(57)【要約】炉用の再生式バーナ装置、およびそのような装置から汚染物質を除去する方法である。バーナ装置が、燃料および燃焼用ガスが供給されたときの点火中時に、炉内へ熱および廃ガスを定期的に導入するためのバーナと、耐火性粒子を含んでいる媒体ベッドと、点火中に前記バーナへ燃焼用ガスを送給し点火終了時に前記炉から廃ガスを取り出すためのダクトと、を備えている。ダクトが、燃焼用ガスおよび廃ガスを順次に媒体ベッドへと通す。汚染除去ガスの急激な流れを前記媒体ベッドへと定期的に送給するための手段が設けられている。急激な流れは、媒体ベッドに集まった前記廃ガスからの汚染物質を脱離させるために充分な力を有するものである。
2008519230.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
炉用の再生式バーナ装置であって、
燃料および燃焼用ガスが供給されたときの点火期間中に、炉内へと熱および廃ガスを定期的に導入するためのバーナと、
耐火性の粒子を含んでいる媒体ベッドと、
前記点火期間中に前記バーナへと燃焼用ガスを送給し、前記点火の終了時に前記炉から廃ガスを取り出すダクトであって、前記燃焼用ガスおよび前記廃ガスを順次に前記媒体ベッドへと通すダクトと、
前記媒体ベッドに集まった前記廃ガスからの汚染物質を脱離させるに充分な力である汚染除去ガスのパルスを、前記媒体ベッドへ定期的に送給するための手段と、
を備えていることを特徴とする装置。
【請求項２】
前記手段が、前記汚染除去ガスの源と、前記源から前記媒体ベッドへと前記汚染除去ガスを運ぶための管と、前記源から前記管を通る前記汚染除去ガスの前記急激な流れを解放するための手段と、を有していることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記管が、前記媒体ベッドに隣接して位置する少なくとも１つの排出口を有していることを特徴とする請求項２に記載の装置。
【請求項４】
前記媒体ベッドがプレナムの上方の多孔の支持体上に支持され、前記少なくとも１つの排出口が前記多孔の支持体に面して前記プレナムに配置されている、ことを特徴とする請求項３に記載の装置。
【請求項５】
前記汚染除去ガスの前記源が前記汚染除去ガスを圧力状態で保持するリザーバであり、前記急激な流れを解放するための前記手段が、前記リザーバを実質的に瞬時に放出させることができるオン／オフ・バルブである、ことを特徴とする請求項２に記載の装置。
【請求項６】
前記少なくとも１つの排出口が、前記排出口へとつながる管の断面積と実質的に同じ断面積を有していることを特徴とする請求項２に記載の装置。
【請求項７】
前記管が、前記源から遠い方の前記管の端部に位置する端部排出口と、該端部排出口と前記源との間に位置する少なくとも１つの中間排出口とを有している、ことを特徴とする請求項２に記載の装置。
【請求項８】
前記少なくとも１つの中間排出口が、前記管内の汚染除去ガスの前記流れの一部を前記少なくとも１つの中間排出口へとそらしつつ、汚染除去ガスの前記流れの他の部分を前記管を通って前記端部開口へと流すことができるよう、前記管内に連携した邪魔板を有しており、該邪魔板および前記排出口の断面積が、前記排出口の全体から実質的に等しい容量の前記流れを送出するように構成されている、ことを特徴とする請求項７に記載の装置。
【請求項９】
前記管が、前記源に隣接する主部と、前記主部から分岐する少なくとも２つの分岐部とを有しており、それぞれの分岐部が、前記媒体ベッドに隣接する少なくとも１つの排出口を有している、ことを特徴とする請求項２に記載の装置。
【請求項１０】
前記分岐部および排出口が、前記ガスの流れを前記媒体ベッドの異なる部分へと同時に送給するように配置されている、ことを特徴とする請求項９に記載の装置。
【請求項１１】
炉の再生式バーナ用の媒体ベッド装置であって、
耐火性の粒子を含んでいる媒体ベッドと、
廃ガスおよび燃焼用ガスを順次に、前記ベッドからバーナへと通し、炉から前記ベッドへと通すダクトと、
前記ベッドに集まった前記廃ガスからの汚染物質を脱離させるに充分な力である汚染除去ガスのパルスを、前記ベッドへと送給するための手段と、
を有していることを特徴とする装置
【請求項１２】
前記粒子がガス透過性の支持体上に支持され、前記手段が前記ガスのパルスを前記支持体を通して送給するように配置されている、ことを特徴とする請求項１１に記載の装置。
【請求項１３】
前記汚染除去ガスの流れを送給するための前記手段が、前記粒子の相対運動を生じさせるための強度および継続時間のものであることを特徴とする請求項１１に記載の装置。
【請求項１４】
前記手段が、圧力下のガスの源と、前記圧力状態のガスを前記源から前記ベッドに隣接する位置へと送給するための配送管とを有している、ことを特徴とする請求項１１に記載の装置。
【請求項１５】
前記配送管が、前記ベッドに隣接して位置する唯１つの排出口を有していることを特徴とする請求項１４に記載の装置。
【請求項１６】
前記唯１つの排出口が、前記排出口へとつながる管の断面積と実質的に同じ断面積を有していることを特徴とする請求項１５に記載の装置。
【請求項１７】
炉用の再生式バーナの媒体ベッドの汚染除去方法であって、
前記媒体ベッドにガスのパルスを定期的に加えることを含んでおり、
前記パルスが、前記媒体ベッドに集まった前記廃ガスからの汚染物質を脱離させるための充分な力のものである、
ことを特徴とする方法。
【請求項１８】
前記媒体ベッドに加えられるガスのパルスが、１〜５キロニュートンの間の力を供給することを特徴とする請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
再生式バーナの媒体ベッドのための汚染除去装置であって、
ガスのパルスを生成するための手段と、ガスのパルスを受け取って、自身の少なくとも１つの排出口まで運ぶための管とを有しており、
前記少なくとも１つの排出口が、前記少なくとも１つの排出口へとつながる管の断面積と実質的に同じ断面積を有している、
ことを特徴とする装置。
【請求項２０】
前記ガスのパルスを生成するための手段が、ガス・キャノンであることを特徴とする請求項１９に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アルミニウム・スクラップなどの金属、ガラス、および他の材料の溶融を目的とする炉を加熱するために使用される再生式のバーナに関する。さらに詳しくは、本発明は、そのようなバーナにおいて使用される媒体ベッド、及びそのような媒体ベッドを通過する空気流を最大に保つやり方に関する。
【背景技術】
【０００２】
再生バーナは、炉を加熱するために長年にわたって使用されているが、通常であれば浪費されてしまう熱を再生利用するので、燃料効率を改善するように設計されている。通常は、２つの燃料バーナが並行して使用され、２つの再生媒体ベッドに組み合わせられている。それぞれの媒体ベッドは、その時点でのガスとベッドとの相対温度に応じて、ベッドを通過するガスから熱を吸収することができ、あるいはベッドを通過するガスへ熱を放出することができる耐熱性の粒子で作られている。バーナは、燃焼用ガス（通常は、空気である）中で燃料を燃焼させることによって熱を生成し、それにより、炉内へ導入され最終的には高温の廃ガスとして炉から取り出される高温のガスを生成する。２つのバーナのうちの第１のバーナが動作しているとき、このバーナによって生成される廃ガスが炉から取り出され、媒体ベッドのうちの第２の媒体ベッドに通されて媒体を加熱する。第１のバーナのための燃焼用ガスは第１の媒体ベッドを通って引き込まれるが、このとき、第１の媒体ベッドは、先のバーナ・サイクルにより既に高温になっている媒体によって加熱される。効率を最大にするように意図された時間間隔（多くの場合、３０秒〜３分である）の後、第１のバーナが停止（オフ：off）され、第２のバーナが点火される。第２のバーナのための燃焼用ガスが第２の媒体ベッド（第１のバーナからの廃ガスによって前もって加熱されている媒体ベッド）を通って引き込まれ、第２のバーナからの廃ガスが炉から取り出されて第１の媒体ベッドに通され、第１のベッドが再び加熱される。このやり方でバーナをサイクルさせることによって、廃熱がかなりの程度まで捕捉されて炉へと戻され、その結果、炉の運転の効率が改善される。当然ながら、或るバーナ群からの廃ガスが関連の再生媒体ベッドによって他のバーナ群からの燃焼用ガスを予熱するために使用される限りにおいて、１つの炉について３つ以上のバーナを使用することも可能である。
【０００３】
このやり方で使用される再生バーナの欠点は、それらに組み合わせられた媒体ベッドが、通常は、炉から取り出されてベッドに通される廃ガスの成分によって汚染される点にある。汚染物質の性質は、炉内で加熱される材料に依存して決まる。例えば、炉がアルミニウム・スクラップの再溶融に使用される場合には、汚染物質は塩フラックスであると考えられる。汚染物質は、固体（ときには液体）の堆積物の形態をとり、それらがベッドに蓄積され、最終的にはベッドを通過するガスの流れを少なくする。これらの汚染物質は、通常は、高温の廃ガス中では気体または液体の形態であるが、再生媒体ベッドにおいてガスが冷却されるときに凝縮する。他の場合には、汚染物質が、廃ガス中に存在する塵埃または他の固体の形態であって、ベッドの媒体中に捕捉される。時間とともに汚染物質が、除去困難な閉塞を形成する。この問題は、従来技術においてよく知られており、汚染の堆積物をなんらかの方法で除去することによってこの問題を解決すべく、多数の試みがなされてきている。
【０００４】
特許文献１（Ｃｒａｎｅほか、２００２年６月１３日公開）は、金属溶解炉において使用される形式の典型的なバーナ／媒体ベッドの組み合わせを開示している。この出願公開は、認容できない程度にまで汚染されたときに、媒体ベッドの全体を交換するための好都合なやり方を開示している。したがって、取り除かれた媒体ベッドが、最小限の遅延にて、新規であるか、再生済みであるか、或いは他の方法によって処理済みである媒体を包含する取替用の媒体ベッドに交換される。
【０００５】
特許文献２（Ｗａｔｓｏｎ、１９９０年７月３１日発行）は、アルミニウム溶融施設において使用することができる、再生ベッドを備えた２バーナの炉を開示している。この特許は、ベッドが塩などによって汚染される点に注目しており、吸着した塩を融解させて収集および廃棄できるようにするため、定期的にベッドを高い温度に加熱できるようにする制御システムを開示している。
【０００６】
特許文献３（Ｗａｒｄ、１９８９年２月２８日発行）は、ガラスまたは非鉄金属を溶解させるための再生バーナ・システムにおいて使用するための再生器（リジェネレータ：regenerator）の設計を開示している。この発明は、清浄な耐火性のボール（ベッドの媒体粒子）を追加するための入り口をベッドの一端に設け、汚染されたボールを取り除くための手段を、他端に設けている。このやり方で、ベッドがリフレッシュされるにつれて、汚染物質が取り除かれる。
【０００７】
特許文献４（Ｇｉｔｍａｎ、１９９０年５月８日発行）は、アルミニウムの溶解のための再生バーナ制御システムであって、汚染物質の量がとくに多い場合に、加熱サイクルの特定の段階において再生ベッドをバイパスさせることができる再生バーナ制御システムを開示している。これにより、ベッドの汚染を少なくすることが可能である。
【０００８】
特許文献５（Ｗｉｌｌｓほか、１９８９年５月１０日公開）は、ガラスの溶融のための再生バーナ・システムであって、汚染物質を清掃の容易なダクト部に凝固させることができるよう、（２つの再生ベッドの間に）中間冷却段を使用する再生バーナ・システムを開示している。
【０００９】
特許文献６（Ｇｏｏｄｆｅｌｌｏｗ、１９８８年１月６日公開）は、再生ベッドが２つの部分で構成され、ガスが第１の部分を下方へと通過し、次いで第２の部分を上方へと通過する再生バーナ・システムを開示している。温度のプロファイルが、汚染領域がベッドの第１の部分の最も下方の層の付近に位置するように構成され、比較的小さな温度プロファイルの変化が、閉塞物質の溶融状態でのベッドの第１の部分からの移動を生じさせる。この汚染物質が、収集されて廃棄される。
【特許文献１】米国特許出願公開第２００２‐００７２０２０号明細書
【特許文献２】米国特許第４，９４４，６７０号明細書
【特許文献３】米国特許第４，８０７，６９５号明細書
【特許文献４】米国特許第４，９２３，３９１号明細書
【特許文献５】英国特許出願第２  ２０９  ３８６  Ａ号明細書
【特許文献６】英国特許出願第２  １９２  ２６４  Ａ号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
これらの課題解決策は、いくつかのやり方において有効であるかもしれないが、装置の高価な改修または媒体の頻繁な交換を必要とするなど、欠点を抱えている。したがって、再生ベッドを通過するガス流を少なくしてしまう媒体の汚染に対処する他の方法が求められている。
【００１１】
本発明は、少なくとも例示的な一形態においては、特にはアルミニウムおよびアルミニウム合金の再溶融に使用される炉であるが、種々の形式の炉用の再生バーナと一緒に使用される再生媒体ベッドから汚染物質を脱離させるために、短時間にわたって作用する急激なガスの流れを用いるものである。
【００１２】
短時間にわたる急激なガスの流れは、ガスの「パルス（pulse）」と称することもでき、汚染物質をベッドから脱離させるために、充分な力を生み出すとともに、充分な容量（ボリューム：volume）がなけれバーナらない。本発明の一形態においては、パルスがベッド内の粒子の相対運動を生じさせ、汚染物質からなる閉塞物が砕かれ、つまり粒子から脱離して、ガスのパルス及び／又は重力によって運び去られ、ベッドの多孔性が改善されて、後続する再生サイクルにおいてガスを良好に流すことができる。汚染物質が粉末へと変換され、媒体を通って炉へと吹き戻され、あるいは装置の収集部へ向かって媒体を通過する。最も好ましくは、ガスのパルスが、力がベッドの全体またはベッドの所定の領域にわたって実質的に均一に分布するように供給され、汚染物質の脱離が、ベッドのうちの小さな領域に限られるのではなく、幅広い領域にわたる。
【００１３】
幾つかの実施形態においては、他の構成も可能であるが、空気溜まり（プレナム：plenum）の上方で水平な多孔板（例えば、孔を打ち抜いたプレート又は拡張金網プレート（エキスパンデッド・メタル・プレート：expanded metal plate）上にベッドが支持され、ガスのパルスが、プレナムから多孔プレートを通ってベッドへと放出される。最も好ましくは、好適な源からのガスが、プレナム内へと延び、支持体を介してベッドに面する少なくとも１つの開口を有している管によって、供給される。管および開口は、ガスによって供給される力を衰えさせることなく、ベッドまたはベッドの所定の領域にわたって対称的かつ比較的均一に、汚染除去ガスを放出するように設計されている。
【００１４】
再生ベッドの底面などの表面に衝突するガス流が生み出す力は、ガスの質量流量および速度に依存する。必要とされる様相でベッドを動かすのに充分な力を供給するために必要とされるガス流の質量流量および速度は大であり、そのようなガスの流れを長時間にわたってベッドを通して加えると、バーナの作動を妨げると考えられる。しかしながら、バーナの作動を妨げるには不充分な短時間だけ、高速のガスの流れをベッドに加えることによって、ベッドについて所望の効果を達成できることが見出された。必要な力を生成する１つの方法は、大きな速度および質量流量を有する空気の短くて事実上瞬間的であるパルスを使用することである。この種のガス流は、数種類の設備によって生成可能であるが、所謂ガス砲（ガス・キャノン：gas cannon）またはガス銃（ガス・ブラスター：gas blaster）が好ましい。この種の装置は、かなりの圧力下のガスによって満たすことができる比較的大きなリザーバを使用する。必要なときに、バルブを高速で開くことによってガスを管へと解放することができ、得られたガスの流れ、つまりパルスが、管によって媒体ベッドに放出される。ガスの流れは、リザーバが尽きたとき、またはバルブが速やかに閉じられたときに、速やかに零（ゼロ：zero）になる。本発明に好適な典型的なガス・キャノンは、ガス（好ましくは、空気）によって平方インチ当たり９０〜９５ポンドの圧力まで満たされた約２０〜２００リットルのリザーバを有しており、これが１秒未満、好ましくは０．１秒未満で排出され得る。ガスは、典型的には、２．５〜６インチの直径を有する管によって放出される。このような急激な質量流量および速度によって生成される力は、１〜６キロニュートンの間である。
【００１５】
上述の種類のガス・キャノンの代案として、ピストンおよびシリンダからなり、ピストンを事実上瞬間的にシリンダを通って駆動し、それにより、空気をパルスの形態でシリンダから押し出すためのモータを備えた装置を使用することも可能である。
【００１６】
ガスのパルスを媒体ベッドに供給するために使用される管および開口は、好ましくは、パルスを著しく減衰または拡散させてピークの質量流量および速度を減じてしまういかなる圧力差をも回避するとともに、一様なガスの送出が保証される設計を有している。好ましい設計は、作用するガスのパルスに対して一様な断面積を呈する「開け放し（ワイド・オープン：wide open）」出口の管および出口を使用する設計である。すなわち、開口を１つだけ有する管の場合には、管が、好ましくは開口へとつながる管の断面積と少なくとも同じ大きさの断面積を有している。管の長さに沿って２つ以上の開口が設けられる場合には、好ましくは、それぞれの出口開口に隣接して、邪魔板（バッフル：baffle）が管内に設けられる。邪魔板は、残りのガスの流れの速度および残りのガスの残りの出口への配送を損なうことなく、ガスの一部分を関連の出口へとそらすように設計されている。このような構成は、「低圧力損失」の分配器と称することができる。
【００１７】
なお、唯１つのベッドのための１つ以上の出口へとガスを供給するために、ガスのパルスの唯１つの供給源を「低圧力損失」の分配器と一緒に使用することが可能であり、あるいは唯１つのベッドについて複数のガス・パルス源および分配器を使用して、それぞれの分配器によって同時または所定の順序でベッドの異なる部位へとパルスを加えてもよい。また、唯１つのガス・パルス源を使用し、適切なバルブを用いて２つ以上の分配器システムへと順に供給を行うことも、バルブが低圧力損失の形式のバルブであるならば可能である。
【００１８】
設けられた開口からのガス流は、きわめて方向性が強いと考えられ、管の端部の向きによって案内され、主として管の端部に設けられた開口と同じ断面積に制限されるガスの流れを形成すると考えられる。このようなガスの流れが、ベッドの底部または側部に衝突するとき、ガス流の力が、ガス流に「直列」であるベッド材料（通常は、球である）の最初の層へと伝えられる。次いで、ベッド材料がこの力を、最初の層に接しているベッド材料へと伝え、このやり方で力が迅速に広がり、ベッドのより広い領域にわたって一様になる。力が充分であれば、ベッド媒体に「弾み」（すなわち、きわめて高速な上下運動）を生じさせることができ、これがベッド媒体から汚染物質を活発に振り落とし、汚染物質の塊または凝集を分解するという効果を有する。したがって、ベッドへとガスを送出するために使用される開口は、運動させようとするベッドの領域の下方に対称的に分布していることが好ましい。さらに、垂直から或る角度に設定される管の場合には、開口からベッドの底部までの距離を、この分布を調節するために使用することができる。
【００１９】
本発明は、あらゆる種類の再生ベッド・システムおよび炉において使用することが可能である。再生ベッドは、例えば、厚さ４〜１６インチ（より好ましくは、厚さ１２〜１４インチ）の層に配置された耐火セラミック球または同様の形状の粒子で構成できる。ベッドの面積は、かなりさまざまであってよいが、典型的なベッドは、約２５００〜２７００平方インチの面積を有し得る。
【００２０】
本発明の汚染除去用パルスは、炉の動作の任意の段階において印加可能である。例えば、低温の燃焼用ガスがベッドを通過しているときに、パルスを加えることができ、あるいは高温の廃ガスがベッドを通過しているときに、パルスを加えることができる。ベッドは、例えば、燃焼用ガスがベッドを上方へと通過し、廃ガスがベッドを下方へと通過するように構成することができ、あるいは逆も可能である。本発明の一形態においては、汚染除去用パルスが、燃焼用ガスがベッドを通過しているときに加えられ、したがって脱離した汚染物質がベッドを通過して炉内へと掃き出され、炉内に装填された加熱対象の材料に捕らえられる。
【００２１】
汚染除去の工程は、好ましくはかなり頻繁に実行される。例えば、１つのバーナ・サイクルについて１回行うことができ、あるいは２つのバーナ・サイクルごとに１回行うことができる。これは、典型的な実施例においては、９５ｐｓｉ（元々の圧力）のガスからなる５０リットル程度のパルスが、３分ごとにベッドを通過することを意味する。ガスのパルスを、より頻繁に使用する（例えば、１つのバーナ・サイクルについて複数回）ことも可能であるが、これは、かなりの量のガスをバーナ用の燃焼用ガスへと導入することになり、バーナの性能に悪影響を及ぼす可能性がある。
【００２２】
本発明は、少なくとも例示的な形態において、本発明ではない場合に考えられるよりも長時間にわたって、再生媒体ベッドを通過する燃焼用ガスおよび／または廃ガスの流れを有効に維持することができるようにする。再生媒体ベッドは、従来では、汚染がベッドを通過するガス流が容認できないレベルまで減少する点に達したとき、またはガスがチャネリングによって（すなわち、ベッドのかなりの部分を迂回して）ベッドを通過するときに、交換されている。本発明を使用することで、ベッドの交換の間の時間を、大幅に長くすることができ、ときには１４〜２１倍にも長くすることができる。
【００２３】
本発明は、金属やガラスなどのための溶解炉において使用するように企図された再生バーナ装置に関して説明して来たが、本発明は、媒体ベッドが時間の経過とともに汚染物質によって部分的または完全に閉塞される場合において、他の種類の装置とともに使用される媒体ベッドの汚染除去にも使用可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
本発明の好ましい一実施形態による再生バーナ装置１０が、図１に示されている。この装置は、炉１１の外壁（一部分のみが示されている）に取り付けられ、炉内へ向けられた燃料バーナ１２と、閉じられたハウジング１５内に配置された媒体ベッド１６を包含する連携した媒体ベッド装置１４とを有している。媒体ベッド１６は、耐火性の媒体粒子１７の複数の層で構成され、該耐火性媒体粒子１７は、通常は、高温に耐えることができ、良好な熱容量を有しており、かつベッドを通過するガスと化学的に反応する傾向が低いセラミック球１８である。ベッドは、セラミック球の間に存在する隙間ゆえに多孔性であり、ガスとセラミック球の表面との間の良好な接触を保証しつつ、ガスの自由な通過を可能にしている。
【００２５】
媒体ベッド１６は、自由空間すなわちプレナム２０の上方において、おおむね水平な多孔プレート１９上に支持されている。プレナムは、ガス導入口２１とガス排出口２２とを同軸の配置構成２３に組み合わせて有している。他の構成においては、別個独立のガス導入口および排出口も使用可能であり、或いはガスの進入またはプレナムの外側へのガスの排出のためのバルブを備えるただ１つのパイプを設けることもできる。
【００２６】
図示のバーナ装置１０（以下では、第１のバーナ装置と称する）は、同じ炉１１のために設けられた同一または類似の他のバーナ装置と並列に使用される（この同一または類似のバーナ装置は、具体的には示されていないが、以下では第２のバーナ装置と称する）。炉の運転時、第１のバーナ装置１０のバーナ１２が点火され、所定の期間にわたって燃焼を行う。バーナによる燃料の燃焼を支持するために必要な燃焼用ガス（空気）は、ガス導入口２１を通ってプレナム２０に進入し、媒体ベッド１６を通過して上方へと引き込まれ、次いでダクト２４を通って、バーナ１２を取り囲むハウジング２５へと引き込まれる。先のサイクルをうけて、ベッド１６の媒体粒子は高温になっており、したがって燃焼用ガスが、バーナの出口２６における燃料との混合に先立って加熱される。得られる火炎が、炉１１のための熱を生成し、炉の内部へと向けられる高温の燃焼廃ガスが生成される。媒体ベッドによって燃焼用の空気が前もって加熱されているため、炉内に所望の加熱効果を達成するために必要とされる燃料が、より少なくて済む。高温の廃ガスは、最終的には、この時点では点火されていない第２のバーナ装置（図示せず）を通って、炉から排気される。比較のために図示の第１の燃焼装置１０の構造を用いると、廃ガスは、第２の燃焼装置のバーナの出口２６を通り、次いでダクト２４および媒体ベッド１６を通って下方へと案内され、このベッドの媒体粒子を加熱する。プレナム２０へと進入した後、廃ガス（今やかなり低温になっている）は、ガス排出口２２を介して装置の外へと通過する。この地点から、廃ガスは、好ましくは付随の公害抑制設備（図示せず）へと案内され、あるいは単純に大気へと直接排出される。
【００２７】
上述のように第２のバーナ装置１０が機能する際、炉からの少量の汚染物質が廃ガス中に混入し、第２のバーナ装置の媒体ベッドにおいて凝固または堆積する。汚染物質の特性は、炉１１内で加熱される材料の性質に依存して決まり、廃ガスの流れの中に含まれているときは気体、固体、または液体であるが、媒体ベッド１６に堆積するときは固体または液体である。
【００２８】
或る期間の後、第１のバーナの火が消され、第２のバーナ（図示せず）が点火される。これが生じると、炉からの燃焼ガスが第１のバーナ装置１０に進入し、この装置の媒体ベッド１６をすでに述べたやり方で加熱する。やはり、汚染物質の堆積がベッド内に生じる。同時に、第２のバーナ装置の媒体ベッドが、この装置のバーナへと供給される燃焼用ガスに接触して、これを予熱する。この動作サイクル（一方のバーナを使用し、次いで他方のバーナを使用する連続した使用）が、炉について必要な加熱期間の継続時間にわたって繰り返され、すなわち図１に示した両矢印Ａによって示されているように、それぞれのバーナ装置において、或る燃焼サイクルにおいては、低温の燃焼用ガスがハウジング１５および媒体ベッド１６を通って一方向に（好ましくは上方へと）流れ、次の燃焼サイクルにおいては、高温の廃ガスがハウジングを通って反対方向に流れる。
【００２９】
汚染物質の堆積は、最終的には、媒体ベッド１６の多孔性を損ない、したがってベッドを通過する所望のガス流を減少させる。これによって、装置の効率が低下し、極端な場合には完全な閉塞につながりうる。通常は、ハウジング１５に１つ以上のアクセス用の扉が設けられ、媒体ベッド１６の定期的な保守および清浄化を可能にしている。かかる扉は、図１には示されていないが、やはり最終的には媒体ベッドの清浄化および交換のために必要になると考えられるため、本発明のバーナ装置においても、設けることが好ましい。しかしながら、本発明のバーナ装置には、汚染除去ガスの急流（パルス）を、ベッドに集積した汚染物質の脱離を生じさせるための充分な力で、媒体ベッドへと供給することによって媒体ベッドの汚染を定期的に除去するための手段が、さらに設けられている。
【００３０】
図１の実施形態においては、汚染除去ガスの急流を供給するための手段は、ガス・キャノン３０（ガス・ブラスタと称されることもある）を有しており、このガス・キャノンは、プレナム２０内へと延びて媒体ベッド１６の多孔支持プレート１９の下面に面するただ１つの排出口３２を有している配送管３１に接続されている。ガス・キャノン３０は、高圧下（例えば、８５〜９５ｐｓｉ）の空気（または、他の気体）で満たされたリザーバ３３を有しており、この空気（または、他の気体）が、ソレノイド駆動のオン／オフ・バルブ３４が開かれたときに配送管３１へと実質的に瞬間的に解放される。バルブ３４が開くことによって、パルスの形態のガス流がもたらされ、すなわちゼロから高レベルまで立ち上がり、短時間の後に速やかにゼロへと低下する圧力のガスの急激な波動がもたらされる。そのような場合、パルスはおおむね四角形の形状を有する（時間に対する圧力の線図として眺めた場合）。ガス・キャノン３０は、連携した空気ポンプ３５（電気または他の手段によって駆動される）を有しており、該空気ポンプは、バルブ３４が再び閉じた後にリザーバを必要とされる圧力までガスで再充填する。好適なガス・キャノンは、例えばアーカンソー州リトルロック（little rock）のグローバル社(Global Manufacturing, Inc.)から入手することが可能である（例えば、９０ｐｓｉで動作する６４００‐４０‐５０型、または６０〜９０ｐｓｉで動作する６４００‐４０‐１５０型）。
【００３１】
配送管３１の排出口３２は、好ましくは、（図示のとおり）配送管３１の軸に対して直角に向けられており、或る間隔にて支持プレート１９の下面に真っ直ぐに面している。この間隔は、好ましくは５インチ以上である。最大の間隔は、典型的にはプレナムの大きさによって左右され、次いでバーナ−炉の全体構成によって左右される。典型的には１５インチ未満であろう。ガスの流れが方向性を有するため、この範囲の間隔であれば、空気のパルスが実質的に力を衰えさせることなく媒体ベッドへと送給される。また、支持プレート１９そのものも、好ましくはかなり開放的な設計を有するべきである。すなわち、小さな孔が穿孔されたソリッド（solid）のプレートよりも、エキスパンデッド・メタル・プレート（細長い切り込みを密な間隔の横列にて設け、切り込みを広げて大きな孔とすべく、引き伸ばされたプレート）が通常はより好ましい。当然ながら、プレートの孔は、媒体粒子の喪失を防止すべく充分に小さくなければならないが、媒体ベッドへの進入前にガスのパルスが減衰してしまうことが実質的にないよう、充分に大きくすべきである。
【００３２】
パルスを媒体ベッドのより大きな面積へと送給するため、あるいはベッドの各部を別個の時点で処置できるようにするため、１つ以上の排出口３２及び／又は１つ以上の配送管３１を設けることが好ましい。
【００３３】
図２は、配送管３１の一端、すなわちガスのパルスを媒体ベッドへと送給する端部を示している。管に、それぞれが管の長手軸に対して９０度に向けられている２つの排出口、すなわち端部排出口３２および中間排出口３２’が設けられている。中間排出口３２’が、管３１の内部へと延びている部分３６を有していることを、見て取ることができる。この部分が、管内部の断面積の約５０％を遮って、ガスのパルスのうちのほぼ同じ割合を中間排出口３２’へとそらす邪魔板３７を形成している。邪魔板の下方に残る管の断面積は、ガスのパルスの残りの部分を端部排出口３２を通って送出すべく通過させるために、開いたまま残されている。同様に、さらに多くの排出口を、それぞれの排出口からほぼ等しい力および体積のガスのパルスが送出されるよう、ガスのパルスのうちの適切な割合を関連の排出口へとそらす邪魔板３７と同様の邪魔板をそれぞれ持たせつつ、管の全長に沿って設けることも可能である。
【００３４】
図３ａ及び３ｂは、唯１つのガスのパルスを、１つ以上の排出口をそれぞれ備えている複数（この場合には、５つ）の配送管（図示せず）へと供給するために使用することができるパルス分割器４０を示している。パルス分割器４０は、すでに開示した形式のガス・キャノン（図示せず）からガスのパルスを受け取るための主筒３１’、主筒３１’に整列した中央分岐筒４１、および主筒から主筒の長手軸に対して約１３５度で延びる４つの分岐筒４２、４３、４４、および４５を有している。分岐筒は、主筒の周囲を巡って等間隔で、すなわち互いに９０度の間隔で、配置されている。分岐筒の直径は同一であり、ガス流が分割点においてほぼ４分の１にされるがために、それぞれの分岐筒を通って運ばれるガスの体積が少なくなるため、それぞれが主筒の直径よりも小さい。それぞれの筒の端部の開口は、圧力損失を防止するため、そこにつながる管と実質的に同じである。
【００３５】
図４は、パルス分割器４０’が筒を長さの異なる２つの配送管３１’、３１’’へと分割するために使用されている更なる形式の装置を示している（ガス・キャノン３０、筒、およびプレナム２０のみが図示されている）。両方の管を通過する流れを平衡および同一化するため、短い方の管３１’の端部３９の直径（３インチ）は、長い方の管３１’’の端部３９’の直径（４インチ）よりも小さい。２つの管の端部の開口３２’’および３２’’’は、排出口の上流での圧力損失を増すことがないよう、それぞれの排出口へとつながる管と同じ直径である。
【００３６】
実施例
本発明によるシステムを、３／４インチのアルミナ球で構成されたベッドを有する再生バーナ・システムにおいて試験した。ベッドの深さは、１２〜１３インチであり、面積は２５２０平方インチであった。図４に示したような２つの排出口を備える唯１つの配送管を使用し、９５ｐｓｉの圧力まで充填された容積５０リットルのリザーバ３３から、３分ごとにガスのパルスを送出した。このようなシステムを使用することで、ベッドの交換の間の時間が２２倍に増加した。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の好ましい一形態による媒体ベッド装置を組み込んだ再生バーナ装置の簡略化した縦断面である。
【図２】本発明の代替的な実施形態のガス・パルス配送管の一端の部分的に断面した斜視図である。
【図３ａ】本発明の今一つの実施形態において使用されるパルス分割器の上面図である。
【図３ｂ】図３ａのパルス分割器の側面図である。
【図４】本発明の更に別の実施形態において使用されるガス・パルス配送管を備えたガス銃を示す斜視図である。
【図１】
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【図２】
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【図３ａ】
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【図３ｂ】
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【図４】
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【国際調査報告】
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