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公開番号2025015027
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-01-30
出願番号2023118083
出願日2023-07-20
発明の名称燃焼方法
出願人東京瓦斯株式会社,株式会社ナリタテクノ
代理人個人,個人
主分類F23N 1/00 20060101AFI20250123BHJP(燃焼装置;燃焼方法)
要約【課題】ラジアントチューブバーナにおいて、未燃の燃料の排出を抑制して難燃性燃料を燃焼させる。
【解決手段】燃焼後に排出されるガスにより燃焼に使用するガスを予熱する熱交換機能を有するラジアントチューブバーナにて、燃焼室負荷を予め定められた範囲に制限し、熱交換機能により予熱された燃焼に使用するガスの温度が予め定められた温度に達した場合に非難燃性燃料を用いた燃焼から難燃性燃料を用いた燃焼へと切り替える燃焼方法。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
燃焼後に排出されるガスにより燃焼に使用するガスを予熱する熱交換機能を有するラジアントチューブバーナにて、燃焼室負荷を予め定められた範囲に制限し、
前記熱交換機能により予熱された前記燃焼に使用するガスの温度が予め定められた温度に達した場合に非難燃性燃料を用いた燃焼から難燃性燃料を用いた燃焼へと切り替える燃焼方法。
続きを表示（約 940 文字）【請求項２】
前記予め定められた範囲は、前記難燃性燃料を完全燃焼させるための前記ラジアントチューブバーナ内に滞留する時間を確保することができる範囲であることを特徴とする請求項１に記載の燃焼方法。
【請求項３】
前記予め定められた範囲は、最大燃焼室負荷が１８００ｋＷ／ｍ
３
以下であり、最小燃焼室負荷が１８０ｋＷ／ｍ
３
以上であることを特徴とする請求項１に記載の燃焼方法。
【請求項４】
前記予め定められた温度は、前記難燃性燃料を安定して燃焼させることが可能な温度であることを特徴とする請求項１に記載の燃焼方法。
【請求項５】
前記難燃性燃料を安定して燃焼させることが可能な前記温度は、前記燃焼に使用するガスの温度が燃焼用空気の温度であるか当該燃焼用空気と前記難燃性燃料との予混合気の温度であるかに応じて異なる値が設定されることを特徴とする請求項４に記載の燃焼方法。
【請求項６】
前記難燃性燃料を安定して燃焼させることが可能な前記温度は、前記燃焼用空気が２７５℃以上もしくは当該燃焼用空気と前記非難燃性燃料との予混合気が２００℃以上であることを特徴とする請求項５に記載の燃焼方法。
【請求項７】
前記難燃性燃料を予熱する熱交換機能をさらに有し、前記燃焼用空気の温度が前記予め定められた温度に達していない場合でも前記非難燃性燃料を用いた燃焼から当該難燃性燃料を用いた燃焼へと切り替えることを特徴とする請求項５に記載の燃焼方法。
【請求項８】
前記予め定められた温度は、前記燃焼室負荷に応じて異なる値が設定されることを特徴とする請求項４に記載の燃焼方法。
【請求項９】
前記予め定められた温度は、前記燃焼室負荷が大きくなるにつれて低い値が設定されることを特徴とする請求項８に記載の燃焼方法。
【請求項１０】
前記ラジアントチューブバーナは、前記難燃性燃料を用いた燃焼を行う主燃バーナと前記非難燃性燃料を用いた燃焼を行う助燃バーナとを備えることを特徴とする請求項１に記載の燃焼方法。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃焼方法に関する。
続きを表示（約 4,200 文字）【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、小口径化が可能であると共に安定燃焼を得ることができる、とするシングルエンド型ラジアントチューブバーナが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特許第６５９４７４９号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ラジアントチューブバーナの燃料としては、例えば都市ガス等の炭化水素燃料が使用されており、その燃焼時に二酸化炭素が排出される。二酸化炭素排出量削減のため燃焼時に二酸化炭素を排出しない燃料として、例えばアンモニア等を含む難燃性燃料の直接燃料利用が考えられる。しかしながら、難燃性燃料はその燃焼性の低さから未燃の燃料が排出されることが想定される。
本発明は、ラジアントチューブバーナにおいて、未燃の燃料の排出を抑制して難燃性燃料を燃焼させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
請求項１に記載の発明は、燃焼後に排出されるガスにより燃焼に使用するガスを予熱する熱交換機能を有するラジアントチューブバーナにて、燃焼室負荷を予め定められた範囲に制限し、前記熱交換機能により予熱された前記燃焼に使用するガスの温度が予め定められた温度に達した場合に非難燃性燃料を用いた燃焼から難燃性燃料を用いた燃焼へと切り替える燃焼方法である。
請求項２に記載の発明は、前記予め定められた範囲は、前記難燃性燃料を完全燃焼させるための前記ラジアントチューブバーナ内に滞留する時間を確保することができる範囲であることを特徴とする請求項１に記載の燃焼方法である。
請求項３に記載の発明は、前記予め定められた範囲は、最大燃焼室負荷が１８００ｋＷ／ｍ
３
以下であり、最小燃焼室負荷が１８０ｋＷ／ｍ
３
以上であることを特徴とする請求項１に記載の燃焼方法である。
請求項４に記載の発明は、前記予め定められた温度は、前記難燃性燃料を安定して燃焼させることが可能な温度であることを特徴とする請求項１に記載の燃焼方法である。
請求項５に記載の発明は、前記難燃性燃料を安定して燃焼させることが可能な前記温度は、前記燃焼に使用するガスの温度が燃焼用空気の温度であるか当該燃焼用空気と前記難燃性燃料との予混合気の温度であるかに応じて異なる値が設定されることを特徴とする請求項４に記載の燃焼方法である。
請求項６に記載の発明は、前記難燃性燃料を安定して燃焼させることが可能な前記温度は、前記燃焼用空気が２７５℃以上もしくは当該燃焼用空気と前記非難燃性燃料との予混合気が２００℃以上であることを特徴とする請求項５に記載の燃焼方法である。
請求項７に記載の発明は、前記難燃性燃料を予熱する熱交換機能をさらに有し、前記燃焼用空気の温度が前記予め定められた温度に達していない場合でも前記非難燃性燃料を用いた燃焼から当該難燃性燃料を用いた燃焼へと切り替えることを特徴とする請求項５に記載の燃焼方法である。
請求項８に記載の発明は、前記予め定められた温度は、前記燃焼室負荷に応じて異なる値が設定されることを特徴とする請求項４に記載の燃焼方法である。
請求項９に記載の発明は、前記予め定められた温度は、前記燃焼室負荷が大きくなるにつれて低い値が設定されることを特徴とする請求項８に記載の燃焼方法である。
請求項１０に記載の発明は、前記ラジアントチューブバーナは、前記難燃性燃料を用いた燃焼を行う主燃バーナと前記非難燃性燃料を用いた燃焼を行う助燃バーナとを備えることを特徴とする請求項１に記載の燃焼方法である。
請求項１１に記載の発明は、前記ラジアントチューブバーナは、前記難燃性燃料を用いた燃焼と前記非難燃性燃料を用いた燃焼とを切り替えることが可能な主燃バーナを備えることを特徴とする請求項１に記載の燃焼方法である。
請求項１２に記載の発明は、燃焼後に排出されるガスにより燃焼に使用するガスを予熱する熱交換機能を有するラジアントチューブバーナにて、当該熱交換機能により予熱された当該燃焼に使用するガスの温度を取得し、前記熱交換機能により予熱された前記燃焼に使用するガスの温度と燃焼室負荷との関係に応じて非難燃性燃料を用いた燃焼から難燃性燃料を用いた燃焼への切り替えを制御する燃焼方法である。
【発明の効果】
【０００６】
請求項１、１２の発明によれば、ラジアントチューブバーナにおいて、未燃の燃料の排出を抑制して難燃性燃料を燃焼させることができる。
請求項２の発明によれば、ラジアントチューブバーナにおいて、難燃性燃料を完全燃焼させる滞留時間を確保することができる。
請求項３の発明によれば、未燃の燃料の排出を抑制しつつ難燃性燃料を安定して燃焼させることができる。
請求項４の発明によれば、難燃性燃料を用いた燃焼へと切り替えた後にも安定して燃焼させることができる。
請求項５の発明によれば、燃焼に使用するガスが先混合であるか予混合であるかに応じて必要な温度で燃焼を切り替えることができる。
請求項６の発明によれば、燃焼に使用するガスが先混合であるか予混合であるかに関わらず難燃性燃料を用いた燃焼へと切り替えた後にも安定して燃焼させることができる。
請求項７の発明によれば、燃焼の切り替えに必要な燃焼用空気の温度を低下させることができる。
請求項８の発明によれば、燃焼室負荷ごとに適した温度で燃焼を切り替えることができる。
請求項９の発明によれば、燃焼室負荷が大きく設定された場合に、予熱温度が低い状態でも燃焼を切り替えることができる。
請求項１０の発明によれば、助燃バーナによる非難燃性燃料を用いた燃焼から主燃バーナによる難燃性燃料を用いた燃焼へと切り替えることができる。
請求項１１の発明によれば、主燃バーナの燃料に用いる燃料の切り替えにより非難燃性燃料を用いた燃焼から難燃性燃料を用いた燃焼へと切り替えることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
第１の実施形態に係る燃焼方法に使用するラジアントチューブバーナの構成例を示す図である。
第１の実施形態における非難燃性燃料を用いた燃焼から難燃性燃料を用いた燃焼への燃焼の切り替えの例を示す図である。
第１の実施形態に係る、各燃焼室負荷において難燃性燃料を安定して燃焼させることが可能な温度について示す図である。
第１の実施形態に係る燃焼の切り替え制御時に実施される処理の例について示すフローチャートである。
第２の実施形態に係る燃焼方法に使用するラジアントチューブバーナの構成例を示す図である。
第２の実施形態において、難燃性燃料を予熱する熱交換機能をさらに有する場合のラジアントチューブバーナの構成例を示す図である。
予熱された難燃性燃料の温度と、燃焼を切り替える燃焼用空気の温度の関係を示す図である。
第３の実施形態に係る燃焼方法に使用するラジアントチューブバーナの構成例を示す図である。
第３の実施形態に係る非難燃性燃料を用いた燃焼から難燃性燃料を用いた燃焼への燃焼の切り替えの例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態について詳細に説明する。
＜第１の実施形態＞
（ラジアントチューブバーナ）
図１は、第１の実施形態に係る燃焼方法に使用するラジアントチューブバーナ１０の構成例を示す図である。下の図はラジアントチューブバーナ１０の構成例を示す拡大図である。
ラジアントチューブバーナ１０は、主燃バーナ１１と、助燃バーナ１２と、燃焼用ガス流路１３と、排ガス流路１４と、熱交換器１５とを備える。燃焼用ガス流路１３、排ガス流路１４は、流路内を通過するガスの温度を測定する予熱ガス温度測定器１６、排ガス温度測定器１７をそれぞれ備える。また、ラジアントチューブバーナ１０は燃焼を制御する制御部９０を備える。
ラジアントチューブバーナ１０は、図１に示すシングルエンド型の他、Ｗ字型、Ｕ字型のものを使用しても良い。
【０００９】
主燃バーナ１１は難燃性燃料を燃焼させるためのバーナである。助燃バーナ１２は主燃バーナ１１における燃焼を安定化させるためのバーナである。主燃バーナ１１と助燃バーナ１２とを合わせてメインバーナと呼ぶことがある。
主燃バーナ１１は、燃焼用ガス流路１３により供給される難燃性燃料と燃焼用空気との予混合気により燃焼させる。助燃バーナ１２は、都市ガス等の炭化水素燃料等（非難燃性燃料）と燃焼用空気との予混合気により燃焼させる。助燃バーナ１２は、例えば不図示の点火用パイロットバーナにより点火する。または、着火プラグ等の点火機構を用いて助燃バーナ１２を直接点火しても良い。
【００１０】
燃焼用ガス流路１３は、主燃バーナ１１における燃焼に用いられる燃焼用ガスを主燃バーナ１１に供給する流路である。燃焼用ガス流路１３により主燃バーナ１１に供給される燃焼用ガスは、熱交換器１５により予熱され、主燃バーナ１１に供給される。
燃焼用ガス流路１３により供給される燃焼用ガスは、燃焼用空気と難燃性燃料とが予め混合された予混合気である。難燃性燃料としては、例えばアンモニアやアンモニアを含む混合ガスなどが使用される。なお、難燃性燃料と、都市ガスや水素ガスとの混合燃料を使用しても良い。
燃焼用空気と難燃性燃料とはそれぞれを供給する配管により供給され、熱交換器１５に入る手前で混合される。各配管はそれぞれ図１に示すように流量制御弁２１、流量調整弁２２、遮断弁２３（２３ａ、２３ｂ、２３ｃ）、圧力調整器２４を備える。
（【００１１】以降は省略されています）

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