JP3762483B2 - 液管対流式燃焼加熱炉 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、吸収冷凍機（吸収冷温水機などと呼ばれているものを含む）における高温再生器などの液体加熱装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、図３に示す構成の吸収冷凍機が周知である。図中、１はガス・灯油などの燃焼装置２を備え、吸収液の稀液２２を加熱することによって冷媒蒸気２４を発生させて中間液２３に濃縮する高温再生器、３はこの高温再生器からの冷媒蒸気で中間液を加熱濃縮して濃液にする低温再生器、４はこの低温再生器からの冷媒蒸気を冷却して凝縮する凝縮器、５は冷媒散布器５Ａから冷媒液を散布・滴下などして蒸発させる蒸発器、６はこの蒸発器からの冷媒蒸気を前記低温再生器３からの濃液に吸収させて器内を低圧に維持する吸収器、７および８は低温および高温熱交換器であり、これらは吸収液配管９〜１２、冷媒配管１３〜１６により接続されて、冷媒と吸収液の循環サイクルを形成し、蒸発器５の内部に設けた熱交換器１７から選択的に取り出す冷水または温水の何れかを、図示しない熱負荷に循環供給できるようになっている。
【０００３】
なお、Ｐ１は吸収液配管９に設けられて吸収器６から稀液を高温再生器１に供給するための吸収液ポンプ、Ｐ２は冷媒配管１６に設けられて蒸発器５の底部に溜った冷媒液を、上部に設置した冷媒散布器５Ａから熱交換器１７上に散布させるための冷媒ポンプ、Ｖ１およびＶ２は吸収液配管１１および冷媒配管１４に設けられて、熱交換器１７から冷水を取り出すときに閉弁し、温水を取り出すときに開弁する冷／暖切換用の開閉弁である。
【０００４】
また、１８は、熱交換器１７で冷却された冷水または加熱された温水を、図示しない冷／暖房などの熱負荷に循環供給するための冷温水配管であり、この管の蒸発器入口側には冷温水ポンプＰ３が取り付けられている。
【０００５】
また、１９および２０は凝縮器４および吸収器６の内部に設けられた冷却器であり、冷却水ポンプＰ４を有する冷却水配管２１により接続されて、図示しない冷却塔と吸収器６および凝縮器４との間を冷却水が循環するように構成されている。
【０００６】
上記構成の吸収冷凍機においては、冷水を取り出して行う冷房運転時には冷媒および吸収液の循環による吸収冷凍サイクルを行うことで、蒸発器５における冷媒の蒸発潜熱で熱交換器１７内の水を６〜８℃程度に冷却して供給することができ、温水を取り出して行う暖房運転時には冷却器１９・２０への冷却水の供給を停止する一方で、開閉弁Ｖ１・Ｖ２を閉から開へ切り替えることで、高温の吸収液および冷媒蒸気が吸収液配管１１・冷媒配管１３・１４を介して高温再生器１から吸収器６・蒸発器５へ流入し、冷媒の凝縮潜熱と吸収液の顕熱によって熱交換器１７で加熱された温水が供給される。
【０００７】
そして、高温再生器１は、吸収冷凍機全体に占める割合が、重量、体積共に大きいため、吸収冷凍機全体の小型を図るためには、この高温再生器１の小型化が必要不可欠である。また、高温再生器１における環境面の問題として、燃焼時における低ＮＯｘ化の要求も強くなってきている。
【０００８】
しかし、特開昭６３−２９４４６７・特開平６−２２１７１８などに開示さた従来の高温再生器１は、図５に示すような液管型ボイラ構造となっていたので小型化するのが困難であった。
【０００９】
すなわち、この場合の燃焼装置２は、燃料ガス２５と空気２６との混合ガス２７を、ノズル７１の先端側に設けた燃焼室５１で燃焼させるノズル形バーナーであり、この燃焼により生成する火炎２８と高温の燃焼ガス（図示せず）を、燃焼室５１と、この燃焼室５１の下流側に連設する加熱室５２とを囲む容器５０の内壁５４と、加熱室５２に立設された多数の液管５６とに与えた後に排熱ガスとして排出路５３から排出するようになっている。
【００１０】
そして、吸収器６から供給される吸収液の稀液２２は、吸収液配管９から容器５０の内部に流入し、水平下部連通部５７、すなわち内壁５４と外壁５５との間の下部側隙間と、水平上部連通部５８、すなわち内壁５４と外壁５５との間の上部側隙間と、内壁５４と外壁５５との間の両側方隙間と、水平連通部５７・５８を連通している前記多数の液管５６の内部とに貯留されて、容器内を対流しながら火炎２８と燃焼ガスにより加熱され、水平上部連通部５８の上方の気相部５９に蒸発した冷媒蒸気２４を冷媒配管１３から流出すると共に、冷媒蒸気２４が蒸発して濃度の高くなった中間液２３を吸収液配管１０に流出するようになっている。また、蒸発したての冷媒蒸気２４には、飛沫状の吸収液成分が含まれているので、迂回板６０で流出経路を迂回させることによって、冷媒蒸気２４のみを冷媒配管１３に流出できるようにしている。
【００１１】
したがって、上記構成の高温再生器１では、燃焼装置２がノズル形バーナーであるため、火炎２８が集中して長い形状にならざるを得ないこと、また、稀液２２を流通する液管５６が火炎２８に直接接触するように構成したのでは、稀液２２が部分的に過熱されて結晶化する、部材が腐食し易い、あるいは火炎が冷却されて未燃焼ガスが残留してしまうなどの理由によって、加熱室５２の前方に燃焼室５１を設ける必要があり、小型化することが困難であった。
【００１２】
なお、特開昭６３−２９４４６７では、燃焼室５１と加熱室５２とが折り返し状に形成され、液管５６を折り返した側の経路に配置すると共に、経路の後方に位置する液管５６には吸熱を向上させるために、吸熱フィン５６Ａを設ける構成が開示され、特開平６−２２１７１８では、液管５６を加熱室５２の加熱経路に沿って長くした偏平状の液管にして形成すると共に、偏平状の液管５６の後方側に吸熱フィンを設ける構成が開示されているが、何れも小型化を図る上で顕著な効果を奏するには至っていない。
【００１３】
一方、上記のような炉筒煙管方式あるいは炉筒液管方式による小型化の限界を打ち破るものとして、ガス焚き加熱炉においては、燃焼室５１を設けず平板燃焼面などを設ける炉筒レス管群方式が近年導入された。この炉筒レス管群方式は、図４に示したような面状火炎形バーナー２Ａが生成する火炎２８および燃焼ガスを直接に加熱室５２に導くようにした高温再生器１であり、燃焼室を必要としないため小型化が劇的に図れるだけでなく、低ＮＯｘ化にも成功している。
【００１４】
すなわち、面状火炎形バーナー２Ａにおいては、燃料ガスと燃焼に必要な酸素量を含む量の空気とが混合された混合ガス２７が混合ガス室７２に供給され、多穴面状耐火ブロック７３の導穴７４を通り抜けて燃焼するように仕組まれており、平面状に分布する火炎２８が外側の燃焼面７５に形成されるので、燃焼室５１が不要となって高温再生器１の大幅な小型化が達成されている。
【００１５】
なお、多穴面状耐火ブロック７３は、厚板状の耐火材料、例えばセラミックファイバーなどに図のような多数の微細な導穴７４を設けたものを主体として形成されている。また、導穴７４を適宜通過する混合ガス２７を平面状に燃焼させて燃焼面７５に火炎２８を形成する。また、火炎２８に点火するために小さな火炎２８ａを点火用として形成する構造としている。例えば、放電点火装置などを備えたパイロットバーナー７６が燃焼面７５の側に取り付けられている。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記面状火炎形バーナーを燃焼装置として備えた高温再生器においては、混合ガス２７の通路にパイロットバーナー７６が設置されているため、火炎２８ａが消えて点火しないことがあると云った問題点があり、確実に点火できるようにする必要があった。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記した従来技術の課題を解決するためになされたもので、上下に形成した水平連通部同士を連通して対流を可能にする多数本の液管が立設された加熱室に臨んで面状火炎形バーナーが設置され、この面状火炎形バーナーが生成する高温の燃焼ガスが加熱室を通過し、主に液管壁を介して炉内の液体を加熱する液管対流式燃焼加熱炉において、
面状火炎形バーナー側の少なくとも一方のコーナー部の液管と、および、該液管に隣接する炉壁とを連結板によって連結して、前記面状火炎形バーナーの燃焼面前面隅部に該燃焼面と前記管壁と前記連結板とからコの字状に形成される空間を設けると共に、前記コの字状の空間内で前記燃焼面へ臨むように該面状火炎形バーナーへ点火するパイロットバーナーを設けた第１の構成の液管対流式燃焼加熱炉と、
【００２０】
前記第１の構成の液管対流式燃焼加熱炉において、面状火炎形バーナー側でパイロットバーナーが設置されていない残余のコーナー部の液管と隣接する炉壁とを連結板によって連結するようにした第２の構成の液管対流式燃焼加熱炉と、
を提供することにより、前記従来技術の課題を解決するものである。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、図１と図２に基づいて本発明の実施形態を説明する。なお、理解を容易にするため、これらの図においても前記図３〜図５において説明した部分と同様の機能を有する部分には、同一の符号を付した。
【００２２】
図１において、６１は、多穴面状耐火ブロック７３に臨む側の両端部の液管５６と、隣接する内壁５４とを連結している連結板である。そして、一方の連結板６１と多穴面状耐火ブロック７３との間に、火炎２８への点火用として、それ自体は従来の周知の図示しない放電点火装置などを備えたパイロットバーナー７６を設置している。
【００２３】
この構成の高温再生器１においては、連結板６１と、この連結板によって連結されている液管５６の存在によって、パイロットバーナー７６の火口７６ａがある部位では、火炎２８および火炎２８の燃焼により生成された燃焼ガスの流れが抑制されるため、火炎２８への点火の際にもパイロットバーナー７６に点火した小さな火炎２８ａは消えることがない。
【００２４】
したがって、導穴７４を通って流れて来る混合ガス２７に、パイロットバーナー７６の火炎２８ａによって確実に点火することができる。
【００２５】
また、連結板６１が両側に対称に設置されているので、多穴面状耐火ブロック７３の燃焼面７５に形成される火炎２８の形状、加熱室５２を経由して排出路５３から排出される燃焼ガスの流れ方が安定する。
【００２６】
このため、高温再生器１において稀液２２は局部的に過熱されることがないので、結晶化などの懸念がない。
【００２７】
なお、パイロットバーナー７６は、図２に示したように連結板６１を排出路５３側から多穴面状耐火ブロック７３側に突き抜いて設置しても良い。
【００２８】
また、例えば紫外線などを検出して火炎を検出するそれ自体は従来周知の火炎検知器によって、パイロットバーナー７６の点火、すなわち火炎２８ａの存在を確認した後、混合ガス２７を混合ガス室７２に供給して火炎２８ａを燃焼面７５に形成して燃焼させた後も継続してパイロットバーナー７６の点火炎２８ａを形成するように構成することもできる。
【００２９】
さらに、液管５６内で稀液２２が上昇し、内壁５４と外壁５５との間の両側方隙間内で稀液が下降する対流が起こり易いように、多穴面状耐火ブロック７３の両側で導穴７４の開設密度が多少小さくなるように、面状火炎形バーナー２Ａを構成することもできる。
【００３０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明になる液管対流式燃焼加熱炉によれば、パイロットバーナーに点火した小さな火炎は消えることがないので、面状火炎形バーナーに供給する混合ガスにパイロットバーナーから確実に点火することができる。
【００３１】
また、請求項２の炉においては、火炎の形状、加熱室における燃焼ガスの流れ方が安定するので、吸収冷凍機の高温再生器などに使用した場合に、稀液は局部的に過熱されることがなく、したがって結晶化などの懸念がない。
【００３２】
そして、面状火炎形バーナーは加熱室に立設した液管に接近して配置することができるため、吸収液の加熱を効率良く行える、高温再生器が小型化できるなどの従来からある特長はそのまま維持される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態を示す説明図である。
【図２】本発明の他の実施形態を示す説明図である。
【図３】吸収冷凍機の説明図である。
【図４】加熱装置の説明図である。
【図５】従来技術を示す説明図であり、（ａ）は縦断面図、（ｂ）は横断面図、（ｃ）は縦断側面図である。
【符号の説明】
１ 高温再生器
２ 燃焼装置
２Ａ 面状火炎形バーナー
３ 低温再生器
４ 凝縮器
５ 蒸発器
６ 吸収器
７ 低温熱交換器
８ 高温熱交換器
９〜１２ 吸収液配管
１３〜１６ 冷媒配管
１７ 熱交換器
１８ 冷温水配管
１９・２０ 冷却器
２１ 冷却水配管
２２ 稀液
２３ 中間液
２４ 冷媒蒸気
２５ 燃料ガス
２６ 空気
２７ 混合ガス
２８・２８ａ 火炎
５０ 容器
５１ 燃焼室
５２ 加熱室
５３ 排出路
５４ 内壁
５５ 外壁
５６ 液管
５７ 水平下部連通部
５８ 水平上部連通部
５９ 気相部
６０ 迂回板
６１ 連結板
７１ ノズル
７２ 混合ガス室
７３ 多穴面状耐火ブロック
７４ 導穴
７５ 燃焼面
７６ パイロットバーナー
７６ａ 火口
Ｐ１ 吸収液ポンプ
Ｐ２ 冷媒ポンプ
Ｐ３ 冷温水ポンプ
Ｐ４ 冷却水ポンプ
Ｖ１・Ｖ２ 開閉弁

Claims (2)

1. 上下に形成した水平連通部同士を連通して対流を可能にする多本数の液管が立設された加熱室に臨んで面状火炎形バーナーが設置され、この面状火炎形バーナーが生成する高温の燃焼ガスが加熱室を通過し、主に液管壁を介して炉内の液体を加熱するようにした液管対流式燃焼加熱炉であって、
   面状火炎形バーナー側の少なくとも一方のコーナー部の液管と、該液管に隣接する炉壁とを連結板によって連結して、前記面状火炎形バーナーの燃焼面前面隅部に該燃焼面と前記管壁と前記連結板とからコの字状に形成される空間を設けると共に、前記コの字状の空間内で前記燃焼面へ臨むように該面状火炎形バーナーへ点火するパイロットバーナーを設けたことを特徴とする液管対流式燃焼加熱炉。
2. 面状火炎形バーナー側でパイロットバーナーが設置されていない残余のコーナー部の液管と隣接する炉壁とが連結板によって連結されたことを特徴とする請求項１記載の液管対流式燃焼加熱炉。

Images