JP2017020708A - Boiler having supply water preheating device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、燃焼排ガスの熱を利用して給水の予熱を行う給水予熱装置を持ったボイラに関するものである。 The present invention relates to a boiler having a feed water preheating device that preheats feed water using the heat of combustion exhaust gas.
特開2013−108643号公報に記載があるように、ボイラから排出する燃焼排ガスを通す排ガス通路に給水予熱装置を設け、燃焼排ガスによってボイラ給水を予熱することが広く行われている。排出する排ガスを利用してボイラ給水を予熱することで、ボイラの効率を向上させることができる。給水予熱装置では、排ガス通路内の燃焼排ガスと、排ガス通路内に設けた伝熱管内を流れるボイラ給水との間で熱交換を行っており、伝熱管が燃焼排ガスから吸収する熱量が多くなるほど給水の温度を上昇させることができ、ボイラの効率は向上する。 As described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2013-108643, it is widely performed to provide a feed water preheating device in an exhaust gas passage through which combustion exhaust gas discharged from a boiler passes and to preheat boiler feed water with the combustion exhaust gas. The boiler efficiency can be improved by preheating boiler feedwater using the exhaust gas discharged. In the feed water preheating device, heat exchange is performed between the combustion exhaust gas in the exhaust gas passage and the boiler feed water flowing in the heat transfer pipe provided in the exhaust gas passage, and the amount of heat absorbed by the heat transfer pipe from the combustion exhaust gas increases. The temperature of the boiler can be raised, and the efficiency of the boiler is improved.
特開2013−108643号公報では、給水予熱装置はボイラと横並びに設置しており、ボイラから排出される排ガスは給水予熱装置の側面から給水予熱装置内へ入るようにしている。図3は比較のための従来用いられていた一般的な構成の給水予熱装置である。この給水予熱装置7では側面に排ガス入口8を設け、給水予熱装置7の内の排ガス流路には多数の伝熱管を設置している。伝熱管は内部にボイラ給水を通すものであり、排ガス通路内を流れる排ガス流に対して交差する方向に設置しておき、伝熱管周囲に流れる排ガスと伝熱管内を流れるボイラ給水の間で熱交換を行う。給水予熱装置7でボイラ水の予熱を行った排ガスは、最終的には煙突から戸外へ排出するため、給水予熱装置の排ガス出口9は給水予熱装置の上部に設けている。排ガス入口8は給水予熱装置側面ではあるが、側面でも上方部分に設けているため、排ガス入口と排ガス出口のいずれもが給水予熱装置の上部に設けている。この場合、排ガス入口8から排ガス出口9へ排ガスが直接流れると給水予熱装置7での熱回収が行えないため、給水予熱装置内部では排ガス入口側と排ガス出口側を隔てる仕切板4を設けており、排ガス流は仕切板4の下方をくぐるようにしている。給水予熱装置7の内部は仕切板4で分割することで、排ガス入口8側の排ガス流下降流路10と、排ガス出口9側の排ガス流上昇流路11を設けており、排ガス入口8から入った排ガス流は、排ガス流下降流路10内を下向きに流れた後に仕切板4の下方を通り、排ガス流上昇流路11内を上向きに流れて排ガス出口9から排出するようにしている。給水予熱装置の伝熱管3は、排ガス流が下向きに流れる排ガス流下降流路10に設けておき、下向きに流れる排ガスによって伝熱管を加熱する。
In JP 2013-108643 A, the feed water preheating device is installed side by side with the boiler, and the exhaust gas discharged from the boiler enters the feed water preheating device from the side of the feed water preheating device. FIG. 3 shows a water supply preheating device having a general configuration conventionally used for comparison. In this feed
この排ガス流下降流路10での排ガス流は、排ガス入口から仕切板下方のターン部へ向けて流れていく際、最短経路をとる傾向がある。また、排ガスは伝熱管3を加熱することで温度が低下し、排ガスは温度が低下することでボリュームが低下していく。そのため、排ガス流路の略直方体の領域に伝熱管を設置している場合、排ガス流下降流路10内を流れる排ガス流は、当初は流路の全体を流れていても、徐々に片寄りが発生する。この場合には、伝熱管設置部の排ガス流下流側であって、仕切板下部のターン部から離れている側では、排ガスの流れが少なくなるため、この部分では熱の吸収量が低下することになっていた。
The exhaust gas flow in the exhaust gas
また、下向きに流れてきた排ガス流が反転して上向きに流れる流路のターン部では、燃焼ガス流には抵抗が発生し、圧力損失が発生することになっていた。排気流路にて圧力損失が発生すると、ボイラでの炉内圧力が上昇し、ボイラでの燃焼状態を悪化させることもあった。 Further, in the turn portion of the flow path in which the exhaust gas flow flowing downward is reversed and flows upward, resistance is generated in the combustion gas flow and pressure loss is generated. When pressure loss occurs in the exhaust passage, the pressure in the furnace in the boiler increases, and the combustion state in the boiler may be deteriorated.
本発明が解決しようとする課題は、ボイラからの排ガスを通す排ガス流路を内部でターンさせている給水予熱装置を持ったボイラにおいて、熱吸収量を増加し、かつ給水予熱装置内での排ガス流の圧力損失を低下させることにある。 The problem to be solved by the present invention is that in a boiler having a feed water preheating device in which an exhaust gas passage for passing exhaust gas from the boiler is turned inside, the heat absorption amount is increased and the exhaust gas in the feed water preheating device is increased. It is to reduce the pressure loss of the flow.
請求項1に記載の発明は、 燃焼ガスの熱によってボイラ水を加熱するボイラ、ボイラから排出される排ガスを通す排ガス通路、排ガス通路の途中に設置した給水予熱装置によって排ガスの熱を回収してボイラ給水の予熱を行うようにしている給水予熱装置を持ったボイラであって、給水予熱装置内には縦方向に延びる仕切板を設置することで、給水予熱装置内部を排ガス入口側と排ガス出口側に分割し、前記仕切板は、上端側と左右の端部では給水予熱装置の排ガス流路壁面とつながり、下端側では給水予熱装置底面との間に隔たりを持ったものとし、排ガスは給水予熱装置の上部に入り、前記仕切板下方を通った後に給水予熱装置の上部から出ていくようにしており、給水予熱装置内の排ガス流下降流路に多数の伝熱管を設置することで排ガスの熱によってボイラ給水を予熱するようにしている給水予熱装置を持ったボイラにおいて、前記仕切板の下端は伝熱管群の途中の高さ位置とし、仕切板下部の排ガス流下降流路側には、仕切板側から伝熱管側に向けて突出した案内板を設置したことを特徴とする。
The invention according to
請求項2に記載の発明は、前記の給水予熱装置を持ったボイラにおいて、伝熱管群の下端と給水予熱装置底板の間に設けていた排ガス流動用空間をなくし、排ガスは伝熱管群内下部を横方向に流すようにしたことを特徴とする。 According to a second aspect of the present invention, in the boiler having the feed water preheating device, the exhaust gas flow space provided between the lower end of the heat transfer tube group and the bottom plate of the feed water preheating device is eliminated, and the exhaust gas is in the lower part of the heat transfer tube group. It is characterized by flowing in the horizontal direction.
請求項3に記載の発明は、前記の給水予熱装置を持ったボイラにおいて、案内板は先端側が低くなるように傾斜を設けていることを特徴とする。
The invention described in
本発明を実施することによって、給水予熱装置での熱吸収量を増加させることができ、かつ給水予熱装置内での排ガス流の圧力損失を低下させることができる。 By carrying out the present invention, the heat absorption amount in the feed water preheating device can be increased, and the pressure loss of the exhaust gas flow in the feed water preheating device can be reduced.
本発明の一実施例を図面を用いて説明する。図1は本発明を実施している給水予熱装置の断面図である。ボイラ1で発生した燃焼排ガスは、排ガス通路2を通して戸外へ排出するものであるが、排ガス通路2途中に給水予熱装置7を設けており、排ガスは給水予熱装置7を通した後に戸外へ排出する。給水予熱装置7は略直方体の形状をしており、給水予熱装置7は側面に排ガス入口8、上面に排ガス出口9を設けている。排ガス入口8は、給水予熱装置7の側面であるが上面に近い位置に設けており、排ガスは給水予熱装置内の上部に入る。排ガス通路2を通して送られてきた排ガスは、側面の排ガス入口8から給水予熱装置7内に入り、給水予熱装置7の内部を通過した後に上面の排ガス出口9から排出する。
An embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a sectional view of a feed water preheating apparatus embodying the present invention. The combustion exhaust gas generated in the
給水予熱装置内には、内部を排ガス入口8側と排ガス出口9側に分割する仕切板4を設置しておく。仕切板4は、上端側と左右の端部では給水予熱装置の排ガス流路壁面とつながり、下端側では給水予熱装置底面との間に隔たりを持ったものとしており、給水予熱装置内は仕切板4の下方以外では分断されている。そのため、排ガス入口8から給水予熱装置7内上部入った排ガスは、給水予熱装置7内を下方に流れて仕切板4の下方の空間でターンし、そこから上方に向けて流れて排ガス出口9より排出される。
A
給水予熱装置内部は、仕切板によって2つの排ガス流路に分割した構成となっており、排ガス入口8側の流路は排ガス流下降流路10、排ガス出口9側の流路は排ガス流上昇流路11となる。排ガス流は排ガス流下降流路10で下降し、仕切板4の下方でターンした後、排ガス流上昇流路11で上昇流となる。
The interior of the feed water preheating device is divided into two exhaust gas flow paths by a partition plate, the flow path on the exhaust gas inlet 8 side is the exhaust gas flow down
排ガス流下降流路10内には水平方向に伸びる伝熱管3を多数設ける。伝熱管3には熱吸収用フィン5を多数設けている。熱吸収用フィン5は、水平方向に延びる伝熱管の表面から伝熱管軸に対して円周方向に全周に設けており、熱吸収用フィン5を配置することで伝熱面積を大きくすることができる。給水予熱装置7内の各伝熱管は、端部を連結することで長い給水流路を形成しており、給水予熱装置内への給水は、伝熱管群の最下段の伝熱管より行う。給水予熱装置内での給水は下部の伝熱管から順次通り、加熱されながら最上段の伝熱管まで達する。予熱を行った給水は、給水予熱装置より取り出して、ボイラ1内へ供給する。そのため給水予熱装置では、下段の伝熱管ほど内部を通る給水の温度は低く、上段の伝熱管ほど給水の温度は高くなる。
A large number of
仕切板4の下部先端には、根本側端部を仕切板4に接続し、先端側は伝熱管3に向けて突出した案内板12を設置する。案内板12は先端側が低くなるように傾斜を設けており、案内板12を設けることで排ガス流下降流路10の断面積は縮小するようにしている。仕切板4の下端は伝熱管群の途中の高さ位置とすることで、案内板12の設置高さは伝熱管群途中の高さ位置としている。案内板12を設置している部分は伝熱管3取り除いているが、案内板12より下方の空間には伝熱管3を設置している。
At the lower end of the
ボイラから給水予熱装置7部分に達した燃焼排ガスは、伝熱管3を加熱する。燃焼排ガスは給水予熱装置7内の伝熱管の間を下向きに流れる際に伝熱管と熱交換を行い、伝熱管を加熱すると排ガスの温度は低下していく。排ガスが伝熱管を加熱することによって排ガスの温度が低下し、結露温度まで低下すると凝縮水が発生する。また、伝熱管3に煤などが付着すると伝熱効率が低下するために伝熱管の洗浄を行うようにしている場合には、伝熱管の洗浄水が発生する。凝縮水や洗浄水は給水予熱装置7から排出する必要があるため、給水予熱装置7の底部にはドレン排出口6を設けておき、給水予熱装置7での排水はドレン排出口6から排出する。
The combustion exhaust gas that has reached the feed
伝熱管3では、熱吸収用フィン5を密に設けているため伝熱面積が大きくなっており、大きな伝熱面によって燃焼排ガスの熱を吸収する。給水予熱装置7上部の排ガス入口8から入った排ガスは、排ガス入口から排ガス流下降流路10を通って仕切板下方のターン部へ向けて流れる。排ガス流下降流路10内には伝熱管3を多数設置しており、伝熱管3内には温度の低いボイラ給水が流れるため、最初高温であった排ガスは、伝熱管3を加熱するにつれて温度を低下させていく。
In the
排ガスのボリュームは、排ガス温度が高温であった場合には大きなものとなる。排ガス流下降流路10に入った直後の排ガスは高温であるため、排ガス流路の全体を通して流れる。そして伝熱管群内の上流域では真下方向に流れていく。その後、伝熱管群の途中に案内板12を設置しており、案内板12を設置している部分では仕切板4に近い側の流路がふさがれている。そのため、排ガス流下降流路10の中流域では、排ガス流は仕切板4から離れる方向へ流れることになる。そして排ガス流が案内板12の部分を通過すると、排ガスは仕切板4の下方にある開口部を目指す流れとなるため、排ガス流は排ガス流下降流路10で大きく蛇行した流れとなる。案内板12は傾斜させておくことで、排ガス流はなめらかに蛇行する。
The volume of the exhaust gas becomes large when the exhaust gas temperature is high. Since the exhaust gas immediately after entering the exhaust gas flow down
伝熱管群下方部での排ガス流は、仕切板4下方にある排ガス流上昇流路への入口へ向けて横向きに流れることになる。排ガス流は、横向きに流れている場合であっても伝熱管3と接触することで伝熱管3の加熱を行い、ボイラ給水の予熱を行う。
The exhaust gas flow in the lower part of the heat transfer tube group flows sideways toward the inlet to the exhaust gas flow ascending channel below the
この場合、伝熱管3内を流すボイラ給水は、排ガス流と向かい合う方向に流す。案内板12より下方の伝熱管群では、燃焼ガス流は図面の左から右へ流れているため、下方の伝熱管群ではボイラ給水は右から左へ流し、案内板12より上方の伝熱管群では、燃焼ガス流は上から下へ流れているため、上方の伝熱管群ではボイラ給水は下から上へ流す。排ガス流とボイラ給水を向かい合うように流すと、温度の低下した排ガスを使用して温度の低いボイラ給水を予熱し、温度の高い排ガスを使用して温度の高いボイラ給水を更に予熱することになるため、ボイラ給水をより高い温度まで予熱することができる。
In this case, the boiler feed water flowing in the
燃焼排ガスは伝熱管を加熱しながら下部へ向けて流れており、伝熱管を加熱することで温度が徐々に低下していく。そして下方へ行くほど伝熱管内を流れる給水の温度は低いために排ガス温度は更に低下し、排ガス温度の低下に伴って排ガスのボリュームは小さくなっていく。そのため下流側の伝熱管群では排ガスの流量が減少していくが、案内板12によって排ガス流は流路内を蛇行するようにしておくことで、排ガス流は伝熱管群の全体を流れることになる。排ガス流がショートカットすることなく、伝熱管の全体で熱交換を行うため、伝熱管による排ガスからの熱回収量が増加し、給水予熱装置7ではボイラ給水の温度をより高く予熱することができる。
The combustion exhaust gas flows toward the lower part while heating the heat transfer tube, and the temperature gradually decreases by heating the heat transfer tube. As the temperature goes down, the temperature of the feed water flowing in the heat transfer tube is lower, so the exhaust gas temperature further decreases, and the exhaust gas volume decreases as the exhaust gas temperature decreases. For this reason, the flow rate of the exhaust gas decreases in the downstream heat transfer tube group, but the exhaust gas flow meanders in the flow path by the
排ガス流が仕切板4の下方に開けている開口部を通過して排ガス流上昇流路11に入ると、排ガス流は進行方向を約90°変化させて上向きに流れる。排ガス出口9は給水予熱装置7の上部に設けており、排ガスは上部の排ガス出口9へ向けて流れ、排ガス出口9を通って給水予熱装置7から出ていく。
When the exhaust gas flow passes through an opening opened below the
給水予熱装置7内での排ガスは、伝熱管3との熱交換が行われるにつれて排ガス温度が低下し、排ガスの体積は縮小するため、伝熱管群の下流域では排ガスの流速は低下する。図2に記載している従来の給水予熱装置7では、伝熱管群の下方に空間を設け、排ガス流は伝熱管群を下方へ突き抜けるようにすることで伝熱管群の全体に排ガスが流れるようにしているが、実際には先に記載した通り仕切板4下方のターン部に向かう流れが多くなり、伝熱管群下部の仕切板4から離れた部分では排ガスの流動量が少なくなっていた。
As the exhaust gas in the feed
そしてこの場合には、多くの排ガスが仕切板下方のターン部で約180°の反転を行うことになり、その際に排ガス流に大きな乱流が発生し、排ガス流に抵抗が発生していた。しかし上記案内板12を設け、案内板12より下方は仕切板を設けずに開口するようにしておくと、排ガス流は下方の伝熱管の間を横方向に流れながら仕切板下方の開口部へ向かうことになり、そのまま排ガス流上昇流路に入った後に約90°の方向転換を行うことになる。そのため、一カ所で約180°の反転を行う場合に比べると排ガス流に発生する抵抗を低減することができる。
In this case, a lot of exhaust gas is reversed by about 180 ° at the turn part below the partition plate. At that time, a large turbulent flow is generated in the exhaust gas flow, and resistance is generated in the exhaust gas flow. . However, if the
さらに案内板12によって伝熱管群の全体に排ガスが流れるようになっているため、仕切板4の下端と排ガス流路底面との間の開口を狭くする必要がない。従来の給水予熱装置であれば、排ガス流のショートカットを防止するために仕切板4の下端を伝熱管3設置位置の下端まで設置しておく必要があった。そして排ガスは仕切板下端よりも更に下方を流れるため、伝熱管の設置領域から下方に間隔を開けておき、給水予熱装置7の底面はその下方としていた。本実施例では、排ガス流は下部に設けている伝熱管の間を通って仕切板4下方の開口部を抜けるものであるため、伝熱管の設置領域より下方に排ガス流路を設ける必要はなく、給水予熱装置7の底面は伝熱管設置領域すぐ近くに設けることができる。そのために給水予熱装置7を小型化することができるとの効果も得ることができる。
Furthermore, since the exhaust gas flows through the entire heat transfer tube group by the
そして、仕切板4下方に設ける排ガス流の流路断面積は、排ガス流下降流路10における排ガス流の流路断面積よりは小さく、かつ従来の給水予熱装置における仕切板下方に設けていた排ガス流の流路断面積よりは大きくしておく。このことによっても、排ガスを流した際に、排ガス流ターン部での圧力損失を低減することができる。また、伝熱管群の下方に排ガス流路を設ける必要がないため、給水予熱装置7の容積を削減することができるという効果もある。
The exhaust gas flow channel cross-sectional area provided below the
なお、本発明は以上説明した実施例に限定されるものではなく、多くの変形が本発明の技術的思想内で当分野において通常の知識を有する者により可能である。 The present invention is not limited to the embodiments described above, and many modifications can be made by those having ordinary knowledge in the art within the technical idea of the present invention.
1 ボイラ
2 排ガス通路
3 伝熱管
4 仕切板
5 熱吸収用フィン
6 ドレン排出口
7 給水予熱装置
8 排ガス入口
9 排ガス出口
10 排ガス流下降流路
11 排ガス流上昇流路
12 案内板
1 boiler
2 Exhaust gas passage
3 Heat transfer tubes
4 Partition plate 5 Heat absorption fin
6 Drain outlet
7 Water supply preheating device 8 Exhaust gas inlet 9 Exhaust gas outlet
10 Exhaust gas flow down
Claims (3)
前記仕切板の下端は伝熱管群の途中の高さ位置とし、仕切板下部の排ガス流下降流路側には、仕切板側から伝熱管側に向けて突出した案内板を設置したことを特徴とする給水予熱装置を持ったボイラ。 A boiler that heats boiler water by the heat of combustion gas, an exhaust gas passage for passing exhaust gas discharged from the boiler, and a feed water preheating device installed in the middle of the exhaust gas passage to recover the heat of the exhaust gas and preheat boiler feed water A boiler having a feed water preheating device, and by installing a partition plate extending vertically in the feed water preheating device, the inside of the feed water preheating device is divided into an exhaust gas inlet side and an exhaust gas outlet side, and the partition plate is The upper end side and the left and right ends are connected to the wall surface of the exhaust gas flow path of the feed water preheating device, and the lower end side is separated from the bottom surface of the feed water preheating device. After passing under the plate, it exits from the upper part of the feed water preheating device, and a large number of heat transfer tubes are installed in the exhaust gas flow down passage in the feed water preheating device, so that the boiler feed is generated by the heat of the exhaust gas. In the boiler having a water preheating devices so as to preheat a
The lower end of the partition plate is positioned at a height in the middle of the heat transfer tube group, and a guide plate protruding from the partition plate side toward the heat transfer tube side is installed on the exhaust gas flow down flow path side below the partition plate. Boiler with a feed water preheating device.
The boiler with the feed water preheating device according to claim 1 or 2, wherein the guide plate is provided with an inclination so that the tip side is lowered.
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- 2015-07-10 JP JP2015138281A patent/JP2017020708A/en active Pending
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