(57)【要約】      （修正有）【課題】窒素酸化物の形成を抑制しながら燃焼させるバーナー組立体を提供する。【解決手段】バーナー組立体１０はバーナータイルを含み、バーナータイルはそれを通って配置されるバーナースロート４８を有する。燃焼用空気が、炉内の燃焼領域内にバーナースロート４８を通して導かれる。パイロット組立体が、バーナースロート内でパイロット火炎を生成するために用いられる。燃料ガスが、バーナースロートの外側に位置する点火領域８０内に注入され、その中で点火される。バーナースロート４８内で生成されるパイロット火炎６２は、点火領域８０内で燃料ガスに点火するために使用されることができる。点火された燃料ガスは、燃焼領域５８内で燃焼用空気と混合される。バーナー組立体１０は、バーナースロート４８内で大量の燃料ガスを燃焼用空気と混合せずに作動されることができ、望ましくない窒素酸化物の形成を抑制できる。【選択図】図２
2010048544.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
炉用のバーナー組立体であって、
炉との結合のためのバーナータイルであって、前記バーナータイルが、炉内に位置付けられる外面、及び、前記バーナータイルを通って配置されるバーナースロートを含み、前記バーナースロートが入口及び出口を有し、記バーナースロートの前記入口が、前記バーナースロートの外部から燃焼用空気を受け取るように適合され、前記バーナースロートの前記出口が、前記バーナータイルの前記外面に隣接して位置付けられ、且つ、燃焼用空気を前記炉内に位置し且つ前記バーナータイルの前記外面に隣接する燃焼領域内に導入するように位置付けられる、バーナータイルと、
前記バーナースロート内でパイロット火炎を生成するためのバーナーパイロット組立体であって、前記バーナーパイロット組立体が、パイロット燃料チップ及びパイロット燃料ライザーを含み、前記パイロット燃料ライザーが、燃料の供給源に流れるように接続されるように適合された入口及び前記パイロット燃料チップに流れるように接続された出口を有し、前記パイロット燃料チップが前記バーナースロート内に配置される、バーナーパイロット組立体と、
前記バーナー組立体の動作に必要とされる燃料の本質的に全てを、前記バーナースロートの外側に位置する１つ又は複数の燃料チップから前記炉に注入するように適合された燃料噴射組立体であって、前記燃料噴射組立体が、前記炉内に位置し且つ前記バーナータイルの前記外面に隣接する点火領域内に主燃料を注入するための主燃料チップ及び主燃料ライザーを含み、前記主燃料ライザーが、燃料の供給源に流れるように接続されるように適合された入口及び前記燃料チップに流れるように接続された出口を有し、前記燃料チップが、少なくとも部分的に前記炉内に配置され、且つ、前記バーナータイルの前記外面に隣接して位置付けられる、燃料噴射組立体と、
を含む、バーナー組立体。
【請求項２】
前記バーナータイルが、前記バーナーパイロットによって生成される火炎の少なくとも一部を受け取り、前記火炎又はその一部を前記点火領域へ導くための点火通路であって、それにより、前記火炎又はその一部が、前記主燃料チップによって前記注入領域内に注入される主燃料に接触し、点火することができる点火通路を更に含み、前記注入通路が、前記バーナースロートと前記バーナータイルの前記外面との間に前記バーナータイルを通って延伸し、且つ、入口及び出口を有し、前記点火通路の前記入口が、前記バーナースロートに隣接して位置付けられ、前記点火通路の前記出口が、前記バーナータイルの前記外面に隣接して位置付けられる、請求項１に記載のバーナー組立体。
【請求項３】
前記バーナーパイロット組立体が、前記火炎を生成する前に前記バーナーパイロット組立体内で酸素を燃料と予混合するように適合されている、請求項２に記載のバーナー組立体。
【請求項４】
前記点火通路が、前記バーナーパイロット組立体によって生成される火炎の少なくとも一部を前記点火通路内に進路変更させるためのコアンダ面を含む、請求項２に記載のバーナー組立体。
【請求項５】
前記バーナーパイロット組立体によって生成される火炎の少なくとも一部を前記点火通路内に進路変更させるための火炎ダイバータを更に備える、請求項２に記載のバーナー組立体。
【請求項６】
前記火炎ダイバータが、前記バーナーパイロット組立体によって生成される火炎の一部を前記点火通路内に進路変更させ、且つ、前記バーナーパイロット組立体によって生成される火炎の一部を、前記バーナースロートの前記出口を通して前記燃焼領域内に導入させるように適合されている、請求項５に記載のバーナー組立体。
【請求項７】
前記火炎ダイバータが、前記バーナースロート内に位置する衝突部材である、請求項５に記載のバーナー組立体。
【請求項８】
前記火炎ダイバータが、前記点火領域に向かって前記点火通路内に流体を注入するための、前記点火通路と関連した流体注入組立体である、請求項７に記載のバーナー組立体。
【請求項９】
前記流体注入組立体が、燃料の供給源に流れるように接続されるように適合され、それにより、前記流体注入組立体が、前記点火通路内に燃料を注入することができる、請求項８に記載のバーナー組立体。
【請求項１０】
前記バーナータイルの前記外面が、上面セクション、下面セクション、及び、前記上面セクションを前記下面セクションに接続する側壁セクションを含む、請求項１に記載のバーナー組立体。
【請求項１１】
前記主燃料燃焼チップ及び前記点火領域が、前記バーナータイルの前記外面の前記側壁セクションに隣接して設置される、請求項１０に記載のバーナー組立体。
【請求項１２】
前記燃料噴射組立体が、前記燃焼領域内に補助燃料を注入するための補助燃料チップ及び補助燃料ライザーを更に含み、前記補助燃料ライザーが、燃料の供給源に流れるように接続されるように適合された入口、及び、前記補助燃料チップに接続された出口を有する、請求項１１に記載のバーナー組立体。
【請求項１３】
前記補助燃料ライザーが、部分的にバーナータイルを通って配置され、且つ、バーナータイル内に配置されるトラフ内に延伸し、前記トラフが、前記燃焼領域に隣接して位置付けられる出口を含み、前記補助燃料チップが前記トラフ内に配置される、請求項１２に記載のバーナー組立体。
【請求項１４】
回転部材を更に備え、前記回転部材が、前記バーナータイルの前記外面に隣接して設置され、且つ、前記火炎又はその一部の向きを、前記点火通路の前記出口から前記バーナータイルの前記外面上に変えるように位置付けられる、請求項２に記載のバーナー組立体。
【請求項１５】
安定部材を更に備え、前記安定部材が、前記火炎又はその一部を受け取り、且つ、前記火炎又はその一部の前記主燃料チップによって注入される燃料との接触を容易にするために、前記バーナータイルの前記外面に位置付けられる、請求項１４に記載のバーナー組立体。
【請求項１６】
前記安定部材が、前記回転部材に取り付けられ、それから実質的に垂直方向に、前記バーナータイルの前記外面に沿って延伸し、前記安定部材が、前記回転ブロックから前記火炎又はその一部を受け取る、請求項１５に記載のバーナー組立体。
【請求項１７】
前記燃料噴射組立体は、補助燃料チップ及び補助燃料ライザーを更に含み、前記補助燃料ライザーが、燃料の供給源に流れるように接続されるように適合された入口、及び、前記補助燃料チップに接続された出口を有し、前記補助燃料チップが、少なくとも部分的に前記炉内に配置され、且つ、前記燃焼領域内に前記補助燃料を排出するように位置付けられる、請求項１に記載のバーナー組立体。
【請求項１８】
炉用のバーナー組立体であって、
炉との結合のためのバーナータイルであって、前記バーナータイルが、炉内に位置付けられる外面、及び、前記バーナータイルを通って配置されるバーナースロートを含み、前記バーナースロートが入口及び出口を有し、前記バーナースロートの前記入口が前記バーナースロートの外部から燃焼用空気を受け取るように適合され、前記バーナースロートの前記出口が、前記バーナータイルの前記外面に隣接して位置付けられ、且つ、前記炉内に位置し且つ前記バーナータイルの前記外面に隣接する燃焼領域内に燃焼用空気を導入するために位置付けられる、バーナータイルと、
前記バーナースロートと前記バーナータイルの前記外面との間に前記バーナータイルを通って延伸し、且つ入口及び出口を有する点火通路であって、前記点火通路の前記入口が、前記バーナースロートに隣接して位置付けられ、前記点火通路の前記出口が、前記バーナータイルの前記外面に隣接して位置付けられる、点火通路と、
前記バーナースロート内でパイロット火炎を生成するためのバーナーパイロット組立体であって、前記バーナーパイロット組立体が、パイロット燃料チップ及びパイロット燃料ライザーを含み、前記パイロット燃料ライザーが、燃料の供給源に流れるように接続されるように適合された入口、及び、前記パイロット燃料チップに流れるように接続された出口を有し、前記パイロット燃料チップが、前記バーナースロート内に配置される、バーナーパイロット組立体と、
前記バーナースロートの外側に位置する１つ又は複数の燃料チップから前記炉内に燃料を注入するように適合された燃料噴射組立体であって、前記燃料噴射組立体が、前記炉内に位置し且つ前記バーナータイルの前記外面に隣接する点火領域内に主燃料を注入するための主燃料チップ及び主燃料ライザーを含み、前記主燃料ライザーが、燃料ガスの供給源に流れるように接続されるように適合された入口、及び、前記主燃料チップに流れるように接続された出口を有し、前記主燃料チップが、少なくとも部分的に前記炉内に配置され且つ前記バーナータイルの前記外面に隣接して位置付けられ、それにより、前記点火通路が、前記バーナーパイロット組立体によって生成される前記パイロット火炎の少なくとも一部を受け取り、前記火炎又はその一部が、前記主燃料チップによって前記点火領域内に注入される主燃料に接触し、点火することができるように、前記火炎又はその一部を前記点火領域へ導く、燃料噴射組立体と、
を含む、バーナー組立体。
【請求項１９】
前記燃料噴射組立体が、前記バーナー組立体の動作に必要とされる燃料の本質的に全てを、前記バーナースロートの外側に位置する１つ又は複数の燃料チップから前記炉内に注入するように適合されている、請求項１８に記載のバーナー組立体。
【請求項２０】
前記バーナーパイロット組立体が、前記火炎を生成する前に、前記バーナーパイロット組立体内で酸素をパイロット燃料と予混合するように適合されている、請求項１８に記載のバーナー組立体。
【請求項２１】
前記点火通路が、前記バーナーパイロット組立体によって生成される火炎の少なくとも一部を前記点火通路内に進路変更させるためのコアンダ面を含む、請求項１８に記載のバーナー組立体。
【請求項２２】
前記バーナーパイロット組立体によって生成される火炎の少なくとも一部を前記点火通路内に進路変更させるための火炎ダイバータを更に備える、請求項１８に記載のバーナー組立体。
【請求項２３】
前記火炎ダイバータが、前記バーナーパイロット組立体によって生成される火炎の一部を前記点火通路内に進路変更させ、且つ、前記バーナーパイロット組立体によって生成される火炎の一部を前記バーナースロートの前記出口を通して前記燃焼領域内に導かせるように適合されている、請求項２２に記載のバーナー組立体。
【請求項２４】
前記火炎ダイバータが、前記バーナースロート内に位置する衝突部材である、請求項２２に記載のバーナー組立体。
【請求項２５】
前記火炎ダイバータが、前記点火領域に向かって前記点火通路内に流体を注入するための、前記点火通路と関連した流体注入組立体である、請求項２２に記載のバーナー組立体。
【請求項２６】
前記流体注入組立体が、燃料の供給源に流れるように接続されるように適合され、それにより前記流体注入組立体が、前記点火通路内に燃料を注入することができる、請求項２５に記載のバーナー組立体。
【請求項２７】
前記バーナータイルの前記外面が、上面セクション、下面セクション、及び、前記上面セクションを前記下面セクションに接続する側壁セクションを含む、請求項１８に記載のバーナー組立体。
【請求項２８】
前記主燃料燃焼チップ及び前記点火領域が、前記バーナータイルの前記外面の前記側壁セクションに隣接して設置される、請求項２７に記載のバーナー組立体。
【請求項２９】
前記燃料噴射組立体が、前記燃焼領域内に補助燃料を注入するための補助燃料チップ及び補助燃料ライザーを更に含み、前記補助燃料ライザーが、燃料の供給源に流れるように接続されるように適合された入口、及び、前記補助燃料チップに接続された出口を有する、請求項２８に記載のバーナー組立体。
【請求項３０】
前記補助燃料ライザーが、部分的にバーナータイルを通って配置され、且つ、バーナータイル内に配置されたトラフ内に延伸し、前記トラフが、前記燃焼領域に隣接して位置付けられる出口を含み、前記補助燃料チップが前記トラフ内に配置される、請求項２９に記載のバーナー組立体。
【請求項３１】
前記バーナー組立体が、二つ以上の点火通路、二つ以上の点火領域、及び、二つ以上の主燃料燃焼チップを含み、前記点火領域及び主燃料燃焼チップが、前記バーナータイルの前記外面の前記側壁セクションに隣接して設置される、請求項１８に記載のバーナー組立体。
【請求項３２】
前記燃料噴射組立体が、二つ以上の補助燃料チップを含み、前記補助燃料チップが、前記燃焼領域内に補助燃料を排出するために位置付けられる、請求項３１に記載のバーナー組立体。
【請求項３３】
回転部材を更に備え、前記回転部材が、前記バーナータイルの前記外面に隣接して設置され、前記火炎又はその一部の向きを、前記点火通路の前記出口から前記外面上に変えるために位置付けられる、請求項１８に記載のバーナー組立体。
【請求項３４】
安定部材を更に備え、前記安定部材が、前記火炎又はその一部を受け取り、且つ、前記主燃料チップによって注入される燃料との前記火炎又はその一部の接触を容易にするために、前記バーナータイルの前記外面に位置付けられる、請求項３３に記載のバーナー組立体。
【請求項３５】
前記安定部材が、前記回転部材に取り付けられ、且つ、それから実質的に垂直方向に前記バーナータイルの前記外面に沿って延伸し、前記安定部材が、前記回転ブロックから前記火炎又はその一部を受け取る、請求項３４に記載のバーナー組立体。
【請求項３６】
バーナースロート内で大量の燃料を燃焼用空気と混合せずに熱を生成するために、バーナータイル、及び、それを通って延伸するバーナースロートを含むバーナー組立体を使用して、炉空間内で燃料を燃焼させる方法であって、
炉内に位置し且つバーナータイル外面に隣接する燃焼領域内に、バーナースロートを通して燃焼用空気を導くことと、
バーナーパイロット組立体によって提供されるパイロット燃料によって、バーナースロート内にパイロット火炎を生成することと、
バーナー組立体の動作に必要とされる燃料の本質的に全てを、バーナースロートの外側に位置する１つ又は複数の燃料チップであって、炉内に位置し且つバーナータイルの外面に隣接する点火領域内に主燃料を注入するための主燃料チップを含む１つ又は複数の燃料チップから、炉内に注入することと、
点火領域内で主燃料に点火することと、
点火された主燃料を、バーナースロートを通して導かれる燃焼用空気と燃焼領域内で混合することと、
を含む方法。
【請求項３７】
前記バーナースロート内で生成されるパイロット火炎の少なくとも一部が、点火領域内で主燃料に点火するために使用される、請求項３６に記載の方法。
【請求項３８】
前記パイロット火炎又はその一部が、バーナースロートとバーナータイルの外面との間にバーナータイルを通って延伸する点火通路を通して前記パイロット火炎又はその一部を点火領域内に導くことによって、点火領域内で主燃料に点火するために使用され、それにより、前記パイロット火炎又はその一部が、注入領域内で燃料に接触し、点火することができる、請求項３７に記載の方法。
【請求項３９】
前記パイロット火炎を生成する前に、バーナーパイロット組立体内で酸素をパイロット燃料と予混合するステップを更に備える、請求項３８に記載の方法。
【請求項４０】
前記パイロット火炎又はその一部を点火通路内に進路変更させるステップを更に備える、請求項３９に記載の方法。
【請求項４１】
前記パイロット火炎の第１部分を点火通路内に進路変更させること、及び、前記パイロット火炎の第２部分がバーナースロートを通して燃焼領域内に導かれることを可能にすることを更に備える、請求項３８に記載の方法。
【請求項４２】
前記パイロット火炎又はその一部が、バーナースロート内に位置する転換部材にパイロット火炎又はその一部を衝突させることにより、点火通路内に進路変更される、請求項４０に記載の方法。
【請求項４３】
前記点火通路がコアンダ面を含み、パイロット火炎又はその一部が、コアンダ面上にパイロット火炎又はその一部を導くことによって、点火通路内に進路変更される、請求項４０に記載の方法。
【請求項４４】
前記パイロット火炎又はその一部が、点火通路内の圧力をバーナースロート内の圧力より低くすることによって、点火通路内に進路変更される、請求項４０に記載の方法。
【請求項４５】
前記点火通路内の圧力が、点火領域に向かって点火通路内に排出流体を注入することによって、バーナースロート内の圧力より低くされる、請求項４４に記載の方法。
【請求項４６】
前記排出流体が燃料である、請求項４５に記載の方法。
【請求項４７】
前記１つ又は複数の燃料チップが、燃焼領域内に補助燃料を注入するための補助燃料チップを含み、前記方法が、燃焼領域内に補助燃料を注入するステップを更に備える、請求項３６に記載の方法。
【請求項４８】
バーナータイル、及び、それを通って延伸するバーナースロートを含むバーナー組立体を使用して、熱を生成するために炉空間内で燃料を燃焼させる方法であって、
炉内に位置し且つバーナータイルの外面に隣接する燃焼領域内に、バーナースロートを通して燃焼用空気を導くことと、
バーナーパイロット組立体によって供給されるパイロット燃料によって、バーナースロート内でパイロット火炎を生成することと、
バーナースロートの外側に位置する１つ又は複数の燃料チップであって、炉内に位置し且つバーナータイルの外面に隣接する点火領域内に主燃料を注入するための主燃料チップを含む１つ又は複数の燃料チップから、炉内に燃料を注入することと、
少なくとも一部のパイロット火炎をバーナースロートから点火領域まで導いて、前記パイロット火炎又はその一部を点火領域内で主燃料に点火するために使用することと、
点火された主燃料を、燃焼領域内にバーナースロートを通して導かれる燃焼用空気と混合することと、
を含む方法。
【請求項４９】
前記パイロット火炎又はその一部が、バーナースロートとバーナータイルの前記外面との間にバーナータイルを通って延伸する点火通路を通してパイロット火炎又はその一部を導くことによって、バーナースロートから点火領域まで導かれる、請求項４８に記載の方法。
【請求項５０】
前記バーナー組立体の動作に必要とされる燃料の本質的に全てが、バーナースロートの外側に位置する１つ又は複数の燃料チップから、炉に注入される、請求項４８に記載の方法。
【請求項５１】
前記パイロット火炎を生成する前に、バーナーパイロット組立体内で、酸素をパイロット燃料と予混合するステップを更に含む、請求項４９に記載の方法。
【請求項５２】
前記パイロット火炎又はその一部を点火通路内に進路変更させるステップを更に含む、請求項４９に記載の方法。
【請求項５３】
前記パイロット火炎の第１部分を点火通路内に進路変更させること、及び、前記パイロット火炎の第２部分がバーナースロートを通して燃焼領域内に導かれることを可能にすることを更に含む、請求項４９に記載の方法。
【請求項５４】
前記パイロット火炎又はその一部が、バーナースロート内に位置する転換部材にパイロット火炎又はその一部を衝突させることによって、点火通路内に進路変更される、請求項５２に記載の方法。
【請求項５５】
前記点火通路がコアンダ面を含み、パイロット火炎又はその一部が、コアンダ面上にパイロット火炎又はその一部を導くことによって、点火通路内に進路変更される、請求項５２に記載の方法。
【請求項５６】
前記パイロット火炎又はその一部が、点火通路内の圧力をバーナースロート内の圧力より低くすることによって、点火通路内に進路変更される、請求項５２に記載の方法。
【請求項５７】
前記点火通路内の圧力が、点火領域に向かって点火通路内に排出流体を注入することによって、バーナースロート内の圧力より低くされる、請求項５６に記載の方法。
【請求項５８】
前記排出流体が燃料である、請求項５７に記載の方法。
【請求項５９】
前記１つ又は複数の燃料チップが、燃焼領域内に補助燃料を注入するための補助燃料チップを含み、前記方法が、燃焼領域内に補助燃料を注入するステップを更に含む、請求項４８に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
（発明の背景）
バーナー組立体は、多くの用途に使用される。例えば、プロセスバーナー組立体は、石油精製所、化学プラント、及び同様の施設で、工業炉と関連して使用される。使用されるバーナー組立体の具体的なタイプ及び構成は、具体的な用途、炉のタイプ、適用される排気ガスの規則、及び当業者に公知の他の要因によって変化する。
【０００２】
典型的なプロセスバーナーはバーナータイルを含み、バーナータイルはそれを通って延伸するバーナースロートを有する。バーナータイルは炉内に延伸する。燃焼用空気が、バーナースロートを通して導かれ、バーナースロートの出口に隣接して炉内に燃焼領域を作り出す。燃料が、バーナースロートに注入され、燃焼用空気と混ぜられ、燃焼領域で燃焼される。
【０００３】
多くの政府当局が、プロセス炉及び他の燃焼機器から大気に放出されることができる窒素酸化物（一般に「ＮＯｘ」と表され、主にＮＯ及びＮＯ２を含む）及び他の潜在的な汚染混合物の量に関する規則を採用してきた。米国には、例えば、窒素酸化物の排出に関する厳しい規則がある。これらの規則は、結果として窒素酸化物の排出が著しく少なくなるバーナー装置及び対応する製造方法の開発につながった。
【０００４】
一つの方法では、バーナースロート内で燃焼用空気と混ぜられる燃料（一般に一次燃料と呼ばれる）が、一次燃焼領域で燃焼される。添加される燃料（しばしば二次燃料又は段階的燃料と呼ばれる）が、二次燃焼領域で燃焼される。このようなバーナー組立体では、二次燃料又は段階的燃料は、炉の煙道ガスによって希釈され、それによりガスの燃焼温度を低下させる。火炎から熱を吸収するという点で、煙道ガスはヒートシンクとして機能する。煙道ガスは、炉の煙突（スタック）（外部の煙道ガス）によって又は炉自体（内部の煙道ガス）によってもたらされることができる。ガスの燃焼温度を低下させることは、生成される煙道ガスにおける窒素酸化物の形成を少なくする。副次的に、燃焼反応体と混ぜられる煙道ガスが、窒素酸化物の形成に必要な酸素の種濃度を低下させ、それにより更なる窒素酸化物の削減に寄与する。
【０００５】
これまで、段階的燃焼バーナー組立体でも、バーナーのスロート内で一次燃料を燃焼用空気と混ぜることが必要であると考えられてきた。バーナーのスロート内の一次燃料は、燃料と燃焼用空気の混合ガスが燃焼領域内で点火されることを保証するのに役立ち、バーナーを安定させるのに役立つ。都合の悪いことに、用途によっては、バーナーのスロート内での一次燃料の燃焼用空気との混合により、窒素酸化物が生ずることを可能にするのに十分な高い温度がその中に発生する可能性がある。二次的に重要な、バーナースロート内の燃焼用空気は、煙道ガス内の酸素の濃度より実質的に高い酸素の濃度を含む。バーナースロート内の比較的高濃度の酸素を、バーナースロートへ一次燃料を導入することによって生じるより高い温度と組み合わせることによって、大量の窒素酸化物を生じさせる可能性がある。このことは、窒素酸化物の形成を少なくするためにとられる他の処置の意義を減少させる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
（発明の開示）
本発明は、炉用のバーナー組立体を提供する。本発明はまた、バーナータイル及びそれを通って延伸するバーナースロートを含むバーナー組立体を使用して、熱を生成するために炉空間内で燃料ガスを燃焼させる方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
第１の態様において、本発明のバーナー組立体は、炉との結合のためのバーナータイル、バーナーパイロット組立体、及び、燃料噴射組立体を含む。
【０００８】
バーナー組立体の第１の態様のバーナータイルは、炉内に位置付けられる外面、及び、バーナータイルを通って配置されるバーナースロートを含む。バーナースロートは、入口及び出口を有する。バーナースロートの入口は、バーナースロートの外部から燃焼用空気を受け取るように適合される。バーナースロートの出口は、バーナータイルの外面に隣接して位置付けられ、炉内に位置し且つバーナータイルの外面に隣接する燃焼領域内に燃焼用空気を導入するように位置付けられる。
【０００９】
バーナー組立体の第１の態様のバーナーパイロット組立体は、バーナースロート内でパイロット火炎を生成するためにある。バーナーパイロット組立体は、パイロット燃料チップ（先端部）及びパイロット燃料ライザーを含む。パイロット燃料ライザーは、燃料の供給源に流れるように接続されるように適合された入口、及び、パイロット燃料チップに流れるように接続された出口を有する。パイロット燃料チップは、バーナースロート内に配置される。
【００１０】
バーナー組立体の第１の態様の燃料噴射組立体は、バーナー組立体の動作に必要とされる燃料の本質的に全てを、バーナースロートの外側に位置する１つ又は複数の燃料チップから炉に注入するように適合される。燃料噴射組立体は、炉内に位置し且つバーナータイルの外面と隣接する点火領域内に主燃料を注入するための主燃料チップ及び主燃料ライザーを含む。主燃料ライザーは、燃料の供給源に流れるように接続されるように適合された入口、及び、燃料チップに流れるように接続された出口を有する。燃料チップは、少なくとも部分的に炉内に配置され、バーナータイルの外面に隣接して位置付けられる。
【００１１】
第２の態様において、本発明のバーナー組立体は、炉との結合のためのバーナータイル、点火通路、バーナーパイロット組立体、及び、燃料噴射組立体を含む。
【００１２】
バーナー組立体の第２の態様のバーナータイルは、炉内に位置付けられる外面、及び、バーナータイルを通って配置されるバーナースロートを含む。バーナースロートは、入口及び出口を有する。バーナースロートの入口は、バーナースロートの外側から燃焼用空気を受け取るように適合される。バーナースロートの出口は、バーナータイルの外面に隣接して位置付けられ、炉内に位置し且つバーナータイルの外面と隣接する燃焼領域内に燃焼用空気を導入するように位置付けられる。
【００１３】
バーナー組立体の第２の態様の点火通路は、バーナースロートとバーナータイルの外面の間にバーナータイルを通って延伸し、入口及び出口を有する。点火通路の入口はバーナースロートに隣接して位置付けられ、点火通路の出口はバーナータイルの外面に隣接して位置付けられる。
【００１４】
バーナー組立体の第２の態様のバーナーパイロット組立体は、バーナースロート内でパイロット火炎を生成するためにある。バーナーパイロット組立体は、パイロット燃料チップ及びパイロット燃料ライザーを含む。パイロット燃料ライザーは、燃料の供給源に流れるように接続されるように適合された入口、及び、パイロット燃料チップに流れるように接続された出口を有する。パイロット燃料チップは、バーナースロート内に配置される。
【００１５】
バーナー組立体の第２の態様の燃料噴射組立体は、バーナースロートの外側に位置する１つ又は複数の燃料チップから燃料を炉に注入するように適合されている。燃料噴射組立体は、炉内に位置し且つバーナータイルの外面と隣接する点火領域内に主燃料を注入するための主燃料チップ及び主燃料ライザーを含む。主燃料ライザーは、燃料の供給源に流れるように接続されるように適合された入口、及び、主燃料チップに流れるように接続された出口を有する。主燃料チップは、少なくとも部分的に炉内に配置され、バーナータイルの外面に隣接して位置付けられる。
【００１６】
バーナー組立体の第２の態様の点火通路は、バーナーパイロット組立体によって生成されるパイロット火炎の少なくとも一部を受け取り、火炎又はその一部が、主燃料チップによって点火領域内に注入される主燃料に接触し、点火することができるように、火炎又はその一部を点火領域へ導く。
【００１７】
第１の態様において、本発明の方法は、バーナースロート内で大量の燃料を燃焼用空気と混合せずに実施される。この方法は、以下のステップを含む。
【００１８】
（ａ）炉内に位置し且つバーナータイルの外面と隣接する燃焼領域内に、バーナースロートを通して燃焼用空気を導くステップ
（ｂ）バーナーパイロット組立体によって供給されるパイロット燃料で、バーナースロート内にパイロット火炎を生成するステップ
（ｃ）バーナー組立体の動作に必要とされる燃料の本質的に全てを、バーナースロートの外側に位置する１つ又は複数の燃料チップであって、炉内に位置し且つバーナータイルの外面と隣接する点火領域内に主燃料を注入するための主燃料チップを含む１つ又は複数の燃料チップから、炉内に注入するステップ
（ｄ）点火領域で主燃料に点火するステップ
（ｅ）点火された主燃料を、バーナースロートを通して導かれる燃焼用空気と燃焼領域内で混合するステップ
【００１９】
第２の態様において、本発明の方法は、以下のステップを含む。
（ａ）炉内に位置し且つバーナータイルの外面と隣接する燃焼領域内に、バーナースロートを通して燃焼用空気を導くステップ
（ｂ）バーナーパイロット組立体によって供給されるパイロット燃料で、バーナースロート内にパイロット火炎を生成するステップ
（ｃ）バーナースロートの外側に位置する１つ又は複数の燃料チップであって、炉内に位置し且つバーナータイルの外面と隣接する点火領域内に主燃料を注入するための主燃料チップを含む１つ又は複数の燃料チップから、炉内に燃料を注入するステップ
（ｄ）パイロット火炎の少なくとも一部をバーナースロートから点火領域へ導き、前記パイロット火炎又はその一部を点火領域で主燃料に点火するために使用するステップ
（ｅ）点火された主燃料を、バーナースロートを通して燃焼領域内に導かれる燃焼用空気と混合するステップ
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明のバーナー組立体の正面斜視図である。
【図２】本発明のバーナー組立体の図１における線２−２に沿った断面図である。図２はまた、燃焼用空気の流れ及び本発明のバーナー組立体のバーナーパイロット組立体によって生成される火炎を示す。
【図３】本発明のバーナー組立体の正面図であって、更にバーナータイルの外側を横切る火炎の曲がりを示す。
【図４】図３に示されるバーナータイル外側の拡大詳細図である。
【図５】本発明のバーナー組立体の部分上面図である。
【図６】本発明のバーナー組立体の回転部材及び安定部材の拡大正面斜視図である。
【図７】図６における線７−７に沿った断面図である。
【図８】本発明のバーナー組立体の代替的な構成の断面図である。
【図９】本発明のバーナー組立体の他の構成の断面図である。
【図１０】本発明のバーナー組立体の更に他の構成の断面図である。
【図１１Ａ】バーナータイル外側の正面図であって、本発明のバーナー組立体の代替的な実施形態を示す。
【図１１Ｂ】図１１Ａに示される実施形態の部分上面図である。
【図１１Ｃ】図１１Ａの線１１Ｃ−１１Ｃに沿った断面図である。
【図１２Ａ】バーナータイル外側の正面図であって、本発明のバーナー組立体の他の代替的な実施形態を示す。
【図１２Ｂ】図１２Ａに示される本発明のバーナー組立体の実施形態の部分上面図である。
【図１２Ｃ】図１２Ａの線１１Ｃ−１１Ｃに沿った断面図である。
【図１３Ａ】バーナータイル外側の正面図であって、本発明のバーナー組立体の更に他の代替的な実施形態を示す。
【図１３Ｂ】図１３Ａに示される発明のバーナー組立体の実施形態の部分上面図である。
【図１３Ｃ】図１３Ａの線１１Ｃ−１１Ｃに沿った断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
（詳細な説明）
図面を参照すると、本発明のバーナー組立体が示され、全体として符号１０によって表わされている。図面に示され、当業者に理解されるように、バーナー組立体１０及びその構成要素は、炉１２（全体的な炉は図示せず）と関連するように設計され、石油精製所、化学プラント、又は他の用途で、熱を生成するために使用されることができる。バーナー組立体１０は、炉１２の壁１４（例えば側壁、底部壁（又は床）又は上部壁（又は天井））に取り付けられて、炉の炉空間１６内に延在する。バーナー組立体１０はまた、炉１２内に、例えば炉の床に、独立して立っていることができる。炉壁１４は、それに対して取り付けられた内部絶縁物質層１４（ａ）を含む。
【００２２】
図１及び２に示されるバーナー組立体１０は、炉の側壁１４に取り付けられ、水平方向に結合され、それに対して上方に燃焼される（上向き燃焼される）。更に下記で述べられるように、バーナー組立体１０は、同様に他の方法で構成され、炉１２と結合されることができる。バーナー組立体１０は、燃料ガスと空気の混合物を炉空間１６内に排出し、混合物は、煙道ガスがある場合には比較的少ない含有量の窒素酸化物（ＮＯＸ）及び炭素生成物を生成しながら、炉空間１６内で燃焼される。通常は、複数のバーナー組立体１０が、単一の炉１２内に設置される。
【００２３】
バーナー組立体１０は、炉１２との結合のためのバーナータイル、バーナーパイロット組立体２０、及び、燃料噴射組立体２２を含む。当業者に理解されるように、バーナー組立体１０は、自然通風バーナー（すなわち、燃焼に必要な空気が自然にバーナータイル１８内に引き込まれる）、強制通風バーナー（例えばブロワーが、バーナータイル１８に燃焼用空気を吹き込むために使用される）、バランス通風バーナー（例えばブロワーが、燃焼用空気の適切なバランスを達成するように、バーナー内に及びバーナーから空気を吹き込むために使用される）、又はそのバリエーションであってもよい。
【００２４】
バーナータイル１８は、基部（ベース）２４、及び、炉１２内に位置付けられる（炉空間１６内に延伸する）外面２６を含む。外面２６は、上面セクション２８、下面セクション３０、及び、上面セクションを下面セクションに接続する側壁セクション３２を含む。バーナータイル１８の基部２４は、炉壁１４に取り付けられる。下面セクション３０は、基部２４から側壁セクション３２へわずかにテーパをつけられている。側壁セクション３２は、前端面３４及び側面３６を含む。前端面３４は、下部前端面３４（ａ）及び傾斜前端面３４（ｂ）を含む。傾斜する前端面３４（ｂ）は、下部の前端面３４（ａ）からバーナータイル１８の外面２６の上面セクション２８へ内向きにテーパーがついている。
【００２５】
図面に示されるように、バーナー組立体１０は、自然通風バーナーである（すなわち、燃焼に必要な空気が、バーナータイル１８に自然に引き込まれる）。プレナム３８が、バーナー組立体１０に炉１２の外側から燃焼用空気（矢印４０によって図面に示される）を供給するために、炉壁１４の裏に且つバーナータイル１８の基部２４に取り付けられる。プレナム３８は、吸気口４２を含む。ダンパ組立体４４が、プレナム３８及びバーナー組立体１０に導入される空気の量を調整するために、吸気口４２に取り付けられる。空気開口４６が、プレナム３８からバーナータイル１８へ空気が導かれることを可能にするために、炉壁１４を通って延伸する。
【００２６】
バーナースロート４８は、バーナータイル１８を通って配置される。バーナースロート４８はスロート壁５０を含み、スロート壁５０はバーナースロートを画定し、取り囲む。バーナースロート４８は、入口５２及び出口５４を有する。入口５２は、バーナースロート４８（詳細には、プレナム３８）の外側から燃焼用空気（矢印４０によって表わされる）を受け取るように適合される。バーナースロート４８の入口５２は、炉壁１４を通って延在する空気開口４６の上に位置合わせされ、それにより、バーナースロート４８とプレナム３８の間の流体連通を提供する。バーナースロート４８の出口５４は、バーナータイルの外面２６に隣接して位置付けられ、燃焼用空気（矢印４０によって表わされる）を、炉１２内に位置し且つバーナータイル１８の外面と隣接する燃焼領域５８に導入するように位置付けられる。燃焼用空気は、バーナースロート４８の出口５４を通って、炉１２内の燃焼領域５８に排出される。
【００２７】
バーナースロート４８の壁５０は、バーナースロート４８の出口５４に隣接して内向きに延伸し、スロートレッジ（出っ張り）６０を形成する。スロートレッジ６０は、火炎を安定させるように機能する。
【００２８】
バーナーパイロット組立体２０は、バーナースロート４８内にパイロット火炎６２を生成するために利用される。バーナーパイロット組立体２０は、パイロット燃料ライザー６４及びパイロット燃料チップ（先端部）６６を含む。パイロット燃料ライザー６４は、燃料７０の供給源に接続されるように適合された入口６８、及び、パイロット燃料チップ６６に流れるように接続された出口７２を有する。パイロットライザーは、バーナースロート４８内に炉壁１４の空気開口４６を通って延伸する。パイロットチップ６６は、バーナースロート４８内に配置される。好ましくは、バーナーパイロット組立体２０は、火炎６２を生成する前に、バーナーパイロット組立体内で燃料を酸素と予混合する。これは、例えば、パイロットライザーの入口でミキサージェットを使用することにより達成されることができる。ミキサージェット内の燃料の原動力は、空気（酸素を含む）を引き込んで燃料と混合する。
【００２９】
燃料噴射組立体２２は、バーナー組立体１０の作動に必要とされる燃料の本質的に全てを、バーナースロートの外側に位置する１つ又は複数の燃料チップ７４から炉１２に注入するように、好ましくは適合される。本願明細書及び添付の請求の範囲に使用されるように、バーナー組立体１０の作動に必要とされる燃料の「本質的に全て」は、バーナーパイロット組立体２０を作動するのに使用される燃料を除いてバーナーを作動するのに必要とされる燃料の全てを意味する。燃料噴射組立体２２は、炉１２内に位置し且つバーナータイル１８の外面２６と隣接する点火領域８０に主燃料を注入するための主燃料ライザー７６及び主燃料チップ７８を含む。主燃料ライザー７６は、燃料８４の供給源に流れるように接続されるように適合された入口８２、及び、主燃料チップ７８に流れるように接続された出口８６を有する。好ましくは、それ以外は炉１４内に延伸する主燃料ライザー７６の一部が、バーナータイル１８を通って配置される。主燃料チップ７８は、少なくとも部分的に炉１２内に配置され、バーナータイル１８の側壁セクション３２の前端面３４の下部前端面３４（ａ）に隣接して位置付けられる。主燃料チップ７８は、点火領域８０内に前端面３４に沿って主燃料を注入するように位置付けられる。点火領域８０は、前端面３４の傾斜前端面３４（ｂ）に隣接して位置付けられる。複数の主燃料ライザー７６及び主燃料チップ７８と複数の点火領域８０を使用することができる。図１及び３〜５はすべて、各々が別個の点火領域８０に向かって主燃料を注入する、２つの主燃料ライザー７６及び２つの対応する主燃料チップ７８を表す。
【００３０】
燃料噴射組立体２２はまた、補助燃料噴射組立体９０を含む。補助燃料噴射組立体９０は、燃焼領域５８に補助燃料を注入するように位置付けられる。補助燃料噴射組立体９０は、補助燃料ライザー９２及び補助燃料チップ９４を含む。補助燃料ライザー９２は、燃料の供給源１００に流れるように接続されるように適合された入口９８、及び、補助燃料チップ９４に流れるように接続された出口１０２を有する。補助燃料ライザー９２は、部分的にバーナータイル１８を通って配置され、バーナータイル１８内に配置されるトラフ１０４内に延伸する。各トラフ１０４は、トラフ壁１０６及びトラフ出口１０８を含む。補助燃料ライザー９２は、トラフ１０４の壁１０６を通って延伸する。補助燃料チップ９４は、トラフ１０４内に位置付けられ、トラフの出口１０８を通して燃焼領域５８に補助燃料を注入するように位置付けられる。複数の補助燃料ライザー９２、補助燃料チップ９４、及び対応するトラフ１０４を利用することができる。図示のように、燃料噴射組立体２２は、２つの補助燃料ライザー９２、２つの補助燃料チップ９４、及び２つの対応するトラフ１０４を含む。
【００３１】
バーナー組立体１０は、バーナーパイロット組立体２０によって生成される火炎６２の少なくとも一部を受け取るための点火通路１１４を更に備える。点火通路１１４は、点火領域８０に火炎６２又はその一部を導き、それにより、火炎６２又はその一部が、主燃料チップ７８によって点火領域内に注入される主燃料に点火することができる。点火通路１１４は、バーナースロート４８とバーナータイル１８の外面２６、詳細にはバーナータイル１８の外面２６の側壁セクション３２の前端面３４の傾斜前端面３４（ｂ）との間に、バーナータイル１８を通って延伸する。点火通路１１４は、バーナースロート４８に隣接して位置付けられる入口１１６、及び、傾斜前端面３４（ｂ）に隣接して位置付けられる出口１１８を含む。
【００３２】
図示のように、各点火通路１１４は、火炎６２の一部分６２（ａ）を受け入れ、この火炎部分６２（ａ）を点火領域８０へ導く。火炎部分６２（ａ）は、主燃料チップ７８によって点火領域８０に注入される主燃料に接触し、点火する。複数の点火通路１１４を使用することができる。図示のように、バーナー組立体は、２つの点火通路１１４を含む。
【００３３】
バーナー組立体１０は、バーナーパイロット組立体２０によって生成される火炎６２の少なくとも一部を点火通路１１４内に進路変更させるための火炎ダイバータ１２４を更に備える。図示のように、火炎ダイバータ１２４は、バーナーパイロット組立体２０によって生成される火炎６２の一部、火炎部分６２（ａ）を点火通路１１４内に進路変更させ、且つ、前記バーナーパイロット組立体によって生成される火炎６２の一部、火炎部分６２（ｂ）をバーナースロート４８の出口５４を通って燃焼領域５８内に導かせるように適合される。火炎部分６２（ａ）及び６２（ｂ）を形成する火炎６２の相対的な量は、必要に応じて調整されることができる。例えば、火炎部分６２（ａ）に進路変更する火炎６２の量は、火炎部分６２（ａ）が点火領域８０に到達し、点火領域８０内の主ガスに点火することを可能にするのに十分な必要がある。
【００３４】
図１〜７に示されるバーナー組立体１０の実施形態では、火炎ダイバータ１２４は、点火通路入口１１６に隣接してバーナースロート４８の壁５０に取り付けられる衝突ブロック１２６である。衝突ブロック１２６は、火炎６２を火炎部分６２（ａ）及び６２（ｂ）に分割する。それらはまた、全てのパイロット火炎６２を点火通路１１４内に進路変更させるように構成されることができる。
【００３５】
図４〜７によって最もよく示されるように、点火通路１１４を通して導かれる火炎部分６２（ａ）はまた、バーナータイルの外側で操作される。この点において、バーナー組立体１０は回転部材１４０を含み、回転部材１４０は、バーナータイル１８の外面２６に隣接して設置され、火炎部分６２（ａ）の向きを点火通路の出口１１８からバーナータイルの外面上に変えるように位置付けられる。一実施例において、回転部材１４０は、点火通路出口１１８を覆って外面２６の側壁セクション３２の前端面３４の傾斜前端面３４（ｂ）に位置付けられる回転ブロック１４２である。点火通路出口１１８を通して導かれる火炎部分６２（ａ）は、回転ブロック１４２と衝突し、前部傾斜前端面３４（ｂ）に配置されるチャネル１４４によって傾斜前端面３４（ｂ）上に向きを変えられる。
【００３６】
安定部材１５０は、火炎部分６２（ａ）（又はその一部）を受け取り、受け取った火炎の、主燃料チップ７８によって注入される主燃料との接触を容易にするために、バーナータイル１８の外面２６に位置付けられる。詳細には、各安定部材１５０は、対応する回転ブロック１４２に取り付けられ、そこから実質的に垂直方向に、対応するチャネル１４４の下方に且つ傾斜前端面３４（ｂ）に沿って延伸する。安定部材１５０は、それらが回転ブロック１４２からの火炎（又はその一部）と主燃料チップ７８から排出される主燃料の両方を受け取るという点で、ブラッフボディ（鈍頭物体）として作用する。主燃料チップ７８から排出される主燃料は、失速するか又は安定部材１５０に突き当るようにされ、そこで、火炎によって点火される。
【００３７】
複数の回転ブロック１４２、チャネル１４４、及び安定部材１５０を利用することができる。図示のように、（１つの）回転ブロック１４２、チャネル１４４、及び安定部材１５０が、２つの点火通路１１４の各々に関連して使用される。
【００３８】
次に図８〜１０を参照すると、バーナー組立体１０の付加的な構成が示される。上記のように、バーナー組立体１０は、様々な方法で構成し、炉１２と結合することができる。例えば、バーナー組立体１０は、水平方向に又は垂直方向に炉１２と結合されることができ、上方へ燃焼される（上向き燃焼される）か又は下方へ燃焼される（下向き燃焼される）ことができる。バーナー組立体１０は、いかなる方向でも炉１２と結合されることができる。
【００３９】
図１及び２に示されるように、バーナー組立体１０は、炉１２の壁１４に水平方向に取り付けられ、炉の側壁に隣接して垂直方向に燃焼されるように設計され、構成されている。図８は、炉１２の壁１４に垂直方向に取り付けられ、炉の側壁に隣接して垂直方向に燃焼されるように適合されたバーナー組立体１０のデザイン及び構成を示す。図８に示される本発明のバーナー組立体は、炉の側壁に沿って燃焼される。例えば、図１及び２に示されるバーナースロート４８と異なり、図８に示される構成のバーナースロート４８は、「Ｌ」形ではなく、一直線である。
【００４０】
図９は、炉の床１４に垂直方向に取り付けられるように適合され、炉の内部１６０へ垂直方向に燃焼されるバーナー組立体１０のデザイン及び構成を示す。図９に示される本発明のバーナー組立体は、炉の内部１６０の中間領域１６２内に取付けられるか又は独立して立っていることができる。この構成は、複数の主燃料チップ及びライザー、点火通路、及び対応する部品を含む。それは、補助燃料噴射のためのトラフ１０４及び対応する部品を含まない。
【００４１】
図１０は、この構成では、本発明のバーナー組立体が、炉１２の天井１４から垂直方向に取り付けられ、且つ、炉の内部１６０の中間領域１６２内に垂直方向下向きに燃焼されるように適合されていることを除いて、図９に示される本発明のバーナー組立体に類似するバーナー組立体１０のデザイン及び構成を示す。
【００４２】
次に図１１Ａ〜１１Ｃを参照すると、本発明のバーナー組立体１０の代替的な実施形態が示される。この実施形態では、点火通路１１４は、バーナーパイロット組立体２０によって生成される火炎６２の少なくとも一部を点火通路１１４内に進路変更させるための、入口１１６に隣接したコアンダ面１７０を含む。この結果、火炎ダイバータ１２４は、必ずしも必要とされない。パイロットチップ６６から放出される火炎６２又はその一部は、（火炎の速度、コアンダ面の曲率、及び当業者に公知の他の要因に応じて）点火通路１１４内へのコアンダ面１７０の経路に従って進む。コアンダ面１７０は、必要に応じて火炎ダイバータ１２４に関連して利用されることができる。
【００４３】
図１１Ａ〜１１Ｃに示すように、点火通路１１４はまた、出口１１８を通して導かれる火炎一部６２（ａ）の少なくとも一部に、バーナータイル１８の外面２６の側壁セクション３２の前部面３４の傾斜前端面３４（ｂ）上に向きを変えさせるための、点火通路１１４の出口１１８に隣接したコアンダ面１７４を含むことができる。この結果、回転部材１４０は、必ずしも必要とされない。点火通路１１４の出口１１８を通して導かれる火炎部分６２（ａ）は、それらが安定部材１５０によって受け取られるように、コアンダ面１７４の経路に従って進む。この実施形態では、安定部材１５０は、出口１１８の下方に位置付けられるレッジ１７８である。回転部材１４０は、依然として必要に応じて利用されることができる。
【００４４】
次に図１２Ａ〜１２Ｃを参照すると、本発明のバーナー組立体１０の他の代替的な実施形態が示される。この実施形態では、火炎ダイバータ１２４は、バーナースロート４８内の圧力より低い注入通路１１４内の圧力を生成するために、点火領域８０に向かって点火通路内に流体を注入するための、点火通路１１４と関連した流体注入組立体１８０である。注入通路の比較的低い圧力は、パイロット火炎６２又はその一部（火炎部分６２ａ）を注入通路１１４内に引き込む。流体注入組立体１８０は、燃料１８２の供給源に流れるように接続されるように適合され、それにより、流体注入組立体は、点火通路１１４に燃料を注入することができる。図１２Ｃに最もよく示されるように、燃料排出通路１９０がバーナータイル１８内に形成される。各流体排出通路１９０は、主燃料ライザー７６から対応する点火通路１１４まで延伸する。各燃料排出通路１９０の入口１９２は、対応する主燃料ライザー７６に流れるように接続され、対応する主燃料ライザー７６から主燃料を受け取る。各燃料排出通路１９０の出口１９４は、対応する点火通路１１４に流れるように接続される。このようにして、燃料は、主燃料ライザー７６から点火通路１１４内に直接注入され、パイロット火炎６２又はその一部を点火通路内に排出することができる。燃料排出通路１９０内の主燃料は、火炎６２によって点火されて通路内で燃焼されるか又は点火領域内で点火されて燃焼される。
【００４５】
次に図１３Ａ〜１３Ｃを参照すると、本発明のバーナー組立体１０の他の代替的な実施形態が示される。この実施形態では、点火通路１１４は、バーナースロート４８から放射状に外側にそれた角度で、バーナータイル１８を通って配置される。この実施形態では、通路１１４は、（通路１１４が図５に示すようにバーナースロート４８から放射状に外側にそれる角度と比較して）はるかに大きな角度でバーナースロート４８から放射状に外側にそれる。これは、通路１１４から放出される火炎を主燃料チップ７８により近い付近に配置し、火炎を傾斜前端面３４（ｂ）上に向かわせるのを助ける。出口１１８の場所及びそこからの火炎の注入の角度によって、回転部材１４０は必ずしも必要とされない。点火通路１１４の出口１１８を通して導かれる火炎部分６２（ａ）は、安定部材１９６によって受け取られる。安定部材１９６は、出口１１８の下方に位置付けられるレッジ１９８である。回転部材１４０は、依然として必要に応じて利用されることができる。
【００４６】
傾斜前端面３４（ｂ）は、急勾配に傾斜するか又は徐々に傾斜することができる。一つの決定要因は、主燃料チップ７８から傾斜前端面３４（ｂ）上へ主燃料を注入するのに使用される圧力を含む。
【００４７】
本発明のバーナー組立体の動作
天然ガス、メタン、水素、プロパン、プロピレン、エタン、エチレン、ブタン、ブタン、ブチレン、他の典型的な精製所タイプの燃料、及び、それらの混合物を含む様々な異なるタイプの燃料を、本発明のバーナー組立体１０によって燃焼することができる。好ましくは、燃料はガスの形状である。但し、周知のように燃料スプレー及び他の機器によって、液体燃料を使用することができる。
【００４８】
本発明のバーナー組立体１０は、バーナースロート４８内で大量の燃料を燃焼用空気と混合せずに熱を生成するために、炉空間１６内で燃料を燃焼させるのに使用されることができる。本願明細書及び添付の請求の範囲に使用されるように、「バーナースロート４８内で大量の燃料を燃焼用空気と混合せずに」は、バーナースロートにパイロット火炎６２をその中で生成することと関連して加えられる燃料を除いて、バーナースロートに燃料（例えば一次燃料）を加えずに、ということを延在するように、本発明のバーナー組立体１０は炉壁１４に取り付けられる。バーナー組立体１０はまた、炉１２の内部に独立して立っていることができる。前述したように、燃焼用空気（矢印４０によって図面に示される）は、空気開口４６を通ってプレナム３８からバーナースロート入口５２に供給される。
【００４９】
燃焼用空気は、プレナム３８からバーナースロート４８内へ、そして、バーナースロートの出口５４を通って燃焼領域５８内へ導かれる。燃焼領域５８は、炉１２内に位置し、バーナータイル１８の外側面２６に隣接する。パイロット火炎６２は、バーナーパイロット組立体２０によって供給されるパイロット燃料によって、バーナースロート４８内で生成される。パイロット火炎を生成する前に、酸素が、バーナーパイロット組立体２０内のパイロット燃料と予混合される。
【００５０】
バーナー組立体１０の動作に必要とされる燃料の本質的に全てが、バーナースロート４８の外側に位置する燃料チップ７４から炉１２に注入される。上記のように、本願明細書に及び添付の請求の範囲に使用されるように、バーナー組立体１０の動作に必要とされる燃料の「本質的に全て」は、バーナーパイロット組立体２０を作動するのに使用される燃料を除いて、バーナーを作動するのに必要とされる燃料の全てを意味する。燃料チップ７４は、主燃料チップ７８を含む。主燃料チップ７８は、炉１２内に位置し且つバーナータイル１８の外面２６に隣接する点火領域８０に、主燃料を注入する。主燃料は、点火領域８０内で点火される。点火された主燃料は、次いで燃焼領域５８内で燃焼用空気と混合される。炉内で熱を生成するための燃料の一次燃焼は、燃焼領域５８内で起こる。
【００５１】
一実施形態において、バーナースロート４８内で生成されるパイロット火炎６２の少なくとも一部が、点火領域８０内で主燃料に点火するために使用される。パイロット火炎６２又はその一部は、バーナースロート４８とバーナータイルの外面２６との間にバーナータイル１８を通って延伸する点火通路１１４を通って点火領域８０に導かれ、それにより、パイロット火炎又はその一部が、点火領域８０内で燃料に接触し、点火することができる。
【００５２】
パイロット火炎６２又はその一部は、点火通路１１４内に進路変更される。好ましくは、パイロット火炎の第１の部分６２（ａ）が、点火通路１１４内に進路変更され、パイロット火炎の第２の部分６２（ｂ）が、燃焼領域５８内にバーナースロート４８を通して導かれることができる。一実施例において、パイロット火炎又はその一部は、バーナースロート内に位置する火炎ダイバータ１２４上にパイロット火炎又はその一部を衝突させることによって、点火通路内に進路変更される。他の実施形態では、点火通路１１４はコアンダ面を含み、パイロット火炎６２又はその一部は、コアンダ面上にパイロット火炎又はその一部を導くことによって、点火通路内に進路変更される。更に他の実施形態では、パイロット火炎６２又はその一部は、バーナースロート４８内の圧力より低い点火通路内の圧力を生じることによって、点火通路１１４内に進路変更される。点火通路１１４内の圧力は、好ましくは、点火領域８０に向かって点火通路内に排出流体を注入することによって、バーナースロート４８内の圧力より低くされる。好ましくは、排出流体は燃料である。
【００５３】
燃料チップ７４はまた、燃焼領域５８に補助燃料を注入するための補助燃料チップ９４を含む。補助燃料は、トラフ１０４内に及び燃焼領域５８内に補助燃料チップ９４から注入される。補助燃料が燃焼するとき、炉１２の側壁１４に近い火炎を引き込むことによって、燃焼領域５８内の火炎を制御する。本願明細書における用語「補助」の使用は、主燃料チップ７８を通してよりも少ない燃料が補助燃料チップ９４を通して導かれることを意味するように解釈してはならない。補助燃料チップ９４によって燃焼領域５８に排出される補助燃料の量は、用途によっては、主燃料チップ７８によって排出される主燃料の量を越えてもよい。
【００５４】
本発明を更に説明するために、以下の実施例及びテストデータが提示される。
【００５５】
本発明のバーナー組立体１０を性能についてテストした。テストされたバーナー組立体１０は、全体として図１〜７内に示されるバーナー組立体１０のように構成された。
【００５６】
各テストを始めたとき、炉１２は低温であった。以下に示すテストデータは、点火手順の後に導き出された。点火手順は、炉ダンパーを開くステップ、１２％のＯ２で約１０分間、約０．７５ＭＭＢｔｕ／ｈｒ（０．７９ＧＪ／ｈ）の発熱量で炉を暖めるステップ、次いで９％のＯ２で約３０分間、約１．２５ＭＭＢｔｕ／ｈｒ（１．３２ＧＪ／ｈ）まで発熱量を増大するステップを含んだ。
【００５７】
スタートアップの間、主燃料は、傾斜前端面３４（ｂ）上へ注入され、火炎安定部材１５０と衝突した。（酸素と予混合された）パイロット火炎６２の一部は、火炎ダイバータ１２４によって点火通路１１４を通って進路変更された。進路変更された火炎は、点火通路１１４から排出され、回転ブロック１４２によって火炎安定部材１５０上へ向きを変えられた。進路変更された火炎及び主燃料チップ７８から注入された主燃料は、点火領域８０内で接触させられ、主燃料が点火領域８０内で点火された。点火された主燃料は、傾斜前端面３４（ｂ）を越えて上方へ燃焼領域５８内に流れ続けた。一部の火炎６２が、バーナースロート４８の出口５４を出て、それにより、点火の付加的な供給源を提供し、バーナーを安定させた。燃焼領域５８では、補助燃料、バーナースロート４８からの燃焼用空気、及び更なる点火された主燃料が、比較的低い濃度の窒素酸化物が生成される方法で燃焼した。
【００５８】
以下のテストデータが生成された。
【００５９】
テストデータ
データセット１（点火）
燃料                １００％  ＴＮＧ＊
燃料流量            ７９３．０ｓｃｆｈ（２２．４６ｍ３／ｈ）
燃料温度            ９４°Ｆ（３４．４℃）
燃焼用空気温度      ７６°Ｆ（２４．４℃）
煙突温度            ６４８°Ｆ（２４２．２℃）
炉温度              ７９９°Ｆ（４２６．１℃）
下方炉温度          ２７８°Ｆ（１３６．７℃）
炉ドラフト          ０．２４インチＨ２Ｏ（０．０６０ｋＰａ）
ｄＰバーナー        ０．２１インチＨ２Ｏ（０．０５２ｋＰａ）
燃料圧力            ２．６ｐｓｉｇ（０．０１８ＭＰａＧ）
パイロット用予混合ガス
バーナー発熱量      ０．７２ＭＭＢｔｕ／ｈｒ（０．７６ＧＪ／ｈ）
バーナー流量        ７９３ｓｃｆｈ（２２．５ｍ３／ｈ）
バーナー低加熱値    ９１３．００Ｂｔｕ／ｓｃｆ（３４．０ｋＪ／ｍ３）
ＮＯＸ排出          ９．７２ｐｐｍｖｄ
ＣＯ排出            ３０７．９４ｐｐｍｖｄ
Ｏ２（乾燥）        １４．３４％ｖｄ
＊タルサ天然ガス     
【００６０】
データセット２（急速ウォーミングアップ）
燃料                １００％  ＴＮＧ＊
燃料流量            １１０２．０ｓｃｆｈ（３１．２１ｍ３／ｈ）
燃料温度            ９４°Ｆ（３４．４℃）
燃焼用空気温度      ７７°Ｆ（２５．０℃）
煙突温度            ７９６°Ｆ（４２４．４℃）
炉温度              ９６０°Ｆ（５１５．６℃）
下方炉温度          ３９４°Ｆ（２０１．１℃）
炉ドラフト          ０．２５インチＨ２Ｏ（０．０６２ｋＰａ）
ｄＰバーナー        ０．２３インチＨ２Ｏ（０．０５７ｋＰａ）
燃料圧力            ４．８ｐｓｉｇ（０．０３３ＭＰａＧ）
パイロット用予混合ガス
バーナー発熱量      １．０１ＭＭＢｔｕ／ｈｒ（１．０７ＧＪ／ｈ）
バーナー流量        １１０２ｓｃｆｈ（３１．２１ｍ３／ｈ）
バーナー低加熱値    ９１３．００Ｂｔｕ／ｓｃｆ（３４．０ｋＪ／ｍ３）
ＮＯＸ排出          ９．９９ｐｐｍｖｄ
ＣＯ排出            ６５３．７７ｐｐｍｖｄ＊＊
Ｏ２（乾燥）        １２．２３％ｖｄ
＊タルサ天然ガス     
＊＊この値は、より遅いウォーミングアップ速度により実質的に減少できる
【００６１】
データセット３（通常運転、ＴＮＧ＊）
燃料                １００％  ＴＮＧ＊
燃料流量            １８０６．０ｓｃｆｈ（５１．１５ｍ３／ｈ）
燃料温度            ９９°Ｆ（３７．２℃）
燃焼用空気温度      ８３°Ｆ（２８．３℃）
煙突温度            １４１７°Ｆ（７６９．４℃）
炉温度              １５７３°Ｆ（８５６．１℃）
下方炉温度          １２４９°Ｆ（６７６．１℃）
炉ドラフト          ０．２２インチＨ２Ｏ（０．０５５ｋＰａ）
ｄＰバーナー        ０．１５インチＨ２Ｏ（０．０３７ｋＰａ）
燃料圧力            １２．１ｐｓｉｇ（０．０８３４ＭＰａＧ）
パイロット用予混合ガス
バーナー発熱量      １．６５ＭＭＢｔｕ／ｈｒ（１．７４ＧＪ／ｈ）
バーナー流量        １８０６ｓｃｆｈ（５１．１５ｍ３／ｈ）
バーナー低加熱値    ９１３．００Ｂｔｕ／ｓｃｆ（３４．０ｋＪ／ｍ３）
ＮＯＸ排出          １０．９２ｐｐｍｖｄ
ＣＯ排出            ０．０ｐｐｍｖｄ
Ｏ２（乾燥）        ４．０１％ｖｄ
＊タルサ天然ガス
【００６２】
データセット４（通常運転、高水素燃料）
燃料                ４７．７０％  ＴＮＧ＊
２０．７９％  プロパン
３１．５１％  Ｈ２
燃料流量            ８１１．０ｓｃｆｈ（２２．９７ｍ３／ｈ）  ＴＮＧ
３５３ｓｃｆｈ（１０．０ｍ３／ｈ）  プロパン
５３６ｓｃｆｈ（１５．２ｍ３／ｈ）  Ｈ２
燃料温度            １０６°Ｆ（４１．１℃）
燃焼用空気温度      ８２°Ｆ（２７．８℃）
煙突温度            １４４８°Ｆ（７８６．７℃）
炉温度              １５９１°Ｆ（８６６．１℃）
下方炉温度          １２８３°Ｆ（６９５．０℃）
炉ドラフト          ０．２４インチＨ２Ｏ（０．０６０ｋＰａ）
ｄＰバーナー        ０．１７インチＨ２Ｏ（０．０４２ｋＰａ）
燃料圧力            １２．１ｐｓｉｇ（０．０８３４ＭＰａＧ）
パイロット用予混合ガス
バーナー発熱量      １．７１ＭＭＢｔｕ／ｈｒ（１．８０ＧＪ／ｈ）
バーナー流量        １７０１ｓｃｆｈ（４８．１７ｍ３／ｈ）
バーナー低加熱値    １００３．００Ｂｔｕ／ｓｃｆ（３７．４ｋＪ／ｍ３）
ＮＯＸ排出          ２０．２７ｐｐｍｖｄ
ＣＯ排出            ０．０ｐｐｍｖｄ
Ｏ２（乾燥）        ３．８８％ｖｄ
＊タルサ天然ガス
【００６３】
データセット５（通常運転、高水素燃料、空気予熱）
燃料                ４８．０１％  ＴＮＧ＊
２０．４７％  プロパン
３１．５３％  Ｈ２
燃料流量            ８１８．０ｓｃｆｈ（２３．１７ｍ３／ｈ）  ＴＮＧ
３５０ｓｃｆｈ（９．９１ｍ３／ｈ）  プロパン
５３７ｓｃｆｈ（１５．２ｍ３／ｈ）  Ｈ２
燃料温度            １２０°Ｆ（４８．９℃）
燃焼用空気温度      ５５４°Ｆ（２９０℃）
煙突温度            １５２５°Ｆ（８２９．４℃）
炉温度              １６７４°Ｆ（９１２．２℃）
下方炉温度          １３６１°Ｆ（７３８．３℃）
炉ドラフト          ０．２８インチＨ２Ｏ（０．０７０ｋＰａ）
ｄＰバーナー        ０．２４インチＨ２Ｏ（０．０６０ｋＰａ）
燃料圧力            １４．０ｐｓｉｇ（０．０１８ＭＰａＧ）
パイロット用予混合ガス
バーナー発熱量      １．７０ＭＭＢｔｕ／ｈｒ（０．７６ＧＪ／ｈ）
バーナー流量        １７０４ｓｃｆｈ（４８．２６ｍ３／ｈ）
バーナー低加熱値    ９９８．３９．００Ｂｔｕ／ｓｃｆ（３７．１９３ｋＪ／ｍ３）
ＮＯＸ排出          ２６．０６ｐｐｍｖｄ
ＣＯ排出            ０．０ｐｐｍｖｄ
Ｏ２（乾燥）        ２．９７％ｖｄ
＊タルサ天然ガス
【００６４】
したがって、本発明のバーナー組立体１０は非常によく機能した。本質的に、バーナー組立体の通常運転の間、一酸化炭素の排出は観測されなかった。窒素酸化物の排出は非常に少なかった。
【００６５】
本発明の他の実施形態は、本明細書の検討又は本明細書に開示された発明の実施により、当業者に明らかになるであろう。したがって、前述の明細書は単に本発明の例示にすぎないと考えられ、本発明の真の範囲は以下の請求項によって定められる。
【００６６】
したがって、本発明は目的を達成し、且つ、記載され且つ言及された目的及び効果だけでなく本発明に内在のものも達成するように十分に適合される。
【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１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１１Ｃ】
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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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【図１２Ｃ】
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【図１３Ａ】
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【図１３Ｂ】
2010048544.tif 000020
【図１３Ｃ】
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【外国語明細書】
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