JPH0684103U

JPH0684103U - 水管群を有するボイラ

Info

Publication number: JPH0684103U
Application number: JP3260393U
Authority: JP
Inventors: 保三浦; 収田中; 誠二田井
Original assignee: Miura Co Ltd
Current assignee: Miura Co Ltd
Priority date: 1993-05-24
Filing date: 1993-05-24
Publication date: 1994-12-02

Abstract

(57)【要約】【目的】多数の水管を備えた水管式、多管式等の水管
群を備えたボイラにおいて、有害燃焼排気物、特にＮＯ
_x ，ＣＯ等の更なる低減を図ること。【構成】水管壁(1),(1) で画成された燃焼反応領域内
に多数本の水管(2a),(3a),(4a)を密に配置し、この水管
群に対して交叉方向に燃焼途上ガスを流通させる構成。【効果】

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

この考案は、多数の水管を備えた水管式、多管式等の水管群を備えたボイラに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】

近年の環境汚染問題等により、ボイラからの有害燃焼排気物、特にＮＯ_x ，ＣＯ等の更なる低減化が求められているが、多数の水管を備えた水管式、多管式等の水管群を備えたボイラに関しては、何等の対策も施されていない。

【０００３】

【考案が解決しようとする課題】

上記の様なボイラにおいては、バーナの前面には、燃焼室を設けてあり、バーナ前面には独立した燃焼室空間が存在するため、バーナから噴出された燃料（予混合気を含む）は、そのまま高温度で燃焼する。従って、この燃焼の際に、thermal ＮＯ_x が発生し、また、ＣＯ₂ が熱解離してＣＯが発生するといった問題が生じる。

【０００４】

【課題を解決するための手段】

この考案は、上述課題を解決するためになされたもので、水管壁で画成された燃焼反応領域内に多数本の水管を密に配置し、この水管群に対して交叉方向に燃焼途上ガス（燃焼反応中のガスのことで、火炎を含む）を流通させるように構成したことを特徴とする水管群を有するボイラである。

【０００５】

【作用】

この考案に係る水管群を有するボイラは、水管壁で画成された燃焼反応領域内に多数本の水管を密に配置し、この水管群に対して交叉方向に燃焼途上ガスを流通させる構成であるから、燃焼途上ガスが垂直水管に直接接触して熱伝達を行い、その温度が徐々に下降し、有害燃焼排気物の発生が低下する。

【０００６】

【実施例】

以下、この考案の具体的実施例を多管式貫流ボイラに適用した場合について説明する。第１図並びに第２図は、この考案の一実施例としての角型多管式貫流ボイラを示すものである。図面において、水管壁(1) は、略直管状の垂直水管(1a)を等間隔で１列に配置して成るもので、隣合う垂直水管(1a)同志をフィン状部材(6) で連結することにより、垂直水管(1a)同志の間隔を塞いだ状態としてある。このような構成の水管壁(1) を２枚、対面させ、両者が互いに略平行をなすように配置してある。

【０００７】前記一対の水管壁(1),(1) を構成する各垂直水管(1a)の上下端は、上下のヘッダ(10),(11) のそれぞれに連結してある。尚、この実施例における上下の各ヘッダ(10),(11) は、夫々缶体の長手方向に対して左右に独立した構成となっており、これら上部並びに下部同志のものを外部配管等によって連結することにより、一体化してある。

【０００８】そして、前記一対の水管壁(1),(1) の長手方向の一端部に、予混合バーナ等のバーナ(5) を設けると共に、他端部に排ガス出口(8) を設け、前記一対の水管壁 (1),(1) と前記上下のヘッダ(10),(11)とにより前記バーナ(5) からの燃焼途上ガスが実質上直線的に通過するガス通路(9) を形成している。

【０００９】前記のガス通路(9) 内には、前記燃焼途上ガスの流通を許容する間隔をもって、多数の垂直水管(2a),(3a),(4a)を挿設してある。この際の垂直水管相互の間隔は、燃焼途上ガスと垂直水管との接触伝熱効率を向上させるためにはなるべく狭く設定するのが好ましいが、極端に狭くすると垂直水管回りのガス流速が早くなりすぎて圧力損失が大きくなり、逆に、極端に広くするとガス流速が遅くなって前記接触伝熱効率が低下し、また、挿設する垂直水管数が減少し、伝熱面積が減少するため伝熱量自体も減少するため、前記間隔は、例えば、垂直水管の直径と同等以下とするのが好ましい。

【００１０】そして、この間隔でもって、前記多数の垂直水管(2a),(3a),(4a)は、ガス通路 (9) のほぼ全域にわたって挿設してある。この結果、前記バーナ(5) の近傍にまで垂直水管(2a),(3a),(4a)が挿設されることになり、バーナ(5) とこのバーナ(5 ) に対面する垂直水管との間隔も極めて小さくなる。

【００１１】また、ガス通路(9) に挿設する垂直水管(2a),(3a),(4a)のうち、前記一対の水管壁(1),(1) に隣接する垂直水管は、前記水管壁(1),(1) を構成する垂直水管(1 a),(1a) と千鳥状配列となるように挿設してある。このような配列とすることにより、水管組立体の幅を縮小することができると共に、垂直水管相互の間隔をを狭め、より多くの垂直水管を挿設することができる。

【００１２】これら多数の垂直水管(2a),(3a),(4a)の上下端は、前記水管壁(1),(1) を構成する垂直水管(1a),(1a) 同様に、前記上下のヘッダ(10),(11) にそれぞれ連結してある。

【００１３】以上のような缶体(20)の構成とすることにより、燃焼途上ガスの流通径路、即ち、ガス通路(9) を直線状に比較的長く設定でき、バーナ(5) からの燃焼途上ガスが最後尾の垂直水管(4a)を通過するまでに要する時間を比較的長く設定できる。即ち、このような缶体構造では、燃焼途上ガスがボイラの缶体(20)内に停留する時間を比較的長くすることができるようになり、燃焼途上ガスは、前述したように、このガス通路(9) において各垂直水管(1a),(2a),(3a),(4a) に伝熱を行って温度が徐々に低下する。

【００１４】従って、この考案に係る貫流ボイラにおいては、ガス通路(9) 全体において局所的に高温となる箇所が無く、ＮＯ_x 特にthermal ＮＯ_x の発生が防止でき、しかも、上流側においても燃焼途上ガス温度を低く抑えられるため、発生したＣＯ ₂ が熱によって再び分離してＣＯとなるのも防止できる。

【００１５】また、水管壁(1),(1) は、略直管状の垂直水管(1a)を等間隔で１列に配置し、隣合う垂直水管(1a)同志の間隔をフィン状部材(6) で塞いで構成してあるから、従来のボイラのように、ガス流速が低下して熱伝達率が低下する領域がほとんど生じないため、ガス通路(9) に面する垂直水管(1a)の全表面を伝熱に寄与させることができ、この点においても熱効率が向上する。

【００１６】ここで、前記の構成のボイラにおけるバーナ(5) として、予混合バーナを用いた場合の具体例について説明する。この予混合バーナに空気比 1.3の予混合気を供給して燃焼させた場合、ＮＯ_x は従来のものに比べて 1/3〜 1/2程度までに低減し、またＣＯは、十数ppm 以下までに低減するという結果が得られた。このＮＯ_x ，ＣＯ値は、排ガス再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、この考案のボイラでは、全く循環させず、１方向にのみ燃焼途上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。

【００１７】更に、図示する実施例においては、前記の各垂直水管(2a),(3a),(4a)は、２列状態で、バーナ(5) 側から排ガス出口(8) 側に向けて所定本数ずつ等間隔で配列してあり、その各々の垂直水管は上流側から、直管(2a)、ヒレ付水管(3a)、エロフィン管(4a)としてある。そして、これらの各垂直水管(2a),(3a),(4a)は、伝熱面密度の異なった３つの水管群(2),(3),(4) を構成し、これら第１〜第３水管群(2),(3),(4)は、前記ガス通路(9) 内においてバーナ(5) 側から排ガス出口(8) 側に向けて、伝熱面密度（燃焼途上ガスの単位流路長さ当たりの伝熱面面積）の小なるものから大なるものの順に配置した状態となっている。

【００１８】このような構成の角型多管式貫流ボイラにおいては、バーナ(5) からの燃焼途上ガスは、水管壁(1),(1) 間のガス通路(9) を、直管状の垂直水管(2a)からなる第１水管群(2) 、ヒレ付垂直水管(3a)からなる第２水管群(3) 、並びにエロフィン管(4a)からなる第３水管群(4) に対して伝熱を行いながら通過し、排ガス出口 (8) から、エコノマイザ（図示省略）を介して、あるいは直接煙突（図示省略）から流出する。

【００１９】ここで燃焼途上ガスは、前述したように上流側では高温で体積も大きいが下流側では垂直水管への伝熱により低温となり、体積も減少し、伝熱効率も減少するが、この考案によれば、下流側ほど伝熱面密度を高めてあるため、各垂直水管(2 a),(3a),(4a)における伝熱量は、上流側の垂直水管(2a)から下流側の垂直水管(4 a)にかけても低下することはなく、全体的に略均一となり、燃焼途上ガスの温度も徐々に低下することになる。

【００２０】この様な構造のボイラに、燃焼面負荷が 600〜 1,200×10⁴ kcal／ｍ²・h のバーナを用いて燃焼させ、ガス通路(9) 内の温度分布を測定すると、図中Ａ点で約 1,200℃，Ｂ点で約 550℃，Ｃ点で約 370℃という結果が得られた。

【００２１】従って、この実施例においては、上流側の伝熱面密度の小なる水管群においても、燃焼途上ガス温度が低く抑えられ、下流側の該密度の大なる水管群においては、徐々に低下していくため、thermal ＮＯ_x や、ＣＯの発生をより一層効果的に防止することができる。

【００２２】次に、第３図は、この考案の他の実施例を示すものである。同図の実施例においては、各水管壁(1) は、ボイラ本体の中程までの長さで、下流側を狭くしてある。そして、この水管壁(1),(1) 間に直列に直管状の垂直水管(2a)を配列してなる水管群(2) を位置させている。前記の水管壁(1) より下流側には、例えばこの実施例のごとく断熱壁(7) を両側に配置し、この断熱壁(7) 間に、２列配置のエロフィン管(4a)からなる水管群(4) を配置する。

【００２３】この貫流ボイラにおいても、前掲の実施例（第１図及び第２図）と同様に、燃焼途上ガスの流通方向上流から下流に向けて、単位流路長当りの伝熱面積を増加させており、従って、上述の実施例同様、伝熱効率の向上、並びに、ＮＯ_x ，ＣＯ等の有害排気物の低減が図れることになる。

【００２４】

【考案の効果】

以上説明したように、この考案に係るボイラは、燃焼反応領域内のほぼ全域にわたって多数の垂直水管を密に挿設した構成であるから、燃焼途上ガスが水管に直接接触して熱伝達を行わせて、その温度を徐々に下降させ、また、滞留時間も長くすることができるため、有害燃焼排気物の発生を抑えることができる。

【００２５】又、この考案のボイラでは、燃焼途上ガスは水管との伝熱によって比較的均一に温度低下しながら通過し、その温度を低く抑えられるため、ＮＯ_x やＣＯ等の有害排気物の発生が殆ど無く、公害対策上も有利である。

【００２６】更に、この考案のボイラは、前記燃焼反応領域のほぼ全域にわたって多数の垂直水管を挿設したものであり、伝熱面積が極めて広く取れることになるから、同一効率で比較した場合の全体の大きさを縮小し、設置スペースの削減を可能にし、同一スペースでも多くのボイラが設置できるため、近年、効率化のために賞用されている多缶設置システムに対して極めて有効なボイラを提供することができる。

【００２７】更に、前記ガス通路内に、伝熱面密度の異なった２以上の水管群を、ガス経路内における燃焼途上ガスの流れ方向上流側から下流側に向けて、伝熱面密度の小なるものから大なるものの順に配置したことにより、燃焼途上ガスからの熱伝達を上流側から下流側まで均等化させることができて、局所的な熱伝達効率の低下を防止でき、安定した熱伝達を行なうことができる。このため、ボイラ自体の効率の向上が図れ、ランニングコストの低減も可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この考案を角型多管式貫流ボイラに適用した一
実施例を示す概略的な横断面を示す説明図である。

【図２】第１図の正面説明図である。

【図３】他の実施例を示す概略的な横断面を示す説明図
である。

【符号の説明】

(1) 水管壁 (2) 水管群 (2a) 水管（直管） (3) 水管群 (3a) 水管（ヒレ付水管） (4) 水管群 (4a) 水管（エロフィン管）

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】水管壁(1),(1) で画成された燃焼反応領
域内に多数本の水管(2a),(3a),(4a)を密に配置し、この
水管群に対して交叉方向に燃焼途上ガスを流通させるよ
うに構成したことを特徴とする多管式ボイラ。