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JP3717132B2 - 都市ガスガバナステーションにおける温水バス式ガスヒーター用ガスバーナー - Google Patents

都市ガスガバナステーションにおける温水バス式ガスヒーター用ガスバーナー Download PDF

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JP3717132B2
JP3717132B2 JP02264897A JP2264897A JP3717132B2 JP 3717132 B2 JP3717132 B2 JP 3717132B2 JP 02264897 A JP02264897 A JP 02264897A JP 2264897 A JP2264897 A JP 2264897A JP 3717132 B2 JP3717132 B2 JP 3717132B2
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gas burner
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達夫 平井
元 新海
國夫 鴫原
義男 飯田
一朗 佐藤
徹 小林
義男 網倉
賢 吉巻
範夫 湯本
俊雄 湯浅
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Tokyo Gas Engineering Co Ltd
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Tokyo Gas Engineering Co Ltd
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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高圧都市ガス輸送パイプライン中のガバナステーション(減圧設備)において、都市ガスの温度を高める際に用いられる温水バス式ガスヒーター用のガスバーナーに関する。
【0002】
【従来の技術】
高圧都市ガス輸送パイプライン中の都市ガスをガバナステーションで減圧すると、断熱膨張作用によりガス自体に減温が発生する。ガバナステーションを出たガスの温度が0℃以下になると、パイプラインやガス減圧設備の凍結に起因する供給不良の問題や、或いは、埋設パイプライン周囲の土壌の凍結による地盤の隆起や近接する水道管の損傷の問題を生ずる。
そこで、都市ガス事業者は、減圧による温度効果の影響が大きい箇所には減圧する直前にガスを加温する温水バス式のガスヒーターを設置している。
【0003】
従来、このガスヒーターには、減圧されたガスの一部を燃料に用いて、ガスヒーター中の水を加温するガスバーナーが用いられている。
このような目的に使用される従来のガスバーナーの場合、負荷変動に対してはメインガスバーナーの比例制御、或いはメインガスバーナーのON、OFF制御のいずれかの方法により対応している。
【0004】
しかし、メインガスバーナーの比例制御の場合、低NOX 型ガスバーナーの条件に対しては全てのレシオを一つのメインガスバーナーで対応するということが技術的に不可能である。このため、高負荷運転に対応するためには、低負荷時から中負荷時にかけて使用したメインガスバーナーを、将来的には、中負荷時から高負荷時運転用の低NOX 型ガスバーナーに交換せざるを得ない。
【0005】
そして、メインガスバーナーのON、OFF制御の場合、メインガスバーナーのON、OFF操作に伴い、パイロットバーナー炎の吹き消えの恐れがあることから、燃焼能力は低負荷時から中負荷時程度の限られた範囲でのみ実用化されているのが現状である。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、都市ガスガバナステーションにおける温水バス式ガスヒーター用ガスバーナーにおいて、低NOX 化を図り、かつ、負荷変動に対して幅広いレシオを有し、メインガスバーナーを将来において交換する必要が無く、また、メインガスバーナーのON、OFF操作に際して、パイロットバーナー炎の煽りや吹き消えを無くして、安全性と燃焼の信頼性の向上を図る事である。
【0007】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決する最良の技術手段は次のとおりである。
1.周状にメインガスノズルを配置したメインガスバーナーと、
前記メインガスバーナーの内側において、周状に保炎ガスノズルを配置した保炎ガスバーナーと、
前記保炎ガスバーナーの中央であって、その先端側にセットされ、周面に保炎エアーノズルを形成した保炎器と、
低負荷時には保炎ガスバーナーの燃焼で対応し、中負荷時には保炎ガスバーナーの連続燃焼とメインガスバーナーのON、OFF制御で対応し、高負荷時には保炎ガスバーナー及びメインガスバーナーの連続燃焼で対応するようにメインガスバーナーと保炎ガスバーナーの燃焼を制御する制御器とから成り、発生する燃焼排ガス中の窒素酸化物濃度を60ppm以下に低減するように構成した低NOX 型都市ガスガバナステーションにおける温水バス式ガスヒーター用ガスバーナー。
【0008】
2.メインガスバーナーは、ON、OFF制御に併せてガス量及びエアー量の比例制御機能を有し、これによりレシオの改善が図られていることを特徴とする前記1記載の都市ガスガバナステーションにおける温水バス式ガスヒーター用ガスバーナー。
【0009】
3.保炎器は、中心方向に向けて形成した保炎ガスノズルに外周面が対向し、且つこの外周面を先細りの円錐形に形成し、保炎ガスバーナーの先端側であって、メインガスバーナーの先端内側に保炎ガス混合空間を形成し、これによりメインガスバーナーの連続ON、OFFにおいても保炎ガスバーナーの炎は決して吹き消えないところの前記1又は2記載の都市ガスガバナステーションにおける温水バス式ガスヒーター用ガスバーナー。
【0010】
【作用】
都市ガスガバナステーションにおいて、温水バス式ガスヒーターの運転を開始する時においては、先ずパイロットガスバーナーに点火が行われ、次に保炎ガスバーナーに点火が行われて保炎が形成され、ここでパイロットガスバーナーは消火し、次にメインガスバーナーに着火が行われてメイン火炎が形成される。温水バス式ガスヒーターは、この状態で缶内に貯えられた水を加温し、この加温された温水で伝熱管内を通過するプロセスガスを加温する。但し、この運転は高負荷時の運転である。
次に負荷が一定値以下に減少した場合、制御器は、メインガスバーナーをON、OFF制御し、保炎ガスバーナーはそのまま連続燃焼を継続させる。
【0011】
次に、更に負荷が減少した場合、制御器は、メインガスバーナーの燃焼を止め、保炎ガスバーナーのみを継続燃焼させる。保炎ガスバーナーは定格燃焼に制御し、メインガスバーナーはON、OFF制御及び比例制御を併用する事によりレシオを改善することが可能である。
なお、負荷変動は、温水バス式ガスヒーター内の温水の温度をセンサーにより検出し、この温度が設定温度に一定になるようにメインガスバーナー及び保炎ガスバーナーをフィードバック又はフィードフォワード又はこの併用により制御する。
【0012】
【発明の実施の形態】
缶内に水を満たした温水バス式ガスヒーター内には、プロセスガスが通過する伝熱管が組み込まれており、ガスバーナーにより缶内の水は加温される。温水バス式ガスヒーター内の水温は、負荷変動に応じてガスバーナーの燃焼量を変更することにより一定に維持されている。
ガスバーナーは、パイロットガスバーナーで保炎ガスバーナーの着火を行い、保炎ガスバーナーでメインガスバーナーの着火を行う。
【0013】
ガスバーナーの本体部分は、円筒状のメインガスバーナー筒と、この内側に形成された保炎ガスバーナー筒と、前記保炎ガスバーナー筒の外側に形成されたメインエアー供給筒(バーナー本体)と、前記メインガスバーナー筒の内側の空間に形成された保炎エアー通路で構成されている。
そして、前記メインガスバーナー筒の先端には、外向きに拡散する方向に傾斜させたメインガスノズルが周状に配置され、保炎ガスノズルは保炎器側(内側)に向けて形成されている。
【0014】
保炎器は、先端が細くなるテーパー面(円錐面)で形成され、この周面には、多数の保炎エアーノズルが設けてあり、この保炎エアーノズルから噴出するエアーと保炎ガスノズルから噴出するガスの混合により燃焼して保炎が形成され、メイン火炎は、この保炎をとり囲むようにして外側に形成される。
ガスバーナーの燃焼は、すべて制御器により制御されるようになっていて、フィードバック制御が基本である。但し、フィードフォワード又はこれとフィードバック制御の併用で制御することも可能である。
【0015】
【実施例】
図1、図2は本発明に係るガスバーナー1を示す実施例であって、2はバーナー本体、3はメインガスバーナー、4はメインガスバーナー筒、5はメインガスノズル、6はメインガス通路、7はメインガス供給管である。
8は保炎ガスバーナーであって、この保炎ガスバーナー8は、前記メインガスバーナー筒4の内側にセットされた保炎ガスバーナー筒9と、この保炎ガスバーナー筒9の内側に挿入された内筒12により形成された保炎ガス通路11と、前記メインガスバーナー筒4の先端よりやや奥であって、内側に向けてガスを噴出する保炎ガスノズル10と、から成る。
【0016】
15は、前記内筒12の内側に形成された保炎エアー通路17の先端側にセットされた保炎器であって、この保炎器15は、先端側が細くなるように形成したテーパー周面に多数の保炎エアーノズル16を形成した円錐形状を呈している。7は前記メインガス通路6に結ばれたメインガス供給管、14は保炎ガス通路11に結ばれた保炎ガス供給管である。
18はガスバーナー本体2の正面側であって、メインガスノズル5の外側において、周状に配置されたメインエアーノズル、19はメインエアー通路、20はパイロットガスバーナー、21はエアー供給管である。
【0017】
図3は上記ガスバーナー1を取り付けた温水バス式ガスヒーターを示し、この温水バス式ガスヒーター22は、外缶23、炉筒24、煙管25、伝熱管26、大気開放口27、ガス送入口28、ガス送出口29、煙突30を主構成要素としており、ガスバーナー1で発生した燃焼ガスにより外缶23内に満たした水を加熱し、伝熱管26内に被加熱ガスを通して温水により被加熱ガスを加熱する。
【0018】
図4は、ガスバーナー1の制御装置(方法)を示すもので、ガス供給ライン31はメインガス供給ライン32を経由してメインガス供給管7に結ばれ、更にガス供給ライン31は保炎ガス供給ライン35を経由して保炎ガス供給管14に結ばれている。そして、メインガス供給ライン32にはメインガス比例制御弁34とON、OFF制御弁33が取り付けてあり、保炎ガス供給ライン35には設定弁36が取り付けられ、送風機37とエアー供給管21はエアー供給ライン38で結ばれ、このエアー供給ライン38にはエアー比例制御弁39が取り付けられている。
【0019】
40は制御器であって、この制御器40は、次の制御を行う。
運転開始時には、パイロットガスバーナー20に点火を行い、次に保炎ガスノズル10に対して設定弁36を経由して保炎ガスを供給することにより、先ず保炎ガスバーナー8に着火を行い、次にパイロットガスバーナー20を消火し、次にON、OFF制御弁33を開いてメインガスノズル5からガスを噴出させ、これに保炎ガスバーナー8で着火を行い、これにより保炎の外側にメイン火炎を形成する。
【0020】
保炎ガスノズル10には設定弁36を制御して一定量のガスを供給して継続的に保炎を形成し、一方メインガスノズル5には負荷に応じてON、OFF制御弁33を制御して断続的に、又は継続的にメイン火炎を形成する。
この時、メインガス比例制御弁34とエアー比例制御弁39を同時に比例制御することにより、負荷変動に対する応答性を高めている。
【0021】
図5は、ガスバーナー1の燃焼パターンの説明図であって、例えば20,000kcal/Hに設定された場合には、保炎ガスバーナー8のみを燃焼させ、150,000kcal/Hに設定された場合には、保炎ガスバーナー8の燃焼+メインガスバーナー3の出力を12.5%に制御すると同時に、ON、OFF制御弁33をON、OFF制御する。そして、例えば1,200,000Kcal/Hの高負荷燃焼に設定された場合には、メインガスバーナー3を全開に制御して、保炎ガスバーナー8の燃焼+メインバーナーの燃焼で対応する。
【0022】
【発明の効果】
本発明は以上のように、メインガスバーナーに保炎ガスバーナーを組み合わせ、低負荷時には保炎ガスバーナーで対応し、中負荷時には、保炎ガスバーナー+メインガスバーナーのON、OFF制御で対応し、高負荷時には保炎ガスバーナー+メインガスバーナー全開で対応する。
【0023】
この結果、次の効果を奏する。
a.幅広い負荷変動に追随して、プロセスガスの効率的な加温ができる(請求項1、2、3)。
b.メインガスバーナーに対する着火は、燃焼力の強い保炎ガスバーナーで行うため、メインガスバーナーのON、OFF時の煽りにより保炎ガスバーナーが失火したりするという心配がない。よって、安全性と信頼性の高い温水バス式ガスヒーター用ガスバーナーを得ることができる(請求項1、2、3)。
【0024】
c.メインガスバーナーのON、OFF制御に併せて比例制御を行うことにより、レシオが拡大する(請求項2)。よって、将来にわたりメインガスバーナーを交換する必要性が発生しない(請求項1、2、3)。
【0025】
d.保炎器を組み込んだことにより保炎ガスバーナーの燃焼が安定する(請求項1、2、3)。
e.低NOX ガスバーナーの燃焼機構を残したままの改造ガスバーナーのため、低NOX 燃焼性に優れている(請求項1、2、3)。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るガスバーナーの断面図。
【図2】本発明に係るガスバーナーの正面図。
【図3】ガスヒーターの説明図。
【図4】ガスバーナーの制御の概念図。
【図5】ガスバーナーの燃焼パターンの説明図。
【符号の説明】
1 ガスバーナー
3 メインガスバーナー
5 メインガスノズル
7 メインガス供給管
8 保炎ガスバーナー
10 保炎ガスノズル
15 保炎器
16 保炎エアーノズル
18 メインエアーノズル
20 パイロットガスバーナー
31 ガス供給ライン
32 メインガス供給ライン
33 ON、OFF制御弁
34 メインガス比例制御弁
35 保炎ガス供給ライン
36 設定弁
37 送風機
38 エアー供給ライン
39 エアー比例制御弁
40 制御器

Claims (3)

  1. 周状にメインガスノズルを配置したメインガスバーナーと、
    前記メインガスバーナーの内側において、周状に保炎ガスノズルを配置した保炎ガスバーナーと、
    前記保炎ガスバーナーの中央であって、その先端側にセットされ、周面に保炎エアーノズルを形成した保炎器と、
    低負荷時には保炎ガスバーナーの燃焼で対応し、中負荷時には保炎ガスバーナーの連続燃焼とメインガスバーナーのON、OFF制御で対応し、高負荷時には保炎ガスバーナー及びメインガスバーナーの連続燃焼で対応するようにメインガスバーナーと保炎ガスバーナーの燃焼を制御する制御器とから成り、発生する燃焼排ガス中の窒素酸化物濃度を60ppm以下に低減するように構成した低NOX 型都市ガスガバナステーションにおける温水バス式ガスヒーター用ガスバーナー。
  2. メインガスバーナーは、ON、OFF制御に併せてガス量及びエアー量の比例制御機能を有し、これによりレシオの改善が図られていることを特徴とする請求項1記載の都市ガスガバナステーションにおける温水バス式ガスヒーター用ガスバーナー。
  3. 保炎器は、中心方向に向けて形成した保炎ガスノズルに外周面が対向し、且つこの外周面を先細りの円錐形に形成し、保炎ガスバーナーの先端側であって、メインガスバーナーの先端内側に保炎ガス混合空間を形成し、これによりメインガスバーナーの連続ON、OFFにおいても保炎ガスバーナーの炎は決して吹き消えないところの請求項1又は2記載の都市ガスガバナステーションにおける温水バス式ガスヒーター用ガスバーナー。
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