JPS6089612A - 輻射バ−ナ組立体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

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
ぎイ２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。

煙管ゲイ２のような燃焼装置は、従来、米国特許第３．
／７り、／ｊ乙号に開示されているような多孔性セラミ
ック繊−維組成物からなる輻射バーナを利用するように
なっていた。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−ルアツブするのに適しな
かった。例えば、大きい煙管ぎ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。

これらのがイ２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／っの要求は、
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タメ燃焼装置のバーナのター
ンダウン（ｔｕｒｎ−ｄｏｗｎ　）８ち１火を細くする
こと１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ｌｌｔ：
／であるが、他方、現存する単一型の繊維輻射バーナに
あっては、実行可能な最大ターンダウン率は２：／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ェル繊維層を作
るために型の上へセラミッ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
っ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った。従って、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つるための、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。

本発明のもう７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７つの目的は、燃焼装置内へ組み込むため
の輻射バーナであって、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７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、両表面の間の境界面に最適のガ
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７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って延び、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４％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ブ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、典型的々煙管
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
、ｔ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、１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だめの多
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、本国特許第３、／７り、ｉｓ６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＊Ｍ内に形成された隊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
域から外側ヘゴイ２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、煙道ゲイ２の円筒形燃焼室２２と一致す
る円筒形のシェル輪郭を有する。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４２．４
４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≠の端部−〔グメン
ト３２の・々−ナ壁は、一対の取付フラ／ジ５０，５２
とスフＩＪ　−７５３とにより支持されている。セグメ
ントの取付７２／）は、円形金属管５４　、５６　、５
８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ってプレナ
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、それによってブレナム内
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Ｏ損傷が生ずると、亀裂とそれ故
ガス漏れが生ずる。

第に図は、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７２／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ック繊維組成物の環状
層７０を有する。繊維層７０は、かさ高いセラミック繊
維と結合剤とからなる。セラミック繊維は、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、２０００１”（
１０７３℃）の使用限界温度と、／ｊ〜／ざボンド毎乎
方７−）　（２１／ｌＯ〜２１１に９／ｍ）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
ック繊維組成物の例は、カーポランダムカンパニにより
７アイパフラツクスデユラデードＬ　Ｄ　（Ｆｉｂｅｒ
ｆｒａｘ　Ｄｕｒａｂｏａｒｄ　Ｌ　Ｄ　）の商標名で
販売されている材料である。パブコックアンド　ウィル
コックス　カンパニによりＭ−？−ド（Ｍ　−Ｂｏａｒ
ｄ　）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ｇ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ップが形成され
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７う／ジ３８と７ラノ
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ｆスケットが取付けられる。

第ｇ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′ＰＣ１Ｏ７３℃）より高い使用温
度制限の性質を有する七ン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の接着剤に
は、カーがランダム　カンパニによりリジダイザ（Ｒｌ
ｇｌｄｌｚｅｒ　）及びリジダイザＷ　（Ｒｌｇｉｄｌ
ｚｅｒ　Ｗ　）の商標名で販売されているコロイド状シ
リカと、パブコック　アンド　ウィルコックス　カン／
（二にようカオクール　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　コーーレーションにより
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ビュラル（Ｄｌｓｐｕｒ
ａｌ　）　（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ｆ！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クールが行なわれる。取付フラッジ
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４０が、円筒管の対向端でフラッジの外側
リムの周りに取付けられる。次に１繊維層７０が、第ｇ
図に示すように２２ンジの凹所の中へ嵌められる。

次に１上述のように、液体溶液状の接着剤が、各繊維層
のリップ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１組立体は、３０分
程度又杜それ以上の間６０〜７０℃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
、所望のセラミック繊維と結合剤組成物、例えば米国特
許第３．／７り、７５６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７、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開の露出された境界
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１．００′Ｆ（３／
　Ａ℃）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
孔の繊維セラミックバーナ壁となし、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
。

第弘バーナセグメント３２は、端部取付フ２／Ｊ）５０
，５２内に設けられた環状凹所内に繊維層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７６（第２図）が、セグメントの末端
に固定され、管６０内の空いた空曲を閉じる。円形のし
なやかなシリコン発泡体ゴムガスケット７８が、端板７
６の内側と端部取付７う７ジ５２との間に取付けられる
のが好ましい。７つ又は１つ以上の断熱カバー板８０が
、デ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Ｎ７０ニツイテ上述したセラミック繊
維組成物からなるのが好ましい。

第り図は、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仰様を与え
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８２０周りに固定された金属リング８１を有す
る。リング８１は、セグメントのブレナム８５の備をも
包囲している。第コ金舅リンク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吠ガ
スクットが、リング８６の端面に取付けられ、−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・・・ｆ９０が、す／グとリン
グの間で支持構造体の周りに取付けられる。第ｇ図の実
施態様について上述した組立て方法は、セラミック繊維
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の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１Ｏ図は、本発明のもう７つの実Ｉｆｆ　ｓ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クール
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９２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９
８を着座させるための凹所９６を与えている。繊維層９
８は、凹所９６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ッ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の外縁から内側へ
離間されている。繊維層９８のリムより上で露出された
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って
ガス漏れ防止クールが行なわれる。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
リング部分１０２が、内側へ突出してスクリーン１００
とリング９°２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７０図のバーナセグメン
トを組立てる方法は、第ざ図の実施態様について説明し
た方法と類似しているが、真空形成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
ン表面に沿って接着剤を被覆する点で修正されている。

こめ実施態様において、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ット１０４が、−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。

未燃焼の反応物の人口の流れは、１次制御弁１０８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。７次制御弁１０８は、第１２図の略図と第１
≠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１１
２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、−次流れを通る流量が
２次弁により制御される。

導管即ち流れチャンネルの糸が、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７ランノ内に形成された一連
の人口開口部１１６〜１３０（第３図〜第６図）を有し
、人口開口部１１６〜１３０は、対向する７ランノの入
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
と連通ずるように、取付７う／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ｊ≠〜６０の頂部に一緒に固定
され、各セグメントの端部７ランゾの間に延び且つ人口
開口部と整列するチャンネル即ち導管１３８，１４０を
形成し１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
よう罠、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７２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≠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３
０のフランジ内に形成された開口部１１６’　、　１１
８’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１４２．１４４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内に形成された人口開口部１１６＃
、１１８”から管延長部１４５（第１≠図）を横切って
延びている。

同様に、第３バーナセダメント３０への反応物の流れは
、上流７う／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。

流れを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／クーナセグメント２
６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１４Ｇ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／ジ３６．３８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
成され、この弁開口部は、前方板１４６の中の対応する
開口部と符合している。第１≠図は、第３バーナセグメ
ント３０への径路に沿って反応物の流れを導く導管１５
０′　及び人口開口部１２０′と符合するこれらの弁開
口部１５８の１つを示している。第７４Ｌ図は、また、
入口開口部１３０′と符号する弁開口部１６０のもう７
つと、反応物の流れを第１セグメント２６へ導く板１５
４により形成された導管とを示している。

λ次弁機構が、第１３図〜第１ｊ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ット弁１６２〜１７６を支持
し　、１ｆペツト弁の各々が、夫々の弁開口部と符合し
ている。各月？ペット弁は、弁開口部の断面形状と一致
するように形作られた工２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
部と流れチャンネルの形状は、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。チャンネル及
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、−・フランジ１１４の頭部板１８４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１８
２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（ｔｕ
ｒｎ　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１９４〜２０８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２１
０は、バーナの中心軸線の周りにハウジング上で滑り回
転するように々っている。カム板は、７つ又はそれ以上
の−・ンドル２１２によっ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）ｔｌ−
設けることができる。カム表面又はカム板全体は、デュ
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っている。

円筒状のビン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がカム従動子ビン２１６と係合して該
ビン２１６を外側へ動かす位置へカム板が回転されると
き１．２次弁の各々が開位置へ動かされる（第１≠図の
弁１１２参照）。カム板が、カム従動子ビンと符合する
低いカム輪郭がある位置へ動かされるとき、第１１１−
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
パーナセグメン）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７ｊ図に示すように弁板なしに
組立てられ、第≠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１１６．１１８と正しく符合して・・ウジフグ上に取
付けられている。この配列を通して、／次弾１０８の下
流の反応物の流れは、第１２図に示すように、第１セグ
メントと常に連通している。弁棒１６４．１７２の対を
含む２次弾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λ次弾１１０
は、第１セグメント２８に通ずる導管への流れを開閉し
、弁棒１６２の対を含む２次弾１０９は、第１セグメン
ト２６に通ずる流れを開閉する。

弁棒ｉ６８．１７６は、２次弁が連続して十分に開かれ
又は閉じられる≠つの位置で、カム板１９２を回転軸線
の周りに解放可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２１８〜２２４０対が形成され
、溝の各対は、カム板の位置の７つに対応する。カム従
動子ビン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。このビンは、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
になっている。

７次弁と一次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、！２１８゜２１８′の対が弁
棒１６８，１７６の従動子ビンと正しく符合して該ビン
と解放可能にロッ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
ビ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の従動子ビンと正しく符合して該従動子ビンと
解放可能にロックする第２の対の＊２２０　、２２０’
　ヲ有スル弧ｔｊ＋！ｉシーｃ、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ｉ　９４　、２０２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、ばわ作用により右へ（第１≠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のビンと解放可能
にロッ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１６６．１７
４のカム従動子ビ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１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昨階において、溝２２４．
２２４／　の対が弁棒１６８，１７６のビンと正しく符
合して該ビンと解放可能にロックするまで、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゜２０４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のカム従動子ビン
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３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、／欠弁１０８を制
御して７次流の流量を絞ることにより達成される。最大
のターンダウン率は、すべての２次弁を閉じる位置へカ
ム板を回転させ、７次弁を制御して７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ｊＯ％であると、２次弁の全部を閉じ、７
次弁を調節して端部セグメントへの流量をｊＯチに紋る
場合、最大ターンダウン率は、！Ｉ’：／となるであろ
う。中間のターンダウン率は、７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。従っ
て、７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７．！；％　、第１セグメントと第１セ
グメントを閉じるとｊＯチ、第１〜第３セグメントを閉
じると２５チとなる。

中間点火率のもう７つの例は、／欠弁を７０％に絞り、
第１セグメントと第２セグメントを閉じて３３％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っている細長い芯枠
又は他の端部支持体（図示せず）によって個々のセグメ
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７ランノの内側リムと前方板１
４６に形成されている。整列切欠きは、芯枠の対向側に
形成された細長いリプと滑り可能に係合するようになっ
ている。端部バーナセグメント３２は、まず、室開口部
の前で芯枠上に取付けられる。次に、第３バーナセグメ
ント３０は、しなやかなガスケット２３８と一緒に芯枠
上に取付けられ、第≠セグメントの上流７う／ジ５０と
接合される。λつのセグメントを一緒に固定するための
装置が第１／図に示されている。この固定装置は、管５
８と６０の空隙空間２４２内で当接フラッジ４８．５０
内の開口部を通して固定される複数のぎルト２４０を有
する。ぎルトを締付けるとフランジの間のガスケット２
３８が圧縮され、第≠セグメントのゾレナムに供給する
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７０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≠セグメントは、次に
、芯枠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ット２４
３と一緒に芯枠上に取付けられ、同様の方法で、第３セ
グメントの上流フラッジと結合される。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７つのしなやかなガスケット
２４５と一緒に芯枠上に取付けられ、同様にして、第２
セグメントの上流７ランノに固定される。次に、≠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
７アイーぐが−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１≠図
に示すように、バーナ１４６の前方板とぎイ２２４にボ
ルト締めされる。ピイラの前部と弁板との間の境界面２
５０にガスケットシールが設けられる。次に、弁Ｉ・ウ
ソング１１４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１０６
が、／次制御井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率の何れかで、７
次制御弁と２次制御を選択された順序で操伶することに
より、反応物例えば予め混合された燃料と空気の流れが
パーナセグメントヘ導かれる。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−
々イ運転のためど二／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。従って、金属端部板７８と該端部板が支持す
る７アイー々＆　−ドカー々−板８０とを含む不活性表
面を第≠セグメントの末端に取付けることにより、燃焼
室から出てざイ２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７図に示すよう
な弘つのバーナセグメントが２５ＨＰボイ２内に据付け
られた。性能データが、点火された／〜≠のセグメント
の運転の段階で得られた。運転結果が第７６図〜第２０
図のグラフに示されている。第７６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、舟′示され
た記号は、すべて７０％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、／３チ〜／ｊＯ％
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、／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、Ｃ０及び炭化水素
の放出量を示している。第１ど図は、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ＮＯｘ、
ＣＯ及び炭化水素の放出量を示すグラフである。第１り
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、ＮＯｘ、ＣＯ及び炭化水素の放出量を示す
グラフである。第２０図は、≠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Ｕｓ　Ｎｏｘ、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／っ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係負荷で、２！；ＨＰ煙道水′イ２内の≠っのセ
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、煙管ぎ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７通路の端におけ
るガス温度は／乙２　！　Ｆ　（ｆｆ♂ｊ℃）であり、
単−型バーナの場合は／り２．ｆ”ＰＣＩ０６２℃）で
あった。はイ２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／、２！；０’Ｆ（
、ｇ７７℃）であったが、単一型繊維バーナの比較しう
る温度は／３り０ｏＦ（７ｓ≠℃）であ・った。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！
２００Ｆ（２７／℃）であったが、単一型繊維バーナの
運転中のがインの比較しうる後方表面温度は７００”Ｆ
Ｃ３７／Ｔ：、）であった。

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、保守と取替えとがイン停止時間のための
コストが低下する。

上述の実施態様線、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、典型的な煙道ざイ２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線に沿って矢印の方向に見た
バーナの断面図である。 第≠図は、第２図の４−４線に沿って矢印の方向に見た
バーナの断面図である。 第５図は、第一図の５−５！１ｆに沿って矢印の方向に
見たバーナの断面図である。 第６図は、第２図の６−６線に沿って矢印の方向に見た
バーナの断面図である。 第７図は、第７図の組立体のバーナセグメントの分解斜
視図である。 Ｍｆ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７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７
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１０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
７つの実施態様を示す拡大部分軸線断面図である。 第１／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７．！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７３図れ、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１ａ−ｉａ線に沿って矢印の方
向に見た端面図である。 第１グ図は、第７３図の１４−１４線に沿って矢印の方
向に見た部分軸線断面図で、第７３図の、ｌ！次次弾カ
ム機構の詳細を示す。 第１ｊ図は、第７３図の１５−１５線に沿って矢印の方
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、デイラ内に装着された、第１図の実施態様
に従って構成されたバーナ組立体の運転中の効率をざイ
２負荷の関数として示すグラフである。 第７７図は、セグメントの／っを運転しているときの、
第７≠図について説明したバーナ組立体の放出物をぎイ
ラ負荷の関数として示すグラフである。 第１♂図は、セグメントの一つを運転しているときの、
第１Ｆ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１り図は、セグメントの３つを運転しているときの、
第１≠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２θ図は、≠っのセグメント全部を運転しているとき
の、第１≠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、 ２６．２８，３０．３２・・φバーナセグメント１３４
・・・活性バーナ壁、 ３６．３８，４２，４４，４６，４８，５０゜５２・・
・支持構造体（取付７う／ジ）、６２．６４，６６．６
８・・・ゾレナム。 ＦＩＧ、−１３ ＦＩＧ、−１５ ＦＩＧ、−１４ ＦＩＧ、−１７ オｑう算術＜％） ＦＩＧ、−１８ ＦＩＧ、−１９ ＦＩＧ、−２０ 昭和　年　月　日 特許庁長官　殿 １、事件の表示　昭和５９年特許願第１５５０９７号２
、発明の名′称　輻射バーナ組立体 ３、補正をする者 事件との関係　出願人 氏名（名称）　ガス　リサーチ　インスチテユート４、
代理人 ５８補正命令の日付　昭和５９年１０月３０日図面の浄
書（内容に変更なし）。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ／、　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って、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−々−す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
   界面に沿っ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； 境界面に沿って延び且つ境界面に沿って壁の表面及び支
   持構造体の表面に密着して境界面をシールするだめのシ
   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一緒に結合するだめの固定
   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く
   だめの装置と； を包含する輻射バーナ組立体。 之　各バーナ壁が、円筒形シェルの形状をなし、円筒形
   の管が、セグメントのプレナムを形成スる環状空間を形
   成するように各セグメントのシェルの中に同心に装着さ
   れ且っ該シェ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、共通軸線に沿って端と端を
   つなぐ関係に結合され、燃焼室内に取付けるだめの細長
   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。 久　各セグメントの支持構造体が、円筒形シェルの対向
   端に取付けられた環状取付フランジを有し、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。 よ　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ット装置を含むこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第弘項に記載の輻射バー
   ナ組立体。 乙、　シール装置が、境界面に沿って活性表面と不活性
   表面との間で接着されるセラミッ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。 Ｚ　シール装置が、境界面に沿っ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Ｓツタ繊維の
   Ｎを含み、プ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。 ｇ、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。 ２　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、燃焼室の排出端に耐液する位置に
   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項に記載の輻射パー７−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
   、吋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合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。