JPH11294702A

JPH11294702A - 多管式貫流ボイラ

Info

Publication number: JPH11294702A
Application number: JP10525898A
Authority: JP
Inventors: Kazumi Yamamoto; 和美山本; Koichi Ichiki; 広一市来
Original assignee: Osaka Gas Co Ltd
Current assignee: Osaka Gas Co Ltd
Priority date: 1998-04-16
Filing date: 1998-04-16
Publication date: 1999-10-29

Abstract

(57)【要約】【課題】水管への熱負荷のバランスを良くして水
管の加熱を防止し、缶体を小さくでき設置スペースが小
さくてすむ多管式貫流ボイラを提供する。【解決手段】内側水管２列の内部の燃焼室８と、燃焼
室８の上部に設けられた燃焼ガス遮蔽壁１１と、外側水
管１列の側面に配置された表面燃焼バーナ５と、外側水
管１列の各水管の間を表面燃焼バーナ５の取付部分を除
いて閉塞する外側シールドフィン６と、内側水管２列の
間を表面燃焼バーナ５の火炎通過部分を除き、かつ火炎
通過部分以外の部分において各水管２の上方部分と下方
部分を除いて閉塞する内側シールドフィン７と、外側シ
ールドフィン６と内側シールドフィン７によって形成さ
れた燃焼ガス通路１２に通じ、かつ燃焼ガス遮蔽壁１１
の上方に設けられた燃焼ガス排出口１３とからなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、多管式貫流ボイラ
に関する。さらに詳しくは、上部管寄せと下部管寄せと
の間に複数本の垂直な水管を取付けた構造の多管式貫流
ボイラに関する。

【０００２】

【従来の技術】多管式貫流ボイラの従来技術として、実
開昭５１−１２６８０３号公報に記載された従来例Ｉ
と、特開平７−１３９７０１号公報に記載された従来例
IIがある。

【０００３】従来例Ｉを図４〜５に基づき説明する。図
４において、102 は環状に配置された水管であり、上部
管寄せ101 と下部管寄せ103 の間に取付けられている。
隣接する各水管102 、102 の間はシールドフィン106 で
接続されており、このシールドフィン106 は水管102 の
半分位の長さで、水管102 の下方部分はシールドフィン
106 は設けられていない。環状の水管102 の内側には環
状の炉壁105 が設けられており、その炉壁105 にバーナ
114 が取付けられている。図５に示すように、このバー
ナ114 は、水管102 を避けて取付けられている。なお、
102'は不使用の水管、111 は耐火材である。したがっ
て、バーナ114 の火炎は水管に直接当たることはない。
また、バーナ114 は大径のノズル114aが１個のもので、
火炎も大きくなるものであった。上記のような構造は、
当時の技術常識では、火炎が直接水管に接触すると、火
炎温度が下り、不完全燃焼したりススが発生すると考え
られていたことによるものである。

【０００４】従来例IIは、燃焼を安定させ完全燃焼させ
ることを目的としたもので、図６に示すように、内側の
水管202 と外側の水管206 を二重環状に配置し、このよ
うな水管群の側面にバーナ228 を設置し、反対側の側面
にガス出口部219 を設け、内部を燃焼室240 となるよう
に構成している。そして、バーナ228 の火炎５の当る部
分には温度調節用水管237 を数本配置している。また、
バーナ228 は、火炎出口にバーナマット230 を用い、小
さな火炎が沢山できる表面燃焼バーナを用いている。こ
の従来例IIによると、燃焼を安定させ、低NOＸ、低CO
とすることができる。しかしながら、この従来例IIで
は、環状水管群の一方の側面にバーナを設け、他方の側
面より燃焼ガスを抜くものであるため、缶体の半径方向
に長くなり、設置スペースが大きくなるという問題があ
る。さらに、(a) 燃焼ガスを２重水管群間に、バーナよ
り見て手前から流入し、後方（煙道）に流しているた
め、水管への加熱熱量が手前側が多く、煙道側が少なく
なり、手前側水管と煙道側水管の吸収熱量がバランスさ
れていないし、(b) 各水管の下部（水部）から上部（蒸
気部）までを加熱するため、水管上部（蒸気部であって
水がない部分）が加熱されやすくなる、という問題があ
る。そして、これら(a) (b) の事情は、熱負荷がアンバ
ランスとなって、水管内の水に熱量を効率よく伝えるこ
とができないということを意味し、その結果として、伝
熱面積を大きくする必要があり、缶体が大きくなるとい
う欠点の原因となるものであった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明はかかる事情に
鑑み、水管への熱負荷のバランスを良くして水管の異常
加熱を防止し、また、缶体を小さくでき、設置スペース
が小さくてすむ多管式貫流ボイラを提供することを目的
とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】請求項１の多管式貫流ボ
イラは、上部管寄せ下部管寄せとの間で、垂直な水管を
燃焼室を囲むように並べた内側水管列および、その外側
で前記内側水管列を囲むように水管を並べた外側水管列
と、該燃焼室の上部に設けられた燃焼ガス遮蔽壁と、前
記外側水管列の側面に配置された表面燃焼バーナと、前
記外側水管列の各水管の間を、前記表面燃焼バーナの取
付部分を除いて閉塞する外側シールドフィンと、前記内
側水管列の各水管の間を前記表面燃焼バーナの火炎通過
部分を除き、かつ火炎通過部分以外の部分において各水
管の上方部分と下方部分を除いて閉塞する内側シールド
フィンと、前記外側シールドフィンと内側シールドフィ
ンによって形成された燃焼ガス通路に通じ、かつ前記燃
焼ガス遮蔽壁の上方に設けられた燃焼ガス排出口とから
なることを特徴とする。請求項２の多管式貫流ボイラ
は、前記燃焼ガス遮蔽壁は、運転中のボイラの水位高さ
付近に設けられていることを特徴とする。請求項３の多
管式貫流ボイラは、前記燃焼ガス通路に面した各外側水
管に吸熱板を取付けたことを特徴とする。

【０００７】請求項１の発明によれば、表面燃焼バーナ
からの燃焼ガスは、該表面燃焼バーナに面した外側水管
の一部と内側水管の一部に接触しながら、交差方向に流
動して燃焼室に入り、この燃焼室の下部より燃焼ガス通
路を上昇し、この間に多数の外側水管と内側水管を均等
に加熱する。また、燃焼ガス通路の上部に設けた燃焼ガ
ス排出口より排気される。このように、燃焼室の真上に
設けた燃焼ガス排出口より上向きに排気するため、缶体
の設置スペースを減少することができる。また、水管が
燃焼ガス通路で均等に加熱されるので、過熱されること
が無く、極端に加熱量の少ない水管も無くなる。このた
め、熱交換効率が良くなるので、缶体を小さくできる。
請求項２の発明によれば、燃焼ガス遮蔽壁がボイラの水
位高さ付近にあるので、水管の上部（蒸気部）は高温の
燃焼ガスによって直接加熱されることはなく、高温の燃
焼ガスによって加熱される部分は水管内に水があるため
に過熱されず、しかも燃焼ガス通路を上昇する燃焼ガス
の接触により水管を一様に加熱するため、加熱量の極端
なアンバランスはなくなり、熱交換効率が良くなって缶
体を小さくすることができる。請求項３の発明によれ
ば、吸熱板によって燃焼ガスの上昇流が攪乱され、乱流
となるため伝熱促進効果がある。そしてこの燃焼ガス攪
乱効果により、外側水管群のみならず、内側水管の熱吸
収率をも増加させる。さらに吸熱板自体が熱を吸収して
水管内の水に伝熱するので、熱交換効率が良くなる。

【０００８】

【発明の実施の形態】つぎに、本発明の実施形態を図面
に基づき説明する。図１は本発明の一実施形態に係る多
管式貫流ボイラの縦断面図、図２は図１のII−II線拡大
横断面図、図３は図１の多管式貫流ボイラにおける要部
拡大断面図である。

【０００９】図１〜２において、１は外側水管で、この
外側水管１を環状に並べて外側水管列１０を構成してい
る。２は内側水管で、前記外側水管１の内側で環状に並
べて内側水管列２０を構成している。前記外側水管１と
内側水管２は、下端が下部管寄せ３に結合され、上端が
上部管寄せ４に結合されている。

【００１０】前記外側水管列１０の一側部には、表面燃
焼バーナ５が設置されている。この表面燃焼バーナ５
は、バーナ表面に金属製もしくはセラミックス製のマッ
トを用い、小さくて均等な大きさの火炎がマットの表面
全域に発生する公知のバーナである。

【００１１】この表面燃焼バーナ５の取付部分を除い
て、外側水管列１０の各水管１の間は外側シールドフィ
ン６によって接続され、各水管１同士の間が閉塞されて
いる。表面燃焼バーナ５の取付正面の２本の水管１ａ
は、上方部分のみ外側シールドフィン６が接続されてい
る。また、表面燃焼バーナ５の発生する火炎が通過する
部分を除いて、内側水管列２０の各水管２の間は、内側
シールドフィン７によって接続されている。表面燃焼バ
ーナ５の火炎が通過する部分の１本の水管２ａは、その
両隣の水管２との間は内側シールドフィン７で閉塞され
ていない。前記水管２ａの両隣の水管２ｂと、その半径
方向外側の直近の外側水管１ｂとの間は内側シールドフ
ィン７で接続されている。前記内側シールドフィン７
は、内側水管２の上方部分と下方部分を除いて中間部分
にのみ設けられている。

【００１２】前記内側シールドフィン７と内管水管２で
囲まれた部分は燃焼室８であり、この燃焼室８と火炎通
過部分９の上面を閉塞するように遮蔽壁１１が設けられ
ている。つまり耐火材等で作製される遮蔽壁１１が内側
シールドフィン７の上端部と外側シールドフィン６の一
部の上端部に取付けられている。この構成により、燃焼
ガス遮蔽壁１１は運転中ボイラの水位高さとほぼ同じ高
さに位置するようになっている。

【００１３】前記外側シールドフィン６と内側シールド
フィン７で囲まれる空間は燃焼ガス通路１２を構成して
いる。この燃焼ガス通路１２に連通させ、かつ前記遮蔽
壁１１の上方に燃焼ガス排出口１３を設けており、この
燃焼ガス排出口１３に煙道１４を接続している。

【００１４】前記外側水管１には、半月状の吸熱板１６
が上下方向に多数枚取付けられている。この吸熱板１６
の取付領域は、外側水管１の上端付近から内側シールド
フィン７の下端付近までである。なお、１７は下部管寄
せ３に接続された給水管、１８は上部管寄せ４に接続さ
れた蒸気管である。

【００１５】上記の本実施形態において、給水管１７に
より下部管寄せ３を通じて水管１、２内に給水し、水管
１、２中の水位を遮蔽壁１１とほぼ同じ高さにしてお
き、表面燃焼バーナ５より火炎を噴射する。火炎は表面
燃焼バーナ５の前面の水管１ａ、２ａに直接接触しなが
ら、直交方向に通過し、燃焼室８内に到達する。燃焼室
８内の燃焼ガスは、図３に矢印で示すように、内側シー
ルドフィン７の下側から燃焼ガス通路１２内に入り、燃
焼ガス通路１２内を上昇し、燃焼ガス通路１２の上部か
ら燃焼ガス排出口１３へ導かれ、煙道１４から外部へ排
出される。

【００１６】上記のように、燃焼ガスが燃焼ガス通路１
２内を上昇している間に、水管１、２を加熱するので、
水管１、２に下部管寄せ３から供給された水は蒸気とな
って、上部管寄せ４および蒸気管１８を通って外部へ供
給される。このように、一定の空間のある燃焼ガス通路
１２に供給された燃焼ガスによって、水管１、２が加熱
されるので、水管１、２への加熱熱量が均一となり、特
定の水管のみが熱ストレスを受けることがないので、ボ
イラ効率を高く維持できる。また、燃焼ガスが水管１、
２の下方より導入され上方に流されるので、水管１、２
への加熱熱量および吸収熱量が、水部である水管下部で
多く、蒸気部である水管上部で少ないので、水管の上下
全域でバランスしている。さらに、水管１、２の気液面
の高さに遮蔽壁１１を設けているので、水管上部の蒸気
部を過加熱することがないので、水の無い蒸気部を異常
加熱することがない。なお、吸熱板１６によって、燃焼
ガスの上昇流は攪乱され、乱流となるため伝熱促進効果
がある。また、この燃焼ガス攪乱効果により、外側水管
群のみならず、内側水管の熱吸収率をも増加させる。さ
らに吸熱板１６自体が吸収して熱を水管１、２の水へ伝
熱するので、加熱効率がよくなる。

【００１７】上記の構造により、熱負荷を水管１、２に
均等に与えることができ、熱吸収率が向上するので、伝
熱面積を少なくでき、結果として缶体を小さくできる。
また、煙道１４を缶体上部にした構造により、缶体の設
置スペースを小さくできる。さらに、燃焼室８内で完全
燃焼させることにより、低NOＸ、低COが実現できる。
という効果がある。

【００１８】上記実施形態は、水管群を環状に配列した
ものであったが、本発明は水管群を短形に配列した、い
わゆる角形の多管式貫流ボイラにも適用することができ
る。

【００１９】

【発明の効果】請求項１の発明によれば、燃焼室の真上
に設けた燃焼ガス排出口より上向きに排気するため、缶
体の設置スペースを減少することができ、水管が燃焼ガ
ス通路で均等に加熱されるので、加熱量のアンバランス
がなくなり、熱交換効率が良くなって、缶体を小さくで
きる。請求項２の発明によれば、水管の上部（蒸気部）
は高温の燃焼ガスによって直接加熱されることはなく、
高温の燃焼ガスによって加熱される部分は水管内に水が
あるために過加熱されないので、加熱量の極端なアンバ
ランスはなくなり、熱交換効率が良くなって缶体を小さ
くすることができる。請求項３の発明によれば、吸熱板
による燃焼ガスの乱流化による伝熱促進効果と、吸熱板
自体の熱吸収により加熱量が多くなり、熱交換効率が良
くなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態に係る多管式貫流ボイラの
縦断面図である。

【図２】図１のII−II線拡大横断面図である。

【図３】図１の多管式貫流ボイラにおける要部拡大断面
図である。

【図４】従来例Ｉのボイラの縦断面図である。

【図５】図４のボイラのバーナまわりの構成図（ａ図）
と火炎の説明図（ｂ図）である。

【図６】従来例IIのボイラの横断面図である。

【符号の説明】

１外側水管２内側水管５表面燃焼バーナ６外側シールドフィン７内側シールドフィン１１遮蔽壁１２燃焼ガス通路１６吸熱板

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】上部管寄せ下部管寄せとの間で、垂直な水
管を燃焼室を囲むように並べた内側水管列および、その
外側で前記内側水管列を囲むように水管を並べた外側水
管列と、該燃焼室の上部に設けられた燃焼ガス遮蔽壁
と、前記外側水管列の側面に配置された表面燃焼バーナ
と、前記外側水管列の各水管の間を、前記表面燃焼バー
ナの取付部分を除いて閉塞する外側シールドフィンと、
前記内側水管列の各水管の間を前記表面燃焼バーナの火
炎通過部分を除き、かつ火炎通過部分以外の部分におい
て各水管の上方部分と下方部分を除いて閉塞する内側シ
ールドフィンと、前記外側シールドフィンと内側シール
ドフィンによって形成された燃焼ガス通路に通じ、かつ
前記燃焼ガス遮蔽壁の上方に設けられた燃焼ガス排出口
とからなることを特徴とする多管式貫流ボイラ。
【請求項２】前記燃焼ガス遮蔽壁は、運転中のボイラの
水位高さ付近に設けられていることを特徴とする請求項
１記載の多管式貫流ボイラ。
【請求項３】前記燃焼ガス通路に面した各外側水管に吸
熱板を取付けたことを特徴とする請求項１記載の多管式
貫流ボイラ。