JP2023086577A - Self-ignition prevention device - Google Patents
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Abstract
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.
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.
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-
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
<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
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
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
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
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
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-
[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-
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
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
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-
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
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
[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
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
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
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
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-
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
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
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
[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
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
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
[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
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
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
[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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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-
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
G1 exhaust gas G2 combustible gas G3, G3a, G3b, G4 non-combustible gas F secondary flow
Claims (8)
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
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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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