JPH09229301A - ボイラ - Google Patents

ボイラ

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JPH09229301A
JPH09229301A JP3485696A JP3485696A JPH09229301A JP H09229301 A JPH09229301 A JP H09229301A JP 3485696 A JP3485696 A JP 3485696A JP 3485696 A JP3485696 A JP 3485696A JP H09229301 A JPH09229301 A JP H09229301A
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JP
Japan
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heat transfer
gas
furnace
rear heat
boiler
Prior art date
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Pending
Application number
JP3485696A
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English (en)
Inventor
Takashi Tezuka
孝 手塚
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IHI Corp
Original Assignee
IHI Corp
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Publication date
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  • Control Of Steam Boilers And Waste-Gas Boilers (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ボイラ効率の向上を図ると共に火炉の大型化
を防止し、しかも排ガスダクトの鋼材使用量を減少させ
る。 【解決手段】 火炉1の上端後部に副側壁4を介して後
部伝熱部5を接続したボイラにおいて、後部伝熱部5を
前方後部伝熱部5aと後方後部伝熱部5bとに分け、前
方後部伝熱部5a内に過熱器6,7及び節炭器8を収納
し、後方後部伝熱部5b内に蒸発器14及び節炭器15
を設け、前方後部伝熱部5a及び後方後部伝熱部5bの
下端に開度調整可能なダンパ9a,9bを設ける。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、製鉄所の高炉や転
炉で生成される副生ガスである高炉ガス、転炉ガス等の
炉ガス及び石炭、石油、天然ガス等の化石燃料の燃焼ガ
スを、蒸気生成用の高温ガスとして使用し得るようにし
たボイラに関するものである。
【0002】
【従来の技術】製鉄所の高炉や転炉で生成される副生ガ
スである高炉ガス、転炉ガス等の炉ガスは熱エネルギを
保有しているため、該熱エネルギをボイラにより回収し
て蒸気を発生させ、発生した蒸気により発電を行うこと
が従来から行われている。
【0003】而して、炉ガス中の熱エネルギを回収し得
るようにしたボイラの一例は図4に示されている。
【0004】図中、1は火炉、2は火炉1の下部前後面
に設けられて炉の副生ガスである炉ガスを火炉1内へ供
給するようにした炉ガス供給管、3は炉ガスが発生して
いない場合や不足している場合に化石燃料を火炉1内へ
噴射し燃焼させ、燃焼ガスを発生させるためのバーナで
ある。
【0005】4は、火炉1内を上昇して来た炉ガス或い
は燃焼ガス等の高温ガスGが水平方向後方へ向って流れ
るよう、火炉1の後部上端に接続された副側壁、5は高
温ガスGが上方から下方へ向って流れるよう、副側壁4
の火炉1とは反対側に接続された後部伝熱部、6,7は
後部伝熱部5内に上方から下方へ向けて順次設置された
過熱器、8は後部伝熱部5内に過熱器7の下方に位置す
るよう設置された節炭器、9は後部伝熱部5から排ガス
ダクト10へ排出されるボイラ排ガスGEの流量を調節
し得るよう後部伝熱部5の下部に設置されたダンパ、1
1はヘッダ、12は蒸気ドラムである。
【0006】上述のボイラでは、炉ガス供給管2から供
給された炉ガス或いはバーナ3から噴射された燃料が燃
焼することにより生じた燃焼ガスは、高温ガスGとして
火炉1内を上昇し、副側壁4内を通って後部伝熱部5に
至り、後部伝熱部5を下降し、ダンパ9を通って排ガス
ダクト10へボイラ排ガスGEとして排出される。
【0007】又、火炉1及び副側壁4並びに後部伝熱部
5を形成する伝熱管内の水や蒸気等の流体は高温ガスG
により加熱され、過熱器6,7内の蒸気は高温ガスGに
より過熱され、節炭器8内の水は高温ガスGによって加
熱される。
【0008】更に、節炭器8で加熱された水は、火炉1
等の下部から、火炉1の伝熱管内へ導入され、上昇しつ
つ加熱され、飽和蒸気として蒸気ドラム12へ導入さ
れ、蒸気ドラム12からの蒸気は、副側壁4や後部伝熱
部5等の伝熱管内等を通り加熱され、次いで過熱器6,
7で過熱され、蒸気タービンへ送られる。
【0009】更に又、蒸気ドラム12内の加熱水は図示
してない給水管の給水ポンプの下流側へ戻される。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】上記ボイラにおいて
は、熱源として化石燃料の燃焼ガスを使用する場合と炉
ガスを使用する場合では、高温ガスGの単位時間当りの
流量が大きく異なる。すなわち、化石燃料の場合、発熱
量は約10,000kcal/kg程度であるのに対
し、炉ガスの場合、発熱量は約800kcal/kgで
ある。このため、蒸気タービンによる発電量が化石燃料
を用いた場合と炉ガスを用いた場合とで同じであると仮
定した場合、炉ガスの重量は化石燃料に対して10,0
00/800=12.5倍も多量に必要となり、炉ガス
と燃焼ガスの温度や化石燃料の空燃比を考慮に入れて
も、炉ガスと化石燃料の燃焼ガスとでは、そのガス容量
が1.5〜2倍も異なる。すなわち、炉ガスの容量が
1.5〜2倍と大きくなるため、高温ガスGが炉ガスの
場合は、高温ガスGが化石燃料の燃焼ガスの場合よりも
ボイラ内における流速が1.5〜2倍も高速となる。
【0011】なお、ダンパ9は過熱器6,7の過熱蒸気
温度や後部伝熱部5から排出されるボイラ排ガスGEの
温度に対応して適宜制御される。
【0012】高温ガスGが炉ガスの場合のように多量で
高速であると、ボイラでの収熱が十分に行われずに高温
ガスGはダンパ9から排ガスダクト10へ排出されるこ
とになり、従ってボイラ排ガスGEの温度は高温とな
る。
【0013】このようにボイラにおける高温ガスGの収
熱が十分に行われないと、熱エネルギが有効に利用され
ない結果、ボイラ効率が低下し、又ボイラ効率をあげよ
うとすると、水の蒸発部である火炉1を大きくしなけれ
ばならない。
【0014】更に、ボイラ排ガスGEの温度が高いと、
排ガス容量が大きくなるため、ボイラ排ガスGEの流速
を所定の値にするには、排ガスダクト10の断面積が大
きくなり、その結果、排ガスダクト10が大型化する。
【0015】本発明は上述の実情に鑑み、ボイラの燃料
として化石燃料の他に、高炉や転炉で生成される多量の
高炉ガスや転炉ガスを使用し得るようにした場合にも、
ボイラでの収熱を良好に行い得るようにしてボイラ効率
の向上を図り得るようにすること、火炉や排ガスダクト
を小型化すること、等を目的としてなしたものである。
【0016】
【課題を解決するための手段】本発明は、火炉からの高
温ガスが流通し得るよう、火炉の後方に複数に仕切られ
た後部伝熱部を配置し、且つ複数の後部伝熱部内に伝熱
管群を収納したボイラであって、仕切られた複数の後部
伝熱部のうち少くとも1箇所に伝熱管群として蒸発器を
収納したものである。
【0017】本発明では、後部伝熱部を前方後部伝熱部
と後方後部伝熱部に仕切り、前方後部伝熱部内の伝熱管
群を過熱器及び節炭器とし、後方後部伝熱部内の伝熱管
群を蒸発器及び節炭器とすることができ、又複数に仕切
られた後部伝熱部の高温ガスが排出される側に、開度調
整可能なダンパを設けることができ、更にダンパのガス
流れ方向下流側に排ガスダクトを接続することができ、
更に又、高温ガスとして高炉、転炉といった炉からの炉
ガスを用いることや化石燃料の燃焼ガスを用いることが
できる。
【0018】本発明では、火炉からの高温ガスは後部伝
熱部内に配置した蒸発器内の流体を加熱するため、排ガ
ス温度が大きく下降することになり、且つ温度の下降に
より排ガス容積も減少する。
【0019】このため、高温ガスとして高炉、転炉とい
った炉からの炉ガスを用いた場合でも、収熱量の向上に
よりボイラ効率が向上し、又火炉を大型化する必要がな
く、更に排ガスダクトの断面積を小さくできるため排ガ
スダクト製造に際しての鋼材使用量が減少する。
【0020】
【発明の実施の形態】図1は本発明の実施の形態の一例
を示す概略縦断側面図、図2は図1のII−II方向矢
視図、図3は図1のIII−III方向矢視図である。
【0021】本実施の形態においては、後部伝熱部5は
中間仕切壁13により、副側壁4に近接した前方後部伝
熱部5aと副側壁4から離れた後方後部伝熱部5bに仕
切られている。
【0022】而して、前方後部伝熱部5a内には、従来
の場合と同様、過熱器6,7及び節炭器8が上方から下
方へ向けて順次設置されると共に前方後部伝熱部5a下
端には、前方後部伝熱部5a内を下降して来た高温ガス
G1の流量を制御するためのダンパ9aが設けられてい
る。
【0023】又、後方後部伝熱部5b内には、上方から
下方へ向けて伝熱管群を有する蒸発器14及び節炭器1
5が順次収納され、後方後部伝熱部5b下端には、後方
後部伝熱部5b内を下降して来た高温ガスG2の流量を
制御するためのダンパ9bが設けられている。
【0024】蒸発器14の下端一端には、図示してない
給水ポンプからの給水を受けるヘッダ16が接続され、
蒸発器14の上端一端には、蒸発器14からの蒸気と加
熱水を受けるヘッダ17が接続され、ヘッダ17には蒸
気と加熱水を蒸気ドラム12へ送給するための飽和蒸気
管18が接続されている。
【0025】中間仕切壁13の副側壁底面部近傍よりも
下方部分は、図2に示すごとく伝熱管13a及び隣り合
う伝熱管13a同士を接続するフィン13bによりパネ
ル状に構成され、中間仕切壁13の副側壁底面部近傍よ
りも上方部分は、図3に示すごとくフィンはなく且つ伝
熱管13aは1本おきに前方へ曲折されて直管状の伝熱
管13aの前方に位置し、一本おきに設けられた伝熱管
13aの間は、高温ガスGの一部が分れて高温ガスG2
として流通し得るよう空間になっている。
【0026】なお、図1中、GE1は、前方後部伝熱部
5aから排出されたボイラ排ガス、GE2は後方後部伝
熱部5bから排出されたボイラ排ガスである。
【0027】次に本発明の実施の形態の作用について説
明する。
【0028】例えば、高温ガスGが化石燃料の燃焼ガス
のみの場合には、ダンパ9aを所定の開度に開き、ダン
パ9bを全閉状態にし、後方後部伝熱部5bに高温ガス
G2が流れないようにし、図示してないバルブを閉止し
て蒸発器14や節炭器15に流体が流れないようにし、
運転を行う。この場合は図4の場合と同様の運転とな
り、燃焼ガスである高温ガスGは全量高温ガスG1とし
て前方後部伝熱部5a内へ導入され、過熱器6,7、節
炭器8を経たうえ、ダンパ9aから前方後部伝熱部5a
外へ排出され、排出されたボイラ排ガスGE1は、ボイ
ラ排ガスGEとして下流側へ送られる。
【0029】高温ガスGが全量高炉ガスや転炉ガスのご
とき炉ガスの場合には、ダンパ9a,9bを夫々所定の
開度に開き、図示してないバルブを開いて節炭器15や
蒸発器14にも水や蒸気等の流体が流れるようにし、炉
ガス供給管2から炉ガスを火炉1内へ供給する。
【0030】而して、火炉1内へ供給された炉ガスは、
高温ガスGとして火炉1及び副側壁4を通過し、後部伝
熱部5に到達する。
【0031】後部伝熱部5では、高温ガスGは高温ガス
G1と高温ガスG2に分岐し、高温ガスG1は前方後部
伝熱部5a内を下降し、過熱器6,7、節炭器8を経た
うえダンパ9aから前方後部伝熱部5a外へボイラ排ガ
スGE1として排出される。
【0032】分岐して伝熱管13a,13a間の空間か
ら後方後部伝熱部5b内へ流入した高温ガスG2は、後
方後部伝熱部5bを下降し、蒸発器14、節炭器15を
経たうえ、ダンパ9bから後方後部伝熱部5b外へボイ
ラ排ガスGE2として排出される。
【0033】前方後部伝熱部5a及び後方後部伝熱部5
bから排出されたボイラ排ガスGE1,GE2は合流し
てボイラ排ガスGEとなり、排ガスダクト10を下流側
へ送られる。
【0034】この際、節炭器8を経て火炉1の伝熱管下
部へ流入した水は、火炉1の伝熱管内を流通しつつ上昇
し、蒸気と加熱水の混合した飽和蒸気として蒸気ドラム
12へ導入される。
【0035】又、節炭器15を経て蒸発器14へ流入し
た水は、蒸発器14の伝熱管内を流通しつつ上昇し、蒸
気と加熱水の混合した飽和蒸気となり、飽和蒸気管18
から蒸気ドラム12へ導入される。
【0036】中間仕切壁13の伝熱管13aは、例えば
蒸気ドラム12内の蒸気を過熱器6,7等へ送る等、適
宜の段階で使用する。
【0037】炉ガスを蒸気生成用の高温ガスGとして使
用する際には、高温ガスGは前方後部伝熱部5aの他
に、後方後部伝熱部5bへ流入し、後方後部伝熱部5b
を下降しつつ蒸発器14内の水や蒸気を加熱し、節炭器
15内の水の加熱を行うため、後方後部伝熱部5bから
ダンパ9bを経て排出されたボイラ排ガスGE2、延い
てはボイラ排ガスGE1とGE2が合流したボイラ排ガ
スGEは十分に温度が下降しており、従って、ボイラに
おける後部伝熱部5での収熱量が上昇する結果、ボイラ
効率が向上する。
【0038】又、火炉1で多大の収熱を行わせる必要が
ないため、火炉1が大型化せず、更にボイラ排ガスGE
も温度が下降しているためボイラ排ガスGEの容量が減
少する結果、ボイラ排ガスGEを従来の速度と同様の速
度で送る際には排ガスダクト10の断面積を小さくで
き、排ガスダクト10の製作に要する鋼材の量が減少し
て経済的に有利である。
【0039】化石燃料の燃焼ガス及び炉ガスの両方を同
時に高温ガスGとして蒸気の生成に使用する混焼の場合
も、ダンパ9a,9bを適宜の開度に開き、炉ガスのみ
を高温ガスGとして使用する場合と同様にして運転を行
うが、この場合も、炉ガスのみを使用する場合と同様の
作用効果を奏し得る。
【0040】なお、本発明の実施の形態は上述の形態例
に限定されるものでなく、本発明の要旨を逸脱しない範
囲内で種々変更を加え得ることは勿論である。
【0041】
【発明の効果】本発明のボイラによれば、後部伝熱部で
の収熱量が上昇する結果、ボイラ効率が向上し、又火炉
で多大の収熱を行わせる必要がないため火炉が大型化せ
ず、更に後部伝熱部下流での排ガス温度が下降するため
排ガスの容量が減少する結果、排ガスを所定の流速で送
る際の排ガスダクトの断面積を小さくでき、排ガスダク
トの製作に必要な鋼材使用量が減少する、等種々の優れ
た効果を奏し得る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のボイラの実施の形態の一例を示す概略
縦断側面図である。
【図2】図1のII−II方向矢視図である。
【図3】図1のIII−III方向矢視図である。
【図4】従来のボイラの一例を示す概略縦断側面図であ
る。
【符号の説明】
1 火炉 5 後部伝熱部 5a 前方後部伝熱部(後部伝熱部) 5b 後方後部伝熱部(後部伝熱部) 6,7 過熱器(伝熱管群) 8,15 節炭器(伝熱管群) 9a,9b ダンパ 10 排ガスダクト 14 蒸発器 G,G1,G2 高温ガス

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 火炉からの高温ガスが流通し得るよう、
    火炉の後方に複数に仕切られた後部伝熱部を配置し、且
    つ複数の後部伝熱部内に伝熱管群を収納したボイラであ
    って、仕切られた複数の後部伝熱部のうち少くとも1箇
    所に伝熱管群として蒸発器を収納したことを特徴とする
    ボイラ。
  2. 【請求項2】 後部伝熱部を前方後部伝熱部と後方後部
    伝熱部に仕切り、前方後部伝熱部内の伝熱管群を過熱器
    及び節炭器とし、後方後部伝熱部内の伝熱管群を蒸発器
    及び節炭器とした請求項1に記載のボイラ。
  3. 【請求項3】 複数に仕切られた後部伝熱部の高温ガス
    が排出される側に、開度調整可能なダンパを設けた請求
    項1又は2に記載のボイラ。
  4. 【請求項4】 ダンパのガス流れ方向下流側に排ガスダ
    クトを接続した請求項1、2又は3に記載のボイラ。
  5. 【請求項5】 高温ガスとして高炉、転炉といった炉か
    らの炉ガスを用いる請求項1、2、3又は4に記載のボ
    イラ。
  6. 【請求項6】 高温ガスとして化石燃料の燃焼ガスを用
    いる請求項1、2、3、4又は5に記載のボイラ。
JP3485696A 1996-02-22 1996-02-22 ボイラ Pending JPH09229301A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007010274A (ja) * 2005-07-01 2007-01-18 Osaka Gas Co Ltd 水蒸気供給装置及びそれを備えたコンロ
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