JPH0936U - 角型多管式貫流ボイラー - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 熱回収効率が高く、低公害の角型多管式貫流
ボイラーを提供する。 【構成】 隣合う第１の垂直水管１１同士をフィン状部
材１２で連結した一対の水管壁１０，１０の長手方向の
一端部に予混合バーナ３を設けるとともに、他端部に排
ガス出口７を設け、一対の水管壁１０，１０と上下のヘ
ッダ１５，１６とによりバーナ３からの燃焼ガスが実質
上直線的に通過するガス通路８を形成し、該ガス通路８
のほぼ全域に亘って多数の第２の垂直水管１４を挿設
し、予混合バーナと対面する第２の垂直水管を同予混合
バーナと近接配置し、さらにガス通路８内に挿設した多
数の垂直水管１４の上下端を上下のヘッダ１５，１６に
それぞれ連結して矩形状の缶体Ａを構成し、これに所定
の断熱材を介してケーシングを被せて、ボイラー本体を
構成した。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

この考案は、燃焼ガスを水管群に対して交叉線方向に直線的に流通させる形式 の角型多管式貫流ボイラーに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】

一般に小型の多管式貫流ボイラは、円筒型を成す水管組立体（缶体）をベース として製作されている。これは、水管を環状に配置し、その内部を燃焼室として いる。 しかし、このような缶体構造とすると、ボイラの設置場所や配置状況によって は比較的大きなスペースを占有することになり易いため、近年では所謂角型缶体 構造をベースとした種々の多管式貫流ボイラ、例えば、実開昭４９−１２３０１ 号が提案されている。

【０００３】

【考案が解決しようとする課題】

前記の従来の角型多管式貫流ボイラにおける熱交換は、炉内をガス通路に画成 する一対の水管パネルにより行うもので、先ずバーナの前面のガス通路では主と して輻射伝熱を行い、その下流側のガス通路では対流伝熱を行うものである。こ のため、全体として伝熱面面積が少ないと共に、また、この水管パネルは、水管 を密着させて配置しているため、互いに接触する水管同志の間に形成される扇状 の領域では水管パネル間に比べてガス流速が低下しているために水管への対流伝 熱による熱伝達率が低く、実際の熱伝達に有効な面積はいっそう少なく、熱効率 を向上する上で問題があった。こうしたじゅうらうの缶体構造では、大容量化が 実現できていなっかった。

【０００４】 また、水管パネルは、水管を密着させて配置していて、水管同士の溶接が困難 でありため、水管パネルの外側を耐火材（キャスタブル）でシールしなければな らなっかた。この耐火材は長年使用すると剥離したり、落下するという問題もあ った。

【０００５】 更に、近年の環境汚染問題等により、ボイラからの有害燃焼排気物、特にＮＯ _x ，ＣＯ等の更なる低減化が求められているが、前記の角型多管式貫流ボイラに おいては、何等の対策も施されていない。即ち、この角型多管式貫流ボイラにお いては、バーナの前面には、比較的広い空間が存在するため、バーナから噴出さ れた燃料は、そのまま高温度で燃焼する。従って、この燃焼の際に、thermal （ サーマル）ＮＯ_x が発生するといった問題が生じる。

【０００６】

【課題を解決するための手段】

この考案は、前記した課題に留意し、角型缶体の高効率化、大容量化及び低公 害化を実現するためになされたもので、複数本の第１の垂直水管１１を１列に整 列配置するとともに、隣合う第１の垂直水管１１同士をフィン状部材１２で連結 して水管壁１０を形成し、該水管壁１０を２枚対面させて配置し、前記各第１の 垂直水管１１の上下端を上下のヘッダ１５，１６にそれぞれ連結し、前記一対の 水管壁１０，１０の長手方向の一端部に予混合バーナ３を設けるとともに、他端 部に排ガス出口７を設け、前記一対の水管壁１０，１０と前記上下のヘッダ１５ ，１６とにより前記バーナ３からの燃焼ガスが実質上直線的に通過するガス通路 ８を形成し、該ガス通路８内に、前記燃焼ガスの流通を許容する間隔をもって、 かつ当該ガス通路８のほぼ全域に亘って多数の第２の垂直水管１４を挿設し、前 記予混合バーナと対面する第２の垂直水管を同予混合バーナと近接配置し、さら に前記ガス通路８内に挿設した多数の垂直水管１４の上下端を前記上下のヘッダ １５，１６にそれぞれ連結して矩形状の缶体Ａを構成し、これに所定の断熱材を 介してケーシングを被せて、ボイラー本体を構成したことを特徴とする。

【０００７】

【作用】

上記の手段によれば、フィン状部材で連結した一対の水管壁と上下のヘッダと で構成した燃焼ガス通路に多数の垂直水管を挿設した缶体構造としているので、 水管壁において従来例のような死水域がなく効率よく対流伝熱が行えると共に、 バーナに近いガス通路では水管壁と第２の垂直水管により、対流伝熱と輻射伝熱 とで熱回収が行われ、バーナから離れたガス通路では主として対流伝熱により熱 回収が行われるので、効率の良い熱回収が行われる。

【０００８】 また、バーナから噴出される燃焼ガスは水管壁と第２の垂直水管とにより冷や されるので、サーマルＮＯｘの発生が抑制される。

【０００９】

【実施例】

以下、この考案の具体的実施例を図面に基づいて詳細に説明する。 第１図〜第３図は、この考案に係る角型多管式貫流ボイラーの一実施例を示す もので、図面において、角型多管式貫流ボイラーのボイラー本体１の外郭は、つ ぎにおいてその詳細構造を説明する缶体Ａを、断熱材を介して化粧パネル等で構 成したケーシング２にて囲むことにより形成されている。 さて、この考案における缶体Ａは、つぎのように構成されている。すなわち、 缶体Ａの外郭を形成する水管壁１０は、直管状の複数本の垂直水管１１，１１， …を等間隔で配置してなるもので、隣合う垂直水管１１同士をフィン状部材１２ ，１２，…で連結することにより、垂直水管１１同士の間隔を塞いだ状態として あり、矩形状とした１枚の壁部材として構成されている。これにより、この水管 壁１０は、缶体Ａの外郭を画成するとともに、伝熱面としての機能も具備してい る。

【００１０】 そして、このように構成した水管壁１０を２枚、所要の間隔を保持した状態で 対面させ、かつ両者が互いにほぼ平行をなすように配置し、一対となった水管壁 １０，１０をそれぞれ構成する各垂直水管１１，１１，…の上下端を、上下のヘ ッダ１５，１６（第１図参照）にそれぞれ連結してある。 前記一対の水管壁１０，１０の長手方向（第２図における左右方向）の一端部 には予混合バーナ等のバーナ３が設けられており、また他端部には排ガス出口７ が設けられている。この結果、前記一対の水管壁１０，１０と前記上下のヘッダ １５，１６とにより、バーナ３からの燃焼ガスが実質上直線的に通過するガス通 路８を形成している。

【００１１】 このガス通路８内には、前記バーナ３からの燃焼ガスの流通を許容する間隔を もって、多数の垂直水管１４，１４，…が挿設されている。これらの各垂直水管 １４は、１乃至複数列の水管列１３，１３を構成するように、前記一対の水管壁 １０，１０の長手方向に沿ってほぼ直線的に配置されている。この際、各垂直水 管１４の相互の間隔は、前記燃焼ガスと各垂直水管１４との対流伝熱効率を向上 させるためには、なるべく狭く設定するのが好ましいが、極端に狭くすると、各 垂直水管１４回りのガス流速が速くなりすぎて圧力損失が大きくなり、逆に極端 に広くすると、ガス流速が遅くなって前記対流伝熱効率が低下し、さらに挿設す る垂直水管１４の本数も減少せざるを得ず、これは伝熱面積が減少することとな り、したがって伝熱量自体も減少することとなる。この点において、各垂直水管 １４の相互の間隔は、第２図に示すように、たとえば垂直水管１４の直径以下と するのが好ましい。

【００１２】 そして、前記各垂直水管１４は、前記間隔を保持して前記ガス通路８のほぼ全 域に亘って挿設されている。このように、前記ガス通路８内のほぼ全域に亘って 挿設された各垂直水管１４の上下端は、前記両水管壁１０，１０を構成する垂直 水管１１，１１，…と同様、前記上下のヘッダ１５，１６にそれぞれ連結してあ る。また、前記ガス通路８内において前記バーナ３と対面する垂直水管１４’， １４’は、第２図に示すように、前記バーナ３に比較的近接した位置に配置され ており、前記バーナ３とこれに対面する垂直水管１４’，１４’との間隔もきわ めて小さいものとなっている。すなわち、この実施例においては、前記ガス通路 ８内における各垂直水管１４の配置密度は、第２図に示すように、各垂直水管１ ４の相互の間隔の点、および前記バーナ３とこれに対面する垂直水管１４’，１ ４’との間隔の点から、比較的密な状態で配置されていることになる。

【００１３】 また、前記ガス通路８内に挿設された各垂直水管１４は、第２図に示すように 、前記両水管壁１０，１０を構成する垂直水管１１，１１，…とそれぞれ千鳥配 列となるように配置してある。このような配列とすることにより、前記両水管壁 １０，１０と前記両ヘッダ１５，１６および前記各垂直水管１４とにより構成さ れる缶体Ａについて定められた横幅（第２図における上下方向の幅で、これは前 記両ヘッダ１５，１６の断面積に関する規定に基づいて設定される。）を縮小す ることができるとともに、缶体Ａについて定められた横幅内により多くの垂直水 管１４を挿設することができる。これにより、幅狭のほぼ矩形状の缶体Ａを形成 し、さらにこれに所定の断熱材を介してケーシング２を被せ、図示するような矩 形薄型のボイラー本体１を形成する。

【００１４】 したがって、このように形成されたボイラー本体１の長手方向の外周面，すな わち頂面Ｓ₁ ，前面Ｓ_{2 ,} 底面Ｓ₃ および後面Ｓ₄ は、その横幅が一様に幅狭な ものとなり、この幅狭の横幅をもってボイラー本体１，したがって缶体Ａの外郭 を画成している。

【００１５】 ところで、前記バーナ３として、予混合バーナについて説明したが、これは缶 体Ａの横幅が前記のとおり幅狭であり、前記前面Ｓ₂ におけるバーナ取付け用の 間口（図示省略）が限られているため、比較的コンパクトに構成することができ る高負荷燃焼バーナが好ましい。 そして、缶体Ａの頂面Ｓ₁ には、前記バーナ３へ燃焼用空気を供給する送風機 ４が配置されている。この送風機４は、遠心型のもので、その吹出口４ａは、前 記バーナ３の取付側に向けて下向きに形成されており、缶体Ａの前面Ｓ₂ に配置 されたバーナダクト５を介して、前記バーナ３と連通している。

【００１６】 このバーナダクト５は、前記バーナ３へ前記送風機４からの燃焼用空気と燃料 ガスとを混合した予混合気を供給するもので、缶体Ａの横幅とほぼ同等か，ある いはそれ以下の寸法にて形成されるもので、図示したような四角の筒形状とし、 その上端部が前記吹出口４ａと接続しており、またその途中に燃料ガス供給ノズ ル（図示省略）を配置し、缶体Ａに当接する部分に形成した開口部（図示省略） から前記バーナ３へ予混合気を供給するように取り付けられている。

【００１７】 さらに、缶体Ａの後面Ｓ₄ には、缶体Ａの排ガス出口７と連通した節炭器６が 配置されている。この節炭器６も、その横幅は、缶体Ａの横幅とほぼ等しいもの となっている。

【００１８】 以上の構成において、燃焼用空気は、缶体Ａの頂面Ｓ₁ に配置された送風機４ から、缶体Ａの前面Ｓ₂ に配置されたバーナダクト５を介して送風され、このバ ーナダクト５の途中で燃料ガス供給ノズル（図示省略）からの燃料ガスを伴って 、予混合気として、缶体Ａの前面Ｓ₂ に位置するバーナ３へ供給される。バーナ ３へ供給された予混合気は、バーナ３による燃焼反応により燃焼ガスとなり、缶 体Ａ内に形成されたガス通路８を、第２図において左側から右側へ向かって流通 する。この際、燃焼ガスは、前記ガス通路８内に挿設された多数の垂直水管１４ ，１４，…へ対流による熱伝達を行う。そして、前記ガス通路８内での熱伝達を 終えた燃焼ガスは、缶体Ａの排ガス出口７から出て、缶体Ａの後面Ｓ₄ に配置さ れた節炭器６へ流入する。この節炭器６内に流入した燃焼ガスは、ここでは上方 へ向けて流通し、さらに熱伝達を行った後、排気筒（図示省略）から排気ガスと して排出される。

【００１９】 すなわち、前記構成により、この考案に係るボイラーにおける燃焼用空気，燃 焼ガスおよび排気ガスの流通経路は、所定の横幅によって区画された直立空間内 に形成されていることになる。ここにおける所定の横幅は、缶体Ａの横幅によっ て設定されることになる。この結果、ボイラー全体の横幅を、缶体Ａの横幅とほ ぼ同幅となるまで狭めても、前記流通経路としては何等の支障も生じない。した がって、従来の燃焼室を有する多管式貫流ボイラーに比べて、著しく幅狭とする ことができる。これに加えて、前記バーナ３が缶体Ａの前面Ｓ₂ に位置すること になり、その保守，点検，交換等をきわめて容易に行うことができる。 つぎに、この考案における送風機４とバーナダクト５の配置位置およびその形 状についての他の実施例を、第４図〜第６図に基づいて説明する。 まず、第４図において、送風機４は、その吹出口４ａを缶体Ａの前面Ｓ₂ 側へ 向けて横向きとした状態で缶体Ａの頂面Ｓ₁ に配置されており、缶体Ａの前面Ｓ ₂ に配置したバーナダクト５を上方へ若干延伸させ、その上端部と吹出口４ａと を接続した構成としている。この構成によれば、頂面Ｓ₁ の上方空間部を有効に 利用することができるとともに、送風機４の配置固定が比較的簡単で，かつ安定 したものとなる効果がある。

【００２０】 つぎに、第５図において、送風機４は、その吹出口４ａを缶体Ａの前面Ｓ₂ 側 へ向けて横向きとした状態で缶体Ａの後面Ｓ₄ に配置されており、前記バーナダ クト５を下方へ若干延伸させるとともに、缶体Ａの底面Ｓ₃ に沿って折り曲げ、 これをさらに底面Ｓ₃ の長手方向のほぼ全長に亘って延在させ、その先端部と吹 出口４ａとを接続した構成となっている。この構成によれば、後面Ｓ₄ の後方空 間部を有効に利用することができるとともに、缶体Ａに対する荷重を軽減するこ とができ、さらに送風機４の配置固定が非常に簡単で，かつ安定したものとなる 効果がある。 さらに、第６図においては、第５図の実施例と基本的には同じ配置構成となっ ており、その効果もほぼ同じであるが、送風機４の吹出口４ａが下向きになって いる点と、前記バーナダクト５が分割したものにより構成されている点に差異が ある。

【００２１】

【考案の効果】

以上のように、この考案によれば、フィン状部材で連結した一対の水管壁と上 下のヘッダとで構成した燃焼ガス通路に多数の垂直水管を挿設した缶体構造とし ているので、水管壁において従来例のような死水域がなく効率よく対流伝熱が行 えると共に、バーナに近いガス通路では水管壁と第２の垂直水管により、対流伝 熱と輻射伝熱とで熱回収が行われ、バーナから離れたガス通路では主として対流 伝熱により熱回収が行われるので、熱回収効率が良好で、大容量化を容易に実現 可能な角型多管式貫流ボイラーを提供できる。

【００２２】 また、バーナから噴出される燃焼ガスは水管壁と第２の垂直水管とにより冷や されるので、サーマルＮＯｘの発生が抑制されると共に、予混合バーナを用いて いるので、先混合式バーナと比較して、バーナから噴出されるガスの空気比１以 下となる部分が少なく、第２の垂直水管により燃焼ガスが冷却されることによる 一酸化炭素ＣＯの発生を少なくでき、低公害のボイラーとすることができる。同 時にバーナに近接して第２の垂直水管を配置できる結果、狭い設置スペースで多 数の垂直水管を設けることができ、缶体の小型化をも実現できる。

【００２３】 更に、水管壁を第１の垂直水管同士をフィン状部材で連結した矩形状缶体のの 外側を断熱材を介してケーシングで覆うことでボイラー本体を構成しているので 、耐火材（キャスタブル）を用いた従来例と比較して、耐久性が高くしかも保温 性に優れた缶体を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この考案に係る角型多管式貫流ボイラーの一実
施例の一部を断面とした側面説明図である。

【図２】同実施例の缶体構造における水管配置を説明す
る平断面説明図概略的な横断面を示す説明図である。

【図３】同実施例のボイラーの全体を示す斜視説明図で
ある。

【図４】この考案の他の実施例を示す概略的な側面図で
ある。

【図５】この考案の他の実施例を示す概略的な側面図で
ある。

【図６】この考案の他の実施例を示す概略的な側面図で
ある。

【符号の説明】

１…ボイラー本体 ３…バーナ ４…送風機 ５…バーナダクト ７…排ガス出口 ８…ガス通路 １０…水管壁 １１…垂直水管 １２…フィン状部材 １３…水管列 １４…垂直水管 １５…上部ヘッダ １６…下部ヘッダ Ｓ₁ …頂面 Ｓ₂ …前面 Ｓ₃ …底面 Ｓ₄ …後面

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 複数本の第１の垂直水管１１を１列に整列配置するとと
   もに、隣合う第１の垂直水管１１同士をフィン状部材１
   ２で連結して水管壁１０を形成し、該水管壁１０を２枚
   対面させて配置し、前記各第１の垂直水管１１の上下端
   を上下のヘッダ１５，１６にそれぞれ連結し、前記一対
   の水管壁１０，１０の長手方向の一端部に予混合バーナ
   ３を設けるとともに、他端部に排ガス出口７を設け、前
   記一対の水管壁１０，１０と前記上下のヘッダ１５，１
   ６とにより前記バーナ３からの燃焼ガスが実質上直線的
   に通過するガス通路８を形成し、該ガス通路８内に、前
   記燃焼ガスの流通を許容する間隔をもって、かつ当該ガ
   ス通路８のほぼ全域に亘って多数の第２の垂直水管１４
   を挿設し、前記予混合バーナと対面する第２の垂直水管
   を同予混合バーナと近接配置し、さらに前記ガス通路８
   内に挿設した多数の垂直水管１４の上下端を前記上下の
   ヘッダ１５，１６にそれぞれ連結して矩形状の缶体Ａを
   構成し、これに所定の断熱材を介してケーシングを被せ
   て、ボイラー本体を構成したことを特徴とする角型多管
   式貫流ボイラー。