JP3076801U - ブラウンガスを利用した蒸気ボイラー - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本考案は、ブラウンガスを利用した蒸気ボイラーに関
し、より具体的には燃焼室の構造を密閉型し、ボイラー
の上段に燃焼バーナーを垂直下向式に設けられ、使用燃
料にブラウンガスを用いて燃焼バーナーから共に発生す
る微量の水を水素と酸素ガスに解離させ燃料として使用
させることにより燃料費を節減でき、循環管の周囲に温
度を持続させる熱触媒剤を備えることにより、騒音がな
く熱損失がないのでエネルギー効率が高く、蒸気多段階
タービン及び発電機と連結して電力生産が可能なブラウ
ンガスを利用した蒸気ボイラーである。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【考案の属する技術分野】

本考案はブラウンガスを利用した蒸気ボイラーに関し、特に燃焼室を熱損失の 発生しない密閉型燃焼室に構成し、前記燃焼室の上部に垂直下向燃焼バーナーを 設けて、内部にブラウンガスが注入されるようにすることにより騒音のなく熱損 失のない高エネルギー効率を有するブラウンガスを利用した蒸気ボイラーに関す るものである。

【０００２】

【従来の技術】

従来の技術に係るボイラーの一般的な構造の一例を図１に示した。図１に示す ように従来のボイラー構造は、内部に循環水が流れる循環管（35）がジグザグ形 のような密集した構造に配列され、該循環管（35）の周囲に熱伝達媒体（37）設 けた後、該熱伝達媒体（37）を加熱させる方法を取っている。このとき、該熱伝 達媒体（37）を加熱する手段はガス又は油の燃料を用いた燃焼バーナー（33）で あり、該熱伝達媒体（37）の下部に位置して下部より上部に熱を加える構造にな っている。 しかし、この従来のボイラー構造においては、燃焼バーナー（33）が下部に位 置する上向式タイプとして効率的なエネルギー創出を具現することが出来ない問 題点がある。

【０００３】 一方、ボイラーと焼却炉のプラントに用いられる熱源としては、石炭，石油、 天然ガス等の化石燃料を用いており、燃料を燃焼させるため外部から空気が注入 される。しかし化石燃料は燃焼生成物として二酸化炭素を発生させ煤、灰分、其 の他不純物が副産物として生成され公害を誘発する。 従って、水の電気分解で得られた水素ガス等の代替エネルギー源に対する研究 が活発に進行中であり、ブラウンガスもこのような代替エネルギー源の一つとし て考慮されている。

【０００４】 ブラウンガスは、水の電気分解により得られる気体であり、水素と酸素の含量 比が正確に２：１の混合気体である。通常水を電気分解すれば陰極では水素が得 られ酸素が得られるが、これ等のガスを分離採集せず同時に捕集したものがブラ ウンガスである。（Robert card，Extraordinary Science，1990，Oct／Nov／ p17）

【０００５】 ブラウンガスは一般的な気体とは異なり、燃焼時に内破（implosion）現象を 誘発する独得な性質を有する、即ち、燃焼時に爆発（explosion）現象を現わさ ず却って火花が内部に集まりながら焦点を形成し周辺を真空化する。その結果、 ブラウンガスを燃焼させると、融点がもっとも高いタングステン（融点：３，４ １０℃、沸点：５，９３０℃）をも昇華させることができる程の最高温を得るこ とができる。（Yull Brown, Extraordinary Science 1993，Jul/Aug/Sep, pp19 −28；Yull Brown US 4.14；Yull Brown U.S.P.No.4,081,656)。さらに、熱線が 外部に放出されず輻射熱によるエネルギー損失が無いため秀れたエネルギー効率 を有し、しかも、それ自体に酸素を含んでいるため燃焼時に別途の酸素供給が不 要である。さらに、燃焼生成物として水（Ｈ₂ Ｏ₂ ）だけを生成するため公害、 汚染問題がない。

【０００６】 また、ブラウンガスの燃焼火炎を耐火セラミック等の耐火物質に接触させると 、該耐火物質が灼熱されて高温となり遠赤外線を発生させるようになるが、それ によりこの耐火物質自身も発熱源として利用することができる。（本考案におい ては、かかる耐火物質を「熱触媒剤」という。） このような熱触媒剤をボイラーに応用してブラウンガスを利用したボイラー装 置を完成させることができるとのことが本考案を具現させる原理となっている。

【０００７】 前記のような特性を有するブラウンガスを効果的に発生させることができる装 置は、韓国実用新案登録出願第2000-9435号（2000年４月３日出願）で提示して いるが、このようなブラウンガス発生装置で発生したブラウンガスを効果的に用 いることができるボイラーは開発されていなかった。

【０００８】

【考案が解決しようとする課題】

したがって、本考案は前記の従来の問題点を解決するためのものであり、本考 案は無公害清浄燃料であるブラウンガスを利用して騒音がなく熱損失のないエネ ルギー効率の高い蒸気ボイラーを提供することにより、蒸気多段階タ−ビン及び 発電機と連結され電力生産が可能となるようにすることにより自家発電システム を運転することができるようにすることを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】

前記目的を達成するための、本考案の蒸気ボイラーはブラウンガスを利用する ことを特徴としている。 さらに、本考案は前記ブラウンガスの燃焼火炎と接触する場合高温の熱を発生 させ燃焼室内の温度を維持及び保存する熱触媒剤を備えたことを特徴とする。こ のとき、熱触媒剤は溶融点が高く熱保存性の良い金属又は非金属物質で形成され る。

【００１０】 さらに、前記目的を達成するための本考案の蒸気ボイラーは、 内部でガスが燃焼する一定の大きさの空間の密閉した燃焼室が形成され、側壁 及び底部周囲に沿ってその内部に循環水通路が形成されたボイラー本体部と； 前記ボイラー本体部の上端に垂直下向式で設置され，内部に注入するブラウン ガスにより一緒に投入する水が解離する燃焼ガスを生成させる燃焼バ−ナ−と； 前記燃焼室内の循環水通路上に設けられ燃焼室内の温度を持続させる熱触媒剤 と； 前記循環水通路の上部に発生する蒸気を外部に引き出させる蒸気出口部と； 燃焼室内で生成されたガスを外部に排気する排気ガス出口部 を含むことを特徴とする。 このとき蒸気ボイラーの本体部は円筒型構造にすることができ、蒸気ボイラー を蒸気多段階タ−ビン及び発電機と連結して電力生産が可能となるようにしたこ とを特徴とする。

【００１１】

【考案の実施の形態】

以下、図２〜５を参照しながら本考案に係る蒸気ボイラーを詳しく説明する。 図２は、本考案の蒸気ボイラーの斜視図であり、図３及び図４は、各々図２の 側面図及び平面図であり、図５は図４のＡ−Ａ´線断面図である。 先ず、図２〜５に示したように、本考案の蒸気ボイラーは、内部にガスが収容 され燃焼するための一定大きさの空間である燃焼室（20）と該燃焼室の周囲に設 けられた上部循環水通路（22）及び下部循環水通路（23）とで形成されたボイラ ー本体部（９）と、該ボイラー本体部（９）の上端に設置された水冷式下向燃焼 バーナー（４）と、生成された蒸気の抜け出る蒸気出口（１）と、ボイラー本体 部内で生成されたガスが抜け出る排気ガス出口部（２）とを含む構成になってい る。 このように、ボイラー本体部（９）は一定大きさの空間を持つ容器、例えば前 記図３と図４に示すような円筒型の容器に形成され、その内部に温水及び給湯等 の内部循環水が流れる通路［上部循環水通路（22）及び下部循環水通路（23）］ が形成され、ボイラー本体部（９）の側面部には給湯温水出口部（６）や冷水入 口部（７）等の多数のバルブが置けられる。

【００１２】 さらに、上部循環水通路（22）及び下部循環水通路（23）の外側面周囲には、 発熱性が良く融点の高い熱触媒剤が設置され内部に流れる循環水を効果的に加熱 させるようにする。 ボイラー本体部（９）内に形成される下部循環水通路（23）はボイラー本体部 の下部を水平に流れ、上部循環水通路（22）は、下部循環水通路（23）の上部に 一定距離を置いて水平に流れる形で形成され、その各々の側面周囲に上部熱触媒 剤（17）及び下部熱触媒剤（18）を設置することができる。 水冷式下向燃焼バーナー（４）はボイラー本体部（９）の上部に設置されるバ ーナー支持台固定下板（16）上に固定設置されるようにし、図２に示したように 、ボイラー本体部（９）の中央部を中心としてその周囲に多数個配列し得る構造 にする。

【００１３】 一方、水冷式下向燃焼バーナー（４）の上側端部にはバーナーガス供給パイプ （10）の一側端部が連結され、その他側端部はガス分配器（５）上に備えられ多 数個のパイプ連結口（24）中の任意の一つに結着される。 一方、ブラウンガス発生機（図２の19）から生成したブラウンガスは、ブラウ ンガス供給パイプ（８）を利用して、ガス分配器（５）側に供給される形となっ ており、従って、ブラウンガス供給パイプ（８）の両側端部は、ガス分配器（５ ）のパイプ連結口（24）とブラウンガス発生機の連結口にそれぞれ連結される。 なお、ガス分配器（５）上のパイプ連結口（24）を多数個設ける理由は、水冷 式下向燃焼バーナー（４）が多数個置けられる場合に備えるためであり、同時に ブラウンガス発生器（19）から供給されるブラウンガスを、ボイラー本体内部に 一時的に収容して本体の上部へ任意に排出させるためである。

【００１４】 さらに、ボイラー本体部（９）内の循環水通路［上部循環水通路（22）及び下 部循環水通路（23）］を介して加熱、生成された蒸気が抜け出る蒸気出口部（１ ）は、前記各図に示すようにボイラー本体部（９）の上部に一定長さ延長され、 その端部に連結パイプが連結される構造に形成される。 さらに、ボイラー本体の燃焼室（20）で生成されたガスを排出するための排気 ガス出口（２）は、ボイラー本体部（９）の上部にその通路が形成されるようバ ーナーが支持台固定下板（16）より上部に一定長さ突出する形に構成する。 そして、本考案のボイラー本体部（９）の下部にはボイラーの移動を容易にす るためのボイラー車輪（13）を取り付ける。

【００１５】 以下では、前記のように構成された本考案の蒸気ボイラーの作動に対し説明す る。 本体部上部に置けられた本考案の燃焼バーナー（４）は水冷式下向バーナーで あり、その上側端部に連結されたバーナーガス供給パイプ（10）を介してブラウ ンガスが供給され、ブラウンガスは燃焼室（20）内で燃焼し高温の状態を形成す る。このとき、前記水冷式下向バーナー（４）から微量の水が流れ出ることにな るが、前記水が燃焼室（20）内の高温による解離現象で水素と酸素ガスに変化し エネルギーに利用される。従って、ブラウンガスの追加燃料を共に用いることに は燃料節減の側面で効果がある。

【００１６】 図６は、前記燃焼バーナー（４）の下部形状を示した図であり、燃焼バーナー （４）の端部前面には多数個の貫通孔（26，27）が形成されているが、そのうち の多数の貫通孔（27）を介してはブラウンガス噴出し出し、残りの貫通孔（26） を介しは微量の水が流れ出るよう構成している。 前記のブラウンガスによる水の分解作用に対しては、本出願人が出願した韓国 実用新案登録出願第2000- 9435号で説明しており詳細な記載を省略する。

【００１７】 さらに、燃焼室（20）内の高温による循環水通路［上部循環水通路（22）及び 下部循環水通路（23）］を囲んでいる熱触媒剤（17，18）は、ブラウンガスと接 触することにより遠赤外線を発生させるようになるが、高温の熱を発生させ循環 水通路［上部循環水通路（22）及び下部循環水通路（23）］の内部温度だけでな く、燃焼室（20）内部の温度を持続的に維持及び保管させる役割をすることにな る。 ボイラー本体部（９）の周囲の内部に沿って上方向に形成された循環水通路（ 21）は、加熱され循環水（25）から発生する蒸気を上部に引き出して所定の連結 配管に従い、流れながら必要な所に供給される。 さらに、排気ガス出口（２）を介して出るガスを自動給水される冷水と熱交換 する場合、その温度を約15℃以上上昇させることができる。

【００１８】

【考案の効果】

本考案の蒸気ボイラーは、ブラウンガスと熱触媒剤を利用した新規の類型のボ イラーであり、燃焼室の構造が密閑型になり外部への熱損失や騒音がないだけで なく、ブラウンガスを利用するため燃焼室内に空気の注入が不要な長所を有する 。 さらに、ボイラーの上端に位置する水冷式下向燃焼バーナーから出る微量の水 が水素と酸素ガスに解離することにより燃料費を節減することができる効果があ り、循環水周囲に形成され熱触媒剤から遠赤外線が発生することにより、燃焼室 内の温度を持続することができ熱効率を増大させることができる。 さらに、進んで、蒸気多段階タ−ビン及び発電機と連結される場合電力生産が 可能であり自家発電システムを運転することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来の技術に係るボイラー構造の一例を示した
概念図

【図２】本考案に係るブラウンガスを利用した発電用蒸
気ボイラーの斜視図

【図３】図２の側面図

【図４】図２の平面図

【図５】図４のＡ−Ａ´線断面図

【図６】燃焼バーナーの下部形状を示した平面図

【符号の説明】

１：蒸気出口 ２：排気ガス
出口 ３：移動式バーナー枠 ４：水冷式下
向燃焼バーナー ５：ガス分配器 ６：給湯温水
出口 ７：冷水入口及び自動受給装置 ８：ブラウン
ガス供給パイプ ９：ボイラー本体部 10：バーナー
ガス供給パイプ 11：バーナー枠支持台 12：支持台固
定上板 13：ボイラー車輪 14：バーナー
枠水冷吸入口 15：バーナー水冷出口 16：バーナー
支持台固定下板 17：上部熱触媒剤 18：下部熱触
媒剤 19：ブラウンガス生成機 20：燃焼室 21：循環水通路 22：上部循環
水通路 23：下部循環水通路 25：循環水 26：水投入管通孔 27：ブラウン
ガス投入貫通孔 33：燃焼バーナー 35：循環管 37：熱伝達媒体

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【手続補正書】

【提出日】平成１２年１１月２９日（２０００．１１．
２９）

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】実用新案登録請求の範囲

【補正方法】変更

【補正内容】

【実用新案登録請求の範囲】

Claims (7)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 ブラウンガスを利用して熱触媒剤を発熱
   させることにより、燃焼室内の温度を上昇及び維持させ
   ることを特徴とするブラウンガスを利用した蒸気ボイラ
   ー。
2. 【請求項２】 ブラウンガスの燃焼火炎を熱触媒剤に接
   触させて発熱させることにより、燃焼室内の温度を上昇
   及び維持させることを特徴とするブラウンガスを利用し
   た蒸気ボイラー。
3. 【請求項３】 熱触媒剤が、溶融点が高く熱保存性が良
   い金属又は非金属物質であることを特徴とする請求項１
   又は２に記載のブラウンガスを利用した蒸気ボイラー。
4. 【請求項４】 ブラウンガスを、ボイラーの上部より垂
   直に定着した燃焼装置によりボイラーの内部へ注入する
   ことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記
   載のブラウンガスを利用した蒸気ボイラー。
5. 【請求項５】 蒸気ボイラーにおいて、 内部でブラウンが燃焼する一定の大きさの空間の密閉し
   た燃焼室が形成され、側壁及び底部円周に沿ってその内
   部に循環水通路が形成されたボイラー本体部と；該本体
   部の上段に垂直下向式で結着させ、内部に注入するブラ
   ウンガスにより共に投入する水が解離して燃焼ガスを生
   成させる燃焼バーナーと；該燃焼室内の循環水通路上に
   設置して燃焼室内の温度を持続させる熱触媒剤と；該循
   環水通路の上部に発生する蒸気を外部へ引出させる蒸気
   出口部と；燃焼室内で生成したガスを外部へ排気する排
   気ガス出口部を含むことを特徴とするブラウンガスを利
   用した蒸気ボイラー。
6. 【請求項６】 ボイラー本体部が円筒型構造でなること
   を特徴とする請求項５記載のブラウンガスを利用した蒸
   気ボイラー。
7. 【請求項７】 蒸気多段階タービン及び／又は発電機と
   連結して電力生産が可能なようにしたことを特徴とする
   請求項１乃至請求項６のいずれかに記載のブラウンガス
   を利用した蒸気ボイラー。