JP3180938B2 - Water tube boiler and combustion method thereof - Google Patents

Water tube boiler and combustion method thereof

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JP3180938B2
JP3180938B2 JP32963993A JP32963993A JP3180938B2 JP 3180938 B2 JP3180938 B2 JP 3180938B2 JP 32963993 A JP32963993 A JP 32963993A JP 32963993 A JP32963993 A JP 32963993A JP 3180938 B2 JP3180938 B2 JP 3180938B2
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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】この発明は、燃焼ガスを水管群に
対して交叉線方向に直線的に流通させる形式の水管ボイ
ラーに関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a water pipe boiler of a type in which a combustion gas is circulated linearly in a cross line direction with respect to a group of water pipes.

【0002】[0002]

【従来の技術】一般に、水管ボイラーは、その構成要素
として比較的大きな容積を占める燃焼室を備えている。
たとえば、小型の多管式貫流ボイラーは、円筒型をなす
水管組立体(缶体)をベースとして製作されている。こ
れは、水管を環状に配置し、その内部を燃焼室とするの
が燃焼ガスとの熱交換効率を良くするために望ましいと
考えられていることによる。
2. Description of the Related Art Generally, a water tube boiler has a combustion chamber occupying a relatively large volume as a component thereof.
For example, a small multi-tube once-through boiler is manufactured based on a cylindrical water pipe assembly (can body). This is because it is considered that it is desirable to arrange the water pipe in an annular shape and make the inside thereof a combustion chamber in order to improve the heat exchange efficiency with the combustion gas.

【0003】しかし、このような缶体構造とすると、ボ
イラーの設置場所や配置状態によっては比較的大きなス
ペースを占有することになり易いため、近年では、いわ
ゆる角型缶体構造をベースとした種々の多管式貫流ボイ
ラーが提案されている(たとえば、実開昭56−136
904号公報参照)。
[0003] However, such a can structure tends to occupy a relatively large space depending on the installation location and arrangement of the boiler. In recent years, various types of so-called square can structures have been used. (See, for example, Japanese Utility Model Application Laid-Open No. 56-136).
904).

【0004】また、近年では、環境汚染問題等により、
ボイラーからの有害燃焼排気物、とくにNOX ,CO等
をさらに低減することが求められている。このような有
害燃焼排気物の低減化対策として、燃焼ガス温度、すな
わち燃焼火炎の温度を下げることにより、NOX 、とく
にサーマルNOX (thermal NOX )の生成を制御する
方法並びに燃焼ガス温度を一定の温度範囲に保つことに
より、COをCO2 に酸化させてCOの残留を阻止する
方法が知られている。より具体的には、実公昭56−4
7477号公報に開示されているように、バーナ炎を水
冷壁などに当てたり、また特公昭56−46046号公
報に開示されているように、旋回する空気流の中心部で
過剰濃度の混合気を燃焼させたりして、燃焼温度を調整
するものや、あるいはまた特開昭60−78247号公
報に開示されているように、バーナ近傍の冷体物によっ
て燃焼ガス温度(燃焼火炎の温度)を調整した後、熱交
換器までの間の断熱空気内でCOを酸化させるもの等が
ある。この他、サーマルNOX 低減化対策としては、排
気ガスを再循環させる形式のものが公知である。
In recent years, due to environmental pollution and the like,
Hazardous combustion emissions from boilers, there is a need in particular NO X, further reducing the CO and the like. As reducing measures such hazardous combustion emissions, combustion gas temperature, that is, by lowering the temperature of the combustion flame, NO X, particularly a method and a combustion gas temperature to control the generation of thermal NO X (thermal NO X) There is known a method in which CO is oxidized to CO 2 by keeping the temperature in a certain temperature range to prevent the remaining of CO. More specifically, Jikho 56-4
As disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 7777/77, a burner flame is applied to a water cooling wall or the like. The combustion gas temperature (the temperature of the combustion flame) is adjusted by burning the fuel gas or adjusting the combustion temperature, or as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 60-78247. After the adjustment, there is one that oxidizes CO in adiabatic air up to the heat exchanger. In addition, as a measure for reducing thermal NO X, a method of recirculating exhaust gas is known.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】さて、従来の角型缶体
構造のボイラー、たとえば前記実開昭56−13690
4号公報に開示されているようなボイラーにおける熱交
換は、燃焼室に続く炉内を第1、第2ガス通路に画成す
る一対の水管パネルによってのみ行われるため、伝熱面
面積が非常に少ないものとなっている。また、この水管
パネルは、水管を密着させて配置しているため、互いに
接触する水管同志の間に扇状の領域、いわゆる死水域が
形成され、この死水域においては水管パネル間に比べて
ガス流速が低下し、このために水管への熱伝達率が低
く、実際の熱伝達に有効な面積は一層少ないものとなっ
ており、熱効率を向上する点において問題がある。ま
た、前記のように、燃焼室に連なる第1ガス通路の他
に、燃焼ガスがこの第1ガス通路から反転して流れる第
2ガス通路を設ける必要があるため、缶体の小型化は難
しく、この点においても前記缶体自体による熱効率の向
上を図る上での障害ともなる。
A conventional boiler having a rectangular can body structure, for example, the above-described boiler having a structure as disclosed in Japanese Utility Model Application Laid-Open No. 56-13690.
Heat exchange in a boiler as disclosed in Japanese Patent Publication No. 4 is performed only by a pair of water pipe panels that define the first and second gas passages in the furnace following the combustion chamber. Less. In addition, since the water pipes are arranged in close contact with each other, a fan-shaped area, a so-called dead water area, is formed between the water pipes that are in contact with each other. In this dead water area, the gas flow rate is lower than that between the water pipe panels. , The heat transfer coefficient to the water pipe is low, and the effective area for the actual heat transfer is smaller, and there is a problem in improving the heat efficiency. Further, as described above, in addition to the first gas passage connected to the combustion chamber, it is necessary to provide a second gas passage through which the combustion gas flows reversely from the first gas passage, so that it is difficult to reduce the size of the can. In this regard, this also becomes an obstacle in improving the thermal efficiency of the can body itself.

【0006】そして、このボイラーにおいては、近年の
最重要課題である有害燃焼排気物、すなわちNOX ,C
O等の低減については何等の対策も施されていない。す
なわち、バーナの前面には、燃焼室とこれに連なる第1
ガス通路とを設けてあり、全体としてバーナ前面に広い
空間が存在するため、バーナから噴出された燃料(予混
合気を含む)は、そのまま高温度で燃焼する。したがっ
て、この燃焼の際にサーマルNOX が発生し、またCO
2 が熱解離してCOが発生すると云った問題が生じる。
[0006] In this boiler, harmful combustion exhaust gas, which is the most important subject in recent years, that is, NO x , C
No measures are taken to reduce O and the like. That is, on the front surface of the burner, the combustion chamber and the first
Since a gas passage is provided and a wide space exists in front of the burner as a whole, the fuel (including the premixed gas) injected from the burner burns at a high temperature as it is. Therefore, during this combustion, thermal NO X is generated, and CO
A problem arises that CO is generated by thermal dissociation of 2 .

【0007】さらに、一般的に、バーナからの燃焼ガス
流は、水管への伝熱により下流側ほど温度が低下し、こ
れに伴なって体積が減少するため、前記のように単に水
管パネルを平行に配置した構造のボイラーでは、燃焼ガ
スの下流側において流速が低下し、伝熱効率が著しく低
下すると云う問題も生じる。
Further, in general, the temperature of the combustion gas flow from the burner decreases toward the downstream side due to the heat transfer to the water pipe, and the volume decreases accordingly. In a boiler having a structure arranged in parallel, there is also a problem that the flow velocity is reduced on the downstream side of the combustion gas, and the heat transfer efficiency is significantly reduced.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】この発明は、前記の課題
を解決するためになされたもので、水管壁で画成された
一端側にバーナを設け、他端側に排ガス出口を設けてな
る燃焼ガス通路のほぼ全域に、前記バーナの直近まで
数本の水管を密に配置して水管群を形成し、この水管群
に対して交叉方向に燃焼ガスを流通させて、裸管よりな
る上流側の水管群により上流側の燃焼ガス温度を抑制し
前記上流側の水管群中においてサーマルNOxの発生
を抑制しつつ、COを酸化して消滅させることによりN
Ox及びCOを低減化するようにしている。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and has a burner provided at one end defined by a water pipe wall and an exhaust gas outlet provided at the other end. In almost the entire area of the combustion gas passage, a plurality of water pipes are densely arranged close to the burner to form a water pipe group, and the combustion gas is circulated in the cross direction with respect to the water pipe group. , More than a bare tube
The generation of thermal NOx in the upstream water pipe group by suppressing the upstream combustion gas temperature by the upstream water pipe group
By oxidizing and extinguishing CO while controlling N
Ox and CO are reduced.

【0009】[0009]

【0010】[0010]

【実施例】以下、この発明の具体的実施例を図面に基づ
いて詳細に説明する。図1および図2は、この発明を角
型多管式貫流ボイラーに適用した一実施例であって、図
1は缶体における各垂直水管の配列状態を示したもので
あり、また図2は各垂直水管と上下のヘッダとの連結状
態を示したものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, specific embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. 1 and 2 show an embodiment in which the present invention is applied to a rectangular multi-tube type once-through boiler. FIG. 1 shows an arrangement of vertical water pipes in a can body, and FIG. It shows a state of connection between each vertical water pipe and upper and lower headers.

【0011】図1および図2において、角型多管式貫流
ボイラーにおける缶体の外郭を形成する水管壁1は、直
管状の複数本の垂直水管1aを等間隔で配置してなるも
ので、隣合う垂直水管1a同志をフィン状部材6で連結
することにより、垂直水管1a同志の間隔を塞いだ状態
としてあり、矩形状とした1枚の壁部材として構成され
ている。これにより、この水管壁1は、缶体の外郭を画
成するとともに、伝熱面としての機能も具備している。
したがって、この水管壁1は、従来のボイラーのよう
に、ガス流速の低下に起因して熱伝達率が低下する領
域、いわゆる死水域が形成されない構成となっている。
これは、有効な熱伝達面積を充分に確保することにな
り、熱効率の向上に大きく寄与することになる。
In FIG. 1 and FIG. 2, a water pipe wall 1 forming an outer shell of a can body in a rectangular multi-tube type once-through boiler is formed by arranging a plurality of straight vertical water pipes 1a at equal intervals. By connecting the adjacent vertical water pipes 1a with the fin-shaped members 6, the vertical water pipes 1a are in a state in which the space between the vertical water pipes 1a is closed, and are configured as one rectangular wall member. Thus, the water pipe wall 1 defines the outer shell of the can body and has a function as a heat transfer surface.
Therefore, the water pipe wall 1 has a configuration in which a region in which the heat transfer rate is reduced due to a decrease in the gas flow velocity, that is, a so-called dead water region, is not formed unlike a conventional boiler.
This sufficiently secures an effective heat transfer area, and greatly contributes to improvement in thermal efficiency.

【0012】そして、このように構成した水管壁1を2
枚、所要の間隔を保持した状態で対面させ、かつ両者が
互いにほぼ平行をなすように配置し、一対となった水管
壁1,1をそれぞれ構成する各垂直水管1a,1a,…
の上下端を、上下のヘッダ10,11にそれぞれ連結し
てある。なお、この実施例における上下のヘッダ10,
11は、図2に示すように、それぞれ前記水管壁1の長
手方向に対して左右に独立した構成となっており、これ
らの上部ヘッダ10同志および下部ヘッダ11同志をそ
れぞれ外部配管(図示省略)等によって連結し、それぞ
れ一体化してある。
Then, the water pipe wall 1 thus constructed is
Each of the vertical water pipes 1a, 1a,... Constituting a pair of water pipe walls 1, 1 are arranged so that they face each other while maintaining a required interval, and are substantially parallel to each other.
The upper and lower ends are connected to upper and lower headers 10 and 11, respectively. In this embodiment, the upper and lower headers 10,
As shown in FIG. 2, each of the upper headers 10 and the lower headers 11 is connected to an external pipe (not shown) as shown in FIG. ), Etc., and integrated with each other.

【0013】前記一対の水管壁1,1の長手方向の一端
側には、予混合バーナ等のバーナ5が設けられており、
また他端側には排ガス出口8が設けられている。この結
果、前記一対の水管壁1,1と前記上下のヘッダ10,
11とにより、バーナ5からの燃焼ガスが実質上直線的
に通過するガス通路9を形成している。
A burner 5, such as a premix burner, is provided at one longitudinal end of the pair of water pipe walls 1, 1.
An exhaust gas outlet 8 is provided at the other end. As a result, the pair of water pipe walls 1, 1 and the upper and lower headers 10,
11 form a gas passage 9 through which the combustion gas from the burner 5 passes substantially linearly.

【0014】このガス通路9内には、前記バーナ5から
の燃焼ガスの流通を許容する間隔をもって、多数の垂直
水管2a,2a,…,3a,3a,…,4a,4a,…
が挿設されている。この際、各垂直水管2a,3a,4
aの相互の間隔は、前記燃焼ガスと各垂直水管2a,3
a,4aとの対流伝熱効率を向上させるためには、なる
べく狭く設定するのが好ましいが、極端に狭くすると、
各垂直水管2a,3a,4a回りのガス流速が速くなり
すぎて圧力損失が大きくなり、逆に極端に広くすると、
ガス流速が遅くなって前記対流伝熱効率が低下し、さら
に挿設する垂直水管2a,3a,4aの本数も減少せざ
るを得ず、これは伝熱面積が減少することとなり、した
がって伝熱量自体も減少することとなる。
A large number of vertical water pipes 2a, 2a, ..., 3a, 3a, ..., 4a, 4a, ... are provided in the gas passage 9 at intervals allowing the flow of the combustion gas from the burner 5.
Is inserted. At this time, each vertical water pipe 2a, 3a, 4
a between the combustion gas and each vertical water pipe 2a, 3
In order to improve the convective heat transfer efficiency with the a and 4a, it is preferable to set as narrow as possible.
When the gas flow velocity around each of the vertical water pipes 2a, 3a, 4a becomes too fast, the pressure loss becomes large.
The gas flow velocity is slowed down, the convective heat transfer efficiency is reduced, and the number of inserted vertical water pipes 2a, 3a, 4a must also be reduced, which results in a decrease in the heat transfer area, and therefore the amount of heat transfer itself Will also decrease.

【0015】そして、前記各垂直水管2a,3a,4a
は、前記間隔を保持して前記ガス通路9のほぼ全域に亘
って挿設されている。このように、前記ガス通路9内の
ほぼ全域に亘って挿設された各垂直水管2a,3a,4
aの上下端は、前記両水管壁1,1を構成する垂直水管
1a,1a,…と同様、前記上下のヘッダ10,11に
それぞれ連結してある。また、前記バーナ5と対面する
垂直水管2aは、前記バーナ5に比較的近接した位置に
配置されており、前記バーナ5とこれに対面する垂直水
管2aとの間隔もきわめて小さいものとなっている。す
なわち、この実施例においては、前記ガス通路9内にお
ける各垂直水管2a,3a,4aの配置密度は、図1に
示すように、各垂直水管2a,3a,4aの相互の間隔
の点から比較的密な状態で配置されていることになる。
The vertical water pipes 2a, 3a, 4a
Are inserted over substantially the entire area of the gas passage 9 while maintaining the above-mentioned interval. As described above, each of the vertical water pipes 2a, 3a, 4 which is inserted almost all over the gas passage 9 is provided.
The upper and lower ends of a are connected to the upper and lower headers 10, 11, respectively, like the vertical water pipes 1a, 1a,... The vertical water pipe 2a facing the burner 5 is disposed at a position relatively close to the burner 5, and the interval between the burner 5 and the vertical water pipe 2a facing the burner 5 is extremely small. . That is, in this embodiment, the arrangement density of the vertical water pipes 2a, 3a, 4a in the gas passage 9 is compared with each other in terms of the distance between the vertical water pipes 2a, 3a, 4a as shown in FIG. This means that they are arranged in a precise state.

【0016】また、前記ガス通路9内に挿設された各垂
直水管2a,3a,4aのうち、前記一対の水管壁1,
1に隣接する各垂直水管は、図1に示すように、前記両
水管壁1,1を構成する垂直水管1a,1a,…とそれ
ぞれ千鳥状配列となるように配置してある。このような
配列とすることにより、前記両水管壁1,1と前記両ヘ
ッダ10,11および前記各垂直水管2a,3a,4a
とにより構成される水管組立体20の横幅(図1におけ
る左右方向の幅)を縮小することができるとともに、水
管組立体20について定められた横幅(これは前記両ヘ
ッダ10,11の断面積に関する規定に基づいて設定さ
れる。)内により多くの垂直水管を挿設することができ
る。
Further, of the vertical water pipes 2a, 3a, 4a inserted in the gas passage 9, the pair of water pipe walls 1,
As shown in FIG. 1, the vertical water pipes adjacent to 1 are arranged in a staggered arrangement with the vertical water pipes 1a, 1a,... With such an arrangement, the water pipe walls 1, 1 and the headers 10, 11 and the vertical water pipes 2a, 3a, 4a are formed.
The horizontal width (width in the left-right direction in FIG. 1) of the water pipe assembly 20 can be reduced, and the horizontal width defined for the water pipe assembly 20 (this relates to the cross-sectional area of the headers 10 and 11). More vertical water pipes can be inserted.

【0017】以上のように構成した水管組立体20によ
れば、前記バーナ5からの燃焼ガスの流通経路、すなわ
ち前記ガス通路9を直線状に比較的長いものとして形成
することができ、前記燃焼ガスが最後尾の垂直水管4a
を通過するまでに要する時間が比較的長いものとなる。
すなわち、前記水管組立体20内における前記燃焼ガス
の滞留時間が比較的長くなり、前記燃焼ガスは前記ガス
通路9内において前記各垂直水管1a,2a,3a,4
aと順次対流伝熱を行い、これによりその温度が徐々に
低下する。したがって、前記ガス通路9の全体において
局所的に高温となる箇所がなく、NOX 、とくにサーマ
ルNOX の発生をより効果的に抑制することができると
ともに、酸化したCO2 が熱解離によりCOを再び生成
することがない。
According to the water pipe assembly 20 configured as described above, the flow path of the combustion gas from the burner 5, that is, the gas passage 9 can be formed to be relatively long in a straight line. Gas is the last vertical water pipe 4a
The time required to pass through is relatively long.
In other words, the residence time of the combustion gas in the water pipe assembly 20 becomes relatively long, and the combustion gas flows through the vertical water pipes 1a, 2a, 3a, 4 in the gas passage 9.
a and convection heat transfer is performed sequentially, whereby the temperature gradually decreases. Therefore, there is no locally high temperature portion in the entire gas passage 9, and it is possible to more effectively suppress the generation of NO x , particularly thermal NO x , and oxidized CO 2 converts CO by thermal dissociation. Will not be generated again.

【0018】さて、図1に示した実施例についてさらに
説明すると、前記各垂直水管2a,3a,4aは、前記
水管壁1,1間にその長手方向に沿って2列状態で、前
記バーナ5側から前記排ガス出口8側に向けて所定本数
ずつ等間隔で配列してあり、その各々の垂直水管は、上
流側から裸管2a、ヒレ付管3a、エロフィン管4aと
している。そして、これらの各垂直水管2a,3a,4
aは、伝熱面密度(燃焼ガスの単位流路長さ当りの伝熱
面面積)の異なった3つの水管群2,3,4を構成し、
これら第1〜第3水管群2,3,4は、前記ガス通路9
内において前記バーナ5側から前記排ガス出口8側に向
けて、伝熱面密度の小なるものから大なるものの順に配
置している。
Now, the embodiment shown in FIG. 1 will be further described. The vertical water pipes 2a, 3a, and 4a are arranged in two rows along the longitudinal direction between the water pipe walls 1 and 1 so that the burners are arranged in two rows. A predetermined number of pipes are arranged at regular intervals from the 5 side to the exhaust gas outlet 8 side, and each vertical water pipe is a bare pipe 2a, a finned pipe 3a, and an erofin pipe 4a from the upstream side. And each of these vertical water pipes 2a, 3a, 4
a constitutes three water pipe groups 2, 3, and 4 having different heat transfer surface densities (heat transfer surface areas per unit flow path length of combustion gas),
These first to third water pipe groups 2, 3, and 4 are connected to the gas passage 9
Inside, from the burner 5 side to the exhaust gas outlet 8 side, the heat transfer surface densities are arranged in ascending order.

【0019】この構成により、前記バーナ5からの燃焼
ガスは、前記ガス通路9内を、裸管2aからなる第1水
管群2、ヒレ付管3aからなる第2水管群3およびエロ
フィン管4aからなる第3水管群4に対して対流伝熱を
行いながら通過し、前記排ガス出口8からエコノマイザ
(図示省略)を介して、あるいは直接煙突(図示省略)
から流出する。したがって、燃焼ガスは、前記のよう
に、上流側では高温で体積も大きいが、下流側では前記
各垂直水管2a,3a,4aへの対流伝熱により低温と
なり、体積が減少して伝熱効率も低下する。しかしなが
ら、この発明においては、下流側ほど伝熱面密度を高め
ているため、前記各垂直水管2a,3a,4aにおける
伝熱量は、上流側の垂直水管2aから下流側の垂直水管
4aに亘って低下することはなく、全体的にほぼ均一と
なり、燃焼ガスの温度も徐々に低下することになる。
With this configuration, the combustion gas from the burner 5 flows through the gas passage 9 from the first water pipe group 2 composed of the bare pipes 2a, the second water pipe group 3 composed of the finned pipes 3a, and the erofin pipe 4a. The convection heat passes through the third water pipe group 4 while performing convection heat transfer, and from the exhaust gas outlet 8 via an economizer (not shown) or directly into a chimney (not shown).
Spill out of. Therefore, as described above, the combustion gas has a high temperature and a large volume on the upstream side, but has a low temperature on the downstream side due to convective heat transfer to the vertical water pipes 2a, 3a, and 4a. descend. However, in the present invention, since the heat transfer surface density increases toward the downstream side, the heat transfer amount in each of the vertical water pipes 2a, 3a, 4a ranges from the upstream vertical water pipe 2a to the downstream vertical water pipe 4a. The temperature does not decrease, but becomes substantially uniform overall, and the temperature of the combustion gas gradually decreases.

【0020】この結果、前述したような構造の缶体で、
燃焼面負荷が600〜1200×10 Kcal/m
hのバーナを用いた場合、図中A点で約1200℃,B
点で約550℃,C点で約370℃という結果が得られ
ている。 従って、この発明の缶体においては、上流側の
伝熱面密度の小なる水管群においても、燃焼ガス温度が
低くおさえられ、NO 特にthermalNO の発
生が防止でき、しかも上流側においても燃焼ガス温度が
1200℃程度であるため、COが発生していても上流
側でCO に酸化されてしまい、以下下流側では徐々に
温度が下がるため、CO が再び分離してCOとなるの
も防止できる。
As a result, with the can having the above-described structure,
Combustion surface load is 600 to 1200 × 10 4 Kcal / m 2
h, about 1200 ° C, B at point A in the figure.
About 550 ° C at point C and about 370 ° C at point C
ing. Therefore, in the can body of the present invention,
Even in the water tube group with low heat transfer surface density, the combustion gas temperature
Is kept low, the calling of the NO x in particular thermalNO x
Generation can be prevented, and the combustion gas temperature
Up to 1200 ° C even if CO is generated
Is oxidized to CO 2 on the downstream side, and gradually
As the temperature drops, CO 2 separates again to CO
Can also be prevented.

【0021】ここで、前記バーナ5として、予混合バー
ナを用いた場合の具体例について、さらに説明すると、
この予混合バーナに空気比1.3の予混合気を供給して
燃焼させた場合、NOX は、従来のものに比べて1/3
から1/2程度まで低減し、またCOは、十数ppm 以下
までに低減するという結果が得られた。このNOX ,C
O値は、排ガス循環装置付きのボイラーで循環率を10
%としたものと同等であるが、この実施例においては、
全く循環させず、1方向にのみ燃焼ガスを流通させる形
式でこのような有害燃焼排気物の低減作用があり、しか
も排ガス循環用の複雑な配管が不要で、構造がきわめて
シンプルになる。
Here, a specific example in which a premix burner is used as the burner 5 will be further described.
If this were the premixed burner to burn by supplying premixture of air ratio 1.3, NO X, as compared to the conventional 1/3
To about 1/2, and the CO was reduced to less than 10 ppm. This NO X, C
As for the O value, the circulation rate was set to 10 in a boiler equipped with an exhaust gas circulation device.
%, But in this example,
In such a form that the combustion gas is circulated in only one direction without circulating at all, there is such an action of reducing harmful combustion exhausts, and a complicated piping for exhaust gas circulation is not required, and the structure becomes extremely simple.

【0022】なお、この具体例において、前記バーナ5
として予混合バーナを用いた場合について説明したが、
この理由を説明すると、つぎのとおりである。すなわ
ち、拡散燃焼バーナ,予混合バーナのいずれにしても、
燃焼の前段階として、燃料と空気との混合過程を経る必
要があるが、拡散燃焼バーナにあっては、燃料と空気と
の混合に供する領域あるいは空間と同時に時間が必要で
ある。したがって、拡散燃焼バーナにおいては、燃焼の
初期段階では燃料と空気との混合の不均一を招く可能性
を伴い、これは同時に局部的高温部分の生成,すなわち
NOX の増大と、COが発生し易い状況を作り出すこと
になる。この結果、とくにCOの酸化については、酸化
するための高温領域を必要とするが、この高温領域を採
れない場合にはCOの排出量が多くなり、また高温領域
を設けるとすると缶体の奥行きが長くなり、缶体の大型
化を招くことになる。
In this embodiment, the burner 5
As described above, the case of using a premix burner was explained.
The reason is as follows. That is, in either the diffusion combustion burner or the premix burner,
As a pre-combustion stage, it is necessary to go through a process of mixing fuel and air. However, in the case of a diffusion combustion burner, time is required simultaneously with an area or space for mixing fuel and air. Therefore, in the diffusion combustion burner, in the initial stage of combustion with the can lead to non-uniform mixing of fuel and air, which generates a localized high-temperature parts, a increase in the NO X, CO is generated at the same time This creates an easy situation. As a result, particularly for the oxidation of CO, a high-temperature region for oxidizing is required. However, if this high-temperature region cannot be adopted, the amount of emitted CO increases, and if a high-temperature region is provided, the depth of the can And the size of the can becomes large.

【0023】これに対して、予混合バーナにあっては、
事前に燃料と空気とが混合されているため、混合過程
(すなわち、拡散燃焼バーナにおいて必要とされている
領域あるいは空間と時間の点)をパスして即座に燃焼工
程に移行することになり、局部的高温部分を生成するこ
となく,すなわちNOX の生成量の少ない比較的良好な
燃焼を行うことができ、また上流側でCOが発生したと
しても、下流側でCOの酸化が行われるので、奥行きが
比較的短くてもCOの排出量を低減することができると
云う知見に基づいている。この点について、さらに付言
すると、この発明のような水管組立体20に用いる前記
バーナ5として予混合バーナが、缶体のコンパクト化の
点および有害燃焼排気物低減化対策の点において、きわ
めて効果的なものであると云う知見に基づいている。
On the other hand, in the premix burner,
Since the fuel and the air are mixed in advance, the fuel is passed through the mixing process (that is, the area or space and time point required in the diffusion combustion burner) and immediately proceeds to the combustion process. without producing localized hot spots, i.e. can be performed relatively good combustion with little generation of NO X, also the CO is generated on the upstream side, since the oxidation of CO takes place downstream In addition, it is based on the knowledge that the amount of CO emission can be reduced even if the depth is relatively short. In this regard, it is further added that a premixed burner as the burner 5 used in the water pipe assembly 20 according to the present invention is extremely effective in terms of downsizing the can body and measures for reducing harmful combustion exhaust emissions. It is based on the knowledge that it is.

【0024】つぎに、この発明の第二実施例を示した図
3について説明する。図3の実施例においては、前記両
水管壁1,1は、ボイラー缶体のほぼ中程までの長さと
し、かつ下流側の横幅(図3における左右方向の幅)を
狭くしてある。そして、この両水管壁1,1間には、直
列に裸管の垂直水管2aを配列してなる水管群2を配置
している。この水管群2より下流側には、たとえば図示
の実施例のごとく、前記両水管壁1,1の下流端にそれ
ぞれ連続した状態で、かつ上流側に形成されたガス通路
9に連なるガス通路9を形成するように、断熱壁7を両
側にそれぞれ配置し、この両断熱壁7,7間に、2列配
置のエロフィン管4aからなる水管群4を配置してい
る。
Next, FIG. 3 showing a second embodiment of the present invention will be described. In the embodiment shown in FIG. 3, the water pipe walls 1 and 1 have a length substantially up to the middle of the boiler can body and a narrow horizontal width (width in the horizontal direction in FIG. 3) on the downstream side. A water pipe group 2 having a series of bare vertical water pipes 2a arranged in series is arranged between the water pipe walls 1 and 1. On the downstream side of the water pipe group 2, for example, as shown in the illustrated embodiment, a gas passage connected to the gas passage 9 formed on the upstream side in a state continuous with the downstream ends of the water pipe walls 1 and 1, respectively. The heat insulating walls 7 are arranged on both sides so as to form the pipe 9, and the water pipe group 4 composed of the two rows of erofin pipes 4 a is arranged between the heat insulating walls 7, 7.

【0025】この第二実施例においても、前記第一実施
例(図1および図2)と同様に、燃焼ガスの流通方向上
流側から下流側に向けて、単位流路長さ当りの伝熱面面
積が増加しており、したがって前記のごとく、水管組立
体、すなわち缶体自体による伝熱効率の向上や、N
X ,CO等の有害排気物の低減を効果的に図ることが
できる。
In the second embodiment, as in the first embodiment (FIGS. 1 and 2), the heat transfer per unit flow path length from the upstream side to the downstream side in the flow direction of the combustion gas is performed. As a result, the water pipe assembly, that is, the can body itself, improves the heat transfer efficiency,
O X, reduction of harmful emissions of CO and the like can be a reduced effectively.

【0026】[0026]

【発明の効果】以上のように、この発明によれば、燃焼
ガスは、各水管との対流伝熱により、その温度が低く抑
えられるとともに徐々に下降し、NO,CO等の有害
燃焼排気物の発生を抑制することができ、近年の最重要
課題である有害燃焼排気物に関する公害対策として頗る
効果的なものとなる。因みに、この発明によるNO
減効果について、具体的な実験結果に基づいて説明する
と、つぎのとおりである。すなわち、図4は、従来の円
筒型をなす水管組立体からなる燃焼室を有するボイラー
と、この発明に係るボイラーとのNOの生成特性を示
したもので、この発明によれば、NOは従来のボイラ
ーと比較して約1/2に低減しており、通常の運転点で
のNOは30〜40ppmときわめて低いものとなっ
ている。
As is evident from the foregoing description, according to the present invention, the combustion gases, by convection heat transfer between the water tubes, gradually descends with its temperature is kept low, NO x, harmful combustion exhaust such as CO It is possible to suppress the generation of waste, and it is extremely effective as a pollution control measure concerning harmful combustion exhaust which is the most important subject in recent years. Incidentally, the NO x reduction effect according to the present invention, will be described based on concrete experimental results are as follows. That is, FIG. 4 is a boiler having a combustion chamber made of water tube assembly forming a conventional cylindrical, shows the product characteristics of the NO x in the boiler according to the present invention, according to the present invention, NO x is reduced to about 1/2 as compared with a conventional boiler, NO x in the normal operating point has a very low and 30 to 40 ppm.

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

【図1】この発明を角型多管式貫流ボイラーに適用した
場合の一実施例を示す概略的な横断面説明図である。
FIG. 1 is a schematic cross-sectional explanatory view showing an embodiment in which the present invention is applied to a rectangular multi-tube once-through boiler.

【図2】図1の水管組立体をバーナ側から見た一部破断
した正面説明図で、バーナを省略して図示している。
FIG. 2 is a partially cutaway front view of the water pipe assembly of FIG. 1 as viewed from a burner side, in which a burner is omitted.

【図3】図1の角型多管式貫流ボイラーとは別の実施例
を示す概略的な横断面説明図である。
FIG. 3 is a schematic cross-sectional explanatory view showing another embodiment different from the square multi-tube once-through boiler of FIG. 1;

【図4】この発明に係るボイラーと従来のボイラーとの
NOX の生成特性を示すグラフである。
4 is a graph showing a generation characteristic of the NO X in the boiler and the conventional boiler according to the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 水管壁 1a 垂直水管 2 第1水管群 2a 垂直水管(裸管) 3 第2水管群 3a 垂直水管(ヒレ付管) 4 第3水管群 4a 垂直水管(エロフィン管) 5 バーナ 6 フィン状部材 7 断熱壁 8 排ガス出口 9 ガス通路 10 上部ヘッダ 11 下部ヘッダ Reference Signs List 1 water pipe wall 1a vertical water pipe 2 first water pipe group 2a vertical water pipe (bare pipe) 3 second water pipe group 3a vertical water pipe (tube with fins) 4 third water pipe group 4a vertical water pipe (erofin pipe) 5 burner 6 fin-shaped member 7 Insulation wall 8 Exhaust gas outlet 9 Gas passage 10 Upper header 11 Lower header

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 田中 収 愛媛県松山市堀江町7番地 三浦工業株 式会社内 (72)発明者 田井 誠二 愛媛県松山市堀江町7番地 三浦工業株 式会社内 (56)参考文献 特開 昭60−205105(JP,A) 特開 昭60−78247(JP,A) 特開 昭55−134202(JP,A) 特開 昭52−15902(JP,A) 実開 昭62−63651(JP,U) 特公 昭46−10241(JP,B1) 特公 昭39−1002(JP,B1) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H22B 21/00 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Osamu Tanaka 7, Horie-cho, Matsuyama-shi, Ehime Miura Industrial Co., Ltd. (72) Inventor Seiji 7, Horie-cho, Matsuyama-shi, Ehime Miura Industrial 56) References JP-A-60-205105 (JP, A) JP-A-60-78247 (JP, A) JP-A-55-134202 (JP, A) JP-A-52-15902 (JP, A) 62-63651 (JP, U) JP 46-10241 (JP, B1) JP 39-1002 (JP, B1) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) H22B 21 / 00

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 水管壁で画成された一端側にバーナを設
け、他端側に排ガス出口を設けてなる燃焼ガス通路のほ
ぼ全域に、前記バーナの直近まで多数本の水管を密に配
置して水管群を形成し、この水管群に対して交叉方向に
燃焼ガスを流通させて、裸管よりなる上流側の水管群に
より上流側の燃焼ガス温度を抑制して前記上流側の水管
群中においてサーマルNOxの発生を抑制しつつ、CO
を酸化して消滅させることによりNOx及びCOを低減
化するようにした水管ボイラーの燃焼方法。
1. A burner provided with the image made the one side with water tube walls, substantially the entire combustion gas passage formed by providing the exhaust gas outlet at the other end, close a number to the nearest present water tubes of the burner A water pipe group is formed by arranging the pipes, and the combustion gas is circulated in the cross direction with respect to the water pipe group, and the water pipe group is formed on the upstream water pipe group consisting of a bare pipe.
Controlling the temperature of the combustion gas on the more upstream side to the water pipe on the upstream side
CO2 while suppressing the generation of thermal NOx in the group
A water tube boiler combustion method in which NOx and CO are reduced by oxidizing and extinguishing CO2 .
【請求項2】 水管壁で画成された一端側にバーナを設
け、他端側に排ガス出口を設けてなる燃焼ガス通路のほ
ぼ全域に、前記バーナの直近まで多数本の水管を密に配
置して水管群を形成し、この水管群に対して交叉方向に
燃焼ガスを流通させて、裸管よりなる上流側の水管群に
より上流側の燃焼ガス温度を抑制して前記上流側の水管
群中においてサーマルNOxの発生を抑制しつつ、CO
を酸化して消滅させることによりNOx及びCOを低減
化するようにした水管ボイラー。
Wherein the burner is provided with the image made the one side with water tube walls, substantially the entire combustion gas passage formed by providing the exhaust gas outlet at the other end, close a number to the nearest present water tubes of the burner A water pipe group is formed by arranging the pipes, and the combustion gas is circulated in the cross direction with respect to the water pipe group, and the water pipe group is formed on the upstream water pipe group consisting of a bare pipe.
Controlling the temperature of the combustion gas on the more upstream side to the water pipe on the upstream side
CO2 while suppressing the generation of thermal NOx in the group
A water tube boiler in which NOx and CO are reduced by oxidizing and eliminating NOx .
【請求項3】 前記バーナは、予混合バーナである請求
項2に記載の水管ボイラー。
3. The water tube boiler according to claim 2, wherein the burner is a premix burner.
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