JPS59217412A - ガス燃焼装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、燃焼性反ガスを出す塗料およびインク乾燥炉
や積層品イ便化炉のようなプロセス工場用のガス（ヒユ
ーム）燃焼（焼却）装置に関する。

本発明は、また、前述のようなガス燃ｇ８装置用の燃焼
炉に関する。

従来、燃焼性で有害な排出物（廃ガス）を出す・工業プ
ロセス工場では、そのような廃ガスを単に大気へ排出す
るとともに、工場での空気の燃焼性耀匂物を爆発レベル
より低く維持するのに充分な蛍の新しい空気を供給して
いた。燃料価格が上昇し、大気汚染防止法が発効すると
、技術者達は、加熱用に使用されるエネルキを貨Ｊ減し
、プロセス工場からの排出望気を大気へ放出する前に浄
化する方法の探究を始めだ。

装置の改良開発における初期の段階では、燃焼性廃ガス
の燃焼と、燃焼炉の排気から熱を回収して工場に戻す熱
父換理論の使用とが研究された。

最近の開発については、米国特許第４２５５１３２号明
細書に記載されており、ここに示される装置では、工業
プロセス工場から排出空気が燃焼炉に供給され、燃焼炉
が工場への主熱源として機能する。これは、燃焼炉発生
の熱を補充空気に伝達することによって行われる。

本発明によれば、燃焼性廃ガスを発生するプロセス工場
用のガス燃焼装置が、燃焼炉と、工場から燃焼炉へ廃ガ
スを供給する第１ダクト手段と、該第１ダクト手段に連
結した第１流量制御手段と、燃焼炉から燃焼後の廃ガス
を受は取る第２ダクト手段と、該第２ダクト手段に連結
された第２流葉制御手段と、第２ダクト手段内の流量を
検出する検出手段とからなり、第１流量制御手段が前記
検出手段によって検出された流量に応じて作動するよう
になっている。

一実施例では、第２ダクト手段に、燃焼後の廃ガスをプ
ロセス工場に供給する第１部分と、燃焼、１　　　後の
廃ガスを大気へ排出する第２部分とを設け、前記検出手
段が第２ダクト手段の前記両部分向のηこ量を検出し、
第２ダクト手段の第２部分内の流量を検出し、第２ダク
ト手段の第２部分内の流量が所定の値を越えたときに第
１ダクト手段内の流量を減少するように第１流量制御手
段が作動する　　　。

ように構成されている。

流量制御手段は、所定の温度を維持し、または空気流量
のバランスを維持するために、本燃焼装置の要求や条件
の変化のいろいろなレベルに応答できるように構成され
ている。特に、本燃焼装置は、燃規性溌ガスを燃焼炉へ
尋き、更に、燃焼炉から、一部をプロセス工場へ、また
一部を大気へ排出するように導く手段を有する。プロセ
ス工場へ戻る燃焼後の廃ガスの体Ｎｋ減少する制御手段
を設け、排出される体積が過剰になったとき、当該制御
手段は、プロセス工場から本燃焼装置に導かれる屏ガス
の体積を減少する。

燃焼炉は、ファンや熱変換器のような本燃焼装置の他の
部品から分離したモジュールとして構成されるのが好ま
しい。ファンや熱交換器のようなダクトによって連結さ
れている。この構成から、いくつかの利点が認められる
。まず、燃焼炉モジュールは、他の装置部品に影響を与
えることなしに、所望の保全、補修、変換を行うことが
できる。

次に　ｇｑ　移、・ウジング内の内部ダクト手段は、は
こりのような粒子や汚染物の混入を極力少なくできる。

第３に、ノ・ウジングの軒チによって、ノ・ウジング内
の個々の部品やダクトのボ〒もの必要性がるハウジング
と、該ノ飄つジング内にあってノ（−すを有する燃焼室
と、）・ウジング内を延びて、燃焼室から前記出口に連
結されていて廃ガスを排出するだめの複数の離隔排出管
と、ノ為つジング内にあって、前記排出管を支持すると
共に、前記入口から燃焼室に廃ガスを前記排出管の間で
曲がりくねった流路に沿って導く流れ方向付は手段とが
設けられている。

排出管は、導入した廃ガスを予熱し、排出される廃ガス
を冷却する内部熱交換器を形成する。

−実施列では、燃焼炉が、＼一端の近くにノく−ナを配
置した略円筒形のノ・ウジングと、該ノ・ウジングの中
で半径方向に隔たって配置され、該ノ・ウジングの軸方
向長さの一部を占める燃焼室とを有する。熱交換器部分
は、ノ・ウジングの軸方向長さの残りを占め、燃焼室か
ら出口へ燃焼生成物を導く。

熱交換器部分は、環状の管束を有し、該管束は、ハウジ
ング内の燃焼において、軸方向の内側流路と、管束とノ
・ウジングの間にある軸方向の外側流路を形成する。管
束に沿って隔たる管板が、導入空気を大体軸方向ヘバー
ナの方へ流れるようにし、該導入空気の流れは、前記内
側流路と外側流路の中にある交互で連続的な流路部分を
通り、燃焼室のまわシを通り、燃焼生成物から導入空気
への熱伝達を促進する。

本発明の例示として、実施例を添付の図面と共に以下に
記載する。

第１図には、塗装されたばかシの車体や部品を受は入れ
るのに適した寸法と形状の大ｉＪｉ塗料乾燥炉１０°の
ための空気処理・燃焼装置が示されている。乾燥炉ｌＯ
は、空気処理装置の部品を収容するための首覧妊れた金
属製ハウジング１２に隣接して設けられている。空気処
理装置については後に詳述する。燃焼炉１４は、ハウジ
ング１２のすぐ隣シに配置され、燃焼炉１４には、配管
１８でガス供給跡に連結されたガスバーナ１６が取シ付
けられている。燃焼炉１４は円筒体を有し、そこには作
業用出入口２０が設けられている。出入口２０から、管
や触媒要素などの燃焼炉内部部品の作業ができる。燃焼
炉１４の入口２１は、後述のように、蛸魁されたハウジ
ング１２を通して塗料乾燥炉１０から排出空気を受は入
れる。燃焼炉１４の出口２２も、薊秋ハウジング１２に
連結されていて、燃焼後の空気、すなわち浄化された空
気を塗料乾燥炉１２に送り返すか、排気用垂直管２３か
ら大気へ逃がすようになっている。

ＭＳハウジング１２に隣接して、しかし外側に１　　　
燃焼炉１４を配置することにより、燃焼炉１４とその内
部部品へ直接に近づくことが極めて容易になる。従って
、灯狐ハウジング１２に入る必要もなければ、その内部
部品のまわシで作業したシ、これらの内部部品を乱す必
要もない。例えば、燃焼炉１４が接触（触媒）型の装置
である場合、燃焼炉１４の中で触媒セルを周期的に交換
する必要があるとすると、このことは、ハウジング１２
の外に燃焼炉１４があれば極めて容易と行える。更に、
燃焼炉１４を接触型から晶型に変更したり、またはその
逆に変更したシすることが好ましかっｆｃシ、必要であ
ったりすることもあるから、＠帆ハウジング１２内の部
品から当該装置が分離されていれば、処理が極めて容易
になる。

次に、第２図において、空気は、乾燥炉１０からダクト
２６を介してｆＪ性ハウジング１２内へ入る。ダクト２
６は分岐ダクト３０と連通しておシ、分岐ダク）３０は
供給７７ン３２に連結し、供給ファン３２の出口２８を
出た空気は乾燥炉１０へ戻る。ダクト２６．２８．３０
の相互接続は、攪拌作用のために塗料乾燥炉１０から引
き入れられた空気の約７５％を循環させるだけである。

ダクト２６から受は入れられた空気の残りの２５％は、
排気７７ン３６に連結したダクト３４内に入る。

以上のパーセントは例示にすぎないのであって、実際に
はいろいろな割合になる。

排気ファン３６から出た空気は、この空気の温度を尚め
るムシ１熱交換器４０ヘダクト３８によって供給される
。第１熱又換器４０から出た空気はダクト４２を介して
外部の燃焼炉１４に供給され′る。燃焼炉１４が晶型ユ
ニットまたは組合せ式接触／熱型ユニットである場合、
空気は予熱器１８４を通ってから、バーナ１６の端部流
路を通って燃焼呈に入る。燃焼後、空気は予熱ダクト４
４を通過して、熱父換器４０へ戻り、ダクト３８から熱
父換器４０に入る空気を予熱する。熱交換器４０から出
た空気は、ダクト４６を通ｐ１更にダンパコントローラ
５０を有する分岐ダクト４８を通って、ダク）３０へ戻
り、そこで燃焼後空気の一部が供給ファン３２とダクト
２８を通って炉１０へ戻る。従って、第１熱交換器４０
は、燃焼炉の流入空気を予熱したり、流出空気を冷却す
るために、燃焼炉１４の熱的に両側にあるダクト３８．
４４．４６の間の熱的接続を行うことになる。

燃焼炉１４の内部予熱器１８４は、燃焼炉１４の出口温
度を４２５℃〜５５０℃の範囲の温゛度に効果的に下げ
る。予熱器がないと、温度は、本燃焼装置に使用されて
いる傳造材料の耐熱能力を越えることがある。接触型燃
焼炉は、内部予熱器を必要としないような充分に低い温
度で作動するのが普通である。

本装置では、前述のように、攪拌の目的でダクト２６．
２８．３０によって乾燥炉１ｏから出て乾燥炉１０へ戻
る空気を循環するだけの手段、およびダンパコントロー
ラ５０によって、燃焼後空気の一部を乾燥炉１０へ返す
手段が得られるのである。

乾燥炉１０から空気を引き出して燃焼させることによシ
、乾燥炉ｌＯ内の空気中にある燃焼性ガスの一部を除去
し、燃焼性ガスのレベルを所定の限界内に、例えば、乾
燥炉１０内の安全大気条件のための（１２５Ｌ　Ｅ　Ｌ
　（Ｌｏｗｅｒ　Ｅｘｐｌｏｓｉｖｅ　Ｌｉｍ１ｔ＝低
側爆発限界）に、維持できる。

第２図に示すように、ダクト４６は、また、第２熱変換
器５４に入るダクト５２に接続されている。熱交換器５
４からの出口ダクト５６は、燃焼後の空気の一部を、そ
の温度が下が９、またその燃焼性ガスレベルがかなシ下
った状態で大気排出口５７へ送る。空気供給域シ入れ口
５８は、本燃焼装置に大気または周囲空気を引き入れ、
熱変換器５４に通し、そこでダクト５２を介して熱交換
器５４に入る燃焼後空気の当該一部により空気対空気熱
交換によシ約２１０℃に予熱する。予熱された補元空気
はダクト６０を通って供給ファン３２に流れ、そこでダ
ク）３０内に循環された燃焼後を気と混合され、ダクト
２８を通って、乾燥炉１０に供給される。

ダンパ７４を有するバイパスダクト７６は、乾燥炉の熱
的要求事項を維持するために必要な場合に、第１熱交換
器４０を空気が迂回すなわちバイパスして流れるように
する。更に、ダンパ８６ｔ−１有する・・イ・・・ダク
ト８５は、空気が熱交換器５４を迂回すなわちバイパス
して流れるようにし、そして本プロセスの乾燥炉を急速
に冷却するのに使用される。

第２図の装置は、燃焼炉１４の燃焼室内は取りつけられ
７’ｃＭセンサ６２を含み、この熱センサ６２が燃焼室
の内部温度に関する信号を発生する。センサ６２からの
信号はコントローラ６４に送られ、コントローラ６４に
よシ、燃焼装置の燃焼温度を所定の一定温度に維持する
ように、ガス供給配管１８のガスバーナ入口弁が制御さ
れる。第２の温度センサ６６が、乾燥炉のダクト２６内
に接続され、乾蝶炉内の空気がダクト２６に引き込まれ
るトキ、その空気の温度を検出する。このセンサ６６は
、別のコントローラ７０によってダンパ５０ｔ−調整す
るように構成されたコントローラ６８に信号を供給する
。また、コントローラ６８は、コントローラ７２によっ
て、ダンパ７４を調整するように構成されている。

第６図において、コントローラ６８からの出力によシ、
順次にダンパ５０，７４ｅ調整して、プロセス温度制御
が行われることがわかる。従って、開始時に、本燃焼装
置のパージを行い、バーナが点火されると、コントロー
ラ６８からの出力が０チから１００チに昇る。これによ
シ、ダンパ５゜とダンパ７４が完全に開く。こうして、
ダンパ５゜を通って乾燥炉に戻る空気の流れと温度は、
プロセスのウオームアツプを急速に行うために最大にな
る。

プロセスの温度が所定値になったら、コントローラ６８
からの出力が低下し、ダンパ７４を部分的に閉じるよう
になっている。一般に、通常の制＃範囲は５０〜８０％
出力になるから、ダンパ７４のみが開度を変えるであろ
う。

昼休みなどでプロセスを停止する必要のある場合がある
。このようなとき、温度を下げ、ヒータからの熱を極め
てわずかしか必要としなくなる。

このようなとき、コントローラ６８からの出力は０〜５
０％に下がり、これにより、ダンパ７４がまず閉じて、
次いでダンパ５０が部分的に閉じるダンパ５０を通って
本プロセス内へ戻ってくる空気の量を減少することによ
シ、熱出力は著しく下がる。

次に、ダンパ５０が調整されると、ダクト５２．５６を
通って排出される空気流量の不平衡が生じる。これは修
正されないと、本プロセスに重大な影響を与えることが
ある。従って、圧力センサ７８．８０、コントローラ８
２、ダンパ８４からなる別の制御ループが使用される。

圧力センサ７８．８０によって、熱交換器５４前後の圧
力差が検出され、この圧力差が所定め値から変わってい
れば、コントローラ８２に信号が送られる。ダンパ５０
が閉じられると、圧力は増大するようになり゛、コント
ローラ８２がこの増大を検出し、補償のためにダンパ８
４を閉じる。こうして、排気ファンの出力はダンパ５０
における変化を補償するように調整され、正しい排気流
を維持する。可変ピッチタービンや速度制御装置のよう
なファン出力制御装置をダンパ８４の代わシに使用でき
る。

第３．４．５図は、一体の予熱器１８４を有する熱型燃
焼炉１４の内部の詳細を示す。燃焼炉１４が長い円筒体
１００を有し、その内部の一端でバ−す１６’ｆｆｉ支
持し、他端で入口構造体１０２と出口構造体１０４を支
持している。円筒形の燃焼室１８５が円筒体１００の一
部内で半径方向に隔たり、スペーサ１０６によって支持
され、ハウジング１００内で燃焼室１８５の外側に環状
流路を形成する。燃焼室１８５は、環状管束１０８に直
接に連結され、管束１０８は複数の直管を有し、これを
通って燃焼ケ成物や燃焼後の空気が、第３図に示すよう
に、流れる。管束１０８は管板１１０．１１２．１１４
．１１６．１１８によって適所に支持される。管板１１
０．１１４．１１８は、管束１０８の管を通す穴を有す
る大きな環状板で、その外周がハウジング１００の内面
に溶接されている。舌板１１２．１１６は、小さな直径
を有し、管束１０８の管を通して支持する穴を半径方向
外周部分に設けである。板１１２．１１６の中央部には
穴が無い。この構成により、本燃焼装置の縦ｔ　　　ｌ
ｌｌ＋に沿って、すなわち第３図で右から左へ、軸方向
にはぼ方向づけられた管束１０８の間を外方向へ、そし
て内方向へ曲が９くねった空気流路が設けられているこ
とがわかるであろう。

従って、人口１０２に入った空気は、管束１０８の管の
間を流れて、内側の流路部分に入シ、そこで隔壁（管板
）１１６により停められ、再び管束ｉ　ｏ　ｓ”）の間
を流れて第１の外側流路部分へ入るように強制される。

青板１１４によって、空気は、次に、管束１０８０間を
通して、別の中央流路部分へ流れるようになる。次に、
また、管板１１２によって、空気は管束１０８の間を通
して、別の外側流路部分へ戻り、この内側−外側の交互
の流動パターンは、空気が燃焼室１８５の外側を流れ、
バーナの炎前端を通って、燃焼室の内部に入るまで続く
。燃焼室から出た空気は、音束１０８の管の中を通って
、出口１０４へ直接に導かれる。こうして、極めて効率
の良い空気対空気の熱交換が行われる。

好適実施例では、熱交換器４０．５４は、アメリカ合衆
国オハイオ州、トレドＭｉＥのＥＸＯＴＪ（ＥＲＭＩＣ
８，ＩＮＣ，で製造されている空気対空気熱交換器であ
る。好適なバーナ１６は、アメリカ合衆国、イリノイク
ｉｌ、ロックフォード所在のＥｃｌ　１ｐｓｅ　。

Ｉｎｃ、　　で製造されているエクリプス（Ｅｃｌｉｐ
ｓｅ　）バーナである。

前述の図示された空気処理装置には、独特な特徴カ多数
ある。プロセスの負荷条件によっては、その条件の間、
グ／ノ＜の開度が変えられ、これによって燃焼炉を通過
する排出空気の量が変えられる。変動は、３対１程度に
なることもある。公知の熱型燃焼炉バーナは、現在のと
ころ、効率良い燃焼を維持している間の流量変動比の幅
が１．５：１〜２：１にしかなっていない。

バーナとそれに関連する燃焼室の構成により、適尚な攪
拌と燃焼を維持する間の空気流量の変動比を３：１にす
ることが可能である。これは、ガスの一部をバーナ１６
に通し、オリイフイスに流し、そして目標の板１２５に
よって混合することにより達成される。これが第３図に
示されている。

【図面の簡単な説明】

ど４↓１図は、塗料乾燥炉の空気処理および燃焼装置を
示す立面略″（図である。 第２図は′、空気処理装置の詳細な回路図である。 第３図は、第２図の装置に使用する熱式燃焼ｇメおよび
熱交換器の断面図である。 第４図は、第３図の線４−４に沿う燃焼炉の断面図であ
る。 第５図は、第４図の線５−５に沿う燃焼炉の断面図であ
る。 第６図は、制御線図である。 １０・・・乾燥炉、１２・・・／１ウジング、１４・・
・燃焼炉、２６．２８．３０．３４・・・ダクト、３２
・・・供給ファン、３６・・・排気ファン、４０・・・
熱又換器、４４・・・予熱ダクト、５０・・・ダンノ（
コントローラ、５６・・・出口ダクト。 代理人　鵜　　沼　　辰　　之 （ほか２名）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）　　燃焼性廃ガスが発生するプロセス工場用のガ
   ス燃焼装置でおって、燃焼炉と、プロセス工場から燃焼
   炉へ廃カスを供給する第１ダクト手段と、第１ダクト手
   段と連結した第１流量制御手段と、燃焼炉から燃焼後の
   廃ガスを受は取る第２ダクト手段と、第２ダクト手段と
   連結した第２流量制御手段と、前記第２ダクト手段内の
   流量を検出する検出手段とからなり、前記第１流量制御
   手段が前記検出手段によって検出された流量に応じて作
   動するようになっているガス燃焼装置。 （２、特許請求の範囲第１項にＧ記載のカス燃焼装置１
   １で心って、第２ダクト手段が燃焼後の溌ガスを前記プ
   ロセス工場へ供給する第１部分と、燃焼後の廃ガスを大
   気へＪノド出する第２部分とを有し、前記検出Ａ置が、
   ＭｆＪ記第２ダクト手段の前記画部分のｖｉＣ頁を１寅
   出するようになっていて、さらに、第２ダクト手段の前
   記第２部分の流量が所定の値を越えて増大したとき、第
   １ダクト手段の流量を減らすように前記第１流量制御手
   段を作動するようになっている、ガス燃焼装置。 （３）特許請求の範囲第１項または第２項に記載のガス
   燃焼装置において、前記工場から廃カスを尋出するため
   第１ダクト手段に連結された第１フアンを有するガス燃
   焼装置。 （４）特許請求の範囲第１項〜第３項のいずれかに記載
   のガス燃焼装置において、燃ｖ８後の空気を工場へ供給
   するだめに第２ダクト手段へ連結された第２フアンを有
   するガス燃焼装置。 （５）特許請求の範囲第１項〜第４項のいずれかに記載
   のガス燃焼装置において、第１流量制御手段がダンパを
   有するガス燃焼装置。 （６）％許請求の範１２１１１第１項〜第５項のいずれ
   かに記載のガス燃焼装置において、燃焼炉に供給された
   屏ガスを加熱すると共に燃焼炉から出た溌ガスを冷却す
   るために、燃焼炉の熱的両側で第１ダクト手段と第２ダ
   クト手段を熱的に相互接続する第１熱父換器をゼするガ
   ス燃焼装置。 （７）特許請求の範囲第６項に記載のガス燃焼装置件に
   おいて、工場に対する補充空気源となる第３ダクト手段
   を有するガス燃焼装置。 （８）特許請求の範囲第７項に記載のガス燃焼装置にお
   いて、大気に排出される廃ガスを冷却し、補充空気を加
   熱するため、第２ダクト手段と第３ダクト手段を熱的に
   相互接続する第２熱変換器をイイするガス燃焼装置。 （９）特許請求の範囲第８項に記載のガス燃焼装置にお
   いて、８１ｊ記検出手段が、第２熱又換器の両流路端に
   おける圧力を測足するために接続された圧カセンザと、
   前記両流路端の圧力差を決定する手段とからなる、ガス
   燃焼装置。 （１０１＋時６’Ｆ　’ｒ：ｈ求の範囲第８項または第
   ９項に記載のガス慾す゛ｌ！ｉ装置において、第１流量
   制御装置を備えて、前記第２熱交換器のまわりに連結さ
   れた第１　　　１バイパスダクトを有する、ガス燃焼装
   置。 α１ン　特許請求の範囲第１０項に記載のガス燃焼装置
   において、前記第１熱父換器のまわりに連結された第２
   流量制＠装置を有する第２バイパスダクトを有し、前記
   第１流量制御装盾と前記第２流量制御装置が相連続して
   作動するようになっているガス燃焼装置。 （６）特許請求の範囲第１項〜第１１項のいずれかに記
   載のガス燃焼装置でろって、絶縁されたハウジングを有
   し、前記第１ダクト手段、前記第１流量制御手段、前記
   第２ダクト手段、前記第２流量制御手段が前記ハウジン
   グ内にあり、燃焼炉がハウジングの外でハウジングに隣
   接している、ガス燃焼装置。 （至）特許請求の範囲第１項〜第１２項のいずれかに記
   載のガス燃焼装置であって、燃焼性別ガスが発生するプ
   ロセス工場に使用されるガス燃焼装置。 （１４）　　入口と出口を有するハウジングと、該ハウ
   ジング内にあってバーナを有する燃焼室と、ハウジング
   内で燃焼室から前記出口へつながっていて廃ガスを排出
   する複数の離隔排出管と、ハウジング内にあって、前記
   排出管を支持すると共に、前０己入口から燃か′ム室に
   戻カスを６１１記排出管の間の曲がりくねった流路に沿
   って辱く流れ方向付は手段とからなるガス燃焼炉。 ０句　特６′ト計３求の範囲第１４項に記載のガス燃焼
   炉において、前記ゆ数の排出管が、全体で断面が板状に
   なるように’＋’ｉ’ｊ成されているガス燃焼炉。 ＯＱ　　特許請求の範囲第１４項または第１５項に記載
   のガス燃焼炉において、前記流れ方向付は手１２がハウ
   ジングの中でハウジングに沿って軸方向に１４ｉｆ隔し
   た少数の板からなり、前記廃ガスが前記排出ｉ７の間を
   半径方向に交互に逆向きに導かれるようにした、ガス燃
   焼炉。 咋　特許請求の範囲第１４項〜第１６項のいずれかに記
   載のガス燃焼炉であって、燃焼室と排出前がハウジング
   内で互いに軸方向に離隔し、バーナがハウジングの一端
   近くにあり、入口と出口がハウジングの他端近くにあり
   、燃焼室がハウジングから半径方向に隔たり、従って廃
   ガスが燃焼室の外ｉｔ！ＩＩのまわりを流れ、バーナへ
   向うようになっているガス燃焼炉。