JPS609202B2 - 炉筒煙管ボイラの炉筒底面気泡の強制排除装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は炉筒煙管ボィラの炉筒底面に付着する気泡群を
強制排除する装置に関し、給水内管より分岐した枝管の
先端にノズルを取付け、給水ポンプの圧力によって給水
を分枝噴出せしめることによって気泡群を炉筒煙管ボィ
ラの炉筒壁面から給水ポンプの作動エネルギーにより強
制的に離脱排除することを目的とするものである。

近年炉筒煙管ボィラは大容量化の方向をたどり始め、そ
の蒸発量も従釆の１Ｍ音余となりつつあると共に燃焼室
熱発生率においても５０万ＫＣａｌ′〆ｈを超え、１０
０万ＫＣａｌ／のｈを突破する傾向となるに伴い炉筒の
内径も数百耗の領域から２００仇奴（半径１００仇岬）
を超える状態にまで拡大されるに至った。

ところが古くから炉筒の内径を拡大することはボィラ保
全上極めて危険であるという技術思想が存在し、現に米
国機械技術学会（ＡＳＭＥ）のボィラ規格においても、
平形炉筒の直径が９７０肌（３８ｉｎ）を超えるものに
あっては、平板の如く考えて全周に補強の控（ＳＣａｙ
）を設けなければならないと定められて現在に至ってい
るのは、上記に対する限界直径を示す一指針をなすもの
である。

（ＡＳＭＥ、Ｂｏｉｌｅｒぽｒｅｓｓｕｒｅ Ｖｅｓｓ
ｅｌ ＣｏｄｓＳｅｃｔｉｏｎｉｌ、ＰｏｗｅｒＢｏｉ
ｌｅｒＣＭｅｌ９７９年１４、４、９）これは炉筒の直
径９７比帆（半径４８５側）が炉筒底面に付着する気泡
の自然離脱の限界値であると米国では定められたもので
ある。

例えばその半径４８５肋を５０仇岬、１００仇舷、更に
１２０山肌のように大円弧にまで拡大して行くと円弧は
次第に平面に接近する。平面に接近するに従がし、底面
に付着した気泡は自然離脱性を失い、気泡によって炉筒
底面が覆われるようになるのである。元釆気泡膜の熱伝
導率は水に比較して著しく悪いために、炉筒板は炉筒内
部の高い燃焼熱すなわち１２００℃前後の温度を受ける
と過熱されて、強度が劣弱して逐にその外周辺に存在す
るボィラ水の圧力に耐え切れなくなり逐に圧簿するに至
る。

これを避けるため気泡が自然離脱する炉筒半径の限界と
して前記の如く４８５肌が定められており、また補強の
必要性も規定されたのであるが、我国における需要はこ
の限界の存在を許さず、前記した様に拡大化の方向に向
っているため、本発明はこの底面付着気泡群の強制排除
の装置を企図したものである。即ち温度ｌｏｏ０前後の
給水中には約１功血の酸素が溶存しており、ボィラの加
熱によってこれが球状になって浮動し、順次上昇して蒸
発水面に至ると破裂するものであるが、この気泡の流動
を阻害するものが流路に存在するとそこに帯蟹するよう
になる。

その最も多いところは炉徹底面の円弧形状が半径的に小
さく、上り勾配が急な場合は、付着気泡は壁面から迅速
に離脱するが円弧の形状が半径的に大きく、上り勾配が
ゆるくなると付着気泡の離脱は次第に困難となる。この
ように気泡が加熱壁面に発生する状況をサプクール沸騰
、核沸騰、膜沸騰といい、沸騰熱伝達値が異なる。

現在通常の炉筒煙管ボィラでは腰沸騰に至るまでの熱流
東を加えることはないが、核沸騰領域にはいるものが殆
んど全部である。核沸騰城には焼損限界点またはバーン
アウト点が熱流束の最大点でほぼ１００万ＫＣａｌ／〆
ｈ付近に存在するとされており、炉筒底面で気泡の離脱
が悪く、気泡群が炉筒底面に多く帯留すると熱除去手段
が阻害されるから、炉筒板の温度差△Ｔが高くなり、そ
の材質が劣弱になって逐に圧債に至る危険性がある。こ
の関係はｑを熱流東、△Ｔを温度差とすればｑ戊△Ｔ２
・５〜４・〇で示されている。本発明は上記の危険性を
排除するために、炉筒底面における気泡群の強制排除を
行う方法並びに装置を提供するもので、炉筒煙管ボィラ
の給水内管から炉筒底面近くに分岐誘導された給水ノズ
ルを用いて、炉筒煙管ボィラの円周方向と軸方向に給水
を噴出せしめ、炉筒底面に付着する気泡を給水ポンプの
作動エネルギーにより強制的に排除せしめる炉筒底面気
泡の強制排除装置である。以下図面によって本発明を詳
細説明する。第１図は本発明に使用する装置の一実施例
を示すもので、給水ポンプーから送られた水は給水配管
２を通って炉筒煙管ボィラ３の内部に装着された給水内
管４に送給され、給水内管４の頂部には空気抜きのため
少数の小径通気口５を穿ち、本発明の目的を達成するた
め、小径通気口５は吸水ポンプよりの水中に既に含有さ
れている気泡を早期に出来る限り多く除去する利点があ
り、さらに後記のようにェコノマィザ−１１が設置され
ている場合には給水が子熱されて一部蒸気となりこの発
生する蒸気を排除するため、給水内管４の頂部に小径の
通気口５を穿つ効果は大きい。

この給水内管４からは分岐管６，６′，６＾，６′′′
を取り出し、これを延長して炉筒の底面付近７にまで至
らしめ、分岐管６，６′，６″，６…の先端には第２図
Ａ，Ｂに示す如く炉筒の円周方向と鞠方向に向って給水
を噴出せしめる噴水口８，８′，８″，８肌を有するノ
ズル９を固着する。なおこれらの給水内管４及び分岐管
６，６′，６ｒ，６肌は振動が生じないように炉筒側面
に支持金物１０，１０′によって支持し、またポィラの
設置環境に応じて給水を子熱するェコノマィザ１１が設
置されている場合は、給水はェコノマイザ１１を経由し
て炉節煙管ボイラ３内に至らしめるように配管する。

本発明者の研究によると炉節底面に付着の気泡を強制的
に除去するためにはノズル９の噴出口８，８′，８″，
８′′′からの噴出流速はｌｍ／ｓｅｃ以上となるよう
に夫々のノズルの穴径を算出し、ノズル内の給水圧力は
ノズル付近のボィラ使用圧力よりも流出抵抗分以上に高
くすることが必要である。

・また炉筒内の熱流速は長手麹方向に
おいて高低があるが故に熱流速の高い位置には給水量を
多くし、低い位置には給水量を少なくする如く分岐管６
，６′，６″，６川の大きさおよびノズル９の噴水口８
，８′，８″，８′′′の穴蓬を選定することが望まし
い。

いま噴水による運動のエネルギーをＥｄ、流体の質量を
ｍ、噴出速度をＶとすればＥｄ＝０．５仇Ｖ２となるか
ら、この運動エネルギーにより付着気泡群は排除される
ようになるのである。

このため、本発明は 【ィー 市場の要望に応じて蒸発量１０、２０、３０、
ｔ／ｈ級の大径炉筒による大きな容量のボィラを安全に
供給することが可能になった。

‘。

’従来公知の船用炉筒煙管ボィラや陸用炉筒ボィラで、
一つのボィラ内に２乃至３組の炉筒を組合せてし、たの
を、一つの大容量の炉筒とすることが可能である。し一
給水内管４、分岐管６，６′，６″，６川を流通する
水は「管を界してその外周が圧力、温度を持つボィラ水
に援しているため、熱伝達率３０００ＫＣａｌ／でｈｑ
Ｃ有余の接触伝熱を受けて給水温度を上昇し、噴水口８
，８′，８＾，８′′′が高温状態で噴出するから、炉
筒板を局所的に急冷させない。という数々の効果がある
。

更に本発明は炉筒ボィラ等において、古くから使用され
たワード式缶水均等加熱促進装置などが追究しなかった
炉筒底面における気泡群の強制排除方法によって上記の
缶水均等加熱促進効果も合せ得られる利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施に使用される装置の一例を示した
側面図、第２図Ａは給水内管、分岐管及びノズル部分を
示した断面図、同ＢはＡのノズル部分の拡大詳細図で示
す。 １・・・・・・給水ポンプ、２・・・…給水配管、３・
・・・・・炉筒煙管ポィラ、４・・・・・・給水内管、
５・・・・・・通気口、６，６′，６″，６′′′・・
・・・・分岐管、７・・・・・・炉筒の底面付近、８，
８′，８″，８′′′・・・・・・ノズルの噴水口、９
…・・・ノズル、１０，１０′…・・・支持金物、１
１……エコノマイザ１。 第１図 第２図Ａ 第２図Ｂ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 給水配管によって給水ポンプに連通され、該給水配
   管に連結され、炉筒煙管ボイラの内部に装着されて炉筒
   側面に支持具によって支持され、かつ炉筒煙管ボイラの
   小口径の空気抜き用通気口を頂点に備えた給水内管から
   復数個の分岐管が取出されて炉筒底面近くに誘導敷設さ
   れ、該分岐管の先端に炉筒の円周方向と軸方向に向って
   給水が噴出するように開口するノズルを設け、該ノズル
   には給水の噴出速度が１ｍ／ｓｅｃ以上になるような穴
   径の噴出口を備えたことを特徴とする炉筒底面気泡の強
   制排除装置。