(57)【要約】【課題】煙突等のグランドフレア塔体から発生する低周波振動を適切に調整して建具の振動発生限界以下に抑え、周囲の物体が共振・振動することを防止したグランドフレアを提供する。【解決手段】可燃性排ガスを煙突下端のバーナ１１で燃焼処理し、煙突２０の下端及びバーナ１１の周囲が風防４０により囲まれているグランドフレア１０において、煙突２０及び風防４０よりなるグランドフレア塔体から発生する固有振動数の変更、グランドフレア塔体の複数化、及び前記グランドフレア塔体内部への低周波振動吸収体設置の中から少なくとも１つを選択し、グランドフレア塔体の低周波騒音音圧レベルを低減した。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
可燃性排ガスを煙突下端のバーナで燃焼処理し、前記煙突下端及び前記バーナの周囲が風防により囲まれているグランドフレアにおいて、
前記煙突及び前記風防よりなるグランドフレア塔体から発生する固有振動数の変更、前記グランドフレア塔体の複数化、及び前記グランドフレア塔体内部への低周波振動吸収体設置の中から少なくとも１つを選択し、前記グランドフレア塔体の低周波騒音音圧レベルを低減したことを特徴とするグランドフレア。
【請求項２】
前記グランドフレア塔体から発生する固有振動数の変更が、前記風防の一部に風防開口部を設けるとともに、前記風防開口部を低周波音に対する非壁面化シート材で塞いでなされることを特徴とする請求項１に記載のグランドフレア。
【請求項３】
前記風防開口部は、周開口率を５０％以上とし、かつ、高さ開口率を７０％以上としたことを特徴とする請求項２に記載のグランドフレア。
【請求項４】
前記非壁面化シート材のシート材面密度は、風防開口前卓越周波数に応じて選定されることを特徴とする請求項２または３に記載のグランドフレア。
【請求項５】
前記グランドフレア塔体から発生する固有振動数の変更が、前記煙突の一部に煙突開口部を設けてなされることを特徴とする請求項１に記載のグランドフレア。
【請求項６】
前記煙突開口部は、周方向における９０°〜３６０°の範囲内に設けた横開口であることを特徴とする請求項５に記載のグランドフレア。
【請求項７】
前記横開口の高さ方向位置は、共鳴周波数により発生する音圧モードの腹となる部分に配置されていることを特徴とする請求項６に記載のグランドフレア。
【請求項８】
前記横開口の開口面積比を２５％以上としたことを特徴とする請求項６または７に記載のグランドフレア。
【請求項９】
前記横開口が煙突高さ方向に複数設けられていることを特徴とする請求項６に記載のグランドフレア。
【請求項１０】
前記煙突開口部は、煙突高さ方向に開口する１または複数の縦開口であることを特徴とする請求項５に記載のグランドフレア。
【請求項１１】
前記煙突開口部の外側に間隙を設けて開口隠し部材を設置し、前記隙間と前記煙突との間に形成される隙間面積を前記煙突開口部の開口面積より大きく設定したことを特徴とする請求項５から１０のいずれかに記載のグランドフレア。
【請求項１２】
前記グランドフレア塔体から発生する固有振動数の変更が、〔数１〕で求められる前記バーナのバーナ位置ζ′を、前記煙突及び前記風防を含む通路全長に対し風防入口から２．２〜３．４の範囲に設置してなされることを特徴とする請求項１に記載のグランドフレア。
【請求項１３】
前記煙突及び／または前記風防の長さを増して前記通路全長が延長されていることを特徴とする請求項１２に記載のグランドフレア。
【請求項１４】
前記グランドフレア塔体の複数化は、卓越振動数の異なるものを組み合わせてなされることを特徴とする請求項１に記載のグランドフレア。
【請求項１５】
前記グランドフレア塔体内部への低周波振動吸収体設置は、前記風防と前記煙突との間に形成される騒音通路に、鉛直方向から傾斜角度をもって多数のシート材を吊り下げてなされることを特徴とする請求項１に記載のグランドフレア。
【請求項１６】
前記傾斜角度が１０°〜６０°の範囲に設定されていることを特徴とする請求項１５に記載のグランドフレア。
【請求項１７】
前記シート材が複数に折曲されていることを特徴とする請求項１５に記載のグランドフレア。
【請求項１８】
前記騒音通路の入口上部に天板を設置したことを特徴とする請求項１５から１７のいずれかに記載のグランドフレア。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、可燃性排ガスの燃焼処理に用いられるグランドフレアに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、可燃性ガスを燃焼処理する処理装置は、大別して焼却炉、オープンフレアスタック及びグランドフレアスタック（グランドフレア）の３種類に分類される。
このような処理装置により燃焼処理される可燃性ガスとしては、たとえば石炭ガス化複合発電設備（ＩＧＣＣ；Integrated Coal Gasification Combined Cycle）において、プラントの初期起動時に石炭をガス化して生成されたガスがあり、ガスタービン燃料には不適な可燃性排ガスである。なお、石炭ガス化複合発電設備は、燃料となる石炭をガス化してガスタービンを運転し、ガスタービンの駆動力及びガスタービンの排熱を利用して発電する設備である。
【０００３】
焼却炉（図２４参照）は、耐火物等で形成された焼却炉本体１に空気送風装置２を設置して可燃性ガスを燃焼処理するものである。この場合、焼却炉本体１を成形する耐火物のコストや空気送風装置２のコストが高いという問題を有している。なお、図中の符号３はバーナ、４は煙突である。
オープンフレアスタック（図２５参照）は、大気中に燃料を噴出し、点火装置により可燃ガスを燃焼させる装置である。通常、燃料の排出口は、フレアスタック本体５の高い位置に配置される。燃焼用の空気は周囲からの自然吸気により供給されるので、空気送風装置は不要でコストが安い。しかしながら、火炎が曝露状態にあるので、周囲への輻射による火災発生、火炎の燃焼音による騒音、火炎が目視できることによる景観不調和の問題が指摘されている。
【０００４】
グランドフレア６は、たとえば図２６に示すように、煙突７の下端を開放し、煙突７の下端部に可燃性ガス燃焼用のバーナ８を１または複数設置した構造となる。この場合、煙突７及び風防９が必要になるので、オープンフレアスタックよりもコスト高となる。しかし、グランドフレア６は、火炎が風防９に囲まれて外部から見えないことや、燃焼騒音が煙突により低減されるというメリットを有している。
【０００５】
煙突から派生する騒音を低減する従来技術としては、煙突の内部位置に吸音部材を設置するものがある。（たとえば、特許文献１参照）
また、グランドフレアスタックにおいては、燃焼室を取り囲む騒音遮蔽部材が、燃焼室に送入される空気流に対して吸音関係に配設された構成が開示されている。（たとえば、特許文献２参照）
また、燃焼ガスを強制排気する煙道内に発生する騒音が、ダイナミック消音により打ち消すことで消音される騒音打消装置が開示されている。（たとえば、特許文献３参照）
【特許文献１】特公昭５８−２３３１号公報
【特許文献２】特開昭５４−４５８３８号公報
【特許文献３】特許第２６２９４１０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、上述した従来のグランドフレア６においては、煙突７から発生する低周波振動により、周囲の物体が共振・振動することが問題となっている。
グランドフレア６における従来の低周波振動対策としては、火炎の長炎化を狙いとした空気量の減少、バーナ流速の変更及びバーナ本数の変更が知られている。しかし、このような従来の低周波振動対策は、燃焼性の悪化による未燃分の増加や、長炎化により火炎がスタック上部から吹き出すという問題を有している。
また、複数あるバーナ３について、それぞれのレベルを不均一に配置し、振動源である火炎面を不均一にして発生音圧を低減する対策では、上側に配置したバーナ８が、下側のバーナ火炎と接触して損傷する不具合がある。
また、グランドフレア６で処理するガスの化学熱量を制限する方法、あるいは、騒音基準が緩やかな昼間のみの運用とする方法もあるが、いずれもプラントの運用制限となるため不経済である。
【０００７】
このような背景から、グランドフレア塔体の低周波振動数とバーナ燃焼の固有振動数との共振防止、そして／または、振動エネルギを熱エネルギに変換することにより、低周波騒音の音圧レベルが増大することを抑制し、グランドフレアから発生する低周波振動を低減して建具の振動発生限界以下に抑えることが望まれる。
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、煙突等のグランドフレア塔体から発生する低周波振動を適切に調整して建具の振動発生限界以下に抑え、周囲の物体が共振・振動することを防止したグランドフレアを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、上記の課題を解決するため、下記の手段を採用した。
本発明に係るグランドフレアは、可燃性排ガスを煙突下端のバーナで燃焼処理し、前記煙突下端及び前記バーナの周囲が風防により囲まれているグランドフレアにおいて、前記煙突及び前記風防よりなるグランドフレア塔体から発生する固有振動数の変更、前記グランドフレア塔体の複数化、及び前記グランドフレア塔体内部への低周波振動吸収体設置の中から少なくとも１つを選択し、前記グランドフレア塔体の低周波騒音音圧レベルを低減したことを特徴とするものである。
【０００９】
このようなグランドフレアによれば、煙突及び風防よりなるグランドフレア塔体から発生する固有振動数の変更、グランドフレア塔体の複数化、及びグランドフレア塔体内部への低周波振動吸収体設置の中から少なくとも１つを選択し、グランドフレア塔体の低周波騒音音圧レベルを低減することにより、グランドフレアから発生する低周波振動を建具振動発生限界以下に設定することが可能になる。
【００１０】
上記の発明において、前記グランドフレア塔体から発生する固有振動数の変更は、前記風防の一部に風防開口部を設けるとともに、前記風防開口部を低周波音に対する非壁面化シート材で塞いでなされることが好ましく、これにより、発生周波数を高くする方向に変化させて音圧レベルを下げることができる。
この場合、前記風防開口部は、周開口率を５０％以上とし、かつ、高さ開口率を７０％以上とすることが好ましい。
また、前記非壁面化シート材のシート材面密度は、風防開口前卓越周波数に応じて選定すればよい。
【００１１】
上記の発明において、前記グランドフレア塔体から発生する固有振動数の変更は、前記煙突の一部に煙突開口部を設けてなされることが好ましく、これにより、発生周波数を高くする方向に変化させて音圧レベルを下げることができる。
この場合、前記煙突開口部は、周方向における９０°〜３６０°の範囲内に設けた横開口であることが好ましい。すなわち、本発明の煙突開口部は、周方向における９０°〜３６０°の範囲内において、構造強度が許す限り大きく開口させればよい。
また、前記横開口の高さ方向位置は、共鳴周波数により発生する音圧モードの腹となる部分に配置されていることが好ましい。
また、前記横開口については、開口形状にかかわらず開口面積比を２５％以上とすることが好ましい。
また、前記横開口は、煙突高さ方向に複数設けたものでもよい。
【００１２】
上記の発明において、前記煙突開口部は、煙突高さ方向に開口する１または複数の縦開口であってもよい。
【００１３】
上記の発明において、前記煙突開口部の外側に間隙を設けて開口隠し部材を設置し、前記隙間と前記煙突との間に形成される隙間面積を前記煙突開口部の開口面積より大きく設定することが好ましく、これにより、発生周波数を高くする方向に変化させて音圧レベルを下げることができ、しかも、開口隠し部材により煙突開口部を通して煙突内の火炎が外部から見えることを防止できる。
【００１４】
上記の発明において、前記グランドフレア塔体から発生する固有振動数の変更は、〔数１〕で求められる前記バーナのバーナ位置ζ′を、前記煙突及び前記風防を含む通路全長に対し風防入口から２．２〜３．４の範囲に設置してなされることが好ましく、これにより、発生周波数を低くする方向に変化させて音圧レベルを下げることができる。
この場合、前記煙突及び／または前記風防の長さを増して、前記通路全長を延長するとよい。
【００１５】
上記の発明において、前記グランドフレア塔体の複数化は、卓越振動数の異なるものを組み合わせてなされることが好ましく、これにより、各卓越周波数における音圧レベルが下がりかつ分散するため、総合的な騒音レベルを下げることができる。
【００１６】
上記の発明において、前記グランドフレア塔体内部への低周波振動吸収体設置は、前記風防と前記煙突との間に形成される騒音通路に、鉛直方向から傾斜角度をもって多数のシート材を吊り下げてなされることが好ましく、これにより、シート材が騒音による空気粒子の振動エネルギを吸収するので、騒音の低減が可能になる。
この場合の傾斜角度は、１０°〜６０°の範囲に設定されていることが望ましい。
また、前記シート材は、複数に折曲されていることが望ましい。
また、前記騒音通路の入口上部に天板を設置することが望ましい。
【発明の効果】
【００１７】
上述した本発明によれば、グランドフレアから発生する低周波振動を建具の振動発生限界以下とし、周囲の物体が共振・振動することを防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明に係るグランドフレアの一実施形態を図面に基づいて説明する。
図１に示すグランドフレア１０は、煙突２０の下端を開放し、煙突２０の下端部に設けたバーナ１１で可燃性ガスを燃焼させて焼却処理するための装置である。煙突２０の下端部は、１または複数設けられたバーナ１１の周囲が風防４０により囲まれている。このような風防４０を設けることにより、煙突２０の下端部に配設されているバーナ１１が周囲の風の影響を受けず、また、火炎が外部から見えないようになっている。
【００１９】
このように構成されたグランドフレア１０において、本発明では、煙突２０及び風防４０よりなるグランドフレア塔体から発生する低周波音（騒音）の固有振動数変更、煙突２０及び風防４０よりなるグランドフレア塔体の複数化、及び煙突２０及び風防４０よりなるグランドフレア塔体内部への低周波振動吸収体設置の中から少なくとも１つを選択し、グランドフレア塔体の低周波騒音音圧レベルを低減する。
すなわち、本発明のグランドフレア１０は、煙突２０及び風防４０よりなるグランドフレア塔体に対し、発生する低周波音の固有振動数を変更する対策、グランドフレア塔体を複数化する対策、及びグランドフレア塔体の内部へ低周波振動吸収体を設置する対策の中から少なくとも１つを選択し、１または複数の対策を組み合わせて実施することでグランドフレア塔体の低周波騒音音圧レベルを低減したものである。
【００２０】
図２には、上述したグランドフレア１０において、グランドフレア塔体から発生する低周波振動（騒音）の音圧レベルが破線で示されている。ここで、図中の横軸は卓越周波数（Ｈｚ）、縦軸は音圧レベル（ｄＢ）である。
この図によれば、低周波振動の音圧レベルは上に凸の曲線を描いており、右上がりの直線で示される建具振動発生限界と２箇所の卓越周波数ｆ１，ｆ２で交差している。建具振動発生限界は、建具振動が発生する音圧レベルの上限であるから、低周波振動の音圧レベルについては建具振動発生限界より低い領域に設定することが必要となる。なお、以下に説明する対策前の音圧レベルは、建具振動発生限界より高い値になっている。
従って、グランドフレア１０のグランドフレア塔体から発生する低周波振動の音圧レベルについては、卓越周波数がｆ１より小さい領域と、卓越周波数がｆ２より大きい領域との両方に、設計好適範囲が存在する。このため、グランドフレア塔体から発生する低周波振動においては、卓越周波数をｆ１より下げることにより、あるいは、卓越周波数をｆ２より上げることにより、グランドフレア塔体の音圧レベルが建具振動発生限界より低くなる。この結果、グランドフレア１０から発生する低周波振動の音圧レベルを建具振動発生限界以下に設定し、周囲の物体が共振・振動することを防止できる。
【００２１】
以下では、グランドフレア１０の低周波騒音（音圧レベル）を低減することで建具振動発生限界以下とし、設計好適範囲内とするための構成及び対策を具体的に説明する。
上述した構成及び対策は、下記の４つに大別される。
１）グランドフレア塔体から発生する低周波音の固有振動数を高音側に移動させ、バーナ燃焼の固有振動数との共振を防止する。
２）グランドフレア塔体から発生する低周波音の固有振動数を低音側に移動させ、バーナ燃焼の固有振動数との共振を防止する。
３）グランドフレア塔体を複数塔化し、処理熱量低下による音圧低減効果と、複数化した塔体の固有振動数をバーナの固有振動数以外の振動数とし、かつ、複数の塔体に固有振動数も異なる振動数とする。
４）グランドフレアの塔体内部に、低周波振動を吸収する物体（低周波振動吸収体）を設置する。
これらの構成及び対策について、単独あるいは適宜組み合わせて実施することにより、バーナ燃焼の固有振動数とグランドフレア気柱振動とが共振することを防止し、グランドフレア塔体から発生する低周波騒音の音圧レベルを低減することができる。また、低周波振動吸収体は、振動エネルギを熱エネルギに変換して低周波騒音の音圧レベルを低減することができる。
【００２２】
＜実施形態１；固有振動数の高音側移動＞
以下に説明する実施形態は、グランドフレア塔体から発生する低周波音の固有振動数を高音側に移動させ、バーナ燃焼の固有振動数との共振を防止するものである。
図３に示すグランドフレア１０Ａでは、風防４０の一部に風防開口部４１を設けるとともに、この風防開口部４１を非壁面化シート材４２により塞いで固有振動数を変更している。すなわち、風防４０の一部を切り欠いて風防開口部４１を設けた後、この風防開口部４１に非壁面化シート材４２を取り付けて塞いでいる。ここで使用する非壁面化シート材４２は、風除け、可聴音漏れの防止に加えて、風防開口部４１を通して外部から火炎が見えることを防止するものであり、低周波音に対して壁面として機能しない素材であればよい。
【００２３】
風防４０の一部を除去して設ける風防開口４１は、下記に定義する開口率（図３参照）において、周開口率が５０％以上で、かつ、高さ開口率が７０％以上の開口面積となるように、風防４０から板材を切り取るなどして撤去することが望ましい。図示の風防開口部４１は、湾曲した矩形状の開口が周方向へ等ピッチに配置されている。
周開口率＝ｎ×ｗ／πＤ×１００
ｎ；風防開口部の数
ｗ；風防開口部の周長
π；円周率
Ｄ；風防の直径
高さ開口率＝ｈ／Ｈ×１００
ｈ；風防開口部の高さ
Ｈ；風防の全高
【００２４】
図４は、開口率（％）とピーク音圧レベル（ｄＢ）との関係を示す図である。
図４（ａ）に示す周開口率の場合、開口率が０から大きくなるにつれてピーク音圧レベルも上昇し、開口率が２０％程度でピークとなる。このピークを過ぎると、開口率の上昇に応じてピーク音圧レベルも低下し、開口率が５０％程度以上に大きくなってもピーク音圧レベルの変動はほとんどない。従って、周開口率については、５０％以上とすることが望ましい。
図４（ｂ）に示す高さ開口率の場合、開口率が０から７０％程度の領域では、開口率が大きくなるにつれてピーク音圧レベルは低下する。そして、開口率が７０％程度より大きい領域では、開口率の上昇に応じたピーク音圧レベルの変化はほとんどない。従って、高さ開口率については、７０％以上とすることが望ましい。
なお、風防開口部４１は、上述した周開口率及び高さ開口率について、両方の開口率が共に条件を満たしていることが望ましい。
【００２５】
非壁面化シート材４２は、低周波音に対して壁面を構成しないように、たとえば防音シート等のシート材を風防開口部４１に設置したものである。非壁面化シート材４２として好適なシート材面密度の範囲は、図５に示すように、風防開口前卓越周波数に応じて異なっている。すなわち、風防開口前卓越周波数が小さい場合ほど、シート材面密度が高くて重い非壁面化シート材４２を選択する必要がある。換言すれば、非壁面化シート材４２のシート材面密度は、図５に示す設計好適範囲の境界線より下の領域から選択することが望ましい。
【００２６】
すなわち、非壁面化シート材４２の面密度を小さくしていくと、卓越周波数が高く変化する特性を示しているので、非壁面化シート材４２の面密度を小さくして風防開口部の効果を得る場合には、初期の周波数帯に応じた面密度の材料を選定する必要がある。
ここで、周波数５Ｈｚを風防シート化により卓越周波数を高くするためには、概ね３０００ｇ／ｍ２より軽い材料を選択し、周波数２５Ｈｚを風防シート化により卓越周波数を高くするためには、概ね３００ｇ／ｍ２より軽い材料を選択し、周波数８０Ｈｚを風防シート化により卓越周波数を高くするためには、概ね３０ｇ／ｍ２より軽い材料を選定する必要がある。
【００２７】
このような構成により、グランドフレア１０Ａから発生する振動の周波数は高くなるので、バーナ１１の固有振動数との共振点を回避することが可能になる。
また、高い周波数の振動は、煙突２０内での減衰が大きくなるので、騒音レベルは低下することとなる。すなわち、ここで説明した固有振動数の高音側移動は、従来のグランドフレア１０が有する騒音低減の問題を解決するため、風防４０の一部に風防開口部４１を設けて非壁面化シート材４２で塞ぐ構造とし、発生周波数を高くしつつ低周波騒音の音圧レベルを低下させたものである。
【００２８】
次に、上述した実施形態１における風防４０の風防開口部４１に代えて、煙突２０の一部に煙突開口部を設けた変形例を図６に示して説明する。この変形例では、グランドフレア塔体から発生する固有振動数を変更するため、すなわち、グランドフレア塔体から発生する低周波音の固有振動数を高音側に移動させるため、煙突２０の一部に煙突開口部２１を設けてバーナ燃焼の固有振動数との共振を防止している。
図６に示すグランドフレア１０Ｂは、風防４０に囲まれた位置より上方となる煙突２０の適所に設けた横開口の煙突開口部２１を備えている。この煙突開口部２１は、煙突２０の周方向において９０°〜３６０°の範囲に設けられており、構造強度が許す限り大きな開口とすることが望ましい。
また、図６に示す煙突開口部２１は、煙突２０内の音圧レベルを効率よく低下させるため、横開口の高さ方向位置が共鳴周波数により発生する音圧モードの腹となる部分に設定されている。
【００２９】
上述した横開口の煙突開口部２１は、たとえば図７に示すように、開口時の開口形状として丸穴や四角穴等を採用することができ、特に開口形状が限定されることはない。しかし、煙突開口部２１の開口面積比については、横開口の開口形状に係わらず２５％以上とすることが望ましい。すなわち、たとえば図７（ａ）に示すように、煙突開口部２１が湾曲した矩形状となる場合の開口面積比Ｓや、たとえば図７（ｂ）に示すように、煙突開口部２１′が多数の円形穴により構成される場合の開口面積比Ｓ′は、いずれも２５％以上とされる。
なお、図７（ａ）で開口面積比Ｓを定義する数式において、ｎは煙突開口部２１の数、ｗは煙突開口部２１の周長、ｈは煙突開口部２１の高さであり、図７（ｂ）で開口面積比Ｓ′を定義する数式において、ｎは煙突開口部２１′の数、πは円周率、ｄは煙突開口部２１′の直径、Ｄ′は煙突２０の直径、ｈは煙突開口部２１′の高さである。
【００３０】
ところで、上述した横開口の煙突開口部２１，２１′は、煙突２０の高さ方向に１段のみ設けられているが、たとえば図８に示すように、煙突２０の高さ方向に複数段を並べて設けたものでもよい。
図８に示す煙突２０Ａの構成例では、複数の柱部材２２に対して円錐台形状のリング部材２３を高さ方向へ等ピッチに配置して固定し、上下のリング部材２３，２３間に形成される多数の隙間が多段の煙突開口部２１Ａとして機能する。この場合、リング部材２３の上下方向配置を考慮することにより、煙突２０Ａを水平方向から見た場合に開口が見えない、すなわち、外部から火炎が見えにくい煙突開口部２１Ａとすることも可能である。
【００３１】
また、図９に示す煙突２０Ｂは、上述した横開口とは異なり、煙突高さ方向に開口する縦開口の煙突開口部２１Ｂを備えている。図示の構成例では、略Ｃ字断面とした一対の煙突部材２４、２４を用い、縦開口の煙突開口部２１Ｂが２本形成されている。
また、図１０に示す煙突２０Ｃの場合は、縦開口とした１本の煙突開口部２１Ｃを備えている。この煙突開口部２１Ｃには、外部から火炎を目視できないようにするため、煙突２０Ｃの外側に所定の間隔を設けて開口隠し部材２５が設置されている。煙突２０Ｃと開口隠し部材２５との間に形成される隙間面積は、低周波騒音の低減効果が損なわれないようにするため、煙突開口部２１Ｃの開口面積より大きく設定されている。さらに、このような開口隠し部材２５は横開口の煙突開口部２１等にも設置可能であり、たとえば図１１に示すように、横開口の煙突開口部２１の外周を覆うようにして開口隠し部材２５′を設置することができる。この場合、煙突２０と開口隠し部材２５′との間に形成される隙間面積（Ｓａ×２）は、煙突開口部２０の開口面積Ｓｂより大きく（２Ｓａ＞Ｓｂ）設定されている。
【００３２】
このように、煙突２０側に煙突開口部２１を設けるような構成としても、風洞開口部４１と同様に、グランドフレア１０Ｂ′から発生する振動の周波数は高くなるので、バーナ１１の固有振動数との共振点を回避することが可能になる。
また、高い周波数の振動は、煙突２０内での減衰が大きくなるので、騒音レベルは低下することとなる。すなわち、ここで説明した固有振動数の高音側移動は、従来のグランドフレア１０が有する騒音低減の問題を解決するため、煙突２０の一部に煙突開口部２１を設ける構造とし、発生周波数を高くしつつ低周波騒音の音圧レベルを低下させたものである。
【００３３】
＜実施形態２；固有振動数の低音側移動＞
以下に説明する実施形態は、グランドフレア塔体から発生する低周波音の固有振動数を低音側に移動させ、バーナ燃焼の固有振動数との共振を防止するものである。すなわち、図１２〜図１５に示すように、風防部分を延長して発生周波数を低くしつつ、低周波騒音の音圧レベルを低下させるものである。
この方式では、図１５及び下記に示す〔数１〕を用いて求められるバーナ１１のバーナ位置ζ′が、煙突２０及び風防４０Ａを含む長さ（通路全長）に対し、風防４０Ａの入口Ｗｉから２．２〜３．４の範囲内となるように設置されている。
【００３４】
【数１】
2010156508.tif 000003
ここで、〔数１〕においては、Ｌ１が煙突高さ（ｍ）、ｄ１が煙突の直径（ｍ）、ｃが音速（ｍ／ｓ）、ｆが計測周波数（Ｈｚ）である。
そして、〔数１〕により算出したバーナ位置ζ′とピーク音圧レベルとの関係は、図１５に示すように、ピーク音圧レベルはピークを過ぎて低下する。従って、バーナ位置ζ′の設計好適範囲は、入口Ｗｉのピーク音圧レベル（ζ′＝０のピーク音圧レベル）より低い値になる領域（ζ′＝２．２〜３．４）となる。
【００３５】
上述した設計好適範囲のバーナ位置ζ′とするため、たとえば図１２に示すグランドフレア１０Ｄのように、風防４０に１段の折り返し４３をつけた風防４０Ａとして風防長さを延長する。このような１段の折り返し４３を有する風防４０Ａは、風防４０Ａの入口Ｗｉの開口が下向きに配置されている。
また、図１３に示すグランドフレア１０Ｅの風防４０Ｂのように、２段の折り返し４３，４４（または２段以上の複数段）により風防長さを延長してもよいし、たとえば図１４に示すグランドフレア１０Ｆの風防４０Ｃのように、折り返し４３に側方への延長部４５を組み合わせてもよい。
【００３６】
このような構成とすれば、風防長さの延長及び／または煙突長さの延長により、グランドフレア１０Ｄ〜１０Ｆから発生する振動の周波数は低くなる。こうして周波数が低くなることにより、振動により問題となる物との共振点を回避することができる。さらに、グランドフレア１０Ｄ〜１０Ｆの容積が大きくなることにより、内部の減衰が大きくなるので騒音レベルは低下する。
【００３７】
＜実施形態３；複数塔化＞
以下に説明する実施形態は、グランドフレア塔体を複数化し、卓越周波数が異なるものを組み合わせて音圧レベルを低減するものである。
この実施形態では、たとえば図１６に示すように、必要な能力を満たすように２分割した二つのグランドフレア１０ａ，１０ｂが設けられている。この場合、２分割したグランドフレア１０ａ，１０ｂは、煙突２０ａ，２０ｂの煙突長さを変化させるなどして、それぞれの卓越周波数が異なるように設定されており、気柱長さの長いグランドフレア１０ｂは卓越周波数が低音になり、気柱長さの短いグランドフレア１０ａの卓越周波数は高音となる。すなわち、二つのグランドフレア１０ａ，１０ｂは、一次振動数が異なるものが並べられている。なお、この分割例では、煙突及び風防がともに２分割されている。なお、図中の符号４０ａ，４０ｂは、風防を示している。
【００３８】
このように、卓越周波数が異なる二つのグランドフレア１０ａ，１０ｂを並べて設置すれば、図２０の下段に示すように、一次振動数の違いにより互いの音圧が重なり合うことはない。従って、二分割によりそれぞれの音圧レベルが低減（３ｄＢ程度）するので、グランドフレア全体（１０ａ，１０ｂ）としての音圧レベルは、図２０に一点鎖線で示す建具振動発生限界以下に抑えられる。
しかし、卓越周波数が同じ二つのグランドフレアを並べて設置すると、一次振動数が同じであることから、図２０の上段に示すように、互いの音圧は重なり合って低減分が相殺される。従って、グランドフレア全体（１０ａ，１０ｂ）としての音圧レベルは、図中に一点鎖線で示す建具振動発生限界以下に抑えることは困難になる。
【００３９】
ところで、上述したグランドフレアの複数塔化は、上述した２分割に限定されることはなく、３分割以上に分割して多塔化してもよい。この場合、それぞれの卓越周波数が異なる値となるように設定して多塔化すれば、処理するガス量を均等配分する必要はない。従って、出力される音圧レベルに合わせて適宜調整することができるので、所望の周波数帯で音圧レベルを下げることが可能である。
【００４０】
図１７に示す分割例では、風防を共用にして煙突のみが２０ａ，２０ｂ，２０ｃに３分割されている。この場合においても、それぞれの煙突長さを違えるなどして、それぞれの卓越周波数が異なるように設定されている。
図１８に示す分割例では、円形断面を有する煙突２０Ｄの内部を仕切部材２６で仕切って３分割し、たとえば煙突開口部２１の高さ位置を変化させるなどして、それぞれの卓越周波数が異なるように設定されている。また、煙突２０Ｄの断面形状については円形断面に限定されることはなく、たとえば図１９に示すように、六角形断面とした煙突２０Ｅの内部を仕切部材２６で３分割等に仕切ってもよい。
【００４１】
＜実施形態４；吸音材方式＞
以下に説明する実施形態は、グランドフレア塔体内部へ低周波振動吸収体を設置し、騒音による空気粒子の振動エネルギを吸収して騒音を低減するものである。
図２１及び図２２に示す実施形態では、グランドフレア塔体内部に設置される低周波振動吸収体として、風防４０と煙突２０との間に形成される騒音通路５０に、鉛直方向から傾斜角度をもって多数のシート材６０がすだれ状に吊り下げられている。この場合のシート材６０は板状とされ、このシート材６０を吊り下げる傾斜角度は、鉛直方向に対して１０°〜６０°の範囲に設定されている。
【００４２】
すなわち、シート材６０を傾斜させて設置することにより、騒音通路５０において低周波騒音がシート材６０，６０間に形成された間隙を直進して抜けることを防止している。この結果、低周波騒音がシート材６０の表面で反射することにより、騒音低減効果を高めることができ、さらに、シート材６０の吊り下げによる吸込空気量の低下を防止することもできる。従って、シート材６０が低振動騒音による空気粒子の振動エネルギを効率よく吸収するので、低振動騒音の低減が可能になる。
また、上述した実施形態ではシート材６０を板状としたが、たとえば図２３に示すように、くの字状に１回または複数回折曲したシート材６１を採用してもよい。このようなシート材６１は、騒音通路５０における低周波騒音の直進をより一層困難にするので、空気粒子との接触面積を増して騒音低減効果を向上させることができる。
【００４３】
また、上述した騒音通路５０の入口上部には、天板７０を設けることが望ましい。この天板７０は、騒音通路５０の入口（上部開口）から所定の間隔をもって設置され、平面視において騒音通路５０の入口を覆うように設置されている。
このような天板５０を設置すると、低周波騒音の直進が阻害されるので、騒音低減効果をより一層向上させることができる。
【００４４】
このように、上述した実施形態１〜４は、それぞれ単独でも十分な低周波騒音の低減効果を有しているが、フレアスタック及びその設置場所等の諸条件に応じて各実施形態を適宜組み合わせて実施してもよい。
図１に示す組合せの実施例では、煙突２０に設けた煙突開口部２１と、風防４０に設けた風防開口部４１と、騒音通路５０内に設置したシート材６０と、騒音通路５０の入口上部に設置した天板７０とを同時採用しているが、これに限定されることはない。なお、風防開口部４２には非壁面化シート材４２が取り付けられ、煙突開口部２１の外周には開口隠し部材２５′が取り付けられている。
【００４５】
上述したように、本発明のグランドフレアは、煙突及び風防よりなるグランドフレア塔体から発生する固有振動数の変更、グランドフレア塔体の複数化、及びグランドフレア塔体内部への低周波振動吸収体設置の中から少なくとも１つを選択し、グランドフレア塔体の低周波騒音音圧レベルを低減するので、グランドフレアから発生する低周波振動を建具の振動発生限界以下とし、周囲の物体が共振・振動することを防止することができる。
なお、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において適宜変更することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明に係るグランドフレアの一実施形態として、構成例を示す断面図である。
【図２】グランドフレア塔体から発生する低周波振動の音圧レベルを示す図である。
【図３】本発明に係るグランドフレアの実施形態１（固有振動数の高音側移動）として、風防開口部の構成例を示す斜視図である。
【図４】風防開口部の開口率とピーク音圧レベルとの関係を示す図で、（ａ）は周開口率とピーク音圧レベルとの関係、（ｂ）は高さ開口率とピーク音圧レベルとの関係である。
【図５】非壁面化シート材の設計好適範囲について、風防開口前卓越周波数とシート材面密度との関係を示す図である。
【図６】実施形態１の変形例として、横開口とした煙突開口部の構成例を示す斜視図である。
【図７】横開口の煙突開口部に係る開口面積比の定義を示す図で、（ａ）は湾曲した矩形の開口面積比Ｓ、（ｂ）は円形穴の開口面積比Ｓ′である。
【図８】横開口を多段とした煙突開口部の構成例を示す図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は縦断面図である。
【図９】縦開口とした煙突開口部の構成例を示す斜視図である。
【図１０】縦開口とした煙突開口部に開口隠し部材を取り付けた構成例を示す図で、（ａ）は斜視図、（ｂ）は横断面図である。
【図１１】横開口とした煙突開口部に開口隠し部材を取り付けた構成例を示す図で、（ａ）は斜視図、（ｂ）は縦断面図である。
【図１２】本発明に係るグランドフレアの実施形態２（固有振動数の低音側移動）として、風防を折り返して風防長さを延長した構成例を示す図であり、（ａ）は横断面図、（ｂ）は縦断面図である。
【図１３】実施形態２の変形例として、風防を２段に折り返して風防長さを延長した構成例を示す図であり、（ａ）は横断面図、（ｂ）は縦断面図である。
【図１４】実施形態２の変形例として、風防の折り返しに側方への延長を組み合わせて風防長さを延長した構成例を示す図であり、（ａ）は横断面図、（ｂ）は縦断面図である。
【図１５】バーナ位置ζ′とピーク音圧レベルとの関係において、設計好適範囲を示す図である。
【図１６】本発明に係るグランドフレアの実施形態３（複数塔化）として、２塔化した構成例を示す斜視図である。
【図１７】実施形態３の変形例として、煙突を３塔化した構成例を示す斜視図である。
【図１８】実施形態３の変形例として、煙突内部を分割して３塔化した構成例を示す図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は横断面図である。
【図１９】断面形状が六角形の煙突内部を分割して３塔化した構成例を示す横断面図である。
【図２０】グランドフレアの複数塔化において、卓越周波数の重ね合わせに関する説明図である。
【図２１】本発明に係るグランドフレアの実施形態４（吸音材方式）を示す斜視図である。
【図２２】図２１に示したシート材（一部）の配置例を示す正面図である。
【図２３】図２１に示したシート材（一部）をく字状に折曲した場合の配置例を示す正面図である。
【図２４】可燃性ガスを燃焼処理する従来装置例として焼却炉の構成例を示す図である。
【図２５】可燃性ガスを燃焼処理する従来装置例としてオープンフレアスタックの構成例を示す図である。
【図２６】グランドフレアの従来例を示す図である。
【符号の説明】
【００４７】
１０，１０Ａ〜１０Ｆ    グランドフレア
１１    バーナ
２０，２０Ａ〜２０Ｅ    煙突
２１，２１Ａ〜２１Ｃ    煙突開口部
２５，２５′    開口隠し部材
４０，４０Ａ〜４０Ｃ    風防
４１    風防開口部
４２    非壁面化シート材
５０    騒音通路
６０，６１    シート材
７０    天板
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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