(57)【要約】【課題】  白煙や粉塵、水蒸気や酸化性ガスの発生などの炉内状況に関係なく、光学式火炎検出器により火炎の有無を確実に検出することができるバーナ、及びこのバーナを備え、安定した長期運転が可能な燃焼装置を提供する。【構成】  バーナ２は燃料を供給するバーナ内筒２ａと燃焼用空気を供給するバーナ外筒２ｂとを有し、そのバーナ外筒２ｂ内の後端側にバーナ２の火炎５の有無を検出する光学式火炎検出器６が取り付けてある。光学式火炎検出器６から制御装置８に失火検知信号が送られると、遮断信号が出力されて電磁遮断弁７が燃料供給管３を閉じ、バーナ２への燃料供給を遮断する。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料を供給するバーナ内筒と、バーナ内筒の外側に同軸に配置された燃焼用空気を供給するバーナ外筒とを有するバーナであって、燃焼用空気が流れるバーナ外筒内の後端側に、バーナの火炎の有無を検出する光学式火炎検出器を設けたことを特徴とするバーナ。
【請求項２】
請求項１に記載の光学式火炎検出器を設けたバーナと、バーナへの燃料供給管に設置した電磁遮断弁と、光学式火炎検出器からの失火検知信号によって電磁遮断弁に遮断信号を出力する制御装置とを備えることを特徴とする燃焼装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、乾燥炉や加熱炉などに装備される燃焼装置、並びにその燃焼装置に使用されるバーナに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、乾燥炉や加熱炉などの炉に装備される燃焼装置には、燃料の燃焼により火炎を発生させるバーナと共に、バーナの燃焼状態を確認するための火炎検出器が取り付けられている。かかる火炎検出器の１種として、火炎の紫外線や赤外線などの放射エネルギー量により火炎の有無を検出する光学式火炎検出器が知られている。
【０００３】
従来の光学式火炎検出器を備えた燃焼装置の一具体例を、図１に示す。炉壁１に固定されたバーナ２は、バーナ内筒２ａとその外側に同軸に配置されたバーナ外筒２ｂとからなる二重管の構造を有し、バーナ内筒２ａは燃料供給管３に接続され、且つバーナ外筒２ｂは燃焼用空気供給管４に接続されている。そして、バーナ内筒２ａに供給された燃料がバーナ外筒２ｂに供給された燃焼用空気により燃焼して、バーナ２の先端から炉の燃焼室内に火炎５が放出される。
【０００４】
従来の燃焼装置においては、バーナ２の火炎５の有無を確認するための光学式火炎検出器６が、炉壁１のバーナ２とは別の位置に取り付けられている。そして、火炎５の紫外線や赤外線などを光学式火炎検出器６に導くために、光学式火炎検出器６から炉壁１を貫通して炉内に達する環状通路６ａが設けてある。また、バーナ２への燃料供給管３には電磁遮断弁７が設けてあり、光学式火炎検出器６の失火検知信号を受けた制御装置８から出力される遮断信号によって電磁遮断弁７が閉じるようになっている。
【０００５】
なんらかの原因でバーナ２が失火した場合には、光学式火炎検出器６は、検出する放射エネルギー量が所定量以下に減少することにより失火と判断し、失火検知信号を発する。この失火検知信号は制御装置８に送られ、制御装置８から電磁遮断弁７に遮断信号が出力される。この遮断信号を電磁遮断弁７受けると、電磁遮断弁７が燃料供給管３を閉じてバーナ２への燃料の供給を遮断することによって、燃料が炉内に滞留して爆発する危険を回避することができる。
【０００６】
しかし、バーナ２と別体の従来の光学式火炎検出器６は、通常はバーナ２の火炎５の斜め上方又は斜め下方に設置されているため、乾燥炉や加熱炉などの炉内に多量の塩酸ガスなどによる白煙が発生したり、都市ごみの焼却飛灰を主成分とするペレットの焼成などにおいて多量の粉塵が飛散したりする場合には、火炎５の紫外線や赤外線などが白煙や粉塵で遮られて、光学式火炎検出器６に到達する放射エネルギーが減少しやすい。その結果、バーナ２が正常に燃焼していても光学式火炎検出器６が失火と判断して、燃料遮断弁７によって燃料が遮断される事態が発生するため、安定した連続運転が困難となっていた。
【０００７】
また、一般に光学式火炎検出器６は熱に弱いうえ、火炎５の紫外線や赤外線などを光学式火炎検出器６に導く環状通路６ａを通って炉内の熱が伝わりやすい。更には、炉内に発生した白煙や粉塵、水蒸気などが環状通路６ａを通って光学式火炎検出器６に付着すると、正常な失火の検知が不可能となる。そこで、従来の光学式火炎検出器では、例えば図１に示すように光学式火炎検出器６と炉内を連通する環状通路６ａに冷却用空気を供給する必要があった（例えば、特開２００３−２８７２２７公報参照）。
【０００８】
【特許文献１】特開２００３−２８７２２７公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
従来のバーナと光学式火炎検出器を別々に備えた燃焼装置では、上記のごとく光学式火炎検出器を冷却するために冷却用空気を供給する必要があった。しかしながら、供給された冷却用空気は光学式火炎検出器を冷却して炉内に入り、炉内温度を低下させるという問題があった。しかも、この冷却用空気によって炉内に過剰の酸素が供給されることになるため、炉内の燃焼状態の制御が難しくなったり、還元雰囲気での運転が困難になるという問題もあった。
【００１０】
一方、炉内に発生した白煙や粉、水蒸気などの影響をほとんど受けることがなく、また冷却用空気を供給する必要がない火炎検出器として、火炎の中に電極を挿入して電流値を測定するフレームロッド式や、火炎周囲の温度を直接測定する熱電対式の検出器も知られている。しかし、いずれの方式の火炎検出器も、火炎中又は火炎近傍に設置されるため火炎により劣化しやすく、また炉内に塩酸ガスなどが発生する場合は腐食が進行しやすいという欠点がある。
【００１１】
本発明は、このような従来の事情に鑑み、白煙や粉塵、水蒸気や酸化性ガスの発生などの炉内状況に関係なく、光学式火炎検出器により火炎の有無を確実に検出することができるバーナを提供すること、及びこのバーナを用いることによって、炉内の燃焼状態の制御が容易であり、常に安定した長期運転が可能な燃焼装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するため、本発明が提供するバーナは、燃料を供給するバーナ内筒と、バーナ内筒の外側に同軸に配置された燃焼用空気を供給するバーナ外筒とを有するバーナであって、燃焼用空気が流れるバーナ外筒内の後端側に、バーナの火炎の有無を検出する光学式火炎検出器を設けたことを特徴とする。
【００１３】
また、本発明が提供する燃焼装置は、上記した本発明による光学式火炎検出器を設けたバーナと、バーナへの燃料供給管に設置した電磁遮断弁と、光学式火炎検出器からの失火検知信号によって電磁遮断弁に遮断信号を出力する制御装置とを備えることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、バーナ外筒内に光学式火炎検出器が組み込まれているので、バーナ外筒とバーナ内筒の間からバーナ先端の火炎を最短距離で捉えることができる。従って、炉内において多量の白煙や粉塵などが発生してもバーナの火炎を確実に検出でき、バーナが正常に燃焼しているにもかかわらず燃料が遮断されることがなくなり、乾燥炉や加熱炉などを常に安定した状態で長期間連続して運転することが可能となる。
【００１５】
また、バーナに組み込まれた光学式火炎検出器は、バーナ外筒に供給される燃焼用空気に常に曝されているため、その燃焼用空気によって冷却され、冷却用空気を別途供給する必要がなくなる。その結果、冷却用空気の流入による炉内温度の低下や炉内酸素濃度の上昇を防ぐことができ、炉内の燃焼状態の制御が容易であると共に、還元雰囲気での運転も可能である。更には、炉内で発生した白煙や粉塵、水蒸気や酸化性ガスなどは、燃焼用空気のためにバーナ外筒内に侵入することができず、光学式火炎検出器に触れることがないため、この点でも安定した長期連続運転が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明におけるバーナは、例えば図２に示すように、バーナ２に燃料を供給するバーナ内筒２ａと燃焼用空気を供給するバーナ外筒２ｂとを備え、バーナ外筒２ｂがバーナ内筒２ａの外側に同軸に配置された二重管の構造を有している。このバーナ２のバーナ外筒２ｂ内には、バーナ２を炉壁１に装備したとき燃焼室の外側（炉外）となる後端側に、通常の光学式火炎検出器６が設置されている。そのため、光学式火炎検出器６は、バーナ内筒２ａとバーナ外筒２ｂの間を通してバーナ２先端の火炎５を後方から最短距離で捉えることができるため、炉内に発生した白煙や粉塵などにより遮られることなく、バーナ２の火炎５を確実に検出することができる。
【００１７】
また、バーナ外筒２ｂ内に配置された光学式火炎検出器６は、燃焼用空気供給管４からバーナ外筒２ｂに供給される燃焼用空気によって冷却されるため、冷却用空気を別途供給する必要がない。その結果、炉内の燃焼室に流入する空気は燃焼用空気のみとなり、従来のような冷却用空気の流入による炉内温度の低下や炉内酸素濃度の上昇を防ぐことができる。しかも、バーナ２を炉壁１に取り付けたとき、光学式火炎検出器６は炉外に位置し且つバーナ外筒２ｂ内の燃焼用空気の流れによって保護されているため、火炎５による劣化や炉内ガスによる腐食がなく、長期的に安定して使用することが可能である。
【００１８】
本発明の燃焼装置は、上記した光学式火炎検出器６を設けたバーナ２を備えると共に、バーナ２への燃料供給管３に配置した電磁遮断弁７と、電磁遮断弁７に遮断信号を出力する制御装置８を備えている。光学式火炎検出器６は、火炎５の放射エネルギー量が所定量以下に減少したことを検知すると、バーナ２の失火と判断して失火検知信号を制御装置８に送る。この失火検知信号によって制御装置８から電磁遮断弁７に遮断信号が送られ、燃料供給管３が遮断されるようになっている。
【実施例】
【００１９】
本発明のバーナ及び燃焼装置について、図２を参照して更に詳しく説明する。図２は本発明のバーナ２を備えた燃焼装置の一具体例であり、都市ごみの焼却飛灰を主成分とするペレットの焼成に用いるロータリーキルンの炉壁１に取り付けた状態を示している。
【００２０】
バーナ２はバーナ内筒２ａとバーナ外筒２ｂの二重管構造を有し、バーナ内筒２ａは直径４０ｍｍのＳＵＳ３０４製の鋼管からなり、バーナ外筒２ｂは直径１５０ｍｍのＳＵＳ３１０Ｓ製の鋼管で構成されている。バーナ外筒２ｂの最後端部には光学式火炎検出器６が取り付けてあり、バーナ２の火炎５が発生する放射エネルギー量の検出により火炎５の有無を判断して、火炎６が失火した場合には失火検知信号を制御装置８に送るようになっている。
【００２１】
また、バーナ内筒２ａの後端側にはバーナ２に燃料を供給する燃料供給管３が接続され、バーナ外筒２ｂの後端側にはバーナ２に燃焼用空気を供給する燃焼用空気供給管４が接続されている。そして、燃料供給管３には制御装置８に電気的に接続された電磁遮断弁７が取り付けてあり、光学式火炎検出器６の失火検知信号を受けた制御装置８からの遮断信号により、電磁遮断弁７が燃料供給管３を遮断して燃料の供給を停止するようになっている。
【００２２】
実際に、図２に示す本発明の燃焼装置を備えたロータリーキルンを用いて、都市ごみの焼却飛灰を主成分とするペレットの焼成実験を行った。即ち、焼成の際に炉内で多量の粉塵が飛散するように、焼却飛灰を主成分とするペレットの組成や成形圧などを調整して焼成を実施した。その結果、炉内に多量の粉塵が発生した状態でも、バーナ２の紫外線や赤外線などによる放射エネルギーは粉塵に遮られることなく光学式火炎検出器６に到達し、バーナ２が正常に燃焼していることを確認することができた。
【００２３】
また、バーナ２に取り付けた光学式火炎検出器６は、バーナ外筒２ｂ内を流れる燃焼用空気によって冷却されるため、別に冷却用空気を光学式火炎検出器６に供給しなくても、正常に動作することが確認できた。更に、バーナ外筒２ｂ内の燃焼用空気は炉内に向かって流れているため、炉内に発生した粉塵などの炉内雰囲気はバーナ外筒２ｂ内に侵入せず、光学式火炎検出器６に悪影響を与えることもなかった。
【００２４】
尚、実際にバーナ２が失火すると、放射エネルギー量が所定量以下に減少したことを光学式火炎検出器６が検出して失火と判断し、失火検知信号を制御装置８に送り、制御装置８からの遮断信号を受けた電磁遮断弁７が燃料供給管３を閉じて燃料の供給を遮断した。この動作により、バーナ２が失火したにもかかわらず燃料が炉内に供給され続け、高温の炉内に滞留して爆発する危険をなくすことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】従来のバーナを備えた燃焼装置を示すの概略の断面図である。
【図２】本発明によるバーナを備えた燃焼装置の一具体例を示す概略の断面図である。
【符号の説明】
【００２６】
１      炉壁
２      バーナ
２ａ    バーナ内筒
２ｂ    バーナ外筒
３      燃料供給管
４      燃焼用空気供給管
５      火炎
６      光学式火炎検出器
７      電磁遮断弁
８      制御装置
【図１】
2006308110.tif 000003
【図２】
2006308110.tif 000004