で燃焼ガスの流速に大きな差が生じるのを抑えて安定した火炎を形成することができ、これによってバーナベーン開口の内側でのリフト燃焼を緩和して低周波音の発生や火炎長さの増大を防止することができる。また、バーナベーンの開口の外側での、従来ほとんど利用されなかった空気を利用することができるため、燃焼ガスと空気との乱流混合を促進して燃焼を効率良く、安定させて行うことができる。

本発明のグランドフレアの第１実施形態を示す側断面図である。 バーナの配置を模式的に示すグランドフレアの要部平面図である。 （ａ）はバーナの要部側断面図、（ｂ）はバーナの平面図である。 保炎板の側面図である。 （ａ）は固定型サポートとその近傍部を示す、図３（ａ）におけるＡ−Ａ線矢視図、（ｂ）は誘導型サポートとその近傍部を示す、図３（ａ）におけるＢ−Ｂ線矢視図である。 本発明のグランドフレアの第２実施形態に係るバーナの要部側断面図である。

以下、図面を参照して本発明のグランドフレアを詳しく説明する。なお、以下の図面においては、各部材を認識可能な大きさとするため、各部材の縮尺を適宜変更している。
（第１実施形態）
図１は、本発明のグランドフレアの第１実施形態を示す側断面図であり、図１中符号１はグランドフレアである。このグランドフレア１は、例えばＬＮＧプラントにおいてＬＮＧタンクに配管を介して接続され、定期修理のためプラントを停止する際や、地震発生時などにプラントが停止した際に、ＬＮＧタンク内のボイルオフガス（ＢＯＧ）を安全に燃焼処理するために用いられる。

このグランドフレア１は、円筒状の煙突（スタック）２と、該煙突２内の下端部に配設された複数のバーナ３と、煙突２の下端部及びバーナ３を囲って配置された円筒状の風防４と、を備えて構成されている。
煙突２は、バーナ３によって形成される火炎を囲ってこれが外部から視認できないよう、バーナ３の高さより充分に高い高さ（例えば１０ｍ〜３０ｍ程度）に形成されている。また、その下端部には、外側の空気を煙突２内に導入するための空気導入口５が、煙突２の周方向に沿って複数形成されている。

風防４は、煙突２とほぼ同心円状に形成されたもので、煙突２の空気導入口５の側方を確実に覆うことができるよう、空気導入口５の形成位置より充分に高い高さに形成されている。このような高さに形成されることにより、空気導入口５内のバーナ３が外部から見えず、また、風防４の外側を流れる風の影響がバーナ３に直接的に及び、バーナ３での燃焼が不安定になるのが防止されている。
なお、これら風防４や煙突２は、地中に設けられた基礎３０上に形成されている。

バーナ３は、煙突２内の下端部で、前記基礎３０上に配置されたもので、グランドフレア１の要部平面図である図２に示すように、本実施形態では７つ設けられている。これら７つのバーナ３は、第１ステージから第３ステージまでグループ分けされており、第１ステージを構成する１つのバーナ３ａは、煙突２のほぼ中心に配置されている。また、第２ステージを構成する３つのバーナ３ｂは、バーナ３ａの一方の側に配置されており、第３ステージを構成する３つのバーナ３ｃは、バーナ３ａの他方の側に配置されている。

これらバーナ３（３ａ、３ｂ、３ｃ）は、ＬＮＧタンク（図示せず）に接続してこのタンク内で生じているＢＯＧ（燃焼ガス）を排出するための供給管（燃焼ガス供給源）６に接続している。供給管６には、第１分岐管６ａ、第２分岐管６ｂ、第３分岐管６ｃがそれぞれ接続されており、第１分岐管６ａには第１ステージのバーナ３ａが接続され、第２分岐管６ｂには第２ステージの３つのバーナ３ｂが接続され、第３分岐管６ｃには第３ステージの３つのバーナ３ｃが接続されている。

供給管６には、第１制御弁７が設けられている。また、第２分岐管６ｂには第２制御弁８が、第３分岐管６ｃには第３制御弁９がそれぞれ設けられている。第１制御弁７は、定常時には閉じられており、定期修理時や地震発生時などでプラントを停止する際に、ＬＮＧタンク内のＢＯＧをグランドフレア１側に排気するために開くように設定されている。第２制御弁８は、第１制御弁７が開かれて第１ステージのバーナ３ａのみでＢＯＧの燃焼処理が行われるまでは閉じられるが、ＬＮＧタンク側からのＢＯＧの排出量が多くなり、第１ステージのバーナ３ａで処理しきれなくなった際に開かれるように設定されている。これにより、ＢＯＧの排出量が多くなって第１ステージのバーナ３ａで処理しきれなくなった際、第２ステージのバーナ３ｂでもＢＯＧの燃焼処理が行われるようになっている。

また、第３制御弁９は、第２制御弁８も開かれて第１ステージのバーナ３ａ、第２ステージのバーナ３ｂでそれぞれＢＯＧの燃焼処理が行われるまでは閉じられるが、ＬＮＧタンク側からのＢＯＧの排出量がさらに多くなり、第１ステージ、第２ステージのバーナ３ａ、３ｂで処理しきれなくなった際に開かれるように設定されている。これにより、ＢＯＧの排出量がさらに多くなって第１ステージ、第２ステージのバーナ３ａ、３ｂで処理しきれなくなった際、第３ステージのバーナ３ｃでもＢＯＧの燃焼処理が行われるようになっている。

図２に示すように第１ステージのバーナ３ａの近傍には、パイロットバーナ１０が配設されており、このパイロットバーナ１０によって第１ステージのバーナ３ａが着火されるようになっている。また、第１ステージのバーナ３ａは、第２ステージのバーナ３ｂ、第３ステージのバーナ３ｃに対して助燃バーナとして機能し、これら第２ステージのバーナ３ｂや第３ステージのバーナ３ｃに対して燃え移らせ、着火するようになっている。

バーナ３（３ａ、３ｂ、３ｃ）は、その要部側断面図である図３（ａ）、及び平面図である図３（ｂ）に示すように、前記各分岐管６ａ〜６ｃに接続するスタンドパイプ１１と、このスタンドパイプ１１の側部に放射状に設けられた複数枚（本実施形態では１０枚）のバーナベーン１２と、バーナベーン１２から離間してその上方に配置された保炎板１３と、を有して構成されている。

スタンドパイプ１１は、鉛直方向に立てられた円筒状のもので、その下端側にて前記各分岐管６ａ〜６ｃに接続し、該分岐管６ａ〜６ｃによって供給された燃焼ガスとしてのＢＯＧを上方に案内する。ただし、このスタンドパイプ１１はその上端が開口せずに蓋部材（図示せず）によって閉塞されており、その上端側の側部、すなわち上端側の側壁にスリット１１ａを形成している。スリット１１ａは、バーナベーン１２に対応して１０箇所に形成されており、これらスリット１１ａは、スタンドパイプ１１の周方向に等間隔で形成されている。

なお、スタンドパイプ１１には、図３（ａ）に示すようにその下端部における前記分岐管６ａ（６ｂ、６ｃ）との接続箇所より上方に、相対向する一対のフランジ部３１ａ、３１ｂが設けられている。これらフランジ部３１ａ、３１ｂ間には、分岐管６ａ（６ｂ、６ｃ）から供給されたＢＯＧの流速の分布を調整して均一化するための、多数の孔を有した整流用の多孔板（図示せず）が挟持されている。

バーナベーン１２は、正面及び背面が略三角形状（実際には五角形状）に形成された扁平な筒状のもので、図３（ｂ）に示すようにスタンドパイプ１１を中心にして放射状に配置されている。これらバーナベーン１２は、図３（ａ）に示すように内側辺１２ａ側がスタンドパイプ１１のスリット１１ａ内に嵌め込まれ、その状態で溶接等によってスタンドパイプ１１に気密に固定されている。すなわち、スリット１１ａの外側とバーナベーン１２の内側辺１２ａ側との間が溶接等によって気密に接合固定され、これによってこれらの接合部からＢＯＧが漏れ出ないようになっている。

また、バーナベーン１２の内側辺１２ａにも、その長さ全体にスリット１４が形成されている。これにより、筒状のバーナベーン１２はスタンドパイプ１１内に連通し、スタンドパイプ１１内を上昇してきたＢＯＧを互いのスリット（１１ａ、１４）を介してバーナベーン１２内に流入させるようになっている。バーナベーン１２の内側辺１２ａは、下から上に行くに連れて漸次内側（スタンドパイプ１１の中心軸側）に向かう斜辺に形成されている。また、バーナベーン１２には、その上部に位置して水平方向に延びる上辺１２ｂに、開口１５が形成されている。この開口１５は、バーナベーン１２内に流入したＢＯＧを排気するための排気口となっており、前記上辺１２ｂの長さ方向に沿って水平方向に形成されている。

また、バーナベーン１２は、スタンドパイプ１１と反対の側の外側に、下から上に行くに連れて漸次外側に向かう外側斜辺１２ｃを有し、スタンドパイプ１１側となる内側に、下から上に行くに連れて漸次外側に向かう内側斜辺１２ｄを有している。外側斜辺１２ｃの外側端には、鉛直方向上方に延びる外側辺１２ｅが外側斜辺１２ｃに連続して形成されている。これら外側斜辺１２ｃと外側辺１２ｅ、および内側斜辺１２ｄには開口が形成されずに閉じられている。したがってバーナベーン１２は、内側辺１２ａに形成されたスリット１４と、上辺１２ｂに形成された開口１５によってのみ外部に通じた、筒状体となっている。

このような構成のもとにスタンドパイプ１１は、これを中心にして放射状に配置された１０個のバーナベーン１２に、ＢＯＧを排出するようになっており、バーナベーン１２は、それぞれの開口１５からＢＯＧを排気するようになっている。したがって、スタンドパイプ１１に供給されたＢＯＧを１０個のバーナベーン１２に分散させ、しかもそれぞれのバーナベーン１２の開口１５を、スタンドパイプ１１を中心にして放射状に長く形成しているため、１０個のバーナベーン１２はＢＯＧを略円柱状に広範囲に排気するようになっている。

また、バーナベーン１２には、本実施形態ではその内部に、図３（ａ）に示すように２枚の整流板１６、１６が設けられている。これら整流板１６、１６は、バーナベーン１２内を流れるＢＯＧの流速を整えるためのもので、前記内側辺１２ａのスリット１４と上辺１２ｂの開口１５との間において、ＢＯＧの流れ方向に沿って配置されている。そして、これら整流板１６、１６は、スリット１４と開口１５との間を、ほぼ三分割するように形成配置されている。すなわち、スタンドパイプ１１からスリット１４内に流入したＢＯＧを３等分するように、スリット１４の長さをほぼ３等分し、かつ、開口１５の長さをほぼ３等分するように配置されている。

これにより、スタンドパイプ１１からバーナベーン１２に流入するＢＯＧは、２枚の整流板１６、１６によって区画された３つの流路にほぼ均等に流入し、したがってバーナベーン１２内を流れるＢＯＧの流速が安定してほぼ均一になる。なお、整流板１６、１６は、その上端部、すなわちバーナベーン１２の開口１５側が、バーナベーン１２の外側辺１２ｅと同様に鉛直方向上方に向かって折曲して形成されている。これにより、開口１５から排気されるＢＯＧの一部は、その流れ方向が上方に向くように調整されている。

保炎板１３は、前記バーナベーン１２から離間してその上方に配置され、これによって開口１５を直接覆うことなく間接的に覆うように形成されている。すなわち、図３（ｂ）に示すように平面視した状態で開口１５（バーナベーン１２の上辺１２ｂ）の長さ方向に沿ってその直上に配置されている。この保炎板１３は、図４に示すように側面が直角二等辺三角形の、直角を形成する２辺に対応した形状となっており、その直角部を上方に凸となるようにしてバーナベーン１２の開口１５の上方に配置されている。

この保炎板１３には、図３（ａ）に示すようにスタンドパイプ１１と反対の側の外側端部に、バーナベーン１２の開口１５の外側端に向かって延びる端部板１３ａが、バーナベーン１２から離間して設けられている。この端部板１３ａは、図４に示すように直角を形成する２辺の間に設けられた直角二等辺三角形状のもので、後述するようにバーナベーン１２の外側斜辺１２ｃ側を流れてきたＢＯＧをここに衝突させ、縦渦を形成して空気との混合を促進するようになっている。

また、図３（ａ）に示すようにスタンドパイプ１１側にも、前記端部板１３ａと同じ形状の三角板１３ｂが設けられている。この三角板１３ｂは、バーナベーン１２の内側斜辺１２ｄ側を流れてきたＢＯＧをここで堰き止めることにより、ＢＯＧがスタンドパイプ１１側に集中するのを抑えるためのものである。

このような保炎板１３は、固定型サポート１７によってバーナベーン１２に間接的に固定されている。固定型サポート１７は、その側面図である図５（ａ）に示すように、バーナベーン１２の一方の面あるいは他方の面の上端部に固定され、かつ、保炎板１３の一方の辺（面）側あるいは他方の辺（面）側の上面に固定された一対のサポート板１７ａ、１７ａによって形成されている。これらサポート板１７ａ、１７ａは、例えば溶接によってバーナベーン１２および保炎板１３に固定されている。

このようなサポート板１７ａ、１７ａからなる固定型サポート１７は、図３（ａ）に示すようにバーナベーン１２の上部の、スタンドパイプ１１側、すなわちバーナベーン１２の上辺１２ｂの、長さ方向の中間点よりスタンドパイプ１１側に配置されている。また、保炎板１３はバーナベーン１２の上辺１２ｂとほぼ同じ長さに形成されて、該上辺１２ｂに対応してその直上に配置されており、したがって固定型サポート１７はこの保炎板１３に対しても、その長さ方向の中間点よりスタンドパイプ１１側に配置されている。

また、保炎板１３は、誘導型サポート１８によってバーナベーン１２に間接的に保持されている。誘導型サポート１８は、その側面図である図５（ｂ）に示すように、保炎板１３の下端を支持することで保炎板１３をその長さ方向に移動可能に保持する四角筒状の保持部１８ａと、保持部１８ａから下降してバーナベーン１２の両面にそれぞれ固定された一対の固定部１８ｂ、１８ｂとによって形成されている。一対の固定部１８ｂ、１８ｂは、例えば溶接によってバーナベーン１２に固定されている。このような誘導型サポート１８は、バーナベーン１２の上部の、スタンドパイプ１１と反対の側、すなわち前記固定型サポート１７よりバーナベーン１２の外側端側に配置されている。

ここで、保炎板１３やバーナベーン１２は、バーナ３の運転時、すなわちＢＯＧの燃焼時において熱膨張する。特に、保炎板１３は火炎側に位置するため、バーナベーン１２に比べて熱膨張が大きく、したがって熱膨張時にバーナベーン１２に対して、その上辺１２ｂの長さ方向により大きく伸長する。そのため、バーナベーン１２に対する保炎板１３の熱膨張（伸長）を容易にするべく、保炎板１３はバーナベーン１２に対して固定型サポート１７のみで固定されている。

すなわち、誘導型サポート１８は保炎板１３を単に支持しているだけで、その長さ方向の移動（伸長）を可能にしている。そのため、バーナ３が停止状態（非燃焼状態）から運転状態（燃焼状態）に移行して保炎板１３が熱膨張し、長さ方向に伸長した際、保炎板１３は固定型サポート１７を固定点としてその両側に伸長することができる。したがって、保炎板１３が熱膨張により伸長しても、あるいはその後運転を停止することで熱収縮し、短縮しても、このような保炎板１３の伸縮がバーナベーン１２に対して負荷とならないようになっている。

また、固定型サポート１７は、バーナベーン１２の上部の、スタンドパイプ１１側に配置されているため、熱膨張時に保炎板１３はスタンドパイプ１１と反対の側、すなわち外側端側でより多く伸長する。したがって、保炎板１３の端部板１３ａがバーナベーン１２の開口１５より外側に変位するため、後述する端部板１３ａによる縦渦効果がより得られ易くなるとともに、ＢＯＧが内側に多く流れるのが抑制される。

なお、誘導型サポート１８によって保炎板１３を支持しているので、固定型サポート１７のみで保炎板１３を片持ち状に支持する場合に比べ、保炎板１３を安定して保持することができる。したがって、保炎板１３が傾くのを防止し、バーナベーン１２から流出したＢＯＧを保炎板１３によってその側方に安定して導くことができる。

このような構成のグランドフレア１にあっては、定期修理のためプラントを停止する際や、地震発生時などにＬＮＧプラントが停止した際、第１制御弁７が開かれることによってＬＮＧタンク内のＢＯＧが第１ステージのバーナ３ａに供給される。そして、パイロットバーナ１０によって着火されることにより、バーナ３ａから排気されたＢＯＧは燃焼し、火炎を形成する。また、ＬＮＧタンク内から供給されるＢＯＧが多くなると、第２制御弁８、第３制御弁９がこの順に開かれ、第２ステージのバーナ３ｂ、第３ステージのバーナ３ｃにＢＯＧが順次供給され、燃焼に供される。

その際、スタンドパイプ１１を通って各バーナベーン１２に流入したＢＯＧは、バーナベーン１２内に設けられた整流板１６、１６によって流速が均一になるように整流され、したがって開口１５からほぼ均一に排出される。そして、開口１５から排出されたＢＯＧは、その直上に位置する保炎板１３に衝突してその両側に回り込み、これによってバーナベーン１２、１２間を流れて上昇してきた空気と混合される。これにより、ＢＯＧは前記したように着火して燃焼し、火炎を形成する。

また、特に保炎板１３を、バーナベーン１２から離間してその開口１５を直接覆うことなく間接的に覆うようにバーナベーン１２の上方に配置しているので、従来と異なり、ＢＯＧがバーナベーン１２の開口１５の外側端側からも、他の部位と同様に排出されるようになる。したがって、従来に比べバーナベーン１２の開口１５の内側でのＢＯＧの流速が相対的に小さくなり、これによってバーナベーン１２の開口１５の外側と内側との間でＢＯＧの流速に大きな差が生じるのが抑えられ、安定した火炎が形成されるようになる。

また、図３（ａ）中矢印で示すようにバーナベーン１２の外側斜辺１２ｃに沿って上昇してきたＢＯＧは、前記したようにバーナベーン１２の開口１５の外側端側から排出されるが、その一部は斜め外方に流れて保炎板１３の端部板１３ａに衝突し、矢印で示すようにこの端部板１３ａを回り込んで外方に流れる。このように端部板１３ａを回り込んで外方に流れるＢＯＧは、縦渦を形成することで空気とより良好に混合され、効率良く燃焼する。

すなわち、バーナベーン１２から排出されたＢＯＧは、基本的に保炎板１３の側方、つまり隣り合うバーナベーン１２、１２間の上方で燃焼し、火炎を形成する。そのため、バーナベーン１２、１２間ではバーナベーン１２の外方に比べて空気（酸素）が相対的に多く消費され、したがってバーナベーン１２の外方ではバーナベーン１２、１２間に比べて相対的に空気が多くなる。よって、このようなバーナベーン１２の外方側で端部板１３ａにより縦渦が形成されることにより、バーナベーン１２の外方側では空気が多い環境にて縦渦によりＢＯＧが空気に効率良く混合されるため、ＢＯＧはより良好に燃焼する。

本実施形態のグランドフレア１にあっては、保炎板１３を、バーナベーン１２から離間してその開口１５を直接覆うことなく間接的に覆うようにバーナベーン１２の上方に配置したので、前記したようにバーナベーン１２の開口１５の外側と内側との間でＢＯＧの流速に大きな差が生じるのを抑えて安定した火炎を形成することができる。したがって、バーナベーン１２の開口１５の内側でのリフト燃焼を緩和して低周波音の発生や火炎長さの増大を防止することができる。また、バーナベーン１２の開口１５の外側での、従来ほとんど利用されなかった空気を利用することができるため、ＢＯＧと空気との乱流混合を促進して燃焼を効率良く、安定させて行うことができる。

また、保炎板１３の、スタンドパイプ１１と反対の側の外側端部に端部板１３ａを設けたので、前記したようにバーナベーン１２の外側斜辺１２ｃに沿って上昇してきたＢＯＧが、端部板１３ａを回り込んで外方に流れることで縦渦を形成するようになる。したがって、このように端部板１３ａを回り込んで外方に流れるＢＯＧは、縦渦を形成することで空気とより良好に混合されるため、効率良く燃焼して安定した火炎を形成する。

また、保炎板１３を、バーナベーン１２上部のスタンドパイプ１１側にて固定型サポート１７で固定しているので、熱膨張時に保炎板１３を、その外側端側でより多く伸長させることができる。したがって、保炎板１３の端部板１３ａをバーナベーン１２の開口１５より外側に変位させることができ、前記の端部板１３ａによる縦渦効果を高めることができる。さらに、保炎板１３の、スタンドパイプ１１側（内側）への伸長を抑えているので、ＢＯＧが内側に多く流れるのを抑制し、バーナベーン１２開口１５の内側でのリフト燃焼を緩和することができる。

また、バーナベーン１２内に整流板１６、１６を設けているので、ＢＯＧの流速を整えてバーナベーン１２の開口１５から排出されたＢＯＧの流速をほぼ均一にすることができる。したがって、バーナベーン１２の開口１５の外側と内側との間で安定した火炎を形成することができ、バーナベーン１２開口１５の内側でのリフト燃焼を緩和することができる。

（第２実施形態）
図６は、本発明のグランドフレアの第２実施形態に係るバーナの要部側断面図であり、図６中符号４０はバーナである。このバーナ４０が図３（ａ）に示した第１実施形態に係るバーナ３と主に異なるところは、バーナベーン４１の形状と、保炎板４２の長さ、整流板４６の形態にある。

すなわち、バーナ４０は、前記バーナ３と同様に、前記各分岐管６ａ〜６ｃに接続するスタンドパイプ１１と、このスタンドパイプ１１の側部に放射状に設けられた複数枚（本実施形態では１０枚）のバーナベーン４１と、バーナベーン４１から離間してその上方に配置された保炎板４２と、を有して構成されている。
スタンドパイプ１１は、第１実施形態と同様に、その上端側の側壁にスリット１１ａを形成している。

バーナベーン４１は、正面及び背面が略三角形状（実際には四角形状）に形成された扁平な筒状のもので、図３（ｂ）に示した第１実施形態と同様に、スタンドパイプ１１を中心にして放射状に配置されている。これらバーナベーン４１も、内側辺４１ａ側がスタンドパイプ１１のスリット１１ａ内に嵌め込まれ、その状態で溶接等によってスタンドパイプ１１に気密に固定されている。

バーナベーン４１の内側辺４１ａには、スタンドパイプ１１のスリット１１ａに嵌め込まれた範囲に、スリット４３が形成されている。これにより、筒状のバーナベーン４１はスタンドパイプ１１内に連通し、スタンドパイプ１１内を上昇してきたＢＯＧを互いのスリット（１１ａ、４３）を介してバーナベーン４１内に流入させるようになっている。バーナベーン４１の内側辺４１ａは、下から上に行くに連れて漸次内側（スタンドパイプ１１の中心軸側）に向かう斜辺に形成されている。また、バーナベーン４１には、その上部に位置して水平方向に延びる上辺４１ｂに、開口４４が形成されている。この開口４４も、バーナベーン４１内に流入したＢＯＧを排気するための排気口となっており、前記上辺４１ｂの長さ方向に沿って水平方向に形成されている。

また、バーナベーン４１には、スタンドパイプ１１と反対の側の外側に、下から上に行くに連れて漸次外側に向かう外側斜辺４１ｃが形成され、さらに外側斜辺４１ｃの外側端に、鉛直方向上方に延びる外側辺４１ｄが該外側斜辺４１ｃに連続して形成されている。外側斜辺４１ｃには開口が形成されずに閉じられている。一方、外側辺４１ｄにはＢＯＧを排気するための開口４５が形成されている。したがって、バーナベーン４１は、内側辺４１ａに形成されたスリット４３と、上辺４１ｂに形成された開口４４および外側辺４１ｄに形成された開口４５によってのみ外部に通じた、筒状体となっている。

このような構成のもとにスタンドパイプ１１は、これを中心にして放射状に配置された１０個のバーナベーン４１に、ＢＯＧを排出するようになっており、バーナベーン４１は、それぞれの開口４４、４５からＢＯＧを排気するようになっている。したがって、第１実施形態と同様に、スタンドパイプ１１に供給されたＢＯＧを１０個のバーナベーン４１に分散させ、しかもそれぞれのバーナベーン４１の開口４４、４５を、スタンドパイプ１１を中心にして放射状に長く形成しているため、１０個のバーナベーン４１はＢＯＧを略円柱状に広範囲に排気するようになっている。

また、バーナベーン４１には、本実施形態ではその内部に、２枚の整流板４６、４６が設けられている。これら整流板４６、４６は、前記上辺４１ｂをほぼ三分割する位置に設けられ、鉛直方向下方に向けて配設されている。これにより、スタンドパイプ１１からスリット４３内に流入したＢＯＧをほぼ３等分するようになっている。

保炎板４２は、第１実施形態と同様にバーナベーン４１から離間してその上方に配置され、これによって開口４４を直接覆うことなく間接的に覆うように形成されている。この保炎板４２は、図４に示した第１実施形態の保炎板１３とほぼ同様の構成からなっており、この第１実施形態の保炎板１３と異なるところは、バーナベーン４１の上辺４１ｂより長く形成されている点である。

すなわち、本実施形態の保炎板４２は、図６に示すようにその外側端がバーナベーン４１の上辺４１ｂの外側端より外側に延び出て形成されている。そして、この外側端には、ここから下降した状態に端部板４２ａが設けられている。端部板４２ａは、図４に示した保炎板１３の端部板１３ａと異なり、保炎板４２の下端より下方に延び出て形成されている。すなわち、この端部板４２ａは、その下端がバーナベーン４１の外側斜辺４１ｃの延長線上に位置するように形成配置されている。

このような構成のもとに端部板４２ａは、バーナベーン４１の外側斜辺４１ｃ側を流れ、開口４５から流出してきたＢＯＧをここに衝突させ、縦渦を形成して空気との混合を促進するようになっている。すなわち、第１実施形態の端部板１３ａに比べて下方に延び出させ、バーナベーン４１の外側辺４１ｄに開口４５を形成しているため、本実施形態の端部板４２ａは開口４５から流出してきた比較的大流量のＢＯＧをここに衝突させ、より大きな縦渦を形成して空気との混合を促進するようにしている。

なお、本実施形態にあっても、保炎板４２にはそのスタンドパイプ１１側に三角板（図示せず）が設けられており、これによってＢＯＧがスタンドパイプ１１側に集中するのを抑えている。
また、保炎板４２は、第１実施形態と同様に固定型サポート１７によってバーナベーン４１に間接的に固定され、かつ、誘導型サポート１８によってバーナベーン４１に間接的に保持されている。すなわち、保炎板４２は、固定型サポート１７を固定点として熱膨張時にその両側に伸長するようになっている。なお、熱膨張時に保炎板４２はその外側端側でより多く伸長するのは、第１実施形態と同様である。

本実施形態にあっても、保炎板４２を、バーナベーン４１から離間してその開口４４、４５を直接覆うことなく間接的に覆うようにバーナベーン４１の上方に配置したので、特にバーナベーン４１の開口４４の外側と内側との間でＢＯＧの流速に大きな差が生じるのを抑えて安定した火炎を形成することができる。したがって、バーナベーン４１の開口４４の内側でのリフト燃焼を緩和して低周波音の発生や火炎長さの増大を防止することができる。また、バーナベーン４１の開口４４の外側での、従来ほとんど利用されなかった空気を利用することができるため、ＢＯＧと空気との乱流混合を促進して燃焼を効率良く、安定させて行うことができる。

また、保炎板４２の、スタンドパイプ１１と反対の側の外側端部に、保炎板４２より下方に延び出た状態に端部板４２ａを設け、バーナベーン４１の外側辺４１ｄに開口４５を形成しているので、開口４５から流出してきた比較的大流量のＢＯＧをここに衝突させ、より大きな縦渦を形成して空気との混合を促進することができる。したがって、ＢＯＧを効率良く燃焼させて安定した火炎を形成することができる。

また、バーナベーン４１内に整流板４６、４６を設けているので、ＢＯＧの流速を整えてバーナベーン４１の開口４４、４５から排出されたＢＯＧの流速をほぼ均一にすることができる。したがって、特にバーナベーン４１の開口４４の外側と内側との間で安定した火炎を形成することができ、バーナベーン４１開口４４の内側でのリフト燃焼を緩和することができる。

なお、本発明は前記実施形態に限定されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
例えば、前記実施形態では本発明のグランドフレアを、ＬＮＧプラントにおいて非定常時にＬＮＧタンクから排出されるＢＯＧを燃焼するグランドフレアに適用した場合について説明したが、他に例えば、石油精製工業、石油化学工業、製鉄工業などにおける各種プラントから放出される処理ガス（燃焼ガス）を燃焼処理するグランドフレアにも適用可能である。

また、設置するバーナの数や一つのバーナにおけるバーナベーンの数、バーナベーン内に配置する整流板の数などは、燃焼ガスの処理量等に応じて適宜に設定される。

１…グランドフレア、２…煙突、３、３ａ、３ｂ、３ｃ…バーナ、４…風防、６…供給管（燃焼ガス供給源）、１１…スタンドパイプ、１１ａ…スリット、１２…バーナベーン、１２ｂ…上辺（上部）、１２ｃ…外側斜辺（斜辺）、１３…保炎板、１３ａ…端部板、１４…スリット、１５…開口、１６…整流板、１７…固定型サポート、４０…バーナ、４１ …バーナベーン、４１ｂ…上辺（上部）、４１ｃ…外側斜辺（斜辺）、４２…保炎板、４２ａ…端部板、４３…スリット、４４…開口、４５…開口、４６…整流板

Claims (4)

1. 煙突と、該煙突の下端部に配設されたバーナと、前記煙突の下端部及び前記バーナを囲って配置された風防と、を備えたグランドフレアにおいて、
   前記バーナが、燃焼ガス供給源に接続するスタンドパイプと、該スタンドパイプの側部に放射状に設けられて該スタンドパイプに連通し、上部に開口を有するバーナベーンと、該バーナベーンから離間してその上方に配置され、前記開口を直接覆うことなく間接的に覆う保炎板と、を有して構成されていることを特徴とするグランドフレア。
2. 前記バーナベーンは、前記スタンドパイプと反対の側の外側に下から上に行くに連れて漸次外側に向かう斜辺を有して形成され、
   前記保炎板には、前記スタンドパイプと反対の側の外側端部に、前記バーナベーンの開口の外側端に向かって延びる端部板が前記バーナベーンから離間して設けられていることを特徴とする請求項１記載のグランドフレア。
3. 前記保炎板は、該保炎板に固定され、かつ前記バーナベーンに固定された一つの固定型サポートによって前記バーナベーンに間接的に固定され、前記固定型サポートは、前記バーナベーンの上部の、前記スタンドパイプ側に配置されていることを特徴とする請求項２記載のグランドフレア。
4. 前記バーナベーン内には、燃焼ガスの流れ方向に沿って該燃焼ガスの流速を整える整流板が設けられていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のグランドフレア。

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