JP2001041402A - Oxygen combustion water tube boiler - Google Patents
Oxygen combustion water tube boilerInfo
- Publication number
- JP2001041402A JP2001041402A JP11218853A JP21885399A JP2001041402A JP 2001041402 A JP2001041402 A JP 2001041402A JP 11218853 A JP11218853 A JP 11218853A JP 21885399 A JP21885399 A JP 21885399A JP 2001041402 A JP2001041402 A JP 2001041402A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- water
- bank
- burner
- oxygen
- water pipe
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は酸素燃焼水管ボイラ
ーに係り、その目的は炉壁水管からなる放射伝熱面にて
燃焼熱の殆どを吸収することが可能であって、対流伝熱
面となるバンク水管を必要とせず、しかも排ガス損失を
大幅に低減することができる酸素燃焼水管ボイラーを提
供することにある。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an oxy-combustion water pipe boiler. An object of the present invention is to provide an oxyfuel water pipe boiler that does not require a bank water pipe and that can significantly reduce exhaust gas loss.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来より使用されてきた各種のボイラー
装置の中で、水管ボイラーは種々の長所を備えた最も近
代的なボイラーとして、近年その設置基数の増加が目立
っており、中でも自然循環方式の曲管式ボイラーは最も
一般的な中小型水管ボイラーとして広く使用されてい
る。従来の曲管式水管ボイラーは図１３に示すように、
バーナー（Ａ）によって加熱される燃焼室（Ｂ）と、燃
焼室（Ｂ）内に面して配置された炉壁水管（Ｃ）と、燃
焼室（Ｂ）にて発生した燃焼ガスを排気筒（Ｅ）へと導
く通路となるバンク部（Ｆ）と、このバンク部（Ｆ）内
に配置されたバンク水管（Ｄ）とを備えてなるものであ
る。この水管ボイラーでは、空気中に含まれる酸素を使
用してバーナー（Ａ）を燃焼室（Ｂ）内で燃焼させ、そ
の放射伝熱により炉壁水管（Ｃ）を加熱し、燃焼ガスの
対流伝熱によりバンク水管（Ｄ）を加熱することによっ
て、蒸気を発生させている。2. Description of the Related Art Among various types of boilers conventionally used, a water tube boiler is the most modern boiler having various advantages, and the number of installed boilers has been increasing in recent years. The curved tube boiler is widely used as the most common small and medium water boiler. As shown in FIG. 13, a conventional curved pipe type water pipe boiler is as follows.
A combustion chamber (B) heated by the burner (A), a furnace wall water pipe (C) arranged inside the combustion chamber (B), and a combustion gas generated in the combustion chamber (B). (E) and a bank water pipe (D) disposed in the bank (F). In this water tube boiler, the burner (A) is burned in the combustion chamber (B) by using oxygen contained in the air, and the radiant heat of the burner (A) heats the furnace wall water tube (C) so that the convective transfer of the combustion gas occurs. The steam is generated by heating the bank water pipe (D) with heat.
【０００３】[0003]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図１３
に示すような従来の水管ボイラーでは、空気中に含まれ
る酸素を使用して燃焼を行うものであるから、空気に含
まれる窒素等の他の成分は燃焼に全く寄与せず、単に高
温の排ガスとして排出されるだけとなり、排ガス損失を
増加させる原因となっていた。また、熱吸収は炉壁水管
（Ｃ）によって構成される放射伝熱面と、バンク水管
（Ｄ）によって構成される対流伝熱面の両方で行われる
が、その比率は６０：４０〜７０：３０程度であり、放
射伝熱面における熱吸収の割合が低かった。これは、燃
焼に寄与しない空気中の窒素等の加熱に燃焼熱が使用さ
れ、火炎温度が低くなることで放射伝熱面における熱負
荷が抑えられるためである。勿論、放射伝熱面を大きく
とれば燃焼熱の吸収量は増加し、対流伝熱面が小さくて
も蒸発能力の維持は可能であるが、設備費、設置面積等
の面より不利となるため、対流伝熱面を大きくすること
によって対応せざるを得ず、ボイラーのコンパクト化を
十分に達成することができなかった。本発明は、かかる
実情に鑑みてなされたものであって、放射伝熱面にて燃
焼熱の殆どを吸収することができて対流伝熱面を必要と
せずに十分な蒸気を発生させることが可能で、排ガス損
失も大幅に低減させることができる酸素燃焼水管ボイラ
ーを提供しようとするものである。However, FIG.
In a conventional water tube boiler as shown in Fig. 1, since combustion is performed using oxygen contained in the air, other components such as nitrogen contained in the air do not contribute to the combustion at all, and simply generate high-temperature exhaust gas. And exhaust gas loss was increased. The heat absorption is performed on both the radiant heat transfer surface formed by the furnace wall water pipe (C) and the convection heat transfer surface formed by the bank water pipe (D), and the ratio is 60:40 to 70: It was about 30 and the ratio of heat absorption on the radiation heat transfer surface was low. This is because the combustion heat is used to heat nitrogen or the like in the air that does not contribute to combustion, and the heat load on the radiation heat transfer surface is suppressed by lowering the flame temperature. Of course, if the radiant heat transfer surface is large, the amount of absorption of combustion heat increases, and even if the convection heat transfer surface is small, the evaporation ability can be maintained, but it is disadvantageous in terms of equipment cost, installation area, etc. However, the size of the convection heat transfer surface must be increased, and the boiler cannot be made sufficiently compact. The present invention has been made in view of such circumstances, and it is possible to absorb most of the heat of combustion on the radiation heat transfer surface and generate sufficient steam without requiring a convection heat transfer surface. It is an object of the present invention to provide an oxyfuel water pipe boiler which is possible and can greatly reduce exhaust gas loss.
【０００４】[0004]
【課題を解決するための手段】請求項１に係る発明は、
バーナーにより加熱される燃焼室と、該燃焼室と隣接し
て設けられ燃焼室にて発生した燃焼ガスを排気筒へと導
く通路を備えたバンク部と、前記燃焼室内に面して配置
された炉壁水管と、前記バンク部の燃焼ガス通路中に配
置されたバンク水管とを備え、水ドラムと蒸気ドラムと
の間を連結するこれらの水管を加熱して蒸気を発生させ
る水管ボイラーであって、前記バーナーには酸素もしく
は酸素富化空気が供給されるとともに、前記バンク水管
の本数が水ドラム内の蒸気溜まりを防止し得る最小限程
度の本数に設定されてなることを特徴とする酸素燃焼水
管ボイラーに関する。請求項２に係る発明は、前記水ド
ラムと蒸気ドラムとの間を連結する水管の一部を非加熱
降水管として前記バンク部内に配設したことを特徴とす
る請求項１記載の酸素燃焼水管ボイラーに関する。これ
らの発明を提供することにより、上記課題を悉く解決す
る。The invention according to claim 1 is
A combustion chamber heated by a burner, a bank provided adjacent to the combustion chamber, and provided with a passage for guiding combustion gas generated in the combustion chamber to an exhaust stack, and disposed facing the combustion chamber. A water tube boiler comprising: a furnace wall water tube; and a bank water tube disposed in a combustion gas passage of the bank portion, and heating these water tubes connecting between a water drum and a steam drum to generate steam. The burner is supplied with oxygen or oxygen-enriched air, and the number of the bank water pipes is set to a minimum number that can prevent accumulation of steam in a water drum. Related to water tube boilers. The invention according to Claim 2 is characterized in that a part of a water pipe connecting between the water drum and the steam drum is disposed in the bank as a non-heated downcomer pipe. Regarding boilers. By providing these inventions, the above problems are completely solved.
【０００５】[0005]
【発明の実施の形態】以下、本発明に係る酸素燃焼水管
ボイラー（以下、単に水管ボイラーと称す）の好適な実
施形態について図面に基づいて説明する。図１は本発明
に係る水管ボイラーの断面平面図であり、図２は図１の
Ａ−Ａ線断面図、図３は図１のＢ−Ｂ線断面図である。
本発明に係る水管ボイラーは、水ドラム（１）と蒸気ド
ラム（２）との間を連結する水管を加熱して蒸気を発生
させる自然循環方式の曲管式水管ボイラーであって、そ
の内部はバーナー（３）によって加熱される燃焼室
（４）と、燃焼室（４）と隣接して設けられ燃焼室にて
発生した燃焼ガスを排気筒（６）へと導くバンク部
（５）とに分かれている。バンク部（５）は燃焼ガスの
通路となる燃焼ガス通路（５１）と、断熱材により囲ま
れて燃焼ガスの通路とならない非加熱部（５２）とから
構成され、燃焼室（４）には燃焼室内に面して炉壁水管
（７）が配設され、燃焼ガス通路（５１）中にはバンク
水管（８）が配設されている。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Preferred embodiments of an oxyfuel water pipe boiler (hereinafter simply referred to as a water pipe boiler) according to the present invention will be described below with reference to the drawings. 1 is a sectional plan view of a water tube boiler according to the present invention, FIG. 2 is a sectional view taken along line AA of FIG. 1, and FIG. 3 is a sectional view taken along line BB of FIG.
A water tube boiler according to the present invention is a natural circulation type curved water tube boiler that generates a steam by heating a water tube connecting a water drum (1) and a steam drum (2), and the inside thereof is A combustion chamber (4) heated by the burner (3) and a bank (5) provided adjacent to the combustion chamber (4) and guiding combustion gas generated in the combustion chamber to an exhaust pipe (6). I know. The bank portion (5) is composed of a combustion gas passage (51) serving as a combustion gas passage and a non-heating portion (52) surrounded by a heat insulating material and not serving as a combustion gas passage. A furnace wall water pipe (7) is provided facing the combustion chamber, and a bank water pipe (8) is provided in the combustion gas passage (51).
【０００６】本発明に係る水管ボイラーの第一の特徴
は、バーナー（３）に酸素もしくは酸素富化空気を供給
して燃焼させる構成にある。すなわち、従来の水管ボイ
ラーではバーナーは空気（大気）中に含まれる酸素を使
用して燃焼するが、本発明に係る水管ボイラーでは酸素
又は酸素富化空気中に含まれる酸素を使用して燃焼する
のである。酸素富化空気とは酸素濃度２２％（容積比）
以上の空気を指し、本発明においては酸素濃度が高い酸
素富化空気ほど好ましく使用され、酸素１００％とする
ことが最も好ましい。酸素もしくは酸素富化空気は、
０．５〜１ｋｇ／ｃｍ2 の高圧で重油等の燃料と共にバ
ーナー（３）に供給されて燃焼に供される。The first feature of the water tube boiler according to the present invention is that the burner (3) is supplied with oxygen or oxygen-enriched air and burned. That is, in the conventional water tube boiler, the burner burns using oxygen contained in air (atmosphere), but in the water tube boiler according to the present invention, it burns using oxygen or oxygen contained in oxygen-enriched air. It is. Oxygen-enriched air is oxygen concentration 22% (volume ratio)
In the present invention, the oxygen-enriched air having a higher oxygen concentration is preferably used, and the most preferable is 100% oxygen. Oxygen or oxygen-enriched air
The fuel is supplied to the burner (3) together with a fuel such as heavy oil at a high pressure of 0.5 to 1 kg / cm 2 and is subjected to combustion.
【０００７】本発明に係る水管ボイラーでは、酸素もし
くは酸素富化空気を供給してバーナー（３）を燃焼させ
ることによって、後述する試験例からも明らかな如く、
断熱火炎温度を空気燃焼時に比べて４００〜５００℃上
げることができ、これによって燃焼室（４）の炉壁水管
（７）からなる放射伝熱面での熱負荷は空気燃焼時の２
〜３倍に達する。In the water tube boiler according to the present invention, by burning oxygen or oxygen-enriched air to burn the burner (3), as will be apparent from a test example described later,
The adiabatic flame temperature can be raised by 400 to 500 ° C. as compared with the time of air combustion, whereby the heat load on the radiant heat transfer surface composed of the furnace wall water pipe (7) of the combustion chamber (4) is reduced by 2 times during air combustion.
Reaches ~ 3 times.
【０００８】本発明に係る水管ボイラーの第二の特徴
は、燃焼ガス通路（５１）中に配置されたバンク水管
（８）の本数を極端に少なくした点にある。すなわち、
従来の水管ボイラーでは、燃焼ガス通路（５１）中のバ
ンク水管（８）は碁盤目配列や千鳥配列により通路内全
体にわたって規則的に密集配置されているが、本発明に
係る水管ボイラーでは、燃焼ガス通路側の内壁の内側に
二列と、燃焼室と燃焼ガス通路とを区切る水管群（バッ
フル）の内側に一列設けられているのみであって、これ
らの水管列の間には水管の存在しない空間通路が形成さ
れている。そして、燃焼ガス通路（５１）において、バ
ンク水管（８）が占める面積よりもこの空間通路の面積
の方が広くなっている。A second feature of the water pipe boiler according to the present invention is that the number of bank water pipes (8) arranged in the combustion gas passage (51) is extremely reduced. That is,
In the conventional water pipe boiler, the bank water pipes (8) in the combustion gas passage (51) are regularly arranged densely throughout the passage in a checkerboard arrangement or a staggered arrangement. Only two rows are provided inside the inner wall on the gas passage side and one row is provided inside a water pipe group (baffle) that separates the combustion chamber and the combustion gas passage, and there is a water pipe between these water pipe rows. No space passage is formed. In the combustion gas passage (51), the area of the space passage is larger than the area occupied by the bank water pipe (8).
【０００９】本発明に係る水管ボイラーにおいて、バン
ク水管（８）の本数を従来のものと比べて大幅に減らす
ことができるのは、酸素もしくは酸素富化空気を供給し
てバーナー（３）を燃焼させることによって、燃焼室の
放射伝熱面での熱負荷を空気燃焼時の２〜３倍に上げる
ことができることができるためである。つまり、燃焼室
（４）の炉壁水管（７）からなる放射伝熱面にてバーナ
ーの燃焼熱の殆どを吸収することが可能となるために、
バンク水管（８）からなる対流伝熱面を必要としないの
である。但し、バンク水管（８）を完全に無くすと、水
ドラム（１）の中央部に蒸気溜まりが発生し、ドラム表
面の熱伝達が阻害され鉄部の高温酸化による焼損が生じ
るため、本発明ではバンク水管（８）を完全には無くさ
ずに水ドラム内の蒸気溜まりを防止し得る最小限程度の
本数に設定する。In the water pipe boiler according to the present invention, the number of the bank water pipes (8) can be significantly reduced as compared with the conventional one, because the burner (3) is burned by supplying oxygen or oxygen-enriched air. By doing so, the heat load on the radiant heat transfer surface of the combustion chamber can be increased two to three times as compared with the time of air combustion. In other words, since it becomes possible to absorb most of the combustion heat of the burner on the radiation heat transfer surface composed of the furnace wall water pipe (7) of the combustion chamber (4),
It does not require a convection heat transfer surface consisting of the bank water pipe (8). However, if the bank water pipe (8) is completely eliminated, a vapor pool is generated in the center of the water drum (1), heat transfer on the drum surface is hindered, and burning due to high-temperature oxidation of the iron part occurs. The number is set to a minimum number that can prevent the accumulation of steam in the water drum without completely losing the bank water pipe (8).
【００１０】また、本発明に係る水管ボイラーを蒸気タ
ービンとの組み合わせによる発電用途に供する場合、バ
ンク水管（８）を大幅に削減することによって得られる
燃焼ガス通路（５１）中の空間に、蒸気過熱器や高温型
エコノマイザを設置することもでき、設備全体をコンパ
クト化することが可能となる。When the water pipe boiler according to the present invention is used for power generation in combination with a steam turbine, steam in a combustion gas passage (51) obtained by greatly reducing the number of bank water pipes (8) is provided. Superheaters and high-temperature economizers can be installed, and the entire equipment can be made compact.
【００１１】本発明に係る水管ボイラーの第三の特徴
は、水ドラム（１）と蒸気ドラム（２）との間を連結す
る水管の一部を非加熱降水管（１０）としてバンク部
（５）内の非加熱部（５２）に配設した点にある。非加
熱部（５２）は、図１に示す如く、燃焼ガス通路（５
１）の突き当たり部（バーナー設置側の端部）に設けら
れた断熱壁であり、非加熱降水管（１０）は燃焼ガスに
よる加熱を防ぐためにこの断熱壁の内部に配設されてい
る。本発明に係る水管ボイラーでは、前記した如く放射
伝熱面の熱負荷が非常に高くなるため、このように非加
熱降水管（１０）を設けることにより、水循環経路を確
保して良好なボイラ水循環を達成している。また、バン
ク部（５）内に非加熱降水管（１０）を設けることによ
り、設備の設置面積を減らすことが可能となる。A third feature of the water pipe boiler according to the present invention is that a part of the water pipe connecting between the water drum (1) and the steam drum (2) is formed as a non-heated downcomer (10) and the bank section (5). ) In the non-heating portion (52). As shown in FIG. 1, the non-heating section (52)
The non-heated downcomer (10) is a heat insulating wall provided at the end of 1) (the end on the side where the burner is installed), and is disposed inside the heat insulating wall to prevent heating by the combustion gas. In the water tube boiler according to the present invention, since the heat load on the radiation heat transfer surface is extremely high as described above, by providing the unheated downcomer pipe (10) in this way, a water circulation path is secured and good boiler water circulation is achieved. Have achieved. Further, by providing the unheated downcomer (10) in the bank (5), the installation area of the equipment can be reduced.
【００１２】[0012]
【試験例】以下、本発明に係る水管ボイラーの効果を実
証するために行った試験結果を示す。但し、本発明は以
下の試験例に何ら限定されない。１．従来型ボイラーを使用した熱吸収率測定 図１３に示す従来型の水管ボイラーを使用して、酸素富
化による効果を確認するための燃焼試験を行った。試験
は、酸素２１％（容量比）の空気（大気）を供給してバ
ーナーを燃焼した場合と、１００％酸素を供給してバー
ナーを燃焼した場合のそれぞれについて、放射伝熱面
（燃焼室）での熱吸収率、対流伝熱面（バンク部）での
熱吸収率、全入熱量に対する燃焼室及びバンク部での総
熱吸収率について測定した。結果を表１に示す。Test Examples The results of tests performed to demonstrate the effect of the water tube boiler according to the present invention are shown below. However, the present invention is not limited to the following test examples. 1. Heat Absorption Rate Measurement Using Conventional Boiler Using a conventional water tube boiler shown in FIG. 13, a combustion test was conducted to confirm the effect of oxygen enrichment. In the test, a radiant heat transfer surface (combustion chamber) was used for burning the burner by supplying air (atmosphere) with 21% oxygen (volume ratio) and burning the burner by supplying 100% oxygen. , The heat absorption rate at the convection heat transfer surface (bank section), and the total heat absorption rate at the combustion chamber and the bank section with respect to the total heat input. Table 1 shows the results.
【表１】 [Table 1]
【００１３】表１に示されるように、空気燃焼時には総
熱吸収量に対する放射伝熱面での熱吸収量の割合が７０
％程度と低かったが、酸素富化燃焼時には総熱吸収量に
対する放射伝熱面での熱吸収量の割合が９０％程度と非
常に高かった。また、全入熱量に対する総熱吸収率は、
酸素富化燃焼時では１００％に近く、空気燃焼時に比べ
て１０％以上高かった。このことから、従来型の水管ボ
イラーでも、酸素富化空気を供給してバーナーを燃焼さ
せることにより、放射伝熱面において殆どの熱を吸収す
ることができることが分かった。As shown in Table 1, during air combustion, the ratio of the heat absorption on the radiation heat transfer surface to the total heat absorption is 70%.
%, But at the time of oxygen-enriched combustion, the ratio of the heat absorption on the radiation heat transfer surface to the total heat absorption was as high as about 90%. Also, the total heat absorption for the total heat input is
At the time of oxygen-enriched combustion, it was close to 100%, and was 10% or more higher than that at the time of air combustion. From this, it was found that even in the conventional water tube boiler, most of the heat can be absorbed on the radiation heat transfer surface by supplying oxygen-enriched air and burning the burner.
【００１４】２．本発明のボイラーを使用した熱吸収率
測定 本発明に係る水管ボイラー（図１乃至図３に示す構造の
もの）を使用し、１００％酸素を供給してバーナーを燃
焼した場合の放射伝熱面（燃焼室）での熱吸収率、対流
伝熱面（バンク部）での熱吸収率、全入熱量に対する燃
焼室及びバンク部での総熱吸収率について測定した。結
果を表２に示す。[0014] 2. Heat absorption rate using the boiler of the present invention
Measurement Using the water tube boiler according to the present invention (having the structure shown in FIGS. 1 to 3) and supplying 100% oxygen to burn the burner, the heat absorption rate on the radiant heat transfer surface (combustion chamber), The heat absorption rate at the convection heat transfer surface (bank section) and the total heat absorption rate at the combustion chamber and the bank section with respect to the total heat input were measured. Table 2 shows the results.
【表２】 [Table 2]
【００１５】表２の結果から明らかな如く、本発明に係
る水管ボイラーは、総熱吸収量に対する放射伝熱面での
熱吸収量の割合が９５％と非常に高く、しかもバンク水
管の本数が従来型のものと比べて非常に少ないにも関わ
らず、全入熱量に対する総熱吸収率も１００％に近い値
を保つことができた。このことから、本発明に係る水管
ボイラーによれば、優れた熱吸収率を保ちながら従来型
に比べてバンク部の面積を小さくできることが分かっ
た。As is clear from the results in Table 2, the water tube boiler according to the present invention has a very high ratio of heat absorption on the radiation heat transfer surface to 95% of the total heat absorption, and has a large number of bank water tubes. Despite being very small as compared with the conventional type, the total heat absorption with respect to the total heat input was able to keep a value close to 100%. From this, it was found that the water pipe boiler according to the present invention can reduce the area of the bank portion as compared with the conventional type while maintaining excellent heat absorption.
【００１６】３．放射伝熱面における平均伝熱面熱負荷
測定 本発明に係るボイラー（図１乃至図３に示す構造のも
の）を使用して、バーナーに供給する空気の酸素濃度を
変化させた場合の放射伝熱面（燃焼室）における熱負荷
値を測定した。尚、バーナーの燃料としては重油を使用
し、全体の熱負荷量は２１０００００ｋｃａｌ／ｈであ
った。測定結果を図４に示す。尚、図４において左端
（濃度２１％）のプロットは空気（大気）を供給した場
合を示している。図４から明らかなように、酸素濃度が
上がるに伴って放射伝熱面における熱負荷値は上昇し、
酸素１００％のときが最も高くなっていた。このことか
ら、酸素濃度が高いほど放射伝熱面における熱吸収量が
増すことが分かった。[0016] 3. Average heat transfer surface heat load at radiant heat transfer surface
Measurement Using the boiler according to the present invention (having the structure shown in FIGS. 1 to 3), the heat load value on the radiant heat transfer surface (combustion chamber) when the oxygen concentration of the air supplied to the burner is changed. It was measured. Heavy oil was used as the fuel for the burner, and the total heat load was 2100000 kcal / h. FIG. 4 shows the measurement results. In FIG. 4, the plot at the left end (concentration 21%) shows the case where air (atmosphere) is supplied. As is clear from FIG. 4, as the oxygen concentration increases, the heat load value on the radiation heat transfer surface increases,
It was highest when oxygen was 100%. From this, it was found that the higher the oxygen concentration, the greater the amount of heat absorption on the radiation heat transfer surface.
【００１７】４．バンク水管熱伝達量測定 従来型のボイラー（図１３に示す構造のもの）を使用し
て、バーナーに供給する空気の酸素濃度を変化させた場
合のバンク水管の熱伝達量を測定した。測定結果を図５
に示す。尚、図５において左端（濃度２１％）のプロッ
トは空気（大気）を供給した場合を示しており、菱形印
は熱負荷量が２１０００００ｋｃａｌ／ｈのとき、四角
印は熱負荷量が１４０００００ｋｃａｌ／ｈのとき、三
角印は熱負荷量が７０００００ｋｃａｌ／ｈのとき、を
それぞれ示している。図から分かるように、酸素濃度が
上がるに伴ってバンク水管における熱伝達量は低下し、
酸素１００％のときが最も低かった。このことから、酸
素濃度が高い場合にはバンク水管を削減しても影響が少
ないことが分かった。[0017] 4. Bank water pipe heat transfer measurement Using a conventional boiler (having the structure shown in Fig. 13), the heat transfer of the bank water pipe when the oxygen concentration of the air supplied to the burner was changed was measured. Figure 5 shows the measurement results.
Shown in In FIG. 5, the plot at the left end (concentration: 21%) shows the case where air (atmosphere) is supplied. The diamonds indicate a heat load of 2100000 kcal / h, and the squares indicate a heat load of 1400000 kcal / h. , The triangles indicate when the thermal load is 700000 kcal / h. As can be seen from the figure, the heat transfer in the bank water pipe decreases as the oxygen concentration increases,
It was lowest when oxygen was 100%. From this, it was found that, when the oxygen concentration is high, the effect is small even if the bank water pipe is reduced.
【００１８】５．火炎温度分布測定 従来型のボイラー（図１３に示す構造のもの）を使用し
て、バーナーに空気（大気）を供給した場合及び１００
％酸素を供給した場合のそれぞれについてバーナー火炎
温度分布を測定した。測定は図６に示すように、燃焼室
のバーナー中心線上の水平長手方向（１〜６）に６箇
所、各々の幅方向（Ａ〜Ｃ）に３箇所の計１８か所にて
熱電対を使用して行った。尚、図中の数値の単位はｍｍ
である。空気供給時の測定結果を図７〜図９に、酸素供
給時の測定結果を図１０〜図１２にそれぞれ示す。尚、
図７及び図１０はＡ点、図８及び図１１はＢ点、図９及
び図１２はＣ点における測定結果である。また図中、×
印は断熱火炎温度、菱形印は熱負荷量が２１０００００
ｋｃａｌ／ｈのときの火炎温度、四角印は熱負荷量が１
４０００００ｋｃａｌ／ｈのときの火炎温度、三角印は
熱負荷量が７０００００ｋｃａｌ／ｈのときの火炎温
度、をそれぞれ示している。図から分かるように、１０
０％酸素を供給した場合の断熱火炎温度は、約２８５０
℃にも達し、空気を供給した場合に比べて４００〜５０
０℃も高かった。[0018] 5. Measurement of Flame Temperature Distribution When a conventional boiler (having the structure shown in FIG. 13) is used to supply air (atmosphere) to a burner,
The burner flame temperature distribution was measured for each of the cases where% oxygen was supplied. As shown in FIG. 6, the thermocouples were measured at a total of 18 locations at six locations in the horizontal longitudinal direction (1 to 6) on the burner center line of the combustion chamber and three locations in each width direction (A to C). Performed using. The unit of the numerical value in the figure is mm
It is. 7 to 9 show the measurement results at the time of supplying air, and FIGS. 10 to 12 show the measurement results at the time of supplying oxygen. still,
7 and 10 show the measurement results at point A, FIGS. 8 and 11 show the measurement results at point B, and FIGS. 9 and 12 show the measurement results at point C. In the figure, ×
The mark indicates the adiabatic flame temperature, and the diamond mark indicates the heat load of 2100000
Flame temperature at kcal / h, square mark indicates heat load of 1
The flame temperature at 400,000 kcal / h, and the triangles indicate the flame temperature at a heat load of 700,000 kcal / h, respectively. As can be seen from the figure, 10
The adiabatic flame temperature when 0% oxygen is supplied is about 2850.
° C, and 400 to 50 compared to when air is supplied.
0 ° C. was also high.
【００１９】以上の試験結果から、バーナーに供給する
空気の酸素濃度を高くすることによって、バーナーの火
炎温度が上昇するとともに排ガス損失が大幅に低減さ
れ、これに伴い燃焼室（放射伝熱面）での熱吸収率が上
がり、その結果、全体の熱吸収率を殆ど低下させること
なくバンク水管を削減することが可能であることが分か
った。From the above test results, by increasing the oxygen concentration of the air supplied to the burner, the flame temperature of the burner rises and the exhaust gas loss is greatly reduced, whereby the combustion chamber (radiant heat transfer surface) It was found that it was possible to reduce the number of bank water pipes without substantially reducing the overall heat absorption rate.
【００２０】[0020]
【発明の効果】以上説明したように、請求項１に係る発
明は、バーナーにより加熱される燃焼室と、該燃焼室と
隣接して設けられ燃焼室にて発生した燃焼ガスを排気筒
へと導く通路を備えたバンク部と、前記燃焼室内に面し
て配置された炉壁水管と、前記バンク部の燃焼ガス通路
中に配置されたバンク水管とを備え、水ドラムと蒸気ド
ラムとの間を連結するこれらの水管を加熱して蒸気を発
生させる水管ボイラーであって、前記バーナーには酸素
もしくは酸素富化空気が供給されるとともに、前記バン
ク水管の本数が水ドラム内の蒸気溜まりを防止し得る最
小限程度の本数に設定されてなることを特徴とする酸素
燃焼水管ボイラーであるから、以下に述べる効果を奏す
る。すなわち、バーナーに酸素もしくは酸素富化空気を
供給してバーナーを燃焼させるため、排ガス損失を大幅
に低減することができ、燃焼室の炉壁水管からなる放射
伝熱面にてバーナーの燃焼熱の殆どを吸収することが可
能となる。そのため、バンク部を小さくして設備全体を
コンパクト化することが可能となり、燃焼ガス通路中の
空間に蒸気過熱器や高温型エコノマイザを設置すること
もできる。As described above, according to the first aspect of the present invention, the combustion chamber heated by the burner and the combustion gas generated in the combustion chamber provided adjacent to the combustion chamber are discharged to the exhaust stack. A bank portion provided with a guiding passage, a furnace wall water tube disposed in the combustion chamber, and a bank water tube disposed in a combustion gas passage of the bank portion, wherein a water drum and a steam drum are provided. A water pipe boiler for generating steam by heating these water pipes, wherein the burner is supplied with oxygen or oxygen-enriched air, and the number of the bank water pipes prevents the accumulation of steam in a water drum. The oxyfuel water pipe boiler is characterized by being set to the minimum possible number, and thus has the following effects. That is, since the burner is burned by supplying oxygen or oxygen-enriched air to the burner, the exhaust gas loss can be greatly reduced, and the combustion heat of the burner can be reduced by the radiant heat transfer surface composed of the water pipe of the furnace wall of the combustion chamber. Most can be absorbed. Therefore, it is possible to reduce the size of the bank and make the entire equipment compact, and it is also possible to install a steam superheater or a high-temperature economizer in the space in the combustion gas passage.
【００２１】請求項２に係る発明は、前記水ドラムと蒸
気ドラムとの間を連結する水管の一部を非加熱降水管と
して前記バンク部内に配設したことを特徴とする請求項
１記載の酸素燃焼水管ボイラーであるから、以下に述べ
る効果を奏する。すなわち、放射伝熱面の熱負荷が非常
に高くなる酸素燃焼水管ボイラーにおいて、水循環経路
を確保して良好なボイラ水循環を得ることができ、また
バンク部内に非加熱降水管を設けることにより、設備の
設置面積を減らすことが可能となる。The invention according to claim 2 is characterized in that a part of a water pipe connecting between the water drum and the steam drum is disposed in the bank as a non-heated downcomer. Since it is an oxyfuel water boiler, the following effects can be obtained. In other words, in an oxyfuel combustion water tube boiler in which the heat load on the radiation heat transfer surface is extremely high, it is possible to obtain a good boiler water circulation by securing a water circulation path, and by providing a non-heated downcomer pipe in the bank part, It is possible to reduce the installation area.
【図１】本発明に係る酸素燃焼水管ボイラーの断面平面
図である。FIG. 1 is a sectional plan view of an oxyfuel water pipe boiler according to the present invention.
【図２】図１のＡ−Ａ線断面図である。FIG. 2 is a sectional view taken along line AA of FIG.
【図３】図１のＢ−Ｂ線断面図である。FIG. 3 is a sectional view taken along line BB of FIG. 1;
【図４】本発明に係るボイラーを使用してバーナーに供
給する空気の酸素濃度を変化させた場合の放射伝熱面
（燃焼室）における熱負荷値の測定値を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing measured values of a heat load value on a radiation heat transfer surface (combustion chamber) when the oxygen concentration of air supplied to a burner is changed using the boiler according to the present invention.
【図５】従来型のボイラーを使用してバーナーに供給す
る空気の酸素濃度を変化させた場合のバンク水管の熱伝
達量の測定値を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing a measured value of a heat transfer amount of a bank water pipe when an oxygen concentration of air supplied to a burner is changed using a conventional boiler.
【図６】従来型のボイラーを使用してバーナーに空気
（大気）を供給した場合及び１００％酸素を供給した場
合のバーナー火炎温度分布の測定位置を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing measurement positions of a burner flame temperature distribution when air (atmosphere) is supplied to a burner using a conventional boiler and when 100% oxygen is supplied to the burner.
【図７】従来型のボイラーを使用してバーナーに空気
（大気）を供給した場合のバーナー火炎温度分布の測定
値を示す図である。FIG. 7 is a diagram showing measured values of a burner flame temperature distribution when air (atmosphere) is supplied to a burner using a conventional boiler.
【図８】従来型のボイラーを使用してバーナーに空気
（大気）を供給した場合のバーナー火炎温度分布の測定
値を示す図である。FIG. 8 is a diagram showing measured values of a burner flame temperature distribution when air (atmosphere) is supplied to a burner using a conventional boiler.
【図９】従来型のボイラーを使用してバーナーに空気
（大気）を供給した場合のバーナー火炎温度分布の測定
値を示す図である。FIG. 9 is a diagram showing measured values of a burner flame temperature distribution when air (atmosphere) is supplied to a burner using a conventional boiler.
【図１０】本発明に係るボイラーを使用してバーナーに
空気（大気）を供給した場合のバーナー火炎温度分布の
測定値を示す図である。FIG. 10 is a view showing measured values of a burner flame temperature distribution when air (atmosphere) is supplied to a burner using the boiler according to the present invention.
【図１１】本発明に係るボイラーを使用してバーナーに
空気（大気）を供給した場合のバーナー火炎温度分布の
測定値を示す図である。FIG. 11 is a view showing measured values of a burner flame temperature distribution when air (atmosphere) is supplied to a burner using the boiler according to the present invention.
【図１２】本発明に係るボイラーを使用してバーナーに
空気（大気）を供給した場合のバーナー火炎温度分布の
測定値を示す図である。FIG. 12 is a view showing measured values of a burner flame temperature distribution when air (atmosphere) is supplied to the burner using the boiler according to the present invention.
【図１３】従来の水管ボイラーを示す断面平面図であ
る。FIG. 13 is a cross-sectional plan view showing a conventional water tube boiler.
１ 水ドラム ２ 蒸気ドラム ３ バーナー ４ 燃焼室 ５ バンク部 ５１ 燃焼ガス通路 ５２ 非加熱部 ６ 排気筒 ７ 炉壁水管 ８ バンク水管 １０ 非加熱降水管 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Water drum 2 Steam drum 3 Burner 4 Combustion chamber 5 Bank part 51 Combustion gas passage 52 Non-heating part 6 Exhaust pipe 7 Furnace wall water pipe 8 Bank water pipe 10 Unheated downcomer
Claims (2)
燃焼室と隣接して設けられ燃焼室にて発生した燃焼ガス
を排気筒へと導く通路を備えたバンク部と、前記燃焼室
内に面して配置された炉壁水管と、前記バンク部の燃焼
ガス通路中に配置されたバンク水管とを備え、水ドラム
と蒸気ドラムとの間を連結するこれらの水管を加熱して
蒸気を発生させる水管ボイラーであって、前記バーナー
には酸素もしくは酸素富化空気が供給されるとともに、
前記バンク水管の本数が水ドラム内の蒸気溜まりを防止
し得る最小限程度の本数に設定されてなることを特徴と
する酸素燃焼水管ボイラー。1. A combustion chamber heated by a burner, a bank portion provided adjacent to the combustion chamber, and provided with a passage for guiding combustion gas generated in the combustion chamber to an exhaust stack, and a surface inside the combustion chamber. Furnace water pipes arranged in a row, and a bank water pipe arranged in the combustion gas passage of the bank section, and these water pipes connecting between a water drum and a steam drum are heated to generate steam. A water tube boiler, wherein the burner is supplied with oxygen or oxygen-enriched air,
An oxyfuel water pipe boiler, wherein the number of the bank water pipes is set to a minimum number that can prevent accumulation of steam in a water drum.
する水管の一部を非加熱降水管として前記バンク部内に
配設したことを特徴とする請求項１記載の酸素燃焼水管
ボイラー。2. The oxyfuel water pipe boiler according to claim 1, wherein a part of a water pipe connecting between the water drum and the steam drum is disposed as an unheated downcomer in the bank portion.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11218853A JP2001041402A (en) | 1999-08-02 | 1999-08-02 | Oxygen combustion water tube boiler |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11218853A JP2001041402A (en) | 1999-08-02 | 1999-08-02 | Oxygen combustion water tube boiler |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001041402A true JP2001041402A (en) | 2001-02-13 |
Family
ID=16726359
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11218853A Pending JP2001041402A (en) | 1999-08-02 | 1999-08-02 | Oxygen combustion water tube boiler |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001041402A (en) |
Cited By (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003074802A (en) * | 2001-09-05 | 2003-03-12 | Hirakawa Guidom:Kk | Water tube boiler |
| US6568185B1 (en) | 2001-12-03 | 2003-05-27 | L'air Liquide Societe Anonyme A'directoire Et Conseil De Surveillance Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude | Combination air separation and steam-generation processes and plants therefore |
| US6619041B2 (en) | 2001-06-29 | 2003-09-16 | L'air Liquide - Societe Anonyme A Directoire Et Conseil De Surveillance Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude | Steam generation apparatus and methods |
| US6745573B2 (en) | 2001-03-23 | 2004-06-08 | American Air Liquide, Inc. | Integrated air separation and power generation process |
| CN104633632A (en) * | 2015-02-06 | 2015-05-20 | 无锡华光工业锅炉有限公司 | Oil or gas boiler structure with burner arranged on top |
| RU185158U1 (en) * | 2018-03-13 | 2018-11-22 | Анатолий Михайлович Шарапов | Gas oil steam boiler |
| CN108916845A (en) * | 2018-09-17 | 2018-11-30 | 德清嘉颖锅炉有限公司 | A kind of novel gas combined steam boiler |
| CN109237443A (en) * | 2018-09-17 | 2019-01-18 | 德清嘉颖锅炉有限公司 | A kind of novel waste heat steam generator |
| CN109237454A (en) * | 2018-09-17 | 2019-01-18 | 德清嘉颖锅炉有限公司 | A kind of combustion and steam generating device |
| CN109237451A (en) * | 2018-09-17 | 2019-01-18 | 德清嘉颖锅炉有限公司 | A kind of gas steam generator |
| CN109237447A (en) * | 2018-09-17 | 2019-01-18 | 德清嘉颖锅炉有限公司 | A kind of Novel gas-steam generator |
| CN109237444A (en) * | 2018-09-17 | 2019-01-18 | 德清嘉颖锅炉有限公司 | A kind of heat recovery steam generator |
| CN109237442A (en) * | 2018-09-17 | 2019-01-18 | 德清嘉颖锅炉有限公司 | A kind of steam generator using residual heat |
-
1999
- 1999-08-02 JP JP11218853A patent/JP2001041402A/en active Pending
Cited By (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6745573B2 (en) | 2001-03-23 | 2004-06-08 | American Air Liquide, Inc. | Integrated air separation and power generation process |
| US6619041B2 (en) | 2001-06-29 | 2003-09-16 | L'air Liquide - Societe Anonyme A Directoire Et Conseil De Surveillance Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude | Steam generation apparatus and methods |
| JP2003074802A (en) * | 2001-09-05 | 2003-03-12 | Hirakawa Guidom:Kk | Water tube boiler |
| US6568185B1 (en) | 2001-12-03 | 2003-05-27 | L'air Liquide Societe Anonyme A'directoire Et Conseil De Surveillance Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude | Combination air separation and steam-generation processes and plants therefore |
| CN104633632A (en) * | 2015-02-06 | 2015-05-20 | 无锡华光工业锅炉有限公司 | Oil or gas boiler structure with burner arranged on top |
| RU185158U1 (en) * | 2018-03-13 | 2018-11-22 | Анатолий Михайлович Шарапов | Gas oil steam boiler |
| CN108916845A (en) * | 2018-09-17 | 2018-11-30 | 德清嘉颖锅炉有限公司 | A kind of novel gas combined steam boiler |
| CN109237443A (en) * | 2018-09-17 | 2019-01-18 | 德清嘉颖锅炉有限公司 | A kind of novel waste heat steam generator |
| CN109237454A (en) * | 2018-09-17 | 2019-01-18 | 德清嘉颖锅炉有限公司 | A kind of combustion and steam generating device |
| CN109237451A (en) * | 2018-09-17 | 2019-01-18 | 德清嘉颖锅炉有限公司 | A kind of gas steam generator |
| CN109237447A (en) * | 2018-09-17 | 2019-01-18 | 德清嘉颖锅炉有限公司 | A kind of Novel gas-steam generator |
| CN109237444A (en) * | 2018-09-17 | 2019-01-18 | 德清嘉颖锅炉有限公司 | A kind of heat recovery steam generator |
| CN109237442A (en) * | 2018-09-17 | 2019-01-18 | 德清嘉颖锅炉有限公司 | A kind of steam generator using residual heat |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6289851B1 (en) | Compact low-nox high-efficiency heating apparatus | |
| CA1198948A (en) | Steam cooled hanger tube for horizontal superheaters and reheaters | |
| JP2001041402A (en) | Oxygen combustion water tube boiler | |
| US5746159A (en) | Combustion device in tube nested boiler and its method of combustion | |
| KR100813807B1 (en) | Heat exchanger structure of condensing boiler | |
| JPS5837402A (en) | Boiler | |
| US6269754B1 (en) | Steam generator for superheated steam for incineration plants with corrosive flue gases | |
| JP5198658B2 (en) | Boiler furnace for power plant | |
| RU2139472C1 (en) | Straight-through steam generator (versions) | |
| JP4242564B2 (en) | Boiler for fossil fuel | |
| JPH08500426A (en) | Steam generator | |
| JP3046890U (en) | Once-through boiler | |
| CN100567810C (en) | Be used to produce the method and apparatus of the steam that is suitable for the oxygen burning | |
| JP4489306B2 (en) | Fossil fuel once-through boiler | |
| RU2181179C2 (en) | Method of operation of flow-through steam generator and flow-through generator for realization of this method | |
| WO1993005343A1 (en) | Boiler | |
| US6253715B1 (en) | Water-tube boiler | |
| US20030037736A1 (en) | Tubular oven | |
| JP3924175B2 (en) | Steam superheater | |
| JP2002535588A (en) | Fossil fuel boiler | |
| KR100857001B1 (en) | Heat exchanger structure of condensing boiler | |
| JP4463825B2 (en) | Once-through boiler | |
| CN102834668A (en) | Oxy-fuel combustion system having combined convective section and radiant section | |
| JP7202851B2 (en) | HEAT EXCHANGER, BOILER INCLUDING THE SAME, AND HEAT EXCHANGE METHOD | |
| CN209706026U (en) | It is applicable in the pulverized-coal fired boiler of low melting point coal quality |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20040721 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20041206 |