(57)【要約】【課題】高温の燃焼排ガスが燃焼排ガス流入口に流入することによる構成部材の過剰昇温を防止して、装置の耐久性を向上することができるバーナ装置を提供する。【解決手段】燃焼空間２０に噴出される燃料ガスを含む原料ガスＧが通流する原料ガス流路５と燃焼用空気Ａが流通する燃焼用空気流路４と、燃焼排ガスＥが流通する燃焼排ガス流路６とを備え、原料ガスＧが、燃料ガスＦに加えて燃料ガスＦの変成に必要な酸素Ｏを含有すると共に、原料ガス流路５に、原料ガスＧを吸熱反応により変成させる変成用触媒９を備え、燃焼排ガスＥにより燃焼用空気Ａの予熱を行う燃焼用空気予熱部７を備え、原料ガス流路５における原料ガス流路先端側部位５ａと燃料排ガス流路６における燃焼用空気予熱部７よりも上流側の燃焼排ガス流路先端側部位６ａとの熱交換を行う原料ガス加熱部８を備え、変成用触媒９が原料ガス流路先端側部位５ａに配置されている。【選択図】図１
2014115055.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料ガスを含有する原料ガスと燃焼用空気とが燃焼する燃焼空間に開口する燃料噴出口に接続され当該燃料噴出口から前記燃焼空間に噴出される前記原料ガスが通流する原料ガス流路と、前記燃焼空間に開口する燃焼用空気噴出口に接続され当該燃焼用空気噴出口から前記燃焼空間に噴出される前記燃焼用空気が流通する燃焼用空気流路と、前記燃焼空間に開口する燃焼排ガス流入口に接続され前記燃焼空間から当該燃焼排ガス流入口に流入した燃焼排ガスが流通する燃焼排ガス流路とを備え、
前記燃焼排ガス流路を通流する前記燃焼排ガスとの熱交換により前記燃焼用空気流路を通流する前記燃焼用空気の予熱を行う燃焼用空気予熱部を備えたバーナ装置であって、
前記原料ガスが、前記燃料ガスに加えて当該燃料ガスの変成に必要な酸素を含有すると共に、前記原料ガス流路に、前記原料ガスを吸熱反応により変成させる変成用触媒を備え、
前記原料ガス流路における前記燃料噴出口側の原料ガス流路先端側部位と前記燃料排ガス流路における前記燃焼用空気予熱部よりも上流側の燃焼排ガス流路先端側部位との熱交換を行う原料ガス加熱部を備え、
前記変成用触媒が、前記原料ガス流路先端側部位に配置されているバーナ装置。
【請求項２】
内部に前記燃焼用空気流路における前記燃焼用空気予熱部よりも下流側で前記燃焼用空気噴出口側の燃焼用空気流路先端側部位が形成される先端側内部筒と、前記先端側内部筒を外囲して当該先端側内部筒との間に前記原料ガス流路先端側部位が形成される先端側中間筒と、前記先端側中間筒を外囲して当該先端側中間筒との間に前記燃焼排ガス流路先端側部位が形成される先端側外部筒とからなる先端側流路配置部を備え、
前記先端側中間筒が、互いに隣接する前記原料ガス流路先端側部位と前記燃焼排ガス流路先端側部位との熱交換が可能に構成された前記原料ガス加熱部として機能する請求項１に記載のバーナ装置。
【請求項３】
前記先端側流路配置部よりも基端側に、内部に前記原料ガス流路における前記原料ガス流路先端側部位よりも上流側の原料ガス流路基端側部位が形成される基端側内部筒と、前記基端側内部筒を外囲して当該基端側内部筒との間に前記燃焼用空気流路における前記燃焼用空気流路先端側部位よりも上流側の燃焼用空気流路基端側部位が形成される基端側中間筒と、前記基端側中間筒を外囲して当該基端側中間筒との間に前記燃焼排ガス流路における前記燃焼排ガス流路先端側部位よりも下流側の燃焼排ガス流路基端側部位が形成される基端側外部筒とからなる基端側流路配置部を備えると共に、
前記先端側流路配置部と前記基端側流路配置部との間に、前記燃焼用空気流路先端側部位と前記燃焼用空気流路基端側部位とを接続し、前記原料ガス流路先端側部位と前記原料ガス流路基端側部位とを接続し、前記燃焼排ガス流路先端側部位と前記燃焼排ガス流路基端側部位とを接続する流路接続部を備え、
前記基端側中間筒が、互いに隣接する前記燃焼用空気流路基端側部位と前記燃焼排ガス流路基端側部位との熱交換が可能に構成された前記燃焼用空気予熱部として機能する請求項２に記載のバーナ装置。
【請求項４】
前記変成用触媒が、前記原料ガス流路先端側部位において前記先端側中間筒に接触する状態で配置されている請求項２又は３に記載のバーナ装置。
【請求項５】
前記原料ガス流路先端側部位が、前記燃料噴出口に向けて漸近縮径するように構成されている請求項１〜４の何れか１項に記載のバーナ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料ガスを含有する原料ガスと燃焼用空気とが燃焼する燃焼空間に開口する燃料噴出口に接続され当該燃料噴出口から前記燃焼空間に噴出される前記原料ガスが通流する前記原料ガス流路と、前記燃焼空間に開口する燃焼用空気噴出口に接続され当該燃焼用空気噴出口から前記燃焼空間に噴出される前記燃焼用空気が流通する燃焼用空気流路と、前記燃焼空間に開口する燃焼排ガス流入口に接続され前記燃焼空間から当該燃焼排ガス流入口に流入した燃焼排ガスが流通する燃焼排ガス流路とを備え、前記燃焼排ガス流路を通流する前記燃焼排ガスとの熱交換により前記燃焼用空気流路を通流する前記燃焼用空気の予熱を行う燃焼用空気予熱部を備えたバーナ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のバーナ装置として、例えば、特許文献１に開示のバーナ装置は、燃料噴出口（先端開口部）から燃料ガスを燃焼空間（燃焼炉内）に供給する燃料ガス流路と、燃焼用空気噴出口（先端開口部）から燃焼空間に燃焼用空気を供給する燃焼用空気流路と、燃焼空間に開口する燃焼排ガス流入口から燃焼排ガスが流入する燃焼排ガス流路とを備えている。そして、燃焼用空気流路を外囲する状態で燃焼排ガス流路が設けられ、燃焼用空気流路と燃焼排ガス流路との間の隔壁を介して、燃焼排ガス流路を通流する燃焼排ガスの顕熱によって、燃焼用空気流路を流れる燃焼用空気が予熱されるように構成されている。
【０００３】
このようなバーナ装置においては、燃焼空間から燃焼排ガス流入口に燃焼排ガスを吸引する際に、バーナ装置によって形成された高温火炎が吸引される虞があるが、特許文献１に開示のバーナ装置では、燃焼用空気流路に、燃焼用空気に旋回運動を与える案内羽根を設けることで、バーナ装置によって形成される高温火炎を、燃焼用空気流路から噴出される燃焼用空気の噴出方向に直線状に形成し、燃焼用空気噴出口を外囲する状態で設けられた燃焼排ガス流入口に高温火炎が吸引されることを防止して、バーナ装置の構成部材の過剰昇温による溶損や熱劣化を防止している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特公平８−６９０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に開示の技術では、上述の如く、高温火炎の燃焼排ガス流入口への流入によるバーナ装置の溶損については防止できるものの、燃焼排ガス流入口に高温の燃焼排ガスが流入されることは防止できないために、燃焼排ガス流路の壁部等の装置構成部材の過剰昇温を十分には防止することができず、この過剰昇温によりバーナ装置の耐久性が低下するという問題がある。
【０００６】
本発明は、かかる点に着目してなされたものであり、その目的は、高温の燃焼排ガスが燃焼排ガス流入口に流入することによる構成部材の過剰昇温を防止して、装置の耐久性を向上することができるバーナ装置を提供する点にある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この目的を達成するための本発明に係るバーナ装置は、
燃料ガスを含有する原料ガスと燃焼用空気とが燃焼する燃焼空間に開口する燃料噴出口に接続され当該燃料噴出口から前記燃焼空間に噴出される前記原料ガスが通流する原料ガス流路と、前記燃焼空間に開口する燃焼用空気噴出口に接続され当該燃焼用空気噴出口から前記燃焼空間に噴出される前記燃焼用空気が流通する燃焼用空気流路と、前記燃焼空間に開口する燃焼排ガス流入口に接続され前記燃焼空間から当該燃焼排ガス流入口に流入した燃焼排ガスが流通する燃焼排ガス流路とを備え、
前記燃焼排ガス流路を通流する前記燃焼排ガスとの熱交換により前記燃焼用空気流路を通流する前記燃焼用空気の予熱を行う燃焼用空気予熱部を備えたバーナ装置であって、
その第１特徴構成は、
前記原料ガスが、前記燃料ガスに加えて当該燃料ガスの変成に必要な酸素を含有すると共に、前記原料ガス流路に、前記原料ガスを吸熱反応により変成させる変成用触媒を備え、
前記原料ガス流路における前記燃料噴出口側の原料ガス流路先端側部位と前記燃料排ガス流路における前記燃焼用空気予熱部よりも上流側の燃焼排ガス流路先端側部位との熱交換を行う原料ガス加熱部を備え、
前記変成用触媒が、前記原料ガス流路先端側部位に配置されている点にある。
【０００８】
上記バーナ装置の第１特徴構成によれば、原料ガスが、燃料ガスに加えて燃料ガスの変成に必要な酸素を含有し、上記原料ガス加熱部によって燃焼排ガス流路先端側部位との間で熱交換が行われる原料ガス流路先端側部位に、その原料ガスを吸熱反応により変成させる変成用触媒が配置されているので、上記原料ガス加熱部によって燃焼排ガス流路先端側部位との間で熱交換が行われる原料ガス流路先端側部位に配置された上記変成用触媒が、燃焼排ガス流路先端側部位を流れる燃焼排ガスによって加熱され、変成用触媒による原料ガスの吸熱反応である変成を促進することができる。さらに、この原料ガスの変成に必要となる熱が、原料ガス加熱部を介して燃焼排ガスから供給されるので、燃焼排ガスの温度が低下する。よって、燃焼排ガス流路の壁部等の装置構成部材が高温の燃焼排ガスを燃焼排ガス流入口に吸引することによる過剰昇温を十分に防止して、装置の耐久性を向上することができる。
そして、この原料ガス加熱部では、燃焼排ガスの排熱が、上述の如く、炉内に供給される変成後の原料ガスによって回収されて、再び燃焼空間に供給されることとなるので、装置全体の熱効率を向上させることができる。さらに、上記変成用触媒によって変成された原料ガスは、変成された直後に炉内に供給されて燃焼するので、変成後の原料ガスに含まれるガス成分（例えば、ＣＯ、Ｈ2等）が、原料ガス流路等から漏れるという問題が発生しにくい。
【０００９】
また、燃焼用空気予熱部においては、原料ガス加熱部で利用されなかった燃焼排ガスが有する熱を、燃焼用空気予熱部で燃焼用空気の予熱に従来どおり利用することができる。そして、原料ガス加熱部における熱交換によって温度が低下した燃焼排ガスと燃焼用空気との熱交換が燃焼用空気予熱部において行われるので、燃焼用空気の温度が上がりすぎて、炉内の燃焼温度が高くなりすぎて、燃焼排ガスにおいて過剰にＮＯｘが発生するという問題が発生しにくい。
【００１０】
本発明に係るバーナ装置の第２特徴構成は、上記第１特徴構成に加えて、
内部に前記燃焼用空気流路における前記燃焼用空気予熱部よりも下流側で前記燃焼用空気噴出口側の燃焼用空気流路先端側部位が形成される先端側内部筒と、前記先端側内部筒を外囲して当該先端側内部筒との間に前記原料ガス流路先端側部位が形成される先端側中間筒と、前記先端側中間筒を外囲して当該先端側中間筒との間に前記燃焼排ガス流路先端側部位が形成される先端側外部筒とからなる先端側流路配置部を備え、
前記先端側中間筒が、互いに隣接する前記原料ガス流路先端側部位と前記燃焼排ガス流路先端側部位との熱交換が可能に構成された前記原料ガス加熱部として機能する点にある。
【００１１】
上記バーナ装置の第２特徴構成によれば、先端側流路配置部が、先端側内部筒と、この先端側内部筒を外囲する先端側中間筒と、この先端側中間筒を外囲する先端側外部筒とからなる所謂３重管構造とされているので、装置を一体的且つコンパクトに形成することができる。
そして、このように形成された先端側流路配置部において、先端側中間筒を、互いに隣接する原料ガス流路先端側部位と燃焼排ガス流路先端側部位との熱交換を筒壁全体において可能とする形態で、上記原料ガス加熱部として機能させることができ、当該原料ガス加熱部における熱交換の伝熱量を十分に大きくすることができる。
【００１２】
本発明に係るバーナ装置の第３特徴構成は、上記第２特徴構成に加えて、
前記先端側流路配置部よりも基端側に、内部に前記原料ガス流路における前記原料ガス流路先端側部位よりも上流側の原料ガス流路基端側部位が形成される基端側内部筒と、前記基端側内部筒を外囲して当該基端側内部筒との間に前記燃焼用空気流路における前記燃焼用空気流路先端側部位よりも上流側の燃焼用空気流路基端側部位が形成される基端側中間筒と、前記基端側中間筒を外囲して当該基端側中間筒との間に前記燃焼排ガス流路における前記燃焼排ガス流路先端側部位よりも下流側の燃焼排ガス流路基端側部位が形成される基端側外部筒とからなる基端側流路配置部を備えると共に、
前記先端側流路配置部と前記基端側流路配置部との間に、前記燃焼用空気流路先端側部位と前記燃焼用空気流路基端側部位とを接続し、前記原料ガス流路先端側部位と前記原料ガス流路基端側部位とを接続し、前記燃焼排ガス流路先端側部位と前記燃焼排ガス流路基端側部位とを接続する流路接続部を備え、
前記基端側中間筒が、互いに隣接する前記燃焼用空気流路基端側部位と前記燃焼排ガス流路基端側部位との熱交換が可能に構成された前記燃焼用空気予熱部として機能する点にある。
【００１３】
上記バーナ装置の第３特徴構成によれば、基端側流路配置部が、基端側内部筒と、この基端側内部筒を外囲する基端側中間筒と、この基端側中間筒を外囲する基端側外部筒とからなる所謂３重管構造とされているので、装置を一体的且つコンパクトに形成することができる。
そして、このように形成された基端側流路配置部において、基端側中間筒を、互いに隣接する燃焼用空気流路基端側部位と燃焼排ガス流路基端側部位との熱交換を筒壁全体において可能とする形態で、燃焼用空気予熱部として機能させることができ、当該燃焼用空気予熱部における熱交換による伝熱量を十分に大きくすることができる。
また、先端側流路配置部と基端側流路配置部との間に流路接続部を備えるので、基端側流路配置部から先端側流路配置部に、燃焼用空気及び原料ガスを通流させることができるとともに、先端側流路配置部から基端側流路配置部に、燃焼排ガスを通流させることができる。
【００１４】
本発明に係るバーナ装置の第４特徴構成は、上記第２乃至第３特徴構成の何れかに加えて、
前記変成用触媒が、前記原料ガス流路先端側部位において前記先端側中間筒に接触する状態で配置されている点にある。
【００１５】
上記バーナ装置の第４特徴構成によれば、変成用触媒が先端側中間筒に接触する状態で配置されているので、燃焼排ガスの熱を原料ガス加熱部として機能する先端側中間筒を介して効率よく変成用触媒に伝えることができる。
【００１６】
本発明に係るバーナ装置の第５特徴構成は、上記第１乃至第４特徴構成の何れかに加えて、
前記原料ガス流路先端側部位が、前記燃料噴出口に向けて漸近縮径するように構成されている点にある。
【００１７】
上記バーナ装置の第５特徴構成によれば、変成後の原料ガスを縮径した噴出口から燃焼空間に噴出させることができるので、その噴出させた変成後の原料ガスと燃焼空間に供給される燃焼用空気との混合を促進することができ、変成後の原料ガスと燃焼用空気とを完全燃焼させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】バーナ装置の概略構成図
【発明を実施するための形態】
【００１９】
本発明に係るバーナ装置の実施形態について、図面に基づいて説明する。
図１に示すように、本実施形態のバーナ装置１は、耐火炉２の炉壁３に設けられた開口部３ａを貫通する状態で配置されている。このバーナ装置１は、燃料ガスＦを含有する原料ガスＧが供給される燃料ガス供給口１４、燃焼排ガスＥが排出される燃焼排ガス排出口１５及び燃焼用空気Ａが供給される空気供給口１３が設けられた給排気部１１と、給排気部１１に供給された燃焼用空気Ａ、原料ガスＧ、及び、炉壁３に囲われた燃焼空間２０から排出された燃焼排ガスＥが内部を通流するバーナ本体部１０とで構成されている。
【００２０】
このバーナ装置１は、バーナ装置１の給排気部１１に設けられたフランジ部１７を、炉壁３に設けられたフランジ部１６に固定することで、炉壁３に固定されている。その際、バーナ装置１のバーナ本体部１０が、炉壁３に設けられた開口部３ａを貫通させ先端を燃焼空間２０に露出させる姿勢で固定される。
【００２１】
また、給排気部１１の空気供給口１３が、バーナ本体部１０の燃焼用空気流路４に接続され、給排気部１１の燃料ガス供給口１４が、バーナ本体部１０の原料ガス流路５に接続され、給排気部１１の燃焼排ガス排出口１５が、バーナ本体部１０の燃焼排ガス流路６に接続される状態で、バーナ本体部１０と給排気部１１とが接続されて一体的に構成されている。
【００２２】
空気供給口１３には燃焼用空気Ａが図示しないブロワー等で供給されている。また、燃料ガス供給口１４に供給される原料ガスＧは、炭化水素系の燃料ガスＦに加えて燃料ガスＦの変成に必要な酸素Ｏを含有するものであり、例えば、天然ガス系都市ガスと空気との混合気とされる。ここで、原料ガスＧに混合される酸素Ｏの量は、燃料ガスＦに含まれる炭素成分を、すべて一酸化炭素にするために必要となる最小の酸素量よりも多く、且つ、燃料ガスＦが完全燃焼するために必要となる理論酸素量よりも少ないものとされる。
【００２３】
次に、バーナ本体部１０の詳細構成について説明する。
バーナ本体部１０は、燃料ガスＦを含有する原料ガスＧと燃焼用空気Ａとが燃焼して火炎Ｂを形成する燃焼空間２０に開口する燃料噴出口２１に接続され当該燃料噴出口２１から燃焼空間２０に噴出される原料ガスＧが通流する原料ガス流路５と、燃焼空間２０に開口する燃焼用空気噴出口２２に接続され燃焼用空気噴出口２２から燃焼空間２０に噴出される燃焼用空気Ａが流通する燃焼用空気流路４と、燃焼空間２０に開口する燃焼排ガス流入口２３に接続され燃焼空間２０から燃焼排ガス流入口２３に流入した燃焼排ガスＥが流通する燃焼排ガス流路６とを備えている。
また、バーナ本体部１０には、燃焼排ガス流路６と燃焼用空気流路４との間で熱交換を行う燃焼用空気予熱部７と、燃焼排ガス流路６と原料ガス流路５との間で熱交換を行う原料ガス加熱部８とを備えている。
【００２４】
具体的に説明すると、このバーナ本体部１０は、先端側流路配置部１０ａと基端側流路配置部１０ｂと、それらの間に配置される流路接続部２４とで構成されている。
先端側流路配置部１０ａは、内部に燃焼用空気流路４における燃焼用空気予熱部７よりも下流側で燃焼用空気噴出口２２側の燃焼用空気流路先端側部位４ａが形成される先端側内部筒４ｅと、先端側内部筒４ｅを外囲して先端側内部筒４ｅとの間に原料ガス流路先端側部位５ａが形成される先端側中間筒５ｅと、先端側中間筒５ｅを外囲して先端側中間筒５ｅとの間に燃焼排ガス流路先端側部位６ａが形成される先端側外部筒６ｅとから構成されている。
ここで、原料ガス流路先端側部位５ａは、燃料噴出口２１に向けて漸近縮径するように構成されている。つまり、原料ガス流路先端側部位５ａの断面積が燃料噴出口２１に向けて縮小するように構成されている。よって、原料ガス流路先端側部位５ａを外囲する燃焼排ガス流路先端側部位６ａにおいては、燃焼排ガス流路先端側部位６ａの断面積が燃焼排ガスＥが流入する燃焼排ガス流入口２３に向けて拡大するように構成されている。
【００２５】
また、先端側流路配置部１０ａの先端側中間筒５ｅは、原料ガス流路５における燃料噴出口２１側の原料ガス流路先端側部位５ａと燃焼排ガス流路６における燃焼用空気予熱部７よりも上流側の燃焼排ガス流路先端側部位６ａとの熱交換を行う原料ガス加熱部８として機能する。つまり、この先端側中間筒５ｅは、互いに隣接する原料ガス流路先端側部位５ａと燃焼排ガス流路先端側部位６ａとの熱交換が可能となるように構成されている。そして、燃焼排ガス流路先端側部位６ａにおいて、熱交換を促進する燃焼排ガス流路熱交換用フィン６ｇが先端側中間筒５ｅの外周側に放射状に設けられている。
【００２６】
そして、原料ガス流路先端側部位５ａには、原料ガスＧを吸熱反応により変成する変成用触媒９が配置されている。この変成用触媒９は、原料ガス流路先端側部位５ａにおいて先端側中間筒５ｅに接触する状態で配置されている。変成用触媒９は、ニッケル（Ｎｉ）が含まれた触媒であり、球状又は粒状の担体に担持されている。また、変成用触媒９は、都市ガスと空気との混合気である原料ガスＧを吸熱反応させて変成ガスＧ’を生成する。よって、この変成ガスＧ’が燃料噴出口２１から噴出されている。
【００２７】
この変成用触媒９は、上述の如く、燃焼排ガス流路先端側部位６ａを通流する燃焼排ガスＥにより、原料ガス加熱部８を介して原料ガス流路先端側部位５ａにおいて加熱されており、この加熱により変成用触媒９が原料ガスＧを吸熱反応によって変成ガスＧ’に変成することが可能となる。例えば、変成ガスＧ’の組成は、一酸化炭素２０％、水素４０％、窒素４０％となる。この変成ガスＧ’が燃料噴出口２１から燃焼空間２０に噴出され、燃焼用空気流路４の燃焼用空気噴出口２２から燃焼空間２０に供給された燃焼用空気Ａと燃焼空間２０で混合して燃焼する。なお、原料ガスＧと燃焼用空気Ａとを混合した場合の燃焼空気比、つまり、原料ガスＧに含まれる都市ガスに対する、原料ガスＦに含まれる空気に燃焼用空気Ａを加えた空気量の燃焼空気比は、１．１〜１．３の燃焼空気比とされる。
【００２８】
一方、基端側流路配置部１０ｂは、先端側流路配置部１０ａよりも基端側に、内部に原料ガス流路５における原料ガス流路先端側部位５ａよりも上流側の原料ガス流路基端側部位５ｂが形成される基端側内部筒５ｆと、基端側内部筒５ｆを外囲して基端側内部筒５ｆとの間に燃焼用空気流路４における燃焼用空気流路先端側部位４ａよりも上流側の燃焼用空気流路基端側部位４ｂが形成される基端側中間筒４ｆと、基端側中間筒４ｆを外囲して基端側中間筒４ｆとの間に燃焼排ガス流路６における燃焼排ガス流路先端側部位６ａよりも下流側の燃焼排ガス流路基端側部位６ｂが形成される基端側外部筒６ｆとから構成されている。
【００２９】
また、基端側流路配置部１０ｂの基端側中間筒４ｆは、燃焼排ガス流路６を通流する燃焼排ガスＥとの熱交換により燃焼用空気流路４を通流する燃焼用空気Ａの予熱を行う燃焼用空気予熱部７として機能する。つまり、この基端側中間筒４ｆは、互いに隣接する燃焼用空気流路基端側部位４ｂと燃焼排ガス流路基端側部位６ｂとの熱交換が可能となるように構成されている。そして、燃焼排ガス流路基端側部位６ｂにおいて、熱交換を促進する複数の燃焼排ガス流路熱交換用フィン６ｈが基端側中間筒４ｆの外周側に放射状に設けられ、燃焼用空気流路基端側部位４ｂにおいて、熱交換を促進する複数の燃焼用空気流路熱交換用フィン４ｈが基端側中間筒４ｆの内周側に放射状に設けられている。
【００３０】
そして、先端側流路配置部１０ａにおいて、先端側内部筒４ｅ、先端側中間筒５ｅ及び先端側外部筒６ｅの夫々は、互いに軸心を同一として配置された円筒状の筒状体で構成されている。一方、基端側流路配置部１０ｂにおいて、基端側内部筒５ｆ、基端側中間筒４ｆ及び基端側外部筒６ｆの夫々は、互いに軸心を同一として配置された円筒状の筒状体で構成されている。また、これらの筒状体は、耐熱合金製でその耐熱温度は１１００℃程度とされる。
【００３１】
また、燃焼用空気流路先端側部位４ａと燃焼用空気流路基端側部位４ｂとが同じ断面積となり、また、原料ガス流路先端側部位５ａと原料ガス流路基端側部位５ｂとが同じ断面積となり、さらに、燃焼排ガス流路先端側部位６ａと燃焼排ガス流路基端側部位６ｂとの断面積が同じ面積となるように、先端側流路配置部１０ａの筒部４ｅ〜６ｅ及び基端側流路配置部１０ｂの筒部４ｆ〜６ｆの筒径が設定されている。なお、原料ガス流路先端側部位５ａの断面積は、後述する変成用触媒９が占める面積を除いた原料ガスＧが通流可能な断面積を、原料ガス流路基端側部位５ｂの断面積と同じ面積になるように設定されている。
【００３２】
また、先端側流路配置部１０ａと基端側流路配置部１０ｂとの間に、燃焼用空気流路先端側部位４ａと燃焼用空気流路基端側部位４ｂとを接続し、原料ガス流路先端側部位５ａと原料ガス流路基端側部位５ｂとを接続し、燃焼排ガス流路先端側部位６ａと燃焼排ガス流路基端側部位６ｂとを接続する流路接続部２４を備えている。
この流路接続部２４には、原料ガス流路５を横断する状態で６本の燃焼用空気流路接続管２５が設けられており、この燃焼用空気流路接続管２５によって、燃焼用空気流路先端側部位４ａと燃焼用空気流路基端側部位４ｂとが接続されて、燃焼用空気Ａが燃焼用空気流路基端側部位４ｂから燃焼用空気流路先端側部位４ａへ通流可能になるとともに、原料ガスＧが、原料ガス流路基端側部位５ｂから原料ガス流路先端側部位５ａへ通流可能になるように構成されている。
【００３３】
上述の如く、本願発明のバーナ装置１は構成され、原料ガス流路５に供給された原料ガスＧが、原料ガス流路先端側部位５ａに配置された変成用触媒９によって変成ガスＧ’に変成される。この変成ガスＧ’と燃焼用空気予熱部７において予熱された燃焼用空気Ａとが炉内で混合して燃焼する。そして、この燃焼により発生する燃焼排ガスＥが燃焼排ガス流路６に流入する。
【００３４】
また、燃焼排ガス流路６では燃焼排ガスＥの排熱が回収されるように構成されている。燃焼排ガス流路先端側部位６ａでは、原料ガス加熱部８において、原料ガス流路先端側部位５ａに配置された変成用触媒９が、原料ガスＧを変成ガスＧ’に変成する際の吸熱反応で必要となる熱が燃焼排ガスＥの排熱から回収される。さらに、燃焼排ガス流路６の下流側での燃焼排ガス流路基端側部位６ｂでは、燃焼用空気予熱部７において、燃焼用空気流路基端側部位４ｂを通流する燃焼用空気Ａを予熱するために、燃焼排ガスＥの排熱が回収される。このように、燃焼排ガスＥから排熱の回収を行うことで、バーナ装置１の全体の熱効率を向上させることができるとともに、燃焼空間２０の温度が高温に維持される。
【００３５】
そして、変成用触媒９による吸熱反応による熱回収によって、燃焼排ガス流路６内を通流する燃焼排ガスＥの温度が低下するので、原料ガス流路先端側部位５ａの下流側の燃焼排ガス流路６を流れる燃焼排ガスＥの温度を、バーナ装置１の筒部４ｅ〜６ｅ、４ｆ〜６ｆを構成する耐熱合金製の筒状体の耐熱温度以下にすることができる。よって、燃焼排ガス流路基端側部位６ｂを構成する燃焼用空気予熱部７としての基端側中間筒４ｆ及び基端側外部筒６ｆなどの過剰昇温を防止して、バーナ装置１の耐久性を向上することができる。
〔別実施形態〕
【００３６】
（１）上記実施形態では、原料ガスＧを、都市ガスと空気Ａとの混合気としたが、これに限らず、都市ガスに代えて、プロパンガス又はその他の炭化水素系の燃料ガスＦを使用しても良い。さらに、空気Ａに代えて純酸素を使用しても良い。この場合、酸素Ｏの供給量は、炭化水素系の燃料ガスＦに含まれる炭素成分を、すべて一酸化炭素にするために必要となる最小の空気量よりも多く、炭化水素系の燃料ガスＦが完全燃焼するのに必要となる理論酸素量よりも少ない量とされる。
【００３７】
（２）上記実施形態では、変成用触媒９は、原料ガス流路先端側部位５ａにおいて先端側中間筒５ｅに接触する状態で配置されたが、これに限らず、変成用触媒９が、原料ガス流路先端側部位５ａの流路内に均一に充填された状態としてもよい。
【００３８】
（３）上記実施形態では、変成用触媒９は球状又は粒状の担体に担持されたが、これに限らず、担体の形状を板状、ハニカム状等としてもよい。
【００３９】
（４）上記実施形態では、流路接続部２４には、原料ガス流路５を横断する状態で燃焼用空気流路先端側部位４ａと燃焼用空気流路基端側部位４ｂとを接続する６本の燃焼用空気流路接続管２５が設けられたが、これに限らず、流路接続部２４に、燃焼用空気流路４を横断する状態で原料ガス流路先端側部位５ａと原料ガス流路基端側部位５ｂとを接続する原料ガス流路接続管が設けられていてもよい。なお、燃焼用空気流路接続管２５及び原料ガス流路接続管の本数は６本以外の本数で構成されていてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００４０】
以上説明したように、高温の燃焼排ガスが燃焼排ガス流入口に流入することによる構成部材の過剰昇温を防止して、装置の耐久性を向上することができるバーナ装置を提供することができる。
【符号の説明】
【００４１】
４      燃焼用空気流路
４ａ    燃焼用空気流路先端側部位
４ｂ    燃焼用空気流路基端側部位
４ｅ    先端側内部筒
４ｆ    基端側中間筒
５      原料ガス流路
５ａ    原料ガス流路先端側部位
５ｂ    原料ガス流路基端側部位
５ｅ    先端側中間筒
５ｆ    基端側内部筒
６      燃焼排ガス流路
６ａ    燃焼排ガス流路先端側部位
６ｂ    燃焼排ガス流路基端側部位
６ｅ    先端側外部筒
６ｆ    基端側外部筒
７      燃焼用空気予熱部
８      原料ガス加熱部
９      変成用触媒
１０ａ  先端側流路配置部
１０ｂ  基端側流路配置部
２０    燃焼空間
２１    燃料噴出口
２２    燃焼用空気噴出口
２３    燃焼排ガス流入口
２４    流路接続部
Ａ      燃焼用空気
Ｅ      燃焼排ガス
Ｆ      燃料ガス
Ｇ      原料ガス
Ｏ      酸素
【図１】
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