JPS6244161B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はボイラに関するものである。

ボイラの火炉水冷壁は、第１ａ図、第２ａ図に
それぞれの横断面図、縦断面図、および第１ｂ
図、第２ｂ図にそれぞれ各部の熱吸収率分布曲線
図を示すように、通常炉中央部ａは熱吸収量が大
き、周辺部ｂ，b′は小さい。起動時等においてこ
れらの熱吸収量の差によつて第３図の管内各部
ａ，ｂ，b′における管内力損失Δｐと管内流量Ｇ
との関係図に示されるように管内の圧力抵抗特性
の差を生じ、このため管内流量の不均一を生ずる
ことがある。これは周辺部の低熱吸収量チユーブ
が燃焼用空気等で冷却されるときに更に著しく、
場合によつては流量の端極な減少又は停滞を生
じ、局部的なオーバヒートにより管の膨出又は噴
破に至ることもあり得た。

すなわち、第４図に示すように起動時における
液体温度は時間に従つて変化するが、これに伴つ
て管内流量Ｇは炉内各部ａ，ｂ，b′において第５
図に示されるような分布となる。この結果第６図
に示されるように炉内各部ａ，ｂ，b′の管メタル
温度が変化し、b′における管メタルの温度のよう
に使用材料限界以上になることがある。

最近のボイラはますます頻繁な起動・発停が要
求されるようになつて来ている。このため起動時
から全負荷迄、円滑かつ安全に運転できることは
不可欠の条件であり、本発明はこの完全な解決を
目的とするものである。すなわち、第５図および
第６図のb′のような傾向を防止し、ｃのような特
性を得ようとするものである。

第７図は従来のボイラの系統図である。

すなわち、給水加熱器より送られてくる給水
は、節炭器１にて加熱され混合球に入る。混合球
を出た流体はボイラ循環ポンプ３にて昇圧され火
炉水冷壁４へ入る。４ａは火炉中央の熱吸収量の
多い管群を、４ｂは周辺部の熱吸収量の少い管群
を示す。火炉にて加熱された流体はボイラ絞り弁
５を通り、過熱器６を経てタービンに至る。一方
火炉出口流体の一部は低負荷時ボイラ絞り弁５の
上流側から再循環ライン７を通り、逆止弁８を経
て混合球２に於て給水と混合され、火炉水冷壁内
の流量をできるだけ多く保つようにしてあるが、
この場合でも熱吸収量に大巾な差がある場合は流
動の阻害を生じ、場合によつては管の噴破に至る
ことがあるのは前述の通りである。

本発明はかかる不具合点を一挙にかつ根本的に
解決しうるもので、その１つの実施例の系統を第
８図に示す。

給水加熱器より送られた給水は選炭器１を通
り、可動オリフイス１０を経て混合球２へ入る。
混合球２を出た流体はボイラ循環ポンプ３を経
て、火炉水冷壁は相対的に熱吸収量の多い管群４
ａと少い管群４ｂに分けられ、これは入口管寄せ
で既に相異なる水室１２ａ，１２ｂに分けられて
いる。火炉水冷壁を出た流体はボイラ絞り弁５を
通り、過熱器６を経てタービンへ至る。また低負
荷時火炉を出た流体の一部はボイラ絞り弁５の上
流側から分岐され、再循環ライン７を通り、逆止
弁８を経て混合球２に入り給水と混合される。

次に本発明により、ボイラ起動時の問題点がい
かに改善されるかを説明する。

まずボイラ起動時、ある時点で可動オリフイス
１０を絞り込み抵抗を与える。通常ボイラ起動時
の給水量は少いため管内の摩擦抵抗は小さいので
あるが、この可動オリフイスを繰り込むことによ
り充分な差圧を与えることができる。火炉水冷壁
の管群４ａには、この可動オリフイス１０を通
り、ボイラ循環ポンプ３を経た流体が供給され
る。同時に、止弁９は閉められ、バイパス弁１１
が開かれているので、管群４ｂには可動オリフイ
ス１０の上流側から分岐された流体が流れる。管
群４ａと４ｂは出口管寄せは共通であり、ボイラ
循環ポンプ３の差圧より大きな圧損を可動オリフ
イス１０に与えれば、管群４ｂの出入口差圧を管
群４ａの出入口差圧より大きくすることができ
る。この流量差は可動オリフイス１０の開度によ
り自由に調整することができる。本発明を使用し
た時の起動時の管内流量は第５図のｃ、管メタル
温度は第６図ｃで示される。

なお負荷が上がり、もはやかかる流量調整が必
要でない場合は、バイパス弁１１を閉め止弁９を
開けることによつて従来と全く同じ運転が可能で
ある。勿論このときは可動オリフイス１０は全開
として系の圧損は最小とする。

第９図は本発明の一変形であり、可動オリフイ
ス１０を節炭器１の入口に設置したものである。
これによつて可動オリフイスを通過する流体温度
が低くなり、設計温度が低くかつ容積流量が小さ
いため設計が容易となる。一方そのままでは管群
４ａ，４ｂに入る流体温度差が大きく、過度の熱
応力を生じる懸念もあるので、熱交換器２０で適
当な温度迄昇温できるようになつている。即ち加
熱側流体流量調整弁２１によつて温度計２２によ
つて検知された被加熱側出口流体温度が所定の温
度になるようにコントロールする。

第１０図も本発明の一形態であり、主流に絞り
機構を与える代りに、低熱吸収管群への流体をポ
ンプにより昇圧し流量を確保しようとするもので
ある。３０は昇圧ポンプ、３１は出入口弁、３２
は昇圧ポンプバイパス管逆止弁である。

なお、本発明の実用性をより高めるためのいく
つかな考案も示す。第１１図は第９，９図におけ
る可動オリフイス１０の構造を示す縦断面図で弁
棒４１を完全に閉め込んでも流路は全閉にならず
起動時に必要充分な差圧を与えるよう考慮してあ
る。第１２図は上記可動オリフイスの代わりの多
数ポートボール弁４２の例を示す横断面図で、必
要に応じて３種類のポート面積が選べるようにな
つている。第１３図は第８，９図における弁９，
１１を連動させる１個の切換弁４３の縦断面図
で、万一誤動作が起つても流量零となることがな
いようにして安全性を高めたものである。

【図面の簡単な説明】

第１ａ図および第２ａ図はそれぞれ火炉水壁の
横断面図および縦断面図、第１ｂ図および第２ｂ
図はそれぞれ火炉内各部における熱吸収率の分布
図、第３図は管内各部の圧力損失と管内流量と関
係を示す曲線図、第４図〜第６図はそれぞれボイ
ラ起動時における時間に対する液体温度、流量お
よび管メタルの温度の変化を示す曲線図、第７図
は従来のボイラの系統図、第８〜第１０図は本発
明の実施例を示すボイラの系統図、第１１図およ
び第１２図はそれぞれ異なつた可動オリフイスの
実施例の断面図、および第１３図は切換弁の実施
例の縦断面図である。 １……節炭器、２……混合球、３……ボイラ循
環ポンプ、４……火炉水冷壁、５……ボイラ絞り
弁、６……過熱器、７……再循環ライン、８……
逆止弁、９……止弁、１０……可動オリフイス、
１１……バイパス弁、１２……入口管寄せ、１２
ａ，１２ｂ……水室、２０……熱交換器、２１…
…流量調整弁、２２……温度計、３０……昇圧ポ
ンプ、３１……ポンプ出入口弁、３２……バイパ
ス管逆止弁、４１……弁棒、４２……ボール弁、
４３……切換弁。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 火炉水冷壁に熱吸収量の異なる管群からなる
   加熱管群を有するボイラにおいて、前記管群の入
   口管寄せの異なる水室により熱吸収量の大きい群
   と熱吸収量の小さい群とを分け、ボイラ起動時に
   は熱吸収量の小さい管群を通る流量を増加させる
   回路装置を設けたことを特徴とするボイラ。