JPH09257207A - 円筒形貫流ボイラ - Google Patents

円筒形貫流ボイラ

Info

Publication number
JPH09257207A
JPH09257207A JP9475796A JP9475796A JPH09257207A JP H09257207 A JPH09257207 A JP H09257207A JP 9475796 A JP9475796 A JP 9475796A JP 9475796 A JP9475796 A JP 9475796A JP H09257207 A JPH09257207 A JP H09257207A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
water
flame
water pipe
burner
boiler
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP9475796A
Other languages
English (en)
Inventor
Yoshiro Takemura
與四郎 竹村
Sotonori Takada
外紀 高田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ebara Research Co Ltd
Nippon Thermoener Co Ltd
Original Assignee
Ebara Research Co Ltd
Ebara Boiler Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ebara Research Co Ltd, Ebara Boiler Co Ltd filed Critical Ebara Research Co Ltd
Priority to JP9475796A priority Critical patent/JPH09257207A/ja
Publication of JPH09257207A publication Critical patent/JPH09257207A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Abstract

(57)【要約】 【課題】 小型化と低NOX 化を同時に実現できるよう
な貫流ボイラを提供する。 【解決手段】 上下の管寄せ1,2と、それらを連結す
る複数の水管3と、これらの水管に向けて火炎を略水平
方向に噴出する完全予混合式バーナ7とを備えた円筒形
貫流ボイラにおいて、上記水管3を略環状の外側水管列
4と、該水管列の内側に水管同士の隙間が消炎距離以上
となるように配置した内側水管群5とから構成し、上記
バーナの火炎の最高温度部近傍に火炎温度を抑制する水
管を配置し、該水管列の他の位置に排気出口部9を設け
た。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、完全予混合式バー
ナを採用したガス焚き貫流ボイラに関するものである。
【0002】
【従来の技術】近年、産業界では省スペースの立場から
ボイラの小型化が、環境改善の立場から排ガス中のNO
X (及びCO)の濃度のさらなる低減がそれぞれ求めら
れている。そのような目的に対処するものとして、缶体
に予混合バーナを配し、バーナ直近に火炎冷却水管を設
け、その下流に断熱空間を設けたもの(特公平2−35
884号)が提案されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この技
術においては、COを酸化する空間が従来の燃焼室に準
じた大きさを要するため、やはり、ボイラを小さくする
にも限界があった。
【0004】本発明は上述の事情に鑑みなされたもの
で、小型化と低NOX 化を同時に実現できるような貫流
ボイラを提供することをその目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】上述した目的を達成する
ため、請求項1に記載の発明は、上下の管寄せと、それ
らを連結する複数の水管と、これらの水管に向けて火炎
を略水平方向に噴出する完全予混合式バーナとを備えた
円筒形貫流ボイラにおいて、上記水管を略環状の外側水
管列と、該水管列の内側に水管同士の隙間が消炎距離以
上となるように配置した内側水管群とから構成し、上記
バーナの火炎の最高温度部近傍に火炎温度を抑制する水
管を配置し、該水管列の他の位置に排気出口部を設けた
ことを特徴とする円筒形貫流ボイラである。
【0006】このような構成の貫流ボイラにおいては、
完全予混合式バーナが略環状に配置した外側水管列もし
くは内側水管群の側面位置に取り付けられており、この
バーナ面上に形成された短炎は外側水管列の内側に向け
て延びる。火炎の最高温度部近傍に火炎温度を抑制する
水管を配置しており、これによりNOX の生成が抑制さ
れる。
【0007】この点を図6及び図7により説明する。図
6に、完全予混合式バーナを空気過剰係数1以上で燃焼
させ、火炎に対する冷却水管の位置を変えた場合の燃焼
反応完了後の排ガスのNOXとCO濃度を示す。(イ)
は本案の最高温度部である火炎端に水管をおいて火炎を
冷却したもの、(ロ)は火炎の最高温度部のさらに下流
に水管をおいたもの、(ハ)は火炎の付着点から水管で
火炎を冷却したものである。(ハ)は火炎の冷却強度が
強く、NOXは低いがCOは高い。(ロ)は火炎の冷却
がなく、NOXは高いが、COは低い。
【0008】本案の(イ)は(ハ)に近い低NOX効果
が得られ、且つ、COも低い。(イ)の場合について、
バーナからの距離に対して火炎の温度とNOX、CO濃
度を表したものが、図7である。この図に示す様に、火
炎の上流部である冷却水管に至る迄の間は、冷却水管が
ない(ロ)の場合と同様に、流れ方向に沿いCO濃度は
急減し、NOX濃度は緩慢に上昇していく。ところが、
最高温度を形成する火炎端に近づくと、火炎は冷却水管
に遭遇して冷却されて温度を抑制され、サーマルNOX
の生成が抑制される。また、この段階では酸化反応がか
なり進行してCO濃度が低く、この位置での火炎冷却に
より生成する未燃成分であるCOはわずかである。同時
に、この水管は火炎に乱れを与えて燃焼を促進してCO
の酸化も進行させる。
【0009】内側水管群は、消炎距離以上の所要隙間を
確保しているため、水管群の隙間に入った火炎はこの間
でも酸化反応を維持して燃焼を続け、COの酸化を進行
させると共に、内側水管部又は外側水管列の水管と熱交
換を行なう。ここで、消炎距離は、火炎伝播できない固
体壁間の間隙を言い、燃料の種類や固体壁の形状等によ
って定まるものであり、本形状における実用燃焼域にお
いて1〜3mmである。燃焼を完了した燃焼ガスは、下
流の水管列に設けた排気出口部から外部に出る。
【0010】請求項2に記載の発明は、上記バーナは平
板式多孔バーナであり、バーナと水管の隙間は100mm
以下であることを特徴とする請求項1に記載の円筒形貫
流ボイラである。平板式多孔バーナの火炎長は、実測に
よると、実用上の空燃比において100mm以下の場合
が多い。このため、バーナから直近の水管迄の距離を1
00mm以下として、火炎の最高温度部近傍に水管をお
いたものである。請求項3に記載の発明は、上記内側水
管群は複数の水管が千鳥状に配置されていることを特徴
とする請求項1又は2に記載の円筒形貫流ボイラであ
る。燃焼ガスは略千鳥状に配設した水管表面に交互に衝
突しつつ流れるため、高い熱伝達係数を維持したまま水
管と熱交換することができる。請求項4に記載の発明
は、上記内側水管群の水管同士の隙間は、5mm以上に
設定されていることを特徴とする請求項1ないし3のい
ずれかに記載の円筒形貫流ボイラである。この隙間を狭
くすると、燃焼気が冷却されて酸化反応を維持できなく
なる。
【0011】
【実施例】図1及び図2は、本発明に係るボイラの実施
例を示す。図において、1は水平断面の外形を円形にし
た上部の管寄せ、2は同じく下部の管寄せ、3は水管で
ある。水管は上下の管寄せを連結すると共に、略環状水
管列4と水管群5を形成する。完全予混合式バーナ7
は、ボイラの側面に、バーナと対向する水管が火炎の最
高温度部近傍に来る距離に取り付けてある。また、水管
列に隙間8を設けてガス出口部9としてある。水管列の
外側には管寄せに沿いガスシールのためのガスシールカ
バー10を設け、煙道11に接続する。
【0012】このように構成された貫流ボイラにおいて
は、燃焼に必要な空気と燃料ガスの完全予混合気12は
予混合ダクト13に送られてから、完全予混合式バーナ
7を通過する。ここで、図示してない着火元により点火
されて、完全予混合式バーナの前面に火炎15を形成す
る。ここで、火炎はバーナと水管の間の空間及び水管同
士の隙間で燃焼する。この際、水管同士は火炎の消炎距
離以上の所用隙間を確保しているため、火炎は水管によ
り冷却されて消炎することなく、燃焼を維持して未燃成
分を生成することもなく完全燃焼する。
【0013】燃焼を完了した燃焼ガスは略環状水管列の
内側に配設した水管群と熱交換した後、水管列の間に設
けた隙間を通過して、煙道にいたる。この例では完全予
混合式バーナとして平面式多孔バーナを採用した例を示
したが、これに限定されるものではなく、ライン式バー
ナであっても良い。
【0014】完全予混合式バーナを空気過剰係数1以上
で燃焼した場合の火炎流れ方向のCOとNOX 濃度をみ
ると、COの濃度は火炎の付着点で最も高く、流れ方向
に沿って急激に低減する。一方、NOX の濃度はサーマ
ルNOX が主体であり、火炎の付着点ではわずかである
が流れ方向に沿って上昇し、火炎端の最高温度部で最も
高くなる。従って、この位置で燃焼反応を完了すると、
その濃度が排ガスのNOX 濃度となる特性がある。
【0015】本発明においては、火炎の下流部が届く位
置に水管があって、火炎の付着点には水管がない。この
ため、火炎の前段の上流部では水管により火炎を冷却す
ることなく燃焼反応を進行させ、CO濃度を流れ方向に
沿って急減させる。また、NOX 濃度は火炎温度が最高
となる下流に向かって上昇するが、最高温度を形成する
下流部の火炎端では水管により火炎を冷却して温度を抑
制し、NOX の生成を抑制する。同時に、火炎に乱れを
与えて燃焼を促進してCOの酸化も進行させる。ここ
で、水管群間の隙間を狭くして消炎距離以下とすると火
炎は燃焼反応を維持できなくなって消炎するが、本発明
では消炎距離以上の所用隙間を確保しているため、この
間でも消炎することなく燃焼反応を維持して、COの低
減と低NOX 化に寄与する。
【0016】完全予混合式バーナの火炎は短く、このバ
ーナを用いて火炎の下流部が届く位置に水管群を設けて
あるから、バーナから直近の水管までの距離を小さくで
きる。つまり、バーナの前方に確保する水管の無い領域
を小さくして、環状水管列の内部のほとんどの領域に水
管を配置することができる。
【0017】また、上記構造は略環状水管列の内側に水
管群を配設することを基本としているため、環状水管列
の内部に従来ボイラで見られたような円筒形燃焼室がな
く、その領域にも水管を配置した構成である。このた
め、同一本数の水管で伝熱面を構成する場合、従来の円
筒形燃焼室に相当する領域にも水管を配設できるため、
円形管寄せの外形を小さくして、コンパクトなボイラを
実現できる。
【0018】そして、略環状水管列及び水管群を構成す
る各水管はその直径を各々適宜変えても良い。とりわ
け、水管群を構成する水管の直径を適宜小さくすれば、
略環状水管列内に水管群を配置する際、水管相互の配置
関係から管群間に必然的に現れる空間を極力小さくし
て、水管をより密に配置することができてボイラの小型
化に寄与する。
【0019】また、本発明は水平断面の外形を円形にし
た管寄せを用いている点が従来のボイラと同一であっ
て、ガスシールカバー等も円筒形であることから、製造
手法が従来と同一になり、製造設備も従来のものをその
まま使用できる。このため、新たな設備投資を不要とし
て低コストのもとに缶体を製造することができる。
【0020】図3は別の実施例である。該環状水管列の
内側にわずかな隙間をもった水管16を略千鳥状に配設
したものである。これにより、燃焼ガスはわずかな隙間
を複数回通過して水管と熱交換しその温度を下げた後、
水管列を出て煙道に至るものである。この際、燃焼ガス
は略千鳥状に配設した水管表面に衝突しつつ流れるた
め、高い熱伝達係数を維持したまま水管と熱交換するこ
とができ、ボイラの熱効率を向上することができる。特
に、燃焼ガス流れの後半においては水管隙間数がガス流
れと共に漸次減少していく構成となり、伝熱的に次の効
果がある。ガス流れと共にガス温度が低下してガスの体
積が減少し、水管隙間を通過する速度もまた低下する
が、上記構造によりガスが通過する断面積もまた減少し
てガス流速を維持する作用をなす。これにより、流速の
低下に伴う熱伝熱率の低下を防止して、熱効率を向上さ
せる。
【0021】図4は、この発明の他の実施例を示すもの
で、図3が水管群のみを千鳥配列にしたのに対して、図
4は環状水管列も水管群に合わせて千鳥配列に構成して
あり、ガス流通路に対して千鳥配列をより完全に実現し
て燃焼ガスの停滞域を極力小さくして、熱伝達係数を改
善したものである。図5は、この発明の他の実施例を示
すもので、図4の実施例とは、水管列の外側に煙道バッ
フル18を設けた構成が異なる。これにより、水管列を
出た燃焼ガスは水管列と煙道バッフルの間に形成された
ガス通路を通過して前方まで迂回した後、反転して煙道
に至る。図4では伝熱面として使用しなかった環状水管
列の外面をも伝熱面として利用して、燃焼ガスから水管
への伝熱量を増やして、熱効率を上げる効果がある。
【0022】尚、本発明の平板式多孔バーナを構成する
材料には、セラミック、耐熱金属材、金属繊維マット等
が適用できる。
【0023】
【発明の効果】以上説明したように、本発明には次の効
果がある。 1) 略環状水管列の内側全体に水管群を配設してあるた
め、従来の貫流ボイラの様な円筒形の燃焼室がなく、ボ
イラをコンパクトにすることができる。 2) 水管群を消炎距離以上の隙間で配置して水管群の中
の空間で燃焼を継続させ、燃焼室が無いにも拘わらずC
Oの生成を抑制し、熱交換を行なうことができる。 3) 火炎の先端部分の最高温度を抑制して、NOX の生
成も抑制することができる。 4) 燃焼ガスは水管群と熱交換するが、特に、水管群を
わずかな隙間をもって略千鳥状に配設すれば、ボイラの
熱効率を顕著に向上することができる。 5) 水平断面の外形を円形にした管寄せを用いている点
が従来と同一であることから、製造手法が従来と同一に
なり、製造設備も従来のものをそのまま使用できる。こ
のため、低コストのもとに缶体を製造することができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の第1実施例の貫流ボイラの横断面図
である。
【図2】図1の貫流ボイラの縦断面図である。
【図3】この発明の第2実施例の貫流ボイラの横断面図
である。
【図4】この発明の第3実施例の貫流ボイラの横断面図
である。
【図5】この発明の第4実施例の貫流ボイラの横断面図
である。
【図6】バーナと水管の距離を変えた場合のNOX 及び
COの濃度変化を示すグラフである。
【図7】この発明のバーナと水管の距離に対するNOX
及びCOの濃度変化と温度変化を示すグラフである。
【符号の説明】
1 上部の管寄せ 2 下部の管寄せ 3 水管 4 水管列 5 水管群 7 完全予混合式バーナ 8 隙間 9 排気出口部 10 ガスシールカバー 11 煙道 12 予混合気 13 予混合ダクト 15 火炎 16 水管 18 煙道バッフル

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 上下の管寄せと、それらを連結する複数
    の水管と、これらの水管に向けて火炎を略水平方向に噴
    出する完全予混合式バーナとを備えた円筒形貫流ボイラ
    において、 上記水管を略環状の外側水管列と、該水管列の内側に水
    管同士の隙間が消炎距離以上となるように配置した内側
    水管群とから構成し、 上記バーナの火炎の最高温度部近傍に火炎温度を抑制す
    る水管を配置し、該水管列の他の位置に排気出口部を設
    けたことを特徴とする円筒形貫流ボイラ。
  2. 【請求項2】 上記バーナは平板式多孔バーナであり、
    バーナと水管の隙間は100mm以下であることを特徴と
    する請求項1に記載の円筒形貫流ボイラ。
  3. 【請求項3】 上記内側水管群は複数の水管が千鳥状に
    配置されていることを特徴とする請求項1又は2に記載
    の円筒形貫流ボイラ。
  4. 【請求項4】 上記内側水管群の水管同士の隙間は、5
    mm以上に設定されていることを特徴とする請求項1な
    いし3のいずれかに記載の円筒形貫流ボイラ。
JP9475796A 1996-03-25 1996-03-25 円筒形貫流ボイラ Pending JPH09257207A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP9475796A JPH09257207A (ja) 1996-03-25 1996-03-25 円筒形貫流ボイラ

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP9475796A JPH09257207A (ja) 1996-03-25 1996-03-25 円筒形貫流ボイラ

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH09257207A true JPH09257207A (ja) 1997-09-30

Family

ID=14118982

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP9475796A Pending JPH09257207A (ja) 1996-03-25 1996-03-25 円筒形貫流ボイラ

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH09257207A (ja)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1999024769A1 (fr) * 1997-11-12 1999-05-20 Hitachi, Ltd. Chauffe-eau/refroidisseur d'eau a absorption et regenerateur a haute temperature afferent
JP2002529161A (ja) * 1998-11-10 2002-09-10 コルソン エンジニアリング リミテッド 火炎防止装置
JP2006349255A (ja) * 2005-06-15 2006-12-28 Miura Co Ltd ボイラ

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1999024769A1 (fr) * 1997-11-12 1999-05-20 Hitachi, Ltd. Chauffe-eau/refroidisseur d'eau a absorption et regenerateur a haute temperature afferent
US6301925B1 (en) * 1997-11-12 2001-10-16 Hitachi, Ltd. Absorption water heater/chiller and high temperature regenerator therefor
US6470702B2 (en) 1997-11-12 2002-10-29 Hitachi, Ltd. Absorption water heater/chiller and high temperature regenerator therefor
JP2002529161A (ja) * 1998-11-10 2002-09-10 コルソン エンジニアリング リミテッド 火炎防止装置
JP4693240B2 (ja) * 1998-11-10 2011-06-01 エクスプロージョン セーフティー テクノロジー シーオー.リミテッド 火炎防止装置
JP2006349255A (ja) * 2005-06-15 2006-12-28 Miura Co Ltd ボイラ

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2632635B2 (ja) 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
US6792895B2 (en) Combustion method and apparatus for NOx reduction
JPH09257207A (ja) 円筒形貫流ボイラ
JP4400921B2 (ja) 多管式貫流ボイラ
JP3533461B2 (ja) 水管ボイラ
JPH08303703A (ja) 水管ボイラ
JP3606310B2 (ja) 予混合旋回燃焼器
JPH09257208A (ja) 円筒形貫流ボイラ
KR100813412B1 (ko) 열교환 기능이 일체화된 공해물질 저감형 보일러
JP3038627B2 (ja) 水管ボイラ
JP3662599B2 (ja) 水管ボイラ
JPH08110002A (ja) 水管ボイラ
JP2987315B2 (ja) 多管式貫流ボイラの缶体構造
JPH09280502A (ja) 多管式貫流ボイラ
JP2824619B2 (ja) 角型多管式貫流ボイラー
JPH10132202A (ja) 貫流ボイラ
JP2000081201A (ja) 貫流ボイラ
JP4933320B2 (ja) バーナ装置、及び同バーナ装置を備えた加熱装置
JPH07318003A (ja) 多管式貫流ボイラ
JP3310932B2 (ja) ボイラー
JP3180938B2 (ja) 水管ボイラー及びその燃焼方法
JPH0791601A (ja) 水管ボイラ
JPH10196902A (ja) 円筒型水管ボイラ
JPH07119928A (ja) 燃焼装置
JPH0756369B2 (ja) 低NOx バーナ

Legal Events

Date Code Title Description
A977 Report on retrieval

Effective date: 20050921

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20051101

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20060307