JP3725299B2 - 通常燃焼及びパルス燃焼両用燃焼器 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、騒音を伴わない通常燃焼ガスの生成装置として簡便に使用できるばかりでなく、大容量でも高い周波数の音波と熱風を発生し高い乾燥効率を維持できるパルス燃焼ガスをも生成させることができ、特にスプレードライヤーに搭載するのに適した通常燃焼及びパルス燃焼両用燃焼器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
スプレードライヤー（噴霧乾燥装置）は、食品工業、化学工業などの分野で広く使用されているが、乾燥熱源としては通常燃焼器（ＬＰＧバーナー）による熱風が広く用いられている。通常燃焼器は一般に箱型（角ダクト）で、乾燥空気ダクトの途中に設置し、箱の中央にバーナーが取りつけられている。従来型スプレードライヤーは、給気ファン→給気ダクト→ＬＰＧバーナー→保温給気ダクト→ドライヤー→熱風チャンバーのような配列となっており、かなりの設置スペースを必要とし、保温給気ダクトも含めると、ＬＰＧバーナー単体価格の３〜５倍のコストがかかる。また通常燃焼ガスでは乾燥が困難な素材もある。
【０００３】
パルス燃焼器は通常の燃焼器と異なり、毎秒数十〜数百回の周期で爆発燃焼することにより、脈動する高温燃焼ガスを発生する。この燃焼ガス流中に含水原料を噴霧すると、送入された含水原料は熱風乾燥効果以外に急速な脈動作用による物理的衝撃特性（音波及び圧力波）の作用を受け、通常熱風による噴霧乾燥と比較して遙かに高い乾燥速度が得られることから、従来型熱風乾燥装置では不可能と考えられていた素材の乾燥処理手段として近年注目を集めている。
【０００４】
パルス燃焼器はジェットエンジン技術を基本とするもので、含水原料乾燥機用として各種のタイプのものが提案されているが、代表的なものとして特公平６−３３９３９に開示されたパルス・トランスデューサーを図６により説明すると、出口部分４が狭くなっている燃焼室３及び径が次第に大となる排気管５が同一軸線上に順次接続されており、燃焼室３には燃料供給管９、燃焼用空気供給管１０及び点火手段４１、例えば電気的点火栓を有する。燃焼用空気供給管１０から空気を供給し、燃料供給管９から燃料油を噴霧するか又はＬＰＧ等の気体燃料を供給し、燃焼室３内に空気及び燃料が充満した状態で点火すると、燃料は爆発的に燃焼して熱風となり排気管５へ排出される。この際燃焼室３内は一時的に高圧になるので空気及び燃料の供給は一時的に遮断されるが、燃焼ガスが排気管５へ排出され燃焼室３内が減圧状態になると空気及び燃料の供給が再開され、再点火され爆発的に燃焼して熱風となる現象を繰り返す。このような間欠的な爆発により脈動する熱風を生じ、また音波も発生する。そこで含水原料供給管１５から原料を排気管５内又は排気管５出口へ供給すれば、含水原料は熱風乾燥効果以外に急速な脈動作用による物理的衝撃特性（音波力及び圧力を含む）の作用を受け、含水原料は一瞬の間に脱水される。このようにして起動されたパルス燃焼器は、時間の経過と共に燃焼室３の内壁が灼熱状態になるので、送入された空気及び燃料は点火手段４１により点火しなくても、灼熱された内壁に触れて自動的に点火し間欠的な爆発的燃焼を繰り返す。
【０００５】
パルス燃焼器には、燃焼室に連通する燃焼用空気供給口及び燃料供給口に弁を付けて燃焼を制御するバルブ方式と、開閉弁の無いバルブレス方式とがある。バルブ式は爆発燃焼周波数制御が可能なものの、機械的にバルブを開閉するため数十回／秒が限度である。数万ｋｃａｌ／Ｈｒ程度の小型バルブレス式では数百回／秒の高周波数が得られる。乾燥に及ぼす効果は爆発燃焼周波数が高い程高く、この見地からすれば、バルブレス式の方が高周波数が得られ、機械的なトラブルが無いなどの点で優位性があると考えられている。しかしバルブレスの場合、爆発燃焼周波数が燃焼室容積に反比例するため、大容量になるほど爆発燃焼周波数が低くなり乾燥効率が低下する欠点がある。また燃焼周波数が低くなると設置構造物との共振を生じる恐れがある。
【０００６】
一方、パルス燃焼は、優れた乾燥効果の代償として、通常の熱風乾燥装置とは比較にならない大きな騒音を発生するため、防音（遮音）対策が不可欠となる。乾燥装置から外部に漏れる騒音を遮断する場合、周波数が高いほど消音（遮音）が容易であり、低周波数になると非常に困難であることから、従来のパルス燃焼器では最大８００，０００ｋｃａｌ／Ｈｒ程度までが限界と考えられる。数百万ｋｃａｌ／Ｈｒ以上の乾燥能力を有する乾燥機として、乾燥塔の上部に小型低容量のパルス燃焼器を多数個設け、全体として大容量の乾燥装置とする試みもなされているが、設備費が高くなり配管系統が複雑になる。この観点からしても、大容量且つ高周波数のパルス燃焼器の考案が期待されている。
【０００７】
またパルス燃焼ガスの中心部に含水原料を噴霧するため、図６に示すように、上部からパルス燃焼器の中心軸に沿って耐熱保護管付の含水原料供給管１５を貫通させると、含水原料供給管が１２００℃以上に加熱されるため、保護管内に外気を強制的に吹き込んでも冷却効果が不十分で、耐熱保護管内に挿入した含水原料供給管内面や噴霧ノズルに焦げ付きが生じ、長時間運転や連続間欠運転に支障がある。含水原料供給管や耐熱保護管の材質面でも問題がある。図７に示すように、含水原料供給管１５を側面から挿入して噴霧ノズルを排気管５の出口部に設置する方法もあるが、含水原料供給管及びノズルが加熱され、管及びノズル外壁に焦粉付着を生じ、連続運転に支障を来す。
【０００８】
別の問題点として、パルス燃焼器が安定パルス燃焼を保てる燃焼容量範囲は設計燃焼量の±３０％程度と狭いため、通常のスプレードライヤーで要求される±５０％以上の燃焼量調整に対応出来ない。
【０００９】
既存の噴霧乾燥装置では、複数素材の乾燥処理を目的とする汎用機も多く、それらの殆どが従来型の間接空気加熱方式または連続燃焼直接空気加熱方式が使われている。パルス燃焼方式は高い乾燥速度が得られる反面、高いレベルの騒音を発生させるため、通常熱風で乾燥処理が可能な素材に対しては、乾燥効率の向上のために敢えてパルス燃焼方式に切り替えを希望するユーザーは少なく、広く普及するまでには至っていない。
【００１０】
従来型熱風を用いるスプレードライヤーユーザーにとって、パルス燃焼方式が騒音以外に障害となっているもう一つの難点は、パルス燃焼器から吹き出す燃焼ガス流の口径が小さいため、通常熱風で使用されている噴霧角が広い圧力噴霧ノズルやロータリーアトマイザーが使用できず、狭い噴霧角の２流体噴霧ノズルしか使えないことである。
【００１１】
従来型熱風のスプレードライヤーユーザーにとっても、近年注目されているパルス燃焼方式による乾燥促進効果は、従来噴霧乾燥処理が不可能と考えられていた含水原料向けの用途開発が可能となる点で、魅力的な装置ではある。しかしながら、既存装置への組込みが困難であることはもちろん、騒音問題と、既存液体微粒化装置が使えないことが分かると、殆どのユーザーは興味を失う。用途に応じて両方の燃焼方式に切り替え可能ならば良いが、このような燃焼器は製作されていなかった。この理由は、従来のパルス燃焼器でも空燃比、すなわち燃料を完全に燃焼するに必要な理論空気量に対する供給空気量の比率を０．７以下に減らすことにより連続燃焼状態にすることは可能であるが、排気管の先で２次燃焼して長い火炎が発生するため、パルス燃焼器と同じ設置方式では噴霧乾燥器に使用することはできないためである。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、騒音を伴わない通常燃焼ガスの生成装置として簡便に使用できるばかりでなく、大容量でも高周波数のパルス燃焼を可能にすると同時に、パルス燃焼器の欠点とされている狭い燃焼量制御範囲を広げ、従来不可能とされていた圧力噴霧ノズル及びロータリーアトマイザーなどの広噴霧角の液体微粒化装置にも適用可能な、特にスプレードライヤーに搭載するに適した通常燃焼及びパルス燃焼両用燃焼器を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明にかかわる通常燃焼及びパルス燃焼両用燃焼器は、燃料を完全に燃焼するのに必要な理論空気量に対する供給空気量の比率即ち供給空気量比が０．７以上の混合ガス或いは供給空気量比が０．７未満の混合ガスのいずれかを選択的に供給する幅の狭い同心リング状の燃料／燃焼用空気混合ガス供給スリット室、点火手段を備え出口部分が狭くなっている幅の広い同心リング状の燃焼室、幅の狭い同心リング状の排気室、幅の広い同心リング状の上部２次燃焼室及び同心リング状の上部２次燃焼室の外径と同じ径の円筒状の下部２次燃焼室が順次接続されていることを特徴とする。
【００１４】
この構成を図１により説明すると、本発明の通常燃焼及びパルス燃焼両用燃焼器１は、幅の狭い同心リング状の燃料／燃焼用空気混合ガス供給スリット室２、点火手段４１を備え出口部分４が狭くなっている幅の広い同心リング状の燃焼室３、幅の狭い同心リング状の排気室５、幅の広い同心リング状の上部２次燃焼室６及び同心リング状の上部２次燃焼室の外径と同じ径の円筒状の下部２次燃焼室７が順次接続されている。
【００１５】
このような形状の燃焼器は、図１に示すような断面形状を有する長い外筒１１中に図１に示すような断面形状を有する短い内筒１２を挿入することにより容易に組み立てることができる。このような構造であると、燃焼室３の外筒１１側壁面及び内筒１２側壁面を削り外筒と内筒との間に形成される空間の水平断面積を拡大することにより、燃焼室容量を３倍程度までは容易に拡大することが可能である。排気室５その他に関しても同様な処理により断面積を拡大できる。
【００１６】
従来のパルス燃焼器と比較すると、垂直断面（軸方向断面）の形状は本質的に同じであるものの、水平断面は従来のパルス燃焼器の燃焼室及び排気室は円筒状であるのに対し、本発明の燃焼器のそれらは同心リング状（ドーナツ状）である点と、排気室の後に２次燃焼室を設けた点が大きく異なる。通常（連続）燃焼の場合は勿論のこと、パルス燃焼でも定格容量を越えた燃焼量で燃焼させると、燃焼室では完全燃焼できずに排気室外まで火炎が吹き出す。この場合の後燃え火炎をできるだけ短くするために、リング状の上部２次燃焼室６及び円筒状の下部２次燃焼室７を設ける。下部２次燃焼室７では断面積が急激に拡大しているため、ここで渦を作り２次燃焼空気が上部２次燃焼室内に入り込み、渦流により混合して短い火炎で完全燃焼させる。
【００１７】
燃料／燃焼用空気混同ガスはスリット室２から供給されるが、燃料を完全に燃焼するに必要な理論空気量に対する供給空気量の比率（以下供給空気量比と言う）が、０．７以上、通常は０．８〜１．５の範囲の混合ガスを供給すると、既に述べた原理によりパルス燃焼ガスが発生する。高温のパルス燃焼ガスは同心リング状（ドーナツ状）の排気室５の出口から排出され、２次燃焼室に直接供給される空気と混合して適温になると共に下部２次燃焼室７の内径に相当する広い断面積を有するパルスガスとして下部２次燃焼室７から排出される。供給空気量比が１．０未満（但し０．７以上）の場合でも、爆発的燃焼後減圧状態になった燃焼室に排気室出口側から２次空気が吸引されて逆流し、次回の爆発時には供給空気量比が１．０以上の状態で燃焼室内で完全燃焼するので、火炎は外まで伸びない。
【００１８】
供給空気量比を０．７未満、通常は０．４〜０．６の範囲になるように燃料と空気との混合ガスを燃焼室に供給すると、酸素が不足するため燃焼室内でパルス燃焼は起こらず、連続燃焼状態になり、未燃焼ガスは燃焼器を出て排気室の先で火炎を出して後燃えする。後燃えに必要な酸素は２次空気から供給される。通常燃焼の場合、２次空気は２次燃焼のための酸素供給源及び燃焼ガスを適温に冷却するための冷却用ガスとして働く。２次燃焼し且つ冷却されたガスは下部２次燃焼室７の内径に相当する広い断面積を有する適温のガスとして下部２次燃焼室７から排出される。
【００１９】
なお、ここで適温と言うのは、被乾燥物質の熱的安定性に応じて定められるべき温度である。熱的安定性が高ければ２次空気量を減らして比較的高温のガスとし、熱的安定性が低ければ２次空気量を増やして比較的低温のガスとすることは当業者が容易になし得ることである。
【００２０】
本燃焼器はスプレードライヤーの熱風発生装置として単独で使用することも可能であるが、既存の間接加熱式や通常燃焼直接加熱式スプレードライヤーに組み込みパルス燃焼ガスを発生させ、２元熱風方式や３元熱風方式として使用することもできる。大型機でパルス燃焼器のみを熱源とする場合、必要以上に音波レベルが高くなり防音対策と装置や建物の共振を防ぐために過剰なコストを要する。これら大型機の場合は、通常燃焼（又は間接加熱）熱風を主体とし、必要にして十分な音波レベル（エネルギー）が得られるだけのパルス燃焼器を熱風室内に取り付け２元方式とすることが最も効果的である。
【００２１】
同量の燃料を燃焼して適温の噴霧乾燥用ガスにするための空気量は、パルス燃焼の場合も通常燃焼の場合も同じであるが、燃焼室に供給する１次空気量を供給空気量比０．７以上、通常は０．８〜１．５の範囲とし残りを２次空気として供給すればパルス燃焼となり、燃焼室に供給する１次空気量を減らして供給空気量比を０．７未満、通常は０．４〜０．６の範囲とし残りを２次空気として供給すれば通常燃焼となる。騒音を伴うが乾燥効率の良いパルス燃焼を選ぶか、乾燥効率は劣るが騒音を伴わない通常燃焼を選ぶかは乾燥対象物の種類、操業時刻（例えば夜間）、経済性などを勘案して定めれば良い。従って、多種類の原料に切り替えて乾燥する場合、夜間は通常燃焼、昼間はパルス燃焼するように操業計画を立てることができる。
【００２２】
この燃焼器出口から排出される燃焼ガスは、パルス燃焼、通常燃焼のいずれの場合も下部２次燃焼室７の内径に相当する広い口径を有する熱風として下部２次燃焼室７から噴出するので、通常熱風で使用されている噴霧角が広い圧力噴霧ノズルやロータリーアトマイザーを使用できる。
【００２３】
従来のパルス燃焼器では燃料と燃焼用空気をそれぞれ別個に燃焼室に供給しているが、あらかじめ所定の供給空気量比に混合したガスをスリットから供給することにより燃焼効率が高まる。所定の供給空気量比に混合したガスは、同心リング状の混合ガス供給スリット室の上部に設けた同心リング状の燃料／燃焼用空気供給室８からスリット室２に供給する。燃料及び燃焼用空気は、燃料供給管９及び燃焼用空気供給管１０からそれぞれ別個に燃料／燃焼用空気供給室８に供給し供給室８内部で混合しても良いし、あらかじめ本燃焼器外で所定の供給空気量比に混合したガス（供給管１８）を燃料／燃焼用空気供給室８に供給しても良い。図１には前者の場合、図２には後者の場合を示している。一般に小型燃焼器では予混合方式とし、大型燃焼器では燃料／燃焼用空気供給室に空気と燃料を別個に供給するのが良い。
【００２４】
【発明の実施の形態】
この燃焼器１を噴霧乾燥塔２５の頂部に設置した状態を図２により説明する。燃料／燃焼用空気供給室８、スリット室２、燃焼室３、及び排気室４のそれぞれが同心リング状であるので、その中心部分は円筒状の空洞１３になっている。この空洞１３に、同心リングの中心軸に沿って含水原料供給管１５を挿入する。図２では含水原料供給管１５に保護管１６を設けた場合を示している。含水原料供給管１５の先端には噴霧ノズル１７が設けられている。２次空気は、空洞１３内部で含水原料供給管１５の保護管１６の外側にできる同心リング状の空間上部の２次空気導入口１４から導入され、この空間の下部に設けたハニカムリング１９で整流されてから下部２次燃焼室７内部へ導入される。符号２０は２次空気を分散させてハニカムリング１９に導入するために設けた多孔板、符号１８は燃焼用空気と燃料の混合ガスの供給管、符号２９は含水原料、符号３０は保護管用空気送入口である。また符号２６は噴霧乾燥塔２５上部に設けられた空気送入口で、ここから送入された空気は燃焼器を外側から空冷し、自らは加温されハニカムリング２７で整流されて噴霧乾燥塔２５内へ導入される。符号２８は空気送入口から送入された空気を分散させてハニカムリング２７に導入するために設けた多孔板である。
【００２５】
含水原料供給管１５は円筒状の空洞１３の中心軸に沿って挿入されているので高温の燃焼室を通過することなく通常燃焼ガス又はパルス燃焼ガスの中心部に液体を噴霧することができ、空気導入口１４からの２次空気流による冷却効果もあるので、含水原料供給管内面や噴霧ノズルに焦げ付きが生じる恐れがなく、長時間運転や連続間欠運転が容易である。また原料の種類に応じて含水原料供給管と噴霧ノズルを交換する場合も、含水原料供給管と噴霧ノズルを上方に引き抜くだけで良いので、操作が容易である。
【００２６】
大容量の燃焼器で同心リング状の燃焼室の容積が大きい場合には、パルス燃焼した場合の周波数が低くなるので、図２のＸ−Ｘ線における断面図である図３に示すように、同心リング状の燃焼室を複数の画室２２に区画する仕切り壁２１を設け、区画された燃焼室ごとに点火手段を設ける。燃焼室は複数の小容量の画室２２に区画されるので、燃焼ガスは高い周波数を維持し、しかも全体として大容量になる。個々の燃焼室（画室）は数万〜数十万ｋｃａｌ／Ｈｒ程度の燃焼容量になるように仕切るのが良い。仕切り壁２１は燃焼室３を円周上で等分して各画室２２が相似形になるように設けることが好ましい。燃焼室３の仕切り壁２１を着脱可能にしておけば、必要に応じて異なる周波数のパルス燃焼器に切り替えることができる。外筒１１及び内筒１２の該当部分に差し込み溝を設けておけば、仕切り壁２１の着脱は容易である。仮に、差し込み溝を３０度ピッチで１２本作っておけば、燃焼画室数を１室、２室、３室、４室、６室、１２室の６種類に変えることができ、それぞれ異なる周波数のパルス燃焼ガスを発生させることができる。
【００２７】
燃焼室ばかりでなく、燃焼用空気／燃料の混合ガスの供給室及び混合ガス供給スリット室も複数の画室に区画されるようにし、区画された燃焼室ごとに燃焼用空気／燃料の混合ガスの供給又は停止ができるようにしておけば、区画された燃焼室（画室２２）の内のいずれか一個又は複数個を停止した状態で操業することも可能である。これにより燃焼量制御範囲を拡大（小型器で１：２、大型器で１：８程度）することができる。
【００２８】
燃焼室に備えられた点火手段４１、例えば電気的点火栓は常時高温に曝されると消耗が激しい。しかも必要なのは運転開始初期だけで、通常燃焼の場合は着火直後に不要となり、パルス燃焼の場合も燃焼室内壁が灼熱状態になれば不要になるので、不必要に常時高温に曝すのは好ましくない。図２に示すように、燃焼室入口近くにパイロット燃焼室２３を設けて点火手段４１を設置し、パイロット燃焼室の上部に設けたパイロット燃焼用燃料／空気混合ガス送入孔２４へ冷たい燃料／空気混合ガスが供給室８から流入するようにしておけば、電気的点火栓などの点火手段の寿命を長くすることができる。
【００２９】
所定の供給空気量比の混合ガスは、同心リング状の燃料／燃焼用空気供給室８からスリット室２を通って燃焼室３に供給されるが、この混合ガスは旋回せずに燃焼室内に直射されることが燃焼効率の点で好ましい。混合ガス供給スリット室は幅の狭い同心リング状の空隙であるが、図２のＹ−Ｙ線における水平断面図である図４に示すように多数の細幅縦スリット２Ａ（白抜き部分）に分割しておけば、混合ガスはこの細幅縦スリット２Ａを通して燃焼室３内に直射される。
【００３０】
本発明の同心リング状の燃焼器の外周及び内周の形状は幾何学的に真円である必要はなく、梯形の燃焼室をつないだ多角形的形状であっても良い。
【００３１】
本発明の燃焼器を用いて通常燃焼からパルス燃焼、又はパルス燃焼から通常燃焼への切り替えを速やかに行うことができる燃料及び燃焼用空気の供給方法について図５により説明する。燃料ガスは配管３１、開閉弁３２、調整弁３３を経由して燃料ガス・空気混合器４０に供給される。通常燃焼に必要な空気（供給空気量比０．７未満、通常０．４〜０．６）は配管３４、開閉弁３５、調整弁３６を経由して燃料ガス・空気混合器４０に供給され、調整弁３３からの燃料ガスと混合して燃焼器１に供給される。予め燃料ガス調整弁３３を操作して所定の燃料ガス流量に設定し、また通常燃焼用空気調整弁３６を操作して所定の空気流量に設定しておけば、開閉弁３２及び開閉弁３５の開閉のみで所定の供給空気量比の通常燃焼用混合ガスが燃焼器１に供給又は遮断される。燃料ガス・空気混合器４０から燃焼器１に供給される混合ガスの供給空気量比はパルス燃焼に必要な混合ガスの供給空気量比（０．７以上、通常０．８〜１．５）より小さいので、不足分（パルス燃焼用追加空気）は配管３７、開閉弁３８、調整弁３９から供給して燃料ガス・空気混合器４０からの混合ガスに合流させる。予めパルス燃焼用追加空気調整弁３９を操作して所定の空気流量になるように調整しておけば開閉弁３８の開閉のみでパルス燃焼又は通常燃焼への切り替えができる。燃料ガス・空気混合器４０としてエゼクターを使用することにより燃料ガス供給圧を下げることが可能となり、一般都市ガス供給圧（２８０ｍｍａｑ）でも十分使用可能である。１次燃焼空気圧も通常の高圧ターボブロワー供給圧（１５００ｍｍａｑ以下）で十分である。
【００３２】
上記の各種実施態様は、必要に応じてこれらの内の幾つかを選択して用いれば良く、すべてを同時に実施する必要はない。
【００３３】
この同心リング状燃焼器は噴霧乾燥塔頂部の熱風室内に挿入できるため、従来型ＬＰＧバーナーの場合必要となる外置き部分が不要になり、スペース的にもコスト面でも非常に有利である。
【００３４】
【発明の効果】
騒音を伴わない通常燃焼ガスの生成装置として使用できるばかりでなく、大容量でも高周波数のパルス燃焼が可能であると同時に、パルス燃焼器の欠点とされている狭い燃焼量制御範囲を広げ、従来不可能とされていた圧力噴霧ノズル及びロータリーアトマイザーなどの広噴霧角の液体微粒化装置にも適用可能であり、特にスプレードライヤーに搭載するに適している。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の燃焼器の基本的構成を示す垂直断面図である。
【図２】本発明の燃焼器の実施態様の一例を示す垂直断面図である。
【図３】図２に示した燃焼器のＸ−Ｘ線における水平断面図である。
【図４】図２に示した燃焼器のＹ−Ｙ線における水平断面図である。
【図５】図２に示した燃焼器に対する燃焼用空気及び燃料の供給方式の一例を説明するための図である。
【図６】従来のパルス燃焼器及び含水原料供給管の配置を示す図である。
【図７】従来のパルス燃焼器における含水原料供給管の異なる配置を示す図である。
【符号の説明】
１ 通常燃焼・パルス燃焼両用燃焼器
２ 燃料／燃焼用空気混合ガス供給スリット室
３ 燃焼室
４ 燃焼室出口部分
５ 排気室
６ 上部２次燃焼室
７ 下部２次燃焼室
８ 燃料／燃焼用空気供給室
９ 燃料供給管
１０ 燃焼用空気供給管
１１ 外筒
１２ 内筒
１３ 空洞
１４ 空気導入口
１５ 含水原料供給管
１６ 保護管
１７ 噴霧ノズル
１８ 燃焼用空気と燃料の混合ガスの供給管
１９ ハニカムリング
２０ 多孔板
２１ 仕切り壁
２２ 画室
２３ パイロット燃焼室
２４ パイロット燃焼用燃料／空気混合ガス送入孔
２５ 噴霧乾燥塔
２６ 空気送入口
２７ ハニカムリング
２８ 多孔板
２９ 含水原料
３０ 保護管用空気送入口
３１ 燃料ガス配管
３２ 燃料ガス開閉弁
３３ 燃料ガス調整弁
３４ 通常燃焼用空気配管
３５ 通常燃焼用空気開閉弁
３６ 通常燃焼用空気調整弁
３７ パルス燃焼用追加空気配管
３８ パルス燃焼用追加空気開閉弁
３９ パルス燃焼用追加空気調整弁
４０ 燃料ガス・空気混合器
４１ 点火手段
【発明の属する技術分野】
本発明は、騒音を伴わない通常燃焼ガスの生成装置として簡便に使用できるばかりでなく、大容量でも高い周波数の音波と熱風を発生し高い乾燥効率を維持できるパルス燃焼ガスをも生成させることができ、特にスプレードライヤーに搭載するのに適した通常燃焼及びパルス燃焼両用燃焼器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
スプレードライヤー（噴霧乾燥装置）は、食品工業、化学工業などの分野で広く使用されているが、乾燥熱源としては通常燃焼器（ＬＰＧバーナー）による熱風が広く用いられている。通常燃焼器は一般に箱型（角ダクト）で、乾燥空気ダクトの途中に設置し、箱の中央にバーナーが取りつけられている。従来型スプレードライヤーは、給気ファン→給気ダクト→ＬＰＧバーナー→保温給気ダクト→ドライヤー→熱風チャンバーのような配列となっており、かなりの設置スペースを必要とし、保温給気ダクトも含めると、ＬＰＧバーナー単体価格の３〜５倍のコストがかかる。また通常燃焼ガスでは乾燥が困難な素材もある。
【０００３】
パルス燃焼器は通常の燃焼器と異なり、毎秒数十〜数百回の周期で爆発燃焼することにより、脈動する高温燃焼ガスを発生する。この燃焼ガス流中に含水原料を噴霧すると、送入された含水原料は熱風乾燥効果以外に急速な脈動作用による物理的衝撃特性（音波及び圧力波）の作用を受け、通常熱風による噴霧乾燥と比較して遙かに高い乾燥速度が得られることから、従来型熱風乾燥装置では不可能と考えられていた素材の乾燥処理手段として近年注目を集めている。
【０００４】
パルス燃焼器はジェットエンジン技術を基本とするもので、含水原料乾燥機用として各種のタイプのものが提案されているが、代表的なものとして特公平６−３３９３９に開示されたパルス・トランスデューサーを図６により説明すると、出口部分４が狭くなっている燃焼室３及び径が次第に大となる排気管５が同一軸線上に順次接続されており、燃焼室３には燃料供給管９、燃焼用空気供給管１０及び点火手段４１、例えば電気的点火栓を有する。燃焼用空気供給管１０から空気を供給し、燃料供給管９から燃料油を噴霧するか又はＬＰＧ等の気体燃料を供給し、燃焼室３内に空気及び燃料が充満した状態で点火すると、燃料は爆発的に燃焼して熱風となり排気管５へ排出される。この際燃焼室３内は一時的に高圧になるので空気及び燃料の供給は一時的に遮断されるが、燃焼ガスが排気管５へ排出され燃焼室３内が減圧状態になると空気及び燃料の供給が再開され、再点火され爆発的に燃焼して熱風となる現象を繰り返す。このような間欠的な爆発により脈動する熱風を生じ、また音波も発生する。そこで含水原料供給管１５から原料を排気管５内又は排気管５出口へ供給すれば、含水原料は熱風乾燥効果以外に急速な脈動作用による物理的衝撃特性（音波力及び圧力を含む）の作用を受け、含水原料は一瞬の間に脱水される。このようにして起動されたパルス燃焼器は、時間の経過と共に燃焼室３の内壁が灼熱状態になるので、送入された空気及び燃料は点火手段４１により点火しなくても、灼熱された内壁に触れて自動的に点火し間欠的な爆発的燃焼を繰り返す。
【０００５】
パルス燃焼器には、燃焼室に連通する燃焼用空気供給口及び燃料供給口に弁を付けて燃焼を制御するバルブ方式と、開閉弁の無いバルブレス方式とがある。バルブ式は爆発燃焼周波数制御が可能なものの、機械的にバルブを開閉するため数十回／秒が限度である。数万ｋｃａｌ／Ｈｒ程度の小型バルブレス式では数百回／秒の高周波数が得られる。乾燥に及ぼす効果は爆発燃焼周波数が高い程高く、この見地からすれば、バルブレス式の方が高周波数が得られ、機械的なトラブルが無いなどの点で優位性があると考えられている。しかしバルブレスの場合、爆発燃焼周波数が燃焼室容積に反比例するため、大容量になるほど爆発燃焼周波数が低くなり乾燥効率が低下する欠点がある。また燃焼周波数が低くなると設置構造物との共振を生じる恐れがある。
【０００６】
一方、パルス燃焼は、優れた乾燥効果の代償として、通常の熱風乾燥装置とは比較にならない大きな騒音を発生するため、防音（遮音）対策が不可欠となる。乾燥装置から外部に漏れる騒音を遮断する場合、周波数が高いほど消音（遮音）が容易であり、低周波数になると非常に困難であることから、従来のパルス燃焼器では最大８００，０００ｋｃａｌ／Ｈｒ程度までが限界と考えられる。数百万ｋｃａｌ／Ｈｒ以上の乾燥能力を有する乾燥機として、乾燥塔の上部に小型低容量のパルス燃焼器を多数個設け、全体として大容量の乾燥装置とする試みもなされているが、設備費が高くなり配管系統が複雑になる。この観点からしても、大容量且つ高周波数のパルス燃焼器の考案が期待されている。
【０００７】
またパルス燃焼ガスの中心部に含水原料を噴霧するため、図６に示すように、上部からパルス燃焼器の中心軸に沿って耐熱保護管付の含水原料供給管１５を貫通させると、含水原料供給管が１２００℃以上に加熱されるため、保護管内に外気を強制的に吹き込んでも冷却効果が不十分で、耐熱保護管内に挿入した含水原料供給管内面や噴霧ノズルに焦げ付きが生じ、長時間運転や連続間欠運転に支障がある。含水原料供給管や耐熱保護管の材質面でも問題がある。図７に示すように、含水原料供給管１５を側面から挿入して噴霧ノズルを排気管５の出口部に設置する方法もあるが、含水原料供給管及びノズルが加熱され、管及びノズル外壁に焦粉付着を生じ、連続運転に支障を来す。
【０００８】
別の問題点として、パルス燃焼器が安定パルス燃焼を保てる燃焼容量範囲は設計燃焼量の±３０％程度と狭いため、通常のスプレードライヤーで要求される±５０％以上の燃焼量調整に対応出来ない。
【０００９】
既存の噴霧乾燥装置では、複数素材の乾燥処理を目的とする汎用機も多く、それらの殆どが従来型の間接空気加熱方式または連続燃焼直接空気加熱方式が使われている。パルス燃焼方式は高い乾燥速度が得られる反面、高いレベルの騒音を発生させるため、通常熱風で乾燥処理が可能な素材に対しては、乾燥効率の向上のために敢えてパルス燃焼方式に切り替えを希望するユーザーは少なく、広く普及するまでには至っていない。
【００１０】
従来型熱風を用いるスプレードライヤーユーザーにとって、パルス燃焼方式が騒音以外に障害となっているもう一つの難点は、パルス燃焼器から吹き出す燃焼ガス流の口径が小さいため、通常熱風で使用されている噴霧角が広い圧力噴霧ノズルやロータリーアトマイザーが使用できず、狭い噴霧角の２流体噴霧ノズルしか使えないことである。
【００１１】
従来型熱風のスプレードライヤーユーザーにとっても、近年注目されているパルス燃焼方式による乾燥促進効果は、従来噴霧乾燥処理が不可能と考えられていた含水原料向けの用途開発が可能となる点で、魅力的な装置ではある。しかしながら、既存装置への組込みが困難であることはもちろん、騒音問題と、既存液体微粒化装置が使えないことが分かると、殆どのユーザーは興味を失う。用途に応じて両方の燃焼方式に切り替え可能ならば良いが、このような燃焼器は製作されていなかった。この理由は、従来のパルス燃焼器でも空燃比、すなわち燃料を完全に燃焼するに必要な理論空気量に対する供給空気量の比率を０．７以下に減らすことにより連続燃焼状態にすることは可能であるが、排気管の先で２次燃焼して長い火炎が発生するため、パルス燃焼器と同じ設置方式では噴霧乾燥器に使用することはできないためである。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、騒音を伴わない通常燃焼ガスの生成装置として簡便に使用できるばかりでなく、大容量でも高周波数のパルス燃焼を可能にすると同時に、パルス燃焼器の欠点とされている狭い燃焼量制御範囲を広げ、従来不可能とされていた圧力噴霧ノズル及びロータリーアトマイザーなどの広噴霧角の液体微粒化装置にも適用可能な、特にスプレードライヤーに搭載するに適した通常燃焼及びパルス燃焼両用燃焼器を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明にかかわる通常燃焼及びパルス燃焼両用燃焼器は、燃料を完全に燃焼するのに必要な理論空気量に対する供給空気量の比率即ち供給空気量比が０．７以上の混合ガス或いは供給空気量比が０．７未満の混合ガスのいずれかを選択的に供給する幅の狭い同心リング状の燃料／燃焼用空気混合ガス供給スリット室、点火手段を備え出口部分が狭くなっている幅の広い同心リング状の燃焼室、幅の狭い同心リング状の排気室、幅の広い同心リング状の上部２次燃焼室及び同心リング状の上部２次燃焼室の外径と同じ径の円筒状の下部２次燃焼室が順次接続されていることを特徴とする。
【００１４】
この構成を図１により説明すると、本発明の通常燃焼及びパルス燃焼両用燃焼器１は、幅の狭い同心リング状の燃料／燃焼用空気混合ガス供給スリット室２、点火手段４１を備え出口部分４が狭くなっている幅の広い同心リング状の燃焼室３、幅の狭い同心リング状の排気室５、幅の広い同心リング状の上部２次燃焼室６及び同心リング状の上部２次燃焼室の外径と同じ径の円筒状の下部２次燃焼室７が順次接続されている。
【００１５】
このような形状の燃焼器は、図１に示すような断面形状を有する長い外筒１１中に図１に示すような断面形状を有する短い内筒１２を挿入することにより容易に組み立てることができる。このような構造であると、燃焼室３の外筒１１側壁面及び内筒１２側壁面を削り外筒と内筒との間に形成される空間の水平断面積を拡大することにより、燃焼室容量を３倍程度までは容易に拡大することが可能である。排気室５その他に関しても同様な処理により断面積を拡大できる。
【００１６】
従来のパルス燃焼器と比較すると、垂直断面（軸方向断面）の形状は本質的に同じであるものの、水平断面は従来のパルス燃焼器の燃焼室及び排気室は円筒状であるのに対し、本発明の燃焼器のそれらは同心リング状（ドーナツ状）である点と、排気室の後に２次燃焼室を設けた点が大きく異なる。通常（連続）燃焼の場合は勿論のこと、パルス燃焼でも定格容量を越えた燃焼量で燃焼させると、燃焼室では完全燃焼できずに排気室外まで火炎が吹き出す。この場合の後燃え火炎をできるだけ短くするために、リング状の上部２次燃焼室６及び円筒状の下部２次燃焼室７を設ける。下部２次燃焼室７では断面積が急激に拡大しているため、ここで渦を作り２次燃焼空気が上部２次燃焼室内に入り込み、渦流により混合して短い火炎で完全燃焼させる。
【００１７】
燃料／燃焼用空気混同ガスはスリット室２から供給されるが、燃料を完全に燃焼するに必要な理論空気量に対する供給空気量の比率（以下供給空気量比と言う）が、０．７以上、通常は０．８〜１．５の範囲の混合ガスを供給すると、既に述べた原理によりパルス燃焼ガスが発生する。高温のパルス燃焼ガスは同心リング状（ドーナツ状）の排気室５の出口から排出され、２次燃焼室に直接供給される空気と混合して適温になると共に下部２次燃焼室７の内径に相当する広い断面積を有するパルスガスとして下部２次燃焼室７から排出される。供給空気量比が１．０未満（但し０．７以上）の場合でも、爆発的燃焼後減圧状態になった燃焼室に排気室出口側から２次空気が吸引されて逆流し、次回の爆発時には供給空気量比が１．０以上の状態で燃焼室内で完全燃焼するので、火炎は外まで伸びない。
【００１８】
供給空気量比を０．７未満、通常は０．４〜０．６の範囲になるように燃料と空気との混合ガスを燃焼室に供給すると、酸素が不足するため燃焼室内でパルス燃焼は起こらず、連続燃焼状態になり、未燃焼ガスは燃焼器を出て排気室の先で火炎を出して後燃えする。後燃えに必要な酸素は２次空気から供給される。通常燃焼の場合、２次空気は２次燃焼のための酸素供給源及び燃焼ガスを適温に冷却するための冷却用ガスとして働く。２次燃焼し且つ冷却されたガスは下部２次燃焼室７の内径に相当する広い断面積を有する適温のガスとして下部２次燃焼室７から排出される。
【００１９】
なお、ここで適温と言うのは、被乾燥物質の熱的安定性に応じて定められるべき温度である。熱的安定性が高ければ２次空気量を減らして比較的高温のガスとし、熱的安定性が低ければ２次空気量を増やして比較的低温のガスとすることは当業者が容易になし得ることである。
【００２０】
本燃焼器はスプレードライヤーの熱風発生装置として単独で使用することも可能であるが、既存の間接加熱式や通常燃焼直接加熱式スプレードライヤーに組み込みパルス燃焼ガスを発生させ、２元熱風方式や３元熱風方式として使用することもできる。大型機でパルス燃焼器のみを熱源とする場合、必要以上に音波レベルが高くなり防音対策と装置や建物の共振を防ぐために過剰なコストを要する。これら大型機の場合は、通常燃焼（又は間接加熱）熱風を主体とし、必要にして十分な音波レベル（エネルギー）が得られるだけのパルス燃焼器を熱風室内に取り付け２元方式とすることが最も効果的である。
【００２１】
同量の燃料を燃焼して適温の噴霧乾燥用ガスにするための空気量は、パルス燃焼の場合も通常燃焼の場合も同じであるが、燃焼室に供給する１次空気量を供給空気量比０．７以上、通常は０．８〜１．５の範囲とし残りを２次空気として供給すればパルス燃焼となり、燃焼室に供給する１次空気量を減らして供給空気量比を０．７未満、通常は０．４〜０．６の範囲とし残りを２次空気として供給すれば通常燃焼となる。騒音を伴うが乾燥効率の良いパルス燃焼を選ぶか、乾燥効率は劣るが騒音を伴わない通常燃焼を選ぶかは乾燥対象物の種類、操業時刻（例えば夜間）、経済性などを勘案して定めれば良い。従って、多種類の原料に切り替えて乾燥する場合、夜間は通常燃焼、昼間はパルス燃焼するように操業計画を立てることができる。
【００２２】
この燃焼器出口から排出される燃焼ガスは、パルス燃焼、通常燃焼のいずれの場合も下部２次燃焼室７の内径に相当する広い口径を有する熱風として下部２次燃焼室７から噴出するので、通常熱風で使用されている噴霧角が広い圧力噴霧ノズルやロータリーアトマイザーを使用できる。
【００２３】
従来のパルス燃焼器では燃料と燃焼用空気をそれぞれ別個に燃焼室に供給しているが、あらかじめ所定の供給空気量比に混合したガスをスリットから供給することにより燃焼効率が高まる。所定の供給空気量比に混合したガスは、同心リング状の混合ガス供給スリット室の上部に設けた同心リング状の燃料／燃焼用空気供給室８からスリット室２に供給する。燃料及び燃焼用空気は、燃料供給管９及び燃焼用空気供給管１０からそれぞれ別個に燃料／燃焼用空気供給室８に供給し供給室８内部で混合しても良いし、あらかじめ本燃焼器外で所定の供給空気量比に混合したガス（供給管１８）を燃料／燃焼用空気供給室８に供給しても良い。図１には前者の場合、図２には後者の場合を示している。一般に小型燃焼器では予混合方式とし、大型燃焼器では燃料／燃焼用空気供給室に空気と燃料を別個に供給するのが良い。
【００２４】
【発明の実施の形態】
この燃焼器１を噴霧乾燥塔２５の頂部に設置した状態を図２により説明する。燃料／燃焼用空気供給室８、スリット室２、燃焼室３、及び排気室４のそれぞれが同心リング状であるので、その中心部分は円筒状の空洞１３になっている。この空洞１３に、同心リングの中心軸に沿って含水原料供給管１５を挿入する。図２では含水原料供給管１５に保護管１６を設けた場合を示している。含水原料供給管１５の先端には噴霧ノズル１７が設けられている。２次空気は、空洞１３内部で含水原料供給管１５の保護管１６の外側にできる同心リング状の空間上部の２次空気導入口１４から導入され、この空間の下部に設けたハニカムリング１９で整流されてから下部２次燃焼室７内部へ導入される。符号２０は２次空気を分散させてハニカムリング１９に導入するために設けた多孔板、符号１８は燃焼用空気と燃料の混合ガスの供給管、符号２９は含水原料、符号３０は保護管用空気送入口である。また符号２６は噴霧乾燥塔２５上部に設けられた空気送入口で、ここから送入された空気は燃焼器を外側から空冷し、自らは加温されハニカムリング２７で整流されて噴霧乾燥塔２５内へ導入される。符号２８は空気送入口から送入された空気を分散させてハニカムリング２７に導入するために設けた多孔板である。
【００２５】
含水原料供給管１５は円筒状の空洞１３の中心軸に沿って挿入されているので高温の燃焼室を通過することなく通常燃焼ガス又はパルス燃焼ガスの中心部に液体を噴霧することができ、空気導入口１４からの２次空気流による冷却効果もあるので、含水原料供給管内面や噴霧ノズルに焦げ付きが生じる恐れがなく、長時間運転や連続間欠運転が容易である。また原料の種類に応じて含水原料供給管と噴霧ノズルを交換する場合も、含水原料供給管と噴霧ノズルを上方に引き抜くだけで良いので、操作が容易である。
【００２６】
大容量の燃焼器で同心リング状の燃焼室の容積が大きい場合には、パルス燃焼した場合の周波数が低くなるので、図２のＸ−Ｘ線における断面図である図３に示すように、同心リング状の燃焼室を複数の画室２２に区画する仕切り壁２１を設け、区画された燃焼室ごとに点火手段を設ける。燃焼室は複数の小容量の画室２２に区画されるので、燃焼ガスは高い周波数を維持し、しかも全体として大容量になる。個々の燃焼室（画室）は数万〜数十万ｋｃａｌ／Ｈｒ程度の燃焼容量になるように仕切るのが良い。仕切り壁２１は燃焼室３を円周上で等分して各画室２２が相似形になるように設けることが好ましい。燃焼室３の仕切り壁２１を着脱可能にしておけば、必要に応じて異なる周波数のパルス燃焼器に切り替えることができる。外筒１１及び内筒１２の該当部分に差し込み溝を設けておけば、仕切り壁２１の着脱は容易である。仮に、差し込み溝を３０度ピッチで１２本作っておけば、燃焼画室数を１室、２室、３室、４室、６室、１２室の６種類に変えることができ、それぞれ異なる周波数のパルス燃焼ガスを発生させることができる。
【００２７】
燃焼室ばかりでなく、燃焼用空気／燃料の混合ガスの供給室及び混合ガス供給スリット室も複数の画室に区画されるようにし、区画された燃焼室ごとに燃焼用空気／燃料の混合ガスの供給又は停止ができるようにしておけば、区画された燃焼室（画室２２）の内のいずれか一個又は複数個を停止した状態で操業することも可能である。これにより燃焼量制御範囲を拡大（小型器で１：２、大型器で１：８程度）することができる。
【００２８】
燃焼室に備えられた点火手段４１、例えば電気的点火栓は常時高温に曝されると消耗が激しい。しかも必要なのは運転開始初期だけで、通常燃焼の場合は着火直後に不要となり、パルス燃焼の場合も燃焼室内壁が灼熱状態になれば不要になるので、不必要に常時高温に曝すのは好ましくない。図２に示すように、燃焼室入口近くにパイロット燃焼室２３を設けて点火手段４１を設置し、パイロット燃焼室の上部に設けたパイロット燃焼用燃料／空気混合ガス送入孔２４へ冷たい燃料／空気混合ガスが供給室８から流入するようにしておけば、電気的点火栓などの点火手段の寿命を長くすることができる。
【００２９】
所定の供給空気量比の混合ガスは、同心リング状の燃料／燃焼用空気供給室８からスリット室２を通って燃焼室３に供給されるが、この混合ガスは旋回せずに燃焼室内に直射されることが燃焼効率の点で好ましい。混合ガス供給スリット室は幅の狭い同心リング状の空隙であるが、図２のＹ−Ｙ線における水平断面図である図４に示すように多数の細幅縦スリット２Ａ（白抜き部分）に分割しておけば、混合ガスはこの細幅縦スリット２Ａを通して燃焼室３内に直射される。
【００３０】
本発明の同心リング状の燃焼器の外周及び内周の形状は幾何学的に真円である必要はなく、梯形の燃焼室をつないだ多角形的形状であっても良い。
【００３１】
本発明の燃焼器を用いて通常燃焼からパルス燃焼、又はパルス燃焼から通常燃焼への切り替えを速やかに行うことができる燃料及び燃焼用空気の供給方法について図５により説明する。燃料ガスは配管３１、開閉弁３２、調整弁３３を経由して燃料ガス・空気混合器４０に供給される。通常燃焼に必要な空気（供給空気量比０．７未満、通常０．４〜０．６）は配管３４、開閉弁３５、調整弁３６を経由して燃料ガス・空気混合器４０に供給され、調整弁３３からの燃料ガスと混合して燃焼器１に供給される。予め燃料ガス調整弁３３を操作して所定の燃料ガス流量に設定し、また通常燃焼用空気調整弁３６を操作して所定の空気流量に設定しておけば、開閉弁３２及び開閉弁３５の開閉のみで所定の供給空気量比の通常燃焼用混合ガスが燃焼器１に供給又は遮断される。燃料ガス・空気混合器４０から燃焼器１に供給される混合ガスの供給空気量比はパルス燃焼に必要な混合ガスの供給空気量比（０．７以上、通常０．８〜１．５）より小さいので、不足分（パルス燃焼用追加空気）は配管３７、開閉弁３８、調整弁３９から供給して燃料ガス・空気混合器４０からの混合ガスに合流させる。予めパルス燃焼用追加空気調整弁３９を操作して所定の空気流量になるように調整しておけば開閉弁３８の開閉のみでパルス燃焼又は通常燃焼への切り替えができる。燃料ガス・空気混合器４０としてエゼクターを使用することにより燃料ガス供給圧を下げることが可能となり、一般都市ガス供給圧（２８０ｍｍａｑ）でも十分使用可能である。１次燃焼空気圧も通常の高圧ターボブロワー供給圧（１５００ｍｍａｑ以下）で十分である。
【００３２】
上記の各種実施態様は、必要に応じてこれらの内の幾つかを選択して用いれば良く、すべてを同時に実施する必要はない。
【００３３】
この同心リング状燃焼器は噴霧乾燥塔頂部の熱風室内に挿入できるため、従来型ＬＰＧバーナーの場合必要となる外置き部分が不要になり、スペース的にもコスト面でも非常に有利である。
【００３４】
【発明の効果】
騒音を伴わない通常燃焼ガスの生成装置として使用できるばかりでなく、大容量でも高周波数のパルス燃焼が可能であると同時に、パルス燃焼器の欠点とされている狭い燃焼量制御範囲を広げ、従来不可能とされていた圧力噴霧ノズル及びロータリーアトマイザーなどの広噴霧角の液体微粒化装置にも適用可能であり、特にスプレードライヤーに搭載するに適している。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の燃焼器の基本的構成を示す垂直断面図である。
【図２】本発明の燃焼器の実施態様の一例を示す垂直断面図である。
【図３】図２に示した燃焼器のＸ−Ｘ線における水平断面図である。
【図４】図２に示した燃焼器のＹ−Ｙ線における水平断面図である。
【図５】図２に示した燃焼器に対する燃焼用空気及び燃料の供給方式の一例を説明するための図である。
【図６】従来のパルス燃焼器及び含水原料供給管の配置を示す図である。
【図７】従来のパルス燃焼器における含水原料供給管の異なる配置を示す図である。
【符号の説明】
１ 通常燃焼・パルス燃焼両用燃焼器
２ 燃料／燃焼用空気混合ガス供給スリット室
３ 燃焼室
４ 燃焼室出口部分
５ 排気室
６ 上部２次燃焼室
７ 下部２次燃焼室
８ 燃料／燃焼用空気供給室
９ 燃料供給管
１０ 燃焼用空気供給管
１１ 外筒
１２ 内筒
１３ 空洞
１４ 空気導入口
１５ 含水原料供給管
１６ 保護管
１７ 噴霧ノズル
１８ 燃焼用空気と燃料の混合ガスの供給管
１９ ハニカムリング
２０ 多孔板
２１ 仕切り壁
２２ 画室
２３ パイロット燃焼室
２４ パイロット燃焼用燃料／空気混合ガス送入孔
２５ 噴霧乾燥塔
２６ 空気送入口
２７ ハニカムリング
２８ 多孔板
２９ 含水原料
３０ 保護管用空気送入口
３１ 燃料ガス配管
３２ 燃料ガス開閉弁
３３ 燃料ガス調整弁
３４ 通常燃焼用空気配管
３５ 通常燃焼用空気開閉弁
３６ 通常燃焼用空気調整弁
３７ パルス燃焼用追加空気配管
３８ パルス燃焼用追加空気開閉弁
３９ パルス燃焼用追加空気調整弁
４０ 燃料ガス・空気混合器
４１ 点火手段
Claims (7)
- 燃料を完全に燃焼するのに必要な理論空気量に対する供給空気量の比率即ち供給空気量比が０．７以上の混合ガス或いは供給空気量比が０．７未満の混合ガスのいずれかを選択的に供給する幅の狭い同心リング状の燃料／燃焼用空気混合ガス供給スリット室、点火手段を備え出口部分が狭くなっている幅の広い同心リング状の燃焼室、幅の狭い同心リング状の排気室、幅の広い同心リング状の上部２次燃焼室及び同心リング状の上部２次燃焼室の外径と同じ径の円筒状の下部２次燃焼室が順次接続されていることを特徴とする通常燃焼及びパルス燃焼両用燃焼器。
- 同心リング状の混合ガス供給スリット室の上部に同心リング状の燃料と燃焼用空気の供給室又は燃料／燃焼用空気混合ガスの供給室が設けられている請求項１に記載の通常燃焼及びパルス燃焼両用燃焼器。
- 同心リング状の燃焼室を複数の画室に区画する仕切り壁を有し、区画された燃焼室ごとに点火手段が設けられている請求項１又は請求項２に記載の通常燃焼及びパルス燃焼両用燃焼器。
- 同心リング状の燃焼室を複数の画室に区画する仕切り壁が着脱可能である請求項３に記載の通常燃焼及びパルス燃焼両用燃焼器。
- 順次接続された同心リング状の燃料／燃焼用空気混合ガス供給スリット室、燃焼室、排気室及び上部２次燃焼室、並びに円筒状の下部２次燃焼室の中心軸に沿って含水原料供給管又は含水原料供給管とその保護管が挿入されている請求項１又は請求項２に記載の通常燃焼及びパルス燃焼両用燃焼器。
- 順次接続された燃料／燃焼用空気混合ガス供給スリット室、燃焼室、排気室及び上部２次燃焼室により構成される同心リングと、その中心軸に沿って挿入された含水原料供給管又は含水原料供給管とその保護管との間の空洞部分の上部に空気導入口、下部に空気整流用ハニカムリングが設けられている請求項１又は請求項２に記載の通常燃焼及びパルス燃焼両用燃焼器。
- 前記同心リング状の燃焼／燃焼用空気混合ガス供給スリット室が多数の細幅縦スリットに分割されている請求項１又は請求項２に記載の通常燃焼及びパルス燃焼両用燃焼器。
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