JP2006234252A

JP2006234252A - 多管式貫流ボイラの缶体構造

Info

Publication number: JP2006234252A
Application number: JP2005048212A
Authority: JP
Inventors: Shigetoshi Takahata; 重俊高畠
Original assignee: SAMSON CO Ltd
Current assignee: SAMSON CO Ltd
Priority date: 2005-02-24
Filing date: 2005-02-24
Publication date: 2006-09-07

Abstract

【課題】環状に形成した水管列と炉壁の間にできる燃焼ガス通路に、水管軸と平行方向に燃焼ガスを流動させる構造の多管式貫流ボイラにおいて、熱吸収量を増大する。
【解決手段】上下部管寄せ間を多数の水管３で連結し、水管３で囲んだ部分を燃焼室９としておき、水管は水管隙間開口部５以外の各隣り合う水管間を閉塞し、水管列の周囲を炉壁４で囲んだ構造であって、燃焼ガスは前記水管隙間開口部５を通して水管３と炉壁４の間に形成される燃焼ガス通路７に送り、燃焼ガス通路７内を水管軸と平行方向に流動しながら水管３の加熱を行う多管式貫流ボイラにおいて、燃焼ガス通路７上流部分における水管表面には、水管隙間開口部５を流れる燃焼ガス流に対して平行方向に延びる熱吸収用フィン１を設け、燃焼ガス通路７下流部分における水管表面には、燃焼ガス通路７内を流れる燃焼ガス流に対して交差方向に延びる熱吸収用フィン１を設ける。
【選択図】図１

Description

本発明は、環状に形成した水管列と炉壁の間にできる燃焼ガス通路に、水管軸と平行方向に燃焼ガスを流動させる構造の多管式貫流ボイラに関するものである。

環状の上部管寄せと下部管寄せの間を多数の水管で連結し、水管で囲んだ部分を燃焼室としておき、水管は上部管寄せ近傍部に設ける水管隙間開口部以外の各隣り合う水管間を閉塞し、環状に並んだ水管列の周囲を炉壁で囲んだ構造であって、燃焼室で燃焼を行うことで発生させた燃焼ガスは前記水管隙間開口部を通して水管と炉壁の間に形成される燃焼ガス通路に送り、燃焼ガス通路内を水管軸と平行方向に流動しながら水管の加熱を行う多管式貫流ボイラにおいて、燃焼ガス通路の上流部分よりも下流部分の燃料ガス流路面積を狭くするように、燃焼ガス通路下流部分の炉壁内径を小さくした構造のボイラが特許第２９８７３１５号に記載されている。

特許第２９８７３１５号に記載のボイラの場合、燃焼ガス通路の下流部分における流路面積を狭くすることで、燃焼ガスは水管表面に集中して流れ、水管表面に凹凸を設ければ、燃焼ガスは水管表面で乱流を発生するため、熱吸収量を多くすることができるという効果が得られる。
特許第２９８７３１５号公報

本発明が解決しようとする課題は、環状に形成した水管列と炉壁の間にできる燃焼ガス通路に、水管軸と平行方向に燃焼ガスを流動させる構造の多管式貫流ボイラにおいて、従来よりもさらに熱吸収量を増大することにある。

請求項１に記載の発明は、環状の上部管寄せと下部管寄せの間を多数の水管で連結し、水管で囲んだ部分を燃焼室としておき、水管は上部管寄せ近傍部若しくは下部管寄せ近傍部に設ける水管隙間開口部以外の各隣り合う水管間を閉塞し、環状に並んだ水管列の周囲を炉壁で囲んだ構造であって、燃焼室で燃焼を行うことで発生させた燃焼ガスは前記水管隙間開口部を通して水管と炉壁の間に形成される燃焼ガス通路に送り、燃焼ガス通路内を水管軸と平行方向に流動しながら水管の加熱を行う多管式貫流ボイラにおいて、燃焼ガス通路上流部分における水管表面には、水管隙間開口部を流れる燃焼ガス流に対して平行方向に延びる熱吸収用フィンを設け、燃焼ガス通路下流部分における水管表面には、燃焼ガス通路内を流れる燃焼ガス流に対して交差方向に延びる熱吸収用フィンを設けたことを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、前記の多管式貫流ボイラの缶体構造において、燃焼ガス通路の上流部分よりも下流部分の燃料ガス流路面積を狭くするように、燃焼ガス通路下流部分の炉壁内径を小さくしたことを特徴とする。

本発明を実施することにより、燃焼ガスが燃焼室から放射状に流れて水管隙間開口部を通過する部分では、燃焼ガス流に対して平行方向に延びる熱吸収用フィンを設けているため、圧力損失の増大を防止しながら伝熱面積の増大によって熱吸収量の増大を図ることができる。燃焼ガスが燃焼ガス通路を水管軸と平行方向に流れる燃焼ガス通路下流部分では、燃焼ガス温度低下によって燃焼ガスのボリュームは低下しているが、燃焼ガス流に対して垂直方向に延びる熱吸収用フィンによって燃焼ガス流に乱流が発生するため、熱吸収量を増大することができる。

図１は本発明装置の１実施例を示した縦断面図、図２は図１のＡ−Ａ断面図、図３は図１のＢ−Ｂ断面図である。ボイラの上部には環状の上部管寄せ、下部にも環状の下部管寄せを設けており、上下の管寄せ間を多数の水管３で連結する。水管３は環状に配置しており、隣接する水管の間を水管軸と平行な閉塞用丸棒８で閉塞することで、水管列の内側と外側を区画する。水管列の内側部分は燃焼室９であり、燃焼室９の上方に燃焼装置２を設ける。水管列の外側には炉壁４を設けており、水管列と炉壁４の間にできる空間部分を燃焼ガス通路７とする。閉塞用丸棒８の設置位置は水管３の途中までとし、水管３の上部には閉塞用丸棒８を設けないことで、水管上部の隣り合う水管間には隙間を開けており、隙間部分を水管隙間開口部５とする。

炉壁４は、水管隙間開口部５を設けているボイラ上部における内径を、ボイラ下部における内径よりも大きくしており、水管３と炉壁４で挟まれている燃焼ガス通路７は上流側の流路面積が大きく、下流側の流路面積は小さくしている。燃焼ガス通路７は、ボイラ下部の中央部に設けている排ガス集合部１０と接続しており、燃焼ガス通路７を通過した燃焼排ガスは排ガス集合部１０に集合し、排ガス集合部１０に接続している排ガス通路６を通して排出する。

水管３の燃焼ガス通路７側に面している部分には、水管表面から水平方向に延びる熱吸収用フィン１を設ける。熱吸収用フィン１は、燃焼ガス通路７の上流部分から下流部分まで多数段設けており、各段に２枚ずつ間隔を開けて設置しておく。

燃焼室９の上方に設けている下向きの燃焼装置２によって燃焼を行うと、燃焼室９内で高温の燃焼ガスが発生し、燃焼ガスはまず炉底１１の方向へ向かう。炉底１１に達した燃焼ガスは、炉底１１に沿って放射状に広がり、燃焼室９の周囲を取り囲んでいる水管３の下部に達する。下部の水管隙間は閉塞用丸棒８によって閉塞しており、水管隙間開口部５を設けているのは水管３の上部であるため、燃焼ガスは水管３の燃焼室側表面に沿って上向きの流れとなる。燃焼ガスが水管上部の水管隙間開口部５に達すると、燃焼ガスは水管隙間開口部５を抜けて燃焼ガス通路７内へ入る。

水管隙間開口部５を通過する燃焼ガス流は、燃焼室９から水平方向に放射状の流れとなって水管隙間開口部５を通過し、燃焼ガス通路７は下部で排ガス集合部１０と接続しているため、燃焼ガス通路７内に入った燃焼ガス流は燃焼ガス通路７内で下向きの流れとなる。水管隙間開口部５部分の水管３表面には、水平方向に延びる熱吸収用フィン１を設けており、熱吸収用フィン１は水管隙間開口部５を通過する燃焼ガス流も対して平行方向に延びるものであるため、燃焼ガス流は熱吸収用フィン１の表面に沿って流れる。熱吸収用フィン１は、燃焼ガスの流れを妨げるものではないために圧力損失の増大は抑えることができ、伝熱面積は大きくなることから熱吸収量を増大することができる。

燃焼ガス通路７の上流部分は流路面積を大きくしているため、水管隙間開口部５から燃焼ガス通路７内に入った燃焼ガス流は、燃焼ガス通路７内で方向転換しやすくなっており、また流路面積が大きいため、燃焼ガス通路７内を流れる燃焼ガスの流れが熱吸収用フィン１によって妨げられるということもない。

燃焼ガスは水管３と熱交換することによって徐々に温度が低下し、燃焼ガスのボリュームは温度低下に伴って減少していく。燃焼ガスのボリュームが減少すると、水管３に対する伝熱効率が低下していくため、熱吸収量は減少することになる。しかし、燃焼ガス通路７の下流部分における水管３の燃焼ガス通路７側表面には、下向きに流れる燃焼ガス流に対して交差する方向に延びる熱吸収用フィン１を設けているため、燃焼ガス流は熱吸収用フィン１の熱吸収面と衝突し、燃焼ガス流に乱流を発生させる。燃焼ガス流に乱流が発生すると、燃焼ガスと水管３との伝熱効率が向上するため、ボリュームの低下した燃焼ガスでも熱吸収量を増大することができる。

燃焼ガス通路７は下流部分の流路面積を狭めているため、熱吸収用フィン１付近を流れる燃焼ガス量が多くなり、熱吸収用フィン１に衝突する燃焼ガス量が多くなることで、乱流発生効果を高めることができる。また、流路面積を縮小することは、燃焼ガスボリューム減少の作用を打ち消す効果があるため、この点でも熱吸収量増大の効果が得られる。

燃焼ガス通路７の下部まで達した燃焼排ガスは、ボイラ下部の中央部に設けている排ガス集合部１０に集合し、排ガス集合部１０から排ガス通路６を通して外部へと排出される。

本発明装置の１実施例を示した縦断面図図１のＡ−Ａ断面図図１のＢ−Ｂ断面図

符号の説明

１熱吸収用フィン
２燃焼装置
３水管
４炉壁
５水管隙間開口部
６排ガス通路
７燃焼ガス通路
８閉塞用丸棒
９燃焼室
１０排ガス集合部
１１炉底

Claims

環状の上部管寄せと下部管寄せの間を多数の水管で連結し、水管で囲んだ部分を燃焼室としておき、水管は上部管寄せ近傍部若しくは下部管寄せ近傍部に設ける水管隙間開口部以外の各隣り合う水管間を閉塞し、環状に並んだ水管列の周囲を炉壁で囲んだ構造であって、燃焼室で燃焼を行うことで発生させた燃焼ガスは前記水管隙間開口部を通して水管と炉壁の間に形成される燃焼ガス通路に送り、燃焼ガス通路内を水管軸と平行方向に流動しながら水管の加熱を行う多管式貫流ボイラにおいて、燃焼ガス通路上流部分における水管表面には、水管隙間開口部を流れる燃焼ガス流に対して平行方向に延びる熱吸収用フィンを設け、燃焼ガス通路下流部分における水管表面には、燃焼ガス通路内を流れる燃焼ガス流に対して交差方向に延びる熱吸収用フィンを設けたことを特徴とする多管式貫流ボイラの缶体構造。
請求項１に記載の多管式貫流ボイラの缶体構造において、燃焼ガス通路の上流部分よりも下流部分の燃料ガス流路面積を狭くするように、燃焼ガス通路下流部分の炉壁内径を小さくしたことを特徴とする多管式貫流ボイラの缶体構造。