JPH10220747A - 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

Abstract

(57)【要約】 【目的】 メインガスバーナーのＯＮ、ＯＦＦ制御によ
りこの煽りを受けてパイロットガスバーナーが消火する
トラブルを解消して燃焼の安全性と信頼性を高める。更
に、負荷変動に対する幅広いレシオを有し、メインバー
ナーを将来において交換する必要性をなくす。 【解決手段】 メインガスバーナー３の内側に保炎ガス
バーナー８を配置し、この保炎ガスバーナー８を連続的
に燃焼させて低負荷時に対応し、中負荷時にはメインガ
スバーナー３のＯＮ、ＯＦＦ＋保炎ガスバーナー８の燃
焼で対応し、高負荷時にはメインガスバーナー３全開＋
保炎ガスバーナー８の燃焼で対応する。メインガスバー
ナー３のＯＮ、ＯＦＦ時の着火は保炎から行うようにす
ることで、パイロットガスバーナが煽りにより消火して
いた問題を解消する。

Description

【発明の詳細な説明】

【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ＮＯ_X 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ＮＯ_X 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、ＯＦ
Ｆ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ＮＯ_X 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ＮＯ_X 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Ｏ
Ｎ、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、２
１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２
６、大気開放口２７、ガス送入口２８、ガス送出口２
９、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３
９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Ｏ
Ｎ、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ＮＯ_X 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ＮＯ_X 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

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 平井 達夫 東京都葛飾区高砂３−２−７ 高砂アパー ト126号 (72)発明者 新海 元 東京都北区栄町10−15 ジョイフル上中里 402号 (72)発明者 鴫原 國夫 東京都府中市晴見町１−27−25 (72)発明者 飯田 義男 東京都大田区大森西５−15−７ (72)発明者 佐藤 一朗 東京都稲城市押立1188 マンション神谷 207号 (72)発明者 小林 徹 神奈川県横浜市戸塚区戸塚町1920−５ (72)発明者 網倉 義男 神奈川県横浜市磯子区磯子２−17−10 (72)発明者 吉巻 賢 千葉県八千代市八千代台北12−27−18 (72)発明者 湯本 範夫 埼玉県北葛飾郡杉戸町杉戸５−５−３ (72)発明者 湯浅 俊雄 千葉県船橋市金杉３−１−５

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項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ＮＯ_X 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. 【請求項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. 【請求項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。