JPH0630603U - 多管式貫流ボイラ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 燃焼ガス通路のガス入口部側における加熱管
の収熱量を低下させて熱応力を減少させ、耐久性に優れ
た多管式貫流ボイラを提供する。 【構成】 バーナが内部に臨む燃焼室１と、上部管寄せ
および下部管寄せで上下端部を支持して前記燃焼室１の
周りに環状に配列されると共に外周部に複数の伝熱フィ
ン１２，１３を形成した複数の内列加熱管２および該内
列加熱管２の外方の外列加熱管３と、隣接する内列加熱
管２同士および外列加熱管３同士を接続する内列シール
ドフィン８および外列シールドフィン９により、前記内
列加熱管２と外列加熱管３の間に形成した燃焼ガス通路
４と、該燃焼ガス通路４に前記燃焼室１内の燃焼ガスを
導くために前記内列加熱管２側に設けたガス入口部１０
と、前記燃焼ガス通路４に流れる燃焼ガスを外部に排出
するために前記外列加熱管３側に設けたガス出口部とを
有する多管式貫流ボイラにおいて、前記ガス入口部１０
近傍の内列加熱管２および外列加熱管３のうち何本か
は、伝熱フィン１２，１３のないフィンなし内列加熱管
２ａおよびフィンなし外列加熱管３ａとした。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、燃焼室の周りに環状に配列した多数の内列加熱管と外列加熱管の間 に燃焼ガス通路を有する多管式貫流ボイラに関するものであり、特に、内列加熱 管の構造に特徴のある多管式貫流ボイラに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】

図１０は従来例に係る多管式貫流ボイラの縦断面図、図１１は図１０の多管式 貫流ボイラのガス入口部近傍の部分の拡大平面図、図１２はガス入口部を中心と した内列加熱管の展開図、図１３は内列加熱管の斜視図を示す。

【０００３】 これらの図において、１は燃焼室、２は該燃焼室１の周りに環状に立設、配列 した多数の内列加熱管、３は多数の内列加熱管２を結んで形成された環状部の外 周に内列加熱管２と同じように環状に立設、配列した多数の外列加熱管、４は燃 焼室１から出た燃焼ガスが矢印ａ方向（図１１）に流れるよう多数の内列加熱管 ２と外列加熱管３の間に環状に形成された燃焼ガス通路、５は内列加熱管２と外 列加熱管３の上部を支持している環状の上部管寄せ、６は同様の下部管寄せ、７ は上部管寄せ５の中心部から燃焼室１へ向けて垂直に配設されたバーナ、８は隣 接する内列加熱管２，２同士を接続する内列シールドフィン、９は同様の外列シ ールドフィンである。この内列シールドフィン８は燃焼室１と燃焼ガス通路４を 遮蔽し、外列シールドフィン９は燃焼ガス通路４と外部を遮蔽している。

【０００４】 １０は図１１に示すように、隣接する３箇所に内列シールドフィン８を設けな いことで形成した、燃焼ガス通路４のガス入口部であり、同様にして外列加熱管 ３側には後述する図１に符号１１で示すように、ガス入口部１０に対して略１８ ０度位相をずらしてガス出口部が形成してある。１２は図１３に示すように、内 列加熱管２の外周部の上下にこの例では４段に亘って設けた伝熱フィンであり、 一方、図１１に示すように外列加熱管３にも同様の伝熱フィン１３が設けてある 。これら伝熱フィン１２，１３は対向して燃焼ガス通路４に向け突出しており、 燃焼ガス通路４内を流れる燃焼ガスからの内列加熱管２、外列加熱管３への収熱 量を高めている。

【０００５】 このような構成の多管式貫流ボイラにおいて、バーナ７から噴射される燃料が 燃焼することにより生成した燃焼室１内の高温の燃焼ガスは、ガス入口部１０か ら燃焼ガス通路４に流入し、内列加熱管２および外列加熱管３を加熱しながらガ ス出口部に至り、外部に排出される。

【０００６】 このことにより、下部管寄せ６から内列加熱管２および外列加熱管３に取り入 れた水を加熱し、上部管寄せ５から蒸気を取り出すことができる。

【０００７】

【考案が解決しようとする課題】

ところで従来の多管式貫流ボイラにおいては、燃焼ガス通路のガス入口部に近 い位置ほど燃焼ガス温度が高くなるので、ガス出口部側の加熱管の収熱量よりも ガス入口部側の加熱管（なお単に加熱管といった場合は内列加熱管２と外列加熱 管３を総称している。）の収熱量が多くなる。従ってボイラ運転中に適切な水処 理を怠ると、ガス入口部付近の加熱管、特に内列加熱管にスケールが多く付着し 、これが原因で加熱管メタル温度を上昇させ、熱応力の増大およびこれに伴う缶 体損傷等のトラブルが発生する不具合があった。

【０００８】 本考案はこのような背景に基づいてなされたものであり、上記従来装置の欠点 を解消し、燃焼ガス通路のガス入口部側に位置する加熱管の収熱量を下げること により燃焼ガス通路のガス入口部側とガス出口部側における加熱管の収熱量の極 端なアンバランスをなくし、耐久性に優れた多管式貫流ボイラを提供することを 目的とするものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】

上記目的は、バーナが上方から内部に臨む燃焼室と、上部管寄せおよび下部管 寄せで上下端部を支持して前記燃焼室の周りに環状に配列されると共に外周部に 前記燃焼室外へ向けて伝熱フィンを突出させた複数の内列加熱管および該複数の 内列加熱管により形成された環状部の外周側に環状に配列されると共に外周部に 前記内列加熱管側へ向けて伝熱フィンを突出させた複数の外列加熱管と、隣接す る内列加熱管同士および外列加熱管同士を接続する内列シールドフィンおよび外 列シールドフィンと前記内列加熱管および外列加熱管とにより、前記内列加熱管 と外列加熱管の間に形成した燃焼ガス通路と、該燃焼ガス通路に前記燃焼室内の 燃焼ガスを導くために前記内列加熱管側に設けたガス入口部と、前記燃焼ガス通 路に流れる燃焼ガスを外部に排出するために前記外列加熱管側に設けたガス出口 部とを有する多管式貫流ボイラにおいて、少なくとも前記ガス入口部近傍の内列 加熱管のうち何本かは伝熱フィンのないフィンなし内列加熱管とした第１の手段 により達成される。

【００１０】 また上記目的は、第１の手段におけるガス入口部近傍の前記フィンなし内列加 熱管に続いてガス入口部側からガス出口部側に向かって徐々に前記伝熱フィンの 数を多くした所要数の内列加熱管を配列した第２の手段により達成される。

【００１１】 さらに上記目的は、バーナが上方から内部に臨む燃焼室と、上部管寄せおよび 下部管寄せで上下端部を支持して前記燃焼室の周りに環状に配列されると共に外 周部に前記燃焼室外へ向けて伝熱フィンを突出させた複数の内列加熱管および該 複数の内列加熱管により形成される環状部の外周側に環状に配列されると共に外 周部に前記内列加熱管側へ向けて伝熱フィンを突出させた複数の外列加熱管と、 隣接する内列加熱管同士および外列加熱管同士を接続する内列シールドフィンお よび外列シールドフィンと前記内列加熱管および外列加熱管とにより、前記内列 加熱管と外列加熱管の間に形成した燃焼ガス通路と、該燃焼ガス通路に前記燃焼 室内の燃焼ガスを導くために前記内列加熱管側に設けたガス入口部と、前記燃焼 ガス通路に流れる燃焼ガスを外部に排出するために前記外列加熱管側に設けたガ ス出口部とを有する多管式貫流ボイラにおいて、少なくとも前記ガス入口部近傍 の内列加熱管のうち何本かは、ガス入口部側からガス出口部側に向かって徐々に 伝熱フィンの数が多くなっている第３の手段により達成される。

【００１２】

【作用】

第１、第２、第３の何れの手段においても、燃焼室からの燃焼ガスは、ガス入 口部より燃焼ガス通路を通り、ガス出口部より排出される。燃焼ガスは燃焼ガス 通路を通る際、各加熱管内の水を加熱して蒸発させるが、第１、第２、第３の何 れの手段においても、ガス入口部側の各加熱管の収熱量が減少するため、ガス入 口部側の各加熱管の熱応力が減少する。

【００１３】

【実施例】

以下、本考案の実施例を図面に基づいて説明する。なお、図１０ないし図１３ に示す従来例と同一もしくは同一とみなせる個所には同一符号を付して重複する 説明は省略する。

【００１４】 図１は第１の実施例に係る多管式貫流ボイラの横断平面図、図２は図１の多管 式貫流ボイラのガス入口部の拡大平面図（図１１に対応）、図３はそのガス入口 部を中心にした内列加熱管の展開図（図１２に対応）、図４は加熱管の収熱量特 性図である。

【００１５】 この実施例では、ガス入口部１０を中心とした左右対称位置の内列加熱管２の うち、ガス入口部１０側から各２個の内列加熱管２の伝熱フィン１２をなくして 、フィンなし内列加熱管２ａを構成したものである。また、同様にガス入口部１ ０近傍の３本の外列加熱管３も、伝熱フィン１３をなくして、フィンなし外列加 熱管３ａを構成している。而して、フィンなし内列加熱管２ａおよびフィンなし 外列加熱管３ａ以外の内列加熱管２および外列加熱管３に設ける伝熱フィン１２ および伝熱フィン１３は各管に対して夫々同じ数ずつ設けられている。

【００１６】 なお、図１に示すように、内列加熱管２により形成される環状部の中心Ｏ₁と 外列加熱管３により形成される環状部の中心Ｏ₂とはガス入口部１０側の燃焼ガ ス通路４の幅が広くなり、ガス出口部１１側の燃焼ガス通路４の幅が狭くなるよ う、平面的に見てｅだけずれている。これは、燃焼ガスはガス入口部１０側から ガス出口部１１側へ流れるにつれて温度が降下し、体積が縮小するため、ガス入 口部１０側とガス出口部１１側でガス流速を略同じにし、即ち従来の場合よりも ガス出口部１１側の燃焼ガスの流速を遅くし、ガス出口部１１側の加熱管２，３ の収熱量を上げるように配慮したためである。

【００１７】 次にその作用を説明する。

【００１８】 図示しない押込通風機によって燃焼室１内の燃焼ガスをガス入口部１０から燃 焼ガス通路４に矢印ａのごとく送り出し、加熱管に収熱させるが、ガス入口部１ ０側のフィンなし内列加熱管２ａ部分およびフィンなし外列加熱管３ａ部分での 収熱量は伝熱フィン１２，１３がない分だけ少なくなるので、その分、ガス出口 部１１側の内列加熱管２および外列加熱管３の収熱量は相対的に大きくなり、ガ ス入口部１０側とガス出口部１１側とで、従来程極端な収熱量のアンバンランス が生じることがない。

【００１９】 図４において、実線イは本実施例による加熱管１本当たりの収熱量、破線ロは 従来例による同、収熱量を示し、ガス入口部１０とガス出口部１１の加熱管の収 熱量の差は、図から本実施例の方が小さくなっていることが判る。即ち、ガス入 口部１０近傍の加熱管の収熱量を従来よりも低く抑え、逆にガス出口部１１近傍 の加熱管の収熱量を従来よりも上げて、加熱管１本当たりの収熱量の極端なアン バランスをなくしている。なお、本実施例の加熱管１本当りの収熱量は図４に示 すようにガス入口部１０からガス出口部１１へ至る中途で若干上に凸になってい るが、これは伝熱フィン１２，１３により急激に熱吸収が行われるためである。

【００２０】 図５は第２の実施例に係る多管式貫流ボイラのガス入口部の拡大平面図（図２ に対応）、図６はガス入口部を中心にした内列加熱管の展開図（図３に対応）、 図７は加熱管の収熱量特性図（図４に対応）である。

【００２１】 この実施例においては、ガス入口部１０側の内列加熱管２からガス出口部１１ 側に向かって伝熱フィン１２の数を徐々に多くしたものである。具体的には、ガ ス入口部１０の２本のフィンなし内列加熱管２ａに次いで伝熱フィン１２が２個 の内列加熱管２、伝熱フィン１２が４個の内列加熱管２、そして、通常の６個の 伝熱フィン１２を有する内列加熱管２をガス入口部１０側からガス出口部１１側 へ向って順に配列している（外列加熱管３も略同様である。ただし、伝熱フィン １３のないフィンなし外列加熱管３ａは５本である。）。

【００２２】 この場合には図７の実線ハに示すように、ガス入口部１０側からガス出口部１ １側に向かって各加熱管の収熱量のカーブはなだらかなものとなる。なお、実線 ハは本実施例の場合の収熱量を示し、破線ニは従来の場合の収熱量を示す。

【００２３】 図８は第３の実施例に係る多管式貫流ボイラのガス入口部の拡大平面図（図２ に対応）、図９はそのガス入口部を中心にした内列加熱管の展開図（図３に対応 ）である。

【００２４】 この実施例においては、ガス入口部１０部を中心として左右各３個の加熱管２ の伝熱フィン１２の数をガス入口部１０ガス出口部１１へ向い順次１個、２個、 ４個と多くしたものである。そしてそれ以外は通常の６個の伝熱フィン１２を有 する内列加熱管２としている（外列加熱管３についても略同様である。ただし、 伝熱フィン１２を１個とする外列加熱管３は１本もしくは３本とする。）。

【００２５】 この場合も、前記各実施例と同様にガス入口部１０側とガス出口部１１側とで 各加熱管の収熱量の極端なアンバランスを抑えることができる。

【００２６】

【考案の効果】

以上説明したように、請求項１ないし３記載の考案によれば、ガス入口部近傍 の少なくとも内列加熱管の伝熱フィンをなくすかあるいはその数を減らすように したので、ガス入口部近傍の加熱管だけが極端に収熱して高温になるのを抑え、 結果的に熱応力の低減が可能となって加熱管の破損等のトラブルを未然に防止す ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の第１の実施例に係る多管式貫流ボイラ
の横断平面図である。

【図２】本考案の第１の実施例に係る多管式貫流ボイラ
のガス入口部の拡大平面図である。

【図３】本考案の第１の実施例に係る多管式貫流ボイラ
のガス入口部を中心にした内列加熱管の展開図である。

【図４】本考案の第１の実施例に係る加熱管の収熱量特
性図である。

【図５】本考案の第２の実施例に係る多管式貫流ボイラ
のガス入口部の拡大平面図である。

【図６】本考案の第２の実施例に係る多管式貫流ボイラ
のガス入口部を中心にした内列加熱管の展開図である。

【図７】本考案の第２の実施例に係る加熱管の収熱量特
性図である。

【図８】本考案の第３の実施例に係る多管式貫流ボイラ
のガス入口部の拡大平面図である。

【図９】本考案の第３の実施例に係る多管式貫流ボイラ
のガス入口部を中心にした内列加熱管の展開図である。

【図１０】従来例に係る多管式貫流ボイラの縦断面図で
ある。

【図１１】図１０の多管式貫流ボイラのガス入口部の拡
大平面図である。

【図１２】従来例に係る多管式貫流ボイラのガス入口部
を中心とした内列加熱管の展開図である。

【図１３】従来例に係る多管式貫流ボイラの内列加熱管
の斜視図である。

【符号の説明】

１ 燃焼室 ２ 内列加熱管 ２ａ フィンなし内列加熱管 ３ 外列加熱管 ４ 燃焼ガス通路 ５ 上部管寄せ ６ 下部管寄せ ７ バーナ ８ 内列シールドフィン ９ 外列シールドフィン １０ ガス入口部 １１ ガス出口部 １２，１３ 伝熱フィン

Claims (3)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 バーナが上方から内部に臨む燃焼室と、
   上部管寄せおよび下部管寄せで上下端部を支持して前記
   燃焼室の周りに環状に配列されると共に外周部に前記燃
   焼室外へ向けて伝熱フィンを突出させた複数の内列加熱
   管および該複数の内列加熱管により形成された環状部の
   外周側に環状に配列されると共に外周部に前記内列加熱
   管側へ向けて伝熱フィンを突出させた複数の外列加熱管
   と、隣接する内列加熱管同士および外列加熱管同士を接
   続する内列シールドフィンおよび外列シールドフィンと
   前記内列加熱管および外列加熱管とにより、前記内列加
   熱管と外列加熱管の間に形成した燃焼ガス通路と、該燃
   焼ガス通路に前記燃焼室内の燃焼ガスを導くために前記
   内列加熱管側に設けたガス入口部と、前記燃焼ガス通路
   に流れる燃焼ガスを外部に排出するために前記外列加熱
   管側に設けたガス出口部とを有する多管式貫流ボイラに
   おいて、少なくとも前記ガス入口部近傍の内列加熱管の
   うち何本かは伝熱フィンのないフィンなし内列加熱管と
   したことを特徴とする多管式貫流ボイラ。
2. 【請求項２】 ガス入口部近傍の前記フィンなし内列加
   熱管に続いてガス入口部側からガス出口部側に向かって
   徐々に前記伝熱フィンの数を多くした所要数の内列加熱
   管を配列した請求項１記載の多管式貫流ボイラ。
3. 【請求項３】 バーナが上方から内部に臨む燃焼室と、
   上部管寄せおよび下部管寄せで上下端部を支持して前記
   燃焼室の周りに環状に配列されると共に外周部に前記燃
   焼室外へ向けて伝熱フィンを突出させた複数の内列加熱
   管および該複数の内列加熱管により形成される環状部の
   外周側に環状に配列されると共に外周部に前記内列加熱
   管側へ向けて伝熱フィンを突出させた複数の外列加熱管
   と、隣接する内列加熱管同士および外列加熱管同士を接
   続する内列シールドフィンおよび外列シールドフィンと
   前記内列加熱管および外列加熱管とにより、前記内列加
   熱管と外列加熱管の間に形成した燃焼ガス通路と、該燃
   焼ガス通路に前記燃焼室内の燃焼ガスを導くために前記
   内列加熱管側に設けたガス入口部と、前記燃焼ガス通路
   に流れる燃焼ガスを外部に排出するために前記外列加熱
   管側に設けたガス出口部とを有する多管式貫流ボイラに
   おいて、少なくとも前記ガス入口部近傍の内列加熱管の
   うち何本かは、ガス入口部側からガス出口部側に向かっ
   て徐々に伝熱フィンの数が多くなっていることを特徴と
   する多管式貫流ボイラ。