JPH10205743A - 燃焼装置 - Google Patents

燃焼装置

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JPH10205743A
JPH10205743A JP9007423A JP742397A JPH10205743A JP H10205743 A JPH10205743 A JP H10205743A JP 9007423 A JP9007423 A JP 9007423A JP 742397 A JP742397 A JP 742397A JP H10205743 A JPH10205743 A JP H10205743A
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gas
passage
exhaust gas
oxidant
combustion
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Hitoshi Kaji
均 加治
Yasuo Hirose
靖夫 廣瀬
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Chiyoda Corp
Chiyoda Chemical Engineering and Construction Co Ltd
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FURNESS TECHNO KK
Chiyoda Corp
Chiyoda Chemical Engineering and Construction Co Ltd
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    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P80/00Climate change mitigation technologies for sector-wide applications
    • Y02P80/10Efficient use of energy, e.g. using compressed air or pressurized fluid as energy carrier
    • Y02P80/15On-site combined power, heat or cool generation or distribution, e.g. combined heat and power [CHP] supply

Abstract

(57)【要約】 【課題】 被燃焼ガスを予熱して、しかも被燃焼ガスの
漏洩を抑制できる燃焼装置を提供する 【解決手段】 通気性のある蓄熱体5の中央部にバーナ
6のバーナノズル7を配置する。蓄熱体5を通して燃焼
室から排気ガス通路9に排気ガスを排出する。排気ガス
の熱で加熱された蓄熱体5の部分を通して燃焼室に酸化
剤通路13から酸化剤を供給し、被燃焼ガス通路14か
ら低カロリーガスを供給する。排気ガス通路9,酸化剤
通路13及び被燃焼ガス通路14と熱交換器4との間に
バーナを中心にして相対的な回転を生じさせる。被燃焼
ガス通路14の先端部から蓄熱体5に向かって流れ出る
被燃焼ガス流を酸化剤通路13の先端部から蓄熱体5に
向かって流れ出る酸化剤流で囲むように被燃焼ガス通路
14と酸化剤通路13とを構成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、排気ガスの熱を蓄
熱体を有する熱交換器で回収し、この回収した熱で酸化
剤及び被燃焼ガスを予熱する燃焼装置に関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】高炉ガスのように発熱量が1000Kc
al/m3 N以下の低カロリーガス等を被燃焼ガスとし
て燃焼させる際に、被燃焼ガスを予熱すると、火炎温度
が上昇して熱効率が向上することが知られている。そし
て特開平6−66421号公報には、排気ガスの熱を利
用して低カロリーガスを予熱する構造の燃焼装置が提案
されている。この公報に開示された従来の燃焼装置で
は、通気性のある蓄熱体を備えて中央部にバーナのバー
ナノズルが配置された熱交換器を燃焼室を囲む壁部に設
けた開口部内に配置する。そしてこの熱交換器の蓄熱体
で排気ガスの熱を回収し、この蓄熱体を通して酸化剤と
低カロリーガスを燃焼室に供給することにより酸化剤と
低カロリーガスとを予熱している。具体的には、蓄熱体
を通して燃焼室から連続的に排気ガスを排気する排気ガ
ス通路を燃焼室を囲む壁部に設けた開口部に連続して設
ける。そして排気ガスの熱で加熱された蓄熱体の部分を
通して燃焼室に空気を供給する空気通路と排気ガスの熱
で加熱された蓄熱体の部分を通して燃焼室に低カロリー
ガスを供給する燃料通路とを具備する空気−燃料ダクト
を排気ガス通路の内部に配置する。そして蓄熱体または
空気−燃料ダクトの一方を回転させることにより、排気
ガスから連続的に熱を回収し、この回収した熱で空気と
低カロリーガスを連続的に予熱している。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら熱回収と
予熱のために、蓄熱体または空気−燃料ダクトの一方を
回転させる構造を採用すると、蓄熱体と空気−燃料ダク
トの先端側ノズル部との間に回転を許容するための隙間
が形成される。しかしながらこの隙間を完全にシールす
ることは難しく、この隙間を通して低カロリーガスが漏
洩し、その結果燃焼効率が悪くなる問題が発生する。ま
た従来の燃焼装置を用い、低カロリーガスに代えて臭気
ガスを燃焼させて臭気ガスを処理をすることが考えられ
たが、この場合にも、前述と同様に臭気ガスが漏洩する
ために、完全に臭気ガスを燃焼処理することができない
問題が発生する。
【0004】本発明の目的は、被燃焼ガスを予熱して、
しかも被燃焼ガスの漏洩を抑制できる燃焼装置を提供す
ることにある。
【0005】本発明の他の目的は、被燃焼ガスの漏洩を
実質的に防止できる燃焼装置を提供することにある。
【0006】本発明の別の目的は、低カロリーガスまた
は臭気ガスを予熱して燃焼させる場合に、低カロリーガ
スまたは臭気ガスの漏洩を抑制できる燃焼装置を提供す
ることにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は、基本的には、
通気性のある蓄熱体を備えて中央部にバーナのバーナノ
ズルが配置された熱交換器と、蓄熱体を通して燃焼室か
ら排気する排気ガスを流す排気ガス通路と、排気ガスの
熱で加熱された蓄熱体の部分を通して燃焼室に酸化剤を
供給する酸化剤通路と、排気ガスの熱で加熱された蓄熱
体の部分を通して燃焼室に被燃焼ガスを供給する被燃焼
ガス通路とを具備し、排気ガス通路,酸化剤通路及び被
燃焼ガス通路と熱交換器との間にバーナを中心にして相
対的な回転を生じさせる構造を有する燃焼装置を改良の
対象とする。
【0008】なお熱交換器は、蓄熱体の端面を各通路側
に直接露出させる構造でもよいが、蓄熱体の端面側に機
械的強度の高い通気性のある構造体を配置した構造にし
てもよい。また蓄熱体は、通気性を有していればよく、
その構成は任意である。
【0009】そして被燃焼ガスとしては、低カロリーガ
スや臭気ガス等のように予熱可能で燃焼するガスが用い
られる。また酸化剤としては、一般的には空気が用いら
れる。なお、臭気ガスのように燃焼処理される被燃焼ガ
スを用いる場合には、酸化剤の他に、揮発性有機化合物
を含まない窒素や不活性ガス等も用いることができる。
【0010】本発明においては、被燃焼ガス通路の先端
部から蓄熱体に向かって流れ出る被燃焼ガス流を酸化剤
通路の先端部から蓄熱体に向かって流れ出る酸化剤流で
囲むように被燃焼ガス通路と酸化剤通路とを構成する。
このようにすると、被燃焼ガス通路の先端部から蓄熱体
に向かって流れ出る被燃焼ガス流は、酸化剤流によって
常時囲まれている(酸化剤の流れによって形成されたを
シール層によって包まれている)状態にあるため、被燃
焼ガスが被燃焼ガス通路の先端部と熱交換器との間に形
成される隙間から、排気側に漏出するのを抑制できる。
【0011】なお燃焼装置が燃焼室を囲む壁部に対して
設けられる場合には、燃焼室を囲む壁部に設けた開口部
に熱交換器(具体的には蓄熱体)の一部が収納される状
態で熱交換器を配置すればよい。この場合に、排気ガス
通路を開口部と連続して設けるときには、蓄熱体または
酸化剤通路及び被燃焼ガス通路の先端部をバーナを中心
にして回転させる回転駆動機構を用いる。更に、開口部
に対して設けられて内部に排気ガス通路を有する排気ガ
ス通路構造体と、排気ガス通路構造体の内部に配置され
て内部に酸化剤通路及び被燃焼ガス通路の先端部を有す
る酸化剤−被燃焼ガス通路構造体とを用いる。そしてこ
の酸化剤−被燃焼ガス通路構造体には、被燃焼ガス通路
の先端部を構成する内側通路と該内側通路の周囲を囲む
ように構成されて酸化剤通路の先端部を構成する外側通
路とを備え、内側通路から蓄熱体に向かって流れ出る被
燃焼ガス流を外側通路から蓄熱体に向かって流れ出る酸
化剤流で囲むように構成された1以上の二重構造ノズル
を設ける。このような構成にすると、簡単な構造で被燃
焼ガスの排気側への漏洩を確実に抑制できる。
【0012】基本的には、被燃焼ガス流を酸化剤流で囲
むようにすれば、被燃焼ガスの漏出を抑制できるが、よ
り確実に漏洩を抑制するためには、被燃焼ガス流を漏出
させることのない酸化剤流を形成する必要がある。その
ためには例えば、酸化剤流の圧力(流速)を被燃焼ガス
流の圧力(流速)以上にすることが考えられる。このよ
うにすると酸化剤流の層を破ってまたは突き抜けて被燃
焼ガスが排気側に漏出するのを抑制または防止できる。
逆に、酸化剤流の圧力を被燃焼ガス流の圧力よりも小さ
くする場合には、酸化剤流の厚み寸法(酸化剤が流れる
方向と直交する方向の酸化剤流の寸法)を厚くする。即
ち酸化剤流の厚み寸法を被燃焼ガスを酸化剤流の外側に
漏洩させない厚み寸法にすればよい。
【0013】蓄熱体として、平板状未焼成セラミックス
シートと波板状未焼成セラミックスシートとを重ねたも
のを巻回して焼成したセラミックス製ハニカム状蓄熱体
を用いることができる。この場合に酸化剤流の圧力(流
速)を被燃焼ガス流の圧力(流速)以上にするときに
は、酸化剤通路の厚み寸法を波板状未焼成セラミックス
シートと平板状未焼成セラミックスシートの隣接する2
つの接触点間の寸法以上にすれば、被燃焼ガスの漏洩を
確実に防止できる。また酸化剤通路の厚み寸法を、波板
状未焼成セラミックスシートと平板状未焼成セラミック
スシートの隣接する2つの接触点間の寸法の2倍以上に
すると、酸化剤流の圧力を被燃焼ガス流の圧力より小さ
くした場合でも、被燃焼ガスの漏洩を有効に抑制でき
る。
【0014】本発明を用いて、特に臭気ガスを燃焼処理
する場合には、排気ガス通路の他に、排気ガスの熱で加
熱された蓄熱体の部分を通して燃焼室に揮発性有機化合
物を含まないガスを連続的に供給する第1のガス通路
と、排気ガスの熱で加熱された蓄熱体の部分を通して燃
焼室に臭気ガスを連続的に供給する第2のガス通路とを
設ける。そして第2のガス通路の先端部から蓄熱体に向
かって流れ出る臭気ガス流を第1のガス通路の先端部か
ら蓄熱体に向かって流れ出る揮発性有機化合物を含まな
いガス流で囲むように第1及び第2のガス通路を構成す
ればよい。
【0015】
【発明の実施の形態】以下図面を参照して本発明の実施
の形態の一例を詳細に説明する。図1は、低カロリーガ
スを被燃焼ガスとして燃焼する燃焼装置に本発明を適用
した実施の形態の一例の概略構成図である。同図におい
て、1は耐火レンガ等の耐火材により作られた工業用炉
の壁部であり、燃焼室はこの壁部によって囲まれてい
る。壁部1には、排気ガスを排出する吐出口を構成する
開口部2が形成されている。この開口部には、熱交換器
4が収納されている。なお熱交換器4は、モルタル部3
を介して開口部2内に固定されている。熱交換器4は、
セラミックス製の蓄熱体5を有している。本実施例で
は、2枚の平板状未焼成セラミックスシートの間に1枚
の波板状未焼成セラミックスシートを挟んだものを巻回
した後、焼成して製造したセラミックス製ハニカム状蓄
熱体を用いている。したがってこの蓄熱体5には、パイ
ロットバーナ6のノズル7が延びる方向にそれぞれ延び
る複数の貫通孔が形成されていて、ハニカム状になって
いる。
【0016】蓄熱体5の中央部には、パイロットバーナ
6のノズル7が配置されるノズル挿入孔5aが形成され
ており、この挿入孔5aの燃焼室側の端部にはフードF
が嵌合されている。なお挿入孔5aの燃焼室とは反対側
の端部は閉じられている。
【0017】パイロットバーナ6は、ノズル7とノズル
7に燃料を供給する燃料供給路を内部に有する燃料供給
管8とから構成され、燃料供給管8の端部からパイロッ
トバーナ燃料が供給される。このパイロットバーナ6は
着火用の種火として機能するものである。
【0018】壁部1には、開口部2に対応して内部に排
気ガス通路9を有する排気ガス通路構造体10が取付け
られている。この排気ガス通路構造体10には、排気口
11が設けられており、この排気口11には図示しない
排気管が接続される。そして図示しない排気管の先に設
けられた誘引送風機により誘引されて、排気ガスが排出
される。排気ガス通路構造体10の本体12は、略円筒
形状を有している。
【0019】排気ガス通路構造体10の内部には、燃焼
空気通路としての酸化剤通路13の先端部及び低カロリ
ーガス通路としての被燃焼ガス通路14の先端部をそれ
ぞれ有する酸化剤−被燃焼ガス通路構造体15が配置さ
れている。図2に、概略的に示すように、この酸化剤−
被燃焼ガス通路構造体15は、周方向に180度離れた
位置に2つの二重構造ノズル16及び17を有してい
る。
【0020】二重構造ノズル16及び17は、横断面形
状が扇形をなしていて内部に内側通路18,18を有す
る内側壁部16a,17aと先端側の横断面形状がほぼ
扇形をなしていて内側壁部16a,17aとの間に外側
通路19,19を形成する外側壁部16b,17bとか
ら構成される。なお2つの二重構造ノズル16及び17
の外側通路19,19は、それぞれ連通路19a,19
aを介して連通している。この連通路19a,19aを
形成するために外側壁部16b,17bの一部を構成す
る径方向壁部16b1 ,17b1 の基部には連通路19
a,19aを構成するための弧状の壁部19b,19b
が接続されている。
【0021】二重構造ノズル16,17は、それぞれ燃
料供給管8と同心的に配置されて二重構造になった酸化
剤供給管20と被燃焼ガス供給管21とにつながってい
る。酸化剤供給管20は、両端が閉じていて熱交換器4
に対して固定された状態にある。酸化剤供給管20の一
方の端部即ち熱交換器4側の端部の周壁部は、二重構造
ノズル16及び17の外側壁部16b,17bの一部を
構成し、その部分には外側通路19,19と酸化剤供給
管20の内部通路とを連通する複数のスリット22がそ
れぞれ形成されている。これらの複数のスリット22
は、酸化剤供給管20の周方向に間隔を開けて形成され
ている。これら複数のスリット22を形成してあって
も、前述のように2つの外側通路19,19を連通する
連通路19a,19aを構成するための壁部19b,1
9bがあるために、二重構造ノズル16及び17に対応
しない位置にあるスリット22から排気ガス通路9に直
接的に酸化剤が漏出することはない。
【0022】外側壁部16b,17bを構成する径方向
壁部16b1 ,17b1 と、周方向壁部16b2 ,17
b2 と、背面側壁部16b3 ,17b3 (図3)と、連
通路19a,19aを構成するための壁部19b,19
bとは、内側壁部16a,17aに接続されている。そ
して背面側壁部16b3 ,17b3 の基部及び連通路1
9a,19aを構成するための壁部19b,19bの基
部が、気密性のあるベアリングを介して、酸化剤供給管
20の外周側に嵌合されている。
【0023】被燃焼ガス供給管21は、同心的に配置さ
れた内側管21aと外側管21bとから構成された二重
管である。被燃焼ガス供給管21の一方の端部即ち熱交
換器4側の端部は、二重構造ノズル16,17の内側通
路18,18と連通する部分を除いて閉じられており、
また被燃焼ガス供給管21の他方の端部は、酸化剤供給
管20の他方の端部に同心的に固定されたチャンバ23
内に開口している。このチャンバ23は、低カロリーガ
ス供給部として機能し、チャンバ23には図示しない接
続管が接続される給気口23aが一体に設けられてい
る。そして被燃焼ガス供給管21の内側管21aと酸化
剤供給管20との間及び外側管21bとチャンバ23を
構成する壁部との間には、気密性を有するベアリングが
それぞれ配置されている。また被燃焼ガス供給管21の
外側管21bと排気ガス通路構造体10の本体12の壁
部との間にも気密性を有するベアリングが配置されてい
る。また被燃焼ガス供給管21の外側管21bの外周上
にはギア24が固定されている。このギヤ24は、モー
タ25からの回転力を受けて回転し、これにより被燃焼
ガス供給管21がバーナ6を中心にして回転し、結果と
して二重構造ノズル16及び17が排気ガス通路構造体
10の内部を回転する。二重構造ノズル16及び17の
回転速度は、1分あたり1〜3回程度である。
【0024】なお二重構造ノズル16及び17の内部に
形成される内側通路18の横断面積SG と外側通路19
の横断面積SA とは、内側通路18を通る流体の流量V
G と外側通路19を通る酸化剤の流量VA とに比例す
る。即ちSA :SG =VA :VG の関係にある。燃焼時
の酸化剤比(空気比)が1.1〜1.2程度であれば、
酸化剤の流量VA は、内側通路18を流れる低カロリー
ガスを燃焼するのに必要な理論酸化剤(空気)量VAOに
すればよい。しかしながら酸化剤比(空気比)mが更に
大きくなる場合には、VAO×mまで酸化剤の流量を増大
してもよい。この範囲であれば、酸化剤流の圧力(流
速)を被燃焼ガス流の圧力(流速)以上にすることがで
きて、確実に漏洩を抑制できる。なおVAO×mより流量
を更に増大すると、酸化剤流(燃焼空気流)の圧力が被
燃焼ガス流(低カロリーガス流)の圧力より小さくなっ
て、そのままでは被燃焼ガスが排気ガス通路9側に漏出
することになる。このような場合には、酸化剤流の厚み
寸法(内側壁部16a,17aと外側壁部16b,17
bとの間の寸法)を被燃焼ガスが酸化剤流の外側に漏出
しない程度まで大きくすればよい。
【0025】先に述べた通り本実施例では、図3に示す
ように、蓄熱体として1枚の平板状未焼成セラミックス
シート3と1枚の波板状未焼成セラミックスシート31
とを重ねたものを巻回して焼成したセラミックス製ハニ
カム状蓄熱体を用いる。この場合における酸化剤流の厚
み寸法(シール空気幅)Sについて検討すると、次のよ
うなことが言える。まず酸化剤流の圧力(流速)を被燃
焼ガス流の圧力(流速)以上にするときには、酸化剤流
(酸化剤通路)の厚み寸法(シール空気幅)Sを波板状
未焼成セラミックスシート31と平板状未焼成セラミッ
クスシート30の隣接する2つの接触点間の寸法a以上
にすれば、被燃焼ガスの漏洩を確実に防止できる。また
酸化剤流(酸化剤通路)の厚み寸法(シール空気幅)S
を、前述の2つの接触点間の寸法aの2倍(2a)以上
にすると、酸化剤流の圧力を被燃焼ガス流の圧力より小
さくした場合でも、被燃焼ガスの漏洩を有効に抑制でき
る。
【0026】次に、図1の燃焼装置の動作について説明
する。まずモータ25を回転させながら酸化剤通路13
から酸化剤を蓄熱体5に供給し、被燃焼ガス通路14か
ら低カロリーガスを蓄熱体5に供給する。次にパイロッ
トバーナ6に燃料を供給して低カロリーガスと酸化剤の
混合気を着火する。以後混合気の燃焼が継続する。排気
ガスは、蓄熱体5を通って蓄熱体を加熱した後、排気ガ
ス通路9を通って排気される。排気ガス通路9の熱を蓄
熱した蓄熱体5の部分に、酸化剤と低カロリーガスが供
給されて加熱され、燃焼室に連続的に供給される。この
ように低カロリーガスを予熱すると、火炎温度が上昇し
て熱効率が向上する。なお二重構造ノズル16及び17
の内側通路18から出る低カロリーガス流は、外側通路
19から出る酸化剤流によって囲まれているため、排気
ガス通路9に低カロリーガスが漏出することが抑制され
ている。
【0027】次に、被燃焼ガスとしてメルカプタン,ア
ンモニア,揮発性有機物質等を含む臭気ガスを用い、こ
の臭気ガスを燃焼して無臭化処理する場合に、本発明を
適用した実施の形態の一例について、図4及び図5を参
照して説明する。本装置の性能を確保するために臭気ガ
スとして空気にC3 8 ガスを若干混ぜたものを使用し
ている。基本的に、使用する燃焼装置は、図1及び図2
に示した装置と同様であるので、図4及び図5には図1
及び図2に示した部材と同様の部材には、図1及び図2
に示した符号に100を加えた数の符号を付してある。
この実施例でも、熱交換器104はモルタル部3を介し
て開口部2内に固定されている。熱交換器104は、図
1及び図2の例と同様のセラミックス製の蓄熱体105
を有している。
【0028】蓄熱体105の中央部には、燃焼用のバー
ナ106のノズル107が配置されるノズル挿入孔10
5aが形成されており、この挿入孔105aの燃焼室側
の端部にはフードFが嵌合されている。このフードF
は、先端側に周方向に延びる鍔が付き、その後方には径
方向に貫通する複数の貫通孔が形成されている。なおこ
のフードFについては、特開平7−55132号に詳し
く記載されている。挿入孔105aの燃焼室と反対側の
端部は閉じられている。
【0029】バーナ106は、ノズル107とノズル1
07に燃料を供給する燃料供給路を内部に有する燃料供
給管108とから構成され、燃料供給管108の端部か
ら燃料ガスが供給される。このバーナ106は、燃焼用
のバーナであり、熱交換器105を通して供給される臭
気ガスを燃焼する用途で用いられる。したがってバーナ
106としては、図1及び図2のバーナ6と比べて、大
型のバーナが用いられている。
【0030】壁部1には、開口部2に対応して内部に排
気ガス通路109を有する排気ガス通路構造体110が
取付けられている。この排気ガス通路構造体110に
は、排気口111が設けられており、この排気口111
には図示しない排気管が接続される。そして図示しない
排気管の先に設けられた誘引送風機により誘引されて、
排気ガスが排出される。排気ガス通路構造体110の本
体112は、略円筒形状を有している。
【0031】排気ガス通路構造体110の内部には、酸
化剤、窒素ガス、不活性ガス等の揮発性有機化合物を含
まないガスの通路として第1のガス通路113の先端部
及び臭気ガス通路または被燃焼ガス通路としての第2の
ガス通路114の先端部をそれぞれ有する第1及び第2
のガス通路構造体115が配置されている。揮発性有機
化合物を含まないガスが酸化剤の場合には、第1のガス
通路は酸化剤通路となる。一般的には、酸化剤(特に空
気)を第1のガス通路113に流すことになる。図2に
概略的に示すように、この第1及び第2のガス通路構造
体115は、周方向に180度離れた位置に2つの二重
構造ノズル116及び117を有している。
【0032】二重構造ノズル116及び117は、横断
面形状が扇形をなしていて内部に内側通路118,11
8を有する内側壁部116a,117aと先端側の横断
面形状がほぼ扇形をなしていて内側壁部116a,11
7aとの間に外側通路119,119を形成する外側壁
部116b,117bとから構成される。なお2つの二
重構造ノズル116及び117の外側通路119,11
9は、それぞれ連通路119a,119aを介して連通
している。この連通路119a,119aを形成するた
めに外側壁部116b,117bの一部を構成する径方
向壁部116b1 ,117b1 の基部には連通路119
a,119aを構成するための弧状の壁部119b,1
19bが接続されている。
【0033】二重構造ノズル116,117は、それぞ
れ燃料供給管108と同心的に配置されて二重構造にな
っている第1のガス供給管120と第2のガス供給管1
21とにつながっている。第1のガス供給管120は、
両端が閉じていて熱交換器104に対して固定された状
態にある。第1のガス供給管120の一方の端部即ち熱
交換器104側の端部の周壁部は、二重構造ノズル11
6及び117の外側壁部116b,117bの一部を構
成し、その部分には外側通路119,119と第1のガ
ス供給管120の内部通路とを連通する複数のスリット
122がそれぞれ形成されている。これらの複数のスリ
ット122は、第1のガス供給管120の周方向に間隔
を開けて形成されている。これら複数のスリット122
を形成してあっても、前述のように2つの外側通路11
9,119を連通する連通路119a,119aを構成
するための壁部119b,119bがあるために、二重
構造ノズル116及び117に対応しない位置にあるス
リット122から排気ガス通路109に直接的に酸化剤
が漏出することはない。
【0034】外側壁部116b,117bを構成する径
方向壁部116b1 ,117b1 と、周方向壁部116
b2 ,117b2 と、背面側壁部116b3 ,117b
3 と、連通路を構成するための壁部119b,119b
とは、内側壁部116a,117aに接続されている。
そして背面側壁部116b3 ,117b3 の基部及び連
通路を構成するための壁部119b,119bの基部
が、気密性のあるベアリングを介して、第1のガス供給
管120の外周側に嵌合されている。
【0035】被燃焼ガス供給管としての第2のガス通路
121は、同心的に配置された内側管121aと外側管
121bとから構成された二重管である。第2のガス供
給管121の一方の端部即ち熱交換器104側の端部
は、二重構造ノズル116,117の内側通路118,
118と連通する部分を除いて閉じられており、また第
2のガス供給管121の他方の端部は、第1のガス供給
管120の他方の端部に同心的に固定されたチャンバ1
23内に開口している。このチャンバ123は、低ガロ
リーガス供給部として機能し、チャンバ123には図示
しない接続管が接続される給気口123aが一体に設け
られている。そして第2のガス供給管121の内側管1
21aと第1のガス供給管120との間及び外側管12
1bとチャンバ123を構成する壁部との間には、気密
性を有するベアリングがそれぞれ配置されている。また
第2のガス供給管121の外側管121bと排気ガス通
路構造体110の本体112の壁部との間にも気密性を
有するベアリングが配置されている。また第2のガス供
給管121の外側管121bの外周上にはギア124が
固定されている。このギヤ124は、モータ125から
の回転力を受けて回転し、これにより第2のガス供給管
121がバーナ106を中心にして回転し、結果として
二重構造ノズル116及び117が排気ガス通路構造体
110の内部を回転する。
【0036】なお、二重構造ノズル116及び117の
内部に形成される内側通路118の横断面積SG と外側
通路119の横断面積SA とは、内側通路118を通る
流体の流量VG と外側通路119を通る酸化剤の流量V
A とに比例する。図1及び図2の例と異なって、バーナ
106の燃料は、燃料供給管108から供給され、燃焼
に必要な酸化剤は内側通路118及び外側通路119か
ら供給される。臭気ガスは酸化剤を含んでいるから、空
気比に応じて外側通路119の厚み寸法を考慮する必要
がなく、内側通路118及び外側通路119から供給さ
れる臭気ガスと空気の量が、バーナ106の燃焼に必要
な理論酸化剤量になればよい。そのためこの例では、図
1及び図2の例と異なって、外側通路119の横断面積
SA をできるだけ小さくして、第1のガス通路113の
先端部から蓄熱体105に向かって流れ出る揮発性有機
化合物を含まないガス流(第1のガス流)の圧力(流
速)を十分に高めることができる。その結果、図2と図
5とを対比して分かるように、図2の横断面積SA より
も図5の横断面積SA の方が小さくなっている。しかし
ながらこの例においても、外側通路の横断面積SA を大
きくしてもよいのは勿論である。
【0037】次に、図4の燃焼装置の動作について説明
する。まずモータ125を回転させながら第1のガス通
路113から揮発性ガスを含まないガスとして空気を蓄
熱体105に供給し、第2のガス通路114から臭気ガ
スを蓄熱体105に供給する。次に、バーナ106に燃
料を供給し、空気と臭気ガスを酸化剤としてバーナ10
6を燃焼させ以後燃焼を継続する。排気ガスは、蓄熱体
105を通って蓄熱体105を加熱した後、排気ガス通
路109を通って排気される。排気ガス109の熱を蓄
熱した蓄熱体105の部分に、酸化剤と臭気ガスが供給
されて加熱され、燃焼室に連続的に供給される。このよ
うに臭気ガスを予熱すると、熱効率が向上し、臭気ガス
の燃焼処理効率が向上する。なお二重構造ノズル116
及び117の内側通路118から出る臭気ガス流は、外
側通路119から出るガス流によって囲まれているた
め、排ガス通路109に臭気ガスが漏出することが抑制
される。
【0038】次に、外側通路119を流れるガス(シー
ル空気)と内側通路118を流れるガス(臭気ガス)の
圧力差と排気ガス中への臭気ガスの漏洩の程度を知るた
めに行った試験及び前記圧力差とシール空気幅との関係
を知るために行った試験及びその結果について説明す
る。なおこれらの試験に用いた蓄熱体は、図3に示すハ
ニカム状蓄熱体である。そしてシール空気幅Sは図3の
波板状未焼成セラミックスシート31と平板状未焼成セ
ラミックスシート30の隣接する2つの接触点間の寸法
aを1目盛りとした。まずシール空気幅Sを固定して
[具体的にはシール幅寸法を1目盛り(約2.5mm)
に固定して]、シール空気圧と臭気ガス圧の差圧を変化
させた場合の排気ガス中への臭気ガスの漏れ量を測定し
た。図6は、その結果を示している。この図において横
軸は、シール空気圧と臭気ガス圧との差圧であり、縦軸
は排気ガス中に燃え漏れた臭気ガスの量である。この図
から分かるように、差圧が大きくなる(シール空気圧よ
りも臭気ガス圧が大きくなる)ほど、漏洩量は多くな
る。そして差圧が小さくなって0以上になると漏洩量は
小さくなる。図6からは分からないが、実際の試験結果
では、差圧を+52mmAq以上にすると、漏洩量を完全に
0にできることが確認された。
【0039】また図7は、差圧とシール空気幅と漏洩量
との関係を示している。なお横軸のシール幅を前述の波
板状未焼成セラミックスシート31と平板状未焼成セラ
ミックスシート30の隣接する2つの接触点間の寸法a
を1目盛りとしており、縦軸は臭気ガスの漏洩量を示し
ている。図7から分かるように、差圧が0であれば、シ
ール空気幅Sを1目盛り以上にすれば、ほぼ漏洩量を0
にできることが分かる。また差圧が大きくなると(シー
ル空気圧よりも臭気ガス圧が大きくなると)、シール空
気幅Sを2目盛り以上にしなければ漏洩量を有効に減少
させることができないことが分かる。なお差圧が−30
mmAqの場合に、漏洩量を完全に0にするためには、シー
ル空気幅Sを3目盛り以上にすればよいことが確認され
ているが、実用上は2目盛り以上で十分である。これら
の試験は、図4及び図5の装置で行ったがものである
が、図1及び図2の例で同様の試験を行っても同様の結
果が得られる。
【0040】以下、本願明細書に記載した複数の発明の
幾つかの発明の構成要件を列挙する。
【0041】(1) 通気性のある蓄熱体を備えて中央
部にバーナのバーナノズルが配置されて燃焼室を囲む壁
部に設けた開口部内に少なくとも一部が配置される熱交
換器と、前記開口部に連続して設けられて前記蓄熱体を
通して前記燃焼室から排気する排気ガスを流す排気ガス
通路と、前記排気ガス通路の内部に先端部が配置されて
前記排気ガスの熱で加熱された前記蓄熱体の部分を通し
て前記燃焼室に酸化剤を連続的に供給する酸化剤通路
と、前記排気ガス通路の内部に先端部が配置されて前記
排気ガスの熱で加熱された前記蓄熱体の部分を通して前
記燃焼室に臭気ガスを連続的に供給する臭気ガス通路と
を具備し、前記排気ガス通路,前記酸化剤通路及び前記
臭気ガス通路と前記熱交換器との間に前記バーナを中心
にして相対的な回転を生じさせる構造を有する燃焼装置
であって、前記臭気ガス通路から前記蓄熱体に向かって
流れ出る臭気ガス流を前記酸化剤通路の前記先端部から
前記蓄熱体に向かって流れ出る酸化剤流で囲むように、
前記臭気ガス通路の前記先端部の周囲を前記酸化剤通路
の前記先端部で囲んだことを特徴とする燃焼装置。
【0042】(2) 前記酸化剤流の圧力が前記臭気ガ
ス流の圧力以上であることを特徴とする上記(1)に記
載の燃焼装置。
【0043】(3) 前記酸化剤流の圧力が前記臭気ガ
ス流の圧力よりも小さく、前記酸化剤流は前記臭気ガス
を前記酸化剤流の外側に漏洩させない厚み寸法を有して
いる上記(1)に記載の燃焼装置。
【0044】
【発明の効果】本発明によれば、被燃焼ガス通路の先端
部から蓄熱体に向かって流れ出る被燃焼ガス流は、酸化
剤流によって常時囲まれている、即ち酸化剤の流れによ
って形成されたシール層によって包まれている状態にあ
るため、被燃焼ガス通路の先端部と熱交換器との間に形
成される隙間から排気側に被燃焼ガスが漏出するのを抑
制できる利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】 低カロリーガスを被燃焼ガスとして燃焼する
燃焼装置に本発明を適用した実施の形態の一例の概略構
成図である。
【図2】 図1で用いる二重構造ノズルの構成と、排気
ガス通路、酸化剤通路及び被燃焼ガスの通路の関係を示
す図である。
【図3】 実施の形態で使用する蓄熱体の構造を説明す
るための図である。
【図4】 臭気ガスを被燃焼ガスとして燃焼する燃焼装
置に本発明を適用した実施の形態の一例の概略構成図で
ある。
【図5】 図2で用いる二重構造ノズルの構成と、排気
ガス通路、酸化剤通路及び被燃焼ガスの通路の関係を示
す図である。
【図6】 シール空気圧と臭気ガス圧の差圧を変化させ
た場合の排気ガス中への臭気ガスの漏れ量を測定した試
験結果を示す図である。
【図7】 差圧とシール空気幅と漏洩量との関係を示す
図である。
【符号の説明】
1 壁部 4,104 熱交換器 5,105 蓄熱体 6,106 バーナ 9,109 排気ガス通路 13 酸化剤通路 14,114 被燃焼ガス通路 16,17,116,117 二重構造ノズル 18,118 内側通路 19,119 外側通路 20 酸化剤供給管 21 被燃焼ガス供給管 22,122 スリット 120 第1のガス通路 121 第2のガス通路
フロントページの続き (72)発明者 廣瀬 靖夫 神奈川県横浜市中区蓬▲莱▼町2丁目4番 地7 株式会社ファーネステクノ内

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 通気性のある蓄熱体を備えて中央部にバ
    ーナのバーナノズルが配置された熱交換器と、前記蓄熱
    体を通して燃焼室から排気する排気ガスを流す排気ガス
    通路と、前記排気ガスの熱で加熱された前記蓄熱体の部
    分を通して前記燃焼室に酸化剤を供給する酸化剤通路
    と、前記排気ガスの熱で加熱された前記蓄熱体の部分を
    通して前記燃焼室に被燃焼ガスを供給する被燃焼ガス通
    路とを具備し、前記排気ガス通路,前記酸化剤通路及び
    前記被燃焼ガス通路と前記熱交換器との間に前記バーナ
    を中心にして相対的な回転を生じさせる構造を有する燃
    焼装置であって、 前記被燃焼ガス通路の先端部から前記蓄熱体に向かって
    流れ出る被燃焼ガス流を前記酸化剤通路の先端部から前
    記蓄熱体に向かって流れ出る酸化剤流で囲むように前記
    被燃焼ガス通路と前記酸化剤通路とが構成されているこ
    とを特徴とする燃焼装置。
  2. 【請求項2】 通気性のある蓄熱体を備え且つ中央部に
    バーナのバーナノズルが配置されて燃焼室を囲む壁部に
    設けた開口部内に少なくとも一部が収納された熱交換器
    と、 前記開口部と連通するように設けられて前記燃焼室から
    前記蓄熱体を通して前記排気ガスを排出する排気ガス通
    路と、 先端部が前記排気ガス通路の内部に配置されて前記排気
    ガスの熱で加熱された前記蓄熱体の部分を通して前記燃
    焼室に酸化剤を供給する酸化剤通路と、 先端部が前記排気ガス通路の内部に配置されて前記排気
    ガスの熱で加熱された前記蓄熱体の部分を通して前記燃
    焼室に被燃焼ガスを供給する被燃焼ガス通路と、 前記蓄熱体または前記酸化剤通路及び前記被燃焼ガス通
    路の前記先端部を前記バーナを中心にして回転させる回
    転駆動機構とを具備する燃焼装置であって、 前記開口部に対して設けられて内部に前記排気ガス通路
    を有する排気ガス通路構造体と、前記排気ガス通路構造
    体の内部に配置されて内部に前記酸化剤通路及び前記被
    燃焼ガス通路の前記先端部を有する酸化剤−被燃焼ガス
    通路構造体とを有し、 前記酸化剤−被燃焼ガス通路構造体は、前記被燃焼ガス
    通路の前記先端部を構成する内側通路と該内側通路の周
    囲を囲むように構成されて前記酸化剤通路の前記先端部
    を構成する外側通路とを備え、前記内側通路から前記蓄
    熱体に向かって流れ出る被燃焼ガス流を前記外側通路か
    ら前記蓄熱体に向かって流れ出る酸化剤流で囲むように
    構成された1以上の二重構造ノズルを有していることを
    特徴とする燃焼装置。
  3. 【請求項3】 前記酸化剤流の圧力が前記被燃焼ガス流
    の圧力以上であ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。
  4. 【請求項4】 前記酸化剤流の圧力が前記被燃焼ガス流
    の圧力よりも小さく、前記酸化剤流は前記被燃焼ガスを
    前記酸化剤流の外側に漏洩させない厚み寸法を有してい
    る請求項1または2に記載の燃焼装置。
  5. 【請求項5】 前記蓄熱体は、2枚の平板状未焼成セラ
    ミックスシートの間に1枚の波板状未焼成セラミックス
    シートを挟んだものを巻回して焼成したセラミックス製
    ハニカム状蓄熱体からなり、 前記酸化剤通路の前記厚み寸法は、前記波板状未焼成セ
    ラミックスシートと前記平板状未焼成セラミックスシー
    トの隣接する2つの接触点間の寸法以上であることを特
    徴とする請求項3に記載の燃焼装置。
  6. 【請求項6】 前記蓄熱体は、平板状未焼成セラミック
    スシートと1枚の波板状未焼成セラミックスシートとを
    重ねたものを巻回して焼成したセラミックス製ハニカム
    状蓄熱体からなり、 前記酸化剤通路の前記厚み寸法は、前記波板状未焼成セ
    ラミックスシートと前記平板状未焼成セラミックスシー
    トの隣接する2つの接触点間の寸法の2倍以上であるこ
    とを特徴とする請求項4に記載の燃焼装置。
  7. 【請求項7】 前記被燃焼ガスは低カロリーガスであ
    り、前記バーナはパイロットバーナであり、前記酸化剤
    流は前記低カロリーガスの燃焼に必要な量の酸化剤を供
    給す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。
  8. 【請求項8】 前記被燃焼ガスは臭気ガスである請求項
    1または2に記載の燃焼装置。
  9. 【請求項9】 通気性のある蓄熱体を備えて中央部にバ
    ーナのバーナノズルが配置された熱交換器と、 前記蓄熱体を通して燃焼室から連続的に排気ガスを流す
    排気ガス通路と、 前記排気ガスの熱で加熱された前記蓄熱体の部分を通し
    て前記燃焼室に揮発性有機化合物を含まないガスを連続
    的に供給する第1のガス通路と、 前記排気ガスの熱で加熱された前記蓄熱体の部分を通し
    て前記燃焼室に臭気ガスを連続的に供給する第2のガス
    通路と、 前記排気ガス通路,前記第1及び第2のガス通路と前記
    熱交換器との間に前記バーナを中心にして相対的な回転
    を生じさせる構造とを具備し、 前記第2のガス通路の先端部から前記蓄熱体に向かって
    流れ出る臭気ガス流を前記第1のガス通路の先端部から
    前記蓄熱体に向かって流れ出る揮発性有機化合物を含ま
    ないガス流で囲むように前記第1及び第2のガス通路が
    構成されていることを特徴とする燃焼装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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