JPH09280501A - 炉筒小容量水管式ボイラ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 陸用、舶用の小容量プラントの蒸気発生装置
として用いられる小容量ボイラにあっては、よりコンパ
クトにして製作、輸送、据付等を簡便に行い経費を節減
し、かつ保守も容易であるものが強く求められている。
本発明はこのような市場のニーズに応えうるものを提供
することを課題とする。 【解決手段】 前端にバーナ焚口を設け、後端を皿形鏡
板で構成すると共に後方頂部に２本の炉筒出口管を設け
た円筒形炉筒を下部胴内にその前端側を片端固定として
配置し、一方、炉筒出口管は燃焼ガスが蒸発管群の間を
抜けてバーナ焚口の上方の煙室に通じるようにして水管
式ボイラを構成した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は陸用、舶用の小容量
プラントの蒸気発生装置として適用される小容量ボイラ
に関する。

【０００２】

【従来の技術】図４及び図５に基づいて従来のものを説
明する。図４は従来の典型的なこの種ボイラを示し、通
称モリソン炉筒１と呼ばれる波形の炉筒が、下部胴４を
貫通して取付けられており、この貫通構造であるが為に
必然的に火室１０を外方へ突設した構造となり、また、
前記波形の加工は、炉筒の両端が下部胴４に固定されて
いることから同炉筒の熱膨張による応力を軽減する為に
必要なものである。

【０００３】又、この従来のボイラの火室１０は、耐火
材に依る耐火壁構造である為、耐火材を取付ける鋼板ケ
ーシングと耐火材の熱膨張差に依る亀裂、脱落の発生、
燃焼ガス中の腐食成分に依る耐火材の減耗及び船舶用等
に於いては、船体振動に依る耐火材の脱落等の問題を生
じていた。

【０００４】また、図５に示す従来の他の構造のボイラ
では、皿形鏡板２を端部に取付けた円筒形炉筒１として
これを下部胴４内に配置し、炉筒出口管３をバーナ焚口
９側で炉筒頂部中央に１本設ける構造としたものである
が、蒸発管群６に於けるガス流れが中央部近辺に片寄
り、両側の蒸発管部がデットスペースとなる可能性のあ
る構造であった。

【０００５】この形式のものでは、出口管３をバーナ焚
口９側に設けた事に寄り、必然的に燃焼ガスが炉筒内反
転ガス流れになると共に、煙室７をバーナ焚口９側と反
対側に設置する必要があった。

【０００６】そしてこの形式のものではまた、炉筒の支
持部が、バーナ焚口９側に片寄っている為、取付強度的
に炉筒１の後部に新たに支持部材１１を設置する必要が
あった。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】前記したように図４に
示した形式のボイラでは、炉筒１は下部胴４に両端固定
方式で取付けられているので、ボイラ運転中の下部胴４
と炉筒１の熱膨張差に起因する応力を軽減する為には炉
筒１を波付加工する必要があり、材料費及び製作費が高
くなるものである。

【０００８】また、炉筒１内の燃焼ガス流れが、矢印で
示すように一方向の通過方式であるので、炉筒１のガス
出口と蒸発管６のガス入口側との間に火室１０を設置す
る必要があり、この為ボイラ据付スペースが増大し、輸
送上の制限が生じると共に材料費及び製作費が高くなる
ものである。

【０００９】更にまた従来のこの形式のものでは、火室
１０の構造上、耐火材に依る耐火壁を構築する必要があ
り、この耐火材が耐火材取付用鋼製ケーシングとの熱膨
張差に起因する亀裂脱落、燃料中の腐食成分に依る耐火
材の侵食減耗及び特に船舶用のものに於いては、船体振
動に依る耐火材の脱落等で、保守費用が増大するのみな
らずボイラ稼動率が低下するものであった。

【００１０】一方、図５に示すボイラでは、炉筒出口管
３をバーナ焚口９側の炉筒頂部に１本設置する構造であ
るために、燃焼ガス流れを炉筒１内で反転させる必要が
あり、この為、炉筒１の径が大型化し、また、炉筒１の
中心とバーナ９の中心を偏心させると共にガス出口管が
１本である事から、能率的な熱交換に支障を来す恐れが
あった。しかも、炉筒１の後部に炉筒支持部材１１を設
ける必要があることから、製作工数を増加させていた。

【００１１】さらに、蒸発管６群を加熱する燃焼ガス流
れは、バーナ焚口９側から導入される構造である為、そ
の反対側に排出先である煙室７を設ける必要があり、ボ
イラ本体の円筒に対し両側にそれぞれのスペースが出っ
張り、ボイラ据付スペースの増大を招いていた。

【００１２】本発明は図４、図５に示したこれ等従来の
ものにおける種々の問題点を解消し、コンパクトな構成
で製作費、材料費、輸送費等を節減し、ボイラ据付スペ
ースを削減し、かつ保守等も簡便で稼動率も高い好まし
いボイラを提供することを課題とするものである。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明は前記課題を解決
するべくなされたもので、前端にバーナ焚口を設け後端
を皿形鏡板で構成すると共に後方頂部に２本の炉筒出口
管を配設した円筒形炉筒を下部胴内に配置し、前記炉筒
出口管は蒸発管群間を経て前記バーナ焚口の上方に配設
した煙室に連通した炉筒小容量水管式ボイラを提供し、
バーナ燃焼により発生する燃焼ガスは、炉筒内で燃焼を
完結し、炉筒出口管を経て蒸発管群へ導かれ、ここでボ
イラ水と熱交換がなされるが、この際、出口管を炉筒後
端部に２本設けているので、炉筒内の燃焼ガス流れが一
方向の単純なものとなり、蒸発管群内でのガス流れが均
一化されて、伝熱効率の向上に寄与することとなるもの
である。

【００１４】そして蒸発管群にて熱交換を終えた排ガス
は、煙室を経て排ガス出口へ導かれるが、煙室をバーナ
側に設けているので、ボイラ前側のスペースが空く全体
構造となり、火室構造の廃止と合わせてボイラ据付スペ
ースの削減、輸送上の制限緩和に依る輸送費の軽減に寄
与することとなるものである。

【００１５】また、本発明は、前記円筒形炉筒は前端側
を片端固定として前記下部胴内に配置した炉筒小容量水
管式ボイラを提供し、このように炉筒は前端側を片端固
定として変形力に対する自由度を持たせたので従来の波
付加工を廃止することができ、その上円筒形炉筒に皿形
鏡板付の構造で下部胴内に配置されているので、火室構
造も不要となる事と合わせて、大幅な製作費及び材料費
の削減に寄与することとなる。しかも燃焼ガスの流れも
Ｕターンフロー等にならずに順流となるので、Ｕターン
フローのもののように直径の決定に苦労することなく炉
筒径の小径化も可能となる。

【００１６】更にまた本発明は、前記蒸発管群のうちそ
の最外周に配置されたものは、煙室部を除き隣接する蒸
発管のフィンを互に連結して排ガス流れに対する水冷壁
を形成した炉筒小容量水管式ボイラを提供し、蒸発管群
は煙室に相当する部分を除いて、実質的に周方向でその
約３／４の範囲に亘って隣り合う蒸発管の相互のフィン
を溶接等の手段で連結することにより、その内側の蒸発
管群を覆い囲んで燃焼ガスをシールした水冷壁構造が形
成され、燃焼ガスの高熱に起因する上部胴及び下部胴等
の亀裂発生が解消され、メンテナンス費用の削減にも寄
与することとなる。

【００１７】

【発明の実施の形態】本発明の実施の一形態を図１ない
し図３に基づいて説明する。なお前記した従来のものと
同一の部位については、図面中に同一の符号を付して示
し、重複する説明は省略する。

【００１８】円筒形炉筒１は、一端にバーナ焚口９が設
けられ、対向する他端は炉筒皿形鏡板２で構成されてい
る。同円筒形炉筒１は下部胴４内に配置されている。ま
た、炉筒出口管３は、円筒形炉筒１の後端部の頂部で左
右対称の位置に２本設けられている。

【００１９】円筒形炉筒１は、バーナ焚口９寄りの端部
１ａを下部胴４に固定し、上記炉筒出口管３によって支
持された一端固定支持構造である為、これは、円筒形炉
筒１の熱膨張に起因する軸方向の変位に対し十分に許容
可能な構造のものである。

【００２０】なお、蒸発管６は下部胴板４の管板４ａと
上部胴板５の管板５ａとの間に多数並んで設けられてい
るが、図２からも読みとれるように、この蒸発管６は多
数のものが群をなしたいわゆる蒸発管群として構成され
ており、このうち最外周側に位置するものは、後述する
煙管７に対向する部分を除く全周のほぼ３／４の範囲に
亘って相隣接するもの同志のフィン６ａを相互に溶接結
合し、燃焼ガスの流れに対する水冷壁構造１２を形成し
ている。

【００２１】炉筒出口管３を出て蒸発管群６で熱交換し
た燃焼ガスは、バーナ焚口９の上方に設けられた煙室７
を経由して外部へ排出される。なお、炉筒出口管３を炉
筒後部に２本設けた事により、蒸発管群６での燃焼ガス
が空間内に行きわたり流れが均一化され、伝熱効率の向
上に寄与している。また、８は蒸気取出ノズルで上部胴
５の頂部に設けられている。

【００２２】いま、図示しないバーナによりバーナ焚口
９より燃焼を行うと、同バーナ燃焼は円筒形炉筒１内で
燃焼を完結し、出口管３を通って蒸発管６へと導かれ、
ここで主たる熱交換が行われ所要の蒸気を発生させる。

【００２３】熱交換を完了した燃焼ガスは、煙室７を通
って排ガス出口から大気に放出される。また、煙室７を
バーナ焚口９側に設置した事は据付スペースの大幅な節
減に貢献している。一方、発生した蒸気は、上部胴５の
頂部に設けられた蒸気取出ノズル８より図示しないプラ
ント側へ供給される。

【００２４】このように本実施の形態では、円筒形炉筒
１をその下部で片端固定として下部胴４内に収め、燃焼
ガスは同円筒形炉筒１の後端部に設けた２本の出口管３
を通る構造とした事により、円筒形炉筒１における形状
の複雑な加工と支持部材１１の廃止が可能になると共
に、燃焼ガス流れの簡素化、蒸発管６での伝熱効率向上
に寄与している。

【００２５】更に、火室を設け耐火壁構造にする等の必
要もなく、装置全体を安価に製造でき、その輸送、据
付、更には保守等に要する諸経費を大幅に節減可能とし
たものである。

【００２６】以上、本発明を図示の実施の形態について
説明したが、本発明はかかる実施の形態に限定されず、
本発明の範囲内でその具体的構造に種々の変更を加えて
よいことはいうまでもない。

【００２７】

【発明の効果】以上本発明によれば、バーナ燃焼を炉筒
内で完結させ、燃焼ガスを炉筒後端部に設けた２本の出
口管へ通す事により、燃焼ガス流れの簡素化、蒸発管で
の燃焼ガス流れ均一化に伴う伝熱効率の向上が図れると
共に、炉筒径の小径化に貢献することができたものであ
る。

【００２８】また、煙室をバーナ焚口側に設け、かつ火
室が廃止可能となるので、ボイラ据付スペースの削減、
輸送上の制限緩和に依る輸送費の軽減と合わせて材料費
及び製作費の大幅な軽減に寄与することができたもので
ある。

【００２９】更にまた、火室が廃止できる事から、この
部分の耐火壁が不要となり、従来必要としていた多大の
メンテナンス費用が解消され、かつこれに依るボイラの
休転期間も不要となる事からボイラの稼動率の大幅な向
上に寄与することができたものである。

【００３０】また、請求項２の発明によれば、炉筒の下
部胴への取付固定を、バーナ焚口側の片端固定として下
部胴内におさめる事に依り、炉筒は拘束される事が無く
なり応力の発生は大幅に軽減される為、炉筒の波付加工
が不要となり、かつまた出口管を炉筒後端部に設けた事
により、そこを支持する構造も兼ねている為、炉筒支持
部材も不要となり、材料費及び製作費の大幅軽減に寄与
することができたものである。

【００３１】更にまた、請求項３の発明によれば、煙室
部を除いて蒸発管外周を水冷壁構造とした事に依り、燃
焼ガスは、その範囲において外周蒸発管より外部に流れ
出る事が無くなり、高温状態の燃焼ガスに起因する、上
部胴、下部胴からなる鋼製等のケーシングの亀裂が防止
することができたものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の一形態に係る小容量水管式ボイ
ラの全体図。

【図２】図１のＡ−Ａ断面図。

【図３】図１のＢ−Ｂ断面図。

【図４】従来の一例を示す小容量水管式ボイラの全体
図。

【図５】従来の他の例を示す小容量水管式ボイラの全体
図。

【符号の説明】

１ 円筒形炉筒 ２ 炉筒皿形鏡板 ３ 炉筒出口管 ４ 下部胴 ５ 上部胴 ６ 蒸発管 ７ 煙室 ８ 蒸気取出ノズル ９ バーナ焚口

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 前端にバーナ焚口を設け後端を皿形鏡板
   で構成すると共に後方頂部に２本の炉筒出口管を配設し
   た円筒形炉筒を下部胴内に配置し、前記炉筒出口管は蒸
   発管群間を経て前記バーナ焚口の上方に配設した煙室に
   連通したことを特徴とする炉筒小容量水管式ボイラ。
2. 【請求項２】 前記円筒形炉筒は前端側を片端固定とし
   て前記下部胴内に配置したことを特徴とする請求項１に
   記載の炉筒小容量水管式ボイラ。
3. 【請求項３】 前記蒸発管群のうちその最外周に配置さ
   れたものは、煙室部を除き隣接する蒸発管のフィンを互
   に連結して排ガス流れに対する水冷壁を形成したことを
   特徴とする請求項１又は２に記載の炉筒小容量水管式ボ
   イラ。