JP4343037B2 - 熱風発生装置 - Google Patents
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Description
本発明は、酸素を含有する排気ガスを用いて燃焼を行い、この燃焼により熱風を発生させるよう構成された熱風発生装置に関する。
図５、図６に示すごとく、ガスタービン９６等の排気ガスＡ１が流れる排気ダクト９５内に配設し、排気ガスＡ１を燃焼用空気として用いて燃焼を行い、熱風を発生させるエアヒートバーナ９がある。そして、上記排気ダクト９５は、ボイラ９７等に接続しておき、上記熱風によりこのボイラ９７等の加熱を行っている。これによれば、上記排気ガスＡ１の熱を利用して、効率的にボイラ９７等の加熱を行うことができる。このようなエアヒートバーナ９としては、例えば、特許文献１に示すものがある。
そして、上記エアヒートバーナ９においては、ガスタービン９６等の停止時にも、燃焼が行えるよう排気ダクト９５には、送風機９４により常温空気Ａ２を供給するための空気ダクト９４１を合流させている。また、排気ガスＡ１を用いた燃焼と、常温空気Ａ２を用いた燃焼とが行えるようにするために、エアヒートバーナ９と上記排気ダクト９５との間の間隙９５１には、可動式の開閉板９３を配設している。
そして、図５に示すごとく、ガスタービン９６等の運転時には、上記開閉板９３を操作して上記間隙９５１を開け、この間隙９５１より排気ガスＡ１の一部をバイパスさせると共に排気ガスＡ１の残りをエアヒートバーナ９に供給して燃焼を行っている。また、図６に示すごとく、ガスタービン９６等の停止時には、開閉板９３を操作して間隙９５１を閉じ、常温空気Ａ２のほとんどをエアヒートバーナ９に供給して燃焼を行っている。
しかしながら、上記排気ダクト９５内を流れる排気ガスＡ１の酸素濃度は、ガスタービン９６等の運転状態によって変動する。そのため、ガスタービン９６の運転状態によっては、エアヒートバーナ９へ供給する排気ガスＡ１の酸素濃度が、エアヒートバーナにおいて安定燃焼するために十分ではなくなるおそれがあり、上記熱風を安定して発生させるためには更なる工夫が必要となる。
本発明は、かかる従来の問題点に鑑みてなされたもので、排気ダクト内を流れる排気ガスの酸素濃度を監視し、安定して効率よく熱風を発生させることができる熱風発生装置を提供しようとするものである。
第１の発明は、酸素を含有する排気ガスが流れる排気ダクト内にエアヒートバーナを配設してなり、該エアヒートバーナから噴出させた燃料ガスと上記排気ガスの一部とを燃焼させ、該燃焼による燃焼ガスと上記排気ガスの残部とを混合させて熱風を発生させるよう構成してなる熱風発生装置において、
上記エアヒートバーナは、上記燃料ガスを上記排気ダクト内に噴出させるための燃料噴出ヘッダーと、上記排気ガスを上記排気ダクト内に噴出させるための排気ガス噴出筒とを有しており、
上記排気ガス噴出筒には、上記排気ガスの一部を当該排気ガス噴出筒へ強制送風するための排気ファンが接続されていると共に、該排気ファンの吸込口は、吸込管を介して、上記エアヒートバーナが配設された位置よりも上流側の上記排気ダクト内に接続されており、
上記吸込管には、空気を導入するための空気導入口が開口されていると共に、該空気導入口には、該空気導入口の開度を調節するための空気導入弁が配設されており、
上記排気ファンは、上記排気ガスに上記空気を混合させて、当該排気ガスの酸素濃度を調節した調節排気ガスを吐き出すよう構成されていると共に、当該排気ファンの吐出口には、該排気ファンから吐き出された上記調節排気ガスの酸素濃度を検出する酸素センサが配設されており、
上記熱風発生装置を制御する制御装置は、上記酸素センサによって検出した酸素濃度が、上記エアヒートバーナにおいて安定燃焼可能な安定燃焼酸素濃度以上になるよう上記空気導入弁の開度を調節するよう構成されていることを特徴とする熱風発生装置にある（請求項１）。
上記エアヒートバーナは、上記燃料ガスを上記排気ダクト内に噴出させるための燃料噴出ヘッダーと、上記排気ガスを上記排気ダクト内に噴出させるための排気ガス噴出筒とを有しており、
上記排気ガス噴出筒には、上記排気ガスの一部を当該排気ガス噴出筒へ強制送風するための排気ファンが接続されていると共に、該排気ファンの吸込口は、吸込管を介して、上記エアヒートバーナが配設された位置よりも上流側の上記排気ダクト内に接続されており、
上記吸込管には、空気を導入するための空気導入口が開口されていると共に、該空気導入口には、該空気導入口の開度を調節するための空気導入弁が配設されており、
上記排気ファンは、上記排気ガスに上記空気を混合させて、当該排気ガスの酸素濃度を調節した調節排気ガスを吐き出すよう構成されていると共に、当該排気ファンの吐出口には、該排気ファンから吐き出された上記調節排気ガスの酸素濃度を検出する酸素センサが配設されており、
上記熱風発生装置を制御する制御装置は、上記酸素センサによって検出した酸素濃度が、上記エアヒートバーナにおいて安定燃焼可能な安定燃焼酸素濃度以上になるよう上記空気導入弁の開度を調節するよう構成されていることを特徴とする熱風発生装置にある（請求項１）。
本発明の熱風発生装置は、エアヒートバーナへ供給する排気ガスがエアヒートバーナにおいて安定燃焼可能な酸素濃度以上になるように、排気ガスに空気を混合させることにより、安定して熱風を発生させるものである。
すなわち、上記熱風発生装置により熱風を発生させる際には、ガスタービン等の運転によって生じた排気ガスが排気ダクト内を流れている。そして、排気ダクト内を流れる排気ガスの一部は、エアヒートバーナの配設位置に到達する前に、上記吸込管を介して上記吸込口から上記排気ファンに吸い込まれる。このとき、排気ファンにおいては、空気と排気ガスとが混合され、酸素濃度が調節された調節排気ガスが吐き出される。
すなわち、上記熱風発生装置により熱風を発生させる際には、ガスタービン等の運転によって生じた排気ガスが排気ダクト内を流れている。そして、排気ダクト内を流れる排気ガスの一部は、エアヒートバーナの配設位置に到達する前に、上記吸込管を介して上記吸込口から上記排気ファンに吸い込まれる。このとき、排気ファンにおいては、空気と排気ガスとが混合され、酸素濃度が調節された調節排気ガスが吐き出される。
ここで、本発明においては、上記空気導入口の開度は上記空気導入弁によって調節が可能であり、排気ファンの吐出口から吐き出される上記調節排気ガスの酸素濃度は上記酸素センサによって検出が可能である。そして、熱風発生装置を制御する制御装置は、酸素センサによって検出した調節排気ガスの酸素濃度が、エアヒートバーナにおいて安定燃焼可能な安定燃焼酸素濃度以上になるよう空気導入弁の開度を調節する。
そのため、例えば、排気ダクト内を流れる排気ガスの酸素濃度が大きく変動し、この酸素濃度が低くなったときでも、排気ファンにおいては、排気ガスに適切な量の空気を混合することができる。そのため、排気ファンは、エアヒートバーナにおける排気ガス噴出筒へ、安定燃焼酸素濃度以上に維持された調節排気ガスを供給することができる。
そして、エアヒートバーナにおいては、燃料ガスを上記燃料噴出ヘッダーから噴出させると共に、安定燃焼酸素濃度以上に維持された調節排気ガスを上記排気ガス噴出筒から噴出させて、これらを燃焼させることができる。
そして、エアヒートバーナにおいては、燃料ガスを上記燃料噴出ヘッダーから噴出させると共に、安定燃焼酸素濃度以上に維持された調節排気ガスを上記排気ガス噴出筒から噴出させて、これらを燃焼させることができる。
そのため、エアヒートバーナにおいては、上記排気ダクト内における排気ガスの酸素濃度の変動に拘わらず、安定して燃焼を行うことができる。また、エアヒートバーナにおいては、排気ガスにおける残存酸素及び熱エネルギーを利用して燃焼を行うことができ、上記熱風発生装置の熱利用効率を向上させることができる。
また、排気ダクト内を流れ、排気ファンへ吸い込まれなかった残りの排気ガスは、エアヒートバーナと排気ダクトとの間の間隙を通過して、排気ダクトの下流側に向かって流れる。そして、上記エアヒートバーナの下流側においては、エアヒートバーナにおける燃焼により生じた燃焼ガスと、上記間隙を下流側に向かって流れる排気ガスとが混合されて、上記排気ダクト内に熱風を発生させることができる。
それ故、本発明の熱風発生装置によれば、排気ダクト内を流れる排気ガスの酸素濃度を監視し、安定して効率よく熱風を発生させることができる。
それ故、本発明の熱風発生装置によれば、排気ダクト内を流れる排気ガスの酸素濃度を監視し、安定して効率よく熱風を発生させることができる。
第２の発明は、酸素を含有する排気ガスが流れる排気ダクト内にエアヒートバーナを配設してなり、該エアヒートバーナから噴出させた燃料ガスと上記排気ガスの一部とを燃焼させ、該燃焼による燃焼ガスと上記排気ガスの残部とを混合させて熱風を発生させるよう構成してなる熱風発生装置において、
上記エアヒートバーナは、上記燃料ガスを上記排気ダクト内に噴出させるための燃料噴出ヘッダーと、該燃料噴出ヘッダーの下流側に配設され、上記排気ガスの一部を上記燃料噴出ヘッダーから噴出された上記燃料ガスへ向けて噴出させるための排気ガス噴出プレートとを有しており、
上記燃料噴出ヘッダーには、該燃料噴出ヘッダーに上記燃料ガスを供給する燃料供給管が接続されていると共に、該燃料供給管には、これを開閉可能なガス遮断弁が配設されており、
上記排気ダクトには、上記エアヒートバーナを配設した位置よりも上流側に、当該排気ダクト内を流れる上記排気ガスの酸素濃度を検出する酸素センサが配設されており、
上記熱風発生装置を制御する制御装置は、上記酸素センサによって検出した酸素濃度が、上記エアヒートバーナにおいて安定燃焼可能な安定燃焼酸素濃度未満になったときには、上記ガス遮断弁を閉じるよう構成されていることを特徴とする熱風発生装置にある（請求項３）。
上記エアヒートバーナは、上記燃料ガスを上記排気ダクト内に噴出させるための燃料噴出ヘッダーと、該燃料噴出ヘッダーの下流側に配設され、上記排気ガスの一部を上記燃料噴出ヘッダーから噴出された上記燃料ガスへ向けて噴出させるための排気ガス噴出プレートとを有しており、
上記燃料噴出ヘッダーには、該燃料噴出ヘッダーに上記燃料ガスを供給する燃料供給管が接続されていると共に、該燃料供給管には、これを開閉可能なガス遮断弁が配設されており、
上記排気ダクトには、上記エアヒートバーナを配設した位置よりも上流側に、当該排気ダクト内を流れる上記排気ガスの酸素濃度を検出する酸素センサが配設されており、
上記熱風発生装置を制御する制御装置は、上記酸素センサによって検出した酸素濃度が、上記エアヒートバーナにおいて安定燃焼可能な安定燃焼酸素濃度未満になったときには、上記ガス遮断弁を閉じるよう構成されていることを特徴とする熱風発生装置にある（請求項３）。
本発明の熱風発生装置は、酸素を含有する排気ガスを利用して安定して熱風を発生させることができ、エアヒートバーナへ供給する排気ガスがエアヒートバーナにおいて安定燃焼可能な酸素濃度未満になったときには、エアヒートバーナにおける燃焼を停止することができるものである。
すなわち、本発明においては、上記ガス遮断弁によって燃料噴出ヘッダーへの燃料ガスの供給及び供給の停止が可能であり、上記酸素センサによって排気ダクト内を流れる排気ガスの酸素濃度を検出することが可能である。
すなわち、本発明においては、上記ガス遮断弁によって燃料噴出ヘッダーへの燃料ガスの供給及び供給の停止が可能であり、上記酸素センサによって排気ダクト内を流れる排気ガスの酸素濃度を検出することが可能である。
そして、熱風発生装置を制御する制御装置は、排気ダクト内を流れる排気ガスの酸素濃度が大きく変動し、酸素センサによって検出した酸素濃度が、エアヒートバーナにおいて安定燃焼可能な安定燃焼酸素濃度未満になったときには、上記ガス遮断弁を閉じて、エアヒートバーナへの燃料ガスの供給を遮断する。
そのため、エアヒートバーナにおいては、上記安定燃焼酸素濃度以上の排気ガスのみを用いて燃焼を行うことができ、排気ガスの酸素濃度が、エアヒートバーナにおいて安定燃焼が困難な低い濃度になったときには、エアヒートバーナにおける燃焼を停止させることができる。
そのため、エアヒートバーナにおいては、上記安定燃焼酸素濃度以上の排気ガスのみを用いて燃焼を行うことができ、排気ガスの酸素濃度が、エアヒートバーナにおいて安定燃焼が困難な低い濃度になったときには、エアヒートバーナにおける燃焼を停止させることができる。
そして、エアヒートバーナの下流側においては、安定燃焼酸素濃度以上の排気ガスのみを用いて、排気ダクト内に熱風を発生させることができる。
それ故、本発明の熱風発生装置によっても、排気ダクト内を流れる排気ガスの酸素濃度を監視し、安定して効率よく熱風を発生させることができる。
それ故、本発明の熱風発生装置によっても、排気ダクト内を流れる排気ガスの酸素濃度を監視し、安定して効率よく熱風を発生させることができる。
上述した本発明における好ましい実施の形態につき説明する。
上記第１の発明において、上記排気ファンの吐出口には、該排気ファンから吐き出された上記調節排気ガスの温度を検出する温度センサが配設されており、上記制御装置は、上記酸素センサによって検出した酸素濃度が、上記エアヒートバーナにおいて安定燃焼可能な安定燃焼酸素濃度以上になると共に、上記温度センサによって検出した温度が、上記エアヒートバーナにおいて安定燃焼可能な安定燃焼温度以上になるよう上記空気導入弁の開度を調節するよう構成することが好ましい（請求項２）。
この場合には、上記排気ファンは、上記安定燃焼酸素濃度以上であると共に上記安定燃焼温度以上である調節排気ガスをエアヒートバーナへ供給することができる。そのため、熱風発生装置は、一層安定して効率よく熱風を発生させることができる。
上記第１の発明において、上記排気ファンの吐出口には、該排気ファンから吐き出された上記調節排気ガスの温度を検出する温度センサが配設されており、上記制御装置は、上記酸素センサによって検出した酸素濃度が、上記エアヒートバーナにおいて安定燃焼可能な安定燃焼酸素濃度以上になると共に、上記温度センサによって検出した温度が、上記エアヒートバーナにおいて安定燃焼可能な安定燃焼温度以上になるよう上記空気導入弁の開度を調節するよう構成することが好ましい（請求項２）。
この場合には、上記排気ファンは、上記安定燃焼酸素濃度以上であると共に上記安定燃焼温度以上である調節排気ガスをエアヒートバーナへ供給することができる。そのため、熱風発生装置は、一層安定して効率よく熱風を発生させることができる。
また、上記第２の発明において、上記排気ダクトには、上記エアヒートバーナを配設した位置よりも上流側に、当該排気ダクト内を流れる上記排気ガスの温度を検出する温度センサが配設されており、上記制御装置は、上記酸素センサによって検出した酸素濃度が、上記エアヒートバーナにおいて安定燃焼可能な安定燃焼酸素濃度未満になったとき、又は上記温度センサによって検出した温度が、上記エアヒートバーナにおいて安定燃焼可能な安定燃焼温度未満になったときには、上記ガス遮断弁を閉じるよう構成することが好ましい（請求項４）。
この場合には、エアヒートバーナにおいては、安定燃焼酸素濃度以上であると共に安定燃焼温度以上である排気ガスのみを用いて、排気ダクト内に熱風を発生させることができる。そのため、熱風発生装置は、一層安定して効率よく熱風を発生させることができる。
この場合には、エアヒートバーナにおいては、安定燃焼酸素濃度以上であると共に安定燃焼温度以上である排気ガスのみを用いて、排気ダクト内に熱風を発生させることができる。そのため、熱風発生装置は、一層安定して効率よく熱風を発生させることができる。
また、上記第１、第２の発明において、上記エアヒートバーナの燃料噴出ヘッダーから噴出させる燃料ガスは、都市ガス、ＬＰＧの他、各種の気体燃料とすることができる。
また、上記酸素を含有する排気ガスは、ガスタービンから排気される排気ガスとすることができる。そして、ガスタービンとしては、発電能力が２５〜３００ｋＷである再生サイクルのマイクロガスタービンを用いることができる。
また、上記排気ガスは、ガスタービンの排気ガス以外にも、水切り乾燥炉又は塗装乾燥炉等から排気される排気ガスとすることもできる。
また、上記酸素を含有する排気ガスは、ガスタービンから排気される排気ガスとすることができる。そして、ガスタービンとしては、発電能力が２５〜３００ｋＷである再生サイクルのマイクロガスタービンを用いることができる。
また、上記排気ガスは、ガスタービンの排気ガス以外にも、水切り乾燥炉又は塗装乾燥炉等から排気される排気ガスとすることもできる。
また、上記排気ダクト内を流れる排気ガスの酸素濃度は、１６〜１９％（ｖｏｌ％）とすることができ、上記安定燃焼酸素濃度は、１７％（ｖｏｌ％）とすることができる。また、排気ダクト内を流れる排気ガスの温度は、２５０〜３００℃とすることができ、上記安定燃焼温度は、２５０℃とすることができる。
以下に、本発明の熱風発生装置にかかる実施例につき、図面と共に説明する。
（実施例１）
本例の熱風発生装置１は、図１、図２に示すごとく、酸素を含有する排気ガスＡ１が流れる排気ダクト７１内にエアヒートバーナ２を配設してなる。そして、熱風発生装置１は、エアヒートバーナ２から噴出させた燃料ガスＦと上記排気ガスＡ１の一部とを燃焼させ、この燃焼による燃焼ガスＧと上記排気ガスＡ１の残部とを混合させて熱風Ｈを発生させるよう構成されている。
（実施例１）
本例の熱風発生装置１は、図１、図２に示すごとく、酸素を含有する排気ガスＡ１が流れる排気ダクト７１内にエアヒートバーナ２を配設してなる。そして、熱風発生装置１は、エアヒートバーナ２から噴出させた燃料ガスＦと上記排気ガスＡ１の一部とを燃焼させ、この燃焼による燃焼ガスＧと上記排気ガスＡ１の残部とを混合させて熱風Ｈを発生させるよう構成されている。
図２に示すごとく、エアヒートバーナ２は、燃料ガスＦを排気ダクト７１内に噴出させるための燃料噴出ヘッダー３と、排気ガスＡ１を排気ダクト７１内に噴出させるための排気ガス噴出筒４とを有している。
また、図１に示すごとく、排気ガス噴出筒４には、排気ダクト７１内を流れる排気ガスＡ１の一部を当該排気ガス噴出筒４へ強制送風するための排気ファン５が接続されている。この排気ファン５の吸込口５０１は、吸込管５１を介して、エアヒートバーナ２が配設された位置よりも上流側の排気ダクト７１内に接続されている。
また、図１に示すごとく、排気ガス噴出筒４には、排気ダクト７１内を流れる排気ガスＡ１の一部を当該排気ガス噴出筒４へ強制送風するための排気ファン５が接続されている。この排気ファン５の吸込口５０１は、吸込管５１を介して、エアヒートバーナ２が配設された位置よりも上流側の排気ダクト７１内に接続されている。
また、上記吸込管５１には、空気Ａ２を導入するための空気導入口５１１が開口されており、空気導入口５１１には、その開度を調節するための空気導入弁５１２が配設されている。
また、排気ファン５は、その吸込口５０１から吸い込んだ排気ガスＡ１に、空気導入口５１１から導入した空気Ａ２を混合させて、当該排気ガスＡ１の酸素濃度を調節した調節排気ガスＡ３を吐き出すよう構成されている。また、排気ファン５の吐出口５０２には、この排気ファン５から吐き出された調節排気ガスＡ３の酸素濃度を検出する酸素センサ６１が配設されている。
また、排気ファン５は、その吸込口５０１から吸い込んだ排気ガスＡ１に、空気導入口５１１から導入した空気Ａ２を混合させて、当該排気ガスＡ１の酸素濃度を調節した調節排気ガスＡ３を吐き出すよう構成されている。また、排気ファン５の吐出口５０２には、この排気ファン５から吐き出された調節排気ガスＡ３の酸素濃度を検出する酸素センサ６１が配設されている。
また、上記熱風発生装置１は、この熱風発生装置１における熱風発生動作を制御する制御装置６を有している。この制御装置６は、酸素センサ６１によって検出した調節排気ガスＡ３の酸素濃度が、エアヒートバーナ２において安定燃焼可能な安定燃焼酸素濃度Ｏｒ以上になるよう空気導入弁５１２の開度を調節（制御）するよう構成されている。
以下に、これを詳説する。
以下に、これを詳説する。
図１に示すごとく、本例の熱風発生装置１は、排気ガスＡ１に空気Ａ２を混合させて、エアヒートバーナ２へ供給する排気ガスＡ１を適切に調節し、安定して熱風Ｈを発生させるものである。
本例の排気ガスＡ１は、都市ガスを燃料として動作するガスタービン７２から排気される排気ガスＡ１である。また、エアヒートバーナ２の燃料噴出ヘッダー３に供給する燃料ガスＦは都市ガスである。また、本例のガスタービン７２は、発電能力が２５〜３００ｋＷである再生サイクルのマイクロガスタービンである。
本例の排気ガスＡ１は、都市ガスを燃料として動作するガスタービン７２から排気される排気ガスＡ１である。また、エアヒートバーナ２の燃料噴出ヘッダー３に供給する燃料ガスＦは都市ガスである。また、本例のガスタービン７２は、発電能力が２５〜３００ｋＷである再生サイクルのマイクロガスタービンである。
図１に示すごとく、上記排気ファン５の吐出口５０２は、吐出管５２を介して、エアヒートバーナ２の排気ガス噴出筒４と接続されている。そして、上記酸素センサ６１は、吐出管５２内を流れる調節排気ガスＡ３の酸素濃度を検出するよう構成されており、この酸素センサ６１によって検出した酸素濃度データは、制御装置６に送信されるよう構成されている。
また、上記吐出管５２には、排気ファン５から吐き出された調節排気ガスＡ３の温度を検出する温度センサ６２が配設されている。そして、温度センサ６２によって検出した温度データは、制御装置６に送信されるよう構成されている。
また、上記吐出管５２には、排気ファン５から吐き出された調節排気ガスＡ３の温度を検出する温度センサ６２が配設されている。そして、温度センサ６２によって検出した温度データは、制御装置６に送信されるよう構成されている。
また、図１に示すごとく、本例の空気導入弁５１２は、空気導入口５１１を開閉する回動プレート（ダンパ）５１３と、制御装置６からの信号によって回動プレート５１３を回動させるモータ５１４とによって構成されている。
そして、制御装置６は、酸素センサ６１によって検出した調節排気ガスＡ３の酸素濃度及び温度センサ６２によって検出した調節排気ガスＡ３の温度に基づいて、上記モータ５１４を操作することにより、空気導入弁５１２の開度を調節するよう構成されている。
また、本例の空気導入弁５１２は、制御装置６からの出力信号を受けて、空気導入口５１１の開閉を行う開閉弁である。
そして、制御装置６は、酸素センサ６１によって検出した調節排気ガスＡ３の酸素濃度及び温度センサ６２によって検出した調節排気ガスＡ３の温度に基づいて、上記モータ５１４を操作することにより、空気導入弁５１２の開度を調節するよう構成されている。
また、本例の空気導入弁５１２は、制御装置６からの出力信号を受けて、空気導入口５１１の開閉を行う開閉弁である。
また、排気ダクト７１は、ガスタービン７２と乾燥炉７３とを接続しており、エアヒートバーナ２によって発生させた熱風Ｈは、乾燥炉７３内に供給して、乾燥炉７３内に配置した種々の対象物の乾燥を行うことができる。
図２に示すごとく、本例のエアヒートバーナ２は、上記燃料噴出ヘッダー３と上記排気ガス噴出筒４とを有している。
排気ガス噴出筒４は、燃料噴出ヘッダー３を覆うようにして形成されており、燃料噴出ヘッダー３の下流側には、上記調節排気ガスＡ３を噴出させるための一対の排気ガス噴出プレート４０が配設されている。
排気ガス噴出筒４は、燃料噴出ヘッダー３を覆うようにして形成されており、燃料噴出ヘッダー３の下流側には、上記調節排気ガスＡ３を噴出させるための一対の排気ガス噴出プレート４０が配設されている。
また、一対の排気ガス噴出プレート４０は、燃料噴出ヘッダー３の下流側において、この下流側に向けて各排気ガス噴出プレート４０同士の間の間隔を広げるようにして配設されている。また、排気ガス噴出筒４の先端開口部４０１と、燃料噴出ヘッダー３との間は、一対の排気ガス噴出プレート４０によって閉塞されている。そして、各排気ガス噴出プレート４０には、調節排気ガスＡ３を噴出させるための多数の排気ガス噴出穴４１が形成されている。
また、燃料噴出ヘッダー３には、排気ダクト７１の下流側に向けて燃料ガスＦを噴出させるための複数の燃料噴出穴３１が形成されている。また、燃料噴出ヘッダー３には、これに燃料ガスＦを供給するための燃料供給管３２が接続されている。
また、燃料噴出ヘッダー３には、排気ダクト７１の下流側に向けて燃料ガスＦを噴出させるための複数の燃料噴出穴３１が形成されている。また、燃料噴出ヘッダー３には、これに燃料ガスＦを供給するための燃料供給管３２が接続されている。
また、本例の制御装置６は、酸素センサ６１によって検出した酸素濃度が上記安定燃焼酸素濃度Ｏｒ以上になると共に、温度センサ６２によって検出した温度が、エアヒートバーナ２において安定燃焼可能な安定燃焼温度Ｔｒ以上になるよう上記空気導入弁５１２の開度を調節するよう構成されている。
図３は、排気ガスＡ１（調節排気ガスＡ３）の温度を横軸にとり、排気ガスＡ１（調節排気ガスＡ３）の酸素濃度を縦軸にとって、エアヒートバーナ２における安定燃焼可能な安定燃焼範囲Ｓを斜線からなるハッチングで示したグラフである。
同図において、安定燃焼範囲Ｓは、排気ガスＡ１の酸素濃度が所定値（安定燃焼酸素濃度Ｏｒ）以上であると共に排気ガスＡ１の温度が所定値（安定燃焼温度Ｔｒ）以上である範囲として形成される。
同図において、安定燃焼範囲Ｓは、排気ガスＡ１の酸素濃度が所定値（安定燃焼酸素濃度Ｏｒ）以上であると共に排気ガスＡ１の温度が所定値（安定燃焼温度Ｔｒ）以上である範囲として形成される。
排気ガスＡ１の温度と排気ガスＡ１の酸素濃度とは反比例の関係にあり、排気ガスＡ１の状態を安定燃焼状態に維持するためには、排気ガスＡ１の温度が高くなると排気ガスＡ１の酸素濃度を低くすることができ、これとは逆に、排気ガスＡ１の温度が低くなると排気ガスＡ１の酸素濃度を高くしなければならないことがわかる。
そして、本例においては、制御装置６が空気導入弁５１２の開度を制御する際の安定燃焼酸素濃度Ｏｒ及び安定燃焼温度Ｔｒは、安定燃焼範囲Ｓの下限ラインＬ１よりも大きな値とする。
そして、本例においては、制御装置６が空気導入弁５１２の開度を制御する際の安定燃焼酸素濃度Ｏｒ及び安定燃焼温度Ｔｒは、安定燃焼範囲Ｓの下限ラインＬ１よりも大きな値とする。
また、空気導入弁５１２の開度を大きくして排気ファン５に導入する空気量を多くすると、調節排気ガスＡ３の酸素濃度が上昇する一方、調節排気ガスＡ３の温度は低下する。これにより、制御装置６は、酸素センサ６１によって検出した調節排気ガスＡ３の酸素濃度及び温度センサ６２によって検出した調節排気ガスＡ３の温度が、安定燃焼範囲Ｓの下限ラインＬ１よりも大きな値になるよう上記空気導入弁５１２の開度を調節することができる。
次に、上記熱風発生装置１を用いて熱風Ｈを発生させる動作及びその作用効果につき説明する。
図１に示すごとく、上記熱風発生装置１により熱風Ｈを発生させる際には、ガスタービン７２の運転によって生じた排気ガスＡ１が排気ダクト７１内を流れている。そして、排気ダクト７１内を流れる排気ガスＡ１の一部は、エアヒートバーナ２の配設位置に到達する前に、吸込管５１を介して吸込口５０１から排気ファン５に吸い込まれる。このとき、排気ファン５においては、空気Ａ２と排気ガスＡ１とが混合され、酸素濃度が調節された調節排気ガスＡ３が吐き出される。
図１に示すごとく、上記熱風発生装置１により熱風Ｈを発生させる際には、ガスタービン７２の運転によって生じた排気ガスＡ１が排気ダクト７１内を流れている。そして、排気ダクト７１内を流れる排気ガスＡ１の一部は、エアヒートバーナ２の配設位置に到達する前に、吸込管５１を介して吸込口５０１から排気ファン５に吸い込まれる。このとき、排気ファン５においては、空気Ａ２と排気ガスＡ１とが混合され、酸素濃度が調節された調節排気ガスＡ３が吐き出される。
そして、制御装置６は、上記酸素センサ６１により、排気ファン５の吐出口５０２から吐き出される調節排気ガスＡ３の酸素濃度を検出すると共に、上記温度センサ６２により、排気ファン５の吐出口５０２から吐き出される調節排気ガスＡ３の温度を検出する。
そして、制御装置６は、酸素センサ６１によって検出した酸素濃度が安定燃焼酸素濃度Ｏｒ以上になると共に、温度センサ６２によって検出した温度が安定燃焼可能な安定燃焼温度Ｔｒ以上になるよう上記空気導入弁５１２の開度を調節する。
そして、制御装置６は、酸素センサ６１によって検出した酸素濃度が安定燃焼酸素濃度Ｏｒ以上になると共に、温度センサ６２によって検出した温度が安定燃焼可能な安定燃焼温度Ｔｒ以上になるよう上記空気導入弁５１２の開度を調節する。
これにより、排気ダクト７１内を流れる排気ガスＡ１の酸素濃度又は温度が大きく変動し、この酸素濃度又は温度が低くなったときでも、排気ファン５においては、排気ガスＡ１に適切な量の空気Ａ２を混合することができる。そのため、排気ファン５は、エアヒートバーナ２における排気ガス噴出筒４へ、安定燃焼酸素濃度Ｏｒ以上であると共に安定燃焼温度Ｔｒ以上に維持された調節排気ガスＡ３を供給することができる。
また、排気ファン５から吐き出される調節排気ガスＡ３の吐出流量は、所定の流量以上に維持される。そのため、排気ダクト７１内を流れる排気ガスＡ１の流量が小さくなったときでも、排気ガス噴出筒４へは、所定の流量以上に維持された調節排気ガスＡ３を供給することができる。
また、排気ファン５から吐き出される調節排気ガスＡ３の吐出流量は、所定の流量以上に維持される。そのため、排気ダクト７１内を流れる排気ガスＡ１の流量が小さくなったときでも、排気ガス噴出筒４へは、所定の流量以上に維持された調節排気ガスＡ３を供給することができる。
そして、エアヒートバーナ２においては、燃料ガスＦを燃料噴出ヘッダー３から噴出させると共に、安定燃焼酸素濃度Ｏｒ以上であると共に安定燃焼温度Ｔｒ以上に維持された調節排気ガスＡ３を排気ガス噴出筒４から噴出させて、これらを燃焼させることができる。
そのため、エアヒートバーナ２においては、排気ダクト７１内における排気ガスＡ１の酸素濃度又は温度の変動、並びに排気ダクト７１内における排気ガスＡ１の流量の変動に拘わらず、安定して燃焼を行うことができる。また、エアヒートバーナ２においては、排気ガスＡ１における残存酸素及び熱エネルギーを利用して燃焼を行うことができ、熱風発生装置１の熱利用効率を向上させることができる。
そのため、エアヒートバーナ２においては、排気ダクト７１内における排気ガスＡ１の酸素濃度又は温度の変動、並びに排気ダクト７１内における排気ガスＡ１の流量の変動に拘わらず、安定して燃焼を行うことができる。また、エアヒートバーナ２においては、排気ガスＡ１における残存酸素及び熱エネルギーを利用して燃焼を行うことができ、熱風発生装置１の熱利用効率を向上させることができる。
また、排気ダクト７１内を流れ、排気ファン５へ吸い込まれなかった残りの排気ガスＡ１は、エアヒートバーナ２と排気ダクト７１との間の間隙７１１を通過して、排気ダクト７１の下流側に向かって流れる。そして、エアヒートバーナ２の下流側においては、エアヒートバーナ２における燃焼により生じた燃焼ガスＧと、上記間隙７１１を下流側に向かって流れる排気ガスＡ１とが混合されて、排気ダクト７１内に熱風Ｈを発生させることができる。
それ故、本例の熱風発生装置１によれば、排気ダクト７１内を流れる排気ガスＡ１の酸素濃度及び温度を監視し、安定して効率よく熱風Ｈを発生させることができる。
それ故、本例の熱風発生装置１によれば、排気ダクト７１内を流れる排気ガスＡ１の酸素濃度及び温度を監視し、安定して効率よく熱風Ｈを発生させることができる。
（実施例２）
本例は、上記排気ファン５を用いずに熱風発生装置１を構成した例である。
すなわち、図４に示すごとく、本例のエアヒートバーナ２は、燃料ガスＦを排気ダクト７１内に噴出させるための燃料噴出ヘッダー３と、この燃料噴出ヘッダー３の下流側に配設された一対の排気ガス噴出プレート４０とを有している。一対の排気ガス噴出プレート４０は、燃料噴出ヘッダー３の下流側において、この下流側に向けて各排気ガス噴出プレート４０同士の間の間隔を広げるようにして配設されており、調節排気ガスＡ３を噴出させるための多数の排気ガス噴出穴４１を有している。
本例は、上記排気ファン５を用いずに熱風発生装置１を構成した例である。
すなわち、図４に示すごとく、本例のエアヒートバーナ２は、燃料ガスＦを排気ダクト７１内に噴出させるための燃料噴出ヘッダー３と、この燃料噴出ヘッダー３の下流側に配設された一対の排気ガス噴出プレート４０とを有している。一対の排気ガス噴出プレート４０は、燃料噴出ヘッダー３の下流側において、この下流側に向けて各排気ガス噴出プレート４０同士の間の間隔を広げるようにして配設されており、調節排気ガスＡ３を噴出させるための多数の排気ガス噴出穴４１を有している。
また、図４に示すごとく、燃料噴出ヘッダー３には、これに燃料ガスＦを供給する燃料供給管３２が接続されていると共に、燃料供給管３２には、これを開閉可能なガス遮断弁３３が配設されている。また、排気ダクト７１には、エアヒートバーナ２を配設した位置よりも上流側に、当該排気ダクト７１内を流れる排気ガスＡ１の酸素濃度を検出する酸素センサ６１と、当該排気ダクト７１内を流れる排気ガスＡ１の温度を検出する温度センサ６２とが配設されている。
そして、ガス遮断弁３３は、制御装置６によって制御可能であり、酸素センサ６１によって検出した酸素濃度データ及び温度センサ６２によって検出した温度データは、いずれも制御装置６に送信されるよう構成されている。
そして、ガス遮断弁３３は、制御装置６によって制御可能であり、酸素センサ６１によって検出した酸素濃度データ及び温度センサ６２によって検出した温度データは、いずれも制御装置６に送信されるよう構成されている。
本例の制御装置６は、酸素センサ６１によって検出した排気ガスＡ１の酸素濃度が、エアヒートバーナ２において安定燃焼可能な安定燃焼酸素濃度Ｏｒ未満になったとき、又は温度センサ６２によって検出した排気ガスＡ１の温度が、エアヒートバーナ２において安定燃焼可能な安定燃焼温度Ｔｒ未満になったときには、ガス遮断弁３３を閉じるよう構成されている。
そして、本例の熱風発生装置１により熱風Ｈを発生させる際には、排気ダクト７１内を排気ガスＡ１が流れている状態において、ガス遮断弁３３を開けて、燃料噴出ヘッダー３へ燃料ガスＦを供給する。このとき、排気ダクト７１内を流れる排気ガスＡ１の一部は、一対の排気ガス噴出プレート４０に衝突した後、各排気ガス噴出プレート４０における各排気ガス噴出穴４１から、燃料噴出ヘッダー３における各燃料噴出穴３１から噴出された燃料ガスＦに向けて噴出される。そして、エアヒートバーナ２において、燃料ガスＦと排気ダクト７１内を流れる排気ガスＡ１の一部とにより燃焼が行われる。
そして、制御装置６は、酸素センサ６１により、排気ダクト７１内を流れる排気ガスＡ１の酸素濃度を検出すると共に、温度センサ６２により、排気ダクト７１内を流れる排気ガスＡ１の温度を検出する。このとき、排気ダクト７１内を流れる排気ガスＡ１の酸素濃度又は温度が大きく変動し、酸素センサ６１によって検出した酸素濃度が安定燃焼酸素濃度Ｏｒ未満になったとき、又は温度センサ６２によって検出した温度が安定燃焼温度Ｔｒ未満になったときには、制御装置６は、ガス遮断弁３３を閉じてエアヒートバーナ２への燃料ガスＦの供給を遮断する。
そのため、エアヒートバーナ２においては、安定燃焼酸素濃度Ｏｒ以上であると共に安定燃焼温度Ｔｒ以上である排気ガスＡ１のみを用いて燃焼を行うことができる。そして、排気ガスＡ１の酸素濃度又は温度が、エアヒートバーナ２において安定燃焼が困難な低い値になったときには、エアヒートバーナ２における燃焼を直ちに停止させることができる。
そして、エアヒートバーナ２の下流側においては、安定燃焼酸素濃度Ｏｒ以上であると共に安定燃焼温度Ｔｒ以上である排気ガスＡ１のみを用いて、排気ダクト７１内に熱風Ｈを発生させることができる。
それ故、本例の熱風発生装置１によっても、排気ダクト７１内を流れる排気ガスＡ１の酸素濃度及び温度を監視し、安定して効率よく熱風Ｈを発生させることができる。
本例においても、その他の構成は上記実施例１と同様であり、上記実施例１と同様の作用効果を得ることができる。
それ故、本例の熱風発生装置１によっても、排気ダクト７１内を流れる排気ガスＡ１の酸素濃度及び温度を監視し、安定して効率よく熱風Ｈを発生させることができる。
本例においても、その他の構成は上記実施例１と同様であり、上記実施例１と同様の作用効果を得ることができる。
なお、上記実施例１、２において、エアヒートバーナ２において燃焼を行う際の排気ガスＡ１の温度が２５０℃以上であると予め想定される場合には、制御装置６は、上記温度センサ６２は用いずに上記酸素センサ６１のみを用いて、上記空気導入弁５１２の開度の制御を行うことができる。
１ 熱風発生装置
２ エアヒートバーナ
３ 燃料噴出ヘッダー
３３ ガス遮断弁
４ 排気ガス噴出筒
４０ 排気ガス噴出プレート
５ 排気ファン
５０１ 吸込口
５０２ 吐出口
５１ 吸込管
５１１ 空気導入口
５１２ 空気導入弁
６ 制御装置
６１ 酸素センサ
６２ 温度センサ
７１ 排気ダクト
７１１ 間隙
７２ ガスタービン
Ｏｒ 安定燃焼酸素濃度
Ｔｒ 安定燃焼温度
Ｆ 燃料ガス
Ａ１ 排気ガス
Ａ２ 空気（フレッシュエアー）
Ａ３ 調節排気ガス
Ｇ 燃焼ガス
Ｈ 熱風
２ エアヒートバーナ
３ 燃料噴出ヘッダー
３３ ガス遮断弁
４ 排気ガス噴出筒
４０ 排気ガス噴出プレート
５ 排気ファン
５０１ 吸込口
５０２ 吐出口
５１ 吸込管
５１１ 空気導入口
５１２ 空気導入弁
６ 制御装置
６１ 酸素センサ
６２ 温度センサ
７１ 排気ダクト
７１１ 間隙
７２ ガスタービン
Ｏｒ 安定燃焼酸素濃度
Ｔｒ 安定燃焼温度
Ｆ 燃料ガス
Ａ１ 排気ガス
Ａ２ 空気（フレッシュエアー）
Ａ３ 調節排気ガス
Ｇ 燃焼ガス
Ｈ 熱風
Claims (4)
- 酸素を含有する排気ガスが流れる排気ダクト内にエアヒートバーナを配設してなり、該エアヒートバーナから噴出させた燃料ガスと上記排気ガスの一部とを燃焼させ、該燃焼による燃焼ガスと上記排気ガスの残部とを混合させて熱風を発生させるよう構成してなる熱風発生装置において、
上記エアヒートバーナは、上記燃料ガスを上記排気ダクト内に噴出させるための燃料噴出ヘッダーと、上記排気ガスを上記排気ダクト内に噴出させるための排気ガス噴出筒とを有しており、
上記排気ガス噴出筒には、上記排気ガスの一部を当該排気ガス噴出筒へ強制送風するための排気ファンが接続されていると共に、該排気ファンの吸込口は、吸込管を介して、上記エアヒートバーナが配設された位置よりも上流側の上記排気ダクト内に接続されており、
上記吸込管には、空気を導入するための空気導入口が開口されていると共に、該空気導入口には、該空気導入口の開度を調節するための空気導入弁が配設されており、
上記排気ファンは、上記排気ガスに上記空気を混合させて、当該排気ガスの酸素濃度を調節した調節排気ガスを吐き出すよう構成されていると共に、当該排気ファンの吐出口には、該排気ファンから吐き出された上記調節排気ガスの酸素濃度を検出する酸素センサが配設されており、
上記熱風発生装置を制御する制御装置は、上記酸素センサによって検出した酸素濃度が、上記エアヒートバーナにおいて安定燃焼可能な安定燃焼酸素濃度以上になるよう上記空気導入弁の開度を調節するよう構成されていることを特徴とする熱風発生装置。 - 請求項１において、上記排気ファンの吐出口には、該排気ファンから吐き出された上記調節排気ガスの温度を検出する温度センサが配設されており、
上記制御装置は、上記酸素センサによって検出した酸素濃度が、上記エアヒートバーナにおいて安定燃焼可能な安定燃焼酸素濃度以上になると共に、上記温度センサによって検出した温度が、上記エアヒートバーナにおいて安定燃焼可能な安定燃焼温度以上になるよう上記空気導入弁の開度を調節するよう構成されていることを特徴とする熱風発生装置。 - 酸素を含有する排気ガスが流れる排気ダクト内にエアヒートバーナを配設してなり、該エアヒートバーナから噴出させた燃料ガスと上記排気ガスの一部とを燃焼させ、該燃焼による燃焼ガスと上記排気ガスの残部とを混合させて熱風を発生させるよう構成してなる熱風発生装置において、
上記エアヒートバーナは、上記燃料ガスを上記排気ダクト内に噴出させるための燃料噴出ヘッダーと、該燃料噴出ヘッダーの下流側に配設され、上記排気ガスの一部を上記燃料噴出ヘッダーから噴出された上記燃料ガスへ向けて噴出させるための排気ガス噴出プレートとを有しており、
上記燃料噴出ヘッダーには、該燃料噴出ヘッダーに上記燃料ガスを供給する燃料供給管が接続されていると共に、該燃料供給管には、これを開閉可能なガス遮断弁が配設されており、
上記排気ダクトには、上記エアヒートバーナを配設した位置よりも上流側に、当該排気ダクト内を流れる上記排気ガスの酸素濃度を検出する酸素センサが配設されており、
上記熱風発生装置を制御する制御装置は、上記酸素センサによって検出した酸素濃度が、上記エアヒートバーナにおいて安定燃焼可能な安定燃焼酸素濃度未満になったときには、上記ガス遮断弁を閉じるよう構成されていることを特徴とする熱風発生装置。 - 請求項３において、上記排気ダクトには、上記エアヒートバーナを配設した位置よりも上流側に、当該排気ダクト内を流れる上記排気ガスの温度を検出する温度センサが配設されており、
上記制御装置は、上記酸素センサによって検出した酸素濃度が、上記エアヒートバーナにおいて安定燃焼可能な安定燃焼酸素濃度未満になったとき、又は上記温度センサによって検出した温度が、上記エアヒートバーナにおいて安定燃焼可能な安定燃焼温度未満になったときには、上記ガス遮断弁を閉じるよう構成されていることを特徴とする熱風発生装置。
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