JP2023086577A - Self-ignition prevention device - Google Patents

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Toshihiko Saito
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稔彦 瀬戸口
Toshihiko Setoguchi
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Abstract

To suppress increase in component cost and maintenance cost and also properly suppress self-ignition of an inflammable gas in a self-ignition prevention device.SOLUTION: A self-ignition prevention device includes: piping capable of being filled with an inflammable gas and communicated to an object area; an expanded pipe installed between the piping and the object area and having an internal diameter that is larger than an internal diameter of the piping; and a jetting part for jetting the inflammable gas toward a center part side from an outer peripheral part of the expanded pipe.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本開示は、配管内にある可燃性ガスの自着火を防止する自着火防止装置に関するものである。 The present disclosure relates to a self-ignition prevention device that prevents self-ignition of combustible gas in piping.

例えば、ごみ焼却炉、石炭ガス化複合発電設備（ＩＧＣＣ）、発電用ボイラなどは、排ガス中に含まれるダストが火炉の内壁面や伝熱管の外面などに付着する。火炉の内壁面や伝熱管の外面などに付着したダストは、熱伝達率を低下させて熱回収効率を悪化させたり、排ガスの流れの抵抗になって火炉の性能を低下させたりする。 For example, in waste incinerators, integrated coal gasification combined cycle (IGCC), power generation boilers, and the like, dust contained in exhaust gas adheres to the inner wall surface of the furnace, the outer surface of heat transfer tubes, and the like. Dust adhering to the inner wall surface of the furnace and the outer surface of the heat transfer tube lowers the heat transfer coefficient and deteriorates the heat recovery efficiency, and reduces the performance of the furnace as a resistance to the flow of exhaust gas.

火炉の内壁や伝熱管の外面に付着したダストを除去する装置として、例えば、下記特許文献１に記載されたものがある。特許文献１に記載されたダスト除去装置は、火炉の内部に連通する配管内に可燃性ガスを充てんし、可燃性ガスに着火させることで爆轟による衝撃波を発生させるものである。このダスト除去装置によれば、衝撃波が火炉の内壁面や伝熱管の外面に作用することで、付着したダストを吹き飛ばして除去することができる。 2. Description of the Related Art As an apparatus for removing dust adhering to the inner wall of a furnace or the outer surface of heat transfer tubes, there is, for example, one described in Patent Document 1 below. The dust removal device described in Patent Document 1 fills a pipe communicating with the inside of a furnace with combustible gas, and ignites the combustible gas to generate a shock wave due to detonation. According to this dust removing device, the shock waves acting on the inner wall surface of the furnace and the outer surface of the heat transfer tubes can blow away and remove the adhering dust.

米国特許出願公開第２００５／０１２６５９４号明細書U.S. Patent Application Publication No. 2005/0126594

従来のダスト除去装置は、配管に複数の仕切バルブが配置されており、非作動時に仕切バルブを閉止位置に移動することで、配管に充てんされた可燃性ガスの自着火を防止している。ところが、配管の内径が大きい場合、バルブが大型となり、部品コストやメンテナンスコストが増加してしまうという課題がある。また、仕切バルブは、高温環境下に配置されることから作動不良が発生するおそれがあり、可燃性ガスの自着火を適切に防止することが困難となる。 A conventional dust removal device has a plurality of gate valves arranged in a pipe, and by moving the gate valves to the closed position when not in operation, the combustible gas filled in the pipe is prevented from self-igniting. However, when the inner diameter of the pipe is large, the valve becomes large, which poses a problem of increased component costs and maintenance costs. In addition, since the gate valve is placed in a high-temperature environment, there is a possibility that malfunction may occur, making it difficult to appropriately prevent self-ignition of the combustible gas.

本開示は、上述した課題を解決するものであり、部品コストやメンテナンスコストの増加を抑制すると共に可燃性ガスの自着火を適切に抑制する自着火防止装置を提供することを目的とする。 An object of the present disclosure is to solve the above-described problems, and to provide a self-ignition prevention device that suppresses increases in component costs and maintenance costs and appropriately suppresses self-ignition of combustible gas.

上記の目的を達成するための本開示の自着火防止装置は、可燃性ガスを充てん可能で対象領域に連通可能な配管と、前記配管と前記対象領域との間に設けられて内径が前記配管の内径より大きい拡大管と、前記拡大管の外周部から中心部側に向けて不燃性ガスを噴出する噴出部と、を備える。 The self-ignition prevention device of the present disclosure for achieving the above object includes a pipe that can be filled with a combustible gas and can communicate with a target region; and a blowing part for blowing nonflammable gas from the outer peripheral part of the expanding tube toward the central part.

本開示の自着火防止装置によれば、部品コストやメンテナンスコストの増加を抑制することができると共に、可燃性ガスの自着火を適切に抑制することができる。 According to the self-ignition prevention device of the present disclosure, it is possible to suppress increases in component costs and maintenance costs, and to appropriately suppress self-ignition of combustible gas.

図１は、第１実施形態の自着火防止装置を表す火炉の断面図である。FIG. 1 is a cross-sectional view of a furnace showing the self-ignition prevention device of the first embodiment. 図２は、自着火防止装置を表す火炉側からの正面図である。FIG. 2 is a front view from the furnace side showing the self-ignition prevention device. 図３は、第２実施形態の自着火防止装置を表す火炉の断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view of a furnace showing an autoignition prevention device of the second embodiment. 図４は、第３実施形態の自着火防止装置を表す火炉の断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view of a furnace showing an autoignition prevention device of the third embodiment. 図５は、自着火防止装置を表す火炉側からの正面図である。FIG. 5 is a front view from the furnace side showing the self-ignition prevention device. 図６は、第４実施形態の自着火防止装置を表す火炉の断面図である。FIG. 6 is a cross-sectional view of a furnace showing an autoignition prevention device of a fourth embodiment. 図７は、第５実施形態の自着火防止装置を表す火炉の断面図である。FIG. 7 is a cross-sectional view of a furnace showing an autoignition prevention device of a fifth embodiment.

以下に図面を参照して、本開示の好適な実施形態を詳細に説明する。なお、この実施形態により本開示が限定されるものではなく、また、実施形態が複数ある場合には、各実施形態を組み合わせて構成するものも含むものである。また、実施形態における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のもの、いわゆる均等の範囲のものが含まれる。 Preferred embodiments of the present disclosure will be described in detail below with reference to the drawings. It should be noted that the present disclosure is not limited by this embodiment, and when there are a plurality of embodiments, the present disclosure also includes a combination of each embodiment. In addition, components in the embodiments include those that can be easily assumed by those skilled in the art, those that are substantially the same, and those that are within the so-called equivalent range.

［第１実施形態］
＜自着火防止装置の構成＞
図１は、第１実施形態の自着火防止装置を表す火炉の断面図、図２は、自着火防止装置を表す火炉側からの正面図である。 [First embodiment]
<Configuration of self-ignition prevention device>
FIG. 1 is a cross-sectional view of a furnace showing the self-ignition prevention device of the first embodiment, and FIG. 2 is a front view from the furnace side showing the self-ignition prevention device.

第１実施形態の自着火防止装置は、ごみ焼却炉、石炭ガス化複合発電設備、発電用ボイラ（以下、ボイラと称する。）などの火炉の内壁面や伝熱管の外面などに付着するダストを除去するダスト除去装置に適用される。ダスト除去装置は、火炉の内部に連通する配管を通して火炉内に可燃性ガスを供給し、可燃性ガスに着火させることで爆轟による衝撃波を発生させる。ダスト除去装置は、爆轟による衝撃波が火炉の内壁や伝熱管の外面に作用することで、付着したダストを吹き飛ばして除去する。 The self-ignition prevention device of the first embodiment removes dust adhering to the inner wall surface of a furnace such as a waste incinerator, a coal gasification combined cycle facility, and a boiler for power generation (hereinafter referred to as a boiler) and the outer surface of a heat transfer tube. Applied to the dust remover to remove. The dust removal device supplies combustible gas into the furnace through a pipe communicating with the inside of the furnace, and ignites the combustible gas to generate a shock wave due to detonation. The dust remover blows away and removes the adhering dust by shock waves generated by detonation acting on the inner wall of the furnace and the outer surface of the heat transfer tubes.

自着火防止装置は、ダスト除去装置に設けられ、ボイラの稼働中、火炉の内部を上昇する排ガスに熱により配管に充てんされた可燃性ガスの自着火を防止するものである。 The self-ignition prevention device is provided in the dust removal device, and prevents self-ignition of the combustible gas filled in the piping due to the heat of the exhaust gas rising inside the furnace during operation of the boiler.

図１および図２に示すように、自着火防止装置１０は、配管１１と、拡大管１２と、噴出部１３とを備える。 As shown in FIGS. 1 and 2 , the self-ignition prevention device 10 includes a pipe 11 , an expansion pipe 12 and a jetting portion 13 .

火炉１０１は、火炉壁１０２を有する。火炉１０１は、火炉壁１０２の内壁面１０２ａにより区画される内部空間１０３を有する。火炉１０１は、内部空間１０３に図示しない熱交換器を構成する伝熱管が配置される。火炉１０１の内部空間１０３は、高温の排ガスＧ１が所定の方向に流動する。高温の排ガスＧ１の流動方向は、内部空間１０３の位置や周囲の形状などにより変動するものであるが、以下では、高温の排ガスＧ１が内部空間１０３を上昇する場合について説明する。 Furnace 101 has a furnace wall 102 . The furnace 101 has an internal space 103 defined by an inner wall surface 102 a of a furnace wall 102 . The furnace 101 has an internal space 103 in which heat transfer tubes forming a heat exchanger (not shown) are arranged. In the internal space 103 of the furnace 101, the high-temperature exhaust gas G1 flows in a predetermined direction. The flow direction of the high-temperature exhaust gas G1 varies depending on the position of the internal space 103 and the shape of the surroundings.

配管１１は、可燃性ガスＧ２を対象領域である内部空間１０３に供給可能である。配管１１は、例えば、円筒形状をなし、長手方向に対して内径が同じである。但し、配管１１は、円筒形状に限らず、多角形筒形状であってもよい。配管１１は、軸方向の一端部に可燃性ガスＧ２の供給装置（図示略）が連結され、他端部に拡大管１２が連結される。 The pipe 11 can supply the combustible gas G2 to the internal space 103, which is the target area. The pipe 11 has a cylindrical shape, for example, and has the same inner diameter in the longitudinal direction. However, the pipe 11 is not limited to a cylindrical shape, and may have a polygonal tubular shape. The pipe 11 has one end in the axial direction connected to a supply device (not shown) for the combustible gas G2, and the other end connected to the expansion pipe 12 .

拡大管１２は、配管１１と火炉１０１の火炉壁１０２（内部空間１０３）との間に設けられる。拡大管１２は、火炉壁１０２側の内径が配管１１の内径より大きい。拡大管１２は、配管１１側から火炉壁１０２（内部空間１０３）側に向けて連続して一様に拡径する。すなわち、拡大管１２は、軸方向の一端部が配管１１と同径であり、配管１１の他端部に連結される。拡大管１２は、軸方向の一端部から他端部に向けて径が徐々に拡大し、火炉壁１０２に連結される。なお、拡大管１２は、内部での可燃性ガスＧ２の爆轟による衝撃波により反動が作用することから、火炉壁１０２に対する拡大管１２の連結部を移動自在としてもよい。 The expansion pipe 12 is provided between the pipe 11 and the furnace wall 102 (internal space 103) of the furnace 101 . The expansion tube 12 has an inner diameter on the furnace wall 102 side larger than the inner diameter of the pipe 11 . The expansion pipe 12 continuously and uniformly expands in diameter from the pipe 11 side toward the furnace wall 102 (internal space 103) side. That is, the expansion tube 12 has one end portion in the axial direction that has the same diameter as the pipe 11 and is connected to the other end portion of the pipe 11 . The expansion tube 12 gradually increases in diameter from one axial end to the other axial end and is connected to the furnace wall 102 . In addition, since the expansion tube 12 is reacted by the shock wave caused by the detonation of the combustible gas G2 inside, the connecting portion of the expansion tube 12 with respect to the furnace wall 102 may be made movable.

噴出部１３は、拡大管１２の外周部から中心部側に向けて不燃性ガスＧ３を噴出する。噴出部１３は、拡大管１２における他端部側、つまり、火炉１０１（内部空間１０３）側に設けられる。 The ejection part 13 ejects the nonflammable gas G3 from the outer peripheral portion of the expansion tube 12 toward the central portion. The ejection part 13 is provided on the other end side of the expansion tube 12, that is, on the furnace 101 (internal space 103) side.

拡大管１２は、他端部側の外側に外筒管２１が配置される。外筒管２１は、拡大管１２より大径の円筒形状をなし、拡大管１２と同様に、軸方向の一端部から他端部に向けて連続して一様に拡径する。外筒管２１は、内周面が拡大管１２の外周面と隙間を空けて配置され、外周面が火炉壁１０２の貫通孔１０２ｂに嵌合して固定される。そのため、拡大管１２は、他端部側が火炉壁１０２の内部に配置され、外筒管２１は、全てが火炉壁１０２の内部に配置される。なお、外筒管２１も、拡大管１２と同様に、火炉壁１０２に対して移動自在に連結してもよい。 The expansion tube 12 has an outer cylindrical tube 21 arranged outside on the other end side. The outer cylindrical tube 21 has a cylindrical shape with a diameter larger than that of the expansion tube 12, and similarly to the expansion tube 12, the diameter is continuously and uniformly expanded from one axial end to the other axial end. The outer cylindrical tube 21 has an inner peripheral surface spaced apart from the outer peripheral surface of the expansion tube 12 , and an outer peripheral surface that is fitted and fixed in the through hole 102 b of the furnace wall 102 . Therefore, the expansion tube 12 is arranged inside the furnace wall 102 on the other end side, and the outer cylindrical tube 21 is entirely arranged inside the furnace wall 102 . Note that the outer cylinder tube 21 may also be movably connected to the furnace wall 102 in the same manner as the expansion tube 12 .

外筒管２１は、外筒部２１ａと、フランジ部２１ｂとを有する。外筒部２１ａは、拡大管１２の外周面から隙間を空けて配置される。フランジ部２１ｂは、外筒管２１における軸方向の他端部側に配置され、外周部が外筒部２１ａの他端部に連結され、内周部が拡大管１２の他端部に連結される。そのため、拡大管１２と外筒管２１との間に円筒形状をなすガス流動部２２が形成される。 The outer cylindrical tube 21 has an outer cylindrical portion 21a and a flange portion 21b. The outer cylindrical portion 21 a is arranged with a gap from the outer peripheral surface of the expansion tube 12 . The flange portion 21b is arranged on the other end side of the outer cylindrical tube 21 in the axial direction, has an outer peripheral portion connected to the other end portion of the outer cylindrical portion 21a, and has an inner peripheral portion connected to the other end portion of the expansion tube 12. be. Therefore, a cylindrical gas flow portion 22 is formed between the expansion tube 12 and the outer cylindrical tube 21 .

また、外筒管２１は、軸方向の一端部側にヘッダ２３が配置される。ヘッダ２３は、リング形状をなすと共に、Ｌ字断面形状をなす。ヘッダ２３は、幅方向の一端部が火炉壁１０２の外壁面１０２ｃに固定され、他端部が拡大管１２の外周面に固定される。そのため、ヘッダ２３は、火炉壁１０２と拡大管１２との間にリング形状をなすガス空間部２４を区画する。ガス空間部２４は、ガス流動部２２の一端部側に連通する。なお、ヘッダ２３も、拡大管１２や外筒管２１と同様に、火炉壁１０２に対して移動自在に連結してもよい。また、ヘッダ２３を外筒管２１に固定してガス空間部２４を区画してもよい。 A header 23 is arranged on one end side of the outer tube 21 in the axial direction. The header 23 has a ring shape and an L-shaped cross section. The header 23 has one end in the width direction fixed to the outer wall surface 102c of the furnace wall 102 and the other end fixed to the outer peripheral surface of the expansion tube 12 . Therefore, the header 23 defines a ring-shaped gas space 24 between the furnace wall 102 and the expansion tube 12 . The gas space portion 24 communicates with one end side of the gas flow portion 22 . The header 23 may also be movably connected to the furnace wall 102 in the same manner as the expansion tube 12 and the outer tube 21 . Alternatively, the gas space 24 may be partitioned by fixing the header 23 to the outer tube 21 .

噴出部１３は、不燃性ガスＧ３を噴出する複数（本実施形態では、８個）の噴出孔３１を有する。複数の噴出孔３１は、拡大管１２における軸方向の他端部側、つまり、火炉１０１の内部空間１０３側に形成される。複数の噴出孔３１は、拡大管１２の周方向に沿うスリット形状をなす開口である。但し、噴出孔３１の個数は限定されない。また、噴出孔３１は、スリット形状に限らず、円形孔であってもよい。 The ejection part 13 has a plurality of (eight in this embodiment) ejection holes 31 for ejecting the nonflammable gas G3. A plurality of ejection holes 31 are formed on the other end side of the expanding tube 12 in the axial direction, that is, on the inner space 103 side of the furnace 101 . The plurality of ejection holes 31 are slit-shaped openings along the circumferential direction of the expansion tube 12 . However, the number of ejection holes 31 is not limited. Moreover, the ejection hole 31 is not limited to a slit shape, and may be a circular hole.

噴出部１３を構成する複数の噴出孔３１は、拡大管１２の径方向に対して火炉１０１の内部空間１０３側に傾斜した傾斜方向に向けて不燃性ガスＧ３を噴出する。すなわち、拡大管１２は、一端部が他端部に向けて拡径する。複数の噴出孔３１は、拡径する拡大管１２の他端部に対して直交する方向に貫通する孔である。そのため、複数の噴出孔３１は、拡大管１２の外周部から内部空間１０３側に向けて不燃性ガスＧ３を噴出する。 A plurality of ejection holes 31 forming the ejection portion 13 eject the nonflammable gas G3 in an inclined direction toward the inner space 103 side of the furnace 101 with respect to the radial direction of the expansion tube 12 . That is, one end of the expansion tube 12 expands in diameter toward the other end. The plurality of ejection holes 31 are holes penetrating in a direction orthogonal to the other end portion of the expansion tube 12 whose diameter is expanded. Therefore, the plurality of ejection holes 31 eject the nonflammable gas G3 from the outer peripheral portion of the expansion tube 12 toward the internal space 103 side.

ところで、拡大管１２は、予め設定された所定の拡大率に設定される。例えば、拡大管１２は、一端部側の内径Ｒ１、他端部側の内径Ｒ２のとき、面積比（Ｒ２／２）２π／（Ｒ１／２）２π＝１．４～４．０に設定することが好ましい。また、拡大管１２は、中心線に対する内面の角度α＝１０度～５０度に設定することが好ましい。また、噴出孔３１は、拡大管１２の径方向に対する不燃性ガスＧ３の噴出角度β＝０度～４５度に設定することが好ましい。 By the way, the enlargement tube 12 is set to a preset predetermined enlargement ratio. For example, the expansion tube 12 has an area ratio of (R2/2) 2 π/(R1/2) 2 π=1.4 to 4.0 when the inner diameter is R1 at one end and the inner diameter is R2 at the other end. It is preferable to set Further, it is preferable to set the angle α of the inner surface of the expansion tube 12 with respect to the center line to 10 degrees to 50 degrees. Moreover, it is preferable that the ejection hole 31 is set at an ejection angle β of the nonflammable gas G3 with respect to the radial direction of the expansion tube 12=0 to 45 degrees.

ヘッダ２３は、ポート２５を介してガス供給ライン２６の一端部が連結される。ガス供給ライン２６は、他端部にガス供給源２７が連結されると共に、中途部に開閉弁２８が設けられる。ここで、ガス供給源２７は、例えば、送風機や圧縮機などであり、不燃性ガスＧ３としての空気または圧縮空気を供給するものである。但し、ガス供給源２７は、この構成に限定されるものではない。例えば、不燃性ガスＧ３を空気ではなく、空気より酸素分率が低い気体や不活性ガス（窒素やアルゴンなど）とし、ガス供給源２７は、これらの気体を貯蔵するタンクなどとしてもよい。 One end of a gas supply line 26 is connected to the header 23 via a port 25 . A gas supply source 27 is connected to the other end of the gas supply line 26, and an on-off valve 28 is provided in the middle. Here, the gas supply source 27 is, for example, an air blower, a compressor, or the like, and supplies air or compressed air as the nonflammable gas G3. However, the gas supply source 27 is not limited to this configuration. For example, instead of air, the nonflammable gas G3 may be a gas having a lower oxygen fraction than air or an inert gas (nitrogen, argon, etc.), and the gas supply source 27 may be a tank or the like that stores these gases.

そのため、開閉弁２８を開放すると、ガス供給源２７から不燃性ガスＧ３がガス供給ライン２６に供給され、ポート２５を介してガス空間部２４に供給される。ガス空間部２４の供給された不燃性ガスＧ３は、ガス流動部２２を拡大管１２の他端部側に流れ、複数の噴出孔３１から拡大管１２の中心部側に噴出される。 Therefore, when the on-off valve 28 is opened, the nonflammable gas G3 is supplied from the gas supply source 27 to the gas supply line 26 and supplied to the gas space portion 24 via the port 25 . The nonflammable gas G3 supplied to the gas space portion 24 flows through the gas flow portion 22 toward the other end portion side of the expansion tube 12 and is ejected from the plurality of ejection holes 31 toward the center portion side of the expansion tube 12 .

＜自着火防止装置の作用＞
火炉１０１にて、長期の使用により火炉壁１０２の内壁面１０２ａや熱交換器の伝熱管（図示略）などにダストが付着すると、ダスト除去装置を作動させる。すなわち、供給装置により可燃性ガスＧ２を配管１１に供給して充てんし、可燃性ガスＧ２に着火する。すると、可燃性ガスＧ２は、配管１１の内部で燃焼し、爆轟による衝撃波を発生させる。発生した衝撃波は、配管１１および拡大管１２を通して内部空間１０３に伝達され、火炉壁１０２の内壁面１０２ａや伝熱管の外面に作用し、付着したダストが吹き飛ばされて除去される。このとき、配管１１で発生した爆轟による衝撃波は、拡径する拡大管１２を通して火炉１０１の内部空間１０３に伝達されることから、爆風と共に噴出する超音速流れを適切な面積比で膨張させることで、爆風や噴流を効率良く内部空間１０３に導入することができる。ダスト除去装置により火炉壁１０２の内壁面１０２ａや伝熱管の外面に付着したダストが除去されると、ダスト除去装置の作動を停止する。 <Action of self-ignition prevention device>
In the furnace 101, when dust adheres to the inner wall surface 102a of the furnace wall 102 and heat transfer tubes (not shown) of the heat exchanger due to long-term use, the dust removing device is operated. That is, the combustible gas G2 is supplied and filled into the pipe 11 by the supply device, and the combustible gas G2 is ignited. Then, the combustible gas G2 burns inside the pipe 11 and generates a shock wave due to detonation. The generated shock wave is transmitted to the internal space 103 through the pipe 11 and the expansion tube 12, and acts on the inner wall surface 102a of the furnace wall 102 and the outer surface of the heat transfer tube, blowing off and removing the adhering dust. At this time, the shock wave due to the detonation generated in the pipe 11 is transmitted to the internal space 103 of the furnace 101 through the expanding tube 12, so that the supersonic flow ejected with the blast is expanded by an appropriate area ratio. , the blast and jet can be efficiently introduced into the internal space 103 . When the dust removing device removes the dust adhering to the inner wall surface 102a of the furnace wall 102 and the outer surface of the heat transfer tubes, the operation of the dust removing device is stopped.

上述したダスト除去装置によるダストの除去時、配管１１や拡大管１２の内部に充てんされた可燃性ガスＧ２が自着火する可能性がある。そのため、ダスト除去装置の作動時に、自着火防止装置１０を作動させる。すなわち、開閉弁２８を開放し、不燃性ガスＧ３をガス供給源２７からガス供給ライン２６を通してガス空間部２４に供給する。すると、ガス空間部２４の充てんされた不燃性ガスＧ３は、ガス流動部２２を拡大管１２の他端部側に流れ、複数の噴出孔３１から拡大管１２の中心部側に向けて噴出される。 When dust is removed by the dust removal device described above, the combustible gas G2 filled inside the pipe 11 and the expansion pipe 12 may self-ignite. Therefore, the self-ignition prevention device 10 is operated when the dust removing device is operated. That is, the on-off valve 28 is opened to supply the nonflammable gas G3 from the gas supply source 27 to the gas space 24 through the gas supply line 26 . Then, the nonflammable gas G3 filled in the gas space portion 24 flows through the gas flow portion 22 toward the other end portion of the expansion tube 12, and is jetted toward the central portion of the expansion tube 12 from the plurality of ejection holes 31. be.

このとき、噴出部１３は、複数の噴出孔３１から拡大管１２の中心部側に向けて不燃性ガスＧ３を噴出することで、拡大管１２の内部と火炉１０１の内部空間１０３との間にエアカーテンを形成する。不燃性ガスＧ３のエアカーテンは、拡大管１２の内部と内部空間１０３とを仕切ることから、内部空間１０３を、例えば、上昇する排ガスＧ１が拡大管１２の内部に浸入することが抑制される。そのため、高温の排ガスＧ１の接触による配管１１に充てんされた可燃性ガスＧ２の自着火が抑制される。 At this time, the ejection part 13 ejects the nonflammable gas G3 from the plurality of ejection holes 31 toward the central portion of the expansion tube 12, thereby creating a gap between the inside of the expansion tube 12 and the internal space 103 of the furnace 101. Form an air curtain. The air curtain of the nonflammable gas G3 separates the inside of the expansion tube 12 from the internal space 103, so that the rising exhaust gas G1, for example, is prevented from entering the internal space 103 into the expansion tube 12. Therefore, self-ignition of the combustible gas G2 filled in the pipe 11 due to contact with the high-temperature exhaust gas G1 is suppressed.

但し、内部空間１０３を上昇する排ガスＧ１の流速や偏流などにより、排ガスＧ１の一部が不燃性ガスＧ３のエアカーテンをすり抜け、拡大管１２内に浸入するおそれがある。このとき、拡大管１２は、配管１１側に比べて火炉壁１０２側の内径（面積）が大きいことから、内部空間１０３から拡大管１２内に浸入した排ガスＧ１は、拡大管１２内で、図１にて反時計回り方向に旋回する２次流れＦになる。そのため、拡大管１２内に侵入した排ガスＧ１は、２次流れＦとなって拡大管１２内を旋回して滞留し、配管１１側へ流れにくくなり、配管１１に充てんされた可燃性ガスＧ２の自着火が抑制される。 However, part of the exhaust gas G1 may pass through the air curtain of the incombustible gas G3 and enter the expansion tube 12 due to the flow velocity and drift of the exhaust gas G1 rising in the internal space 103 . At this time, since the expansion pipe 12 has a larger inner diameter (area) on the furnace wall 102 side than on the pipe 11 side, the exhaust gas G1 that has entered the expansion pipe 12 from the internal space 103 is At 1, it becomes a secondary flow F that swirls in the counterclockwise direction. Therefore, the exhaust gas G1 that has entered the expansion pipe 12 becomes a secondary flow F, swirls and stays in the expansion pipe 12, becomes difficult to flow toward the pipe 11, and the combustible gas G2 filled in the pipe 11 is removed. Autoignition is suppressed.

また、拡大管１２内に侵入した排ガスＧ１の一部が配管１１に充てんされた可燃性ガスＧ２に接触しても、排ガスＧ１は、拡大管１２を流れる間に温度が低下する。すなわち、配管１１の可燃性ガスＧ２は、温度が低下した排ガスＧ１が混合されて希釈され、自着火せずに濃度が低下する。そのため、可燃性ガスＧ２と排ガスＧ１が混合した混合ガスが拡大管１２を通して内部空間１０３に戻ったとしても、可燃性ガスＧ２の自着火が抑制される。 Also, even if part of the exhaust gas G1 that has entered the expansion pipe 12 comes into contact with the combustible gas G2 filled in the pipe 11, the temperature of the exhaust gas G1 drops while flowing through the expansion pipe 12. That is, the combustible gas G2 in the pipe 11 is diluted by being mixed with the exhaust gas G1 whose temperature has decreased, and the concentration decreases without self-igniting. Therefore, even if the mixed gas in which the combustible gas G2 and the exhaust gas G1 are mixed returns to the internal space 103 through the expansion pipe 12, self-ignition of the combustible gas G2 is suppressed.

なお、上述の説明では、ダスト除去装置により火炉壁１０２の内壁面１０２ａや伝熱管の外面に付着したダストが除去されると、自着火防止装置１０を作動するように構成したが、この構成に限定されるものではない。自着火防止装置１０は、常時作動しておいてもよいものである。 In the above description, the self-ignition prevention device 10 is configured to operate when the dust adhering to the inner wall surface 102a of the furnace wall 102 and the outer surface of the heat transfer tube is removed by the dust removal device. It is not limited. The self-ignition prevention device 10 may be operated at all times.

［第２実施形態］
図３は、第２実施形態の自着火防止装置を表す火炉の断面図である。なお、上述した第１実施形態と同様の機能を有する部材には、同一の符号を付して詳細な説明は省略する。 [Second embodiment]
FIG. 3 is a cross-sectional view of a furnace showing an autoignition prevention device of the second embodiment. Members having the same functions as those of the above-described first embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.

第２実施形態において、図３に示すように、自着火防止装置１０Ａは、配管１１と、拡大管１２と、噴出部１３Ａとを備える。 In the second embodiment, as shown in FIG. 3, a self-ignition prevention device 10A includes a pipe 11, an expansion pipe 12, and a jet portion 13A.

拡大管１２は、配管１１と火炉１０１の内部空間１０３との間に設けられる。拡大管１２は、一端部が配管１１と同径であり、配管１１の他端部に連結され、他端部に向けて径が徐々に拡大し、火炉壁１０２に連結される。噴出部１３Ａは、拡大管１２の外周部から中心部側に向けて不燃性ガスＧ３，Ｇ４を噴出する。噴出部１３は、複数の第１噴出孔３１と、複数の第２噴出孔３２とを有する。第１噴出孔３１は、拡大管１２における火炉１０１（内部空間１０３）側に設けられ、不燃性ガスＧ３を噴出する。第２噴出孔３２は、拡大管１２における配管１１側に設けられ、不燃性ガスＧ４を噴出する。噴出部１３を構成する複数の第１噴出孔３１および第２噴出孔３２は、拡大管１２の径方向に対して火炉１０１の内部空間１０３側に傾斜した傾斜方向に向けて不燃性ガスＧ３を噴出する。 The expansion pipe 12 is provided between the pipe 11 and the interior space 103 of the furnace 101 . The expansion pipe 12 has one end having the same diameter as the pipe 11 , is connected to the other end of the pipe 11 , gradually increases in diameter toward the other end, and is connected to the furnace wall 102 . The ejection section 13A ejects nonflammable gases G3 and G4 from the outer peripheral portion of the expansion tube 12 toward the central portion thereof. The ejection part 13 has a plurality of first ejection holes 31 and a plurality of second ejection holes 32 . The first ejection hole 31 is provided on the furnace 101 (internal space 103) side of the expansion tube 12, and ejects the nonflammable gas G3. The second ejection hole 32 is provided on the pipe 11 side of the expansion tube 12 and ejects the nonflammable gas G4. The plurality of first ejection holes 31 and the second ejection holes 32 that constitute the ejection portion 13 emit the nonflammable gas G3 in an inclined direction toward the inner space 103 side of the furnace 101 with respect to the radial direction of the expansion tube 12. erupt.

拡大管１２は、他端部側の外側に外筒管２１が配置され、拡大管１２と外筒管２１との間に円筒形状をなすガス流動部２２が形成される。また、外筒管２１は、軸方向の一端部側にヘッダ２３が配置される。ヘッダ２３は、ガス流動部２２および第２噴出孔３２に連通するガス空間部２４を区画する。ヘッダ２３は、ポート２５を介してガス供給ライン２６の一端部が連結される。ガス供給ライン２６は、他端部にガス供給源２７が連結されると共に、中途部に開閉弁２８が設けられる。 The expansion tube 12 has an outer cylindrical tube 21 disposed on the outside of the other end side thereof, and a cylindrical gas flow portion 22 is formed between the expansion tube 12 and the outer cylindrical tube 21 . A header 23 is arranged on one end side of the outer tube 21 in the axial direction. The header 23 defines a gas space 24 that communicates with the gas flow portion 22 and the second ejection holes 32 . One end of a gas supply line 26 is connected to the header 23 via a port 25 . A gas supply source 27 is connected to the other end of the gas supply line 26, and an on-off valve 28 is provided in the middle.

そのため、自着火防止装置１０を作動すると、不燃性ガスＧ３は、ガス供給ライン２６からガス空間部２４に供給され、複数の第２噴出孔３２から拡大管１２の中心部側に噴出される。また、不燃性ガスＧ３は、ガス空間部２４からガス流動部２２を拡大管１２の他端部側に流れ、複数の第１噴出孔３１から拡大管１２の中心部側に噴出される。 Therefore, when the self-ignition prevention device 10 is activated, the nonflammable gas G3 is supplied from the gas supply line 26 to the gas space 24 and ejected from the plurality of second ejection holes 32 toward the central portion of the expansion tube 12 . The nonflammable gas G3 flows from the gas space portion 24 through the gas flow portion 22 toward the other end portion of the expansion tube 12, and is ejected from the plurality of first ejection holes 31 toward the central portion of the expansion tube 12.

このとき、第１噴出孔３１は、拡大管１２の他端部側で中心部側に向けて不燃性ガスＧ３を噴出し、拡大管１２の内部と火炉１０１の内部空間１０３との間にエアカーテンを形成する。また、第２噴出孔３２は、拡大管１２の一端部側で中心部側に向けて不燃性ガスＧ４を噴出し、拡大管１２の内部と配管１１の内との間にエアカーテンを形成する。不燃性ガスＧ３の２つのエアカーテンは、配管１１の内部と拡大管１２の内部と内部空間１０３とを仕切る。不燃性ガスＧ３のエアカーテンは、拡大管１２の内部と内部空間１０３とを仕切る。また、不燃性ガスＧ４のエアカーテンは、配管１１の内部と拡大管１２の内部とを仕切る。すると、内部空間１０３を上昇する排ガスＧ１が拡大管１２の内部に浸入することが不燃性ガスＧ３のエアカーテンにより抑制される。また、配管１１の内部の可燃性ガスＧ２が拡大管１２の内部に浸入することが不燃性ガスＧ４のエアカーテンにより抑制される。そのため、排ガスＧ１による配管１１に充てんされた可燃性ガスＧ２の自着火が抑制される。 At this time, the first ejection hole 31 ejects the nonflammable gas G3 from the other end side of the expansion tube 12 toward the central portion, and air is discharged between the inside of the expansion tube 12 and the internal space 103 of the furnace 101. Form a curtain. In addition, the second ejection hole 32 ejects the nonflammable gas G4 from one end side of the expansion tube 12 toward the center side, forming an air curtain between the inside of the expansion tube 12 and the inside of the pipe 11. . The two air curtains of the nonflammable gas G3 partition the interior of the pipe 11, the interior of the expansion tube 12, and the interior space 103 from each other. The air curtain of the nonflammable gas G3 separates the interior of the expansion tube 12 from the interior space 103 . Also, the air curtain of the nonflammable gas G4 separates the inside of the pipe 11 from the inside of the expanding pipe 12 . Then, the infiltration of the exhaust gas G1 rising in the internal space 103 into the expansion tube 12 is suppressed by the air curtain of the nonflammable gas G3. Further, the infiltration of the combustible gas G2 inside the pipe 11 into the expansion pipe 12 is suppressed by the air curtain of the non-combustible gas G4. Therefore, self-ignition of the combustible gas G2 filled in the pipe 11 due to the exhaust gas G1 is suppressed.

なお、上述の説明では、噴出部１３として、第１噴出孔３１と第２噴出孔３２とを設けたが、この構成に限定されるものではない。例えば、噴出部１３を第２噴出孔３２だけにより構成してもよい。 In addition, in the above description, the first ejection hole 31 and the second ejection hole 32 are provided as the ejection part 13, but the configuration is not limited to this. For example, the ejection part 13 may be composed only of the second ejection holes 32 .

［第３実施形態］
図４は、第３実施形態の自着火防止装置を表す火炉の断面図、図５は、自着火防止装置を表す火炉側からの正面図である。なお、上述した第１実施形態と同様の機能を有する部材には、同一の符号を付して詳細な説明は省略する。 [Third embodiment]
FIG. 4 is a cross-sectional view of the furnace showing the self-ignition prevention device of the third embodiment, and FIG. 5 is a front view from the furnace side showing the self-ignition prevention device. Members having the same functions as those of the above-described first embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.

第３実施形態において、図４および図５に示すように、自着火防止装置１０Ｂは、配管１１と、拡大管１２と、噴出部１３Ｂとを備える。 In the third embodiment, as shown in FIGS. 4 and 5, an autoignition prevention device 10B includes a pipe 11, an expansion pipe 12, and a jetting portion 13B.

拡大管１２は、配管１１と火炉１０１の内部空間１０３との間に設けられる。拡大管１２は、一端部が配管１１と同径であり、配管１１の他端部に連結され、他端部に向けて径が徐々に拡大し、火炉壁１０２に連結される。噴出部１３Ｂは、拡大管１２の外周部から中心部側に向けて不燃性ガスＧ３ａ，Ｇ３ｂを噴出する。噴出部１３Ｂは、複数の上流側噴出孔（上流側噴出部）３１ａと、複数の下流側噴出孔（下流側噴出部）３１ｂとを有する。上流側噴出孔３１ａと下流側噴出孔３１ｂは、拡大管１２における火炉１０１側に設けられ、それぞれ不燃性ガスＧ３ａ，Ｇ３ｂを噴出する。 The expansion pipe 12 is provided between the pipe 11 and the interior space 103 of the furnace 101 . The expansion pipe 12 has one end having the same diameter as the pipe 11 , is connected to the other end of the pipe 11 , gradually increases in diameter toward the other end, and is connected to the furnace wall 102 . The ejection portion 13B ejects the nonflammable gases G3a and G3b from the outer peripheral portion of the expansion tube 12 toward the central portion. The ejection portion 13B has a plurality of upstream ejection holes (upstream ejection portion) 31a and a plurality of downstream ejection holes (downstream ejection portion) 31b. The upstream ejection hole 31a and the downstream ejection hole 31b are provided on the furnace 101 side of the expansion tube 12, and eject nonflammable gases G3a and G3b, respectively.

上流側噴出孔３１ａは、火炉１０１の内部空間１０３を上昇する排ガスＧ１の流れ方向の上流側（図４の下方側）に配置される。下流側噴出孔３１ｂは、火炉１０１の内部空間１０３を上昇する排ガスＧ１の流れ方向の下流側（図４の上方側）に配置される。本実施形態にて、上流側噴出孔３１ａは、拡大管１２の下方側に４個配置され、下流側噴出孔３１ｂは、拡大管１２の上方側に４個配置されるが、その数は限定されず、同数でなくてもよい。そして、下流側噴出孔３１ｂからの不燃性ガスＧ３ｂの噴出量が上流側噴出孔３１ａからの不燃性ガスＧ３ａの噴出量より多い。具体的に、不燃性ガスＧ３ａ，Ｇ３ｂの流量の偏差であるエアカーテンの動圧の偏差を、内部空間１０３を、例えば、上昇する排ガスＧ１の動圧の０．５倍以上とすることが好ましい。 The upstream ejection hole 31a is arranged on the upstream side (lower side in FIG. 4) in the flow direction of the exhaust gas G1 rising in the internal space 103 of the furnace 101 . The downstream ejection hole 31b is arranged on the downstream side (upper side in FIG. 4) in the flow direction of the exhaust gas G1 rising in the internal space 103 of the furnace 101 . In this embodiment, four upstream ejection holes 31a are arranged on the lower side of the expansion tube 12, and four downstream ejection holes 31b are arranged on the upper side of the expansion tube 12, but the number is limited. may not be the same number. The amount of nonflammable gas G3b ejected from the downstream side ejection hole 31b is larger than the ejection amount of the nonflammable gas G3a from the upstream side ejection hole 31a. Specifically, the deviation of the dynamic pressure of the air curtain, which is the deviation of the flow rate of the nonflammable gases G3a and G3b, in the internal space 103 is preferably 0.5 times or more the dynamic pressure of the rising exhaust gas G1, for example. .

拡大管１２は、他端部側の外側に外筒管２１が配置され、拡大管１２と外筒管２１との間に円筒形状をなすガス流動部２２ａ，２２ｂが形成される。外筒管２１は、水平方向の両側の内面に仕切板２１ｃが設けられ、下方側のガス流動部２２ａと上方側のガス流動部２２ｂを区画する。また、外筒管２１は、軸方向の一端部にヘッダ２３が設けられる。ヘッダ２３は、ガス流動部２２ａ，２２ｂに連通するガス空間部２４ａ，２４ｂを区画する。ヘッダ２３は、水平方向の両側の内面に仕切板（図示略）が設けられ、下方側のガス空間部２４ａと上方側のガス空間部２４ｂを区画する。ガス流動部２２ａは、ガス空間部２４ａに連通し、ガス流動部２２ｂは、ガス空間部２４ｂに連通する。ヘッダ２３は、ガス空間部２４ａに連通するポート２５ａを介してガス供給ライン２６ａの一端部が連結され、他端部にガス供給源２７が連結される。ヘッダ２３は、ガス空間部２４ｂに連通するポート２５ｂを介してガス供給ライン２６ｂの一端部が連結され、他端部にガス供給源２７が連結される。ガス供給ライン２６ａ，２６ｂは、中途部に開閉弁２８ａ，２８ｂが設けられる。開閉弁２８ａ，２８ｂは、流量調整弁である。 The expansion tube 12 has an outer cylindrical tube 21 disposed on the outside of the other end side, and between the expansion tube 12 and the outer cylindrical tube 21, cylindrical gas flow portions 22a and 22b are formed. The outer cylindrical tube 21 is provided with partition plates 21c on the inner surfaces on both sides in the horizontal direction to partition the gas flow section 22a on the lower side and the gas flow section 22b on the upper side. A header 23 is provided at one axial end of the outer cylindrical tube 21 . The header 23 defines gas space portions 24a and 24b communicating with the gas flow portions 22a and 22b. The header 23 is provided with partition plates (not shown) on both sides of the inner surface in the horizontal direction to separate the gas space 24a on the lower side from the gas space 24b on the upper side. The gas flow portion 22a communicates with the gas space portion 24a, and the gas flow portion 22b communicates with the gas space portion 24b. The header 23 is connected to one end of a gas supply line 26a via a port 25a that communicates with the gas space 24a, and is connected to the gas supply source 27 at the other end. The header 23 is connected to one end of a gas supply line 26b via a port 25b that communicates with the gas space 24b, and the gas supply source 27 is connected to the other end. On-off valves 28a and 28b are provided in the middle of the gas supply lines 26a and 26b. The on-off valves 28a and 28b are flow control valves.

そのため、自着火防止装置１０を作動すると、不燃性ガスＧ３ａ，Ｇ３ｂは、ガス供給ライン２６ａ，２６ｂからガス空間部２４ａ，２４ｂに供給され、ガス流動部２２ａ，２２ｂを拡大管１２の他端部側に流れる。そして、不燃性ガスＧ３ａは、複数の上流側噴出孔３１ａから拡大管１２の中心部側に噴出され、不燃性ガスＧ３ｂは、複数の下流側噴出孔３１ｂから拡大管１２の中心部側に噴出される。 Therefore, when the self-ignition prevention device 10 is operated, the nonflammable gases G3a and G3b are supplied from the gas supply lines 26a and 26b to the gas space portions 24a and 24b, and the gas flow portions 22a and 22b move to the other end portion of the expansion pipe 12. flow to the side. The nonflammable gas G3a is jetted toward the center of the expansion pipe 12 from the plurality of upstream jet holes 31a, and the nonflammable gas G3b is jetted toward the center of the expansion pipe 12 from the plurality of downstream jet holes 31b. be done.

すなわち、上流側噴出孔３１ａは、内部空間１０３を上昇する排ガスＧ１に沿って不燃性ガスＧ３ａを噴出し、下流側噴出孔３１ｂは、内部空間１０３を上昇する排ガスＧ１に対向して不燃性ガスＧ３ａを噴出する。このとき、開閉弁２８ａ，２８ｂの開度を調整し、下流側噴出孔３１ｂからの不燃性ガスＧ３ｂの噴出量を、上流側噴出孔３１ａからの不燃性ガスＧ３ａの噴出量より多くする。 That is, the upstream ejection hole 31a ejects the nonflammable gas G3a along the exhaust gas G1 rising in the internal space 103, and the downstream ejection hole 31b faces the exhaust gas G1 rising in the internal space 103. G3a is ejected. At this time, the opening degrees of the on-off valves 28a and 28b are adjusted to make the amount of nonflammable gas G3b ejected from the downstream side ejection hole 31b larger than the ejection amount of the nonflammable gas G3a from the upstream side ejection hole 31a.

内部空間１０３を上昇する排ガスＧ１は、流速や偏流などにより、一部が不燃性ガスＧ３のエアカーテンをすり抜け、拡大管１２内に浸入するおそれがある。そして、内部空間１０３から拡大管１２内に浸入した排ガスＧ１は、拡大管１２内で、図４にて反時計回り方向に旋回する２次流れＦになる。ここで、下流側噴出孔３１ｂは、内部空間１０３から拡大管１２内に浸入する排ガスＧ１の流れに対向するように、多量の不燃性ガスＧ３ｂを噴出する。そのため、多量の不燃性ガスＧ３ｂは、内部空間１０３から拡大管１２内に浸入する排ガスＧ１の流れを阻害し、拡大管１２内への排ガスＧ１の侵入を抑制することができ、配管１１に充てんされた可燃性ガスＧ２の自着火が抑制される。 A portion of the exhaust gas G1 rising in the internal space 103 may slip through the air curtain of the nonflammable gas G3 and enter the expansion tube 12 due to flow velocity, drift, and the like. Then, the exhaust gas G1 that has entered the expansion tube 12 from the internal space 103 becomes a secondary flow F that swirls in the counterclockwise direction in FIG. Here, the downstream ejection hole 31b ejects a large amount of nonflammable gas G3b so as to face the flow of the exhaust gas G1 entering the expansion pipe 12 from the internal space 103. As shown in FIG. Therefore, a large amount of the nonflammable gas G3b can block the flow of the exhaust gas G1 entering the expansion pipe 12 from the internal space 103, suppress the entry of the exhaust gas G1 into the expansion pipe 12, and fill the pipe 11. The self-ignition of the combustible gas G2 is suppressed.

なお、上述の説明では、噴出部１３Ｂとして、複数の上流側噴出孔３１ａと、複数の下流側噴出孔３１ｂを設け、上流側噴出孔３１ａからの不燃性ガスＧ３ａと下流側噴出孔３１ｂからの不燃性ガスＧ３ｂの噴出量を異なるものとしたが、この構成に限定されるものではない。例えば、噴出量を異ならせる噴出孔の種類は、２種類に限らず、３種類以上としてもよい。 In the above description, a plurality of upstream ejection holes 31a and a plurality of downstream ejection holes 31b are provided as the ejection section 13B, and the nonflammable gas G3a from the upstream ejection holes 31a and the nonflammable gas G3a from the downstream ejection holes 31b Although the ejection amounts of the nonflammable gas G3b are different, the configuration is not limited to this. For example, the number of types of ejection holes for different ejection amounts is not limited to two, but may be three or more.

［第４実施形態］
図６は、第４実施形態の自着火防止装置を表す火炉の断面図である。なお、上述した第１実施形態と同様の機能を有する部材には、同一の符号を付して詳細な説明は省略する。 [Fourth embodiment]
FIG. 6 is a cross-sectional view of a furnace showing an autoignition prevention device of a fourth embodiment. Members having the same functions as those of the above-described first embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.

第４実施形態において、図６に示すように、自着火防止装置１０Ｃは、配管１１と、拡大管１２と、噴出部１３とを備える。また、自着火防止装置１０Ｃは、可燃性ガスＧ２の性状などに応じて、噴出部１３が噴射する不燃性ガスＧ３の流量を調整可能である。ここで、可燃性ガスＧ２の性状とは、例えば、配管１１を流れる可燃性ガスＧ２の流量である。 In the fourth embodiment, as shown in FIG. 6, an autoignition prevention device 10C includes a pipe 11, an expansion pipe 12, and a jetting portion 13. As shown in FIG. Further, the self-ignition prevention device 10C can adjust the flow rate of the non-flammable gas G3 injected by the ejection part 13 according to the properties of the combustible gas G2. Here, the property of the combustible gas G2 is, for example, the flow rate of the combustible gas G2 flowing through the pipe 11 .

配管１１は、内部に可燃性ガスＧ２の流量を計測する流量センサ４１が設けられる。制御部４２は、流量センサ４１が検出した可燃性ガスＧ２の流量に基づいて開閉弁２８の開度を調整する。制御部４２は、配管１１を流れる可燃性ガスＧ２の流量が多いほど、開閉弁２８の開度を大きく調整する。すなわち、配管１１を流れる可燃性ガスＧ２の流量が多いほど、噴出部１３は、複数の噴出孔３１から噴射する不燃性ガスＧ３の流量を多くする。 The pipe 11 is internally provided with a flow rate sensor 41 for measuring the flow rate of the combustible gas G2. The controller 42 adjusts the opening degree of the on-off valve 28 based on the flow rate of the combustible gas G2 detected by the flow rate sensor 41 . The controller 42 adjusts the opening degree of the on-off valve 28 to a greater extent as the flow rate of the combustible gas G2 flowing through the pipe 11 increases. That is, as the flow rate of the combustible gas G<b>2 flowing through the pipe 11 increases, the ejection part 13 increases the flow rate of the non-flammable gas G<b>3 ejected from the plurality of ejection holes 31 .

なお、上述の説明にて、可燃性ガスＧ２の性状を検出する検出部は、流量センサ４１に限定されるものではない。可燃性ガスＧ２の流速や濃度などの性状を検出する検出部として、可燃性ガスＧ２の流速を検出する速度センサ、可燃性ガスＧ２の濃度を検出する濃度センサ、可燃性ガスＧ２の供給装置における供給量設定値やバルブ開度センサ、可燃性ガスＧ２のサンプリング計測装置、レーザ計装装置などを適用してもよい。また、可燃性ガスＧ２の供給装置における供給量設定値に対する不燃性ガスＧ３の噴射量が設定されたマップを予め用意し、マップに基づいて開閉弁２８の開度を調整してもよい。 In addition, in the above description, the detection unit that detects the property of the combustible gas G2 is not limited to the flow sensor 41 . As a detector for detecting properties such as the flow velocity and concentration of the combustible gas G2, a velocity sensor for detecting the flow velocity of the combustible gas G2, a concentration sensor for detecting the concentration of the combustible gas G2, and a combustible gas G2 supply device A supply amount setting value, a valve opening sensor, a sampling measurement device for the combustible gas G2, a laser instrumentation device, or the like may be applied. Alternatively, a map in which the injection amount of the nonflammable gas G3 is set with respect to the set value of the supply amount of the combustible gas G2 supply device may be prepared in advance, and the opening degree of the on-off valve 28 may be adjusted based on the map.

［第５実施形態］
図７は、第５実施形態の自着火防止装置を表す火炉の断面図である。なお、上述した第１実施形態と同様の機能を有する部材には、同一の符号を付して詳細な説明は省略する。 [Fifth embodiment]
FIG. 7 is a cross-sectional view of a furnace showing an autoignition prevention device of a fifth embodiment. Members having the same functions as those of the above-described first embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.

第５実施形態において、図７に示すように、自着火防止装置１０Ｄは、配管１１と、拡大管１２と、噴出部１３とを備える。また、自着火防止装置１０Ｃは、排ガスＧ１の性状などに応じて、噴出部１３が噴射する不燃性ガスＧ３の流量を調整可能である。ここで、排ガスＧ１の性状とは、例えば、配管１１に浸入する排ガスＧ１の温度である。 In the fifth embodiment, as shown in FIG. 7, an autoignition prevention device 10D includes a pipe 11, an expansion pipe 12, and a jet portion 13. As shown in FIG. In addition, the self-ignition prevention device 10C can adjust the flow rate of the nonflammable gas G3 injected by the ejection portion 13 according to the properties of the exhaust gas G1. Here, the property of the exhaust gas G1 is, for example, the temperature of the exhaust gas G1 entering the pipe 11 .

拡大管１２は、内部に排ガスＧ１の温度を計測する温度センサ４３が設けられる。制御部４２は、温度センサ４３が検出した排ガスＧ１の温度に基づいて開閉弁２８の開度を調整する。制御部４２は、拡大管１２に進入した排ガスＧ１の温度が高いほど、開閉弁２８の開度を大きく調整する。すなわち、拡大管１２に侵入した排ガスＧ１の温度が高いほど、噴出部１３は、複数の噴出孔３１から噴射する不燃性ガスＧ３の流量を多くする。 A temperature sensor 43 for measuring the temperature of the exhaust gas G1 is provided inside the expansion tube 12 . The controller 42 adjusts the degree of opening of the on-off valve 28 based on the temperature of the exhaust gas G1 detected by the temperature sensor 43 . The control unit 42 adjusts the opening degree of the on-off valve 28 to a greater extent as the temperature of the exhaust gas G1 that has entered the expansion tube 12 is higher. That is, the ejection part 13 increases the flow rate of the nonflammable gas G3 ejected from the plurality of ejection holes 31 as the temperature of the exhaust gas G1 that has entered the expansion tube 12 is higher.

なお、上述の説明にて、排ガスＧ１の性状を検出する検出部は、温度センサ４３に限定されるものではない。排ガスＧ１の性状を検出する検出部として、拡大管１２の内周面の温度を検出する温度センサ、内部空間１０３を上昇する排ガスＧ１の温度を検出する温度センサ、火炉壁１０２の内壁面１０２ａの温度を検出する温度センサ、拡大管１２に侵入した排ガスＧ１の流量（流速）を検出する流量センサ（速度センサ）などを適用してもよい。また、拡大管１２に侵入した排ガスＧ１の温度に対する不燃性ガスＧ３の噴射量が設定されたマップを予め用意し、マップに基づいて開閉弁２８の開度を調整してもよい。また、検出した排ガスＧ１の性状に基づいてＰＩＤ制御を実行して開閉弁２８の開度を調整してもよい。 In addition, in the above description, the detection unit that detects the property of the exhaust gas G1 is not limited to the temperature sensor 43 . As a detector for detecting the properties of the exhaust gas G1, a temperature sensor for detecting the temperature of the inner peripheral surface of the expansion tube 12, a temperature sensor for detecting the temperature of the exhaust gas G1 rising in the internal space 103, and an inner wall surface 102a of the furnace wall 102. A temperature sensor that detects temperature, a flow rate sensor (velocity sensor) that detects the flow rate (flow velocity) of the exhaust gas G1 that has entered the expansion tube 12, or the like may be applied. Alternatively, a map in which the injection amount of the nonflammable gas G3 is set with respect to the temperature of the exhaust gas G1 entering the expansion pipe 12 may be prepared in advance, and the opening degree of the on-off valve 28 may be adjusted based on the map. Further, the opening degree of the on-off valve 28 may be adjusted by executing PID control based on the detected property of the exhaust gas G1.

［本実施形態の作用効果］
第１の態様に係る自着火防止装置は、可燃性ガスＧ２を充てん可能で火炉１０１の内部空間（対象領域）１０３に連通可能な配管１１と、配管１１と火炉壁１０２（内部空間１０３）との間に設けられて内径が配管１１の内径より大きい拡大管１２と、拡大管１２の外周部から中心部側に向けて不燃性ガスＧ３を噴出する噴出部１３，１３Ａ，１３Ｂとを備える。 [Action and effect of the present embodiment]
The self-ignition prevention device according to the first aspect includes a pipe 11 that can be filled with a combustible gas G2 and can communicate with an internal space (target area) 103 of a furnace 101, a pipe 11 and a furnace wall 102 (internal space 103). An expansion tube 12 provided between and having an inner diameter larger than the inner diameter of the pipe 11, and ejection portions 13, 13A, 13B for ejecting the nonflammable gas G3 from the outer peripheral portion of the expansion tube 12 toward the central portion.

第１の態様に係る自着火防止装置によれば、可燃性ガスＧ２が配管１１内に充てんされているとき、噴出部１３Ａ，１３Ｂが拡大管１２の外周部から中心部側に向けて不燃性ガスＧ３を噴出することで、拡大管１２と火炉１０１の内部空間１０３との間にエアカーテンを形成する。不燃性ガスＧ３のエアカーテンは、拡大管１２の内部と内部空間１０３とを仕切ることから、拡大管１２の内部への排ガスＧ１の浸入を抑制し、排ガスＧ１による配管１１に充てんされた可燃性ガスＧ２の自着火を抑制することができる。 According to the self-ignition prevention device according to the first aspect, when the pipe 11 is filled with the combustible gas G2, the ejection portions 13A and 13B are nonflammable from the outer peripheral portion of the expansion pipe 12 toward the central portion. An air curtain is formed between the expansion tube 12 and the internal space 103 of the furnace 101 by ejecting the gas G3. Since the air curtain of the nonflammable gas G3 partitions the interior of the expansion pipe 12 and the internal space 103, it suppresses the infiltration of the exhaust gas G1 into the expansion pipe 12, and the combustible gas filled in the pipe 11 by the exhaust gas G1. Self-ignition of the gas G2 can be suppressed.

また、排ガスＧ１の一部が不燃性ガスＧ３のエアカーテンをすり抜け、拡大管１２の内部に浸入するおそれがある。この排ガスＧ１は、拡大管１２内で旋回する２次流れＦを形成することとなり、拡大管１２内で滞留する。そのため、排ガスＧ１は、配管１１側に流れにくくなり、配管１１に充てんされた可燃性ガスＧ２の自着火を抑制することができる。 Also, part of the exhaust gas G1 may slip through the air curtain of the nonflammable gas G3 and enter the expansion tube 12 . This exhaust gas G<b>1 forms a secondary flow F that swirls within the expansion tube 12 and stays within the expansion tube 12 . Therefore, the exhaust gas G1 becomes less likely to flow to the pipe 11 side, and self-ignition of the combustible gas G2 filled in the pipe 11 can be suppressed.

さらに、拡大管１２内に侵入した排ガスＧ１の一部が配管１１に充てんされた可燃性ガスＧ２に接触しても、可燃性ガスＧ２は、温度が低下した排ガスＧ１が混合されることで希釈され、可燃性ガスＧ２の濃度が低下する。そのため、排ガスＧ１が混合されて希釈された可燃性ガスＧ２が拡大管１２を通して内部空間１０３に戻ったとしても、可燃性ガスＧ２の自着火を抑制することができる。 Furthermore, even if part of the exhaust gas G1 that has entered the expansion pipe 12 comes into contact with the combustible gas G2 filled in the pipe 11, the combustible gas G2 is diluted by being mixed with the exhaust gas G1 whose temperature has decreased. and the concentration of the combustible gas G2 is reduced. Therefore, even if the combustible gas G2 mixed with the exhaust gas G1 and diluted returns to the internal space 103 through the expansion pipe 12, self-ignition of the combustible gas G2 can be suppressed.

その結果、大型のバルブなどを不要として、部品コストやメンテナンスコストの増加を抑制することができる。また、拡大管１２と内部空間１０３とを仕切る不燃性ガスＧ３のエアカーテンは、拡大管１２に噴出部１３を設けるだけでよく、高温環境下に配置されても作動不良が発生するおそれがなく、可燃性ガスＧ２の自着火を適切に抑制することができる。 As a result, it is possible to eliminate the need for a large-sized valve or the like, thereby suppressing an increase in parts costs and maintenance costs. In addition, the air curtain of the nonflammable gas G3 that separates the expansion tube 12 and the internal space 103 can be obtained by simply providing the expansion tube 12 with the ejection part 13, and there is no possibility of malfunction even if the expansion tube 12 is placed in a high-temperature environment. , the self-ignition of the combustible gas G2 can be appropriately suppressed.

第２の態様に係る自着火防止装置は、拡大管１２が配管１１から内部空間１０３に向けて連続して拡径する。これにより、拡大管１２の内面が段差なく拡径することで、拡大管１２に侵入した排ガスＧ１を適切に旋回させ、滞留する２次流れＦとすることができ、配管１１に充てんされた可燃性ガスＧ２の自着火を抑制することができる。 In the self-ignition prevention device according to the second aspect, the expansion pipe 12 continuously expands in diameter from the pipe 11 toward the internal space 103 . As a result, the diameter of the inner surface of the expansion pipe 12 is expanded without a step, so that the exhaust gas G1 entering the expansion pipe 12 can be appropriately swirled and made into a stagnant secondary flow F. self-ignition of the gas G2 can be suppressed.

第３の態様に係る自着火防止装置は、噴出部１３，１３Ａ，１３Ｂが拡大管１２の径方向に対して内部空間１０３側に傾斜した傾斜方向に向けて不燃性ガスＧ３を噴出する。これにより、不燃性ガスＧ３のエアカーテンが内部空間１０３側に突出するように形成されることとなり、内部空間１０３から拡大管１２や配管１１への排ガスＧ１の侵入を効果的に抑制することができる。 In the self-ignition prevention device according to the third aspect, the ejection portions 13, 13A, and 13B eject the nonflammable gas G3 in an inclined direction toward the inner space 103 with respect to the radial direction of the expansion tube 12. FIG. As a result, an air curtain of the nonflammable gas G3 is formed so as to protrude toward the internal space 103, thereby effectively suppressing the intrusion of the exhaust gas G1 from the internal space 103 into the expansion pipe 12 and the pipe 11. can.

第４の態様に係る自着火防止装置は、噴出部１３が拡大管１２における内部空間１０３側に設けられる。これにより、不燃性ガスＧ３のエアカーテンが内部空間１０３から拡大管１２への排ガスＧ１の侵入を適切に抑制することができる。 In the self-ignition prevention device according to the fourth aspect, the ejection part 13 is provided on the inner space 103 side of the expansion tube 12 . As a result, the air curtain of the nonflammable gas G3 can appropriately suppress the intrusion of the exhaust gas G1 from the internal space 103 into the expansion tube 12 .

第５の態様に係る自着火防止装置は、噴出部１３Ａが拡大管１２における配管１１側に設けられる。これにより、不燃性ガスＧ３のエアカーテンが拡大管１２から配管１１への排ガスＧ１の侵入を適切に抑制することができる。 In the self-ignition prevention device according to the fifth aspect, the ejection portion 13A is provided on the expansion pipe 12 on the pipe 11 side. As a result, the air curtain of the nonflammable gas G3 can appropriately suppress the intrusion of the exhaust gas G1 from the expansion pipe 12 into the pipe 11 .

第６の態様に係る自着火防止装置は、噴出部１３Ｂとして、内部空間１０３を流れる排ガスＧ１の流れ方向の上流側に配置される上流側噴出孔（上流側噴出部）３１ａと、内部空間１０３における排ガスＧ１の流れ方向の下流側に配置される下流側噴出孔（下流側噴出部）３１ｂとを設け、下流側噴出孔３１ｂからの不燃性ガスＧ３ｂの噴出量を上流側噴出孔３１ａからの不燃性ガスＧ３ａの噴出量より多くする。これにより、下流側噴出孔３１ｂから噴出される多量の不燃性ガスＧ３ｂは、内部空間１０３に侵入しようとする排ガスＧ１の流れに対向することとなり、内部空間１０３から拡大管１２や配管１１への排ガスＧ１の侵入を適切に抑制することができる。 The self-ignition prevention device according to the sixth aspect includes, as the ejection portion 13B, an upstream ejection hole (upstream ejection portion) 31a arranged on the upstream side in the flow direction of the exhaust gas G1 flowing through the internal space 103, and the internal space 103 A downstream side ejection hole (downstream side ejection portion) 31b arranged on the downstream side in the flow direction of the exhaust gas G1 is provided, and the ejection amount of the non-flammable gas G3b from the downstream side ejection hole 31b is determined from the upstream side ejection hole 31a It is made larger than the ejection amount of the nonflammable gas G3a. As a result, a large amount of the nonflammable gas G3b ejected from the downstream ejection hole 31b opposes the flow of the exhaust gas G1 that is about to enter the internal space 103. Intrusion of the exhaust gas G1 can be appropriately suppressed.

第７の態様に係る自着火防止装置は、噴出部１３，１３Ａ，１３Ｂから噴出される不燃性ガスＧ３の流量を可燃性ガスＧ２の性状に応じて設定する。これにより、可燃性ガスＧ２の性状としての流量や濃度などに応じて不燃性ガスＧ３の流量が設定されることで、不燃性ガスＧ３のエアカーテンにより内部空間１０３から拡大管１２や配管１１への排ガスＧ１の侵入を適切に抑制することができる。 The self-ignition prevention device according to the seventh aspect sets the flow rate of the nonflammable gas G3 jetted from the jetting portions 13, 13A, 13B according to the properties of the combustible gas G2. As a result, the flow rate of the non-flammable gas G3 is set according to the properties of the combustible gas G2, such as the flow rate and concentration. intrusion of the exhaust gas G1 can be appropriately suppressed.

第８の態様に係る自着火防止装置は、噴出部１３，１３Ａ，１３Ｂから噴出される不燃性ガスＧ３の流量を内部空間１０３の排ガスＧ１の性状に応じて設定する。これにより、排ガスＧ１の性状としての温度や流量などに応じて不燃性ガスＧ３の流量が設定されることで、不燃性ガスＧ３のエアカーテンにより内部空間１０３から拡大管１２や配管１１への排ガスＧ１の侵入を適切に抑制することができる。 The self-ignition prevention device according to the eighth aspect sets the flow rate of the nonflammable gas G3 ejected from the ejection portions 13, 13A, and 13B according to the properties of the exhaust gas G1 in the internal space 103. As a result, the flow rate of the non-flammable gas G3 is set according to the temperature, flow rate, etc. as the properties of the exhaust gas G1. Intrusion of G1 can be appropriately suppressed.

なお、上述した実施形態では、拡大管１２を、配管１１に連結される一端部から火炉１０１に連結される他端部に向けて連続して一様に拡径する構成としたが、この構成に限定されるものではない。例えば、拡大管１２を、一端部から他端部に向けて段階的に不連続で拡径する構成としてもよい。 In the above-described embodiment, the diameter of the expansion tube 12 is continuously and uniformly expanded from one end connected to the pipe 11 toward the other end connected to the furnace 101, but this configuration is not limited to For example, the expansion tube 12 may have a configuration in which the diameter is expanded stepwise and discontinuously from one end toward the other end.

また、上述した実施形態では、自着火防止装置１０，１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄをごみ焼却炉、石炭ガス化複合発電設備、発電用ボイラなどのダスト除去装置に適用したが、可燃性ガスＧ２を取り扱う各種のプラントに適用することができる。 In the above-described embodiments, the self-ignition prevention devices 10, 10A, 10B, 10C, and 10D are applied to dust removal devices such as garbage incinerators, integrated coal gasification combined cycle facilities, and power generation boilers. It can be applied to various plants that handle

１０，１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄ 自着火防止装置
１１ 配管
１２ 拡大管
１３，１３Ａ，１３Ｂ 噴出部
２１ 外筒管
２２，２２ａ，２２ｂ ガス流動部
２３ ヘッダ
２４，２４ａ，２４ｂ ガス空間部
２５，２５ａ，２５ｂ ポート
２６，２６ａ，２６ｂ ガス供給ライン
２７ ガス供給源
２８，２８ａ，２８ｂ 開閉弁
３１ 噴出孔、第１噴出孔
３２ 第２噴出孔
３１ａ 上流側噴出孔
３１ｂ 下流側噴出孔
４１ 流量センサ
４２ 制御部
４３ 温度センサ
１０１ 火炉
１０２ 火炉壁
１０３ 内部空間（対象領域）
Ｇ１ 排ガス
Ｇ２ 可燃性ガス
Ｇ３，Ｇ３ａ，Ｇ３ｂ，Ｇ４ 不燃性ガス
Ｆ ２次流れ Reference Signs List 10, 10A, 10B, 10C, 10D Self-ignition prevention device 11 Piping 12 Expanding pipe 13, 13A, 13B Jet part 21 Outer tube 22, 22a, 22b Gas flow part 23 Header 24, 24a, 24b Gas space part 25, 25a , 25b ports 26, 26a, 26b gas supply line 27 gas supply source 28, 28a, 28b on-off valve 31 ejection port, first ejection port 32 second ejection port 31a upstream ejection port 31b downstream ejection port 41 flow rate sensor 42 control Part 43 Temperature sensor 101 Furnace 102 Furnace wall 103 Internal space (target area)
G1 exhaust gas G2 combustible gas G3, G3a, G3b, G4 non-combustible gas F secondary flow

Claims (8)

可燃性ガスを充てん可能で対象領域に連通可能な配管と、
前記配管と前記対象領域との間に設けられて内径が前記配管の内径より大きい拡大管と、
前記拡大管の外周部から中心部側に向けて不燃性ガスを噴出する噴出部と、
を備える自着火防止装置。 a pipe that can be filled with a combustible gas and can communicate with the target area;
an expansion tube provided between the pipe and the target area and having an inner diameter larger than the inner diameter of the pipe;
a jetting portion for jetting a nonflammable gas from the outer peripheral portion of the expansion pipe toward the central portion thereof;
An autoignition prevention device with a 前記拡大管は、前記配管から前記対象領域に向けて連続して拡径する、
請求項１に記載の自着火防止装置。 the expansion tube continuously expands in diameter from the pipe toward the target area;
The self-ignition prevention device according to claim 1. 前記噴出部は、前記拡大管の径方向に対して前記対象領域側に傾斜した傾斜方向に向けて不燃性ガスを噴出する、
請求項１または請求項２に記載の自着火防止装置。 The ejection part ejects the nonflammable gas in a direction inclined toward the target area with respect to the radial direction of the expansion tube.
The self-ignition prevention device according to claim 1 or 2. 前記噴出部は、前記拡大管における前記対象領域側に設けられる、
請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の自着火防止装置。 The ejection part is provided on the target area side of the expansion tube,
The self-ignition prevention device according to any one of claims 1 to 3. 前記噴出部は、前記拡大管における前記配管側に設けられる、
請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の自着火防止装置。 The ejection part is provided on the pipe side of the expansion pipe,
The self-ignition prevention device according to any one of claims 1 to 4. 前記噴出部は、前記対象領域を流れるガスの流れ方向の上流側に配置される上流側噴出部と、前記対象領域におけるガスの流れ方向の下流側に配置される下流側噴出部とを有し、前記下流側噴出部からの前記不燃性ガスの噴出量が前記上流側噴出部からの前記不燃性ガスの噴出量より多い、
請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の自着火防止装置。 The ejection section has an upstream ejection section arranged upstream in the direction of flow of the gas flowing through the target area, and a downstream ejection section arranged downstream in the direction of flow of the gas in the target area. , the ejection amount of the nonflammable gas from the downstream ejection portion is larger than the ejection amount of the nonflammable gas from the upstream ejection portion;
The self-ignition prevention device according to any one of claims 1 to 5. 前記噴出部から噴出される前記不燃性ガスの流量は、前記可燃性ガスの性状に応じて設定される、
請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の自着火防止装置。 The flow rate of the non-flammable gas ejected from the ejection part is set according to the properties of the combustible gas,
The self-ignition prevention device according to any one of claims 1 to 6. 前記噴出部から噴出される前記不燃性ガスの流量は、前記対象領域を流れるガスの性状に応じて設定される、
請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の自着火防止装置。 The flow rate of the nonflammable gas ejected from the ejection portion is set according to the properties of the gas flowing through the target region,
The self-ignition prevention device according to any one of claims 1 to 7.
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