JPH0526404A - 多管式貫流ボイラ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 気化燃焼バーナを用いた多管式貫流ボイラに
おいて、バーナと缶体構造との組み合せにより、低ＮＯ
ｘ化、低ＣＯ化を図る。 【構成】 燃焼ガスの一部を再循環させる形式、二次空
気を部分的に混合する形式、あるいは、燃焼ガスの一部
を再循環させると共に、二次空気を導入する形式の気化
燃焼バーナ(B) と、この気化燃焼バーナ(B) 先端から延
びる炎導通ダクト(109) の開口部の直前に所望の距離を
おいて、第１の水管列(イ) を配設し、これと他の後列
(ロ)、(ハ) …の水管との間隙、並びに左右の水管相互の間
隙を水管直径ｄ：と略等しいか、それ以下に設定して、
それら水管列(ロ)、(ハ) …を燃焼ガスの流れ方向に配列し
た缶体(A) と、この缶体(A) の幅を画成する側壁部分(S
1),(S2) …上の任意の区画に装備した送風機(102) 及び
バーナダクト(103) を備えていることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、縦列配置した水管群
に沿って燃焼ガスを交叉線方向に流動させる形式の缶体
を備えた多管式貫流ボイラに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、小型の多管式貫流ボイラの缶体
構造は、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向上のために望ましいと
考えられている。

【０００３】従って、この種の缶体を用いた多管式貫流
ボイラは、略円筒型のボイラ本体に、送風機、給水ポン
プ、節炭器等の付帯機器を取り付けた構造となってい
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする問題点】ところで、上記の如
き缶体構造を用いたボイラにおいては、構造的な制約か
ら、各付帯機器をボイラ本体の周辺に配置してあるた
め、ボイラ据付面積は、ボイラ缶体に比べて数倍も必要
である。加えて、ボイラ周りにも保守、点検等のため
の、ある程度のスペースが必要であるために、複数台の
ボイラを設置しようとすると、非常に広いスペースが要
求される。

【０００５】このように、円筒形状の缶体構造では、ボ
イラの設置場所や配置状態によって、比較的大きなスペ
ースを占有することになり易いため、近年では所謂角型
缶体構造をベースとした種々の多管式貫流ボイラが提案
されている。

【０００６】しかし、この種の角型多管式貫流ボイラに
おいては、従来の缶体の水管配列を単に長円状あるい
は、矩形形状としたもので、比較的広い空間を燃焼室と
して保有する構造であることから、缶体の小型化に制限
があり、ボイラ全体としても省スペース化を図ることが
困難である。

【０００７】また、近年では、環境汚染問題等により、
ボイラにおいても有害燃焼排気物、特にＮｏｘ，ＣＯ等
の更なる低減化が求められている。この種の有害燃焼排
気物の低減化対策としては、排気ガスを再循環させる方
法の他、予混合気に水を噴射する方法や、バーナ近傍の
冷体物により燃焼ガス温度を調整した後、熱交換器まで
の間の断熱空間内でＣＯを酸化させる方法を採用したも
の等があるが、これらの低減化対策を従来のボイラ缶体
に適用するのみでは、ボイラの大型化、複雑化を招き、
コストも上昇する。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この発明は、前述の問題
点を克服した新規な缶体を含むボイラユニットを創作し
たもので、複数本の水管を実質上平行に縦列に配置し、
これらの水管列に沿って交叉方向に燃焼ガスを流通させ
る形式の多管式貫流ボイラであって、気化燃焼バーナ
と、この気化燃焼バーナの直前に所望の距離をおいて、
第１の水管列を配設し、これと他の後列の水管との間
隙、並びに左右の水管相互の間隙を水管直径と略等しい
か、それ以下に設定して、それら水管列を燃焼ガスの流
れ方向に配列した構成の缶体と、この缶体の幅を画成す
る側壁部分上の任意の区画に装備した送風機及びバーナ
ダクトを備えていることを特徴としている。

【０００９】

【作用】この発明に係る多管式貫流ボイラは、送風機か
ら缶体への空気供給経路と、缶体から煙道を通る排ガス
流路とを缶体内の燃焼ガスの流通経路に沿って実質上同
一平面内に形成することにより、設置面積をボイラ缶体
と略同一幅の、極めて小さい範囲に抑えることができ、
しかも、気化燃焼バーナの火炎（青炎）を水管群の隙間
に導いてこの隙間空間で効果的に燃焼させることができ
るため、独立した広い燃焼室が不要になる。更に、燃焼
火炎、並びに燃焼ガスが、水管によって温度制御される
ために、有害燃焼排気物の発生を抑えることができると
いう利点を備えている。

【００１０】

【実施例】図１〜図６は、この発明に係る多管式貫流ボ
イラの一実施例を示すものである。図面において、(10
0) は、缶体(A) をケーシング(101) で囲んだボイラ本
体、(B) は、缶体(A) に付設した気化燃焼バーナ、(10
2) は送風機、(103) は、気化燃焼バーナ(B) と送風機
(102) とを接続するバーナダクト、(105) は節炭器、(1
09) は、炎導通ダクト、(S1),(S2),(S3),(S4) は、缶体
(A) の幅を画成している外板ないしは側壁部分を示す。

【００１１】上記缶体(A) は、複数本の水管(110) を実
質上平行に、直線状縦列に配列して図示するような縦長
の角型缶体としたもので、燃焼ガスを、該水管群に対し
て交叉方向に流動させるようになっている。図示する缶
体例において、両側外方に位置する水管(110) は、隣合
うもの同志がフィン状部材(111) で連なっていて、缶体
(A) の両側で互いに略平行となる水管壁(112) を形成し
ている。

【００１２】上記の両側の水管壁(112),(112) 間で挟ま
れた中間の水管(110) は、缶体(A)の幅方向の２本を１
列とし、多数列にわたって水管壁の長手方向（縦列方
向）に整列した状態にある。この水管列(イ),(ロ),(ハ) …
と水管壁(112) を構成する水管(110) とは、缶体(A) の
長手方向の配置ピッチを異にし、千鳥状配列となってい
る。

【００１３】上記の実施例においては、各水管(110) の
間隙は、水管(110) の直径ｄと略等しいか、それ以下に
設定してある。即ち、水管壁(112) における水管(110)
同志の間隙、各水管列(イ),(ロ),(ハ) …における水管(11
0) 同志の間隙、水管列(イ),(ロ),(ハ)…の各列の間隙、並
びに、左右の側にある水管壁(112) の水管(110) と各水
管列(イ),(ロ),(ハ) …の水管(110) の隣合うもの同志の間
隙を、水管(110) の直径ｄと略等しいか、それ以下に設
定する。尚、これらの各間隙は、全て同一であっても、
互いに異なっていても、前述の条件内にあればよい。

【００１４】又、上記の水管(110) は、夫々の上端同
志、並びに夫々の下端同志を上下の各ヘッダ(115),(11
6) によって連結してあり、これによって幅狹の略矩形
形状の缶体(A) を形成し、さらにこれに所定の断熱材を
介してケーシング(101) を被せることにより、図示する
矩形薄型のボイラ本体(100) が得られる。

【００１５】上記気化燃焼バーナ(B) は、燃焼ガスの一
部を再循環させる形式の気化燃焼バーナであって、缶体
(A) の長手方向の一端側に、炎導通ダクト(109) を介し
て付設して使用する。この気化燃焼バーナ(B) は、例え
ば図６に示すように、燃焼用内筒(10)、保炎用外筒(2
0)、燃料噴霧ノズル(30)を実質上同一の軸線上に配置し
て構成されており、燃料噴霧ノズル(30)は保炎用外筒(2
0)を外嵌せしめた燃焼用内筒(10)の基端側（上流側）に
位置している。

【００１６】燃焼用内筒(10)は、前記燃料噴霧ノズル(3
0)に対向する側（基端側）の小径筒部(11)と、この小径
筒部(11)に連なる連結部(12)及び大径筒部(13)で形成し
てあり、小径筒部(11)の周壁部分には、数箇所に適宜の
形状（図示する実施例では略円形）の開口部(14)を所要
数（図示する実施例では６箇所）設けてある。連結部(1
2)は、後述するように、この部分の内側面に沿って渦流
が発生するように適宜の傾斜（或は、段差）を有してい
る。

【００１７】保炎用外筒(20)は、燃焼用内筒(10)の周囲
を覆うように配置してあるが、この保炎用外筒(20)の基
端部、並びに、燃焼用内筒(10)の基端部は、それら端部
間に存する環状の空間の上流側を封止できるように、隔
壁部材(1) に当接させた状態で固定してある。

【００１８】上記の保炎用外筒(20)と燃焼用内筒(10)の
大径筒部(13)との外径差（Ｄ3 −Ｄ1 ）は、燃焼用内筒
の大径筒部(13)と小径筒部(11)との外径差（Ｄ1 −Ｄ2
）と同等かそれよりも小さくなるように設定する。そ
のような保炎用外筒(20)の先端部には、上記大径筒部(1
3)の先端を覆うように中心方向に折曲した折曲部(21)を
形成してあり、この折曲部(21)先端と、大径筒部(13)の
先端との間には、所定間隔の流通間隙(29)を設けてい
る。

【００１９】これにより、燃焼用内筒(10)と保炎用外筒
(20)との間の空間は、開口部(14)、並びに、流通間隙(2
9)によって燃焼用内筒(10)と連通することになり、燃焼
用内筒(10)の先端部分から基端部分に至る循環経路
（Ｐ）として機能する。

【００２０】燃料噴霧ノズル(30)は、隔壁部材(1) に穿
設した空気導入孔(2) に臨む位置にあり、この位置から
燃焼用内筒(10)内部に向けて、灯油、軽油、Ａ重油等の
液体燃料を所定の噴霧角度でもって噴霧する。その際、
上記隔壁部材(1) に穿設した空気導入孔(2) は、燃焼用
内筒(10)への唯一の空気供給孔となるが、その内径は、
図示する実施例においては、燃焼用内筒(10)と同一径と
してある。

【００２１】送風機(102) は、遠心型のもので、ボイラ
本体(100) の上部の側壁部分(S1)上に配置してある。こ
のタイプの送風機(102) の吹出口(102a)は、上記ボイラ
本体(100) の気化燃焼バーナ(B) 取付側に下向きに形成
し、その吹出口(102a)と上記気化燃焼バーナ(B) とを壁
側部分(S2)上に配置した上記のバーナダクト(103) によ
って接続してある。

【００２２】バーナダクト(103) は、缶体(A) と略同等
か、それ以下の幅を有するもので、例えば、図示するよ
うな四角筒形状とし、出口側面の開口部から気化燃焼バ
ーナ(B) に所望量の燃焼用空気を供給するように取り付
ける。

【００２３】更に、上記気化燃焼バーナ(B) 先端と缶体
(A) との間には、炎導通ダクト(109) を設けてある。こ
の炎導通ダクト(109) は、上記バーナダクト(103) と略
同一形状であって、缶体(A) と略同等か、それ以下の幅
を有するもので、例えば、図示するような四角筒形状と
し、気化燃焼バーナ(B) からの燃焼ガスが有効に缶体
(A) に流入し得るように取り付ける。この気化燃焼バー
ナ(B)先端から延びる炎導通ダクト(109) の缶体側開口
部と、その直前に位置する第１の水管列(イ) との間隙
は、所定距離、例えば、水管(110) の直径ｄの略３倍に
等しいか、それ以下に設定してあり、また、水管壁の水
管列のうち、炎導通ダクト(109) の缶体側開口部に最も
近接する水管列も上述の如き所定距離を基準として設定
してある。

【００２４】一方、節炭器(105) は、図１〜図４に示す
ように、略Ｌ字型の節炭器ボディ(121) 内に、水平方向
に延びるフィン付伝熱管(120) を格子状に配列した構成
となっている。これらフィン付伝熱管(120) の両端は、
夫々、節炭器ボディ(121) の側面を貫通して開口させて
ある。そして、一方の側面に開口する開口のうち、最上
段の４個、並びに最下段の４個は、夫々ボディ(121) 側
面に配設したヘッダ(122a),(122b) によって連通状態と
し、中央の２段の８個は同様のヘッダ(122c)によって連
通状態としている。更に、他方の側面に開口する上方２
段の８個の開口、並びに、下方２段の８個の開口の夫々
は、ボディ(121) 側面に配設したヘッダ(122d),(122e)
によって連通状態にしてある。従って、これらフィン付
伝熱管(120) と、上記ヘッダ(122a)〜(122e)により、上
下方向に蛇行する流路が容易に節炭器(105) に形成さ
れ、この節炭器(105) への水の出入は、ヘッダ(122a),
(122b) に配設した入水管(123) 、出水管(124) から行
われる。この構成の節炭器(105) は、ボイラの缶体(A)
の水管(110) に対して交叉方向となるように、缶体(A)
を介して気化燃焼バーナ(B) と対向する側に配置してあ
るが、その幅も、上記缶体(A) の幅と略等しい。

【００２５】以上の構成において、燃焼用空気は、送風
機(102) からバーナダクト(103) を介して、上下方向に
流れ、気化燃焼バーナ(B) に供給され、気化燃焼バーナ
(B)の空気導入孔(2) から燃焼用内筒(10)内に向けて流
入する。これと同時、或は若干送らせて、燃料噴霧霧ノ
ズル(30)からの液体燃料を噴霧し、上記燃焼用空気と液
体燃料との混合気に、着火用スパーク・ロッド(51)によ
って着火すると、液体燃料の液滴の燃焼が始まる。この
燃焼火炎は、温度を高めながら、燃焼用内筒(10)の先端
部分に向けて移動し、燃焼用内筒(10)先端部から炎導通
ダクト(109) に向けて噴出する。

【００２６】この状態で上記の小径筒部(11)の開口部(1
4)の前後における圧力は、空気導入孔(2) から燃焼用内
筒(10)に供給された空気流によって、燃焼用内筒(10)内
周側のほうが低く、燃焼用内筒(10)外周側が高くなって
いる。このため、上述の燃焼ガスは、燃焼用内筒(10)先
端部と保炎用外筒(20)先端部との間隙(29)から、燃焼用
内筒(10)と保炎用外筒(20)との間に形成される空間を経
て、小径筒部(11)の開口部(14)から燃焼用筒部(10)の上
流に再び流入する。ここでは、燃焼用内筒(10)と保炎用
外筒(20)との間に形成される空間は、先に述べたように
燃焼ガスの循環経路（Ｐ）として機能し、燃焼用筒部(1
0)に再び流入した燃焼ガスは、燃料噴霧ノズル(30)から
の液体燃料を加熱し、その粒子を気化させ、燃焼用内筒
(10)において青炎での燃焼（気化燃焼）に移行させる。
開口部(14)からの燃焼ガスは、同時に、燃焼ガスの温度
を低下させる作用も有し、これによりthermal ＮＯｘ発
生を抑制する。

【００２７】このようにして、燃焼用内筒(10)内に噴霧
された液体燃料は、青炎状態に移行して、定常燃焼状態
となるが、この状態では、液体燃料の気化は、上述の再
循環する燃焼ガスによるのみならず、燃焼用内筒(10)内
壁面からの熱輻射によっても行われる。また、燃焼ガス
が燃焼用内筒(10)の小径筒部(11)から大径筒部(13)に至
る過程において、連結部(12)の内部に生じる渦流Ｓ1
は、連結部(12)を比較的高温状態に保持し、気化作用を
一層促進すると共に、保炎用外筒(20)に設けた折曲部(2
1)の内側に生じる渦流Ｓ2 は、燃焼用内筒(10)の燃焼火
炎の保炎を助ける。従って、この再循環式気化燃焼バー
ナにおいては、燃料噴霧後、気化燃焼に至るまでの時間
を短くすることができると共に、保炎性が向上する。

【００２８】次で、この気化燃焼バーナ(B) から噴出す
る燃焼ガスは、炎導通ダクト(109)を経て缶体(A) 内に
流入するが、この炎導通ダクト(109) を流通する過程に
おいて、燃焼ガスは、炎導通ダクト(109) を加熱する。
このようにこの発明に係る多管式貫流ボイラにおいて
は、炎導通ダクト(109) が加熱されることにより、この
炎導通ダクト(109) からの輻射熱が、上記燃焼ガスを逆
に加熱し、所定の温度に調整するため、この炎導通ダク
ト(109) 内においても気化の促進及び燃焼反応の安定化
が行われ、ボイラシステム全体として、極めて良好な燃
焼特性を得ることができる。

【００２９】この後、缶体(A) 内に流入した燃焼ガス
は、各水管(110) の隙間空間内を図中左方から右方に向
けて完全燃焼しながら流動し、この流動過程において、
燃焼火炎及び燃焼ガスは、各水管(110) に熱伝達を行
う。このようにして、燃焼ガスが、缶体(A) を出て節炭
器(105) に流入すると、節炭器(105) 内では上方に向け
て流動し、更に、伝熱管(120) との間で熱交換を行う。

【００３０】ここで、上記節炭器(105) の伝熱管(120)
内の水は、最上段の４本の伝熱管(120) から最下段の４
本の伝熱管(120) に向けて各ヘッダ(122d),(122c),(122
e)を介して流通させてあるから、最上段の伝熱管(120)
内の水は比較的低くなっており、節炭器(105) 下流側に
おける温度低下した燃焼ガスからも効率よく熱回収を行
うことができ、全体的に、極めて高効率で熱回収が行わ
れ、燃焼ガスは、この後、図示しない排気筒から排出さ
れる。

【００３１】その際、気化燃焼バーナ(B) と第１の水管
列(イ) 、並びに水管壁(112) との間隙を上述の如く狭く
設定してあるため、気化燃焼バーナ(B) からの火炎は、
各水管列(イ),(ロ),(ハ)…における水管(110) の隙間を通
して、缶体の長手方向に長く延びることになり、この隙
間空間内でも燃焼反応が生じる。

【００３２】この結果、気化燃焼バーナ(B) から火炎
は、第１の水管列(イ) から次々と各水管列(ロ),(ハ) …
に、また水管壁にも接触し、順次伝熱を行い、火炎温度
を例えば1200℃〜1300℃程度に低く抑えることができ、
ここでも thermalＮＯｘの生成を抑制することができ
る。更に燃焼火炎は、各水管(110) によってこの水管(1
10)の隙間で渦流となるため、保炎性が向上すると共
に、未燃ガスが火炎流に急速に取込まれて完全燃焼が行
われ、特にＣＯは酸化されてＣＯ2 となる。又、燃焼反
応後の燃焼ガスも、各水管列、並びに水管壁に接触しな
がら缶体の長手方向に通過するようになり、比較的低い
温度範囲に保たれる。従って、ＣＯ2 のＣＯへの熱解離
が抑制される。

【００３３】更に、この気化燃焼バーナ(B) は、バーナ
内部で速やかに液体燃料の気化を行うものであるため、
気化燃焼バーナ(B) 前方に向けて形成される燃焼火炎
は、水管に伝熱作用を及ぼして燃焼反応の生じない温度
領域まで温度降下するまでに、速やかに燃焼を完了する
ため、未燃焼部分が残留することなく、完全燃焼する。
従って、上記構成によれば、このボイラにおける燃焼用
空気、燃焼ガスの流通経路は、所定幅の直立空間内に形
成されることになり、ボイラ全体としての幅を、流通経
路が形成され得る幅にまで縮めることができ、従来の燃
焼室を有する多管式貫流ボイラに比べ著しく幅狹とする
ことができる。加えて、バーナ(B) が缶体(A) の一側端
面に配置されているため、バーナ(B) の保守、点検、交
換等が容易に行える。

【００３４】加えて、上記の如き缶体構造とすることに
より、気化燃焼バーナ(B) からの火炎、並びに燃焼ガス
の流通経路を直線状の比較的長く設定することができ
て、燃焼火炎、並びに燃焼ガスを缶体内に、比較的低温
状態で停留させておくことができ、別個に燃焼室を形成
する必要がなくなる。このことは、缶体がコンパクトに
なると同時に、火炎に渦流を与える作用によって有害排
気物の低減につながる。例えば、従来の多管式貫流ボイ
ラとこの発明に係る多管式貫流ボイラについて、外形寸
法、燃焼負荷を同一として有害排気物の生成量を調べる
と、ＮＯｘは７０〜８０ｐｐｍから４０ｐｐｍに低減
し、ＣＯについては、この発明に係る多管式貫流ボイラ
は５０ｐｐｍ以下と低くなっている。

【００３５】これらＮＯｘ，ＣＯ値は、排ガス循環装置
付きのボイラで循環率を１０％としたものと同等である
が、この発明のボイラでは、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、構造が極めてシンプルになる。

【００３６】尚、この発明に係る多管式貫流ボイラにお
いては、上記の如き構造の缶体に限らず、例えば、図７
〜図９に示すような構造のものであってもかまわない。

【００３７】即ち、図７のものは、図２に示す構造の缶
体において、燃焼ガス流通方向上流側から下流側に向け
て、伝熱面密度の異なった２以上の水管群と該密度の小
さなものから大なるものの順に配置したもので、上流側
から下流側にかけて、平滑水管(110) 群、横ヒレ付水管
(110')群、エロフィン水管(110'') 群を配置してある。

【００３８】一方、図８、図９に示すものは、各水管壁
(112) を、３本の水管(110)で構成し、この水管壁(11
2),(112) 間に、直列に気化燃焼バーナ(B) 側から２本
の直管状の水管(110) を配置し、この水管壁(112),(11
2) の下流側に連接した隔壁(118) 間に１本のエロフィ
ン水管(110'') を配置したもので、各水管(110),(11
0'')、並びに気化燃焼バーナ(B) の位置関係は、前記と
同様である。尚、この缶体において水管(113) は、ボイ
ラの缶内水位を検出して給水制御を行うための水位制御
筒である。

【００３９】更に、図１０は、この発明において適用す
る気化燃焼バーナの他の形式を示すものである。この気
化燃焼バーナ(B) は、二次空気を部分的に混合する形式
もので、燃焼用内筒(10)と保炎用外筒(20)間に存する環
状の空間(3) を二次空気の導入流路として利用したもの
である。このバーナにおいて、一次空気の供給孔は上記
隔壁部材(1) に穿設した空気導入孔(2) であり、二次空
気の供給孔は、上記隔壁部材(1)に穿設した所要数の環
状の通孔(4) である。

【００４０】この気化燃焼バーナ(B) においては、空気
導入孔(2)から燃焼用内筒(10)に向けて一次空気を、通
孔(4) から環状の空間(3) 内に向けて二次空気をそれぞ
れ供給すると共に、燃料噴霧ノズル(30)により空気導入
孔(2) から燃焼用内筒(10)に向けて液体燃料を噴霧し、
着火用スパーク・ロッド(51)によって着火する。これに
より、燃焼用内筒(10)内では、空気導入孔(2) からの一
次空気によって一次燃焼（この段階では、青炎による気
化燃焼には移行していない）が始まる。

【００４１】上記の一次燃焼火炎は、温度を高めなが
ら、燃焼用内筒(10)の先端部分に向けて移動する。この
過程において、一次燃焼火炎は、燃焼用内筒(10)、特に
大径筒部(13)を加熱し、これと同時に、燃焼用内筒(10)
からの輻射熱によって一次燃焼火炎中に含まれる液体燃
料の未燃分が逆に加熱され、気化される。その際、連結
部(12)の内側には、図示するような渦流Ｓ1 を生じてお
り、この渦流Ｓ1 によって連結部(12)は比較的高温状態
に保持され、気化作用は一層促進される。

【００４２】一次燃焼火炎は、上述のように燃焼用内筒
(10)先端部から噴出した時点で、間隙(29)からの二次空
気を取り込み、この後、青炎状態の二次燃焼を開始する
が、間隙(29)からの二次空気は、燃焼ガスの温度を低下
させる作用も有し、これによりthermal ＮＯｘ発生を抑
制する。

【００４３】このようにして、燃焼用内筒(10)内に噴霧
された液体燃料は、青炎状態に移行して、定常燃焼状態
となるが、この状態では、液体燃料の気化は、主に燃焼
用内筒(10)内壁面からの熱輻射によって行われる。ま
た、燃焼ガスが燃焼用内筒(10)の小径筒部(11)から大径
筒部(13)に至る過程において、連結部(12)の内部には、
図示するような渦流Ｓ1 を生じており、この渦流Ｓ1 に
よって連結部(12)は比較的高温状態に保持され、気化作
用が一層促進される。従って、この二次空気混合式気化
燃焼バーナにおいては、燃料噴霧後、気化燃焼に至るま
での時間を短くすることができる。

【００４４】更に、図１１は、この発明において適用す
る気化燃焼バーナの他の形式を示すものである。この気
化燃焼バーナ(B) は、燃焼ガスの一部を再循環させると
共に、二次空気を導入する形式のもので、燃焼用内筒(1
0)との間の空間を燃焼ガスの再循環経路（Ｐ）、保炎用
中筒(20') と外筒(70)との間の空間を二次空気の供給経
路としている。

【００４５】この気化燃焼バーナの燃焼作用としては、
前述と同様に、空気導入孔(2) から燃焼用内筒(10)に向
けて一次空気を、通孔(4)から環状の空間(3) 内に向け
て二次空気をそれぞれ供給すると共に、燃料噴霧ノズル
(30)により空気導入孔(2) から燃焼用内筒(10)に向けて
液体燃料を噴霧し、着火用スパーク・ロッド(51)によっ
て着火する。これにより、燃焼用内筒(10)内では、空気
導入孔(2) からの一次空気によって一次燃焼が始まり、
この一次燃焼火炎は、温度を高めながら、燃焼用内筒(1
0)の先端部分に向けて移動する。この過程において、一
次燃焼火炎は、燃焼用内筒(10)、特に大径筒部(13)を加
熱し、これと同時に、燃焼用内筒(10)からの輻射熱によ
って一次燃焼火炎中に含まれる液体燃料の未燃分が逆に
加熱され、気化される。

【００４６】一次燃焼火炎は、上述のように燃焼用内筒
(10)先端部から噴出した時点で、間隙(29)からの二次空
気を取り込み、この後、青炎状態の二次燃焼を開始する
が、間隙(29)からの二次空気は、燃焼ガスの温度を低下
させる作用も有し、これによりthermal ＮＯｘ発生を抑
制する。

【００４７】上記の燃焼過程において、小径筒部(11)の
開口部(14)の前後における圧力は、空気導入孔(2) から
燃焼用内筒(10)に供給された空気流によって、燃焼用内
筒(10)内周側のほうが低く、燃焼用内筒(10)外周側が高
くなっている。このため、上述の燃焼ガスは、燃焼用内
筒(10)先端部と保炎用中筒(20)先端部との間隙(29)か
ら、燃焼用内筒(10)と保炎用中筒(20)との間に形成され
る空間を経て、小径筒部(11)の開口部(14)から燃焼用筒
部(10)の上流に再び流入する。燃焼用筒部(10)に再び流
入した燃焼ガスは、燃料噴霧ノズル(30)からの液体燃料
を加熱し、その粒子を気化させ、燃焼用内筒(10)におい
て青炎での燃焼（気化燃焼）に移行させる。開口部(14)
からの燃焼ガスは、上述二次空気と同様に、燃焼ガスの
温度を低下させる作用も有し、これによりthermal ＮＯ
ｘ発生を抑制する。

【００４８】このようにして、燃焼用内筒(10)内に噴霧
された液体燃料は、青炎状態に移行して、定常燃焼状態
となるが、この状態では、液体燃料の気化は、上述の再
循環する燃焼ガスによるのみならず、燃焼用内筒(10)内
壁面からの熱輻射によっても行われる。また、燃焼ガス
が燃焼用内筒(10)の小径筒部(11)から大径筒部(13)に至
る過程において、連結部(12)の内部には、図示するよう
な渦流Ｓ1 を生じており、この渦流Ｓ1 によって連結部
(12)は比較的高温状態に保持され、気化作用が一層促進
される。従って、この二次空気混合式気化燃焼バーナに
おいては、燃料噴霧後、気化燃焼に至るまでの時間を短
くすることができる。更に、この定常燃焼状態におい
て、保炎用中筒(20)に設けた折曲部(21)の内側には、図
示するように渦流Ｓ2 を生じており、この渦流Ｓ2 は、
燃焼用内筒(10)の燃焼火炎の保炎を助ける。

【００４９】更に、図１２は、上記図１１に示す気化燃
焼バーナの他の形式を示すこの発明に係る二段燃焼式気
化燃焼バーナの他の実施例を示すもので、二次空気の噴
出孔(73)を、外筒(70)の先端閉鎖部(72)の内周面に替え
て、この内周面に付設した十文字形状の空気導管(74)に
設けたものである。即ち、二次空気の噴出孔(73)を、上
記環状の空間(3)に各基端部を連通させた空気導管(74)
の表面適宜箇所（図示する実施例では全面）に、所定個
数形成し、保炎用内筒(10)からの一次燃焼火炎の全体に
均一に供給するように構成したものである。このよう
に、一次燃焼火炎中に均一に二次空気を供給することに
より、火炎全体について、均一に火炎温度を所望値に調
整することができるので、thermal ＮＯｘの発生をより
確実に低減することができる。

【００５０】更に、これらの気化燃焼バーナにおいて
は、燃焼用内筒(10)の先端部、即ち、大径筒部(13)先端
側内周部に、適宜形状の透孔(41)を所定個数穿設した火
炎分割板(40)を設けることも可能である。この火炎分割
板(40)は、例えば、図１３、図１４に示すように、大径
筒部(13)内径より小径の円板に、大小の円形形状の透孔
(41)を穿設したものであり、大径筒部(13)へは、周囲の
適宜箇所に取り付けた支持片(42)によって固定してあ
る。

【００５１】上記の火炎分割板(40)は、燃焼用内筒(10)
先端からの火炎を各透孔(41)毎の小火炎に分割すること
により、バーナ全体として短い火炎を得ることができる
ため、この発明の気化燃焼バーナをボイラ等の熱機器に
適用した場合等、該熱機器の炉（燃焼室）容積、ひいて
は、熱機器自体の更なる小型化を達成することが可能に
なる。しかも、上述のように透孔(41)を、互いに異なっ
た径のものが隣合うように配置することにより、小径の
透孔(41)からの火炎から大径の透孔(41)からの火炎への
熱輻射のほか、これらの火炎の間に形成される高温の渦
流によって、全体として保炎性が向上する。加えて、火
炎の大きさが相互に異なるため、火炎の共振周波数が分
散されて、燃焼に伴う騒音が低減される。

【００５２】図１５は、図１３、図１４に示す火炎分割
板の他の例を示すもので、相互に幅の異なる環状の透孔
(43)を実質上同心円をなすように穿設したものである。
この例のものも上述のものと同様な効果を有する。

【００５３】図１６は、上述の気化燃焼バーナの更に他
の変形例を示すもので、隔壁部材(1) に穿設した空気導
入孔(2) に、オリフィス部材(60)を備えている。この実
施例におけるオリフィス(60)は、中央に円形の透孔(61)
を形成したものであって、燃焼用内筒(10)への空気流通
経路を絞ることにより、燃焼用内筒(10)で強力に渦流を
形成し、開口部(14)から導入される燃焼ガスと噴霧され
た液体燃料とを攪拌し、以後の気化を促進する。

【００５４】上記のオリフィス部材(60)としては、その
中心に唯一箇所の円形の透孔(61)を設けるものに限ら
ず、例えば、図１７に示すように中心部に円形の透孔(6
2)を形成すると共に、この透孔(62)の周囲に複数個の扇
形状の透孔(63)を形成したものでもよい。

【００５５】更に、それらの気化燃焼バーナにおいて
は、上記火炎分割板(40)に、Ｐｔ，Ｐｄ，Ｃｕ等の金属
系の触媒を塗着することにより、燃焼反応を促進して保
炎性を一層高めたり、ＮＯｘを接触分解するようにして
より低ＮＯｘ化を図ることができる。

【００５６】更に、この発明に係る多管式貫流ボイラに
おいては、上記炎導通ダクト(109)の外周に気化燃焼バ
ーナへの燃焼空気を流通させる空気供給経路を設け、こ
の炎導通ダクト(109) の断熱と所謂空気予熱を同時に行
うこともできる。

【００５７】

【発明の効果】以上説明したように、この発明に係る多
管式貫流ボイラでは、送風機から缶体への空気供給経路
と、缶体から煙道を通る排ガス流路とを缶体内の燃焼ガ
スの流通経路に沿って実質上同一平面内に形成すること
ができて、燃焼用空気−燃焼ガスの流通経路を所定幅の
直立空間内に設定することができるようになり、ボイラ
全体としての幅、並びに占有スペースを著しく少なくす
ることができる。

【００５８】更に、この発明に係る多管式貫流ボイラ
は、上述の如く横幅を縮小し、しかも各付帯品をボイラ
缶体の長手方向あるいは上方に配置したものであるか
ら、偏平縦形となり得る。 このメリットは、近年賞用
されているボイラ多缶設置システムにおいて、著しく発
揮される筈である。

【００５９】更に、この発明に係る多管式貫流ボイラに
おける缶体は、水管の隙間空間での燃焼火炎、並びに燃
焼ガスの温度を各水管によって比較的低い温度範囲に制
御して、有害燃焼排気物の発生を抑えられるため、従来
の如く有害排気物抑制のための特別な装置、構造が不要
であり、構造簡単で低コスト化が図れる。

【００６０】更に又、この発明に係る多管式貫流ボイラ
においては、気化燃焼バーナと缶体との間に設けた炎導
通ダクトからの熱輻射により、燃焼ガスの気化を促進で
きるため、気化燃焼に移行するまでの時間の短縮が図れ
るとともに、気化燃焼時の燃焼性能が極めて良好であ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に係る多管式貫流ボイラの一実施例に
おける空気−燃焼ガス流路を示す一部を破断した側面図
である。

【図２】この発明に係る多管式貫流ボイラにおける缶体
の水管配置例を示す平面図である。

【図３】この発明に係る多管式貫流ボイラにおける節炭
器の部分的な縦断面図である。

【図４】この発明に係る多管式貫流ボイラにおける節炭
器の側面図である。

【図５】この発明に係る多管式貫流ボイラの全体斜視図
である。

【図６】この発明に係る多管式貫流ボイラにおける気化
燃焼バーナを示す側断面図である。

【図７】この発明に係る多管式貫流ボイラの他の水管配
置例を示す平面図である。

【図８】この発明に係る多管式貫流ボイラの更に他の缶
体構造例を示す概略側面図である。

【図９】この発明に係る多管式貫流ボイラにおける他の
缶体構造例を示す平面図である。

【図１０】この発明に係る多管式貫流ボイラにおける気
化燃焼バーナの他の実施例を示す側断面図である。

【図１１】この発明に係る多管式貫流ボイラにおける気
化燃焼バーナの更に他の実施例を示す側断面図である。

【図１２】図１１に示す気化燃焼バーナの変形例を示す
側断面図である。

【図１３】上記図６、図１０〜図１２に示す気化燃焼バ
ーナの他の変形例を示す要部の側断面図である。

【図１４】図１３に示す気化燃焼バーナにおける火炎分
割板の正面図である。

【図１５】図１３に示す気化燃焼バーナにおける火炎分
割板の他の例を示す正面図である。

【図１６】上記図６、図１０〜図１５に示す気化燃焼バ
ーナの他の変形例を示す要部の側断面図である。

【図１７】図１６に示す気化燃焼バーナにおけるオリフ
ィス部材の他の例を示す正面図である。

【符号の簡単な説明】

(A) …… 缶体 (イ) …… 水管列 (ロ) …… 水管列 (ハ) …… 水管列 (S1) …… 側壁部分 (S2) …… 側壁部分 (B) …… 気化燃焼バーナ (102) …… 送風機 (103) …… バーナダクト (105) …… 節炭器 (109) …… 炎導通ダクト (110) …… 水管 (110') …… 水管 (110'') …… 水管NNNNN …… 伝熱管

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数本の水管を実質上平行に縦列に配置
   し、これらの水管列に沿って交叉方向に燃焼ガスを流通
   させる形式の多管式貫流ボイラであって、 気化燃焼バーナ(B) と、 この気化燃焼バーナ(B) 先端から延びる炎導通ダクト(1
   09) と、 この炎導通ダクト(109) の開口部の直前に所望の距離を
   おいて、第１の水管列(イ) を配設し、これと他の後列
   (ロ)、(ハ) …の水管との間隙、並びに左右の水管相互の間
   隙を水管直径ｄ：と略等しいか、それ以下に設定して、
   それら水管列(ロ)、(ハ) …を燃焼ガスの流れ方向に配列し
   た構成の缶体(A) と、 この缶体(A) の幅を画成する側壁部分(S1),(S2) …上の
   任意の区画に装備した送風機(102) 及びバーナダクト(1
   03) を備えていることを特徴とする多管式貫流ボイラ。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の気化燃焼バーナ(B)
   が、燃焼ガスの一部を再循環させる形式の気化燃焼バー
   ナ(B) であることを特徴とする多管式貫流ボイラ。
3. 【請求項３】 請求項１に記載の気化燃焼バーナ(B)
   が、二次空気を部分的に混合する形式の気化燃焼バーナ
   (B) であることを特徴とする多管式貫流ボイラ。
4. 【請求項４】 請求項１に記載の気化燃焼バーナ(B)
   が、燃焼ガスの一部を再循環させると共に、二次空気を
   導入する形式の気化燃焼バーナ(B) であることを特徴と
   する多管式貫流ボイラ。