JPH0140244B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、一般に燃焼装置と燃焼方法に関し、
特に煙管ボイラ及び他の類似の燃焼装置の燃焼室
内に装備して運転するための繊維状輻射バーナに
関する。

煙管ボイラのような燃焼装置は、従来、米国特
許第3179156号に開示されているような多孔性セ
ラミツク繊維組成物からなる輻射バーナを利用す
るようになつていた。これらの輻射繊維バーナを
利用する燃焼方法は、燃焼生成物の放出が少な
く、比較的に高い熱放出率と効率を達成すること
ができる。

現存する設計の輻射繊維バーナは、これまで、
大きい燃焼装置内に据付けるためスケールアツプ
するのに適しなかつた。例えば、大きい煙管ボイ
ラの燃焼室の中へ大きい寸法の輻射繊維バーナを
組み込むことを試みる際、据付けの問題が生ず
る。これらのボイラの周りに普通存在する狭苦し
い出入空間は、燃焼室の中へ一体型の大きい繊維
バーナを組み込むことを妨げる。

多くの燃焼の用途において望ましいもう１つの
要求は、エネルギを節約する目的で低い点火負荷
で運転する能力である。例えば、高いエネルギ需
要の期間と期間との間より低い点火率を達成する
ため燃焼装置のバーナのターンダウン（turn−
down）即ち“火を細くすること”が望ましい。
この要求は、ボイラを夜通しの期間中低負荷に保
持して日中の使用期中蒸気を容易に利用できるよ
うにすべき発電所において起りうる。従来の動力
供給燃焼バーナにおいては、実行可能な最大のタ
ーンダウン率は約４：１であるが、他方、現存す
る単一型の繊維輻射バーナにあつては、実行可能
な最大ターンダウン率は２：１以下である。より
大きい範囲の点火率を達成する装置は、ピーク需
要の期間と期間の間エネルギを節約するためボイ
ラのより低いターンダウンを可能とする。

現存する輻射繊維バーナは、典型的には、所望
の形状、例えば丸味のある端部を有する円筒形シ
エル繊維層を作るために型の上へセラミツク繊維
結合剤組成物のスラリーを形成する真空を含む方
法により製作されている。平板状の繊維バーナ
も、若干の用途に利用されている。これらのバー
ナの運転中、燃焼は、繊維層の外側表面に沿つて
均一に持続される。これらの従来の設計のバーナ
においては、バーナの活性表面（活動表面）と不
活性（不活動）の支持体表面との間の接合部に適
当なガスシールを達成することが困難であつた。
従つて、燃焼室内でのバーナ表面の最適配置は、
多くの燃焼の用途において困難である。

それ故、本発明の一般的目的は、燃焼装置の構
成と作用において改良された結果をうるための、
新規で且つ改良された輻射バーナ組立体と燃焼方
法を提供することである。

本発明にもう１つの目的は、燃焼装置内で使用
するための完成したバーナを形成するため、別々
のバーナセグメントを一緒に組立ててなる輻射バ
ーナ組立体を提供することである。

本発明のもう１つの目的は、燃焼装置内へ組み
込むための輻射バーナであつて、等しい寸法と定
格の一体型バーナの据付けを妨げるような、装置
内の狭苦しい空間内で別々のバーナセグメントを
組立て且つ据付けることのできる輻射バーナを提
供することである。

本発明のもう１つの目的は、多数のバーナセグ
メントを有し、該バーナセグメントへの未燃焼反
応物の流れを選択的に制御して広い点火率範囲を
達成しうる輻射バーナ組立体と燃焼方法を提供す
ることである。

本発明のもう１つの目的は、セグメントに分割
された活性バーナ表面と不活性支持体表面とが一
緒に結合された単一バーナ形状をなし、両表面の
間に境界面に最適のガスシールと熱シールを与え
る輻射バーナ組立体とその組立て方法を提供する
ことである。

本発明のもう１つの目的は、活性バーナ表面と
セグメント内の支持構造体の不活性表面との間に
改良されたシール装置を有するセグメント型即ち
セグメントに分割された型の輻射バーナ組立体を
提供することである。

本発明は、多孔性繊維組成物の活性バーナ壁を
含む複数のセグメントを有する輻射バーナ組立体
を包含する。支持構造体はバーナ壁の周囲に沿つ
て延び、耐熱性シール装置が、活性バーナ壁と不
活性支持構造体との間で密着し、ガス漏れ防止シ
ールと熱隔壁とを与えている。セグメントは、支
持構造体を通す結合により一緒に固定され、ボイ
ラ又は他の燃焼装置の燃焼室内に単一のバーナ輪
郭を形成する。未燃焼の反応物は、多岐管系を通
して弁配置の影響下でセグメントのプレナムの中
へ導かれ、弁配置は、各セグメントの点火率を選
択的に制御するように操作される。所定の組合せ
でセグメントを運転することにより、バーナ組立
体に対し広範囲の全体的点火率が与えられる。

本発明の前述の及びその他の目的と特徴は、添
付図面と組合せて種々の実施態様を述べている以
下の詳細な説明から明らかとなるであろう。

添付図面について説明する。第１図は、本発明
の仕切りのある輻射バーナ組立体の好ましい実施
態様を全体的に２０で示している。バーナ組立体
２０は、典型的な煙管ボイラ２４の燃焼室２２内
に装着されたものとして示されている。本発明
は、本発明の概念を具体化している輻射バーナ
を、他の燃焼装置内で例えば平板輪郭のバーナを
用いる処理ヒータ内で利用しうることを意図して
いる。

第１図〜第７図に最もよく示されているよう
に、バーナ組立体２０は、端と端をつなぐ関係に
装着された複数のバーナセグメントからなる。図
示の実施態様においては、４つのバーナセグメン
ト２６〜３２が設けられている。本発明は、特定
の運転要件と条件により必要とされるときは、２
個又はそれ以上のいかなる数のセグメントを有す
る組立体をも含むことが理解されよう。各バーナ
セグメントは、ガス反応物の表面燃焼を支持する
ための多孔性繊維組成物の活性バーナ壁３４を有
する。繊維バーナ壁の組成物は、米国特許第
3179156号によるものである。この米国特許を、
引用により本明細書中に組み入れるものとする。
未燃焼のガス反応物は、繊維組成物壁内に形成さ
れた隙間空間を通して流れ、外側表面の浅い深さ
に沿う領域内で炎なしに燃焼する。熱は、主とし
て輻射により、そして若干は対流により、燃焼領
域から外側へボイラの煙道壁の熱交換表面へ伝達
される。

繊維組成物のバーナ壁３４は、燃焼室の形状と
同延の所望の輪郭に成型される。好ましい実施態
様においては、この壁３４は、煙道ボイラの円筒
形燃焼室２２と一致する円筒形のシエル輪郭を有
する。各セグメントの壁３４に対する支持構造体
は、一対の軸線方向に離間された環状の金属製取
付フランジ３８と、取付フランジ３８の間に延び
る円筒形の多孔金属スクリーン４０とからなり、
第１セグメント２６の繊維バーナ壁は、一対の取
付フランジ３６，３８と金属スクリーン４０とに
より支持され、第２セグメント２８のバーナ壁
は、一対の取付フランジ４２，４４とスクリーン
４５とにより支持され、第３セグメント３０のバ
ーナ壁は、一対の取付フランジ４６，４８とスク
リーン４９とにより支持され、第４の端部セグメ
ント３２のバーナ壁は、一対の取付フランジ５
０，５２とスクリーン５３とにより支持されてい
る。セグメントの取付フランジは、円形金属層５
４，５６，５８と６０に取付けられている。金属
管とバーナ壁の内側表面との間の環状空間は、プ
レナム６２，６４，６６と６８を形成し、これら
のプレナムを通して未燃焼の反応物がバーナ壁へ
流れる。

本発明の重要な特徴は、バーナ壁の活性表面と
支持構造体即ち取付フランジの不活性表面との間
の境界面にガス漏れ防止シールと熱隔壁とを設け
るように、両表面を接合するための装置である。
ガス漏れ防止シールは、反応物が境界面を通つて
プレナムから漏れるのを防ぎ、他方、熱隔壁は、
燃焼領域から内側への熱の流れを最少にし、それ
によつてプレナム内での反応物の過早点火を防止
する。境界面をシールするこの方法は、活性バー
ナ表面と不活性表面との両方を燃焼室内に最適に
位置決めすることができる。本発明のシール装置
は、多孔性バーナ壁の比較的に脆い材料に不当な
応力とそれによる損傷を加えることなくセグメン
トを一緒に機械的に結合することを可能とする。
もしも不当な応力により損傷が生ずると、亀裂と
それ故ガス漏れが生ずる。

第８図は、バーナセグメント２６の下流端にお
けるシール装置の細部を示す。シール装置は、取
付フランジ３８の外側リムの周りに形成された円
形凹所７２内に着座したガスを通さない密集した
セラミツク繊維組成物の環状層７０を有する。繊
維層７０は、かさ高いセラミツク繊維と結合剤と
からなる。セラミツク繊維は、アルミナとシリカ
の混合物であるのが好ましく、好ましい結合剤は
有機結合剤からなる。繊維層の性質は、2000〓
（1093℃）の使用限界温度と、15〜18ポンド毎平
方フート（240〜288Kg／m²）の程度の公称密度を
有し、使用限界温度で最少の線収縮率をもつ。本
発明における繊維層として使用するのに適当なセ
ラミツク繊維組成物の例は、カーボランダムカン
パニによりフアイバフラツクスデユラボードLD
（Fiberfrax Duraboard LD）の商標名で販売さ
れている材料である。バブコツク アンド ウイ
ルコツクス カンパニによりＭ−ボード（Ｍ−
Board）の商標名で販売されている繊維組成物材
料もまた、本発明における繊維層として使用する
のに適当である。

第８図に示すように、繊維層７０の外側リムに
は、バーナ壁の本体の中へ後方に突出する円形リ
ツプが形成されている。隣接するバーナセグメン
トを一緒に組立てるとき、隣接するバーナセグメ
ントのフランジ３８とフランジ４２との間に、シ
リコン発泡体ゴムのような適当なしなやかな材料
の環状ガスケツトが取付けられる。

第８図の実施態様において、繊維層７０と３４
は、接着剤により相互に接合され且つ支持構造体
３８，４０の不活性表面に接合されるのがよい。
接着剤は、2000〓（1093℃）より高い使用温度制
限の性質を有するセラミツク組成物であるのが好
ましい。本発明に用いるのに適当なこのクラス接
着剤には、カーボンランダム カンパニによりリ
ジダイザ（Rigidizer）及びリジダイザＷ
（Rigidizer Ｗ）の商標名で販売されているコロ
イド状シリカと、バブコツク アンド ウイルコ
ツクス カンパニによりカオウール リジダイダ
（Kaowool Rigidizer）の商標名で販売されてい
るコロイド状シリカとが含まれる。本発明に使用
するのに適当な他の接着剤には、アルゼタ コー
ポレーシヨンによりアストロセラム（Astro−
ceram）の商標名で販売されているものと、コン
デア ヘミ G.m.b.Hの製品であるデイスピユラ
ル（Dispural）（商標名）の水溶液が含まれる。
接着剤の機能は、活性表面と不活性表面との間の
結合を改善することであるが、ある条件の下で
は、バーナを成型して熱硬化させるとき接着剤な
しに両表面の間の適当な結合を達成することがで
きる。

第１と第２と第３のバーナ区分を組立てるため
の好ましい実施態様において、バーナ壁が真空形
成手順を用いて支持構造体上へ成型されるとき、
活性表面と不活性表面との間の境界面のシールが
行なわれる。取付フランジ３６，３８が、円筒管
５４の対向端に固定され、多孔金属スクリーン４
０が、円筒管の対向端でフランジの外側リムの周
りに取付けられる。次に、繊維層７０が、第８図
に示すようにフランジの凹所の中へ嵌められる。
次に、上述のように、液体溶液状の接着剤が、各
繊維層のリツプ７４の上側表面と下側表面とスリ
ーブ４０の外側表面に被覆されるのがよい。次
に、組立体は、30分程度又はそれ以上の間60〜90
℃の範囲内の温度に加熱され、溶剤をとばして表
面への接着を改善する。次に、所望のセラミツク
繊維と結合剤組成物、例えば米国特許第3179156
号に開示されているものが、スリーブの周りに且
つ接着剤被覆表面と接触して形成される。この工
程は、バーナ組立体をスラリの浴の中へ浸漬し、
次に支持構造体内から真空を引くことにより遂行
されるのが好ましい。浴から組立体の引出しに続
いて、所望により、バーナ壁と繊維層との間の露
出された境界面のまわりに追加の接着剤を噴霧す
るのがよい。組立体は、次に、所要の硬化温度、
例えば600〓（316℃）の程度の温度で２時間以上
にわたり焼成される。この焼成工程が、繊維と結
合剤組成物とを硬化して多孔の繊維セラミツクバ
ーナ壁となし、且つ接着剤をも硬化し、活性表面
と不活性表面との間にシールを形成する。

第４バーナセグメント３２は、端部取付フラン
ジ５０，５２に設けられた環状凹所に繊維層７０
を取付けることにより組立てられる。接着剤を、
上述のように、活性表面と不活性表面との間に適
用するのがよく、バーナ壁が、真空形成手順を用
いて支持構造体上へ成型される。円形金属端板７
６（第２図）が、セグメントの末端に固定され、
管６０内の空いた空間を閉じる。円形のしなやか
なシリコン発泡体ゴムガスケツト７８が、端板７
６の内側と端部取付フランジ５２との間に取付け
られるのが好ましい。１つ又は２つ以上の断熱カ
バー板８０が、ボルトなどにより端板７６の外側
表面に固定される。カバー板は、繊維層７０につ
いて上述したセラミツク繊維組成物からなるのが
好ましい。

第９図は、本発明のもう１つの実施態様を示
し、バーナセグメントの支持構造体とシール装置
の修正態様を与えている。この実施態様におい
て、支持構造体は、セグメントの各端部におい
て、繊維層８４を着座させるための環状凹所８３
を形成するため、管端から離間された位置で円筒
管８２の周りに固定された金属リング８１を有す
る。リング８１は、セグメントのプレナム８５の
端をも包囲している。第２金属リング８６が、各
端部で管８２の内径の周りに取付けられ、管端に
当接している。シリコン発泡体ゴムのような適当
なしなやかな材料の環状ガスケツトが、リング８
６の端面に取付けられ、一緒に組立てられるとき
隣接するバーナセグメントの対応するリングに当
接する。多孔の金属製円筒形スリーブ９０が、リ
ングとリングの間で支持構造体の周りに取付けら
れる。第８図の実施態様について上述した組立て
方法は、セラミツク繊維バーナ壁３４と好ましい
接着剤とをスリーブ９０及び繊維層８４に不活性
表面に成型し、ガス漏れ防止シールと熱隔壁とを
形成するように実施される。

第１０図は、本発明のもう１つの実施態様を示
し、活性表面と不活性表面との間の境界面に対す
るシール装置と支持構造体の修正態様を与えてい
る。この実施態様において、一対の金属リング９
２が、管端から離れた位置で円筒管９４の対向端
の周りに固定され、繊維層９８を着座させるため
の凹所９６を与えている。繊維層９８は、凹所９
６の深さより小さい半径方向の幅を有し且つ内側
に突出するリツプをもたない環状をなし、それ故
繊維層９８の外側リムが、リング９２の外縁から
内側に離間されている。繊維層９８のリムより上
に露出されたリング９２の外側表面部分は不活性
表面であり、結果として生ずるバーナ壁３４によ
りこの不活性表面に沿つてガス漏れ防止シールが
行なわれる。多孔金属円筒形スクリーン１００
が、対向するリングの間の支持構造体の周りに取
付けられ、一対の金属リング１０１が、管９４の
対向端の内部に取付けられている。多孔性繊維組
成物のバーナ壁がスクリーンの周りに成型され、
繊維壁の円形リツプ部分１０２が、内側へ突出し
てスクリーン１００とリング９２との間の円形接
合部の上に重なり、上述のような好ましい接着剤
が、繊維層をスクリーンの表面とリングの表面に
結合する。第１０図のバーナセグメントを組立て
る方法は、第８図の実施態様について説明した方
法と類似しているが、真空成形のため浴の中に浸
漬する前に、リング９２の露出された外側表面と
スクリーン表面に沿つて接着剤を被覆する点で修
正されている。この実施態様において、シリコン
発泡体ゴムのような適当なしなやかな材料の環状
ガスケツト１０４が、一緒に組立てられるとき隣
接するバーナセグメントの対応するリングの外面
と接触するようにリング１０１の外面に取付けら
れる。

未燃焼の反応物の入口の流れは、１次制御弁１
０８と結合された主導管１０６を通してバーナ組
立体２０の中へ導かれる。１次制御弁１０８は、
第１２図の略図と第１４図の組立体の図面に示さ
れている弁ハウジング１１４の中に取付けられた
２次制御弁１０９，１１０及び１１２と結合され
ている。１次流れの流量は、弁ハウジング１１４
内で２次流れに細分され、２次流れを通る流量が
２種弁により制御される。

導管即ち流れチヤンネルの系が、２次流れを弁
から異なるバーナセグメントへ導くために設けら
れている。この系は、セグメントの取付フランジ
に形成された一連の入口開口部１１６〜１３０
（第３図〜第６図）を有し、入口開口部１１６〜
１３０は、対向するフランジの入口開口部がよく
符合するように配向されている。入口開口部は、
支持管とバーナ壁との間の環状空間６２〜６８と
連通するように、取付フランジの周りに整列され
ている。第１バーナセグメント２６の分解図につ
いて第７図に示すように、一連の頂板１３２と側
板１３４，１３６とが、溶接などにより管５４〜
６０の頂部に一緒に固定され、各セグメントの端
部フランジの間に延び且つ入口開口部と整例する
チヤンネル即ち導管１３８，１４０を形成し、こ
のセグメントを完全に通して下流のセグメントの
中へ流れを通す。反応物がプレナム内を循環しう
るように、バーナ壁の内側表面と頂板との間に半
径方向の隙間が設けられている。

反応物をセグメントのプレナムの中へ供給する
入口開口部は、環状空間の中へ開いており、各セ
グメントの上流取付フランジを通して形成された
２つのこのような開いた入口開口部がある。例え
ば、第４の又は端部のセグメント３２のフランジ
５０内に形成された一対の直径方向に対向する入
口開口部１１６，１１８が、環状空間６８のプレ
ナムの中へ直接に開口し、反応物をこのセグメン
トのバーナ壁へ供給する。流れを開口部１１６，
１１８へ導く導管１３８，１４０は、第３バーナ
セグメント３０のフランジ内に形成された開口部
１１６′，１１８′の対の間を延びる一連の板によ
り、第２バーナセグメント２８のフランジ内に形
成された開口部１１６″，１１８″の対の間を延び
る一連の板を通して、及び第１バーナセグメント
２６のフランジ内に形成された開口部（図示せ
ず）の対の間を延びる一連の板を通して形成され
ている。流れは、一連のより短い板１４２，１４
４により形成された導管１３８と１４０によ
り、第１バーナセグメントへ導かれる。より短い
板１４２，１４４は、バーナの前方板１４６に形
成された入口開口部１１６，１１８から管延
長部１４５（第１４図）を横切つて延びている。

同様に、第３バーナセグメント３０への反応物
の流れは、上流側フランジ４６を通して環状空間
６６のプレナムの中へ開口する直径方向に対向す
る開口部１２０，１２２の対を通して供給され
る。流れはこれらの開口部へ導く導管１５０は、
第２バーナセグメントのフランジ４２，４４の対
向端の間に取付けられた一連の板により、及び第
１バーナセグメント２６の対向端フランジ３６，
３８内の開口部の対の間に取付けられた一連の板
により形成された導管１５０′により、及び前方
板１４６内の入口開口部１２０″，１２２″へ延び
る導管１５０″により形成されている。

反応物の流れは、上流側フランジ４２内に形成
され且つ環状空間６４のプレナムの中へ開口する
直径方向に対向する一対の開口部１２４，１２６
を通して第２バーナセグメント２８の中へ送られ
る。これらの開口部の中へ流れを導くための導管
は、第１セグメント２６の対向フランジ３６，３
８内に形成された開口部の対の間に取付けられた
一連の板１３２により、及び前方板内の入口開口
部１２４″，１２６″へ延びる一連の板１４４によ
り与えられる。

第１セグメント２６への反応物の流れは、上流
フランジを通して形成され且つ環状空間６２のプ
レナムの中へ開口する一対の直径方向に対向する
開口部１２８，１３０を通り、前方板の中の入口
開口部１２８′，１３０′へ管延長部１４５の上に
突出する一連の板１５２，１５４により形成され
た導管により導かれる。

弁板１５６が、バーナ前方板１４６の端に取付
けられている。弁板には、直径方向に対向する弁
開口部の対が形成まれ、この弁開口部は、前方板
１４６の中に対応する開口部と符合している。第
１４図は、第３バーナセグメント３０への径路に
沿つて反応物の流れを導く導管１５０″及び入口
開口部１２０″と符合するこれらの弁開口部１５
８の１つを示している。第１４図は、また、入口
開口部１３０′と符号する弁開口部１６０のもう
１つと、反応物の流れを第１セグメント２６へ導
く板１５４により形成された導管とを示してい
る。

２次弁機構が、第１３図〜第１５図により詳細
に示されている。弁ハウジング１１４は、複数の
円周方向に離間されたカム作動されるポペツト弁
１６２〜１７６を支持し、ポペツト弁の各々が、
夫々の弁開口部と符合している。各ポペツト弁
は、弁開口部の断面形状と一致するように形作ら
れたエラストマ面１８０を担持する弁板１７８を
有する。好ましい実施態様において、弁開口部と
流れチヤンネルの形状は、流れ抵抗を最少にする
ことによりポンプ移送要求を低下させるため大き
い断面積をもつほぼ三ケ月形のセグメントであ
る。チヤンネル及び開口部に対し他の断面形状例
えば円形を与えることができる。

弁板の各々は、ハウジング１１４の頭部板１８
４を通して形成された孔の中に滑動自在に装着さ
れた弁棒１８２のねじ付き端部に支持されてい
る。圧縮ばね１８６が、各弁棒の周りに取付けら
れ、弁板と面を弁開口部に対して閉位置へ付勢す
るため座金１８８とナツトに対向して着座してい
る。弁の隙間を調節する目的で、一対の調節ナツ
ト１９０が、弁板の対向側を捕えている。

バーナセグメントの段階付けられたターンダウ
ン（turn down）の目的で、２次弁を所定の順序
で作動させるためカム機構が設けられている。カ
ム機構は、ハウジング１８４の外端に取付けられ
たカム板１９２を有し、カム板の外面の周りに、
直径方向に対向する対の弓形カム軌道１９４〜２
０８が形成されている。カム板１９２は、内側に
突出するリム２１０を備え、リム２１０は、バー
ナの中心軸線の周りにハウジング上で滑り回転す
るようになつている。カム板は、１つ又はそれ以
上のハンドル２１２によつて手動で回転される。
必要に応じて、カム板を所要の弁作動位置へ回転
させるため、適当なモータと駆動列の装置（図示
せず）を設けることができる。カム表面又はカム
板全体は、デユポン カンパニによりデルリン
（Delrin）の商標名で販売されている合成重合体
のような適当な低摩擦材料から作られるのが好ま
しい。

カム軌道の各対向する対は、対向する２次弁の
対の１つを同時に作動させるようになつている。
円筒状のピン２１４，２１６からなるカム従動子
は、カム板から外側へ突出する弁棒の端に形成さ
れた開口部を通して横断して取付けられている。
カム昇り道２０４がカム従動子ピン２１６と係合
して該ピン２１６を外側へ動かす位置へカム板が
回転されるとき、２次弁の各々が開位置へ動かさ
れる（第１４図の弁１１２参照）。カム板が、カ
ム従動子ピンと符合する低いカム輪郭がある位置
へ動かされるとき、第１４図の弁１０９について
示されているように、ばね１８６が弁を閉位置へ
動かすことができる。

図示されている実施態様において、第１と第２
と第３のバーナセグメント２６，２８，３０への
流れを開閉するため３対の弁板が弁棒に設けられ
ている。弁棒１６８，１７６の残りの対は、第１
５図に示すように弁板なしに組立てられ、第４即
ち端部のバーナセグメント３２へ反応物を送る導
管１３８，１４０の中へ開口する弁開口部１１
６，１１８と正しく符合してハウジング上に取付
けられている。この配列を通して、１次弁１０８
の下流の反応物の流れは、第１２図に示すよう
に、第４セグメントと常に連通している。弁棒１
６４，１７２の対を含む２次弁１１２は、第３セ
グメント３０に通ずる導管への流れを開閉し、弁
棒１６６の対を含む２次弁１１０は、第２セグメ
ント２８に通ずる導管への流れを開閉し、弁棒１
６２の対を含む２次弁１０９は、第１セグメント
２６通ずる流れを開閉する。

弁棒１６８，１７６は、２次弁が連続して十分
に開かれ又は閉じられる４つの位置で、カム板１
９２を回転軸線の周りに解放加能に係止する機能
を与える。第１３図に示されているように、カム
板の直径方向に対向するセグメントに、半径方向
の溝２１８〜２２４の対が形成され、溝の各対
は、カム板の位置の１つに対応する。カム従動子
ピン２２６，２２８は、弁棒の頭部に形成された
開口部を横に通して取付けられている。このピン
は、カム板が回転されるとき溝の中へ及び溝から
外へ転がるようになつている。

１次弁と２次弁を十分に開いてバーナを全負荷
で運転するために、カム板１９２は、溝２１８，
２１８′の対が弁棒１６８，１７６の従動子ピン
と正しく符合して該ピンと解放可能にロツクする
位置へ回転される。この位置において、６つの残
りのカム表面の高い輪郭は、関連する弁が十分に
開かれた位置へ動かされるように、夫々の弁ピン
の下の位置にある。

バーナのターンダウンの次の段階のために、弁
棒１６８，１７６の従動子ピンと正しく符合して
該従動子ピンと解放可能にロツクする第２の対の
溝２２０，２２０′を有する弧を通して、第１３
図に見るように、カム板を反時計方向に回転させ
ることにより第１バーナセグメント２６が閉じら
れる。この位置において、カム表面１９４，２０
２の低い輪郭は、弁ピン２１４と正しく符合する
位置へ動かされ、関連する弁１６２，１７０が、
ばね作用により右へ（第１４図で見て）動かさ
れ、弁開口部に対して着座して第１セグメントの
中への流れを閉じる。

バーナのターンダウンの次の段階のために、溝
２２２，２２２′の対が弁棒１６８，１７６のピ
ンと解放可能にロツクする位置へカム板１９２を
更に反時計方向に動かすことにより第２バーナセ
グメント２８がターンオフされる。この位置にお
いて、カム表面１９８，２０６の低い輪郭は、ば
ね作用により動かされた弁１６６，１７４のカム
従動子ピンと正しく符合した位置へ動かされ、関
連する弁開口部に対向して着座して該弁開口部を
閉じ、第２セグメントへの流れを閉じる。この位
置において、他のカム表面の輪郭は、第１セグメ
ントへの流れを制御する弁が閉じられたままに留
まることを可能とし、他方、カム表面の輪郭は、
第３セグメントへの流れを制御する弁を開いたま
ま保持し続ける。

バーナのターンダウンの次の段階において、溝
２２４，２２４′の対が弁棒１６８，１７６のピ
ンと正しく符合して該ピンと解放可能にロツクす
るまで、カム板を反時計方向に他の弧を通して回
転させることにより第３バーナセグメントが閉じ
られる。この位置において、カム表面１９６，２
０４の低い輪郭が、ばね作用により付勢されて第
３セグメントに通ずる弁開口部に対向着座して該
弁開口部を閉じる弁１６４，１７２のカム従動子
ピンと正しく符合する。この位置において、残り
のカム表面の輪郭は、第４バーナセグメントのみ
が運転中となるように他の弁を閉じたままにする
ことを可能とする。

バーナのターンダウンの次の段階は、１次弁１
０８を制御して１次流の流量を絞ることにより達
成される。最大のバーナダウン率は、すべての２
次弁を閉じる位置へカム板を回転させ、１次弁を
制御して１次流量を絞ることにより達成すること
ができる。各バーナへの流量の実際の最大絞りが
50％であると、２次弁の全部を閉じ、１次弁を調
節して端部セグメントへの流量を50％に絞る場
合、最大バーナダウン率は８：１となるであろ
う。中間のターンダウン率は、１次弁と２次弁の
制御の選択された組合せにより達成することがで
きる。従つて、１次弁を完全に開いたとき、点火
率は、第１セグメントを閉じると75％、第１セグ
メントと第２セグメントを閉じると50％、第１〜
第３セグメントを閉じると25％となる。中間点火
率のもう１つの例は、１次弁を70％に絞り、第１
セグメントと第２セグメントを閉じて35％の組合
せ点火負荷を与えることである。

燃焼装置２４の中へのバーナ組立体２０の据付
けと作用は次の通りである。据付場所において、
燃焼室２２の開口部の内部に取付けられるように
なつている細長い芯棒又は他の端部支持体（図示
せず）によつて個々のセグメントが組立てられ
る。整列切欠き２３０〜２３６の対向する対が、
第３図〜第６図に示すように、取付フランジの内
側リムと前方板１４６に形成されている。整列切
欠きは、芯棒の対向側に形成された細長いリブと
滑り可能に係合するようになつている。端部バー
ナセグメント３２は、まず、室開口部の前で芯棒
上に取付けられる。次に、第３バーナセグメント
３０は、しなやかなガスケツト２３８と一緒に芯
棒上に取付けられ、第４セグメントの上流フラン
ジ５０と接合される。２つのセグメントを一緒に
固定するための装置が第１１図に示されている。
この固定装置は、管５８と６０の空隙空間２４２
内で当接フランジ４８，５０内の開口部を通して
固定される複数のボルト２４０を有する。ボルト
を締付けるとフランジの間のガスケツト２３８が
圧縮され、第４セグメントのプレナムに供給する
入口開口部の周りにガス漏れ防止シールを形成す
る。２つのセグメントにより支持された繊維層７
０の対向する対は、当接して熱隔壁を与える。

組立てられた第３セグメントと第４セグメント
は、次に、芯棒上で室の中へ更に前進させられ
る。次に、第２セグメント２８がしなやかなガス
ケツト２４３と一緒に芯棒上に取付けられ、同様
の方法で、第３セグメントの上流フランジと結合
される。次に、３つの組立てられたセグメントを
室の中へ前進させる。次に、第１セグメント２６
が、もう１つのしなやかなガスケツト２４５と一
緒に芯棒上に取付けられ、同様にして、第２セグ
メントの上流フランジに固定される。次に、４つ
の組立てられたセグメントを前進させる。複数の
環状断熱フアイバボードのスペーサ２４８が、管
延長部１４５の周りに取付けられる。次に、弁板
１５６が、第１４図に示すように、バーナ１４６
の前方板とボイラ２４にボルト締めされる。ボイ
ラの前部と弁板との間の境界面２５０にガスケツ
トシールが設けられる。次に、弁ハウジング１１
４が、その関連する２次弁及びカム機構と一緒に
板１５６にボルト止めされる。次に、主導管１０
６が、１次制御弁１０８と一緒に、弁ハウジング
の侵入フランジ２５４内の開口部２５２を通して
ボルトにより結合される。

バーナ組立体２０を上述の方法で燃焼室内に据
付けた後、全負荷運転又は所望のターンダウンン
率の何れかで、１次制御弁と２次制御を選択され
た順序で操作することにより、反応物例えば予め
混合された燃料と空気の流れがバーナセグメント
へ導かれる。例えば、低い動力需要の期間中エネ
ルギを節約するために、バーナのスタンドバイ運
転のため８：１のターンダウン率を選ぶことがで
きる。

バーナの運転中、シール装置は、セグメントの
間の接合部から反応物の漏洩するのを防ぎ、更
に、内側への熱の流れを最少にして逆火を防止す
る。得られたシールは、耐久性があり、維持され
た高温燃焼条件によく耐えることができる。バー
ナ壁の比較的に脆い構造と不活性金属支持体との
間にシールされた相互結合を与える能力が、燃焼
室内での表面の最適の配置を可能とする。従つ
て、金属端部板７８と該端部板が支持するフアイ
バボードカバー板８０とを含む不活性表面を第４
セグメントの未満に取付けることにより、燃焼室
から出てボイラの第２通路に入る煙道ガスの温度
が低下する。この煙道ガスの低い温度は、低い金
属温度とボイラの寿命の増大を生じさせる。

本発明のセグメント型バーナ組立体の作用は、
顕著な効率と放出性能とを達成する。例えば、第
１図に示すような４つのバーナセグメントが
25HPボイラ内に据付けられた。性能データが、
点火された１〜４のセグメントの運転の段階で得
られた。運転結果が第１６図〜第２０図のグラフ
に示されている。第１６図のグラフは、ボイラ負
荷の関数としての効率を打点しており、指示され
た記号は、すべて10％の過剰空気で、セグメント
の種々の組合せを運転したときのデータ点を示し
ている。このグラフは、バーナ組立体について、
13％〜150％の点火負荷範囲が達成されたことを
示している。

第１７図のグラフは、１セグメントのみを運転
したときの、ボイラ負荷の関数としてのNO_X、
CO及び炭化水素の放出量を示している。第１８
図は、２つのセグメントを運転したときの、ボイ
ラ負荷の関数としてのNO_X、CO及び炭化水素の
放出量を示すグラフである。第１９図は、３つの
セグメントを運転したときのボイラ負荷の関数と
して、NO_X、CO及び炭化水素の放出量を示すグ
ラフである。第２０図は、４つのセグメント全部
を運転したときのボイラ負荷の関数として、
NO_X、CO及び炭化水素の放出量を示すグラフで
ある。これらのグラフは、より多くのセグメント
が点火されるにつれて性能が高くなるが、然し１
つのセグメントの運転の場合でさえも放出水準が
全く許容しうるものであることを証明している。

100％負荷で25HP煙道ボイラ内の４つのセグ
メントバーナから得られた運転結果は、また、煙
道ガスの著しい温度低下をも証明している。これ
らの結果は、次のように、煙管ボイラ内の等しい
大きさの単一型繊維バーナの運転と比較される。
本発明のセグメント型繊維バーナの第１通路の端
におけるガス温度は1625〓（885℃）であり、単
一型バーナの場合は1925〓（1052℃）であつた。
ボイラの第２通路への入口におけるガス温度は、
セグメント型繊維バーナの場合1250〓（677℃）
であつたが、単一型繊維バーナの比較しうる温度
は1390〓（754℃）であつた。セグメント型繊維
バーナの運転中の後方ボイラ表面の温度は520〓
（271℃）であつたが、単一型繊維バーナの運転中
のボイラの比較しうる後方表面温度は700〓（371
℃）であつた。これらの温度の低下によりボイラ
のより長い寿命が得られ、その結果、保守と取替
えとボイラ停止時間のためのコストが低下する。

上述の実施態様は、現在のところ好ましいもの
と考えられているけれども、多くの変更と修正を
当業者が実施することができ、このような変更と
修正はすべて本発明の真の精神と範囲内にあるこ
とが理解されよう。

【図面の簡単な説明】

第１図は、典型的な煙道ボイラの燃焼室内に据
付けられた輻射バーナ組立体の側面図である。第
２図は、第１図の組立体のバーナセグメントの一
部破断軸線断面図である。第３図は、第２図の３
−３線に沿つて矢印の方向に見たバーナの断面図
である。第４図は、第２図の４−４線に沿つて矢
印の方向に見たバーナの断面図である。第５図
は、第２図の５−５線に沿つて矢印の方向に見た
バーナの断面図である。第６図は、第２図の６−
６線に沿つて矢印の方向に見たバーナの断面図で
ある。第７図は、第１図の組立体のバーナセグメ
ントの分解斜視図である。第８図は、第１図のバ
ーナセグメントの活性表面と不活性表面との間の
境界面をシールするための装置の詳細を示す拡大
部分軸線断面図である。第９図は、第１図のバー
ナセグメントの活性表面と不活性表面との間の境
界面をシールするための装置のもう１つの実施態
様の詳細を示す拡大部分軸線断面図である。第１
０図は、第１図のバーナセグメントの活性表面と
不活性表面との間の境界面をシールするための装
置のもう１つの実施態様を示す拡大部分軸線断面
図である。第１１図は、第２図に示されているバ
ーナのセグメントを一緒に結合するための装置の
詳細を示す拡大部分軸線断面図である。第１２図
は、第１図のバーナ組立体のセグメントへの未燃
焼反応物の流れを制御するための多岐管導管系と
弁系統の配列を示す概略図である。第１３図は、
第１図のバーナ組立体のための弁作動機構の詳細
を示す、第１図の１３−１３線に沿つて矢印の方
向に見た端面図である。第１４図は、第１３図の
１４−１４線に沿つて矢印の方向に見た部分軸線
断面図で、第１３図の２次弁とカム機構の詳細を
示す。第１５図は、第１３図の１５−１５線に沿
つて矢印の方向に見た部分軸線断面図で、バーナ
組立体の弁作動機構のカム軌道とカム従動子の詳
細を示す。第１６図は、ボイラ内に装着された、
第１図の実施態様に従つて構成されたバーナ組立
体の運転中の効率をボイラ負荷の関数として示す
グラフである。第１７図は、セグメントの１つを
運転しているときの、第１４図について説明した
バーナ組立体の放出物をボイラ負荷の関数として
示すグラフである。第１８図は、セグメントの２
つを運転しているときの、第１４図について説明
したバーナ組立体の放出物をボイラ負荷の関数と
して示すグラフである。第１９図は、セグメント
の３つを運転しているときの、第１４図について
説明したバーナ組立体の放出物をボイラ負荷の関
数として示すグラフである。第２０図は、４つの
セグメント全部を運転しているときの、第１４図
について説明したバーナ組立体の放出物をボイラ
負荷の関数として示すグラフである。 ２０……輻射バーナ組立体、２６，２８，３
０，３２……バーナセグメント、３４……活性バ
ーナ壁、３６，３８，４２，４４，４６，４８，
５０，５２……支持構造体（取付フランジ）、６
２，６４，６６，６８……プレナム。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 単一の燃焼室内に装着される輻射バーナ組立
   体において： 複数のバーナセグメントの組合せであつて、各
   セグメントが、反応物の表面燃焼を支持するため
   の多孔性繊維組成物の活性バーナ壁と燃焼に対し
   不活性の材料からなる支持構造体とを有し、前記
   バーナ壁が、未燃焼反応物のためのプレナムを少
   くとも部分的に包囲するように境界面に沿つて前
   記支持構造体と結合されている、複数のバーナセ
   グメントの組合せと； 境界面に沿つて延び且つ境界面に沿つて壁の表
   面及び支持構造体の表面に密着して境界面をシー
   ルするためのシール装置と； 単一バーナ組立体を形成するように、隣接する
   セグメントの支持構造体を当接関係に互に結合す
   るための固定装置と； 未燃焼反応物の入口流れをセグメントのプレナ
   ムへ導きかつ個別に制御するための装置と；を包
   含する輻射バーナ組立体。 ２ 各バーナ壁が、円筒形シエルの形状をなし、
   円筒形の管が、セグメントのプレナムを形成する
   環状空間を形成するように各セグメントのシエル
   の中に同心に装着され且つ該シエルから半径方向
   に離間されていることを特徴とする特許請求の範
   囲第１項に記載の輻射バーナ組立体。 ３ バーナセグメントが、共通軸線に沿つて端と
   端をつなぐ関係に結合され、燃焼室内に取付ける
   ための細長いバーナ組立体を形成することを特徴
   とする特許請求の範囲第２項に記載の輻射バーナ
   組立体。 ４ 各セグメントの支持構造体が、円筒形シエル
   の対向端に取付けられた環状取付けフランジを有
   し、固定装置が、隣接するバーナセグメントの対
   向しているフランジを一緒に結合していることを
   特徴とする特許請求の範囲第３項に記載の輻射バ
   ーナ組立体。 ５ プレナムからのガス漏れを阻止するシールを
   形成するため、対向するバーナセグメントの隣接
   するフランジの間に取付けられたしなやかなガス
   ケツト装置を含むことを特徴とする特許請求の範
   囲第４項に記載の輻射バーナ組立体。 ６ シール装置が、境界面に沿つて活性表面と不
   活性表面との間で接着されるセラミツク組成物の
   接着剤を含むことを特徴とする特許請求の範囲第
   １項に記載の輻射バーナ組立体。 ７ シール装置が、境界面に沿つて活性表面と不
   活性表面との間で接着されたガス不透過性のセラ
   ミツク繊維の層を含み、ブレナムからガス漏れを
   防止するためのシールを与え、且つ燃焼領域とバ
   ーナ内部との間に熱隔壁を与えることを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項に記載の輻射バーナ組立
   体。 ８ 耐熱性接着剤が、ガス不透過層とバーナ壁の
   活性表面との間を接着し、且つガス不透過性の活
   性繊維層と支持構造体の不活性表面との間をも接
   着していることを特徴とする特許請求の範囲第７
   項に記載の輻射バーナ組立体。 ９ 燃焼室が煙管ボイラ内にあり、バーナ組立体
   の前記セグメントの１つが、燃焼室の排出端に隣
   接する位置に装着され、燃焼室から出る排気ガス
   の温度を制限するための不活性のカバー板が、前
   記１つのセグメントの支持構造体上に装着されて
   いることを特徴とする特許請求の範囲第１項に記
   載の輻射バーナ組立体。 １０ 反応物をプレナムの中へ導くための装置
   が、各セグメントの支持構造体内に開口部を形成
   する装置を含み、隣接するセグメントが、流路中
   の下流のセグメントのプレナムの中へ反応物を運
   ぶための流路を形成するように対向する開口部を
   正しく符号させて一緒に装着されていることを特
   徴とする特許請求の範囲第１項に記載の輻射バー
   ナ組立体。