JPH0573961B2 - - Google Patents
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- JPH0573961B2 JPH0573961B2 JP63333970A JP33397088A JPH0573961B2 JP H0573961 B2 JPH0573961 B2 JP H0573961B2 JP 63333970 A JP63333970 A JP 63333970A JP 33397088 A JP33397088 A JP 33397088A JP H0573961 B2 JPH0573961 B2 JP H0573961B2
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Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F22—STEAM GENERATION
- F22B—METHODS OF STEAM GENERATION; STEAM BOILERS
- F22B1/00—Methods of steam generation characterised by form of heating method
- F22B1/02—Methods of steam generation characterised by form of heating method by exploitation of the heat content of hot heat carriers
- F22B1/18—Methods of steam generation characterised by form of heating method by exploitation of the heat content of hot heat carriers the heat carrier being a hot gas, e.g. waste gas such as exhaust gas of internal-combustion engines
- F22B1/1869—Hot gas water tube boilers not provided for in F22B1/1807 - F22B1/1861
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は水管ボイラや炉筒水管ボイラ等の水管
群を有するボイラにおいて、水管群の配列や水管
群に対するガスを流れ方向並びにガス流れ方向に
直角な方向のピツチを改良することによつてボイ
ラを高性能化して小型化とコストダウンとを達成
した水管群を有するボイラに関するものである。
群を有するボイラにおいて、水管群の配列や水管
群に対するガスを流れ方向並びにガス流れ方向に
直角な方向のピツチを改良することによつてボイ
ラを高性能化して小型化とコストダウンとを達成
した水管群を有するボイラに関するものである。
従来、水管ボイラは燃焼室を構成する炉壁水管
や接触伝熱面を構成する水管群によつて全体が構
成されている。
や接触伝熱面を構成する水管群によつて全体が構
成されている。
即ち、燃焼室では大きな燃焼空間を取り囲むよ
うに水管を配置し、次の接触伝熱面では非常に多
数の水管が密に配置されている。
うに水管を配置し、次の接触伝熱面では非常に多
数の水管が密に配置されている。
そのため、ボイラ全体の大きさは燃焼室空間が
大きな部分を占めているものの、水管の伝熱面
積、本数、並びに重量、つまりボイラのコストの
大部分はその燃焼室空間の後に設けられた接触水
管群によつて占められている。従来のボイラは上
記のようであるため、近時、ボイラ全体の小型、
高性能化及び軽量化、即ちボイラのコスト低減の
ために水管群の高性能化が望まれていた。
大きな部分を占めているものの、水管の伝熱面
積、本数、並びに重量、つまりボイラのコストの
大部分はその燃焼室空間の後に設けられた接触水
管群によつて占められている。従来のボイラは上
記のようであるため、近時、ボイラ全体の小型、
高性能化及び軽量化、即ちボイラのコスト低減の
ために水管群の高性能化が望まれていた。
そこでボイラのコスト低減のための従来の水管
群の設計としては、水管をできるだけコンパクト
に纒めるために、水管をできるだけ詰めて配列す
るのがよいという考え方が基礎にあつた。一方水
管群を詰めて収容するためには、ヘツダやドラム
の強度上の問題があり、そのために水管をあまり
密に集中できなかつた。
群の設計としては、水管をできるだけコンパクト
に纒めるために、水管をできるだけ詰めて配列す
るのがよいという考え方が基礎にあつた。一方水
管群を詰めて収容するためには、ヘツダやドラム
の強度上の問題があり、そのために水管をあまり
密に集中できなかつた。
従つてその妥協点として、従来の水管群におけ
る水管の配列やピツチが決定されていた。その結
果、水管群のガス流れ方向のピツチをＬ（mm）、水
管の外径をＤ（mm）とすると、従来の水管ボイラ
のＬ／Ｄは大体1.5程度の値がとられていた。か
つ、この値が伝熱性能上、良いのか又は悪いのか
を評価は、その合理的なよい評価の手法がみつか
らないまま、殆んどなされることなく、上記の
Ｌ／Ｄ＝1.5程度の値が従来からの経験値として
慣用されていた。
る水管の配列やピツチが決定されていた。その結
果、水管群のガス流れ方向のピツチをＬ（mm）、水
管の外径をＤ（mm）とすると、従来の水管ボイラ
のＬ／Ｄは大体1.5程度の値がとられていた。か
つ、この値が伝熱性能上、良いのか又は悪いのか
を評価は、その合理的なよい評価の手法がみつか
らないまま、殆んどなされることなく、上記の
Ｌ／Ｄ＝1.5程度の値が従来からの経験値として
慣用されていた。
本発明者等はボイラの水管群の従来の配列やピ
ツチに再検討を加え、ボイラの高性能化を達成す
るため、種々な基礎的研究を行つた。
ツチに再検討を加え、ボイラの高性能化を達成す
るため、種々な基礎的研究を行つた。
その結果、本発明の基礎となる水管群の性能を
評価する指標として下記３要件があることがわか
つた。
評価する指標として下記３要件があることがわか
つた。
平均熱伝達率、α（Kcal／m2・Ｈ・Ｃ）
この値が高いと水管群の伝熱性能がよいとい
うことになり、それに比例して伝熱面積が低減
される。又伝熱面積は水管の本数及び重量と関
係しているから、結局αが高いと水管の本数及
び重量が低減されることになる。
うことになり、それに比例して伝熱面積が低減
される。又伝熱面積は水管の本数及び重量と関
係しているから、結局αが高いと水管の本数及
び重量が低減されることになる。
α×ａ。値（Kcal／m3・Ｈ・Ｃ）
ここにａ。は水管群の単位容積あたりに収容
されている伝熱面積（m2／m3）を示す。
されている伝熱面積（m2／m3）を示す。
これによりα×ａ。は水管群の単位容積当り
の伝熱性能を示すことになるからこの値が高い
ことは水管群の占有容積が低減できることにな
る。
の伝熱性能を示すことになるからこの値が高い
ことは水管群の占有容積が低減できることにな
る。
この値はａ。がいくら高くてもαが小さけれ
ば、結局α×ａ。の値は高くならないことを示
す。
ば、結局α×ａ。の値は高くならないことを示
す。
圧損ΔP（mmAq）
上記のａ。を大きくするとΔPが大きくなる。
このΔP、つまり水管群を通過するガス流動
損失が大きすぎるとフアン動力が増大するので
問題となる。
損失が大きすぎるとフアン動力が増大するので
問題となる。
かつ、水管群の高性能化にはαが高く、α×
ａ。が高く、その上ΔPが小さいほどよいとい
うことになる。
ａ。が高く、その上ΔPが小さいほどよいとい
うことになる。
本発明者等の基礎的研究から第１図Ａ，Ｂ，Ｃ
に示すようなごばん目配列の水管においては次の
ことが明らかになつた。
に示すようなごばん目配列の水管においては次の
ことが明らかになつた。
(i) 第１図Ｂ，Ｃにおいて、水管群のガス流れ方
向のピツチＬをＬ＝Ｄから後方の水管を徐々に
後方にずらすことによつてＬを大きくしていく
と、最初は水管の後部ではガスを巻き込まな
い、つまり素通りするデツドスペース（Dead
Space）が存在し、伝熱性能が悪い領域がある
〔第１図Ｂ〕、そして更にＬを大きくするとＬ／
Ｄ＝1.8〜2.0程度のところでガスが水管後部へ
廻り込むよになり流体の混合が促進されるた
め、〔第１図Ｃ〕急激に伝熱性能が向上するこ
とが観察された。
向のピツチＬをＬ＝Ｄから後方の水管を徐々に
後方にずらすことによつてＬを大きくしていく
と、最初は水管の後部ではガスを巻き込まな
い、つまり素通りするデツドスペース（Dead
Space）が存在し、伝熱性能が悪い領域がある
〔第１図Ｂ〕、そして更にＬを大きくするとＬ／
Ｄ＝1.8〜2.0程度のところでガスが水管後部へ
廻り込むよになり流体の混合が促進されるた
め、〔第１図Ｃ〕急激に伝熱性能が向上するこ
とが観察された。
それ以後更にＬを大きくして行くと伝熱性能
（α）は若干増加するが、水管のピツチが粗く
なりすぎてα×ａ。が逆に低下することにな
る。
（α）は若干増加するが、水管のピツチが粗く
なりすぎてα×ａ。が逆に低下することにな
る。
これらの関係を図示すると第２図Ａ、第２図
Ｂにおけるごばん目配列の場合のＸ，X′のよ
うになる。
Ｂにおけるごばん目配列の場合のＸ，X′のよ
うになる。
即ち水管群の小型、軽量化を図るためには実
用上Ｌ／Ｄの最適範囲はＬ／Ｄ＝1.8〜2.5であ
ることがわかつた。
用上Ｌ／Ｄの最適範囲はＬ／Ｄ＝1.8〜2.5であ
ることがわかつた。
(ii) 上記(i)に記載の事項は任意のＨ／Ｄ〔Ｈ（mm）
は水管群のガス流れに直角方向にピツチ〕につ
いていえるがＨ／Ｄがあまり小さくなりすぎる
とガス流路が取れなくなつて圧損（ΔP）が増
大し、そのためにフアン容量が増大することや
部分的にガス流速が大きくなりすぎて、ガスの
偏流が生起し、そのため結局、伝熱性能が低下
することになる。
は水管群のガス流れに直角方向にピツチ〕につ
いていえるがＨ／Ｄがあまり小さくなりすぎる
とガス流路が取れなくなつて圧損（ΔP）が増
大し、そのためにフアン容量が増大することや
部分的にガス流速が大きくなりすぎて、ガスの
偏流が生起し、そのため結局、伝熱性能が低下
することになる。
またＨ／Ｄが大きすぎると流速が小さくなり
すぎてαやα×ａ。を高めることができないこ
とになる。
すぎてαやα×ａ。を高めることができないこ
とになる。
また従来は水管群を高性能化するための配列
として第１図Ｄに示す千鳥配列も考えられた。
本発明者等はこれについても研究を行つた結
果、第２図Ａ、第２図ＢのＹ，Y′の曲線に示
すように、Ｌ／Ｄの値が大きくなるにつれてα
及びα×ａ。の値がごばん目配列の場合よりも
著しく劣る結果が得られた。
として第１図Ｄに示す千鳥配列も考えられた。
本発明者等はこれについても研究を行つた結
果、第２図Ａ、第２図ＢのＹ，Y′の曲線に示
すように、Ｌ／Ｄの値が大きくなるにつれてα
及びα×ａ。の値がごばん目配列の場合よりも
著しく劣る結果が得られた。
しかしＬ／Ｄが小さいところ、つまりＬ／Ｄ
が1.3程度以下の範囲では逆にごばん目配列よ
りもちどり配列の方が熱伝達率は高くなる。
が1.3程度以下の範囲では逆にごばん目配列よ
りもちどり配列の方が熱伝達率は高くなる。
通常ボイラではこのような条件のちどり配列
を採用することは、圧力損失が高くなりすぎる
ことや、水管まわり熱負荷分布が大きいという
ちどり配列の本質的な欠点のため、腐食や熱疲
労といつた問題点があり、実用されにくい。
を採用することは、圧力損失が高くなりすぎる
ことや、水管まわり熱負荷分布が大きいという
ちどり配列の本質的な欠点のため、腐食や熱疲
労といつた問題点があり、実用されにくい。
また本発明者等の研究からごばん目配列がち
どり配列よりも性能が向上するのはＨ／Ｄにも
関係し、Ｌ／Ｈが1.5以上のときであることが
判つた。
どり配列よりも性能が向上するのはＨ／Ｄにも
関係し、Ｌ／Ｈが1.5以上のときであることが
判つた。
つまりごばん目配列の高性能な条件Ｌ／Ｄ＝
1.8〜2.5で、さらにちどり配列よりも有利な条
件であるＬ／Ｈ≧1.5により、 Ｌ／Ｈ＝Ｌ／Ｄ／Ｈ／Ｄ≧1.5 つまり 1.8〜2.5／Ｈ／Ｄ≧1.5 故に 1.2≦Ｈ／Ｄ≦1.7となる。
1.8〜2.5で、さらにちどり配列よりも有利な条
件であるＬ／Ｈ≧1.5により、 Ｌ／Ｈ＝Ｌ／Ｄ／Ｈ／Ｄ≧1.5 つまり 1.8〜2.5／Ｈ／Ｄ≧1.5 故に 1.2≦Ｈ／Ｄ≦1.7となる。
つまりごばん目配列の設計上のポイントは流
れに直角方向のピツチを比較的小さく、流れ方
向のピツチを或程度大きくとつてやるのがよ
い。
れに直角方向のピツチを比較的小さく、流れ方
向のピツチを或程度大きくとつてやるのがよ
い。
上記のＬ／Ｈ≧1.5はごばん目配列でカルマ
ン（Karman）渦が生じて（第１図Ａ参照）性
能が跳躍するのは、1.8≦Ｌ／Ｄ≦2.5の範囲で
ある。この範囲を取れば確かにごばん目配列は
優秀である。
ン（Karman）渦が生じて（第１図Ａ参照）性
能が跳躍するのは、1.8≦Ｌ／Ｄ≦2.5の範囲で
ある。この範囲を取れば確かにごばん目配列は
優秀である。
しかし、この範囲を取つたからといつてちど
り配列よりも性能がよいとは言えない。
り配列よりも性能がよいとは言えない。
Ｈが小、つまりＨ／Ｄが小さいところではご
ばん目配列はごばん目配列はちどり配列より性
能がよくなる。
ばん目配列はごばん目配列はちどり配列より性
能がよくなる。
この条件はＬ／Ｈ≧1.5（ＨをＬ／1.5以下にす
る）であることが判つた。
上記のようにＨ／Ｄ≦1.7 1.8≦Ｌ／Ｄ≦2.5
の範囲においてごばん目配列は高性能化され、
なおかつちどり配列よりも性能が高くなる。
の範囲においてごばん目配列は高性能化され、
なおかつちどり配列よりも性能が高くなる。
上記に示した本発明者等の研究の結果、水管
群を有するボイラの水管群の設計ではＬ／Ｄが
基本的に重要なフアクターであることが判明
し、その最適値をとる限り、千鳥配列よりもご
ばん目配列の方が著しく有利であることが明か
になつた。
群を有するボイラの水管群の設計ではＬ／Ｄが
基本的に重要なフアクターであることが判明
し、その最適値をとる限り、千鳥配列よりもご
ばん目配列の方が著しく有利であることが明か
になつた。
その他水管群においてはガス流れ方向の水管
と水管との間を広くして、かつごばん目配列に
する方が水管外のガス側の汚れ対策や保守が更
に容易になるという利点がある。
と水管との間を広くして、かつごばん目配列に
する方が水管外のガス側の汚れ対策や保守が更
に容易になるという利点がある。
本発明の第１の燃焼室内又は対流伝熱部内に水
管群を有するボイラにおいて、水管群のガス流れ
方向のピツチをＬ（mm）、水管の外径をＤ（mm）と
するとき水管群の２列目以降のＬ／Ｄを1.8以上、
2.5以下とし、かつガス流れ方向の水管群の一列
目と二列目だけのＬ／Ｄを３程度としてごばん目
に配列したことを特徴とする水管群を有するボイ
ラであり、その第２は上記第１発明において、水
管群のガス流れに直角方向のピツチをＨ（mm）と
するとき、1.2≦Ｈ／Ｄ≦1.7としたことを特徴と
する第１発明に記載した水管群を有するボイラで
ある。
管群を有するボイラにおいて、水管群のガス流れ
方向のピツチをＬ（mm）、水管の外径をＤ（mm）と
するとき水管群の２列目以降のＬ／Ｄを1.8以上、
2.5以下とし、かつガス流れ方向の水管群の一列
目と二列目だけのＬ／Ｄを３程度としてごばん目
に配列したことを特徴とする水管群を有するボイ
ラであり、その第２は上記第１発明において、水
管群のガス流れに直角方向のピツチをＨ（mm）と
するとき、1.2≦Ｈ／Ｄ≦1.7としたことを特徴と
する第１発明に記載した水管群を有するボイラで
ある。
上記したように本発明者等の研究結果より、第
２図Ａ，ＢのＸ，X′に示すように、基本的には
Ｌ／Ｄが1.8程度以上、2.5程度以下が決定的に重
要であり、それ以外のＬ／Ｄの値を採用しても不
利となり、又Ｈ／Ｄについても1.2≦Ｈ／Ｄ≦1.7
であることが必要で1.2未満ではガスの流路が取
れなくなつて圧損が増大し、フアン容量が増大
し、更に偏流による性能が低下する。又Ｈ／Ｄが
1.7を超過するとガス流速がとれなくなつて、た
とえ最適のＬ／Ｄの場合でもボイラ全体の伝熱性
能がちどり配列よりも低下するため本発明の目的
を達成することができない。
２図Ａ，ＢのＸ，X′に示すように、基本的には
Ｌ／Ｄが1.8程度以上、2.5程度以下が決定的に重
要であり、それ以外のＬ／Ｄの値を採用しても不
利となり、又Ｈ／Ｄについても1.2≦Ｈ／Ｄ≦1.7
であることが必要で1.2未満ではガスの流路が取
れなくなつて圧損が増大し、フアン容量が増大
し、更に偏流による性能が低下する。又Ｈ／Ｄが
1.7を超過するとガス流速がとれなくなつて、た
とえ最適のＬ／Ｄの場合でもボイラ全体の伝熱性
能がちどり配列よりも低下するため本発明の目的
を達成することができない。
更に水管群にガスが入る一列目及び二列目の水
管群ではガスの流れが未だ十分一定にならないた
め、特に一列目水管の後部にはガスが廻り込み難
く、伝熱性能が悪い。そのためガス流れ方向の一
列目と二列目だけはＬ／Ｄを本発明者等の研究結
果によると３程度にすると効果的である。
管群ではガスの流れが未だ十分一定にならないた
め、特に一列目水管の後部にはガスが廻り込み難
く、伝熱性能が悪い。そのためガス流れ方向の一
列目と二列目だけはＬ／Ｄを本発明者等の研究結
果によると３程度にすると効果的である。
次に本発明を図面によつて説明する。第４図は
本発明の水平方向ガス流れ中の立水管配置ボイラ
を示す一実施例である。
本発明の水平方向ガス流れ中の立水管配置ボイラ
を示す一実施例である。
第４図においては、燃焼室内に収熱水管５群を
たてて配設し、収熱水管５がバーナ先端から僅か
に離れたところからＨ／Ｄ＝1.57の如くなし、一
段目と２段目のみＬ／Ｄ＝3.0で以後はＬ／Ｄ＝
2.0に配置されている。
たてて配設し、収熱水管５がバーナ先端から僅か
に離れたところからＨ／Ｄ＝1.57の如くなし、一
段目と２段目のみＬ／Ｄ＝3.0で以後はＬ／Ｄ＝
2.0に配置されている。
この水管群の所で燃焼が行なわれ、燃焼が完了
した後、次段のＨ／Ｄ＝1.57、Ｌ／Ｄ＝2.0に配
置された接触水管４群で伝熱が行なわれる。
した後、次段のＨ／Ｄ＝1.57、Ｌ／Ｄ＝2.0に配
置された接触水管４群で伝熱が行なわれる。
水管４，５の配列によつて、燃焼室内収熱水管
５では水管後流にもガスが廻り込んで、燃焼が促
進されるとともに、接触伝熱性能も向上する。
５では水管後流にもガスが廻り込んで、燃焼が促
進されるとともに、接触伝熱性能も向上する。
そのため上記本発明の水管の配列を取らしめる
ことによつて、接触水管４群でも伝熱性能が向上
し、ボイラ全体が大幅に小型化されることにな
る。
ことによつて、接触水管４群でも伝熱性能が向上
し、ボイラ全体が大幅に小型化されることにな
る。
本発明においては燃焼室内収熱水管５は、燃焼
反応が起つているボイラ部分から、接触水管４群
は燃焼反応が完了したところから始まるとしてい
るが、本実施例〔第４図、第５図、第６図Ａ，
Ｂ〕では水管構成上の上記の相違は全くない。
反応が起つているボイラ部分から、接触水管４群
は燃焼反応が完了したところから始まるとしてい
るが、本実施例〔第４図、第５図、第６図Ａ，
Ｂ〕では水管構成上の上記の相違は全くない。
更に本発明の燃焼室と接触水管群は本実施例の
ようにガスの流れを水平方向に配置しても（第４
図）又は垂直水管を共用して上下の縦配置にして
もよい。（第５図） 又接触水管群の後流部ではガス温度も低下して
いるのでこれらのフイン付水管にすると更に効果
的である。
ようにガスの流れを水平方向に配置しても（第４
図）又は垂直水管を共用して上下の縦配置にして
もよい。（第５図） 又接触水管群の後流部ではガス温度も低下して
いるのでこれらのフイン付水管にすると更に効果
的である。
本発明は炉内収熱水管ボイラのみに限定される
ものではなく、通常の水管ボイラや炉筒内に設け
た水管群その他強制循環式のような水平置水管な
ど、水管群を有するすべてのボイラに適用され
る。
ものではなく、通常の水管ボイラや炉筒内に設け
た水管群その他強制循環式のような水平置水管な
ど、水管群を有するすべてのボイラに適用され
る。
本発明の他の一実施例として水平置ヘアピン型
廃熱水管ボイラを第６図Ａ，Ｂに示した。
廃熱水管ボイラを第６図Ａ，Ｂに示した。
排ガス６はボイラの下部より入り、水平配置さ
れた水管３，４群を通つて上方へぬける。水平置
水管３，４群はヘアピン状に折り返しの構成をと
り、上下のヘツダ９，１０で流路が纒められてい
る、両ヘツダ９，１０はドラム７と接続されてい
るが、この場合降水管だけを設けた自然循環式と
してもよいし、降水管中に強制循環ポンプ（図示
せず）を設けて強制循環式にしてもよい。
れた水管３，４群を通つて上方へぬける。水平置
水管３，４群はヘアピン状に折り返しの構成をと
り、上下のヘツダ９，１０で流路が纒められてい
る、両ヘツダ９，１０はドラム７と接続されてい
るが、この場合降水管だけを設けた自然循環式と
してもよいし、降水管中に強制循環ポンプ（図示
せず）を設けて強制循環式にしてもよい。
従来なヘアピン水管群をできるだけコンパクト
に収めるために、ガスの流れ方向のピツチをでき
るだけ詰めて構成するのがよいとされ、わざわざ
肌用性のない曲げ半径の小さいリターンベンドが
必要となり、このことがまたヘアピン型水管群を
有する廃熱ボイラのコストアツプの要因となつて
いた。
に収めるために、ガスの流れ方向のピツチをでき
るだけ詰めて構成するのがよいとされ、わざわざ
肌用性のない曲げ半径の小さいリターンベンドが
必要となり、このことがまたヘアピン型水管群を
有する廃熱ボイラのコストアツプの要因となつて
いた。
更にこの種廃熱ボイラを自然循環で設計する場
合は、曲げ半径の小さいリターンベンドほど管内
の流動抵抗が大きくなり、そのため沸騰伝熱上安
全な循環比が取り難いという問題点があつた。
合は、曲げ半径の小さいリターンベンドほど管内
の流動抵抗が大きくなり、そのため沸騰伝熱上安
全な循環比が取り難いという問題点があつた。
本発明をこの廃熱ボイラに適用することによつ
て、水平置水管群の配列とピツチとをＬ／Ｄ＝
1.8〜2.5、Ｈ／Ｄ＝1.2〜1.7でごばん目配列の構
成にすると、従来とられて来たＬ／Ｄ＝1.5程度
の廃熱ボイラより水管群の伝熱性能が著しく向上
し、水管の本数も、全水管の占有容積も低減して
大きなコストダウンが達成される。
て、水平置水管群の配列とピツチとをＬ／Ｄ＝
1.8〜2.5、Ｈ／Ｄ＝1.2〜1.7でごばん目配列の構
成にすると、従来とられて来たＬ／Ｄ＝1.5程度
の廃熱ボイラより水管群の伝熱性能が著しく向上
し、水管の本数も、全水管の占有容積も低減して
大きなコストダウンが達成される。
更に、この場合は従来の廃熱ボイラに比較して
リターンベンドの曲げ半径も大きくなり、管内の
流動抵抗が減少して自然循環ボイラとして充分安
全な循環が得られる設計ができるようになつた。
リターンベンドの曲げ半径も大きくなり、管内の
流動抵抗が減少して自然循環ボイラとして充分安
全な循環が得られる設計ができるようになつた。
なお、この種廃熱ボイラは入口の排ガス温度も
低いこともあり、水管をフイン付管としたり、裸
管とフイン付管とを組合わせたりすると更に効果
的である。
低いこともあり、水管をフイン付管としたり、裸
管とフイン付管とを組合わせたりすると更に効果
的である。
本発明の効果を纒めると次の通りである。
本発明によつて、
(イ) 水管群を有するボイラの伝熱性能が極めて良
好となり、従来のＬ／Ｄ＝1.5程度の場合に比
較して水管本数が約40％、水管群の占有容積も
同様に約40％低減できるようになつた。これは
従来のピツチＬ／Ｄ＝1.5程度では水管後流に
ガス流れのデツドスペースができたため、むし
ろ管間距離をもつと離した方がよいためであ
る。
好となり、従来のＬ／Ｄ＝1.5程度の場合に比
較して水管本数が約40％、水管群の占有容積も
同様に約40％低減できるようになつた。これは
従来のピツチＬ／Ｄ＝1.5程度では水管後流に
ガス流れのデツドスペースができたため、むし
ろ管間距離をもつと離した方がよいためであ
る。
(ロ) 水管群の小型高性能化とともに水管群をとり
つけるためのヘツダやドラムの水管取付ピツチ
が広がることになるので、水管群を集中するヘ
ツダやドラムの強度が強くなり、それだけ肉厚
が薄くできて、ボイラ全体の小型、軽量化とコ
ストダウンが達成される大きな効果がある。
つけるためのヘツダやドラムの水管取付ピツチ
が広がることになるので、水管群を集中するヘ
ツダやドラムの強度が強くなり、それだけ肉厚
が薄くできて、ボイラ全体の小型、軽量化とコ
ストダウンが達成される大きな効果がある。
(ハ) 本発明の水管の配列によつて燃焼室内収熱水
管では水管後流にもガスが廻り込ンで燃焼が促
進されるともに接触伝熱性能も向上する。その
ためボイラ全体の大幅な小型化に寄与する効果
は大きい。
管では水管後流にもガスが廻り込ンで燃焼が促
進されるともに接触伝熱性能も向上する。その
ためボイラ全体の大幅な小型化に寄与する効果
は大きい。
(ニ) 従来の水平値ヘアピン型廃熱水管ボイラのよ
うに汎用性のない曲げ半径の小さなリターンベ
ンドの水管を使用する必要がなく、水管群の伝
熱性能が向上し、水管の本数も全水管の占有容
積も低減されるためボイラのコストダウンの効
果は著しく大きい。
うに汎用性のない曲げ半径の小さなリターンベ
ンドの水管を使用する必要がなく、水管群の伝
熱性能が向上し、水管の本数も全水管の占有容
積も低減されるためボイラのコストダウンの効
果は著しく大きい。
(ホ) また従来の廃熱ボイラに比較してリターンベ
ンドの曲げ半径が大きく取れ、水管内の流動抵
抗が減少し、自然循環ボイラとしても充分安全
な循環比が得られる設計をなし得るようになつ
た。
ンドの曲げ半径が大きく取れ、水管内の流動抵
抗が減少し、自然循環ボイラとしても充分安全
な循環比が得られる設計をなし得るようになつ
た。
第１図Ａは水管群のごばん目配列を示す模型的
横断面図、第１図Ｂ，Ｃは水管群のごばん目配列
における水管まわりのガスの流れを示す模型的横
断面図でＢは水管と水管との間にデツドスペース
がある場合、Ｃはデツドスペースの無い場合を示
す。第１図Ｄは水管の千鳥状配列の模型的横断面
図、第２図Ａ，ＢはＬ／Ｄの変化による平均熱伝
達率αの変化Ａ及び同Ｌ／Ｄの変化によるα×
ａ。の変化Ｂをそれぞれ示す図、第３図Ａ，Ｂは
従来の水管ボイラの一例を示すものでＡは概略縦
断面図、Ｂは水管部分の概略横断面図、第４図は
本発明のたて水管群を有する水管ボイラの一実施
例の燃焼室内収熱水管群部及び接触水管群の概略
横断面図を示す図、第５図は水管の立配置の場合
の本発明の一実施例の縦断面図、第６図Ａ，Ｂは
本発明の他の実施例で水平置ヘアピン型廃熱水管
ボイラの概略縦断面図Ａ及び同水管部の横断面図
Ｂを示す。 １……ガスの廻り込まないデツトスペース、２
……ガスの廻り込むスペース、３……水管、４…
…接触水管、５……燃焼室内収熱水管、６……排
ガス入口、７……ドラム、８……降水管、９，１
０……ヘツダ。
横断面図、第１図Ｂ，Ｃは水管群のごばん目配列
における水管まわりのガスの流れを示す模型的横
断面図でＢは水管と水管との間にデツドスペース
がある場合、Ｃはデツドスペースの無い場合を示
す。第１図Ｄは水管の千鳥状配列の模型的横断面
図、第２図Ａ，ＢはＬ／Ｄの変化による平均熱伝
達率αの変化Ａ及び同Ｌ／Ｄの変化によるα×
ａ。の変化Ｂをそれぞれ示す図、第３図Ａ，Ｂは
従来の水管ボイラの一例を示すものでＡは概略縦
断面図、Ｂは水管部分の概略横断面図、第４図は
本発明のたて水管群を有する水管ボイラの一実施
例の燃焼室内収熱水管群部及び接触水管群の概略
横断面図を示す図、第５図は水管の立配置の場合
の本発明の一実施例の縦断面図、第６図Ａ，Ｂは
本発明の他の実施例で水平置ヘアピン型廃熱水管
ボイラの概略縦断面図Ａ及び同水管部の横断面図
Ｂを示す。 １……ガスの廻り込まないデツトスペース、２
……ガスの廻り込むスペース、３……水管、４…
…接触水管、５……燃焼室内収熱水管、６……排
ガス入口、７……ドラム、８……降水管、９，１
０……ヘツダ。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 燃焼室内又は対流伝熱部内に水管群を有する
ボイラにおいて、水管群のガス流れ方向のピツチ
をＬ（mm）、水管の外径をＤ（mm）とするとき、水
管群の二列目以降のＬ／Ｄを1.8以上、2.5以下と
し、かつガス流れ方向の水管群の一列目と二列目
だけのＬ／Ｄを３程度として、水管群をごばん目
配列にしたことを特徴とする水管群を有するボイ
ラ。 ２ 請求項１において、水管群のガス流れに直角
方向のピツチをＨ（mm）とするとき、1.2≦Ｈ／Ｄ
≦1.7としたことを特徴とする請求項１記載の水
管群を有するボイラ。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63333970A JPH02178502A (ja) | 1988-12-29 | 1988-12-29 | 水管群を有するボイラ |
| DE3943223A DE3943223A1 (de) | 1988-12-29 | 1989-12-23 | Wasserrohrkessel |
| US07/595,370 US5050541A (en) | 1988-12-29 | 1990-10-09 | Boiler equipped with water tubes |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63333970A JPH02178502A (ja) | 1988-12-29 | 1988-12-29 | 水管群を有するボイラ |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9254119A Division JP2948180B2 (ja) | 1997-09-04 | 1997-09-04 | 燃焼室内にごばん目配列に置かれた水管群を有するボイラ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02178502A JPH02178502A (ja) | 1990-07-11 |
| JPH0573961B2 true JPH0573961B2 (ja) | 1993-10-15 |
Family
ID=18272028
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63333970A Granted JPH02178502A (ja) | 1988-12-29 | 1988-12-29 | 水管群を有するボイラ |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5050541A (ja) |
| JP (1) | JPH02178502A (ja) |
| DE (1) | DE3943223A1 (ja) |
Families Citing this family (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2628237B2 (ja) * | 1991-05-31 | 1997-07-09 | 株式会社ヒラカワガイダム | 水管群を有するボイラ |
| JP2565437B2 (ja) * | 1991-09-03 | 1996-12-18 | 株式会社ヒラカワガイダム | 管巣燃焼型コンバスタ−を備えたガスタ−ビン装置 |
| JP2632635B2 (ja) * | 1993-02-25 | 1997-07-23 | 株式会社ヒラカワガイダム | 水管群を有するボイラの燃焼装置と該燃焼装置を使用するボイラの燃焼方法 |
| US5397099A (en) * | 1993-03-31 | 1995-03-14 | Pilolla; Joseph J. | Sink arrangement with faucet having dual operational mode |
| JPH09145001A (ja) * | 1995-11-20 | 1997-06-06 | Tokyo Gas Co Ltd | 水管式ボイラ及びその燃焼方法 |
| US5984662A (en) * | 1997-07-31 | 1999-11-16 | Superior Fireplace Company | Karman vortex generating burner assembly |
| DE102008038658A1 (de) * | 2008-08-12 | 2010-02-18 | Gea Air Treatment Gmbh | Rohrbündelwärmetauscher |
| EP2735790B1 (en) * | 2011-07-22 | 2021-01-13 | IHI Corporation | Tower boiler |
| US11135547B1 (en) * | 2012-11-09 | 2021-10-05 | Arkansas State University—Jonesboro | Air cooled condensing heat exchanger system with acid condensate neutralizer |
| US10010810B1 (en) * | 2012-11-09 | 2018-07-03 | Arkansas State University—Jonesboro | Condensing heat exchanger system |
| WO2014108980A1 (ja) * | 2013-01-10 | 2014-07-17 | パナソニック株式会社 | ランキンサイクル装置及び熱電併給システム |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS55134202A (en) * | 1979-04-04 | 1980-10-18 | Babcock Hitachi Kk | Combustion furnace |
| JPS5716059U (ja) * | 1980-06-30 | 1982-01-27 | ||
| JPS59115996A (ja) * | 1982-12-21 | 1984-07-04 | Toshiba Corp | 排熱回収熱交換器 |
| JPS6017971A (ja) * | 1983-07-12 | 1985-01-29 | Canon Inc | 電気−機械変換素子 |
Family Cites Families (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE409903C (de) * | 1925-02-18 | Saechsische Maschinenfabrik Vo | Rohranordnung fuer Steilrohrkessel | |
| US1584322A (en) * | 1922-07-29 | 1926-05-11 | John C Parker | Steam boiler |
| CH164945A (de) * | 1933-01-14 | 1933-10-31 | Simmen Oscar | Rohrbündel für Wärmeaustauschvorrichtungen. |
| US2192941A (en) * | 1938-01-31 | 1940-03-12 | Thorvald A Solberg | Means for applying heat to the water tubes of boilers |
| US3134430A (en) * | 1960-03-21 | 1964-05-26 | Ind Cie Kleinewefers Konstrukt | Metallic recuperator for high waste gas temperatures |
| US3156296A (en) * | 1960-12-05 | 1964-11-10 | C Aug Schmidt Sohne G M B H Ma | High pressure pre-heater for feed water |
| JPH02272207A (ja) * | 1988-09-10 | 1990-11-07 | Kansai Electric Power Co Inc:The | 水管式ボイラとその燃焼方法 |
-
1988
- 1988-12-29 JP JP63333970A patent/JPH02178502A/ja active Granted
-
1989
- 1989-12-23 DE DE3943223A patent/DE3943223A1/de not_active Ceased
-
1990
- 1990-10-09 US US07/595,370 patent/US5050541A/en not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS55134202A (en) * | 1979-04-04 | 1980-10-18 | Babcock Hitachi Kk | Combustion furnace |
| JPS5716059U (ja) * | 1980-06-30 | 1982-01-27 | ||
| JPS59115996A (ja) * | 1982-12-21 | 1984-07-04 | Toshiba Corp | 排熱回収熱交換器 |
| JPS6017971A (ja) * | 1983-07-12 | 1985-01-29 | Canon Inc | 電気−機械変換素子 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02178502A (ja) | 1990-07-11 |
| US5050541A (en) | 1991-09-24 |
| DE3943223A1 (de) | 1990-07-05 |
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Legal Events
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