JP5835844B2

JP5835844B2 - 給水予熱を行うボイラ

Info

Publication number: JP5835844B2
Application number: JP2012058561A
Authority: JP
Inventors: 達彦亀山
Original assignee: 株式会社サムソン
Priority date: 2012-03-15
Filing date: 2012-03-15
Publication date: 2015-12-24
Anticipated expiration: 2032-03-15
Also published as: JP2013190182A

Description

本発明は、給水予熱を行うボイラに関するものである。

ボイラは、排ガスとボイラ給水の間で熱交換を行い、ボイラ給水の温度を上昇させるエコノマイザを設けることが広く行われている。一般的なエコノマイザは、ボイラからの排ガス通路に多数の伝熱管を連結した構成としており、ボイラへの給水はエコノマイザの伝熱管内を通して行う。排ガス通路内を流れる排ガスは伝熱管を加熱するため、排ガス通路に設けた伝熱管内にボイラへの給水を流すと、給水が排ガスの熱を取り込むことになる。給水の予熱を行うと、ボイラ水の加熱に要する熱量が少なくなるため、ボイラの効率を向上させることができる。しかし、このようなエコノマイザは、腐食対策のために耐食性の高い材料で伝熱管を製作しなければならず、さらに熱吸収量を多くするには伝熱面積を大きくする必要があるために高価なものとなっていた。特により多くの熱を回収しているエコノマイザでは、温度の低下した排ガスからさらに熱を回収しなければならず、その場合には熱回収効率が低下するためにエコノマイザは非常に大きなものとなっていた。

また、特許４２０４４４９号公報には、排ガス通路内で排ガスと給水とを直接接触させ、排ガスの熱によって給水を予熱することの記載がある。高温の排ガス中にボイラ給水を噴霧し、排ガスとボイラ給水を直接接触させると、噴霧した水が排ガスの熱を吸収するため、ボイラ給水の予熱を行うことができる。この場合、大きな伝熱面を持った伝熱管を設置しなくても排ガスから熱を回収することができるため、機器の大幅な大型化やコストアップを招くことなく給水予熱を行うことができる。

特開２００２−２０５０６５号公報

本発明が解決しようとする課題は、排ガスとボイラ給水を直接接触させることで給水の予熱を行っているボイラにおいて、熱の回収量を多くすることにある。

ボイラからの排ガスを通す排ガス通路に噴霧ノズルを設置し、噴霧ノズルからの噴霧水を排ガスと接触させることで噴霧水を加熱し、加熱後の噴霧水は給水タンクにためた後にボイラへ供給するようにしている給水予熱を行うボイラにおいて、排ガス通路の前記噴霧ノズルよりも下流側に煙道途中水抜き口を設け、煙道途中水抜き口と給水タンクの間を配管で接続する。

排ガスとボイラ給水を直接接触させて予熱しているエコノマイザでは、排ガス中に噴霧した水の一部は、霧の状態あるいは加熱によって蒸気となった状態で排ガスの流れに乗って排ガス通路内を流れていくことになる。排ガスとともに流れた水分は、排ガス通路を流れるうちに凝縮水となるなどし、排ガス通路の底部にたまる。この水分を排ガス通路内で集めて給水タンクへ回収すると、回収水の温度は予熱前の給水温度よりも高いものであるため、排ガスから回収する熱の量を増加することができる。予熱した給水量が増加するために給水としてボイラに入る熱量が増加し、ボイラの効率が向上する。

排ガスから回収する熱量が増加するため、ボイラの効率を向上させることができる。

本発明を実施しているボイラのフロー図本発明の他の実施例におけるボイラのフロー図

本発明の一実施例を図面を用いて説明する。図１は本発明を実施しているボイラのフロー図、図２は他の実施例におけるボイラのフロー図である。図１のボイラは、給水を排ガスと直接接触させることで給水の予熱を行うものであり、伝熱面を持たないエコノマイザを設置している。図２のボイラは、伝熱管を介して行う給水の予熱と、排ガスと給水を直接接触させることで給水の予熱を行うものであり、伝熱面を持つエコノマイザと伝熱面を持たないエコノマイザを設置している。

ボイラ本体１は、中央に燃焼室を配置し、その周囲を環状に並べた垂直水管で囲む。ボイラは、中央の燃焼室で燃焼を行うことで高温の燃焼ガスを発生し、燃焼ガスによって燃焼室周囲の水管を加熱する。給水はボイラ下部から行い、燃焼室を取り囲む水管内をボイラ水が上昇していくようにしており、燃焼ガスによる熱は水管壁を通して水管内のボイラ水へ伝達される。水管内でボイラ水は蒸気となり、ボイラの上部から蒸気を取り出す。
ボイラ内で水管と熱交換したことで温度の低下した燃焼排ガスは、ボイラ側面に接続している排ガス通路２を通して戸外へ排出する。

排ガス通路２には、ボイラ本体１から出てすぐの所に設けている煙突座の上方に、ボイラへ給水する軟水を排ガス通路内へ噴霧する噴霧ノズル３を設置し、噴霧ノズル３には軟水配管４を接続しておく。軟水配管４は途中で分岐しており、分岐した一方の経路は前記の噴霧ノズル３に接続し、他方の経路はボイラへの給水をためる給水タンク５に接続する。軟水配管４の噴霧ノズル３への経路と給水タンク５への経路には制御弁を設けておき、通常は噴霧ノズル３へ送るが、軟水を直接給水タンク５へ送ることもできるようにしている。ボイラへの給水速度はボイラ内の圧力によって変化するが、給水速度が速くなった場合でも給水タンク５へ給水を直接送ることで給水不足にならないようにしている。

排ガス通路２に設けている噴霧ノズル３の下方には、噴霧ノズル３から噴霧した軟水を集めて給水タンク５へ送るための煙突座水抜き口６を設ける。煙突座水抜き口６は給水タンク５との間を配管で接続しており、噴霧ノズル３から噴霧した軟水は煙突座水抜き口６から給水タンク５へ送るようにしている。給水タンク５は煙突座水抜き口６より下方に設けておき、予熱した軟水は重力を利用して煙突座水抜き口６から給水タンク５へ送る。

また排ガス通路２の噴霧ノズル３より下流側にも煙道途中水抜き口９を設ける。煙道途中水抜き口９は、排ガス通路２の途中で排ガス通路２の底部にたまった軟水を給水タンク５へ送るためのものであり、煙道途中水抜き口９と給水タンク５の間も配管で接続している。ここでも煙道途中水抜き口９からの軟水は重力を利用して給水タンク５へ送るため、給水タンク５は煙道途中水抜き口９よりも下方に設けている。

給水タンク５とボイラ本体１の間は給水配管で接続しており、その途中に給水ポンプ７を設置する。給水ポンプ７のサクション側には、ｐＨ調整用薬品を注入する薬品注入点８を設け、ボイラ給水に薬品を注入することができるようにしている。

ボイラ本体１に設けている燃焼装置で燃焼を行うと、高温の燃焼ガスが発生してボイラ本体１の水管を加熱する。燃焼ガスは水管と熱交換を行うことで温度が低下し、温度の低下した排ガスは排ガス通路２へ出ていく。ガスによる燃焼装置の場合、排ガスはクリーンであるため、ボイラの給水と排ガスを直接接触させることができる。ボイラ本体から出てくる排ガスの温度は、２００〜３００℃程度の熱を持っており、噴霧ノズル３から排ガス中へ常温の軟水を噴霧すると、排ガスの熱を噴霧水が取り込むことで噴霧水の温度が上昇する。噴霧ノズル３は排ガス通路２内で下方へ向けて噴霧するようにしており、排ガス通路中で温度の上昇した軟水は煙突座の底部にたまる。煙突座には煙突座水抜き口６を設けており、煙突座水抜き口６から給水タンク５へ配管を接続しているため、煙突座水抜き口６にたまった水は給水タンクへ向かう。噴霧ノズル３からの噴霧水を加熱することで熱を失った排ガスは、１００℃程度まで低下して排ガス通路２を通り、戸外へ出ていく。

排ガスと直接接触させることで予熱した軟水は給水タンク５にためておき、ボイラ本体１内の水位が低下すると給水ポンプ７を作動することでボイラ本体１へ供給する。排ガスには炭酸ガスが含まれているため、排ガスと直接接触させた軟水は炭酸ガスを取り込んでおり、ｐＨが低下している。低ｐＨ水をボイラ本体１へ供給すると、ボイラに腐食が発生するため、給水ポンプ７のサクション側に設けている薬品注入点８からｐＨ調整用薬品を注入し、水質を調節することで給水ポンプ７とボイラ本体１を保護する。

伝熱管を持たないエコノマイザでは、ボイラ給水と排ガスを直接接触させて予熱を行うものであるため、伝熱管を持ったエコノマイザに比べて低コストで熱を回収することができる。排ガスによって予熱した水をボイラ給水として供給することで、ボイラ水の加熱に要する燃料量を削減することができ、ボイラの効率を向上させることができる。

また、高温の排ガスに水を霧状に噴霧した場合、一部の水は蒸気となって排ガスとともに排ガス通路２内を流れ、一部の水は霧状のままでも排ガスとともに流れる。排ガス通路２内を流れている蒸気は、温度が低下すると凝縮水となり、周囲の水分と合流して重量が増加すると排ガス通路の底部に落ちる。そのため、排ガス通路２内の底部には水がたまることになる。排ガス通路２には煙道途中水抜き口９を設けておき、煙道途中水抜き口は下方に設けている給水タンク５と配管で接続しておくと、排ガス通路２の底部にたまった水は、煙道途中水抜き口９から落下したて給水タンク５内に入る。高温の排ガスが流れている排ガス通路２にたまった水は、予熱を行っていないボイラ給水よりも温度が高いものであるため、この水も給水タンク５に送り、ボイラ給水として利用することで、ボイラの効率は向上する。

なお、排ガスによって予熱している軟水だけではボイラへの給水が間に合わなくなった場合には、軟水配管４を分岐してエコノマイザをバイパスさせている配管を通して給水タンク５へ軟水を供給する。給水量が増加しても、給水タンク５へ軟水を直接送ることで、ボイラへの給水が足りなくなる事態を防止することができる。

また、図１の実施例では、ボイラ本体から出た直後の排ガスに対してボイラ給水を噴射するようにしているが、図２に記載しているように伝熱管を持ったエコノマイザと組み合わせることもできる。伝熱管を持ったエコノマイザでは、伝熱管を持たないエコノマイザよりも高温の予熱水を作り出すことはできる。しかし、より多くの熱を回収しようとすると、低温の排ガスからも熱を回収することが必要となり、温度が低下するほど回収効率が低下するために非常に大きなものになっていた。高温の排ガスからは伝熱管を持ったエコノマイザで熱回収を行い、低温の排ガスからは伝熱管を持たないエコノマイザで熱回収を行うことで、コストの増大を抑えながら熱回収量を多くすることができる。

また、伝熱管を持たないエコノマイザは、伝熱管を持ったエコノマイザの有無に関係なく設置することができるため、既設のボイラに後から付け足すことによって熱回収量を増加するということもできる。

なお、本発明は以上説明した実施例に限定されるものではなく、多くの変形が本発明の技術的思想内で当分野において通常の知識を有する者により可能である。

１ボイラ本体
２排ガス通路
３噴霧ノズル
４軟水配管
５給水タンク
６煙突座水抜き口
７給水ポンプ
８薬品注入点
９煙道途中水抜き口

Claims

ボイラからの排ガスを通す排ガス通路に噴霧ノズルを設置し、噴霧ノズルからの噴霧水を排ガスと接触させることで噴霧水を加熱し、加熱後の噴霧水は給水タンクにためた後にボイラへ供給するようにしている給水予熱を行うボイラにおいて、排ガス通路の前記噴霧ノズルよりも下流側に煙道途中水抜き口を設け、煙道途中水抜き口と給水タンクの間を配管で接続していることを特徴とする給水予熱を行うボイラ。