JP4309771B2 - Multi-pipe once-through boiler - Google Patents
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Description
本発明は、燃焼室を有するボイラ、特に、複数の水管及びヒレから成る二つの環状の水冷壁を同心円状に配設して内側の水冷壁と外側の水冷壁との間に環状の燃焼室を形成するようにした多管式貫流ボイラに係り、低NOx化、低CO化及び水冷壁等への熱吸収率の向上を図れるようにした多管式貫流ボイラに関するものである。 The present invention relates to a boiler having a combustion chamber, in particular, two annular water cooling walls made up of a plurality of water pipes and fins arranged concentrically, and an annular combustion chamber between an inner water cooling wall and an outer water cooling wall. In particular, the present invention relates to a multi-tube once-through boiler that can reduce NOx, reduce CO, and improve the heat absorption rate to a water-cooled wall.
一般に、先混合拡散燃焼バーナを搭載した多管式貫流ボイラに於いては、燃焼用空気を多段に分割して供給する方法や排ガスの一部をバーナへ再循環させる排ガス再循環方法等によって、NOxの排出を抑えることが行われて来た。特に、ガスを燃料とするガス焚き拡散燃焼に於いては、燃料噴射ノズルの多岐化による濃淡燃焼方式を採用して低NOx化を図り、又、油を燃料とする油焚き拡散燃焼に於いては、油燃料の微粒化噴霧等により低NOx化を図っている。
これらの拡散燃焼方式では、バーナのノズルから噴出させた燃料の周囲へ燃焼用空気を圧送して両者を強制混合させ、燃焼用空気と混合された燃料を燃焼室内で燃焼させるようにしているため、バーナのノズルから噴出された燃料が燃え切るまでの対流距離を確保する必要があり、大きな燃焼室を必要とする。又、火炎の形状から燃焼室の形状が制約されたり、燃焼用空気の整流や火炎の安定化機構を必要とする。その結果、先混合拡散燃焼バーナを搭載した多管式貫流ボイラに於いては、必然的にボイラ自体が大型化すると云う問題があった。
In general, in a multi-pipe once-through boiler equipped with a premixed diffusion combustion burner, a method of supplying combustion air in multiple stages, a method of exhaust gas recirculation that recirculates part of the exhaust gas to the burner, etc. It has been practiced to reduce NOx emissions. In particular, in the gas-fired diffusion combustion using gas as fuel, the concentration combustion method by diversifying the fuel injection nozzle is adopted to reduce NOx, and in the oil-fired diffusion combustion using oil as fuel. NOx reduction is achieved by atomizing spray of oil fuel.
In these diffusion combustion systems, the combustion air is pumped around the fuel ejected from the nozzle of the burner, both are forcibly mixed, and the fuel mixed with the combustion air is burned in the combustion chamber. It is necessary to secure a convection distance until the fuel ejected from the burner nozzle burns out, and a large combustion chamber is required. In addition, the shape of the combustion chamber is restricted by the shape of the flame, and the combustion air rectification and the flame stabilization mechanism are required. As a result, in a multi-tube type once-through boiler equipped with a premixed diffusion combustion burner, there is a problem that the boiler itself inevitably increases in size.
ところで、貫流ボイラの分野に於いては、小型化が益々進んでおり、最近では蒸発量が2t/hクラスの小型貫流ボイラの場合、火炉負荷が5000kW/m3hにも達している。これに加えて、燃焼ガスが水管群を通過する対流伝熱部では、燃焼ガスの流速が50m/sec以上にも達している。これらの圧力損失との兼ね合いから、これ以上の火炎の短炎化を図ろうとすると、より高圧の空気を供給できる送風機が必要になるが、動力やコスト面、送風機の大型化等の問題から先混合拡散燃焼バーナを採用できなくなって来ている。 By the way, in the field of once-through boilers, downsizing is increasingly advanced, and recently, in the case of a small once-through boiler with an evaporation amount of 2 t / h class, the furnace load has reached 5000 kW / m 3 h. In addition to this, in the convection heat transfer section where the combustion gas passes through the water tube group, the flow velocity of the combustion gas reaches 50 m / sec or more. In consideration of these pressure losses, a blower that can supply higher-pressure air is required to reduce the flame length further. However, problems such as power, cost, and larger size of the blower are necessary. The mixed diffusion combustion burner cannot be used.
これに対して、予混合表面燃焼バーナを搭載した多管式貫流ボイラの場合、予混合表面燃焼バーナは、ガス燃料と燃焼用空気を予混合させて成る予混合ガスがセラミック等の多孔質材等により形成された予混合ガス分割プレートに供給され、予混合ガス分割プレートに均一に拡散されてその表面で燃焼を行うようにしているため、火炎が予混合ガス分割プレートの表面に分散され、微小な分割火炎が多数形成されることになる。その結果、予混合表面燃焼バーナは、先混合拡散燃焼バーナに比較して短炎化を図れると共に、NOxの排出量も大幅に抑えることができる等の利点を有するものであり、多管式貫流ボイラの小型化に適したバーナである。
従って、近年貫流ボイラに於いては、小型化を図るために予混合表面燃焼バーナが搭載されるようになって来ている(例えば、特許文献1及び特許文献2参照)。
On the other hand, in the case of a multi-tube type once-through boiler equipped with a premixed surface combustion burner, the premixed surface combustion burner is a porous material in which a premixed gas obtained by premixing gas fuel and combustion air is a ceramic or the like. Is supplied to the premixed gas dividing plate formed by, etc., is uniformly diffused to the premixed gas dividing plate and burns on its surface, so that the flame is dispersed on the surface of the premixed gas dividing plate, A large number of minute divided flames are formed. As a result, the premixed surface combustion burner has advantages such as being able to shorten the flame compared to the premixed diffusion combustion burner and greatly reducing NOx emissions, and so on. This burner is suitable for boiler miniaturization.
Therefore, in recent years, premixed surface combustion burners have been mounted in once-through boilers in order to reduce the size (for example, see
然し乍ら、予混合表面燃焼バーナを搭載した多管式貫流ボイラに於いては、燃料がガス燃料のみに限られるうえ、比較的低い空気比(空気過剰率)で予混合ガスを燃焼させた場合に予混合ガス分割プレートの表面が加熱され、NOxの排出量が急激に増加すると云う問題があった。
又、予混合ガスの予混合ガス分割プレートへの供給が不均一になった場合でも、燃焼温度が安定せず、表面燃焼領域に於いて局部的な高温を生じることになり、その結果、サーマルNOxが発生し、NOxの低減を図れないと云う問題があった。
更に、予混合ガス分割プレートが一般的にセラミック等の多孔質材により形成されているため、予混合ガス分割プレート上に生じる温度差によって予混合ガス分割プレートに歪やクラックが発生したり、或いは目詰まりを引き起こしたりすると云う問題もあった。
Even if the premixed gas is supplied to the premixed gas dividing plate in a non-uniform manner, the combustion temperature is not stable, and a local high temperature is generated in the surface combustion region. There is a problem that NOx is generated and NOx cannot be reduced.
Further, since the premixed gas dividing plate is generally formed of a porous material such as ceramic, the premixed gas dividing plate may be distorted or cracked due to a temperature difference generated on the premixed gas dividing plate, or There was also a problem of causing clogging.
本発明は、このような問題点に鑑みて為されたものであり、その目的は低NOx化及び低CO化を図れると共に、水冷壁等の単位面積当たりの熱吸収量を増加させてボイラ自体の小型化を図れるようにした多管式貫流ボイラを提供することにある。 The present invention has been made in view of such problems, and its purpose is to reduce NOx and CO, and to increase the amount of heat absorption per unit area of a water-cooled wall or the like to increase the boiler itself. An object of the present invention is to provide a multitubular once-through boiler that can be made compact.
上記目的を達成するために、本発明の請求項1の発明は、複数の水管及びヒレから成る二つの環状の水冷壁を同心円状に配設して内側の水冷壁と外側の水冷壁との間に環状の燃焼室を形成し、両水冷壁の各水管の上下端部を上部ヘッダー及び下部ヘッダーに夫々連通状に接続して成る多管式貫流ボイラであって、前記外側の水冷壁の上端部に燃焼室の上端部側に開口する焚き口を形成し、又、内側の水冷壁の下端部にガス通過口を形成し、前記焚き口から燃焼室内にガス燃料と燃焼用空気又はガス燃料と燃焼用空気を混合させて成る予混合ガスを燃焼室壁面に沿ってその接線方向へ噴出して燃焼させ、燃焼室内に燃焼室壁面に沿うサイクロン火炎を形成すると共に、燃焼ガスを燃焼室内で旋回させながら燃焼室内を上方から下方へ向かって流すようにしたことに特徴がある。 In order to achieve the above object, according to the first aspect of the present invention, two annular water cooling walls comprising a plurality of water pipes and fins are arranged concentrically so that an inner water cooling wall and an outer water cooling wall are arranged. An annular combustion chamber is formed between the upper and lower ends of each water pipe of both water-cooling walls, and is connected to the upper header and the lower header in communication with each other. The upper end is formed with a throat that opens to the upper end of the combustion chamber, and the gas passage is formed at the lower end of the inner water cooling wall. Gas fuel and combustion air or gas are introduced from the throat into the combustion chamber. A premixed gas, which is a mixture of fuel and combustion air, is jetted in the tangential direction along the combustion chamber wall surface and burned to form a cyclone flame along the combustion chamber wall surface, and the combustion gas is injected into the combustion chamber. flow through the combustion chamber towards the top to the bottom in while turning It is characterized in the that way.
本発明の請求項2の発明は、環状の燃焼室内に燃焼室の上端部側から下端部側へ向かう螺旋状の旋回促進用ガイド体を配設し、当該旋回促進用ガイド体により燃焼室内を流れる燃焼ガスの旋回を促進させるようにしたことに特徴がある。 According to a second aspect of the present invention, a spiral swirl promoting guide body from the upper end side to the lower end side of the combustion chamber is disposed in the annular combustion chamber, and the combustion chamber is moved by the swirl promoting guide body. It is characterized in that the swirling of the flowing combustion gas is promoted.
本発明の請求項3の発明は、内側の水冷壁の一部に燃焼室内を旋回しながら流れる燃焼ガスの一部を燃焼室の下流側にあるガス通路へ導く圧力損失緩和用ガス通過口を形成し、燃焼室内の燃焼ガスの一部を前記圧力損失緩和用ガス通過口からガス通路へショートパスさせるようにしたことに特徴がある。 According to a third aspect of the present invention, there is provided a gas passage for reducing pressure loss that guides a part of the combustion gas flowing while swirling in the combustion chamber to a part of the inner water cooling wall to the gas passage on the downstream side of the combustion chamber. This is characterized in that a part of the combustion gas in the combustion chamber is short-passed from the pressure loss reducing gas passage port to the gas passage.
本発明の請求項4の発明は、内側の水冷壁で囲まれた空間内に上下端部が上部ヘッダー及び下部ヘッダーに夫々連通状に接続された複数本の伝熱水管から成る伝熱水管群を配設すると共に、前記伝熱水管群と内側の水冷壁との隙間及び伝熱水管群の隙間に煙道へ連通するガス通路を形成し、又、内側の水冷壁の下端部に燃焼室内の下方へ流れた燃焼ガスを前記ガス通路へ均一に流入させる複数のガス通過口を形成したことに特徴がある。
The invention of
本発明の請求項5の発明は、外側の水冷壁の上端部に燃焼室の上端部側に開口する複数の焚き口を形成し、各焚き口から燃焼室内にガス燃料と燃焼用空気又はガス燃料と燃焼用空気を混合させて成る予混合ガスを燃焼室壁面に沿ってその接線方向へ噴出して燃焼させるようにしたことに特徴がある。 According to a fifth aspect of the present invention, a plurality of nozzles that open to the upper end of the combustion chamber are formed at the upper end of the outer water cooling wall, and gas fuel and combustion air or gas are introduced into the combustion chamber from each nozzle. It is characterized in that a premixed gas obtained by mixing fuel and combustion air is jetted in the tangential direction along the combustion chamber wall surface and burned.
本発明の請求項6の発明は、焚き口の下流側位置で且つ外側の水冷壁の上端部に燃焼室の上端部側に開口する二次燃焼用空気の空気供給口を少なくとも一つ形成し、前記焚き口から燃焼室内に噴出されるガス燃料と燃焼用空気又は予混合ガスを空気比1以下の条件下で燃焼させて焚き口の下流側領域に一次燃焼ゾーンを形成し、又、前記空気供給口から燃焼室内に二次燃焼用空気を燃焼室壁面に沿ってその接線方向へ噴出して一次燃焼ゾーンで発生した一次燃焼ガスと撹拌混合すると共に、当該一次燃焼ガスを全空気比1.1〜1.5の条件下で燃焼させて空気供給口の下流側領域に二次燃焼ゾーンを形成するようにしたことに特徴がある。 According to a sixth aspect of the present invention, at least one air supply port for the secondary combustion air that opens to the upper end portion side of the combustion chamber is formed at the downstream side of the firing port and at the upper end portion of the outer water cooling wall. Gas fuel and combustion air or premixed gas ejected from the spark outlet into the combustion chamber are burned under an air ratio of 1 or less to form a primary combustion zone in the downstream region of the spark outlet, The secondary combustion air is jetted in the tangential direction along the wall of the combustion chamber from the air supply port into the combustion chamber, and is agitated and mixed with the primary combustion gas generated in the primary combustion zone. It is characterized in that a secondary combustion zone is formed in the downstream region of the air supply port by burning under the conditions of 1 to 1.5.
本発明の請求項7の発明は、少なくとも伝熱水管群を形成する各伝熱水管の外周面に、複数のフィンを相対する伝熱水管に対して交互に且つ伝熱水管の長手方向に垂直に取り付け、ガス通過口からガス通路内に流入した燃焼ガスがガス通路の一端部側から他端部側へジグザグ状に流れるようにしたことに特徴がある。 According to the seventh aspect of the present invention, at least the outer peripheral surface of each heat transfer water tube forming the heat transfer water tube group has a plurality of fins alternately with respect to the opposite heat transfer water tubes and perpendicular to the longitudinal direction of the heat transfer water tubes. And the combustion gas flowing into the gas passage from the gas passage port flows in a zigzag shape from one end of the gas passage to the other end.
本発明の請求項8の発明は、少なくとも伝熱水管群を形成する各伝熱水管の外周面に、複数のフィンを隣接する伝熱水管に対して階段状に且つ伝熱水管の長手方向に垂直に取り付け、ガス通過口からガス通路内に流入した燃焼ガスがガス通路の一端部側から他端部側へ旋回しながら流れるようにしたことに特徴がある。
In the invention according to
本発明の請求項9の発明は、少なくとも伝熱水管群を形成する各伝熱水管の外周面に、複数のフィンを放射状に且つ伝熱水管の長手方向に平行に取り付け、ガス通過口からガス通路内に流入した燃焼ガスがガス通路の一端部側から他端部側へフィンと接触しながら流れるようにしたことに特徴がある。 According to the ninth aspect of the present invention, a plurality of fins are attached radially and parallel to the longitudinal direction of the heat transfer water pipe at least on the outer peripheral surface of each heat transfer water pipe forming the heat transfer water pipe group, and gas is supplied from the gas passage port. The combustion gas that has flowed into the passage is characterized by flowing from one end of the gas passage to the other end while contacting the fins.
本発明の請求項1の多管式貫流ボイラは、環状の水冷壁を同心円状に配設して内側の水冷壁と外側の水冷壁との間に環状の燃焼室を形成すると共に、外側の水冷壁に燃焼室に開口する焚き口を形成し、当該焚き口から燃焼室内にガス燃料と燃焼用空気又はガス燃料と燃焼用空気を混合させて成る予混合ガスを燃焼室壁面に沿ってその接線方向へ噴出して燃焼させ、燃焼室内に燃焼室壁面に沿うサイクロン火炎を形成すると共に、燃焼ガスを燃焼室内で旋回させながら流すようにしている。前記サイクロン火炎は、表面積が大きく、サイクロン火炎が遠心力により外側の水冷壁内面を嘗めるように延びるため、放射特性が良くなってサイクロン火炎が冷却されることなり、火炎温度が比較的低い温度に保たれる。その結果、本発明の請求項1の多管式貫流ボイラは、燃焼室内のNOxの発生が抑制されることになる。然も、燃焼ガスの一部が環状の燃焼室内を周回して焚き口に戻るため、燃焼ガスによる排ガス再循環作用が得られることになり、NOxの発生がより一層抑制されることになる。
又、本発明の請求項1の多管式貫流ボイラは、サイクロン火炎による輻射伝熱によって内側の水冷壁と外側の水冷壁の両方に熱を与えると共に、サイクロン火炎が遠心力により外側の水冷壁内面を嘗めることによる接触伝熱によっても外側の水冷壁へ熱を与えるため、水冷壁への熱吸収率が大幅に向上する。その結果、ボイラ自体の小型化を図れる。
更に、本発明の請求項1の多管式貫流ボイラは、サイクロン火炎が燃焼室内を旋回する長い火炎であり、焚き口から噴出されたガス燃料が燃焼室内で燃え切るまでの対流距離を稼げるため、COの発生を抑制することができる。
加えて、本発明の請求項1の多管式貫流ボイラは、燃焼室内で発生した燃焼ガスが燃焼室内を旋回しながら流れるため、燃焼ガスと水冷壁との接触時間が長くなって燃焼ガスから熱を確実且つ良好に回収することができる。
According to the first aspect of the present invention, an annular water cooling wall is disposed concentrically to form an annular combustion chamber between an inner water cooling wall and an outer water cooling wall. A water-cooling wall is formed with a spark opening that opens into the combustion chamber, and a premixed gas that is a mixture of gas fuel and combustion air or gas fuel and combustion air is mixed along the combustion chamber wall surface into the combustion chamber. It is jetted in the tangential direction and burned to form a cyclone flame along the wall of the combustion chamber in the combustion chamber, and the combustion gas is allowed to flow while swirling in the combustion chamber. The cyclone flame has a large surface area, and the cyclone flame extends so as to give up the inner surface of the outer water-cooled wall by centrifugal force. Therefore, the radiation characteristics are improved and the cyclone flame is cooled, and the flame temperature is lowered to a relatively low temperature. Kept. As a result, in the multitubular once-through boiler according to
The multi-tube once-through boiler according to
Furthermore, the multi-tube once-through boiler according to
In addition, in the multitubular once-through boiler according to the first aspect of the present invention, since the combustion gas generated in the combustion chamber flows while swirling in the combustion chamber, the contact time between the combustion gas and the water cooling wall becomes longer, and the Heat can be reliably and satisfactorily recovered.
本発明の請求項2乃至請求項9の多管式貫流ボイラは、上記効果に加えて更に次のような効果を奏することができる。
即ち、本発明の請求項2の多管式貫流ボイラは、燃焼室内に螺旋状の旋回促進用ガイド体を配設し、この旋回促進用ガイド体により燃焼室内を流れる燃焼ガスの旋回を促進させ、燃焼ガスが燃焼室内を所定の旋回数だけ旋回するようにしているため、内側の水冷壁及び外側の水冷壁への熱伝達が促進されることになる。
本発明の請求項3の多管式貫流ボイラは、内側の水冷壁の一部に燃焼室内の燃焼ガスの一部を燃焼室の下流側にあるガス通路へ導く圧力損失緩和用ガス通過口を形成し、この圧力損失緩和用ガス通過口から燃焼室内の燃焼ガスの一部をガス通路へショートパスさせるようにしているため、燃焼室内の燃焼ガスの旋回数に比例して増加する圧力損失を緩和することができ、送風機の大型化等を防止することができる。
本発明の請求項4の多管式貫流ボイラは、内側の水冷壁で囲まれた空間内に複数本の伝熱水管から成る伝熱水管群を配設し、伝熱水管群と内側の水冷壁との隙間及び伝熱水管群の隙間に燃焼室内を通過した燃焼ガスが流れるガス通路を形成しているため、燃焼ガスから熱をより一層確実且つ良好に回収することができる。
本発明の請求項5の多管式貫流ボイラは、外側の水冷壁に複数の焚き口を形成し、各焚き口から燃焼室内にガス燃料と燃焼用空気又はガス燃料と燃焼用空気を混合させて成る予混合ガスを燃焼室壁面に沿ってその接線方向へ噴出して燃焼させるようにしているため、燃焼ガスの旋回流強さを促進させることができると共に、ターンダウン燃焼時の切り替えを良好に行える。
本発明の請求項6の多管式貫流ボイラは、外側の水冷壁に焚き口と空気供給口を夫々形成し、焚き口から燃焼室内に噴出されるガス燃料と燃焼用空気又は予混合ガスを空気比1以下の条件下で燃焼させて焚き口の下流側領域に火炎温度が1500℃以下の還元燃焼領域となる一次燃焼ゾーンを形成し、又、空気供給口から燃焼室内に二次燃焼用空気を噴出して一次燃焼ゾーンで発生した一次燃焼ガスと撹拌混合すると共に、当該一次燃焼ガスを全空気比1.1〜1.5の条件下で燃焼させて空気噴出口の下流側領域に二次燃焼ゾーンを形成するようにしているため、サーマルNOxの発生を抑制することができると共に、一次燃焼ガスが二次燃焼ゾーンで完全燃焼されてCOの発生が抑制されることになる。
本発明の請求項7乃至請求項9の多管式貫流ボイラは、伝熱水管群を形成する複数本の伝熱水管に多数のフィンを取り付けているため、伝熱面積が広くなって燃焼ガスから熱を良好に回収することができる。特に、燃焼ガスがガス通路内をジグザグ状に又は旋回しながら流れるように、複数本の伝熱水管にフィンを取り付けた場合には、伝熱水管と燃焼ガスとの接触時間が長くなり、燃焼ガスから熱をより一層確実且つ良好に回収することができる。
The multitubular once-through boiler according to
That is, in the multi-tube type once-through boiler according to the second aspect of the present invention, a spiral turning promotion guide body is arranged in the combustion chamber, and the turning promotion guide body promotes the turning of the combustion gas flowing in the combustion chamber. Since the combustion gas is swirled in the combustion chamber by a predetermined number of turns, heat transfer to the inner water cooling wall and the outer water cooling wall is promoted.
According to a third aspect of the present invention, there is provided a multi-tube once-through boiler having a gas passage for reducing pressure loss that leads a part of the combustion gas in the combustion chamber to a gas passage on the downstream side of the combustion chamber in a part of the inner water cooling wall. Since a part of the combustion gas in the combustion chamber is short-passed from the pressure loss mitigation gas passage to the gas passage, the pressure loss that increases in proportion to the number of revolutions of the combustion gas in the combustion chamber is increased. It can be mitigated, and an increase in the size of the blower can be prevented.
According to a fourth aspect of the present invention, a multitubular once-through boiler is provided with a heat transfer water tube group including a plurality of heat transfer water tubes in a space surrounded by an inner water cooling wall, and the heat transfer water tube group and the inner water cooling Since the gas passage through which the combustion gas that has passed through the combustion chamber flows is formed in the gap between the wall and the heat transfer water tube group, the heat can be more reliably and satisfactorily recovered from the combustion gas.
The multi-tube once-through boiler according to
According to the sixth aspect of the present invention, the multi-tube once-through boiler has a water outlet and an air supply port formed on the outer water cooling wall, respectively, and gas fuel and combustion air or premixed gas ejected from the fire outlet into the combustion chamber. A primary combustion zone that forms a reduction combustion region with a flame temperature of 1500 ° C. or less is formed in the downstream region of the firing port under the condition of an air ratio of 1 or less, and for secondary combustion from the air supply port to the combustion chamber While agitating and mixing with the primary combustion gas generated in the primary combustion zone by jetting air, the primary combustion gas is burned under the conditions of a total air ratio of 1.1 to 1.5 to the downstream region of the air outlet Since the secondary combustion zone is formed, the generation of thermal NOx can be suppressed, and the primary combustion gas is completely burned in the secondary combustion zone, thereby suppressing the generation of CO.
In the multi-tube once-through boiler according to
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図1及び図2は本発明の第1の実施形態に係る多管式貫流ボイラを示し、当該多管式貫流ボイラは、複数の水管1a及びヒレ1bから成る横断面形状が円形の内側の水冷壁1と、内側の水冷壁1の外周位置に同心円状に配設されて複数の水管2a及びヒレ2bから成る横断面形状が円形の外側の水冷壁2と、内側の水冷壁1と外側の水冷壁2との間に形成された環状の燃焼室3と、外側の水冷壁2に形成した焚き口4に接続されたガス燃料供給管5及び燃焼用空気供給管6と、両水冷壁1,2の各水管1a,2aの上端部及び下端部に夫々連通状に接続された上部ヘッダー7及び下部ヘッダー8と、内側の水冷壁1で囲まれた空間内に配設されて上下端部が上部ヘッダー7及び下部ヘッダー8に夫々連通状に接続された複数の伝熱水管9aから成る伝熱水管群9と、伝熱水管群9と内側の水冷壁1との隙間及び伝熱水管群9の隙間に形成された燃焼ガスGのガス通路10等から構成されており、ガス燃料Fと燃焼用空気Aを焚き口4から燃焼室3内に燃焼室3壁面に沿ってその接線方向へ噴出して拡散燃焼させ、燃焼室3内に燃焼室3壁面に沿うサイクロン火炎Cを形成すると共に、燃焼ガスGを旋回させながら燃焼室3内を一端側から他端側へ向かって流した後、ガス通路10内へ流入させるようにしたものである。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
1 and 2 show a multitubular once-through boiler according to a first embodiment of the present invention. The multitubular once-through boiler has an inner water-cooling shape having a circular cross-sectional shape composed of a plurality of
この多管式貫流ボイラに於いては、内側の水冷壁1の水管1a内を流れるボイラ水への熱吸収は、燃焼室3内のサイクロン火炎Cによる輻射伝熱と、燃焼室3内を流れる燃焼ガスGによる接触伝熱(対流伝熱)とによって行われ、又、外側の水冷壁2の水管2a内を流れるボイラ水への熱吸収は、燃焼室3内のサイクロン火炎Cによる輻射伝熱と、サイクロン火炎Cが遠心力により外側の水冷壁2内面を嘗めることによる接触伝熱と、燃焼室3内を流れる燃焼ガスGによる接触伝熱とによって行われ、更に、伝熱水管群9の伝熱水管9a内を流れるボイラ水への熱吸収は、ガス通路10内を流れる燃焼ガスGによる接触伝熱のみによって行われることになる。
In this multitubular once-through boiler, heat absorption to the boiler water flowing in the
具体的には、前記内側の水冷壁1は、複数本の水管1aを環状に並列配置して隣接する水管1aを上下方向へ延びる帯板状のヒレ1bで連結することにより形成されており、横断面形状が円形の気密構造に構成されている。この内側の水冷壁1で囲まれた空間には、空間内に伝熱水管群9を配設することによって、燃焼ガスGが通過するガス通路10が形成される。
又、内側の水冷壁1の下端部には、ヒレ1bの下端部を切り欠くことにより燃焼室3内の燃焼ガスGをガス通路10内へ均一に流入させる複数のガス通過口11が形成されていると共に、内側の水冷壁1の上端部には、ガス通路10を通過した燃焼ガスGを煙道12へ導く燃焼ガス出口13が形成されている。
Specifically, the inner
Further, a plurality of
前記外側の水冷壁2は、内側の水冷壁1と同様に複数本の水管2aを環状に並列配置して隣接する水管2aを上下方向に延びる帯板状のヒレ2bで連結することにより形成されており、横断面形状が円形の気密構造に構成されている。この外側の水冷壁2は、内側の水冷壁1の外周位置に内側の水冷壁1と同心円状に配置されており、内側の水冷壁1との間で環状の燃焼室3を形成するようになっている。
又、外側の水冷壁2の上端部には、環状の燃焼室3の一端部(上端部)に開口する焚き口4が形成されており、当該焚き口4に連通状に接続したガス燃料供給管5及び燃焼用空気供給管6からガス燃料Fと燃焼用空気Aを供給し、これらを焚き口4から燃焼室3内に噴出できるようになっている。このとき、焚き口4、ガス燃料供給管5及び燃焼用空気供給管6の向きは、焚き口4から燃焼室3内にガス燃料Fと燃焼用空気Aを燃焼室3壁面に沿ってその接線方向へ噴出できるように設定されている。
更に、外側の水冷壁2の上端部には、煙道12と内側の水冷壁1に形成した燃焼ガス出口13に夫々連通する燃焼ガス出口14が形成されており、ガス通路10内の燃焼ガスGが両水冷壁1,2に形成した燃焼ガス出口13,14から煙道12へ流れるようになっている。
尚、内側の水冷壁1に形成した燃焼ガス出口13と外側の水冷壁2に形成した燃焼ガス出口14との間には、燃焼ガスGが燃焼室3内へ流入しないように両燃焼ガス出口13,14と燃焼室3とを区画する耐火物15が設けられている。
The outer
A
Further, a
In addition, both combustion gas outlets are provided between the
前記上部ヘッダー7及び下部ヘッダー8は、何れも中空構造に形成されており、内側の水冷壁1及び外側の水冷壁2の各水管1a,2aの上下端部に連通状に接続されている。この上部ヘッダー7には、気水分離器等を備えた蒸気管が接続されていると共に、下部ヘッダー8には給水ポンプ等を備えた給水管が接続されている(何れも図示省略)。又、上部ヘッダー7の下面側及び下部ヘッダー8の上面側は、耐火物15が内張りされており、高温の燃焼ガスGから保護されている。
The
前記伝熱水管群9は、内側の水冷壁1で囲まれた空間内に配設されており、上下端部が上部ヘッダー7及び下部ヘッダー8に夫々連通状に接続された複数本の伝熱水管9aから成る。この伝熱水管群9を形成する複数の伝熱水管9aは、内側の水冷壁1で囲まれた空間内に一定のピッチで配設されている。従って、伝熱水管群9と内側の水冷壁1との隙間及び伝熱水管群9の隙間には、燃焼室3及び煙道12へ連通するガス通路10が形成されることになる。
The heat transfer
尚、前記多管式貫流ボイラには、図示していないがパイロットバーナが設けられている。このパイロットバーナは、そのパイロット炎が焚き口4に臨むように設けられており、焚き口4から燃焼室3内に噴出される燃焼ガスG及び燃焼用空気Aに着火させるようになっている。
The multi-tube once-through boiler is provided with a pilot burner (not shown). The pilot burner is provided so that the pilot flame faces the firing
以上のように構成された多管式貫流ボイラによれば、ガス燃料供給管5及び燃焼用空気供給管6を経て焚き口4に供給されたガス燃料Fと燃焼用空気Aは、焚き口4から燃焼室3内に燃焼室3壁面に沿ってその接線方向へ噴出されて強制混合されると共に、パイロットバーナにより着火されて拡散燃焼を行う。即ち、ガス燃料Fと燃焼用空気Aが焚き口4から燃焼室3内に燃焼室3壁面に沿ってその接線方向へ噴出されることから、燃焼室3内には燃焼室3壁面に沿うサイクロン火炎Cが形成される。このとき、焚き口4から噴出された燃焼ガスGと燃焼用空気Aは、燃焼室3壁面(内側の水冷壁1外面及び外側の水冷壁2内面)が水管1a,2aとヒレ1b,2bとにより凹凸状に形成されているため、水管1,2の下流側に発生する渦流により混合が促進されることになる。
According to the multi-tube type once-through boiler configured as described above, the gas fuel F and the combustion air A supplied to the firing
前記サイクロン火炎Cは、表面積が大きく、サイクロン火炎Cが遠心力により外側の水冷壁2内面を嘗めるように延びるため、放射特性が良くなって冷却されることになり、火炎温度が比較的低い温度に保たれる。その結果、燃焼室3内のNOxの発生が抑制されることになる。然も、燃焼ガスGの一部が環状の燃焼室3内を周回して焚き口4に戻るため、燃焼ガスGによる排ガス再循環作用によりNOxの発生がより一層抑制されることになる。
又、サイクロン火炎Cは、輻射伝熱に加えて火炎が遠心力により外側の水冷壁2内面を嘗めることによる接触伝熱により外側の水冷壁2へ熱を放出する。即ち、外側の水冷壁2の水管内2aを流れるボイラ水への熱吸収は、サイクロン火炎Cによる輻射伝熱に加えてサイクロン火炎Cとの接触による接触伝熱とによって行われるため、外側の水冷壁2への熱吸収が促進される。然も、サイクロン火炎Cは、輻射伝熱によって内側の水冷壁1へも熱を放出し、内側の水冷壁1の水管1a内を流れるボイラ水へも熱を与える。
更に、サイクロン火炎Cは、燃焼室3内を旋回しながら下降する長い火炎であり、焚き口4から噴出されたガス燃料Fが燃焼室3内で燃え切るまでの対流距離を稼げるため、COの発生を抑制することができる。
The cyclone flame C has a large surface area, and the cyclone flame C extends so as to give up the inner surface of the outer water-cooled
The cyclone flame C releases heat to the outer
Furthermore, the cyclone flame C is a long flame descending while turning in the
そして、拡散燃焼により発生した燃焼ガスGは、燃焼室3内を旋回しながら上方から下方へ向かって流れ、燃焼室3内を下降する間に接触伝熱により内側の水冷壁1と外側の水冷壁2に熱を与えつつ、内側の水冷壁1に形成したガス通過口11からガス通路10内に均一に流入する。
ガス通路10内に流入した燃焼ガスGは、伝熱水管群9と内側の水冷壁1に接触しながらガス通路10内を下方から上方へ向かって流れ、ガス通路10内を上昇する間に接触伝熱により伝熱水管群9を形成する複数の伝熱水管9aと内側の水冷壁1とに熱を与え、その後燃焼ガス出口13,14を通って煙道12からボイラ外部へ排出される。
Then, the combustion gas G generated by diffusion combustion flows from the upper side to the lower side while turning in the
The combustion gas G that has flowed into the
図3及び図4は本発明の第2の実施形態に係る多管式貫流ボイラを示し、当該多管式貫流ボイラは、上述した構造の多管式貫流ボイラ(図1及び図2に示すもの)に改良を加えたものであり、外側の水冷壁2の上端部に形成した焚き口4にガス燃料Fと燃焼用空気Aを混合させて成る予混合ガスF′を供給する予混合ガス供給管16を接続し、予混合ガスF′を焚き口4から燃焼室3内に燃焼室3壁面に沿ってその接線方向へ噴出して予混合燃焼させ、燃焼室3内に燃焼室3壁面に沿うサイクロン火炎Cを形成すると共に、燃焼ガスGを旋回させながら燃焼室3内を上方から下方へ向かって流した後、ガス通路10内へ流入させるようにしたものである。
3 and 4 show a multi-pipe once-through boiler according to a second embodiment of the present invention. The multi-pipe once-through boiler is a multi-pipe once-through boiler having the above-described structure (shown in FIGS. 1 and 2). And a premixed gas supply for supplying a premixed gas F ′ obtained by mixing the gas fuel F and the combustion air A to the
尚、この多管式貫流ボイラは、焚き口4に予混合ガス供給管16を接続したこと以外は、図1及び図2に示す多管式貫流ボイラと同様構造に構成されており、図1及び図2の多管式貫流ボイラと同じ部位・部材には同一の参照番号を付し、その詳細な説明を省略する。
又、焚き口4へ供給される予混合ガスF′は、ガス燃料Fと燃焼用空気Aとの混合が充分に行われており、混合ムラのない高い混合精度の予混合ガスF′であることは勿論である。
この多管式貫流ボイラは、図1及び図2に示す多管式貫流ボイラと同様の作用効果を奏することができる。
The multitubular once-through boiler has the same structure as the multitubular once-through boiler shown in FIGS. 1 and 2 except that the premixed
In addition, the premixed gas F ′ supplied to the firing
This multitubular once-through boiler can achieve the same effects as the multitubular once-through boiler shown in FIGS.
図5は本発明の第3の実施形態に係る多管式貫流ボイラを示し、当該多管式貫流ボイラは、外側の水冷壁2の一部に燃焼室3の一端部(上端部)に開口する複数の焚き口4を形成し、各焚き口4から燃焼室3内にガス燃料Fと燃焼用空気Aを燃焼室3壁面に沿ってその接線方向へ噴出して燃焼させるようにしたものである。
即ち、この多管式貫流ボイラは、外側の水冷壁2の上端部に二つの焚き口4を燃焼室3周方向に180°間隔を隔てた状態で且つ対向状に形成すると共に、各焚き口4にガス燃料供給管5と燃焼用空気供給管6を夫々接続し、ガス燃料Fと燃焼用空気Aを二つの焚き口4から燃焼室3内に同一の周方向で且つ燃焼室3壁面の接線方向へ噴出して拡散燃焼させ、燃焼室3内に燃焼室3壁面に沿うサイクロン火炎Cを形成すると共に、燃焼ガスGを旋回させながら燃焼室3室内を上方から下方へ向かって流した後、ガス通路10内へ流入させるようにしたものである。
FIG. 5 shows a multi-pipe once-through boiler according to a third embodiment of the present invention. The multi-pipe once-through boiler is opened at one end (upper end) of the
That is, this multi-tube once-through boiler is formed with two
尚、この多管式貫流ボイラは、外側の水冷壁2に二つの焚き口4を対向状に形成し、各焚き口4にガス燃焼供給管5及び燃焼用空気供給管6を夫々接続したこと以外は、図1及び図2に示す多管式貫流ボイラと同様構造に構成されており、図1及び図2の多管式貫流ボイラと同じ部位・部材には同一の参照番号を付し、その詳細な説明を省略する。
この多管式貫流ボイラは、図1及び図2に示す多管式貫流ボイラと同様の作用効果を奏することができる。然も、この多管式貫流ボイラは、二つの焚き口4を設けているため、燃焼ガスGの旋回流強さを促進させることができると共に、ターンダウン燃焼時の切り替えを良好に行える。
In this multi-pipe once-through boiler, the two
This multitubular once-through boiler can achieve the same effects as the multitubular once-through boiler shown in FIGS. However, since this multi-pipe once-through boiler is provided with the two
図6は本発明の第4の実施形態に係る多管式貫流ボイラを示し、当該多管式貫流ボイラは、外側の水冷壁2の上端部に二つの焚き口4を燃焼室3周方向に180°間隔を隔てた状態で且つ対向状に形成すると共に、各焚き口4に予混合ガス供給管16を夫々接続し、予混合ガスF′を二つの焚き口4から燃焼室3内に同一の周方向で且つ燃焼室3壁面の接線方向へ噴出して予混合燃焼させ、燃焼室3内に燃焼室3壁面に沿うサイクロン火炎Cを形成すると共に、燃焼ガスGを旋回させながら燃焼室3室内を上方から下方へ向かって流した後、ガス通路10内へ流入させるようにしたものである。
FIG. 6 shows a multi-pipe once-through boiler according to a fourth embodiment of the present invention. The multi-pipe once-through boiler has two
尚、この多管式貫流ボイラは、外側の水冷壁2に二つの焚き口4を対向状に形成し、各焚き口4に予混合ガス供給管16を夫々接続したこと以外は、図1及び図2に示す多管式貫流ボイラと同様構造に構成されており、図1及び図2の多管式貫流ボイラと同じ部位・部材には同一の参照番号を付し、その詳細な説明を省略する。
この多管式貫流ボイラは、図5に示す多管式貫流ボイラと同様の作用効果を奏することができる。
The multitubular once-through boiler is the same as that shown in FIGS. 1 and 2 except that the two
The multitubular once-through boiler can achieve the same effects as the multitubular once-through boiler shown in FIG.
図7は本発明の第5の実施形態に係る多管式貫流ボイラを示し、当該多管式貫流ボイラは、燃焼ガスGと燃焼用空気Aを噴出する焚き口4の下流側位置で且つ外側の水冷壁2の一部に燃焼室3の一端部(上端部)に開口する二次燃焼用空気A′の空気供給口17を形成し、前記焚き口4から燃焼室3内にガス燃料Fと燃焼用空気Aを噴出させて焚き口4の下流側領域で一次燃焼させ、又、前記空気供給口17から燃焼室3内に二次燃焼用空気A′を噴出させて焚き口4の下流側領域で発生した一次燃焼ガスと撹拌混合し、当該一次燃焼ガスを空気供給口17の下流側領域で完全燃焼させるようにしたものである。
即ち、この多管式貫流ボイラは、外側の水冷壁2の上端部に焚き口4と空気供給口17を燃焼室3周方向に180°間隔を隔てた状態で且つ対向状に形成し、焚き口4にガス燃料供給管5と燃焼用空気供給管6を夫々接続すると共に、空気供給口17に二次燃焼用空気供給管6′を接続したものであり、ガス燃料Fと燃焼用空気Aを焚き口4から燃焼室3内に燃焼室3壁面に沿ってその接線方向へ噴出して空気比(空気過剰率)1以下の条件下で拡散燃焼させ、焚き口4の下流側領域に一次燃焼ゾーンZ1(還元燃焼領域)を形成し、又、二次燃焼用空気A′を空気供給口17から燃焼室3内に燃焼室3壁面に沿ってその接線方向へ噴出して一次燃焼ゾーンZ1で発生した一次燃焼ガスと撹拌混合し、当該一次燃焼ガスを全空気比(空気過剰率)1.1〜1.5の条件下で燃焼させて空気噴出口17の下流側領域に二次燃焼ゾーンZ2(完全燃焼領域)を形成するようにしたものである。
FIG. 7 shows a multi-pipe once-through boiler according to a fifth embodiment of the present invention. The multi-pipe once-through boiler is located on the downstream side of the firing
In other words, this multi-tube once-through boiler is formed by forming the firing
尚、この多管式貫流ボイラは、外側の水冷壁2に空気供給口17を焚き口4と対向状に形成し、空気供給口17に二次燃焼用空気供給管6′を夫々接続したこと以外は、図1及び図2に示す多管式貫流ボイラと同様構造に構成されており、図1及び図2の多管式貫流ボイラと同じ部位・部材には同一の参照番号を付し、その詳細な説明を省略する。
この多管式貫流ボイラは、図1及び図2に示す多管式貫流ボイラと同様の作用効果を奏することができる。然も、この多管式貫流ボイラは、焚き口4から噴出されるガス燃料Fと燃焼用空気Aを空気比1以下の条件で燃焼させて焚き口4の下流側領域に火炎温度が1500℃以下の一次燃焼ゾーンZ1(還元燃焼領域)を形成しているため、サーマルNOxの発生を抑制することができるうえ、一次燃焼ゾーンZ1で発生した一次燃焼ガスを空気供給口17から噴出される二次燃焼用空気A′と撹拌混合し、これを全空気比1.1〜1.5の条件で二次燃焼させて空気供給口17の下流側領域に二次燃焼ゾーンZ2(完全燃焼領域)を形成しているため、一次燃焼ガスが二次燃焼ゾーンZ2で完全燃焼されてCOの発生が抑制されることになる。
In this multitubular once-through boiler, an air supply port 17 is formed on the outer
This multitubular once-through boiler can achieve the same effects as the multitubular once-through boiler shown in FIGS. However, this multi-tube once-through boiler combusts the gas fuel F and the combustion air A ejected from the firing
図8及び図9は本発明の第6の実施形態に係る多管式貫流ボイラを示し、当該多管式貫流ボイラは、内側の水冷壁1を形成する水管1aのガス通路10に対向する面と、伝熱水管群9を形成する各伝熱水管9aの外周面とに、略円弧状の複数のフィン18と三角形状の複数のフィン18を相対する伝熱水管9aに対して交互に且つ伝熱水管9aの長手方向に垂直に取り付け、ガス通過口11からガス通路10内に流入した燃焼ガスGがガス通路10内を下方から上方へ向かってジグザグ状に流れるようにしたものである。
8 and 9 show a multi-pipe once-through boiler according to a sixth embodiment of the present invention, and the multi-pipe once-through boiler faces the
尚、この多管式貫流ボイラは、内側の水冷壁1の水管1aと伝熱水管群9の各伝熱水管9aにフィン18を取り付けたこと以外は、図1及び図2に示す多管式貫流ボイラと同様構造に構成されており、図1及び図2の多管式貫流ボイラと同じ部位・部材には同一の参照番号を付し、その詳細な説明を省略する。
この多管式貫流ボイラは、図1及び図2に示す多管式貫流ボイラと同様の作用効果を奏することができる。然も、この多管式貫流ボイラは、フィン18により伝熱面積が広くなっているうえ、燃焼ガスGがガス通路10内をジグザグ状に流れて伝熱水管9a等の接触時間が長くなるため、燃焼ガスGから熱を確実且つ良好に回収することができる。
This multitubular once-through boiler is a multitubular type shown in FIGS. 1 and 2 except that
This multitubular once-through boiler can achieve the same effects as the multitubular once-through boiler shown in FIGS. However, in this multi-tube once-through boiler, the heat transfer area is widened by the
図10及び図11は本発明の第7の実施形態に係る多管式貫流ボイラを示し、当該多管式貫流ボイラは、内側の水冷壁1を形成する水管1aのガス通路10に対向する面と、伝熱水管群9を形成する各伝熱水管9aの外周面とに、略円弧状の複数のフィン18と三角形状の複数のフィン18を隣接する伝熱水管9aに対して階段状に且つ伝熱水管9aの長手方向に垂直に取り付け、ガス通過口11からガス通路10内に流入した燃焼ガスGがガス通路10を下方から上方へ向かって旋回しながら流れるようにしたものである。
10 and 11 show a multi-pipe once-through boiler according to a seventh embodiment of the present invention, and the multi-pipe once-through boiler faces the
尚、この多管式貫流ボイラは、内側の水冷壁1の水管1aと伝熱水管群9の伝熱水管9aにフィン18を取り付けたこと以外は、図1及び図2に示す多管式貫流ボイラと同様構造に構成されており、図1及び図2の多管式貫流ボイラと同じ部位・部材には同一の参照番号を付し、その詳細な説明を省略する。
この多管式貫流ボイラは、図8及び図9に示す多管式貫流ボイラと同様の作用効果を奏することができる。
This multitubular once-through boiler is the same as that shown in FIGS. 1 and 2 except that
This multitubular once-through boiler can achieve the same effects as the multitubular once-through boiler shown in FIGS.
図12及び図13は本発明の第8の実施形態に係る多管式貫流ボイラを示し、当該多管式貫流ボイラは、内側の水冷壁1を形成する水管1aのガス通路10に対向する面と、伝熱水管群9を形成する各伝熱水管9aの外周面とに、帯板状のフィン18を放射状に且つ伝熱水管9aの長手方向に平行に取り付け、ガス通過口11からガス通路10内に流入した燃焼ガスGがガス通路10内を下方から上方へ向かってフィン18と接触しながら流れるようにしたものである。
12 and 13 show a multitubular once-through boiler according to an eighth embodiment of the present invention, and the multitubular once-through boiler faces the
尚、この多管式貫流ボイラは、内側の水冷壁1の水管1aと伝熱水管群9の伝熱水管9aにフィン18を取り付けたこと以外は、図1及び図2に示す多管式貫流ボイラと同様構造に構成されており、図1及び図2の多管式貫流ボイラと同じ部位・部材には同一の参照番号を付し、その詳細な説明を省略する。
この多管式貫流ボイラは、図8及び図9に示す多管式貫流ボイラと同様の作用効果を奏することができる。
This multitubular once-through boiler is the same as that shown in FIGS. 1 and 2 except that
This multitubular once-through boiler can achieve the same effects as the multitubular once-through boiler shown in FIGS.
図14乃至図17は本発明の第9及び第10の実施形態に係る多管式貫流ボイラを示し、当該多管式貫流ボイラは、燃焼ガスGが燃焼室3内で所定の旋回数だけ旋回するように燃焼ガスGの旋回を促進させると共に、燃焼室3内の燃焼ガスGの旋回数に比例して増加する圧力損失を緩和させるためのものであり、環状の燃焼室3内に燃焼室3の一端部側から他端部側へ向かう螺旋状の旋回促進用ガイド体19を配設し、当該旋回促進用ガイド体19により燃焼室3内を流れる燃焼ガスGの旋回を促進させ、又、内側の水冷壁1の一部に燃焼室3内を旋回しながら流れる燃焼ガスGの一部を燃焼室3の下流側にあるガス通路10へ導く圧力損失緩和用ガス通過口20を形成し、燃焼室3内の適量の燃焼ガスGを前記圧力損失緩和用ガス通過口20からガス通路10へショートパスさせ、燃焼室3内の燃焼ガスGの旋回数に比例して増加する圧力損失を緩和させるようにしたものである。
FIGS. 14 to 17 show multitubular once-through boilers according to the ninth and tenth embodiments of the present invention. The multitubular once-through boiler swirls the combustion gas G in the
即ち、本発明の第9の実施形態に係る多管式貫流ボイラは、図14及び図15に示す如く、内側の水冷壁1外面及び外側の水冷壁2内面に、耐熱性金属材又はセラミック材等により形成された帯板状のヒレから成る旋回促進用ガイド体19を燃焼室3の上端部側から下端部側へ向かって螺旋状に取り付け、又、内側の水冷壁1のヒレ1bに、燃焼室3内の燃焼ガスGの一部をガス通路10内へ短絡的に流入させる圧力損失緩和用ガス通過口20を所定の間隔毎に複数形成したものである。
前記旋回促進用ガイド体19は、高温の燃焼ガスGからの吸熱による熱応力や旋回促進用ガイド体19の水冷壁1,2への取付け部の熱負荷の集中によって、各水冷壁1,2の水管1a,2aが破損を起こさないような形状に形成されている。
又、圧力損失緩和用ガス通過口20を設ける位置は、圧力損失緩和用ガス通過口20を通過する燃焼ガスGが燃焼室3内を通過する際に水冷壁1,2に熱を奪われ、その燃焼ガスGの温度が燃焼室3の下端部に設けたガス通過口11からガス通路10内へ流入する燃焼ガスGの温度と等しくなるような位置に設けるのが望ましい。
That is, as shown in FIGS. 14 and 15, the multitubular once-through boiler according to the ninth embodiment of the present invention has a heat-resistant metal material or ceramic material on the outer surface of the inner water-cooling
The turning
Further, the position where the pressure loss mitigating
尚、この多管式貫流ボイラは、水冷壁1,2に旋回促進用ガイド体19を取り付けたこと及び内側の水冷壁1に圧力損失緩和用ガス通過口20を形成したこと以外は、図1及び図2に示す多管式貫流ボイラと同様構造に構成されており、図1及び図2の多管式貫流ボイラと同じ部位・部材には同一の参照番号を付し、その詳細な説明を省略する。
この多管式貫流ボイラは、図1及び図2に示す多管式貫流ボイラと同様の作用効果を奏することができる。然も、この多管式貫流ボイラは、燃焼室3内に螺旋状の旋回促進用ガイド体19を配設して燃焼室3内を流れる燃焼ガスGの旋回を促進させ、燃焼ガスGが燃焼室3内を所定の旋回数だけ旋回するようにしているため、内側の水冷壁1及び外側の水冷壁2への熱伝達がより一層促進されることになる。又、この多管式貫流ボイラは、内側の水冷壁1の一部に燃焼室3内の燃焼ガスGを適量だけガス通路10へショートパスさせる圧力損失緩和用ガス通過口20を形成しているため、燃焼室3内の燃焼ガスGの旋回数に比例して増加する圧力損失を緩和することができ、送風機の大型化等を防止することができる。
This multitubular once-through boiler is the same as that shown in FIG. 1 except that the
This multitubular once-through boiler can achieve the same effects as the multitubular once-through boiler shown in FIGS. However, this multitubular once-through boiler is provided with a spiral turning promoting
一方、本発明の第10の実施形態に係る多管式貫流ボイラは、図16及び図17に示す如く、燃焼室3内に、水管19a(又は給水管)及び水管19aの外周面に長手方向に沿って取り付けられた帯板状のヒレ19bから成る旋回促進用ガイド体19を燃焼室3の上端部側から下端部側へ向かって螺旋状に配置し、当該旋回促進用ガイド体19の水管19aの上下端部を上部ヘッダー7及び下部ヘッダー8に夫々連通状に接続し、又、内側の水冷壁1のヒレ1bに、燃焼室3内の燃焼ガスGの一部をガス通路10内へ短絡的に流入させる圧力損失緩和用ガス通過口20を所定の間隔毎に複数形成したものである。
前記旋回促進用ガイド体19のヒレ19bは、耐熱性金属材やセラミック材等により形成されていることは勿論である。
On the other hand, as shown in FIGS. 16 and 17, the multi-tube once-through boiler according to the tenth embodiment of the present invention is provided in the
Of course, the
尚、この多管式貫流ボイラは、燃焼室3内に水管19a及びヒレ19bから成る旋回促進用ガイド体19を配置したこと及び内側の水冷壁1に圧力損失緩和用ガス通過口20を形成したこと以外は、図1及び図2に示す多管式貫流ボイラと同様構造に構成されており、図1及び図2の多管式貫流ボイラと同じ部位・部材には同一の参照番号を付し、その詳細な説明を省略する。
この多管式貫流ボイラは、図14及び図15に示す多管式貫流ボイラと同様の作用効果を奏することができる。
This multitubular once-through boiler has a swirl promoting
This multitubular once-through boiler can achieve the same effects as the multitubular once-through boiler shown in FIGS. 14 and 15.
尚、上記各実施の形態に係る多管式貫流ボイラに於いては、多管式貫流ボイラの構造を呈しているが、燃焼室3を水冷壁で形成したボイラであれば、他の構造を呈するボイラとしても良い。例えば、本発明は、自然循環ボイラや強制循環ボイラ等の構造にしても良い。
The multi-tube once-through boiler according to each of the above embodiments has the structure of a multi-tube once-through boiler, but other structures can be used as long as the
上記第5の実施形態に係る多管式貫流ボイラ(図7に示すもの)に於いては、焚き口4にガス燃料供給管5及び燃焼用空気供給管6を接続し、焚き口4からガス燃料Fと燃焼用空気Aを燃焼室3内に噴出させて一次燃焼させた後、空気供給口17から二次燃焼用空気A′を燃焼室3内に噴出させて一次燃焼ガスを二次燃焼させるようにしたが、他の実施形態に係る多管式還流ボイラに於いては、焚き口4に予混合ガスF′を供給する予混合ガス供給管16を接続し、焚き口4から予混合ガスF′を燃焼室3内に噴出させて一次燃焼させた後、空気供給口17から二次燃焼用空気A′を燃焼室3内に噴出させて一次燃焼ガスを二次燃焼させるようにしても良い。
In the multitubular once-through boiler (shown in FIG. 7) according to the fifth embodiment, the gas
上記第5の実施形態に係る多管式貫流ボイラ(図7に示すもの)に於いては、焚き口4の下流側領域に空気供給口17を一つだけ形成する二段燃焼構造としているが、他の実施形態に係る多管式還流ボイラに於いては、焚き口4の下流側領域に複数の空気供給口17を形成し、燃焼用空気Aを多段に吹き込んで燃焼させる多段燃焼構造としても良い。
The multitubular once-through boiler according to the fifth embodiment (shown in FIG. 7) has a two-stage combustion structure in which only one air supply port 17 is formed in the downstream region of the firing
上記第6、第7、第8、第9及び第10の実施形態に係る多管式貫流ボイラ(図8、図10、図12、図14及び図16に示すもの)に於いては、焚き口4を一つだけ形成し、当該焚き口4にガス燃料供給管5及び燃焼用空気供給管6を接続するようにしたが、他の実施形態に係る多管式還流ボイラに於いては、ガス燃料供給管5及び燃焼用空気供給管6に替えて焚き口4に予混合ガス供給管16を接続しても良く、又、焚き口4を複数形成しても良く、或いは焚き口4と空気供給口17の両方を形成するようにしても良い。
In the multi-pipe once-through boilers according to the sixth, seventh, eighth, ninth and tenth embodiments (shown in FIGS. 8, 10, 12, 14 and 16) Only one
上記第6、第7及び第8の実施形態に係る多管式貫流ボイラ(図8、図10及び図12に示すもの)に於いては、伝熱水管9a等に略円弧状のフィン18、三角形状のフィン18、帯板状のフィン18を適宜の配置で取り付けるようにしたが、フィン18の形状や取り付け位置、取り付け方法等は、熱交換率の向上を図ることができれば如何なるものであっても良い。
In the multi-pipe once-through boiler according to the sixth, seventh and eighth embodiments (shown in FIGS. 8, 10 and 12), the heat
上記第9の実施形態に係る多管式貫流ボイラ(図14及び図15に示すもの)に於いては、内側の水冷壁1及び外側の水冷壁2の両方にヒレ状の旋回促進用ガイド体19を取り付けるようにしたが、他の実施形態に係る多管式貫流ボイラに於いては、内側の水冷壁1及び外側の水冷壁2の何れか一方にヒレ状の旋回促進用ガイド体19を取り付けるようにしても良い。
In the multi-pipe once-through boiler according to the ninth embodiment (shown in FIGS. 14 and 15), both the inner water-cooling
上記第10の実施形態に係る多管式貫流ボイラ(図16及び図17に示すもの)に於いては、燃焼室3内にヒレ19b付の水管19aから成る旋回促進用ガイド体19を配置するようにしたが、他の実施形態に係る多管式貫流ボイラに於いては、水管19aの直径が大きく、この水管19aを燃焼室3内に配置したときに内側の水冷壁1と外側の水冷壁2との間の隙間が小さくなる場合には、ヒレ19を省略するようにしても良い。即ち、旋回促進用ガイド体19を水管19a(又は給水管)のみから形成し、これを燃焼室3内に螺旋状に配置するようにしても良い。
In the multitubular once-through boiler according to the tenth embodiment (shown in FIGS. 16 and 17), a swirl promoting
上記第9の実施形態に係る多管式貫流ボイラ(図14及び図15に示すもの)に於いては、両水冷壁1,2にヒレ状の旋回促進用ガイド体19を取り付け、又、上記第10の実施形態に係る多管式貫流ボイラ(図16及び図17に示すもの)に於いては、燃焼室3内にヒレ19b付の水管19aから成る旋回促進用ガイド体19を配置するようにしたが、他の実施形態に係る多管式貫流ボイラに於いては、燃焼室3内にヒレ状の旋回促進用ガイド体19と水管19aから成る旋回促進用ガイド体19の両方を配設するようにしても良い。
In the multi-pipe once-through boiler according to the ninth embodiment (shown in FIGS. 14 and 15), fin-shaped swirl promoting
上記第9及び第10の実施形態に係る多管式貫流ボイラ(図14乃至図17に示すもの)に於いては、伝熱水管群9の各伝熱水管9aにフィン18を設けていないが、他の実施形態に係る多管式貫流ボイラに於いては、各伝熱水管9aの外周面と内側の水冷壁1を形成する水管1aのガス通路10に対向する面に、略円弧状のフィン18、三角形状のフィン18、帯板状のフィン18を適宜の配置で取り付けるようにしても良い。
In the multi-pipe once-through boiler according to the ninth and tenth embodiments (shown in FIGS. 14 to 17), the
1は内側の水冷壁、1aは水管、1bはヒレ、2は外側の水冷壁、2aは水管、2bはヒレ、3は燃焼室、4は焚き口、7は上部ヘッダー、8は下部ヘッダー、9は伝熱水管群、9aは伝熱水管、10はガス通路、11はガス通過口、17は空気供給口、18はフィン、19は旋回促進用ガイド体、20は圧力損失緩和用ガス通過口、Aは燃焼用空気、A′は二次燃焼用空気、Cはサイクロン火炎、Fはガス燃料、F′は予混合ガス、Gは燃焼ガス、Z1は一次燃焼ゾーン、Z2は二次燃焼ゾーン。 1 is an inner water cooling wall, 1a is a water pipe, 1b is a fin, 2 is an outer water cooling wall, 2a is a water pipe, 2b is a fin, 3 is a combustion chamber, 4 is a spout, 7 is an upper header, 8 is a lower header, 9 is a heat transfer water tube group, 9a is a heat transfer water tube, 10 is a gas passage, 11 is a gas passage port, 17 is an air supply port, 18 is a fin, 19 is a swirl promoting guide body, and 20 is a gas passage for reducing pressure loss. Mouth, A for combustion air, A 'for secondary combustion air, C for cyclone flame, F for gas fuel, F' for premixed gas, G for combustion gas, Z1 for primary combustion zone, Z2 for secondary combustion zone.
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