JPS6047486B2 - 廃ガス無煙燃焼装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は廃ガスの燃焼分野に属し、より詳細には該ガス
が無煙燃焼する形態の燃焼装置に関する。

これまで米国特許第３５１２９１１号、同第３５３９２
８５号、同第４０８４９３５号等が無煙燃焼目的で燃焼
ガススチームヘスチーム●エア管を中心方向に噴出する
装置について開示した。

本発明はこれらの公知の特許の改良である。本発明は廃
ガス流動のための円筒状スタック内に構成された廃ガス
及びそれらの無煙燃焼のための迅速点火のための装置で
ある。

スタックの頂部付近にはスチームと空気との混合体を供
給するためスチーム・エア管が同軸的に配置されている
。スチーム及び空気はスタックの外側にある円形マニホ
ルドへ接続された半径方向管によつて導入される。スチ
ーム・エア管上には円形のカバー板即ちバックルが、ス
チーム◆エア管の周辺に円周上に等間隔に位置づけられ
た複数の板状片により支く持されている。スタックとス
チーム●エア管との間には複数の半径方向支持アームが
ある。これらのアーム即ち棒は、適当な幅を有するアン
グル材て作ることが出来、これらの捧は環状の柱体ガス
の上昇流を偏向しこれを複数の間隔づけられた円形ガス
成分に分断し、該棒上の空間が安定炎を保護しガスと空
気とスチームとの混合気を瞬間再点火するものてある。
本発明の目的は改良された無煙作業のための廃ガス燃焼
装置を提供することである。

別の目的は、スチーム・エア混合体が、これをガス柱体
へ半径方向外方へ流すようなフレア上部に設けた手段に
よつて上昇ガスの環状壁の中心内９側へ流されるような
改良された無煙燃焼装置を提供することである。

更に別の目的は半径方向スチーム・エア流を独立した円
周方向に間隔をおいた外方流に分断し、これによりガス
をその独立したスチーム・エア流７間の空間内へ上昇さ
せガスの環状流の内側空間内へ広げる手段を提供するこ
とである。

他の目的はフレアの外周辺から半径方向内方へガス・エ
ア管上方の中央コアまで二次空気を導入する手段を提供
することである。

） これら及びその他の目的、更には公知装置の欠点は
、地上の所定高さまで廃ガス流のための所定直径を有す
る立上り管即ち円筒形スタックを提供している本発明に
より明確となりまた解消されるのである。

フレアの頂部付近において直径が増大しており、中実軸
スチーム・エア管を差込むことが出来、これによりフレ
アガスを中心スチーム・エア管とフレア装置の外方壁と
の間の環状空間へ流すことが出来る。中央スチーム・エ
ア管は、スチームと空気とをスチーム・エア管の閉鎖底
端へ流す手段を提供している所定直径を有する複数の間
隔ずけられた半径方向スチーム・エア管により支持され
かつ中心づけられている。スチーム・エア管の頂部には
、所定の幅を有する複数の周辺に間隔づけられたブラケ
ット、細片即ち脚により支持されたバックル即ちカバー
板が設けてあり、これによりこれらの脚はカバー板を支
持するのみならずスチーム・エアから成る半径方向外方
流体を複数の独立した流れに分断する。

カバー板によるスチーム●エア流の偏向により、スチー
ム・エア流は完全に乱流混合するよう環状のフレアガス
上昇柱体中へ実質的に半径方向へ流れ、無煙の完全燃焼
を行なう。フレア装置の外方壁頂部はスチーム・エア管
の頂部より多少高く、スチーム・エア流が、米国特許第
２７７９３的号又は同第２８６９６３鏝等に示すような
公知装置の複数の点火装置がある外方壁の頂部へ至る前
に、スチーム・エアとガスとが混合する。

中央のスチーム・エア管と外方壁との間には複数の半径
方向スポーク即ち棒から成る付加的中心付け支持体が設
けてある。この棒は支持目的以外にも廃ガス流を複数の
独立した環状成分に分断する機能をするに十分な幅を有
している。これらの半径方向棒上方の空間は廃ガスの上
昇流により誘発される低圧力部を構成している。この低
圧力は点火装置導入燃焼ガスからフレアガス及びスチー
ム・エアの可燃性混合体が現われる部分へ炎を引込む。
これにより点火ブリッジが発生し迅速な内方熱無煙反応
燃焼が行なわれるものである。本発明のこれら及びその
他の目的及び利点更には本発明の原理及び詳細について
のよりよい理解は、下記の添付図面についての記述によ
り明白となる。以下具体例について述べる。

図面特に第１図を参照するに、ここには改良された廃ガ
ス燃焼装置の垂直直径断面が示してある。

番号１０で示す部分は頂部即ち燃焼制御部分であり、こ
れがフランジ２２によつて公知のフレアスタツクの立上
け管の頂部へ取付けられる。フレアスタツクの直径と当
該燃焼装置の燃焼制御部分の下部１６における直径とが
同一であることを除けば、全ての点で公知のものである
のでフレアスタツクの下部についての記載は不要であろ
う。矢印２４は立上管（図示なし）から燃焼部分１０の
底部へ入る廃ガスの上昇流を示す。この廃ガス流は公知
の方法にてフレアスタツクの底部へ正常に供給され矢印
２４で示す円形柱状流として上昇する。所定長の燃焼域
は、所定の直径及び長さを有する中央管２８と同軸の外
方壁２０とを有し、該外方壁は、環状空間２７が下方円
筒形部分１６と実質的に同一の断面を有するような直径
を有している。

底端が閉じられているスチーム・エア管２８の下部は複
数の半径方向管２８Ａ，２８Ｂ等により支持されている
。

これらの管２８Ａ，２８Ｂ等は機械的支持を提供するの
みならず、スチーム・エア管２８内へのスチーム・エア
混合体３８の半径方向流を提供し該混合体は矢印３８て
示すよう上昇流となる。中央のスチーム・エア管２８の
頂部は外方壁２０の頂部５４から所定寸法７０だけ下方
にある。水平の円形バックル板５２がスチーム・エア管
上にカバーを提供しておりかつ複数の周辺に上に位置づ
けられたブラケット、脚即ちストラップ５０により支持
されている。これらの脚５０はスチーム・エア管２８と
板５２とへ溶接されているものである。脚５０の幅寸法
は第２Ａ及び２Ｂ図において詳細に説明するように重要
なものである。スチーム・エア管の頂端は複数の円周上
に間隔をもつて配置された半径方向バックルアーム即ち
バー６８によつて外方壁２０の内側へ同軸上に支持され
ている。

これらのアームは水平ストラップ、円形管又は図示の如
き鉄製アングル等の所定の断面とすることが出来る。好
ましくは第６，７，８図により詳細に述べるように鉄製
アングルがよい。この半径方向アーム６８はスチーム・
エア管の支持のみならず、重要な寸法を有する周辺幅に
よりこれらのアームは後述する理由によりガスの環状流
２６を円周まわりに独立して間隔づけられた環状流から
成る複数の円形成分に分離する機能を有する。複数のス
チーム・エア管２８Ａ，２８Ｂの数は半径方向アーム６
８の数に等しいか又はそれと異なつている。このことに
ついては第５図で更に詳述する。燃焼装置の燃焼域下部
周辺には、周辺ボックス、導管又はマニホルド１４及び
複数の半径方向スチーム・エア管２８Ａ，２８Ｂへスチ
ームを供ノ給する円形マニホルドが設けてある。

スチームマニホルドは図示していないが公知のものであ
り、よく知られているものである。このマニホルドの構
造及びスチーム・空気混合については第３及び４図にお
いて詳述する。次に第２Ａ及び２Ｂ図を参照する。

ここには夫々スチーム・エア管の頂部平面と、頂部垂直
断面とが示してある。円形板５２はスチーム・エア管上
にバックル板を提供し、スチーム・エア流体の上昇流を
、管の上縁５６と、水平カバー板５２フと、円周上に間
隔付けられた支持脚５０との間に形成された空間を介し
て実質的に半径方向外方流として流出させている。脚５
０の幅が所定の円周寸法を有することは重要なことであ
り、これにより脚５０間からのスチーム・エア混合体の
流れ５８は低圧力の明確な空間５７を提供するのに十分
なように分離し、垂直ガス流の立上りが流れ５８間を通
り、板５２上方にある低圧力空間Ｐ１へ流れ込めるよう
になつている。

脚５０の円周寸法はスチーム・エア管２８及び外方壁２
０の寸法に依存するが少なくとも１吋又はそれ以上であ
ろう。第３及び４図を第１図との関連にて参照すると、
スチーム・エア吸入噴出手段を収容する円形マニホルド
ボツクス１４の拡大図が示してあり、このボックス１４
の外壁１４Ｂに設けた複数の円周方向に間隔づけられた
開口を介して一次燃焼空気流を導入している。

この構造体は、上下に環状板１４Ａ，１４Ｃを有してお
り、これらの板は外方壁２０の外面へ溶着されている。

円形のバックル又は分離用壁即ちカーテン４４が上方板
１４Ａへ取付けられそこに支持されている。このカーテ
ンの直径は外方円周壁１４Ｂの直径より小さく、一次空
気流４２が、開口４０を介して円方へ通り、カーテン４
４の下端３９下方の空間４５を介して、スチーム・エア
管２８Ａ，２８Ｂの露出端内へ案内されている。半径方
向に伸びるスチーム・エア管２８Ａ，２８Ｂの数及び直
径は、これらの管内におけるスチーム・エア流の合計断
面積が実質的にスチーム・エア管２８の断面積に等しく
なるように選択されよう。マニホルド１４は、空間２５
（第３図）内の圧力を実質的に大気圧に等しくなるよう
に維持する圧力制御をなすものとして構成されている。

また．このマニホルド１４は後述のスチーム吸入が風の
作用又は外壁１４Ｂの方向性の状態にかかわらず一定の
スチーム・エア比を提供することが出来ることを可能と
している。スチーム・エア管２８Ａ，２８Ｂ等の外端周
辺！には環状ボックス３２Ａ，３２Ｂがあり、これらの
ボックスは環状空間３０を有しかつ、矢印４８のように
管４６を介してこれらの空間へ入るスチームの分布を行
なうための室として機能している。

管４６は１個だけ示してあるが、各室３０はク公知の方
法でスチームを導入する手段を必要とすることは明らか
である。所定圧力のスチーム源を空間３０へ接続する方
法はよく知られているものである。第４図は１本の半径
方向管２８Ａの拡大図であり、スチーム空間３０の構造
を図示している。

該空間３０は環状板６０Ａと、円筒板６０Ｂと、外方環
状板６０Ｃと、から成る。環状板６０Ｃにある中央開口
は管２８Ａと同径をなし一次燃焼空気４２の導入を図つ
ている。管２８Ａ，２８Ｂ等の壁には小さい複数の周辺
方向に間隔づけられたオリフィス３４が設けてあり、こ
れにより空間３０内の約１００ｐＳｉゲージ圧程度のス
チームが大気圧まフで降下してそこから高速度のジェッ
ト６２として噴出する。これらのオリフィスは管２８Ａ
の壁を斜め方向に通つており、該オリフィスの軸線は管
２８Ａの軸線に沿つた点６４にて交差している。スチー
ムジェットの高速度は吸込み効果を生じ、１空気を吸込
み管２８Ａ，２８Ｂ内にて空気とスチームとの完全な乱
流混合を生じる。このスチーム・エア混合体の流れはス
チーム・エア管２８内を頂部まで続く。第５図は第１図
の５−５矢視図である。

装置の』外方壁２０は空気マニホルド１４を支持してお
り、このマニホルド１４は破線で示すように下方垂下壁
即ちカーテン４４を有している。スチーム・エア管２８
は底部付近を環状の半径方向管２８Ａによつて、又頂部
付近を半径方向アングルパー即ちアーム６８によつて支
持されている。図示のために、４組の半径方向管２８Ａ
と３本のアーム６８とを示している。このような数の選
択は単に便宜上のものでこれ以上多くてもよい。管とア
ームとの数は互いに等しくなければならないことはない
。これは管２８Ａとアーム６８との間の垂直間隔が十分
ありこのため燃焼部分の下端における燃焼ガス流を妨げ
る管２８Ａの数にも拘らずガスがアームに近づいていく
と空間２７を通る環状ガス流が均一となるからである。
支持脚５０は、第２Ａ図と同様に示してあり、該脚５０
間には実質的に水平をなす複数の半径方向スチーム・エ
ア流がある。

このためスチーム・エア管２８からスチーム・エア流５
８と頂部板５２との間に一連のせまい空間５７がある。
板５２の寸法はスチーム●エア管２８の直径の大きさ程
度であり、スチーム・エア３８流れ５８に対し実質的に
水平な成分を提供するよう外壁２０の断面の少なくとも
３５％を占める。第６，７，８図は、外方壁２０の内面
の垂直部分であり、管２８Ａ，２８Ｂが底端部にあり、
頂部付近には半径方向アーム６８がある。

第８図に示すようにアーム６８の上縁はスチーム●エア
管２８の頂部５６と同一面にあり、かつ外方端２０の頂
部縁５４から所定寸法７０だけ下方にある。第６図は第
５図の６−６矢視図であり、廃ガスの上昇流２６がアー
ム６８のそばを通る状態を矢印２６Ａで示している。こ
の棒即ちアー！．６８下方の空間内にある環状ガス流を
数字２６て示す。廃ガスがＶ形棒６８の縁部に沿つて上
昇するの−で、該棒６８の両側において高速ガス流が生
じまた棒６８のすぐ上方に低圧Ｐ１が生じる。この圧力
低下は静閑域を形成し、ここでは棒６８（第５図）の半
径方向長に沿つて非常に安定した燃焼を生じ、常に板５
２上及び外方壁２０上におけるフレアガスの安定燃焼を
維持する。棒上のこの再燃焼域は連続燃焼を提供する。
第７図は第６図と同様の詳細図てあり第５図の７−７矢
印図である。

第８図は同様の形状を有する棒６８を示しているが棒６
８の頂部がガス・エア管の頂部５６と同一平面に位置し
ている。

半径方向棒６８上方の低圧力Ｐ１の故に、該棒６８上方
の低圧力空間内へ外方壁２０の頂端を越えて半径方向内
方ヘニ次空気流が流れ込む。

またカバー板５２（第２Ｂ図）上方に低圧力がある。こ
れは環状空間２７上方にスチーム・エア・ガスの混合体
が急速な環状上昇流として移動することにより生じる。
棒６８の水平寸法７２は非常に重要であり、これはガス
流に分離した円形成分を形成するよう少なくとも２吋と
する。このガス流２６Ａは棒６８に関し、脚５０がスチ
ーム・エア管２８とバックル板５２との間の各窓を介し
て流れる各スチーム・エア流５８間の静閑空間に対する
と同様の関係にある。棒６８の下方の圧力Ｐ２はガス流
の速度のために大気圧以上となつている。

圧力Ｐ１は、Ｐ２が大気圧より高いとほぼ同じ量（Ｐ２
一大気圧）だけ大気圧より低くなつているであろう。バ
ックル板５２上及び棒６８上の低圧力Ｐ１のため、棒６
８上方の大気燃焼空気が板５２上方空間へ半径方向内方
へ流れる。

更に空気は炎上方から板５２上方のこの空間へ降下する
てあろう。これらの二次燃焼空気の供給はスチーム・エ
ア・ガスと炎とから成る環状成分の内方壁に沿う燃焼を
補助するであろう。更に、流れ５８（第２Ａ図）間の静
閑空間５７は、該空間５７を介し板５２上の低圧力空間
Ｐ１まで半径方向内方へ流れるガス上昇流を提供する。

ここに記載したものは、中央柱体を取巻く廃ガスの環状
流へ半径方向外方へ流れる中央柱体からのスチーム・エ
アを乱流混合するためのシステムである。二次空気は、
低圧力Ｐ１の存在により燃焼装置の頂縁上を半径方向内
方へ流れる流れによつて供給され、環状のスチーム・エ
ア・ガス混合体の流れ内面の燃焼を維持するため、板５
２上の空間上へ上方から空気の降下供給がもたらされる
。半径方向棒６８は、更に外方壁２０の頂部を越え該半
径方向棒上の低圧空間Ｐ１へ次いで板５２上方の中央柱
体内への二次空気流のための手段を提供するこれらの特
徴の全てと環状のガス壁を介して流れるスチーム・エア
の半径方向流のよく知られた特徴とが完全な無煙燃焼を
行なう上でガスとスチーム・エアとの改良された乱流混
合を構成している。エアマニホルドは、スチーム対エア
の比を一定に維持するための調圧特性を提供すること、
及びスチームの高圧力ジェットによつて発生する音を減
じること、の二つの目的で設けられている。本発明はあ
る程度特定して記載したが、構造上の詳細において及び
成分の配列において多くの変更をなしうることは明らか
てある。本発明は本発明を例示するために、ここに示し
た特定の例に限フ定されるものではなく、添付の特許請
求及びその均等物によつてのみ限定されるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は第５図の面１−１断面にてみた本発明装置の垂
直直径断面図、第２Ａ図は第２Ｂ図の面５２Ａ−２Ａ断
面にてみたスチーム・エア管の平面図、第２Ｂ図は第２
Ａ図の面２Ｂ−２Ｂにてみたスチーム・エア管の頂部の
直径断面図、第３図は第１図のスチーム・エア供給部分
の拡大図、第４図は第３図の吸入及ひスチーム・エア混
合攪拌部Ｏ分の拡大図、第５図は第１図の面５−５にみ
た全体装置の平面図、第６，７及び８図は環状ガス流を
複数の円周上に間隔づけられた独立した環状ガス流成分
に分離するための半径方向に伸びるスチーム・エア管及
び半径方向棒の種々の部分を示す図である。 符号の説明、１０：フレアスタツク頂部、１４：円形マ
ニホルドボツクス、１６：下方円筒形部分、２０：外方
壁、２７：環状空間、２８：スチーム・エア管、２８Ａ
，２８Ｂ：半径方向管、３０：環状スチーム空間、３４
：オリフイス、４０：開口、４２：ー次空間、４４：カ
ーテン、４５：空間、５０：脚、５２：バツクル板、５
７：空間、６８：棒。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 廃ガスを無煙燃焼するための燃焼装置であり、（ａ
   ）外方鋼製壁を有する垂直フレアスタツクであり所定の
   高さと直径とを有し頂部を燃焼部分と呼ばれている垂直
   フレアスタツクと、（ｂ）外方壁の内側に支持され底端
   部が閉鎖されかつ前記外方壁のほぼ頂部まで上方に伸長
   している所定直径を有する前記外方壁と同軸にて中央付
   近にあるスチーム・エア管と、（ｃ）該スチーム・エア
   管の壁をその底端部付近にて貫通すると共に前記外方鋼
   製壁を介して差込まれている所定の直径を有して成る複
   数の円周上に間隔づけられた半径方向エア管と、前記ス
   チーム・エア管の頂端部を同中心的に支持している複数
   の半径方向棒であり所定の円周方向幅を有し前記スチー
   ム・エア管と外方壁との間に位置づけられた半径方向棒
   と、（ｄ）外方壁を取巻きかつスチーム・エア管の外方
   端を包囲し一次燃焼空気とスチームとスチーム・エア管
   へ送給するためのスチーム及び空気マニホルド手段と、
   （ｅ）スチーム・エア管の頂部をおおう所定直径のバッ
   クル板であつて、該スチーム・エア管の頂部上方に所定
   距離だけ周辺方向に間隔ずけられた所定の円周幅を有す
   る所定の複数の支持脚によつて支持されているバックル
   板と、所定圧力のスチーム供給と空気とを受入れるよう
   になつている前記マニホルド及び所定流量の廃ガス流を
   受入れる前記スタックと、から成る廃ガス無煙燃焼装置
   。 ２ 燃焼部分の外方壁直径が、円形スタックにより提供
   されるガスの上昇流と実質的に同様の環状断面を提供す
   るよう所定量だけ直径が増大している特許請求の範囲第
   １項記載の燃焼装置。 ３ 外方壁から半径方向外方へ突出するスチーム・エア
   管の外方端が所定圧力にてスチームを受入れるようにな
   つているスチーム充満室によつて取囲まれている特許請
   求の範囲第１項記載の燃焼装置。 ４ エアマニホルドからスチーム・エア管の開放外方端
   に空気流を吸入するため前記充満室から高速スチームジ
   ェットを導入するよう該管の外方端付近において該管壁
   部へオリフィスを設けてある特許請求の範囲第３項記載
   の燃焼装置。 ５ スチームジェットの軸線が該オリフィスの下流の該
   管の軸線上の点に収斂しかつ交差している特許請求の範
   囲第４項記載の燃焼装置。 ６ 空気マニホルドが調圧室をなし、該調圧室が上下の
   環状板と、マニホルド内へ一次燃焼空気流をもたらすた
   めの大きい複数の開口を有している外方円筒壁と、から
   成る矩形構造の環状ボックス及び所定半径部分に上方環
   状板により支持された環状カーテンであつて下縁と下方
   環状板との間に空気流動用空間を残す程度に短かいカー
   テンを含んでいる特許請求の範囲第１項記載の燃焼装置
   。 ７ 開口の数が偶数であり、これらの開口が周辺に等間
   隔に配置してある特許請求の範囲第６項記載の燃焼装置
   。 ８ スチーム・エア管のカバーを支持している脚が少な
   くとも１吋の幅を有している特許請求の範囲第１項記載
   の燃焼装置。 ９ 半径方向アームが少なくとも２吋の幅を有しかつ該
   アームの底側に先端を有するＶ字形をなしている特許請
   求の範囲第１項記載の燃焼装置。