JP6448679B2

JP6448679B2 - リジェネバーナ装置

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Publication number: JP6448679B2
Application number: JP2017029307A
Authority: JP
Inventors: 北村　和也; 和也北村; 祐作河本
Original assignee: Chugai Ro Co Ltd
Current assignee: Chugai Ro Co Ltd
Priority date: 2017-02-20
Filing date: 2017-02-20
Publication date: 2019-01-09
Anticipated expiration: 2037-02-20
Also published as: TWI751217B; KR102367728B1; KR20180096481A; TW201831830A; JP2018136050A; CN108458363A

Description

本発明は、リジェネバーナ装置に関するものである。

従来、加熱炉や燃焼炉等の燃焼装置において、省エネルギーを図ることを目的として、炉内で燃焼した燃焼ガスの熱を回収するとともに、燃焼用空気を加熱するようバーナに蓄熱体を設けたリジェネバーナ装置が知られている。そして、特許文献１及び２に示されるように、炉内導入部では、中心に燃料及び燃焼用空気を供給するバーナが配置され、バーナの周囲に、燃焼用空気を供給し、燃焼後の燃焼ガスを排気する給排気管が配置されて、メイン火炎が形成されるものがある。

特開２００７−０２４３３５号公報特開２０１０−１２７５２５号公報

これらの例では、給排気管からの燃焼用空気の噴流によって、火炎が炉内導入部から長く形成されることになり、所望の熱処理を行うことが難しいという課題があった。

そこで、本発明では、火炎の長さや傾きを調整することができるリジェネバーナ装置を提供することを目的とする。

本発明は、
炉内で燃焼した燃焼ガスの熱を回収するとともに、燃焼用空気を加熱する蓄熱体を設けたリジェネバーナ装置であって、
燃料を供給する主燃料管と、
前記主燃料管の周囲に配置されており、燃焼用空気を供給し、燃焼ガスを排気する複数の給排気管と、を備えており、
前記給排気管の近傍には、それぞれ、燃料を供給する副燃料管が設けられており、
前記主燃料管及び前記副燃料管は、燃料供給量が調整可能となっており、
前記給排気管は、燃焼用空気供給量が調整可能となっていることを特徴とする。

前記構成によれば、給排気管は、主燃料管の周囲に配置されており、副燃料管は、給排気管の近傍に設けられているので、それぞれの給排気管からの給気に対して燃料を噴射する際、主燃料管を兼用することができる。そして、主燃料管及び副燃料管は、燃料供給量が調整可能となっており、給排気管は燃焼用空気供給量が調整可能となっているので、主燃料管からの燃料供給量、副燃料管からの燃料供給量及び給排気管からの燃焼用空気供給量を調整することによって、火炎の長さや傾きを調整することができる。

本発明は、更に、次のような構成を備えるのが好ましい。
（１）前記給排気管として、第１給排気管及び第２給排気管が設けられ、前記主燃料管の炉内への開口部は、前記第１給排気管の炉内への開口部と前記第２給排気管の炉内への開口部との間に配置されており、
前記副燃料管として、前記第１給排気管の開口部の近傍には第２燃料管の開口部が設けられ、前記第２給排気管の開口部の近傍には第３燃料管の炉内への開口部が設けられ、
前記第１給排気管が燃焼用空気を供給するとき、前記主燃料管及び前記第２燃料管は燃料を供給し、前記第２給排気管は排気熱を回収し、前記第３燃料管は燃料を供給しないようになっており、
前記第２給排気管が燃焼用空気を供給するとき、前記主燃料管及び前記第３燃料管は燃料を供給し、前記第１給排気管は排気熱を回収し、前記第２燃料管は燃料を供給しないようになっている。
（２）前記構成（１）において、前記主燃料管、前記第２燃料管及び前記第３燃料の燃料供給量の合計は一定となっており、
前記主燃料管の燃料供給量を、前記第２燃料管又は前記第３燃料管の燃料供給量よりも大きくすることによって、前記第２燃料管又は前記第３燃料管の燃料供給量と同じとする場合に比べて、火炎の長さを長くするようになっている、請求項２記載のリジェネバーナ装置。
（３）前記構成（１）において、前記主燃料管、前記第２燃料管及び前記第３燃料の燃料供給量の合計は一定となっており、
前記主燃料管の燃料供給量を、前記第２燃料管又は前記第３燃料管の燃料供給量よりも小さくすることによって、前記第２燃料管又は前記第３燃料管の燃料供給量以上とする場合に比べて、火炎の傾きを大きくするようになっている。
（４）前記構成（１）〜（３）のいずれか１つにおいて、前記第２燃料管は、炉内に開口し、前記第１給排気管の炉内への開口部に向けて燃料を供給するようになっており、
前記第３燃料管は、炉内に開口し、前記第２給排気管の炉内への開口部に向けて燃料を供給するようになっている。
（５）前記構成（１）〜（３）のいずれか１つにおいて、前記第２燃料管は、前記第１給排気管内に開口し、前記第１給排気管内へ燃料を供給するようになっており、
前記第３燃料管は、前記第２給排気管内に開口し、前記第２給排気管内へ燃料を供給するようになっている。
（６）前記構成（４）又は（５）において、前記第２燃料管の開口部は、前記第１給排気管の開口部に対して、前記主燃料管の開口部と反対側に位置しており、
前記第３燃料管の開口部は、前記第２給排気管の開口部に対して、前記主燃料管の開口部と反対側に位置している。
（７）前記主燃料管内に燃焼用空気を供給する、第１空気管を備えている。

前記構成（１）によれば、第１給排気管と第２給排気管との間で交番で燃焼用空気を供給し、それに合わせて第２燃料管と第３燃料管との間で交番で燃料を供給するようになっているので、主燃料管からの燃料供給量、第２燃料管及び第３燃料管からの燃料供給量を調整することによって、燃焼量を維持しながら、火炎の長さや傾きを調整することができる。

前記構成（２）によれば、主燃料管の燃料供給量を、第２燃料管又は第３燃料管の燃料供給量よりも大きくすることによって、第２燃料管又は第３燃料管の燃料供給量と同じとする場合に比べて、火炎の長さを長くすることができる。

前記構成（３）によれば、主燃料管の燃料供給量を、第２燃料管又は第３燃料管の燃料供給量よりも小さくすることによって、第２燃料管又は第３燃料管の燃料供給量以上とする場合に比べて、火炎の傾きを大きくすることができる。

前記構成（４）によれば、炉内で燃焼用空気と燃料とを混合させて燃焼させた後、さらに主燃料管の燃料と混合させて燃焼させるので、火炎の形成タイミングを２回に分けることにより、火炎温度を低下させることができ、その結果、ＮＯｘ発生量を低減することができる。

前記構成（５）によれば、第１給排気管内及び第２給排気管内で火炎を形成するので、炉内での火炎の状態をより安定させることができる。

前記構成（６）によれば、第２燃料管及び第３燃料管からの燃料と燃焼空気との混合のタイミングに対して、主燃料管からの燃料と燃焼空気との混合のタイミングを遅らせることで、火炎温度を低下させることができ、その結果、ＮＯｘ発生量を低減することができる。また、第２燃料管及び第３燃料管の配置領域を確保しやすく、炉壁又は給排気管に対する第２燃料管及び第３燃料管の傾斜角度の設計が容易となる。

前記構成（７）によれば、主燃料管内で火炎を形成するので、炉内での火炎の状態をより安定させることができる。

要するに、本発明によると、火炎の長さや傾きを調整することができるリジェネバーナ装置を提供することができる。

本発明の実施形態に係るリジェネバーナ装置の平面断面概略図である。炉内側から見たリジェネバーナ装置の概略図である。空気排ガス切替装置の切り替えを説明する図である。空気排ガス切替装置の切り替えを説明する図である。全体の燃料供給量を一定として、主燃料管、第２燃料管及び第３燃料管からの燃料供給量を変化させた場合の火炎の形成状態を示す断面概略図である。全体の燃料供給量を一定として、主燃料管、第２燃料管及び第３燃料管からの燃料供給量を変化させた場合の火炎の形成状態を示す断面概略図である。全体の燃料供給量を一定として、主燃料管、第２燃料管及び第３燃料管からの燃料供給量を変化させた場合の火炎の形成状態を示す断面概略図である。全体の燃料供給量を一定として、主燃料管、第２燃料管及び第３燃料管からの燃料供給量を変化させた場合の火炎の形成状態を示す断面概略図である。全体の燃料供給量を一定として、主燃料管、第２燃料管及び第３燃料管からの燃料供給量を変化させた場合の火炎の形成状態を示す断面概略図である。全体の燃料供給量を図５Ａ〜図６Ｂの２倍として、主燃料管、第２燃料管及び第３燃料管からの燃料供給量を変化させた場合の火炎の形成状態を示す断面概略図である。全体の燃料供給量を図５Ａ〜図６Ｂの２倍として、主燃料管、第２燃料管及び第３燃料管からの燃料供給量を変化させた場合の火炎の形成状態を示す断面概略図である。全体の燃料供給量を図５Ａ〜図６Ｂの２倍として、主燃料管、第２燃料管及び第３燃料管からの燃料供給量を変化させた場合の火炎の形成状態を示す断面概略図である。全体の燃料供給量を図５Ａ〜図６Ｂの２倍として、主燃料管、第２燃料管及び第３燃料管からの燃料供給量を変化させた場合の火炎の形成状態を示す断面概略図である。全体の燃料供給量を図５Ａ〜図６Ｂの２倍として、主燃料管、第２燃料管及び第３燃料管からの燃料供給量を変化させた場合の火炎の形成状態を示す断面概略図である。別の実施形態に係るリジェネバーナ装置の断面概略図である。さらに別の実施形態に係るリジェネバーナ装置の断面概略図である。

（全体構成）
図１は、本発明の実施形態に係るリジェネバーナ装置１０の平面断面概略図である。図１に示されるように、リジェネバーナ装置１０は、燃料を供給する主燃料管１と、主燃料管１の周囲に配置され、燃焼用空気を供給し、燃焼ガスを排気する２以上の給排気管２１、２２と、を備えている。

主燃料管１は、炉内Ｓに燃料を供給するようになっており、一端が炉内Ｓに連通している。給排気管２１、２２は、炉内Ｓに燃焼用空気を供給するようになっており、一端が炉内Ｓに連通している。主燃料管１には、主燃料管１を開閉し、燃料供給量を調整する調整弁１１が設けられている。給排気管２１、２２は、炉内Ｓに向かって、主燃料管１に近づくように傾斜している。給排気管２１、２２は、１０度程度傾斜させておくことが好ましい。

さらに、炉内Ｓに燃料を供給する、第２燃料管３、第３燃料管４が設けられている。第２燃料管３は、給排気管２１の近傍に設けられ、給排気管２１の炉内Ｓへの開口部２１ａの近傍に、炉内Ｓへの開口部３１を有している。第２燃料管３は、給排気管２１の開口部２１ａに向けて燃料を供給するようになっている。第２燃料管３の内径は、給排気管２１の内径より小さくなっている。第２燃料管３には、第２燃料管３を開閉し、燃料供給量を調整する調整弁３２が設けられている。

第３燃料管４は、給排気管２２の近傍に設けられ、給排気管２２の炉内Ｓへの開口部２２ａの近傍に、炉内Ｓへの開口部４１を有している。第３燃料管４は、給排気管２２の開口部２２ａに向けて燃料を供給するようになっている。第３燃料管４の内径は、給排気管２２の内径より小さくなっている。第３燃料管４には、第３燃料管４を開閉し、燃料供給量を調整する調整弁４２が設けられている。

給排気管２１は、他端が給排気室２１１に連通している。給排気室２１１には、蓄熱体２１２が配置されている。同様に、給排気管２２は、他端が給排気室２２１に連通している。給排気室２２１には、蓄熱体２２２が配置されている。

図２は、炉内Ｓ側から見たリジェネバーナ装置１０の概略図である。図２に示されるように、中心に主燃料管１が配置されており、主燃料管１の右方に給排気管２１が配置され、主燃料管１の左方に給排気管２２が配置されている。第２燃料管３は、給排気管２１の右方に配置され、第３燃料管４は、給排気管２２の左方に配置されている。そして、右方から左方に向けて、第２燃料管３、給排気管２１、主燃料管１、給排気管２２、第３燃料管４が、一列に並ぶように配置されている。

第２燃料管３と給排気管２１との間の距離Ｌ１は、給排気管２１と主燃料管１との間の距離Ｌ２と比べて小さくなっている。好ましくは、距離Ｌ１は、距離Ｌ２の半分以下となっている。同様に、第３燃料管４と給排気管２２との間の距離Ｌ３は、給排気管２２と主燃料管１との間の距離Ｌ４と比べて小さくなっている。好ましくは、距離Ｌ３は、距離Ｌ４の半分以下となっている。さらに、距離Ｌ１と距離Ｌ３とが等しく、距離Ｌ２と距離Ｌ４とが等しくなっている。

図１に示されるように、給排気室２１１は、配管５１を介して空気排ガス切替装置６１に連結されており、給排気室２２１も、同様に、配管５２を介して空気排ガス切替装置６１に連結されている。給排気室２１１と配管５１とは、フランジ２１３を介して接続されており、給排気室２２１と配管５２とは、フランジ２２３を介して接続されている。配管５１には、配管５１を開閉し、燃焼用空気供給量を調整する調整弁５１１が設けられ、配管５２には、配管５２を開閉し、燃焼用空気供給量を調整する調整弁５２１が設けられている。空気排ガス切替装置６１は、空気供給管６２及び排ガス排出管６３に連結されており、空気供給管６２と配管５１又は配管５２を連通させ、同時に、排ガス排出管６３と配管５２又は配管５１を連通させる、切替弁６１ａを備えている。空気供給管６２には、燃焼用空気を供給するための空気供給用ブロア（図示せず）が設けられており、排ガス排出管６３には、燃焼排ガスを排出するための排気ファン（図示せず）が設けられている。

図３及び図４は、空気排ガス切替装置６１の切り替えを説明する図である。図３では、空気排ガス切替装置６１の切替弁６１ａは、空気供給管６２と配管５１とを連通させ、排ガス排出管６３と配管５２とを連通させる。その結果、空気供給管６２からの燃焼用空気は、配管５１を通過し、給排気室２１１の蓄熱された蓄熱体２１２によって加熱されて、給排気管２１から炉内Ｓに噴射される。また、炉内Ｓからの燃焼排ガスは、排ガス排出管６３に設けられた排気ファンによって、給排気管２２を通過し、給排気室２２１の蓄熱体２２２によって排熱が回収、蓄熱され、配管５２を通過して、排ガス排出管６３から排出される。

一方、図４では、空気排ガス切替装置６１の切替弁６１ａは、空気供給管６２と配管５２とを連通させ、排ガス排出管６３と配管５１とを連通させる。その結果、空気供給管６２からの燃焼用空気は、配管５２を通過し、給排気室２２１の蓄熱された蓄熱体２２２によって加熱されて、給排気管２２から炉内Ｓに噴射される。また、炉内Ｓからの燃焼排ガスは、排ガス排出管６３に設けられた排気ファンによって、給排気管２１を通過し、給排気室２１１の蓄熱体２１２によって排熱が回収、蓄熱され、配管５１を通過して、排ガス排出管６３から排出される。

上記のように、空気排ガス切替装置６１の切替弁６１ａを図３と図４との間で切り替えることによって、給排気管２１と給排気管２２との間で燃焼用空気の供給と燃焼排ガスの排気とを交互に繰り返し、炉内Ｓで燃焼した燃焼排ガスの熱を蓄熱体２１２、２２２で回収するとともに、蓄熱体２１２、２２２で回収した熱で燃焼用空気を加熱することができるようになっている。

給排気管２１から炉内Ｓへ燃焼用空気を供給し、炉内Ｓから給排気管２２へ燃焼排ガスを排気するとき、炉内Ｓでは、第２燃料管３からの燃料と給排気管２１からの燃焼用空気とが混合し、火炎が形成され、この火炎と主燃料管１からの燃料とによって、さらに火炎が形成されるようになっている。また、給排気管２２から炉内Ｓへ燃焼用空気を供給し、炉内Ｓから給排気管２１へ燃焼排ガスを回収するとき、炉内Ｓでは、第３燃料管４からの燃料と給排気管２２からの燃焼用空気とが混合し、火炎が形成され、この火炎と主燃料管１からの燃料とによって、さらに火炎が形成されるようになっている。

リジェネバーナ装置１０は、次のように作動するようになっている。

図５Ａ〜図５Ｃ及び図６Ａ、図６Ｂは、炉内Ｓへの全体の燃料供給量を一定として（例えば、４００万ｋｃａｌ／ｈ）、主燃料管１、第２燃料管３及び第３燃料管４からの燃料供給量を変化させた場合の火炎の形成状態を示す断面概略図である。なお、これらの図では、給排気室２１１、２２１は省略されている。そして、ここでは、燃焼用空気の量は燃焼に見合った量が供給されているものとする。また、図５Ａ〜図６Ｂは、すべて給排気管２１から燃焼用空気を供給し、給排気管２２から燃焼ガスを排気している状態が示されており、燃焼用空気の供給と燃焼ガスの排気とが切り替わった時の火炎の状態は点線で示されている。

図５Ａに示されるように、調整弁１１の開度を全開として主燃料管１からすべての燃料（４００万ｋｃａｌ／ｈ）を供給し、調整弁３２、４２を閉止して第２燃料管３及び第３燃料管４からの燃料供給量をゼロとする。そして、給排気管２１からの燃焼用空気の供給及び給排気管２２からの燃焼ガスの排気と、給排気管２２からの燃焼用空気の供給及び給排気管２１からの燃焼ガスの排気と、を交互に繰り返す。この場合、火炎は、炉内に向けて略真っ直ぐに延び、火炎の長さＦ１は後述する図５Ｂ及び図５Ｃと比べて最も長くなる。

図５Ｂに示されるように、調整弁１１の開度を一定量開き主燃料管１から全体の燃料供給量の半分を超える燃料（例えば、３００万ｋｃａｌ／ｈ）を供給し、調整弁３２の開度を一定量開き第２燃料管３から残りの燃料（例えば、１００万ｋｃａｌ／ｈ）を供給し、調整弁４２を閉止して第３燃料管４からの燃料供給量をゼロとする。そして、給排気管２１から燃焼用空気を供給し、給排気管２２から燃焼ガスの排気を行う。この場合、火炎は、紙面上、上部から下部（図２における右方から左方）に向けて長くなるように延び、火炎の長さＦ２は図５Ａと比べて短くなる。

図５Ｃに示されるように、調整弁１１の開度を一定量開き主燃料管１から全体の燃料供給量の半分の燃料（２００万ｋｃａｌ／ｈ）を供給し、調整弁３２の開度を一定量開き第２燃料管３から全体の燃料供給量の半分の燃料（２００万ｋｃａｌ／ｈ）を供給し、調整弁４２を閉止して第３燃料管４からの燃料供給量をゼロとする。そして、給排気管２１から燃焼用空気を供給し、給排気管２２から燃焼ガスの排気を行う。この場合、火炎は、紙面上、上部から下部（図２における右方から左方）に向けて略均等な長さとなるように延び、火炎の長さＦ３は図５Ａ及び図５Ｂと比べて最も短くなる。

図６Ａに示されるように、調整弁１１の開度を一定量開き主燃料管１から全体の燃料供給量の半分を下回る燃料（例えば、１００万ｋｃａｌ／ｈ）を供給し、調整弁３２の開度を一定量開き第２燃料管３から残りの燃料（例えば、３００万ｋｃａｌ／ｈ）を供給し、調整弁４２を閉止して第３燃料管４からの燃料供給量をゼロとする。そして、給排気管２１から燃焼用空気を供給し、給排気管２２から燃焼ガスの排気を行う。この場合、火炎は、紙面上、図５Ｂと比べて炉内に向けて下方（図２における左方）により傾斜した形状となり、火炎の長さＦ４は図５Ｂの火炎の長さＦ２と略同じ程度となる。

図６Ｂに示されるように、調整弁３２の開度を全開として第２燃料管３からすべての燃料（４００万ｋｃａｌ／ｈ）を供給し、給排気管２１から燃焼用空気を供給（して給排気管２２から燃焼ガスを排気）することと、調整弁４２の開度を全開として第３燃料管４からすべての燃料（４００万ｋｃａｌ／ｈ）を供給し、給排気管２２から燃焼用空気を供給（して給排気管２１から燃焼ガスを排気）することと、を交互に繰り返す。そして、調整弁１１は閉止し、主燃料管１から燃料供給は行わない。この場合、火炎は、紙面上、図６Ａと比べて炉内に向けて下方又は上方（図２における左方又は右方）により傾斜した形状となり、火炎の長さＦ５は図５Ａの火炎の長さＦ１と略同じ程度となる。

図７Ａ〜図７Ｃ及び図８Ａ、図８Ｂは、炉内Ｓへの全体の燃料供給量が同じであり、燃料供給量が、図５Ａ〜図５Ｃ及び図６Ａ、図６Ｂの燃料供給量の２倍として（８００万ｋｃａｌ／ｈ）、主燃料管１、第２燃料管３及び第３燃料管４からの燃料供給量を変化させた場合の火炎の形成状態を示す断面概略図である。なお、これらの図では、給排気室２１１、２２１は省略されている。そして、ここでは、燃焼用空気の量は燃焼に見合った量が供給されているものとする。また、図７Ａ〜図８Ｂは、すべて給排気管２１から燃焼用空気を供給し、給排気管２２から燃焼ガスを排気している状態が示されており、燃焼用空気の供給と燃焼ガスの排気とが切り替わった時の火炎の状態は点線で示されている。

図７Ａに示されるように、調整弁１１の開度を全開として主燃料管１からすべての燃料（８００万ｋｃａｌ／ｈ）を供給し、調整弁３２、４２を閉止して第２燃料管３及び第３燃料管４からの燃料供給量をゼロとする。そして、給排気管２１からの燃焼用空気の供給及び給排気管２２からの燃焼ガスの排気と、給排気管２２からの燃焼用空気の供給及び給排気管２１からの燃焼ガスの排気と、を交互に繰り返す。この場合、火炎は、炉内に向けて略真っ直ぐに延び、火炎の長さは後述する図７Ｂ及び図７Ｃと比べて最も長くなる。なお、この場合の火炎の長さＦ６は、図５Ａの火炎の長さＦ１より長くなる。

図７Ｂに示されるように、調整弁１１の開度を一定量開き主燃料管１から全体の燃料供給量の半分を超える燃料（例えば、６００万ｋｃａｌ／ｈ）を供給し、調整弁３２の開度を一定量開き第２燃料管３から残りの燃料（例えば、２００万ｋｃａｌ／ｈ）を供給し、調整弁４２を閉止して第３燃料管４からの燃料供給量をゼロとする。そして、給排気管２１から燃焼用空気を供給し、給排気管２２から燃焼ガスの排気を行う。この場合、火炎は、紙面上、上部から下部（図２における右方から左方）に向けて長くなるように延び、火炎の長さは図７Ａと比べて短くなる。なお、この場合の火炎の長さＦ７は、図５Ｂの火炎の長さＦ２より長くなる。

図７Ｃに示されるように、調整弁１１の開度を一定量開き主燃料管１から全体の燃料供給量の半分の燃料（４００万ｋｃａｌ／ｈ）を供給し、調整弁３２の開度を一定量開き第２燃料管３から全体の燃料供給量の半分の燃料（４００万ｋｃａｌ／ｈ）を供給し、調整弁４２を閉止して第３燃料管４からの燃料供給量をゼロとする。そして、給排気管２１から燃焼用空気を供給し、給排気管２２から燃焼ガスの排気を行う。この場合、火炎は、紙面上、上部から下部（図２における右方から左方）に向けて略均等な長さとなるように延び、火炎の長さＦ８は図７Ａの火炎の長さＦ６及び図７Ｂの火炎の長さＦ７と比べて最も短くなる。なお、この場合の火炎の長さＦ８は、図５Ｃの火炎の長さＦ３より長くなる。

図８Ａに示されるように、調整弁１１の開度を一定量開き主燃料管１から全体の燃料供給量の半分を下回る燃料（例えば、２００万ｋｃａｌ／ｈ）を供給し、調整弁３２の開度を一定量開き第２燃料管３から残りの燃料（例えば、６００万ｋｃａｌ／ｈ）を供給し、調整弁４２を閉止して第３燃料管４からの燃料供給量をゼロとする。そして、給排気管２１から燃焼用空気を供給し、給排気管２２から燃焼ガスの排気を行う。この場合、火炎は、紙面上、図７Ｂと比べて炉内に向けて下方（図２における左方）により傾斜した形状となり、火炎の長さＦ９は図７Ｂの火炎の長さＦ７と略同じ程度となる。なお、この場合の火炎の長さＦ９は、図６Ａの火炎の長さＦ４より長くなる。

図８Ｂに示されるように、調整弁３２の開度を全開として第２燃料管３からすべての燃料（８００万ｋｃａｌ／ｈ）を供給し、給排気管２１から燃焼用空気を供給（して給排気管２２から燃焼ガスを排気）することと、調整弁４２の開度を全開として第３燃料管４からすべての燃料（８００万ｋｃａｌ／ｈ）を供給し、給排気管２２から燃焼用空気を供給（して給排気管２１から燃焼ガスを排気）することと、を交互に繰り返す。そして、調整弁１１は閉止し、主燃料管１から燃料供給は行わない。この場合、火炎は、紙面上、図８Ａと比べて炉内に向けて下方又は上方（図２における左方又は右方）により傾斜した形状となり、火炎の長さＦ１０は図７Ａの火炎の長さＦ６と略同じ程度となる。なお、この場合の火炎の長さＦ１０は、図６Ｂの火炎の長さＦ５より長くなる。

前記構成のリジェネバーナ装置１０によれば、次のような効果を発揮できる。

（１）給排気管２１、２２は、主燃料管１の周囲に配置されており、第２燃料管３及び第３燃料管４は、給排気管２１、２２の近傍に設けられているので、それぞれの給排気管２１、２２からの給気に対して燃料を噴射する際、主燃料管１を兼用することができる。そして、主燃料管１、第２燃料管３及び第３燃料管４は、燃料供給量が調整可能となっており、給排気管２１、２２は燃焼用空気供給量が調整可能となっているので、主燃料管１からの燃料供給量、第２燃料管３からの燃料供給量及び第３燃料管４からの燃料供給量及び給排気管２１、２２からの燃焼用空気供給量を調整することによって、火炎の長さや傾きを調整することができる。

（２）給排気管２１と給排気管２２との間で交番で燃焼用空気を供給し、それに合わせて第２燃料管３と第３燃料管４との間で交番で燃料を供給するようになっているので、主燃料管１からの燃料供給量、第２燃料管３及び第３燃料管４からの燃料供給量を調整することによって、燃焼量を維持しながら、火炎の長さや傾きを調整することができる。

（３）主燃料管１の燃料供給量を、第２燃料管３又は第３燃料管４の燃料供給量よりも大きくすることによって、第２燃料管３又は第３燃料管４の燃料供給量と同じとする場合に比べて、火炎の長さを長くすることができる。

（４）主燃料管１の燃料供給量を、第２燃料管３又は第３燃料管４の燃料供給量よりも小さくすることによって、第２燃料管３又は第３燃料管４の燃料供給量以上とする場合に比べて、火炎の傾きを大きくすることができる。

（５）第２燃料管３は、炉内Ｓに開口し、給排気管２１の炉内Ｓへの開口部２１ａに向けて燃料を供給するようになっており、第３燃料管４は、炉内Ｓに開口し、給排気管２２の炉内Ｓへの開口部２２ａに向けて燃料を供給するようになっている。したがって、炉内Ｓで燃焼用空気と燃料とを混合させて燃焼させた後、さらに主燃料管１の燃料と混合させて燃焼させるので、火炎の形成タイミングを２回に分けることにより、火炎温度を低下させることができ、その結果、ＮＯｘ発生量を低減することができる。

（６）第２燃料管３の開口部３１は、給排気管２１の開口部２１ａに対して、主燃料管１の開口部と反対側に位置しており、第３燃料管４の開口部４１は、給排気管２２の開口部２２ａに対して、主燃料管１の開口部と反対側に位置している。したがって、第２燃料管３及び第３燃料管４からの燃料と主燃料管１からの燃料との混合を遅らせることで、火炎温度を低下させることができ、その結果、ＮＯｘ発生量を低減することができる。また、第２燃料管３及び第３燃料管４の配置領域を確保しやすく、炉壁又は給排気管２１、２２に対する第２燃料管３及び第３燃料管４の傾斜角度の設計が容易となる。

（７）第２燃料管３と給排気管２１との間の距離Ｌ１は、給排気管２１と主燃料管１との間の距離Ｌ２と比べて小さくなっている。好ましくは、距離Ｌ１は、距離Ｌ２の半分以下となっているので、第２燃料管３からの燃料と給排気管２１からの燃焼用空気とを先に混合させて火炎を形成した後、主燃料管１からの燃料と混合させることができる。したがって、第２燃料管３からの燃料と主燃料管１からの燃料との混合を遅らせることで、火炎温度を低下させることができ、その結果、ＮＯｘ発生量を低減することができる。

（８）第３燃料管４と給排気管２２との間の距離Ｌ３は、給排気管２２と主燃料管１との間の距離Ｌ４と比べて小さくなっている。好ましくは、距離Ｌ３は、距離Ｌ４の半分以下となっているので、第３燃料管４からの燃料と給排気管２２からの燃焼用空気とを先に混合させて火炎を形成した後、主燃料管１からの燃料と混合させることができる。したがって、第３燃料管４からの燃料と主燃料管１からの燃料との混合を遅らせることで、火炎温度を低下させることができ、その結果、ＮＯｘ発生量を低減することができる。

（９）給排気管２１、２２は、主燃料管１の同心円上に、対称となるように配置されており、第２燃料管３、第３燃料管４は、主燃料管１の同心円上に、対称となるように配置されている。したがって、給排気管２１、２２からの燃焼用空気の供給及び燃焼排ガスの排気が主燃料管１に対して均等に行われやすくなっており、さらに、給排気管２１からの燃焼用空気と第２燃料管３からの燃料との混合による火炎形成と、給排気管２２からの燃焼用空気と第３燃料管４からの燃料との混合による火炎形成とが、主燃料管１に対して対称に形成されやすくなっているので、炉内Ｓにおいて、主燃料管１回りの燃焼状態をより安定化させることができる。

（別の実施形態）
図９は、本発明に係る別の実施形態であって、第２燃料管３は、炉内Ｓに開口するのではなく、給排気管２１内に開口し、給排気管２１内へ燃料を供給するようになっており、第３燃料管４は、炉内Ｓに開口するのではなく、給排気管２２内に開口し、給排気管２２内へ燃料を供給するようになっている。別の実施形態は、第２燃料管３及び第３燃料管４の開口位置が異なる点で上記実施形態と異なっており、その他の構成は上記実施形態と同じである。このため、別の実施形態の説明においては、上記実施形態と同じ部分には同じ符号を付し、それらの内容については詳しい説明を省略する。

図９に示されるように、第２燃料管３は、給排気管２１内に開口部３４を有している。開口部３４は、給排気管２１において、開口部２１ａよりも給気上流側に位置している。また、給排気管２１の軸線方向と第２燃料管３の軸線方向とのなす角度θ１は、４５度以下となっている。

同様に、第３燃料管４は、給排気管２２内に開口部４４を有している。開口部４４は、給排気管２２において、開口部２２ａよりも給気上流側に位置している。また、給排気管２２の軸線方向と第３燃料管４の軸線方向とのなす角度θ２は、４５度以下となっている。

したがって、給排気管２１から炉内Ｓへ燃焼用空気を供給し、炉内Ｓから給排気管２２へ燃焼排ガスを排気するとき、まず、給排気管２１内で、第２燃料管３からの燃料と給排気管２１からの燃焼用空気とが混合し、火炎が形成され、次に、炉内Ｓで、給排気管２１内の火炎と主燃料管１からの燃料とによって、さらに火炎が形成されるようになっている。

また、給排気管２２から炉内Ｓへ燃焼用空気を供給し、炉内Ｓから給排気管２１へ燃焼排ガスを排気するとき、まず、給排気管２２内で、第３燃料管４からの燃料と給排気管２２からの燃焼用空気とが混合し、火炎が形成され、次に、炉内Ｓで、給排気管２２内の火炎と主燃料管１からの燃料とによって、さらに火炎が形成されるようになっている。

上記構成によれば、給排気管２１内及び給排気管２２内で火炎を形成するので、炉内Ｓでの火炎の状態をより安定させることができる。

給排気管２１の軸線方向と第２燃料管３の軸線方向とのなす角度は、４５度以下となっているので、第２燃料管３からの燃料が、給排気管２１の燃焼用空気の流れ方向に沿って円滑に流れ、第２燃料管３からの燃料と給排気管２１からの燃焼用空気との混合を促進させることができる。

給排気管２２の軸線方向と第３燃料管４の軸線方向とのなす角度は、４５度以下となっているので、第３燃料管４からの燃料が、給排気管２２の燃焼用空気の流れ方向に沿って円滑に流れ、第３燃料管４からの燃料と給排気管２２からの燃焼用空気との混合を促進させることができる。

上記実施形態及び別の実施形態では、主燃料管１は、燃料のみ供給するようになっているが、主燃料管１は、燃料及び燃焼用空気を供給するようになっていてもよい。図１０は、主燃料管１に燃焼用空気を供給する第１空気管１２が設けられているリジェネバーナ装置１０の断面概略図である。

図１０に示されるように、第１空気管１２は、主燃料管１内に開口部１２ａを有している。開口部１２ａは、主燃料管１において、主燃料管１の炉内Ｓへの開口部１ａよりも燃料供給上流側に位置している。第１空気管１２には、第１空気管１２を開閉し、燃焼用空気供給量を調整する調整弁１３が設けられている。また、主燃料管１の軸線方向と第１空気管１２の軸線方向とのなす角度θ３は、４５度以下となっている。

したがって、給排気管２１から炉内Ｓへ燃焼用空気を供給し、炉内Ｓから給排気管２２へ燃焼排ガスを排気するとき、炉内Ｓでは、まず、第２燃料管３からの燃料と給排気管２１からの燃焼用空気とが混合し、火炎が形成される。また、主燃料管１内で、主燃料管１からの燃料と第１空気管１２からの燃焼用空気とが混合し、火炎が形成される。そして、炉内Ｓでは、第２燃料管３及び給排気管２１からの火炎と主燃料管１からの火炎とによって、さらに火炎が形成される。

また、給排気管２２から炉内Ｓへ燃焼用空気を供給し、炉内Ｓから給排気管２１へ燃焼排ガスを排気するとき、炉内Ｓでは、まず、第３燃料管４からの燃料と給排気管２２からの燃焼用空気とが混合し、火炎が形成される。また、主燃料管１内で、主燃料管１からの燃料と第１空気管１２からの燃焼用空気とが混合し、火炎が形成される。そして、炉内Ｓでは、第３燃料管４及び給排気管２２からの火炎と主燃料管１からの火炎とによって、さらに火炎が形成される。

上記構成によれば、主燃料管１内で火炎を形成するので、炉内Ｓでの火炎の状態をより安定させることができる。

主燃料管１の軸線方向と第１空気管１２の軸線方向とのなす角度は、４５度以下となっているので、第１空気管１２からの燃焼用空気が、主燃料管１の燃料の流れ方向に沿って円滑に流れ、主燃料管１からの燃料と第１空気管１２からの燃焼用空気との混合を促進させることができる。

なお、第１空気管１２内の燃焼用空気を加熱するために、第１空気管１２内に電気ヒータ等の加熱装置が設けられてもよい。

上記実施形態では、リジェネバーナ装置１０は、２つの給排気管２１、２２を備えているが、給排気管の数は３以上であってもよい。なお、給排気管間で、交番で燃焼用空気を供給し、燃焼ガスを排気することを考慮すると、給排気管の数は、２以上の偶数であることが好ましい。

上記実施形態では、給排気管２１、２２は、主燃料管１の同心円上に、対称となるように配置されているが、主燃料管１に対して非対称に配置されてもよい。同様に、第２燃料管３、第３燃料管４は、主燃料管１の同心円上に、対称となるように配置されているが、主燃料管１に対して非対称に配置されてもよい。

特許請求の範囲に記載された本発明の精神及び範囲から逸脱することなく、各種変形及び変更を行うことも可能である。

本発明では、火炎の長さや傾きを調整することができるリジェネバーナ装置を提供することができるので、産業上の利用価値が大である。

１主燃料管１ａ開口部
１１調整弁１２第１空気管１２ａ開口部１３調整弁
２１給排気管２１ａ開口部
２２給排気管２２ａ開口部２３給排気管２４給排気管
３第２燃料管（副燃料管）３１開口部３２調整弁３４開口部
４第３燃料管（副燃料管）４１開口部４２調整弁４４開口部
２１１給排気室２１２蓄熱体２１３フランジ
２２１給排気室２２２蓄熱体２２３フランジ
５１配管５１１調整弁
５２配管５２１調整弁
６１空気排ガス切替装置６１ａ切替弁
６２空気供給管６３排ガス排出管
１０リジェネバーナ装置
Ｓ炉内
Ｌ１〜Ｌ４距離
θ１〜θ３角度

Claims

炉内で燃焼した燃焼ガスの熱を回収するとともに、燃焼用空気を加熱する蓄熱体を設けたリジェネバーナ装置であって、
燃料を供給する主燃料管と、
前記主燃料管の周囲に配置されており、燃焼用空気を供給し、燃焼ガスを排気する複数の給排気管と、を備えており、
前記給排気管の近傍には、それぞれ、燃料を供給する副燃料管が設けられており、
前記主燃料管及び前記副燃料管は、燃料供給量が調整可能となっており、
前記給排気管は、燃焼用空気供給量が調整可能となっており、
前記給排気管として、第１給排気管及び第２給排気管が設けられ、前記主燃料管の炉内への開口部は、前記第１給排気管の炉内への開口部と前記第２給排気管の炉内への開口部との間に配置されており、
前記副燃料管として、前記第１給排気管の開口部の近傍には第２燃料管の開口部が設けられ、前記第２給排気管の開口部の近傍には第３燃料管の炉内への開口部が設けられ、
前記第１給排気管が燃焼用空気を供給するとき、前記主燃料管及び前記第２燃料管は燃料を供給し、前記第２給排気管は排気熱を回収し、前記第３燃料管は燃料を供給しないようになっており、
前記第２給排気管が燃焼用空気を供給するとき、前記主燃料管及び前記第３燃料管は燃料を供給し、前記第１給排気管は排気熱を回収し、前記第２燃料管は燃料を供給しないようになっており、
前記主燃料管、前記第２燃料管及び前記第３燃料の燃料供給量の合計は一定となっており、
前記主燃料管の燃料供給量を、前記第２燃料管又は前記第３燃料管の燃料供給量よりも大きくすることによって、前記第２燃料管又は前記第３燃料管の燃料供給量と同じとする場合に比べて、火炎の長さを長くするようになっていることを特徴とする、リジェネバーナ装置。
炉内で燃焼した燃焼ガスの熱を回収するとともに、燃焼用空気を加熱する蓄熱体を設けたリジェネバーナ装置であって、
燃料を供給する主燃料管と、
前記主燃料管の周囲に配置されており、燃焼用空気を供給し、燃焼ガスを排気する複数の給排気管と、を備えており、
前記給排気管の近傍には、それぞれ、燃料を供給する副燃料管が設けられており、
前記主燃料管及び前記副燃料管は、燃料供給量が調整可能となっており、
前記給排気管は、燃焼用空気供給量が調整可能となっており、
前記給排気管として、第１給排気管及び第２給排気管が設けられ、前記主燃料管の炉内への開口部は、前記第１給排気管の炉内への開口部と前記第２給排気管の炉内への開口部との間に配置されており、
前記副燃料管として、前記第１給排気管の開口部の近傍には第２燃料管の開口部が設けられ、前記第２給排気管の開口部の近傍には第３燃料管の炉内への開口部が設けられ、
前記第１給排気管が燃焼用空気を供給するとき、前記主燃料管及び前記第２燃料管は燃料を供給し、前記第２給排気管は排気熱を回収し、前記第３燃料管は燃料を供給しないようになっており、
前記第２給排気管が燃焼用空気を供給するとき、前記主燃料管及び前記第３燃料管は燃料を供給し、前記第１給排気管は排気熱を回収し、前記第２燃料管は燃料を供給しないようになっており、
前記主燃料管、前記第２燃料管及び前記第３燃料の燃料供給量の合計は一定となっており、
前記主燃料管の燃料供給量を、前記第２燃料管又は前記第３燃料管の燃料供給量よりも小さくすることによって、前記第２燃料管又は前記第３燃料管の燃料供給量以上とする場合に比べて、火炎の傾きを大きくするようになっていることを特徴とする、リジェネバーナ装置。
炉内で燃焼した燃焼ガスの熱を回収するとともに、燃焼用空気を加熱する蓄熱体を設けたリジェネバーナ装置であって、
燃料を供給する主燃料管と、
前記主燃料管の周囲に配置されており、燃焼用空気を供給し、燃焼ガスを排気する複数の給排気管と、を備えており、
前記給排気管の近傍には、それぞれ、燃料を供給する副燃料管が設けられており、
前記主燃料管及び前記副燃料管は、燃料供給量が調整可能となっており、
前記給排気管は、燃焼用空気供給量が調整可能となっており、
前記給排気管として、第１給排気管及び第２給排気管が設けられ、前記主燃料管の炉内への開口部は、前記第１給排気管の炉内への開口部と前記第２給排気管の炉内への開口部との間に配置されており、
前記副燃料管として、前記第１給排気管の開口部の近傍には第２燃料管の開口部が設けられ、前記第２給排気管の開口部の近傍には第３燃料管の炉内への開口部が設けられ、
前記第１給排気管が燃焼用空気を供給するとき、前記主燃料管及び前記第２燃料管は燃料を供給し、前記第２給排気管は排気熱を回収し、前記第３燃料管は燃料を供給しないようになっており、
前記第２給排気管が燃焼用空気を供給するとき、前記主燃料管及び前記第３燃料管は燃料を供給し、前記第１給排気管は排気熱を回収し、前記第２燃料管は燃料を供給しないようになっており、
前記第２燃料管は、炉内に開口し、前記第１給排気管の炉内への開口部に向けて燃料を供給するようになっており、
前記第３燃料管は、炉内に開口し、前記第２給排気管の炉内への開口部に向けて燃料を供給するようになっていることを特徴とする、リジェネバーナ装置。
炉内で燃焼した燃焼ガスの熱を回収するとともに、燃焼用空気を加熱する蓄熱体を設けたリジェネバーナ装置であって、
燃料を供給する主燃料管と、
前記主燃料管の周囲に配置されており、燃焼用空気を供給し、燃焼ガスを排気する複数の給排気管と、を備えており、
前記給排気管の近傍には、それぞれ、燃料を供給する副燃料管が設けられており、
前記主燃料管及び前記副燃料管は、燃料供給量が調整可能となっており、
前記給排気管は、燃焼用空気供給量が調整可能となっており、
前記給排気管として、第１給排気管及び第２給排気管が設けられ、前記主燃料管の炉内への開口部は、前記第１給排気管の炉内への開口部と前記第２給排気管の炉内への開口部との間に配置されており、
前記副燃料管として、前記第１給排気管の開口部の近傍には第２燃料管の開口部が設けられ、前記第２給排気管の開口部の近傍には第３燃料管の炉内への開口部が設けられ、
前記第１給排気管が燃焼用空気を供給するとき、前記主燃料管及び前記第２燃料管は燃料を供給し、前記第２給排気管は排気熱を回収し、前記第３燃料管は燃料を供給しないようになっており、
前記第２給排気管が燃焼用空気を供給するとき、前記主燃料管及び前記第３燃料管は燃料を供給し、前記第１給排気管は排気熱を回収し、前記第２燃料管は燃料を供給しないようになっており、
前記第２燃料管は、前記第１給排気管内に開口し、前記第１給排気管内へ燃料を供給するようになっており、
前記第３燃料管は、前記第２給排気管内に開口し、前記第２給排気管内へ燃料を供給するようになっていることを特徴とする、リジェネバーナ装置。
前記第２燃料管の開口部は、前記第１給排気管の開口部に対して、前記主燃料管の開口部と反対側に位置しており、
前記第３燃料管の開口部は、前記第２給排気管の開口部に対して、前記主燃料管の開口部と反対側に位置している、請求項３又は４に記載のリジェネバーナ装置。
前記主燃料管内に燃焼用空気を供給する、第１空気管を備えている、請求項１〜５のいずれか１つに記載のリジェネバーナ装置。