JP2699245B2 - Modular water tube boiler - Google Patents

Modular water tube boiler

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JP2699245B2
JP2699245B2 JP4275531A JP27553192A JP2699245B2 JP 2699245 B2 JP2699245 B2 JP 2699245B2 JP 4275531 A JP4275531 A JP 4275531A JP 27553192 A JP27553192 A JP 27553192A JP 2699245 B2 JP2699245 B2 JP 2699245B2
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芳治 植田
雅通 山本
景良 唐
正成 木下
厚見 上梨
清幹 石谷
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株式会社ヒラカワガイダム
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、通常の加熱、暖房用等
の業務用、産業用及び空調用から発電用などのすべての
範囲で広く使われている水管ボイラにおいて、その燃焼
室を本発明者ら5名の発明になる特開平2−27220
7号「水管式ボイラとその燃焼方法」による収熱水管内
挿型燃焼室とし、該収熱水管内挿型燃焼室とその後流の
接触管群を実質的に同一構造の水管群として構成された
水管ボイラとして、燃焼ガスの流れ方向の一本一本の水
管が一様のパネル状に構成されたものをそれぞれの基本
要素として、該水管列をパネル状に構成された基本単位
をヘッダを介して適当数纏めてこれを基本モジュールと
し、該基本モジュールの幅と奥行きを適宜組み合わせる
ことによって、本発明のボイラをその設置場所の面積や
高さに合わせた設計ができるようになしたものであり、
設計自由度の大きいモジュラー水管ボイラを提供するも
のである。
BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to a water pipe boiler which is widely used in all fields such as ordinary business for heating and heating, industrial and air conditioning to power generation and the like. Japanese Patent Application Laid-Open No. 2-27220, which is an invention of five inventors.
No. 7 “Hot-water boiler and its combustion method” constitutes a heat-collecting water-tube-inserted combustion chamber, and the heat-collecting-water-insertion-type combustion chamber and a contact pipe group located downstream of the heat-collecting water-tube boiler are configured as water pipe groups having substantially the same structure. As a water pipe boiler, one in which each water pipe in the flow direction of the combustion gas is formed in a uniform panel shape is used as a basic element, and the basic unit in which the water pipe row is formed in a panel shape is a header. The boiler of the present invention can be designed in accordance with the area and height of the installation location by appropriately combining the basic module with the basic module and appropriately combining the width and the depth of the basic module. Yes,
It is intended to provide a modular water tube boiler having a large degree of freedom in design.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来の水管ボイラは、バーナからの発出
火炎を炉壁水管などで囲む大きな燃焼空間からなる燃焼
室と、その後流の水管群からなる接触伝熱面とから構成
されているのを基本としていた。その場合、従来の燃焼
室は、例えば、特開平3−260501号の〔図5〕、
〔図6〕に見られるように、バーナによって規定される
発出火炎を取り囲むようにその周囲に輻射伝熱水管壁を
配設してなり、一般に一つの大きな空間部を構成してい
た。即ち、従来の燃焼室の場合バーナの発出火炎の寸法
(直径や長さ)はおおむねボイラの容量(つまり燃焼
量)に、ある函数関係で比例して大きくなり、なおかつ
従来のボイラではボイラ燃焼室の限界伝熱面熱負荷の関
係からその相似則によって該燃焼室の大きさを更に大き
くする必要があり、一般に従来のボイラ燃焼室の大きさ
は小容量のボイラから大容量のボイラまでその容量(即
ち蒸発量や燃焼量)にほぼ比例の一線上に乗る関係にあ
った。かくしてボイラ燃焼室の大きさ(容積)はボイラ
全体の大きさの40〜70%を占めるほどに大きく、そ
のため直径と長さ、或は幅と奥行きと長さで規定される
一つの大きな空間を必要としていたのである。これはバ
ーナからの発出燃焼火炎が冷却伝熱面に当たると、該伝
熱面が過熱により焼けたり、或は該燃焼火炎が冷却され
て未燃分が発生する恐れがあるという従来の考え方か
ら、該火炎は該伝熱面に当たらないようにする設計思想
に支配されていたからである。
2. Description of the Related Art A conventional water tube boiler is composed of a combustion chamber having a large combustion space surrounding a flame emitted from a burner by a furnace wall water tube or the like, and a contact heat transfer surface comprising a group of water tubes flowing downstream. Was based on In that case, a conventional combustion chamber is disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 3-260501 (FIG. 5).
As shown in FIG. 6, a radiant heat transfer water pipe wall is disposed around the fire flame defined by the burner, and generally constitutes one large space. That is, in the case of the conventional combustion chamber, the size (diameter and length) of the fire flame emitted from the burner generally increases in proportion to the capacity (that is, the amount of combustion) of the boiler in a certain function relation. It is necessary to further increase the size of the combustion chamber according to the similarity law from the relation of the heat transfer surface heat load, and generally, the size of the conventional boiler combustion chamber is from the small capacity boiler to the large capacity boiler. (I.e., the amount of evaporation and the amount of combustion). Thus, the size (volume) of the boiler combustion chamber is so large that it occupies 40 to 70% of the total size of the boiler, so that one large space defined by diameter and length or width, depth and length is required. I needed it. This is based on the conventional idea that when the combustion flame emitted from the burner hits the cooling heat transfer surface, the heat transfer surface may burn due to overheating, or the combustion flame may be cooled to generate unburned components. This is because the flame was governed by a design concept that prevents the flame from hitting the heat transfer surface.

【0003】[0003]

【図5】FIG. 5

【0004】[0004]

【図6】FIG. 6

【0005】上記のような従来の設計思想を燃焼室の大
きさが相似則によって規定されるという意味で相似則概
念と定義すると、従来のボイラのすべてがこの相似則概
念に支配されており、そのためにボイラを更に小型、軽
量、高性能にしようとすると、そのための技術としては
高負荷燃焼技術の追及しかなかった。即ち、バーナから
の発出火炎を小さくして燃焼室を小さくし、或は平面火
炎バーナや表面燃焼バーナのごとく火炎長さを短くして
燃焼室を小さくすることによってボイラを小型化して改
善しようとしていた。
[0005] If the conventional design concept as described above is defined as a concept of similarity in the sense that the size of the combustion chamber is defined by similarity, all conventional boilers are governed by this concept of similarity. In order to make the boiler smaller, lighter, and more efficient for that purpose, the only technology for that was to pursue a high-load combustion technology. In other words, the size of the combustion chamber is reduced by reducing the flame emitted from the burner, or the size of the boiler is reduced and improved by shortening the flame length and reducing the combustion chamber like a flat flame burner or a surface combustion burner. Was.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の技術には次のような解決すべき課題があった。特に
その課題はボイラを大容量化するほど重要になってい
た。即ち、第1の課題は、何れにしてもボイラの容量が
大きくなるほどその燃焼室の必要空間は大きくなり、こ
れがボイラ容積の半分以上を占拠するほどに大きく、か
つその構成寸法(幅や長さなど)を、バーナからの発出
火炎の寸法に合わせる必要があるために変えることがで
きないという決定的に大きな制約となるため、これがボ
イラをその設置場所の寸法や面積に合わせて設計するこ
とがてきなくなるというボイラ設計の自由度を著しく損
なうことになっていたのである。例えば、燃焼室の縦横
の寸法を変えたり、或は極端には燃焼室を途中で折り曲
げたり、また該壁面の一部に凹凸をつけて柱や天井の梁
下に整合させたり、という自由度が従来の相似則概念に
は殆どなかった。
However, the above-mentioned prior art has the following problems to be solved. In particular, the problem became more important as the capacity of the boiler was increased. That is, the first problem is that, in any case, the larger the capacity of the boiler is, the larger the required space of the combustion chamber is, the larger the space occupies more than half of the boiler volume, and the size (width and length) ) Must be adjusted to the size of the flame from the burner, which cannot be changed, which has made it possible to design the boiler to the dimensions and area of its installation location. This greatly impaired the freedom of boiler design. For example, the degree of freedom such as changing the vertical and horizontal dimensions of the combustion chamber, or extremely bending the combustion chamber on the way, or adding irregularities to a part of the wall surface and aligning it under the pillar or ceiling beam. However, there was little in the conventional concept of similarity rule.

【0007】第2の課題は、従来は燃焼室を水管モジュ
ールで構成しようとする場合、その燃焼室が大きな空間
を囲む形になるため、その四周の水管壁や天井乃至は底
面の壁を水管で構成した水管壁モジュールとすることし
か考えられず、特に大容量ボイラにおいて燃焼室の断面
を水管モジュールとする、即ち、その横断面や縦断面を
水管モジユールで構成するという考えは生まれてこなか
つた。もしその断面をモジュールにしようとしてもその
四囲に水管があるのみでその途中に水管がなく、モジュ
ールの形になり得なかったのである。
A second problem is that when the combustion chamber is conventionally configured with a water pipe module, the combustion chamber has a shape surrounding a large space. It is only conceivable to use a water pipe wall module composed of water pipes.In particular, in large capacity boilers, the idea that the cross section of the combustion chamber is a water pipe module, that is, the cross section and the vertical section are composed of water pipe modules has been born. Never If the section was to be made into a module, there were only water pipes around the four surroundings, and there were no water pipes in the middle, and the module could not be formed.

【0008】第3の課題は、従来のボイラでは、例え
ば、前記特開平3−260501号の〔図5〕、〔図
6〕に見られるように、ある容量までは燃焼室とその後
流の接触伝熱面を構成する水管群をうまくモジュールに
構成できたとしても大容量ボイラになれば該モジュール
は該燃焼室とは別個のモジュールとせざるを得ず、本来
の製造工場でのモジュール化によるコストダウンが中途
半端に終わるばかりでなく、更にボイラを現地に設置す
るに当たって全体を分割可能な構造として搬入組立を容
易にするという趣旨においても中途半端に終わり、折角
モジュール構成としても結局は現地工事が多くなり、そ
のコストダウンが進まなかった。
A third problem is that in a conventional boiler, for example, as shown in FIGS. 5 and 6 of JP-A-3-260501, contact between the combustion chamber and the wake is limited to a certain capacity. Even if the water tube group that constitutes the heat transfer surface can be successfully formed into a module, if the boiler becomes a large-capacity boiler, the module must be a separate module from the combustion chamber, and costs due to modularization at the original manufacturing plant Not only does the downtime stop halfway, but it also ends halfway with the intent of making it easier to carry in and assemble the entire boiler into a structure that can be divided when installing the boiler on site. The cost has not increased.

【0009】本発明は、従来の大きな空間の燃焼室を全
くなくして、燃焼火炎を水管群にぶっつけて該水管群中
で燃焼させ、燃焼と伝熱の促進によって水管の焼損を防
止するという従来の常識を破った方法によってボイラ全
体が空間のない水管群のみで構成されるようになして、
小型高性能の水管群のみで構成されるボイラを完成さ
せ、更に該ボイラの水管群を適宜分割可能なほぼ同一寸
法、同一形状にボイラ要素を分割してモジュラー型構造
とすることによつて、製造工場でのコストダウンを行う
とともに、現地への搬入や据え付け、組立を容易にし現
地工事を簡略化ならしめるモジュラー水管ボイラを提供
することを目的としたものである。
The present invention eliminates the conventional combustion chamber of a large space at all, and combusts a combustion flame into a group of water tubes to burn in the group of water tubes, thereby preventing combustion of the water tubes by promoting combustion and heat transfer. In a way that broke common sense, the entire boiler was made up of only water tubes without space,
By completing a boiler composed of only a small and high-performance water pipe group, and further dividing the boiler elements into substantially the same dimensions and the same shape, which can be appropriately divided, into a modular structure, The objective is to provide a modular water pipe boiler that not only reduces costs at the manufacturing plant, but also facilitates on-site transport, installation and assembly, and simplifies on-site construction.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】本発明は、上記の目的を
達成するために、その第1は、ボイラ全体が水管群で構
成され、一群の該水管群の前部で燃料が燃焼し、その後
流部水管群が接触伝熱水管群となる水管ボイラにおい
て、燃焼ガスの流れの通路が所望の任意の個所で水平方
向及び/又は垂直方向に複数回折り曲げられて構成さ
れ、該通路の前後部において燃焼ガスの流れ方向の一本
一本の水管が纏まってパネル状に構成されて基本要素と
なり、該基本要素の適当数が一つのヘッダによって纏め
られて基本モジュールを形成して、ヘッダに纏められた
該基本モジュールが任意所望数上下のヘッダに単数又は
複数個水側及び蒸気側連絡管に取り付けられ、該基本要
素及び該基本モジュールの形状、構成を該水管群の燃焼
部とそれにつづく接触部とにかかわりなく基本モジュー
ルを幾個か集めて同様のモジュール構成となし、該基本
モジュールの単数又は複数が水管及び蒸気側連絡管によ
って取付けられるようになし、該基本要素及び該基本モ
ジュールの形状を該水管群の燃焼部とそれにつづく接触
部とにかかわりなく、基本モジュールを幾つか集めた構
成となして、該基本モジュールの単数又は複数が連絡管
のフランジ又は溶接によってドラムに連結されてなるこ
とを特徴とするモジュラー水管ボイラであり。その第2
は、ボイラ燃焼ガスの折れ曲がり部において、基本要素
の水管を一部削除して、ガスの通路を設けたことを特徴
とする上記第1記載のモジュラー水管ボイラであり。そ
の第3は、ボイラ燃焼ガスの折れ曲がり部において、基
本要素の水管を一部削除した熱ガス通路の外側隅部に整
流斜壁が設けられてなることを特徴とする上記第2記載
のモジュラー水管ボイラに関するものである。
According to the present invention, in order to achieve the above object, first, the entire boiler is constituted by a group of water tubes, and fuel is burned in front of the group of water tubes. In the water pipe boiler in which the downstream water pipe group becomes a contact heat transfer water pipe group, the flow path of the combustion gas is formed by bending a plurality of times in any desired place in the horizontal and / or vertical directions, and before and after the path. In the section, each water pipe in the flow direction of the combustion gas is collectively formed into a panel shape to be a basic element, and an appropriate number of the basic elements are collected by one header to form a basic module, and the header is formed. One or more of the assembled basic modules are attached to the desired number of upper and lower headers, one or more water-side and steam-side connecting pipes, and the shapes and configurations of the basic elements and the basic module are changed to the combustion section of the water pipe group and the following. contact Regardless, some basic modules are collected to form a similar module configuration, one or more of the basic modules can be attached by a water pipe and a steam-side communication pipe, and the shapes of the basic elements and the basic module are changed. Irrespective of the combustion part of the water pipe group and the contact part following the water pipe group, one or more of the basic modules are connected to the drum by a flange or welding of a connecting pipe in a configuration in which some basic modules are collected. And a modular water tube boiler. The second
The modular water pipe boiler according to the first feature, wherein a water passage as a basic element is partially removed at a bent portion of the boiler combustion gas to provide a gas passage. Thirdly, a rectifying sloping wall is provided at an outer corner of a hot gas passage in which a water pipe as a basic element is partially removed at a bent portion of the boiler combustion gas, wherein the rectifying inclined wall is provided. It is about a boiler.

【0011】即ち、本発明は従来の大きな空間を要する
燃焼室を前記した特開平2−272207号発明のよう
に実質上空間のない収熱水管内挿型燃焼室とし、従来の
燃焼室の水管群が輻射伝熱を受ける平面水管壁からなる
のに反して、本発明では該水管群内で輻射と接触との重
畳した伝熱を受ける管巣燃焼水管群からなり、従って本
発明の燃焼室は著しく小さくなり、更に適当な燃焼ガス
温度まで熱吸収を行う水管のみで構成されるため、その
中における発出火炎の通路は必ずしも真直である必要は
なく折り曲げ部が存在していてもよい。即ち、その通路
設計をその後流の接触水管群と同様に折り曲げたり、更
には凹凸をつけたりすることが可能である。
That is, according to the present invention, a conventional combustion chamber requiring a large space is a heat collecting water pipe insertion type combustion chamber having substantially no space as in the above-mentioned JP-A-2-272207, and a water pipe of the conventional combustion chamber is used. In contrast to the group consisting of planar water tube walls receiving radiant heat transfer, the present invention comprises tube nest combustion water tube groups receiving heat transfer superimposed with radiation and contact within the group of water tubes, and thus the combustion of the present invention. Since the chamber is extremely small and is composed only of water pipes that absorb heat to an appropriate combustion gas temperature, the path of the emitted flame in the chamber does not necessarily have to be straight, and a bent portion may be present. That is, it is possible to bend the passage design in the same manner as the contact water tube group in the downstream stream, and furthermore, to make the passage uneven.

【0012】更に、従来の燃焼室ではそのモジュールが
四囲の水管壁としてしか考えられなかったのに対して、
本発明では水管群を有する燃焼室の燃焼ガスの流れ方向
にほぼ同一寸法とほぼ同一形状に構成された水管列を適
当数纏められて一つのパネル状に構成されて基本要素と
し、該基本要素を適当数が一つのヘッダによって纏めら
れて基本モジュールとすることにより、該燃焼室水管群
部とその後流の接触水管群とを同様のモジュール構成と
することができるようになり、該接触水管群とそれらが
集合する上下集合管とによってボイラ水管パネルとして
の要素が構成され、蒸気及び水ヘッダと水管群よりなる
基本要素の上下集合管とが1乃至複数本の水側及び蒸気
側連絡管によって接続するようになした単独又は複数の
上記基本モジュールによって構成されたモジュラー水管
ボイラである。
[0012] Further, in the conventional combustion chamber, the module was considered only as a four-walled water pipe wall.
In the present invention, an appropriate number of water pipe rows each having substantially the same size and substantially the same shape in the flow direction of the combustion gas in the combustion chamber having the water pipe group are grouped in an appropriate number to form a panel, which is a basic element. Are grouped by one header to form a basic module, so that the combustion chamber water pipe group and the downstream contact water pipe group can have the same module configuration. An element as a boiler water pipe panel is constituted by the and the upper and lower collecting pipes where they are gathered, and the upper and lower collecting pipes of the basic element consisting of the steam and water header and the water pipe group are formed by one or more water side and steam side connecting pipes It is a modular water tube boiler constituted by one or a plurality of the basic modules to be connected.

【0013】その結果、前記した従来の燃焼室と接触水
管群のモジュールが同様な形状や構造にできないという
のに比べて、本発明では上記したようにその接触水管群
部を上記燃焼室水管群部と同様の構造にし、燃焼ガスの
流れ方向の一本一本の水管を一つのパネル状に構成して
基本要素とし、該基本要素の適当数が一つのヘッダによ
って纏められて基本モジュールを形成することにより、
その全体をほぼ同一の形状とすることができ、従って前
部を構成する管巣燃焼水管群部とそれにつながる接触水
管群部の途中の適当な部分で折れ曲がり部のあるガス側
通路を構成せしめることができ、結局ボイラを設置場所
の寸法や面積に合わせることができるという設計の自由
度において著しく優れ、更にボイラ全体のモジュール化
による製造工程におけるコストダウンとともに、現地へ
の搬入、据え付け、組立が一体的に、しかも著しく容易
にできるようならしめた、より有効にして分割可能なモ
ジュラー水管ボイラを提供するものである。
As a result, the conventional combustion chamber and the module of the contact water pipe group cannot be formed in the same shape and structure, but in the present invention, the contact water pipe group section is replaced with the combustion chamber water pipe group as described above. The structure is the same as that of the part, and each water pipe in the flow direction of the combustion gas is formed into one panel shape as a basic element, and an appropriate number of the basic elements are put together by one header to form a basic module. By doing
The whole can be made almost the same shape, so that a gas passage having a bent portion is formed at an appropriate portion in the middle of the tube nest combustion water tube group constituting the front part and the contact water tube group connected thereto. In the end, the boiler can be adjusted to the size and area of the installation location, which is extremely excellent in the degree of freedom of design.Furthermore, the cost reduction in the manufacturing process by modularizing the entire boiler, as well as the on-site transportation, installation and assembly A more efficient and splittable modular water tube boiler which has been made to be able to be used in a simple and significant manner.

【0014】更に大きな特徴として、第1にはこのよう
に燃焼ガス流れ方向の水管列が纏まって水管パネル状に
構成されて基本要素とし、かつこの基本要素の適当数が
一つのヘッダに纏められて基本モジュールとすることに
よって、上記の各水管パネルの流れ方向の水管の熱負荷
分布が同様になり、従って該水管パネル内の二相流流れ
分布も同様になるから、それらの設計を同一になし得ら
れ著しく設計が簡略化され、なおかつ安全に設計できる
ことになる。更に第2には、このような基本モジュール
構造とすることにより各基本要素又は基本モジュール又
はそれ以下の小さい基本モジュール単位毎の製作、取り
替え、修理、増設などが可能となり、将来の故障時、或
は負荷が変わる、などの対応が非常に容易になる利点が
ある。
As a further significant feature, firstly, the water pipe rows in the combustion gas flow direction are collectively formed into a water pipe panel as a basic element, and an appropriate number of the basic elements are collected in one header. By using the basic module, the heat load distribution of the water pipes in the flow direction of each of the above water pipe panels becomes the same, and therefore the two-phase flow distribution in the water pipe panels becomes the same. It is possible to significantly simplify the design and achieve safe design. Secondly, by adopting such a basic module structure, it is possible to manufacture, replace, repair, add up, or the like for each basic element or a basic module unit or a smaller basic module unit. Has the advantage that the load can be easily changed.

【0015】なお本発明のモジュラー水管ボイラの燃焼
ガス通路が折れ曲がる場合における折れ曲がり部におい
ては、該ガス通路の幅方向の管列数が少ない時は該曲が
り部の流れの偏流に対する配慮はそれほど必要でない
が、基本モジュールを構成する一つのヘッダに纏められ
る管列数が4列程度以上になると流れの幅方向の分布が
できるだけ一様になるように該折れ曲がり部において基
本要素の水管を一部削除するか、更には該隅部に整流の
ための耐火材などによる斜壁を設けると好適である。
In the bent portion of the modular water pipe boiler of the present invention when the combustion gas passage is bent, when the number of tube rows in the width direction of the gas passage is small, little consideration is needed for the drift of the flow in the bent portion. However, when the number of pipes arranged in one header constituting the basic module becomes about four or more, a part of the water pipes of the basic element is deleted at the bend so that the distribution in the width direction of the flow becomes as uniform as possible. In addition, it is preferable to provide a slope wall made of a refractory material or the like for rectification at the corner.

【0016】[0016]

【実施例】次に図面によって本発明を説明する。〔図
1〕〜〔図5〕は本発明のモジュラー水管ボイラの一実
施例、〔図6〕〜〔図8〕は他の実施例、〔図9〕、
〔図10〕は燃焼ガスの流れ方向を示す模式図である。
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. FIGS. 1 to 5 show one embodiment of the modular water pipe boiler of the present invention, and FIGS. 6 to 8 show other embodiments, FIG.
FIG. 10 is a schematic diagram showing the flow direction of the combustion gas.

【0017】[0017]

【図1】FIG.

【0018】[0018]

【図2】FIG. 2

【0019】[0019]

【図3】FIG. 3

【0020】[0020]

【図4】FIG. 4

【0021】[0021]

【図7】FIG. 7

【0022】[0022]

【図8】FIG. 8

【0023】[0023]

【図9】FIG. 9

【0024】[0024]

【図10】FIG. 10

【0025】〔図1〕は本発明のモジュラー水管ボイラ
の側面図で、(1a)は水管と該水管間を塞ぐフイン板
からなるメンブレン壁、(3a)が上部集合管、(3
b)が下部集合管、(3c)が蒸気ヘッダ、(3d)が
水ヘッダ、(4a)が第一蒸気連絡管、(4b)が第2
蒸気連絡管、(4c)が降水管、(20)が本発明の基
本モジュールを組み立てるフランジ又は溶接部、(5)
が蒸気ドラム、(6)はボイラケーシングを示す。
FIG. 1 is a side view of a modular water pipe boiler according to the present invention. (1a) is a membrane wall composed of a water pipe and a fin plate closing between the water pipes, (3a) is an upper collecting pipe, (3a).
b) is a lower collecting pipe, (3c) is a steam header, (3d) is a water header, (4a) is a first steam connecting pipe, and (4b) is a second steam connecting pipe.
Steam connection pipe, (4c) downcomer pipe, (20) flange or weld to assemble the basic module of the present invention, (5)
Denotes a steam drum, and (6) denotes a boiler casing.

【0026】〔図2〕は〔図1〕のII−II矢視図
で、耐火材などからなる前壁(8)に取り付けられたバ
ーナ(7)からの発出火炎はすぐに前記の本発明による
管巣燃焼水管(2a)群中に入り伝熱の後、該燃焼ガス
は該管巣燃焼部を出て本発明の第一の特徴であるボイラ
後部の水管群が削除された燃焼ガスの折れ曲がり部(9
a)からその後部の第一接触管群(2b)及び第二接触
管群(2c)において更に伝熱の後、排ガス出口(1
0)から排出される。
FIG. 2 is a view taken in the direction of arrows II-II in FIG. 1, and the flame emitted from the burner (7) attached to the front wall (8) made of a refractory material or the like immediately causes the present invention. After entering the tube nest combustion water tubes (2a) and transferring heat, the combustion gas exits the tube nest combustion portion and the combustion gas of the boiler rear water tube group, which is the first feature of the present invention, is removed. Bend (9
From a), after further heat transfer in the first contact tube group (2b) and the second contact tube group (2c) at the rear, the exhaust gas outlet (1
0).

【0027】この場合に本発明では、第1通路の管巣燃
焼部(2a)においてもまた後の第2通路の第一接触管
群(2b)及び第二接触管群(2c)においても、燃焼
ガスの流れ方向の水管列を一つのパネル状に構成したも
のを前記したように基本要素として、該基本要素を幅方
向に適当数ヘッダにより纏められ、それぞれのヘッダに
纏められた数多くの水管群により基本モジュールを構成
するところに第二の特徴があり、かくすることにより該
燃焼室水管群をその後流の接触水管群と同様のモジュー
ル構成とすることができ、なお該水管パネル内の熱負荷
分布が同様になり、従って該水管パネル内の二相流流れ
分布も同様になり、設計が単純化され、かつ安全確実に
設計されるところに上記第1、第2の特徴に加えて更に
第3の大きな特徴がある。重要なことはそのような構成
とすることによって、前部を構成する管巣燃焼水管群部
とそれにつながる接触水管部の全燃焼ガス流れ方向の工
程において、その途中の適当な部分で折れ曲がり部を設
けてガス通路が折れ曲がるように構成することができ、
これによって本発明のボイラをその容量と設置場所の許
容寸法や面積に合わせて自由に設計することができると
いう、設計自由度の非常に大きいボイラが得られること
になつた。勿論ガス流れの幅方向の水管群パネルを同じ
構造と形状の基本モジュールとすることができる。従つ
て製造工程におけるコストダウンとともに、現地への搬
入、据え付けが便利なように適当な大きさの寸法のモジ
ュラー水管ボイラの設計とすることができ、組立工事も
非常に容易に安価にできることになる。
In this case, according to the present invention, both in the tube nest combustion portion (2a) of the first passage and in the first contact tube group (2b) and the second contact tube group (2c) of the second passage. As described above, the water pipe row in the flow direction of the combustion gas formed in one panel is used as a basic element, and the basic elements are grouped by an appropriate number of headers in the width direction, and a number of water pipes are grouped in each header. The second feature resides in that the basic module is constituted by the groups, whereby the combustion chamber water pipe group can be made to have the same module configuration as the contact water pipe group in the downstream flow. In addition to the above first and second features, the load distribution is the same, and therefore the two-phase flow distribution in the water pipe panel is also the same. Third major feature A. Importantly, by adopting such a configuration, in the process in the entire combustion gas flow direction of the tube nest combustion water pipe group part constituting the front part and the contact water pipe part connected thereto, a bent part is formed at an appropriate part in the middle. The gas passage can be configured to be bent by providing
As a result, the boiler according to the present invention can be freely designed in accordance with its capacity and the allowable dimensions and area of the installation place, so that a boiler with a very large degree of design freedom can be obtained. Of course, the water tube group panel in the width direction of the gas flow can be a basic module having the same structure and shape. Therefore, it is possible to design a modular water pipe boiler of appropriate size so that it is easy to carry in and install it on site, as well as to reduce the cost in the manufacturing process, and the assembly work can be made very easily and inexpensively. .

【0028】なお燃焼ガスが管群部を出て折れ曲がる部
分、即ち〔図2〕(9a)の水管群を削除したガスの流
れの折れ曲がり部や後記の〔図7〕における(9a),
(9c)のガスの折れ曲がり部は、〔図2〕のように前
半(第1通路の出口)は水管を省いて空間を設け、該空
間部を点検や掃除のメンテナンススペースとして使い、
その後半(第2通路の入り口)には水管群(2b)を配
設して伝熱面とするのもよく、これらは設計上の自由度
の範囲内の問題としてよい。ただし前記したガスの折れ
曲がり部とその後流のガス流れの幅方向の分布の一様性
を保つには、本発明者らの研究の結果、該ガスの折れ曲
がり部には、〔図4〕や〔図7〕の(9a),(9
a),(9c)のように水管群をすべて省くのがよく、
更に〔図5〕のように(9a)部の入り口側と出口側の
それぞれの外側隅部を(12a),(12b)のように
耐火材などよりなる整流壁を設けるのがよいということ
が本発明者らの研究の結果判明した。更にまた、このよ
うに上記空間を設ける場合、上記ガスの折れ曲がり部の
空間に出入りできる開口をつけるのがよく、その例を
〔図6〕及び〔図7〕の(13)に示した。〔図2〕の
(11)は〔図4〕の(8)や〔図5〕の(12a)な
どと同様の耐火材などによる出口煙室壁を示す。〔図
3〕は〔図1〕のIII−III矢視図で、(7)はバ
ーナである。
The portion where the combustion gas exits the tube group and bends, that is, the bent portion of the gas flow from which the water tube group shown in FIG. 2 (9a) is deleted, and (9a) in FIG.
In the bent part of the gas of (9c), a space is provided in the first half (exit of the first passage) by omitting a water pipe as shown in FIG. 2, and the space is used as a maintenance space for inspection and cleaning.
In the latter half (the entrance of the second passage), a water pipe group (2b) may be provided as a heat transfer surface, and these may be problems within the range of design freedom. However, as a result of research conducted by the present inventors, the bent portion of the gas and the bent portion of the gas (FIG. 4) and [ (9a) and (9) in FIG.
It is good to omit all the water tube groups as in a) and (9c).
Further, as shown in FIG. 5, it is preferable to provide a rectifying wall made of a refractory material or the like at (12a) and (12b) at the outer corners of the entrance side and the exit side of the part (9a). As a result of the study of the present inventors, it was found. Further, when the space is provided as described above, it is preferable to provide an opening through which the gas can be bent and to enter and exit from the space where the gas is bent. An example thereof is shown in FIG. 6 and FIG. (11) in FIG. 2 shows an exit smoke chamber wall made of the same refractory material as (8) in FIG. 4 and (12a) in FIG. FIG. 3 is a view taken along the line III-III of FIG. 1, and (7) is a burner.

【0029】〔図7〕は本発明の容量の更に大きい他の
一実施例で、〔図6〕のVII−VII矢視図である。
〔図8〕は〔図6〕のVIII−VIII矢視図で、な
お、バーナ(7)の取付形状が〔図8〕と〔図3〕とで
異なるが他には異なるところはない。
FIG. 7 shows another embodiment of the present invention having a larger capacity, and is a view taken along the line VII-VII of FIG.
FIG. 8 is a view taken in the direction of arrows VIII-VIII of FIG. 6, and the mounting shape of the burner (7) is different between FIG. 8 and FIG. 3, but there is no other difference.

【0030】〔図9〕は燃焼ガスの水平方向のみのジグ
ザグ流れの方向を示す模式図あり、〔図10〕は燃焼ガ
スが最初水平方向から、ついで垂直方向に流れ、更に上
部の水平方向に排ガスとして放出される場合の同様にジ
グザグ流れの方向を示す模式図である。
FIG. 9 is a schematic diagram showing the direction of the zigzag flow of the combustion gas only in the horizontal direction, and FIG. 10 is a diagram in which the combustion gas flows first in the horizontal direction, then in the vertical direction, and further in the upper horizontal direction. It is a schematic diagram similarly showing the direction of a zigzag flow when it is discharged as exhaust gas.

【0031】[0031]

【発明の効果】本発明の効果を纏めると下記の通りであ
る。 (イ)本発明は水管式ボイラにおいて、水管群内で燃料
を燃焼させることによつて従来のような大きな空間の燃
焼室を無くし水管群のみで燃焼室を構成し、従ってその
大きさは従来の水管ボイラに比べて著しくコンパクトに
なり、しかも高負荷燃焼でも水管が焼損することのない
安全なモジュラー水管ボイラが達成された。 (ロ)本発明の管巣燃焼水管群及びその後流の接触水管
群において、燃焼ガス流れ方向を適宜折れ曲がるように
構成し、かつ燃焼ガスの流れ方向の水管列を一つの水管
パネル状に構成したものを基本要素とし、該基本要素を
幅方向にそれぞれのヘッダによって適当数纏められて、
それぞれのヘッダに纏められた基本要素を構成する数多
くの水管群より構成されて基本モジュールとすることに
より、燃焼室水管群とその後流の接触水管群とを同様の
モジュール構成とし、かくすることによつて本発明は燃
焼ガスの通路は必ずしも真直に構成する必要はなく、他
の条件に合わせて必要に応じて該燃焼ガスの通路に凹凸
をつけたり、或は適当なところで折り曲げ部をつくるこ
とによって、ボイラとしての許容される設置スペースに
合わせて、自由に設計できるモジュラー水管ボイラを得
ることができるようになった。 (ハ)かくすることにより、各パネルの水管の熱負荷分
布が同様になり、従って該水管及び二相流の流れ分布も
同様になり、各水管によって構成される基本要素又は基
本モジュールの設計が単純にかつ安全に行われるように
なった。 (ニ)同様にこのように基本モジュールを構成すること
により、該ボイラの一部を取り替えるにも基本要素又は
基本モジュール毎に取り替えることができ、また修理に
おいても同様である。また本発明のボイラの容量を変更
する必要が生じても、容易に基本要素毎又は基本モジュ
ール毎に取り外し、或は増設できることが可能である。 (ホ)本発明の管巣燃焼水管群及び接触水管群におい
て、燃焼ガスの流れ方向の水管群からなる基本要素、更
に該水管群からなる基本要素をそれぞれヘッダにより適
当数纏めて基本モジュールとすることにより、製造工場
での製作、設置現場への搬入、据え付け、そして組立が
非常に容易になり、設置工期が短縮され、コスト低下が
容易になった。
The effects of the present invention are summarized as follows. (A) The present invention provides a water tube boiler in which the fuel is burned in a group of water tubes to eliminate a large-sized combustion chamber as in the prior art, and the combustion chamber is constituted only by the group of water tubes. Thus, a modular water pipe boiler has been achieved which is remarkably compact as compared with the water pipe boiler described above, and in which the water pipe is not burned even under high load combustion. (B) In the tube nest combustion water tube group and the downstream contact water tube group according to the present invention, the flow direction of the combustion gas is appropriately bent, and the water tube row in the flow direction of the combustion gas is formed in one water tube panel. What is a basic element, an appropriate number of the basic elements are grouped by each header in the width direction,
By constructing a basic module consisting of a number of water pipe groups that constitute the basic elements put together in each header, the combustion chamber water pipe group and the contact water pipe group following it are made to have the same module configuration, thus Therefore, in the present invention, the passage of the combustion gas does not necessarily have to be straight, and the passage of the combustion gas may be made uneven according to other conditions as necessary, or by forming a bent portion at an appropriate place. Thus, a modular water tube boiler that can be freely designed in accordance with the allowable installation space as a boiler can be obtained. (C) By doing so, the heat load distribution of the water pipes of each panel becomes the same, and therefore the flow distribution of the water pipes and the two-phase flow becomes the same, and the design of the basic element or the basic module constituted by each water pipe is made. It was done simply and safely. (D) Similarly, by configuring the basic module in this manner, it is possible to replace a part of the boiler for each basic element or each basic module, as well as for repair. Further, even when the capacity of the boiler of the present invention needs to be changed, it can be easily removed or added for each basic element or each basic module. (E) In the tube nest combustion water tube group and the contact water tube group of the present invention, a basic element composed of a water tube group in the flow direction of the combustion gas, and an appropriate number of the basic elements composed of the water tube group are respectively combined by a header into a basic module. As a result, production at a manufacturing plant, transport to an installation site, installation, and assembly are greatly facilitated, installation time is shortened, and costs are easily reduced.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明のモジュラー水管ボイラの一実施例の側
面図。
FIG. 1 is a side view of one embodiment of a modular water tube boiler of the present invention.

【図2】〔図1〕のII−II矢視図。FIG. 2 is a view taken along the line II-II in FIG.

【図3】〔図1〕のIII−III矢視図。FIG. 3 is a view taken in the direction of arrows III-III in FIG. 1;

【図4】〔図2〕の改良図。FIG. 4 is an improved view of FIG. 2;

【図5】更にその改良図。FIG. 5 is a further improved view thereof.

【図6】本発明の他の一実施例の側面図。FIG. 6 is a side view of another embodiment of the present invention.

【図7】〔図6〕のVII−VII断面図。FIG. 7 is a sectional view taken along the line VII-VII of FIG. 6;

【図8】〔図6〕のVIII−VIII矢視図。FIG. 8 is a view taken along the line VIII-VIII in FIG. 6;

【図9】燃焼ガスの水平方向のみのジグザグ流れ方向を
示す図。
FIG. 9 is a diagram showing a zigzag flow direction of a combustion gas only in a horizontal direction.

【図10】水平方向と垂直方向とに流れる流れ方向を示
す図。
FIG. 10 is a view showing a flow direction flowing in a horizontal direction and a vertical direction.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1a,1b,1c,1d.水管メンブレン壁 1e. 水平置隔壁 2a,2b,2c.2d.水管群 3a,3b. 上部及び下部集合管 3c,3d. 蒸気及び水ヘッダ 4a,4b. 蒸気連絡管 4c. 降水管 5. 蒸気ドラム 6. ボイラケーシング 7. バーナ 8,11. 耐火壁 9a,9c. 燃焼ガス折れ曲がり部 10. 排ガス出口 12a,12b. 整流壁 13. マンホール 20. モジュラー水管ボイラ組み立
て用フランジ又は溶接
1a, 1b, 1c, 1d. Water tube membrane wall 1e. Horizontal partition 2a, 2b, 2c. 2d. Water tube group 3a, 3b. Upper and lower collecting pipes 3c, 3d. Steam and water header 4a, 4b. Steam connection pipe 4c. Downcomer 5. Steam drum 6. Boiler casing 7. Burner 8,11. Refractory walls 9a, 9c. Combustion gas bend 10. Exhaust gas outlets 12a, 12b. Rectifier wall 13. Manhole 20. Flange or welding for modular water tube boiler assembly

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 唐 景良 大阪市北区大淀北1丁目9番36号 株式 会社 ヒラカワガイダム内 (72)発明者 木下 正成 大阪市北区大淀北1丁目9番36号 株式 会社 ヒラカワガイダム内 (72)発明者 上梨 厚見 大阪市北区大淀北1丁目9番36号 株式 会社 ヒラカワガイダム内 (72)発明者 石谷 清幹 兵庫県芦屋市岩園町8番7号 (56)参考文献 特開 平3−260501(JP,A) 実開 昭59−23501(JP,U) 実開 平1−67402(JP,U) ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Kara Keira 1-9-36 Oyodo-kita, Kita-ku, Osaka-shi Inside the Hirakawagaidam Co., Ltd. (72) Inventor Masanari Kinoshita 1-9-1, Oyodokita, Kita-ku, Osaka-shi No. 36 Inside the Hirakawa Guy Dam (72) Inventor Kaminashi Atsumi 1-9-36 Oyodo Kita, Kita-ku, Osaka-shi Inside the Hirakawa Guy Dam (72) Inventor Kiyotake Ishitani 8 Iwazonocho, Ashiya-shi, Hyogo No. 7 (56) References JP-A-3-260501 (JP, A) JP-A-59-23501 (JP, U) JP-A-1-67402 (JP, U)

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 ボイラ全体が水管群で構成され、一群の
該水管群の前部で燃料が燃焼し、その後流部水管群が接
触伝熱水管群となる水管ボイラにおいて、燃焼ガスの流
れの通路が所望の任意の個所で水平方向及び/又は垂直
方向に複数回折り曲げられて構成され、該通路の前後部
において燃焼ガスの流れ方向の一本一本の水管が纏まっ
てパネル状に構成されて基本要素となり、該基本要素の
適当数が一つのヘッダによって纏められて基本モジュー
ルを形成して、ヘッダに纏められた該基本モジュールが
任意所望数上下のヘッダに単数又は複数個水側及び蒸気
側連絡管に取り付けられ、該基本要素及び該基本モジュ
ールの形状、構成を該水管群の燃焼部とそれにつづく接
触部とにかかわりなく基本モジュールを幾個か集めて同
様のモジュール構成となし、該基本モジュールの単数又
は複数が水管及び蒸気側連絡管によって取付けられるよ
うになし、該基本要素及び該基本モジュールの形状を該
水管群の燃焼部とそれにつづく接触部とにかかわりな
く、基本モジュールを幾つか集めた構成となして、該基
本モジュールの単数又は複数が連絡管のフランジ又は溶
接によってドラムに連結されてなることを特徴とするモ
ジュラー水管ボイラ。
In a water tube boiler in which the entire boiler is constituted by a group of water tubes, fuel burns in front of the group of water tubes, and the downstream water tube group becomes a contact heat transfer water tube group. The passage is formed by being bent a plurality of times in a horizontal direction and / or a vertical direction at any desired position, and a single water pipe in a flow direction of the combustion gas is collectively formed in a panel shape at the front and rear portions of the passage. An appropriate number of the basic elements are combined by one header to form a basic module, and the desired number of the basic modules combined in the header is arbitrarily set to one or more headers, one or more on the water side and steam. Attached to the side connecting pipe, the basic module and the basic module are similar in shape and configuration by collecting several basic modules irrespective of the combustion section of the water pipe group and the subsequent contact section. One or more of the basic modules are mounted by means of water pipes and steam-side connecting pipes, and the basic elements and the shape of the basic modules are independent of the combustion section of the group of water pipes and the subsequent contact sections, A modular water pipe boiler comprising a configuration in which several basic modules are assembled, and one or more of the basic modules are connected to a drum by a flange or welding of a connecting pipe.
【請求項2】 ボイラ燃焼ガスの折れ曲がり部におい
て、基本要素の水管を一部削除して、ガスの通路を設け
たことを特徴とする請求項1記載のモジュラー水管ボイ
ラ。
2. A modular water tube boiler according to claim 1, wherein a gas passage is provided by partially removing a water tube as a basic element at a bent portion of the boiler combustion gas.
【請求項3】 ボイラ燃焼ガスの折れ曲がり部におい
て、基本要素の水管を一部削除した熱ガス通路の外側隅
部に整流斜壁が設けられてなることを特徴とする請求項
2記載のモジュラー水管ボイラ。
3. The modular water pipe according to claim 2, wherein a rectifying slope is provided at an outer corner of the hot gas passage where a water pipe as a basic element is partially removed at a bent portion of the boiler combustion gas. boiler.
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