JP3014699B2 - 貫流ボイラ - Google Patents

貫流ボイラ

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JP3014699B2 JP01168262A JP16826289A JP3014699B2 JP 3014699 B2 JP3014699 B2 JP 3014699B2 JP 01168262 A JP01168262 A JP 01168262A JP 16826289 A JP16826289 A JP 16826289A JP 3014699 B2 JP3014699 B2 JP 3014699B2
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    • F22B29/00—Steam boilers of forced-flow type
    • F22B29/06—Steam boilers of forced-flow type of once-through type, i.e. built-up from tubes receiving water at one end and delivering superheated steam at the other end of the tubes
    • F22B29/061—Construction of tube walls
    • F22B29/065—Construction of tube walls involving upper vertically disposed water tubes and lower horizontally- or helically disposed water tubes
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は貫流ボイラに関する。
〔従来の技術〕
気密の伝熱管壁から成る垂直煙道を有し、伝熱管壁の
伝熱管が化石燃料用のバーナが設けられている垂直煙道
の下側煙道部分において斜めに立上り配置され、上側煙
道部分において垂直に配置され、前記下側煙道部分の下
端が垂直煙道の底床によって境界づけられ、上側煙道部
分の上端が煙道の横壁、伝熱管壁によって形成された煙
道の横断面狭窄部あるいは煙道の内部に配置された加熱
面の下縁によって境界づけられている貫流ボイラは一般
に知られている。その下側煙道部分の伝熱管壁の伝熱管
からの上側煙道部分の伝熱管壁の伝熱管への移行は、下
側煙道部分の各伝熱管に例えば上側煙道部分の伝熱管が
三本つづ接続されていることにより直接的に行われる
が、あるいは下側煙道部分の伝熱管並びに上側煙道部分
の伝熱管がそれぞれ接続されている管寄せを介して間接
的にい行われる。
かかる貫流ボイラの運転中において、特に貫流ボイラ
のバーナによって強く加熱される下側煙道部分の伝熱管
は、上側煙道部分の伝熱管ないし管寄せへの出口個所に
おいて、不可避の加熱差に基づいて大きな温度差を有し
ている。伝熱管壁の伝熱管はその長手側面が互いに気密
に溶接されているので、その温度差は煙道の伝熱管壁に
著しい熱応力を生じ、これは伝熱管に亀裂を生じさせる
恐れがある。
〔発明が解決しようとする課題〕
本発明の課題は、伝熱管に過大な熱応力が生じてこれ
に亀裂が生じる恐れがないような貫流ボイラを提供する
ことにある。
〔課題を解決するための手段〕
本発明によれば、この課題は、気密の伝熱管壁から成
る垂直煙道を有し、伝熱管壁の伝熱管が化石燃料用のバ
ーナが設けられている垂直煙道の下側煙道部分において
斜めに立上り配置され、上側煙道部分において垂直に配
置され、前記下側煙道部分の下端が垂直煙道の底床によ
って境界づけられ、上側煙道部分の上端が、伝熱管壁に
よって形成された煙道の横断面狭窄部、あるいは煙道の
内部に配置された加熱面の下縁によって境界づけられて
いる貫流ボイラにおいて、伝熱管が斜めに配置されてい
る垂直煙道の下側煙道部分の高さが、この煙道の上下両
部分の全高の70％以下であることによって解決される。
〔発明の効果〕
貫流ボイラの下側煙道部分の高さを制限することによ
って、この下側煙道部分における伝熱管壁の熱量も制限
される。従って下側煙道部分の伝熱管は上側煙道部分の
伝熱管ないし中間に挿入接続された管寄せへの出口個所
において多量の湿り蒸気を案内する。これにより下側煙
道部分の各伝熱管の過熱はこれらの伝熱管内において蒸
気の発生を増大するだけであり、高い温度の蒸気を発生
することはないので、下側煙道部分の伝熱管にはせいぜ
い小さな熱応力しか生じない。
上側煙道部分の伝熱管壁における並列接続された伝熱
管の数は一般に下側煙道部分の伝熱管壁における伝熱管
の数より多いので、上側煙道部分の伝熱管壁における蒸
気の流速に対する尺度となる貫流密度およびこれに伴っ
てその上側煙道部分の伝熱管壁における摩擦圧力損失
も、下側煙道部分の伝熱管壁における貫流密度および摩
擦圧力損失よりも小さい。下側煙道部分の高さが制限さ
れていることにより、下側煙道部分の伝熱管壁に属する
伝熱管における摩擦圧力損失も制限される。このこと
は、煙道の伝熱管壁の伝熱管における摩擦圧力損失が全
体として小さくなることを意味している。従ってこの貫
流ボイラに対して小さな出力の給水ポンプが必要とされ
るだけであり、これによって貫流ボイラが採用されてい
る原動所に対して良好な効率が得られる。
下側煙道部分の伝熱管が上側煙道部分の伝熱管に直接
接続されている場合には、下側煙道部分の高さを制限す
ることにより、煙道の伝熱管壁の伝熱間を通る流量が一
様になる。
下側煙道部分の伝熱管壁に斜めに配置された伝熱管は
小さな重力を受けるに過ぎない。従ってかかる伝熱管壁
に対して外側に、下側煙道部分の伝熱管壁の個々の伝熱
管が溶接される一般に垂直の鉄製支持帯を設けるだけで
済む。貫流ボイラの下側煙道部分の制限された高さのた
めに、この支持帯の長さおよび横断面積並びに溶接個所
の数も小さくないし少なくなる。このことは製造費用お
よび組立費用も低減され、これによって貫流ボイラのコ
ストが低下する。
特許請求の範囲の請求項２ないし５は、煙道の伝熱管
壁における熱応力およびそれに伴って管の亀裂が良好に
避けられる本発明の有利な実施態様である。
特許請求の範囲の請求項６記載の実施態様は、貫流ボ
イラの上側煙道部分の伝熱管壁における伝熱管の温度を
低下する。従ってこれらの伝熱管壁は、その下側煙道部
分の限定された高さに基づく大きな熱入量にも適合でき
る。
〔実施例〕
以下図面に示した実施例を参照して本発明を詳細に説
明する。
第１図は本発明の参考例を示す部分概略構成図、第２
図ないし第４図はそれぞれ本発明に基づく貫流ボイラの
異なった実施例を示す部分概略構成図である。しかし
て、第１図ないし第３図における貫流ボイラは、上側で
水平煙道４によって互いに接続されている二つの垂直煙
道２、３を有している。第４図における貫流ボイラは唯
一の垂直煙道２を有している。
垂直煙道２は石炭燃焼形ボイラにおいて普通であるよ
うに漏斗底床５を有している。この底床５はガスあるい
は油燃焼形のボイラにおいて普通であるように平坦に形
成することもできる。第１図から第３図における垂直煙
道３は底に燃焼ガス出口６を有している。この燃焼ガス
出口６は第４図における貫流ボイラの場合には唯一の垂
直煙道２の上側に存在している。
垂直煙道２は下側煙道部分７を有し、その下端は底床
５によって境界づけられ、垂直方向に高さＨを有してい
る。
下側煙道部分７には化石燃料例えば石炭用のバーナ８
が設けられている。更に第１図における貫流ボイラの垂
直煙道３の内部には加熱面９が設けられている。第２図
における貫流ボイラの場合、かかる加熱面９は垂直煙道
３の内部だけでなく水平煙道４の内部にも配置されてい
る。第３図における貫流ボイラはかかる加熱面９を垂直
煙道３および水平煙道４の内部だけでなく垂直煙道２の
内部にも有しており、第４図における貫流ボイラはかか
る加熱面９を垂直煙道２の上側部分内に有しているだけ
である。
垂直煙道２は更に上側煙道部分10を有し、この上側煙
道部分10は第１図における貫流ボイラの場合には上端が
煙道２の上側横壁11によって境界づけられ、第２図にお
ける貫流ボイラの場合には煙道２の側壁において煙道２
の中に突出した突出部13によって形成されている横断面
狭窄部12によって境界づけられ、第３図および第４図に
おける貫流ボイラの場合には加熱面９の下縁14によって
境界づけられている。
垂直煙道２は高さＨの下側煙道部分７において気密の
伝熱管壁によって形成されている。それらの伝熱管15は
斜めに立上り配置されている。しかしこれらの伝熱管15
は交互に斜めに立上り次いで水平に延びるように配置す
ることもできる。これに対して垂直煙道２は上側煙道部
分10において気密の伝熱管壁によって形成されている
が、それらの伝熱管16は垂直に配置されている。下側煙
道部分７の伝熱管壁の斜めに立登ってくる各伝熱管15に
は、上側煙道部分10の伝熱管壁の垂直伝熱管16が例えば
三本づつ接続されている。垂直煙道２の下側煙道部分７
と上側煙道部分10との全高はＬである。
特に煙道２の下側煙道部分７の伝熱管壁における熱応
力を避けるために、その高さＨは好適には煙道２の下側
煙道部分７と上側煙道部分10の全高Ｌの70％にされてい
る。この高さＨは有利に全高Ｌの65％、60％、55％ある
いは50％にすることもできる。この百分率が小さくなれ
ばなる程、下側煙道部分７の伝熱管壁における熱応力が
小さくなる。下側煙道部分７の高さＨの百分率は特にバ
ーナ８の配置構造によって限定される。というのはバー
ナ８の範囲において伝熱管15は極めて強く加熱される
が、伝熱管15の傾斜配置構造は特に良好な冷却を可能に
するからである。
第５図および第６図から明らかなように、煙道２の上
側煙道部分10の伝熱管壁の伝熱管16は好適にはスパイラ
ル状に導かれた内側フィン17を有している。煙道２の下
側煙道部分７の伝熱管壁の伝熱管15から第５図および第
６図に相応した伝熱管16の中に流入する湿り蒸気は、そ
の伝熱管16内において遠心力を受けるので、その中の水
分は主に伝熱管16の内側面に集められる。この水分はそ
こで伝熱管16の冷却作用を強める。従って煙道２の下側
煙道部分７はその高さＨが低いことにより大きな熱を受
けるが、伝熱管16がこの熱を簡単に煙道２の内部室から
吸収できる。
第７図における貫流ボイラの水・蒸気回路において、
給水予熱器の加熱面22は給水ポンプ21に接続されてい
る。給水予熱器の加熱面22に対して蒸発器面23が直列に
接続されている。この蒸発器面23の蒸気出口管は一般に
垂直に配置された水分離器24の側面に接続されている。
この水分離器24の上端から蒸気出口管が加熱器の過熱面
25に通じている。水分離器24は下端に排水管26を備えて
おり、この排水管26は給水タンクあるいは膨張タンクに
通じているか、あるいは給水予熱器の加熱面22と蒸発器
面23との間又は給水ポンプ21と給水予熱器の加熱面22と
の間に開口している循環ポンプを備えている。
煙道２の上下両部分７、10の伝熱管壁は第７図におい
て蒸発器面23に属しており、加熱面９は第７図における
給水予熱器の加熱面22および過熱器の加熱面25である。
たいていの運動状態において、蒸発範囲は場所的に固定
されていないので、煙道２の伝熱管壁の蒸発器面23にお
いて既に過熱が生じるか、あるいは過熱器の加熱面25に
おいて蒸発が生ずる。
第７図における排水管26は貫流ボイラの起動中および
部分負荷運転中だけ水が貫流する。従って排水管26は自
然循環ボイラの降水管と異なって水平に配置された蒸気
ドラムに接続されておらず、全運転中において水で貫流
されず、タンクあるいはポンプを中間に挿入接続するこ
となしに直接に蒸発器の加熱面に接続できる。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の参考例を示す部分概略構成図、第２図
ないし第４図はそれぞれ本発明に基づく貫流ボイラの異
なった実施例の部分概略構成図、第５図は本発明に基づ
く上側煙道部分の伝熱管壁の伝熱管の断面図、第６図は
第５図における伝熱管の横断面図、第７図は本発明に基
づく貫流ボイラの水・蒸気回路図である。 ２……煙道 ３……煙道 ５……煙道の底 ７……下側煙道部分 10……上側煙道部分 15……伝熱管 16……伝熱管 17……内側フィン
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) F22B 29/06

Claims (6)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】気密の伝熱管壁から成る垂直煙道を有し、
    伝熱管壁の伝熱管が化石燃料用のバーナが設けられてい
    る垂直煙道の下側煙道部分において斜めに立上り配置さ
    れ、上側煙道部分において垂直に配置され、前記下側煙
    道部分の下端が垂直煙道の底床によって境界づけられ、
    上側煙道部分の上端が、伝熱管壁によって形成された煙
    道の横断面狭窄部、あるいは煙道の内部に配置された加
    熱面の下縁によって境界づけられている貫流ボイラにお
    いて、伝熱管（15）が斜めに配置されている垂直煙道
    （２）の下側煙道部分（７）の高さ（Ｈ）が、この煙道
    （２）の上下両部分（7;10）の全高（Ｌ）の70％以下で
    あることを特徴とする貫流ボイラ。
  2. 【請求項２】垂直煙道（２）の下側煙道部分（７）の高
    さ（Ｈ）が垂直煙道（２）の全高（Ｌ）の65％以下であ
    ることを特徴とする請求項１記載の貫流ボイラ。
  3. 【請求項３】垂直煙道（２）の下側煙道部分（７）の高
    さ（Ｈ）が垂直煙道（２）の全高（Ｌ）の60％以下であ
    ることを特徴とする請求項１記載の貫流ボイラ。
  4. 【請求項４】垂直煙道（２）の下側煙道部分（７）の高
    さ（Ｈ）が垂直煙道（２）の全高（Ｌ）の55％以下であ
    ることを特徴とする請求項１記載の貫流ボイラ。
  5. 【請求項５】垂直煙道（２）の下側煙道部分（７）の高
    さ（Ｈ）が垂直煙道（２）の全高（Ｌ）の50％以下であ
    ることを特徴とする請求項１記載の貫流ボイラ。
  6. 【請求項６】垂直煙道（２）の上側煙道部分（10）の伝
    熱管壁の伝熱管（16）がスパイラル状に導かれた内側フ
    ィン（17）を有していることを特徴とする請求項１記載
    の貫流ボイラ。
JP01168262A 1988-07-04 1989-06-29 貫流ボイラ Expired - Lifetime JP3014699B2 (ja)

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