JPH0246843B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、バーナに関し、更に詳細には、他の
石油又は化学プラントからの製油所排ガスを処理
するのに適したバーナに関するものである。

（従来の技術と発明が解決しようとする課題） 多数の出口孔部を備えた燃料ガス供給パイプか
らなる慣用の製油所バーナは周知である。これら
のバーナは、構造が簡単でかつ加工が比較的に簡
潔である。然し乍ら、これらは、比較的に長い輻
射炎を生成すると共に、比較的に貧弱な空気力学
の配慮により、比較的に大きな発煙傾向を有す
る。更に、逆輻射と火炎の一舐により〓されるガ
ス供給パイプ中への炭素蓄積は、ガス供給パイプ
を亀裂させて、バーナの効率を低下させたり、又
は修理が完了されるまで操業不能にさせられたり
する。

バーナは、多くは地上フレアの一部として使用
される。地上フレアに関する問題は、煙突が、そ
の外部金属壁の過熱を防止する為に、耐火性又は
断熱性ライニングを必要とすることである。高輻
射火炎は、高温度と高い熱応力とを耐火材料に生
成させ、これにより耐火材料の亀裂を引き起こ
し、ついには耐火材料の破損を引き起こす。

本発明の目的は、比較的に短くかつ輻射の少な
い火炎により、製油所排ガス又は他の排ガスを燃
焼させるのに適したバーナを提供するにある。

本発明の別の目的は、保守の問題が比較的に少
なく、かつ地上フレアに適したバーナを提供する
にある。

（課題を解決するための手段） 本発明のバーナは、水平に配置した燃料ガス供
給パイプと、前記燃料ガス供給パイプは燃料ガス
パイプの下流を指向する燃料ガス出口を有し、
各々の燃料ガス出口に隣接するプレートと、出口
およびプレートを越えて上方に空気を流す手段及
び燃料ガスおよび空気の燃焼から生ずる火炎を保
持する手段を備えるところの、地上フレアにおい
て使用するのに適したバーナにおいて、前記燃料
ガス供給パイプは上昇気流に対し低い比較的に低
い抵抗性を付与するよう空気力学的に形造られ、
かつ燃料ガス出口とプレートは、プレートに対す
る燃料ガスの衝突角度が1°〜55°の角度を与える
のに適合されることによりプレート上で燃料ガス
と空気の混合を引き起こすことを特徴とする。

本発明のバーナは、従来技術とは異なる特徴を
有する。即ち、(a)ガス供給パイプは、上昇吸入空
気に対して低い抵抗を有すること、(b)プレートと
出口ガス流との角度は、燃料ガスと空気の良好な
拡散及び混合を与えて、輻射の少ない短い火炎を
齎たらすこと、(c)火炎保持手段が存在することで
ある。

好適には、バーナは、その上部に煙突などを備
え、吸入空気の流れをバーナの下方から生成させ
て、燃料ガスと混合させる。代案として、空気
は、例えばフアンを使用してバーナ中に吹き込む
ことも出来る。

バーナは、単一の燃料ガスパイプを備えること
も出来るが、好適には、バーナは、燃料ガスパイ
プの列からなり、特に好適には、平行列として配
置される。燃料ガスパイプは、空気流れの方向に
低い空気力学的抵抗を示すような断面を有して、
バーナにおける局部的乱流を減少させると共に、
より良好な燃料と空気との混合を生成させる。好
適には、この断面は、空気流れの方向に大きな寸
法を有する。例えば、長楕円形断面の平滑パイプ
を使用して達成される。このことは、従来の円形
断面のパイプからなる典型的な製油所用のバーナ
とは対照的であり、この従来のパイプは、その上
表面に燃料ガス出口孔部を備えて空気流れに対し
て大きな抵抗を示す絶壁形状を有し、局部的乱流
と比較的に貧弱な混合とを齎らす。

プレートは、連携する火炎保持手段を備え、こ
の手段は、好適には、プレートの上縁部からな
り、燃料ガス出口の方向に、特に好適には、水平
位置まで折り曲げられて、フイン付きプレートに
形成される。火炎保持手段は、燃料ガスと空気の
乱流「引留め（anchor）」帯域を付与することに
より、火炎が上昇する傾向を削減させる。プレー
ト自身は、好適には、平坦であつて、燃料ガスの
拡散及び空気との混合を生成せしめる寸法を有す
る。プレートは、好適には、ステンレス鋼から加
工される。このフイン付きプレートは、燃料ガス
がプレートを横断する層流として拡散させられる
と共に、火炎保持手段と連携して安定な火炎を与
え、それにより燃料ガス供給パイプの加熱とこの
燃料ガス供給パイプ中への炭素蓄積とを減少させ
る。炭素蓄積は、火炎からの沈着によつて生成す
るのでなく、燃料ガス供給パイプの過度の高温度
により燃料ガスの熱分解により生成するものと信
じられる。

燃料ガス出口孔部は、好適には、燃料ガス供給
パイプの上表面に設置される。プレートに対する
燃料ガスの所要衝突角度を得るには、(a)燃料ガス
出口を、燃料ガスがプレートに指向するよう加工
すること、(b)燃料ガスを孔部から垂直方向に流出
させ、プレートに角度を付与すると共に、出口に
充分接近させて衝突を与え、又は(a)と(b)との組み
合わせを使用することにより達成される。好適に
は、配置(b)によることである。本発明の他の具体
例は、燃料ガス供給パイプの上表面から突出する
パイプを更に設けた燃料ガス出口孔部を備え、こ
の突出パイプは、燃料ガスを隣接プレートに指向
させる出口孔部を備える。

燃料出口は、円形形状であるが、好適には、プ
レート全面に燃料ガスを拡散させるような形状と
し、楕円形出口が好適な形状である。

プレートは、好適には、燃料ガス供給パイプの
上表面に、特に好適には、溶接により固定され
る。

プレートに対する燃料ガスの衝突角度は、1°〜
55°の角度であり、第一実施例において、燃料ガ
ス流れは、出口から垂直方向に流出し、特に好適
には、プレートを垂直に対して10°までの角度と
なるよう出口方向に傾斜させ、好適範囲は、4°〜
7°の角度である。

第二実施例において、燃料ガス出口は、燃料ガ
ス供給パイプから、好適には40°〜55°の角度であ
り、特に好適には47°〜51°の角度である。好適な
寸法は、燃料ガス流れの角度が、火炎を上昇させ
たり、又は許容出来ない炭素蓄積を燃料ガス供給
パイプ中に生成させることなく、最適な火炎状態
を与えるように選択される。

複数の燃料ガス出口孔部とプレートとを備えた
バーナにおいて、プレートは、好適には、個々
別々の構成要素を有するが、バーナを横断する単
一の長いプレートであつても、又は連結した一連
の単プレートであつても良い。個々のプレート、
即ち、単プレートを使用することにより、バーナ
の点火を容易化することが出来る。何故なら、プ
レート縁部の上端部における乱流が、バーナにお
ける交差着火を促進する傾向を示すからである。

好適には、金属の三角断面片の形態である輻射
熱スクリーンを、共通の燃料ガス供給パイプの上
方に設置して、ガス循環と直接的火炎衝突とによ
る過熱を防止することが出来る。

前記したバーナ部材は、地上フレア装置の部分
として使用することが出来る。即ち、本発明の他
の面によれば、前記したバーナに接続された燃料
ガス用の供給パイプと、垂直壁部を備える外囲い
とからなる地上フレアが提供され、壁部の下端部
を地上レベルより上方に位置させることにより、
外囲い内のバーナ部材に空気を到達させ得るよう
にする。

フレアの内壁部は、好適には金属製であつて、
例えば、耐火煉瓦、成形可能な又は成形性耐火
材、セラミツク繊維などのような耐火材でライニ
ングされる。好適には、ドラフトフエンス又はウ
インドフエンスによりフレアの底部を囲繞する。
ドラフトフエンスは、空気がフエンスを流過し、
次いでフレア中に流入し得るよう羽根付きとする
ことが出来る。

フレアは、慣用の点火法を用いて着火させるこ
とが出来る。

（実施例） 以下、添付図面の第１〜５図を参照して実施例
により本発明を説明する。

第１図及び第２図を参照すると、バーナ部材
は、燃料ガス供給本パイプ１を備え、この燃料ガ
ス供給本パイプ１は、複数の平行な第二燃料ガス
パイプ２に連結される。これら第二燃料ガスパイ
プ２は、鋼材から加工された狭い幅の垂直な平滑
パイプの形態であり、典型的には、4.0cmの高さ
と1.0cmの最大幅と50cmの長さとを有する。この
ような狭い断面を有する第二燃料ガスパイプ２
は、パイプ間を上方へ流動する空気に対して小さ
い空気力学的の抵抗を付与する。第二燃料ガスパ
イプ２に沿つて定間隔で多数の出口ノズル３を設
置する。これらの出口ノズル３は、関連する第二
燃料ガスパイプ２の平面に孔部出口面積12mm²を有
する狭いパイプの形態であつて、約45°の角度で
上方へ指向する。各々の出口ノズル３は、テーパ
付き出口４を備える。これらの出口ノズル３は、
二つ一組で互いに対面するように、又は全てを同
じ方向へ指向させるように、又はその他の任意の
便利な配置で配設することが出来る。各々の出口
ノズル３の出口に隣接して平らなフイン付きプレ
ート５を設置する。プレート５は、溶接又は他の
適当な手段により関連する第二燃料ガスパイプ２
に固定され、プレート５は、出口ノズル３に指向
する方向で第二燃料ガスパイプ２に対して直角に
設定される。

バーナを使用する際に、出口ノズル３のテーパ
付き出口４から流出する燃料ガスは、プレート５
に衝突して、プレート５の表面上に拡散層流２０
を形成する。この拡散層流２０は、第二燃料ガス
パイプ２の間を上方へ流れる大気空気（又は吸入
空気）と燃料ガスの混合を可能として可燃性混合
ガスを生成し、この混合ガスは、プレート５の上
端部のフインで燃焼する。この上端部は、プレー
ト上部における火炎保持を助けるよう折り曲げら
れてフインを形成する。

プレート５と出口ノズル３から流出する燃料ガ
ス噴射との間の最適な鋭角は、45°〜50°の角度で
あることが実験的に見い出された。或る条件下で
は、この値よりも大きい又は小さい角度も適して
いるが、火炎は、より不安定となつて上昇する傾
向を示し、或いは幾分かの燃料ガスが第二燃料ガ
スパイプ２の方向へ逆流する傾向を示して炭素蓄
積を引き起こさせる。

第３図及び第４図を参照すると、バーナ部材
は、燃料ガス供給本パイプ６を備え、複数の平行
な第二燃料ガスパイプ７を接続する。燃料ガス供
給本パイプ６は、スリーブにより第二燃料ガスパ
イプ７に連結され、このスリーブは、孔部１６を
備えて、燃料ガス供給本パイプ６の内部を第二燃
料ガスパイプ７の内部に連通する。第二燃料ガス
パイプ７に沿つて定間隔で、プレート８を溶接又
は他の適当な手段により固定する。プレート８
は、第二燃料ガスパイプ７の軸線に対して85°の
角度である。第二燃料ガスパイプ７中の燃料ガス
の出口孔部９は、プレート８の底部に隣接して存
在する。出口孔部９は、燃料ガスをプレート８の
表面に指向されるように穿設される。出口孔部９
の断面は、円形又は楕円形である。第４Ｂ図は、
三角形断面の輻射熱スクリーン１５を示してお
り、これは、燃料ガス供給本パイプ６を直接的な
火炎衝突及び熱ガスの循環から保護するように作
用する。

バーナの使用の際に、出口孔部９から流出する
燃料ガスは、プレート８表面に衝突して、プレー
ト８の表面上に拡散層流２０を形成する。この拡
散層流２０は、空気と燃料ガスとの混合を可能に
して可燃性混合ガスを生成する。

出口孔部９からの垂直燃料ガス流れについての
実験結果は、垂直に対して4°〜7°の角度で出口孔
部９に指向させたプレート８の場合が、最適の火
炎状態を付与することを示した。垂直に対して7°
より大きい角度では、乱流の空気状態がプレート
の裏面に生成する傾向を示し、或る場合には、プ
レートの裏面を燃焼する火炎を齎して、プレート
８の破損又は崩壊を引き起こす。

プレート８は、その上縁部を折り曲げてフイン
を形成させ、それにより火炎の上昇を防ぐと共
に、火炎保持手段として作用させる。実験に使用
したプレート８の縁部は、90°までの角度で折り
曲げた。

出口孔部９とプレート８とを流過する空気の上
昇流れは、外囲い又は煙突をバーナの周囲に設置
して空気をバーナ中に上方へ吸引することにより
達成された。この効果を得る別の方法は、フアン
又はブロワーを使用してバーナ中に空気を強制的
に上昇させることである。

第５図は、本発明によるバーナ部材１０を備え
た地上燃焼フレアの縦断面図を示している。バー
ナ部材１０は、フレア煙筒の底部に設置される。
この煙筒は内部耐火材１１と断熱材の中心部分１
２と外部金属層１３とから構成される。フレアの
操作の際に、燃料ガスを煙筒ドラフトからの吸入
空気と混合して、可燃性混合ガスの点火の後、バ
ーナ部材１０のプレート１４より上方で安定化す
る火炎を生成せしめる。

（発明の効果） 本発明のバーナによると、比較的に短くかつ輻
射の少ない火炎を生成して、製油所排ガス又は他
のガスを燃焼させるのに適し、かつこのバーナを
配設した地上フレアは、保守の問題が比較的に少
なくて済む。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第３図は、バーナ部材の２つの具体
例の斜視図、第２図は、バーナ部材の第一の具体
例における単一装置の側面図、第４Ａ図は、バー
ナ部材の第二の具体例の側面図、第４Ｂ図は、第
二燃料ガスパイプ７の方向に見た燃料ガス供給本
パイプ６の縦断面図、第４Ｃ図は、第二燃料ガス
パイプ７の縦断面図、第５図は、バーナ部材を組
み込んだ地上フレアの説明図である。 １……燃料ガス供給本パイプ、２……第二燃料
ガスパイプ、３……出口ノズル、４……テーパ付
きの出口、５……プレート、６……燃料ガス供給
本パイプ、７……第二燃料ガスパイプ、８……プ
レート、９……出口孔部、１０……バーナ部材、
１１……耐火材、１２……断熱材の中心層、１３
……金属層、１４……プレート、１５……スクリ
ーン、１６……孔部、２０……拡散層流。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 水平に配置した燃料ガス供給パイプと、前記
   燃料ガス供給パイプはこのパイプの下流を指向す
   る燃料ガス出口を有し、各々の燃料ガス出口に隣
   接するプレートと、燃料ガス出口およびプレート
   を越えて上方に空気を流す手段及び燃料ガスと空
   気の燃焼から生ずる火炎を保持する手段を備える
   ところの、地上フレアにおいて使用するのに適し
   たバーナにおいて、前記燃料ガス供給パイプは、
   上昇気流に対し低い比較的に低い抵抗性を付与す
   るよう空気力学的に形造られ、かつ燃料ガス出口
   とプレートは、プレートに対する燃料ガスの衝突
   角度が1°〜55°の角度を与えるのに適合されるこ
   とにより、プレート表面上で燃料ガスと空気の混
   合を引き起こすことを特徴とするバーナ。 ２ 燃料ガス出口を、垂直燃料ガス流が生ずるよ
   うにする特許請求の範囲第１項記載のバーナ。 ３ プレートを、垂直に対し10°までの角度をな
   すよう出口に対し傾斜させる特許請求の範囲第１
   項記載のバーナ。 ４ プレートが垂直に対し4°〜7°の角度である特
   許請求の範囲第３項記載のバーナ。 ５ 燃料ガス出口が燃料ガス供給管からプレート
   の方向へ突出する管体を備える特許請求の範囲第
   １項記載のバーナ。 ６ プレートが垂直である特許請求の範囲第５項
   記載のバーナ。 ７ 燃料ガス出口管とプレートとの間の角度が
   40°〜55°である特許請求の範囲第５項または第６
   項記載のバーナ。 ８ 燃料ガス出口管とプレートとの間の角度が
   47°〜51°である特許請求の範囲第７項記載のバー
   ナ。 ９ 燃料出口が円形または楕円形断面を有する特
   許請求の範囲第１項乃至第８項のいずれかに記載
   のバーナ。 １０ 火炎を保持する手段が、燃料ガス出口に対
   し傾斜したプレートの上縁部からなる特許請求の
   範囲第１項乃至第９項のいずれかに記載のバー
   ナ。 １１ プレートの上縁部を水平位置まで傾斜させ
   た特許請求の範囲第１０項記載のバーナ。 １２ 各燃料ガス出口に連携した個々のプレート
   を備える特許請求の範囲第１項乃至第１１項のい
   ずれかに記載のバーナ。 １３ １個もしくはそれ以上の長形プレートを備
   え、各プレートを１個もしくはそれ以上のガス出
   口に連携させる特許請求の範囲第１項乃至第１１
   項のいずれかに記載のバーナ。 １４ 燃料ガス管の列を備える特許請求の範囲第
   １項乃至第１３項のいずれかに記載のバーナ。 １５ 燃料ガス管を平行列として配置する特許請
   求の範囲第１４項記載のバーナ。 １６ 輻射熱スクリーンを燃料供給管の上方に設
   置する特許請求の範囲第１項乃至第１５項のいず
   れかに記載のバーナ。 １７ 輻射熱スクリーンがＶ字状断面の金属片か
   らなる特許請求の範囲第１６項記載のバーナ。 １８ 出口およびプレートを越えて上方に空気を
   流す手段が垂直な外囲いまたは煙突からなる特許
   請求の範囲第１項乃至第１７項のいずれかに記載
   のバーナ。 １９ 出口およびプレートを越えて上方に空気を
   流す手段が空気ブロワーまたはフアンからなる特
   許請求の範囲第１項乃至第１７項のいずれかに記
   載のバーナ。 ２０ 水平に配置した燃料ガス供給パイプと、前
   記燃料ガス供給パイプはこのパイプの下流に指向
   して燃料ガス出口を有し、各々の燃料ガス出口に
   隣接するプレートと、燃料ガス出口およびプレー
   トを越えて上方に空気を流す手段及び燃料ガスお
   よび空気の燃焼から生ずる火炎を保持する手段を
   備えるところの、地上フレアにおいて使用するの
   に適したバーナにおいて、前記燃料ガス供給パイ
   プは上昇気流に対し低い比較的に低い抵抗性を付
   与するよう空気力学的に形造られ、かつ燃料ガス
   出口とプレートは、プレートに対する燃料ガスの
   衝突角度が1°〜55°の角度を与えるのに適合され
   ることによりプレート上で燃料ガスと空気の混合
   を引き起こすことを特徴とするバーナに接続され
   た燃料ガス用の供給管と、垂直壁部を備える外囲
   いとからなり、前記壁部の下端部を地上レベルよ
   り上方に位置せしめて空気を外囲い内のバーナ部
   材に到達させる地上フレア。 ２１ フレアの底部を包囲するドラフトフエンス
   を備える特許請求の範囲第２０項記載の地上フレ
   ア。 ２２ 燃料ガス出口を、垂直燃料ガス流が生ずる
   ようにする特許請求の範囲第２０項又は第２１項
   記載の地上フレア。 ２３ プレートを、垂直に対し10°までの角度を
   なすよう出口に対し傾斜させる特許請求の範囲第
   ２０項又は第２１項記載の地上フレア。 ２４ プレートが垂直に対し4°〜7°の角度である
   特許請求の範囲第２３項記載の地上フレア。 ２５ 燃料ガス出口が燃料ガス供給管からプレー
   トの方向へ突出する管体を備える特許請求の範囲
   第２０項又は第２１項記載の地上フレア。 ２６ プレートが垂直である特許請求の範囲第２
   ５項記載の地上フレア。 ２７ 燃料ガス出口管とプレートとの間の角度が
   40°〜55°である特許請求の範囲第２５項または第
   ２６項記載の地上フレア。 ２８ 燃料ガス出口管とプレートとの間の角度が
   47°〜51°である特許請求の範囲第２７項記載の地
   上フレア。 ２９ 燃料出口が円形または楕円形断面を有する
   特許請求の範囲第２０項乃至第２８項のいずれか
   に記載の地上フレア。 ３０ 火炎を保持する手段が、燃料ガス出口に対
   し傾斜したプレートの上縁部からなる特許請求の
   範囲第２０項乃至第２９項のいずれかに記載の地
   上フレア。 ３１ プレートの上縁部を水平位置まで傾斜させ
   た特許請求の範囲第３０項記載の地上フレア。 ３２ 各燃料ガス出口に連携した個々のプレート
   を備える特許請求の範囲第２０項乃至第３１項の
   いずれかに記載の地上フレア。 ３３ １個もしくはそれ以上の長形プレートを備
   え、各プレートを１個もしくはそれ以上のガス出
   口に連携させる特許請求の範囲第２０項乃至第３
   １項のいずれかに記載の地上フレア。 ３４ 燃料ガス管の列を備える特許請求の範囲第
   ２０項乃至第３３項のいずれかに記載の地上フレ
   ア。 ３５ 燃料ガス管を平行列として配置する特許請
   求の範囲第３４項記載の地上フレア。 ３６ 輻射熱スクリーンを燃料供給管の上方に設
   置する特許請求の範囲第２０項乃至第３５項のい
   ずれかに記載の地上フレア。 ３７ 輻射熱スクリーンがＶ字状断面の金属片か
   らなる特許請求の範囲第３６項記載の地上フレ
   ア。 ３８ 出口およびプレートを越えて上方に空気を
   流す手段が垂直な外囲いまたは煙突からなる特許
   請求の範囲第２０項乃至第３７項のいずれかに記
   載の地上フレア。 ３９ 出口およびプレートを越えて上方に空気を
   流す手段が空気ブロワーまたはフアンからなる特
   許請求の範囲第２０項乃至第３７項のいずれかに
   記載の地上フレア。