JP3358476B2 - 竪型炉用仮設燃焼バ−ナ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、竪型の工業炉
（シャフト炉）において、炉を新しく構築したとき、あ
るいは耐火物を補修した時に、炉に使用される耐火物を
乾燥させたり、炉内の温度を一定温度まで上昇させるた
めに使用する燃焼バ−ナであり、既存の点検孔等を利用
して乾燥や加熱ができる竪型炉用仮設燃焼バ−ナに関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】窯炉や焼却炉等の竪型炉においては、炉
を新しく構築した時、あるいは耐火物の補修を行った時
には、耐火物を予熱せずに、直接被処理材の加熱温度、
あるいは焼却温度等の高温にさらすと、耐火物がヒ−ト
ショックにより損傷されるので、徐々に温度を上げなが
ら炉内を加熱・乾燥させる必要がある。

【０００３】また、ごみを溶融化して焼却する竪型のガ
ス化溶融化炉においては、炉内温度がごみの着火・溶融
を開始できる温度になるまで、炉内温度を上昇させる必
要がある。

【０００４】このような用途に使用される燃焼バ−ナと
しては、図５に示すような軸流式燃焼バ−ナ４１（燃焼
ガス４２が燃焼バ−ナ４１の軸方向に流れる）がある。
この軸流式燃焼バ−ナ４１は、例えば耐火物の乾燥を行
う場合には、竪型炉４３の炉壁４４に設けた乾燥用開口
部４４ａに装着して使用される。

【０００５】そして、この乾燥用開口部４４ａは、竪型
炉４３の熱容量が大きければ大きいほど、多数設ける必
要がある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の軸流式燃焼バ−ナを、竪型炉の耐火物の乾燥に
用いる場合には、次のような問題点があった。

【０００７】即ち、炉壁に設けた乾燥用開口部は、耐火
物の乾燥が終わると、耐火物で埋め戻す必要があるの
で、乾燥用開口部が多数設けられている場合には、その
埋め戻し作業に多大の労力を必要とするという問題点が
あった。

【０００８】また、このような労力を省くために、乾燥
用開口部は設けずに既存の点検孔等を利用し、乾燥用燃
焼バ−ナをこれらの部分に装着して乾燥しようとして
も、燃焼バ−ナの形式が軸流式であるため、例えば炉底
等を乾燥する場合には、燃焼ガスが炉底まで到達せず、
かつ炉の円周方向に加熱ムラができるできるため、十分
な乾燥ができないか、乾燥に必要な時間が長くなるとい
うような問題点があった。このような問題は、耐火物の
乾燥だけではなく、前述したごみ溶融化炉の炉内予熱の
場合にも、同じような問題があった。

【０００９】この発明は、従来技術の上述のような問題
点を解消するためになされたものであり、燃焼ガスの流
れる方向を竪型炉の炉中心から下方に向くように設定で
きるとともに、点検孔等を利用して乾燥あるいは予熱す
ることのできる竪型炉用仮設燃焼バ−ナを提供すること
を目的としている。

【００１０】

【課題を解決するための手段】この発明に係る竪型炉用
仮設燃焼バ−ナは、竪型の工業炉に設けられている開口
から挿入して炉内を乾燥や加熱するための仮設燃焼バ−
ナであって、燃料供給用内管と燃焼用空気供給用外管と
からなる入側二重管と、前記入側二重管の燃料供給用内
管と燃焼用空気供給用外管に角度を変えて接続され、前
記入側二重管各々の有効断面積より大きい有効断面積を
持つ出側二重管と、該出側二重管各々の端末部に配置さ
れたノズルチップを具備している。

【００１１】そして、前記入側二重管の燃焼用空気供給
用外管内を流れる燃焼用空気が出側二重管の外管の内周
面で旋回流となるように、前記入側二重管の燃焼用空気
供給用外管と前記出側二重管の燃焼用空気供給用外管が
接続され、又、前記入側二重管の燃料供給用内管内を流
れる燃料が出側二重管の内管の内周面で旋回流となるよ
うに、前記入側二重管の燃料供給用内管と前記出側二重
管の燃料供給用内管が接続され、前記出側二重管の燃焼
用空気供給用外管に延設して燃料と燃焼用空気とが混合
燃焼する燃焼部を設けるとともに、出側二重管の燃焼用
空気供給用外管と燃焼部との境界位置に、中央部の燃料
供給内管用孔と、その周りの複数の空気ノズルチップと
周辺の円周状空気ノズルチップとからなる燃焼用空気整
流板を設けたことを特徴とする竪型炉用仮設燃焼バ−ナ
である。

【００１２】この発明に係る竪型炉用仮設燃焼バ−ナ
を、前述のように構成したのは次の理由によるものであ
る。竪型炉の側壁にある点検口などから炉内に導入され
た燃料と燃焼用空気は、入側二重管によって炉の中央部
分にまで導かれる。後述する燃焼ガスによって外側の燃
焼用空気は予熱され、かつ内側の燃料の温度上昇が抑え
られる。

【００１３】炉の中央部まで導かれた燃料と燃焼用空気
の流れは、炉底部に向かうようにするために下向きに方
向転換させ、燃焼ガス噴出方向が炉底を向くように曲げ
られる。

【００１４】しかしながら、燃料や燃焼用空気の流れる
方向が方向転換すると、これらの流れが乱れて、安定な
燃焼が行いにくいという問題がある。この問題は燃料よ
りも流量の大きい燃焼用空気において顕著である。そこ
で、本発明においては、方向転換後の燃料や燃焼用空気
の通路が、方向転換前の燃料や燃焼用空気の通路断面積
よりも大きくなるような出側二重管を設け、方向転換後
の燃料や燃焼用空気の流れが均一化されるようにし、か
つ出側二重管から燃料および燃焼用空気を噴出するとき
には、ノズルチップによりそれぞれの通路を絞って、着
火して燃焼した燃焼ガスが遠くの炉底部まで到達するよ
うにしたのである。

【００１５】炉底まで到達した燃焼ガスは、竪型炉の底
で全方向に均等に広がって炉底を予熱する。その後燃焼
ガスは竪型炉の上方向に曲がって炉壁を均等に予熱す
る。

【００１６】また、請求項２のように構成したものにお
いては、入側二重管に供給された燃焼用空気を、出側二
重管の中心位置をはずした方向に流入させることによっ
て出側二重管内の燃焼用空気の一部は旋回流となる。そ
して、出側二重管内の燃焼用空気のうち燃料供給用内管
に近い部分は燃焼用空気整流板の複数空気ノズルチップ
を通って均一な直進流となり、燃焼部に噴出される。ま
た、内管から離れた部分は旋回流のまま、円周状空気ノ
ズルチップを通って燃焼部に噴出される。一方、燃料
は、燃焼用空気整流板の中央から燃焼部に噴出される。

【００１７】燃焼部においては、大部分の燃焼用空気の
流れが整流されて下向きの直進流となっているので、燃
焼部に噴出された燃料は、この燃焼用空気の流れに随伴
されて、長炎のフレ−ムを形成させることができ、広範
囲の乾燥を可能としている。

【００１８】また、燃焼用空気のうち外側の円周状空気
ノズルチップを通った部分は、旋回流のまま燃焼部に流
入するので、燃焼部の内周面が過熱されるのを防止する
機能を果たしている。

【００１９】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態である竪型炉
用仮設燃焼バ−ナを、図１により説明する。

【００２０】図１（ａ）は、この燃焼バ−ナの一部断面
図とした側面図、図１（ｂ）は図１（ａ）のＡ−Ａ断面
図である。この燃焼バ−ナは、円形の管が使用され、燃
料供給用内管１と燃焼用空気供給用外管２とからなる入
側二重管３と、この入側二重管３に直交して下向きに接
続され、入側二重管３の燃料供給用内管１よりも径の大
きい燃料供給用内管４と、入側二重管３の燃焼用空気供
給用外管２よりも径の大きい燃焼用空気供給用外管５と
からなる出側二重管６とから構成されている。そして、
入側二重管３の燃料供給用内管１と出側二重管６の燃料
供給用内管４とは、入側二重管３の燃料供給用内管１を
流れる燃料が、出側二重管６の燃料供給用内管４の内周
面を接線方向に向かうように接続され、入側二重管３の
燃焼用空気供給用外管２と出側二重管６の燃焼用空気供
給用外管５とは、入側二重管３の燃焼用空気供給用外管
２を流れる燃焼用空気が、出側二重管６の燃焼用空気供
給用外管５の内周面を接線方向に向かうように接続され
ている。なお、入側二重管３の長さは、竪型炉の炉中心
に達する程度の長さとし、出側二重管６の長さは、点検
孔等既設の開口を利用するため、既設の開口から挿入で
きる程度に極力短くする。

【００２１】また、出側二重管６の燃焼用空気供給用外
管５は、出側二重管６の燃料供給用内管４よりも長くな
っており、その長くなっている部分が、燃料と燃焼用空
気とを混合させて燃焼させるための燃焼部７となってい
る。

【００２２】この燃焼バ−ナの構成をさらに詳述する
と、出側二重管６の先端部の燃焼用空気供給用外管５の
空気噴出口には、前記燃焼部７に噴出される燃焼用空気
の流れが、出側二重管６の軸方向に向かうように、複数
の空気ノズルチップ９を有する円形の燃焼用空気整流板
１０が設けられている。燃焼用空気整流板１０と燃焼用
空気供給用外管５との隙間は、円周状の空気ノズルチッ
プを構成している。

【００２３】また、出側二重管６の内管４の先端には、
燃料通路１１を流れる燃料を同じく出側二重管の軸方向
に向けて燃焼部７に噴出させるための燃料ノズルチップ
１２が設けられている。

【００２４】さらには、燃焼用空気供給配管１３が分岐
されて、入側二重管３の燃焼用空気供給用外管２とは別
途に、冷却空気配管１４が、前記燃焼部７に接続されて
いる。この冷却空気配管１４も、燃焼部７に供給する冷
却空気が、燃焼部７の内周面を接線方向に向かうように
接続されている。この冷却空気配管１４内には、燃焼開
始時に点火させるための点火装置１５が装着されてい
る。

【００２５】次に、この燃焼バ−ナにおける燃焼のメカ
ニズムを説明する。前述したように、点検孔等既設の開
口から本発明の燃焼バ−ナを挿入し、出側二重管６が竪
型炉の中心に位置し、かつ炉底方向に対して燃焼ガスが
噴出されるようにセットする。そして、入側二重管３の
燃料供給用内管１内の燃料通路１１ａに燃料が、入側二
重管３の燃焼用空気供給用外管２の燃焼用空気通路８ａ
に燃焼用空気が供給される。燃料および燃焼用空気とも
それぞれの通路を直進し、燃料は出側二重管６の内管４
内の燃料通路１１に、燃焼用空気は燃焼用空気通路８に
流入する。

【００２６】燃料が燃料通路１１ａから燃料通路１１に
流入するとき、また燃焼用空気が燃焼用空気通路８ａか
ら燃焼用空気通路８に流入するときには、水平方向に流
れていた流れが９０度方向転換して、炉底方向に向かう
下降旋回流となる。

【００２７】そして、燃料や燃焼用空気の流れが下降流
となると同時に、図２（ａ）の平断面図および図２
（ｂ）の部分側断面図に示すように、９０度方向転換後
の燃料の流れ１６や燃焼用空気の流れ１７は、それぞれ
の通路の内周面に沿う旋回流１８および１９となる。

【００２８】そして、旋回流のまま燃焼させると、火炎
が長炎とならず加熱範囲を広くすることができないの
で、燃焼用空気の大分部分は、図２（ｂ）に示す燃焼用
空気整流板１０の空気ノズルチップ９を通過して、流れ
を旋回流１９から直進流２０へと変換させて、燃焼部７
に噴出させる。

【００２９】なお、外側の燃焼用空気を直進流１９に変
換させたことにより、内側の燃料も直進する燃焼用空気
に随伴されて前進させることができるので、燃料につい
ては旋回流１８のまま燃焼部７に噴出させる。

【００３０】上述のようにして燃焼部７に噴出させた燃
料と燃焼用空気との混合気に点火装置１５（図１参照）
により点火させ、燃焼を開始する。

【００３１】燃焼を開始すると、燃焼部７の内周面７ａ
は高温にさらされ、破損される恐れがあるが、この燃焼
バ−ナにおいては、燃焼用空気整流板１０の外側から、
旋回流のままの燃焼用空気が噴出されるので、この旋回
流の燃焼用空気が燃焼部７の内周面７ａを冷却させる効
果を発揮し、燃焼部７の破損を防止する役目を果たして
いる。また、燃焼部７の冷却には、上記旋回流の燃焼用
空気のみでは不足するので、図３（ａ）の平断面図およ
び図３（ｂ）の部分側断面図に示すように、冷却空気配
管１４から冷却空気（全体の燃焼に必要な空気の１５％
程度）を、旋回流２１となるようにして燃焼部７に供給
している。

【００３２】なお、冷却用として供給される空気も、２
次燃焼用空気として使用され、窒素酸化物の発生を抑え
る効果を発揮している。

【００３３】また、前述した点火装置１５は、冷却空気
配管１４中を通して燃焼部７内の点火位置に達するよう
に配置しているので、点火装置１５が高温にさらされる
ことはない。

【００３４】本発明の燃焼バ−ナは、上述のように構成
されているので、炉底等も竪型炉側壁に設けられた点検
孔等を利用して乾燥や加熱することができる。そして、
乾燥や加熱の作業が終了したら、点検孔等から抜き出し
ておけばよい。

【００３５】また、出側二重管の長さを短くできるの
で、小さな点検孔から挿入することができる。入側二重
管と出側二重管の曲げ角度を調節することによって、点
検口が傾いていても正しく炉底を向けて燃焼ガスを発生
させることができる。

【００３６】また、入側二重管の長さを適宜設定するこ
とにより、１本のバ−ナで炉中心から炉内を均等に予熱
することができる。

【００３７】また、二重管の内管を燃料が流れる構造で
あるため、炉内温度が上昇しても燃料が発火温度になら
ず、異常燃焼が発生しない。

【００３８】

【実施例】本発明の燃焼バ−ナをごみ焼却プラントであ
るガス化溶融炉に適用した。図４はこのガス化溶融炉３
１の断面図であり、このガス化溶融炉３１の酸素吹込み
孔３２に、本発明の燃焼バ−ナ１００を取り付け、燃焼
によって発生する火炎１０１が、炉底３１ａに向かうよ
うにして、炉３１内を加熱している状態を示している。
このガス化溶融炉３１は、ごみを溶融状態にして処理す
るものであり、炉３１の炉内温度が、ごみの着火・溶融
を開始できる温度になるまで、この燃焼バ−ナ１００で
炉３１内を加熱する。そして、炉内温度がごみの着火・
溶融を開始できる温度に達すると、この燃焼バ−ナ１０
０での加熱を停止し、燃焼バ−ナ１００を酸素吹込み孔
３２から抜き出す。そして、この酸素吹込み孔３２に酸
素ノズル（羽口、図示せず）を据え付け、ごみ溶融用の
酸素が炉３１内に供給できるようにする。

【００３９】このような状態にした後、炉３１内にごみ
を投入し、酸素ノズルからごみ溶融用酸素を供給して、
ごみの保有する熱エネルギ−を利用して、ごみを溶融す
る。

【００４０】上述した酸素吹込み孔３２は、炉壁３１ｂ
に設けられており、開口面積も小さい上に、炉３１の炉
内温度を効率よく上昇させるためには、水平に取付けら
れた燃焼バーナ１００の燃料や燃焼用空気の流れを炉中
央部で９０度下向きに方向転換させて、火炎１０１を炉
壁３１ｂと平行にする必要があるとともに、火炎長を長
くかつ火炎１０１から高い輻射熱を出す必要がある。

【００４１】本発明の燃焼バ−ナ１００は、燃料や燃焼
用空気の流れを９０度下向きに方向転換させる部分の長
さが短いので、十分に前記酸素吹込み孔３２から挿入で
き、火炎１０１を炉壁３１ｂと平行にすることができる
とともに、火炎長も５００ｍｍ以上あるので、ガス化溶
融炉３１の炉内温度を効率よく上昇させることができ
る。

【００４２】

【発明の効果】この発明により、点検孔等既存の開口を
利用して加熱炉の乾燥や加熱ができるので、乾燥や加熱
のための開口を設けたり、開口を塞いだりする手間が省
けるとともに、火炎を竪型炉の炉中心から真下に向かわ
せることができるので、加熱炉の乾燥や加熱を効率良く
行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態である加熱炉用燃焼バ−ナ
の説明図であり、（ａ）はこの燃焼バ−ナの一部断面図
とした側面図、（ｂ）は図１（ａ）のＡ−Ａ断面図であ
る。

【図２】９０度方向転換後の燃料および燃焼用空気の流
れの説明図であり、（ａ）は平断面図、（ｂ）は部分側
断面図である。

【図３】燃焼部における冷却用空気の流れの説明図であ
り、（ａ）は平断面図、（ｂ）は部分側断面図である。

【図４】本発明をガス化溶融炉に側断面図である。

【図５】従来の加熱炉用燃焼バ−ナを適用した加熱炉の
側断面図である。

【符号の説明】

１ 燃料供給用内管 ２ 燃焼用空気供給用外管 ３ 入側二重管 ４ 燃料供給用内管 ５ 燃焼用空気供給用外管 ６ 出側二重管 ７ 燃焼部 ８ 燃焼用空気通路 ８ａ 燃焼用空気通路 ９ 空気ノズルチップ １０ 燃焼用空気整流板 １１ 燃料通路 １１ａ 燃料通路 １２ 燃料ノズルチップ １３ 燃焼用空気供給配管 １４ 冷却空気配管 １５ 点火装置 １６ 燃料の流れ １７ 燃焼用空気の流れ １８ 燃料の旋回流 １９ 燃焼用空気の旋回流 ２０ 燃焼用空気の直進流

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 実開 平２−92423（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭55−141708（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭57−46224（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭60−132535（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭61−43610（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭56−144935（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F23D 14/22 - 14/24 F23D 14/70 F23D 14/84

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 竪型の工業炉に設けられている開口から
   挿入して炉内を乾燥や加熱するための仮設燃焼バ−ナで
   あって、燃料供給用内管と燃焼用空気供給用外管とから
   なる入側二重管と、前記入側二重管の燃料供給用内管と
   燃焼用空気供給用外管に角度を変えて接続され、前記入
   側二重管各々の有効断面積より大きい有効断面積を持つ
   出側二重管と、該出側二重管各々の端末部に配置された
   ノズルチップを具備し、前記入側二重管の燃焼用空気供
   給用外管内を流れる燃焼用空気が出側二重管の外管の内
   周面で旋回流となるように、前記入側二重管の燃焼用空
   気供給用外管と前記出側二重管の燃焼用空気供給用外管
   が接続され、又、前記入側二重管の燃料供給用内管内を
   流れる燃料が出側二重管の内管の内周面で旋回流となる
   ように、前記入側二重管の燃料供給用内管と前記出側二
   重管の燃料供給用内管が接続され、前記出側二重管の燃
   焼用空気供給用外管に延設して燃料と燃焼用空気とが混
   合燃焼する燃焼部を設けるとともに、出側二重管の燃焼
   用空気供給用外管と燃焼部との境界位置に、中央部の燃
   料供給内管用孔と、その周りの複数の空気ノズルチップ
   と周辺の円周状空気ノズルチップとからなる燃焼用空気
   整流板を設けたことを特徴とする竪型炉用仮設燃焼バ−
   ナ。