JP6809795B2 - Combustion device - Google Patents
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Description
本発明は、燃焼空間を形成する内筒、この内筒を覆う外筒および燃焼空間内に燃料を供給するバーナを備えている燃焼装置に関するものである。また、燃焼空間を形成する筒体および燃焼空間内に燃料を供給するバーナを備えている燃焼装置に関するものである。 The present invention relates to a combustion apparatus including an inner cylinder forming a combustion space, an outer cylinder covering the inner cylinder, and a burner for supplying fuel into the combustion space. Further, the present invention relates to a combustion device provided with a cylinder forming a combustion space and a burner for supplying fuel into the combustion space.
燃焼装置の一種に、例えば、下記特許文献1に開示されている「廃棄物焼却装置」がある。この装置では、焼却炉の内部(燃焼空間)を形成する内筒の周囲に外筒を配置するとともに内筒の内側を耐火材で覆う。これにより、1000℃前後になる炉内の高温環境から、鋼板製等の内筒を保護している。耐火材は、例えば、キャスタブルと呼ばれる耐火コンクリートであり、耐火性に優れた骨材とアルミナセメント等を混合したものである。焼却炉以外でも、燃焼装置においては炉内の内張に耐火材を使用するものが少なくない。 As one type of combustion device, for example, there is a "waste incineration device" disclosed in Patent Document 1 below. In this device, the outer cylinder is arranged around the inner cylinder forming the inside (combustion space) of the incinerator, and the inside of the inner cylinder is covered with a refractory material. As a result, the inner cylinder made of steel plate or the like is protected from the high temperature environment in the furnace of about 1000 ° C. The refractory material is, for example, a refractory concrete called castable, which is a mixture of an aggregate having excellent fire resistance and alumina cement. In addition to incinerators, there are many combustion devices that use refractory materials for the lining inside the furnace.
ところで、耐火材は、特許文献1の図1や図2に表されているように、高温を遮断して内筒を熱から保護する必要上、内筒の内側に厚肉に設けられることが多い。このような厚肉の耐火材は、燃焼装置の重量増加を招く。特に、上記特許文献1の焼却装置のように、船舶に使用される舶用の燃焼装置においては、軽量であることが望ましく、搭載される船舶によっては燃焼装置の重量が問題になる場合がある。 By the way, as shown in FIGS. 1 and 2 of Patent Document 1, the refractory material may be provided thickly inside the inner cylinder because it is necessary to block high temperature to protect the inner cylinder from heat. There are many. Such a thick refractory material causes an increase in the weight of the combustion device. In particular, a marine combustion device used for a ship, such as the incinerator of Patent Document 1, is preferably lightweight, and the weight of the combustion device may be a problem depending on the ship on which the combustion device is mounted.
舶用の燃焼装置には、このような焼却装置のほかに、例えば、ボイルオフガスを処理するガス処理装置もある。ボイルオフガスは、LNG貯蔵槽において液化天然ガスが気化することにより発生するガスであり、以下「BOG」という。例えば、上記特許文献2には、液化ガス運搬船のカーゴタンクで発生するBOGのうち、燃料として処理することのできない余剰分を、再度液化してカーゴタンクに回収するか、ガス燃焼装置等で焼却処理する必要がある旨の記載があり(特許文献2;段落0002)、後者の場合にガス処理装置が使用される。 In addition to such incinerators, marine combustion devices include, for example, gas treatment devices that process boil-off gas. The boil-off gas is a gas generated by vaporization of liquefied natural gas in an LNG storage tank, and is hereinafter referred to as "BOG". For example, in Patent Document 2, of the BOG generated in the cargo tank of a liquefied gas carrier, the surplus that cannot be treated as fuel is liquefied again and collected in the cargo tank, or incinerated by a gas combustion device or the like. There is a statement that it needs to be treated (Patent Document 2; paragraph 0002), and in the latter case a gas treatment device is used.
また、上記特許文献3に開示されているように、ディーゼルエンジンを推進機関とする船舶においてはNOxの排出量を削減する必要から、脱硝装置を通した後に排気ガスを大気中に放出するものがあり、排ガス温度が300℃以下の場合には、脱硝触媒が十分に活性する温度まで排気ガスを加熱してから脱硝装置を通すものもある(特許文献3;段落0004〜0007)。このような排気ガスの加熱に使用される排ガス加熱装置も、舶用の燃焼装置の一種である。 Further, as disclosed in Patent Document 3, in a ship using a diesel engine as a propulsion engine, it is necessary to reduce NOx emissions, so that exhaust gas is released into the atmosphere after passing through a denitration device. In some cases, when the exhaust gas temperature is 300 ° C. or lower, the exhaust gas is heated to a temperature at which the denitration catalyst is sufficiently activated and then passed through the denitration device (Patent Document 3; paragraphs 0004 to 0007). The exhaust gas heating device used for heating such exhaust gas is also a kind of marine combustion device.
なお、脱硝装置によってNOxの浄化を実施するために、脱硝触媒の上流側の配管経路中で排気ガス還元剤(尿素水)を噴霧することで、排気ガス還元剤が排ガス経路中で加水分解されてアンモニアが生成され、脱硝触媒によりNOxが浄化される。しかしながら、上記特許文献4に開示されているように、排ガス温度が低い場合においては、排気ガス還元剤の加水分解によるアンモニア生成が十分に進行しない場合があり、その対策として、予め排気ガス還元剤を加熱して還元剤ガスとして排ガス中に供給する方式が知られている(特許文献3;段落0002〜0008)。ディーゼルエンジンを推進機関とする船舶においては、高温ガス(燃焼ガス)中に尿素水を噴射し加水分解させて還元剤ガス(アンモニア)を生成し、この還元剤ガスを含む高温ガスを、ディーゼルエンジンからの排ガス中に供給する方式がある。このような方式において高温ガス(燃焼ガス)を供給する燃焼ガス供給装置も、舶用の燃焼装置の一種である。 In addition, in order to purify NOx by the denitration device, the exhaust gas reducing agent is hydrolyzed in the exhaust gas path by spraying the exhaust gas reducing agent (urea water) in the piping path on the upstream side of the denitration catalyst. Ammonia is produced and NOx is purified by the denitration catalyst. However, as disclosed in Patent Document 4, when the exhaust gas temperature is low, the generation of ammonia by the hydrolysis of the exhaust gas reducing agent may not proceed sufficiently, and as a countermeasure, the exhaust gas reducing agent is prepared in advance. Is known as a method of heating and supplying the reducing agent gas into the exhaust gas (Patent Document 3; paragraphs 0002 to 0008). In a ship using a diesel engine as a propulsion engine, urea water is injected into a high temperature gas (combustion gas) and hydrolyzed to generate a reducing agent gas (ammonia), and the high temperature gas containing this reducing agent gas is used as a diesel engine. There is a method of supplying it into the exhaust gas from. A combustion gas supply device that supplies high-temperature gas (combustion gas) in such a system is also a type of marine combustion device.
このように舶用の燃焼装置には、焼却装置、ガス処理装置や排ガス加熱装置、燃焼ガス供給装置(高温ガス発生装置)等、様々なものが存在するが、いずれの場合も装置重量は軽量であることが望ましい。本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、装置重量を軽量にし得る燃焼装置を提供することを目的とする。 In this way, there are various types of marine combustion equipment such as incinerators, gas treatment equipment, exhaust gas heating equipment, and combustion gas supply equipment (high temperature gas generator), but in each case the equipment weight is light. It is desirable to have. The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and an object of the present invention is to provide a combustion device capable of reducing the weight of the device.
上記目的を達成するため、特許請求の範囲の請求項1に記載された燃焼装置は、内部に燃焼空間を形成する内筒と、前記内筒の周壁および前記内筒の一端側との間に外部から送り込まれた空気が流通可能な空間部を形成して前記内筒を覆う外筒と、前記一端側のバーナ貫通孔を貫通して前記燃焼空間内に燃料を供給可能に前記外筒に取り付けられるバーナと、を備える燃焼装置であって、外部機関の排気ガスが流通する既設の配管に対し前記配管の配置を変更することなく、配管途中において、前記配管の上流側および下流側が前記内筒の筒軸中央よりも前記内筒の他端側内にそれぞれ連通しており、前記上流側から排出された前記排気ガスが前記燃焼空間を経由して前記下流側に流入するとともに前記燃焼空間内で加熱されることを技術的特徴とする。
また、特許請求の範囲の請求項2に記載された燃焼装置は、請求項1に記載された燃焼装置においては、前記バーナの周囲に燃焼用の空気を供給するバーナ周囲空間部を備え、前記内筒の一端側には、前記空間部を流通する空気を前記内筒の内周面に沿って当該内周面を冷却する空気として前記バーナ周囲空間部とは別に前記燃焼空間内に噴射可能な空気噴射孔または空気噴射ノズルが設けられていることを技術的特徴とする。
To achieve the above object, a combustion apparatus according to claim 1 of the appended claims, the inner cylinder forming a combustion space in the inner portion, between the one end side of the peripheral wall and the inner cylinder of said inner tube An outer cylinder that covers the inner cylinder by forming a space through which air sent from the outside can flow, and the outer cylinder that can supply fuel into the combustion space through the burner through hole on one end side. A combustion device including a burner attached to the above, and the upstream side and the downstream side of the pipe are the same in the middle of the pipe without changing the arrangement of the pipe with respect to the existing pipe through which the exhaust gas of the external engine flows. The exhaust gas discharged from the upstream side flows into the downstream side through the combustion space and communicates with the other end side of the inner cylinder from the center of the cylinder shaft of the inner cylinder. The technical feature is that it is heated in the space.
Further, the combustion apparatus according to claim 2 of the claims includes, in the combustion apparatus according to claim 1, a space around the burner that supplies air for combustion around the burner. On one end side of the inner cylinder, the air flowing through the space portion can be injected into the combustion space separately from the burner peripheral space portion as air for cooling the inner peripheral surface along the inner peripheral surface of the inner cylinder. and technical features in that the air injection hole or an air jet nozzle, such is al provided.
また、特許請求の範囲の請求項3に記載された燃焼装置は、請求項1または2に記載された燃焼装置においては、前記配管の上流側および下流側が直線状に配置されている場合において、前記内筒は、前記配管の直交方向または略直交方向に前記筒軸を向けて配置されるとともに、前記上流側から排出された前記排気ガスが前記燃焼空間を貫通して前記下流側に流入可能に流入口および流出口が形成されていることを技術的特徴とする。 Further, the combustion apparatus according to claim 3 of the claims is the combustion apparatus according to claim 1 or 2 , in the case where the upstream side and the downstream side of the pipe are arranged linearly. The inner cylinder is arranged so that the cylinder shaft is oriented in an orthogonal direction or a substantially orthogonal direction of the pipe, and the exhaust gas discharged from the upstream side can flow through the combustion space to the downstream side. The technical feature is that the inlet and outlet are formed in the air.
また、特許請求の範囲の請求項4に記載された燃焼装置は、請求項1または2に記載の燃焼装置においては、前記配管の上流側および下流側が直交状に配置されている場合において、前記内筒は、前記筒軸が前記配管の上流側または下流側のいずれか一方に同軸若しくはほぼ同軸に配置され、かつ前記配管の上流側または下流側の残りの他方に直交若しくはほぼ直交する方向に配置されるとともに、または、前記筒軸が前記配管の上流側および下流側の両方に直交若しくはほぼ直交する方向に配置されるとともに、前記上流側から排出された前記排気ガスが前記燃焼空間を貫通して前記下流側に流入可能に流入口および流出口が形成されていることを技術的特徴とする。 Further, the combustion apparatus according to claim 4 of the claims is the combustion apparatus according to claim 1 or 2 , wherein the upstream side and the downstream side of the pipe are arranged orthogonally. The inner cylinder is arranged in a direction in which the cylinder shaft is arranged coaxially or substantially coaxially with either the upstream side or the downstream side of the pipe, and is orthogonal or substantially orthogonal to the other of the upstream side or the downstream side of the pipe. The exhaust gas discharged from the upstream side penetrates the combustion space while being arranged or in a direction in which the tubular shaft is orthogonal to or substantially orthogonal to both the upstream side and the downstream side of the pipe. The technical feature is that the inflow port and the outflow port are formed so as to be able to flow into the downstream side.
また、特許請求の範囲の請求項5に記載された燃焼装置は、請求項1〜4のいずれか一項に記載された燃焼装置において、前記内筒の一端側には、外部機関から送り込まれた排気ガスであって、燃焼中の前記燃焼空間内の温度よりも温度が低い排気ガスを前記内筒の内周面に沿って前記燃焼空間内に噴射可能な排ガス噴射孔または排ガス噴射ノズルを有する排気ガス噴射部を備えていることを技術的特徴とする。 Further, the combustion device according to claim 5 of the scope of the patent claim is sent from an external engine to one end side of the inner cylinder in the combustion device according to any one of claims 1 to 4. An exhaust gas injection hole or an exhaust gas injection nozzle capable of injecting exhaust gas having a temperature lower than the temperature in the combustion space during combustion into the combustion space along the inner peripheral surface of the inner cylinder. Being Bei Ete exhaust gas ejection portion having a technical feature of.
また、特許請求の範囲の請求項6に記載された燃焼装置は、内部に燃焼空間を形成する筒体と、前記一端側のバーナ貫通孔を貫通して前記燃焼空間内に燃料を供給可能に前記一端側に取り付けられるバーナと、を備える燃焼装置であって、外部機関の排気ガスが流通する既設の配管に対し前記配管の配置を変更することなく、配管途中において、前記配管の上流側および下流側が前記筒体の筒軸中央よりも前記筒体の他端側内にそれぞれ連通しており、前記上流側から排出された前記排気ガスが前記燃焼空間を経由して前記下流側に流入するとともに前記燃焼空間内で加熱されることを技術的特徴とする。
また、特許請求の範囲の請求項7に記載された燃焼装置は、請求項6に記載の燃焼装置においては、前記バーナの周囲に燃焼用の空気を供給するバーナ周囲空間部を備え、前記筒体の一端側には、外部から送り込まれた空気を前記筒体の内周面に沿って当該内周面を冷却する空気として前記バーナ周囲空間部とは別に前記燃焼空間内に噴射可能な空気噴射孔または空気噴射ノズルが設けられていることを技術的特徴とする。
The combustion apparatus according to claim 6 of the appended claims, the cylindrical body forming the combustion space in the inner portion, the fuel into the combustion space through said one end of the burner through hole can be supplied A combustion device including a burner attached to one end side of the pipe, and the upstream side of the pipe in the middle of the pipe without changing the arrangement of the pipe with respect to the existing pipe through which the exhaust gas of the external engine flows. And the downstream side communicates with each other in the other end side of the cylinder from the center of the cylinder shaft of the cylinder, and the exhaust gas discharged from the upstream side flows into the downstream side via the combustion space. The technical feature is that the combustion space is heated in the combustion space.
Further, the combustion device according to claim 7 of the scope of the patent claim includes the burner peripheral space portion for supplying combustion air around the burner in the combustion device according to claim 6, and the cylinder. On one end side of the body, air sent from the outside can be injected into the combustion space separately from the burner peripheral space as air for cooling the inner peripheral surface along the inner peripheral surface of the cylinder. and technical features in that the injection holes or air jet nozzles are al provided.
また、特許請求の範囲の請求項8に記載された燃焼装置は、請求項6または7に記載の燃焼装置においては、前記配管の上流側および下流側が直線状に配置されている場合において、前記筒体は、前記配管の直交方向または略直交方向に前記筒軸を向けて配置されるとともに、前記上流側から排出された前記排気ガスが前記燃焼空間を貫通して前記下流側に流入可能に流入口および流出口が形成されていることを技術的特徴とする。 Further, the combustion apparatus according to claim 8 of the claims is the combustion apparatus according to claim 6 or 7 , in the case where the upstream side and the downstream side of the pipe are arranged linearly. The cylinder is arranged so that the cylinder axis is directed in the direction orthogonal to or substantially orthogonal to the pipe, and the exhaust gas discharged from the upstream side can flow through the combustion space to the downstream side. The technical feature is that the inlet and outlet are formed.
また、特許請求の範囲の請求項9に記載された燃焼装置は、請求項6または7に記載の燃焼装置においては、前記配管の上流側および下流側が直交状に配置されている場合において、前記筒体は、前記筒軸が前記配管の上流側または下流側のいずれか一方に同軸若しくはほぼ同軸に配置され、かつ前記配管の上流側または下流側の残りの他方に直交若しくはほぼ直交する方向に配置されるとともに、または、前記筒軸が前記配管の上流側および下流側の両方に直交若しくはほぼ直交する方向に配置されるとともに、前記上流側から排出された前記排気ガスが前記燃焼空間を貫通して前記下流側に流入可能に流入口および流出口が形成されていることを技術的特徴とする。 Further, the combustion apparatus according to claim 9 of the claims is the combustion apparatus according to claim 6 or 7 , in the case where the upstream side and the downstream side of the pipe are arranged orthogonally. The tubular body is arranged so that the tubular shaft is coaxially or substantially coaxially arranged on either the upstream side or the downstream side of the pipe, and is orthogonal or substantially orthogonal to the other on the upstream side or the downstream side of the pipe. The exhaust gas discharged from the upstream side penetrates the combustion space while being arranged or in a direction in which the tubular shaft is orthogonal to or substantially orthogonal to both the upstream side and the downstream side of the pipe. The technical feature is that the inflow port and the outflow port are formed so as to be able to flow into the downstream side.
また、特許請求の範囲の請求項10に記載された燃焼装置は、請求項6〜9のいずれか一項に記載の燃焼装置において、前記筒体の一端側には、外部機関から送り込まれた排気ガスであって、燃焼中の前記燃焼空間内の温度よりも温度が低い排気ガスを前記筒体の内周面に沿って前記燃焼空間内に噴射可能な排ガス噴射孔または排ガス噴射ノズルを有する排気ガス噴射部を備えていることを技術的特徴とする。 Further, the combustion apparatus according to claim 10 of the scope of the patent claim is the combustion apparatus according to any one of claims 6 to 9, and the combustion apparatus is sent from an external engine to one end side of the cylinder. It has an exhaust gas injection hole or an exhaust gas injection nozzle capable of injecting exhaust gas having a temperature lower than the temperature in the combustion space during combustion into the combustion space along the inner peripheral surface of the cylinder. Being Bei Ete exhaust gas ejection section and technical features of.
請求項1〜10の発明では、このような排気ガスが流通する既設の配管に対し配管の配置を変更することなく、配管途中において、当該燃焼装置の内筒が接続される。そのため、既存の設備に適用することが容易であり、旧型式のものを改造してその後も使用可能な新型式のものに変更する、いわゆるレトロフィットに対応し易い。 In the inventions of claims 1 to 10 , the inner cylinder of the combustion device is connected in the middle of the pipe without changing the arrangement of the pipe with respect to the existing pipe through which the exhaust gas flows. Therefore, it is easy to apply to existing equipment, and it is easy to correspond to the so-called retrofit, in which the old model is modified and changed to the new model that can be used after that.
請求項2の発明では、バーナの周囲に燃焼用の空気を供給するバーナ周囲空間部を備える。そして、内筒の一端側には、空間部を流通する空気を内筒の内周面に沿って当該内周面を冷却する空気としてバーナ周囲空間部とは別に燃焼空間内に噴射可能な空気噴射孔または空気噴射ノズルが設けられる。これにより、空気噴射孔または空気噴射ノズルから噴射された空気は、内筒の内周面に沿った空気流となって燃焼空間内を流れることから、内筒の内周面がこの空気流によりさらに冷却される。そのため、このような空気噴射孔または空気噴射ノズルが設けられていない場合に比べて、燃焼空間内における内筒の温度をさらに低下させることが可能になる。したがって、内筒の内周面に耐火材を設ける場合にはその厚さをさらに薄くすることができるので、燃焼装置の装置重量を一層軽量にすることができる。
請求項3の発明では、既存の配管の上流側および下流側が直線状に配置されている場合において、流入口から流入した排気ガスは、バーナ燃焼時に燃焼空間内に発生した燃焼ガスと混合されて、最短距離で流出口に流出されるため、外部機関から送り込まれる排気ガスは少ない抵抗で燃焼空間を通過することが可能になる。また、内筒と外筒との間には外部から送り込まれた空気が流通可能な空間部が形成されて内筒が空気冷却されていることから、排気ガスと燃焼ガスとの混合過程において、例えば、燃焼空間内で高温部や低温部が生じる温度ムラが発生したとしても、高温部を覆う耐火材を設ける必要がない。したがって、このような混合過程における温度ムラ対策用の耐火材を必要としない点からも、装置重量を軽量にすることができる。
In the invention of claim 2, a space around the burner for supplying combustion air is provided around the burner. Then, on one end side of the inner cylinder, air flowing through the space portion can be injected into the combustion space separately from the burner surrounding space portion as air for cooling the inner peripheral surface along the inner peripheral surface of the inner cylinder. An injection hole or an air injection nozzle is provided. As a result, the air injected from the air injection hole or the air injection nozzle becomes an air flow along the inner peripheral surface of the inner cylinder and flows in the combustion space. Therefore, the inner peripheral surface of the inner cylinder is caused by this air flow. Further cooled. Therefore, the temperature of the inner cylinder in the combustion space can be further lowered as compared with the case where such an air injection hole or an air injection nozzle is not provided. Therefore, when the refractory material is provided on the inner peripheral surface of the inner cylinder, the thickness thereof can be further reduced, so that the weight of the combustion device can be further reduced.
In the invention of claim 3 , when the upstream side and the downstream side of the existing pipe are arranged linearly, the exhaust gas flowing in from the inflow port is mixed with the combustion gas generated in the combustion space during burner combustion. Since the exhaust gas is discharged to the outlet at the shortest distance, the exhaust gas sent from the external engine can pass through the combustion space with less resistance. In addition, since a space through which air sent from the outside can flow is formed between the inner cylinder and the outer cylinder and the inner cylinder is air-cooled, in the process of mixing the exhaust gas and the combustion gas, For example, even if temperature unevenness occurs in the combustion space where a high temperature portion or a low temperature portion occurs, it is not necessary to provide a fireproof material for covering the high temperature portion. Therefore, the weight of the device can be reduced from the viewpoint that a refractory material for measures against temperature unevenness in such a mixing process is not required.
請求項4の発明では、既存の配管の上流側および下流側が直交状に配置されている場合において、内筒は、筒軸が配管の上流側または下流側のいずれか一方に同軸若しくはほぼ同軸に配置され、かつ配管の上流側または下流側の残りの他方に直交若しくはほぼ直交する方向に配置される。または、内筒は、筒軸が配管の上流側および下流側の両方に直交若しくはほぼ直交する方向に配置される。これにより、流入口から流入した排気ガスは、バーナ燃焼時に燃焼空間内に発生した燃焼ガスと混合されて、最短距離で流出口に流出されるため、外部機関から送り込まれる排気ガスは少ない抵抗で燃焼空間を通過することが可能になる。また、内筒と外筒との間には外部から送り込まれた空気が流通可能な空間部が形成されて内筒が空気冷却されていることから、排気ガスと燃焼ガスとの混合過程において、例えば、燃焼空間内で高温部や低温部が生じる温度ムラが発生したとしても、高温部を覆う耐火材を設ける必要がない。したがって、このような混合過程における温度ムラ対策用の耐火材を必要としない点からも、装置重量を軽量にすることができる。 In the invention of claim 4 , when the upstream side and the downstream side of the existing pipe are arranged orthogonally, the inner cylinder has a cylinder shaft coaxial with or substantially coaxial with either the upstream side or the downstream side of the pipe. It is arranged and is arranged in a direction orthogonal to or substantially orthogonal to the other of the upstream side or the downstream side of the pipe. Alternatively, the inner cylinder is arranged in a direction in which the cylinder shaft is orthogonal to or substantially orthogonal to both the upstream side and the downstream side of the pipe. As a result, the exhaust gas flowing in from the inflow port is mixed with the combustion gas generated in the combustion space during burner combustion and flows out to the outflow port in the shortest distance, so that the exhaust gas sent from the external engine has a small resistance. It becomes possible to pass through the combustion space. In addition, since a space through which air sent from the outside can flow is formed between the inner cylinder and the outer cylinder and the inner cylinder is air-cooled, in the process of mixing the exhaust gas and the combustion gas, For example, even if temperature unevenness occurs in the combustion space where a high temperature portion or a low temperature portion occurs, it is not necessary to provide a fireproof material for covering the high temperature portion. Therefore, the weight of the device can be reduced from the viewpoint that a refractory material for measures against temperature unevenness in such a mixing process is not required.
請求項5の発明では、排ガス噴射孔または排ガス噴射ノズルから噴射された排気ガスは、内筒の内周面に沿った排ガス流となって燃焼空間内を流れることから、内筒の内周面がこの排ガス流によりさらに冷却される。そのため、このような排気ガス噴射部を備えていない場合に比べて、燃焼空間内における内筒の温度をさらに低下させることが可能になる。したがって、内筒の内周面に耐火材を設ける場合にはその厚さをさらに薄くしたり、耐火材を廃止したりすることが可能になるので、燃焼装置の装置重量をより一層軽量にすることができる。 In the invention of claim 5, the exhaust gas injected from the exhaust gas injection hole or the exhaust gas injection nozzle becomes an exhaust gas flow along the inner peripheral surface of the inner cylinder and flows in the combustion space, so that the inner peripheral surface of the inner cylinder Is further cooled by this exhaust gas flow. Therefore, the temperature of the inner cylinder in the combustion space can be further lowered as compared with the case where such an exhaust gas injection portion is not provided. Therefore, when the refractory material is provided on the inner peripheral surface of the inner cylinder, the thickness thereof can be further reduced or the refractory material can be abolished, so that the weight of the combustion device can be further reduced. be able to.
請求項7の発明では、バーナの周囲に燃焼用の空気を供給するバーナ周囲空間部を備える。そして、筒体の一端側には、外部から送り込まれた空気を筒体の内周面に沿って当該内周面を冷却する空気としてバーナ周囲空間部とは別に燃焼空間内に噴射可能な空気噴射孔または空気噴射ノズルが設けられる。これにより、空気噴射孔または空気噴射ノズルから噴射された空気は、筒体の内周面に沿った空気流となって燃焼空間内を流れることから、筒体の内周面がこの空気流によりさらに冷却される。そのため、このような空気噴射孔または空気噴射ノズルが設けられていない場合に比べて、燃焼空間内における筒体の温度を低下させることが可能になる。したがって、筒体の内周面に耐火材を設ける場合にはその厚さをさらに薄くすることができるので、燃焼装置の装置重量を軽量にすることができる。 In the invention of claim 7, a burner peripheral space portion for supplying combustion air is provided around the burner. Then, on one end side of the cylinder, air sent from the outside can be injected into the combustion space separately from the burner surrounding space as air for cooling the inner peripheral surface along the inner peripheral surface of the cylinder. An injection hole or an air injection nozzle is provided. As a result, the air injected from the air injection hole or the air injection nozzle becomes an air flow along the inner peripheral surface of the cylinder and flows in the combustion space, so that the inner peripheral surface of the cylinder is caused by this air flow. Further cooled. Therefore, it is possible to lower the temperature of the cylinder in the combustion space as compared with the case where such an air injection hole or an air injection nozzle is not provided. Therefore, when the refractory material is provided on the inner peripheral surface of the cylinder, the thickness thereof can be further reduced, so that the weight of the combustion device can be reduced.
請求項10の発明では、排ガス噴射孔または排ガス噴射ノズルから噴射された排気ガスは、筒体の内周面に沿った排ガス流となって燃焼空間内を流れることから、筒体の内周面がこの排ガス流によりさらに冷却される。そのため、このような排気ガス噴射部を備えていない場合に比べて、燃焼空間内における筒体の温度をさらに低下させることが可能になる。したがって、筒体の内周面に耐火材を設ける場合にはその厚さをさらに薄くしたり、耐火材を廃止したりすることが可能になるので、燃焼装置の装置重量をより一層軽量にすることができる。In the invention of claim 10, the exhaust gas injected from the exhaust gas injection hole or the exhaust gas injection nozzle becomes an exhaust gas flow along the inner peripheral surface of the cylinder and flows in the combustion space, so that the inner peripheral surface of the cylinder is formed. Is further cooled by this exhaust gas flow. Therefore, the temperature of the cylinder in the combustion space can be further lowered as compared with the case where such an exhaust gas injection portion is not provided. Therefore, when a refractory material is provided on the inner peripheral surface of the cylinder, the thickness thereof can be further reduced or the refractory material can be abolished, so that the weight of the combustion device can be further reduced. be able to.
以下、本発明の燃焼装置の実施形態について図を参照して説明する。まず、各実施形態の説明の前に、本発明に関連する技術をガス処理装置に適用した参考形態を図1〜図7に基づいて説明する。 Hereinafter, embodiments of the combustion device of the present invention will be described with reference to the drawings. First, before the description of each embodiment , a reference embodiment in which the technique related to the present invention is applied to the gas treatment apparatus will be described with reference to FIGS. 1 to 7.
[参考形態]
参考形態のガス処理装置10は、例えば、BOG(ボイルオフガス)等を燃焼して処理する焼却装置であり、船舶に搭載される舶用の燃焼装置である。図1〜図4に示すように、ガス処理装置10は、主に、外筒11、内筒12、バーナユニット13、バーナホルダ17、排気筒19、第1ファン2、第2ファン3等により構成されている。
[ Reference form ]
The gas processing device 10 of the reference form is, for example, an incineration device that burns and processes BOG (boil-off gas) or the like, and is a marine combustion device mounted on a ship. As shown in FIGS. 1 to 4, the gas treatment device 10 is mainly composed of an outer cylinder 11, an inner cylinder 12, a burner unit 13, a burner holder 17, an exhaust pipe 19, a first fan 2, a second fan 3, and the like. Has been done.
外筒11は、例えば、有底の円筒形状をなす筒体であり、鋼板により構成されている。即ち、円筒状に形成されている周壁部11aに対して、外筒11の一端側が内曲げのフランジ形状をなす円環状の基端部11bにより囲まれるように開口しており、また外筒11の他端側が円形平板状の先端部11cにより閉塞されている。周壁部11aには、外筒11の径方向に円筒状に延びる接続部11dが形成されており、先端に設けられるフランジ部11eを介して排気筒19を連結可能にしている。また周壁部11aには、吸気口11f,11gも開口しており、これらには、後述の第1吸気ダクト6や第2吸気ダクト7が接続される。基端部11bの開口は、後述するように、円形平板状の外筒基端プレート15により覆われて閉塞される。 The outer cylinder 11 is, for example, a cylinder having a bottomed cylindrical shape and is made of a steel plate. That is, one end side of the outer cylinder 11 is opened so as to be surrounded by the annular base end portion 11b having an inwardly bent flange shape with respect to the peripheral wall portion 11a formed in a cylindrical shape, and the outer cylinder 11 is also opened. The other end side is closed by a circular flat plate-shaped tip portion 11c. A connecting portion 11d extending cylindrically in the radial direction of the outer cylinder 11 is formed on the peripheral wall portion 11a, and the exhaust cylinder 19 can be connected via a flange portion 11e provided at the tip thereof. In addition, intake ports 11f and 11g are also opened in the peripheral wall portion 11a, and the first intake duct 6 and the second intake duct 7 described later are connected to these. The opening of the base end portion 11b is covered and closed by the circular flat plate-shaped outer cylinder base end plate 15, as will be described later.
内筒12は、外筒11の内部に収容されるとともに、内部に燃焼空間を形成する筒体であり、外筒11と同様に、有底の円筒形状に形成されている。内筒12は、円筒状の周壁部12aの一端側が基端部12bとしての内筒基端プレート16により閉塞されており、また他端側も円形平板状の先端部12cにより閉塞されている。周壁部12aの他端側付近には、排煙等を外部に放出する排気部12dが形成されている。即ち、周壁部12aには、外筒11の接続部11dの内側に向けて円筒形状に延びる排気部12dが形成されており、内筒12の燃焼空間と排気筒19の内側空間とを連通可能にしている。なお、内筒12の他端側は、先端部12c等により閉塞することなく、開口可能に構成しても良い。 The inner cylinder 12 is a cylinder that is housed inside the outer cylinder 11 and forms a combustion space inside, and is formed in a bottomed cylindrical shape like the outer cylinder 11. In the inner cylinder 12, one end side of the cylindrical peripheral wall portion 12a is closed by the inner cylinder base end plate 16 as the base end portion 12b, and the other end side is also closed by the circular flat plate-shaped tip portion 12c. An exhaust portion 12d that emits smoke or the like to the outside is formed near the other end side of the peripheral wall portion 12a. That is, the peripheral wall portion 12a is formed with an exhaust portion 12d extending in a cylindrical shape toward the inside of the connecting portion 11d of the outer cylinder 11, so that the combustion space of the inner cylinder 12 and the inner space of the exhaust cylinder 19 can communicate with each other. I have to. The other end side of the inner cylinder 12 may be configured to be openable without being blocked by the tip portion 12c or the like.
このような内筒12の内周面には、耐火材14が設けられている。内筒12は、後述するように一端側の基端部12b(内筒基端プレート16)にバーナユニット13が設けられて、そのバーナ部13aから内筒12内、つまり燃焼空間に火炎が形成される。そのため、内筒12の内周面に耐火材14を配置して、周壁部12a、基端部12bおよび先端部12cを火炎の輻射熱等から保護する。耐火材14は、例えば、キャスタブルと呼ばれる耐火コンクリートと耐火骨材を混合したものである。本参考形態では、例えば、V字形状のフック(またはアンカー)を内筒12の内周面の複数箇所に取り付けるとともに、これらのフックを骨材としてアルミナセメント等を厚肉に塗布することで、耐火材14を形成している。なお、本参考形態を含めて以下に説明する各実施形態においては、図面表現上の便宜から、耐火材14の断面部分には網かけ状のハッチングを施しており、また耐火材14の表面部分には薄墨色の塗りつぶしを施していることに注意されたい。 A refractory material 14 is provided on the inner peripheral surface of such an inner cylinder 12. As will be described later, the inner cylinder 12 is provided with a burner unit 13 at the base end portion 12b (inner cylinder base end plate 16) on one end side, and a flame is formed in the inner cylinder 12 from the burner portion 13a, that is, in the combustion space. Will be done. Therefore, the refractory material 14 is arranged on the inner peripheral surface of the inner cylinder 12 to protect the peripheral wall portion 12a, the base end portion 12b, and the tip portion 12c from the radiant heat of the flame. The refractory material 14 is, for example, a mixture of refractory concrete called castable and refractory aggregate. In this reference embodiment , for example, V-shaped hooks (or anchors) are attached to a plurality of locations on the inner peripheral surface of the inner cylinder 12, and alumina cement or the like is applied to a thick wall using these hooks as aggregates. The refractory material 14 is formed. In each of the embodiments described below including this reference embodiment , the cross-sectional portion of the refractory material 14 is hatched in a shaded manner for convenience in drawing representation, and the surface portion of the refractory material 14 is provided. Please note that the is painted in light ink.
排気筒19は、その本体が外筒11と同様に円筒形状に形成されている。排気筒19の基端側は、外筒11の接続部11dに接続可能に開口するとともに外曲げされたフランジ部19aを備えており、外筒11の接続部11dのフランジ部11eに連結可能に構成されている。これらの連結は、例えば、両フランジ部11e,19aを貫通する複数のボルトにナットがねじ締結することにより行われる。一方、排気筒19の先端側は、円形平板状に閉塞されているとともに本体の径方向に延出する接続部19bが形成されている。この接続部19bが船舶内の排気ダクト等に連結される。 The main body of the exhaust stack 19 is formed in a cylindrical shape like the outer cylinder 11. The base end side of the exhaust stack 19 is provided with a flange portion 19a that is open and outwardly bent so as to be connectable to the connection portion 11d of the outer cylinder 11, and can be connected to the flange portion 11e of the connection portion 11d of the outer cylinder 11. It is configured. These connections are performed, for example, by screwing nuts to a plurality of bolts penetrating the flange portions 11e and 19a. On the other hand, the tip end side of the exhaust stack 19 is closed in a circular flat plate shape, and a connecting portion 19b extending in the radial direction of the main body is formed. This connecting portion 19b is connected to an exhaust duct or the like in the ship.
バーナユニット13は、内筒12の基端部12b、つまり内筒基端プレート16の中心を貫通するように設けられている。即ち、内筒基端プレート16は、耐火材14が塗布された厚肉状の円盤形状に形成されており、その中心部分をバーナユニット13が貫通するとともに、その周囲を取り囲むように複数の貫通孔14aが形成されている。バーナユニット13は、外筒11の一端側を閉塞する外筒基端プレート15に取り付けられている。本参考形態では、バーナユニット13はバーナホルダ17を介して外筒基端プレート15に固定されている。バーナユニット13には、BOG等の燃料が供給される燃料パイプ90が接続されている。バーナユニット13、内筒基端プレート16およびバーナホルダ17の構成については、後で図5および図6を参照しながら詳述する。 The burner unit 13 is provided so as to penetrate the base end portion 12b of the inner cylinder 12, that is, the center of the inner cylinder base end plate 16. That is, the inner cylinder base end plate 16 is formed in a thick disk shape coated with the refractory material 14, and the burner unit 13 penetrates the central portion thereof and a plurality of penetrations so as to surround the center portion thereof. The hole 14a is formed. The burner unit 13 is attached to an outer cylinder base end plate 15 that closes one end side of the outer cylinder 11. In this reference embodiment , the burner unit 13 is fixed to the outer cylinder base end plate 15 via the burner holder 17. A fuel pipe 90 to which fuel such as BOG is supplied is connected to the burner unit 13. The configuration of the burner unit 13, the inner cylinder base end plate 16 and the burner holder 17 will be described in detail later with reference to FIGS. 5 and 6.
このように構成される炉体においては、外筒11と内筒12との間に隙間が形成されている。即ち、内筒12(周壁部12a、基端部12bおよび先端部12c)の外側面と外筒基端プレート15を含む外筒11の内側面との間には空気流通路Ra,Rbが形成されている。空気流通路Raは、外筒11の周壁部11aに形成されている吸気口11fに連通しており、また空気流通路Rbは、周壁部11aに形成されている吸気口11gに連通している。本参考形態では、外筒11の周壁部11aと内筒12の周壁部12aとを接続して、これらの空気流通路Ra,Rbを区画する分割プレート18が設けられている。また、吸気口11fには、第1ファン2の送風口にフランジ部6aを介して連結された第1吸気ダクト6が接続されており、吸気口11gには、第2ファン3の送風口にフランジ部7aを介して連結された第2吸気ダクト7が接続されている。 In the furnace body configured in this way, a gap is formed between the outer cylinder 11 and the inner cylinder 12. That is, air flow passages Ra and Rb are formed between the outer surface of the inner cylinder 12 (peripheral wall portion 12a, base end portion 12b and tip portion 12c) and the inner surface of the outer cylinder 11 including the outer cylinder base end plate 15. Has been done. The air flow passage Ra communicates with the intake port 11f formed in the peripheral wall portion 11a of the outer cylinder 11, and the air flow passage Rb communicates with the intake port 11g formed in the peripheral wall portion 11a. .. In this reference embodiment , a dividing plate 18 is provided that connects the peripheral wall portion 11a of the outer cylinder 11 and the peripheral wall portion 12a of the inner cylinder 12 to partition these air flow passages Ra and Rb. Further, a first intake duct 6 connected to the air outlet of the first fan 2 via a flange portion 6a is connected to the air intake port 11f, and the air intake port 11g is connected to the air outlet of the second fan 3. A second intake duct 7 connected via a flange portion 7a is connected.
第1ファン2および第2ファン3は、いずれも電動モータを駆動源としてインペラが回転する送風ファンである。第1ファン2は第1吸気ポート4に接続されており、また第2ファン3は第2吸気ポート5に接続されて、それぞれの吸気口4a,5aから吸入した空気を送風口から吐出(圧送)する。本参考形態では、第1ファン2から圧送された空気は、第1吸気ダクト6を経由して外筒11の吸気口11fに送り込まれる。また、第2ファン3から圧送された空気は、第2吸気ダクト7を経由して外筒11の吸気口11gに送り込まれる。これにより、吸気口11f,11gからそれぞれ空気流通路Ra,Rbに流入した空気は、例えば、図3や図4に表されている点線矢印の方向に流れる。したがって、外部から送り込まれた空気が内筒12の外側面に接触することで、内筒12を空気冷却することが可能になる。 Both the first fan 2 and the second fan 3 are blower fans in which the impeller rotates by using an electric motor as a drive source. The first fan 2 is connected to the first intake port 4, and the second fan 3 is connected to the second intake port 5, and the air sucked from the respective intake ports 4a and 5a is discharged from the air outlet (pressure feeding). ). In this reference embodiment , the air pumped from the first fan 2 is sent to the intake port 11f of the outer cylinder 11 via the first intake duct 6. Further, the air pumped from the second fan 3 is sent to the intake port 11g of the outer cylinder 11 via the second intake duct 7. As a result, the air that has flowed into the air flow passages Ra and Rb from the intake ports 11f and 11g, respectively, flows in the direction of the dotted arrow shown in FIGS. 3 and 4, for example. Therefore, when the air sent from the outside comes into contact with the outer surface of the inner cylinder 12, the inner cylinder 12 can be air-cooled.
なお、空気流通路Raと空気流通路Rbは、分割プレート18により分離されている。本参考形態では、第1送風ファン2は、主に、バーナユニット13から離れた炉体の中間部と先端部を冷却する空気を送り、第2送風ファン3は、バーナユニット13に近い炉体の基端部や燃焼空間内に噴射させる空気を送る。つまり、空気流通路Rbを流れる空気は、後述するように、内筒12の基端部12b(内筒基端プレート16)の貫通孔14aを経由して内筒12の燃焼空間にも流入する。炉体内に空気を送り込む送風ファンを、第1送風ファン2と第2送風ファン3に分けることにより、必要に応じて送風量(空気の圧送量)を個別に制御することが可能になる。そのため、例えば、内筒12の温度データに基づいて空気流通路Rbを流れる空気の送風量を制御することができる。 The air flow passage Ra and the air flow passage Rb are separated by a dividing plate 18. In this reference embodiment , the first blower fan 2 mainly sends air for cooling the middle portion and the tip portion of the furnace body away from the burner unit 13, and the second blower fan 3 is a furnace body close to the burner unit 13. It sends the air to be injected into the base end of the fire and the combustion space. That is, as will be described later, the air flowing through the air flow passage Rb also flows into the combustion space of the inner cylinder 12 via the through hole 14a of the base end portion 12b (inner cylinder base end plate 16) of the inner cylinder 12. .. By dividing the blower fan that sends air into the furnace body into the first blower fan 2 and the second blower fan 3, it is possible to individually control the blower amount (air pressure feed amount) as needed. Therefore, for example, the amount of air blown through the air flow passage Rb can be controlled based on the temperature data of the inner cylinder 12.
このように構成されるガス処理装置10は、ベースフレーム1上に設けられている。本参考形態では、例えば、外筒11や内筒12等からなる炉体は、ベースフレーム1の長手方向に複数箇所に立設されるレグ8aと、ベースフレーム1の長手方向に沿ってこれらのレグ8aに固定される2本のサイドメンバ8bとからなるレグフレーム8によって、ベースフレーム1上で支えられている。また、2機の送風ファン2,3や吸気ポート4,5は、固定金具やステー等によってベースフレーム1に固定されている。 The gas treatment device 10 configured in this way is provided on the base frame 1. In the present reference embodiment , for example, the furnace body composed of the outer cylinder 11 and the inner cylinder 12 has legs 8a erected at a plurality of locations in the longitudinal direction of the base frame 1 and these along the longitudinal direction of the base frame 1. It is supported on the base frame 1 by a leg frame 8 composed of two side members 8b fixed to the leg 8a. Further, the two blower fans 2 and 3 and the intake ports 4 and 5 are fixed to the base frame 1 by fixing metal fittings, stays and the like.
次に図5および図6を参照して、バーナユニット13、内筒基端プレート16、バーナホルダ17等の構成について説明する。外筒11の基端部11bには、中心部に円形状のバーナ取付口15aが開口する円形平板状の外筒基端プレート15がボルトおよびナットにより固定されている。バーナ取付口15aは、バーナユニット13を保持するバーナホルダ17を挿通した状態で外筒基端プレート15に固定可能にする円形穴であり、本参考形態では、バーナ取付口15aの機械的強度を高めるため、その内周に沿って内曲げのフランジ部が環状に形成されている。 Next, the configurations of the burner unit 13, the inner cylinder base end plate 16, the burner holder 17, and the like will be described with reference to FIGS. 5 and 6. A circular flat plate-shaped outer cylinder base end plate 15 having a circular burner attachment port 15a opening at the center thereof is fixed to the base end portion 11b of the outer cylinder 11 by bolts and nuts. The burner mounting port 15a is a circular hole that can be fixed to the outer cylinder base end plate 15 in a state where the burner holder 17 holding the burner unit 13 is inserted. In this reference embodiment , the mechanical strength of the burner mounting port 15a is increased. Therefore, the flange portion of the inward bending is formed in an annular shape along the inner circumference thereof.
バーナユニット13は、主に、バーナ部13aとスカート部13bにより構成されている。バーナ部13aは、例えば、先端に円錐台形状のノズル部を備えているとともに、燃料を供給する燃料パイプ90が接続されている。バーナ部13aの径方向周囲は、筒状のスカート部13bに覆われている。スカート部13bは、バーナ部13aのノズル部方向に向く先端側が拡径しているのに対して、後端側は同径の円筒形状をなしている。バーナユニット13は、バーナホルダ17に保持され外筒基端プレート15に固定された状態においては、バーナ部13aが内筒12の内部空間、つまり燃焼空間内に露出して燃料パイプ90から供給される燃料をノズル部から噴射する。スカート部13bの後端側の周囲には、バーナホルダ17内において空間部(バーナ周囲空間部)が形成されており、空気流通路Rbを流れる空気流の一部がこの空間部を介して図5に示す実線矢印の経路でスカート部13b内に流入する。この空気は、バーナ部13aのノズル部から噴射された燃料の燃焼に寄与する。 The burner unit 13 is mainly composed of a burner portion 13a and a skirt portion 13b. The burner portion 13a is provided with, for example, a truncated cone-shaped nozzle portion at the tip, and a fuel pipe 90 for supplying fuel is connected to the burner portion 13a. The radial circumference of the burner portion 13a is covered with a tubular skirt portion 13b. The skirt portion 13b has an enlarged diameter on the front end side of the burner portion 13a facing the nozzle portion, whereas the rear end side has a cylindrical shape having the same diameter. When the burner unit 13 is held by the burner holder 17 and fixed to the outer cylinder base end plate 15, the burner portion 13a is exposed in the inner space of the inner cylinder 12, that is, in the combustion space, and is supplied from the fuel pipe 90. Fuel is injected from the nozzle section. A space portion ( space portion around the burner) is formed in the burner holder 17 around the rear end side of the skirt portion 13b, and a part of the air flow flowing through the air flow passage Rb passes through this space portion in FIG. It flows into the skirt portion 13b by the path of the solid line arrow shown in. This air contributes to the combustion of the fuel injected from the nozzle portion of the burner portion 13a.
バーナホルダ17は、円筒部17a、保持体17b、外側プレート17c等により構成されている。円筒部17aは、外曲げのフランジ部が両端に形成されており、先端部は、外筒基端プレート15のバーナ取付口15aの内径よりも僅かに小さい外径寸法に設定されている。この先端部がバーナ取付口15aに挿入された状態で、バーナ取付口15aの環状フランジ部の高さ分だけ先端部よりも後端側に設けられるフランジ部(両端のフランジ部の一方)がボルトおよびナットにより外筒基端プレート15に固定されることで、バーナホルダ17が外筒基端プレート15に取り付けられる。円筒部17aに収容される保持体17bは、図略の固定構造によりバーナユニット13を円筒部17aの軸中心に保持する構造体である。外側プレート17cは、円筒部17aの後端側開口を閉塞する円形平板であり、円筒部17aの他方のフランジ部にボルトおよびナットにより固定される。 The burner holder 17 is composed of a cylindrical portion 17a, a holding body 17b, an outer plate 17c, and the like. The cylindrical portion 17a has flange portions for outer bending formed at both ends, and the tip portion is set to an outer diameter dimension slightly smaller than the inner diameter of the burner mounting port 15a of the outer cylinder base end plate 15. With this tip inserted into the burner mounting port 15a, the flange portion (one of the flange portions at both ends) provided on the rear end side of the tip portion by the height of the annular flange portion of the burner mounting port 15a is bolted. The burner holder 17 is attached to the outer cylinder base end plate 15 by being fixed to the outer cylinder base end plate 15 by the nut and the nut. The holding body 17b housed in the cylindrical portion 17a is a structure that holds the burner unit 13 at the axial center of the cylindrical portion 17a by a fixed structure (not shown). The outer plate 17c is a circular flat plate that closes the rear end side opening of the cylindrical portion 17a, and is fixed to the other flange portion of the cylindrical portion 17a with bolts and nuts.
内筒基端プレート16は、内筒12の基端部12bに相当する円盤形状の部材であり、内筒12の周壁部12aおよび先端部12cとともに燃焼空間を形成している。本参考形態では、周壁部12aの内径よりも周壁部12aの内周面に塗布された耐火材14の肉厚寸法だけ小径になるように内筒基端プレート16の外径寸法が設定されている。内筒基端プレート16の中心部には、バーナユニット13のスカート部13bの後端側同径部の外径よりも僅かに大きい内径寸法に設定されたバーナ貫通口16aが形成されている。また、内筒基端プレート16の外周縁には、周壁部12aに組み付けられた状態で、燃焼空間側に向けて立ち上がるフランジ部16cが環状に形成されている。さらに、バーナ貫通口16aとフランジ部16cとの間には、燃焼空間側に向けて突出する複数の空気噴射ノズル16bが内筒基端プレート16と同心円の周上に形成されている。 The inner cylinder base end plate 16 is a disk-shaped member corresponding to the base end portion 12b of the inner cylinder 12, and forms a combustion space together with the peripheral wall portion 12a and the tip portion 12c of the inner cylinder 12. In this reference embodiment , the outer diameter of the inner cylinder base end plate 16 is set so that the diameter of the refractory material 14 applied to the inner peripheral surface of the peripheral wall portion 12a is smaller than the inner diameter of the peripheral wall portion 12a. There is. A burner through port 16a set to an inner diameter slightly larger than the outer diameter of the rear end side same diameter portion of the skirt portion 13b of the burner unit 13 is formed in the central portion of the inner cylinder base end plate 16. Further, on the outer peripheral edge of the inner cylinder base end plate 16, a flange portion 16c that rises toward the combustion space side in a state of being assembled to the peripheral wall portion 12a is formed in an annular shape. Further, between the burner through port 16a and the flange portion 16c, a plurality of air injection nozzles 16b protruding toward the combustion space side are formed on the circumference concentric with the inner cylinder base end plate 16.
即ち、図6に示すように、複数の空気噴射ノズル16bは、内筒基端プレート16の中心部に配置されるバーナユニット13の周囲を取り囲むようにフランジ部16cの近傍に配置されている。本参考形態では、例えば、内筒基端プレート16の中心角22.5度間隔で16本の空気噴射ノズル16bを設けている。この数量は一例であり、後述する空気流の効果が発揮され得る範囲内で適宜設定される。また、空気噴射ノズル16bは等間隔に設ける必要はない。内筒基端プレート16が周壁部12aに組み付けられた状態においては、このような空気噴射ノズル16bは、その内側空間が空気流通路Rbに連通する。そのため、第2送風ファン3から圧送されて吸気口11gから空気流通路Rbに流入した空気は、例えば、図5に示す破線矢印のように、空気噴射ノズル16bを経由して周壁部12aの内部空間、つまり燃焼空間内に噴射される。なお、同図においては、図面表現上の便宜から、特定の空気噴射ノズル16bから空気が噴射される様子が図示されているが、すべての空気噴射ノズル16bから空気が噴射される。 That is, as shown in FIG. 6, the plurality of air injection nozzles 16b are arranged in the vicinity of the flange portion 16c so as to surround the periphery of the burner unit 13 arranged at the center of the inner cylinder base end plate 16. In this reference embodiment , for example, 16 air injection nozzles 16b are provided at intervals of 22.5 degrees at a central angle of the inner cylinder base end plate 16. This quantity is an example, and is appropriately set within a range in which the effect of the air flow described later can be exhibited. Further, the air injection nozzles 16b do not need to be provided at equal intervals. In a state where the inner cylinder base end plate 16 is assembled to the peripheral wall portion 12a, the inner space of such an air injection nozzle 16b communicates with the air flow passage Rb. Therefore, the air that has been pressure-fed from the second blower fan 3 and has flowed into the air flow passage Rb from the intake port 11g passes through the air injection nozzle 16b and enters the peripheral wall portion 12a, for example, as shown by the broken line arrow in FIG. It is injected into the space, that is, the combustion space. In the figure, for convenience of drawing representation, a state in which air is injected from a specific air injection nozzle 16b is shown, but air is injected from all the air injection nozzles 16b.
周壁部12aに組み付けられた状態で燃焼空間側に向く内筒基端プレート16の内側面には、内筒12と同様に、例えば、V字形状のフック(またはアンカー)が取り付けられている。また、これらのフックを骨材としてアルミナセメント等を厚肉に塗布した耐火材14がこのような内側面に形成されている。なお、参考形態では、空気噴射ノズル16bを火炎の輻射熱等から保護する必要上、耐火材14の厚さが空気噴射ノズル16bの軸長を超えるように耐火材14が形成されている。そのため、空気噴射ノズル16bの噴射孔に連通する貫通孔14aが耐火材14に形成されている。 Similar to the inner cylinder 12, for example, a V-shaped hook (or anchor) is attached to the inner side surface of the inner cylinder base end plate 16 which faces the combustion space side when assembled to the peripheral wall portion 12a. Further, a refractory material 14 obtained by applying alumina cement or the like to a thick wall using these hooks as an aggregate is formed on such an inner surface surface. In the reference embodiment , the refractory material 14 is formed so that the thickness of the refractory material 14 exceeds the axial length of the air injection nozzle 16b because it is necessary to protect the air injection nozzle 16b from the radiant heat of the flame. Therefore, a through hole 14a communicating with the injection hole of the air injection nozzle 16b is formed in the refractory material 14.
このように本参考形態のガス処理装置10では、内筒基端プレート16においてフランジ部16cの近傍に複数の空気噴射ノズル16bを環状に設ける構成を採る。そのため、内筒基端プレート16が周壁部12aに組み付けられた状態では、周壁部12aに塗布された耐火材14の表面近傍かつ耐火材14の内周のほぼ全周に亘って複数の空気噴射ノズル16bが配置される。これにより、第2送風ファン3から圧送された空気流通路Rb内の空気は、空気噴射ノズル16bから燃焼空間内に噴射されると、燃焼空間を形成する耐火材14の表面を沿うように流れる。 As described above, the gas processing apparatus 10 of the present reference embodiment adopts a configuration in which a plurality of air injection nozzles 16b are provided in an annular shape in the vicinity of the flange portion 16c in the inner cylinder base end plate 16. Therefore, in a state where the inner cylinder base end plate 16 is assembled to the peripheral wall portion 12a, a plurality of air jets are injected near the surface of the refractory material 14 applied to the peripheral wall portion 12a and over substantially the entire inner circumference of the refractory material 14. The nozzle 16b is arranged. As a result, when the air in the air flow passage Rb pumped from the second blower fan 3 is injected into the combustion space from the air injection nozzle 16b, it flows along the surface of the fireproof material 14 forming the combustion space. ..
つまり、空気噴射ノズル16bから噴射された空気は、内筒12の内周面(耐火材14の表面)に沿った空気流になって燃焼空間内を流れることから、内筒12の内周面(耐火材14の表面)がこの空気流により冷却される。そのため、このような複数の空気噴射ノズル16bが設けられていない場合に比べて、耐火材14の厚さを薄くすることが可能になるので、ガス処理装置10の装置重量を軽量化することができる。 That is, the air injected from the air injection nozzle 16b becomes an air flow along the inner peripheral surface of the inner cylinder 12 (the surface of the refractory material 14) and flows in the combustion space, so that the inner peripheral surface of the inner cylinder 12 (The surface of the refractory material 14) is cooled by this air flow. Therefore, the thickness of the refractory material 14 can be reduced as compared with the case where the plurality of air injection nozzles 16b are not provided, so that the weight of the gas processing device 10 can be reduced. it can.
特に、燃料パイプ90から供給される燃料がBOG等の気体燃料である場合には、軽油、A重油や廃油等の石油系燃料に比べて炭素含有量が少ないため、バーナ部13aによって形成される火炎からの輻射伝熱量よりも、対流伝熱量分が相対的に大きくなる。そのため、ガス処理装置10がBOG等の揮発性液体燃料から発生した不要なガスを焼却処理する場合には、内筒12の内周面は、バーナ部13aの火炎による輻射熱量よりも対流伝熱量の方が影響を受け易い。したがって、内筒12の内周面(耐火材14の表面)に沿って空気噴射ノズル16bから空気流を噴射することにより、その空気流に当該内周面が覆われる。これにより、輻射伝熱量が相対的に少なくなったことに加えて、内筒12の内周面(耐火材14の表面)に到達する対流伝熱量も減少させることが可能になるため、内筒12の内周面の温度を下げることができる。よって、耐火材14の厚さを薄くすることが可能になり、ガス処理装置10の装置重量を減少させることができる。また、空気流量の最適化によって耐火材14を不要とすることもできる場合があり、ひいてはその分小型化が可能になる。 In particular, when the fuel supplied from the fuel pipe 90 is a gaseous fuel such as BOG, it is formed by the burner portion 13a because the carbon content is lower than that of petroleum-based fuels such as light oil, A heavy oil and waste oil. The amount of convection heat transfer is relatively larger than the amount of radiant heat transfer from the flame. Therefore, when the gas treatment device 10 incinerates unnecessary gas generated from a volatile liquid fuel such as BOG, the inner peripheral surface of the inner cylinder 12 has a convection heat transfer amount rather than the radiant heat amount due to the flame of the burner portion 13a. Is more susceptible. Therefore, by injecting an air flow from the air injection nozzle 16b along the inner peripheral surface (the surface of the refractory material 14) of the inner cylinder 12, the inner peripheral surface is covered with the air flow. As a result, in addition to the relatively small amount of radiant heat transfer, the amount of convection heat transfer that reaches the inner peripheral surface (the surface of the refractory material 14) of the inner cylinder 12 can also be reduced. The temperature of the inner peripheral surface of 12 can be lowered. Therefore, the thickness of the refractory material 14 can be reduced, and the weight of the gas treatment device 10 can be reduced. Further, by optimizing the air flow rate, it may be possible to eliminate the need for the refractory material 14, which in turn makes it possible to reduce the size.
また、第2送風ファン3による送風能力を高めて空気噴射ノズル16bから噴射される空気の流量を増加させる構成を採ることによって、内筒12の内周面の温度を一層低下させることも可能になる。これにより、例えば、耐火材14自体を廃止した構成(いわゆるメタルスロート)にすることも可能になるので、ガス処理装置10の装置重量をさらに軽量化することができる。なお、このような第2送風ファン3による送風能力や、空気噴射ノズル16bの数量、配置やその間隔等は、実験や計算機シミュレーションの結果に基づいて上述したような空気流の効果が発揮され得る範囲内で適宜設定される。 Further, the temperature of the inner peripheral surface of the inner cylinder 12 can be further lowered by adopting a configuration in which the air blowing capacity of the second blowing fan 3 is increased to increase the flow rate of the air injected from the air injection nozzle 16b. Become. As a result, for example, the refractory material 14 itself can be abolished (so-called metal throat), so that the weight of the gas treatment device 10 can be further reduced. It should be noted that the blowing capacity of the second blowing fan 3 and the quantity, arrangement, and intervals of the air injection nozzles 16b can exhibit the above-mentioned effect of the air flow based on the results of experiments and computer simulations. It is set appropriately within the range.
なお、上述した参考形態では、ガス処理装置10により焼却処理される対象(燃料パイプ90から供給される燃料)として、BOGの場合を例示して説明したが、焼却処理の対象は、例えば、廃油等の石油系燃料であっても良い。また、外筒11および内筒12に、廃棄物投入口とこの投入口を開閉自在に覆う蓋部とを設けることにより、ガス処理装置10を固形廃棄物を燃焼する廃棄物焼却装置として使用することも可能である。この場合には、燃料パイプ90から供給される燃料は、例えば、BOG、軽油やA重油等が想定される。 In the above-mentioned reference embodiment , the case of BOG has been illustrated as an object to be incinerated by the gas treatment apparatus 10 (fuel supplied from the fuel pipe 90), but the object of the incineration treatment is, for example, waste oil. It may be a petroleum-based fuel such as. Further, the gas treatment device 10 is used as a waste incineration device for burning solid waste by providing the outer cylinder 11 and the inner cylinder 12 with a waste input port and a lid portion that covers the input port so as to be openable and closable. It is also possible. In this case, the fuel supplied from the fuel pipe 90 is assumed to be, for example, BOG, light oil, A heavy oil, or the like.
また、本参考形態のガス処理装置10を、燃焼ガス供給装置(高温ガス発生装置)として機能させることができる。例えば、ディーゼルエンジンを推進機関とする船舶において、この燃焼ガス供給装置を用いて供給される高温ガス(燃焼ガス)中に尿素水を噴射し加水分解させて還元剤ガス(アンモニア)を生成し、この還元剤ガスを含む高温ガスを、ディーゼルエンジンからの排ガス中に供給することによって、NOxを脱硝装置により浄化することも可能である。この場合には、図7(A)に示すように、本参考形態の接続部11dまたは排気筒19の出口に、尿素水加水分解ユニット104を配置し、その下流側にディーゼルエンジン(外部機関)の排気ガスが流れる配管100を接続する。なお、この場合には、燃料パイプ90から供給される燃料は、例えば、液化天然ガス、軽油やA重油等が想定される。また、尿素水加水分解ユニット104と燃焼ガス供給装置とを一体化させて尿素水加水分解装置とすることも可能である。 Further, the gas processing device 10 of this reference embodiment can function as a combustion gas supply device (high temperature gas generator). For example, in a ship using a diesel engine as a propulsion engine, urea water is injected into a high-temperature gas (combustion gas) supplied using this combustion gas supply device and hydrolyzed to generate a reducing agent gas (ammonia). By supplying the high temperature gas containing the reducing agent gas into the exhaust gas from the diesel engine, NOx can be purified by the denitration device. In this case, as shown in FIG. 7 (A), the urea water hydrolysis unit 104 is arranged at the outlet of the connection portion 11d or the exhaust pipe 19 of this reference embodiment , and the diesel engine (external engine) is located downstream thereof. The pipe 100 through which the exhaust gas of the above flows flows is connected. In this case, the fuel supplied from the fuel pipe 90 is assumed to be, for example, liquefied natural gas, light oil, heavy fuel oil A, or the like. It is also possible to integrate the urea water hydrolysis unit 104 and the combustion gas supply device into a urea water hydrolysis device.
また、図7(B)に示すように、参考形態のガス処理装置10の接続部11dまたは排気筒19をディーゼルエンジン(外部機関)の排気ガスが流れる配管100の途中に接続して使用しても良い。この場合には、既設の配管100に接続部101を形成しそれに対してガス処理装置10の接続部11dまたは排気筒19を連結して、配管100の内側空間(排ガス流通路)と内筒12の内側空間(燃焼空間)とが連通するように構成する。配管100や接続部101の周囲には、耐火材103を配置して高温状態の配管100等が外部に露出することを防止する。 Further, as shown in FIG. 7B, the connection portion 11d or the exhaust pipe 19 of the gas processing device 10 of the reference embodiment is used by being connected in the middle of the pipe 100 through which the exhaust gas of the diesel engine (external engine) flows. Is also good. In this case, a connection portion 101 is formed in the existing pipe 100, and the connection portion 11d or the exhaust pipe 19 of the gas treatment device 10 is connected to the connection portion 101, so that the inner space (exhaust gas flow passage) of the pipe 100 and the inner cylinder 12 are connected. It is configured so that it communicates with the inner space (combustion space) of. A refractory material 103 is arranged around the pipe 100 and the connection portion 101 to prevent the pipe 100 and the like in a high temperature state from being exposed to the outside.
これにより、接続部11dまたは排気筒19から排出される高温排気が排ガス流通路に流れ込んでディーゼルエンジン(外部機関)の排気ガスと混ざる。そのため、脱硝触媒が十分に活性する温度まで排ガス温度を上昇させた状態で下流側の脱硝装置に送り込むことが可能になる。つまり、図7(B)に示す使用例においては、ガス処理装置10を排ガス加熱装置として機能させることができる。なお、図7(B)において、紙面右側を配管100の上流側(下流側)にしても良いし、また紙面左側を配管100の上流側(下流側)にしても良い。 As a result, the high-temperature exhaust discharged from the connection portion 11d or the exhaust stack 19 flows into the exhaust gas flow passage and mixes with the exhaust gas of the diesel engine (external engine). Therefore, it is possible to send the exhaust gas to the denitration device on the downstream side in a state where the exhaust gas temperature is raised to a temperature at which the denitration catalyst is sufficiently activated. That is, in the usage example shown in FIG. 7B, the gas treatment device 10 can function as an exhaust gas heating device. In FIG. 7B, the right side of the paper surface may be the upstream side (downstream side) of the pipe 100, or the left side of the paper surface may be the upstream side (downstream side) of the pipe 100.
既設の配管100に対する接続態様は、例えば、図7(C)に示すように構成しても良い。即ち、外筒11の筒軸Jに沿って突出するように先端部11cに接続部11dまたは排気筒19を接続したガス処理装置10Aにおいても、当該ガス処理装置10Aを配管100の接続部101に接続することにより、図7(B)の場合と同様に、当該ガス処理装置10Aを排ガス加熱装置として機能させることができる。なお、図7(C)において、紙面上側を配管100の上流側(下流側)にしても良いし、また紙面下側を配管100の上流側(下流側)にしても良い。 The connection mode to the existing pipe 100 may be configured as shown in FIG. 7 (C), for example. That is, even in the gas treatment device 10A in which the connection portion 11d or the exhaust pipe 19 is connected to the tip portion 11c so as to project along the cylinder shaft J of the outer cylinder 11, the gas treatment device 10A is also connected to the connection portion 101 of the pipe 100. By connecting, the gas treatment device 10A can function as an exhaust gas heating device as in the case of FIG. 7B. In FIG. 7C, the upper side of the paper surface may be the upstream side (downstream side) of the pipe 100, or the lower side of the paper surface may be the upstream side (downstream side) of the pipe 100.
[第1実施形態]
次に、本発明の燃焼装置を排ガス加熱装置に適用した第1実施形態を図8〜図17に基づいて説明する。第1実施形態の排ガス加熱装置20は、例えば、ディーゼルエンジン(外部機関)の排気ガスが流れる配管100の途中に接続することにより脱硝触媒が十分に活性する温度まで排ガス温度を上昇させる加熱装置であり、船舶に搭載される舶用の燃焼装置である。なお、参考形態のガス処理装置10と実質的に同一の構成部分には同一符号を付して説明を簡略にする。
First Embodiment
Next, the first embodiment in which the combustion device of the present invention is applied to the exhaust gas heating device will be described with reference to FIGS. 8 to 17. The exhaust gas heating device 20 of the first embodiment is, for example, a heating device that raises the exhaust gas temperature to a temperature at which the denitration catalyst is sufficiently activated by connecting to the middle of a pipe 100 through which the exhaust gas of a diesel engine (external engine) flows. Yes, it is a marine combustion device mounted on a ship. The same components as those of the gas processing apparatus 10 of the reference embodiment are designated by the same reference numerals to simplify the description.
図8〜図11に示すように、排ガス加熱装置20は、主に、外筒21、内筒22、排ガス噴射部26、バーナユニット13、バーナホルダ17、第1ファン2、第2ファン3等により構成されている。 As shown in FIGS. 8 to 11, the exhaust gas heating device 20 is mainly composed of an outer cylinder 21, an inner cylinder 22, an exhaust gas injection unit 26, a burner unit 13, a burner holder 17, a first fan 2, a second fan 3, and the like. It is configured.
外筒21は、例えば、有底の円筒形状をなす筒体であり、鋼板により構成されている。即ち、円筒状に形成されている周壁部21aに対し、その一端側が内曲げのフランジ形状をなす円環状の基端部21bにより囲まれるように開口しており、また他端側が円形平板状の先端部21cにより閉塞されている。周壁部21aには、外筒21の径方向に円筒状に延びる接続部21d,21gが形成されており、先端にはフランジ部21h,21eがそれぞれ設けられている。即ち、外筒21(または内筒22)の筒軸Jに対して直交する方向(軸Kに沿う方向)またはほぼ直交する方向に接続部21d,21gが延出するように形成されている(既設の配管100に対して直交方向またはほぼ直交方向に筒軸Jを向けて外筒21または内筒22を配置する)。 The outer cylinder 21 is, for example, a cylinder having a bottomed cylindrical shape and is made of a steel plate. That is, the peripheral wall portion 21a formed in a cylindrical shape is opened so that one end side thereof is surrounded by an annular base end portion 21b having an inwardly bent flange shape, and the other end side is a circular flat plate shape. It is blocked by the tip portion 21c. The peripheral wall portion 21a is formed with connecting portions 21d and 21g extending in a cylindrical shape in the radial direction of the outer cylinder 21, and flange portions 21h and 21e are provided at the tips thereof, respectively. That is, the connecting portions 21d and 21g are formed so as to extend in a direction orthogonal to the cylinder axis J of the outer cylinder 21 (or the inner cylinder 22) (a direction along the axis K) or a direction substantially orthogonal to the cylinder axis J (the direction along the axis K). The outer cylinder 21 or the inner cylinder 22 is arranged with the cylinder axis J facing in the direction orthogonal to or substantially orthogonal to the existing pipe 100).
接続部21d、21gは、それぞれの筒軸が同じ軸Kになるように配置されており、また接続部21d、21gやそれぞれのフランジ部21e,21hは、船舶内に既に設けられている配管100に接続可能な形状仕様に設定されている。これにより、例えば、既設の配管100の位置を変更することなく、当該配管100の途中に排ガス加熱装置20の接続部21d、21gを連結可能にしている。本第1実施形態では、配管100のうち、ディーゼルエンジン(外部機関)が接続されている排ガス上流側の上流管100aには、フランジ部21eを介して接続部21dが連結され、また排ガス下流側の下流管100bには、フランジ部21hを介して接続部21gが連結される。排ガス上流側の接続部21dには、排気ガスを取り込むための取入口21fが形成されている。 The connecting portions 21d and 21g are arranged so that their respective cylinder shafts have the same shaft K, and the connecting portions 21d and 21g and the respective flange portions 21e and 21h are pipes 100 already provided in the ship. It is set to a shape specification that can be connected to. Thereby, for example, the connection portions 21d and 21g of the exhaust gas heating device 20 can be connected in the middle of the existing pipe 100 without changing the position of the existing pipe 100. In the first embodiment, of the pipe 100, the connecting portion 21d is connected to the upstream pipe 100a on the upstream side of the exhaust gas to which the diesel engine (external engine) is connected via the flange portion 21e, and the downstream side of the exhaust gas is also connected. A connecting portion 21g is connected to the downstream pipe 100b of the above via a flange portion 21h. An intake port 21f for taking in the exhaust gas is formed in the connection portion 21d on the upstream side of the exhaust gas.
この取入口21fは、その上方(各図に示す座標系のZ軸の矢印先端方向)が、上流管100a方向に開口しかつ燃焼空間方向を閉塞するカバー27により覆われている。これにより、上流管100aから流れ込む排気ガスの一部が取入口21fに流れ込み易くなるようにカバー27により排気ガスの流れを制御している。また取入口21fには、排ガスダクト28が接続されている。この排ガスダクト28は、後述の排ガス噴射部26に接続されている。これにより、取入口21fから流れ込んだ排気ガスを当該排ガス噴射部26に導入可能にしている。周壁部21aには、このほかに吸気口21i,21jも開口しており、これらには後述の第1吸気ダクト6や第2吸気ダクト7が接続される。基端部21bの開口は、後述するように、円形平板状の外筒基端プレート23により覆われて閉塞される。 The intake 21f is covered above it (in the direction of the arrow tip of the Z axis of the coordinate system shown in each figure) by a cover 27 that opens in the upstream pipe 100a direction and closes in the combustion space direction. As a result, the flow of the exhaust gas is controlled by the cover 27 so that a part of the exhaust gas flowing from the upstream pipe 100a easily flows into the intake port 21f. An exhaust gas duct 28 is connected to the intake 21f. The exhaust gas duct 28 is connected to an exhaust gas injection unit 26 described later. As a result, the exhaust gas flowing from the intake port 21f can be introduced into the exhaust gas injection unit 26. In addition, the intake ports 21i and 21j are also opened in the peripheral wall portion 21a, and the first intake duct 6 and the second intake duct 7 described later are connected to these. The opening of the base end portion 21b is covered and closed by the circular flat plate-shaped outer cylinder base end plate 23, as will be described later.
内筒22は、外筒21の内部に収容されるとともに、内部に燃焼空間を形成する筒体であり、外筒21と同様に、有底の円筒形状に形成されている。内筒22は、円筒状の周壁部22aの一端側が基端部22bとしての内筒基端プレート24により閉塞されており、また他端側も円形平板状の先端部22cにより閉塞されている。周壁部22aの他端側付近には、上流管100aから排気ガスを内筒22内、つまり燃焼空間に流入させるための流入部22dと、燃焼空間から下流管100bに排気ガスを流出させるための流出部22eとがそれぞれ形成されている。即ち、周壁部22aには、外筒21の接続部21dに接続される流入部22dが形成されており、内筒22の燃焼空間と上流管100aの内側空間とを連通可能にしている。また、接続部21gの内側に向けて円筒形状に延びる流出部22eが形成されており、内筒22の燃焼空間と下流管100bの内側空間とを連通可能にしている。なお、内筒22の他端側は、先端部22c等により閉塞することなく、開口可能に構成しても良い。 The inner cylinder 22 is a cylinder that is housed inside the outer cylinder 21 and forms a combustion space inside, and is formed in a bottomed cylindrical shape like the outer cylinder 21. In the inner cylinder 22, one end side of the cylindrical peripheral wall portion 22a is closed by the inner cylinder base end plate 24 as the base end portion 22b, and the other end side is also closed by the circular flat plate-shaped tip portion 22c. In the vicinity of the other end side of the peripheral wall portion 22a, an inflow portion 22d for inflowing the exhaust gas from the upstream pipe 100a into the inner cylinder 22, that is, the combustion space, and an inflow portion 22d for flowing the exhaust gas from the combustion space to the downstream pipe 100b. The outflow portion 22e and the outflow portion 22e are formed respectively. That is, the peripheral wall portion 22a is formed with an inflow portion 22d connected to the connecting portion 21d of the outer cylinder 21, so that the combustion space of the inner cylinder 22 and the inner space of the upstream pipe 100a can communicate with each other. Further, an outflow portion 22e extending in a cylindrical shape toward the inside of the connecting portion 21g is formed so that the combustion space of the inner cylinder 22 and the inner space of the downstream pipe 100b can communicate with each other. The other end side of the inner cylinder 22 may be configured to be openable without being blocked by the tip portion 22c or the like.
このような内筒22の内周面には、耐火材14が設けられている。即ち、内筒22は、一端側の基端部22b(内筒基端プレート24)にバーナユニット13が設けられ、そのバーナ部13aから内筒22の燃焼空間に火炎が形成される。本第1実施形態では、バーナユニット13に対して燃料パイプ90から石油系燃料(例えば、軽油、A重油等)が供給される。そのため、内筒22の内周面に耐火材14を配置して、周壁部22a、基端部22bおよび先端部22cを火炎の輻射熱等から保護する。耐火材14は、前述の参考形態の場合と同様に、例えばキャスタブルである。なお、耐火材14、バーナユニット13、バーナホルダ17は、前述の参考形態の場合と同様に構成されており、参考形態においてそれぞれについて記載した内容をほぼ引用することができる。この場合、参考形態の外筒基端プレート15に関する記載は、外筒基端プレート23に置き換える必要があることに注意されたい。即ち、外筒基端プレート15は外筒基端プレート23に、またバーナ取付口15aはバーナ取付口23aに、それぞれ置き換える必要がある。 A refractory material 14 is provided on the inner peripheral surface of such an inner cylinder 22. That is, in the inner cylinder 22, a burner unit 13 is provided at the base end portion 22b (inner cylinder base end plate 24) on one end side, and a flame is formed from the burner portion 13a in the combustion space of the inner cylinder 22. In the first embodiment, petroleum-based fuel (for example, light oil, heavy fuel oil A, etc.) is supplied to the burner unit 13 from the fuel pipe 90. Therefore, the refractory material 14 is arranged on the inner peripheral surface of the inner cylinder 22 to protect the peripheral wall portion 22a, the base end portion 22b, and the tip portion 22c from the radiant heat of the flame. The refractory material 14 is, for example, castable, as in the case of the above-mentioned reference form . The refractory material 14, the burner unit 13, and the burner holder 17 are configured in the same manner as in the case of the above-mentioned reference form , and the contents described for each in the reference form can be substantially quoted. In this case, it should be noted that the description of the outer cylinder base end plate 15 in the reference form needs to be replaced with the outer cylinder base end plate 23. That is, the outer cylinder base end plate 15 needs to be replaced with the outer cylinder base end plate 23, and the burner mounting port 15a needs to be replaced with the burner mounting port 23a.
このように構成される炉体においては、外筒21と内筒22との間に隙間が形成されている。即ち、内筒22(周壁部22a、基端部22bおよび先端部22c)の外側面と外筒基端プレート23を含む外筒21の内側面との間には空気流通路Ra,Rbが形成されている。空気流通路Raは、外筒21の周壁部21aに形成されている吸気口21iに連通しており、また空気流通路Rbは、周壁部21aに形成されている吸気口21jに連通している。本第1実施形態の場合にも、空気流通路Ra,Rbを区画する分割プレート18が設けられている。 In the furnace body configured in this way, a gap is formed between the outer cylinder 21 and the inner cylinder 22. That is, air flow passages Ra and Rb are formed between the outer surface of the inner cylinder 22 (peripheral wall portion 22a, base end portion 22b and tip portion 22c) and the inner surface of the outer cylinder 21 including the outer cylinder base end plate 23. Has been done. The air flow passage Ra communicates with the intake port 21i formed in the peripheral wall portion 21a of the outer cylinder 21, and the air flow passage Rb communicates with the intake port 21j formed in the peripheral wall portion 21a. .. Also in the case of the first embodiment, the dividing plate 18 for partitioning the air flow passages Ra and Rb is provided.
本第1実施形態では、内筒22の基端部22bと外筒21の外筒基端プレート23との間に排ガス噴射部26を設けている。この排ガス噴射部26は、排ガスダクト28に接続されており、排ガスダクト28から導入される排気ガスを排ガスギャラリー26aや排ガス噴射ノズル26dを介して内筒22の燃焼空間内に噴射可能にしている。排ガス噴射部26の構成については、後で図12および図13を参照しながら詳述する。 In the first embodiment, the exhaust gas injection portion 26 is provided between the base end portion 22b of the inner cylinder 22 and the outer cylinder base end plate 23 of the outer cylinder 21. The exhaust gas injection unit 26 is connected to the exhaust gas duct 28, and makes it possible to inject the exhaust gas introduced from the exhaust gas duct 28 into the combustion space of the inner cylinder 22 via the exhaust gas gallery 26a and the exhaust gas injection nozzle 26d . .. The configuration of the exhaust gas injection unit 26 will be described in detail later with reference to FIGS. 12 and 13.
また、吸気口21iには、第1ファン2の送風口にフランジ部6aを介して連結された第1吸気ダクト6が接続されており、吸気口21jには、第2ファン3の送風口にフランジ部7aを介して連結された第2吸気ダクト7が接続されている。第1送風ファン2、第2送風ファン3、第1吸気ポート4、第2吸気ポート5、第1吸気ダクト6、第2吸気ダクト7も、前述の参考形態の場合と同様にそれぞれ構成されている。そのため、これらの構成に関しても、参考形態のところでそれぞれについて記載した内容をほぼ引用することができる。 Further, the intake port 21i is connected to the first intake duct 6 connected to the air outlet of the first fan 2 via the flange portion 6a, and the intake port 21j is connected to the air outlet of the second fan 3. A second intake duct 7 connected via a flange portion 7a is connected. The first blower fan 2, the second blower fan 3, the first intake port 4, the second intake port 5, the first intake duct 6, and the second intake duct 7 are also configured as in the case of the above-described reference form. There is. Therefore, with respect to these configurations, the contents described for each can be almost quoted in the reference form .
第1ファン2から圧送された空気は、第1吸気ダクト6を経由して外筒21の吸気口21iに送り込まれ、第2ファン3から圧送された空気は、第2吸気ダクト7を経由して外筒21の吸気口21jに送り込まれる。これにより、吸気口21i,21jからそれぞれ空気流通路Ra,Rbに流入した空気は、例えば、図10や図11に表されている点線矢印の方向に流れて内筒22の外側面に接触することにより、内筒22を空気冷却することを可能にしている。 The air pumped from the first fan 2 is sent to the intake port 21i of the outer cylinder 21 via the first intake duct 6, and the air pumped from the second fan 3 passes through the second intake duct 7. Is sent to the intake port 21j of the outer cylinder 21. As a result, the air flowing into the air flow passages Ra and Rb from the intake ports 21i and 21j, respectively, flows in the direction of the dotted arrow shown in FIGS. 10 and 11, and comes into contact with the outer surface of the inner cylinder 22. This makes it possible to cool the inner cylinder 22 with air.
なお、空気流通路Raと空気流通路Rbは、分割プレート18により分離されている。本第1実施形態においても、第1送風ファン2は、主に、バーナユニット13から離れた炉体の中間部と先端部を冷却する空気を送り、第2送風ファン3は、バーナユニット13に近い炉体の基端部や燃焼空間内に噴射させる空気を送る。つまり、空気流通路Rbを流れる空気は、後述するように、内筒22の基端部22b(内筒基端プレート24)の貫通孔14aを経由して内筒22の燃焼空間にも流入する。炉体内に空気を送り込む送風ファンを、第1送風ファン2と第2送風ファン3に分けることにより、必要に応じて送風量(空気の圧送量)を個別に制御することが可能になる。そのため、例えば、内筒22の温度データに基づいて空気流通路Rbを流れる空気の送風量を制御することができる。 The air flow passage Ra and the air flow passage Rb are separated by a dividing plate 18. Also in the first embodiment, the first blower fan 2 mainly sends air for cooling the middle portion and the tip portion of the furnace body away from the burner unit 13, and the second blower fan 3 sends the second blower fan 3 to the burner unit 13. It sends air to be injected into the base end of a nearby furnace body and the combustion space. That is, as will be described later, the air flowing through the air flow passage Rb also flows into the combustion space of the inner cylinder 22 via the through hole 14a of the base end portion 22b (inner cylinder base end plate 24) of the inner cylinder 22. .. By dividing the blower fan that sends air into the furnace body into the first blower fan 2 and the second blower fan 3, it is possible to individually control the blower amount (air pressure feed amount) as needed. Therefore, for example, the amount of air blown through the air flow passage Rb can be controlled based on the temperature data of the inner cylinder 22.
このように構成される排ガス加熱装置20も、参考形態のガス処理装置10と同様に、ベースフレーム1上に設けられている。ベースフレーム1およびレグフレーム8も、参考形態の場合と同様に構成されており、参考形態のところでそれぞれについて記載した内容をほぼ引用することができる。 The exhaust gas heating device 20 configured in this way is also provided on the base frame 1 like the gas treatment device 10 of the reference form . The base frame 1 and the leg frame 8 is also configured similarly to the case of the reference embodiment, it is possible to substantially quote contents described for each at the reference embodiment.
次に図12および図13を参照して、バーナユニット13、バーナホルダ17、内筒基端プレート24、排ガス噴射部26等の構成について説明する。外筒21の基端部21bには、中心部に円形状のバーナ取付口23aが開口するとともに、接続部21d側寄り(図12に表されている座標系のY軸の矢印根元方向側寄り)に排ガス入力管取付口23bが開口する円形平板状の外筒基端プレート23がボルトおよびナットにより固定されている。バーナ取付口23aは、バーナユニット13を保持するバーナホルダ17を挿通した状態で外筒基端プレート23に固定可能にする円形穴であり、参考形態の外筒基端プレート15のバーナ取付口15aと同様に構成されている。また、排ガス入力管取付口23bは、排ガス噴射部26の排ガス入力管26cの外径よりも僅かに大きい内径寸法に設定されており、排ガス入力管26cの貫通を可能にしている。 Next, the configurations of the burner unit 13, the burner holder 17, the inner cylinder base end plate 24, the exhaust gas injection unit 26, and the like will be described with reference to FIGS. 12 and 13. A circular burner mounting port 23a opens in the center of the base end portion 21b of the outer cylinder 21, and is closer to the connection portion 21d side (toward the root direction of the arrow of the Y axis of the coordinate system shown in FIG. 12). ), The circular flat plate-shaped outer cylinder base end plate 23 through which the exhaust gas input pipe mounting port 23b opens is fixed by bolts and nuts. The burner mounting port 23a is a circular hole that can be fixed to the outer cylinder base end plate 23 with the burner holder 17 holding the burner unit 13 inserted, and is the burner mounting port 15a of the outer cylinder base end plate 15 of the reference form. It is configured in the same way. Further, the exhaust gas input pipe attachment port 23b is set to have an inner diameter slightly larger than the outer diameter of the exhaust gas input pipe 26c of the exhaust gas injection unit 26, and enables the exhaust gas input pipe 26c to penetrate.
内筒基端プレート24は、内筒22の基端部22bに相当する円盤形状の部材であり、内筒22の周壁部22aおよび先端部22cとともに燃焼空間を形成している。本第1実施形態では、周壁部22aの内径よりも周壁部22aの内周面に塗布された耐火材14の肉厚寸法だけ小径になるように内筒基端プレート24の外径寸法が設定されている。内筒基端プレート24の中心部には、バーナユニット13のスカート部13bの後端側同径部の外径よりも僅かに大きい内径寸法に設定されたバーナ貫通口24aが形成されている。また、内筒基端プレート24の外周縁には、周壁部22aに組み付けられた状態で、燃焼空間側に向けて立ち上がるフランジ部24cが環状に形成されている。さらに、バーナ貫通口24aとフランジ部24cとの間には、燃焼空間側に向けて突出する複数の空気噴射ノズル24bが内筒基端プレート24と同心円の周上に形成されている。 The inner cylinder base end plate 24 is a disk-shaped member corresponding to the base end portion 22b of the inner cylinder 22, and forms a combustion space together with the peripheral wall portion 22a and the tip portion 22c of the inner cylinder 22. In the first embodiment, the outer diameter of the inner cylinder base end plate 24 is set so that the diameter is smaller than the inner diameter of the peripheral wall portion 22a by the wall thickness dimension of the refractory material 14 applied to the inner peripheral surface of the peripheral wall portion 22a. Has been done. A burner through port 24a set to an inner diameter slightly larger than the outer diameter of the rear end side same diameter portion of the skirt portion 13b of the burner unit 13 is formed in the central portion of the inner cylinder base end plate 24. Further, on the outer peripheral edge of the inner cylinder base end plate 24, a flange portion 24c that rises toward the combustion space side in a state of being assembled to the peripheral wall portion 22a is formed in an annular shape. Further, between the burner through port 24a and the flange portion 24c, a plurality of air injection nozzles 24b protruding toward the combustion space side are formed on the circumference concentric with the inner cylinder base end plate 24.
本第1実施形態では、内筒基端プレート24は、このように内筒基端プレート24と同心円の周上に形成される空気噴射ノズル24bのほかに、同じ円周上に貫通孔24dを形成している。例えば、空気噴射ノズル24bと貫通孔24dとが同じ円周上で等間隔で交互に位置するように配置されている。この貫通孔24dには、排ガス噴射部26の排ガス噴射ノズル26dが挿通される。 In the first embodiment, the inner cylinder base end plate 24 has a through hole 24d on the same circumference in addition to the air injection nozzle 24b formed on the circumference concentric with the inner cylinder base end plate 24. Is forming. For example, the air injection nozzles 24b and the through holes 24d are arranged so as to be alternately positioned at equal intervals on the same circumference. The exhaust gas injection nozzle 26d of the exhaust gas injection unit 26 is inserted through the through hole 24d.
排ガス噴射部26は、内筒22の外径とほぼ同じ外径寸法に設定された中空の円盤形状に形成されており、内部に円環状の排ガスギャラリー26aを備えている。また排ガスギャラリー26aは、中央部にバーナホルダ17の円筒部17aが貫通可能な貫通口26bを形成している。排ガス噴射部26は、例えば、図略の取付構造を介してバーナホルダ17に組み付けられる。バーナホルダ17に組み付けられた排ガス噴射部26は、バーナホルダ17の円筒部17aを取り囲むように内筒基端プレート24と外筒基端プレート23との間に配置される。 The exhaust gas injection unit 26 is formed in a hollow disk shape set to have an outer diameter dimension substantially the same as the outer diameter of the inner cylinder 22, and has an annular exhaust gas gallery 26a inside. Further, the exhaust gas gallery 26a has a through hole 26b formed in the central portion through which the cylindrical portion 17a of the burner holder 17 can penetrate. The exhaust gas injection unit 26 is assembled to the burner holder 17 via, for example, a mounting structure (not shown). The exhaust gas injection portion 26 assembled to the burner holder 17 is arranged between the inner cylinder base end plate 24 and the outer cylinder base end plate 23 so as to surround the cylindrical portion 17a of the burner holder 17.
また、排ガス噴射部26は、外筒基端プレート23側に突出する排ガス入力管26cと、内筒基端プレート24側に突出する複数の噴射ノズル26dとを備えている。これらはいずれも排ガスギャラリー26aに連通している。排ガス入力管26cは、排ガスダクト28に連結されており、排ガスダクト28から導入された排気ガスが排ガス入力管26cを経由して排ガスギャラリー26aに流入する。また、排ガス入力管26cから排ガスギャラリー26aに流入した排気ガスは、複数の排ガス噴射ノズル26dから噴射される。このような排ガス噴射ノズル26dは、前述の内筒基端プレート24の貫通孔24dに挿通されることにより、内筒22の燃焼空間内に排気ガスを噴射することが可能になる。 Further, the exhaust gas injection unit 26 includes an exhaust gas input pipe 26c protruding toward the outer cylinder base end plate 23 side, and a plurality of injection nozzles 26d protruding toward the inner cylinder base end plate 24 side. All of these communicate with the exhaust gas gallery 26a. The exhaust gas input pipe 26c is connected to the exhaust gas duct 28, and the exhaust gas introduced from the exhaust gas duct 28 flows into the exhaust gas gallery 26a via the exhaust gas input pipe 26c. Further, the exhaust gas that has flowed into the exhaust gas gallery 26a from the exhaust gas input pipe 26c is injected from the plurality of exhaust gas injection nozzles 26d. By inserting the exhaust gas injection nozzle 26d into the through hole 24d of the inner cylinder base end plate 24 described above, it becomes possible to inject the exhaust gas into the combustion space of the inner cylinder 22.
なお、空気噴射ノズル24bおよび排ガス噴射ノズル26dを火炎の輻射熱等から保護する必要上、耐火材14の厚さが空気噴射ノズル24bの軸長や排ガス噴射ノズル26dの挿通部分の軸長を超えるように耐火材14が形成されている。そのため、空気噴射ノズル24bの噴射孔に連通する貫通孔14aが耐火材14に形成されている。また、排ガス噴射ノズル26dの噴射孔に連通する貫通孔14bが耐火材14に形成されている。周壁部22aに組み付けられた状態で燃焼空間側に向く内筒基端プレート24の内側面には、内筒22と同様に、例えば、V字形状のフック(またはアンカー)が取り付けられている。また、これらのフックを骨材としてアルミナセメント等を厚肉に塗布した耐火材14がこのような内側面に形成されている。 Since it is necessary to protect the air injection nozzle 24b and the exhaust gas injection nozzle 26d from the radiant heat of the flame, the thickness of the refractory material 14 should exceed the shaft length of the air injection nozzle 24b and the shaft length of the insertion portion of the exhaust gas injection nozzle 26d. A refractory material 14 is formed on the surface. Therefore, a through hole 14a communicating with the injection hole of the air injection nozzle 24b is formed in the refractory material 14. Further, a through hole 14b communicating with the injection hole of the exhaust gas injection nozzle 26d is formed in the refractory material 14. Similar to the inner cylinder 22, for example, a V-shaped hook (or anchor) is attached to the inner side surface of the inner cylinder base end plate 24 that faces the combustion space side while being assembled to the peripheral wall portion 22a. Further, a refractory material 14 obtained by applying alumina cement or the like to a thick wall using these hooks as an aggregate is formed on such an inner surface surface.
即ち、図13に示すように、複数の空気噴射ノズル24bと複数の排ガス噴射ノズル26dは、内筒基端プレート24の中心部に配置されるバーナユニット13の周囲を取り囲むようにフランジ部24cの近傍に配置されている。本第1実施形態では、例えば、内筒基端プレート24の中心角45度間隔で円周上に8本の空気噴射ノズル24bを設けるとともに、同じ円周上において同中心角22.5度だけずらした位置に同中心角45度間隔で8本の排ガス噴射ノズル26dを設ける。これにより、空気噴射ノズル24b(貫通孔14a)と排ガス噴射ノズル26d(貫通孔14b)とが、同中心角22.5度間隔で交互に配置される。 That is, as shown in FIG. 13, the plurality of air injection nozzles 24b and the plurality of exhaust gas injection nozzles 26d are placed on the flange portion 24c so as to surround the burner unit 13 arranged at the center of the inner cylinder base end plate 24. It is located in the vicinity. In the first embodiment, for example, eight air injection nozzles 24b are provided on the circumference at intervals of 45 degrees at the center angle of the inner cylinder base end plate 24, and the center angle is only 22.5 degrees on the same circumference. Eight exhaust gas injection nozzles 26d are provided at staggered positions at intervals of 45 degrees at the same central angle. As a result, the air injection nozzle 24b (through hole 14a) and the exhaust gas injection nozzle 26d (through hole 14b) are alternately arranged at the same central angle of 22.5 degrees.
なお、空気噴射ノズル24bや排ガス噴射ノズル26dの数量は一例であり、後述する空気流や排ガス流の効果が発揮され得る範囲内で適宜設定される。また、空気噴射ノズル24bや排ガス噴射ノズル26dは、それぞれ等間隔に設ける必要はない。内筒基端プレート24が周壁部22aに組み付けられた状態においては、これらの空気噴射ノズル24bは、その内側空間が空気流通路Rbに連通する。そのため、第2送風ファン3から圧送されて吸気口21jから空気流通路Rbに流入した空気は、例えば、図12に示す破線矢印のように、空気噴射ノズル24bを経由して周壁部22aの内部空間、つまり燃焼空間内に噴射される。 The quantity of the air injection nozzle 24b and the exhaust gas injection nozzle 26d is an example, and is appropriately set within a range in which the effects of the air flow and the exhaust gas flow described later can be exhibited. Further, the air injection nozzle 24b and the exhaust gas injection nozzle 26d do not need to be provided at equal intervals. When the inner cylinder base end plate 24 is assembled to the peripheral wall portion 22a, the inner space of these air injection nozzles 24b communicates with the air flow passage Rb. Therefore, the air that has been pumped from the second blower fan 3 and has flowed into the air flow passage Rb from the intake port 21j passes through the air injection nozzle 24b and is inside the peripheral wall portion 22a, as shown by the broken line arrow in FIG. It is injected into the space, that is, the combustion space.
また、排ガス噴射部26がバーナホルダ17に組み付けて排ガス噴射ノズル26dが内筒基端プレート24の貫通孔24dに挿通された状態においては、排ガス噴射部26の排ガスギャラリー26aが排ガスダクト28に連通する。そのため、上流管100aに連結された接続部21dの取入口21fから取り込まれて、排ガスダクト28に流入した排気ガスは、例えば、図12に示す一点鎖線矢印のように、排ガスギャラリー26aおよび排ガス噴射ノズル26dを経由して周壁部22aの燃焼空間内に噴射される。なお、排ガス温度は、300℃以下であるのに対して、バーナ部13aによって燃焼されたBOG等(燃焼ガス)の温度は1000℃を超える。つまり、排気ガスの温度は、バーナ部13aからの燃焼ガスの温度よりも低い。なお、同図においては、図面表現上の便宜から、特定の空気噴射ノズル24bや排ガス噴射ノズル26dから、空気や排ガスが噴射される様子が図示されているが、内筒基端プレート24に設けられるすべての空気噴射ノズル24bから空気が噴射され、また排気ガス噴射部26に設けられるすべての排ガス噴射ノズル26dから排ガスが噴射される。 Further, when the exhaust gas injection unit 26 is assembled to the burner holder 17 and the exhaust gas injection nozzle 26d is inserted into the through hole 24d of the inner cylinder base end plate 24, the exhaust gas gallery 26a of the exhaust gas injection unit 26 communicates with the exhaust gas duct 28. .. Therefore, the exhaust gas taken in from the intake port 21f of the connecting portion 21d connected to the upstream pipe 100a and flowing into the exhaust gas duct 28 is, for example, the exhaust gas gallery 26a and the exhaust gas injection as shown by the one-point chain line arrow shown in FIG. It is injected into the combustion space of the peripheral wall portion 22a via the nozzle 26d. The exhaust gas temperature is 300 ° C. or lower, while the temperature of BOG or the like (combustion gas) burned by the burner portion 13a exceeds 1000 ° C. That is, the temperature of the exhaust gas is lower than the temperature of the combustion gas from the burner portion 13a. In the figure, for convenience of drawing expression, a state in which air or exhaust gas is injected from a specific air injection nozzle 24b or exhaust gas injection nozzle 26d is shown, but it is provided on the inner cylinder base end plate 24. Air is injected from all the air injection nozzles 24b, and exhaust gas is injected from all the exhaust gas injection nozzles 26d provided in the exhaust gas injection unit 26.
このように本第1実施形態の排ガス加熱装置20では、内筒基端プレート24においてフランジ部24cの近傍に複数の空気噴射ノズル24bを環状に設けるとともに、排気ガス噴射部26においてもフランジ部24cの近傍に複数の排ガス噴射ノズル26dを環状に設ける構成を採る。そのため、内筒基端プレート24および排気ガス噴射部26が周壁部22a等に組み付けられた状態では、周壁部22aに塗布された耐火材14の表面近傍かつ耐火材14の内周のほぼ全周に亘って複数の空気噴射ノズル24bおよび排ガス噴射ノズル26dが配置される。これにより、第2送風ファン3から圧送された空気流通路Rb内の空気は、空気噴射ノズル24bから燃焼空間内に噴射されると、燃焼空間を形成する耐火材14の表面を沿うように流れる。また、上流管100aに接続される接続部21dから排ガスダクト28を経由して排気ガス噴射部26に導入された排気ガスも、排ガス噴射ノズル26dから燃焼空間内に噴射されると、燃焼空間を形成する耐火材14の表面を沿うように流れる。 As described above, in the exhaust gas heating device 20 of the first embodiment, a plurality of air injection nozzles 24b are provided in an annular shape in the vicinity of the flange portion 24c in the inner cylinder base end plate 24, and the flange portion 24c is also provided in the exhaust gas injection portion 26. A plurality of exhaust gas injection nozzles 26d are provided in an annular shape in the vicinity of the above. Therefore, when the inner cylinder base end plate 24 and the exhaust gas injection portion 26 are assembled to the peripheral wall portion 22a or the like, the vicinity of the surface of the refractory material 14 coated on the peripheral wall portion 22a and the substantially entire circumference of the inner circumference of the fireproof material 14 A plurality of air injection nozzles 24b and exhaust gas injection nozzles 26d are arranged over the area. As a result, when the air in the air flow passage Rb pumped from the second blower fan 3 is injected into the combustion space from the air injection nozzle 24b, it flows along the surface of the fireproof material 14 forming the combustion space. .. Further, when the exhaust gas introduced into the exhaust gas injection unit 26 from the connection portion 21d connected to the upstream pipe 100a via the exhaust gas duct 28 is also injected into the combustion space from the exhaust gas injection nozzle 26d, the combustion space is created. It flows along the surface of the fireproof material 14 to be formed.
これにより、空気噴射ノズル24bから噴射された空気は、内筒22の内周面(耐火材14の表面)に沿った空気流となって燃焼空間内を流れ、また排ガス噴射ノズル26dから噴射された排気ガスも、内筒22の内周面(耐火材14の表面)に沿った排ガス流となって燃焼空間内を流れる。排ガス温度は300℃以下である。そのため、内筒22の内周面(耐火材14の表面)は、このような空気流と排ガス流の両方により冷却されることから、このような複数の空気噴射ノズル24bや排ガス噴射ノズル26dが設けられていない場合に比べて、耐火材14の厚さをさらに薄くすることが可能になる。したがって、ガス処理装置10の装置重量を一層軽量化することができる。即ち、本第1実施形態の排ガス加熱装置20は、参考形態のガス処理装置10に比べてさらに装置重量を削減することができる。 As a result, the air injected from the air injection nozzle 24b flows in the combustion space as an air flow along the inner peripheral surface (surface of the fireproof material 14) of the inner cylinder 22, and is also injected from the exhaust gas injection nozzle 26d. The exhaust gas also flows in the combustion space as an exhaust gas flow along the inner peripheral surface (surface of the fireproof material 14) of the inner cylinder 22. The exhaust gas temperature is 300 ° C. or lower. Therefore, since the inner peripheral surface of the inner cylinder 22 (the surface of the refractory material 14) is cooled by both the air flow and the exhaust gas flow, such a plurality of air injection nozzles 24b and exhaust gas injection nozzles 26d are used. It is possible to further reduce the thickness of the refractory material 14 as compared with the case where it is not provided. Therefore, the weight of the gas processing device 10 can be further reduced. That is, the exhaust gas heating device 20 of the first embodiment can further reduce the weight of the device as compared with the gas treatment device 10 of the reference embodiment .
なお、上述の排ガス加熱装置20では、燃料パイプ90から供給される燃料として軽油やA重油等の石油系燃料を例示して説明したが、例えば、液化天然ガス等の気体燃料を燃料パイプ90から排ガス加熱装置20に供給しても良い。液化天然ガス等の気体燃料は、石油系燃料に比べて炭素含有量が少ない。そのため、気体燃料による火炎からの輻射伝熱量よりも、対流伝熱量分が相対的に大きくなる。したがって、内筒22の内周面(耐火材14の表面)に沿って空気噴射ノズル24bから空気流を噴射したり、排ガス噴射ノズル26dから排ガス流を噴射したりすることにより当該内周面が覆われる。これにより、輻射伝熱量が相対的に少なくなったことに加えて、内筒12の内周面(耐火材14の表面)に到達する対流伝熱量も減少させることが可能になるため、内筒22の内周面の温度を下げることができる。よって、耐火材14の厚さを薄くすることが可能になり、排ガス加熱装置20の装置重量を減少させることができる。 In the exhaust gas heating device 20 described above, petroleum fuels such as light oil and heavy A oil have been exemplified and described as fuels supplied from the fuel pipe 90. For example, gas fuels such as liquefied natural gas are supplied from the fuel pipe 90. It may be supplied to the exhaust gas heating device 20. Gaseous fuels such as liquefied natural gas have a lower carbon content than petroleum-based fuels. Therefore, the amount of convective heat transfer is relatively larger than the amount of radiant heat transfer from the flame by the gaseous fuel. Therefore, the inner peripheral surface can be raised by injecting an air flow from the air injection nozzle 24b or an exhaust gas flow from the exhaust gas injection nozzle 26d along the inner peripheral surface (the surface of the refractory material 14) of the inner cylinder 22. Be covered. As a result, in addition to the relatively small amount of radiant heat transfer, the amount of convection heat transfer that reaches the inner peripheral surface (the surface of the refractory material 14) of the inner cylinder 12 can also be reduced. The temperature of the inner peripheral surface of 22 can be lowered. Therefore, the thickness of the refractory material 14 can be reduced, and the weight of the exhaust gas heating device 20 can be reduced.
また、ディーゼルエンジン(外部機関)の排気ガスが流通する既設の配管100に対し配管の配置を変更することなく、配管100の途中において排ガス加熱装置20の接続部21d,21gを接続するため、既存の設備に容易に適用することが可能になる。これにより、旧型式のものを改造してその後も使用可能な新型式のものに変更する、いわゆるレトロフィットに容易に対応することができる。これに対して、例えば、[背景技術]の欄において挙げた特許文献3(特開2012−82804号公報)の技術では、同文献の図2および図3に開示されているように、当該装置(同文献;バーナー部15)の形状に合わせて既設の配管(同文献;煙道24)の配置を変更する必要があり、その周囲空間に配置された機器装置や他の配管等のレイアウト変更も余儀なくされ得る。これに伴いメンテナンス作業も困難になり得る。つまり、特許文献3の技術は、レトロフィットに馴染み難いという問題がある。 Further, since the connection portions 21d and 21g of the exhaust gas heating device 20 are connected in the middle of the pipe 100 without changing the arrangement of the pipes to the existing pipe 100 through which the exhaust gas of the diesel engine (external engine) flows, the existing pipe 100 is used. It can be easily applied to the equipment of. As a result, it is possible to easily cope with the so-called retrofit, in which the old model is modified and changed to the new model that can be used thereafter. On the other hand, for example, in the technique of Patent Document 3 (Japanese Unexamined Patent Publication No. 2012-82804) mentioned in the column of [Background Art], the apparatus is described as disclosed in FIGS. 2 and 3 of the same document. It is necessary to change the arrangement of the existing piping (same document; flue 24) according to the shape of the (literature; burner portion 15), and the layout of the equipment and other piping arranged in the surrounding space is changed. Can be forced. As a result, maintenance work can become difficult. That is, the technique of Patent Document 3 has a problem that it is difficult to be familiar with retrofit.
なお、第2送風ファン3による送風能力を高めて空気噴射ノズル24bから噴射される空気の流量を増加させる構成を採ることによって、内筒22の内周面の温度を一層低下させることも可能になる。これにより、例えば、耐火材14自体を廃止した構成(いわゆるメタルスロート)にすることも可能になるので、排ガス加熱装置20の装置重量をさらに軽量化することができる。なお、このような第2送風ファン3による送風能力や、空気噴射ノズル24bの数量、配置やその間隔等は、実験や計算機シミュレーションの結果に基づいて上述したような空気流の効果が発揮され得る範囲内で適宜設定される。 It is also possible to further reduce the temperature of the inner peripheral surface of the inner cylinder 22 by adopting a configuration in which the air blowing capacity of the second blowing fan 3 is increased to increase the flow rate of the air injected from the air injection nozzle 24b. Become. As a result, for example, the refractory material 14 itself can be abolished (so-called metal throat), so that the weight of the exhaust gas heating device 20 can be further reduced. It should be noted that the blowing capacity of the second blowing fan 3 and the quantity, arrangement, and intervals of the air injection nozzles 24b can exhibit the effects of the air flow as described above based on the results of experiments and computer simulations. It is set appropriately within the range.
なお、上述した構成例では、円盤形状に形成される排気ガス噴射部26に対して、その軸方向から排ガス入力管26cを接続したが、例えば、円盤形状の排気ガス噴射部26に対して接線方向または径方向から排ガス入力管26cを接続する構成を採っても良い。排ガスギャラリー26aはその空間が円環状であることから、排ガス入力管26cを軸方向に接続する場合に比べて排気ガスの流入抵抗を減少させることが可能になる。そのため、排ガスギャラリー26aに流入する排気ガスの流入量が増加するので、排気ガス噴射部26から噴射される排気ガスの噴射量を増加させることができる。 In the above-described configuration example, the exhaust gas input pipe 26c is connected to the disc-shaped exhaust gas injection unit 26 from the axial direction. For example, the exhaust gas injection unit 26 is tangent to the disk-shaped exhaust gas injection unit 26. The exhaust gas input pipe 26c may be connected from the direction or the radial direction. Since the space of the exhaust gas gallery 26a is annular, it is possible to reduce the inflow resistance of the exhaust gas as compared with the case where the exhaust gas input pipe 26c is connected in the axial direction. Therefore, since the inflow amount of the exhaust gas flowing into the exhaust gas gallery 26a increases, the injection amount of the exhaust gas injected from the exhaust gas injection unit 26 can be increased.
<第1実施形態の改変例1>
排ガス加熱装置20の改変例1として、例えば、空気流通路Rb内に設けていた排気ガス噴射部26を、内筒22内に設ける構成を採っても良い。これにより、例えば、参考形態のガス処理装置10の構成をベースにして、本第1実施形態の排ガス加熱装置20相当のものを容易に構成することが可能になる。
<Modification 1 of the first embodiment>
As a modification 1 of the exhaust gas heating device 20, for example, the exhaust gas injection unit 26 provided in the air flow passage Rb may be provided in the inner cylinder 22. This makes it possible to easily configure an exhaust gas heating device 20 equivalent to the first embodiment based on the configuration of the gas treatment device 10 of the reference embodiment , for example.
図14および図15に示すように、排ガス加熱装置20の改変例1では、内筒22の内側空間、つまり燃焼空間に排気ガス噴射部29を設ける。排気ガス噴射部29は、前述の排気ガス噴射部26に対して、排ガス噴射ノズル29dの本数が半減する代わりに、排ガス噴射ノズルの減少分だけその該当箇所に空気流通路29cを有する点が、前述の排気ガス噴射部26と異なる。 As shown in FIGS. 14 and 15, in the modification 1 of the exhaust gas heating device 20, the exhaust gas injection unit 29 is provided in the inner space of the inner cylinder 22, that is, the combustion space. The exhaust gas injection unit 29 has an air flow passage 29c at the corresponding portion by the reduction of the exhaust gas injection nozzles, instead of halving the number of the exhaust gas injection nozzles 29d with respect to the exhaust gas injection unit 26 described above. It is different from the exhaust gas injection unit 26 described above.
内筒基端プレート25は、参考形態の内筒基端プレート16に近い構成を採る。即ち、内筒基端プレート25は、前述の内筒基端プレート16が備える複数の空気噴射ノズル16bを1本飛びごとに削除した構成を採ること以外は、内筒基端プレート16と同様に構成される。そのため、バーナ貫通口16aはバーナ貫通口25aに、空気噴射ノズル16bは空気噴射ノズル25bに、フランジ部16cはフランジ部25cに、それぞれ相当するため、各構成の説明は省略する。内筒基端プレート25では、例えば、内筒基端プレート25の中心角45度間隔で8本の空気噴射ノズル25bが設けられている。 The inner cylinder base end plate 25 has a structure similar to that of the inner cylinder base end plate 16 of the reference form . That is, the inner cylinder base end plate 25 is the same as the inner cylinder base end plate 16 except that the plurality of air injection nozzles 16b included in the inner cylinder base end plate 16 are deleted for each jump. It is composed. Therefore, since the burner through port 16a corresponds to the burner through port 25a, the air injection nozzle 16b corresponds to the air injection nozzle 25b, and the flange portion 16c corresponds to the flange portion 25c, the description of each configuration will be omitted. In the inner cylinder base end plate 25, for example, eight air injection nozzles 25b are provided at intervals of 45 degrees at a central angle of the inner cylinder base end plate 25.
排気ガス噴射部29は、内筒基端プレート25の外径とほぼ同じ外径寸法に設定されるとともにバーナユニット13のスカート部13bの開口径よりも大きい内径寸法に設定された中空の円環形状に形成されている。排気ガス噴射部29は、その内部に排ガスギャラリー29aを備えており、排ガスダクト28に接続された図略の排ガス入力管が連通している。排気ガス噴射部29は、図略の固定構造により内筒基端プレート25に組み付けられる。また、排ガス噴射部29は、内筒基端プレート25側と燃焼空間側とを連通する複数の空気流通路29cと、燃焼空間側に突出する複数の噴射ノズル29dとを備えている。排ガス噴射ノズル29dは排ガスギャラリー29aに連通し、内筒基端プレート25に組み付けた状態において内筒基端プレート25の空気噴射ノズル25bと連通する。 The exhaust gas injection portion 29 is a hollow ring having an outer diameter set to be substantially the same as the outer diameter of the inner cylinder base end plate 25 and an inner diameter larger than the opening diameter of the skirt portion 13b of the burner unit 13. It is formed in a shape. The exhaust gas injection unit 29 is provided with an exhaust gas gallery 29a inside, and an exhaust gas input pipe (not shown) connected to the exhaust gas duct 28 communicates with the exhaust gas injection unit 29 . The exhaust gas injection unit 29 is assembled to the inner cylinder base end plate 25 by a fixed structure (not shown). Further, the exhaust gas injection unit 29 includes a plurality of air flow passages 29c communicating the inner cylinder base end plate 25 side and the combustion space side, and a plurality of injection nozzles 29d protruding toward the combustion space side. The exhaust gas injection nozzle 29d communicates with the exhaust gas gallery 29a and communicates with the air injection nozzle 25b of the inner cylinder base end plate 25 in a state of being assembled to the inner cylinder base end plate 25.
これにより、図15に示すように、複数の空気流通路29cと複数の排ガス噴射ノズル29dとが、内筒基端プレート25の中心部に配置されるバーナユニット13の周囲を取り囲むようにフランジ部25cの近傍に配置される。この改変例1では、例えば、内筒基端プレート25の中心角45度間隔で円周上に8本の空気流通路29cを設けるとともに、同じ円周上において同中心角22.5度だけずらした位置に同中心角45度間隔で8本の排ガス噴射ノズル29dを設ける。これにより、空気流通路29cと排ガス噴射ノズル29dとが、同中心角22.5度間隔で交互に配置される。なお、空気流通路29cや排ガス噴射ノズル29dの数量は一例であり、空気流や排ガス流の効果が発揮され得る範囲内で適宜設定される。また、空気流通路29cや排ガス噴射ノズル29dは、それぞれ等間隔に設ける必要はない。 As a result, as shown in FIG. 15, the plurality of air flow passages 29c and the plurality of exhaust gas injection nozzles 29d are flanged so as to surround the periphery of the burner unit 13 arranged at the center of the inner cylinder base end plate 25. It is placed in the vicinity of 25c. In this modification 1, for example, eight air flow passages 29c are provided on the circumference at intervals of 45 degrees at the central angle of the inner cylinder base end plate 25, and the center angle is shifted by 22.5 degrees on the same circumference. Eight exhaust gas injection nozzles 29d are provided at the same central angle at intervals of 45 degrees. As a result, the air flow passages 29c and the exhaust gas injection nozzles 29d are alternately arranged at the same central angle of 22.5 degrees. The quantity of the air flow passage 29c and the exhaust gas injection nozzle 29d is an example, and is appropriately set within a range in which the effects of the air flow and the exhaust gas flow can be exhibited. Further, the air flow passages 29c and the exhaust gas injection nozzles 29d do not need to be provided at equal intervals.
排ガス加熱装置20の改変例1では、内筒基端プレート25および排気ガス噴射部29をこのように構成することにより、これらが周壁部22aに組み付けられた状態においては、空気流通路29cはその内側空間が空気流通路Rbに連通する。そのため、第2送風ファン3から圧送されて吸気口21jから空気流通路Rbに流入した空気は、例えば、図14に示す破線矢印のように、空気噴射ノズル24bを経由して周壁部22aの内部空間、つまり燃焼空間内に噴射される。また、排ガス噴射ノズル29dからは、上流管100aに連結された接続部21dの取入口21fから取り込まれて排ガスダクト28に流入した排気ガスが、例えば、図14に示す一点鎖線矢印のように、周壁部22aの燃焼空間内に噴射される。なお、同図においては、図面表現上の便宜から、特定の空気流通路29cや排ガス噴射ノズル29dから、空気や排ガスが噴射される様子が図示されているが、排気ガス噴射部29に設けられるすべての空気流通路29cから空気が噴射され、またすべての排ガス噴射ノズル29dから排ガスが噴射される。 In the modified example 1 of the exhaust gas heating device 20, the inner cylinder base end plate 25 and the exhaust gas injection portion 29 are configured in this way, so that the air flow passage 29c is in a state where they are assembled to the peripheral wall portion 22a. The inner space communicates with the air flow passage Rb. Therefore, the air that has been pumped from the second blower fan 3 and has flowed into the air flow passage Rb from the intake port 21j passes through the air injection nozzle 24b and is inside the peripheral wall portion 22a, for example, as shown by the broken line arrow in FIG. It is injected into the space, that is, the combustion space. Further, from the exhaust gas injection nozzle 29d, the exhaust gas taken in from the intake port 21f of the connecting portion 21d connected to the upstream pipe 100a and flowing into the exhaust gas duct 28 is, for example, as shown by the alternate long and short dash line arrow in FIG. It is injected into the combustion space of the peripheral wall portion 22a. In the figure, for convenience of drawing expression, a state in which air or exhaust gas is injected from a specific air flow passage 29c or an exhaust gas injection nozzle 29d is shown, but the exhaust gas injection unit 29 is provided. Air is injected from all the air flow passages 29c, and exhaust gas is injected from all the exhaust gas injection nozzles 29d.
なお、上述の排ガス加熱装置20では、既設の配管100に対して直交方向またはほぼ直交方向に筒軸Jを向けて外筒21または内筒22が配置されるように構成したが、これに限られることなく、配管100(上流管100aおよび下流管100b)の既設レイアウト(既存配置)に合わせて様々な構成が可能である。 In the exhaust gas heating device 20 described above, the outer cylinder 21 or the inner cylinder 22 is arranged so that the cylinder axis J is directed in the direction orthogonal to or substantially orthogonal to the existing pipe 100, but this is limited to this. Various configurations can be made according to the existing layout (existing arrangement) of the pipe 100 (upstream pipe 100a and downstream pipe 100b).
例えば、図16(A)に示すように、前述した排ガス加熱装置20の構成に対して、外筒21(または内筒22)の筒軸Jに沿って先端部21cから接続部21dが突出するように排ガス加熱装置20Aを構成しても良い。また、これとは逆に、接続部21gが外筒21の筒軸Jに沿って先端部21cから突出するように構成しても良い。これにより、例えば、当該筒軸Jに対して、上流管100aまたは下流管100bのいずれか一方が同軸若しくはほぼ同軸に配置され、残りの他方がそれに直交若しくはほぼ直交する方向に配置されている場合において、このようなL字形状の屈曲箇所で上流管100aを接続部21dに接続し、また下流管100bを接続部21gに接続することが可能になる。 For example, as shown in FIG. 16A, the connecting portion 21d projects from the tip portion 21c along the cylinder axis J of the outer cylinder 21 (or inner cylinder 22) with respect to the configuration of the exhaust gas heating device 20 described above. The exhaust gas heating device 20A may be configured as described above. On the contrary, the connecting portion 21g may be configured to protrude from the tip portion 21c along the cylinder axis J of the outer cylinder 21. As a result, for example, when either one of the upstream pipe 100a or the downstream pipe 100b is arranged coaxially or substantially coaxially with respect to the tubular axis J, and the other is arranged in a direction orthogonal to or substantially orthogonal to the same. In, the upstream pipe 100a can be connected to the connecting portion 21d and the downstream pipe 100b can be connected to the connecting portion 21g at such an L-shaped bent portion.
また、例えば、図16(B)に示すように、前述した排ガス加熱装置20の構成に対して、接続部21dまたは接続部21gのいずれか一方が外筒21(または内筒22)の筒軸Jを中心に90度回転した方向に突出するように排ガス加熱装置20Bを構成しても良い。これにより、例えば、上流管100aおよび下流管100bが当該筒軸Jに直交する方向にL字形状に配置されている場合において、このようなL字形状の屈曲箇所で上流管100aを接続部21dに接続し、また下流管100bを接続部21gに接続することが可能になる。 Further, for example, as shown in FIG. 16B, with respect to the configuration of the exhaust gas heating device 20 described above, either one of the connecting portion 21d and the connecting portion 21g is the cylinder shaft of the outer cylinder 21 (or the inner cylinder 22). The exhaust gas heating device 20B may be configured so as to project in a direction rotated by 90 degrees about J. As a result, for example, when the upstream pipe 100a and the downstream pipe 100b are arranged in an L shape in the direction orthogonal to the cylinder axis J, the upstream pipe 100a is connected to the connecting portion 21d at such an L-shaped bent portion. It becomes possible to connect the downstream pipe 100b to the connecting portion 21g.
さらに、例えば、図16(C)に示すように、接続部21dおよび接続部21gが同一平面上において直交またはほぼ直交するように配置するとともにその平面が外筒21(または内筒22)の筒軸Jを含むように、周壁部21aおよび先端部21cから両方の接続部21d,21gがV字形状に突出するように排ガス加熱装置20Cを構成しても良い。これにより、例えば、直交する上流管100aおよび下流管100bが当該筒軸Jに沿うようにしてV字形状に配置されている場合において、このようなV字形状の屈曲箇所で上流管100aを接続部21dに接続し、また下流管100bを接続部21gに接続することが可能になる。 Further, for example, as shown in FIG. 16C, the connecting portion 21d and the connecting portion 21g are arranged so as to be orthogonal or substantially orthogonal on the same plane, and the plane is the cylinder of the outer cylinder 21 (or the inner cylinder 22). The exhaust gas heating device 20C may be configured so that both the connecting portions 21d and 21g project in a V shape from the peripheral wall portion 21a and the tip portion 21c so as to include the shaft J. As a result, for example, when the orthogonal upstream pipes 100a and the downstream pipes 100b are arranged in a V shape along the cylinder axis J, the upstream pipes 100a are connected at such V-shaped bending points. It becomes possible to connect to the portion 21d and to connect the downstream pipe 100b to the connecting portion 21g.
このように排ガス加熱装置20A〜20Cを構成することによって、既設の配管100が直交する箇所において、配管100の既設レイアウトを変更することなく、排ガス加熱装置20A〜20Cをレトロフィットさせることができる。なお、図16に例示した配管100は、いずれも上流管100aと下流管100bが直交する場合を前提にしたものであるが、これらの配管が屈曲する角度は、90度に限られることはなく、例えば、45度、60度や120度等であっても良い。 By configuring the exhaust gas heating devices 20A to 20C in this way, the exhaust gas heating devices 20A to 20C can be retrofitted at locations where the existing pipes 100 are orthogonal to each other without changing the existing layout of the pipes 100. The pipes 100 illustrated in FIG. 16 are all based on the assumption that the upstream pipe 100a and the downstream pipe 100b are orthogonal to each other, but the angle at which these pipes bend is not limited to 90 degrees. For example, it may be 45 degrees, 60 degrees, 120 degrees, or the like.
<第1実施形態の改変例2>
また、排ガス加熱装置20の改変例2として、例えば、上流管100aに接続される接続部21d内に縮径形状を有する内管21xを設けても良い。これにより、上流管100aから流入する排気ガスを内筒22の燃焼空間内に引き込み易くすることが可能になる。
<Modification 2 of the first embodiment>
Further, as a modification 2 of the exhaust gas heating device 20, for example, an inner pipe 21x having a reduced diameter shape may be provided in the connecting portion 21d connected to the upstream pipe 100a. This makes it possible to easily draw the exhaust gas flowing from the upstream pipe 100a into the combustion space of the inner cylinder 22.
図17(A)に示すように、改変例2の排ガス加熱装置20Dでは、既設の配管100から排気ガスを流入させる接続部21dの内部空間内に内管21xを設ける。内管21xは、接続部21d内に設けられた状態において、その排気ガスの上流側にあたる先端部21x-1がその先端方向(排気ガスの上流方向)に向けて拡径する中空の円錐台形状(逆テーパ形状)に形成されている。換言すると、先端部21x-1がその先端側から基端方向(排気ガスの下流方向)に向けて縮径する中空の円錐台形状(テーパ形状)に形成されている。また、内管21xの排気ガスの下流側にあたる基端部21x-2が先端部21x-1の最小径部分に接続されてそれと同径の円筒形状に形成されている。基端部21x-2の下流側端は、内筒22の筒軸Jよりも接続部21g側(排気ガス下流側)にまで延びている。 As shown in FIG. 17A, in the exhaust gas heating device 20D of the modified example 2, the inner pipe 21x is provided in the internal space of the connecting portion 21d in which the exhaust gas flows in from the existing pipe 100. The inner pipe 21x has a hollow truncated cone shape in which the tip portion 21x-1 corresponding to the upstream side of the exhaust gas expands in diameter toward the tip end direction (upstream direction of the exhaust gas) in a state of being provided in the connection portion 21d. It is formed in a (reverse taper shape). In other words, the tip portion 21x-1 is formed in a hollow truncated cone shape (tapered shape) whose diameter is reduced from the tip end side toward the base end direction (downstream direction of the exhaust gas). Further, the base end portion 21x-2 corresponding to the downstream side of the exhaust gas of the inner pipe 21x is connected to the minimum diameter portion of the tip portion 21x-1 and is formed in a cylindrical shape having the same diameter. The downstream end of the base end portion 21x-2 extends from the tubular shaft J of the inner cylinder 22 to the connecting portion 21g side (exhaust gas downstream side).
これにより、上流管100aから接続部21d内に流れ込む排気ガスがこの内管21xに流入すると、先端部21x-1よりも内径が小さい基端部21x-2において排気ガスの流速が増加することによって、基端部21x-2の出口部の圧力が下がるため、バーナ部13aによって発生した内筒22内の燃焼ガスを、基端部21x-2の出口部に向かって引き込み易くすることができる。 As a result, when the exhaust gas flowing from the upstream pipe 100a into the connecting portion 21d flows into the inner pipe 21x, the flow velocity of the exhaust gas increases at the base end portion 21x-2 having an inner diameter smaller than that of the tip portion 21x-1. Since the pressure at the outlet portion of the base end portion 21x-2 is lowered, the combustion gas in the inner cylinder 22 generated by the burner portion 13a can be easily drawn toward the outlet portion of the base end portion 21x-2.
このような内管21xに代えて、接続部21dの形状を排気ガス下流側に向けて縮径するテーパ形状に構成しても良い。即ち、図17(B)に示すように、接続部21d’は、配管100の上流管100aとほぼ同径に形成される先端部21d’-1と、内筒22の内部空間(燃焼空間)、つまり排気ガス下流側に向かって縮径するテーパ形状に形成される基端部21d’-2とを備えている。基端部21d’-2の周囲表面には、複数のV字形状のフック(またはアンカー)が取り付けられており、これらのフックを骨材としてアルミナセメント等が厚肉に塗布されて耐火材14が形成されている。なお、基端部21d’-2の先端には、排気ガスの流れを安定させたり、耐火材14の形成を容易にしたりするため、円筒部分が形成されている。 Instead of such an inner pipe 21x, the shape of the connecting portion 21d may be formed into a tapered shape in which the diameter is reduced toward the downstream side of the exhaust gas. That is, as shown in FIG. 17B, the connection portion 21d'is the tip portion 21d'-1 formed to have substantially the same diameter as the upstream pipe 100a of the pipe 100 and the internal space (combustion space) of the inner cylinder 22. That is, the base end portion 21d'-2 formed in a tapered shape whose diameter is reduced toward the downstream side of the exhaust gas is provided. A plurality of V-shaped hooks (or anchors) are attached to the peripheral surface of the base end portion 21d'-2, and alumina cement or the like is applied to a thick wall using these hooks as an aggregate to make a refractory material 14. Is formed. A cylindrical portion is formed at the tip of the base end portion 21d'-2 in order to stabilize the flow of exhaust gas and facilitate the formation of the refractory material 14.
これにより、上流管100aから接続部21d’内に流れ込む排気ガスがこのテーパ形状の基端部21d’-2に流入すると、先端部21d’-1よりも排気ガスの流速が増加することによって、基端部21d’-2の出口部の圧力が下がるため、バーナ部13aによって発生した内筒22内の燃焼ガスを、基端部21d’-2の出口部に向かって引き込み易くすることができる。 As a result, when the exhaust gas flowing from the upstream pipe 100a into the connecting portion 21d'flows into the tapered base end portion 21d'-2, the flow velocity of the exhaust gas increases as compared with the tip portion 21d'-1. Since the pressure at the outlet of the base end 21d'-2 is reduced, the combustion gas in the inner cylinder 22 generated by the burner portion 13a can be easily drawn toward the outlet of the base end 21d'-2. ..
[第2実施形態]
続いて、本発明の燃焼装置を複数バーナタイプの排ガス加熱装置に適用した第2実施形態を図18〜図20に基づいて説明する。第2実施形態の排ガス加熱装置30も、第1実施形態の排ガス加熱装置20と同様に、例えば、ディーゼルエンジン(外部機関)の排気ガスが流れる配管100の途中に接続することにより脱硝触媒が十分に活性する温度まで排ガス温度を上昇させる加熱装置であり、船舶に搭載される舶用の燃焼装置である。
[ Second Embodiment]
Subsequently, a second embodiment of applying the combustion apparatus to the exhaust gas heating apparatus of a plurality burners type of the present invention will be described with reference to FIGS. 18 to 20. Similar to the exhaust gas heating device 20 of the first embodiment, the exhaust gas heating device 30 of the second embodiment also has a sufficient denitration catalyst by being connected in the middle of the pipe 100 through which the exhaust gas of the diesel engine (external engine) flows, for example. It is a heating device that raises the exhaust gas temperature to a temperature at which it is active, and is a marine combustion device mounted on a ship.
排ガス加熱装置30は、複数のバーナユニット33を備えており、これらのバーナユニット33が内筒32の周壁部22aに設けられている点が、第1実施形態の排ガス加熱装置20と異なる。なお、参考形態のガス処理装置10や第1実施形態の排ガス加熱装置20と実質的に同一の構成部分には同一符号を付して説明を省略する。 The exhaust gas heating device 30 is different from the exhaust gas heating device 20 of the first embodiment in that the exhaust gas heating device 30 includes a plurality of burner units 33, and these burner units 33 are provided on the peripheral wall portion 22a of the inner cylinder 32. The same components as those of the gas treatment device 10 of the reference embodiment and the exhaust gas heating device 20 of the first embodiment are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted.
図18〜図20に示すように、排ガス加熱装置30は、主に、外筒31、内筒32、バーナユニット33、排ガス噴射管38、第1ファン2、第2ファン3等により構成されている。 As shown in FIGS. 18 to 20, the exhaust gas heating device 30 is mainly composed of an outer cylinder 31, an inner cylinder 32, a burner unit 33, an exhaust gas injection pipe 38, a first fan 2, a second fan 3, and the like. There is.
外筒31は、第1実施形態の外筒21とほぼ同様に構成されているが、外筒31の基端部21bの開口を閉塞する円形平板状の外筒基端プレート23の構成が若干異なる。即ち、外筒基端プレート23は、その中心部に排ガス入力管取付口23bが形成されており、この排ガス入力管取付口23bに排ガス噴射管38が挿通されて外筒基端プレート23に取り付けられる。排ガス噴射管38は、排ガスダクト28に連結されており、接続部21dの取入口21fから取り込まれた排気ガスが、排ガスダクト28を介して排ガス噴射管38に導入される。これにより、排ガス噴射管38は、内筒32の内部空間、つまり燃焼空間内に排気ガスを噴射することが可能になる。 The outer cylinder 31 is configured in substantially the same manner as the outer cylinder 21 of the first embodiment, but the configuration of the circular flat plate-shaped outer cylinder base end plate 23 that closes the opening of the base end portion 21b of the outer cylinder 31 is slightly configured. different. That is, the exhaust gas input pipe attachment port 23b is formed in the center of the outer cylinder base end plate 23, and the exhaust gas injection pipe 38 is inserted through the exhaust gas input pipe attachment port 23b and attached to the outer cylinder base end plate 23. Be done. The exhaust gas injection pipe 38 is connected to the exhaust gas duct 28, and the exhaust gas taken in from the intake port 21f of the connecting portion 21d is introduced into the exhaust gas injection pipe 38 via the exhaust gas duct 28. As a result, the exhaust gas injection pipe 38 can inject the exhaust gas into the internal space of the inner cylinder 32, that is, the combustion space.
内筒32も、第1実施形態の内筒22とほぼ同様に構成されているが、周壁部22aに複数のバーナユニット33を取り付け可能に構成されている点が異なる。即ち、内筒32は、径方向外側に突出するバーナホルダ32aを備えており、このバーナホルダ32aに複数のバーナホール32bを形成している。バーナホール32bは、バーナユニット33を取り付けるための取付孔である。本第2実施形態では、内筒32には、段違いに対向する3つのバーナホルダ32aのそれぞれにバーナホール32bが形成されている。即ち、本第2実施形態の排ガス加熱装置30の内筒32は、6つのバーナユニット33を備えている。 The inner cylinder 32 is also configured to be substantially the same as the inner cylinder 22 of the first embodiment, except that a plurality of burner units 33 can be attached to the peripheral wall portion 22a. That is, the inner cylinder 32 includes a burner holder 32a that projects outward in the radial direction, and a plurality of burner holes 32b are formed in the burner holder 32a. The burner hole 32b is a mounting hole for mounting the burner unit 33. In the second embodiment, the inner cylinder 32, and bus Nahoru 32b is formed on each of the three Banahoruda 32a facing different levels. That is, the inner cylinder 32 of the exhaust gas heating device 30 of the second embodiment includes six burner units 33.
バーナユニット33は、主に、バーナ部33aとケース33bにより構成されている。バーナ部33aは、例えば、先端に円錐台形状のノズル部を備えているとともに、燃料を供給する燃料パイプ90が接続されている。バーナ部33aの径方向周囲は、筒状のケース部33bに覆われている。ケース部33bは、内筒32のバーナホルダ32aに形成されるバーナホール32bに取り付けられてバーナユニット33を内筒32に固定可能に構成されている。バーナホルダ32aはカバー部35に覆われている。本第2実施形態では、図20に示すように、段違いに対向するとともに周壁部22aを接線方向に沿って火炎が放射されるようにバーナユニット33が配置されており、それぞれ3つのバーナユニット33が筒軸J方向に並ぶように位置している。これにより、バーナ部33aの火炎により燃焼されたガスを周壁部22aに沿って周方向に旋回させることが可能になる。 The burner unit 33 is mainly composed of a burner portion 33a and a case 33b. The burner portion 33a is provided with, for example, a truncated cone-shaped nozzle portion at the tip, and a fuel pipe 90 for supplying fuel is connected to the burner portion 33a. The radial circumference of the burner portion 33a is covered with a tubular case portion 33b. The case portion 33b is attached to a burner hole 32b formed in the burner holder 32a of the inner cylinder 32 so that the burner unit 33 can be fixed to the inner cylinder 32. The burner holder 32a is covered with a cover portion 35. In the second embodiment, as shown in FIG. 20, the burner units 33 are arranged so as to face each other in a stepped manner and to radiate a flame along the tangential direction of the peripheral wall portion 22a, and each of the three burner units 33. Are located so as to line up in the J direction of the cylinder axis. As a result, the gas burned by the flame of the burner portion 33a can be swirled in the circumferential direction along the peripheral wall portion 22a.
このように本第2実施形態の排ガス加熱装置30では、内筒32の周壁部22aに複数のバーナユニット33を接線方向に沿って火炎が放射されるように設けるとともに、内筒32の基端部22bの中心部に排ガス噴射管38を設け、かつ、フランジ部24cの近傍に複数の空気噴射ノズル24bを環状に設ける構成を採る。そのため、内筒基端プレート24が周壁部22aに組み付けられた状態では、周壁部22aに塗布された耐火材14の表面近傍かつ耐火材14の内周のほぼ全周に亘って複数の空気噴射ノズル24bが配置される。また、内筒32の中心軸Jに排ガス噴射管38が配置される。 As described above, in the exhaust gas heating device 30 of the second embodiment, a plurality of burner units 33 are provided on the peripheral wall portion 22a of the inner cylinder 32 so that flames are radiated along the tangential direction, and the base end of the inner cylinder 32. An exhaust gas injection pipe 38 is provided at the center of the portion 22b, and a plurality of air injection nozzles 24b are provided in an annular shape in the vicinity of the flange portion 24c. Therefore, in a state where the inner cylinder base end plate 24 is assembled to the peripheral wall portion 22a, a plurality of air jets are injected near the surface of the refractory material 14 applied to the peripheral wall portion 22a and over substantially the entire inner circumference of the refractory material 14. The nozzle 24b is arranged. Further, the exhaust gas injection pipe 38 is arranged on the central axis J of the inner cylinder 32.
これにより、第2送風ファン3から圧送された空気流通路Rb内の空気は、空気噴射ノズル24bから燃焼空間内に噴射されると、燃焼空間を形成する耐火材14の表面を沿うように流れる。また上流管100aに接続される接続部21dから排ガスダクト28を経由して排ガス噴射管38に導入された排気ガスは、排ガス噴射管38から噴射されると、筒軸Jに沿って燃焼空間の中心軸を流れて先端部22cの方向(燃焼空間の先端方向)に向かう気流の発生を誘発する。一方、バーナユニット33のバーナ部33aからは、周壁部22aを周方向に沿うように火炎が放射される。 As a result, when the air in the air flow passage Rb pumped from the second blower fan 3 is injected into the combustion space from the air injection nozzle 24b, it flows along the surface of the fireproof material 14 forming the combustion space. .. Further, when the exhaust gas introduced into the exhaust gas injection pipe 38 from the connection portion 21d connected to the upstream pipe 100a via the exhaust gas duct 28 is injected from the exhaust gas injection pipe 38, it is formed in the combustion space along the cylinder shaft J. It induces the generation of an air flow flowing along the central axis and toward the tip portion 22c (the tip direction of the combustion space). On the other hand, a flame is radiated from the burner portion 33a of the burner unit 33 along the peripheral wall portion 22a in the circumferential direction.
このため、内筒32の内周面(耐火材14の表面)は、空気噴射ノズル24bからの空気流により冷却されることから、このような複数の空気噴射ノズル24bが設けられていない場合に比べて、耐火材14の厚さをさらに薄くすることが可能になる。また、バーナ部33aの火炎により燃焼されたガスは、周壁部22aを周方向に旋回しながら、排ガス噴射管38からの燃焼空間の中心軸を流れる排ガス流によって燃焼空間の先端方向に送り出される。そのため、燃焼空間内のほぼ全体に亘って排気ガスを加熱することが可能になる。したがって、燃焼効率を高めることができるとともに、排ガス加熱装置30の装置重量を軽量化することができる。 Therefore, the inner peripheral surface of the inner cylinder 32 (the surface of the refractory material 14) is cooled by the air flow from the air injection nozzle 24b, so that when such a plurality of air injection nozzles 24b are not provided. In comparison, the thickness of the refractory material 14 can be further reduced. Further, the gas burned by the flame of the burner portion 33a is sent out toward the tip of the combustion space by the exhaust gas flow flowing through the central axis of the combustion space from the exhaust gas injection pipe 38 while swirling in the peripheral wall portion 22a in the circumferential direction. Therefore, it is possible to heat the exhaust gas over almost the entire combustion space. Therefore, the combustion efficiency can be improved and the weight of the exhaust gas heating device 30 can be reduced.
なお、このようなバーナユニット33や空気噴射ノズル24bの数量、配置やその間隔等は、実験や計算機シミュレーションの結果に基づいて上述したような燃焼効率に対する効果が発揮され得る範囲内で適宜設定される。 The quantity, arrangement, interval, and the like of the burner unit 33 and the air injection nozzle 24b are appropriately set within a range in which the above-mentioned effect on combustion efficiency can be exhibited based on the results of experiments and computer simulations. To.
[第3実施形態]
続いて、本発明の燃焼装置を縦型タイプの排ガス加熱装置に適用した第3実施形態を図21〜図25に基づいて説明する。第3実施形態の排ガス加熱装置40も、第1実施形態の排ガス加熱装置20や第2実施形態の排ガス加熱装置30と同様に、例えば、ディーゼルエンジン(外部機関)の排気ガスが流れる配管100の途中に接続することにより脱硝触媒が十分に活性する温度まで排ガス温度を上昇させる加熱装置であり、船舶に搭載される舶用の燃焼装置である。
[ Third Embodiment]
Subsequently, a third embodiment in which the combustion device of the present invention is applied to a vertical type exhaust gas heating device will be described with reference to FIGS. 21 to 25. The exhaust gas heating device 40 of the third embodiment is also the same as the exhaust gas heating device 20 of the first embodiment and the exhaust gas heating device 30 of the second embodiment, for example, in the pipe 100 through which the exhaust gas of the diesel engine (external engine) flows. It is a heating device that raises the exhaust gas temperature to a temperature at which the denitration catalyst is sufficiently activated by connecting it in the middle, and is a marine combustion device mounted on a ship.
排ガス加熱装置40は、複数のバーナユニット33を備えておりこれらのバーナユニット33が内筒42の基端部42bに設けられている点と、炉体が縦型である点とが、第1実施形態の排ガス加熱装置20と異なる。なお、参考形態のガス処理装置10、第1実施形態の排ガス加熱装置20や第2実施形態の排ガス加熱装置30と実質的に同一の構成部分には同一符号を付して説明を簡略にする。 Exhaust gas heating device 40 are that a plurality of burner units 33 has a of burner unit 33 is provided at the base end portion 42b of the inner cylinder 42, and the point the furnace body is a vertical, first It is different from the exhaust gas heating device 20 of the embodiment. The same components as those of the gas treatment device 10 of the reference embodiment , the exhaust gas heating device 20 of the first embodiment, and the exhaust gas heating device 30 of the second embodiment are designated by the same reference numerals to simplify the description. ..
図21〜図25に示すように、排ガス加熱装置40は、主に、外筒41、内筒42、外管43、内管44、バーナユニット33、第1ファン2、第2ファン3等により構成されている。 As shown in FIGS. 21 to 25, the exhaust gas heating device 40 is mainly composed of an outer cylinder 41, an inner cylinder 42, an outer pipe 43, an inner pipe 44, a burner unit 33, a first fan 2, a second fan 3, and the like. It is configured.
外筒41は、例えば、有底の角筒形状をなす筒体であり、鋼板により構成されている。即ち、角筒状に形成されている周壁部41aに対して、外筒41の一端側が内曲げのフランジ形状をなす角環状の基端部41bにより囲まれるように開口しており、また外筒41の他端側が矩形平板状の先端部41cにより閉塞されている。本第3実施形態では、外筒41は、後述する外管43と筒軸が並列に並んだ状態で周壁部同士を接続する。そのため、周壁部41aを形成する4面の壁体のうち、外管43側に位置する壁体が省略されている。つまり、外筒41の周壁部41aは、3面の壁体で構成されている。 The outer cylinder 41 is, for example, a cylinder having a bottomed square cylinder shape, and is made of a steel plate. That is, one end side of the outer cylinder 41 is opened so as to be surrounded by the angular annular base end portion 41b having an inwardly bent flange shape with respect to the peripheral wall portion 41a formed in the shape of a square cylinder. The other end side of 41 is closed by a rectangular flat plate-shaped tip portion 41c. In the third embodiment, the outer cylinder 41 connects the peripheral wall portions to each other in a state where the outer pipe 43 and the cylinder shaft described later are arranged in parallel. Therefore, among the four wall bodies forming the peripheral wall portion 41a, the wall body located on the outer pipe 43 side is omitted. That is, the peripheral wall portion 41a of the outer cylinder 41 is composed of three wall bodies.
内筒42は、外筒41の内部に収容されるとともに、内部に燃焼空間を形成する筒体であり、外筒41と同様に、有底の角筒形状に形成されている。内筒42は、角筒状の周壁部42aの一端側が基端部42bにより閉塞されており、また他端側も矩形平板状の先端部42cにより閉塞されている。周壁部42aの他端側付近には、排気ガスが流通するとともに外管43に周囲を覆われる内管44に連通する接続部42dが形成されている。即ち、周壁部42aには、内管44の周壁部44aに向けて角筒形状に延びる接続部42dが形成されており、内筒42の燃焼空間と内管44の内側空間とを連通可能にしている。 The inner cylinder 42 is a cylinder that is housed inside the outer cylinder 41 and forms a combustion space inside, and is formed in the shape of a bottomed square cylinder like the outer cylinder 41. In the inner cylinder 42, one end side of the square tubular peripheral wall portion 42a is closed by the base end portion 42b, and the other end side is also closed by the rectangular flat plate-shaped tip portion 42c. Near the other end side of the peripheral wall portion 42a, a connecting portion 42d is formed in which exhaust gas flows and communicates with the inner pipe 44 covered by the outer pipe 43. That is, the peripheral wall portion 42a is formed with a connecting portion 42d extending in a square tube shape toward the peripheral wall portion 44a of the inner pipe 44, so that the combustion space of the inner cylinder 42 and the inner space of the inner pipe 44 can communicate with each other. ing.
このような内筒42の内周面には、耐火材14が設けられている。内筒42は、後述するように一端側の基端部42bにバーナユニット33が設けられて、そのバーナ部33aから内筒42内、つまり燃焼空間に火炎が形成される。そのため、内筒42の内周面に耐火材14を配置して、周壁部41a、基端部41bおよび先端部41cを火炎の輻射熱等から保護する。耐火材14は、例えば、キャスタブルと呼ばれる耐火コンクリートと耐火骨材を混合したものである。本第3実施形態では、例えば、図略のV字形状のフック(またはアンカー)を内筒12の内周面の複数箇所に取り付けるとともに、これらのフックを骨材としてアルミナセメント等を厚肉に塗布することで、耐火材14を形成している。 A refractory material 14 is provided on the inner peripheral surface of such an inner cylinder 42. As will be described later, the inner cylinder 42 is provided with a burner unit 33 at the base end portion 42b on one end side, and a flame is formed from the burner portion 33a in the inner cylinder 42, that is, in the combustion space. Therefore, the refractory material 14 is arranged on the inner peripheral surface of the inner cylinder 42 to protect the peripheral wall portion 41a, the base end portion 41b, and the tip portion 41c from the radiant heat of the flame. The refractory material 14 is, for example, a mixture of refractory concrete called castable and refractory aggregate. In the third embodiment, for example, V-shaped hooks (or anchors) shown in the drawing are attached to a plurality of locations on the inner peripheral surface of the inner cylinder 12, and these hooks are used as aggregates to thicken alumina cement or the like. By applying it, the refractory material 14 is formed.
外管43は、内管44の周壁部44aを覆う円筒形状をなす筒体であり、その軸方向長さが外筒41の軸方向長さと同じになるように設定されている。外管43は、内管44の周壁部44aのほかに、内筒42との間に形成される空気流通路Rbの両端部も覆う。そのため、外管43は、両端部が内曲げのフランジ形状をなすように基端部43bおよび先端部43cが形成されている。基端部43bおよび先端部43cには、排気ガスが流通する配管と連結可能なフランジ部45,46がそれぞれ接続される。フランジ部45,46は、本第3実施形態では、外周形状が円形状をなしているため、排気ガスが流れる配管として、例えば、前述の第1実施形態や第2実施形態で説明したような円筒形状の配管100を接続することができる。 The outer pipe 43 is a cylindrical body having a cylindrical shape that covers the peripheral wall portion 44a of the inner pipe 44, and the axial length thereof is set to be the same as the axial length of the outer cylinder 41. The outer pipe 43 covers both ends of the air flow passage Rb formed between the outer pipe 43 and the inner cylinder 42 in addition to the peripheral wall portion 44a of the inner pipe 44. Therefore, the outer pipe 43 is formed with a base end portion 43b and a tip end portion 43c so that both ends thereof form an inwardly bent flange shape. Flange portions 45 and 46 that can be connected to the pipe through which the exhaust gas flows are connected to the base end portion 43b and the tip end portion 43c, respectively. In the third embodiment, the flange portions 45 and 46 have a circular outer peripheral shape, and therefore, as a pipe through which the exhaust gas flows, for example, as described in the first embodiment and the second embodiment described above. Cylindrical piping 100 can be connected.
内管44は、両端が開口する角筒形状をなす筒体であり、既設の配管等から流入した排気ガスが流れるものである。前述したように内筒42が角筒形状の筒体であるため、その内筒42との接合の容易さや圧力損失の面等から当該内管44の形状も角筒形状に設定している。なお、排気ガスが流れる配管に円筒形状のものが多用されること等を考慮して、当該内管44の周囲に設ける筒体を前述したような円筒形状の外管43に設定している。 The inner pipe 44 is a tubular body having a square cylinder shape with both ends open, and exhaust gas flowing in from an existing pipe or the like flows through the inner pipe 44. Since the inner cylinder 42 has a square cylinder shape as described above, the shape of the inner pipe 44 is also set to the square cylinder shape from the viewpoint of ease of joining with the inner cylinder 42 and pressure loss. In consideration of the fact that cylindrical pipes through which exhaust gas flows are often used, the cylindrical body provided around the inner pipe 44 is set to the cylindrical outer pipe 43 as described above.
バーナユニット33は、前述の第2実施形態の場合と同様に構成されており、第2実施形態においてそれぞれについて記載した内容をほぼ引用することができる。なお、バーナユニット33のケース部33bは、内筒42の基端部42bに形成されるバーナホール42fに取り付け可能に構成されているため、これによりバーナユニット33は内筒42の基端部42bに固定される。本第3実施形態では、バーナユニット33は、例えば、3行2列(または2行3列)に配置されており、合計6つのバーナユニット33が内筒42に取り付けられている。 Burner unit 33 is configured similarly to the second embodiment described above, it is possible to substantially quote contents described for each in the second embodiment. Since the case portion 33b of the burner unit 33 can be attached to the burner hole 42f formed in the base end portion 42b of the inner cylinder 42, the burner unit 33 is configured to be attached to the base end portion 42b of the inner cylinder 42. Is fixed to. In the third embodiment, the burner units 33 are arranged in, for example, 3 rows and 2 columns (or 2 rows and 3 columns), and a total of 6 burner units 33 are attached to the inner cylinder 42.
第1送風ファン2、第2送風ファン3、第1吸気ポート4、第2吸気ポート5は、前述の参考形態の場合とほぼ同様にそれぞれ構成されている。そのため、これらの構成に関しては、参考形態のところでそれぞれについて記載した内容をほぼ引用することができる。なお、第1ファン2から圧送された空気は、第1吸気ダクト6を経由して外筒41の吸気口41iに送り込まれる。また、第2ファン3から圧送された空気は、第2吸気ダクト7を経由して外管43の吸気口43jに送り込まれる。これにより、吸気口41iから空気流通路Raに流入した空気は、内筒42の外側面に接触することにより、内筒42を空気冷却することを可能にしている。また、吸気口43jから空気流通路Rbに流入した空気は、内管44の外側面に接触することにより、内管44を空気冷却することを可能にしている。 The first blower fan 2, the second blower fan 3, the first intake port 4, and the second intake port 5 are configured in substantially the same manner as in the case of the above-described reference embodiment . Therefore, with regard to these configurations, the contents described for each can be almost quoted in the reference form . The air pumped from the first fan 2 is sent to the intake port 41i of the outer cylinder 41 via the first intake duct 6. Further, the air pumped from the second fan 3 is sent to the intake port 43j of the outer pipe 43 via the second intake duct 7. As a result, the air that has flowed into the air flow passage Ra from the intake port 41i comes into contact with the outer surface of the inner cylinder 42, so that the inner cylinder 42 can be air-cooled. Further, the air flowing into the air flow passage Rb from the intake port 43j comes into contact with the outer surface of the inner pipe 44, so that the inner pipe 44 can be air-cooled.
なお、空気流通路Raと空気流通路Rbは、分割プレート48により分離されている。本第3実施形態では、分割プレート48は、外管43の周壁部43aがその機能を果たしている。そのため、第1〜第3実施形態で説明したように、分割プレートとしての専用部材(分割プレート18)を別に設ける必要がない。また、排ガス加熱装置40も、図示していないが、ベースフレーム上に設けられている。 The air flow passage Ra and the air flow passage Rb are separated by a dividing plate 48. In the third embodiment, the peripheral wall portion 43a of the outer pipe 43 of the split plate 48 fulfills its function. Therefore, as described in the first to third embodiments, it is not necessary to separately provide a dedicated member (split plate 18) as the split plate. Further, although not shown, the exhaust gas heating device 40 is also provided on the base frame.
このように本第3実施形態の排ガス加熱装置40では、内筒42の筒軸Jが上下方向(各図に示す座標系のZ軸方向)に立ち上がるように炉体(外筒41および内筒42)を構成している。また、バーナユニット33を炉体の上端に設けることによりバーナ部33aから下方(重力方向)に向かって火炎が形成されるように構成している。これにより、炉体が横向き(各図に示す座標系においてXY平面の拡がり方向)に配置される場合に比べて排ガス加熱装置40の横幅を狭くすることが可能になる。 As described above, in the exhaust gas heating device 40 of the third embodiment, the furnace body (outer cylinder 41 and inner cylinder) so that the cylinder axis J of the inner cylinder 42 rises in the vertical direction (Z-axis direction of the coordinate system shown in each figure). 42) constitutes. Further, by providing the burner unit 33 at the upper end of the furnace body, a flame is formed downward (in the direction of gravity) from the burner portion 33a. As a result, the width of the exhaust gas heating device 40 can be narrowed as compared with the case where the furnace body is arranged sideways (in the direction in which the XY plane spreads in the coordinate system shown in each figure).
このため、例えば、船舶内の機関室やボイラー室のように、比較的床面積が狭い場所であっても高さ方向に余裕がある場合には、当該排ガス加熱装置40を設置することが可能になる。また、ディーゼルエンジン(外部機関)から排出される排気ガスが流れる配管が、上下方向にレイアウト(配置)されている場合には、そのような既設の配管途中に当該排ガス加熱装置40を介在させて脱硝触媒が十分に活性する温度まで排ガス温度を上昇させることが可能になる。つまり、レトロフィットに容易に対応することができる。 Therefore, the exhaust gas heating device 40 can be installed even in a place where the floor area is relatively small, such as an engine room or a boiler room in a ship, when there is a margin in the height direction. become. Further, when the piping through which the exhaust gas discharged from the diesel engine (external engine) flows is laid out (arranged) in the vertical direction, the exhaust gas heating device 40 is interposed in the middle of such existing piping. It is possible to raise the exhaust gas temperature to a temperature at which the denitration catalyst is sufficiently activated. That is, retrofit can be easily dealt with.
[第4実施形態]
続いて、本発明の燃焼装置を縦型タイプの排ガス加熱装置に適用した第4実施形態を図26〜図30に基づいて説明する。第4実施形態の排ガス加熱装置50は、第3実施形態の排ガス加熱装置40の構成を改変して炉体を2機にしたものである。そのため、第3実施形態の排ガス加熱装置40と実質的に同一の構成部分には同一符号を付して説明を省略する。
[ Fourth Embodiment]
Subsequently, a fourth embodiment in which the combustion device of the present invention is applied to a vertical type exhaust gas heating device will be described with reference to FIGS. 26 to 30. The exhaust gas heating device 50 of the fourth embodiment is obtained by modifying the configuration of the exhaust gas heating device 40 of the third embodiment to have two furnace bodies. Therefore, the same components as those of the exhaust gas heating device 40 of the third embodiment are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted.
図26〜図30に示すように、排ガス加熱装置50は、主に、外筒41,51、内筒42,52、外管43、内管44、バーナユニット33、第1ファン2、第2ファン3等により構成されている。 As shown in FIGS. 26 to 30, the exhaust gas heating device 50 mainly includes outer cylinders 41, 51, inner cylinders 42, 52, outer pipe 43, inner pipe 44, burner unit 33, first fan 2, second. It is composed of a fan 3 and the like.
外筒41、内筒42、耐火材14、バーナユニット33等により構成される一方の炉体と、外筒51、内筒52、耐火材14、バーナユニット33等により構成される他方の炉体とは、排気ガスが流れる内管44とその周壁部44aを囲む外管43を挟んで、左右対称に構成されている。そのため、符号41や符号41x(xは、a,b,c等)を、符号51や符号51x(xは、a,b,c等)に置き換えることによって、第3実施形態で説明した内容を当該他方の炉体にも適用することができる。なお、筒軸Jは筒軸Lに置き換える。また、第1ファン2に接続されている第1吸気ダクト6は、その途中で2経路に分配されて一方が外筒41の吸気口41iに接続され、他方が外筒51の吸気口51iに接続される。 One furnace body composed of an outer cylinder 41, an inner cylinder 42, a refractory material 14, a burner unit 33, etc., and another furnace body composed of an outer cylinder 51, an inner cylinder 52, a refractory material 14, a burner unit 33, etc. Is symmetrically configured with the inner pipe 44 through which the exhaust gas flows and the outer pipe 43 surrounding the peripheral wall portion 44a thereof. Therefore, by replacing the reference numerals 41 and 41x (x is a, b, c, etc.) with the reference numerals 51 and 51x (x is a, b, c, etc.), the contents described in the third embodiment can be described. It can also be applied to the other furnace body. The cylinder shaft J is replaced with the cylinder shaft L. Further, the first intake duct 6 connected to the first fan 2 is distributed in two paths on the way, one is connected to the intake port 41i of the outer cylinder 41, and the other is connected to the intake port 51i of the outer cylinder 51. Be connected.
このように本第4実施形態の排ガス加熱装置50では、外筒41、内筒42、耐火材14、バーナユニット33等により構成される一方の炉体の対称位置に、外筒51、内筒52、耐火材14、バーナユニット33等を配置し、排気ガスが流れる内管44とその周壁部44aを囲む外管43を挟んで、左右対称に構成されている。また、第3実施形態と比較して、本第4実施形態では、複数のバーナユニット33を左右対称に振り分けている。これにより、内管44を流れる排気ガスに対し、左右均等に燃焼ガスが供給されるため、温度ムラが減少することで、排ガス温度を脱硝触媒が十分に活性する温度まで短時間に上昇させることができる。第3実施形態の排ガス加熱装置40に比べて炉体が倍増している(排ガス加熱装置40は炉体が1機であるのに対して、排ガス加熱装置50は炉体が2機である)。これにより、内管44を流れる排気ガスに対する加熱能力が2倍程度に高まるため、排ガス温度を脱硝触媒が十分に活性する温度まで短時間に上昇させることができる。また、炉体が2機に増えても、いずれの炉体も、内筒42の筒軸Jや内筒52の筒軸Lが上下方向(各図に示す座標系のZ軸方向)に立ち上がるように炉体を構成しているため、いずれかまたは両方の炉体が横向き(各図に示す座標系においてXY平面の拡がり方向)に配置される場合に比べて排ガス加熱装置50の横幅を狭くすることが可能になる。 As described above, in the exhaust gas heating device 50 of the fourth embodiment, the outer cylinder 51 and the inner cylinder are located at symmetrical positions of one of the furnace bodies composed of the outer cylinder 41, the inner cylinder 42, the refractory material 14, the burner unit 33, and the like. The 52, the refractory material 14, the burner unit 33, and the like are arranged, and the inner pipe 44 through which the exhaust gas flows and the outer pipe 43 surrounding the peripheral wall portion 44a thereof are sandwiched between them so as to be symmetrically configured. Further, as compared with the third embodiment, in the fourth embodiment, the plurality of burner units 33 are symmetrically distributed. As a result, the combustion gas is evenly supplied to the left and right sides of the exhaust gas flowing through the inner pipe 44, so that the temperature unevenness is reduced and the exhaust gas temperature is raised to a temperature at which the denitration catalyst is sufficiently activated in a short time. Can be done. The number of furnace bodies is doubled as compared with the exhaust gas heating device 40 of the third embodiment (the exhaust gas heating device 40 has one furnace body, whereas the exhaust gas heating device 50 has two furnace bodies). .. As a result, the heating capacity for the exhaust gas flowing through the inner pipe 44 is doubled, so that the exhaust gas temperature can be raised to a temperature at which the denitration catalyst is sufficiently activated in a short time. Further, even if the number of furnace bodies is increased to two, in each furnace body, the cylinder axis J of the inner cylinder 42 and the cylinder axis L of the inner cylinder 52 rise in the vertical direction (Z-axis direction of the coordinate system shown in each figure). Since the furnace bodies are configured as described above, the width of the exhaust gas heating device 50 is narrower than that in the case where either or both of the furnace bodies are arranged sideways (the direction in which the XY plane spreads in the coordinate system shown in each figure). It becomes possible to do.
なお、上述した各実施形態では、舶用の燃焼装置を例示して説明したが、本発明の燃焼装置は、船舶に使用される燃焼装置に限られることはなく、例えば、建物内に設備される燃焼装置にも適用することができる。 In each of the above-described embodiments, the combustion device for ships has been illustrated and described, but the combustion device of the present invention is not limited to the combustion device used for ships, and is installed in, for example, a building. It can also be applied to combustion equipment.
以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、上述した具体例を様々に変形または変更したものが含まれる。また、本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時の請求項に記載の組合せに限定されるものではない。さらに、本明細書または図面に例示した技術は、複数の目的を同時に達成するものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つ。なお、[符号の説明]の欄における括弧内の記載は、上述した各実施形態で用いた用語と、特許請求の範囲に記載の用語との対応関係を明示するものである。 Although specific examples of the present invention have been described in detail above, these are merely examples and do not limit the scope of claims. The techniques described in the claims include various modifications or modifications of the above-mentioned specific examples. In addition, the technical elements described in the present specification or the drawings exhibit technical usefulness alone or in various combinations, and are not limited to the combinations described in the claims at the time of filing. Furthermore, the techniques illustrated in this specification or drawings achieve a plurality of objectives at the same time, and achieving one of the objectives itself has technical usefulness. The description in parentheses in the [Explanation of Code] column clearly indicates the correspondence between the terms used in each of the above-described embodiments and the terms described in the claims.
10,10A,20A〜20E,30,40,50…ガス処理装置(燃焼装置)
11,21,31,41,51…外筒
12,22,32,42,52…内筒
12a,22a,32a,42a,52a…周壁部(内筒の周壁)
12b,22b,32b,42b,52b…基端部(内筒の一端側)
13,33…バーナユニット
13a,33a…バーナ部(バーナ)
14…耐火材
15,23…外筒基端プレート
16,24,25,34…内筒基端プレート
16b,24b…空気噴射ノズル
17…バーナホルダ
18,48…分割プレート
19…排気筒
22d…流入部(流入口)
22e…流出部(流出口)
26,29…排ガス噴射部
26d,29d…排ガス噴射ノズル
38…排ガス噴射管
90…燃料パイプ
100…配管(既設の配管)
J,K,L…筒軸
Ra,Rb…空気流通路(空間部)
10, 10A, 20A to 20E, 30, 40, 50 ... Gas treatment device (combustion device)
11,21,31,41,51 ... Outer cylinder 12,22,32,42,52 ... Inner cylinder 12a, 22a, 32a, 42a, 52a ... Circumferential wall portion (peripheral wall of inner cylinder)
12b, 22b, 32b, 42b, 52b ... Base end (one end side of inner cylinder)
13, 33 ... Burner unit 13a, 33a ... Burner part (burner)
14 ... Refractory material 15, 23 ... Outer cylinder base end plate 16, 24, 25, 34 ... Inner cylinder base end plate 16b, 24b ... Air injection nozzle 17 ... Burner holder 18, 48 ... Split plate 19 ... Exhaust pipe 22d ... Inflow (Inlet)
22e ... Outflow part (outlet)
26, 29 ... Exhaust gas injection section 26d, 29d ... Exhaust gas injection nozzle 38 ... Exhaust gas injection pipe 90 ... Fuel pipe 100 ... Piping (existing piping)
J, K, L ... Cylindrical shaft Ra, Rb ... Air flow passage (space)
Claims (10)
前記内筒の周壁および前記内筒の一端側との間に外部から送り込まれた空気が流通可能な空間部を形成して前記内筒を覆う外筒と、
前記一端側のバーナ貫通孔を貫通して前記燃焼空間内に燃料を供給可能に前記外筒に取り付けられるバーナと、を備える燃焼装置であって、
外部機関の排気ガスが流通する既設の配管に対し前記配管の配置を変更することなく、配管途中において、前記配管の上流側および下流側が前記内筒の筒軸中央よりも前記内筒の他端側内にそれぞれ連通しており、前記上流側から排出された前記排気ガスが前記燃焼空間を経由して前記下流側に流入するとともに前記燃焼空間内で加熱されることを特徴とする燃焼装置。 Inner cylinder forming a combustion space in the inner portion,
An outer cylinder that covers the inner cylinder by forming a space through which air sent from the outside can flow between the peripheral wall of the inner cylinder and one end side of the inner cylinder.
A combustion device including a burner attached to the outer cylinder so as to be able to supply fuel into the combustion space through the burner through hole on one end side .
In the middle of the piping, the upstream side and the downstream side of the piping are the other end of the inner cylinder rather than the center of the cylinder shaft of the inner cylinder without changing the arrangement of the pipe with respect to the existing pipe through which the exhaust gas of the external engine flows. A combustion device that communicates with each other in the side, and the exhaust gas discharged from the upstream side flows into the downstream side via the combustion space and is heated in the combustion space.
前記内筒の一端側には、前記空間部を流通する空気を前記内筒の内周面に沿って当該内周面を冷却する空気として前記バーナ周囲空間部とは別に前記燃焼空間内に噴射可能な空気噴射孔または空気噴射ノズルが設けられていることを特徴とする請求項1に記載の燃焼装置。 A space around the burner that supplies combustion air is provided around the burner.
On one end side of the inner cylinder, the air flowing through the space portion is injected into the combustion space separately from the burner peripheral space portion as air for cooling the inner peripheral surface along the inner peripheral surface of the inner cylinder. combustion apparatus according to claim 1, capable of air injection holes or air injection nozzle, characterized in that are al provided.
前記内筒は、前記配管の直交方向または略直交方向に前記筒軸を向けて配置されるとともに、前記上流側から排出された前記排気ガスが前記燃焼空間を貫通して前記下流側に流入可能に流入口および流出口が形成されていることを特徴とする請求項1または2に記載の燃焼装置。 When the upstream side and the downstream side of the pipe are arranged in a straight line,
The inner cylinder is arranged so that the cylinder shaft faces in an orthogonal direction or a substantially orthogonal direction of the pipe, and the exhaust gas discharged from the upstream side can penetrate the combustion space and flow into the downstream side. The combustion apparatus according to claim 1 or 2, wherein an inlet and an outlet are formed in the combustion apparatus.
前記内筒は、
前記筒軸が前記配管の上流側または下流側のいずれか一方に同軸若しくはほぼ同軸に配置され、かつ前記配管の上流側または下流側の残りの他方に直交若しくはほぼ直交する方向に配置されるとともに、または、
前記筒軸が前記配管の上流側および下流側の両方に直交若しくはほぼ直交する方向に配置されるとともに、
前記上流側から排出された前記排気ガスが前記燃焼空間を貫通して前記下流側に流入可能に流入口および流出口が形成されていることを特徴とする請求項1または2に記載の燃焼装置。 When the upstream side and the downstream side of the pipe are arranged orthogonally,
The inner cylinder
The tubular shaft is arranged coaxially or substantially coaxially with either the upstream side or the downstream side of the pipe, and is arranged in a direction orthogonal to or substantially orthogonal to the other of the upstream side or the downstream side of the pipe. , Or
The tubular shaft is arranged in a direction orthogonal to or substantially orthogonal to both the upstream side and the downstream side of the pipe, and
The combustion apparatus according to claim 1 or 2, wherein an inflow port and an outflow port are formed so that the exhaust gas discharged from the upstream side penetrates the combustion space and flows into the downstream side. ..
前記一端側のバーナ貫通孔を貫通して前記燃焼空間内に燃料を供給可能に前記一端側に取り付けられるバーナと、を備える燃焼装置であって、
外部機関の排気ガスが流通する既設の配管に対し前記配管の配置を変更することなく、配管途中において、前記配管の上流側および下流側が前記筒体の筒軸中央よりも前記筒体の他端側内にそれぞれ連通しており、前記上流側から排出された前記排気ガスが前記燃焼空間を経由して前記下流側に流入するとともに前記燃焼空間内で加熱されることを特徴とする燃焼装置。 A cylindrical body which forms a combustion space in the inner portion,
A combustion device including a burner attached to the one end side so as to be able to supply fuel into the combustion space through the burner through hole on the one end side .
In the middle of the pipe, the upstream side and the downstream side of the pipe are the other end of the cylinder rather than the center of the cylinder shaft of the cylinder without changing the arrangement of the pipe with respect to the existing pipe through which the exhaust gas of the external engine flows. A combustion device that communicates with each other in the side, and the exhaust gas discharged from the upstream side flows into the downstream side via the combustion space and is heated in the combustion space.
前記筒体の一端側には、外部から送り込まれた空気を前記筒体の内周面に沿って当該内周面を冷却する空気として前記バーナ周囲空間部とは別に前記燃焼空間内に噴射可能な空気噴射孔または空気噴射ノズルが設けられていることを特徴とする請求項6に記載の燃焼装置。 A space around the burner that supplies combustion air is provided around the burner.
At one end side of the cylinder, air sent from the outside can be injected into the combustion space separately from the burner peripheral space as air for cooling the inner peripheral surface along the inner peripheral surface of the cylinder. combustion apparatus according to claim 6, the air injection hole or an air jet nozzle, such is characterized in that is al provided.
前記筒体は、前記配管の直交方向または略直交方向に前記筒軸を向けて配置されるとともに、前記上流側から排出された前記排気ガスが前記燃焼空間を貫通して前記下流側に流入可能に流入口および流出口が形成されていることを特徴とする請求項6または7に記載の燃焼装置。 When the upstream side and the downstream side of the pipe are arranged in a straight line,
The cylinder is arranged so that the cylinder shaft is oriented in an orthogonal direction or a substantially orthogonal direction of the pipe, and the exhaust gas discharged from the upstream side can flow through the combustion space to the downstream side. The combustion apparatus according to claim 6 or 7, wherein an inlet and an outlet are formed in the combustion apparatus.
前記筒体は、
前記筒軸が前記配管の上流側または下流側のいずれか一方に同軸若しくはほぼ同軸に配置され、かつ前記配管の上流側または下流側の残りの他方に直交若しくはほぼ直交する方向に配置されるとともに、または、
前記筒軸が前記配管の上流側および下流側の両方に直交若しくはほぼ直交する方向に配置されるとともに、
前記上流側から排出された前記排気ガスが前記燃焼空間を貫通して前記下流側に流入可能に流入口および流出口が形成されていることを特徴とする請求項6または7に記載の燃焼装置。 When the upstream side and the downstream side of the pipe are arranged orthogonally,
The cylinder is
The tubular shaft is arranged coaxially or substantially coaxially with either the upstream side or the downstream side of the pipe, and is arranged in a direction orthogonal to or substantially orthogonal to the other of the upstream side or the downstream side of the pipe. , Or
The tubular shaft is arranged in a direction orthogonal to or substantially orthogonal to both the upstream side and the downstream side of the pipe, and
The combustion apparatus according to claim 6 or 7, wherein the inflow port and the outflow port are formed so that the exhaust gas discharged from the upstream side penetrates the combustion space and flows into the downstream side. ..
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