JPH09145001A - 水管式ボイラ及びその燃焼方法 - Google Patents
水管式ボイラ及びその燃焼方法Info
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- JPH09145001A JPH09145001A JP7301659A JP30165995A JPH09145001A JP H09145001 A JPH09145001 A JP H09145001A JP 7301659 A JP7301659 A JP 7301659A JP 30165995 A JP30165995 A JP 30165995A JP H09145001 A JPH09145001 A JP H09145001A
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- F22B—METHODS OF STEAM GENERATION; STEAM BOILERS
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- F23D14/22—Non-premix gas burners, i.e. in which gaseous fuel is mixed with combustion air on arrival at the combustion zone with separate air and gas feed ducts, e.g. with ducts running parallel or crossing each other
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- F23M—CASINGS, LININGS, WALLS OR DOORS SPECIALLY ADAPTED FOR COMBUSTION CHAMBERS, e.g. FIREBRIDGES; DEVICES FOR DEFLECTING AIR, FLAMES OR COMBUSTION PRODUCTS IN COMBUSTION CHAMBERS; SAFETY ARRANGEMENTS SPECIALLY ADAPTED FOR COMBUSTION APPARATUS; DETAILS OF COMBUSTION CHAMBERS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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- F23M9/10—Baffles or deflectors formed as tubes, e.g. in water-tube boilers
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- F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
- F24H—FLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
- F24H1/00—Water heaters, e.g. boilers, continuous-flow heaters or water-storage heaters
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- F23C—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN A CARRIER GAS OR AIR
- F23C2900/00—Special features of, or arrangements for combustion apparatus using fluid fuels or solid fuels suspended in air; Combustion processes therefor
- F23C2900/06041—Staged supply of oxidant
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- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23C—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN A CARRIER GAS OR AIR
- F23C2900/00—Special features of, or arrangements for combustion apparatus using fluid fuels or solid fuels suspended in air; Combustion processes therefor
- F23C2900/09002—Specific devices inducing or forcing flue gas recirculation
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 噴流火炎を用いた水管式ボイラにおいて、燃
焼室の大きさを変えることなく低ＣＯ燃焼を達成する。 【解決手段】 噴流火炎が形成される燃焼室１内に水管
列３ａ〜３ｅ群が配置された水管式ボイラであって、該
水管列群は、噴流火炎の噴流方向に直交する断面におい
て、隣接する燃焼室壁部及び／又は各水管との間隔が密
の部分と疎の部分を有しており、少なくとも前記疎の部
分である空間域Ｓａは、水管群の火炎上流側から下流側
まで連続して形成されている。水管列３ｂと水管列３ｄ
との間に設けられた間隔が「疎」の部分である空間域Ｓ
ａにおいて、高温燃焼ガスの再循環流（矢印方向）が発
生し、それが水管の間隔が「密」な部分に生じている噴
流火炎に伴流されることから、噴流火炎の急激な温度降
下が抑制され、１０００℃から１５００℃といわれるＣ
Ｏの酸化反応温度を維持した状態で噴流火炎が下流に移
動することを可能とする。それにより、ＣＯの酸化反応
は促進し、排ガス中の残存ＣＯは大きく低減する。
焼室の大きさを変えることなく低ＣＯ燃焼を達成する。 【解決手段】 噴流火炎が形成される燃焼室１内に水管
列３ａ〜３ｅ群が配置された水管式ボイラであって、該
水管列群は、噴流火炎の噴流方向に直交する断面におい
て、隣接する燃焼室壁部及び／又は各水管との間隔が密
の部分と疎の部分を有しており、少なくとも前記疎の部
分である空間域Ｓａは、水管群の火炎上流側から下流側
まで連続して形成されている。水管列３ｂと水管列３ｄ
との間に設けられた間隔が「疎」の部分である空間域Ｓ
ａにおいて、高温燃焼ガスの再循環流（矢印方向）が発
生し、それが水管の間隔が「密」な部分に生じている噴
流火炎に伴流されることから、噴流火炎の急激な温度降
下が抑制され、１０００℃から１５００℃といわれるＣ
Ｏの酸化反応温度を維持した状態で噴流火炎が下流に移
動することを可能とする。それにより、ＣＯの酸化反応
は促進し、排ガス中の残存ＣＯは大きく低減する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は特にＣＯ排出を低減
した水管式ボイラ及びその燃焼方法に関する。
した水管式ボイラ及びその燃焼方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】燃焼室内に水管群を配置し、バーナの燃
焼ガスにより水管群内を通過する水を加熱して温水又は
蒸気を得るようにした水管式ボイラは知られている。こ
のような水管式ボイラにおいて、燃焼ガス中のＣＯが十
分に酸化した後に熱交換を行なわないと排ガス中にＣＯ
が残留することから、バーナと水管群との間に広い燃焼
空間を形成してＣＯ→ＣＯ2 の酸化を完全とし、その後
に、より下流側に配置した水管群との間で熱交換を行な
うようにしている。そのために、燃焼室の容積が大きく
ならざるを得なかった。
焼ガスにより水管群内を通過する水を加熱して温水又は
蒸気を得るようにした水管式ボイラは知られている。こ
のような水管式ボイラにおいて、燃焼ガス中のＣＯが十
分に酸化した後に熱交換を行なわないと排ガス中にＣＯ
が残留することから、バーナと水管群との間に広い燃焼
空間を形成してＣＯ→ＣＯ2 の酸化を完全とし、その後
に、より下流側に配置した水管群との間で熱交換を行な
うようにしている。そのために、燃焼室の容積が大きく
ならざるを得なかった。
【０００３】そこで、燃焼室を小型化しながら低ＣＯ燃
焼を可能とした燃焼方法及び装置として、火炎の先端近
傍に冷物体をおいて該火炎の温度を約１０００℃〜１５
００℃の温度範囲に制御し、次にこの温度制御された火
炎を断熱空間内に通し、次に熱交換器に導いて熱交換を
行なうことによりＣＯの発生を抑制しながら高負荷燃焼
を可能としたものが提案されている（特公平２−３５８
８４号公報）。これは、ＣＯ→ＣＯ2 反応が促進する温
度範囲が約１０００℃〜１５００℃であることに着目し
てなされたものであり、第１段で冷物体（水管）により
火炎温度を低下させた後に断熱空間でＣＯの酸化を行な
うことから、燃焼室全体の大きさを従来のものよりも数
倍小さくでき、かつ、低ＣＯ燃焼を可能とするものであ
る。
焼を可能とした燃焼方法及び装置として、火炎の先端近
傍に冷物体をおいて該火炎の温度を約１０００℃〜１５
００℃の温度範囲に制御し、次にこの温度制御された火
炎を断熱空間内に通し、次に熱交換器に導いて熱交換を
行なうことによりＣＯの発生を抑制しながら高負荷燃焼
を可能としたものが提案されている（特公平２−３５８
８４号公報）。これは、ＣＯ→ＣＯ2 反応が促進する温
度範囲が約１０００℃〜１５００℃であることに着目し
てなされたものであり、第１段で冷物体（水管）により
火炎温度を低下させた後に断熱空間でＣＯの酸化を行な
うことから、燃焼室全体の大きさを従来のものよりも数
倍小さくでき、かつ、低ＣＯ燃焼を可能とするものであ
る。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】前記の燃焼方法及び装
置は、火炎が燃焼室断面のほぼ全域にわたり均一に形成
され二次元的な流動を呈する燃焼器を使用する水管式ボ
イラ（例えば、特開平７−２２９６０８号公報参照）に
おいては、低ＮＯx ・低ＣＯ燃焼方法として有効に機能
する。しかし、このような燃焼を実現しかつ前記断熱空
間を有効に利用するためには、燃焼室断面全域にわたる
ような平面火炎を形成することが必要となる。また、燃
焼室を小さくするために予混合燃焼方式がしばしば用い
られるが、予混合気を形成するためには予混合器（ミキ
サ）を必要とすると共に、逆火や爆発等を防ぐために予
混合燃焼特有の安全装置が必要とされる。それにより、
燃焼器の構造がきわめて複雑となる。バーナの低コスト
化、製作及びメンテナンスの容易さ等の面からは比較的
構造の単純な先混合タイプの拡散火炎バーナを用いるこ
とが望まれ、拡散火炎バーナを用いた水管式ボイラにお
いて低ＣＯ燃焼を達成できるようにすることがまた望ま
れる。
置は、火炎が燃焼室断面のほぼ全域にわたり均一に形成
され二次元的な流動を呈する燃焼器を使用する水管式ボ
イラ（例えば、特開平７−２２９６０８号公報参照）に
おいては、低ＮＯx ・低ＣＯ燃焼方法として有効に機能
する。しかし、このような燃焼を実現しかつ前記断熱空
間を有効に利用するためには、燃焼室断面全域にわたる
ような平面火炎を形成することが必要となる。また、燃
焼室を小さくするために予混合燃焼方式がしばしば用い
られるが、予混合気を形成するためには予混合器（ミキ
サ）を必要とすると共に、逆火や爆発等を防ぐために予
混合燃焼特有の安全装置が必要とされる。それにより、
燃焼器の構造がきわめて複雑となる。バーナの低コスト
化、製作及びメンテナンスの容易さ等の面からは比較的
構造の単純な先混合タイプの拡散火炎バーナを用いるこ
とが望まれ、拡散火炎バーナを用いた水管式ボイラにお
いて低ＣＯ燃焼を達成できるようにすることがまた望ま
れる。
【０００５】本発明者らは、上記課題を解決すべく先混
合タイプの拡散バーナを用いての燃焼実験を種々行なう
過程において、バーナ噴孔が燃焼室断面の特定箇所にの
み配置されるバーナを水管式ボイラに適用した場合に、
水管によって噴流火炎が急激に冷却され、所期どおりの
ＣＯ酸化反応が得られず、充分な燃焼領域の確保の目的
で燃焼室の大型化を余儀なくされることを経験をした。
合タイプの拡散バーナを用いての燃焼実験を種々行なう
過程において、バーナ噴孔が燃焼室断面の特定箇所にの
み配置されるバーナを水管式ボイラに適用した場合に、
水管によって噴流火炎が急激に冷却され、所期どおりの
ＣＯ酸化反応が得られず、充分な燃焼領域の確保の目的
で燃焼室の大型化を余儀なくされることを経験をした。
【０００６】本発明の目的は、比較的構造の単純な先混
合拡散バーナを用いて、そのバーナの噴孔が燃焼室バー
ナ取り付け端面の特定場所にのみ配置され、それにより
噴流火炎が形成される形式の燃焼室を持つ水管式ボイラ
において、燃焼室のコンパクト化を可能としかつＣＯ発
生を抑制した燃焼を安定して継続することのできる全く
新規な構成を持つ水管式ボイラ及びその燃焼方法を提供
することにある。
合拡散バーナを用いて、そのバーナの噴孔が燃焼室バー
ナ取り付け端面の特定場所にのみ配置され、それにより
噴流火炎が形成される形式の燃焼室を持つ水管式ボイラ
において、燃焼室のコンパクト化を可能としかつＣＯ発
生を抑制した燃焼を安定して継続することのできる全く
新規な構成を持つ水管式ボイラ及びその燃焼方法を提供
することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、本発明者らは水管式ボイラとして図８にその平面
形状の概略を示す水管式ボイラを用意し、燃焼実験を行
なった。図において、１は断面方形の燃焼室であり、そ
の一方の端面１ａ側にバーナ２を取り付けると共に、燃
焼室１のバーナ２に近接する位置に多数の水管３を配置
した。
めに、本発明者らは水管式ボイラとして図８にその平面
形状の概略を示す水管式ボイラを用意し、燃焼実験を行
なった。図において、１は断面方形の燃焼室であり、そ
の一方の端面１ａ側にバーナ２を取り付けると共に、燃
焼室１のバーナ２に近接する位置に多数の水管３を配置
した。
【０００８】図９は、バーナ２とその近傍の燃焼室１を
拡大して示す断面図であり、図１０は図９のX-X 線によ
る断面図、図１１は図１０のXI-XI 線によるバーナ２の
部分の拡大断面図である。図示されるように、このバー
ナ２は、バーナケーシング２１内に配置された内径Ｄの
空気管２２内に軸心線を同じくして燃料管１０を配置し
ており、該燃料管１０は該空気管２２端部の内面に接し
て設けた遮蔽板２３を貫通して一辺の長さが２Ｄの断面
方形の燃焼室１内に延出すると共に、その先端には円板
プレート２４が装着されている。
拡大して示す断面図であり、図１０は図９のX-X 線によ
る断面図、図１１は図１０のXI-XI 線によるバーナ２の
部分の拡大断面図である。図示されるように、このバー
ナ２は、バーナケーシング２１内に配置された内径Ｄの
空気管２２内に軸心線を同じくして燃料管１０を配置し
ており、該燃料管１０は該空気管２２端部の内面に接し
て設けた遮蔽板２３を貫通して一辺の長さが２Ｄの断面
方形の燃焼室１内に延出すると共に、その先端には円板
プレート２４が装着されている。
【０００９】前記遮蔽板２３は図１０に示すように９０
°のピッチで４個の長孔状の開口２５が形成されてお
り、該開口２５は噴出孔として機能する。燃料管１０の
前記遮蔽板２３に近接した位置から前記開口２５の基部
に向けて４本の燃料噴出管２６が設けられており、該燃
料噴出管２６の先端２７は開口２５の基部直下に達して
いる。なお、前記円板プレート２４は該開口２５の基部
の位置に達する大きさとされている。そして、上記構成
を持つバーナ２を、図１０に示すように、遮蔽板２３に
形成した開口２５が前記一辺の長さが２Ｄの方形断面を
持つ燃焼室１の対角線方向を向くようにして配置した
（なお、このバーナ２は本出願人と同一人の出願に係る
特願平６−１０６８７８号に詳細に記載されている）。
°のピッチで４個の長孔状の開口２５が形成されてお
り、該開口２５は噴出孔として機能する。燃料管１０の
前記遮蔽板２３に近接した位置から前記開口２５の基部
に向けて４本の燃料噴出管２６が設けられており、該燃
料噴出管２６の先端２７は開口２５の基部直下に達して
いる。なお、前記円板プレート２４は該開口２５の基部
の位置に達する大きさとされている。そして、上記構成
を持つバーナ２を、図１０に示すように、遮蔽板２３に
形成した開口２５が前記一辺の長さが２Ｄの方形断面を
持つ燃焼室１の対角線方向を向くようにして配置した
（なお、このバーナ２は本出願人と同一人の出願に係る
特願平６−１０６８７８号に詳細に記載されている）。
【００１０】上記の構成であり、実験に用いた水管式ボ
イラでは、燃焼室の一方の端面１ａにおける４個の開口
２５部から、空気管２２からの空気と燃料噴出管２６か
らの燃料ガスを噴出させ、それを水管３群内において火
炎定着部を持たない噴流火炎４として燃焼させて火炎４
と水管３との間で熱交換を行なうようになっている。こ
の水管式ボイラに上記バーナを水管３との距離Ｌの位置
（標準位置）に取り付けて燃焼量２８×１０4 ｋｃａｌ
／ｈで燃焼させ、排ガス中のＣＯを測定した。次に、燃
焼室の形状を変えてバーナ２から水管３までの距離Ｌを
１．６Ｌと約６０％延長して同じ実験を行なった。な
お、この延長距離は目視により観察される火炎長の約２
０％に相当する距離である。その結果を図１２に示す。
イラでは、燃焼室の一方の端面１ａにおける４個の開口
２５部から、空気管２２からの空気と燃料噴出管２６か
らの燃料ガスを噴出させ、それを水管３群内において火
炎定着部を持たない噴流火炎４として燃焼させて火炎４
と水管３との間で熱交換を行なうようになっている。こ
の水管式ボイラに上記バーナを水管３との距離Ｌの位置
（標準位置）に取り付けて燃焼量２８×１０4 ｋｃａｌ
／ｈで燃焼させ、排ガス中のＣＯを測定した。次に、燃
焼室の形状を変えてバーナ２から水管３までの距離Ｌを
１．６Ｌと約６０％延長して同じ実験を行なった。な
お、この延長距離は目視により観察される火炎長の約２
０％に相当する距離である。その結果を図１２に示す。
【００１１】図１２から分かるように、バーナ標準位置
の場合に、水管群の中に火炎を形成して燃焼を実施する
と、水管による火炎の急激な冷却作用によってＣＯの酸
化反応が抑制され、２００ｐｐｍ以上のＣＯ排出となっ
た。バーナから水管までの距離Ｌを１．６Ｌに延長し、
より長い燃焼反応領域を水管の上流側に設けることによ
って、ＣＯ抑制傾向がみられるが十分な低減（１００ｐ
ｐｍ以下）には至らなかった。この方式でＣＯを抑制す
るためにはさらに大きな燃焼空間が必要となり、ボイラ
全体が大型化してしまうことから、噴流火炎を持つ水管
式ボイラにおいてコンパクトな燃焼室を得るという目的
には、ＣＯ燃焼反応領域を水管の上流側に設けるという
方式は採用できないことを実験的に確認した。
の場合に、水管群の中に火炎を形成して燃焼を実施する
と、水管による火炎の急激な冷却作用によってＣＯの酸
化反応が抑制され、２００ｐｐｍ以上のＣＯ排出となっ
た。バーナから水管までの距離Ｌを１．６Ｌに延長し、
より長い燃焼反応領域を水管の上流側に設けることによ
って、ＣＯ抑制傾向がみられるが十分な低減（１００ｐ
ｐｍ以下）には至らなかった。この方式でＣＯを抑制す
るためにはさらに大きな燃焼空間が必要となり、ボイラ
全体が大型化してしまうことから、噴流火炎を持つ水管
式ボイラにおいてコンパクトな燃焼室を得るという目的
には、ＣＯ燃焼反応領域を水管の上流側に設けるという
方式は採用できないことを実験的に確認した。
【００１２】そこで、本発明者にはさらに実験を継続す
ることにより、ＣＯ燃焼反応領域を水管の上流側に設け
る方法ではなく、燃焼室の水管群領域内に、噴流火炎の
噴流方向に水管が配置されない空間域を形成することに
よって、燃焼室を大型化することなく排ガスに含まれる
ＣＯの量を大きく低減できることを知覚し、本発明をな
すにいたった。
ることにより、ＣＯ燃焼反応領域を水管の上流側に設け
る方法ではなく、燃焼室の水管群領域内に、噴流火炎の
噴流方向に水管が配置されない空間域を形成することに
よって、燃焼室を大型化することなく排ガスに含まれる
ＣＯの量を大きく低減できることを知覚し、本発明をな
すにいたった。
【００１３】すなわち、本発明は、噴流火炎が形成され
る燃焼室内に該噴流火炎の噴流方向に交差する状態で水
管群が配置された水管式ボイラであって、該水管群は、
噴流火炎の噴流方向に直交する断面において、隣接する
燃焼室壁部及び各水管との間隔が密の部分と疎の部分を
有しており、少なくとも前記疎の部分は、水管群の火炎
上流側から下流側まで連続して形成されていることを特
徴とする水管式ボイラを提供する。
る燃焼室内に該噴流火炎の噴流方向に交差する状態で水
管群が配置された水管式ボイラであって、該水管群は、
噴流火炎の噴流方向に直交する断面において、隣接する
燃焼室壁部及び各水管との間隔が密の部分と疎の部分を
有しており、少なくとも前記疎の部分は、水管群の火炎
上流側から下流側まで連続して形成されていることを特
徴とする水管式ボイラを提供する。
【００１４】また、本発明は、噴流火炎が形成される燃
焼室内に該噴流火炎の噴流方向に交差する状態で水管群
が配置された水管式ボイラであって、燃焼室内には、燃
焼ガスが噴流火炎の噴流方向の下流側から上流側への再
循環のための空間域が形成されていることを特徴とする
水管式ボイラを提供する。また、本発明は、燃焼室内に
水管群を有し、少なくとも該水管群内に噴流火炎を形成
させて熱交換を行なうようにした水管式ボイラの燃焼方
法であって、該燃焼室内で高温燃焼ガスを噴流火炎の流
れによって再循環させ、該再循環する高温燃焼ガスを噴
流火炎内に伴流させることにより、水管による火炎冷却
を緩和させるようにしたことを特徴とする水管式ボイラ
の燃焼方法を提供する。
焼室内に該噴流火炎の噴流方向に交差する状態で水管群
が配置された水管式ボイラであって、燃焼室内には、燃
焼ガスが噴流火炎の噴流方向の下流側から上流側への再
循環のための空間域が形成されていることを特徴とする
水管式ボイラを提供する。また、本発明は、燃焼室内に
水管群を有し、少なくとも該水管群内に噴流火炎を形成
させて熱交換を行なうようにした水管式ボイラの燃焼方
法であって、該燃焼室内で高温燃焼ガスを噴流火炎の流
れによって再循環させ、該再循環する高温燃焼ガスを噴
流火炎内に伴流させることにより、水管による火炎冷却
を緩和させるようにしたことを特徴とする水管式ボイラ
の燃焼方法を提供する。
【００１５】本発明による水管式ボイラ及びその燃焼方
法により、燃焼排ガスに含まれるＣＯは確実に低減す
る。そのメカニズムは以下のようであると考える。すな
わち、本発明による水管式ボイラにおいては、水管群は
噴流火炎の噴流方向に直交する断面において、均一な密
度では配置されておらず、隣接する燃焼室壁部及び／又
は各水管との間隔が密の部分と疎の部分を有するように
配置されており、かつ、少なくとも該疎の部分は、水管
群の火炎上流側から下流側まで連続した状態で形成され
ている。
法により、燃焼排ガスに含まれるＣＯは確実に低減す
る。そのメカニズムは以下のようであると考える。すな
わち、本発明による水管式ボイラにおいては、水管群は
噴流火炎の噴流方向に直交する断面において、均一な密
度では配置されておらず、隣接する燃焼室壁部及び／又
は各水管との間隔が密の部分と疎の部分を有するように
配置されており、かつ、少なくとも該疎の部分は、水管
群の火炎上流側から下流側まで連続した状態で形成され
ている。
【００１６】そのために、密に配置した水管群部分に噴
流火炎が形成される場合に、該噴流火炎には、水管群の
火炎上流側から下流側まで連続して形成された疎の部分
である空間域に存在する高温の燃焼ガスが引き込まれる
状態となり、高温の燃焼ガスを伴流しながら下流へ流れ
る。その結果、密に配置した水管群部分を噴流火炎が通
過する間での火炎の急激な温度降下は抑制され、噴流火
炎をＣＯの酸化温度である１０００℃〜１５００℃の温
度範囲に維持できることとなり、ＣＯ→ＣＯ2反応は確
実に進行する。すなわち、本発明による水管配列を持つ
燃焼室では高温燃焼ガスの再循環が促進されることによ
り、水管群を通過する噴流火炎の急激な温度低下が抑制
され、ＣＯの酸化反応が促進するものと解される。
流火炎が形成される場合に、該噴流火炎には、水管群の
火炎上流側から下流側まで連続して形成された疎の部分
である空間域に存在する高温の燃焼ガスが引き込まれる
状態となり、高温の燃焼ガスを伴流しながら下流へ流れ
る。その結果、密に配置した水管群部分を噴流火炎が通
過する間での火炎の急激な温度降下は抑制され、噴流火
炎をＣＯの酸化温度である１０００℃〜１５００℃の温
度範囲に維持できることとなり、ＣＯ→ＣＯ2反応は確
実に進行する。すなわち、本発明による水管配列を持つ
燃焼室では高温燃焼ガスの再循環が促進されることによ
り、水管群を通過する噴流火炎の急激な温度低下が抑制
され、ＣＯの酸化反応が促進するものと解される。
【００１７】前記間隔が疎の部分である空間域を燃焼室
断面におけるどの位置に設けるかは任意であるが、高温
燃焼ガスの再循環流の形成を確実とするためには、少な
くとも噴流火炎の中心を含まない位置に配置することが
好ましい。また、該空間域は、燃焼室断面において１個
であってもよく複数個であってもよい。また、燃焼室断
面における中央位置に設けてもよく側壁に沿った位置に
設けてもよい。
断面におけるどの位置に設けるかは任意であるが、高温
燃焼ガスの再循環流の形成を確実とするためには、少な
くとも噴流火炎の中心を含まない位置に配置することが
好ましい。また、該空間域は、燃焼室断面において１個
であってもよく複数個であってもよい。また、燃焼室断
面における中央位置に設けてもよく側壁に沿った位置に
設けてもよい。
【００１８】
【発明の実施の形態】以下、本発明の好ましい実施の形
態を説明する。図１は本発明による水管式ボイラの一態
様における平面形状を説明する図であり、図２は図１の
II-II 線による断面図であって噴流火炎の後流側から上
流側方向を見た状態を拡大して示す図である。なお、こ
こに示す水管式ボイラ及び用いたバーナの形式は、水管
の配置態様を除いて図８〜図１１に基づき先に説明した
ものと同じものであり、従って、同じ機能を奏する部材
については同じ符号を付し、詳細な説明は省略する。
態を説明する。図１は本発明による水管式ボイラの一態
様における平面形状を説明する図であり、図２は図１の
II-II 線による断面図であって噴流火炎の後流側から上
流側方向を見た状態を拡大して示す図である。なお、こ
こに示す水管式ボイラ及び用いたバーナの形式は、水管
の配置態様を除いて図８〜図１１に基づき先に説明した
ものと同じものであり、従って、同じ機能を奏する部材
については同じ符号を付し、詳細な説明は省略する。
【００１９】この水管式バーナにおいて、水管３とバー
ナ２との距離は図８に示したものと同じ（標準配置）と
されており、水管３同志の間隔も同じされている。但
し、図８に示す水管式ボイラにおいては幅方向に５列あ
った水管列のうち、中央に位置する水管列はすべて抜管
されている。すなわち、噴流火炎４の噴流方向に直交す
る断面において、燃焼室壁部と水管列３ａとの間隔、水
管列３ａと水管列３ｂとの間隔、水管列３ｄと水管列３
ｅとの間隔、及び、水管列３ｅと燃焼室壁部との間隔は
狭く「密」の状態とされており、中央部である水管列ｂ
と水管列ｄとの間隔は広く「疎」の状態とされていて、
該「疎」の部分である空間域Ｓａは水管群の火炎上流側
から下流側まで連続して形成されている。
ナ２との距離は図８に示したものと同じ（標準配置）と
されており、水管３同志の間隔も同じされている。但
し、図８に示す水管式ボイラにおいては幅方向に５列あ
った水管列のうち、中央に位置する水管列はすべて抜管
されている。すなわち、噴流火炎４の噴流方向に直交す
る断面において、燃焼室壁部と水管列３ａとの間隔、水
管列３ａと水管列３ｂとの間隔、水管列３ｄと水管列３
ｅとの間隔、及び、水管列３ｅと燃焼室壁部との間隔は
狭く「密」の状態とされており、中央部である水管列ｂ
と水管列ｄとの間隔は広く「疎」の状態とされていて、
該「疎」の部分である空間域Ｓａは水管群の火炎上流側
から下流側まで連続して形成されている。
【００２０】この水管式ボイラを用い、燃焼量を３段階
に変化させて燃焼実験を行なった。その結果を図３に示
す。図３から分かるように、排ガス中の残留ＣＯ量はほ
ぼ１００ｐｐｍ以下となっており、燃焼室の大きさを変
えることなく、低ＣＯ燃焼が達成されている。これは、
図１に示すように、水管列３ｂと水管列３ｄとの間に設
けられた間隔が「疎」である空間域Ｓａにおいて、高温
燃焼ガスの再循環流５（矢印方向）が発生し、それが水
管の間隔が「密」な部分に生じている噴流火炎４に伴流
されることから、噴流火炎の急激な温度降下が抑制さ
れ、１０００℃から１５００℃といわれるＣＯの酸化反
応温度を維持した状態で噴流火炎４が下流に移動するこ
とを可能としたことによると解される。
に変化させて燃焼実験を行なった。その結果を図３に示
す。図３から分かるように、排ガス中の残留ＣＯ量はほ
ぼ１００ｐｐｍ以下となっており、燃焼室の大きさを変
えることなく、低ＣＯ燃焼が達成されている。これは、
図１に示すように、水管列３ｂと水管列３ｄとの間に設
けられた間隔が「疎」である空間域Ｓａにおいて、高温
燃焼ガスの再循環流５（矢印方向）が発生し、それが水
管の間隔が「密」な部分に生じている噴流火炎４に伴流
されることから、噴流火炎の急激な温度降下が抑制さ
れ、１０００℃から１５００℃といわれるＣＯの酸化反
応温度を維持した状態で噴流火炎４が下流に移動するこ
とを可能としたことによると解される。
【００２１】図４、図５は本発明による水管式ボイラの
他の実施例であり、この例では、燃焼室壁部に隣接した
水管列３ａと３ｅの２列が抜管され、それにより、燃焼
室壁部と水管列３ｂとの間隔及び水管列３ｄと燃焼室壁
部との間隔は広く「疎」の状態とされ、水管列３ｂと水
管列３ｃとの間隔及び水管列３ｃと水管列３ｄとの間隔
は狭く「密」の状態とされている。従って、この場合に
は、燃焼室壁部に沿った２つの間隔が「疎」の部分であ
る空間域Ｓａとして機能し、図４に示すように、その空
間域Ｓａに高温燃焼ガスの再循環流５（矢印方向）が発
生し、それが水管の間隔が「密」な部分に生じている噴
流火炎４に伴流される。
他の実施例であり、この例では、燃焼室壁部に隣接した
水管列３ａと３ｅの２列が抜管され、それにより、燃焼
室壁部と水管列３ｂとの間隔及び水管列３ｄと燃焼室壁
部との間隔は広く「疎」の状態とされ、水管列３ｂと水
管列３ｃとの間隔及び水管列３ｃと水管列３ｄとの間隔
は狭く「密」の状態とされている。従って、この場合に
は、燃焼室壁部に沿った２つの間隔が「疎」の部分であ
る空間域Ｓａとして機能し、図４に示すように、その空
間域Ｓａに高温燃焼ガスの再循環流５（矢印方向）が発
生し、それが水管の間隔が「密」な部分に生じている噴
流火炎４に伴流される。
【００２２】図６は、この水管式ボイラを用い、燃焼量
を３段階に変化させて燃焼実験を行なった結果を示して
いる。図６から分かるように、この場合でも、排ガス中
の残留ＣＯ量はほぼ１００ｐｐｍ以下となっており、所
期の目的は達成されている。図７は、図１２、図３、図
６における燃焼量２８×１０4 ｋｃａｌ／ｈでのＣＯｐ
ｐｍのみを抜粋したグラフであり、同じ燃焼室と同じバ
ーナを用いながら、抜管をする場合（すなわち、高温燃
焼ガスの再循環流が生じうる空間域Ｓａを形成した水管
式ボイラの場合）と抜管しない場合（従来の水管式ボイ
ラの場合）とで、ＣＯ排出量は大きく異なっており、抜
管をする場合には、ほぼ１００ｐｐｍ以下の値となって
おり、本発明の有効性が立証されている。
を３段階に変化させて燃焼実験を行なった結果を示して
いる。図６から分かるように、この場合でも、排ガス中
の残留ＣＯ量はほぼ１００ｐｐｍ以下となっており、所
期の目的は達成されている。図７は、図１２、図３、図
６における燃焼量２８×１０4 ｋｃａｌ／ｈでのＣＯｐ
ｐｍのみを抜粋したグラフであり、同じ燃焼室と同じバ
ーナを用いながら、抜管をする場合（すなわち、高温燃
焼ガスの再循環流が生じうる空間域Ｓａを形成した水管
式ボイラの場合）と抜管しない場合（従来の水管式ボイ
ラの場合）とで、ＣＯ排出量は大きく異なっており、抜
管をする場合には、ほぼ１００ｐｐｍ以下の値となって
おり、本発明の有効性が立証されている。
【００２３】なお、上記の実施例では、本出願人がすで
に出願している新規な形式の噴流火炎式バーナを用いた
ものを説明したが、バーナの形式はそれに限ることはな
く、噴流火炎を形成するバーナであれば任意のバーナを
用いても同様にＣＯ低減効果はもたらされる。また、噴
流火炎の噴流方向に形成する「疎」の空間域Ｓａも中央
位置あるいは両側壁位置に限るものではなく、燃焼室の
大きさに応じて適宜数の空間域Ｓａを適宜の位置に設け
ればよい。
に出願している新規な形式の噴流火炎式バーナを用いた
ものを説明したが、バーナの形式はそれに限ることはな
く、噴流火炎を形成するバーナであれば任意のバーナを
用いても同様にＣＯ低減効果はもたらされる。また、噴
流火炎の噴流方向に形成する「疎」の空間域Ｓａも中央
位置あるいは両側壁位置に限るものではなく、燃焼室の
大きさに応じて適宜数の空間域Ｓａを適宜の位置に設け
ればよい。
【００２４】
【発明の効果】本発明によれば、噴流火炎を用いた水管
式ボイラにおいて、燃焼室の大きさを変えることなく低
ＣＯ燃焼を達成することが可能となる。
式ボイラにおいて、燃焼室の大きさを変えることなく低
ＣＯ燃焼を達成することが可能となる。
【図１】本発明による水管式ボイラの一態様における平
面形状を説明する図。
面形状を説明する図。
【図２】図１のII-II 線による拡大断面図。
【図３】図１に示す水管式ボイラでのＣＯ低減結果を示
すグラフ。
すグラフ。
【図４】本発明による水管式ボイラの他の態様における
平面形状を説明する図。
平面形状を説明する図。
【図５】図４のV-V 線による拡大断面図。
【図６】図４に示す水管式ボイラでのＣＯ低減結果を示
すグラフ。
すグラフ。
【図７】ＣＯ低減効果をまとめて示すグラフ。
【図８】実験に用いた水管式ボイラの平面形状を説明す
る図。
る図。
【図９】バーナ部分近傍を拡大して示す図。
【図１０】図９のX-X 線による断面図。
【図１１】実験に用いたバーナの形状を説明するため
の、図１０のXI-XI 線による断面図。
の、図１０のXI-XI 線による断面図。
【図１２】図８に示した形式の水管式ボイラでのＣＯ排
出量を示すグラフ。
出量を示すグラフ。
１…燃焼室、２…バーナ、３ａ〜３ｅ…水管列、４…噴
流火炎、５…再循環流、Ｓａ…噴流火炎の噴流方向に形
成する「疎」の空間域
流火炎、５…再循環流、Ｓａ…噴流火炎の噴流方向に形
成する「疎」の空間域
Claims (3)
- 【請求項１】 噴流火炎が形成される燃焼室内に該噴流
火炎の噴流方向に交差する状態で水管群が配置された水
管式ボイラであって、該水管群は、噴流火炎の噴流方向
に直交する断面において、隣接する燃焼室壁部及び／又
は各水管との間隔が密の部分と疎の部分を有しており、
少なくとも前記疎の部分は、水管群の火炎上流側から下
流側まで連続して形成されていることを特徴とする水管
式ボイラ。 - 【請求項２】 噴流火炎が形成される燃焼室内に該噴流
火炎の噴流方向に交差する状態で水管群が配置された水
管式ボイラであって、燃焼室内には、燃焼ガスが噴流火
炎の噴流方向の下流側から上流側へ再循環するための空
間域が形成されていることを特徴とする水管式ボイラ。 - 【請求項３】 燃焼室内に水管群を有し、少なくとも該
水管群内に噴流火炎を形成させて熱交換を行なうように
した水管式ボイラの燃焼方法であって、該燃焼室内で高
温燃焼ガスを噴流火炎の流れによって再循環させ、該再
循環する高温燃焼ガスを噴流火炎内に伴流させることに
より、水管による火炎冷却を緩和させるようにしたこと
を特徴とする水管式ボイラの燃焼方法。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7301659A JPH09145001A (ja) | 1995-11-20 | 1995-11-20 | 水管式ボイラ及びその燃焼方法 |
| US08/751,569 US5894819A (en) | 1995-11-20 | 1996-11-18 | Water tube boiler and it's combustion method |
| DE69614805T DE69614805T2 (de) | 1995-11-20 | 1996-11-19 | Wasserrohrkessel und deren Verbrennungsmethode |
| EP96308379A EP0774629B1 (en) | 1995-11-20 | 1996-11-19 | Water tube boiler and its combustion method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7301659A JPH09145001A (ja) | 1995-11-20 | 1995-11-20 | 水管式ボイラ及びその燃焼方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09145001A true JPH09145001A (ja) | 1997-06-06 |
Family
ID=17899601
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7301659A Pending JPH09145001A (ja) | 1995-11-20 | 1995-11-20 | 水管式ボイラ及びその燃焼方法 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5894819A (ja) |
| EP (1) | EP0774629B1 (ja) |
| JP (1) | JPH09145001A (ja) |
| DE (1) | DE69614805T2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101224628B1 (ko) * | 2011-12-29 | 2013-01-22 | 한신보일러 주식회사 | 일산화탄소 저감형 관군 연소 보일러 |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6289851B1 (en) | 2000-10-18 | 2001-09-18 | Institute Of Gas Technology | Compact low-nox high-efficiency heating apparatus |
| CN101644430B (zh) * | 2008-08-06 | 2011-01-26 | 于治华 | 一种扁管式完全预混高温燃气燃烧装置 |
| CN110793195B (zh) * | 2019-10-14 | 2021-07-13 | 北京航化节能环保技术有限公司 | 一种适用于低热值燃料低氧燃烧的热风炉设备 |
Family Cites Families (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3638621A (en) * | 1969-08-26 | 1972-02-01 | Aqua Chem Inc | Combination fire and water tube boiler |
| US3791350A (en) * | 1972-08-03 | 1974-02-12 | Black Sivalls & Bryson Inc | Apparatus for heating fluids |
| JPS6078247A (ja) | 1983-10-04 | 1985-05-02 | Tokyo Gas Co Ltd | Ｃｏの発生を抑制しながら高負荷燃焼により熱交換を行なう方法及びその装置 |
| JP3020505B2 (ja) * | 1988-07-26 | 2000-03-15 | 株式会社東芝 | 画像符号化装置、画像復号化装置および画像伝送装置 |
| US5273001A (en) * | 1988-12-22 | 1993-12-28 | Toshihiro Kayahara | Quadrangular type multi-tube once-through boiler |
| JPH02178502A (ja) * | 1988-12-29 | 1990-07-11 | Hirakawa Tekkosho:Kk | 水管群を有するボイラ |
| US5259342A (en) * | 1991-09-11 | 1993-11-09 | Mark Iv Transportation Products Corporation | Method and apparatus for low NOX combustion of gaseous fuels |
| JP3221582B2 (ja) * | 1992-09-09 | 2001-10-22 | 株式会社三浦研究所 | 低ＮＯｘ、及び低ＣＯ燃焼装置 |
| JP2632635B2 (ja) * | 1993-02-25 | 1997-07-23 | 株式会社ヒラカワガイダム | 水管群を有するボイラの燃焼装置と該燃焼装置を使用するボイラの燃焼方法 |
| JPH07229608A (ja) * | 1994-02-16 | 1995-08-29 | Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd | 多管式貫流ボイラ |
| JP3454441B2 (ja) * | 1994-05-20 | 2003-10-06 | 東京瓦斯株式会社 | 窒素酸化物低発生燃焼方法及び装置 |
-
1995
- 1995-11-20 JP JP7301659A patent/JPH09145001A/ja active Pending
-
1996
- 1996-11-18 US US08/751,569 patent/US5894819A/en not_active Expired - Fee Related
- 1996-11-19 EP EP96308379A patent/EP0774629B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1996-11-19 DE DE69614805T patent/DE69614805T2/de not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101224628B1 (ko) * | 2011-12-29 | 2013-01-22 | 한신보일러 주식회사 | 일산화탄소 저감형 관군 연소 보일러 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US5894819A (en) | 1999-04-20 |
| DE69614805T2 (de) | 2001-12-13 |
| DE69614805D1 (de) | 2001-10-04 |
| EP0774629A3 (en) | 1998-03-18 |
| EP0774629A2 (en) | 1997-05-21 |
| EP0774629B1 (en) | 2001-08-29 |
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