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JP6904736B2 - Combustion device - Google Patents
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JP6904736B2 - Combustion device - Google Patents

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JP6904736B2 JP2017043682A JP2017043682A JP6904736B2 JP 6904736 B2 JP6904736 B2 JP 6904736B2 JP 2017043682 A JP2017043682 A JP 2017043682A JP 2017043682 A JP2017043682 A JP 2017043682A JP 6904736 B2 JP6904736 B2 JP 6904736B2
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Description

本発明は、燃焼空間を形成する内筒、この内筒を覆う外筒および燃焼空間内に燃料を噴出するバーナを備えている燃焼装置に関するものである。 The present invention relates to a combustion device including an inner cylinder forming a combustion space, an outer cylinder covering the inner cylinder, and a burner for ejecting fuel into the combustion space.

燃焼装置の一種に、例えば、下記特許文献1に開示されている「廃棄物焼却装置」がある。この装置では、焼却炉の内部(燃焼空間)を形成する内筒の周囲に外筒を配置するとともに内筒の内側を耐火材で覆う。これにより、1000℃前後になる炉内の高温環境から、鋼板製等の内筒を保護している。耐火材は、例えば、キャスタブルと呼ばれる耐火コンクリートであり、耐火性に優れた骨材とアルミナセメント等を混合したものである。焼却炉以外でも、燃焼装置においては炉内の内張に耐火材を使用するものが少なくない。 As one type of combustion device, for example, there is a "waste incinerator" disclosed in Patent Document 1 below. In this device, the outer cylinder is arranged around the inner cylinder forming the inside (combustion space) of the incinerator, and the inside of the inner cylinder is covered with a refractory material. As a result, the inner cylinder made of steel plate or the like is protected from the high temperature environment in the furnace of about 1000 ° C. The refractory material is, for example, a refractory concrete called castable, which is a mixture of an aggregate having excellent fire resistance and alumina cement. In addition to incinerators, there are many combustion devices that use refractory materials for the lining inside the furnace.

特開2001−74221号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2001-74221 特開2015−158263号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2015-158263 特開2012−82804号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2012-82804 特開2004−257325号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2004-257325

ところで、耐火材は、特許文献1の図1や図2に表されているように、高温を遮断して内筒を熱から保護する必要上、内筒の内側に厚肉に設けられることが多い。このような厚肉の耐火材は、燃焼装置の重量増加を招く。特に、上記特許文献1の焼却装置のように、船舶に使用される舶用の燃焼装置においては、軽量であることが望ましく、搭載される船舶によっては燃焼装置の重量が問題になる場合がある。 By the way, as shown in FIGS. 1 and 2 of Patent Document 1, the refractory material may be provided thickly inside the inner cylinder because it is necessary to block high temperature to protect the inner cylinder from heat. many. Such a thick refractory material causes an increase in the weight of the combustion device. In particular, a marine combustion device used for a ship, such as the incinerator of Patent Document 1, is preferably lightweight, and the weight of the combustion device may be a problem depending on the ship on which the combustion device is mounted.

舶用の燃焼装置には、このような焼却装置のほかに、例えば、ボイルオフガスを処理するガス処理装置もある。ボイルオフガスは、LNG貯蔵槽において液化天然ガスが気化することにより発生するガスである。例えば、上記特許文献2には、液化ガス運搬船のカーゴタンクで発生するボイルオフガスのうち、燃料として処理することのできない余剰分を、再度液化してカーゴタンクに回収するか、ガス燃焼装置等で焼却処理する必要がある旨の記載があり(特許文献2;段落0002)、後者の場合にガス処理装置が使用される。 In addition to such incinerators, marine combustion devices include, for example, gas treatment devices that process boil-off gas. Boil-off gas is a gas generated by vaporization of liquefied natural gas in an LNG storage tank. For example, in Patent Document 2, of the boil-off gas generated in the cargo tank of a liquefied gas carrier, the surplus that cannot be treated as fuel is liquefied again and recovered in the cargo tank, or is used in a gas incinerator or the like. There is a statement that incineration is required (Patent Document 2; paragraph 0002), and a gas treatment device is used in the latter case.

また、上記特許文献3に開示されているように、ディーゼルエンジンを推進機関とする船舶においてはNOxの排出量を削減する必要から、脱硝装置を通した後に排気ガスを大気中に放出するものがあり、排ガス温度が300℃以下の場合には、脱硝触媒が十分に活性する温度まで排気ガスを加熱してから脱硝装置を通すものもある(特許文献3;段落0004〜0007)。このような排気ガスの加熱に使用される排ガス加熱装置も、舶用の燃焼装置の一種である。 Further, as disclosed in Patent Document 3, in a ship using a diesel engine as a propulsion engine, it is necessary to reduce NOx emissions, so that exhaust gas is released into the atmosphere after passing through a denitration device. In some cases, when the exhaust gas temperature is 300 ° C. or lower, the exhaust gas is heated to a temperature at which the denitration catalyst is sufficiently activated and then passed through the denitration device (Patent Document 3; paragraphs 0004 to 0007). The exhaust gas heating device used for heating such exhaust gas is also a kind of marine combustion device.

なお、脱硝装置によってNOxの浄化を実施するために、脱硝触媒の上流側の配管経路中で排気ガス還元剤(尿素水)を噴霧することで、排気ガス還元剤が排ガス経路中で加水分解されてアンモニアが生成され、脱硝触媒によりNOxが浄化される。しかしながら、上記特許文献4に開示されているように、排ガス温度が低い場合においては、排気ガス還元剤の加水分解によるアンモニア生成が十分に進行しない場合があり、その対策として、予め排気ガス還元剤を加熱して還元剤ガスとして排ガス中に供給する方式が知られている(特許文献;段落0002〜0008)。ディーゼルエンジンを推進機関とする船舶においては、高温ガス(燃焼ガス)中に尿素水を噴射し加水分解させて還元剤ガス(アンモニア)を生成し、この還元剤ガスを含む高温ガスを、ディーゼルエンジンからの排ガス中に供給する方式がある。このような方式において高温ガス(燃焼ガス)を供給する燃焼ガス供給装置も、舶用の燃焼装置の一種である。 In order to purify NOx by the denitration device, the exhaust gas reducing agent is hydrolyzed in the exhaust gas path by spraying the exhaust gas reducing agent (urea water) in the piping path on the upstream side of the denitration catalyst. Ammonia is produced, and NOx is purified by a denitration catalyst. However, as disclosed in Patent Document 4, when the exhaust gas temperature is low, the generation of ammonia by the hydrolysis of the exhaust gas reducing agent may not proceed sufficiently, and as a countermeasure, the exhaust gas reducing agent is prepared in advance. Is known as a method of heating and supplying the reducing agent gas into the exhaust gas (Patent Document 4 ; paragraphs 0002 to 0008). In a ship using a diesel engine as a propulsion engine, urea water is injected into a high-temperature gas (combustion gas) and hydrolyzed to generate a reducing agent gas (ammonia), and the high-temperature gas containing this reducing agent gas is used as a diesel engine. There is a method of supplying it into the exhaust gas from. A combustion gas supply device that supplies high-temperature gas (combustion gas) in such a system is also a type of marine combustion device.

このように舶用の燃焼装置には、焼却装置、ガス処理装置や排ガス加熱装置、燃焼ガス供給装置(高温ガス発生装置)等、様々なものが存在するが、いずれの場合も装置重量は軽量であることが望ましい。本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、装置重量を軽量にし得る燃焼装置を提供することを目的とする。 In this way, there are various types of marine combustion equipment such as incinerators, gas treatment equipment, exhaust gas heating equipment, and combustion gas supply equipment (high temperature gas generator), but in each case the equipment weight is light. It is desirable to have. The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and an object of the present invention is to provide a combustion device capable of reducing the weight of the device.

上記目的を達成するため、特許請求の範囲の請求項1に記載された燃焼装置は、内部に燃焼空間を形成する内筒と、前記内筒を覆うとともに外部から送り込まれた空気が流通可能な空間部を前記内筒との間に形成する外筒と、前記内筒に貫通し前記燃焼空間内に燃料を噴出可能に前記外筒に設けられるバーナと、前記バーナと別体に設けられバーナ軸径方向の前記バーナの周囲を含めて燃料噴出方向の周囲を覆う筒体と、を備え、外部機関の排気ガスが流通する配管の上流側から排出された前記排気ガスが前記燃焼空間を経由して前記配管の下流側に流入可能に、前記配管の上流側および前記配管の下流側が前記内筒内にそれぞれ連通し、前記筒体の先端部は前記燃焼空間内に露出し、前記筒体の基端部は前記バーナの燃料噴出方向に対して反対側に位置して前記外筒内の前記空間部内に露出しているとともに、前記基端部と前記外筒との間には隙間部が形成されていることを技術的特徴とする。 To achieve the above object, a combustion apparatus according to claim 1 of the appended claims, the inner cylinder forming the inner combustion space, is air sent from outside to together Covering the inner cylinder An outer cylinder that forms a flowable space between the inner cylinder, a burner that penetrates the inner cylinder and is provided on the outer cylinder so that fuel can be ejected into the combustion space, and a separate body from the burner. It is provided with a cylinder that covers the periphery of the burner in the radial direction of the burner shaft and the periphery of the fuel ejection direction, and the exhaust gas discharged from the upstream side of the pipe through which the exhaust gas of the external engine flows is burned. possible flow into the downstream side of the pipe by way of the space, the downstream side of the upstream and the pipe of the pipe is communicated to each of the inside the cylinder, the leading end portion of the tubular body is exposed to the combustion space, The base end portion of the cylinder body is located on the side opposite to the fuel ejection direction of the burner and is exposed in the space portion in the outer cylinder, and between the base end portion and the outer cylinder. Is technically characterized in that a gap is formed.

また、特許請求の範囲に記載された請求項2の燃焼装置は、請求項1に記載の燃焼装置において、前記内筒の前記バーナが貫通する側の端部には、前記空間部を流通する空気が前記内筒の内周面に沿って前記燃焼空間内に噴射される孔部を備えることを技術的特徴とする。 Further, in the combustion apparatus according to claim 1, the combustion apparatus according to claim 2 circulates the space portion at the end of the inner cylinder on the side through which the burner penetrates. A technical feature is that a hole is provided in which air is injected into the combustion space along the inner peripheral surface of the inner cylinder.

さらに、特許請求の範囲に記載された請求項3の燃焼装置は、請求項1または2に記載の燃焼装置において、前記筒体は、前記バーナの燃料噴出方向に位置する先端部が前記配管の上流側と前記配管の下流側とを最短距離で接続する仮想経路の範囲外に位置していることを技術的特徴とする。 Further, the combustion apparatus according to claim 3 described in the claims is the combustion apparatus according to claim 1 or 2, wherein the tubular body has a tip portion of the pipe located in the fuel ejection direction of the burner. The technical feature is that it is located outside the range of the virtual path that connects the upstream side and the downstream side of the pipe at the shortest distance.

また、特許請求の範囲に記載された請求項4の燃焼装置は、請求項1〜3のいずれか一項に記載の燃焼装置において、前記筒体は、前記バーナの燃料噴出方向に位置する先端部が斜円柱の端部形状に開口することを技術的特徴とする。 Further, the combustion apparatus according to claim 4 described in the claims is the combustion apparatus according to any one of claims 1 to 3, wherein the cylinder has a tip located in the fuel ejection direction of the burner. The technical feature is that the portion opens in the shape of an end of an oblique cylinder.

また、特許請求の範囲に記載された請求項5の燃焼装置は、請求項1〜4のいずれか一項に記載の燃焼装置において、前記バーナは、前記燃料噴出方向が前記配管の下流側から前記配管の上流側であることを技術的特徴とする。 Further, the combustion apparatus according to claim 5 described in the claims is the combustion apparatus according to any one of claims 1 to 4, wherein the burner has a fuel ejection direction from the downstream side of the pipe. The technical feature is that it is on the upstream side of the pipe.

また、特許請求の範囲に記載された請求項6の燃焼装置は、請求項5に記載の燃焼装置において、前記燃焼空間の排気ガス下流側には、前記配管の下流側に接続される接続部の内径よりも小さい内径を有する第2の内筒が前記配管の下流側に連通するように設けられていることを技術的特徴とする。 Further, the combustion apparatus according to claim 6 described in the claims is a connection portion connected to the downstream side of the pipe on the exhaust gas downstream side of the combustion space in the combustion apparatus according to claim 5. A second inner cylinder having an inner diameter smaller than the inner diameter of the pipe is provided so as to communicate with the downstream side of the pipe.

また、特許請求の範囲に記載された請求項7の燃焼装置は、前記外部機関の排気ガスが流通する配管は、請求項1〜6のいずれか一項に記載の燃焼装置が設置される前から設備空間に既に設けられており、当該燃焼装置は、前記配管の配置変更を要することなく、前記配管の途中に接続可能であることを技術的特徴とする。 Further, in the combustion apparatus according to claim 7, the piping through which the exhaust gas of the external engine flows is before the combustion apparatus according to any one of claims 1 to 6 is installed. The combustion device is already provided in the equipment space from the above, and the combustion device is technically characterized in that it can be connected in the middle of the piping without requiring a change in the arrangement of the piping.

請求項1の発明では、燃焼空間内に燃料を噴出可能に外筒に設けられるバーナは、バーナ軸径方向の燃料噴出方向の周囲をバーナと別体に設けられる筒体により覆われる。そのため、バーナから内筒の燃焼空間に火炎が形成される場合に火炎の形成範囲を筒体が覆うことから、火炎からの直接的な輻射熱等が筒体により遮られる。これにより、バーナの火炎から内筒の内壁に直接伝わる輻射伝熱量を減少させることが可能になり、内筒の温度の上昇が抑制される。また、内筒内には、配管の上流側から燃焼空間を経由して配管の下流側に流れる外部機関の排気ガスが流通するので、このような排気ガスにより内筒が冷却される。したがって、内筒に耐火材等を設ける必要がなくなり得るため、耐火材等を設ける場合に比べて軽量化することができる。また、耐火材等の厚さ分だけ内筒の外形寸法を小さくできるため、小型化することも可能になる。また、筒体は、その先端部が燃焼空間内に露出し、またその基端部がバーナの燃料噴出方向に対して反対側に位置して外筒内の空間部に露出しているとともに、基端部と外筒との間には隙間部が形成されている。これにより、空間部を流れる外部からの空気によって筒体の基端部が冷却されるため、筒体の熱による劣化や脆化の進行を遅くすることが可能になる。また、隙間部により筒体の基端部が外筒から物理的に離れているため、筒体から外筒への熱伝達を抑制することが可能になる。 In the invention of claim 1, the burner provided on the outer cylinder so that fuel can be ejected into the combustion space is covered with a cylinder provided separately from the burner around the fuel ejection direction in the burner shaft radial direction. Therefore, when a flame is formed from the burner to the combustion space of the inner cylinder, the cylinder covers the flame forming range, so that the direct radiant heat from the flame is blocked by the cylinder. As a result, it becomes possible to reduce the amount of radiant heat transfer directly transmitted from the flame of the burner to the inner wall of the inner cylinder, and the temperature rise of the inner cylinder is suppressed. Further, since the exhaust gas of the external engine flowing from the upstream side of the pipe to the downstream side of the pipe via the combustion space flows through the inner cylinder, the inner cylinder is cooled by such exhaust gas. Therefore, it may not be necessary to provide a refractory material or the like on the inner cylinder, so that the weight can be reduced as compared with the case where the refractory material or the like is provided. Further, since the outer dimensions of the inner cylinder can be reduced by the thickness of the refractory material or the like, the size can be reduced. In addition, the tip of the cylinder is exposed in the combustion space, and the base end is located on the opposite side of the burner from the fuel ejection direction and is exposed in the space inside the outer cylinder. A gap is formed between the base end and the outer cylinder. As a result, the base end portion of the tubular body is cooled by the air from the outside flowing through the space portion, so that it is possible to slow down the progress of deterioration and embrittlement due to the heat of the tubular body. Further, since the base end portion of the cylinder body is physically separated from the outer cylinder by the gap portion, it is possible to suppress heat transfer from the cylinder body to the outer cylinder.

請求項2の発明では、内筒のバーナが貫通する側の端部には、空間部を流通する空気が内筒の内周面に沿って燃焼空間内に噴射される孔部を備える。これにより、内筒の内周面を冷却することが可能になる。 In the invention of claim 2, the end portion of the inner cylinder on the side through which the burner penetrates is provided with a hole portion in which air flowing through the space portion is injected into the combustion space along the inner peripheral surface of the inner cylinder. This makes it possible to cool the inner peripheral surface of the inner cylinder.

請求項3の発明では、筒体は、バーナの燃料噴出方向に位置する先端部が配管の上流側と配管の下流側とを最短距離で接続する仮想経路の範囲外に位置している。これにより、配管の上流側から下流側に向かう排気ガスの流れに対して、筒体が抵抗になり難いため、燃焼空間や配管を流れる排気ガスの圧力損失の増加を抑制することが可能になる。 In the invention of claim 3, the tubular body is located outside the range of the virtual path in which the tip portion located in the fuel ejection direction of the burner connects the upstream side of the pipe and the downstream side of the pipe at the shortest distance. As a result, the cylinder is unlikely to become a resistance to the flow of exhaust gas from the upstream side to the downstream side of the pipe, so that it is possible to suppress an increase in the pressure loss of the exhaust gas flowing through the combustion space and the pipe. ..

請求項4の発明では、筒体は、バーナの燃料噴出方向に位置する先端部が斜円柱の端部形状に開口する。このような先端部には、筒壁の軸方向長さが大きい長尺部と小さい短尺部が存在する。そのため、例えば、内筒の周壁側に長尺部が位置し内筒の中心側に短尺部が位置するように筒体を配置する。これにより、火炎からの直接的な輻射熱等は、短尺部側よりも長尺部側の方が筒壁の軸方向長さが大きい分、長尺部側の方が内筒の周壁の方向に向かう輻射伝熱量を減少させることが可能になる。そのため、内筒の温度の上昇を抑制することができる。また、バーナの火炎で燃料が燃焼することにより発生する高温の燃焼ガスは、長尺部側よりも短尺部側を流れる方が短距離で筒体から放出されて内筒の中心側に向かう。そのため、長尺部側を流れる燃焼ガスを内筒の中心側に引き込むことが可能になる。また、高温の燃焼ガスは、内筒の周壁側よりも中心側に集められるので、内筒の温度の上昇をさらに抑制することができる。 In the invention of claim 4, the tip of the cylinder, which is located in the fuel ejection direction of the burner, opens in the shape of the end of an oblique cylinder. At such a tip portion, there are a long portion having a large axial length and a short portion having a small axial length. Therefore, for example, the cylinder body is arranged so that the long portion is located on the peripheral wall side of the inner cylinder and the short portion is located on the center side of the inner cylinder. As a result, the direct radiant heat from the flame is larger on the long side than on the short side in the axial direction of the cylinder wall, so that the long side is in the direction of the peripheral wall of the inner cylinder. It becomes possible to reduce the amount of radiant heat transfer toward it. Therefore, it is possible to suppress an increase in the temperature of the inner cylinder. Further, the high-temperature combustion gas generated by the combustion of fuel by the flame of the burner is discharged from the cylinder in a shorter distance on the short portion side than on the long portion side and toward the center side of the inner cylinder. Therefore, the combustion gas flowing on the long portion side can be drawn into the center side of the inner cylinder. Further, since the high-temperature combustion gas is collected on the center side of the inner cylinder rather than the peripheral wall side, it is possible to further suppress the temperature rise of the inner cylinder.

請求項5の発明では、バーナは、燃料噴出方向が配管の下流側から配管の上流側であることから、配管の上流側から下流側に向かう排気ガスの流れに対し、逆方向に向けて配置されている。これにより、このような輻射熱等が排気ガスの流れと同方向に進む場合に比べて、バーナから放出される燃焼ガスの進行方向の垂直成分と、排気ガスの進行方向の垂直成分とが逆方向になって対向することから、衝突による対流混合が促進され、燃焼ガスと排気ガスを効率的に混合することが可能になる。したがって、排気ガスの温度の均一度合いが高まるため、排気ガスの温度ムラを抑制するとともに、混合に必要な空間が小さくなり得るため、内筒、ひいては炉体をコンパクトにすることができる。 In the invention of claim 5, since the fuel ejection direction is from the downstream side of the pipe to the upstream side of the pipe, the burner is arranged in the opposite direction to the flow of the exhaust gas from the upstream side to the downstream side of the pipe. Has been done. As a result, the vertical component in the traveling direction of the combustion gas released from the burner and the vertical component in the traveling direction of the exhaust gas are in opposite directions as compared with the case where such radiant heat or the like travels in the same direction as the flow of the exhaust gas. Since they face each other, convection mixing due to collision is promoted, and combustion gas and exhaust gas can be efficiently mixed. Therefore, since the degree of uniformity of the temperature of the exhaust gas is increased, the temperature unevenness of the exhaust gas can be suppressed, and the space required for mixing can be reduced, so that the inner cylinder and eventually the furnace body can be made compact.

請求項6の発明では、燃焼空間の排気ガス下流側には、配管の下流側に接続される接続部の内径よりも小さい内径を有する第2の内筒が配管の下流側に連通するように設けられている。これにより、排気ガス下流側において、第2の内筒は、内筒を冷却する低温の空気が配管の下流側に流入することを阻止することから、このような低温の空気によって排気ガス下流側付近を流れる排気ガスの温度が低下することを抑制することができる。また、第2の内筒には、内筒の周壁側よりも中心側を流れる排気ガスがより多く集められるため、温度ムラの少ない排気ガスを配管の下流側に流出させることができる。 In the invention of claim 6, a second inner cylinder having an inner diameter smaller than the inner diameter of the connecting portion connected to the downstream side of the pipe communicates with the downstream side of the pipe on the downstream side of the exhaust gas of the combustion space. It is provided. As a result, on the downstream side of the exhaust gas, the second inner cylinder prevents the low-temperature air that cools the inner cylinder from flowing into the downstream side of the pipe. It is possible to suppress a decrease in the temperature of the exhaust gas flowing in the vicinity. Further, since more exhaust gas flowing on the central side than the peripheral wall side of the inner cylinder is collected in the second inner cylinder, the exhaust gas having less temperature unevenness can flow out to the downstream side of the pipe.

請求項7の発明では、外部機関の排気ガスが流通する配管は既設の配管であり、配管の配置変更を要することなく、当該燃焼装置が配管の途中に接続可能である。これにより、既存の設備に適用することが容易になるため、旧型式のものを改造しその後も使用可能な新型式のものに変更する、いわゆるレトロフィットに容易に対応することが可能になる。 In the invention of claim 7, the pipe through which the exhaust gas of the external engine flows is an existing pipe, and the combustion device can be connected in the middle of the pipe without requiring a change in the arrangement of the pipe. This makes it easy to apply to existing equipment, so it is possible to easily cope with the so-called retrofit, in which the old model is modified and changed to the new model that can be used thereafter.

本発明の第1実施形態に係る排ガス加熱装置の全体構成の一例を示す正面図である。It is a front view which shows an example of the whole structure of the exhaust gas heating apparatus which concerns on 1st Embodiment of this invention. 本第1実施形態の排ガス加熱装置の全体構成の一例を示す平面図である。It is a top view which shows an example of the whole structure of the exhaust gas heating apparatus of this 1st Embodiment. 図2に示すIII−III線断面を同矢印方向から見た模式的な断面図である。It is a schematic cross-sectional view which looked at the cross section of line III-III shown in FIG. 2 from the direction of the arrow. 図3に示すIV−IV線断面を同矢視方向から見た模式的な断面図である。It is a schematic cross-sectional view of the IV-IV line cross section shown in FIG. 3 seen from the same arrow viewing direction. 図4に示す一点鎖線V内の模式的な拡大断面図である。It is a schematic enlarged cross-sectional view in the alternate long and short dash line V shown in FIG. 図5に示す矢印VIの方向から見た模式的な断面図である。It is a schematic cross-sectional view seen from the direction of the arrow VI shown in FIG. 本発明の第2実施形態に係る排ガス加熱装置の全体構成の一例を示す正面図である。It is a front view which shows an example of the whole structure of the exhaust gas heating apparatus which concerns on 2nd Embodiment of this invention. 本第2実施形態の排ガス加熱装置の全体構成の一例を示す平面図である。It is a top view which shows an example of the whole structure of the exhaust gas heating apparatus of this 2nd Embodiment. 図7および図10に示すIX−IX線断面を同矢視方向から見た模式的な断面図である。7 is a schematic cross-sectional view of the IX-IX line cross sections shown in FIGS. 7 and 10 as viewed from the same arrow-viewing direction. 図9に示すX−X線断面を同矢視方向から見た模式的な断面図である。9 is a schematic cross-sectional view of the X-ray cross section shown in FIG. 9 as viewed from the same arrow-viewing direction. 図10に示す一点鎖線XI内の模式的な拡大断面図である。FIG. 5 is a schematic enlarged cross-sectional view within the alternate long and short dash line XI shown in FIG. 図10に示す矢印XIIの方向から見た模式的な断面図である。It is a schematic cross-sectional view seen from the direction of the arrow XII shown in FIG. 本第2実施形態の排ガス加熱装置の改変例1を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the modification 1 of the exhaust gas heating apparatus of this 2nd Embodiment. 図13に示す一点鎖線XIV内の模式的な拡大断面図である。It is a schematic enlarged cross-sectional view in the alternate long and short dash line XIV shown in FIG. 本第2実施形態の排ガス加熱装置の改変例2を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the modification 2 of the exhaust gas heating apparatus of this 2nd Embodiment. 図15に示す一点鎖線XVI内の模式的な拡大断面図である。FIG. 5 is a schematic enlarged cross-sectional view within the alternate long and short dash line XVI shown in FIG. 図17(A)は、図16に示す一点鎖線XVII-A内の模式的な拡大断面図である。また、図17(B)は、図17(A)に示す矢印XVII-Bの方向から見た模式的な説明図である。FIG. 17A is a schematic enlarged cross-sectional view within the alternate long and short dash line XVII-A shown in FIG. Further, FIG. 17B is a schematic explanatory view seen from the direction of the arrow XVII-B shown in FIG. 17A. 本第2実施形態の排ガス加熱装置の改変例3を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the modification 3 of the exhaust gas heating apparatus of this 2nd Embodiment. 図19(A)は、図18に示す一点鎖線XIX-A内の模式的な拡大断面図である。また、図19(B)は、図19(A)に示す矢印XIX-Bの方向から見た模式的な説明図である。FIG. 19A is a schematic enlarged cross-sectional view within the alternate long and short dash line XIX-A shown in FIG. Further, FIG. 19B is a schematic explanatory view seen from the direction of the arrow XIX-B shown in FIG. 19A. 本第2実施形態の排ガス加熱装置の改変例3の応用例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the application example of the modification 3 of the exhaust gas heating apparatus of this 2nd Embodiment. 本発明の第3実施形態に係る排ガス加熱装置の全体構成の一例を示す正面図である。It is a front view which shows an example of the whole structure of the exhaust gas heating apparatus which concerns on 3rd Embodiment of this invention. 本第3実施形態の排ガス加熱装置の全体構成の一例を示す平面図である。It is a top view which shows an example of the whole structure of the exhaust gas heating apparatus of this 3rd Embodiment. 図21および図24に示すXXIII−XXIII線断面を同矢視方向から見た模式的な断面図である。21 is a schematic cross-sectional view of the XXIII-XXIII line cross sections shown in FIGS. 21 and 24 as viewed from the same arrow direction. 図23に示すXXIV−XXIV線断面を同矢視方向から見た模式的な断面図である。It is a schematic cross-sectional view of the XXIV-XXIV line cross section shown in FIG. 23 seen from the same arrow viewing direction. 本第3実施形態の排ガス加熱装置における輻射熱等および排気ガスの流れの例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the example of the flow of radiant heat and the exhaust gas in the exhaust gas heating apparatus of this 3rd Embodiment.

以下、本発明の燃焼装置の実施形態について図を参照して説明する。本発明の燃焼装置を排ガス加熱装置に適用した第1実施形態を図1〜図6に基づいて説明する。 Hereinafter, embodiments of the combustion device of the present invention will be described with reference to the drawings. A first embodiment in which the combustion device of the present invention is applied to an exhaust gas heating device will be described with reference to FIGS. 1 to 6.

[第1実施形態]
第1実施形態の排ガス加熱装置10は、例えば、ディーゼルエンジン(外部機関)の排気ガスが流れる配管の途中に接続することにより脱硝触媒が十分に活性する温度まで排ガス温度を上昇させる加熱装置であり、船舶に搭載される舶用の燃焼装置である。
[First Embodiment]
The exhaust gas heating device 10 of the first embodiment is, for example, a heating device that raises the exhaust gas temperature to a temperature at which the denitration catalyst is sufficiently activated by connecting to the middle of a pipe through which the exhaust gas of a diesel engine (external engine) flows. , A marine combustion device mounted on a ship.

図1〜図6に示すように、排ガス加熱装置10は、主に、外筒11、内筒12、複数のバーナユニット13、排ガス噴射管19、第1送風ファン2、第2送風ファン3等により構成されている。 As shown in FIGS. 1 to 6, the exhaust gas heating device 10 mainly includes an outer cylinder 11, an inner cylinder 12, a plurality of burner units 13, an exhaust gas injection pipe 19, a first blower fan 2, a second blower fan 3, and the like. It is composed of.

外筒11は、例えば、有底の円筒形状をなす筒体であり、鋼板により構成されている。即ち、円筒状に形成されている周壁部11aに対し、その一端側が内曲げのフランジ形状をなす円環状の基端部11bにより囲まれるように開口しており、また他端側が円形平板状の先端部11cにより閉塞されている。周壁部11aには、外筒11の径方向に円筒状に延びる接続部11d,11gが形成されており、先端にはフランジ部11e,11hがそれぞれ設けられている。即ち、外筒11(または内筒12)の筒軸Jに対して直交する方向(軸Kに沿う方向)またはほぼ直交する方向に接続部11d,11gが延出するように形成されている(既設の配管100に対して直交方向またはほぼ直交方向に筒軸Jを向けて外筒11または内筒12を配置する)。 The outer cylinder 11 is, for example, a cylinder having a bottomed cylindrical shape and is made of a steel plate. That is, the peripheral wall portion 11a formed in a cylindrical shape is opened so that one end side thereof is surrounded by an annular base end portion 11b having an inwardly bent flange shape, and the other end side is a circular flat plate shape. It is blocked by the tip portion 11c. The peripheral wall portion 11a is formed with connecting portions 11d and 11g extending in a cylindrical shape in the radial direction of the outer cylinder 11, and flange portions 11e and 11h are provided at the tips thereof, respectively. That is, the connecting portions 11d and 11g are formed so as to extend in a direction orthogonal to the cylinder axis J of the outer cylinder 11 (or the inner cylinder 12) (a direction along the axis K) or a direction substantially orthogonal to the cylinder axis J (the direction along the axis K). The outer cylinder 11 or the inner cylinder 12 is arranged with the cylinder axis J facing in the direction orthogonal to or substantially orthogonal to the existing pipe 100).

接続部11d,11gは、それぞれの筒軸が同じ軸Kになるように配置されており、また接続部11d,11gやそれぞれのフランジ部11e,11hは、船舶内に既に設けられている配管100に接続可能な形状仕様に設定されている。これにより、例えば、既設の配管100の位置を変更することなく、当該配管100の途中に排ガス加熱装置10の接続部11d,11gを連結可能にしている。本第1実施形態では、配管100のうち、ディーゼルエンジン(外部機関)が接続されている排ガス上流側の上流管100aには、フランジ部11eを介して接続部11dが連結され、また排ガス下流側の下流管100bには、フランジ部11hを介して接続部11gが連結される。排ガス上流側の接続部11dには、排気ガスを取り込むための取入口11fが形成されている。 The connecting portions 11d and 11g are arranged so that their respective cylinder shafts have the same shaft K, and the connecting portions 11d and 11g and the respective flange portions 11e and 11h are pipes 100 already provided in the ship. It is set to a shape specification that can be connected to. Thereby, for example, the connection portions 11d and 11g of the exhaust gas heating device 10 can be connected in the middle of the existing pipe 100 without changing the position of the existing pipe 100. In the first embodiment, of the pipe 100, the connecting portion 11d is connected to the upstream pipe 100a on the upstream side of the exhaust gas to which the diesel engine (external engine) is connected via the flange portion 11e, and the downstream side of the exhaust gas is also connected. A connecting portion 11g is connected to the downstream pipe 100b of the above via a flange portion 11h. An intake port 11f for taking in the exhaust gas is formed in the connection portion 11d on the upstream side of the exhaust gas.

この取入口11fは、その上方(各図に示す座標系のZ軸の矢印先端方向)が、上流管100a方向に開口しかつ燃焼空間方向を閉塞するカバー17により覆われている。これにより、上流管100aから流れ込む排気ガスの一部が取入口11fに流れ込み易くなるようにカバー17により排気ガスの流れを制御している。また取入口11fには、排ガスダクト18が接続されている。この排ガスダクト18は、排ガス噴射管19に接続されている。これにより、取入口11fから流れ込んだ排気ガスを当該排ガス噴射管19に導入可能にしている。周壁部11aには、このほかに吸気口11i,11jも開口しており、これらには後述の第1吸気ダクト6や第2吸気ダクト7が接続される。基端部11bの開口は、後述するように、円形平板状の外筒基端プレート14により覆われて閉塞される。 The intake 11f is covered above the intake (in the direction of the arrow tip of the Z axis of the coordinate system shown in each figure) by a cover 17 that opens in the upstream pipe 100a direction and closes in the combustion space direction. As a result, the flow of the exhaust gas is controlled by the cover 17 so that a part of the exhaust gas flowing from the upstream pipe 100a easily flows into the intake port 11f. An exhaust gas duct 18 is connected to the intake port 11f. The exhaust gas duct 18 is connected to the exhaust gas injection pipe 19. As a result, the exhaust gas flowing from the intake port 11f can be introduced into the exhaust gas injection pipe 19. In addition, the intake ports 11i and 11j are also opened in the peripheral wall portion 11a, and the first intake duct 6 and the second intake duct 7 described later are connected to these. The opening of the base end portion 11b is covered and closed by the circular flat plate-shaped outer cylinder base end plate 14, as will be described later.

内筒12は、外筒11の内部に収容されるとともに、内部に燃焼空間を形成する筒体であり、外筒11と同様に、有底の円筒形状に形成されている。内筒12は、円筒状の周壁部12aの一端側が基端部12bとしての内筒基端プレート15により閉塞されており、また他端側も円形平板状の先端部12cにより閉塞されている。周壁部12aの他端側付近には、上流管100aから排気ガスを内筒12内、つまり燃焼空間に流入させるための流入部12dと、燃焼空間から下流管100bに排気ガスを流出させるための流出部12eとがそれぞれ形成されている。即ち、周壁部12aには、外筒11の接続部11dに接続される流入部12dが形成されており、内筒12の燃焼空間と上流管100aの内側空間とを連通可能にしている。また、接続部11gの内側に向けて円筒形状に延びる流出部12eが形成されており、内筒12の燃焼空間と下流管100bの内側空間とを連通可能にしている。なお、内筒12の他端側は、先端部12c等により閉塞することなく、開口可能に構成しても良い。 The inner cylinder 12 is a cylinder that is housed inside the outer cylinder 11 and forms a combustion space inside, and is formed in a bottomed cylindrical shape like the outer cylinder 11. In the inner cylinder 12, one end side of the cylindrical peripheral wall portion 12a is closed by the inner cylinder base end plate 15 as the base end portion 12b, and the other end side is also closed by the circular flat plate-shaped tip portion 12c. In the vicinity of the other end side of the peripheral wall portion 12a, an inflow portion 12d for allowing exhaust gas to flow from the upstream pipe 100a into the inner cylinder 12, that is, into the combustion space, and an inflow portion 12d for flowing exhaust gas from the combustion space to the downstream pipe 100b. The outflow portion 12e and the outflow portion 12e are formed respectively. That is, the peripheral wall portion 12a is formed with an inflow portion 12d connected to the connecting portion 11d of the outer cylinder 11, so that the combustion space of the inner cylinder 12 and the inner space of the upstream pipe 100a can communicate with each other. Further, an outflow portion 12e extending in a cylindrical shape toward the inside of the connecting portion 11g is formed so that the combustion space of the inner cylinder 12 and the inner space of the downstream pipe 100b can communicate with each other. The other end side of the inner cylinder 12 may be configured to be openable without being blocked by the tip portion 12c or the like.

このような内筒12の基端部12b(内筒基端プレート15)には、その中心を内筒12の筒軸Jとほぼ同軸に貫通する排ガス噴射管19が設けられており、また排ガス噴射管19の周囲を取り囲むように複数のバーナユニット13や複数の空気噴射ノズル15c,15dが設けられている。本第1実施形態では、6つのバーナユニット13が設けられており、それぞれのバーナユニット13に対して燃料パイプ90から石油系燃料(例えば、軽油、A重油等)が供給される。なお、内筒12の内周面には、後述する理由から、耐火材(例えばキャスタブル)は設けられていない。 The base end portion 12b (inner cylinder base end plate 15) of such an inner cylinder 12 is provided with an exhaust gas injection pipe 19 that penetrates the center thereof substantially coaxially with the cylinder shaft J of the inner cylinder 12, and also exhaust gas. A plurality of burner units 13 and a plurality of air injection nozzles 15c and 15d are provided so as to surround the periphery of the injection pipe 19. In the first embodiment, six burner units 13 are provided, and petroleum-based fuel (for example, light oil, heavy fuel oil A, etc.) is supplied to each burner unit 13 from the fuel pipe 90. A refractory material (for example, castable) is not provided on the inner peripheral surface of the inner cylinder 12 for the reason described later.

バーナユニット13は、外筒11の一端側を閉塞する外筒基端プレート14に取り付けられている。本第1実施形態では、バーナユニット13は、図略の固定構造により外筒基端プレート14に固定されている。バーナユニット13には、軽油、A重油等の燃料が供給される燃料パイプ90が接続されている。バーナユニット13および内筒基端プレート15の構成については、後で図5および図6を参照しながら詳述する。なお、バーナユニット13は、バーナ13aの燃料噴出方向に位置する筒体13b(燃焼筒20)の先端部が上流管100aと下流管100bを最短距離で接続する仮想経路Rvの範囲外に位置している。これにより、上流管100aから下流管100bに向かう排気ガスの流れに対して、筒体13b(燃焼筒20)が抵抗になり難いため、燃焼空間や配管を流れる排気ガスの圧力損失の増加を抑制することができる。 The burner unit 13 is attached to an outer cylinder base end plate 14 that closes one end side of the outer cylinder 11. In the first embodiment, the burner unit 13 is fixed to the outer cylinder base end plate 14 by a fixing structure (not shown). A fuel pipe 90 to which fuel such as light oil or heavy fuel oil A is supplied is connected to the burner unit 13. The configuration of the burner unit 13 and the inner cylinder base end plate 15 will be described in detail later with reference to FIGS. 5 and 6. The burner unit 13 is located outside the range of the virtual path Rv in which the tip of the cylinder 13b (combustion cylinder 20) located in the fuel ejection direction of the burner 13a connects the upstream pipe 100a and the downstream pipe 100b at the shortest distance. ing. As a result, the cylinder 13b (combustion cylinder 20) is unlikely to become a resistance to the flow of exhaust gas from the upstream pipe 100a to the downstream pipe 100b, so that an increase in pressure loss of exhaust gas flowing through the combustion space and piping is suppressed. can do.

このように構成される炉体においては、外筒11と内筒12との間に隙間が形成されている。即ち、内筒12(周壁部12a、基端部12bおよび先端部12c)の外側面と外筒基端プレート14を含む外筒11の内側面との間には空気流通路Ra,Rbが形成されている。空気流通路Raは、外筒11の周壁部11aに形成されている吸気口11iに連通しており、また空気流通路Rbは、周壁部11aに形成されている吸気口11jに連通している。本第1実施形態では、外筒11の周壁部11aと内筒12の周壁部12aとを接続して、これらの空気流通路Ra,Rbを区画する分割プレート16が設けられている。また、吸気口11iには、第1送風ファン2の送風口にフランジ部6aを介して連結された第1吸気ダクト6が接続されており、吸気口11jには、第2送風ファン3の送風口にフランジ部7aを介して連結された第2吸気ダクト7が接続されている。 In the furnace body configured in this way, a gap is formed between the outer cylinder 11 and the inner cylinder 12. That is, air flow passages Ra and Rb are formed between the outer surface of the inner cylinder 12 (peripheral wall portion 12a, base end portion 12b and tip portion 12c) and the inner surface of the outer cylinder 11 including the outer cylinder base end plate 14. Has been done. The air flow passage Ra communicates with the intake port 11i formed in the peripheral wall portion 11a of the outer cylinder 11, and the air flow passage Rb communicates with the intake port 11j formed in the peripheral wall portion 11a. .. In the first embodiment, a dividing plate 16 is provided that connects the peripheral wall portion 11a of the outer cylinder 11 and the peripheral wall portion 12a of the inner cylinder 12 to partition these air flow passages Ra and Rb. Further, a first intake duct 6 connected to the air outlet of the first air fan 2 via a flange portion 6a is connected to the air intake port 11i, and the air from the second air fan 3 is blown to the air intake port 11j. A second intake duct 7 connected to the mouth via a flange portion 7a is connected.

第1送風ファン2および第2送風ファン3は、いずれも電動モータを駆動源としてインペラが回転する送風ファンである。第1送風ファン2は第1吸気ポート4に接続されており、また第2送風ファン3は第2吸気ポート5に接続されて、それぞれの吸気口4a,5aから吸入した空気を送風口から吐出(圧送)する。本第1実施形態では、第1送風ファン2から圧送された空気は、第1吸気ダクト6を経由して外筒11の吸気口11iに送り込まれる。また、第2送風ファン3から圧送された空気は、第2吸気ダクト7を経由して外筒11の吸気口11jに送り込まれる。これにより、吸気口11i,11jからそれぞれ空気流通路Ra,Rbに流入した空気は、例えば、図3や図4に表されている点線矢印の方向に流れる。したがって、外部から送り込まれた空気が内筒12の外側面に接触することで、内筒12を空気冷却することが可能になる。 The first blower fan 2 and the second blower fan 3 are both blower fans in which the impeller rotates by using an electric motor as a drive source. The first blower fan 2 is connected to the first intake port 4, and the second blower fan 3 is connected to the second intake port 5, and the air sucked from the respective intake ports 4a and 5a is discharged from the blower port. (Pushing). In the first embodiment, the air pumped from the first blower fan 2 is sent to the intake port 11i of the outer cylinder 11 via the first intake duct 6. Further, the air pumped from the second blower fan 3 is sent to the intake port 11j of the outer cylinder 11 via the second intake duct 7. As a result, the air that has flowed into the air flow passages Ra and Rb from the intake ports 11i and 11j, respectively, flows in the direction of the dotted arrow shown in FIGS. 3 and 4, for example. Therefore, the inner cylinder 12 can be air-cooled by the air sent from the outside coming into contact with the outer surface of the inner cylinder 12.

なお、空気流通路Raと空気流通路Rbは、分割プレート16により分離されている。本第1実施形態では、第1送風ファン2は、主に、バーナユニット13から離れた炉体の中間部と先端部を冷却する空気を送り、第2送風ファン3は、バーナユニット13に近い炉体の基端部や燃焼空間内に噴射させる空気を送る。つまり、空気流通路Rbを流れる空気は、後述するように、内筒12の基端部12b(内筒基端プレート15)の空気噴射ノズル15c,15dを介して内筒12の燃焼空間にも流入する。炉体内に空気を送り込む送風ファンを、第1送風ファン2と第2送風ファン3に分けることにより必要に応じて送風量(空気の圧送量)を個別に制御することが可能になる。そのため、例えば、内筒12の温度データに基づいて空気流通路Rbを流れる空気の送風量を制御することができる。 The air flow passage Ra and the air flow passage Rb are separated by a dividing plate 16. In the first embodiment, the first blower fan 2 mainly sends air for cooling the middle portion and the tip portion of the furnace body away from the burner unit 13, and the second blower fan 3 is close to the burner unit 13. It sends air to be injected into the base end of the furnace body and the combustion space. That is, as will be described later, the air flowing through the air flow passage Rb also enters the combustion space of the inner cylinder 12 via the air injection nozzles 15c and 15d of the base end portion 12b (inner cylinder base end plate 15) of the inner cylinder 12. Inflow. By dividing the blower fan that sends air into the furnace body into the first blower fan 2 and the second blower fan 3, it is possible to individually control the blower amount (air pressure feed amount) as needed. Therefore, for example, the amount of air blown through the air flow passage Rb can be controlled based on the temperature data of the inner cylinder 12.

このように構成される排ガス加熱装置10は、ベースフレーム1上に設けられている。本第1実施形態では、例えば、外筒11や内筒12等からなる炉体は、ベースフレーム1の長手方向に複数箇所に立設されるレグ8aと、ベースフレーム1の長手方向に沿ってこれらのレグ8aに固定される2本のサイドメンバ8bとからなるレグフレーム8によって、ベースフレーム1上で支えられている。また、2機の送風ファン2,3や吸気ポート4,5は、固定金具やステー等によってベースフレーム1に固定されている。 The exhaust gas heating device 10 configured in this way is provided on the base frame 1. In the first embodiment, for example, the furnace body including the outer cylinder 11 and the inner cylinder 12 is formed along the length direction of the base frame 1 with the legs 8a erected at a plurality of positions in the longitudinal direction of the base frame 1. It is supported on the base frame 1 by a leg frame 8 composed of two side members 8b fixed to these legs 8a. Further, the two blower fans 2 and 3 and the intake ports 4 and 5 are fixed to the base frame 1 by fixing metal fittings, stays and the like.

次に図5および図6を参照して、バーナユニット13、内筒基端プレート15、排ガス噴射管19等の構成について説明する。外筒11の基端部11bには、中心部に円形状の排ガス噴射管取付口14bが開口するとともに排ガス噴射管取付口14bの周囲を取り囲むように複数のバーナ取付口14aが開口する円形平板状の外筒基端プレート14がボルトおよびナットにより固定されている。バーナ取付口14aは、図略の固定構造によりバーナユニット13を外筒基端プレート14に固定可能にする円形穴であり、バーナユニット13を構成するプレート13cにより閉塞されている。また、排ガス噴射管取付口14bは、排ガス噴射管19の外径よりも僅かに大きい内径寸法に設定されており、排ガス噴射管19の貫通を可能にしている。 Next, the configurations of the burner unit 13, the inner cylinder base end plate 15, the exhaust gas injection pipe 19, and the like will be described with reference to FIGS. 5 and 6. A circular flat plate having a circular exhaust gas injection pipe mounting port 14b opening at the center of the base end portion 11b of the outer cylinder 11 and a plurality of burner mounting ports 14a opening so as to surround the exhaust gas injection pipe mounting port 14b. The shape-shaped outer cylinder base end plate 14 is fixed by bolts and nuts. The burner mounting port 14a is a circular hole that allows the burner unit 13 to be fixed to the outer cylinder base end plate 14 by a fixing structure (not shown), and is closed by the plate 13c constituting the burner unit 13. Further, the exhaust gas injection pipe mounting port 14b is set to have an inner diameter slightly larger than the outer diameter of the exhaust gas injection pipe 19, and allows the exhaust gas injection pipe 19 to penetrate.

バーナユニット13は、主に、バーナ部13a、筒体13bおよびプレート13cにより構成されている。バーナユニット13は、バーナ13aの噴出方向を燃焼空間に向けて内筒12の筒軸Jとほぼ平行に燃焼空間内に突出するように外筒基端プレート14に取り付けられている。バーナ部13aは、例えば、先端に円錐台形状のノズル部を備えているとともに、燃料を供給する燃料パイプ90が接続されている。バーナ部13aの径方向周囲は、筒状の筒体13bに覆われている。筒体13bとしての燃焼筒20は、例えば、円筒形状に形成されており、燃料パイプ90の接続側に位置する基端部20aが空気流通路Rbに露出するように配置されている。これにより、空気流通路Rbを流れる空気流によって燃焼筒20の基端部20aが冷却されるため、燃焼筒20の熱による劣化や脆化の進行を遅くすることが可能になる。 The burner unit 13 is mainly composed of a burner portion 13a, a tubular body 13b, and a plate 13c. The burner unit 13 is attached to the outer cylinder base end plate 14 so that the burner 13a protrudes into the combustion space substantially parallel to the cylinder shaft J of the inner cylinder 12 toward the combustion space. The burner portion 13a is provided with, for example, a truncated cone-shaped nozzle portion at the tip, and a fuel pipe 90 for supplying fuel is connected to the burner portion 13a. The radial circumference of the burner portion 13a is covered with a tubular tubular body 13b. The combustion cylinder 20 as the cylinder body 13b is formed in a cylindrical shape, for example, and is arranged so that the base end portion 20a located on the connecting side of the fuel pipe 90 is exposed to the air flow passage Rb. As a result, the base end portion 20a of the combustion cylinder 20 is cooled by the air flow flowing through the air flow passage Rb, so that it is possible to slow down the progress of deterioration and embrittlement due to heat of the combustion cylinder 20.

燃焼筒20は、その基端部20aがプレート13cや外筒基端プレート14との間において所定間隔の隙間部Saを形成するように配置されている。これにより、空気流通路Rbを流れる空気の一部が、この隙間部Saから燃焼筒20内に入り込むことにより燃焼に寄与する(図5に示す太実線矢印)。また、プレート13cや外筒基端プレート14と燃焼筒20の基端部20aとの間に隙間部Saが形成されることにより、燃焼筒20の基端部20aが外筒から物理的に離れているため、燃焼筒20からプレート13cや外筒基端プレート14への熱伝達を抑制することが可能になる。 The combustion cylinder 20 is arranged so that the base end portion 20a forms a gap Sa at a predetermined interval between the plate 13c and the outer cylinder base end plate 14. As a result, a part of the air flowing through the air flow passage Rb contributes to combustion by entering the combustion cylinder 20 through the gap Sa (thick solid line arrow shown in FIG. 5). Further, by forming a gap Sa between the plate 13c or the outer cylinder base end plate 14 and the base end portion 20a of the combustion cylinder 20, the base end portion 20a of the combustion cylinder 20 is physically separated from the outer cylinder. Therefore, it is possible to suppress heat transfer from the combustion cylinder 20 to the plate 13c and the outer cylinder base end plate 14.

また、燃焼筒20は、バーナ13aの燃料噴出方向に位置する燃焼筒20の先端部20bが斜円柱の端部形状、即ち燃焼筒20の筒軸に対して直角ではなく、例えば、45度傾斜して斜めに開口している。つまり、先端部20bは、円形状ではなく楕円形状に開口している。本第1実施形態では、図5に示すように、内筒12の筒軸J方向に燃焼筒20の先端部20bの開口が向くように、6つのバーナユニット13を配置している。これにより、燃焼筒20の筒壁の軸方向長さが小さい短尺部側が内筒12の筒軸J方向を向き、燃焼筒20の筒壁の軸方向長さが大きい長尺部側が内筒12の周壁部12a方向を向く。そのため、バーナ13aの火炎からの直接的な輻射熱等は、燃焼筒20の長尺部側により内筒12の周壁部12a方向に向かう輻射伝熱量を減少させることが可能になり、内筒12の温度の上昇を抑制することができる。 Further, in the combustion cylinder 20, the tip portion 20b of the combustion cylinder 20 located in the fuel ejection direction of the burner 13a is not perpendicular to the end shape of the oblique cylinder, that is, the cylinder axis of the combustion cylinder 20, and is inclined by, for example, 45 degrees. And it opens diagonally. That is, the tip portion 20b is opened in an elliptical shape instead of a circular shape. In the first embodiment, as shown in FIG. 5, six burner units 13 are arranged so that the opening of the tip portion 20b of the combustion cylinder 20 faces in the cylinder axis J direction of the inner cylinder 12. As a result, the short portion side of the cylinder wall of the combustion cylinder 20 having a small axial length faces the cylinder axis J direction of the inner cylinder 12, and the long portion side of the cylinder wall of the combustion cylinder 20 having a large axial length faces the inner cylinder 12. It faces the direction of the peripheral wall portion 12a. Therefore, the direct radiant heat from the flame of the burner 13a can reduce the amount of radiant heat transferred toward the peripheral wall portion 12a of the inner cylinder 12 by the long portion side of the combustion cylinder 20, and the inner cylinder 12 can be reduced. The rise in temperature can be suppressed.

また、バーナ13aの火炎で燃料が燃焼することにより発生する高温の燃焼ガスは、燃焼筒20の長尺部側よりも短尺部付近(短尺部側)を流れる方が短距離で筒体から放出されて内筒の中心側に向かう(図5に示す燃焼筒20内の細破線矢印)。そのため、燃焼筒20の中心付近や長尺部付近(長尺部側)を流れる燃焼ガスを内筒12の筒軸J(中心側)に引き込むことが可能になる(図5に示す燃焼筒20内の細一点鎖線矢印および細二点鎖線矢印)。これにより、高温の燃焼ガスを内筒12の周壁部12a側よりも筒軸J側に集め得るので、内筒12の温度の上昇をさらに抑制することができる。 Further, the high-temperature combustion gas generated by the combustion of fuel by the flame of the burner 13a is released from the cylinder in a shorter distance when flowing near the short portion (short portion side) than on the long portion side of the combustion cylinder 20. Then, it goes toward the center side of the inner cylinder (thin broken line arrow in the combustion cylinder 20 shown in FIG. 5). Therefore, the combustion gas flowing near the center of the combustion cylinder 20 or near the long portion (long portion side) can be drawn into the cylinder shaft J (center side) of the inner cylinder 12 (combustion cylinder 20 shown in FIG. 5). Fine one-dot chain arrow and thin two-dot chain arrow). As a result, the high-temperature combustion gas can be collected on the cylinder axis J side rather than on the peripheral wall portion 12a side of the inner cylinder 12, so that the temperature rise of the inner cylinder 12 can be further suppressed.

内筒基端プレート15は、内筒12の基端部12bに相当する円盤形状の部材であり、内筒12の周壁部12aおよび先端部12cとともに燃焼空間を形成している。本第1実施形態では、内筒基端プレート15(基端部12b)は、周壁部12aに一体に成形されている。周壁部12aと別体に内筒基端プレート15を構成して周壁部12aに図略の固定構造により固定しても良い。 The inner cylinder base end plate 15 is a disk-shaped member corresponding to the base end portion 12b of the inner cylinder 12, and forms a combustion space together with the peripheral wall portion 12a and the tip portion 12c of the inner cylinder 12. In the first embodiment, the inner cylinder base end plate 15 (base end portion 12b) is integrally formed with the peripheral wall portion 12a. An inner cylinder base end plate 15 may be formed separately from the peripheral wall portion 12a and fixed to the peripheral wall portion 12a by a fixed structure (not shown).

内筒基端プレート15の中心部には、排ガス噴射管19の外径よりも僅かに大きい内径寸法に設定された排ガス噴射管貫通口15aが形成されている。また、排ガス噴射管貫通口15aの周囲を取り囲むように、内筒基端プレート15と同心円の周上に燃焼空間側に向けて突出する複数の空気噴射ノズル15cが形成され、さらにこれらの空気噴射ノズル15cの周囲を取り囲む同心円の周上に燃焼空間側に向けて突出する複数の空気噴射ノズル15dが形成されている。本第1実施形態では、空気噴射ノズル15c,15dは、いずれも6箇所に形成されている。6つの空気噴射ノズル15dは、円周上に等間隔に配置されており、同じ円周上で空気噴射ノズル15dに挟まれるように6つの燃焼筒貫通口15bが設けられている。 At the center of the inner cylinder base end plate 15, an exhaust gas injection pipe through port 15a set to an inner diameter slightly larger than the outer diameter of the exhaust gas injection pipe 19 is formed. Further, a plurality of air injection nozzles 15c protruding toward the combustion space side are formed on the circumference concentric with the inner cylinder base end plate 15 so as to surround the exhaust gas injection pipe through port 15a, and these air injections are further formed. A plurality of air injection nozzles 15d projecting toward the combustion space side are formed on the circumference of concentric circles surrounding the nozzle 15c. In the first embodiment, the air injection nozzles 15c and 15d are formed at six locations. The six air injection nozzles 15d are arranged at equal intervals on the circumference, and six combustion cylinder through ports 15b are provided so as to be sandwiched between the air injection nozzles 15d on the same circumference.

即ち、図6に示すように、空気噴射ノズル15cを取り囲む円周上に、内筒基端プレート15の中心角30度間隔で、6つの空気噴射ノズル15dと6つのバーナユニット13が交互に配置されている。また、バーナユニット13は、内筒12の周壁部12aから所定の隙間部Sbだけ離れた位置に配置されている。これにより、空気噴射ノズル15dから噴射される空気流により、バーナユニット13を冷却するとともに内筒12の周壁部12aも冷却可能にしている。なお、6つの空気噴射ノズル15cは、内筒基端プレート15の中心角60度間隔で配置されている。 That is, as shown in FIG. 6, six air injection nozzles 15d and six burner units 13 are alternately arranged on the circumference surrounding the air injection nozzle 15c at a central angle of 30 degrees of the inner cylinder base end plate 15. Has been done. Further, the burner unit 13 is arranged at a position separated from the peripheral wall portion 12a of the inner cylinder 12 by a predetermined gap Sb. As a result, the burner unit 13 is cooled by the air flow injected from the air injection nozzle 15d, and the peripheral wall portion 12a of the inner cylinder 12 can also be cooled. The six air injection nozzles 15c are arranged at intervals of 60 degrees at the central angle of the inner cylinder base end plate 15.

なお、空気噴射ノズル15c,15dや排ガス噴射管19の数量は一例であり、後述する空気流や排ガス流の効果が発揮され得る範囲内で適宜設定される。また、空気噴射ノズル15c,15dやバーナユニット13は、それぞれ等間隔に設ける必要はない。これらの空気噴射ノズル15c,15dは、その内側空間が空気流通路Rbに連通するため、第2送風ファン3から圧送されて吸気口11jから空気流通路Rbに流入した空気は、例えば、図5に示す破線矢印のように、空気噴射ノズル15c,15dを経由して周壁部12aの内部空間、つまり燃焼空間内に噴射される。 The numbers of the air injection nozzles 15c and 15d and the exhaust gas injection pipe 19 are examples, and are appropriately set within a range in which the effects of the air flow and the exhaust gas flow described later can be exhibited. Further, the air injection nozzles 15c and 15d and the burner unit 13 do not need to be provided at equal intervals. Since the inner space of these air injection nozzles 15c and 15d communicates with the air flow passage Rb, the air that is pressure-fed from the second blower fan 3 and flows into the air flow passage Rb from the intake port 11j is, for example, FIG. As shown by the broken arrow, the air is injected into the internal space of the peripheral wall portion 12a, that is, the combustion space via the air injection nozzles 15c and 15d.

また、排ガス噴射管19が排ガスダクト18に接続されると、排ガス噴射管19が接続部11dの取入口11fに連通する。そのため、上流管100aに連結された接続部11dの取入口11fから取り込まれて、排ガスダクト18に流入した排気ガスは、例えば、図5に示す一点鎖線矢印のように、排ガス噴射管19から内筒12の燃焼空間内に噴射される。なお、排ガス温度は、300℃以下であるのに対して、バーナ部13aによって燃焼された燃焼ガスの温度は1000℃を超える。つまり、排気ガスの温度は、バーナ部13aからの燃焼ガスの温度よりも低い。なお、同図においては、図面表現上の便宜から、特定の空気噴射ノズル15c,15dから、空気が噴射される様子が図示されているが、内筒基端プレート15に設けられるすべての空気噴射ノズル15c,15dから空気が噴射される。 Further, when the exhaust gas injection pipe 19 is connected to the exhaust gas duct 18, the exhaust gas injection pipe 19 communicates with the intake port 11f of the connection portion 11d. Therefore, the exhaust gas taken in from the intake port 11f of the connecting portion 11d connected to the upstream pipe 100a and flowing into the exhaust gas duct 18 is inside from the exhaust gas injection pipe 19 as shown by the alternate long and short dash line arrow in FIG. 5, for example. It is injected into the combustion space of the cylinder 12. The exhaust gas temperature is 300 ° C. or lower, while the temperature of the combustion gas burned by the burner portion 13a exceeds 1000 ° C. That is, the temperature of the exhaust gas is lower than the temperature of the combustion gas from the burner portion 13a. In the figure, for convenience of drawing expression, the state in which air is injected from the specific air injection nozzles 15c and 15d is shown, but all the air injections provided on the inner cylinder base end plate 15 are shown. Air is injected from the nozzles 15c and 15d.

なお、このような第2送風ファン3による送風能力や、バーナユニット13および空気噴射ノズル15c,15dの数量、配置やその間隔等は、実験や計算機シミュレーションの結果に基づいて上述したような空気流の効果が発揮され得る範囲内で適宜設定される。また、内筒12の周壁部12aとバーナユニット13の燃焼筒20との間に形成される隙間部Sbの大きさについても、実験や計算機シミュレーションの結果に基づいて上述したような空気流の効果が発揮され得る範囲内で適宜設定される。 The air flow capacity of the second blower fan 3, the quantity, arrangement and spacing of the burner unit 13 and the air injection nozzles 15c and 15d are determined based on the results of experiments and computer simulations as described above. It is set as appropriate within the range in which the effect of Further, the size of the gap Sb formed between the peripheral wall portion 12a of the inner cylinder 12 and the combustion cylinder 20 of the burner unit 13 is also affected by the air flow as described above based on the results of experiments and computer simulations. Is set as appropriate within the range in which can be exhibited.

このように本第1実施形態の排ガス加熱装置10では、燃焼空間内に燃料を噴出可能に外筒に設けられるバーナユニット13のバーナ13aの燃料噴出方向の周囲が燃焼筒20(筒体13b)により覆われる。そのため、バーナ13aから内筒12の燃焼空間に火炎が形成される場合に火炎の形成範囲を燃焼筒20が覆うことから、火炎からの直接的な輻射熱等が燃焼筒20により遮られる。これにより、バーナ13aの火炎から内筒12の周壁部12a(内壁)に直接伝わる輻射伝熱量を減少させることが可能になり、内筒12の温度の上昇が抑制される。また、内筒12内には、接続部11dの取入口11fから取り込まれて排ガス噴射管19から噴射される排気ガスが流通するので、このような排気ガスによっても内筒12が冷却される。したがって、内筒12に耐火材(例えばキャスタブル)等を設ける必要がなくなり得るため、耐火材等を設ける場合に比べて軽量化することができる。また、耐火材等の厚さ分だけ内筒12の外形寸法を小さくできるため、小型化することも可能になる。 As described above, in the exhaust gas heating device 10 of the first embodiment, the combustion cylinder 20 (cylinder body 13b) is around the burner 13a of the burner unit 13 provided in the outer cylinder so that fuel can be ejected into the combustion space in the fuel ejection direction. Covered by. Therefore, when a flame is formed from the burner 13a to the combustion space of the inner cylinder 12, the combustion cylinder 20 covers the flame forming range, so that the direct radiant heat from the flame is blocked by the combustion cylinder 20. As a result, it is possible to reduce the amount of radiant heat transferred directly from the flame of the burner 13a to the peripheral wall portion 12a (inner wall) of the inner cylinder 12, and the temperature rise of the inner cylinder 12 is suppressed. Further, since the exhaust gas taken in from the intake port 11f of the connecting portion 11d and injected from the exhaust gas injection pipe 19 flows through the inner cylinder 12, the inner cylinder 12 is also cooled by such exhaust gas. Therefore, it may not be necessary to provide the inner cylinder 12 with a refractory material (for example, castable) or the like, so that the weight can be reduced as compared with the case where the refractory material or the like is provided. Further, since the external dimensions of the inner cylinder 12 can be reduced by the thickness of the refractory material or the like, the size can be reduced.

なお、上述の排ガス加熱装置10では、燃料パイプ90から供給される燃料として軽油やA重油等の石油系燃料を例示して説明したが、例えば、液化天然ガス等の気体燃料を燃料パイプ90から排ガス加熱装置10に供給しても良い。液化天然ガス等の気体燃料は、石油系燃料に比べて炭素含有量が少ない。そのため、気体燃料による火炎からの輻射伝熱量よりも、対流伝熱量分が相対的に大きくなる。したがって、例えば、空気噴射ノズル15dを内筒12の周壁部12aに接近させて配置することにより、内筒12の内周面に沿って空気噴射ノズル15dから空気流を噴射することにより当該内周面が空気流に覆われる。これにより、輻射伝熱量が相対的に少なくなったことに加えて、内筒12の内周面に到達する対流伝熱量も減少させることが可能になるため、内筒12の内周面の温度を一層低下させることができる。また、第2送風ファン3による送風能力を高めて空気噴射ノズル15c,15dから噴射される空気の流量を増加させる構成を採ることによって、内筒12の内周面の温度をより一層低下させることもできる。 In the exhaust gas heating device 10 described above, petroleum-based fuels such as light oil and heavy A oil have been exemplified as the fuel supplied from the fuel pipe 90. For example, gaseous fuel such as liquefied natural gas is supplied from the fuel pipe 90. It may be supplied to the exhaust gas heating device 10. Gaseous fuels such as liquefied natural gas have a lower carbon content than petroleum-based fuels. Therefore, the amount of convective heat transfer is relatively larger than the amount of radiant heat transfer from the flame by the gaseous fuel. Therefore, for example, by arranging the air injection nozzle 15d close to the peripheral wall portion 12a of the inner cylinder 12, the air flow is injected from the air injection nozzle 15d along the inner peripheral surface of the inner cylinder 12, thereby causing the inner circumference. The surface is covered with airflow. As a result, in addition to the relatively small amount of radiant heat transfer, the amount of convection heat transfer that reaches the inner peripheral surface of the inner cylinder 12 can also be reduced, so that the temperature of the inner peripheral surface of the inner cylinder 12 can be reduced. Can be further reduced. Further, the temperature of the inner peripheral surface of the inner cylinder 12 is further lowered by adopting a configuration in which the blowing capacity of the second blowing fan 3 is increased to increase the flow rate of the air injected from the air injection nozzles 15c and 15d. You can also.

また、ディーゼルエンジン(外部機関)の排気ガスが流通する既設の配管100に対し配管の配置を変更することなく、配管100の途中において排ガス加熱装置10の接続部11d,11gを接続するため、既存の設備に容易に適用することが可能になる。これにより、旧型式のものを改造してその後も使用可能な新型式のものに変更する、いわゆるレトロフィットに容易に対応することができる。これに対して、例えば、[背景技術]の欄において挙げた特許文献3(特開2012−82804号公報)の技術では、同文献の図2および図3に開示されているように、当該装置(同文献;バーナー部15)の形状に合わせて既設の配管(同文献;煙道14)の配置を変更する必要があり、その周囲空間に配置された機器装置や他の配管等のレイアウト変更も余儀なくされ得る。これに伴いメンテナンス作業も困難になり得る。つまり、特許文献3の技術は、レトロフィットに馴染み難いという問題がある。 Further, since the connection portions 11d and 11g of the exhaust gas heating device 10 are connected in the middle of the pipe 100 without changing the arrangement of the pipes with respect to the existing pipe 100 through which the exhaust gas of the diesel engine (external engine) flows, the existing pipe 100 is used. It will be possible to easily apply it to the equipment of. As a result, it is possible to easily cope with the so-called retrofit, in which the old model is modified and changed to the new model that can be used thereafter. On the other hand, for example, in the technique of Patent Document 3 (Japanese Unexamined Patent Publication No. 2012-82804) mentioned in the column of [Background Art], as disclosed in FIGS. 2 and 3 of the same document, the apparatus is concerned. It is necessary to change the arrangement of the existing piping (the same document; the flue 14) according to the shape of the (the same document; the burner portion 15), and the layout of the equipment and other pipes arranged in the surrounding space is changed. Can be forced. Along with this, maintenance work may become difficult. That is, the technique of Patent Document 3 has a problem that it is difficult to be familiar with retrofit.

さらに、上述の排ガス加熱装置10では、上流管100aから接続部11dに流れ込む排気ガスの一部を取入口11fから取り込んだ後、排ガスダクト18を介して排ガス噴射管19から内筒12(燃焼空間)内に噴射する構成を例示して説明したが、例えば、取入口11f、カバー17、排ガスダクト18および排ガス噴射管19を廃止して、内筒12の基端部12b側から排気ガスを噴出することのない構成を採っても良い。これにより、排ガス加熱装置の構成がシンプルになるため、設備コストの低減が可能になる。また、取入口11f、カバー17、排ガスダクト18および排ガス噴射管19を必要としない分、排ガス加熱装置の軽量化が可能になる。 Further, in the exhaust gas heating device 10 described above, after a part of the exhaust gas flowing from the upstream pipe 100a into the connection portion 11d is taken in from the inlet 11f, the exhaust gas injection pipe 19 to the inner cylinder 12 (combustion space) are taken through the exhaust gas duct 18. ), For example, the intake port 11f, the cover 17, the exhaust gas duct 18, and the exhaust gas injection pipe 19 are abolished, and the exhaust gas is ejected from the base end portion 12b side of the inner cylinder 12. You may adopt a configuration that does not occur. As a result, the configuration of the exhaust gas heating device is simplified, and the equipment cost can be reduced. Further, the weight of the exhaust gas heating device can be reduced because the intake port 11f, the cover 17, the exhaust gas duct 18, and the exhaust gas injection pipe 19 are not required.

[第2実施形態]
続いて、本発明の燃焼装置を縦型タイプの排ガス加熱装置に適用した第2実施形態を図7〜図14に基づいて説明する。第2実施形態の排ガス加熱装置30も、第1実施形態の排ガス加熱装置10と同様に、例えば、ディーゼルエンジン(外部機関)の排気ガスが流れる配管100の途中に接続することにより脱硝触媒が十分に活性する温度まで排ガス温度を上昇させる加熱装置であり、船舶に搭載される舶用の燃焼装置である。
[Second Embodiment]
Subsequently, a second embodiment in which the combustion device of the present invention is applied to a vertical type exhaust gas heating device will be described with reference to FIGS. 7 to 14. Similar to the exhaust gas heating device 10 of the first embodiment, the exhaust gas heating device 30 of the second embodiment also has a sufficient denitration catalyst by being connected in the middle of the pipe 100 through which the exhaust gas of the diesel engine (external engine) flows, for example. It is a heating device that raises the exhaust gas temperature to a temperature at which it is active, and is a marine combustion device mounted on a ship.

排ガス加熱装置30も、第1実施形態の排ガス加熱装置10と同様に複数のバーナユニットを備えている点は共通するが、炉体が縦型である点、送風ファンが1機である点、排ガス噴射管19を備えていない点等が第1実施形態の排ガス加熱装置10と異なる。なお、第1実施形態の排ガス加熱装置10と実質的に同一の構成部分には同一符号を付して説明を簡略にする。 The exhaust gas heating device 30 also has a plurality of burner units in the same manner as the exhaust gas heating device 10 of the first embodiment, but the furnace body is vertical and the blower fan is one. It differs from the exhaust gas heating device 10 of the first embodiment in that the exhaust gas injection pipe 19 is not provided. The same components as those of the exhaust gas heating device 10 of the first embodiment are designated by the same reference numerals to simplify the description.

図7〜図12に示すように、排ガス加熱装置30は、主に、外筒31、内筒32、複数のバーナユニット13’、第1送風ファン2等により構成されている。 As shown in FIGS. 7 to 12, the exhaust gas heating device 30 is mainly composed of an outer cylinder 31, an inner cylinder 32, a plurality of burner units 13', a first blower fan 2, and the like.

外筒31は、例えば、有底の円筒形状をなす筒体であり、鋼板により構成されている。即ち、円筒状に形成されている周壁部31aに対して、外筒31の一端側が内曲げのフランジ形状をなす円環状の基端部31bにより囲まれるように開口しており、また外筒31の他端側も内曲げのフランジ形状をなす円環状の先端部31cにより囲まれるように開口している。つまり、外筒31は、両端が開口している。外筒31の基端部31bには、外筒31の軸方向外側に円筒状に延びる接続部31dが設けられており、また先端部31cにも、外筒31の軸方向外側に円筒状に延びる接続部31fが設けられている。 The outer cylinder 31 is, for example, a cylinder having a bottomed cylindrical shape and is made of a steel plate. That is, one end side of the outer cylinder 31 is opened so as to be surrounded by the annular base end portion 31b having an inwardly bent flange shape with respect to the peripheral wall portion 31a formed in a cylindrical shape, and the outer cylinder 31 is also opened. The other end side is also opened so as to be surrounded by an annular tip portion 31c having an inwardly bent flange shape. That is, both ends of the outer cylinder 31 are open. The base end portion 31b of the outer cylinder 31 is provided with a connecting portion 31d that extends cylindrically to the outside in the axial direction of the outer cylinder 31, and the tip portion 31c is also provided with a cylindrical shape to the outside in the axial direction of the outer cylinder 31. An extending connecting portion 31f is provided.

接続部31d,31fは、それぞれの筒軸L,Mが外筒31の筒軸Jと重なる(同軸になる)ように配置されており、それぞれの先端にはフランジ部31e,31gが形成されている。接続部31d,31fやそれぞれのフランジ部31e,31gは、船舶内に既に設けられている配管に接続可能な形状仕様に設定されている。これにより、例えば、上下方向(各図に示す座標系のZ軸方向)に設けられている既設の配管に対して、当該配管の位置を変更することなく、当該配管の途中に排ガス加熱装置30の接続部31d,31gを連結可能にしている。 The connecting portions 31d and 31f are arranged so that their respective cylinder shafts L and M overlap (coaxially) with the cylinder shaft J of the outer cylinder 31, and flange portions 31e and 31g are formed at their respective tips. There is. The connecting portions 31d and 31f and the flange portions 31e and 31g, respectively, are set to have a shape specification that can be connected to the piping already provided in the ship. As a result, for example, with respect to the existing piping provided in the vertical direction (Z-axis direction of the coordinate system shown in each figure), the exhaust gas heating device 30 is installed in the middle of the piping without changing the position of the piping. The connecting portions 31d and 31g of the above can be connected.

本第2実施形態では、排気ガスは、接続部31dから外筒31内の内筒32に流入して接続部31fから流出する。つまり、上から下に向かう方向(各図に示す座標系のZ軸の矢印根元方向)に排気ガスが流れる。そのため、排ガス上流側の接続部31dは、次に説明する内筒32の内部、つまり燃焼空間内に突出するように設けられている。これにより、排気ガスが流れる配管の下流管内と後述する空気流通路Raとが連通しないように構成されている。これに対して、排ガス下流側の接続部31fは、その基端が外筒31の先端部31cの開口周囲に接続されており、内筒32の燃焼空間内には突出していない。 In the second embodiment, the exhaust gas flows from the connecting portion 31d into the inner cylinder 32 in the outer cylinder 31 and flows out from the connecting portion 31f. That is, the exhaust gas flows in the direction from top to bottom (the direction of the arrow base of the Z axis of the coordinate system shown in each figure). Therefore, the connecting portion 31d on the upstream side of the exhaust gas is provided so as to project into the inside of the inner cylinder 32 described below, that is, into the combustion space. As a result, the inside of the downstream pipe of the pipe through which the exhaust gas flows and the air flow passage Ra, which will be described later, are configured so as not to communicate with each other. On the other hand, the base end of the connecting portion 31f on the downstream side of the exhaust gas is connected to the periphery of the opening of the tip portion 31c of the outer cylinder 31, and does not protrude into the combustion space of the inner cylinder 32.

なお、本第2実施形態の排ガス加熱装置30では、図10および図12に示すように、排ガス下流側の接続部31f内には、旋回羽根部40が設けられている。この旋回羽根部40は、複数の羽根42を円環状に配置して流体に旋回流を付与可能な羽根部41と、羽根部41を円環状に保持するとともに内側に空間部45を形成するリング板(保持部)43と、により構成されている。羽根42は、例えば、矩形状の平板であり、筒軸Jに対して、例えば、10度〜20度の一定の斜度を維持可能にリング板43に固定されている。羽根42の幅は、当該旋回羽根部40が接続部31fに取り付けられた状態において、後述する所定の隙間部Sdよりも大きく設定されているが、必要以上に当該幅が大きくなると、空間部45の内径が小さくなるため、旋回羽根部40を通過する排気ガスの圧力損失が増大する。そのため、空間部45を通過する排気ガスの圧力損失が許容最大値を超えない値になるように、羽根42の幅が設定されている。 In the exhaust gas heating device 30 of the second embodiment, as shown in FIGS. 10 and 12, a swivel blade portion 40 is provided in the connecting portion 31f on the downstream side of the exhaust gas. The swirling blade portion 40 includes a blade portion 41 capable of applying a swirling flow to a fluid by arranging a plurality of blades 42 in an annular shape, and a ring that holds the blade portion 41 in an annular shape and forms a space portion 45 inside. It is composed of a plate (holding portion) 43. The blade 42 is, for example, a rectangular flat plate, and is fixed to the ring plate 43 so as to be able to maintain a constant inclination of, for example, 10 to 20 degrees with respect to the cylinder axis J. The width of the blade 42 is set to be larger than the predetermined gap Sd described later in the state where the swivel blade 40 is attached to the connecting portion 31f, but when the width becomes larger than necessary, the space 45 Since the inner diameter of the swirl blade portion 40 becomes smaller, the pressure loss of the exhaust gas passing through the swirl blade portion 40 increases. Therefore, the width of the blade 42 is set so that the pressure loss of the exhaust gas passing through the space 45 does not exceed the maximum allowable value.

このように旋回羽根部40を構成することにより、燃焼空間から内筒32の筒軸J中心部分および筒軸J中心部分の周囲を流れる排気ガスは、羽根部41を通ることなく、空間部45を流通して配管の下流管に流入する。これに対して、後述する内筒32の排出部32eの周縁部分および周縁部分の近傍を流れる排気ガスは、空間部45を通ることなく、羽根部41を流通して配管の下流管に流入する。また、空気流通路Raから後述する隙間部Sdを介して接続部31f内に流入する空気流も、空間部45を通ることなく、羽根部41を流通して配管の下流管に流入する。 By configuring the swivel blade portion 40 in this way, the exhaust gas flowing from the combustion space around the cylinder shaft J center portion and the cylinder shaft J center portion of the inner cylinder 32 does not pass through the blade portion 41 and is not passed through the blade portion 41. Flows into the downstream pipe of the pipe. On the other hand, the exhaust gas flowing in the peripheral portion and the vicinity of the peripheral portion of the discharge portion 32e of the inner cylinder 32, which will be described later, flows through the blade portion 41 and flows into the downstream pipe of the pipe without passing through the space portion 45. .. Further, the air flow flowing from the air flow passage Ra through the gap portion Sd described later into the connecting portion 31f also flows through the blade portion 41 and flows into the downstream pipe of the pipe without passing through the space portion 45.

これにより、排出部32eの周縁部分や周縁部分の近傍を流れる排気ガスと、隙間部Sd経由で接続部31f内に流入する空気流と、の両方が羽根部41を通ると、羽根42によって排気ガスと空気流に旋回流が付与される。そのため、このような排気ガスと空気は羽根部41による旋回により混合されてから下流管に流入するので、下流管内における排気ガスの温度ムラを抑制することが可能になる。特に、内筒32の排出部32eは、その先端周縁部が熱による劣化や脆化により変形する可能性があるため、排出部32eの先端周縁部の変形に起因して流量バランスを維持することができなくなった場合に旋回羽根部40による排気ガスと空気の混合が排気ガスの温度ムラの抑制に効果を発揮する。 As a result, when both the exhaust gas flowing in the peripheral edge portion of the discharge portion 32e and the vicinity of the peripheral edge portion and the air flow flowing into the connecting portion 31f via the gap portion Sd pass through the blade portion 41, the exhaust gas is exhausted by the blade portion 42. A swirling flow is applied to the gas and air flow. Therefore, since such exhaust gas and air are mixed by swirling by the blade portion 41 and then flow into the downstream pipe, it is possible to suppress temperature unevenness of the exhaust gas in the downstream pipe. In particular, the discharge portion 32e of the inner cylinder 32 may be deformed due to deterioration or embrittlement due to heat, so that the flow rate balance should be maintained due to the deformation of the tip peripheral portion of the discharge portion 32e. When it becomes impossible to do so, the mixing of the exhaust gas and the air by the swivel blade portion 40 is effective in suppressing the temperature unevenness of the exhaust gas.

内筒32は、外筒31の内部に収容されるとともに、内部に燃焼空間を形成する筒体である。内筒32は、外筒31と同様に有底の円筒形状に形成されている。内筒32は、円筒状の周壁部32aの一端側が内曲げのフランジ形状をなす円環状の基端部32bにより囲まれるように開口しており、また内筒32の他端側も内曲げのフランジ形状をなす円環状の先端部32cにより囲まれるように開口している。つまり、内筒32も、両端が開口している。内筒32の基端部32bには、外筒31の接続部31dが挿通される貫通穴32dが形成されており、また先端部32cには、内筒32の軸方向外側に円筒状に延びて外筒31の接続部31f内に進入する排出部32eが設けられている。この排出部32eは、外筒31の接続部31fの内径よりも小さい外径寸法に設定されており、接続部31fの内周壁と排出部32eの外周壁との間に所定の隙間部Sdを形成し得るように構成されている。 The inner cylinder 32 is a cylinder that is housed inside the outer cylinder 31 and forms a combustion space inside. The inner cylinder 32 is formed in a bottomed cylindrical shape like the outer cylinder 31. The inner cylinder 32 is opened so that one end side of the cylindrical peripheral wall portion 32a is surrounded by an annular base end portion 32b having an inwardly bent flange shape, and the other end side of the inner cylinder 32 is also inwardly bent. It is opened so as to be surrounded by a flange-shaped annular tip portion 32c. That is, both ends of the inner cylinder 32 are also open. A through hole 32d through which the connecting portion 31d of the outer cylinder 31 is inserted is formed in the base end portion 32b of the inner cylinder 32, and the tip portion 32c extends cylindrically outward in the axial direction of the inner cylinder 32. A discharge portion 32e that enters the connection portion 31f of the outer cylinder 31 is provided. The discharge portion 32e is set to an outer diameter dimension smaller than the inner diameter of the connection portion 31f of the outer cylinder 31, and a predetermined gap Sd is provided between the inner peripheral wall of the connection portion 31f and the outer peripheral wall of the discharge portion 32e. It is configured to be able to form.

このように内筒32を構成することにより、外筒31と内筒32との間には、空気流通路Raが形成される。本第2実施形態の内筒32は、周壁部32aに複数の通気孔32fを備えている。図10に示すように、本第2実施形態では、例えば、複数の通気孔32fが等間隔で1列に並んで環状に周方向に周壁部32aに形成されている。また、燃焼筒20の軸方向に対する複数の通気孔32fの形成位置は、バーナユニット13の燃焼筒20の先端部20bよりも排ガス下流側かつ先端部20bの近傍に設定されている。これにより、内筒32内、つまり燃焼空間と空気流通路Raは、これらの通気孔32fを介して連通する。そのため、図11に示す太破線のように、空気流通路Raを流れる空気流の一部が通気孔32fを経由して燃焼空間内に侵入することが可能になる。 By configuring the inner cylinder 32 in this way, an air flow passage Ra is formed between the outer cylinder 31 and the inner cylinder 32. The inner cylinder 32 of the second embodiment is provided with a plurality of ventilation holes 32f in the peripheral wall portion 32a. As shown in FIG. 10, in the second embodiment, for example, a plurality of ventilation holes 32f are arranged in a row at equal intervals and formed in an annular shape on the peripheral wall portion 32a in the circumferential direction. Further, the positions of forming the plurality of ventilation holes 32f with respect to the axial direction of the combustion cylinder 20 are set on the downstream side of the exhaust gas and in the vicinity of the tip portion 20b of the tip portion 20b of the combustion cylinder 20 of the burner unit 13. As a result, the inside of the inner cylinder 32, that is, the combustion space and the air flow passage Ra communicate with each other through these ventilation holes 32f. Therefore, as shown by the thick broken line shown in FIG. 11, a part of the air flow flowing through the air flow passage Ra can enter the combustion space via the ventilation hole 32f.

このような内筒32の基端部32b(内筒基端プレート35)には、接続部31dの周囲を取り囲むように複数のバーナユニット13’や複数の空気噴射ノズル35cが設けられている。第1実施形態の内筒基端プレート15に相当する内筒基端プレート35は、円盤形状の部材であり、内筒32の周壁部32aおよび先端部32cとともに燃焼空間を形成している。本第2実施形態では、内筒基端プレート35(基端部32b)は、周壁部32aに一体に成形されている。周壁部32aと別体に内筒基端プレート35を構成して周壁部32aに図略の固定構造により固定しても良い。 The base end portion 32b (inner cylinder base end plate 35) of the inner cylinder 32 is provided with a plurality of burner units 13'and a plurality of air injection nozzles 35c so as to surround the periphery of the connecting portion 31d. The inner cylinder base end plate 35 corresponding to the inner cylinder base end plate 15 of the first embodiment is a disk-shaped member, and forms a combustion space together with the peripheral wall portion 32a and the tip portion 32c of the inner cylinder 32. In the second embodiment, the inner cylinder base end plate 35 (base end portion 32b) is integrally formed with the peripheral wall portion 32a. An inner cylinder base end plate 35 may be formed separately from the peripheral wall portion 32a and fixed to the peripheral wall portion 32a by a fixed structure (not shown).

第2実施形態の排ガス加熱装置30は、排ガス噴射管19を備えておらず、内筒基端プレート35には接続部31dが貫通する。そのため、内筒基端プレート35の中心部には、貫通穴32dが形成されているとともに、この貫通穴32dの周囲を取り囲むように、内筒基端プレート35と同心円の周上に燃焼空間側に向けて突出する複数の空気噴射ノズル35cが形成されている。本第2実施形態では、空気噴射ノズル35cは、6箇所に形成されている。6つの空気噴射ノズル35cは、円周上に等間隔に配置されており、同じ円周上で空気噴射ノズル35cに挟まれるように6つの燃焼筒貫通口35aが設けられている。燃焼筒貫通口35aには燃焼筒20が挿通される。 The exhaust gas heating device 30 of the second embodiment does not include the exhaust gas injection pipe 19, and the connecting portion 31d penetrates the inner cylinder base end plate 35. Therefore, a through hole 32d is formed in the central portion of the inner cylinder base end plate 35, and the combustion space side is formed on the circumference concentric with the inner cylinder base end plate 35 so as to surround the circumference of the through hole 32d. A plurality of air injection nozzles 35c protruding toward the surface are formed. In the second embodiment, the air injection nozzles 35c are formed at six locations. The six air injection nozzles 35c are arranged at equal intervals on the circumference, and six combustion cylinder through ports 35a are provided so as to be sandwiched between the air injection nozzles 35c on the same circumference. The combustion cylinder 20 is inserted through the combustion cylinder through port 35a.

即ち、図9に示すように、貫通穴32dを取り囲む円周上に、内筒基端プレート35の中心角30度間隔で、6つの空気噴射ノズル35cと6つのバーナユニット13’が交互に配置されている。また、バーナユニット13’は、内筒32の周壁部32aから所定の隙間部Sbだけ離れた位置に配置されている。これにより、空気噴射ノズル35cから噴射される空気流により、バーナユニット13’を冷却するとともに内筒32の周壁部32aも冷却可能にしている。 That is, as shown in FIG. 9, six air injection nozzles 35c and six burner units 13'are alternately arranged on the circumference surrounding the through hole 32d at a central angle of 30 degrees of the inner cylinder base end plate 35. Has been done. Further, the burner unit 13'is arranged at a position separated from the peripheral wall portion 32a of the inner cylinder 32 by a predetermined gap Sb. As a result, the burner unit 13'is cooled by the air flow injected from the air injection nozzle 35c, and the peripheral wall portion 32a of the inner cylinder 32 can also be cooled.

なお、空気噴射ノズル35cの数量は一例であり、空気流や排ガス流の効果が発揮され得る範囲内で適宜設定される。また、空気噴射ノズル35cやバーナユニット13’は、それぞれ等間隔に設ける必要はない。これらの空気噴射ノズル35cは、その内側空間が空気流通路Raに連通するため、第1送風ファン2から圧送されて吸気口31iから空気流通路Raに流入した空気は、例えば、図11に示す破線矢印のように、空気噴射ノズル35cを経由して周壁部32aの内部空間、つまり燃焼空間内に噴射される。また、周壁部32aの通気孔32fを経由して燃焼空間内にも噴射される。 The number of the air injection nozzles 35c is an example, and is appropriately set within a range in which the effects of the air flow and the exhaust gas flow can be exhibited. Further, the air injection nozzle 35c and the burner unit 13'do not need to be provided at equal intervals. Since the inner space of these air injection nozzles 35c communicates with the air flow passage Ra, the air that is pressure-fed from the first blower fan 2 and flows into the air flow passage Ra from the intake port 31i is shown in FIG. 11, for example. As shown by the broken line arrow, the air is injected into the internal space of the peripheral wall portion 32a, that is, the combustion space via the air injection nozzle 35c. It is also injected into the combustion space via the ventilation hole 32f of the peripheral wall portion 32a.

バーナユニット13’は、第1実施形態のバーナユニット13とほぼ同様に構成されており、第1実施形態においてそれぞれについて記載した内容をほぼ引用することができる。図10に示すように、バーナユニット13’の筒体13bである、燃焼筒20は、燃焼筒20やその先端部20bが接続部31d(配管の上流側)と接続部31f(配管の下流側)とを最短距離で接続する仮想経路Rvの範囲外に位置するように配置されている。燃焼空間を流れる排気ガスに対して、燃焼筒20や先端部20bが抵抗にならないようにして排気ガスの圧力損失の増加を抑制するためである。なお、図10において、仮想経路Rv内に存在するように見える2つのバーナユニット13’は、実際には、仮想経路Rvよりも同図座標系のY軸の矢印先端方向に配置されていることに注意されたい。 The burner unit 13'is configured in substantially the same manner as the burner unit 13 of the first embodiment, and the contents described for each in the first embodiment can be quoted substantially. As shown in FIG. 10, in the combustion cylinder 20, which is the cylinder body 13b of the burner unit 13', the combustion cylinder 20 and its tip portion 20b are connected to the connecting portion 31d (upstream side of the pipe) and the connecting portion 31f (downstream side of the pipe). ) Is arranged so as to be located outside the range of the virtual path Rv that connects with the shortest distance. This is to prevent the combustion cylinder 20 and the tip portion 20b from becoming a resistance to the exhaust gas flowing through the combustion space, thereby suppressing an increase in the pressure loss of the exhaust gas. In addition, in FIG. 10, the two burner units 13'that appear to exist in the virtual path Rv are actually arranged in the direction of the arrow tip of the Y axis of the same figure coordinate system from the virtual path Rv. Please note.

また、燃焼筒20は、基端部20aに複数の通気孔22が形成されている。第2実施形態のバーナユニット13’においても、燃焼筒20の基端部20aが、バーナユニット13’のプレート13cや外筒31の接続部31dに直接接触しないように、基端部20aとプレート13cや接続部31dとの間に隙間部Scを形成し得るように、バーナユニット13’を外筒31に取り付け可能に構成している。しかし、第1実施形態の隙間部Saに比べて当該隙間部Scは狭いため、燃焼筒20内に流入して燃焼に寄与する空気量を増加させる必要から、燃焼筒20に複数の通気孔22を設けている。 Further, the combustion cylinder 20 is formed with a plurality of ventilation holes 22 at the base end portion 20a. Also in the burner unit 13'of the second embodiment, the base end 20a and the plate so that the base end 20a of the combustion cylinder 20 does not come into direct contact with the plate 13c of the burner unit 13'and the connection portion 31d of the outer cylinder 31. The burner unit 13'is configured to be attachable to the outer cylinder 31 so that a gap Sc can be formed between the 13c and the connecting portion 31d. However, since the gap Sc is narrower than the gap Sa of the first embodiment, it is necessary to increase the amount of air that flows into the combustion cylinder 20 and contributes to combustion. Therefore, the combustion cylinder 20 has a plurality of ventilation holes 22. Is provided.

また、本第2実施形態のバーナユニット13’においても、図10に示すように、内筒32の筒軸J方向に燃焼筒20の先端部20bの開口が向くように、6つのバーナユニット13’を配置している。これにより、燃焼筒20の筒壁の軸方向長さが小さい短尺部側が内筒32の筒軸J方向を向き、燃焼筒20の筒壁の軸方向長さが大きい長尺部側が内筒32の周壁部32a方向を向く。そのため、バーナ13aの火炎からの直接的な輻射熱等は、燃焼筒20の長尺部側により内筒32の周壁部32a方向に向かう輻射伝熱量を減少させることが可能になり、内筒32の温度の上昇を抑制することができる。 Further, also in the burner unit 13'of the second embodiment, as shown in FIG. 10, the six burner units 13 are oriented so that the opening of the tip portion 20b of the combustion cylinder 20 faces in the cylinder axis J direction of the inner cylinder 32. 'Is placed. As a result, the short portion side of the cylinder wall of the combustion cylinder 20 having a small axial length faces the cylinder axis J direction of the inner cylinder 32, and the long portion side of the cylinder wall of the combustion cylinder 20 having a large axial length faces the inner cylinder 32. It faces the direction of the peripheral wall portion 32a. Therefore, the direct radiant heat or the like from the flame of the burner 13a can reduce the amount of radiant heat transferred toward the peripheral wall portion 32a of the inner cylinder 32 by the long portion side of the combustion cylinder 20, and the inner cylinder 32 can be reduced. The rise in temperature can be suppressed.

また、バーナ13aの火炎で燃料が燃焼することにより発生する高温の燃焼ガスは、燃焼筒20の長尺部側よりも短尺部付近(短尺部側)を流れる方が短距離で筒体から放出されて内筒の中心側に向かう(図11に示す燃焼筒20内の細破線矢印)。そのため、燃焼筒20の中心付近や長尺部付近(長尺部側)を流れる燃焼ガスを内筒32の筒軸J(中心側)に引き込むことが可能になる(図11に示す燃焼筒20内の細一点鎖線矢印および細二点鎖線矢印)。これにより、高温の燃焼ガスを内筒32の周壁部32a側よりも筒軸J側に集め得るので、内筒32の温度の上昇をさらに抑制することができる。 Further, the high-temperature combustion gas generated by the combustion of fuel by the flame of the burner 13a is released from the cylinder in a shorter distance when flowing near the short portion (short portion side) than on the long portion side of the combustion cylinder 20. Then, it goes toward the center side of the inner cylinder (thin broken line arrow in the combustion cylinder 20 shown in FIG. 11). Therefore, the combustion gas flowing near the center of the combustion cylinder 20 or near the long portion (long portion side) can be drawn into the cylinder shaft J (center side) of the inner cylinder 32 (combustion cylinder 20 shown in FIG. 11). Fine one-dot chain arrow and thin two-dot chain arrow). As a result, the high-temperature combustion gas can be collected on the cylinder axis J side rather than on the peripheral wall portion 32a side of the inner cylinder 32, so that the temperature rise of the inner cylinder 32 can be further suppressed.

さらに、本第2実施形態では、前述したように、第1送風ファン2から圧送されて吸気口31iから空気流通路Raに流入した空気は、例えば、周壁部32aの通気孔32fを経由して燃焼空間内にも噴射される(図11に示す破線矢印)。より具体的には、燃焼筒20の先端部20bの排ガス下流側近傍において、内筒32の筒軸J方向に空気流が噴射される。そのため、燃焼筒20から放出された高温ガスを、通気孔32fから噴射される空気流によって内筒32の筒軸J方向に押し出すことが可能になる。これにより、高温の燃焼ガスをより効率的に筒軸J側に集めることが可能になるので、内筒32の温度の上昇をよりさらに抑制することができる。したがって、内筒32の内壁にキャスタブル等の耐火材を設ける必要がなくなり、排ガス加熱装置30(の炉体)の軽量化が可能になる。 Further, in the second embodiment, as described above, the air that has been pressure-fed from the first blower fan 2 and has flowed into the air flow passage Ra from the intake port 31i passes through, for example, the ventilation hole 32f of the peripheral wall portion 32a. It is also injected into the combustion space (dashed arrow shown in FIG. 11). More specifically, an air flow is injected in the direction of the cylinder axis J of the inner cylinder 32 in the vicinity of the exhaust gas downstream side of the tip portion 20b of the combustion cylinder 20. Therefore, the high-temperature gas discharged from the combustion cylinder 20 can be pushed out in the direction of the cylinder axis J of the inner cylinder 32 by the air flow injected from the ventilation hole 32f. As a result, the high-temperature combustion gas can be more efficiently collected on the cylinder shaft J side, so that the temperature rise of the inner cylinder 32 can be further suppressed. Therefore, it is not necessary to provide a refractory material such as a castable on the inner wall of the inner cylinder 32, and the weight of the exhaust gas heating device 30 (the furnace body) can be reduced.

第1送風ファン2、第1吸気ポート4は、前述の第1実施形態の場合とほぼ同様に構成されている。そのため、これらの構成に関しては、第1実施形態のところでそれぞれについて記載した内容をほぼ引用することができる。なお、第1送風ファン2から圧送された空気は、第1吸気ダクト6を経由して外筒31の吸気口31iに送り込まれる。これにより、吸気口31iから空気流通路Raに流入した空気は、内筒32の外側面に接触することにより、内筒32を空気冷却することを可能にしている。なお、排ガス加熱装置30も、図示していないが、ベースフレーム上に設けられている。 The first blower fan 2 and the first intake port 4 are configured in substantially the same manner as in the case of the first embodiment described above. Therefore, with respect to these configurations, the contents described for each of the first embodiments can be almost quoted. The air pumped from the first blower fan 2 is sent to the intake port 31i of the outer cylinder 31 via the first intake duct 6. As a result, the air flowing into the air flow passage Ra from the intake port 31i comes into contact with the outer surface of the inner cylinder 32, so that the inner cylinder 32 can be air-cooled. Although not shown, the exhaust gas heating device 30 is also provided on the base frame.

このように本第2実施形態の排ガス加熱装置30では、内筒32の筒軸Jが上下方向(各図に示す座標系のZ軸方向)に立ち上がるように炉体(外筒31および内筒32)を構成している。また、バーナユニット13を炉体の上端に設けることによりバーナ部13aから下方(重力方向)に向かって火炎が形成されるように構成している。これにより、第1実施形態の排ガス加熱装置10のように、炉体が横向き(各図に示す座標系においてXY平面の拡がり方向)に配置される場合に比べて排ガス加熱装置30の横幅を小さくすることが可能になる。つまり、炉体の小型化が可能になる。 As described above, in the exhaust gas heating device 30 of the second embodiment, the furnace body (outer cylinder 31 and inner cylinder) so that the cylinder axis J of the inner cylinder 32 rises in the vertical direction (Z-axis direction of the coordinate system shown in each figure). 32). Further, by providing the burner unit 13 at the upper end of the furnace body, a flame is formed downward (in the direction of gravity) from the burner portion 13a. As a result, the width of the exhaust gas heating device 30 is smaller than that in the case where the furnace body is arranged sideways (in the direction of expansion of the XY plane in the coordinate system shown in each figure) as in the exhaust gas heating device 10 of the first embodiment. It becomes possible to do. That is, the size of the furnace body can be reduced.

このため、例えば、船舶内の機関室やボイラー室のように、比較的床面積が狭い場所であっても高さ方向に余裕がある場合には、当該排ガス加熱装置30を設置することが可能になる。また、ディーゼルエンジン(外部機関)から排出される排気ガスが流れる配管が、上下方向にレイアウト(配置)されている場合には、そのような既設の配管途中に当該排ガス加熱装置30を介在させて脱硝触媒が十分に活性する温度まで排ガス温度を上昇させることが可能になる。つまり、レトロフィットに容易に対応することができる。また、当該排ガス加熱装置30では、炉体の小型化に伴い送風ファンも1機で足りる。そのため、第1実施形態の排ガス加熱装置10に比べて、必要な送風ファンの数量が1機減少した分、炉体の軽量化に加えて、排ガス加熱装置30のさらなる軽量化が可能になる。 Therefore, the exhaust gas heating device 30 can be installed even in a place where the floor area is relatively small, such as an engine room or a boiler room in a ship, when there is a margin in the height direction. become. Further, when the pipes through which the exhaust gas discharged from the diesel engine (external engine) flows are laid out (arranged) in the vertical direction, the exhaust gas heating device 30 is interposed in the middle of such existing pipes. It is possible to raise the exhaust gas temperature to a temperature at which the denitration catalyst is sufficiently activated. That is, retrofit can be easily dealt with. Further, in the exhaust gas heating device 30, one blower fan is sufficient as the furnace body is miniaturized. Therefore, as compared with the exhaust gas heating device 10 of the first embodiment, the number of required blower fans is reduced by one, so that the weight of the furnace body can be further reduced and the weight of the exhaust gas heating device 30 can be further reduced.

なお、本第2実施形態の排ガス加熱装置30を横置きにしても良い。即ち、設置場所の床面に対して、内筒32の筒軸Jがほぼ平行(各図に示す座標系のX軸またはY軸方向)になるように炉体(外筒31および内筒32)を横置きにしても良い。これにより、排気ガスが炉体(外筒31および内筒32)の筒軸J方向に沿って流れるため、第1実施形態の排ガス加熱装置10に比べると、筒軸J方向の長さ(軸長)が小さい。そのため、横置きにしても設置に必要になる床面積が第1実施形態の排ガス加熱装置10よりも少なくてすむ。 The exhaust gas heating device 30 of the second embodiment may be placed horizontally. That is, the furnace body (outer cylinder 31 and inner cylinder 32) so that the cylinder axis J of the inner cylinder 32 is substantially parallel to the floor surface of the installation location (in the X-axis or Y-axis direction of the coordinate system shown in each figure). ) May be placed horizontally. As a result, the exhaust gas flows along the cylinder axis J direction of the furnace body (outer cylinder 31 and inner cylinder 32), so that the length (axis) in the cylinder axis J direction is compared with that of the exhaust gas heating device 10 of the first embodiment. Long) is small. Therefore, the floor area required for installation is smaller than that of the exhaust gas heating device 10 of the first embodiment even if it is placed horizontally.

なお、上述した旋回羽根部40の構成を技術的思想の創作として把握すると、次のように表現することができる。なお、旋回羽根部40は下記「旋回羽根装置」の一例であり、接続部31fの内側空間は下記「外筒内空間」の一例である。また、リング板43は下記「保持部」の一例であり、排出部32eは下記「内筒の下流側端部」の一例である。空気流通路Raは下記「空気流通空間」の一例である。 If the configuration of the swivel blade portion 40 described above is grasped as a creation of a technical idea, it can be expressed as follows. The swivel blade portion 40 is an example of the following "swivel blade device", and the inner space of the connecting portion 31f is an example of the following "outer cylinder inner space". Further, the ring plate 43 is an example of the following "holding portion", and the discharge portion 32e is an example of the following "downstream end portion of the inner cylinder". The air flow passage Ra is an example of the following "air flow space".

「内部に燃焼空間を形成するとともに、外部機関の排気ガスが流通する配管の上流側から排出された前記排気ガスが前記燃焼空間を経由して前記配管の下流側に流入可能に、前記配管の上流側および前記配管の下流側にそれぞれ連通する内筒と、
前記内筒を覆うとともに前記内筒との間に外部から送り込まれた空気が流通可能な空気流通空間を形成する外筒と、
前記内筒に貫通し前記燃焼空間内に燃料を供給可能に設けられるバーナと、を備え、
前記排気ガスの下流側に位置する前記外筒の下流側端部に前記配管の下流側と前記燃焼空間とを連通させる外筒内空間を有し、前記排気ガスの下流側に位置する前記内筒の下流側端部と前記外筒の下流側端部との間には、前記空気流通空間と前記外筒内空間とを連通する隙間部が形成されている燃焼装置に設けられる、旋回羽根装置であって、
流体に旋回流を付与可能な複数の羽根が環状に配される羽根部と、
前記複数の羽根を環状に保持するとともに内側に空間部を形成する保持部と、を備え、
当該旋回羽根装置は、前記外筒内空間内に設けられて、
前記燃焼空間から前記内筒の下流側端部の軸中心部分および前記軸中心部分の周囲を流れる前記排気ガスは、前記空間部を流通して前記配管の下流側に流入し、
前記燃焼空間から前記内筒の下流側端部の周縁部分および前記周縁部分の近傍を流れる前記排気ガスと、前記空気流通空間から前記隙間部を介して前記外筒内空間に流入する前記空気とは、前記羽根部を流通して前記配管の下流側に流入することを特徴とする旋回羽根装置。」
"While forming a combustion space inside, the exhaust gas discharged from the upstream side of the pipe through which the exhaust gas of the external engine flows can flow into the downstream side of the pipe via the combustion space. An inner cylinder that communicates with the upstream side and the downstream side of the pipe, respectively.
An outer cylinder that covers the inner cylinder and forms an air circulation space in which air sent from the outside can flow between the inner cylinder and the inner cylinder.
A burner that penetrates the inner cylinder and is provided so as to be able to supply fuel into the combustion space is provided.
The inner cylinder located on the downstream side of the exhaust gas has an outer cylinder inner space for communicating the downstream side of the pipe and the combustion space at the downstream end of the outer cylinder located on the downstream side of the exhaust gas. A swivel vane provided in a combustion device in which a gap portion connecting the air flow space and the outer cylinder inner space is formed between the downstream end of the cylinder and the downstream end of the outer cylinder. It ’s a device,
A blade portion in which a plurality of blades capable of giving a swirling flow to a fluid are arranged in a ring shape
A holding portion that holds the plurality of blades in an annular shape and forms a space portion inside is provided.
The swivel blade device is provided in the space inside the outer cylinder.
The exhaust gas flowing from the combustion space around the shaft center portion of the downstream end portion of the inner cylinder and the shaft center portion flows through the space portion and flows into the downstream side of the pipe.
The exhaust gas flowing from the combustion space to the peripheral edge portion of the downstream end portion of the inner cylinder and the vicinity of the peripheral edge portion, and the air flowing from the air flow space to the outer cylinder inner space through the gap portion. Is a swivel blade device characterized in that the blade portion flows through the blade portion and flows into the downstream side of the pipe. "

<第2実施形態の改変例1>
排ガス加熱装置30の改変例1として、例えば、図13および図14に示すように、燃焼筒20の先端部20bが内筒32の筒軸Jの方向に斜めに向くようにバーナユニット13’を外筒31に取り付ける構成を採っても良い。これにより、バーナ13aの火炎で燃料が燃焼することにより発生する高温の燃焼ガスが、仮想経路Rvを流れる排気ガスの方向に燃焼筒20から放出することができるので、高温の燃焼ガスと排気ガスとの混合を効率的に促進することが可能になる。なお、前述の排ガス加熱装置30と実質的に同一の構成部分には同一符号を付して説明を省略する。なお、図13は、図10に相当する模式的な断面図である。
<Modification 1 of the second embodiment>
As a modification 1 of the exhaust gas heating device 30, for example, as shown in FIGS. 13 and 14, the burner unit 13'is provided so that the tip portion 20b of the combustion cylinder 20 faces obliquely in the direction of the cylinder axis J of the inner cylinder 32. A configuration may be adopted in which the outer cylinder 31 is attached. As a result, the high-temperature combustion gas generated by burning the fuel with the flame of the burner 13a can be discharged from the combustion cylinder 20 in the direction of the exhaust gas flowing through the virtual path Rv, so that the high-temperature combustion gas and the exhaust gas can be discharged. It becomes possible to efficiently promote mixing with. The same components as those of the exhaust gas heating device 30 described above are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted. Note that FIG. 13 is a schematic cross-sectional view corresponding to FIG.

図13および図14に示すように、排ガス加熱装置30の改変例1では、外筒51と内筒52とのそれぞれにテーパ部51a,52aを設ける。より具体的には、外筒51の基端部31bと周壁部31aとの間にテーパ部51aを設け、また内筒52の基端部32bと周壁部32aとの間にテーパ部52aを設ける。そして、外筒51のテーパ部51aに対しフランジ部24を介してバーナユニット13’を固定する。テーパ部52aには、燃焼筒貫通口52bが形成されており、この燃焼筒貫通口52bに燃焼筒20を挿通することにより、内筒52の筒軸Jに対して斜めになるように燃焼筒20が燃焼空間に突出する。 As shown in FIGS. 13 and 14, in the modification 1 of the exhaust gas heating device 30, tapered portions 51a and 52a are provided in the outer cylinder 51 and the inner cylinder 52, respectively. More specifically, a tapered portion 51a is provided between the base end portion 31b of the outer cylinder 51 and the peripheral wall portion 31a, and a tapered portion 52a is provided between the base end portion 32b of the inner cylinder 52 and the peripheral wall portion 32a. .. Then, the burner unit 13'is fixed to the tapered portion 51a of the outer cylinder 51 via the flange portion 24. A combustion cylinder through port 52b is formed in the tapered portion 52a, and by inserting the combustion cylinder 20 through the combustion cylinder through port 52b, the combustion cylinder is oblique to the cylinder axis J of the inner cylinder 52. 20 protrudes into the combustion space.

本第2実施形態の改変例1では、テーパ部51a,52aの傾斜角度と、燃焼筒20の先端部20bの斜め開口の角度とを一致させている。これにより、バーナユニット13’を外筒51のテーパ部51aに対してほぼ垂直(直角)に固定することで、図13に示すように、燃焼筒20の斜めに開口する開口面の輪郭線と、仮想経路Rvの境界線(二点鎖線)とをほぼ平行または同一線上に配置することができる。本第2実施形態の改変例1では、燃焼筒20の先端部20bが、上流管と下流管を最短距離で接続する仮想経路Rvの範囲内に入らないように、仮想経路Rvの範囲外に位置させている。これにより、上流管から下流管に向かう排気ガスの流れに対して、筒体13b(燃焼筒20)が抵抗になり難いため、燃焼空間や配管を流れる排気ガスの圧力損失の増加を抑制することができる。 In the first modification of the second embodiment, the inclination angles of the tapered portions 51a and 52a and the angle of the oblique opening of the tip portion 20b of the combustion cylinder 20 are matched. As a result, by fixing the burner unit 13'almost perpendicularly (perpendicularly) to the tapered portion 51a of the outer cylinder 51, as shown in FIG. 13, the contour line of the opening surface of the combustion cylinder 20 that opens diagonally , The boundary line (two-dot chain line) of the virtual path Rv can be arranged substantially parallel or on the same line. In the modified example 1 of the second embodiment, the tip portion 20b of the combustion cylinder 20 is outside the range of the virtual path Rv so as not to be within the range of the virtual path Rv connecting the upstream pipe and the downstream pipe at the shortest distance. It is positioned. As a result, the cylinder body 13b (combustion cylinder 20) is unlikely to become a resistance to the flow of exhaust gas from the upstream pipe to the downstream pipe, so that an increase in pressure loss of exhaust gas flowing through the combustion space and piping can be suppressed. Can be done.

このように本第2実施形態の改変例1では、内筒52の筒軸Jに対して斜めになるように燃焼筒20の先端部20bを燃焼空間に突出させる。つまり、先端部20bを燃焼空間の内側方向に向ける。これにより、仮想経路Rvを流れる排気ガスの方向に燃焼筒20から高温の燃焼ガスを放出することができるので、高温の燃焼ガスと排気ガスとの混合を効率良く促進させることができる。また、高温の燃焼ガスは、内筒52の周壁部32aから離れる方向に燃焼筒20から放出される。その一方で、高温の燃焼ガスより温度が低い排気ガスが仮想経路Rvを流れる。そのため、周壁部32aが冷却され易くなる。 As described above, in the first modification of the second embodiment, the tip portion 20b of the combustion cylinder 20 is projected into the combustion space so as to be oblique to the cylinder axis J of the inner cylinder 52. That is, the tip portion 20b is directed toward the inside of the combustion space. As a result, the high-temperature combustion gas can be discharged from the combustion cylinder 20 in the direction of the exhaust gas flowing through the virtual path Rv, so that the mixing of the high-temperature combustion gas and the exhaust gas can be efficiently promoted. Further, the high-temperature combustion gas is discharged from the combustion cylinder 20 in a direction away from the peripheral wall portion 32a of the inner cylinder 52. On the other hand, exhaust gas having a temperature lower than that of the high-temperature combustion gas flows through the virtual path Rv. Therefore, the peripheral wall portion 32a is easily cooled.

<第2実施形態の改変例2>
また、排ガス加熱装置30の改変例2として、例えば、図15〜図17に示すように、燃焼筒20の内部にバッフル装置26を設けたバーナユニット13”を、燃焼筒20の先端部20bが内筒32の筒軸Jの方向に向き、かつ、仮想経路Rvの範囲内に燃焼筒20の一部が入るように、外筒31に取り付ける構成を採っても良い。これにより、上流管から下流管に向かう排気ガスの流れに対して筒体13b(燃焼筒20)が抵抗になるものの、燃焼筒20に設けたバッフル装置26により渦の小さい燃焼ガスの渦流を数多く作ることができるので、高温の燃焼ガスと排気ガスとの混合を効率的に促進することが可能になる。なお、前述の排ガス加熱装置30と実質的に同一の構成部分には同一符号を付して説明を省略する。なお、図15は、図10に相当する模式的な断面図であるが、排気ガスの流れが逆方向(下から上に向かう方向(同図に示す座標系のZ軸の矢印先端方向))になっていることに注意されたい。
<Modification 2 of the second embodiment>
Further, as a modification 2 of the exhaust gas heating device 30, for example, as shown in FIGS. 15 to 17, a burner unit 13 "in which the baffle device 26 is provided inside the combustion cylinder 20 is provided by the tip portion 20b of the combustion cylinder 20. A configuration may be adopted in which the combustion cylinder 20 is attached to the outer cylinder 31 so that the inner cylinder 32 faces in the direction of the cylinder axis J and a part of the combustion cylinder 20 is within the range of the virtual path Rv. Although the cylinder body 13b (combustion cylinder 20) acts as a resistance to the flow of exhaust gas toward the downstream pipe, the baffle device 26 provided in the combustion cylinder 20 can create a large number of vortex flows of combustion gas having a small vortex. It is possible to efficiently promote the mixing of the high-temperature combustion gas and the exhaust gas. The components substantially the same as those of the exhaust gas heating device 30 described above are designated by the same reference numerals and the description thereof will be omitted. Note that FIG. 15 is a schematic cross-sectional view corresponding to FIG. 10, but the flow of the exhaust gas is in the opposite direction (direction from bottom to top (direction of the tip of the arrow on the Z axis of the coordinate system shown in the figure)). ) Please note that it is.

図15〜図17に示すように、排ガス加熱装置30の改変例2では、外筒31の周壁部31aに対しフランジ部24を介してバーナユニット13”を固定する。内筒32の周壁部32aには、燃焼筒貫通口32gが形成されており、この燃焼筒貫通口32gに燃焼筒20を挿通することにより、内筒32の筒軸Jに対して直交するように、燃焼筒20が燃焼空間に突出する。これにより、バーナユニット13”の燃焼筒20は、その先端部20b等が仮想経路Rvの範囲内に配置されることになるが、前述の排ガス加熱装置30(図10参照)やその改変例1(図13参照)の場合に比べて、内筒32および外筒31の外径を小径にすることができる。また、燃焼筒20は、筒壁の軸方向長さが大きい長尺部側を排ガス上流方向(筒壁の軸方向長さが小さい短尺部側を排ガス下流方向)に向くように、燃焼空間に突出させる。これにより、次に説明するように、バッフル装置26から発生する渦流を排気ガスの流れによって崩れ難くする。なお、燃焼筒20の長さは、本改変例2においては、先端部20bが内筒32の筒軸Jに到達する程度に設定されているが、後述するように、燃焼筒20の長さにバリエーションを持たせても良い。 As shown in FIGS. 15 to 17, in the second modification of the exhaust gas heating device 30, the burner unit 13 ”is fixed to the peripheral wall portion 31a of the outer cylinder 31 via the flange portion 24. 32 g of a combustion cylinder through port is formed in the above, and by inserting the combustion cylinder 20 through the combustion cylinder through port 32 g, the combustion cylinder 20 is burned so as to be orthogonal to the cylinder axis J of the inner cylinder 32. The combustion cylinder 20 of the burner unit 13 "protrudes into the space, so that the tip portion 20b and the like of the combustion cylinder 20 are arranged within the range of the virtual path Rv, and the exhaust gas heating device 30 described above (see FIG. 10). The outer diameters of the inner cylinder 32 and the outer cylinder 31 can be made smaller than those in the case of or the modified example 1 (see FIG. 13). Further, the combustion cylinder 20 is provided in the combustion space so that the long portion side having a large axial length of the cylinder wall faces the exhaust gas upstream direction (the short portion side having a small axial length of the cylinder wall faces the exhaust gas downstream direction). Make it stick out. As a result, as will be described next, the vortex flow generated from the baffle device 26 is made less likely to collapse due to the flow of the exhaust gas. In the second modification, the length of the combustion cylinder 20 is set so that the tip portion 20b reaches the cylinder shaft J of the inner cylinder 32. However, as will be described later, the length of the combustion cylinder 20 is set. May have variations.

また、本第2実施形態の改変例2では、燃焼筒20にバッフル装置26を設けている。図16に示すように、バッフル装置26は、燃焼筒20内において、十字形状に組み合わされる短冊形状の2枚のプレート26aと、これら2枚のプレート26aの交差部分に伏せられる円形状板状のカバー26bとにより構成されている。カバー26bの外径寸法は、例えば、燃焼筒20の内径の1/3(三分の一)以上1/5(五分の一)以下に設定されている。カバー26bは、火炎が燃焼筒20の外に出ることを防ぐために設けられる。このようにバッフル装置26を構成することにより、例えば、図17(A)に示すように、バーナ13aの火炎で燃料が燃焼することにより発生する高温の燃焼ガスが、バッフル装置26を通過することによって、渦の小さい燃焼ガスの渦流になって先端部20bの方向に放出される(図17(A)に破線で表した渦流)。 Further, in the second modification of the second embodiment, the baffle device 26 is provided in the combustion cylinder 20. As shown in FIG. 16, the baffle device 26 has two strip-shaped plates 26a combined in a cross shape in the combustion cylinder 20, and a circular plate-shaped plate 26a lying down at the intersection of these two plates 26a. It is composed of a cover 26b. The outer diameter of the cover 26b is set to, for example, 1/3 (1/3) or more and 1/5 (1/5) or less of the inner diameter of the combustion cylinder 20. The cover 26b is provided to prevent the flame from coming out of the combustion cylinder 20. By configuring the baffle device 26 in this way, for example, as shown in FIG. 17A, the high-temperature combustion gas generated by burning the fuel with the flame of the burner 13a passes through the baffle device 26. As a result, it becomes a vortex of combustion gas with a small vortex and is discharged in the direction of the tip portion 20b (vortex flow represented by a broken line in FIG. 17 (A)).

これにより、これらの渦の小さい燃焼ガスの渦流がその周囲を流れる排気ガスを巻き込みながら、燃焼筒20から放出される。バッフル装置26が設けられていない場合には、このような燃焼ガスの渦流よりも、渦が大きい燃焼ガスの渦流ができるため、本第2実施形態の改変例2では、バッフル装置26が設けられていない場合に比べて、燃焼ガスと排気ガスとを効率良く混合することが可能になる。また、本第2実施形態の改変例2では、燃焼筒20が、その長尺部側を排ガス上流方向(短尺部側を排ガス下流方向)に向くように、燃焼空間に突出しているため、排ガス上流方向の長尺部側が燃焼ガスの渦流を排気ガスの流れから防護する。これにより、燃焼ガスの渦流は、排気ガスの流れの影響を受け難くなるので、燃焼筒20の長尺部側に発生する渦流ほどその持続時間を長くすることが可能になる。 As a result, the vortex flow of the combustion gas having a small vortex is discharged from the combustion cylinder 20 while entraining the exhaust gas flowing around the vortex. When the baffle device 26 is not provided, a vortex flow of the combustion gas having a larger vortex than the vortex flow of the combustion gas is generated. Therefore, in the second modification of the second embodiment, the baffle device 26 is provided. It is possible to efficiently mix the combustion gas and the exhaust gas as compared with the case where the combustion gas and the exhaust gas are not used. Further, in the second modification of the second embodiment, the combustion cylinder 20 projects into the combustion space so that the long portion side thereof faces the exhaust gas upstream direction (the short portion side faces the exhaust gas downstream direction), so that the exhaust gas is exhausted. The long side in the upstream direction protects the vortex of combustion gas from the flow of exhaust gas. As a result, the vortex flow of the combustion gas is less affected by the flow of the exhaust gas, so that the vortex flow generated on the long portion side of the combustion cylinder 20 can have a longer duration.

また、バーナユニット13”は、燃焼筒20を意図的に仮想経路Rvの範囲内に位置させて、燃焼筒20の長尺部側を排ガス上流方向(燃焼筒20の短尺部側を排ガス下流方向)に向くように、燃焼筒20を燃焼空間に突出させている。そのため、図17(B)に示すように、仮想経路Rv中の排気ガスは、燃焼筒20の長尺部側から短尺部側に回り込むように渦を作りながら流れる。これにより、燃焼筒20の外側(特に燃焼筒20の短尺部側の外側)においては、排気ガスの渦流が形成されるため、このような排気ガスの渦流によっても、燃焼ガスと排気ガスを混合することができる。また、排気ガスの渦と、バッフル装置26により発生する燃焼ガスの渦と交錯することにより、さらに複雑な渦流ができるため、燃焼ガスと排気ガスをより効果的に混合し得る。 Further, in the burner unit 13 ”, the combustion cylinder 20 is intentionally positioned within the range of the virtual path Rv, and the long portion side of the combustion cylinder 20 is in the upstream direction of the exhaust gas (the short portion side of the combustion cylinder 20 is in the downstream direction of the exhaust gas). ), The combustion cylinder 20 is projected into the combustion space. Therefore, as shown in FIG. 17 (B), the exhaust gas in the virtual path Rv is from the long portion side to the short portion of the combustion cylinder 20. It flows while forming a vortex so as to wrap around to the side. As a result, an exhaust gas vortex is formed on the outside of the combustion cylinder 20 (particularly on the outside of the short portion side of the combustion cylinder 20). The combustion gas and the exhaust gas can also be mixed by the vortex flow. Further, by intersecting the vortex of the exhaust gas with the vortex of the combustion gas generated by the baffle device 26, a more complicated vortex flow is formed, so that the combustion gas And exhaust gas can be mixed more effectively.

<第2実施形態の改変例3>
さらに、排ガス加熱装置30の改変例3として、図18〜図20に示すように、これまで説明したような燃焼筒20に代えて、先端部120bにおいて円筒形状の径方向半分を半月状に切り欠いた燃焼筒120を用いる構成を採っても良い。前述の排ガス加熱装置30の改変例2と実質的に同一の構成部分には同一符号を付して説明を省略する。なお、図18は、図16に相当する模式的な断面図である。
<Modification 3 of the second embodiment>
Further, as a modification 3 of the exhaust gas heating device 30, as shown in FIGS. 18 to 20, instead of the combustion cylinder 20 as described above, a cylindrical half in the radial direction is cut into a half moon shape at the tip portion 120b. A configuration may be adopted in which the missing combustion cylinder 120 is used. The same components as those of the modification 2 of the exhaust gas heating device 30 described above are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted. Note that FIG. 18 is a schematic cross-sectional view corresponding to FIG.

図18〜図20に示すように、排ガス加熱装置30の改変例3では、燃焼筒120の先端部120b付近の筒壁を径方向半分だけ蒲鉾形状に切り欠く。以下、このような切欠部121の形状のことを「半割形状」という。これにより、燃焼筒120の先端部120b付近における筒壁の長さが、大きい長壁部122から小さい短壁部123に不連続(急激)に切り替わる。つまり、半割形状の短壁部123においては筒壁が存在しない。 As shown in FIGS. 18 to 20, in the modified example 3 of the exhaust gas heating device 30, the cylinder wall near the tip portion 120b of the combustion cylinder 120 is cut out in a semi-cylindrical shape by half in the radial direction. Hereinafter, the shape of such a notch portion 121 is referred to as a "half-split shape". As a result, the length of the cylinder wall in the vicinity of the tip portion 120b of the combustion cylinder 120 is discontinuously (rapidly) switched from the large long wall portion 122 to the small short wall portion 123. That is, there is no tubular wall in the half-split short wall portion 123.

このため、先端部20b付近における筒壁の長さが連続的に変化する前述の改変例2の場合に比べて、図19(B)に示すように、燃焼筒120の長壁部122から短壁部123に排ガス流が回り込むことにより形成される排気ガスの渦流は、燃焼筒120の内側にまで入り込む(同図に破線で表した渦流)。これにより、燃焼筒120内においてバッフル装置26から発生する渦の小さい燃焼ガスの渦流は、燃焼筒120の内側にまで入り込む排気ガスの渦流の影響を受け易い。つまり、図19(A)に示すように、半割形状の短壁部123においては、渦の小さい燃焼ガスの渦流が崩れ易い。 Therefore, as shown in FIG. 19B, the long wall portion 122 to the short wall of the combustion cylinder 120 is compared with the case of the above-mentioned modification 2 in which the length of the cylinder wall in the vicinity of the tip portion 20b continuously changes. The vortex of the exhaust gas formed by the exhaust gas flowing around the portion 123 penetrates into the inside of the combustion cylinder 120 (the vortex shown by the broken line in the figure). As a result, the vortex flow of the combustion gas having a small vortex generated from the baffle device 26 in the combustion cylinder 120 is easily affected by the vortex flow of the exhaust gas that enters the inside of the combustion cylinder 120. That is, as shown in FIG. 19A, the vortex flow of the combustion gas having a small vortex tends to collapse in the short wall portion 123 having a half-split shape.

一方、半割形状の長壁部122においては、その先端部120bまで筒壁が存在する。そのため、燃焼筒120の長壁部122から短壁部123に排ガス流が回り込むことにより形成される排気ガスの渦流は、長壁部122の内側には入り込まない。これにより、燃焼筒120内においてバッフル装置26から発生する渦の小さい燃焼ガスの渦流は、半割形状の長壁部122で防護されるため、排気ガスの渦流の影響を受け難い。つまり、半割形状の長壁部122においては、排ガス加熱装置30の改変例2の場合に比べて、渦の小さい燃焼ガスの渦流が残り易い(図19(A)参照)。 On the other hand, in the half-split long wall portion 122, a tubular wall exists up to the tip portion 120b. Therefore, the vortex of the exhaust gas formed by the exhaust gas flowing from the long wall portion 122 of the combustion cylinder 120 to the short wall portion 123 does not enter the inside of the long wall portion 122. As a result, the vortex flow of the combustion gas having a small vortex generated from the baffle device 26 in the combustion cylinder 120 is protected by the half-split long wall portion 122, so that it is not easily affected by the vortex flow of the exhaust gas. That is, in the half-split long wall portion 122, a vortex flow of combustion gas having a small vortex is likely to remain as compared with the case of the modified example 2 of the exhaust gas heating device 30 (see FIG. 19 (A)).

このように改変例3の構成を採ることによって、バッフル装置26から発生する渦の小さい燃焼ガスの渦流の持続時間を、排ガス加熱装置30の改変例2と比べると長くすることが可能になる。また、渦の小さい燃焼ガスの渦流を増加させることが可能になる。なお、半割形状の長壁部122は、その軸方向長さが長いほどこのような渦の小さい燃焼ガスの渦流を増加させることが可能になるが、それと同時に排気ガスの圧力損失の原因にも繋がり得る。そのため、燃焼ガスと排気ガスの混合効率と、排気ガスの圧力損失との比較考量により、半割形状の長壁部122の軸方向長さが決められる。また、半割形状の長壁部122の軸方向長さは、実験や計算機シミュレーションの結果に基づいて決定することもできる。 By adopting the configuration of the modified example 3 in this way, the duration of the vortex flow of the combustion gas having a small vortex generated from the baffle device 26 can be made longer than that of the modified example 2 of the exhaust gas heating device 30. In addition, it becomes possible to increase the vortex flow of the combustion gas having a small vortex. It should be noted that the longer the axial length of the half-split long wall portion 122, the more the vortex flow of the combustion gas having such a small vortex can be increased, but at the same time, it also causes the pressure loss of the exhaust gas. Can be connected. Therefore, the axial length of the half-split long wall portion 122 is determined by the comparative consideration between the mixing efficiency of the combustion gas and the exhaust gas and the pressure loss of the exhaust gas. Further, the axial length of the half-split long wall portion 122 can also be determined based on the results of experiments and computer simulations.

また、改変例3の応用例として、燃焼筒20や燃焼筒120の長さが異なるバーナユニット13を排ガス上流側から排ガス下流側に向けて燃焼筒20,120が長い順番に並べても良い。例えば、図20に示すように、前述した改変例2のバーナユニット13”(13Y)に対して、燃焼筒20の長さが異なるバーナユニット13X,13Zを設ける場合には、最も長い燃焼筒20xを備えるバーナユニット13Xを排ガス上流側に配置し、最も短い燃焼筒20zを備えるバーナユニット13Zを排ガス下流側に配置する。そして、これらの中間位置にバーナユニット13Y(13”)を配置する。これら13X,13Y,13Zは、内筒32の筒軸Jに沿って直線上に配置する。 Further, as an application example of the modification 3, the burner units 13 having different lengths of the combustion cylinder 20 and the combustion cylinder 120 may be arranged in the order of the combustion cylinders 20 and 120 from the exhaust gas upstream side to the exhaust gas downstream side. For example, as shown in FIG. 20, when burner units 13X and 13Z having different lengths of the combustion cylinders 20 are provided with respect to the burner units 13 "(13Y) of the above-mentioned modification 2, the longest combustion cylinder 20x The burner unit 13X including the above is arranged on the upstream side of the exhaust gas, the burner unit 13Z having the shortest combustion cylinder 20z is arranged on the downstream side of the exhaust gas, and the burner unit 13Y (13 ") is arranged at an intermediate position between them. These 13X, 13Y, and 13Z are arranged on a straight line along the cylinder axis J of the inner cylinder 32.

なお、このように排ガス上流側ほど燃焼筒20の長さが長くなり、排ガス下流側ほど燃焼筒20の長さが短くなるように配置するのは、これら複数のバーナユニット13X等を同一直線上に配置することで、排ガス上流側に位置するバーナユニット13Xの燃焼筒20xから放出される燃焼ガスの流れが、下流に位置するバーナユニット13Y,13Zにより妨げられないようにするためである。 In this way, the length of the combustion cylinder 20 becomes longer toward the upstream side of the exhaust gas, and the length of the combustion cylinder 20 becomes shorter toward the downstream side of the exhaust gas. This is because the flow of the combustion gas discharged from the combustion cylinder 20x of the burner unit 13X located on the upstream side of the exhaust gas is not obstructed by the burner units 13Y and 13Z located on the downstream side.

これにより、バーナユニット13Xは、最も長い燃焼筒20xを備えているため、内筒32の周壁部32aのうち、座標系のX軸矢印先端方向に位置する周壁部32a付近において、燃焼ガスと排気ガスとを混合する。これに対して、バーナユニット13Zは、最も短い燃焼筒20zを備えているため、内筒32の周壁部32aのうち、座標系のX軸矢印根元方向に位置する周壁部32a付近において、燃焼ガスと排気ガスとを混合する。また、燃焼筒20xと燃焼筒20zの間の長さに設定されている燃焼筒20yを備えているバーナユニット13は、筒軸J付近において、燃焼ガスと排気ガスとを混合する。したがって、燃焼筒20の長さにバリエーションを持つバーナユニット13X,13Y,13Zを用いることにより、内筒32の燃焼空間内の燃焼ガスと排気ガスとを効率良く混合することが可能になる。 As a result, since the burner unit 13X includes the longest combustion cylinder 20x, the combustion gas and the exhaust gas and the exhaust gas in the vicinity of the peripheral wall portion 32a located in the direction of the tip of the X-axis arrow in the coordinate system among the peripheral wall portions 32a of the inner cylinder 32. Mix with gas. On the other hand, since the burner unit 13Z includes the shortest combustion cylinder 20z, the combustion gas is located in the vicinity of the peripheral wall portion 32a located in the direction of the base of the X-axis arrow in the coordinate system among the peripheral wall portions 32a of the inner cylinder 32. And the exhaust gas are mixed. Further, the burner unit 13 Y including the combustion cylinder 20y set to the length between the combustion cylinder 20x and the combustion cylinder 20z mixes the combustion gas and the exhaust gas in the vicinity of the cylinder shaft J. Therefore, by using the burner units 13X, 13Y, and 13Z having variations in the length of the combustion cylinder 20, it becomes possible to efficiently mix the combustion gas and the exhaust gas in the combustion space of the inner cylinder 32.

[第3実施形態]
続いて、本発明の燃焼装置を縦型タイプの排ガス加熱装置に適用した第3実施形態を図21〜図25に基づいて説明する。第3実施形態の排ガス加熱装置130も、第1実施形態の排ガス加熱装置10や第2実施形態の排ガス加熱装置30と同様に、例えば、ディーゼルエンジン(外部機関)の排気ガスが流れる配管100の途中に接続することにより脱硝触媒が十分に活性する温度まで排ガス温度を上昇させる加熱装置であり、船舶に搭載される舶用の燃焼装置である。
[Third Embodiment]
Subsequently, a third embodiment in which the combustion device of the present invention is applied to a vertical type exhaust gas heating device will be described with reference to FIGS. 21 to 25. Similar to the exhaust gas heating device 10 of the first embodiment and the exhaust gas heating device 30 of the second embodiment, the exhaust gas heating device 130 of the third embodiment also has, for example, a pipe 100 through which the exhaust gas of a diesel engine (external engine) flows. It is a heating device that raises the exhaust gas temperature to a temperature at which the denitration catalyst is sufficiently activated by connecting it in the middle, and is a marine combustion device mounted on a ship.

排ガス加熱装置130は、複数のバーナユニットを備えている点、炉体が縦型である点、送風ファンが1機である点や排ガス噴射管19を備えていない点については、第2実施形態の排ガス加熱装置30と共通する。しかし、バーナ13aの燃料噴出方向が排気ガスが流れる方向に対して逆である点や、排気ガス下流側に排出筒133を備える点等は、第2実施形態の排ガス加熱装置30と異なる。なお、第2実施形態の排ガス加熱装置30と実質的に同一の構成部分には同一符号を付して説明を省略にする。 The second embodiment of the exhaust gas heating device 130 has a plurality of burner units, a vertical furnace body, one blower fan, and no exhaust gas injection pipe 19. It is common with the exhaust gas heating device 30 of. However, it differs from the exhaust gas heating device 30 of the second embodiment in that the fuel ejection direction of the burner 13a is opposite to the direction in which the exhaust gas flows, and that the exhaust cylinder 133 is provided on the downstream side of the exhaust gas. The same components as those of the exhaust gas heating device 30 of the second embodiment are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted.

図21〜図24に示すように、排ガス加熱装置130は、主に、外筒31、内筒132、複数のバーナユニット113、第1送風ファン2等により構成されている。 As shown in FIGS. 21 to 24, the exhaust gas heating device 130 is mainly composed of an outer cylinder 31, an inner cylinder 132, a plurality of burner units 113, a first blower fan 2, and the like.

本第3実施形態では、排気ガスは、接続部31fから外筒31内の内筒132に流入して接続部31dから流出する。即ち、接続部31fのフランジ部31gに上流管100aが接続され、接続部31dのフランジ部31eに下流管100bが接続されて、図21および図24の紙面下から紙面上に向かう方向(各図に示す座標系のZ軸の矢印先端方向)に排気ガスが流れる。そのため、排ガス下流側には、後で説明する排出筒133が内筒132内から接続部31d内に突出するように設けられている。これにより、排気ガスが流れる配管の下流管内と後述する空気流通路Raとが連通しないように構成されている。これに対して、排ガス上流側の接続部31fは、その基端が外筒31の先端部31cの開口周囲に接続されており、内筒132内には突出していない。 In the third embodiment, the exhaust gas flows from the connecting portion 31f into the inner cylinder 132 in the outer cylinder 31 and flows out from the connecting portion 31d. That is, the upstream pipe 100a is connected to the flange portion 31g of the connecting portion 31f, the downstream pipe 100b is connected to the flange portion 31e of the connecting portion 31d, and the directions from below the paper surface to above the paper surface in FIGS. Exhaust gas flows in the direction of the tip of the arrow on the Z axis of the coordinate system shown in. Therefore, on the downstream side of the exhaust gas, a discharge cylinder 133, which will be described later, is provided so as to project from the inside of the inner cylinder 132 into the connecting portion 31d. As a result, the inside of the downstream pipe of the pipe through which the exhaust gas flows and the air flow passage Ra, which will be described later, are configured so as not to communicate with each other. On the other hand, the base end of the connecting portion 31f on the upstream side of the exhaust gas is connected to the periphery of the opening of the tip portion 31c of the outer cylinder 31, and does not protrude into the inner cylinder 132.

内筒132は、外筒31の内部に収容されるとともに、内部に燃焼空間を形成する筒体である。内筒132は、外筒31と同様に有底の円筒形状に形成されている。内筒132は、円筒状の周壁部32aの一端側が内曲げのフランジ形状をなす円環状の基端部32bにより囲まれるように開口しており、また内筒132の他端側はテーパ部132aを介して内曲げのフランジ形状をなす円環状の先端部32cにより囲まれるように開口している。つまり、内筒132は、両端が開口しており、周壁部32aと先端部32cの接続部分を全周において面取りをしたようなテーパ部132aが設けれらている。また、内筒132の基端部32bには、排出筒133が挿通される貫通穴32dが形成されている。このように内筒132を構成することにより、外筒31と内筒132との間には、空気流通路Raが形成される。 The inner cylinder 132 is a cylinder that is housed inside the outer cylinder 31 and forms a combustion space inside. The inner cylinder 132 is formed in a bottomed cylindrical shape like the outer cylinder 31. The inner cylinder 132 is opened so that one end side of the cylindrical peripheral wall portion 32a is surrounded by an annular base end portion 32b having an inwardly bent flange shape, and the other end side of the inner cylinder 132 is a tapered portion 132a. It is opened so as to be surrounded by an annular tip portion 32c having an inwardly bent flange shape. That is, the inner cylinder 132 is provided with a tapered portion 132a in which both ends are open and the connecting portion between the peripheral wall portion 32a and the tip portion 32c is chamfered on the entire circumference. Further, a through hole 32d through which the discharge cylinder 133 is inserted is formed in the base end portion 32b of the inner cylinder 132. By configuring the inner cylinder 132 in this way, an air flow passage Ra is formed between the outer cylinder 31 and the inner cylinder 132.

排出筒133は、下流管100bに接続される接続部31dの内径よりも小径の円筒形状に形成される筒体であり、鋼板により構成されている。排出筒133は底も蓋も備えてなく、その軸方向長さは、内筒132の軸長の、例えば、50%以上80%以下に設定されている。本第3実施形態では、排出筒133は、排出端133a側が内筒132の基端部32bの貫通穴32dを貫通しており、その筒軸Nが内筒132の筒軸Jと重なる(同軸になる)ように配置されている。そして、接続部31d内に排出端133aが位置し、かつ内筒132内に導入端133bが位置するように、排出筒133は外筒31の基端部31b(または内筒132の基端部32b)に図略の固定構造によって固定されている。これにより、本第3実施形態では、排出筒133の導入端133bは、内筒132の筒軸J方向中央付近に位置している。接続部31dと排出筒133の間には、空気流通路Raに連通する隙間部Seが形成されている。 The discharge cylinder 133 is a cylinder formed in a cylindrical shape having a diameter smaller than the inner diameter of the connecting portion 31d connected to the downstream pipe 100b, and is made of a steel plate. The discharge cylinder 133 has neither a bottom nor a lid, and its axial length is set to, for example, 50% or more and 80% or less of the axial length of the inner cylinder 132. In the third embodiment, the discharge end 133a side of the discharge cylinder 133 penetrates the through hole 32d of the base end portion 32b of the inner cylinder 132, and the cylinder shaft N overlaps with the cylinder shaft J of the inner cylinder 132 (coaxial). It is arranged so as to become). Then, the discharge cylinder 133 is the base end portion 31b of the outer cylinder 31 (or the base end portion of the inner cylinder 132) so that the discharge end 133a is located in the connection portion 31d and the introduction end 133b is located in the inner cylinder 132. It is fixed to 32b) by the fixed structure shown in the figure. As a result, in the third embodiment, the introduction end 133b of the discharge cylinder 133 is located near the center of the inner cylinder 132 in the J-direction of the cylinder axis. A gap Se communicating with the air flow passage Ra is formed between the connecting portion 31d and the discharge cylinder 133.

内筒132の基端部32b(内筒基端プレート35)には、排出筒133の周囲を取り囲むように複数のバーナユニット113や複数の空気噴射ノズル35dが設けられている。第1実施形態の内筒基端プレート15に相当する内筒基端プレート35は、円盤形状の部材であり、内筒132の周壁部32aおよび先端部32cとともに燃焼空間を形成している。本第3実施形態では、内筒基端プレート35(基端部32b)は、周壁部32aに一体に成形されている。周壁部32aと別体に内筒基端プレート35を構成して周壁部32aに図略の固定構造により固定しても良い。 The base end portion 32b (inner cylinder base end plate 35) of the inner cylinder 132 is provided with a plurality of burner units 113 and a plurality of air injection nozzles 35d so as to surround the periphery of the discharge cylinder 133. The inner cylinder base end plate 35 corresponding to the inner cylinder base end plate 15 of the first embodiment is a disk-shaped member, and forms a combustion space together with the peripheral wall portion 32a and the tip portion 32c of the inner cylinder 132. In the third embodiment, the inner cylinder base end plate 35 (base end portion 32b) is integrally formed with the peripheral wall portion 32a. An inner cylinder base end plate 35 may be formed separately from the peripheral wall portion 32a and fixed to the peripheral wall portion 32a by a fixed structure (not shown).

第3実施形態の排ガス加熱装置130は、排出筒133が貫通する貫通穴32dの周囲、つまり排出筒133の周囲を取り囲むように、内筒基端プレート35と同心円の周上に燃焼空間側に向けて突出する複数の空気噴射ノズル35dが形成され、さらにこれらの空気噴射ノズル35dの周囲を取り囲む同心円の周上に燃焼空間側に向けて突出する複数の空気噴射ノズル35eが形成されている。本第3実施形態では、空気噴射ノズル35d,35eは、いずれも6箇所に形成されている。6つの空気噴射ノズル35dは、円周上に等間隔に配置されており、この円周よりも大径の円周上に同じ等間隔で設けられる6つの燃焼筒貫通口35aを径方向に挟むように、さらに大径の円周上に6つの空気噴射ノズル35eが同じ等間隔に配置されている。 The exhaust gas heating device 130 of the third embodiment is on the combustion space side on the circumference concentric with the inner cylinder base end plate 35 so as to surround the circumference of the through hole 32d through which the discharge cylinder 133 penetrates, that is, the circumference of the discharge cylinder 133. A plurality of air injection nozzles 35d projecting toward the combustion space are formed, and a plurality of air injection nozzles 35e projecting toward the combustion space side are formed on the circumference of concentric circles surrounding the periphery of these air injection nozzles 35d. In the third embodiment, the air injection nozzles 35d and 35e are formed at six locations. The six air injection nozzles 35d are arranged at equal intervals on the circumference, and six combustion cylinder through ports 35a provided at the same equal intervals on the circumference having a diameter larger than the circumference are sandwiched in the radial direction. As described above, six air injection nozzles 35e are arranged at the same equal intervals on the circumference having a larger diameter.

つまり、空気噴射ノズル35d,35eおよび燃焼筒貫通口35aは、それぞれ径の異なる円周上に、例えば、いずれも内筒基端プレート35の中心角60度間隔で設けられている。燃焼筒貫通口35aには燃焼筒20が挿通される。これにより、空気噴射ノズル35d,35eから噴射される空気流によりバーナユニット113を冷却し、また空気噴射ノズル35eから噴射される空気流により内筒132の周壁部32aも冷却可能にしている。なお、空気噴射ノズルは、第2実施形態の空気噴射ノズル35cのように、貫通穴32dを取り囲む円周上に、内筒基端プレート35の中心角30度間隔で、6つの空気噴射ノズル35d(または空気噴射ノズル35e)と6つのバーナユニット113を交互に配置しても良い。 That is, the air injection nozzles 35d and 35e and the combustion cylinder through port 35a are provided on the circumferences having different diameters, for example, at intervals of 60 degrees at the central angle of the inner cylinder base end plate 35. The combustion cylinder 20 is inserted through the combustion cylinder through port 35a. As a result, the burner unit 113 is cooled by the air flow injected from the air injection nozzles 35d and 35e, and the peripheral wall portion 32a of the inner cylinder 132 can also be cooled by the air flow injected from the air injection nozzle 35e. Like the air injection nozzle 35c of the second embodiment, the air injection nozzles are six air injection nozzles 35d on the circumference surrounding the through hole 32d at a central angle of 30 degrees of the inner cylinder base end plate 35. (Or the air injection nozzle 35e) and the six burner units 113 may be arranged alternately.

なお、空気噴射ノズル35d,35eの数量は一例であり、空気流や排ガス流の効果が発揮され得る範囲内で適宜設定される。また、空気噴射ノズル35d,35eやバーナユニット113は、それぞれ等間隔に設ける必要はない。これらの空気噴射ノズル35d,35eは、その内側空間が空気流通路Raに連通するため、第1送風ファン2から圧送されて吸気口31iから空気流通路Raに流入した空気は、例えば、図24に示す破線矢印のように、空気噴射ノズル35d,35eを経由して周壁部32aの内部空間、つまり燃焼空間内に噴射される。 The quantities of the air injection nozzles 35d and 35e are examples, and are appropriately set within a range in which the effects of the air flow and the exhaust gas flow can be exhibited. Further, the air injection nozzles 35d and 35e and the burner unit 113 do not need to be provided at equal intervals. Since the inner space of these air injection nozzles 35d and 35e communicates with the air flow passage Ra, the air that is pressure-fed from the first blower fan 2 and flows into the air flow passage Ra from the intake port 31i is, for example, FIG. 24. As shown by the broken arrow, the air is injected into the internal space of the peripheral wall portion 32a, that is, the combustion space via the air injection nozzles 35d and 35e.

バーナユニット113は、バーナ13aの燃料噴出方向が排気ガスが流れる方向に対して逆である点と、筒体の長さが異なる点を除いて、第2実施形態のバーナユニット13’と同様に構成されている。即ち、図24および図25に示すように、バーナユニット113の筒体113bである、燃焼筒20は、先端部20bが内筒132の筒軸J方向中央よりも先端部32c側に位置するように燃焼筒20の軸方向長さが設定されている。より具体的には、筒体113bは、バーナ13aの火炎が燃焼筒20の先端部20bから外に出ない長さであって、排出筒133の導入端133bを超えて先端部20bが開口し、かつ、内筒132のテーパ部132aの位置に先端部20bが到達する以前の間の長さに設定されている。 The burner unit 113 is the same as the burner unit 13'of the second embodiment except that the fuel ejection direction of the burner 13a is opposite to the direction in which the exhaust gas flows and the length of the cylinder is different. It is configured. That is, as shown in FIGS. 24 and 25, the combustion cylinder 20, which is the cylinder 113b of the burner unit 113, has the tip 20b located closer to the tip 32c than the center of the inner cylinder 132 in the J-direction. The axial length of the combustion cylinder 20 is set to. More specifically, the cylinder 113b has a length such that the flame of the burner 13a does not go out from the tip 20b of the combustion cylinder 20, and the tip 20b opens beyond the introduction end 133b of the discharge cylinder 133. Moreover, the length is set before the tip portion 20b reaches the position of the tapered portion 132a of the inner cylinder 132.

本第3実施形態のバーナユニット113においても、内筒132の筒軸J方向に燃焼筒20の先端部20bの開口が向くように、6つのバーナユニット113を配置している。これにより、燃焼筒20の筒壁の軸方向長さが小さい短尺部側が内筒132の筒軸J方向を向き、燃焼筒20の筒壁の軸方向長さが大きい長尺部側が内筒132の周壁部32a方向を向く。そのため、バーナ13aの火炎からの直接的な輻射熱等は、燃焼筒20の長尺部側により内筒132の周壁部32a方向に向かう輻射伝熱量を減少させることが可能になり、内筒132の温度の上昇を抑制することができる。 Also in the burner unit 113 of the third embodiment, the six burner units 113 are arranged so that the opening of the tip portion 20b of the combustion cylinder 20 faces in the cylinder axis J direction of the inner cylinder 132. As a result, the short portion side of the cylinder wall of the combustion cylinder 20 having a small axial length faces the cylinder axis J direction of the inner cylinder 132, and the long portion side of the cylinder wall of the combustion cylinder 20 having a large axial length faces the inner cylinder 132. It faces the direction of the peripheral wall portion 32a. Therefore, the direct radiant heat from the flame of the burner 13a can reduce the amount of radiant heat transferred toward the peripheral wall portion 32a of the inner cylinder 132 by the long portion side of the combustion cylinder 20, and the inner cylinder 132 can be reduced. The rise in temperature can be suppressed.

図25に示すように、バーナ13aの火炎で燃料が燃焼することにより発生する高温の燃焼ガスは、燃焼筒20の長尺部側よりも短尺部付近(短尺部側)を流れる方が短距離で筒体から放出されて内筒の中心側に向かう(同図の細破線矢印)。そのため、燃焼筒20の中心付近や長尺部付近(長尺部側)を流れる燃焼ガスを内筒132の筒軸J(中心側)に引き込むことが可能になる(同図の細一点鎖線矢印および細二点鎖線矢印)。これにより、高温の燃焼ガスを内筒132の周壁部32a側よりも筒軸J側に集め得るので、内筒132の温度の上昇をさらに抑制することができる。 As shown in FIG. 25, the high-temperature combustion gas generated by the combustion of fuel by the flame of the burner 13a flows in the vicinity of the short portion (short portion side) rather than the long portion side of the combustion cylinder 20 for a shorter distance. Is released from the cylinder and heads toward the center of the inner cylinder (thin dashed arrow in the figure). Therefore, it is possible to draw the combustion gas flowing near the center of the combustion cylinder 20 or the vicinity of the long portion (long portion side) to the tubular shaft J (center side) of the inner cylinder 132 (the fine alternate long and short dash arrow in the figure). And fine alternate long and short dash arrow). As a result, the high-temperature combustion gas can be collected on the cylinder axis J side rather than on the peripheral wall portion 32a side of the inner cylinder 132, so that the temperature rise of the inner cylinder 132 can be further suppressed.

本第3実施形態では、前述したように、燃焼筒20(筒体113b)の先端部20bが内筒132の筒軸J方向中央よりも先端部32c側に位置する。そのため、接続部31fから内筒132に流入した排気ガス(図25の太実線矢印)は、内筒132の排ガス上流側においてバーナ13aから放出される燃焼ガス(同図の細破線矢印、細一点鎖線矢印および細二点鎖線矢印)と混合される。これにより、輻射熱等や燃焼ガスの流れと排気ガスの流れとが同方向である第2実施形態の排ガス加熱装置30に比べて、バーナ13aから放出される燃焼ガスの進行方向の垂直成分と、排気ガスの進行方向の垂直成分とが逆方向になり対向する。そのため、燃焼ガスと排気ガスが衝突して生じる対流混合が促進されることから、混合に要する距離が短くなって燃焼ガスと排気ガスを効率的に混合させることが可能になる(第2実施形態の排ガス加熱装置30のように燃焼ガスの流れと排気ガスの流れとが同方向である場合には、両ガスの混合に要する距離が長くなる)。したがって、排気ガスの温度の均一度合いが高まるため、排気ガスの温度ムラを抑制することができる。また、第2実施形態の排ガス加熱装置30に比べて、燃焼ガスと排気ガスの混合に必要な空間の狭小化が可能になるため、内筒132をコンパクトにすることができ、ひいては炉体(外筒31および内筒132)や排ガス加熱装置130の大きさを小型にすることができる。 In the third embodiment, as described above, the tip portion 20b of the combustion cylinder 20 (cylinder body 113b) is located on the tip portion 32c side of the center of the inner cylinder 132 in the cylinder axis J direction. Therefore, the exhaust gas flowing into the inner cylinder 132 from the connection portion 31f (thick solid line arrow in FIG. 25) is the combustion gas released from the burner 13a on the exhaust gas upstream side of the inner cylinder 132 (thin broken line arrow in FIG. It is mixed with the chain line arrow and the fine two-dot chain line arrow). As a result, as compared with the exhaust gas heating device 30 of the second embodiment in which the flow of radiant heat and the like and the flow of the combustion gas and the flow of the exhaust gas are in the same direction, the vertical component in the traveling direction of the combustion gas released from the burner 13a and the vertical component in the traveling direction are generated. The vertical component in the traveling direction of the exhaust gas is opposite to that in the opposite direction. Therefore, since the convection mixing generated by the collision of the combustion gas and the exhaust gas is promoted, the distance required for mixing is shortened, and the combustion gas and the exhaust gas can be efficiently mixed (second embodiment). When the flow of the combustion gas and the flow of the exhaust gas are in the same direction as in the exhaust gas heating device 30 of the above, the distance required for mixing the two gases becomes long). Therefore, since the degree of uniformity of the temperature of the exhaust gas is increased, it is possible to suppress the temperature unevenness of the exhaust gas. Further, as compared with the exhaust gas heating device 30 of the second embodiment, the space required for mixing the combustion gas and the exhaust gas can be narrowed, so that the inner cylinder 132 can be made compact, and eventually the furnace body ( The size of the outer cylinder 31 and the inner cylinder 132) and the exhaust gas heating device 130 can be reduced.

また、本第3実施形態発明では、内筒132内の排気ガス下流側には、外筒31の接続部31dの内径よりも小さい内径を有する排出筒133が下流管100bに連通するように設けられている。これにより、排気ガス下流側において、空気噴射ノズル35d,35e(特に空気噴射ノズル35d)から噴射されて内筒132を冷却する低温の空気が下流管100bに流入することを阻止する。したがって、空気噴射ノズル35d,35e(特に空気噴射ノズル35d)から噴射される低温の空気により、内筒132内の排気ガス下流側付近を流れる排気ガスの温度が低下することを抑制することができる。また、排出筒133には、内筒132の周壁部32a側よりも中心側を流れる排気ガスがより多く集められる。そのため、温度ムラの少ない排気ガスを下流管100bに流出させることができる。 Further, in the present invention of the third embodiment, an exhaust cylinder 133 having an inner diameter smaller than the inner diameter of the connecting portion 31d of the outer cylinder 31 is provided on the downstream side of the exhaust gas in the inner cylinder 132 so as to communicate with the downstream pipe 100b. Has been done. As a result, on the downstream side of the exhaust gas, low-temperature air injected from the air injection nozzles 35d and 35e (particularly the air injection nozzle 35d) to cool the inner cylinder 132 is prevented from flowing into the downstream pipe 100b. Therefore, it is possible to prevent the temperature of the exhaust gas flowing in the vicinity of the downstream side of the exhaust gas in the inner cylinder 132 from being lowered by the low-temperature air injected from the air injection nozzles 35d and 35e (particularly the air injection nozzle 35d). .. Further, the exhaust cylinder 133 collects a larger amount of exhaust gas flowing on the central side than on the peripheral wall portion 32a side of the inner cylinder 132. Therefore, the exhaust gas having less temperature unevenness can flow out to the downstream pipe 100b.

なお、上述した各実施形態では、円筒形状の燃焼筒20を例示して説明したが、筒体であれば、例えば、断面形状が四角形、六角形や八角形等の多角形状の角筒形状の燃焼筒であっても良い。 In each of the above-described embodiments, the cylindrical combustion cylinder 20 has been described as an example, but if it is a cylinder, for example, the cross-sectional shape is a polygonal rectangular cylinder such as a quadrangle, a hexagon, or an octagon. It may be a combustion cylinder.

また、上述した各実施形態においては、燃焼筒(バーナ)の本数を6本で構成した排ガス加熱装置を例示しているものがあるが、燃焼筒(バーナ)の本数は、5本以下でも7本以上(例えば、2本、3本、8本や10本等)であっても良い。つまり、燃焼筒(バーナ)の本数は任意である(1本でも複数本でも良い)。燃焼筒(バーナ)の本数は、例えば、必要な熱量に適合するように設定される。 Further, in each of the above-described embodiments, there is an example of an exhaust gas heating device in which the number of combustion cylinders (burners) is 6, but the number of combustion cylinders (burners) is 7 even if the number is 5 or less. It may be more than one (for example, two, three, eight, ten, etc.). That is, the number of combustion cylinders (burners) is arbitrary (one or a plurality of combustion cylinders may be used). The number of combustion cylinders (burners) is set, for example, to match the required amount of heat.

また、上述した各実施形態においては、複数の燃焼筒(バーナ)を同一の円周上に配置した排ガス加熱装置を例示しているものがあるが、同一の円周上に配置する構成に限られない。例えば、碁盤の目のようにマトリクス状に複数の燃焼筒(バーナ)を配置しても良い。また、複数の燃焼筒(バーナ)を不規則に配置しても良い。 Further, in each of the above-described embodiments, there is an example of an exhaust gas heating device in which a plurality of combustion cylinders (burners) are arranged on the same circumference, but the configuration is limited to the configuration in which the plurality of combustion cylinders (burners) are arranged on the same circumference. I can't. For example, a plurality of combustion cylinders (burners) may be arranged in a matrix like a grid. Further, a plurality of combustion cylinders (burners) may be arranged irregularly.

また、上述した各実施形態においては、6本の燃焼筒の長さ(軸長)がいずれも同じ長さに設定されている排ガス加熱装置を例示しているものがあるが、燃焼筒(バーナ)の長さ(軸長)は、それぞれが異なっていても、同じ長さのものが1組または複数組あっても良い。例えば、6本の燃焼筒の長さ(軸長)が全部異なっていても良いし、また同じ長さのものが2本ずつ3組存在したり、同じ長さのものが3本ずつ2組存在したりしても良い。これにより、例えば、燃焼騒音の原因になり得る燃焼筒の音響共鳴を抑制することが可能になる。 Further, in each of the above-described embodiments, there is an example of an exhaust gas heating device in which the lengths (shaft lengths) of the six combustion cylinders are all set to the same length, but the combustion cylinders (burners) are illustrated. ) May be different, or there may be one set or a plurality of sets having the same length. For example, the lengths (shaft lengths) of the six combustion cylinders may all be different, there are three sets of two of the same length, or two sets of three of the same length. It may exist. This makes it possible to suppress, for example, the acoustic resonance of the combustion cylinder, which can cause combustion noise.

また、上述した各実施形態においては、6本の燃焼筒の内径がいずれも同じ値に設定されている排ガス加熱装置を例示しているものがあるが、燃焼筒の内径は、それぞれが異なっていても、同じ内径のものが1組または複数組あっても良い。例えば、6本の燃焼筒の内径が全部異なっていても良いし、また同じ内径のものが2本ずつ3組存在したり、同じ内径のものが3本ずつ2組存在したりしても良い。これにより、例えば、燃焼騒音の原因になり得る燃焼筒の音響共鳴を抑制しつつ必要な全体熱量を確保することが可能になる。 Further, in each of the above-described embodiments, there is an example of an exhaust gas heating device in which the inner diameters of the six combustion cylinders are all set to the same value, but the inner diameters of the combustion cylinders are different from each other. However, there may be one set or a plurality of sets having the same inner diameter. For example, the inner diameters of the six combustion cylinders may all be different, three sets of two having the same inner diameter may exist, or two sets of three having the same inner diameter may exist. .. This makes it possible to secure the required total amount of heat while suppressing the acoustic resonance of the combustion cylinder, which may cause combustion noise, for example.

また、上述した各実施形態においては、燃焼筒20,120のように軸長が比較的長く、かつ、その先端開口を径方向の一方側に拡がる形状に構成したものを例示し説明した。しかし、このような形状の燃焼筒20,120に限られることはなく、例えば、キャスタブルを筒形状に形成し、かつ、その先端形状を径方向の一方側に向けて開口する形状を有する燃焼筒を構成しても良い。これにより、上述した各実施形態の燃焼筒20,120に比べて、バーナ13aの火炎からの直接的な輻射熱等やバーナの火炎で燃料が燃焼することにより発生する高温の燃焼ガスを内筒32,132の中心付近(筒軸Jの近く)に向けることが可能になり、温度ムラの少ない排気ガスを下流管100bに流出させることができる。 Further, in each of the above-described embodiments, those having a relatively long shaft length and having a shape in which the tip opening thereof expands to one side in the radial direction, such as the combustion cylinders 20 and 120, have been illustrated and described. However, it is not limited to the combustion cylinders 20 and 120 having such a shape. For example, a combustion cylinder having a castable shape and a tip shape that opens toward one side in the radial direction. May be configured. As a result, as compared with the combustion cylinders 20 and 120 of each of the above-described embodiments, the inner cylinder 32 emits high-temperature combustion gas generated by burning the fuel due to the direct radiant heat from the flame of the burner 13a or the flame of the burner. , 132 can be directed toward the center (near the cylinder axis J), and exhaust gas with less temperature unevenness can flow out to the downstream pipe 100b.

以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、上述した具体例を様々に変形または変更したものが含まれる。また、本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時の請求項に記載の組合せに限定されるものではない。さらに、本明細書または図面に例示した技術は、複数の目的を同時に達成するものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つ。なお、[符号の説明]の欄における括弧内の記載は、上述した各実施形態で用いた用語と、特許請求の範囲に記載の用語との対応関係を明示し得るものである。 Although specific examples of the present invention have been described in detail above, these are merely examples and do not limit the scope of claims. The techniques described in the claims include various modifications or modifications of the above-mentioned specific examples. In addition, the technical elements described in the present specification or the drawings exhibit technical usefulness alone or in various combinations, and are not limited to the combinations described in the claims at the time of filing. Furthermore, the techniques illustrated in this specification or drawings achieve a plurality of objectives at the same time, and achieving one of the objectives itself has technical usefulness. The description in parentheses in the [Explanation of Code] column can clearly indicate the correspondence between the terms used in each of the above-described embodiments and the terms described in the claims.

10,30,130…排ガス加熱装置(燃焼装置)
11,31,51…外筒
12,32,52,132…内筒
13,13’,13”,13X,13Y,13Z,113…バーナユニット
13a…バーナ
13b,113b…筒体
20,20x,20y,20z,120…燃焼筒(筒体)
20a,120a…基端部
20b,120b…先端部
31d…接続部(配管の下流側に接続される接続部)
90…燃料パイプ
100…配管(外部機関の排気ガスが流通する配管)
100a…上流管(配管の上流側)
100b…下流管(配管の下流側)
133…排出筒(第2の内筒)
J,K,L,M,N…筒軸
Ra,Rb…空気流通路(空間部)
Rv…仮想経路
Sa,Sb,Sc,Sd,Se…隙間部
10, 30, 130 ... Exhaust gas heating device (combustion device)
11, 31, 51 ... Outer cylinder 12, 32, 52, 132 ... Inner cylinder 13, 13', 13 ", 13X, 13Y, 13Z, 113 ... Burner unit 13a ... Burner 13b, 113b ... Cylinder body 20, 20x, 20y , 20z, 120 ... Combustion cylinder (cylinder body)
20a, 120a ... Base end 20b, 120b ... Tip 31d ... Connection (connection connected to the downstream side of the pipe)
90 ... Fuel pipe 100 ... Piping (Piping through which exhaust gas from external engines flows)
100a ... Upstream pipe (upstream side of piping)
100b ... Downstream pipe (downstream side of piping)
133 ... Discharge cylinder (second inner cylinder)
J, K, L, M, N ... Cylindrical shaft Ra, Rb ... Air flow passage (space)
Rv ... Virtual path Sa, Sb, Sc, Sd, Se ... Gap

Claims (7)

内部に燃焼空間を形成する内筒と、
前記内筒を覆うとともに外部から送り込まれた空気が流通可能な空間部を前記内筒との間に形成する外筒と、
前記内筒に貫通し前記燃焼空間内に燃料を噴出可能に前記外筒に設けられるバーナと、
前記バーナと別体に設けられバーナ軸径方向の前記バーナの周囲を含めて燃料噴出方向の周囲を覆う筒体と、を備え、
外部機関の排気ガスが流通する配管の上流側から排出された前記排気ガスが前記燃焼空間を経由して前記配管の下流側に流入可能に、前記配管の上流側および前記配管の下流側が前記内筒内にそれぞれ連通し、
前記筒体の先端部は前記燃焼空間内に露出し、前記筒体の基端部は前記バーナの燃料噴出方向に対して反対側に位置して前記外筒内の前記空間部内に露出しているとともに、前記基端部と前記外筒との間には隙間部が形成されていることを特徴とする燃焼装置。
The inner cylinder that forms the combustion space inside,
An outer cylinder air sent from outside to together Covering the inner cylinder to form a space portion can flow between the inner cylinder,
A burner provided on the outer cylinder so as to penetrate the inner cylinder and eject fuel into the combustion space.
A cylinder provided separately from the burner and covering the periphery of the burner in the radial direction of the burner including the periphery of the burner in the fuel ejection direction is provided.
The exhaust gas discharged from the upstream side of the pipe through which the exhaust gas of the external engine flows can flow into the downstream side of the pipe via the combustion space, and the upstream side of the pipe and the downstream side of the pipe are inside the above. respectively communicated with the cylinder,
The tip end portion of the cylinder body is exposed in the combustion space, and the base end portion of the cylinder body is located on the opposite side of the fuel ejection direction of the burner and is exposed in the space portion in the outer cylinder. A combustion device characterized in that a gap is formed between the base end portion and the outer cylinder.
前記内筒の前記バーナが貫通する側の端部には、前記空間部を流通する空気が前記内筒の内周面に沿って前記燃焼空間内に噴射される孔部を備えることを特徴とする請求項1に記載の燃焼装置。 The end of the inner cylinder on the side through which the burner penetrates is provided with a hole in which air flowing through the space is injected into the combustion space along the inner peripheral surface of the inner cylinder. The combustion apparatus according to claim 1. 前記筒体は、前記バーナの燃料噴出方向に位置する先端部が前記配管の上流側と前記配管の下流側とを最短距離で接続する仮想経路の範囲外に位置していることを特徴とする請求項1または2に記載の燃焼装置。 The cylinder is characterized in that the tip portion of the burner located in the fuel ejection direction is located outside the range of the virtual path connecting the upstream side of the pipe and the downstream side of the pipe at the shortest distance. The combustion apparatus according to claim 1 or 2. 前記筒体は、前記バーナの燃料噴出方向に位置する先端部が斜円柱の端部形状に開口することを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載の燃焼装置。 The combustion apparatus according to any one of claims 1 to 3, wherein the tubular body has a tip end portion located in the fuel ejection direction of the burner that opens in the shape of an end portion of an oblique cylinder. 前記バーナは、前記燃料噴出方向が前記配管の下流側から前記配管の上流側であることを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載の燃焼装置。 The combustion device according to any one of claims 1 to 4, wherein the burner has a fuel ejection direction from the downstream side of the pipe to the upstream side of the pipe. 前記燃焼空間の排気ガス下流側には、前記配管の下流側に接続される接続部の内径よりも小さい内径を有する第2の内筒が前記配管の下流側に連通するように設けられていることを特徴とする請求項5に記載の燃焼装置。 On the downstream side of the exhaust gas of the combustion space, a second inner cylinder having an inner diameter smaller than the inner diameter of the connecting portion connected to the downstream side of the pipe is provided so as to communicate with the downstream side of the pipe. The combustion apparatus according to claim 5. 前記外部機関の排気ガスが流通する配管は、請求項1〜6のいずれか一項に記載の燃焼装置が設置される前から設備空間に既に設けられており、当該燃焼装置は、前記配管の配置変更を要することなく、前記配管の途中に接続可能であることを特徴とする燃焼装置。 The pipe through which the exhaust gas of the external engine flows is already provided in the equipment space before the combustion device according to any one of claims 1 to 6 is installed, and the combustion device is the pipe of the pipe. A combustion device characterized in that it can be connected in the middle of the piping without requiring a rearrangement change.
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