JPH0719401A

JPH0719401A - 煙管ボイラ

Info

Publication number: JPH0719401A
Application number: JP5190796A
Authority: JP
Inventors: Tamotsu Miura; 保三浦; Masatoshi Miura; 正敏三浦; Isao Higuchi; 功樋口
Original assignee: Miura Co Ltd
Current assignee: Miura Co Ltd
Priority date: 1993-07-03
Filing date: 1993-07-03
Publication date: 1995-01-20

Abstract

(57)【要約】【目的】ＮＯx ，ＣＯを含む有害排気物のより一層の
低減化を実現した煙管ボイラを提供すること。【構成】バーナ(4) を備えた燃焼室(3) と、この燃焼
室(3) に連設した煙管群(8) とを備えた煙管ボイラにお
いて、上記燃焼室(3) 内に、上記バーナ(4) からの燃焼
火炎と熱交換を行う熱交換器(5) を設置し、上記熱交換
器(5) の設置により上記燃焼室(3) を第１燃焼室(31)と
第２燃焼室(32)とに区画した煙管ボイラ。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、新規な缶体構造を有
する煙管ボイラに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、直径がおおよそ１００ｍｍの
煙管をボイラの胴に多数配列した煙管ボイラが用いられ
ている。この煙管ボイラは、煙管の内部に燃焼ガスを流
して煙管の周囲の水を加熱する構成になっている。煙管
ボイラは、炉筒ボイラに比べると、大きさの割に多量の
蒸気（温水）を発生させることができるという長所を有
する。

【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、ＮＯx 等の有害排気物の排出に関して問
題が有る。これら有害排気物の排出は、近年、環境問題
が益々重要視され、行政上の規制もきびしくなる中、非
常に重要な課題になっている。

【０００４】

【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、バーナを備えた燃焼室
と、この燃焼室に連設した煙管群とを備えた煙管ボイラ
において、上記燃焼室内に、上記バーナからの燃焼火炎
と熱交換を行う熱交換器を設置し、上記熱交換器の設置
により上記燃焼室を第１燃焼室と第２燃焼室とに区画し
たことを特徴とする煙管ボイラである。

【０００５】

【実施例】以下、図面を参照しながら、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、この発明に係る煙管ボイラは、混合ガス筒(1) 、
燃焼筒(2) 、缶体(6) 及び煙突台(7) を連結して構成し
ている。上記混合ガス筒(1) はフランジ(11)を有し、上
流側から燃料ガスと燃焼用空気を予め混合した予混合ガ
スが供給される。上記燃焼筒(2) は、燃焼室(3) の一部
を構成するものであって、両端にフランジ(21),(22) を
有する。上記混合ガス筒(1) のフランジ(11)は、上記燃
焼筒(2) のフランジ(21)に結合されている。上記缶体
(6) は両端にフランジを兼ねる管板(61),(62) を有す
る。煙突台(7) は煙突(71)及びフランジ(72)を有する。
上記缶体(6) の一方の管板(61)は、上記燃焼筒(2) のフ
ランジ(22)に結合され、他方の管板(62)は、上記煙突台
(7) のフランジ(72)に結合されている。

【０００６】上記燃焼室(3) はバーナ(4) を備え、この
バーナ(4) は、上記燃焼筒(2) の一方のフランジ(21)と
上記混合ガス筒(1) のフランジ(11)との間に挟持された
状態で、ボルトなどによって固定されている。

【０００７】上記燃焼室(3) には、上記バーナ(4) から
の燃焼火炎（燃焼反応中のガスのことで、燃焼中ガス、
燃焼途上ガスと言うこともできる）の直線的通過を許容
する熱交換器(5) が設置されている。この熱交換器(5)
により、上記燃焼室(3) が第１燃焼室(31)と第２燃焼室
(32)とに区画されている。上記熱交換器(5) は上記バー
ナ(4) に近接して配置され、バーナ(4) を設置している
方の燃焼室を第１燃焼室(31)、他方の燃焼室を第２燃焼
室(32)としている。

【０００８】図１に示す実施例においては、熱交換器
(5) は、管板(61)と管板(63)との間に複数の煙管(51)を
配置して構成されている。この煙管(51)の径、長さ、本
数及びバーナとの距離は、上記第１燃焼室(31)の燃焼火
炎温度がおおよそ1500℃以下にになるように、かつ上記
第２燃焼室(32)の燃焼火炎温度がおおよそ1100〜1400
℃、より好ましくは1200〜1300℃の範囲内に納まるよう
に設定されている。第１燃焼室(31)の燃焼火炎温度をお
およそ1500℃以下にすることにより、thermal ＮＯx の
発生が抑制される。また、第２燃焼室(32)の燃焼火炎温
度をおおよそ1100〜1400℃の範囲にすることにより、Ｃ
ＯからＣＯ₂への酸化反応が促進され、ＣＯからＣＯ₂
への解離が抑制され、低ＣＯ化が実現される。

【０００９】上記第２燃焼室(32)を挟んで熱交換器(5)
と対向する側には、煙管群(8) が連設されている。この
煙管群(8) は、管板(64)と管板(62)との間に多数の煙管
(81)を配置して構成されている。この煙管群(8) の外周
を円筒状の外筒(60)で覆うことにより缶体(6) が構成さ
れるとともに、煙管(81)外側と外筒(60)との間に液体貯
溜空間(14)が形成されている。図１に示す実施例では、
煙管(51)外側と外筒(60)との間に別の液体貯溜空間(15)
が形成されているが、これらの液体貯溜空間(14),(15)
は、管板(64)に穿設した連通孔(65)により互いに連通し
ている。上記外筒(60)には、水を液体貯溜空間(15)へ供
給する水流入口(12)と、湯を液体貯溜空間(14)から外部
に供給する湯流出口(13)が設けられている。

【００１０】図３，４にバーナ(4) の具体的な実施例を
示す。バーナ(4) は、バーナエレメント(40)及びこのバ
ーナエレメントの燃焼面に設けた保炎板(41)を有してい
る。バーナエレメント(40)は、例えば平板と波板とを重
ね合わせて螺旋状に巻回され、円筒状に形成される。上
記バーナ(4) は、バーナ固定板(42)を有し、バーナ取付
開口部(43)の一側面の周囲にガイド板(44)が、他側面の
周囲にはバーナ押え座(45)が溶接等によって固定されて
いる。上記バーナ押え座(45)にバーナ押え板(46)がネジ
によって着脱自在に固定されてあり、このバーナ押え板
(46)と上記ガイド板(44)との間にバーナエレメント(40)
と保炎板(41)とが挟持された状態で固定されている。

【００１１】上記保炎板(41)の炎孔の配置構成は図４に
示すようになっている。即ち、中心部に大径の円形状炎
孔部(47)が配置され、その外周に複数の第１列円弧状炎
孔部(48),(48) が配置され、更にその外周に複数の第２
列円弧状炎孔部(49),(49) が配置されている。そして、
円形状炎孔部(47)の内径Ｒ₁、第１列円弧状炎孔部(48)
の半径方向幅Ｒ₂、並びに、第２列円弧状炎孔部(49)の
半径方向幅Ｒ₃の関係は外周のものほど小さくなってい
る。そうすることにより、バーナ中心に長くて幅の大き
い炎が形成され、その周縁に順次、短くて幅の小さい炎
（袖火）が形成され、振動燃焼の少ない安定した燃焼を
行えるようになっている。

【００１２】図５に示すように、熱交換器(5) を構成す
る煙管(51)には、バーナ(4) と対向する側の開口部に、
保護部材(52)が配置されている。この保護部材(52)は環
状の部材で構成されてあり、上記煙管(51)の開口部に着
脱可能に嵌入されている。即ち、保護部材(52)は、煙管
(51)の内側に嵌入し得る外径を有し、煙管(51)の内径よ
り小径の内径を有する。

【００１３】図６，７に、保護部材(52)の他の実施例を
示す。図６に示す実施例では、環状の保護部材(52)の端
部に鍔が形成され、この保護部材(52)が煙管(51)の開口
部に嵌入されている。鍔が煙管(51)の端部全体を覆う形
になっている。図７に示す実施例では、保護部材(52)が
１枚の平板で形成され、煙管(51)の開口部に対面して配
置されている。この保護部材(52)には、各煙管(51)に対
応する位置に各煙管(51)の内径よりも小径の貫通孔が形
成されている。

【００１４】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) に供給した予混合ガスはバーナ
(4) の燃焼面から第１燃焼室(31)に噴出し、この第１燃
焼室(31)内で燃焼する。この時、バーナ(4) では炎孔部
(47),(48),(49)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、火炎は熱交
換器(5) によって急速に冷却され（第１燃焼室(31)の燃
焼火炎温度がおおよそ1500℃以下）、この火炎冷却によ
り、thermal ＮＯx の生成が抑制される。

【００１５】そして、バーナ(4) からの燃焼火炎（燃焼
反応中のガスのことで、燃焼中ガス、燃焼途上ガスと言
うこともできる）は、熱交換器(5) を通過して第２燃焼
室(32)内に流入するが、この第２燃焼室(32)において
は、熱交換器(5) との熱交換により、燃焼火炎温度がお
およそ1200〜1300℃程度となっている。従って、熱交換
器(5) 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(32)での燃焼によってＣＯ₂に酸化
されるとともに、ＣＯからＣＯ₂への解離がなく、低Ｃ
Ｏ化が実現される。また、1300℃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。

【００１６】この後、燃焼反応のほぼ完結したガスは、
煙管群(8) を流通後、煙突台(7) 、煙突(71)を経て系外
に排出される。

【００１７】この間に、水流入口(12)から流入した水
は、液体貯溜空間(15)から管板(64)の連通孔(65)を経て
液体貯溜空間(14)に流入する過程で、熱交換器(5) 及び
煙管群(8) からの熱によって加熱され、温水化された
後、湯流出口(13)から外部へ供給される。

【００１８】また、高温の燃焼火炎が各煙管(51)内に向
けて流入する際、煙管(51)内で保護部材(52)の後流側に
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。従来のような高温の燃
焼火炎による過熱は、流速の高まる保護部材(52)の内周
面で生じるため、煙管(51)と管板(61)との接合部近傍が
過熱、焼損することはない。上記保護部材(52)は着脱可
能に取付けてあるため、保護部材(52)が焼損した場合
は、容易に交換できる。

【００１９】以上の説明においては、この発明に係る煙
管ボイラを温水生成用のボイラとして説明しているが、
液体貯溜空間(14)の上部に蒸気室も設けることにより、
蒸気生成用のボイラとすることもできる。

【００２０】上記熱交換器(5) の他の実施例を図８〜１
１に示す。図８，９に示す実施例では、熱交換器(5) は
コイルチューブ型水管(53)で構成されている。コイルチ
ューブ型水管(53)の一端に水流入口(12)が設けられ、コ
イルチューブ型水管(53)の他端は液体貯溜空間(14)に連
結されている。上記コイルチューブ型水管(53)は、所定
の間隔を保持して渦巻状に形成され、バーナ(4) からの
燃焼火炎が通過する渦巻状の通路が形成されている。

【００２１】図１０，１１に示す実施例では、外筒(60)
の断面が矩形状に形成され、熱交換器(5) は、略直方体
の上部ヘッダ(55)及び下部ヘッダ(56)間に複数の垂直水
管(54)を連結して構成されている。これらの垂直水管(5
4)は、互いに所定の隙間をおいて配置され、この隙間は
バーナ(4) からの燃焼火炎が通過する通路になってい
る。上記下部ヘッダ(56)に水流入口(12)が設けられ、上
記上部ヘッダ(55)は液体貯溜空間(14)に連結されてい
る。

【００２２】

【発明の効果】この発明に係る煙管ボイラによれば、燃
焼室内に、バーナからの燃焼火炎と熱交換を行う熱交換
器を設置し、燃焼室を第１燃焼室と第２燃焼室とに区画
したことにより、ＮＯx ，ＣＯを含む有害排気物の一層
の低減化を実現することができる。しかも、第１燃焼
室、熱交換器、第２燃焼室、並びに、煙管群を実質上一
直線状に配置してあるため、ガスの流通に対する圧力損
失が少なく、ボイラの小型・高効率化が可能である。

【００２３】第１燃焼室の燃焼火炎温度をおおよそ1500
℃以下とし、かつ第２燃焼室の燃焼火炎温度をおおよそ
1100〜1400℃の範囲とすることにより、ＮＯx ，ＣＯを
含む有害排気物のより一層の低減化を実現することがで
きる。

【００２４】また、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火炎による煙管と管板
との接合部近傍の過熱、焼損を有効に防止できる。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。しかも、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
断面図である。

【図２】図１のII−II線拡大断面図である。

【図３】この発明に係る煙管ボイラに適用したバーナを
示す縦断面図である。

【図４】図３に示すバーナを構成する保炎板を示す正面
図である。

【図５】図１の保護部材取り付け部を拡大して示す縦断
面図である。

【図６】図１の保護部材取り付け部の他の実施例を拡大
して示す縦断面図である。

【図７】図１の保護部材取り付け部のさらに他の実施例
を拡大して示す縦断面図である。

【図８】この発明に係る煙管ボイラの他の実施例を示す
縦断面図である。

【図９】図８のIX−IX線拡大断面図である。

【図１０】この発明に係る煙管ボイラのさらに他の実施
例を示す縦断面図である。

【図１１】図１０のXI−XI線拡大断面図である。

【符号の説明】

３燃焼室４バーナ５熱交換器８煙管群 31 第１燃焼室 32 第２燃焼室 51 煙管 52 保護部材 53 コイルチューブ型水管 54 垂直水管 55 上部ヘッダ 56 下部ヘッダ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】バーナ(4) を備えた燃焼室(3) と、この
燃焼室(3) に連設した煙管群(8) とを備えた煙管ボイラ
において、上記燃焼室(3) 内に、上記バーナ(4) からの
燃焼火炎と熱交換を行う熱交換器(5) を設置し、上記熱
交換器(5) の設置により上記燃焼室(3) を第１燃焼室(3
1)と第２燃焼室(32)とに区画したことを特徴とする煙管
ボイラ。
【請求項２】請求項１に記載の煙管ボイラにおいて、
上記第１燃焼室(31)の燃焼火炎温度をおおよそ1500℃以
下とし、かつ上記第２燃焼室(32)の燃焼火炎温度をおお
よそ1100〜1400℃の範囲としたことを特徴とする煙管ボ
イラ。
【請求項３】請求項１に記載の煙管ボイラにおいて、
上記熱交換器(5) を複数の煙管(51)で構成したことを特
徴とする煙管ボイラ。
【請求項４】請求項１に記載の煙管ボイラにおいて、
上記熱交換器(5) をコイルチューブ型水管(53)で構成し
たことを特徴とする煙管ボイラ。
【請求項５】請求項１に記載の煙管ボイラにおいて、
上記熱交換器(5) を、上部ヘッダ(55)と下部ヘッダ(56)
との間に複数の垂直水管(54)を連結して構成したことを
特徴とする煙管ボイラ。
【請求項６】請求項３に記載の煙管ボイラにおいて、
上記バーナ(4) と対向する煙管(51)の入口に、この煙管
入口の径より小さい内径を有する保護部材(52)を設けた
ことを特徴とする煙管ボイラ。