JP2006308110A - Burner and combustion device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、乾燥炉や加熱炉などに装備される燃焼装置、並びにその燃焼装置に使用されるバーナに関するものである。 The present invention relates to a combustion apparatus equipped in a drying furnace or a heating furnace, and a burner used in the combustion apparatus.
一般に、乾燥炉や加熱炉などの炉に装備される燃焼装置には、燃料の燃焼により火炎を発生させるバーナと共に、バーナの燃焼状態を確認するための火炎検出器が取り付けられている。かかる火炎検出器の1種として、火炎の紫外線や赤外線などの放射エネルギー量により火炎の有無を検出する光学式火炎検出器が知られている。 Generally, in a combustion apparatus equipped in a furnace such as a drying furnace or a heating furnace, a flame detector for confirming the combustion state of the burner is attached together with a burner that generates a flame by burning fuel. As one type of such a flame detector, an optical flame detector is known that detects the presence or absence of a flame based on the amount of radiant energy such as ultraviolet or infrared rays of the flame.
従来の光学式火炎検出器を備えた燃焼装置の一具体例を、図1に示す。炉壁1に固定されたバーナ2は、バーナ内筒2aとその外側に同軸に配置されたバーナ外筒2bとからなる二重管の構造を有し、バーナ内筒2aは燃料供給管3に接続され、且つバーナ外筒2bは燃焼用空気供給管4に接続されている。そして、バーナ内筒2aに供給された燃料がバーナ外筒2bに供給された燃焼用空気により燃焼して、バーナ2の先端から炉の燃焼室内に火炎5が放出される。
A specific example of a combustion apparatus equipped with a conventional optical flame detector is shown in FIG. The
従来の燃焼装置においては、バーナ2の火炎5の有無を確認するための光学式火炎検出器6が、炉壁1のバーナ2とは別の位置に取り付けられている。そして、火炎5の紫外線や赤外線などを光学式火炎検出器6に導くために、光学式火炎検出器6から炉壁1を貫通して炉内に達する環状通路6aが設けてある。また、バーナ2への燃料供給管3には電磁遮断弁7が設けてあり、光学式火炎検出器6の失火検知信号を受けた制御装置8から出力される遮断信号によって電磁遮断弁7が閉じるようになっている。
In the conventional combustion apparatus, an optical flame detector 6 for confirming the presence or absence of the
なんらかの原因でバーナ2が失火した場合には、光学式火炎検出器6は、検出する放射エネルギー量が所定量以下に減少することにより失火と判断し、失火検知信号を発する。この失火検知信号は制御装置8に送られ、制御装置8から電磁遮断弁7に遮断信号が出力される。この遮断信号を電磁遮断弁7受けると、電磁遮断弁7が燃料供給管3を閉じてバーナ2への燃料の供給を遮断することによって、燃料が炉内に滞留して爆発する危険を回避することができる。
When the
しかし、バーナ2と別体の従来の光学式火炎検出器6は、通常はバーナ2の火炎5の斜め上方又は斜め下方に設置されているため、乾燥炉や加熱炉などの炉内に多量の塩酸ガスなどによる白煙が発生したり、都市ごみの焼却飛灰を主成分とするペレットの焼成などにおいて多量の粉塵が飛散したりする場合には、火炎5の紫外線や赤外線などが白煙や粉塵で遮られて、光学式火炎検出器6に到達する放射エネルギーが減少しやすい。その結果、バーナ2が正常に燃焼していても光学式火炎検出器6が失火と判断して、燃料遮断弁7によって燃料が遮断される事態が発生するため、安定した連続運転が困難となっていた。
However, since the conventional optical flame detector 6 separate from the
また、一般に光学式火炎検出器6は熱に弱いうえ、火炎5の紫外線や赤外線などを光学式火炎検出器6に導く環状通路6aを通って炉内の熱が伝わりやすい。更には、炉内に発生した白煙や粉塵、水蒸気などが環状通路6aを通って光学式火炎検出器6に付着すると、正常な失火の検知が不可能となる。そこで、従来の光学式火炎検出器では、例えば図1に示すように光学式火炎検出器6と炉内を連通する環状通路6aに冷却用空気を供給する必要があった(例えば、特開2003−287227公報参照)。
In general, the optical flame detector 6 is vulnerable to heat, and the heat in the furnace is easily transmitted through the
従来のバーナと光学式火炎検出器を別々に備えた燃焼装置では、上記のごとく光学式火炎検出器を冷却するために冷却用空気を供給する必要があった。しかしながら、供給された冷却用空気は光学式火炎検出器を冷却して炉内に入り、炉内温度を低下させるという問題があった。しかも、この冷却用空気によって炉内に過剰の酸素が供給されることになるため、炉内の燃焼状態の制御が難しくなったり、還元雰囲気での運転が困難になるという問題もあった。 In the combustion apparatus provided with the conventional burner and the optical flame detector separately, it is necessary to supply cooling air to cool the optical flame detector as described above. However, there is a problem that the supplied cooling air cools the optical flame detector and enters the furnace, thereby reducing the furnace temperature. In addition, since excessive oxygen is supplied into the furnace by the cooling air, there is a problem that it is difficult to control the combustion state in the furnace or to operate in a reducing atmosphere.
一方、炉内に発生した白煙や粉、水蒸気などの影響をほとんど受けることがなく、また冷却用空気を供給する必要がない火炎検出器として、火炎の中に電極を挿入して電流値を測定するフレームロッド式や、火炎周囲の温度を直接測定する熱電対式の検出器も知られている。しかし、いずれの方式の火炎検出器も、火炎中又は火炎近傍に設置されるため火炎により劣化しやすく、また炉内に塩酸ガスなどが発生する場合は腐食が進行しやすいという欠点がある。 On the other hand, as a flame detector that is hardly affected by white smoke, powder, water vapor, etc. generated in the furnace and does not need to supply cooling air, an electrode is inserted into the flame to set the current value. A frame rod type measuring device and a thermocouple type measuring device directly measuring the temperature around the flame are also known. However, any type of flame detector has a drawback in that it is easily deteriorated due to the flame because it is installed in or near the flame, and corrosion easily proceeds when hydrochloric acid gas or the like is generated in the furnace.
本発明は、このような従来の事情に鑑み、白煙や粉塵、水蒸気や酸化性ガスの発生などの炉内状況に関係なく、光学式火炎検出器により火炎の有無を確実に検出することができるバーナを提供すること、及びこのバーナを用いることによって、炉内の燃焼状態の制御が容易であり、常に安定した長期運転が可能な燃焼装置を提供することを目的とする。 In view of such a conventional situation, the present invention can reliably detect the presence or absence of a flame with an optical flame detector regardless of the in-furnace situation such as generation of white smoke, dust, water vapor or oxidizing gas. An object of the present invention is to provide a burner that can be used, and by using this burner, it is easy to control the combustion state in the furnace, and to provide a combustion device that is always capable of stable and long-term operation.
上記目的を達成するため、本発明が提供するバーナは、燃料を供給するバーナ内筒と、バーナ内筒の外側に同軸に配置された燃焼用空気を供給するバーナ外筒とを有するバーナであって、燃焼用空気が流れるバーナ外筒内の後端側に、バーナの火炎の有無を検出する光学式火炎検出器を設けたことを特徴とする。 In order to achieve the above object, a burner provided by the present invention is a burner having a burner inner cylinder for supplying fuel and a burner outer cylinder for supplying combustion air arranged coaxially outside the burner inner cylinder. Thus, an optical flame detector for detecting the presence or absence of the flame of the burner is provided on the rear end side in the burner outer cylinder through which combustion air flows.
また、本発明が提供する燃焼装置は、上記した本発明による光学式火炎検出器を設けたバーナと、バーナへの燃料供給管に設置した電磁遮断弁と、光学式火炎検出器からの失火検知信号によって電磁遮断弁に遮断信号を出力する制御装置とを備えることを特徴とするものである。 Further, the combustion apparatus provided by the present invention includes a burner provided with the above-described optical flame detector according to the present invention, an electromagnetic shut-off valve installed in a fuel supply pipe to the burner, and a misfire detection from the optical flame detector. And a control device that outputs a shut-off signal to the electromagnetic shut-off valve according to the signal.
本発明によれば、バーナ外筒内に光学式火炎検出器が組み込まれているので、バーナ外筒とバーナ内筒の間からバーナ先端の火炎を最短距離で捉えることができる。従って、炉内において多量の白煙や粉塵などが発生してもバーナの火炎を確実に検出でき、バーナが正常に燃焼しているにもかかわらず燃料が遮断されることがなくなり、乾燥炉や加熱炉などを常に安定した状態で長期間連続して運転することが可能となる。 According to the present invention, since the optical flame detector is incorporated in the burner outer cylinder, the flame at the tip of the burner can be captured at the shortest distance from between the burner outer cylinder and the burner inner cylinder. Therefore, even if a large amount of white smoke or dust is generated in the furnace, the flame of the burner can be reliably detected, and the fuel will not be shut off despite the burner being burned normally. It becomes possible to operate the heating furnace continuously for a long time in a stable state.
また、バーナに組み込まれた光学式火炎検出器は、バーナ外筒に供給される燃焼用空気に常に曝されているため、その燃焼用空気によって冷却され、冷却用空気を別途供給する必要がなくなる。その結果、冷却用空気の流入による炉内温度の低下や炉内酸素濃度の上昇を防ぐことができ、炉内の燃焼状態の制御が容易であると共に、還元雰囲気での運転も可能である。更には、炉内で発生した白煙や粉塵、水蒸気や酸化性ガスなどは、燃焼用空気のためにバーナ外筒内に侵入することができず、光学式火炎検出器に触れることがないため、この点でも安定した長期連続運転が可能となる。 Further, since the optical flame detector incorporated in the burner is constantly exposed to the combustion air supplied to the burner outer cylinder, it is cooled by the combustion air and there is no need to supply cooling air separately. . As a result, a decrease in furnace temperature and an increase in furnace oxygen concentration due to the inflow of cooling air can be prevented, the combustion state in the furnace can be easily controlled, and operation in a reducing atmosphere is also possible. Furthermore, white smoke, dust, water vapor, and oxidizing gas generated in the furnace cannot enter the burner outer cylinder due to combustion air and do not touch the optical flame detector. In this respect, stable long-term continuous operation is possible.
本発明におけるバーナは、例えば図2に示すように、バーナ2に燃料を供給するバーナ内筒2aと燃焼用空気を供給するバーナ外筒2bとを備え、バーナ外筒2bがバーナ内筒2aの外側に同軸に配置された二重管の構造を有している。このバーナ2のバーナ外筒2b内には、バーナ2を炉壁1に装備したとき燃焼室の外側(炉外)となる後端側に、通常の光学式火炎検出器6が設置されている。そのため、光学式火炎検出器6は、バーナ内筒2aとバーナ外筒2bの間を通してバーナ2先端の火炎5を後方から最短距離で捉えることができるため、炉内に発生した白煙や粉塵などにより遮られることなく、バーナ2の火炎5を確実に検出することができる。
For example, as shown in FIG. 2, the burner according to the present invention includes a burner
また、バーナ外筒2b内に配置された光学式火炎検出器6は、燃焼用空気供給管4からバーナ外筒2bに供給される燃焼用空気によって冷却されるため、冷却用空気を別途供給する必要がない。その結果、炉内の燃焼室に流入する空気は燃焼用空気のみとなり、従来のような冷却用空気の流入による炉内温度の低下や炉内酸素濃度の上昇を防ぐことができる。しかも、バーナ2を炉壁1に取り付けたとき、光学式火炎検出器6は炉外に位置し且つバーナ外筒2b内の燃焼用空気の流れによって保護されているため、火炎5による劣化や炉内ガスによる腐食がなく、長期的に安定して使用することが可能である。
Further, the optical flame detector 6 disposed in the burner
本発明の燃焼装置は、上記した光学式火炎検出器6を設けたバーナ2を備えると共に、バーナ2への燃料供給管3に配置した電磁遮断弁7と、電磁遮断弁7に遮断信号を出力する制御装置8を備えている。光学式火炎検出器6は、火炎5の放射エネルギー量が所定量以下に減少したことを検知すると、バーナ2の失火と判断して失火検知信号を制御装置8に送る。この失火検知信号によって制御装置8から電磁遮断弁7に遮断信号が送られ、燃料供給管3が遮断されるようになっている。
The combustion apparatus of the present invention includes a
本発明のバーナ及び燃焼装置について、図2を参照して更に詳しく説明する。図2は本発明のバーナ2を備えた燃焼装置の一具体例であり、都市ごみの焼却飛灰を主成分とするペレットの焼成に用いるロータリーキルンの炉壁1に取り付けた状態を示している。
The burner and combustion apparatus of the present invention will be described in more detail with reference to FIG. FIG. 2 is a specific example of a combustion apparatus equipped with the
バーナ2はバーナ内筒2aとバーナ外筒2bの二重管構造を有し、バーナ内筒2aは直径40mmのSUS304製の鋼管からなり、バーナ外筒2bは直径150mmのSUS310S製の鋼管で構成されている。バーナ外筒2bの最後端部には光学式火炎検出器6が取り付けてあり、バーナ2の火炎5が発生する放射エネルギー量の検出により火炎5の有無を判断して、火炎6が失火した場合には失火検知信号を制御装置8に送るようになっている。
The
また、バーナ内筒2aの後端側にはバーナ2に燃料を供給する燃料供給管3が接続され、バーナ外筒2bの後端側にはバーナ2に燃焼用空気を供給する燃焼用空気供給管4が接続されている。そして、燃料供給管3には制御装置8に電気的に接続された電磁遮断弁7が取り付けてあり、光学式火炎検出器6の失火検知信号を受けた制御装置8からの遮断信号により、電磁遮断弁7が燃料供給管3を遮断して燃料の供給を停止するようになっている。
A
実際に、図2に示す本発明の燃焼装置を備えたロータリーキルンを用いて、都市ごみの焼却飛灰を主成分とするペレットの焼成実験を行った。即ち、焼成の際に炉内で多量の粉塵が飛散するように、焼却飛灰を主成分とするペレットの組成や成形圧などを調整して焼成を実施した。その結果、炉内に多量の粉塵が発生した状態でも、バーナ2の紫外線や赤外線などによる放射エネルギーは粉塵に遮られることなく光学式火炎検出器6に到達し、バーナ2が正常に燃焼していることを確認することができた。
Actually, using a rotary kiln equipped with the combustion apparatus of the present invention shown in FIG. 2, an experiment for burning pellets mainly composed of incineration fly ash of municipal waste was conducted. That is, the firing was carried out by adjusting the composition of the pellets mainly composed of incinerated fly ash and the molding pressure so that a large amount of dust was scattered in the furnace during firing. As a result, even when a large amount of dust is generated in the furnace, the radiant energy of the
また、バーナ2に取り付けた光学式火炎検出器6は、バーナ外筒2b内を流れる燃焼用空気によって冷却されるため、別に冷却用空気を光学式火炎検出器6に供給しなくても、正常に動作することが確認できた。更に、バーナ外筒2b内の燃焼用空気は炉内に向かって流れているため、炉内に発生した粉塵などの炉内雰囲気はバーナ外筒2b内に侵入せず、光学式火炎検出器6に悪影響を与えることもなかった。
Further, since the optical flame detector 6 attached to the
尚、実際にバーナ2が失火すると、放射エネルギー量が所定量以下に減少したことを光学式火炎検出器6が検出して失火と判断し、失火検知信号を制御装置8に送り、制御装置8からの遮断信号を受けた電磁遮断弁7が燃料供給管3を閉じて燃料の供給を遮断した。この動作により、バーナ2が失火したにもかかわらず燃料が炉内に供給され続け、高温の炉内に滞留して爆発する危険をなくすことができる。
When the
1 炉壁
2 バーナ
2a バーナ内筒
2b バーナ外筒
3 燃料供給管
4 燃焼用空気供給管
5 火炎
6 光学式火炎検出器
7 電磁遮断弁
8 制御装置
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (2)
A burner provided with the optical flame detector according to claim 1, an electromagnetic cutoff valve installed in a fuel supply pipe to the burner, and a cutoff signal output to the electromagnetic cutoff valve by a misfire detection signal from the optical flame detector And a control device.
Priority Applications (1)
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JP2005127322A JP2006308110A (en) | 2005-04-26 | 2005-04-26 | Burner and combustion device |
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2005
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