CN101191662A - 锅炉 - Google Patents

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Abstract

本发明的课题是提供具备有效地进行热回收并具有高耐久性的扩大传热面(翅片等)的水管组的锅炉。本发明是如下锅炉(1)，其包括具有环形排列的内侧水管组(20)和外侧水管组(30)的罐体(10)、以及配置于上述内侧水管组(20)的中央部的燃烧器(40)，其特征在于，构成上述内侧水管组(20)的相邻的内侧水管之间，除了设有气体流路的部分以外均被封闭，在上述气体流路附近的上述内侧水管组(20)和上述外侧水管组(30)的至少一方上，设有柱式翅片(22、32)。

Description

锅炉
技术领域
本发明涉及锅炉(多管式贯流锅炉)。
背景技术
以往，已公知有具有罐体的锅炉，该罐体备有环形排列的水管组。在这样的锅炉中，一般来说，在该水管组的中央部配置燃烧器。也就是说，在这样结构的锅炉中，排列成环形的水管组的中央部起到用于使从燃烧器供给的燃料燃烧的燃烧室的作用。
另外，在现有技术的锅炉中，为了提高在燃烧器中生成的燃烧气体的热回收量，已知有在构成水管组的既定的水管上设置翅片的技术(例如参照专利文献1)。
但是，在现有技术的锅炉中，存在由于水管上的翅片设置位置而导致无法进行有效的热回收的问题。也就是说，存在不能有效利用设置在构成锅炉的水管组上的扩大传热面的问题。另外，视情况而有因燃烧气体而变得过热的翅片上产生裂痕、脱落等的问题。
专利文献1：日本特开平2-75805号公报
发明内容
因此，本发明正是为了解决上述现有技术的问题而做出的，其课题是提供具备有效地进行热回收并具有高耐久性的扩大传热面(翅片等)的水管组的锅炉。
本发明是如下的锅炉，其包括具有环形排列的内侧水管组和外侧水管组的罐体、以及配置于上述内侧水管组的中央部的燃烧器，其特征在于，构成上述内侧水管组的相邻的内侧水管之间，除了设有气体流路的部分以外均被封闭；在上述气体流路附近的上述内侧水管组和上述外侧水管组的至少一方上，设有扩大传热面(例如柱式翅片)。
根据该结构，由于在温差变大的区域即上述气体流路附近设置上述扩大传热面(例如柱式翅片)，故能够有效地进行热回收。另外，若采用柱式翅片作为扩大传热面，则即使成为过热状态，也难于产生裂痕、脱落等。而且，根据这样的结构，在内侧气体流路附近设有扩大传热面，从而能够在早期阶段就从燃烧气体进行热回收，在早期就降低燃烧气体温度，故能够降低热NOx的产生。
另外，本发明的锅炉，优选在上述气体流路附近的上述内侧水管组和上述外侧水管组上，设有上述扩大传热面(例如柱式翅片)；上述外侧水管组设有比上述内侧水管组更多的上述扩大传热面(例如柱式翅片)。
根据本发明的锅炉，在设置于上述内侧水管组中央部的燃烧器中生成的燃烧气体通过上述气体流路、与上述外侧水管组接触，然后，在水管组之间(上述内侧水管组和上述外侧水管组之间)流通。也就是说，燃烧气体与上述外侧水管组接触的时间更长，根据该优选结构(上述外侧水管组设有比上述内侧水管组更多的上述扩大传热面的结构)，能够更有效地对燃烧气体进行热回收。
而且，本发明的锅炉优选仅在上述气体流路附近的上述外侧水管组上设置上述扩大传热面(例如柱式翅片)。
根据本发明的锅炉，如上所述，在设置于上述内侧水管组中央部的燃烧器中生成的燃烧气体通过上述气体流路、与上述外侧水管组接触，然后，沿着上述外侧水管组在水管组之间流通。因此，根据该优选的结构，利用设置在更多地与燃烧气体相接触的上述外侧水管组上的上述扩大传热面(例如柱式翅片)，能够更有效地对燃烧气体进行热回收。
此外，本发明的锅炉优选将上述气体流路呈环状地设置在上述内侧水管组的一端侧。更具体地说，本发明的锅炉优选将上述气体流路呈环状地设置在上述内侧水管组的上端侧或下端侧。
而且，本发明的锅炉优选在设置于上述气体流路附近的上述扩大传热面(例如柱式翅片)的下游侧，设有相对于气体流倾斜的平板状的翅片。
另外，本发明的锅炉优选将上述平板状的翅片相对于上述气体流的倾斜角度设为20°～85°(相对于水平方向设为5°～70°)。
根据本发明，能够得到具备有效地进行热回收并具有高耐久性的扩大传热面(翅片等)的水管组的锅炉。而且，根据本发明，能够得到实现低NOx化的锅炉。
附图说明
图1是本发明的第一实施例的锅炉的纵剖面的说明图。
图2是沿图1的II-II线的横剖面的简略说明图。
图3是沿图1的III-III线的横剖面的简略说明图。
图4是沿图1的IV-IV线的横剖面的简略说明图。
图5是本发明的第二实施例的锅炉的横剖面的简略说明图。
图6是本发明的第三实施例的锅炉的纵剖面的说明图。
图7是沿图6的VII-VII线的横剖面的简略说明图。
图8是沿图6的VIII-VIII线的横剖面的简略说明图。
图9是沿图6的IX-IX线的横剖面的简略说明图。
图10是本发明的第四实施例的锅炉的纵剖面的说明图。
图11是沿图10的XI-XI线的横剖面的简略说明图。
图12是沿图10的XII-XII线的横剖面的简略说明图。
图13是沿图10的XIII-XIII线的横剖面的简略说明图。
图14是本发明的第五实施例的锅炉的纵剖面的说明图。
图15是本发明的实施例的燃烧器的纵剖面的说明图。
图16是图15所示的燃烧器的仰视图。
图17是本发明的其它实施例的锅炉的纵剖面的说明图。
图18是沿图17的Z1-Z1线的横剖面的简略说明图。
图19是沿图17的Z2-Z2线的横剖面的简略说明图。
具体实施方式
在对本发明的实施方式进行说明之前，先对本说明书中所使用的术语进行说明。
在本说明书中，在仅称“气体”的情况下，气体是包括燃烧反应中的气体和燃烧反应结束后的气体中的至少一方的概念，也可以称之为燃烧气体。也就是说，气体是包含了下述任一情况的概念，即，既包括燃烧反应中的气体又包括燃烧反应结束后的气体的情况、仅包括燃烧反应中的气体的情况、或者仅包括燃烧反应结束后的气体的情况。以下，在没有特别说明的情况下，指的是同样的概念。
另外，排气是指燃烧反应结束或基本结束了的气体。而且，在没有特别说明的情况下，排气是指通过锅炉的罐体内部而到达烟囱部的气体、以及在罐体内循环的气体这两者或其中任一者。
下面，对本发明的实施方式进行说明。
首先，本实施方式的第一形态的锅炉，其包括具有环形排列的内侧水管组和外侧水管组的罐体、以及配置于内侧水管组的中央部的燃烧器，其特征在于，构成内侧水管组的相邻的内侧水管之间，除了设有气体流路的部分以外均被封闭；在气体流路附近的内侧水管组和上述外侧水管组的至少一方上，设有扩大传热面(例如柱式翅片)。
另外，本实施方式的第二形态的锅炉，在第一形态的结构中，在气体流路附近的内侧水管组和外侧水管组上设有扩大传热面(例如柱式翅片)，外侧水管组设有比内侧水管组更多的扩大传热面(例如柱式翅片)。
而且，本实施方式的第三形态的锅炉，在第一形态的结构中，仅在气体流路附近的外侧水管组上设置扩大传热面(例如柱式翅片)。
另外，本实施方式的第四形态的锅炉，在第一形态至第三形态中的任一结构中，气体流路在内侧水管组的一端侧设置成环状。也就是说，本实施方式的锅炉的气体流路在内侧水管组的上端侧或下端侧设置成环状。
而且，本实施方式的第五形态的锅炉，在第一形态至第四形态中的任一结构中，在设置于气体流路附近的扩大传热面(例如柱式翅片)的下游侧，设有相对于气体流倾斜的平板状的翅片。
另外，本实施方式的第六形态的锅炉，在第五形态的结构中，平板状的翅片相对于气体流倾斜的角度优选为20°～85°(相对于水平方向为5°～70°)。
第一实施例
下面，根据附图来说明本发明第一实施例的锅炉。
图1是本发明第一实施例的锅炉的纵剖面的说明图。图2是沿图1的II-II线的横剖面的简略说明图。图3是沿图1的III-III线的横剖面的简略说明图。图4是沿图1的IV-IV线的横剖面的简略说明图。
如图1等中所示，本实施例的锅炉1采用具有环形排列的水管组的罐体10、以及配置于这些水管组的中央部的燃烧器40而构成。在燃烧器40的上方位置，设有将燃烧用空气供给到燃烧器40的风箱50。
罐体10通过在上部集水管11和下部集水管12之间立设多个水管组(内侧水管组20、外侧水管组30)而构成。这些水管组20、30大致同心地环形排列，距内侧水管组20隔开既定间隔地设有外侧水管组30，在内侧水管组20和外侧水管组30之间形成环形气体流路60。
在本实施例中，内侧水管组20采用多个内侧水管21和第一纵鳍板部24而构成。各内侧水管21以隔开大致均等的既定间隔的状态构成环形。在各内侧水管21之间，设置有以消除相邻的内侧水管21之间的间隙的方式连接的第一纵鳍板部24。也就是说，在本实施例中，通过采用该第一纵鳍板部24而使得内侧水管组20以紧密接触的状态环形构成。
另外，各内侧水管21的下端部21a形成缩径部。在本实施例的内侧水管组20中，该缩径的下端部21a周边的空间起到形成为环形的内侧气体流路25(相当于本发明的“气体流路”)的作用。也就是说，该内侧气体流路25起到将在内侧水管组20内部生成的气体导向环形气体流路60的作用。
在本实施例中，外侧水管组30采用多个外侧水管31和第二纵鳍板部34构成。各外侧水管31以隔开大致均等的既定间隔的状态构成环形。在各外侧水管31之间，设置有以消除相邻的外侧水管31之间的间隙的方式连接的第二纵鳍板部34。也就是说，在本实施例中，通过采用该第二纵鳍板部34而使得外侧水管组30以紧密接触的状态环形构成。
另外，各外侧水管31的上端部31a形成缩径部。在本实施例的外侧水管组30中，该缩径的上端部31a周边的空间起到环形的外侧气体流路35的作用。该外侧气体流路35起到将导入到环形气体流路60内的气体导向排气筒90侧的作用。也就是说，在内侧水管组20内部生成的气体经由内侧气体流路25、环形气体流路60、以及外侧气体流路35而集中到排气筒90，并经由该排气筒90被排出到罐体10的外部。
在构成内侧水管组20的各内侧水管21上，在下端部21a上设有多个第一柱式翅片22(相当于本发明的“扩大传热面”)。在位于设有第一柱式翅片22的部位的下游侧(气体流的下游侧)的内侧水管21上，在其环形气体流路60侧设有多个平板状的第一翅片23(相当于本发明的“平板状翅片”)。
另外，在构成外侧水管组30的各外侧水管31上，在内侧气体流路25的附近设有多个第二柱式翅片32(相当于本发明的“扩大传热面”)。在位于设有第二柱式翅片32的部位的下游侧(气体流的下游侧)的外侧水管31上，在其环形气体流路60侧设有多个平板状的第二翅片33(相当于本发明的“平板状翅片”)。
也就是说，在本实施例中，在内侧气体流路25附近的内侧水管组20(构成该内侧水管组20的内侧水管21)和外侧水管组30(构成该外侧水管组30的外侧水管31)上，设有柱式翅片(第一柱式翅片22、第二柱式翅片32)，在这些柱式翅片的下游侧(气体流的下游侧)设有平板状的翅片(第一翅片23、第二翅片33)。在本实施例中，第一翅片23和第二翅片33相对于气体流(垂直方向的流动)成80°的倾斜角度(相对于水平方向成10°的倾斜角度)地设置。另外，在本实施例中，该平板状的第一翅片23和第二翅片33的高度优选为6mm～12mm左右。而且，在本实施例中，所有的平板状的第一翅片23和第二翅片33的高度不仅可以相同，也可以根据需要来改变其高度。例如，可以将位于下方的平板状的第一翅片23和第二翅片33的高度设为6mm，将位于上方的平板状的第一翅片23和第二翅片33的高度设为12mm。也就是说，下方的翅片(横鳍板)从水管外周面延伸的长度比上方的翅片(横鳍板)从水管外周面延伸的长度短。
并未特别限定构成本实施例的锅炉1的燃烧器40的结构，可以适用采用气体燃料或液体燃料中任一种的燃烧器。也就是说，在本实施例中，在具有环形构成的水管组20、30的罐体10内，只要是可以适当形成火焰F的燃烧器40，则可以采用任意结构的燃烧器。
本实施例的锅炉1如上所述地构成，基于该结构而能够获得如下的作用效果。下面，采用上述的附图(图1～图4)来具体地说明其作用效果。
在本实施例中，如图1所示，从设置于内侧水管组20中央部的燃烧器40朝向下方形成火焰F(燃烧气体)。在燃烧器40中生成的燃烧气体G0沿着内侧水管组20朝向下方流动。沿着内侧水管组20向下方流动的气体，在与罐体10的下表面相冲突后成为朝向周向呈放射状流动的气体G1(参照图1和图2)的流动，经由内侧气体流路25而被导入环形气体流路60内。
经由内侧气体流路25而被导入环形气体流路60内的气体G2，接着就沿着内侧水管组20和外侧水管组30朝向上方流动。此时，相应于设置在内侧水管组20和外侧水管组30上的平板状翅片(第一翅片23、第二翅片33)的倾斜角度，气体G2一边回旋一边朝向上方流动。然后，一边回旋一边向上方流动的气体G2，在与罐体10的上表面相冲突后成为朝向周向呈放射状流动的气体G3(参照图1和图4)的流动，经由外侧气体流路35而被集中到排气筒90，再经由该排气筒90排出到罐体10的外部。
在上述那样的气体流中，在燃烧器40内生成的火焰(燃烧气体)的热量由内侧水管组20和外侧水管组30所回收。
更具体地说，首先，在内侧水管组20的内表面侧(设有燃烧器40的一侧(燃烧室侧))，由气体G0、G1和内侧水管组20的内表面接触来进行热回收。然后，在气体G1通过内侧气体流路25时，气体G1与内侧水管组20(构成内侧水管组20的内侧水管21的下端部21a)和设置于内侧气体流路25附近的第一柱式翅片22接触来进行热回收。
然后，在气体G1通过内侧气体流路25后，气体与外侧水管组30的下端部相冲突，而且，由于在该内侧气体流路25附近设有柱式翅片22、32，从而促进了该内侧气体流路25附近的素流状态。因此，在该内侧气体流路25附近，能够有效地进行第一柱式翅片22和第二柱式翅片32与气体的接触，进行高效的热回收。
接下来，一边在环形气体流路60内回旋一边向上方流动的气体G2，与内侧水管组20、外侧水管组30、以及分别设置于水管组20、30上的平板状翅片(第一翅片23、第二翅片33)相接触，通过进行这些接触来对气体G2进行热回收。最后，一边在环形气体流路60内回旋一边向上方流动的气体G3经由外侧气体流路35被集中到排气筒90中，在此期间，通过气体G3与外侧水管组30外侧(排气筒90侧)相接触来进行热回收。
根据本实施例，如上述那样构成锅炉1并使气体如上述那样在其罐体10内流动，从而能够得到具备有效地进行热回收并具有高耐久性的扩大传热面(翅片等)的水管组的锅炉。
具体地说，根据本实施例的锅炉1，由于在温差变大的区域即内侧气体流路25(气体流路)附近设有柱式翅片22、32(扩大传热面)，从而能够有效地进行热回收。此外，由于设置于该内侧气体流路25附近的扩大传热面是柱式翅片22、32，故即使成为过热状态，也难于产生裂痕、脱落等。而且，根据这样的结构，在内侧气体流路25附近设有柱式翅片22、32，从而能够在早期阶段就从燃烧气体进行热回收，在早期就降低燃烧气体温度，故能够降低热NOx的产生。
另外，在本实施例的锅炉1中，在设置于内侧气体流路25附近的柱式翅片22、32的下游侧，设有相对于气体流倾斜的平板状翅片23、33。根据这样的结构，可构成不浪费地更有效回收不能由柱式翅片22、32回收的热量的、可高效运转的锅炉1。
而且，在本实施例的锅炉1中，设置于柱式翅片22、32下游侧的平板状翅片23、33，相对于气体流以既定的角度倾斜设置，并且，气体一边在环形气体流路60内回旋一边上升。也就是说，与相对于气体流呈直角设置翅片的情况相比，本实施例的翅片23、33不阻碍气体的流动，从而能够获得可实现低压损的锅炉1。
另外，根据本实施例的锅炉1，如上述那样，可以有效地进行热回收，以此可以实现锅炉的小型化。也就是说，通过提高热回收率而可提高锅炉的运转效率，从而可相应地实现锅炉的小型化。
第二实施例
下面说明本发明第二实施例的锅炉。本发明第二实施例的锅炉的基本结构与之前说明的第一实施例相同。因此，在下面的说明中，对与第一实施例相同的部分赋予与第一实施例相同的附图标记并省略其详细的说明，而主要对与第一实施例不同的结构进行说明。
图5是本发明的第二实施例的锅炉的横剖面的简略说明图。更具体地说，图5是与之前说明的第一实施例的图2相当的简略说明图。也就是说，该图5是本实施例的锅炉的内侧气体流路25(相当于本发明的“气体流路”)附近的横剖面的简略说明图。
如之前说明的那样，本实施例的锅炉1基本上具有与第一实施例同样的结构，与第一实施例不同的是，设置于内侧气体流路25附近的柱式翅片22、32的数量。与第一实施例相比，在本实施例中，设置于内侧水管21的下端部21a上的第一柱式翅片22少，而设置于外侧水管31的下端部上的第二柱式翅片32多。更详细地说，在内侧水管21的下端部21a的环形气体流路60侧并未设置第一柱式翅片22，而将该相应(内侧水管21处减少的)的柱式翅片设置在外侧水管31的下端部。
如在第一实施例中说明的那样，在气体G1通过内侧气体流路25后，该气体与外侧水管组30的下端部相冲突。然后，在内侧气体流路25附近，气体主要沿着外侧水管组30向上方流动。这样，在内侧气体流路25附近，外侧水管组30与气体接触的次数要多于内侧水管组20与气体接触的次数。
本实施例是着眼于该气体的流动而构成的，其目的在于提供能够更高效地进行热回收的锅炉1。
如上所述，本实施例的锅炉的特征在于，在内侧气体流路25附近的内侧水管组20和外侧水管组30上设置柱式翅片22、32，外侧水管组30所设置的柱式翅片要多于内侧水管组20所设置的柱式翅片。
根据本实施例的锅炉1，在设置于内侧水管组20中央部的燃烧器40中生成的燃烧气体，经由内侧气体流路25而与外侧水管组30接触后，在水管组之间(内侧水管组20和外侧水管组30之间)(环形气体流路60)流通。此时，气体从内侧水管组20向外侧水管组30连续地流动，故在环形气体流路60内，气体与外侧水管组30接触的时间不管怎么说都要比气体与内侧水管组20接触的时间长。因此，根据本实施例，由于外侧水管组30设有比内侧水管组20更多的柱式翅片，故能够更有效地对燃烧气体进行热回收。
另外，根据本实施例的锅炉1，在上述作用效果的基础上，当然也能够得到第一实施例中所获得的作用效果。
第三实施例
下面对本发明第三实施例的锅炉进行说明。本发明第三实施例的锅炉的基本结构与之前说明的第一实施例相同。因此，在下面的说明中，对与第一实施例相同的部分赋予与第一实施例相同的附图标记并省略其详细的说明，而主要对与第一实施例不同的结构进行说明。
图6是本发明第三实施例的锅炉的纵剖面的说明图。图7是沿图6的VII-VII线的横剖面的简略说明图。图8是沿图6的VIII-VIII线的横剖面的简略说明图。图9是沿图6的IX-IX线的横剖面的简略说明图。
如图6等中所示，本实施例的锅炉1采用具有环形排列的水管组的罐体10、以及配置于这些水管组的中央部的燃烧器40而构成。在燃烧器40的上方位置，设有将燃烧用空气供给到燃烧器40的风箱50。
罐体10在上部集水管11和下部集水管12之间立设有多个水管组(内侧水管组20、外侧水管组30)而构成。这些水管组20、30大致同心地环形排列，距内侧水管组20隔开既定间隔地设有外侧水管组30，在内侧水管组20和外侧水管组30之间形成环形气体流路60。
在本实施例中，内侧水管组20采用多个内侧水管21和第一纵鳍板部24而构成。各内侧水管21以隔开大致均等的既定间隔的状态构成环形。在各内侧水管21之间，以消除相邻的内侧水管21之间的间隙的方式连接着第一纵鳍板部24。也就是说，在本实施例中，通过采用该第一纵鳍板部24而使得内侧水管组20以紧密接触的状态环形构成。
另外，各内侧水管21的下端部21a形成缩径部。在本实施例的内侧水管组20中，该缩径的下端部21a周边的空间起到环形形成的内侧气体流路25(相当于本发明的“气体流路”)的作用。也就是说，该内侧气体流路25起到将在内侧水管组20内部生成的气体导向环形气体流路60的作用。
在本实施例中，外侧水管组30采用多个外侧水管31和第二纵鳍板部34而构成。各外侧水管31以隔开大致均等的既定间隔的状态构成环形。在各外侧水管31之间，以消除相邻的外侧水管31之间的间隙的方式连接着第二纵鳍板部34。也就是说，在本实施例中，通过采用该第二纵鳍板部34而使得外侧水管组30以紧密接触的状态环形构成。
另外，连接于各外侧水管31之间的第二纵鳍板部34，如图6所示，在该第二纵鳍板部34与设置于罐体10的内壁上方部的隔热部件之间设有既定的空间。在本实施例的外侧水管组30中，形成于该第二纵鳍板部34上方的空间(形成于第二纵鳍板部34和上部隔热部件之间的空间)起到环形的外侧气体流路35的作用。该外侧气体流路35起到将导入到环形气体流路60内的气体导向排气筒90侧的作用。也就是说，在内侧水管组20内部生成的气体经由内侧气体流路25、环形气体流路60、以及外侧气体流路35而集中到排气筒90，并经由该排气筒90被排出到罐体10的外部。
在构成内侧水管组20的各内侧水管21上，在下端部21a的上方位置(内侧气体流路25附近)设有多个第一柱式翅片22(相当于本发明的“扩大传热面”)。更具体地说，从面向环形气体流路60侧的各内侧水管21的大致中央部到下方位置，设有多个第一柱式翅片22。在位于设有第一柱式翅片22的部位的下游侧(气体流的下游侧)的内侧水管21上，在其环形气体流路60侧设有多个平板状的第一翅片23(相当于本发明的“平板状翅片”)。
另外，在构成外侧水管组30的各外侧水管31上，在内侧气体流路25的附近设有多个第二柱式翅片32(相当于本发明的“扩大传热面”)。更具体地说，从面向环形气体流路60侧的各外侧水管31的大致中央部到下方位置，设有多个第二柱式翅片32。在位于设有第二柱式翅片32的部位的下游侧(气体流的下游侧)的外侧水管31上，在其环形气体流路60侧设有多个平板状的第二翅片33(相当于本发明的“平板状翅片”)。
也就是说，在本实施例中，在内侧气体流路25附近的内侧水管组20(构成该内侧水管组20的内侧水管21)和外侧水管组30(构成该外侧水管组30的外侧水管31)上，设有柱式翅片(第一柱式翅片22、第二柱式翅片32)，在这些柱式翅片的下游侧(气体流的下游侧)设有平板状的翅片(第一翅片23、第二翅片33)。在本实施例中，第一翅片23和第二翅片33相对于气体流(垂直方向的流动)成80°的倾斜角度(相对于水平方向成10°的倾斜角度)地设置。另外，在本实施例中，该平板状的第一翅片23和第二翅片33的高度优选为6mm～12mm左右。而且，在本实施例中，所有的平板状的第一翅片23和第二翅片33的高度不仅可以相同，也可以根据需要来改变其高度。例如，可以将位于下方的平板状的第一翅片23和第二翅片33的高度设为6mm，将位于上方的平板状的第一翅片23和第二翅片33的高度设为12mm。也就是说，下方的翅片(横鳍板)从水管外周面延伸的长度比上方的翅片(横鳍板)从水管外周面延伸的长度短。
并未特别限定构成本实施例的锅炉1的燃烧器40的结构，可以适用采用气体燃料或液体燃料中任一种的燃烧器。也就是说，在本实施例中，在具有环形构成的水管组20、30的罐体10内，只要是可以适当形成火焰F的燃烧器40，则可以采用任意结构的燃烧器。
本实施例的锅炉1如上所述地构成，基于该结构而能够得到与之前说明的第一实施例同样的作用效果。
第四实施例
下面对本发明第四实施例的锅炉进行说明。本发明第四实施例的锅炉的基本结构具有与之前说明的第一实施例相同的部分。因此，在下面的说明中，对与第一实施例相同的部分赋予与第一实施例相同的附图标记并省略其详细的说明，而主要对与第一实施例不同的结构进行说明。
图10是本发明第四实施例的锅炉的纵剖面的说明图。图11是沿图10的XI-XI线的横剖面的简略说明图。图12是沿图10的XII-XII线的横剖面的简略说明图。图13是沿图10的XIII-XIII线的横剖面的简略说明图。
如图10等中所示，本实施例的锅炉1采用具有环形排列的水管组的罐体10、以及配置于这些水管组的中央部的燃烧器40而构成。在燃烧器40的上方位置，设有将燃烧用空气供给到燃烧器40的风箱50。
罐体10在上部集水管11和下部集水管12之间立设有多个水管组(内侧水管组20、外侧水管组30)而构成。这些水管组20、30大致同心地环形排列，距内侧水管组20隔开既定间隔地设有外侧水管组30，在内侧水管组20和外侧水管组30之间形成环形气体流路60。
在该罐体10的内表面(侧面、上表面、下表面)设有隔热部件。更具体地说，在水管组20、30的轴向侧面填充设有侧面隔热部71，在水管组20、30的上端侧(罐体10的上表面)填充设有上侧隔热部72，在水管组20、30的下端侧(罐体10的下表面)填充设有下侧隔热部73。上侧隔热部72在罐体10的上表面以加工面为平面的方式填充着隔热部件。下侧隔热部73在罐体10的下表面以加工面为凹形的方式填充着隔热部件，具有中央凹陷部73A、倾斜部73B以及平面部73C。
在本实施例中，内侧水管组20采用多个内侧水管21和第一纵鳍板部24而构成。各内侧水管21以隔开大致均等的既定间隔的状态构成环形。在各内侧水管21之间，以消除相邻的内侧水管21之间的间隙的方式连接着第一纵鳍板部24。也就是说，在本实施例中，通过采用该第一纵鳍板部24而使得内侧水管组20以紧密接触的状态环形构成。
另外，各内侧水管21的下端部21a形成缩径部。在本实施例的内侧水管组20中，该缩径的下端部21a周边的空间起到环形形成的内侧气体流路25(相当于本发明的“气体流路”)的作用。也就是说，该内侧气体流路25起到将在内侧水管组20内部生成的气体导向环形气体流路60的作用。
在本实施例中，外侧水管组30采用多个外侧水管31和第二纵鳍板部34而构成。各外侧水管31以隔开大致均等的既定间隔的状态构成环形。在各外侧水管31之间，以消除相邻的外侧水管31之间的间隙的方式连接着第二纵鳍板部34。也就是说，在本实施例中，通过采用该第二纵鳍板部34而使得外侧水管组30以紧密接触的状态环形构成。
另外，各外侧水管31的上端部31a形成缩径部。在本实施例的外侧水管组30中，该缩径的上端部31a周边的空间起到环形的外侧气体流路35的作用。该外侧气体流路35起到将导入到环形气体流路60内的气体导向排气筒90侧的作用。也就是说，在内侧水管组20内部生成的气体经由内侧气体流路25、环形气体流路60、以及外侧气体流路35而集中到排气筒90，并经由该排气筒90被排出到罐体10的外部。
在构成内侧水管组20的各内侧水管21上，在下端部21a及其上方位置上(内侧气体流路25附近)设有多个第一柱式翅片22(相当于本发明的“扩大传热面”)。更具体地说，从面向环形气体流路60侧的各内侧水管21的大致中央部到下方位置，设有多个第一柱式翅片22。在位于设有第一柱式翅片22的部位的下游侧(气体流的下游侧)的内侧水管21上，在其环形气体流路60侧设有多个平板状的第一翅片23(相当于本发明的“平板状翅片”)。
另外，在构成外侧水管组30的各外侧水管31上，在内侧气体流路25的附近设有多个第二柱式翅片32(相当于本发明的“扩大传热面”)。更具体地说，从面向环形气体流路60侧的各外侧水管31的大致中央部到下方位置，设有多个第二柱式翅片32。在位于设有第二柱式翅片32的部位的下游侧(气体流的下游侧)的外侧水管31上，在其环形气体流路60侧设有多个平板状的第二翅片33(相当于本发明的“平板状翅片”)。
也就是说，在本实施例中，在内侧气体流路25附近的内侧水管组20(构成该内侧水管组20的内侧水管21)和外侧水管组30(构成该外侧水管组30的外侧水管31)上，设有柱式翅片(第一柱式翅片22、第二柱式翅片32)，在这些柱式翅片的下游侧(气体流的下游侧)设有平板状的翅片(第一翅片23、第二翅片33)。在本实施例中，第一翅片23和第二翅片33相对于气体流(垂直方向的流动)成80°的倾斜角度(相对于水平方向成10°的倾斜角度)地设置。另外，在本实施例中，该平板状的第一翅片23和第二翅片33的高度优选为6mm～12mm左右。而且，在本实施例中，所有的平板状的第一翅片23和第二翅片33的高度不仅可以相同，也可以根据需要来改变其高度。例如，可以将位于下方的平板状的第一翅片23和第二翅片33的高度设为6mm，将位于上方的平板状的第一翅片23和第二翅片33的高度设为12mm。也就是说，下方的翅片(横鳍板)从水管外周面延伸的长度比上方的翅片(横鳍板)从水管外周面延伸的长度短。
并未特别限定构成本实施例的锅炉1的燃烧器40的结构，可以适用采用气体燃料或液体燃料中任一种的燃烧器。也就是说，在本实施例中，在具有环形的水管组20、30的罐体10内，只要是可以适当形成火焰F的燃烧器40，则可以采用任意结构的燃烧器。
本实施例的锅炉1如上所述地构成，基于该结构而能够得到如下作用效果。下面，采用上述的附图(图10～图13)来具体地说明该作用效果。
在本实施例中，如图10所示，从设置于内侧水管组20中央部的燃烧器40朝向下方形成火焰F(燃烧气体)。在燃烧器40中生成的燃烧气体G0沿着内侧水管组20朝向下方流动。沿着内侧水管组20向下方流动的气体，在与罐体10的下表面(下侧隔热部73)相冲突后成为朝向周向呈放射状流动的气体G1(参照图10和图11)的流动，经由内侧气体流路25而被导入环形气体流路60内。更具体地说，沿着内侧水管组20向下方流动的气体，首先与形成下侧隔热部73的中央凹陷部73A相冲突，然后，沿着形成下侧隔热部73的倾斜部73B向斜上方流动，接着经由内侧气体流路25而被导入环形气体流路60内。
经由内侧气体流路25而被导入环形气体流路60内的气体G2，接着就沿着内侧水管组20和外侧水管组30朝向上方流动。此时，相应于设置于内侧水管组20和外侧水管组30上的平板状翅片(第一翅片23、第二翅片33)的倾斜角度，气体G2朝向上方流动。然后，向上方流动的气体G2，在与罐体10的上表面相冲突后成为朝向周向呈放射状流动的气体G3(参照图10和图13)的流动，经由外侧气体流路35而被集中到排气筒90，再经由该排气筒90排出到罐体10的外部。
在上述那样的气体流中，在燃烧器40内生成的火焰(燃烧气体)的热量由内侧水管组20和外侧水管组30所回收。
更具体地说，首先，在内侧水管组20的内表面侧(设有燃烧器40的一侧(燃烧室侧))，由气体G0、G1和内侧水管组20的内表面接触来进行热回收。然后，在气体G1通过内侧气体流路25时，气体G1与内侧水管组20(构成内侧水管组20的内侧水管21的下端部21a)和设置于内侧气体流路25附近的第一柱式翅片22接触来进行热回收。
然后，在气体G1通过内侧气体流路25后，气体与外侧水管组30的下端部相冲突，而且，由于在该内侧气体流路25附近设有柱式翅片22、32，从而促进了该内侧气体流路25附近的紊流状态。因此，在该内侧气体流路25附近，能够有效地进行第一柱式翅片22和第二柱式翅片32与气体的接触，进行高效的热回收。
接下来，在环形气体流路60内向上方流动的气体G2，与内侧水管组20、外侧水管组30、以及分别设置于水管组20、30上的平板状翅片(第一翅片23、第二翅片33)相接触，通过进行这些接触来对气体G2进行热回收。最后，在环形气体流路60内向上方流动的气体G3经由外侧气体流路35被集中到排气筒90中，在此期间，通过气体G3与外侧水管组30外侧(排气筒90侧)相接触来进行热回收。
根据本实施例，如上述那样构成锅炉1并使气体如上述那样在其罐体10内流动，减少了罐体的压损，从而能够得到如下的锅炉。即，扩大了可设置翅片等扩大传热面的部位，在该可设置部位上设置高耐久性的扩大传热面(翅片等)而可以防止扩大传热面的裂痕、脱落等，从而能够有效地进行热回收。
在本实施例的锅炉1中，以在燃烧器40内生成的燃烧气体容易流入气体流路25的方式，设定设置在内侧水管组20下端侧的下侧隔热部73的形状。更具体地说，沿着内侧水管组20向下方流动的气体，与构成罐体10下表面的下侧隔热部73的中央凹陷部73A相冲突，然后，沿着构成下侧隔热部73的倾斜部73B向斜上方流动，接着到达设有内侧气体流路25的平面部73C，而后经由该内侧气体流路25而被导入环形气体流路60内。这样，根据本实施例，通过将设置于罐体下部(内侧水管组的下端侧)的隔热部件(下侧隔热部73)加工成促进燃烧气体的流动的形状(凹形)，能够减小燃烧气体发生转向的区域(罐体下部)中的偏流，减小罐体的压损。
另外，在本实施例的锅炉1中，如上所述，由于罐体下部的偏流变小(罐体压损变小)，从而可以在温差变大的区域即内侧气体流路25附近设置大量的扩大传热面(柱式翅片22、32等)。在本实施例中，由于采用柱式翅片22、32作为扩大传热面，故即使成为过热状态，也难于在扩大传热面上产生裂痕、脱落等。因此，根据本实施例可以得到如下的锅炉，即，通过减少罐体的压损而扩大了可设置翅片等扩大传热面的部位，在该可设置部位上设置高耐久性的扩大传热面(翅片等)而可以防止扩大传热面的裂痕、脱落等，从而能够有效地进行热回收。而且，根据这样的结构，在内侧气体流路25附近设有柱式翅片22、32，从而能够在早期阶段就从燃烧气体进行热回收，在早期就降低燃烧气体温度，故能够降低热NOx的产生。
另外，在本实施例的锅炉1中，在设置于内侧气体流路25附近的柱式翅片22、32的下游侧，设有相对于气体流倾斜的平板状翅片23、33。根据这样的结构，可构成不浪费地更有效回收不能由柱式翅片22、32回收的热量的、可高效运转的锅炉1。
另外，在本实施例的锅炉1中，设置于柱式翅片22、32下游侧的平板状翅片23、33，相对于气体流以既定的角度倾斜设置，并且，气体在环形气体流路60内上升。也就是说，与相对于气体流成直角设置翅片的情况相比，本实施例的翅片23、33不阻碍气体的流动，从而能够获得可实现低压损的锅炉1。
而且，根据本实施例的锅炉1，如上述那样，可以有效地进行热回收，以此可以实现锅炉的小型化。也就是说，通过提高热回收率而可提高锅炉的运转效率，从而可相应地实现锅炉的小型化。
第五实施例
下面说明本发明第五实施例的锅炉。本发明第五实施例的锅炉的基本结构与之前说明的第四实施例相同。因此，在下面的说明中，对与第四实施例相同的部分赋予与第四实施例相同的附图标记并省略其详细的说明，而主要对与第四实施例不同的结构进行说明。
图14是本发明第五实施例的锅炉的纵剖面的说明图。更具体地说，图14是与之前说明的第四实施例的图10相当的说明图。
如之前说明的那样，本实施例的锅炉1基本上具有与第四实施例同样的结构，与第四实施例不同的仅仅是罐体10的下表面结构。更具体地说，在本实施例中，如图1 4所示，在水管组20、30的轴向侧面填充设有侧面隔热部71，在水管组20、30的上端侧(罐体10的上表面)填充设有上侧隔热部72，在水管组20、30的下端侧(罐体10的下表面)填充设有下侧隔热部83(下侧隔热部)。上侧隔热部72在罐体10的上表面以加工面为平面的方式填充着隔热部件。下侧隔热部33在罐体10的下表面以加工面为凸形的方式填充着隔热部件，具有中央凸部83A、凹陷部83B以及平面部83C。
本实施例的锅炉1如上所述地构成，基于该结构而能够获得如下的作用效果。下面，基于图14(根据需要也同时参照图11～图13)来具体地说明该作用效果。
在本实施例中，如图14所示，从设置于内侧水管组20中央部的燃烧器40朝向下方形成火焰F(燃烧气体)。在燃烧器40中生成的燃烧气体G0沿着内侧水管组20朝向下方流动。沿着内侧水管组20向下方流动的气体，在与罐体10的下表面(下侧隔热部83)相冲突后成为朝向周向呈放射状流动的气体G1的流动，经由内侧气体流路25而被导入环形气体流路60内。更具体地说，沿着内侧水管组20向下方流动的气体，首先被形成下侧隔热部83的中央凸部83A均匀地向周向分配，与凹陷部83B相冲突后，沿着该凹陷部83B向斜上方流动，接着经由内侧气体流路25而被导入环形气体流路60内。
经由内侧气体流路25而被导入环形气体流路60内的气体G2，接着就沿着内侧水管组20和外侧水管组30朝向上方流动。此时，相应于设置于内侧水管组20和外侧水管组30上的平板状翅片(第一翅片23、第二翅片33)的倾斜角度，气体G2朝向上方流动。然后，向上方流动的气体G2，在与罐体10的上表面相冲突后成为朝向周向呈放射状流动的气体G3的流动，经由外侧气体流路35而被集中到排气筒90，再经由该排气筒90排出到罐体10的外部。在这样的气体流中，在燃烧器40内生成的火焰(燃烧气体)的热量由内侧水管组20和外侧水管组30所回收。
根据本实施例，如上述那样构成锅炉1并使气体如上述那样在其罐体10内流动，从而能够得到如下的锅炉。即，通过减少罐体压损而扩大了可设置翅片等扩大传热面的部位，在该可设置部位上设置高耐久性的扩大传热面(翅片等)而可以防止扩大传热面的裂痕、脱落等，从而能够有效地进行热回收。
在本实施例的锅炉1中，以在燃烧器40内生成的燃烧气体容易流入气体流路25的方式，设定设置在内侧水管组20下端侧的下侧隔热部83的形状。更具体地说，沿着内侧水管组20向下方流动的气体，与构成罐体10下表面的下侧隔热部83的中央凸部83A相冲突而被向周向均匀分配，然后，沿着构成下侧隔热部83的凹陷部83B向斜上方流动，接着到达设有内侧气体流路25的平面部83C，而后经由该内侧气体流路25而被导入环形气体流路60内。这样，根据本实施例，通过将设置于罐体下部(内侧水管组的下端侧)的隔热部件(下侧隔热部83)加工成促进燃烧气体的流动的形状(凸形)，能够减小燃烧气体发生转向的区域(罐体下部)中的偏流，减小罐体的压损。
另外，与第四实施例同样地，在本实施例的锅炉1中，如上所述，由于罐体下部的偏流变小(罐体压损变小)，从而可以在温差变大的区域即内侧气体流路25附近设置大量的扩大传热面(柱式翅片22、32等)。在本实施例中，由于采用柱式翅片22、32作为扩大传热面，故即使成为过热状态，也难于在扩大传热面上产生裂痕、脱落等。因此，根据本实施例可以得到如下的锅炉，即，通过减少罐体压损而扩大了可设置翅片等扩大传热面的部位，在该可设置部位上设置高耐久性的扩大传热面(翅片等)而可以防止扩大传热面的裂痕、脱落等，从而能够有效地进行热回收。而且，根据这样的结构，在内侧气体流路25附近设有柱式翅片22、32，从而能够在早期阶段就从燃烧气体进行热回收，在早期就降低燃烧气体温度，故能够降低热NOx的产生。
而且，如上所述，本实施例的锅炉1除了设置于内侧水管组20下端侧的下侧隔热部件83的形状以外，具有与第四实施例同样的结构。因此，在该第五实施例中也可以得到之前说明的第四实施例所获得的全部效果。
其它实施例等
本发明并不限于上述实施方式和实施例(以下称为“上述实施方式等”)，在能够适用本发明主旨的范围内，可以根据需要进行各种变换来加以实施，而这些变化均包括在本发明的技术范围内。
在上述实施方式等中，对在内侧气体流路25(气体流路)附近的内侧水管组20和外侧水管组30双方上设置柱式翅片22、32的情况进行了说明，但本发明并不局限于该结构。因此，例如可以只在内侧气体流路25附近的外侧水管组30上设置柱式翅片。如上所述，由于气体从内侧水管组20向外侧水管组30连续地流动，故在环形气体流路60内，气体与外侧水管组30接触的时间比气体与内侧水管组20接触的时间长。因此，即使只在内侧气体流路25附近的外侧水管组30上设置柱式翅片，也可以比较有效地对燃烧气体进行热回收。
另外，在上述实施方式等中，对在内侧水管组的下端侧设置环形的内侧气体流路25(气体流路)的结构进行了说明，但是本发明并不局限于此。因此，例如也可以在内侧水管组的上端侧设置环形的内侧气体流路(相当于本发明的“气体流路”)。此时，在内侧水管组的上端侧设置内侧气体流路的情况下，为了提高热回收率(为了提高气体与水管组的接触时间)，优选将外侧气体流路设置在外侧水管组的下端侧。
而且，在上述实施方式等中，锅炉采用配设有大致同心圆状的两列水管组的罐体，但本发明并不局限于该结构，根据需要，也可以配置三列以上的水管组来构成罐体。假设在大致同心圆状地配置三列水管组(例如内侧水管组、中间水管组、外侧水管组)而构成罐体的情况下，若在内侧水管组的一端侧(例如下端侧)设置内侧气体流路，则优选在中间水管组的另一端侧(例如上端侧)设置中间气体流路，在外侧水管组的一端侧(例如下端侧)设置外侧气体流路。
另外，在上述实施方式等中，对采用圆柱形状的柱式翅片22、32的情况进行了说明，但本发明并不局限于该结构，只要是可适当地焊接到水管上的高耐久性的突起物，则可以采用任何形状。因此，也可以采用具有例如斜圆柱形状、椭圆柱形状(也包括斜椭圆柱形状)、棱柱形状(也包括斜棱柱形状)、圆锥形状(也包括斜圆锥形状)、棱锥形状(也包括斜棱锥形状)等形状的柱式翅片。
而且，在上述实施方式等中，并未对燃烧器40的结构进行特别的说明，本发明并不限于任何特定的结构，例如可以采用图15和图16所示的燃烧器40。在此，图15表示本发明实施例的燃烧器的纵剖面的说明图。图16表示图15所示的燃烧器的仰视图。
构成本实施例的锅炉1的燃烧器40设置在风箱50内的隔壁171上(参照图15)，该风箱50是向该燃烧器40供给燃烧用空气的空气供给机构。具体地说，将构成燃烧器40的载置板41从上方载置于隔壁171上，并利用螺栓等紧固机构(省略图示)将载置板41紧固于隔壁171上，从而将燃烧器40设置于风箱50内的隔壁171上。
本实施例的燃烧器40如图15和图16所示，例如包括：将液体燃料喷雾的喷嘴部42(第一喷嘴部42a、第二喷嘴部42b)(燃料喷出部)；以末端位于第一喷嘴部42a附近的方式设置的点火器43；用于使从风箱50供给的空气与从喷嘴部42喷射的液体燃料相混合而设置的空气供给路径(一次空气供给用的第一空气供给路径44、二次空气供给用的第二空气供给路径45)；用于将从第一空气供给路径44供给的空气喷向燃烧室16侧的中央空气喷出部46；以及将从第二空气供给路径45供给的空气喷向燃烧室16侧的多个周围空气喷出部47(空气喷出部)(第一周围空气喷出部47a～第六周围空气喷出部47f)。
本实施例的喷嘴部42设有：在低燃烧时和高燃烧时将液体燃料喷雾的第一喷嘴部42a；以及只在高燃烧时将液体燃料喷雾的第二喷嘴部42b。也就是说，喷嘴部42具有在低燃烧时(和高燃烧时)成为燃料供给状态的第一喷嘴部42a和在高燃烧时与第一喷嘴部42a一起成为燃料供给状态的第二喷嘴部42b，根据锅炉的燃烧负荷来适当地切换各喷嘴部42的燃料供给状态。即，根据需要来开关控制各喷嘴部42a、42b。
构成燃烧器40的第一空气供给路径44采用设置在喷嘴部42外侧的第一筒部件54而构成，第二空气供给路径45采用第一筒部件54而构成。也就是说，第一筒部件54内侧区域起到第一空气供给路径44的作用，而形成于第一筒部件54和第二筒部件55之间的区域起到第二空气供给路径45的作用。在第二筒部件55的上端部，形成越向上方则越向外扩张的扩张部55A。设置具有这样形状的扩张部55A是为了使从风箱50供给的空气沿第二空气供给路径45内的横截面方向均匀地流动。若并未设置该扩张部55A，则空气流会附着在第二筒部件55的内壁上流动，从而导致空气在第二空气供给路径45内的横截面方向上不均匀地流动。
在第一筒部件54的末端部(锅炉1的燃烧室16侧的端部)上，设有穿设了中央空气喷出部46的第一空气供给板56，从风箱50供给的空气通过该中央空气喷出部46而被喷向燃烧室16侧。另外，在第二筒部件55的末端部(锅炉1的燃烧室16侧的端部)上，设有具有多个周围空气喷出部47的第二空气供给板57，从风箱50供给的空气不仅通过该中央空气喷出部46、还通过这些多个周围空气喷出部47而被喷向燃烧室16侧。
如图15和图16所示，周围空气喷出部47(空气喷出部)设置在喷嘴部42的周围。该周围空气喷出部47以向内侧喷出空气的方式构成，从而防止在燃烧器40中生成的气体向外侧扩散。根据这样的结构，液体燃料和燃烧开始阶段的火焰(气体)难于接触罐体10的内侧水管组20，故能消除燃烧器40附近不良的不完全燃烧，有效地防止CO、煤尘的产生。
本实施例的周围空气喷出部47具有：将从各周围空气喷出部47(第一周围空气喷出部47a～第六周围空气喷出部47f)喷出的空气导向内侧(喷嘴部42侧)方向的引导部58(第一引导部58a～第六引导部58f)；以及促进从各周围空气喷出部47(第一周围空气喷出部47a～第六周围空气喷出部47f)喷出的空气扩散的扩散部59(第一扩散部59a～第六扩散部59f)。
更具体地说，在本实施例中，在第二空气供给板57上，穿设有六个大致梯形的贯通孔部51(第一贯通孔部51a～第六贯通孔部51f)，在各贯通孔部51的外周侧(远离喷嘴部42的一侧)，用板状部件构成引导部58(第一引导部58a～第六引导部58f)。该引导部58以覆盖各贯通孔部51的一部分的方式构成，在本实施例中，并未由该引导部58覆盖的部分起到促进从周围空气喷出部47喷出的空气扩散的扩散部59(第一扩散部59a～第六扩散部59f)的作用。
各引导部58使板状部件倾斜地构成，以使从各周围空气喷出部47喷出的空气的至少一部分(主要是贯通孔部51的由引导部58覆盖的区域的空气)向内侧(喷嘴部42侧)方向喷出。此时的倾斜角度θ(安装角度)优选20°～60°左右。
另外，设定各引导部58的高度，以防止从喷嘴部42呈锥形(以喷嘴部42为顶点的三棱锥状)喷雾的液体燃料与各引导部58接触。
如上所述，扩散部59(第一扩散部59a～第六扩散部59f)是贯通孔部51中并未被引导部58所覆盖的部分(在图15和图16中由虚线所包围的区域)。在该部分(扩散部59)上，由于并未设置引导部58等那样的、用于对通过第二空气供给路径45供给的空气进行整流的要素，故从扩散部59喷出的空气急剧扩大。
因此，在本实施例的燃烧器40中，从周围空气喷出部47喷出的空气被引导部58导向内侧方向，并且，该空气的一部分在扩散部59的作用下被促进扩散。
在本实施例的燃烧器40中，通过适当地切换(开关控制)喷嘴部42的燃料供给状态，可以切换到停止状态、低燃烧状态和高燃烧状态中的任一状态。也就是说，可以在燃烧状态持续时、从低燃烧向高燃烧切换或者从高燃烧向低燃烧切换。
一般来说，向燃烧器40供给空气的供给量采用设置在风箱50和鼓风机之间的管道内的风门(未图示)、控制鼓风机的转速的变频器等(未图示)来进行调整。并且，相应于液体燃料的供给量来供给该空气。例如，在采用具有同样燃料供给性能的两个喷头所构成的燃烧器中，若设从任一方的喷头喷射液体燃料时(低燃烧时)供给的空气量为“1”，则从双方的喷头喷射液体燃料时(高燃烧时)供给的空气量为“2”。采用风门、变频器来进行该空气量的调整。
如图15等所示，在如上所述构成并起作用的燃烧器40中，以向内侧喷出来自周围空气喷出部47的空气的方式设置引导部58。因此，在燃烧器40中，以抑制扩散的状态朝向下方形成火焰F(燃烧气体)(省略图示)。因此，在燃烧器40中生成的燃烧气体G0沿着内侧水管组20向下方流动。沿着内侧水管组20朝下方流动的气体在与罐体10的下表面相冲突后，成为朝向周向呈放射状流动的气体G1的流动，经由内侧气体流路25而被导入环形气体流路60内。
经由内侧气体流路25而被导入环形气体流路60内的气体G2，接着就沿着内侧水管组20和外侧水管组30朝向上方流动。此时，相应于设置于内侧水管组20和外侧水管组30上的平板状翅片(第一翅片23、第二翅片33)的倾斜角度，气体G2朝向上方流动。然后，向上方流动的气体G2，在与罐体10的上表面相冲突后成为朝向周向呈放射状流动的气体G3的流动，经由外侧气体流路35而被集中到排气筒90，再经由该排气筒90排出到罐体10的外部。
在上述那样的气体流中，在燃烧器40内生成的火焰(燃烧气体)的热量由内侧水管组20和外侧水管组30所回收。
根据本实施例的燃烧器40，由于周围空气喷出部47具有引导部58，从而能够相应于罐体的结构(气体流路的位置等)来控制火焰(气体)的流动，从而实现有害物质的减少化(低煤尘化、低NOx化)。在本实施例中，罐体10的内侧气体流路25在下方构成环形，使气体相对于该内侧气体流路25均匀地流动，并且，将引导部58设定为朝内侧(喷嘴部42侧)喷出燃烧用空气的角度，以便于消除气体等与内侧水管组20的早期接触。若基于该结构而朝内侧喷出燃烧用空气，则液体燃料和燃烧开始阶段的火焰(气体)难于与罐体10的内侧水管组20相接触，从而消除燃烧器40附近不良的不完全燃烧，能够有效地防止CO、煤尘的产生。
此外，根据该结构，由于在喷嘴部42的周围设有多个周围空气喷出部47，故形成了分割火焰而能够实现低NOx化。
而且，根据该结构，由于具有引导部58，使得燃烧用空气集中而能以高速与液体燃料相接触，故使得火焰的燃烧状态接近气化燃烧、能够实现低NOx化。另外，通过这样设置引导部58来提高喷出的燃烧用空气的流速，从而卷入引导部58周围的气体(成为自身再循环的状态)，故能够实现低NOx化。
另外，构成本实施例的燃烧器40的周围空气喷出部47不仅具有发挥上述各种效果的引导部58，还具有扩散部59。该扩散部59如之前说明的那样，是贯通孔部51中并未被引导部58所覆盖的部分(参照图15和图16)。也就是说，由于未在该扩散部59上设置引导部58等那样的、用于对空气进行整流的要素，故从扩散部59喷出的空气在扩散部59的边缘部分(贯通孔部51的边缘部分)急剧扩大。这样，在燃烧器40的附近，在空气中产生小的紊流，能够使得从喷嘴部42喷射的液体燃料和空气的混合状态局部不均匀。本实施例的燃烧器40具有这样的扩散部59，故不仅能形成良好的混合状态，还能够有意地形成局部不均匀的混合状态。也就是说，在本实施例中，通过设置扩散部59而可在燃烧器40附近形成浓淡燃烧的燃烧状态，故可降低气体的温度，降低NOx值。当然，根据该结构，由于周围空气喷出部47具有扩散部59，故能够有效地混合液体燃料和燃烧用空气来实现低煤尘化。
如上所述，采用了本实施例的燃烧器40(参照图15等)的锅炉1，通过抑制罐体10的燃烧室16内的气体扩散来降低CO和煤尘、通过在罐体10内形成的适当的排气循环流来降低气体的温度、通过形成适当的分割火焰来降低气体的温度、以及通过由扩散部59形成的浓淡燃烧来降低气体的温度这些效果协同作用，能够实现NOx的降低、CO的降低、以及煤尘的降低等。
而且，在上述实施方式等中，对在构成罐体的各水管上设置柱式翅片和平板状翅片作为扩大传热面的情况进行了说明，但本发明并不局限于该结构，在各水管上设置多个种类的(例如形状不同的)平板状翅片的结构也属于本发明的技术范围。因此，例如本发明的其它实施例的锅炉也可以采用图17、图18和图19中所示的结构。
在此，图17是本发明的其它实施例的锅炉的纵剖面的说明图。图18是沿图17的Z1-Z1线的横剖面的简略说明图(局部放大图)。图19是沿图17的Z2-Z2线的横剖面的简略说明图(局部放大图)。本实施例的锅炉的基本结构与第三实施例中所说明的锅炉同样，仅在设置于各水管上的翅片的结构方面有所不同。因此，在下面的说明中，对与第三实施例相同的部分赋予与第三实施例相同的附图标记并省略其详细的说明，而主要对与第三实施例不同的结构进行说明。
如图17等中所示，在本实施例的锅炉中，在各水管21、31的下方位置，设有相对于气体流(垂直方向的流动)成80°的倾斜角度(相对于水平方向成10°的倾斜角度)的平板状的扩大传热面(下方内侧横鳍板122、下方外侧横鳍板132)。另外，在各水管21、31的上方位置，设有相对于气体流(垂直方向的流动)成80°的倾斜角度(相对于水平方向成10°的倾斜角度)的平板状的翅片(上方内侧横鳍板123、上方外侧横鳍板133)。也就是说，根据本实施例，设置于下方的鳍板122、132和设置于上方的鳍板123、133以同样的角度(倾斜角度)安装在水管21、31上。
另外，如图18所示，在构成本实施例的锅炉的各内侧水管21的下方设有下方内侧横鳍板122(相当于本发明的“扩大传热面”)，在各外侧水管31的下方设有下方外侧横鳍板132(相当于本发明的“扩大传热面”)。本实施例的下方内侧横鳍板122和下方外侧横鳍板132的高度设定为6mm左右。
而且，如图19所示，在构成本实施例的锅炉的各内侧水管21的上方设有上方内侧横鳍板123(相当于本发明的“平板状的翅片”)，在各外侧水管31的上方设有上方外侧横鳍板133(相当于本发明的“平板状的翅片”)。在此，在上方内侧横鳍板123和上方外侧横鳍板133的末端部分别设有切口(上方内侧横鳍板切口部123A、上方外侧横鳍板切口部133A)。本实施例的上方内侧横鳍板123和上方外侧横鳍板133的高度设定为12mm左右。
如上所述，在本实施例中，所有的扩大传热面均采用平板状的翅片(横鳍板)构成，下方的翅片(横鳍板)122、132从水管外周面延伸的长度比上方的翅片(横鳍板)123、133从水管外周面延伸的长度短。
由于本实施例的锅炉如上述那样构成，故能够得到与之前说明的各实施例同样的效果。也就是说，即使在设置横鳍板122、132来代替柱式翅片的情况下，通过适当地设定该横鳍板122、132的高度等，也能够承受既定的热应力、进行有效的热回收。
另外，根据本实施例，设置于下方的鳍板122、132和设置于上方的鳍板123、133以同样的角度(倾斜角度)安装在水管21、31上，故能够减少制造时的工时等，从而提高锅炉制造时的制造效率。
另外，在本实施例中，对以相对于气体流(垂直方向的流动)成80°的倾斜角度(相对于水平方向成10°的倾斜角度)的方式将鳍板122、123、132、133设置于水管21、31上的情况进行了说明，但是本发明并不局限于该结构，只要是设置于下方的鳍板和设置于上方的鳍板以同样的倾斜角度安装于水管上，则不特别限定其倾斜角度。因此，例如，设置于下方的鳍板122、132和设置于上方的鳍板123、133相对于气体流(垂直方向的流动)成40°的倾斜角度(相对于水平方向成60°的倾斜角度)地安装于水管21、31上的结构，也属于本发明的技术范围。

Claims (6)

1.一种锅炉，包括具有环形排列的内侧水管组和外侧水管组的罐体、以及配置于上述内侧水管组的中央部的燃烧器，其特征在于，
构成上述内侧水管组的相邻的内侧水管之间，除了设有气体流路的部分以外均被封闭；
在上述气体流路附近的上述内侧水管组和上述外侧水管组的至少一方上，设有扩大传热面。
2.如权利要求1所述的锅炉，其特征在于，在上述气体流路附近的上述内侧水管组和上述外侧水管组上，设有上述扩大传热面；
上述外侧水管组设有比上述内侧水管组更多的上述扩大传热面。
3.如权利要求1所述的锅炉，其特征在于，仅在上述气体流路附近的上述外侧水管组上设置上述扩大传热面。
4.如权利要求1至3中任一项所述的锅炉，其特征在于，上述气体流路在上述内侧水管组的一端侧设置成环状。
5.如权利要求1至4中任一项所述的锅炉，其特征在于，在设置于上述气体流路附近的上述扩大传热面的下游侧，设有相对于气体流倾斜的平板状的翅片。
6.如权利要求5所述的锅炉，其特征在于，上述平板状的翅片相对于上述气体流倾斜的角度为20°～85°。
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