JPS58205003A - Spiral type water-tube boiler - Google Patents

Spiral type water-tube boiler

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JPS58205003A
JPS58205003A JP8741082A JP8741082A JPS58205003A JP S58205003 A JPS58205003 A JP S58205003A JP 8741082 A JP8741082 A JP 8741082A JP 8741082 A JP8741082 A JP 8741082A JP S58205003 A JPS58205003 A JP S58205003A
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JP
Japan
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boiler
heat transfer
gas
baffle
water tube
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JP8741082A
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向井 清孝
孝一 松井
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Takuma Co Ltd
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Takuma Co Ltd
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  • Instantaneous Water Boilers, Portable Hot-Water Supply Apparatuses, And Control Of Portable Hot-Water Supply Apparatuses (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、水管を螺旋状に巻き上げて所定の直径の円筒
形として燃焼室を構成し、巻き゛上げ直径の異る他の円
筒形を燃焼室用円筒形に対して同心円状に配し、もって
形成される直径の異なる円筒形間の環状流路より構成さ
れる対流伝熱部を構成することより成る螺旋() 式水管ボイラーの、対流伝熱部分の改良に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention comprises a combustion chamber formed into a cylindrical shape with a predetermined diameter by winding up a water tube in a spiral manner, and a different cylindrical shape having a different diameter from the cylindrical shape for the combustion chamber. This invention relates to improvements in the convection heat transfer section of a spiral water tube boiler, which is constructed by configuring a convection heat transfer section consisting of annular channels between cylinders of different diameters arranged in concentric circles. .

第1図に従来の螺旋式水管ボイラーの概略図を示す。Figure 1 shows a schematic diagram of a conventional spiral water tube boiler.

水管は螺旋状に巻き上げた内側円筒1と同心全面的にま
たは部分的に溶接されて互に密着を保ち燃焼ガスが水管
の間から洩れることはない。外側円筒2は、溶接の替り
に、外側ケーシング3に密接して巻き上げられ、このケ
ーシングによってガスシールを行うこともある。ボイラ
ー給水は、たとえば外側円筒2の上部から入り、外側円
筒を旋回しながら流れ下って、最下端において連絡管4
によって内側円筒へ移る。ボイラ水は内側円筒1を下部
から旋回しながら流れ上って最上端から、例えば気水分
離器(図示していない)へと流れ出て行く。缶水の循環
力は付属のポンプの圧力によって確保される。
The water pipes are fully or partially welded concentrically to the spirally wound inner cylinder 1, so that they are in close contact with each other and combustion gas does not leak from between the water pipes. Instead of welding, the outer cylinder 2 may also be rolled up tightly onto an outer casing 3, with which gas sealing is provided. Boiler feed water enters, for example, from the upper part of the outer cylinder 2, flows down the outer cylinder while swirling, and enters the connecting pipe 4 at the lowest end.
to the inner cylinder. The boiler water flows up the inner cylinder 1 from the lower part while swirling and flows out from the uppermost end to, for example, a steam separator (not shown). The circulation power of the canned water is ensured by the pressure of the attached pump.

t 2 \ バーナー5は、内側円筒1の上部に取付られる。内側円
筒1の上部は、−ヒ部耐火物6によってガスシールされ
る。外側円筒2の底部は、底部耐火物7によってガスシ
ールされる。
t 2 \ The burner 5 is attached to the top of the inner cylinder 1 . The upper part of the inner cylinder 1 is gas-sealed by a refractory material 6. The bottom of the outer cylinder 2 is gas-sealed by a bottom refractory 7.

バーナー5によって内側円筒1の内部を燃焼室として燃
料が燃焼する。生成した燃焼ガスは燃焼室内を流下し、
内側円筒1と外側円筒2との間の環状流路8を上方へ流
れ、上端のガスヘッダ一部9へ集まり、成る方向に取付
られた排気口10より流出していく。
Fuel is combusted by the burner 5 using the inside of the inner cylinder 1 as a combustion chamber. The generated combustion gas flows down inside the combustion chamber,
The gas flows upward through the annular flow path 8 between the inner cylinder 1 and the outer cylinder 2, collects at the gas header part 9 at the upper end, and flows out through the exhaust port 10 installed in that direction.

このような螺旋式水管ボイラーは、水管を比較的容易に
構成することができるうえ、ボイラー全体をコンパクト
な形にまとめることが出来るので、強制貫流ボイラー、
強制循環ボイラーおよび強制循環熱媒ボイラー等として
多く実用化されており、熱出力/θ万W/時間〜3θθ
万日/時間にiよぶ。
In such a spiral water tube boiler, the water tubes can be constructed relatively easily, and the entire boiler can be assembled into a compact form, so it is suitable for forced once-through boilers,
It is often put into practical use as forced circulation boilers and forced circulation heat medium boilers, etc., with thermal output / θ 0,000 W / hour ~ 3 θ θ
Call me 10,000 days/hour.

この型式のボイラーに詔ける熱の吸収は、大別して、内
側円筒部1により構成される燃焼室における燃焼火炎か
らの放射伝熱による熱吸収と、内外円筒間上、2の環状
流路における高温燃焼ガスの流路壁面に対する接触熱伝
達による熱吸収との合計となる。
Heat absorption in this type of boiler can be roughly divided into heat absorption by radiant heat transfer from the combustion flame in the combustion chamber constituted by the inner cylindrical part 1, and heat absorption in the annular flow path between the inner and outer cylinders, 2. This is the sum of the heat absorption due to contact heat transfer of combustion gas to the channel wall surface.

燃焼室における放射伝熱は主として、燃焼火炎の大きさ
、燃焼室の大きさ、燃焼条件等によって定まる。ボイラ
ーの設計手法においては燃焼室の大きさは燃焼に必要な
寸法によって決定される。したがって、ボイラーにおけ
る吸熱の一要素たる燃焼室における吸熱は、ボイラーに
使用するバーナー機構によりほぼ一義的に定まってしま
い、設計者が任意に定め得ないものである。現在の通常
の燃焼方式では、燃焼室は/ mB容容積的jθ万〜/
θθ万日/時間の燃焼量を有する設計とされる場合が多
く、燃焼室における吸熱量つまり第1図(a)の内側円
筒の内周側での吸熱量は、ボイラー全体における吸□熱
量のgθ%〜り0%となる。
Radiant heat transfer in the combustion chamber is mainly determined by the size of the combustion flame, the size of the combustion chamber, combustion conditions, etc. In boiler design methods, the size of the combustion chamber is determined by the dimensions required for combustion. Therefore, the heat absorption in the combustion chamber, which is one element of heat absorption in the boiler, is almost uniquely determined by the burner mechanism used in the boiler, and cannot be determined arbitrarily by the designer. In the current normal combustion method, the combustion chamber is / mB volumetric jθ million ~ /
It is often designed to have a combustion amount of θθ million days/hour, and the amount of heat absorbed in the combustion chamber, that is, the amount of heat absorbed on the inner circumferential side of the inner cylinder in Fig. 1 (a), is equal to the amount of heat absorbed in the entire boiler. gθ% to 0%.

ボイラーの残りの必要とされる吸熱量は40〜g0%と
なる。これらの熱量は第1図の環状流路8を燃焼ガスが
流動する間に流路を形成する内外円筒1.2の水管面に
、いわゆる接触熱伝達によって吸収されなければならな
い。この接触熱伝達による吸熱量は1式によって示され
る。
The remaining required heat absorption of the boiler will be 40-g0%. These amounts of heat must be absorbed by the water tube surfaces of the inner and outer cylinders 1.2 that form the flow path while the combustion gas flows through the annular flow path 8 of FIG. 1, by so-called contact heat transfer. The amount of heat absorbed by this contact heat transfer is expressed by equation 1.

Δ Q  =  A  x  K  ×  Δ T ・
・・・・・・・・ (1)ここに、Q:接触熱伝達によ
る吸熱量   m/hA:接触伝熱面積       
   m2に:接触による熱貫流係数  kal /m
 t h ’CΔT:対数平均温度差で(2)式で定義
される ℃ここに tGl :環状流路入口のガス温度
   ℃ta2 :環状流路出口のガス温度   ℃t
W :ボイラー水の温度 ある型式のボイラーに対してtWはボイラーの運転条件
、tJは主として燃焼室の大きさによって定まってしま
う。Aは燃焼室の大(5) きさによってほぼ定まってしまう値である。
ΔQ = A x K × ΔT ・
・・・・・・・・・ (1) Here, Q: Amount of heat absorbed by contact heat transfer m/hA: Contact heat transfer area
m2: Heat transmission coefficient due to contact kal/m
t h 'CΔT: Logarithmic average temperature difference defined by equation (2) ℃ where tGl : Gas temperature at the annular flow path inlet ℃ta2 : Gas temperature at the annular flow path outlet ℃t
W: Boiler water temperature For a certain type of boiler, tW is determined by the operating conditions of the boiler, and tJ is determined mainly by the size of the combustion chamber. A is a value that is almost determined by the size of the combustion chamber.

Kは環状流路8を流動する高温燃焼ガスの流速によって
ほぼ定まってしまう値であり、環状流路のスキ間tを決
定すれば一定値となる。
K is a value that is approximately determined by the flow velocity of the high-temperature combustion gas flowing through the annular flow path 8, and becomes a constant value if the gap t of the annular flow path is determined.

tG2はボイラーの設計効率目標に対して設計者が任意
に決めたい値であるが、(上)(2)式によって、ボイ
ラーの燃焼室の寸法が定まれば、一義的に決ってしまう
。tGlを下げてボイラ効率を上げるためには常に接触
伝熱面積Aを大きくするだけでなく、燃焼室も太き(し
、ボイラー全体を不必要に太き(せざるを得ないO このため場合によっては第2図に示すごとく、接触伝熱
部をもう一通路余分に採用していわゆる3パスボイラー
とする必要が生じる。
tG2 is a value that the designer would like to arbitrarily decide based on the design efficiency target of the boiler, but it is uniquely determined once the dimensions of the combustion chamber of the boiler are determined by the equation (above) (2). In order to lower tGl and increase boiler efficiency, it is necessary not only to increase the contact heat transfer area A, but also to make the combustion chamber thicker (and the boiler as a whole unnecessarily thicker). In some cases, as shown in FIG. 2, it may be necessary to employ one more passage in the contact heat transfer section to create a so-called three-pass boiler.

゛このJパスボイラーにおいてもガス通路コパスから3
パスへの折返し部分のガス温度が4100−iljθ℃
となると通常の鋼材をシェルに使用出来なくなるため1
本型式のボイラ製作容量には限界が生じ、大容量のもの
を製(6) 作することが出来なくなる。
゛In this J-pass boiler, there are also 3 connections from the gas passage Copass.
The gas temperature at the turning point to the pass is 4100-iljθ℃
In this case, normal steel materials cannot be used for the shell, so 1
There will be a limit to the manufacturing capacity of this type of boiler, making it impossible to manufacture large-capacity boilers (6).

本発明は、螺旋式水管ボイラーの上記の欠点を補い、効
率よく大容量機種まで製作可能とするもので以下実施例
に基づいて、その構成8作用、効果について詳述する。
The present invention compensates for the above-mentioned drawbacks of the spiral water tube boiler and makes it possible to efficiently manufacture large-capacity models.The structure, operation, and effects of the present invention will be described in detail below based on examples.

第3図は、前記螺旋式水管ボイラーの環状ガス流路をガ
スの流れ方向に断面したもので、外、内円筒を構成する
水管(直径D+ 、D2)によってなるスキ間tの流路
をガスが流れる。
Figure 3 is a cross-section of the annular gas flow path of the spiral water tube boiler in the gas flow direction. flows.

スキ間の両端は管外面によって構成されるので、ガス流
はスキ間の大きいところを順次流れて、適当な乱流作用
を生じて流れる。このため、スムースな流れに比し対流
熱伝達は多少良好となるが、いわゆる管外直交流程の良
好な値にはならない。
Since both ends of the gap are constituted by the outer surface of the tube, the gas flow sequentially flows through the large gap, creating appropriate turbulence. For this reason, convective heat transfer is somewhat better than smooth flow, but it does not reach a value as good as so-called extra-tube cross flow.

第1図は螺旋式水管ボイラーの環状流路の熱伝達の促進
のための本発萌□″b−実施例である。円筒の表面に直
径dの丸棒を、燃焼ガス流れ方向に対しである角度θ、
間隔ピッチPをもって配列する。第4図(−)は円筒軸
X−Xに平行な面で環状流路を切断した断面図であり、
第7図(b)はY−Yより内側円筒を視た図面である。
Figure 1 shows an example of this invention for promoting heat transfer in the annular flow path of a spiral water tube boiler.A round rod with a diameter d is placed on the surface of the cylinder in the direction of combustion gas flow. A certain angle θ,
They are arranged with an interval pitch P. FIG. 4 (-) is a cross-sectional view of the annular flow path taken along a plane parallel to the cylindrical axis XX,
FIG. 7(b) is a view of the inner cylinder viewed from YY.

熱伝達促進バッフルは水管より成る円筒の外面に沿って
配列しであるため実際e− には鴫円状に加工される。
Since the heat transfer promoting baffles are arranged along the outer surface of the cylinder made of water pipes, they are actually machined into a circular shape.

このように環状流路にバッフルを配列すると、燃焼ガス
流れは、7部分はバッフルに沿うてθだけ流れ角度を変
え、他の7部はバッフルを乗り越えて流れて行く。流れ
の前者の成分は、水管よりなる壁面に対するガスの相対
速度を(1/CO8・θ)だけ大きくし、もって熱伝達
率を増大せしめる。他の流れ成分はバッフルを乗り越え
て流れることにより、バッフル後方に渦流を生じ、もっ
て壁面近傍の流れに乱流を生じ熱伝達を増大せしめる。
When the baffles are arranged in the annular flow path in this way, the combustion gas flow changes the flow angle by θ along the baffles in seven parts, and flows over the baffles in the other seven parts. The former component of the flow increases the relative velocity of the gas to the wall of the water pipe by (1/CO8·θ), thereby increasing the heat transfer coefficient. Other flow components flow over the baffle, creating a vortex behind the baffle, thereby creating turbulence in the flow near the wall and increasing heat transfer.

これらJ成分の流体的要素によって第7図の如く□ 作成した伝熱面の熱伝達率は著しく向上する。Due to the fluid elements of these J components, as shown in Figure 7, □ The heat transfer coefficient of the created heat transfer surface is significantly improved.

第3図は円筒を展開した図である。(−)図はg本の熱
伝達促進のバッフルをガス流れ角度に対して角度θの傾
斜をもって配列したものである。この様な配列でも充分
な効果を有するが、更に(b)図の如くバッフルを途中
で角度を変えて・θ′とした場合には、バッフルによる
乱流効果が更に大きくなり熱伝達が更に向上する。
FIG. 3 is an exploded view of the cylinder. The figure (-) shows g baffles for promoting heat transfer arranged at an angle θ with respect to the gas flow angle. Although such an arrangement has a sufficient effect, if the angle of the baffle is changed midway to θ' as shown in Figure (b), the turbulent flow effect due to the baffle becomes even greater and heat transfer is further improved. do.

第に図は上記のような熱伝達率促進の基本的な考え方に
もとづいた螺旋式水管ボイラーの一例である。バーナー
5によって燃焼生成した燃焼ガスは燃焼室を流下し、内
側円筒lと外側円筒2との間の環状流路8を上方へ流れ
る。このとき内側円筒1に取付けられた熱伝達促進バッ
フル11によって燃焼ガス流から水管への熱伝達は著し
く向上し、燃焼ガスの保有熱は充分にボイラー水に伝達
される。
The second figure shows an example of a spiral water tube boiler based on the basic concept of promoting heat transfer coefficient as described above. The combustion gas produced by the burner 5 flows down the combustion chamber and upwards in the annular channel 8 between the inner cylinder l and the outer cylinder 2. At this time, the heat transfer from the combustion gas flow to the water tube is significantly improved by the heat transfer promoting baffle 11 attached to the inner cylinder 1, and the heat retained in the combustion gas is sufficiently transferred to the boiler water.

熱伝達促進バッフルの効果の一例として、バッフルを有
しない通常のボイラーとバッフルを有する本発明による
ボイラーとの比較例を下に記す。
As an example of the effect of the heat transfer promoting baffle, a comparative example of a conventional boiler without a baffle and a boiler according to the present invention having a baffle is described below.

(9) このように、熱伝達促進バッフルを付けることによって
、ボイラーの排ガス温度が770℃低下し、ボイラー効
率を1%向上させることが出来る。! 00 k、 /
 Hボイラーの燃料消費量はA重油でJ71/Hであり
、4%の効率の向上によって年間jθθθ〜10,0θ
θlの燃料の節約となり、その効果は多大である。
(9) In this way, by adding a heat transfer promoting baffle, the boiler exhaust gas temperature can be lowered by 770°C, and the boiler efficiency can be improved by 1%. ! 00k, /
The fuel consumption of the H boiler is J71/H with A heavy oil, and the annual increase in efficiency by 4% increases from jθθθ to 10,0θ.
This results in fuel savings of θl, and the effect is significant.

また、上記例より大型のボイラーに対するその他の例を
下記する。
Further, other examples for boilers larger than the above example will be described below.

これは第2図に示す3 pass  ボイラーの2pa
ss  部にバッフルを付けた場合と付けない場合との
比較である。
This is the 2pa of the 3pass boiler shown in Figure 2.
This is a comparison between a case where a baffle is attached to the ss section and a case where a baffle is not attached.

本発明による熱伝達促進のバッフルを用いることにより
、ボイラ効率は4%向上し、多大の燃料節約になる。さ
らに、通常のボイラー設計においては1,7pal18
部からJ p888部への折返し部分の温度がSOO℃
に達し、通常の鋼材ではボイラー構造物を設計し得なく
なり、この型式のボイラーが成り立たなくなる。
By using the heat transfer enhancing baffle of the present invention, boiler efficiency is increased by 4%, resulting in significant fuel savings. Furthermore, in a typical boiler design, 1.7pal18
The temperature of the turning part from part to J p888 part is SOO℃
When the boiler structure reached this point, it became impossible to design the boiler structure using ordinary steel materials, and this type of boiler was no longer viable.

それに比して本発明の設計では370℃となるので一般
的な鋼材料が使用出来、もって螺旋式水管ボイラーの適
用範囲を大型ボイラーにまで広げることが出来る。
In contrast, in the design of the present invention, the temperature is 370° C., so common steel materials can be used, thereby expanding the range of applications of spiral water tube boilers to large boilers.

このように、この発明の効果は顕著である。As described above, the effects of this invention are remarkable.

以上の説明においては、内側円筒の外側にバッフルを付
した例につき1例」コ4−キー述べたが、本発明の効果
は外側円筒の内側に、もしくは内外円筒に共にバッフル
を付けた場合にもその効果は発揮される。第2図の3 
passにバッフルを付した場合も同様である。
In the above explanation, one example was given for each case in which a baffle was attached to the outside of the inner cylinder, but the effects of the present invention can be obtained when baffles are attached to the inside of the outer cylinder or to both the inner and outer cylinders. The effect is also demonstrated. 3 in Figure 2
The same applies when a baffle is attached to the pass.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は従来の螺旋式水管ボイラーの一例を示す図で(
a)は縦断面、(b)は横断面第2図はJパス式螺旋式
水管ボイラーの概略図 第3図は環状流路の概念図 第1図は本発明による熱伝達促進バッフル棒を有する環
状流路の概念図 第S図は環状流路に本発明の熱伝達促進のバッフルを付
けたものの展開図 第4図は本発明による螺旋式水管ボイラーを示す図 X  内  側  円  筒 λ  外  側  円  筒 4 外側ケーシング (連   絡   管 ユ  バ  −  す  − ベ上部耐火物 Z 底部耐火物 と環状流路 Z ガスヘッダ一部 /Q  排   気   口 /X 熱伝達促進バッフル (13) −江シl空 A52山法 手続補正書(方式) 昭和j7年/り月/′7日 X事件の表示 昭和57年特許願第g741/θ号 λ発明の名称 螺旋式水管ボイラ d 補正をする者 事件との関係  特許出願人 住    所  大阪市北区堂島浜−下目3番23号昭
和57年7月 を日手続補正書提出 昭和57年/ / A”’、2日(発送日)手続補正書
不受理 よ補正の対象 明細書全文 ぺ補正の内容 別紙の通り 明     細     書 1、発明の名称  螺旋式水管ボイラ 2、特許請求の範囲 水管を螺旋状に巻き上げて所定の直径の円筒形とした水
管ボイラにおいて、巻き上げ直径の異なる円筒形間の環
状流路より構成される対流伝熱部分に、燃焼ガス流れ方
向に対して平行にまたはある角度をもって配列した、丸
棒または平板等よりなるバッフルを有することを特徴と
する螺旋式水管ボイラ 3、明の詳細な説明 の直径の円筒形メして燃焼室を構成し、巻き上げ直径の
異る桶・の円筒形を燃焼室用円筒形に対して同心円状に
配し、もって形成される直径の異なる円筒形間の環状流
路より構成される対流伝熱部を構成することより成る螺
旋(1) 式水管ボイラの、対流伝熱部分の改良に関する。 第7図に従来の螺旋式水管ボイラの概略図を示す。 水管は螺旋状に巻き上げた内側円筒1と同心円状に配し
た外側円筒2より構成される。それぞれの円筒の水管と
水管は隣接水管同志、全面的にまたは部分的に溶接され
て互に密着を保ち燃焼ガスが水管の間から洩れることは
ない。外側円筒2は、溶接の替りに、外側ケーシング3
に密接して巻き上げられ、このケーシングによってガス
シールを行うこともある。ボイラ給水は、たとえば外側
円筒2の上部から入り、外側円筒を旋回しながら流れ下
って、最下端において連絡管4によって内側円筒へ移る
。ボイラ水は内側円筒1を下部から旋回しながら流れ上
って最上端から、例えば気水分離器(図示していない)
へと流れ出て行く。缶水の循環力は付属のポンプの圧力
によって確保される。 (2) バーナ5は、内側円筒1の上部に取付られる。内側円筒
lの上部は、上部耐火物6によってガスシールされる。 外側円筒2の底部は、底部耐火物7によってガスシール
される。 バーナ5によって内側円筒1の内部を燃焼室として燃料
が燃焼する。生成した燃焼ガスは燃焼室内を流下し、内
側円筒1と外側円筒2との間の環状流路8を上方へ流れ
、上端のガスヘッダ部9へ集まり、成る方向に取付られ
た排気口10より流出していく。 このような螺旋式水管ボイラは、水管を比較的容易に構
成することができるうえ、ボイラ全体をコンパクトな形
にまとめることが出来るので、強制貫流ボイラ・強制循
環ボイラおよび強制循環熱媒ボイラ等として多く実用化
されており、熱出力/θ万日/時間〜3θθ万b+ 7
時間におよぶ。 この型式のボイラにおける熱の吸収は、大別して、内側
円筒部1により構成される燃焼室における燃焼火炎から
の放射伝熱による熱C1) 吸収と、内外円筒間1.2の環状流路における高温燃焼
ガスの流路壁面に対する接触熱伝達による熱吸収との合
計となる。 燃焼室における放射伝熱は主として、燃焼火炎の大きさ
、燃焼室の大きさ、燃焼条件等によって定まる。ボイラ
の設計手法においては燃焼室の大きさは燃焼に必要な寸
法によって決定される。したがって、ボイラにおける吸
熱の一要素たる燃焼室における吸熱は、ボイラに使用す
るバーナ機構によりほぼ一義的に定まってしまい、設計
者が任意に定め得ないものである。現在の通常の燃焼方
式では、燃焼室は/ m3容積当り50万〜/θ0万日
/時間の燃焼量を有する設計とされる場合が多く、燃焼
室における吸熱量つまり第1図(a)の内側円筒の内周
側での吸熱量は、ボイラ全体における吸熱量のtθ%〜
(0%となる。 ボイラの残りの必要とされる吸熱量はりθ〜tθ%とな
る。これらの熱量は第1図の環状流路8を、燃焼ガスが
流動する間に流路を形成する内外円筒l、2の水管面に
、いわゆる接触熱伝達によって吸収されなければならな
い。この接触熱伝達により吸熱量は(1)式によって示
される。 ΔQ=AXKXΔT・・・・・・・・・(1)ここに、
Q:接触熱伝達による吸熱量    m/hA:接触伝
熱面積           m2に:接触による熱貫
流係数   hl/ m’ h ’CΔT:対数平均温
度差で(2)式で定義される ℃ここに、tGl:環状
流路入口のガス温度    ℃tGjQ :環状流路出
口のガス温度    ℃tW :ボイラ水の温度   
     ℃ある型式のボイラに対してtWはボイラの
運転条件、tGlは主として燃焼室の大きさによって定
まってしまう。Aは燃焼室の大きさによってほぼ定まっ
てしまう値である。Kは環状流路8を流動する高温燃焼
ガスの流速によってほぼ定まってしまう値であり、環状
流路のスキ間8を決定すれば一定値となる。 tG2はボイラの設計効率目標に対して設計者が任意に
決めたい値であるが、fil +21式によって、ボイ
ラの燃焼室の寸法が定まれば、一義的に決ってしまう。 tGlを下げてボイラ効率を上げるためIこは常に接触
伝熱面積人を大きくするだけでなく、燃焼室も太きくシ
、ボイラ全体を不必要に大きくせざるを得ない。 このため場合によっては第一図に示すごとく、接触伝熱
部をもう一通路余分に採用していわゆる3パスボイラと
する必要が生じる。 このJパスボイラにおいてもガス通路コパスから3パス
への折返し部分のガス温度がlθθ〜41.fθ℃とな
ると通常の鋼材をシェルに使用出来なくなるため、本型
式のボイラ製作容量には限界が生じ、大容量のものを製
作することが出来なくなる。 本発明は、螺旋式水管ボイラの上記の欠点(6) を補い、効率よく大容量機種まで製作可能とするもので
以下実施例に基づいて、その構成、作用、効果について
詳述する。 第3図は、前記螺旋式水管ボイラの環状ガス流路をガス
の流れ方向に断面したもので、外、内円筒を構成する水
管(直径D1 、D2)によってなるスキ間8の流路を
ガスが流れる。スキ間の両端は管外面によって構成され
るので、ガス流はスキ間の大きいところを順次流れて、
適当な乱流作用を生じて流れる。 このため、スムースな流れに比し対流熱伝達は多少良好
となるが、いわゆる管外直交流程の良好な値にはならな
い。 第1図は螺旋式水管ボイラの環状流路の熱伝達の促進の
ための本発明の一実施例である円筒の表面に直径dの丸
棒を、燃焼ガス流れ方向に対しである角度θ、間隔ピッ
チPをもって配列する。第4図(a)は円筒軸X−Xに
平行な面で環状流路を切断した断面図であり、第4図(
b)はY−Yより内側円筒を視た図面で(7) ある。熱伝達促進バッフルは水管より成る円筒の外面に
沿って配列しであるため実際にはだ円状に加工される。 このように環状流路にバッフルを配列すると、燃焼ガス
流れは、7部分はバッフルに沿うてθだけ流れ角度を変
え、他の7部はバッフルを乗り越えて流れて行く。流れ
の前者の成分は、水管よりなる壁面に対するガスの相対
速度を(1/CO8θ)だけ大きくし、もって熱伝達率
を増大せしめる。他の流れ成分はバッフルを乗り越えて
流れることにより、バッフル後方に渦流を生じ、もって
壁面近傍の流れに乱流を生じ熱伝達を増大せしめる。こ
れらJ成分の流体的要素によって第1図の如く作成した
伝熱面の熱伝達率は著しく向上する。 第5図は円筒を展開した図である。(a)図はg本の熱
伝達促進のバッフルをガス流れ角度に対して角度θの傾
斜をもって配列したものである。この様な配列でも充分
な効果を有するが、更に(bj図の如くバッフルを途中
で角度を変えてθ′とした場合には、バッフルによる乱
流効果が更に大きくなり熱伝達が更に向上する。 第に図は上記のような熱伝達率促進の基本的な考え方に
もとづいた螺旋式水管ボイラの一例である。バーナ5に
よって燃焼生成した燃焼ガスは燃焼室を流下し、内側円
筒1と外側円筒2との間の環状流路8を上方へ流れる。 このとき内側円筒1に取付けられた熱伝達促進バッフル
11によって燃焼ガス流から水管への熱伝達は著しく向
上し、燃焼ガスの保有熱は充分にボイラ水に伝達される
。 熱伝達促進バッフルの効果の一例として、バッフルを有
しない通常のボイラとバッフルを有する本発明によるボ
イラとの比較例を下に記す。 本発明によるボイラ  通常のボイラ このように、熱伝達促進バッフルを付けることによって
、ボイラの排ガス温度が770℃低下し、ボイラ効率を
4%向上させることが出来る。jθθkg/Hボイラの
燃料消費量はA重油で3 y t / Hであり、5%
の効率の向上によって年間二〇〇θ〜/ 0.0θOj
の燃料の節約となり、その効果は多大である。 また、上記例より大型のボイラに対するその他の例を下
記する。 (10) これは第2図に示す3paBB  ボイラの2page
部にバッフルを付けた場合と付けない場合との比較であ
る。 本発明による熱伝達促進のバッフルを用いることにより
、ボイラ効率は5%向上し、多大の燃料節約になる。さ
らに、通常のボイラ設計においては1.2paBB部か
らJ pass部へ(11) の折返し部分の温度が50θ℃に達し、通常の鋼材では
ボイラ構造物を設計し得なくなり、この型式のボイラが
成り立たなくなる。 それに比して本発明の設計では、370℃となるので一
般的な鋼材料が使用出来、もって螺旋式水管ボイラの適
用範囲を大型ボイラにまで広げることが出来る。 このように、この発明の効果は顕著である。 以上の説明においては、内側円筒の外側にバッフルを付
した例につき述べたが、本発明の効果は外側円筒の内側
に、もしくは内外円筒に共にバッフルを付けた場合にも
その効果は発揮される。第2図のj pallBにバッ
フルを付した場合も同様である。 4図面の簡単な説明 第1図は従来の螺旋式水管ボイラの一例を示す図で(a
)は縦断面、(b)は横断面第2図は3パス式螺旋式水
管ボイラの概略第3図は環状流路の概念図 第1図は本発明による熱伝達促進バッフル棒を有する環
状流路の概念図 第5図は環状流路に本発明の熱伝達促進のバッフルを付
けたものの展開図 第に図は本発明による螺旋式水管ボイラを示す図 X  内  倶1  円  筒 λ外側円筒 a 外側ケーシング (連   絡   管 よ  バ        ナ ベ 上部耐火物 Z 底部耐火物 と環状流路 2 ガスヘッダ一部 10、排 気 口 /X 熱伝達促進バツフル
Figure 1 shows an example of a conventional spiral water tube boiler (
a) is a longitudinal section, (b) is a cross section. Fig. 2 is a schematic diagram of a J-pass type spiral water tube boiler. Fig. 3 is a conceptual diagram of an annular flow path. Fig. 1 has a heat transfer promoting baffle rod according to the present invention. Conceptual diagram of an annular flow path Figure S is a developed view of an annular flow path with a baffle for promoting heat transfer according to the present invention. Figure 4 is a diagram showing a spiral water tube boiler according to the present invention. Cylindrical 4 Outer casing (connection tube upper part refractory Z Bottom refractory and annular flow path Z Part of gas header/Q Exhaust port/X Heat transfer accelerating baffle (13) - Air A52 Mountain law procedural amendment (method) Showa J7/R/'7 Date of X case 1988 Patent application No. G741/θ λ Name of invention Spiral water tube boiler d Person making the amendment Relationship to the case Patent Applicant address: 3-23 Shimome, Dojimahama, Kita-ku, Osaka City, July 1980 Submitted procedural amendment 1981 / / A'', 2nd (shipment date) Procedural amendment not accepted. Subject Contents of the amendment to the entire specification As attached Specification 1 Title of the invention Spiral water tube boiler 2 Claims A water tube boiler in which a water tube is spirally wound into a cylindrical shape with a predetermined diameter. The convection heat transfer portion composed of an annular flow path between different cylindrical shapes is characterized by having baffles made of round rods, flat plates, etc., arranged parallel to the combustion gas flow direction or at a certain angle. Spiral water tube boiler 3, the combustion chamber is made of a cylindrical shape with a diameter as described in the detailed description of Akira, and the cylindrical shapes of the tubs with different winding diameters are arranged concentrically with respect to the cylindrical shape for the combustion chamber, This relates to an improvement in the convection heat transfer portion of a spiral (1) water tube boiler, which is constructed by configuring a convection heat transfer portion consisting of an annular flow path between cylinders of different diameters. This is a schematic diagram of a spiral water tube boiler.The water tube is composed of an inner cylinder 1 wound up spirally and an outer cylinder 2 arranged concentrically. Alternatively, the outer cylinder 2 is partially welded to maintain close contact with each other and prevent combustion gas from leaking between the water pipes.The outer cylinder 2 is welded to the outer casing 3
The casing may be rolled up closely to provide a gas seal. Boiler feed water enters, for example, from the upper part of the outer cylinder 2, flows down the outer cylinder while swirling, and is transferred to the inner cylinder via the connecting pipe 4 at the lowest end. The boiler water flows up the inner cylinder 1 while swirling from the bottom and flows from the top end to a steam/water separator (not shown), for example.
It flows out. The circulation power of the canned water is ensured by the pressure of the attached pump. (2) The burner 5 is attached to the upper part of the inner cylinder 1. The upper part of the inner cylinder l is gas-sealed by an upper refractory 6. The bottom of the outer cylinder 2 is gas-sealed by a bottom refractory 7. Fuel is combusted by the burner 5 using the inside of the inner cylinder 1 as a combustion chamber. The generated combustion gas flows down inside the combustion chamber, flows upward through the annular flow path 8 between the inner cylinder 1 and the outer cylinder 2, collects at the gas header part 9 at the upper end, and flows out from the exhaust port 10 installed in that direction. I will do it. Such a spiral water tube boiler can be used as a forced once-through boiler, forced circulation boiler, forced circulation heat medium boiler, etc. because the water tubes can be constructed relatively easily and the entire boiler can be put together in a compact form. It has been put into practical use a lot, and the heat output/θ million days/hour ~ 3θθ million b+ 7
Spanning hours. Heat absorption in this type of boiler can be roughly divided into heat C1) absorption by radiant heat transfer from the combustion flame in the combustion chamber constituted by the inner cylindrical part 1, and high temperature absorption in the annular flow path between the inner and outer cylinders 1.2. This is the sum of the heat absorption due to contact heat transfer of combustion gas to the channel wall surface. Radiant heat transfer in the combustion chamber is mainly determined by the size of the combustion flame, the size of the combustion chamber, combustion conditions, etc. In boiler design methods, the size of the combustion chamber is determined by the dimensions required for combustion. Therefore, the heat absorption in the combustion chamber, which is one element of heat absorption in the boiler, is almost uniquely determined by the burner mechanism used in the boiler, and cannot be determined arbitrarily by the designer. In current normal combustion systems, the combustion chamber is often designed to have a combustion rate of 500,000 to /θ00,000 days/hour per m3 volume, and the amount of heat absorbed in the combustion chamber, that is, as shown in Figure 1 (a). The amount of heat absorbed on the inner circumferential side of the inner cylinder is tθ% of the amount of heat absorbed in the entire boiler.
(0%. The remaining required heat absorption amount of the boiler is θ~tθ%. These heat quantities form the annular flow path 8 in Fig. 1 while the combustion gas flows. It must be absorbed by the water tube surfaces of the inner and outer cylinders 1 and 2 by so-called contact heat transfer.The amount of heat absorbed by this contact heat transfer is expressed by equation (1). ΔQ=AXKXΔT・・・・・・・・・( 1) Here,
Q: Amount of heat absorbed by contact heat transfer m/h A: Contact heat transfer area m2: Heat transmission coefficient due to contact hl/m'h'CΔT: Logarithmic average temperature difference defined by equation (2) ℃Here, tGl : Gas temperature at the inlet of the annular flow path ℃tGjQ : Gas temperature at the outlet of the annular flow path ℃tW : Temperature of boiler water
℃ For a certain type of boiler, tW is determined mainly by the operating conditions of the boiler, and tGl is determined mainly by the size of the combustion chamber. A is a value that is almost determined by the size of the combustion chamber. K is a value that is approximately determined by the flow velocity of the high-temperature combustion gas flowing through the annular flow path 8, and becomes a constant value if the gap 8 of the annular flow path is determined. tG2 is a value that the designer wants to arbitrarily decide based on the design efficiency target of the boiler, but it is uniquely determined once the dimensions of the combustion chamber of the boiler are determined by the formula fil +21. In order to lower tGl and increase boiler efficiency, it is necessary not only to increase the contact heat transfer area, but also to make the combustion chamber thicker, making the entire boiler unnecessarily large. Therefore, in some cases, as shown in FIG. 1, it may be necessary to employ one more passage in the contact heat transfer section to form a so-called three-pass boiler. In this J-pass boiler as well, the gas temperature at the turning point from the gas passage copass to the 3rd pass is lθθ~41. When the temperature reaches fθ°C, normal steel materials cannot be used for the shell, so there is a limit to the manufacturing capacity of this type of boiler, and it becomes impossible to manufacture a large capacity boiler. The present invention compensates for the above-mentioned drawback (6) of the spiral water tube boiler and enables efficient manufacture of large-capacity models.The structure, operation, and effects thereof will be described in detail below based on examples. Figure 3 is a cross-section of the annular gas flow path of the spiral water tube boiler in the gas flow direction. flows. Since both ends of the gap are formed by the outer surface of the tube, the gas flow sequentially flows through the larger gap,
Flows with appropriate turbulence. For this reason, convective heat transfer is somewhat better than smooth flow, but it does not reach a value as good as so-called extra-tube cross flow. Figure 1 shows an embodiment of the present invention for promoting heat transfer in the annular flow path of a spiral water tube boiler. They are arranged with an interval pitch P. FIG. 4(a) is a cross-sectional view of the annular flow path cut along a plane parallel to the cylinder axis XX, and FIG.
b) is a drawing (7) looking at the inner cylinder from Y-Y. Since the heat transfer promoting baffles are arranged along the outer surface of the cylinder made of water tubes, they are actually machined into an elliptical shape. When the baffles are arranged in the annular flow path in this way, the combustion gas flow changes the flow angle by θ along the baffles in seven parts, and flows over the baffles in the other seven parts. The former component of the flow increases the relative velocity of the gas to the water pipe wall by (1/CO8θ), thereby increasing the heat transfer coefficient. Other flow components flow over the baffle, creating a vortex behind the baffle, thereby creating turbulence in the flow near the wall and increasing heat transfer. Due to these fluid elements of the J component, the heat transfer coefficient of the heat transfer surface prepared as shown in FIG. 1 is significantly improved. FIG. 5 is an exploded view of the cylinder. Figure (a) shows g baffles for promoting heat transfer arranged at an angle θ with respect to the gas flow angle. Although such an arrangement has a sufficient effect, if the angle of the baffle is changed midway to θ' as shown in Figure bj, the turbulent flow effect due to the baffle becomes even greater and heat transfer is further improved. The second figure shows an example of a spiral water tube boiler based on the basic idea of promoting heat transfer coefficient as described above.The combustion gas produced by combustion by the burner 5 flows down the combustion chamber, and flows into the inner cylinder 1 and the outer cylinder. 2. At this time, the heat transfer promoting baffle 11 attached to the inner cylinder 1 significantly improves the heat transfer from the combustion gas flow to the water pipe, and the heat retained in the combustion gas is sufficient. As an example of the effect of the heat transfer promoting baffle, a comparison example between a conventional boiler without baffles and a boiler according to the present invention having baffles is shown below. As shown, by installing a heat transfer promoting baffle, the boiler exhaust gas temperature can be lowered by 770℃ and the boiler efficiency can be improved by 4%.Jθθkg/H The fuel consumption of the boiler is 3 yt/H with A heavy oil. and 5%
By improving the efficiency of 200θ~/0.0θOj per year
This results in fuel savings, and the effect is significant. Further, other examples for boilers larger than the above example will be described below. (10) This is page 2 of the 3paBB boiler shown in Figure 2.
This is a comparison between a case where a baffle is attached to the section and a case where a baffle is not attached. By using the heat transfer enhancing baffle of the present invention, boiler efficiency is increased by 5%, resulting in significant fuel savings. Furthermore, in a normal boiler design, the temperature at the turning point from the 1.2paBB section to the J pass section (11) reaches 50θ℃, making it impossible to design the boiler structure using normal steel materials, and this type of boiler was established. It disappears. In contrast, in the design of the present invention, since the temperature is 370° C., common steel materials can be used, thereby expanding the range of application of the spiral water tube boiler to large boilers. As described above, the effects of this invention are remarkable. In the above explanation, an example has been described in which a baffle is attached to the outside of the inner cylinder, but the effects of the present invention are also exhibited when baffles are attached to the inside of the outer cylinder or to both the inner and outer cylinders. . The same applies to the case where a baffle is attached to j pall B in FIG. 4 Brief explanation of the drawings Fig. 1 is a diagram showing an example of a conventional spiral water tube boiler (a
) is a longitudinal section, (b) is a cross section. FIG. 2 is a schematic diagram of a three-pass spiral water tube boiler. FIG. 3 is a conceptual diagram of an annular flow passage. Figure 5 is an exploded view of an annular flow passage with a baffle for promoting heat transfer according to the present invention.The second figure is a diagram showing a spiral water tube boiler according to the present invention. Outer casing (connection pipe) Upper refractory Z Bottom refractory and annular flow path 2 Gas header part 10, exhaust port/X Heat transfer promotion buttful

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 水管を螺旋状に巻き上げて所定の直径の円筒形とした水
管ボイラーにおいて1巻き上げ直径の異なる円筒形間の
環状流路より構成される対流伝熱部分に、燃焼ガス流れ
方向に対して平行にまたはある角度をもって配列した、
丸棒または平板等よりなるバッフルを有することを特徴
とする螺旋式水管ボイラー
In a water tube boiler, a water tube is spirally wound into a cylindrical shape with a predetermined diameter. arranged at a certain angle,
Spiral water tube boiler characterized by having a baffle made of round rods, flat plates, etc.
JP57087410A 1982-05-24 1982-05-24 Spiral water tube boiler Expired JPS6039921B2 (en)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6176806A (en) * 1984-09-21 1986-04-19 バブコツク日立株式会社 Once-through boiler
JPS61256101A (en) * 1985-05-08 1986-11-13 株式会社 タクマ Spiral type water-tube boiler
JP2012141102A (en) * 2010-12-29 2012-07-26 Naigai Special Eng Co Ltd Heated steam generating apparatus
JPWO2018180462A1 (en) * 2017-03-30 2020-02-06 日本ゼオン株式会社 Modified hydrocarbon resin

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB201419365D0 (en) * 2014-10-30 2014-12-17 Whitbread Martin And Brading Jared Steam dispensing apparatus

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5229642U (en) * 1975-08-23 1977-03-02

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2224210C2 (en) * 1972-05-18 1974-04-04 Heidelberger Druckmaschinen Ag, 6900 Heidelberg Drive device for intermittently rotating feed cylinders in printing and punching machines

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5229642U (en) * 1975-08-23 1977-03-02

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6176806A (en) * 1984-09-21 1986-04-19 バブコツク日立株式会社 Once-through boiler
JPS61256101A (en) * 1985-05-08 1986-11-13 株式会社 タクマ Spiral type water-tube boiler
JPH0416681B2 (en) * 1985-05-08 1992-03-24 Takuma Kk
JP2012141102A (en) * 2010-12-29 2012-07-26 Naigai Special Eng Co Ltd Heated steam generating apparatus
JPWO2018180462A1 (en) * 2017-03-30 2020-02-06 日本ゼオン株式会社 Modified hydrocarbon resin

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