JPH0674409A - 燃焼ガス再循環機構を備えたボイラシステム - Google Patents

燃焼ガス再循環機構を備えたボイラシステム

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JPH0674409A
JPH0674409A JP4203008A JP20300892A JPH0674409A JP H0674409 A JPH0674409 A JP H0674409A JP 4203008 A JP4203008 A JP 4203008A JP 20300892 A JP20300892 A JP 20300892A JP H0674409 A JPH0674409 A JP H0674409A
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heat transfer
combustion gas
combustion
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JP4203008A
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Osamu Tanaka
収 田中
Tetsushi Nakai
哲志 中井
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MIURA KENKYUSHO KK
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MIURA KENKYUSHO KK
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 燃焼ガスの再循環機構を缶体内部に組込むこ
とにより、燃焼性能向上、有害燃焼排気物生成量の低
減、並びに、缶体構造のコンパクト化を図ること。 【構成】 互いに平行をなす一対の伝熱管壁(10)(10)間
に複数の伝熱管(20)(20)…を配列すると共に、上記伝熱
管壁(10)(10)の一側開口部に燃焼バーナ(40)を配置し、
他側開口部に燃焼排ガス出口(C) を形成して、燃焼ガス
を伝熱管壁(10)(10)間に平行に流通させるように構成
し、上記伝熱管壁(10)(10)の燃焼ガス流れの上流側に、
燃焼ガス流れを主流経路(A) と還流経路(B) とに区画す
る隔壁(30)を設けたこと。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、燃焼ガスの再循環機
構により燃焼性能向上並びに有害燃焼排気物生成量の低
減を図ったボイラシステムに関するものである。
【0002】
【従来の技術】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等の一
層の低減が求められている。このような有害燃焼排気物
の低減化対策は種々提案されているが、その中には、燃
焼ガスを再循環させ、燃焼温度を低く制御することによ
り、NOx (特に、thermal NOx )の低減を図ったも
のが有る。このような排気ガス再循環方式のものとし
て、具体的には、燃焼バーナ自体で燃焼ガスの再循環を
行なうもの、缶体の外部に設けた排気ガス再循環経路に
よって行なう等がある。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記のよう
な燃焼ガス再循環方式においては、夫々、以下のような
問題を内在しているため、広く普及するには至っていな
い。
【0004】先ず、燃焼バーナ自体に燃焼ガスの再循環
機構を組込んだものは、燃焼バーナ自体の構造が複雑に
なると共に、燃焼バーナの燃焼ガス生成量と燃焼ガスの
循環量の調整が難しい。
【0005】次に、ボイラ缶体に燃焼ガスの再循環機構
を備えたものは、缶体の外部に新たに排気再循環用のダ
クトを増設する必要が有って、ボイラシステム自体の大
型化を招く。この問題は、特に蒸発量の小さな簡易クラ
ス、小型クラスにおいて重要な問題になっている。ま
た、上記のように缶体外部に排気ガス再循環用のダクト
を設けると、この内部を流通する燃焼ガスからの放熱量
は無視できないものとなり、熱効率の向上において障害
となる。従って、この発明が解決しようとする技術的課
題は、簡単な構造で燃焼ガスの再循環を行い、有害燃焼
排気物の低減化を図ったボイラシステムを提供すること
にある。
【0006】
【課題を解決するための手段】この発明は、上記の課題
を解決するためになされたものであって、具体的には、
互いに平行をなす一対の伝熱管壁間に複数の伝熱管を配
列すると共に、上記伝熱管壁の一側開口部に燃焼バーナ
を配置し、他側開口部に燃焼排ガス出口を形成して、燃
焼ガスを伝熱管壁間に平行に流通させるように構成し、
上記伝熱管壁の燃焼ガス流れの上流側に、燃焼ガス流れ
を主流経路と還流経路とに区画する隔壁を設けたことを
第1の特徴とし、更に、上記隔壁の後流側に燃焼ガスの
滞留空間部を形成したことを第2の特徴とする。
【0007】
【実施例】図1,2は、この発明に係る燃焼ガスの再循
環機構を備えたボイラシステムの一実施例を示すもので
ある。図面において、(10)は、多数の伝熱管(11)(11)…
を縦列配置して構成した伝熱管壁、(20)(20)…は、上記
伝熱管壁(10)(10)間に配列される複数の伝熱管、(40)
は、上記伝熱管壁(10)(10)間の一側開口部に配設した燃
焼バーナ、(C) は、上記伝熱管壁(10)(10)間の他側開口
部に形成した燃焼排ガス出口を示す。尚、上記伝熱管壁
(10)(10)を構成する伝熱管(11)(11)…及び伝熱管壁(10)
(10)間に配置する伝熱管(20)(20)…の上端並びに下端
は、それぞれ、図示しない上部ヘッダ及び下部ヘッダに
接続されている。
【0008】上記伝熱管壁(10)は、この実施例では、そ
れぞれ複数本の伝熱管(11)を適宜の間隔をおいて縦列配
置し、各伝熱管(11)(11)…の隙間を、これら伝熱管(11)
(11)…の軸線方向に沿って延びる平板状のフィン状部材
(12)(12)…で閉鎖した構成のもので、これら伝熱管壁(1
0)(10)は、実質上互いに平行をなすように適宜の間隔を
おいて配置される。
【0009】上記伝熱管壁(10)(10)間に配置される複数
の伝熱管(20)(20)…は、適宜の配列、例えば図示するよ
うに、2列の縦列配置で配置されており、伝熱管壁(10)
(10)の伝熱管(11)(11)…を含めて隣合う列の伝熱管同志
は千鳥状配置となっている。また、各伝熱管(11)(11)
…,(20)(20)…相互の間隔は、各伝熱管(11)(20)の直径
と略等しいか、それ以下に設定するのが好ましく、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。
【0010】上記の伝熱管壁(10)(10)間の伝熱管のう
ち、燃焼バーナ(40)の正面に位置する伝熱管(20)及びこ
の伝熱管(20)から燃焼ガス流通方向下流側に隣り合って
位置する伝熱管(20)の隙間には、これら伝熱管(20)(20)
…の軸線方向に沿う縦ヒレ状のフィン状部材(F)(F)が配
設され、この伝熱管(20)(20)…間の隙間を封鎖し、燃焼
ガスの流れ方向に沿う隔壁(30)を形成してある。この隔
壁(30)により隔壁(30)(30)間を燃焼ガスの主流経路(A)
とし、伝熱管壁と隔壁(30)との間を再循環ガスの還流経
路(B) として区画してある。
【0011】上記燃焼バーナ(40)は、例えば表面燃焼バ
ーナであって、この燃焼バーナ(40)の直前に位置する伝
熱管(20)との間隙は、所定距離、例えば、伝熱管(20)の
直径の略3倍に等しいか、それ以下に設定してあり、ま
た、伝熱管壁(10)(10)の伝熱管(11)(11)…のうち、燃焼
バーナ(40)に最も近接する伝熱管も上述の如き距離を基
準として設定してある。
【0012】以上の構成において、燃焼バーナ(40)から
の燃焼火炎は、各伝熱管(11)(11)…,(20)(20)…間の隙
間空間においても燃焼を継続しながら上記伝熱管壁(10)
(10)間を燃焼排ガス出口(C) に向けて流通し、その間
に、各伝熱管(11)(11)…,(20)(20)…への伝熱を行う
が、その際、燃焼バーナ(40)と直前の伝熱管(20)及び各
伝熱管(11)(10)…,(20)(20)…の間隙を上述の如く狭く
設定してあるため、燃焼火炎及び燃焼ガスは高い流速を
維持した状態で燃焼排ガス出口(C) に向けて流通し、極
めて高い接触伝熱率を得られる。
【0013】このような燃焼ガスの流通過程において、
燃焼バーナ(40)からの燃焼ガスの主流は隔壁(30)(30)間
を流れるが、この際に、上記燃焼バーナ(40)と隔壁(30)
との間にはこの主流によって圧力低下が生じており、そ
のため、隔壁(30)(30)間を通過した燃焼ガスの一部は隔
壁(30)と伝熱管壁(10)との間の還流経路(B) を通って燃
焼バーナ(40)近傍に循環する。従って、燃焼火炎の反応
温度の上昇が抑制され、不要な温度上昇が阻止されるた
め、thermal NOxの発生が抑制される。
【0014】そして、この隔壁(30)(30)間を通過した燃
焼ガスは、後流側での比較的長い時間の滞留により、酸
化反応が促進され、特にCOの発生が防止される。
【0015】図3,4は、この発明の他の実施例を示す
もので、上記の実施例との基本的な相違点は、伝熱管壁
(10)(10)間に配列する伝熱管(20)(20)…を3列とした缶
体に適用したものである。この実施例における特徴は、
先ず、隔壁(30)(30)を伝熱管(20)(20)…を密接配置する
ことによって形成し、更に、この隔壁(30)(30)の後流側
に、燃焼ガスの滞留空間部(D) を形成したことである。
特にこの滞留空間部(D) の周辺の伝熱管隙間を比較的広
く、圧損の少ない状態で形成し、この滞留空間部(D)
に、上流側からの燃焼ガスが流入し、後流側には拡大す
るように流出するように構成するのが好ましい。
【0016】この実施例においては、上記実施例と同様
な燃焼ガスの再循環による作用効果の他、上記の滞留空
間部(D) によって燃焼ガスを缶体内に留める時間を引き
延ばし、特に未燃焼物の酸化反応を惹起して、有害排気
物の低減が図れる。
【0017】尚、図3,4に示す実施例においては、伝
熱管壁(10)(10)間に配列する伝熱管(20)(20)…を奇数列
(3列)とした缶体について滞留空間部(D) を設けてあ
るが、この滞留空間部(D) は、このような缶体のみなら
ず、前述の図1,2に示すような缶体、即ち、伝熱管壁
(10)(10)間に複数列の伝熱管(20)(20)…を配置したもの
においても適用できる。
【0018】また、以上の各実施例では、上記各伝熱管
壁(10)をそれぞれ複数本の伝熱管(11)(11)…を適宜の間
隔をおいて縦列配置し、各伝熱管(11)(11)…の隙間を平
板状のフィン状部材(12)で閉鎖した構成のものとした
が、この発明では伝熱管壁の構造は、各伝熱管(11)の隙
間を適宜の耐火物で構成したものであっても、各伝熱管
(11)を密接状態で配列したものであってもよく、また、
伝熱管壁間に配列する伝熱管の列数は、上記の実施例に
限定されない。
【0019】
【発明の効果】以上のように、この発明によれば、従来
のような、例えば長い混合区間や、複雑な構造が不要に
なり、ボイラシステムの構造の簡略化、小型化、並びに
単位設置スペース当たりの熱回収効率の向上が図れる。
【0020】更に、この発明に係るボイラシステムにお
いては、燃焼ガスを缶体内で再循環させる構成であるた
め、従来の独立した燃焼ガス再循環流路を備えたものに
比べて燃焼ガスからの余計な放熱がなく、熱効率の低下
を防止することができる。
【0021】また、燃焼ガスを炉内において再循環させ
ることにより、燃焼バーナ(40)側に供給する構成として
あるため、燃焼バーナ(40)からの火炎に含まれる未燃焼
部分は加熱され、混合が促進されて均一な燃焼火炎を得
ることができ、又、この際に、燃焼火炎中に燃焼ガスが
供給されるため、燃焼火炎の温度上昇が抑えられ、有害
排気物、特に、thermal NOx の生成が抑制できる。
【0022】加えて、上記のように缶体自体の伝熱管の
配置を燃焼ガスの流れ方向としてあるので、燃焼ガスの
滞留により、この間で未燃分の酸化反応が行われ、特に
COの低減が図れる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明における一実施例の缶体の概略構造を
例示する平面図である。
【図2】図1の実施例における作用を説明するための拡
大図である。
【図3】この発明における他の実施例の缶体の概略構造
を例示する平面図である。
【図4】図3の実施例における作用を説明するための拡
大図である。
【符号の説明】 (10) … 伝熱管壁 (11) … 伝熱管 (12) … フィン状部材 (20) … 伝熱管 (30) … 隔壁 (40) … 燃焼バーナ (A) … 主流経路 (B) … 還流経路 (C) … 燃焼排ガス出口 (D) … 滞留空間部 (F) … フィン状部材

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 互いに平行をなす一対の伝熱管壁(10)(1
    0)間に複数の伝熱管(20)(20)…を配列すると共に、上記
    伝熱管壁(10)(10)の一側開口部に燃焼バーナ(40)を配置
    し、他側開口部に燃焼排ガス出口(C) を形成して、燃焼
    ガスを伝熱管壁(10)(10)間に平行に流通させるように構
    成し、 上記伝熱管壁(10)(10)の燃焼ガス流れの上流側に、燃焼
    ガス流れを主流経路(A) と還流経路(B) とに区画する隔
    壁(30)を設けたことを特徴とする燃焼ガス再循環機構を
    備えたボイラシステム。
  2. 【請求項2】 互いに平行をなす一対の伝熱管壁(10)(1
    0)間に複数の伝熱管(20)(20)…を配列すると共に、上記
    伝熱管壁(10)(10)の一側開口部に燃焼バーナ(40)を配置
    し、他側開口部に燃焼排ガス出口(C) を形成して、燃焼
    ガスを伝熱管壁(10)(10)間に平行に流通させるように構
    成し、 上記伝熱管壁(10)(10)の燃焼ガス流れの上流側に燃焼ガ
    ス流れを主流経路(A)と還流経路(B) とに区画する隔壁
    (30)を設けると共にこの隔壁(30)よりも後流側に燃焼ガ
    スの滞留空間部(D) を形成したことを特徴とする燃焼ガ
    ス再循環機構を備えたボイラシステム。
  3. 【請求項3】 上記燃焼ガスを主流経路(A) と還流経路
    (B) とに区画する隔壁(30)を、伝熱管(20)(20)…間の隙
    間を伝熱管(20)(20)…の軸線方向に添う縦ヒレ状スペー
    サ(F) で塞ぐことによって形成したことを特徴とする請
    求項1乃至2記載の燃焼ガス再循環機構を備えたボイラ
    システム。
  4. 【請求項4】 上記燃焼ガスを主流経路(A) と還流経路
    (B) とに区画する隔壁(30)を、密接状態で配置した伝熱
    管(20)(20)…によって形成したことを特徴とする請求項
    1乃至2記載の燃焼ガス再循環機構を備えたボイラシス
    テム。
JP4203008A 1992-07-06 1992-07-06 燃焼ガス再循環機構を備えたボイラシステム Expired - Lifetime JPH0814362B2 (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6753376B1 (en) 1998-12-22 2004-06-22 Daikin Industries Ltd. Aqueous water-and oil-repellent dispersion
US7732545B2 (en) 2003-01-28 2010-06-08 Unimatec Co., Ltd. Process for preparing aqueous dispersion
JP2012057804A (ja) * 2010-09-03 2012-03-22 Samson Co Ltd 管群構造ボイラ

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US6753376B1 (en) 1998-12-22 2004-06-22 Daikin Industries Ltd. Aqueous water-and oil-repellent dispersion
US7732545B2 (en) 2003-01-28 2010-06-08 Unimatec Co., Ltd. Process for preparing aqueous dispersion
JP2012057804A (ja) * 2010-09-03 2012-03-22 Samson Co Ltd 管群構造ボイラ

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