(57)【要約】      （修正有）【課題】少ない流量のパイロットガスによって、短時間に、確実に点火することができるパイロットバーナー点火装置を提供することを課題とする。【解決手段】メインバーナーの着火に用いられるパイロットバーナーの点火装置であって、発熱部１２を有するグロープラグ１０と、このグロープラグ１０が収納されるガスホルダー２０と、を備え、前記ガスホルダー２０は、前記グロープラグ１０が挿通される筒状部２１と、その挿入方向の一端に設けられるキャップ部２２と、を有し、前記筒状部２１と前記キャップ部２２の間には、前記ガスホルダー２０内に点火用ガスを導入するガス導入口２３が設けられ、前記キャップ部２２には、前記ガス導入口２３から導入された前記点火用ガスを前記発熱部１２に接触させるガス溜室２４と、このガス溜室２４内の前記点火用ガスを排出するガス排出口２５と、が設けられていることを特徴とする構成となっている。【選択図】図１
2018040538.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
メインバーナーの着火に用いられるパイロットバーナーの点火装置であって、
発熱部を有する点火用プラグと、この点火用プラグが収納されるガスホルダーと、を備え、
前記ガスホルダーは、前記点火用プラグが挿通される筒状部と、その挿入方向の一端に設けられるキャップ部と、を有し、
前記筒状部と前記キャップ部の間には、前記ガスホルダー内に点火用ガスを導入するガス導入口が設けられ、
前記キャップ部には、前記ガス導入口から導入された前記点火用ガスを前記発熱部に接触させるガス溜室と、このガス溜室内の前記点火用ガスを排出するガス排出口と、が設けられていることを特徴とする、パイロットバーナー点火装置。
【請求項２】
前記ガス排出口は、前記キャップ部の側面に設けられていることを特徴とする、請求項１に記載のパイロットバーナー点火装置。
【請求項３】
前記発熱部は、前記キャップ部内に挿入されており、
前記ガス排出口は、前記発熱部と最も近接する位置に形成されていることを特徴する、請求項１又は請求項２に記載のパイロットバーナー点火装置。
【請求項４】
前記ガス導入口は、前記ガス排出口よりも大径に形成されていることを特徴とする、請求項１〜３の何れかに記載のパイロットバーナー点火装置。
【請求項５】
前記点火用プラグは、グロープラグであることを特徴とする、請求項１〜４の何れかに記載のパイロットバーナー点火装置。
【請求項６】
請求項１〜５の何れかに記載のパイロットバーナー点火装置を先端部に備えたことを特徴とする、フレアスタック。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、メインバーナーの着火に使用されるパイロットバーナーの点火装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
通常、原油採掘施設、ガス処理施設、製油所等の各種プラントにおいては、プラントの起動時、停止時あるいは負荷変動・緊急停止時に大量の可燃性ガス（余剰ガス）が排出される。この可燃性ガスは、一酸化炭素、水素及び炭化水素を主成分としており、そのまま大気中に放散すると危険である。そのため各種プラントでは、図４に示すような、フレアスタックＦＳと呼ばれる可燃性ガス焼却用の塔を設置し、有害な可燃性ガスを燃焼処理・無害化している。
【０００３】
フレアスタックＦＳの代表的な構造を図５に示す（特許文献１参照）。このフレアスタックＦＳは、各種プラントで発生した可燃性ガスを排出するメインバーナー１００と、このメインバーナー１００から排出される可燃性ガスの着火を行うパイロットバーナー２００と、を備えている。このパイロットバーナー２００は、いつ何時メインバーナー１００から可燃性ガスが排出されても着火が可能なよう、火種として常時燃焼しているのが通常である。
【０００４】
特許文献１に記載のパイロットバーナー２００の点火方式としては、火炎を地上からパイロットバーナー２００まで走らせる方式（いわゆる打ち上げ方式）が採用されている。この打ち上げ方式は、地上近くに配置された点火装置３００で火炎を発生させ、この火炎をパイロットバーナー２００までイグナイターパイプＰ２を通じて伝播させることにより、パイロットガスに引火させている。その後は、パイプＰ０を介してパイロットガスを供給し続けることにより、パイロットバーナー２００は燃焼し続ける構成となっている。また、この他の点火方式としては、特許文献２に示されているようなダイレクト着火方式が知られている。
このような従来の点火方式（以下従来法という。）においては、パイロットガスの着火にスパークプラグが用いられることがほとんどであった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−１７６９１４号公報
【特許文献２】実開平３−８７０２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、上述した打ち上げ方式（特許文献１参照）やダイレクト方式（特許文献２参照）で点火した場合には、点火した火種を絶やすことなく燃やし続けるために、充分な量のパイロットガスを供給し続けなければならない。このように、従来法においては、火種を維持するためにパイロットガスを大量に消費してしまい、不経済であるという問題があった。また、このような資源の大量消費は、地球温暖化の防止や省資源・省エネルギーの推進などの環境問題に反しているという問題があった。
【０００７】
また、従来法においては、スパークプラグを採用していたが、ダイレクト着火方式においては、このスパークプラグは高温の火炎に曝されることによって損耗が速く、寿命が短い。また、十数回に１回は着火に失敗するなど、着火の信頼性が低いという問題があった。さらに、打ち上げ方式においては、イグナイターパイプＰ２を通じて火炎をパイロットバーナー２００まで伝播させる必要があるが、このイグナイターパイプＰ２内で消炎してしまうケースがあり、かつ、着火完了までに長時間を要し、着火の信頼性が低いという問題があった。
【０００８】
本発明は、上記実情に鑑みてなされた発明であり、少ない流量の予混合パイロットガスによって、短時間に確実に点火することができ、かつ、長寿命を保証することができるパイロットバーナー点火装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するため、本発明に係る予混合式パイロットバーナー点火装置は、メインバーナーの着火に用いられるパイロットバーナーの点火装置であって、発熱部を有する点火用プラグと、この点火用プラグが収納されるガスホルダーと、を備え、前記ガスホルダーは、前記点火用プラグが挿通される筒状部と、その挿入方向の一端に設けられるキャップ部と、を有し、前記筒状部と前記キャップ部の間には、前記ガスホルダー内に点火用ガスを導入するガス導入口が設けられ、前記キャップ部には、前記ガス導入口から導入された前記点火用ガスを前記発熱部に接触させるガス溜室と、このガス溜室内の前記点火用ガスを排出するガス排出口と、が設けられていることを特徴とする。
【００１０】
このように、ガス溜室を有するガスホルダーを備えることにより、ガス溜室内に点火用ガスが溜まるため、上述した従来法よりも少ない流量で点火用ガスを供給する場合であっても、確実にパイロットバーナーを点火させることができる。
また、発熱部はガス溜室内に設けられるため、供給される点火用ガスの流れによって発熱部が冷やされてしまうことを抑制することができる。そのため、発熱部は点火用ガスの発火に必要な温度を保つことができる。
【００１１】
本発明の好ましい形態では、前記ガス排出口は、前記キャップ部の側面に設けられていることを特徴とする。
このように、キャップ部の側面にガス排出口が設けられていることにより、ガス排出口から排出される火炎（着火済みの点火用ガス）によって、効率よくガスホルダー外の点火用ガスに引火させることができる。
【００１２】
本発明の好ましい形態では、前記発熱部は、前記キャップ部内に挿入されており、前記ガス排出口は、前記発熱部と最も近接する位置に形成されていることを特徴する。
このように、ガス排出口を発熱部と近接した位置に配置することにより、ガス溜室内の点火用ガスが、ガス排出口から排出されるまでに発熱部と接触させることができる。
【００１３】
本発明の好ましい形態では、前記ガス導入口は、前記ガス排出口よりも大径に形成されていることを特徴とする。
このように、ガス導入口がガス排出口よりも大径に形成されていることにより、ガス溜室に点火用ガスが溜まるよう構成することができる。
【００１４】
本発明の好ましい形態では、前記点火用プラグは、耐熱グロープラグであることを特徴とする。
このように、点火用プラグとして耐熱グロープラグを採用することにより、低い電圧で、短時間に発熱部を予混合パイロットガスの発火温度以上に昇温することができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、少ない流量の予混合パイロットガスによって、短時間に確実に点火することができるパイロットバーナー点火装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の一実施形態に係るパイロットバーナー点火装置の分解斜視図である。
【図２】本発明の一実施形態に係るパイロットバーナー点火装置の図１のＦ２−Ｆ２線断面図である。
【図３】本発明の一実施形態に係るパイロットバーナー点火装置をパイロットバーナーに取り付けた様子を示す縦断面図である。
【図４】プラントに設置されるフレアスタックの代表例を示す外観斜視図である。
【図５】フレアスタックの代表的な構造を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明を図面に示した好ましい一実施形態について図１〜３を用いて詳細に説明する。本発明の技術的範囲は、添付図面に示した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された範囲内において、適宜変更が可能である。
【００１８】
図１（ａ）は、本発明に係るパイロットバーナー点火装置の分解斜視図を示しており、図１（ｂ）は、図１（ａ）を組み立てた状態の外観斜視図を示している。図２は、図１（ａ）のＦ２−Ｆ２線に沿って示す、本発明にガスホルダー２０の断面図を示している。図３は、本発明に係るパイロットバーナー点火装置を予混合パイロットバーナーＰＢに取り付けた様子を示している。
【００１９】
本発明の一実施形態に係るパイロットバーナー点火装置は、図１及び図２に示すように、発熱部１２を有するグロープラグ１０（点火用プラグの一例）と、このグロープラグ１０が収納されるガスホルダー２０と、を備えている。このグロープラグ１０としては、セラミックグロープラグやメタルグロープラグ等を例示できるが、この他にも発熱部１２を有する点火用プラグであれば採用することができる。
【００２０】
グロープラグ１０は、概略円筒状に形成されたハウジング１１と、このハウジング１１の先端側に設けられた発熱部１２と、基端側に設けられた電極部１３と、を備えている。
【００２１】
なお、本実施形態では、グロープラグ１０の軸方向に沿ってハウジング１１から発熱部１２に向かう方向を上方向とし、逆にハウジング１１から電極部１３に向かう方向を下方向として上下方向を定める。
【００２２】
ハウジング１１は、発熱部１２が設けられるハウジング先端部１１ａと、電極部１３が設けられるハウジング本体１１ｂと、を有している。このハウジング先端部１１ａは、ハウジング本体１１ｂよりも小径に形成されており、このハウジング１１は全体として先細った形状に形成されている。
【００２３】
また、ハウジング本体１１ｂの基端側の側面には、ガスホルダー２０と接続するための雄ネジ部１４が形成されており、この雄ネジ部１４にはストッパー１５が設けられている。この雄ネジ部１４は、後述するガスホルダーの雌ネジ部２７と螺合され、ストッパー１５はワッシャＷを介して雌ネジ部２７の下面に圧接される。なお、このストッパー１５は、上下移動可能に構成して、グロープラグ１０の挿入位置を調節できるよう構成してもよい。
【００２４】
発熱部１２は、棒状に形成されており、ハウジング１１の軸方向に沿って、ハウジング先端部１１ａに突設されている。なお、この発熱部１２は、棒状である例を示したが、これに限られることはなく、環状やスパイラル状のものを採用してもよい。
電極部１３は、電源部（図示せず）に接続されており、例えば、セラミックグロープラグを使用する場合には、１６Ｖ程度の電源部と接続することで、発熱部１２を１３００℃程度の温度で加熱させることができる。
【００２５】
ガスホルダー２０は、グロープラグ１０が挿通される筒状部２１と、その挿入方向の一端に設けられるキャップ部２２と、を有し、この筒状部２１とキャップ部２２の間には、ガスホルダー２０内に予混合パイロットガスＰＧ（点火用ガス）を導入するためのガス導入口２３が設けられている。
なお、予混合パイロットガスＰＧとは、ベンチュリー（１次空気吸引設備）Ｖ１により空気と混合されたパイロットガスＰＧ０のことをいう。
【００２６】
筒状部２１は、このパイロットバーナー点火装置を予混合パイロットバーナーＰＢの中心に配置するための接続片２６と、前記グロープラグ１０の前記雄ネジ部１４が接続される雌ネジ部２７と、を有している。
【００２７】
キャップ部２２は、天面部分２２ａと側面部分２２ｂを有する有天筒状に形成されており、このキャップ部２２には、ガス導入口２３から導入された予混合パイロットガスＰＧを発熱部１２に接触させるガス溜室２４と、このガス溜室２４内の予混合パイロットガスＰＧを排出するガス排出口２５と、が形成されている。
【００２８】
ガス溜室２４は、キャップ部２２の天面部分２２ａ及び側面部分２２ｂに囲われた中空部に形成されており、図３に示すように、予混合パイロットガスＰＧの一部がガス導入口２３からガスホルダー２０内に導入されるよう構成されている。このガスホルダー２０内に導入された予混合パイロットガスＰＧは、ガス溜室２４内に充満し、このガス溜室２４に挿入される発熱部１２と接触して発火する。
【００２９】
ガス排出口２５は、キャップ部２２の側面部分２２ｂに形成されており、ガス溜室２４で発火した予混合パイロットガスＰＧが火炎となって、ガスホルダー２０の径方向の外側に向かって放出される。この火炎がガスホルダー２０外の予混合パイロットガスＰＧに引火することで、予混合パイロットバーナーが点火させられる。
【００３０】
なお、ガス排出口２５は、ガス導入口２３よりも小径に形成されており、ガスホルダー２０内に導入される予混合パイロットガスＰＧよりも、排出される予混合パイロットガスＰＧの量が多くならないよう構成されている。
さらに、このガス排出口２５は、キャップ部２２側面部分２２ｂの発熱部１２と最も近接する位置に形成されている。すなわち、キャップ部２２内に挿入される発熱部１２と同様の高さに設けられている。
また、図１及び図２においては、ガス排出口２５を２つ設けた例を示したが、３つ４つ設けても良い。
【００３１】
ガス導入口２３は、筒状部２１とキャップ部２２の間に形成されており、このガス導入口２３の内側には、小径に形成されたハウジング先端部１１ａが位置している。このように、ガス導入口２３の内側に小径のハウジング先端部１１ａが位置していることにより、多くの予混合パイロットガスＰＧをガスホルダー２０内に導入できるよう構成されている。
【００３２】
パイロットガスＰＧ０としては、安定した燃焼性を有し、安定して供給できる燃料であることが望ましく、例えば、ＬＰＧやプロパンガス、都市ガス等が使用される。このパイロットガスＰＧ０は、地上からパイロットバーナーまで延びるパイプＰ０，ベンチュリー（１次空気吸引設備）Ｖ１および予混合パイロットガス用パイプＰ１を介して供給されている（図５参照）。そのため、本実施形態によれば、パイロットガスＰＧ０を供給するだけでよいため、図５のように、点火装置用のイグナイターパイプＰ２を設置する必要がない。このパイロットガスＰＧ０の流量としては、例えば、１０００〜１００００ｋｃａｌ／ｈの範囲で供給される。
【００３３】
また、本実施形態に係るパイロットバーナー点火装置の予混合パイロットバーナーＰＢへの取付例としては、図３に示すように、パイプＰ１の中心に配置されるように取り付けられている。また、このパイプＰ１には、逆火防止の機能を有するパイロットノズルＪを介して耐風雨性能を有するパイロットウェザープルーフＦが取り付けられている。
また、このパイロットバーナー点火装置及び予混合パイロットバーナーＰＢは、フレアスタックＦＳの先端部に取り付けられる。
【００３４】
本発明によれば、少ない流量のパイロットガスＰＧ０で、予混合パイロットバーナーＰＢを点火させることができる。すなわち、予混合パイロットガスＰＧを溜めるガス溜室２４を有したガスホルダー２０を備えることにより、少ない流量でパイロットガスＰＧ０を供給した際に、ガス溜室２４に予混合パイロットガスＰＧを溜め、発熱部１２に接触させることにより確実に着火させることができる。このため、パイロットガスＰＧ０の供給流量が、１０００ｋｃａｌ／ｈ程度の少ない流量であっても予混合パイロットバーナーＰＢを確実に点火させることができる。
【００３５】
また、本発明によれば、グロープラグ１０の周囲にガスホルダー２０を備えることにより、発熱部１２が冷えてしまうことを抑制することができる。すなわち、ガスホルダー２０を設けることにより、予混合パイロットガスＰＧの供給による風（冷風）が発熱部１２に直接当たってしまうことを抑制して、発熱部１２の温度を高温に保つことができる。これにより、発熱部１２は予混合パイロットガスＰＧの発火温度以上の温度を保つことができる。
【００３６】
また、本発明によれば、ガス排出口２５は、キャップ部２２の側面部分２２ｂに設けられているため、ガスホルダー２０の外側面側を流れる予混合パイロットガスＰＧに、ガス溜室２４内で着火した予混合パイロットガスＰＧを垂直に当てることにより、効率よくガスホルダー２０外の予混合パイロットガスＰＧに引火させることができる。
【００３７】
また、本発明によれば、ガス排出口２５は、キャップ部２２内に挿入された発熱部１２の挿入位置と近接する位置に配置していることにより、排出される予混合パイロットガスＰＧが確実に発熱部１２と接触して着火するよう構成されている。
【００３８】
また、本発明によれば、ガス導入口２３はガス排出口２５よりも大径に形成されていることにより、ガス溜室２４に予混合パイロットガスＰＧが溜まるよう構成することができる。すなわち、ガスホルダー２０内に導入される予混合パイロットガスＰＧよりも、排出される予混合パイロットガスＰＧを少量に設定することにより、予混合パイロットガスＰＧをガス溜室２４に効率よく溜めることができる。
【００３９】
また、本発明に係るパイロットバーナー点火装置をフレアスタックＦＳの先端部に配置することにより、メインバーナーから排出される可燃性ガスに引火させて、確実に有害な可燃性ガスを燃焼処理・無害化することができる。すなわち、打ち上げ方式等においては、地上に設けた点火装置３００からイグナイターパイプＰ２を通じて火炎を伝播させる必要があり、着火完了までに長時間を要し、イグナイターパイプＰ２の途中で消炎してしまう等の問題があったが、本発明に係るパイロットバーナー点火装置は、火種としてフレアスタックＦＳの先端部に配置されることにより、短時間に確実に可燃性ガスを発火させることができる。
さらに、本発明に係るパイロットバーナー点火装置を採用する場合には、点火装置３００及びイグナイターパイプＰ２を設ける必要がないため、製造コストを低減することができる。
【符号の説明】
【００４０】
１０  グロープラグ
１１  ハウジング
１２  発熱部
１３  電極部
２０  ガスホルダー
２１  筒状部
２２  キャップ部
２３  ガス導入口
２４  ガス溜室
２５  ガス排出口
【図１】
2018040538.tif 000003
【図２】
2018040538.tif 000004
【図３】
2018040538.tif 000005
【図４】
2018040538.tif 000006
【図５】
2018040538.tif 000007
【手続補正書】
【提出日】平成29年11月13日(2017.11.13)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
メインバーナーの着火に用いられるパイロットバーナーの点火装置であって、発熱部を有する点火用プラグと、この点火用プラグが収納されるガスホルダーと、を備え、前記ガスホルダーは、前記点火用プラグが挿通される筒状部と、その挿入方向の一端に設けられるキャップ部と、を有し、前記筒状部と前記キャップ部の間には、前記ガスホルダー内に点火用ガスを導入するガス導入口が設けられ、前記キャップ部には、前記発熱部の先端を取り囲んで前記ガス導入口から導入された前記点火用ガスを滞留させるガス溜室と、このガス溜室内の前記点火用ガスを排出するガス排出口とが設けられ、前記ガス排出口は、前記キャップ部の側面で前記発熱部と最も近接する位置に形成されていることを特徴とする、パイロットバーナー点火装置。
【請求項２】
前記ガス導入口は、前記ガス排出口よりも大径に形成されていることを特徴とする、請求項１に記載のパイロットバーナー点火装置。
【請求項３】
前記点火用プラグは、グロープラグであることを特徴とする、請求項１または請求項２に記載のパイロットバーナー点火装置。
【請求項４】
請求項１〜３の何れかに記載のパイロットバーナー点火装置を先端部に備えたことを特徴とする、フレアスタック。