JPH06272801A

JPH06272801A - 煙管ボイラ

Info

Publication number: JPH06272801A
Application number: JP5085687A
Authority: JP
Inventors: Tamotsu Miura; 保三浦
Original assignee: Miura Co Ltd
Current assignee: Miura Co Ltd
Priority date: 1993-03-19
Filing date: 1993-03-19
Publication date: 1994-09-27

Abstract

(57)【要約】【目的】バーナを煙管の入口開口部に対向させて配置
した煙管ボイラにおいて、この煙管入口、即ち、煙管と
管板との接合部近傍が過熱し、焼損することを防止する
こと。【構成】煙管ボイラにおいて、バーナ(4) と対向する
煙管(24a) 入口に、その煙管(24a) 入口の径より小径の
内径を有する保護部材(60)を配置した構造。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、煙管ボイラに関し、
更に詳しくは、煙管ボイラにおける煙管の過熱防止構造
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年において、設備費用に占める地価の
割合が高く、ボイラや工作機械等の産業機器・設備の設
置スペースの確保が困難であり、ボイラ等においても、
小型高能率のものが要望されている。上記ボイラ缶体、
特に炉筒煙管式のボイラにおいては、実開昭５９−８０
０４号公報に開示されているように、煙道自体に、炉筒
（或は燃焼室）の機能をもたせ、煙管とは独立して形成
していた炉筒を省略し、設置スペースの縮小を図った所
謂煙管ボイラが提案されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
煙管ボイラは、煙管に燃料噴射部を臨ませ、この燃料噴
射部から噴射される燃料の流体エネルギーによって燃焼
用空気を上記煙管内に導入するものであって、一般的な
バーナを用いることはできず、バーナの汎用性に乏し
い。また、このような燃焼機構を有するため、燃焼の安
定性、制御に関しての問題があり、バーナのコスト、装
置の低ＮＯx 化においても問題が有る。

【０００４】また、バーナを煙管の入口開口部に対向さ
せて配置したものにおいては、煙管入口とバーナとの距
離によっては、この煙管入口、即ち、煙管と管板との接
合部近傍が過熱し、焼損する場合がある。一般に、煙管
ボイラにおいては、上記のような煙管と管板との接合部
内部は、水が充満しており缶内で発生した蒸気により高
圧になっているため、破損すると缶体の爆発等大事故に
つながる危険性が高い。

【０００５】

【課題を解決するための手段】この発明は、上記課題を
解決するためになされたもので、煙管ボイラにおいて、
バーナ(4) と対向する煙管の入口に、その煙管入口の径
より小径の内径を有する保護部材を配置してあることを
特徴とし、特に、バーナを設けた第１燃焼室と、この第
１燃焼室に連通し、一端を上記バーナと所定の間隔を存
して配置し、他端を第２燃焼室に臨ませてなる第１煙管
群と、この第２燃焼室を挟んで第１煙管群と対向する側
に連接される第２煙管群とを備え、少なくとも、上記第
１煙管群、第２燃焼室、第２煙管群を外筒によって囲撓
してなる缶体を備えている煙管ボイラに用いて好適であ
る。

【０００６】

【実施例】以下、図１〜４を参照しながら、この発明に
係る煙管ボイラの一実施例について説明する。図１，２
において、(1) は、フランジ(2) を有する混合ガス筒、
(3) は、バーナアッセンブリ、(21)は両端にフランジ(2
2)(23)を有する燃焼筒、(25)は両端にフランジを兼ねる
管板(26)(27)を有する缶体、(35)は、煙突(34)を有する
煙突台である。

【０００７】上記混合ガス筒(1) は、その上流側（図中
左側）から燃焼ガスと燃焼用空気を予め混合した混合ガ
スが供給される。

【０００８】上記燃焼筒(21)は、ボイラの燃焼室を構成
するものであって、この燃焼筒(21)の一方のフランジ(2
2)と上記混合ガス筒(1) のフランジ(2) との間に、バー
ナアッセンブリ(3) を挟持した状態でボルトなどによっ
て固定してある。

【０００９】上記缶体(25)は、図１に示すように一方の
管板(26)と中間仕切板(28)との間に複数の煙管(24a) を
配置して第１の煙管群(24A) を構成すると共に、管板(2
7)と中間仕切板(29)との間にも多数の煙管(24b) を配置
して第２の煙管群(24B) を構成し、これら第１，第２煙
管群(24A)(24B)の外周を円筒状外筒(30)で覆うことで、
それらの煙管(24a)(24b)外側と外筒(30)間に液体貯溜空
間を形成し、外筒(30)に水を供給する水流入口(31)と湯
を外部に供給する湯流出口(32)を形成している。

【００１０】上記バーナアッセンブリ(3) と対向する第
１煙管群(24A) の各煙管(24a) の開口部には、この煙管
(24a) の内側に嵌入し得る外径を有し、この煙管(24a)
の内径（即ち、煙道の直径）より小径の穴径を有する保
護部材(60)を配置してある。この保護部材(60)は、図示
する実施例においては、管状の部材に構成してあり、上
記煙管(24a) の開口部に着脱可能に嵌入してある。

【００１１】上記中間仕切板(28)(29)間に形成される空
間は第２燃焼室(33B) で、燃焼筒(21)により形成される
第１燃焼室(33A) の下流側に形成される。この第２燃焼
室(33B) 内において、その入口部分での燃焼ガス温度が
おおよそ摂氏1100〜1400度、より好ましくは、摂氏1200
〜1300度の範囲内に納まるように各部の寸法、形状を設
定すると共に、バーナ(4) の機種、燃焼容量を設定す
る。

【００１２】上記缶体(25)の各管板(26)(27)は、上述し
たように、フランジの機能を持たせてあり、一方側の管
板(26)は燃焼筒(21)のフランジ(23)に結合され、他方側
の管板(27)は、煙突(34)を有する煙突台(35)のフランジ
(36)に結合される。

【００１３】図中の参照番号(37)(37)は、平板を捩じる
ことによって形成した公知の乱流促進体である。

【００１４】ここで上記燃焼筒(21)の長手方向（ガス流
通方向）の長さは、後述するようにバーナ(4) の火炎形
成側の面と煙管群(24A) の端部との距離を規定するため
に、ＮＯx やＣＯの発生に大なる影響を与えるが、この
実施例の構造によれば、燃焼筒(21)の長さの調整で前記
距離を容易に調整できる。

【００１５】上記バーナアッセンブリ(3) は、バーナ
(4) とこのバーナ(4) を保持し、ボイラへの取付の便宜
のためのバーナ固定板(10)とで構成されており、バーナ
(4) は、図３，４に示すように、平板(5) と波板(6) と
を螺旋状にに巻回して円筒状に形成した所謂コルゲート
型バーナエレメント(8) 、並びに、このバーナエレメン
ト(8) の火炎形成側の面に接合する一枚の鋼鉄製の円形
状の保炎板(9) とから構成される。尚、上記保炎板(9)
の炎孔の配置構成は図４に示すように構成されている。
即ち、中心部に大径の円形状炎孔部(14)を配し、その外
周に半径方向分離部(15)を挟んで同心円状をなす周方向
分離部(16)(16)によって複数に分割した第１列円弧状炎
孔部(17)(17)を配し、更にその外周に半径方向分離部(1
8)を挟んで第１列円弧状炎孔部(17)よりも大径の同心円
状をなす周方向分離部(19)(19)によって複数に分割した
第２列円弧状炎孔部(20)(20)を配している。そして、円
形状炎孔部(14)の内径Ｒ₁ 、第１列円弧状炎孔部(17)の
半径方向幅Ｒ₂ 、並びに、第２列円弧状炎孔部(20)の半
径方向幅Ｒ₃ の関係は外周のものほど小さくし、バーナ
中心に高さの高い幅の大きい炎を形成し、その周縁に順
次高さが低く幅の小さい炎（袖火）を形成し、振動燃焼
の少ない安定した燃焼を行えるように構成している。
又、異なる炎孔部の分離部(16)(16)、(19)(19)が半径方
向に重ならないように配置することで、外側列の炎孔部
による火炎と内側列の炎孔部による火炎とが結合一体化
しないように構成している。

【００１６】上記構成において、その作用を説明する。
まず、混合ガス筒(1) に供給した予混合気はバーナ(4)
の火炎形成側面から第１燃焼室(33A) に噴出し、この第
１燃焼室(33A) 内で燃焼する。この時、バーナ(4) では
炎孔部(14)(17)(20)によって分割火炎が形成され、この
分割火炎による低ＮＯx 燃焼が行われると共に、火炎は
第１煙管群(24A) によって急速に冷却され、この火炎冷
却により、thermal ＮＯx 生成が抑制される。

【００１７】また、このとき、高温の燃焼ガス（燃焼火
炎を含む）が第１煙管群(24A) の各煙管(24a) 内に向け
て流入するが、この燃焼ガスは、煙管(24a) よりも流路
の狭い保護部材(60)を通過した後、上記煙管(24a) 内に
流入する。この際に上記煙管(24a) 内における保護部材
(60)の後流側において、渦流が発生し、未燃成分が高温
の反応部分と撹拌混合されるため燃焼性能が向上する。
また、従来のような高温の燃焼ガスによる過熱は、流速
の高まる保護部材(60)の内周面で生じるため、煙管(24
a) と管板(26)との接合部近傍が過熱し、焼損すること
はなく、上記保護部材(60)が焼損した場合は、この保護
部材(60)は着脱可能に取付けてあるため、容易に交換で
きる。

【００１８】そして、燃焼火炎（燃焼ガス）は、第１煙
管群(24A) を通過して第２燃焼室(33B) 内に流入する
が、この第２燃焼室(33B) においては、前述のように入
口燃焼ガス温度がおおよそ摂氏1200〜1300度程度となっ
ており、そのため、煙管群(24A)(24B)部分での熱交換時
に充分酸化反応が進まなかったＣＯが、この第２燃焼室
(33B) での燃焼によってＣＯ2 に酸化され、低ＣＯ化が
実現される。また、上述のように摂氏1300度以下の温度
帯域での反応となるため、thermal ＮＯx の発生も抑制
できる。

【００１９】この第２燃焼室(33B) での燃焼ガスは、第
２煙管群(24B) を流通後、煙突台(35)、煙突(34)を経て
系外に排出される。

【００２０】この間に、水流入口(31)から流入した水は
第１，第２の煙管群(24A)(24B)並びに第２燃焼室(33B)
からの熱によって加熱され、温水化された後、湯流出口
(32)から外部へ供給される。

【００２１】尚、以上の実施例において、保護部材は、
各煙管(24a) の内部に嵌入し得る管状部材としたがこの
発明においては、保護部材は上記の形状に限らず、例え
ば、図５に示すように、管状の保護部材の端部に鍔を形
成したもの、または、図６に示すように平板状に形成
し、各煙管(24a) に対応する位置に各煙管(24a) の内径
よりも小径の貫通孔を形成したものでもよい。

【００２２】尚、上記実施例においては、バーナを、平
板と波板を組合わせてなる円筒状コルゲート型のバーナ
エレメントを用いたものとしているが、燃焼バーナはこ
のような形式のものに限らず、例えば、セラミック板等
に多数の予混合気噴出孔を設けたバーナエレメントを用
いたものであっても、気体燃料を用いる他の形式の燃焼
バーナ、液体燃料を用いる先混合式燃焼バーナ、気化燃
焼バーナ等であってもよい。

【００２３】また、以上の説明においては、この発明に
係る煙管ボイラを温水ボイラとしてあるが、蒸気ボイラ
にも適用可能であり、また、煙管を備えたボイラであれ
ば、炉筒煙管ボイラにおいても適用可能である。

【００２４】

【発明の効果】この発明に係る煙管ボイラによれば、そ
の煙管入口に、その煙管入口の径より小径の内径を有す
る保護部材を配置したことにより、煙管内に向けて流入
する高温の燃焼ガス（燃焼火炎を含む）による煙管と管
板との接合部近傍の過熱、焼損が有効に防止でき、上記
保護部材が焼損したとしても、この保護部材を着脱可能
に取付けてあるため、容易に交換できるため、従来のよ
うな煙管と管板との接合部近傍の過熱・焼損による事故
を防止できる。

【００２５】しかも、この発明に係る煙管ボイラによれ
ば、その煙管入口に、その煙管入口の径より小径の内径
を有する保護部材を配置したことにより、上記煙管内に
おける保護部材の後流側において、渦流が発生し、未燃
成分が高温の反応部分と撹拌混合されるため燃焼性能が
向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に係る煙管ボイラの一実施例を示す
縦断側面図である。

【図２】この発明に係る煙管ボイラの煙管の配置図で
ある。

【図３】上記実施例におけるバーナの一例を示す要部
の正面図である。

【図４】上記バーナを構成する炎孔板の一例を示す正
面図である。

【図５】この発明に係る煙管ボイラの他の実施例を示
す要部の拡大断面図である。

【図６】この発明に係る煙管ボイラの他の実施例を示
す要部の拡大断面図である。

【符号の説明】

(4) バーナ (21) 燃焼筒 (24A) 第１煙管群 (24a) 第１煙管群の煙管 (24B) 第２煙管群 (24b) 第２煙管群の煙管 (25) 缶体 (26) 管板 (27) 管板 (30) 外筒 (33A) 第１燃焼室 (33B) 第２燃焼室 (60) 保護部材

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】煙管ボイラにおいて、バーナ(4) と対向
する煙管(24a) 入口に、その煙管(24a) 入口の径より小
径の内径を有する保護部材(60)を配置してあることを特
徴とする煙管ボイラ。
【請求項２】上記煙管ボイラが、バーナ(4) を設けた
第１燃焼室(33A) と、この第１燃焼室(33A) に連通し、
一端を上記バーナ(4) と所定の間隔を存して配置し、他
端を第２燃焼室(33B) に臨ませてなる第１煙管群(24A)
と、この第２燃焼室(33B) を挟んで第１煙管群(24A) と
対向する側に連接される第２煙管群(24B) とを備え、少
なくとも、上記第１煙管群(24A) 、第２燃焼室(33B) 、
第２煙管群(24B) を外筒(30)によって囲撓してなる缶体
(25)を備えていることを特徴とする請求項１記載の煙管
ボイラ。
【請求項３】上記第２燃焼室(33B) 入口での燃焼ガス
温度をおおよそ1100〜1400度の範囲に規定すべく第１煙
管群(24A) の煙管(24a)の長さ、径、並びに、本数を規
定したことを特徴とする請求項２記載の煙管ボイラ。