JPS6345427A - 過給ボイラ−の補助燃焼装置 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 （イ）　産業上の利用分野 この発明は、う０給ボイラーの補助燃焼装置に関する。

（ロ）　従来の技術 従来、排気タービンでブロワ−を駆動するようにしたタ
ーボチャージャーにて、ボイラーへの過給気を行い、高
圧の燃焼ガスを発生させて輻射率を高め、かつ、同ガス
の流速を高めて熱伝達率を高めることにより、ボイラー
の小型化、高効率化を図ったものがあり、過去に舶用と
して、ベロツクスポイラ−、フォスターボイラー等の名
利−で製造され、我が国においても船研式等のものが製
造されていた。

（ハ）　発明が解決しようとする問題点しかしながら、
これらは大型の始動用ブースターファンを要し、また、
当時は、ターボチャージャーは低速であったため充分に
小型化することができず、また、耐久性、保守、取板い
、構造、価格等の面で問題があった。

ところが、最近では、自動型等のエンジン用と−てセラ
ミックス等の新素材及びフローティング軸受等の新構造
を用いた小型で高速のターボチャージャーが製造される
ようになり、このターボチャージャーを用いた過給ボイ
ラーが考えられたが、始動に際し、Ｐ８焼ガスが排気タ
ービンに達するまでに冷態のボイラー中を通過するため
に、同タービン入口温度が上昇して同タービンが定格回
転速度に達するのに長時間を要する欠点があった。

（ニ）　問題点を解決するための手段 この発明では、排気タービンにてブロワ−を駆動して過
給気を行うべく構成したターボチャージャーを装備した
過給ボイラーにおいて、排気タービンの入口に、始動用
のブースターファン及び燃料装置とを接続した補助燃焼
室を配設して、同燃焼室内で燃焼を行わせるようにした
ことを特徴とする過給ボイラーの補助燃焼装置を提供す
るものである。

（ボ）　作用・効果 この発明によれば、始動に際し、排気タービン入口に配
設した補助燃焼室で燃焼を行い、同燃焼室で発生した高
温の燃焼ガスを直接排気タービンに送入することにより
、ボイラーが冷態であっても同タービンの出力を高めて
、ブロワ−からの過給圧を急速に高めターボチャージャ
ー自立運転までの所要時間を大幅に＠棉するという効果
を有する。

（へ）　実施例 この発明の実施例を図面にもとづき詳説すれば、（Ａ）
は過給ボイラーを示し、同ボイラー（Ａ＞は、ボイラ一
本体（Ｂ）、ターボチャージャー（Ｃ）、燃料装置（Ｄ
）及び始動用ブースターファン（Ｅ）によって構成され
ている。

ボイラ一本体（Ｂ）は、缶体（１）の内部に燃焼室（２
）を設けて、同燃焼室（２〉の一端を缶体（１）の外部
に臨ませ、同端部に主バーナ−（３）を配設して燃料装
置（ｐ　）と接続し、同バーナー（３）と対向した燃焼
室く２）の内側壁に、上方に立ち上った煙道（４）の下
端を連通させ、同上端に細管多数を水平に並設して構成
しな一次伝熱管（５）の一端を連通させ、同他端を缶体
（１）の外部に配設した補助燃焼室（６）を介して、タ
ーボチャージャー（Ｃ）の排気タービン（７）に連通さ
せている。また、排気タービン（７）は、缶体（１）の
内部上方に配設した分配管（８）と連通しており、同分
配管（８）は略Ｕ字形状に形成した細管多数よりなる二
次伝熱管（９）の一端と連通し、他端も排気筒（１０）
を連通させている。

なお、（１１）は二次伝熱管く９）の中途部数下方位置
に配設した中間ヘッダーを示す。

ターボ−チャージャー（Ｃ）は、輻流型の排気タービン
（７）、同タービン（７）とシャフト（１２）で連結し
た遠心型のブロワ−〈１３）、及び排気タービン（７）
とブロワ−（１３）とを一体に被包した外Ｒ（１４）で
構成されており、定格で約４５００　ｍ　ｍ　Ａ　ｑの
吐出圧を有している。

燃料袋Ｎ　（Ｄ　）は、燃料ポンプ（１５）からの燃料
油を、電磁弁（１６）及び燃料調整弁（１７）を介して
主バーナ−（３）に供給するように構成している。

始動用のブースターファン（Ｅ）は約２００〜４００ｍ
ｍＡｑの吐出圧を有しており、吐出口（１８）には、タ
ーボチャージャー（Ｃ）のブロワ−（１３）と連通した
間接給気ダクト（１９）と、燃焼室（２）の主バーナ−
（３）の近伊の給気口（２０）に直接連通した直接給気
ダクト（２１）の両方のダクト（１９＞（２１）が連通
しており、直接給気ダクト（２１）の中途部には、ブー
スターファン（Ｅ）から給気口（２０）の方向にのみ空
気が流通可能の逆止弁（２２）を介設しており、同ダク
ト（２１）の逆止弁（２２）と、給気口（２０）との中
間に、ブロワ−（１３）の吐出口（２３）からの過給ダ
クト（２４）が連通している。

特に、本発明では、補助燃焼装置として、補助燃焼室（
６）内に補助バーナー（２５）を配設しており、補助バ
ーナーく２５）に燃料焚’１　（Ｄ　）の燃料ポンプ（
１５）からの燃料を電磁弁（２６）及び燃料調整弁（２
７）を介して供給すると共に、補助燃焼室（６）に補助
ダクト（２９）を介して直接給気ダクト（２１）と連通
し、同ダクト（２つ）の中途に電磁弁（２８）を介設し
ている。

また、燃焼室（２）の上部と補助燃焼室（６）とを、中
途に電動弁（３０）を介設したバイパスダクト（３１）
を介して連通させている。

この発明の実施例は上記のように構成されており、まず
過給ボイラー（Ａ）の定格運転状態について説明すると
、燃焼室（２）の給気口（２０）にはターボチャージャ
ー（Ｃ）のブロワ−（１３）から約４５００　ｍｍＡ　
ｑに加圧された空気が送入され、主バーナ−（３）に電
磁弁く〕６）及び燃料調整弁（１７）で制御された燃料
が燃料ポンプ（１５）から供給され燃焼が行われて、高
温の燃焼ガスを発生しており、同ガスからの放射により
燃焼室（２）の壁体を介して缶体（１）中のボイラー水
を加熱する。

そして、燃焼ガスは煙道く４）を経由して、−次伝熱管
（５）でボイラー水を加熱して補助燃焼室（６）に導か
れ、同室（６）からターボチャージャー（Ｃ）の排気タ
ービン（７）を駆動して、再び缶体（１）内部の二次伝
熱管（９）を通過する間にボイラー水を加熱して排気管
（１０）を介して外部に排出される。

上記の定格運転中の過給ボイラー（Ａ）は、制御装置（
図示せず）によって、要求熱負荷に応じて燃料調整弁（
１７）を自動制御し、安定した運転状態を持続するもの
である。

すなわち、要求熱負荷が増加すると、燃料調整弁く１７
）を調整して主バーナ−（３〉への燃料供給量を増加さ
せ、燃料の供給が増加すると、排気タービン（７）の入
口温度が上昇してターボチャージャー（Ｃ）の過給圧が
上がり、過給ボイラー（Ａ）の熱出力が増大することに
なる。逆に要求熱負荷が減少した場合は、燃料供給量を
減することで上記と逆の作動が行われて同ボイラー（Ａ
）の熱出力が減少する。

従って、燃料調整弁（１７〉による燃料供給量の制御だ
けで、ターボチャージャー（Ｃ）に自律的に安定した作
動を行わせることができ、制御装置を簡易化することが
できる。

特に、この過給ボイラー（Ａ　）はＯ〜約４５００ｍｍ
Ａｑの過給圧の間で稼働可能であるから、極めて広い範
囲の熱負荷に対応することができ、しかも、広範囲の熱
負荷に対し平均して高い熱効率を維持することができる
。

このことは、熱負荷の変動が大きい使用状況に適し、ま
た、広範囲の熱負荷に対し一機種の過給ボイラー（Ａ）
で対応することができるという利点がある。

かかる過給ボイラー（Ａ）の始動に際し、先ずブースタ
ーファン（Ｅ）を作動させて燃焼室（２）内に給気する
のであるが、同ファン（Ｅ）の吐出口（１８）には、タ
ーボチャージャー（Ｃ）のブロワ−（１３）を介設した
過給ダクト（２４）を経由するものと、逆止弁（２２）
を介設した直接給気ダクト（２１）を経由するものとが
あり、始動時の給気は主として、通路が狭小で抵抗が大
なるブロワ−（１３）よりも抵抗が小さい逆上弁（２２
）を介設した直接給気ダクト（２４）を経由して行われ
るものである。

次いで、燃料装置１ｉ２（Ｄ）を作動させて主バーナー
く３）に燃料を供給し、点火電極等を用いて燃焼を開始
する。なお、この時点での燃料供給量は燃料調整弁（１
７）によって定格運転時の約１７４の量に制御されてい
る。

燃焼が開始すると、燃焼ガスは燃焼室（２）から、煙道
（４）及び−次燃焼室（５）を経由して補助燃焼室（６
）に送り込まれる。

なお、補助燃焼室（６）に送り込まれた上記の燃焼ガス
は、冷態のボイラ一本体（Ｂ）に熱を奪われて低温にな
っている。

一方、補助燃焼室（６）では、電磁弁（２８）が開かれ
てブースターファン（Ｅ）から補助ダク）−（２９）を
介して給気が行われており、また、補助バーナー（２５
）に電磁弁（２６）及び燃料調整弁く２７）を介して燃
料ポンプく１５）から燃料が供給されて燃焼が行われ、
排気タービン（７）に送り込まれる燃焼ガスを高温にし
て排気タービン（７）のｍ力を高めてターボチャージャ
ー（Ｃ）をまず自立状態にさせる。

ターボチャージャー（Ｃ）が自立状態になると、過給圧
が定格の約４５００　ｍ　ｍ　Ａ　ｑに達するので、燃
料調整弁（１７）を制御して定格運転時の燃料供給を行
うことで、同ボイラ一本体（Ｂ）が冷態であっても始動
直後から大熱量を発生させることができ、始動から定格
の熱出力に達するまでの立上り時間を大幅に短縮するこ
とが可能である。

これに対し、始動用の補助バーナー（２５）を有しない
従来構造の過給ボイラーでは燃焼室からの燃焼ガスは冷
態の同ボイラーにより冷却された低温のままで排気ター
ビンに送り込まれるので、排気タービンの出力が上昇し
て過給状態になるのに長時間を要し、立上り時間もまた
長時間を要することとなる。

また、バイパスダクト（３１）の中途に介設した電動弁
（３０）を開放することによって、主バーナ−（３）か
らの燃焼ガスを、−次伝熱管（５）を通さずに直接バイ
パスダクト（３１）を介して補助燃焼室〈６）に導くこ
とができ、この場合主バーナ−（３）からの燃焼ガスは
一次伝熱管（５）で冷却されることなく補助燃焼室（６
）に達し、排気タービン（７）に送り込まれるので、補
助バーナー（２５）での燃焼を併用することで、更に始
動から定格運転までの所要時間を短縮することが可能で
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明による補助燃焼装置を有する過給ボイ
ラーの全体説明図（一部所面）。 第２図は、第１図Ｉ−Ｉ断面図。 （Ａ）：過給ボイラー （Ｃ）：ターボチャージャー （Ｄ）：燃料装置 （Ｅ）ニブ−スターファン （６）：補助燃焼室 （７）：排気タービン （１３）ニブロワー

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １）排気タービン（７）にてブロワー（１３）を駆動し
   て過給気を行うべく構成したターボチャージャー（Ｃ）
   を装備した過給ボイラー（Ａ）において、排気タービン
   （７）の入口に、始動用のブースターファン（Ｅ）及び
   燃料装置（Ｄ）とを接続した補助燃焼室（６）を配設し
   て、ターボチャージャー（Ｃ）の始動時に同補助燃焼室
   （６）内で燃焼を行わせるようにしたことを特徴とする
   過給ボイラーの補助燃焼装置。