JP3759549B2

JP3759549B2 - 液管対流式燃焼加熱炉

Info

Publication number: JP3759549B2
Application number: JP04657297A
Authority: JP
Inventors: 伯一久保田; 仁志鹿沼
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 1997-02-28
Filing date: 1997-02-28
Publication date: 2006-03-29
Anticipated expiration: 2017-02-28
Also published as: JPH10238704A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、吸収冷凍機（吸収冷温水機などと呼ばれているものを含む）における高温再生器などの液体加熱装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、図４に示す構成の吸収冷凍機が周知である。図中、１はガス・灯油などの燃焼装置２を備え、吸収液の稀液２２を加熱することによって冷媒蒸気２４を発生させて中間液２３に濃縮する高温再生器、３はこの高温再生器からの冷媒蒸気で中間液を加熱濃縮して濃液にする低温再生器、４はこの低温再生器からの冷媒蒸気を冷却して凝縮する凝縮器、５は冷媒散布器５Ａから冷媒液を散布・滴下などして蒸発させる蒸発器、６はこの蒸発器からの冷媒蒸気を前記低温再生器３からの濃液に吸収させて器内を低圧に維持する吸収器、７および８は低温および高温熱交換器であり、これらは吸収液配管９〜１２、冷媒配管１３〜１６により接続されて、冷媒と吸収液の循環サイクルを形成し、蒸発器５の内部に設けた熱交換器１７から選択的に取り出す冷水または温水の何れかを、図示しない熱負荷に循環供給できるようになっている。
【０００３】
なお、Ｐ１は吸収液配管９に設けられて吸収器６から稀液を高温再生器１に供給するための吸収液ポンプ、Ｐ２は冷媒配管１６に設けられて蒸発器５の底部に溜った冷媒液を、上部に設置した冷媒散布器５Ａから熱交換器１７上に散布させるための冷媒ポンプ、Ｖ１およびＶ２は吸収液配管１１および冷媒配管１４に設けられて、熱交換器１７から冷水を取り出すときに閉弁し、温水を取り出すときに開弁する冷／暖切換用の開閉弁である。
【０００４】
また、１８は、熱交換器１７で冷却された冷水または加熱された温水を、図示しない冷／暖房などの熱負荷に循環供給するための冷温水配管であり、この管の蒸発器入口側には冷温水ポンプＰ３が取り付けられている。
【０００５】
また、１９および２０は凝縮器４および吸収器６の内部に設けられた冷却器であり、冷却水ポンプＰ４を有する冷却水配管２１により接続されて、図示しない冷却塔と吸収器６および凝縮器４との間を冷却水が循環するように構成されている。
【０００６】
上記構成の吸収冷凍機においては、冷水を取り出して行う冷房運転時には冷媒および吸収液の循環による吸収冷凍サイクルを行うことで、蒸発器５における冷媒の蒸発潜熱で熱交換器１７内の水を６〜８℃程度に冷却して供給することができ、温水を取り出して行う暖房運転時には冷却器１９・２０への冷却水の供給を停止する一方で、開閉弁Ｖ１・Ｖ２を閉から開へ切り替えることで、高温の吸収液および冷媒蒸気が吸収液配管１１・冷媒配管１３・１４を介して高温再生器１から吸収器６・蒸発器５へ流入し、冷媒の凝縮潜熱と吸収液の顕熱によって熱交換器１７で加熱された温水が供給される。
【０００７】
そして、高温再生器１は、吸収冷凍機全体に占める割合が、重量、体積共に大きいため、吸収冷凍機全体の小型を図るためには、この高温再生器１の小型化が必要不可欠である。また、高温再生器１における環境面の問題として、燃焼時における低ＮＯｘ化の要求も強くなってきている。
【０００８】
しかし、特開昭６３−２９４４６７号公報・特開平６−２２１７１８号公報などに開示さた従来の高温再生器１は、図６に示すような液管型ボイラ構造となっていたので小型化するのが困難であった。
【０００９】
すなわち、この場合の燃焼装置２は、燃料ガス２５と空気２６との混合ガス２７を、ノズル７１の先端側に設けた燃焼室５１で燃焼させるノズル形バーナであり、この燃焼により生成する火炎２８と高温の燃焼ガス（図示せず）を、燃焼室５１と、この燃焼室５１の下流側に連設する加熱室５２とを囲む容器５０の内壁５４と、加熱室５２に立設された多数の液管５６とに与えた後に排熱ガスとして排気口５３から排出するようになっている。
【００１０】
そして、吸収器６から供給される吸収液の稀液２２は、吸収液配管９から容器５０の内部に流入し、水平下部連通部５７Ａ、すなわち内壁５４と外壁５５との間の下部側隙間と、水平上部連通部５７Ｂ、すなわち内壁５４と外壁５５との間の上部側隙間と、垂直側方連通部５７Ｃ、すなわち内壁５４と外壁５５との間の両側方隙間と、水平連通部５７Ａ・５７Ｂを連通している前記多数の液管５６の内部とに貯留されて、容器内を対流しながら火炎２８と燃焼ガスにより加熱され、水平上部連通部５７Ｂの上方の気相部５９に蒸発した冷媒蒸気２４を冷媒配管１３から吐出すると共に、冷媒蒸気２４が蒸発して濃度の高くなった中間液２３を吸収液配管１０に流出するようになっている。また、蒸発した直後の冷媒蒸気２４には、飛沫状の吸収液成分が含まれているので、迂回板６０で流出経路を迂回させることによって、冷媒蒸気２４のみを冷媒配管１３に流出できるようにしている。
【００１１】
したがって、上記構成の高温再生器１では、燃焼装置２がノズル形バーナであるため、火炎２８が集中して長い形状にならざるを得ないこと、また、稀液２２を流通する液管５６が火炎２８に直接接触するように構成したのでは、稀液２２が部分的に過熱されて結晶化する、部材が腐食し易い、あるいは火炎が冷却されて未燃焼ガスが残留してしまうなどの理由によって、加熱室５２の前方に燃焼室５１を設ける必要があり、小型化することが困難であった。
【００１２】
なお、特開昭６３−２９４４６７号公報では、燃焼室５１と加熱室５２とが折り返し状に形成され、液管５６を折り返した側の経路に配置すると共に、経路の後方に位置する液管５６には吸熱を向上させるために、吸熱フィン５６Ｆを設ける構成が開示され、特開平６−２２１７１８号公報では、液管５６を加熱室５２の加熱経路に沿って長くした偏平状の液管にして形成すると共に、偏平状の液管５６の後方側に吸熱フィンを設ける構成が開示されているが、何れも小型化を図る上で顕著な効果を奏するには至っていない。
【００１３】
一方、上記のような炉筒煙管方式あるいは炉筒液管方式による小型化の限界を打ち破るものとして、ガス焚き加熱炉においては、燃焼室５１を設けず平板燃焼面などを設ける炉筒レス管群方式が近年導入された。この炉筒レス管群方式は、図５に示したような面状火炎形バーナ２Ａが生成する火炎２８および燃焼ガスを直接に加熱室５２に導くようにしたものであり、燃焼室を必要としないため小型化が劇的に図れるだけでなく、低ＮＯｘ化にも成功している。
【００１４】
すなわち、面状火炎形バーナ２Ａにおいては、燃料ガスと燃焼に必要な酸素量を含む量の空気とが混合された混合ガス２７が混合ガス室７２に供給され、多穴面状耐火ブロック７３の導穴７４を通り抜けて燃焼するように仕組まれており、平面状に分布する火炎２８が外側の燃焼面７５に形成されるので、燃焼室５１が不要となって高温再生器１の大幅な小型化が達成されている。
【００１５】
なお、多穴面状耐火ブロック７３は、厚板状の耐火材料、例えばセラミックファイバーなどに図のような多数の微細な導穴７４を設けたものを主体として形成されている。また、７６は点火用の小型バーナであり、２８ａはこの点火用小型バーナが形成する火炎である。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記面状火炎形バーナを燃焼装置として備えた液管対流式の高温再生器において、廃ガスの一層の低ＮＯ_X 化を図るためには、▲１▼面状火炎形バーナと液管とを接近させる、▲２▼液管の立設密度を上げる、などで火炎の温度を下げる必要があるが、部材同士が接近し過ぎると、液管などを固定するための溶接線が重なり合い、その部分で溶接割れが生じたり、凸凹になった部分で吸収液による隙間腐食が起こると云った問題点があり、これら問題点の解決が課題となっていた。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記した従来技術の課題を解決するためになされたもので、上下に形成した水平連通部同士を連通して対流を可能にする多数本の液管が互いに離間して立設された加熱室の対向する一方の側面に面状火炎形バーナが設置され、この面状火炎形バーナが生成する高温の燃焼ガスが加熱室を通過して他方の側面に設けられた排気口から排気可能に構成されて、主に液管壁を介して炉内の液体を火炎と燃焼ガスとで加熱するようにした液管対流式燃焼加熱炉において、
【００１８】
前記液管は、前記面状火炎形バーナ側に位置する液管を密に配置し、かつ、この密に配置した液管を管端が細く絞られた異径管によって形成し、前記排気口側に位置する液管を管径が全長に渡って実質同一の同径管により形成した第１の構成の液管対流式燃焼加熱炉と、
【００１９】
前記第１の構成の液管対流式燃焼加熱炉において、加熱室を囲繞形成して燃焼ガスを排気口に案内する側壁部を二重壁構造にして上下の水平連通部同士を連通すると共に、二重壁側に位置する異径管からなる液管を、二重壁の内壁と接触させるか、内壁との間隙を２ｍｍ以下にして立設するようにした第２の構成の液管対流式燃焼加熱炉と、
【００２０】
前記第１または第２の構成の液管対流式燃焼加熱炉において、上側水平連通部の排気口側に位置する気相部に、蒸気吐出口を設けるようにした第３の構成の液管対流式燃焼加熱炉と、
を提供することにより、前記従来技術の課題を解決するものである。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、図１〜図３に基づいて本発明の実施形態を説明する。なお、理解を容易にするため、これらの図においても前記図４〜図６において説明した部分と同様の機能を有する部分には、同一の符号を付した。
【００２２】
図１において、加熱室５２の液管５６は、液管５６が全く立設されていない燃焼促進空間５２Ａの上流側と下流側、すなわち面状火炎形バーナ２Ａの側に位置する上流側液管群５６Ａと、排気口５３の側に位置する下流側液管群５６Ｂとに分かれて、それぞれ千鳥状に立設されている。
【００２３】
そして、上流側液管群５６Ａを構成する液管５６は、管端が細く絞られ、管端の径が中央部分の径の例えば７０％である異径管からなり、下流側液管群５６Ｂを構成する液管５６は、管径が全長に渡って変化しない同径管からなる。
【００２４】
液管５６は、内壁５４の下方部分５４（Ａ）・上方部分５４（Ｂ）それぞれに開設した取付穴５４ａ・５４ｂに、その管端を差し込み、取付穴５４ａに臨む内壁下方部分５４（Ａ）の下面と、取付穴５４ｂに臨む内壁上方部分５４（Ｂ）の上面にそれぞれレ型開先を形成し、その開先部分を溶接して固定する。６１は溶接金属を示す。
【００２５】
上流側液管群５６Ａを構成している液管５６は、その管端が細く絞られているので、下流側液管群５６Ｂを構成している液管５６の場合より、液管同士を接近させても、溶接金属６１同士が重なり合って表面が凸凹することがない。
【００２６】
なお、５８は水平上部連通部５７Ｂの気相部５９に設けた冷媒蒸気の吐出口であり、この吐出口には冷媒配管１３が連結されている。
【００２７】
したがって、上記構成の高温再生器１においては、吸収液による隙間腐食が起こり難いし、上流側液管群５６Ａを構成する液管５６は溶接金属６１同士が重なり合うことなく接近、換言すると加熱室５２に密に立設することができる。
【００２８】
また、上流側液管群５６Ａを構成する液管５６は、溶接金属６１同士が重なり合うことなく、垂直側方連通部５７Ｃに臨む内壁５４の側方部分５４（Ｃ）と接触させたり、２ｍｍ以下に接近させて液管５６を立設することで、加熱室５２に配設する液管５６の立設密度は更に高まるので、面状火炎形バーナ２Ａが形成する火炎２８は、異径管からなる多数の液管５６の管壁を介して稀液２２に速やかに放熱し、その温度を低下させる。これにより、廃ガスのＮＯ_X 削減に優れた作用効果が発揮される。
【００２９】
また、火炎２８および燃焼ガスによる加熱によって、上端が細く絞られた上流側液管群５６Ａの液管５６では管内で発生した冷媒蒸気が激しく吹き上げ、上端が細く絞られていない下流側液管群５６Ｂの液管５６では管内で発生した冷媒蒸気が激しく吹き上げることがない。
さらに、排気口５３側、すなわち燃焼促進空間５２Ａより下流側に位置する設置本数の多い下流側液管群５６Ｂの液管５６は管端が絞られていないので、面状火炎形バーナ２Ａ側、すなわち、燃焼促進空間５２Ａより上流側に位置する上流側液管群５６Ａの管端が絞られている液管５６より製造コストが安い。そのため、燃焼加熱炉が廉価に提供できるようになると云った利点もある。
【００３０】
したがって、冷媒蒸気が激しく吹き上げることがない下流側液管群５６Ｂの側に蒸気吐出口５８が開口している高温再生器１においては、冷媒配管１３を介して排出される冷媒蒸気に、稀液２２の飛沫が混入する可能性は低い。
【００３１】
また、この構成の高温再生器１においては、燃焼ガスは上記したように上流側液管群５６Ａを通過する際ＮＯ_X が顕著に減少する温度まで低下する。そして、その後は液管５６が１本も立設されていない燃焼促進空間５２Ａを通過するので、この間は燃焼ガスの温度は低下し難く、ここを通過する際に燃焼反応が進んで廃ガス中のＣＯガス濃度も低下する。
【００３２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明になる液管対流式燃焼加熱炉においては、面状火炎形バーナ側に位置する液管を密に配置し、かつ、この密に配置した液管を管端が細く絞られた異径管によって形成するので、液管同士を接近して、換言すると加熱室に密に立設しても、固定する際の溶接金属同士が重なり合うことがない。したがって、表面が凸凹になることがないので、吸収液による隙間腐食が起こり難い。
また、排気口側に位置する下流側液管群の液管は管端が絞られていないので、面状火炎形バーナ側に位置する上流側液管群の管端が絞られている液管より製造コストは安い。そのため、燃焼加熱炉が廉価に提供できるようになると云った利点もある。
【００３３】
また、火炎温度の低下に顕著な作用効果がある面状火炎形バーナ側の液管を、固定の溶接金属同士が重なり合うことなく密設できるので、廃ガス中のＮＯ_X 削減に顕著な効果があると共に、加熱炉の小型化が可能となる。
【００３４】
また、請求項２の液管対流式燃焼加熱炉においては、二重壁側に位置する異径管からなる液管を二重壁の内壁と接触させるか、内壁との間隙を２ｍｍ以下にして立設するので、加熱室における液管の立設密度は更に高まる。これにより、廃ガス中のＮＯ_X の削減と装置の小型化が一層図られる。
【００３５】
また、請求項３の液管対流式燃焼加熱炉においては、蒸気吐出口側の液管では冷媒蒸気が激しく沸騰することがないので、冷媒蒸気と共に稀液の飛沫が吐出すると云った不都合は起こり難い。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態を横端面で示す説明図である。
【図２】本発明の一実施形態を縦端面で示す説明図である。
【図３】図２の要部を拡大して示す説明図である。
【図４】吸収冷凍機の説明図である。
【図５】加熱装置の説明図である。
【図６】従来技術を示す説明図であり、（ａ）は縦断面図、（ｂ）は横断面図、（ｃ）は縦断側面図である。
【符号の説明】
１高温再生器
２燃焼装置
２Ａ面状火炎形バーナ
３低温再生器
４凝縮器
５蒸発器
６吸収器
７低温熱交換器
８高温熱交換器
９〜１２吸収液配管
１３〜１６冷媒配管
１７熱交換器
１８冷温水配管
１９・２０冷却器
２１冷却水配管
２２稀液
２３中間液
２４冷媒蒸気
２５燃料ガス
２６空気
２７混合ガス
２８・２８ａ火炎
５０容器
５１燃焼室
５２加熱室
５２Ａ燃焼促進空間
５３排気口
５４内壁
５４（Ａ）内壁下方部分
５４ａ取付穴
５４（Ｂ）内壁上方部分
５４ｂ取付穴
５４（Ｃ）内壁側方部分
５６液管
５６Ａ上流側液管群
５６Ｂ下流側液管群
５７Ａ水平下部連通部
５７Ｂ水平上部連通部
５７Ｃ垂直側方連通部
５８蒸気吐出口
５９気相部
６０迂回板
６１溶接金属
７１ノズル
７２混合ガス室
７３多穴面状耐火ブロック
７４導穴
７５燃焼面
７６点火用小型バーナ
Ｐ１吸収液ポンプ
Ｐ２冷媒ポンプ
Ｐ３冷温水ポンプ
Ｐ４冷却水ポンプ
Ｖ１・Ｖ２開閉弁

Claims

上下に形成した水平連通部同士を連通して対流を可能にする多数本の液管が互いに離間して立設された加熱室の対向する一方の側面に面状火炎形バーナが設置され、この面状火炎形バーナが生成する高温の燃焼ガスが加熱室を通過して他方の側面に設けられた排気口から排気可能に構成されて、主に液管壁を介して炉内の液体を火炎と燃焼ガスとで加熱するようにした液管対流式燃焼加熱炉であって、前記液管は、前記面状火炎形バーナ側に位置する液管を密に配置し、かつ、この密に配置した液管を管端が細く絞られた異径管によって形成し、前記排気口側に位置する液管を管径が全長に渡って実質同一の同径管により形成したことを特徴とする液管対流式燃焼加熱炉。
加熱室を囲繞形成して燃焼ガスを排気口に案内する側壁部を二重壁構造にして上下の水平連通部同士を連通すると共に、二重壁側に位置する異径管からなる液管を、二重壁の内壁と接触させるか、内壁との間隙を２ｍｍ以下にして立設したことを特徴とする請求項１記載の液管対流式燃焼加熱炉。
上側水平連通部の排気口側に位置する気相部に、蒸気吐出口を設けたことを特徴とする請求項１または２記載の液管対流式燃焼加熱炉。