JP6746489B2 - boiler - Google Patents
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Description
本発明は、ボイラに関する。 The present invention relates to a boiler.
ボイラの一種として、二胴水管式と呼ばれる形式のものが従来知られている(例えば下記特許文献1参照)。この種のボイラは、水ドラムと、水ドラムの上方に配置された蒸気ドラムと、水ドラム及び蒸気ドラムを接続する伝熱管群と、水ドラム内の水を加熱する火炉と、を備える。火炉は、水ドラム及び蒸気ドラムに対して水平方向に隣接する位置に設けられることが一般的である。
As a type of boiler, a type called a double-blown water pipe type is conventionally known (see, for example,
しかしながら、上述のように火炉が水ドラム及び蒸気ドラムに対して水平方向に隣接する位置に設けられることから、この種のボイラは据え付け面積(フットプリント)が大きくなる傾向にある。このため、例えば船舶内部のようにスペースに制約がある場合には、この種のボイラを設置しにくくなってしまう。また、バーナが設置された火炉で生成されたガスが、熱交換器を通過して熱媒を加熱する。このため、火炉の外壁に伝熱管を配置する場合もあるが、火炉内で発生した熱の伝達には限界があり、燃料の利用効率の向上に限界が生じる。 However, since the furnace is provided at a position adjacent to the water drum and the steam drum in the horizontal direction as described above, this type of boiler tends to have a large installation area (footprint). Therefore, if there is a space limitation, such as inside a ship, it becomes difficult to install this type of boiler. Further, the gas generated in the furnace in which the burner is installed passes through the heat exchanger to heat the heat medium. Therefore, a heat transfer tube may be arranged on the outer wall of the furnace, but there is a limit to the transfer of heat generated in the furnace, and there is a limit to the improvement of fuel utilization efficiency.
本発明は上記課題を解決するためになされたものであって、設置スペースを節約することが可能であるとともに、燃料の利用効率を高くできるボイラを提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a boiler that can save the installation space and increase the fuel utilization efficiency.
本発明のボイラは、給水を貯留する第一水室と、前記第一水室内に形成され、燃焼ガスを生成して前記給水を加熱する燃焼室と、前記燃焼室の鉛直上方に空間をあけて配置された第二水室と、前記空間に設けられ、前記第一水室と前記第二水室とを接続する複数の伝熱管を有し、複数の伝熱管が鉛直方向から見て環状に配列されることで、前記伝熱管が配置されている配置領域と、前記伝熱管が配置されていない非配置領域とを形成する伝熱管群と、前記燃焼室と前記空間とを接続し、前記空間側の端部が前記非配置領域に開口する煙道部と、前記第一水室、前記第二水室、前記伝熱管群、及び前記煙道部を外側から覆うケーシングと、前記空間の前記非配置領域に配置され、筒形状の一方の端部が前記第一水室と接続し、他方の端部が前記第二水室と接続した筒形状であり、前記筒形状の周方向の一部に開口が形成されている仕切部と、を備える。 The boiler of the present invention has a first water chamber for storing water supply, a combustion chamber formed in the first water chamber for generating combustion gas to heat the water supply, and a space vertically above the combustion chamber. And a plurality of heat transfer pipes that are provided in the space and that connect the first water chamber and the second water chamber, and the plurality of heat transfer pipes are annular when viewed from the vertical direction. By being arranged in, the heat transfer tubes are arranged, the heat transfer tubes that form a non-arranged area in which the heat transfer tubes are not arranged, the combustion chamber and the space are connected, A flue portion whose end on the space side is open to the non-arranged region, a casing that covers the first water chamber, the second water chamber, the heat transfer tube group, and the flue portion from the outside, and the space. Is arranged in the non-arrangement region, one end of the tubular shape is connected to the first water chamber, the other end is a tubular shape connected to the second water chamber, the circumferential direction of the tubular shape And a partition part having an opening formed in a part of the.
この構成によれば、仕切部によって、燃焼ガスの流れをより効率的に案内することができる。加えて、仕切部の周方向の一部が開口していることから、当該開口を通じて配置領域内の伝熱管に向かって導かれた燃焼ガスは、配置領域内で水平方向成分を有する流れ場を形成する。これにより、燃焼ガスの流速を高めることができるため、燃焼ガスを配置領域内で十分に行き渡らせることができる。また、燃焼室が第一水室内に形成されていることから、上方から見た場合におけるボイラの投影面積を小さくすることができる。すなわち、ボイラの据え付け面積を小さくすることができる。さらに、第一水室と燃焼室とが離間している構成に比べて、より効率的に給水を加熱することができる。燃焼を燃焼させた熱で効率よく給水を加熱することができることで、燃料の利用効率を高くつまり燃費を高くすることができる。また、伝熱管群が鉛直方向から見て環状に配列され、かつ非配置領域に煙道部の一端が開口している。これにより、当該非配置領域を通じて、配置領域内の伝熱管に向かって燃焼ガスを円滑に導くことができる。 According to this structure, the flow of the combustion gas can be guided more efficiently by the partition section. In addition, since the partition portion is partially open in the circumferential direction, the combustion gas guided toward the heat transfer tubes in the arrangement region through the opening has a flow field having a horizontal component in the arrangement region. Form. As a result, the flow velocity of the combustion gas can be increased, so that the combustion gas can be sufficiently distributed within the arrangement region. Further, since the combustion chamber is formed in the first water chamber, it is possible to reduce the projected area of the boiler when viewed from above. That is, the installation area of the boiler can be reduced. Further, compared with the configuration in which the first water chamber and the combustion chamber are separated from each other, the feed water can be heated more efficiently. Since the feed water can be efficiently heated by the heat of combustion, it is possible to increase the fuel utilization efficiency, that is, the fuel consumption. Further, the heat transfer tube group is arranged in an annular shape when viewed from the vertical direction, and one end of the flue portion is open in the non-arranged region. Thereby, the combustion gas can be smoothly guided toward the heat transfer tube in the arrangement area through the non-arrangement area.
本発明のボイラでは、前記仕切部は、複数の前記伝熱管のうち、前記非配置領域に面している前記伝熱管と、該複数の伝熱管の間に連結され、該伝熱管の間を接続するフィンと、を含んでもよい。 In the boiler of the present invention, the partition section is connected between the heat transfer tubes facing the non-arranged region among the plurality of heat transfer tubes and the plurality of heat transfer tubes, and between the heat transfer tubes. It may include a fin to be connected.
この構成によれば、伝熱管、及び伝熱管の間に延びるフィンが仕切部を形成することから、仕切部として他の部材を別に設ける必要がない。さらに、仕切部の内周側を通過する燃焼ガスの熱量を、フィンを有する伝熱管によって効率的に回収することができる。 According to this configuration, since the heat transfer tubes and the fins extending between the heat transfer tubes form the partition sections, it is not necessary to separately provide another member as the partition section. Further, the heat quantity of the combustion gas passing through the inner peripheral side of the partition section can be efficiently recovered by the heat transfer tube having the fins.
本発明のボイラでは、前記ケーシングは、前記周方向において前記仕切部の前記開口とは反対側の位置に排気口が形成されていてもよい。 In the boiler of the present invention, the casing may have an exhaust port formed at a position opposite to the opening of the partition in the circumferential direction.
この構成によれば、燃焼ガスが流れる経路長を相対的に長くすることができる。この結果、仕切部の開口から配置領域内に流れ込んだ燃焼ガスは、水平方向に流れる中途で、より多くの伝熱管に接触することができる。これにより、熱交換の効率を向上させることができる。 According to this configuration, the path length through which the combustion gas flows can be relatively lengthened. As a result, the combustion gas that has flowed into the arrangement region from the opening of the partition can contact more heat transfer tubes while flowing in the horizontal direction. Thereby, the efficiency of heat exchange can be improved.
本発明のボイラは、前記ケーシングの内面と、前記仕切部における前記開口の周方向端縁とに接続され、前記ケーシングの内面と、前記仕切部との間を接続する第二仕切部を有してもよい。 The boiler of the present invention has a second partition part that is connected to the inner surface of the casing and the circumferential edge of the opening in the partition part, and connects the inner surface of the casing and the partition part. May be.
この構成によれば、第二仕切部によって配置領域の一部を周方向に分割することができる。これにより、配置領域内における燃焼ガスの流速に周方向成分を付加することができる。この結果、燃焼ガスの流速をさらに高めることができるため、燃焼ガスを配置領域内でさらに十分に行き渡らせることができる。 According to this structure, a part of the arrangement region can be divided in the circumferential direction by the second partition portion. As a result, a circumferential component can be added to the flow velocity of the combustion gas in the arrangement area. As a result, the flow velocity of the combustion gas can be further increased, so that the combustion gas can be more sufficiently distributed in the arrangement area.
本発明のボイラでは、前記第二仕切部は、複数の前記伝熱管と、該複数の伝熱管の間に連結され、該伝熱管の間を閉塞するフィンと、を含んでもよい。 In the boiler of the present invention, the second partitioning section may include a plurality of the heat transfer tubes and fins that are connected between the plurality of heat transfer tubes and close the spaces between the heat transfer tubes.
この構成によれば、複数の伝熱管、及び当該伝熱管の間に延びるフィンが第二仕切部を形成することから、第二仕切部として他の部材を別に設ける必要がない。さらに、第二仕切部に接する燃焼ガスの熱を、フィンを有する伝熱管によって効率的に回収することができる。 According to this configuration, since the plurality of heat transfer tubes and the fins extending between the heat transfer tubes form the second partition section, it is not necessary to separately provide another member as the second partition section. Furthermore, the heat of the combustion gas in contact with the second partition can be efficiently recovered by the heat transfer tube having the fins.
本発明のボイラでは、前記非配置領域の重心位置は、上下方向から見た前記伝熱管群の重心位置と一致していてもよい。 In the boiler of the present invention, the position of the center of gravity of the non-arranged region may match the position of the center of gravity of the heat transfer tube group as seen from the up and down direction.
この構成によれば、仕切部の開口から配置領域内に流れ込んだ燃焼ガスは、ケーシングの内面に沿って水平方向に流れた後、排気口を通じて外部に排出される。これにより、燃焼ガスの流速を高めることができるため、燃焼ガスを配置領域内で十分に行き渡らせることができる。 According to this structure, the combustion gas that has flowed into the arrangement region from the opening of the partition section flows horizontally along the inner surface of the casing and then is discharged to the outside through the exhaust port. As a result, the flow velocity of the combustion gas can be increased, so that the combustion gas can be sufficiently distributed within the arrangement region.
本発明によれば、設置スペースを節約することが可能であるとともに、燃料の利用効率が高いボイラを提供することができる。 According to the present invention, it is possible to save the installation space and provide a boiler with high fuel utilization efficiency.
以下に添付図面を参照して、本発明の好適な実施形態を詳細に説明する。なお、この実施形態により本発明が限定されるものではなく、また、実施形態が複数ある場合には、各実施形態を組み合わせて構成するものも含むものである。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. It should be noted that the present invention is not limited to this embodiment, and when there are a plurality of embodiments, the present invention also includes those configured by combining the embodiments.
図1は、本実施形態に係るボイラの構成を示す断面図である。本実施形態に係る伝熱管群の構成を示す断面図である。本実施形態に係る仕切部の構成を示す拡大図である。
図1に示すように、ボイラ1は、基部2と、基部2の鉛直上方に配置された頭部3と、基部2及び頭部3の間の空間に設けられた伝熱管群4と、基部2、頭部3及び伝熱管群4を外側から覆うケーシング5と、仕切部8と、を備える。なお、本実施形態では、ボイラ1が設置面を水平面とし、水平面に直交する鉛直方向に向かって延在する向きで配置した場合で説明するが、ボイラ1は、水平に対して傾斜している面に設置してもよい。また、ボイラ1は、設置面に直交する方向に対して傾斜した向きで配置してもよい。なお、ボイラ1は、鉛直方向に対して傾斜した場合も頭部3が基部2よりも鉛直方向の上側に配置される。
FIG. 1 is a cross-sectional view showing the configuration of the boiler according to this embodiment. It is sectional drawing which shows the structure of the heat transfer tube group which concerns on this embodiment. It is an enlarged view showing the composition of the partitioning part concerning this embodiment.
As shown in FIG. 1, a
基部2は、貯水部21と、バーナ22と、を有する。貯水部21は外部の給水源から供給された水(給水)を貯留する容器である。具体的には、貯水部21は下側に位置する底部23と、底部23から上方に向かって延びる筒状の貯水部壁24と、底部23と鉛直方向に対向する第一管板25と、を有する。貯水部壁24と底部23は後述するケーシング5の一部である。底部23及び第一管板25は鉛直方向から見て円形である。第一管板25には後述する伝熱管群4が挿入される複数の孔が形成されている。底部23、貯水部壁24、及び第一管板25によって囲まれた空間は、第一水室R1である。
The
バーナ22は、燃料を燃焼させ、燃焼ガスを生成する。バーナ22は、外部から供給された燃料を燃焼させて高温の燃焼ガスを生成するバーナ本体221と、内部に燃焼ガスが流通する燃焼管222と、を有する。燃焼管222は、内部空間が燃焼室223となる。
The
バーナ本体221は、貯水部壁24に挿入され、燃焼管222に一部が露出している。バーナ本体221は、火炎を燃焼室223内に向かって略水平方向に噴射する向きで配置されている。燃焼管222は、バーナ本体221から水平方向に向かって第一水室R1内に延びる円筒である。すなわち、燃焼管222は、貯水部壁24から第一水室R1内に入り込むようにして配置されている。言い換えると、燃焼室223は第一水室R1の内部に形成されている。さらに、本実施形態に係る燃焼管222は、1つのみの煙道部6を有する。煙道部6は、燃焼管222の上部から鉛直上方に向かって延びている。煙道部6の一端は、円形の第一管板25の中心位置から水平方向に偏心した位置に開口している。燃焼室223内の燃焼ガスは、煙道部6を通じて後述する熱交換空間T内に導かれる。
The burner
頭部3は、上述の基部2の上方に伝熱管群4を介して配置されている。具体的には、頭部3は下側に位置する第二管板31と、第二管板31から上方に向かって延びる筒状の頭部壁32と、第二管板31と鉛直方向に対向する天井部33と、を有する。頭部壁32及び天井部33は、ケーシング5の一部である。天井部33及び第二管板31は、鉛直方向から見て円形である。第二管板31には後述する伝熱管群4が挿入される複数の孔が形成されている。第二管板31、頭部壁32、天井部33によって囲まれた空間は、基部2及び伝熱管群4を経て生じた蒸気が流通する第二水室R2である。さらに、頭部3は蒸気を外部に導くためのアウトレット7を有する。アウトレット7は、天井部33の上側に設けられている。
The
伝熱管群4は、第一水室R1で加熱された熱媒と、燃焼室223で発生した燃焼ガスとの間で熱交換を行うために設けられる。具体的には、伝熱管群4は、鉛直方向に延びるとともに、水平方向に間隔をあけて配列された複数の伝熱管41を有する。それぞれの伝熱管41は、上述した第一管板25、及び第二管板31に形成された孔に挿通されている。伝熱管群4は、鉛直方向から見て図2に示すように、全体として円環状に配置されている。言い換えると、伝熱管群4は鉛直方向から見て外周側の端縁と内周側の端縁とを有する。伝熱管群4の外周側の端縁と内周側の端縁は円形である。伝熱管群4は、伝熱管41が配置された配置領域S1と、伝熱管41が配置されていない非配置領域S2とを形成している。
The heat
配置領域S1内の伝熱管41のうち、最も外周側に位置する伝熱管41は、第一管板25(又は第二管板31)の外周形状に沿って周方向に間隔をあけて円形に配列されている。最も外周側に位置する伝熱管41よりも内周側に位置する各伝熱管41は格子状に配列されている。
Of the
非配置領域S2は、伝熱管群4の内周側の端縁によって囲まれる領域である。非配置領域S2は鉛直方向から見て円形である。非配置領域S2の中心を含む領域には、煙道部6の一端が開口している。図2に示すように、本実施形態では、非配置領域S2の中心位置P1(又は幾何的な重心位置)が、配置領域S1の中心位置P2に一致している。すなわち、伝熱管群4の内周縁と外周縁とが同心円状となっている。
The non-arranged region S2 is a region surrounded by the inner peripheral edge of the heat
仕切部8は、筒形状であり、非配置領域S2の外周側に配置されている。仕切部8は、一方の端部が第一水室R1と接続し、他方の端部が第二水室R2と接続している。仕切部8は、鉛直方向から見て円弧状の断面を有する。すなわち、仕切部8は、周方向の一部が切り欠かれることで径方向に開口する開口部81を有する。開口部81は、鉛直方向から見て、側壁42に形成された排気口43とは反対側に設けられている。言い換えると、開口部81は側壁42の内面に対向している。
The
本実施形態に係る仕切部8は、非配置領域S2を臨む複数の伝熱管41にフィン44を設けることで形成されている。すなわち、仕切部8は、非配置領域S2を臨む複数の伝熱管41と、当該複数の伝熱管41同士の間を閉塞するフィン44と、を含む。より具体的には、図3に示すように、非配置領域S2を臨む伝熱管41の一部(すなわち、配置領域S1における最も内周側に位置する伝熱管41の一部)は、外周面上で互いに離間する方向に延びる一対のフィン44を有する。互いに隣接する一対の伝熱管41のうち、周方向一方側の伝熱管41のフィン44は、周方向他方側の伝熱管41のフィン44に当接している。なお、稼働時における熱伸びを考慮して、ボイラ1の建造時には隣接するフィン44同士の間にわずかな隙間を設けてもよい。このようにフィン44を有する複数の伝熱管41同士が連接されることにより、仕切部8を形成することができる。
The
図1に示すように、伝熱管群4は、外周側から側壁42によって覆われている。側壁42は、ケーシング5の一部である。熱交換空間Tは、上述した熱交換が行われる空間であり、側壁42と、第一管板25と、第二管板31とで覆われている。側壁42は、鉛直方向から見て断面が円弧形状である。側壁42は、円弧形状に切り欠かれている部分が熱交換内外を連通する排気口43となる。具体的には、側壁42は、排気口43以外の部分が円筒形状となり、円筒形状の周方向の一部を切り欠いた部分が排気口43となる。排気口43は、側壁42上において、仕切部8の開口部81が形成されている方向とは反対側に形成されている。すなわち、鉛直方向から見て、排気口43から非配置領域S2までの距離は、非配置領域S2から当該非配置領域S2に最も近接する側壁42内面までの距離よりも大きく設定されている。
As shown in FIG. 1, the heat
排気口43は、燃焼ガスを排ガス処理装置等に導くためのダクト50に連結されている。燃焼ガス(排ガス)は、排気口43からダクト50に流入し、ダクト50を経て排ガス処理装置等に送られ、排ガス処理装置等で脱硫や脱硝等の措置を施された後、大気中に放散される。なお、ボイラ1は、排ガス処理装置を備えていなくてもよい。
The
ケーシング5は、上述した底部23、貯水部壁24、側壁42、頭部壁32、及び天井部33によって一体に形成されている。すなわち、ケーシング5は、第一水室R1、第二水室R2、伝熱管群4、及び煙道部6を外側から覆っている。
The casing 5 is integrally formed by the
以下、本実施形態に係るボイラ1の動作について説明する。まず、ボイラ1は、バーナ22に燃料を供給し、点火する。これにより、燃焼室223内に高温の燃焼ガスが発生する。燃焼ガスの熱は、燃焼管222を介して第一水室R1内の給水に伝播する。これにより、給水の温度が上昇する。加熱された給水は、相対的に軽くなるので鉛直上方に移動し、熱交換空間T内の伝熱管41内に流れ、第二水室R2に向かう。一方で、燃焼室223内で発生した燃焼ガスは、煙道部6を通じて熱交換空間T内に流れる。より具体的には燃焼ガスは、伝熱管41同士の間に形成された間隙を流れる。これにより、熱交換空間T内では、伝熱管41内を流れる給水と、燃焼ガスとの間で熱交換が行われる。この結果、給水は伝熱管41内を上昇するにしたがって温度が上昇する。給水は、伝熱管41から第二水室R2内に流れる。第二水室R2の給水は、一部が蒸気となり、アウトレット7を通じて外部に取り出される。
The operation of the
次に、図2を参照して、熱交換空間T内における燃焼ガスの挙動について説明する。煙道部6を通過した燃焼ガスは、仕切部8の開口部81を通じて熱交換空間T内に流れ込む。熱交換空間T内に流れ込んだ燃焼ガスは、開口部81と水平方向に対向する側壁42の内面に向かって流れる。側壁42の内面に衝突した燃焼ガスの流れは、当該内面に沿って周方向に2つに分かれる。具体的には、燃焼ガスの流れは周方向一方側に向かう流れと、周方向他方側に向かう流れとに分かれる。2つに分かれた燃焼ガスの流れはそれぞれ側壁42の内面に沿って流れた後、排気口43に向かう。すなわち、配置領域S1内で燃焼ガスは水平方向成分を有する流れ場を形成する。燃焼ガスは、高温の状態で、非配置領域S2に近い伝熱管41の周囲を通過する。その後、燃焼ガスは、熱交換により温度が低下しつつ、非配置領域S2から遠い伝熱管41の周囲を流れる。このような挙動を経て、燃焼ガスは、伝熱管41内の給水との間で熱交換を行った後、排気口43を通じて外部に排出される。
Next, the behavior of the combustion gas in the heat exchange space T will be described with reference to FIG. The combustion gas that has passed through the
本実施形態に係るボイラ1は、仕切部8によって、伝熱管41が配置された領域に燃焼ガスをより効率的に案内することができる。加えて、仕切部8の周方向の一部は、開口している。当該開口部81を通じて配置領域S1内の伝熱管41に向かって導かれた燃焼ガスは、配置領域S1内で水平方向成分を有する流れ場を形成する。この結果、仕切部8が形成されていない場合に比べて、燃焼ガスの流速を高めることができる。したがって、燃焼ガスを配置領域S1内で十分に行き渡らせることができ、ボイラ1の効率をさらに向上させることができる。
The
上述の構成によれば、非配置領域S2の重心位置は、上下方向から見た前記伝熱管群4の重心位置と一致している。このため、仕切部8の開口から配置領域S1内に流れ込んだ燃焼ガスは、ケーシング5の内面に沿って水平方向に広がる流れ場を形成する。したがって、燃焼ガスの流速を高めることができるため、燃焼ガスを配置領域S1内で十分に行き渡らせることができる。
According to the above configuration, the position of the center of gravity of the non-arranged region S2 coincides with the position of the center of gravity of the heat
さらに、上述の構成によれば、伝熱管41の間に延びるフィン44が仕切部8を形成することから、仕切部8として他の部材を別に設ける必要がない。さらに、仕切部8の内周側を通過する燃焼ガスの熱量を、フィン44を有する伝熱管41によって効率的に回収することができる。
Furthermore, according to the above-described configuration, the
加えて、上記の構成によれば、ケーシング5は、仕切部8の開口部81とは反対側の位置に排気口43が形成されている。これにより、燃焼ガスが流れる経路長を相対的に長くすることができる。この結果、仕切部8の開口部81から配置領域S1内に流れ込んだ燃焼ガスは、ケーシング5の内面に沿って水平方向に流れる中途で、より多くの伝熱管41に接触することができる。これにより、ボイラ1の効率を向上させることができる。
In addition, according to the above configuration, the casing 5 has the
また、ボイラ1では、伝熱管群4は鉛直方向から見て環状に配列されることで、伝熱管41が配置されている配置領域S1と、伝熱管41が配置されていない非配置領域S2とを形成し、煙道部6の一端は、非配置領域S2に向かって開口している。この構成によれば、非配置領域S2を通じて、配置領域S1内の伝熱管41に向かって燃焼ガスを円滑に導くことができる。
Further, in the
また、ボイラ1は、船舶内での補助蒸気供給用として特に好適に用いることができる。ここで、船舶内部にこの種の装置を設置する場合、従来の二胴水管式ボイラ等を設置すると設置スペースが大きくなる。これに対して、ボイラ1は、燃焼室223が第一水室R1内に形成されていることから、上方から見た場合におけるボイラ1の投影面積を小さくすることができる。すなわち、ボイラ1の据え付け面積を小さくすることができる。したがって、船舶内部のスペースを有効活用することができる。さらに、燃焼室223が第一水室R1内に形成されていることから、第一水室R1と燃焼室223とが互いに離間している構成に比べて熱を効率的に伝達することができる。したがって、熱交換効率を向上させることができる。これにより、燃料の利用効率を高くすることができ、燃費を高くすることができる。
Further, the
ボイラ1は、本発明の要旨を逸脱しない限りにおいて、上記の構成に種々の変更を施すことが可能である。例えば、本実施形態では、非配置領域S2、及び煙道部6が1つのみ設けられる構成について説明した。しかしながら、非配置領域S2、及び煙道部6の数は1つに限定されず、2つずつの非配置領域S2、及び煙道部6を設けることも可能である。このような構成によれば、煙道部6が1つのみ設けられている場合に比べて、2つの煙道部6を通じてさらに広い領域に燃焼ガスを行き渡らせることができる。言い換えると、より多くの伝熱管41が熱交換に寄与することができる。この結果、ボイラ1の効率をさらに向上させることができる。また、本実施形態では、非配置領域S2の中心位置P1が、配置領域S1の中心位置P2に一致する位置としたが、非配置領域S2の中心位置P1が、配置領域S1の中心位置P2に対してずれた位置としてもよい。
The
また、ボイラ1では、仕切部8を伝熱管41、及び伝熱管41に設けられたフィン44によって形成した例について説明した。しかしながら、仕切部8の構成はこれに限定されず、例えば伝熱管41とは異なる別の部材を仕切部8として用いることも可能である。
In the
以下、本発明の他の実施形態について図4を参照して説明する。図4は、他の実施形態に係る伝熱管群の構成を示す断面図である。図4に示すボイラ1Aは、仕切部8Aに加え、配置領域S1内に第二仕切部9が設けられている。さらに、本実施形態では、排気口43の周方向一方側の端縁L1と、仕切部8Aの開口部81の周方向他方側の端縁L2は、周方向における位置が互いに一致している。第二仕切部9は、排気口43の周方向一方側の端縁L1と、開口部81の周方向他方側の端縁L2とを接続している。すなわち、第二仕切部9は配置領域S1の径方向に延びている。第二仕切部9は、仕切部8と同様に、互いに隣接する伝熱管41、及び当該伝熱管41同士の間を閉塞するフィン44によって形成されている。より詳細には、第二仕切部9は、格子状に配列された伝熱管41のうちの一列にフィン44を設けることで形成されている。
Hereinafter, another embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 4 is a cross-sectional view showing a configuration of a heat transfer tube group according to another embodiment. In the
このような構成によれば、第二仕切部9によって配置領域S1の一部を周方向に分割することができる。これにより、配置領域S1内における燃焼ガスの流速に周方向成分を付加することができる。具体的には図4に示すように、仕切部8Aの開口部81から配置領域S1に流れ込んだ燃焼ガスは、第二仕切部9及び側壁42の内面によって案内されて周方向他方側から一方側に向かって一方向に流れる。この結果、燃焼ガスの流れが複数の方向に拡散している場合に比べて、燃焼ガスの流速を高めることができる。したがって、燃焼ガスを配置領域S1内でさらに十分に行き渡らせることができる。これにより、ボイラ1の効率を向上させることができる。
According to such a configuration, the second partition portion 9 can divide a part of the arrangement area S1 in the circumferential direction. Thereby, the circumferential component can be added to the flow velocity of the combustion gas in the arrangement area S1. Specifically, as shown in FIG. 4, the combustion gas flowing from the
さらに、上述の構成によれば、伝熱管41の間に延びるフィン44が第二仕切部9を形成することから、第二仕切部9として他の部材を別に設ける必要がない。したがって、第二仕切部9に接する燃焼ガスの熱量を、フィン44を有する伝熱管41によって効率的に回収することができる。
Furthermore, according to the above configuration, the
なお、本発明の要旨を逸脱しない限りにおいて、上記の構成に種々の変更を施すことが可能である。例えば、図4に示すボイラ1Aでは、第二仕切部9を伝熱管41、及び伝熱管41に設けられたフィン44によって形成した例について説明した。しかしながら、第二仕切部9の構成はこれに限定されず、例えば伝熱管41とは異なる別の板状の部材を第二仕切部9として用いることも可能である。
Various modifications can be made to the above-described configuration without departing from the scope of the present invention. For example, in the
さらに、本実施形態では、いずれも伝熱管群4が円環状に配列されている例について説明した。しかしながら、伝熱管群4の構成はこれに限定されず、例えば角環状に配列されていてもよい。
Further, in the present embodiment, an example in which the heat
1 ボイラ
2 基部
3 頭部
4 伝熱管群
5 ケーシング
6、6b 煙道部
7 アウトレット
8 仕切部
9 第二仕切部
21 貯水部
22 バーナ
23 底部
24 貯水部壁
25 第一管板
31 第二管板
32 頭部壁
33 天井部
41 伝熱管
42 側壁
43 排気口
44 フィン
50 ダクト
81 開口部
221 バーナ本体
222 燃焼管
223 燃焼室
R1 第一水室
R2 第二水室
S1 配置領域
S2、S2b 非配置領域
T 熱交換空間
1
Claims (6)
前記第一水室内に形成され、燃焼ガスを生成して前記給水を加熱する燃焼室と、
前記燃焼室の鉛直上方に空間をあけて配置された第二水室と、
前記空間に設けられ、前記第一水室と前記第二水室とを接続する複数の伝熱管を有し、複数の伝熱管が鉛直方向から見て環状に配列されることで、前記伝熱管が配置されている配置領域と、前記伝熱管が配置されていない非配置領域とを形成する伝熱管群と、
前記燃焼室と前記空間とを接続し、前記空間側の端部が前記非配置領域に開口する煙道部と、
前記第一水室、前記第二水室、前記伝熱管群、及び前記煙道部を外側から覆うケーシングと、
前記空間の前記非配置領域に配置され、筒形状の一方の端部が前記第一水室と接続し、他方の端部が前記第二水室と接続した筒形状であり、前記筒形状の周方向の一部に開口が形成されている仕切部と、を備え、
前記非配置領域は、前記鉛直方向から見て、環状の前記配置領域の内周側の端縁で囲まれ、
前記仕切部は、前記開口が、前記非配置領域と前記配置領域とを連結し、
前記燃焼ガスは、前記非配置領域から前記開口を通過して前記仕切部と前記ケーシングとの間の空間を通過するボイラ。 A first water chamber that stores the water supply,
A combustion chamber formed in the first water chamber to generate combustion gas to heat the feed water,
A second water chamber arranged with a space vertically above the combustion chamber,
The heat transfer tube is provided in the space, has a plurality of heat transfer tubes that connect the first water chamber and the second water chamber, and the plurality of heat transfer tubes are arranged in an annular shape when viewed from the vertical direction. And a heat transfer tube group forming an arrangement area where the heat transfer tubes are arranged and a non-arrangement area where the heat transfer tubes are not arranged,
A flue portion that connects the combustion chamber and the space, and an end portion on the space side that opens to the non-arrangement region,
A casing that covers the first water chamber, the second water chamber, the heat transfer tube group, and the flue portion from the outside,
Arranged in the non-arranged region of the space, one end of the tubular shape is connected to the first water chamber, the other end is a tubular shape connected to the second water chamber, the tubular shape A partition part having an opening formed in a part in the circumferential direction,
The non-arrangement region is surrounded by the inner peripheral edge of the annular arrangement region when viewed from the vertical direction,
In the partition section, the opening connects the non-arrangement area and the arrangement area,
A boiler in which the combustion gas passes through the opening from the non-arranged region and passes through a space between the partition section and the casing .
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