經濟部中央標準局員工消費合作杜印製 五、發明説明（1 ) <產業上之利用範圍> 本發明乃關於超臨界壓變壓運轉蒸氣產生裝置者。 <以往之技術> 燃燒重油，煤炭，氣體燃燒等之石化燃料，由其燃燒 熱來產生蒸氣之蒸氣產生裝置（鍋爐），被安裝其中之燃 燒器，若裝置大型化，其支數亦將增加；其配置方式亦可 大別爲：如圖14 (a) (b)所示，從鍋爐前壁燃燒之 前燃燒（front firing)方式，及如圖1 5 ( a )( b ) 所示，從火爐之前後來燃燒之對向燃燒方式，以及如圖 16(a) ( b )所示，從火爐之角落部向火爐中央噴入 之迴旋燃燒方式。 其中迴旋燃燒方式，乃如圖16 (b)所示，對火爐 中心之假想圓，形成切線狀噴入燃料及燃燒空氣，由此在 火爐中央形成迴旋火焰：故不僅燃燒穩定，火爐負荷亦比 較均勻，且N〇x之生成量亦較少之燃燒方式。在此情形 下，燃燒器風箱亦如圖1 6 ( a )及圖1 7所示，被配置 成鉛直且縱長之狀態。 另一方面，火爐亦將多數之蒸發管以散熱片（fin) 來熔接連接成板條（pane丨）狀，而如圖18所示’被配 置•裝配成：此蒸發管能成爲鉛直之狀態。在此蒸發管內 鍋爐水上昇，且吸收火爐內所發生之熱。 惟在高負荷時以超臨界壓，而在低負荷時以亞臨界壓 來運轉之變壓運轉鍋爐（sliding pressur 〇pe「atian b· 本紙張尺度遑用中國國家梯準（CNS ) A4说格（210 X 297公釐） ------------批衣------ΐτ------A (請先閱讀背面之注意事項-S填寫本頁) 經濟部中央樣準局員工消费合作社印製 A7 _B7_ 五、發明説明（2) oiler);則在低負荷時，於高熱負荷區蒸氣管內將成爲 水與蒸氣混合存在之氣液二相流；結果，將發生使管壁溫 度不穩定之膜沸騰現象，有時將損傷蒸發管。於是，以往 乃採取：作爲高熱負荷區之垂直蒸發管，使用內部施有如 圖1 9所示螺旋狀突起之特殊構造之管，亦即使用所謂之 來福（rifle)管，由此在低負時來攪拌管內之流體，使 管壁溫度穩定之方法；或者如圖2 0所示，將高熱負荷區 之火爐蒸發管，對水平配置成約作3 0 °之傾斜，減少此 部分之蒸發管支數以提高管內流速，穩定管壁溫度等之方 法。 <本發明擬解決之問題> 在圖1 8所示以往之火爐，因燃料，鍋爐負荷，使用 燃燒器位置等之不同，火爐內之熱負荷分布經常在變化。 結果，被配置在火爐周壁之垂直管每支之熱吸收分布，將 如圖1 1中以虛線所示，從6 0%至1 4 0%有極大之不 同，故在火爐壁出口之金屬溫度有發生極大不平衡之可能 性。此種傾向在火爐內之能級（level)不同時亦無多大 之差異。 並且，使用如圖2 0所示之傾斜蒸發管時，由於傾斜 蒸發管形成螺旋狀來一面構成爐壁一面上昇，故火爐內之 熱負荷分布之變動雖可被均勻化，但因不能以爐壁管本身 來支持火爐壁之重量；因此，必需使用特殊之吊板。而且 ，在從傾斜蒸發管移行至垂直管之部位，管之支數（數目 本紙張尺度適用中國國家橾準（CNS ) A4規格（2丨0 X 29*7公釐） ----„------裝-------訂------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 麵濟部中央橾準局員工消費合作社印袋 A7 B7 五、發明説明（3 ) )將增加至兩倍；故如圖2 1所示，必需使用雙叉管，或 者以連絡集管（header)來連接，構造上將趨於複雜。 另方面，在燃燒器風箱如以往被配置成縱長及鉛直時 ，位於燃燒器部之某特定之蒸發管將全長經常不受爐內氣 體之輻射熱，而且，其他特定之蒸發管則經常受到髙熱負 荷；故如圖1 2所示，在火爐出口將發生極大之熱吸收之 差異；並因發生在構成火爐壁之管間之溫度不均衡，火爐 壁將受到極大之熱應力作用，有時甚至於達到被破壞之程 度。 <解決上述問題之方法> 本發明人爲解決前述以往之問題，乃在以超臨界壓及 亞臨界壓之雙方來運轉之蒸氣產生裝置中；作爲第1解決 方法，提案其特徵爲：構成火爐壁之蒸發管，在上部及下 部乃向鉛直方向，而在中央部則向：對鉛直線傾斜1 〇 ° 乃至3 5 °之方向等爲構成之蒸氣產生裝匱；以及作爲第 2解決方法，亦提案其特徵爲：除上述要件之外，燃燒風 箱亦沿上述蒸發管之傾斜而傾斜，且被分割成上下複數段 等爲構成之蒸氣產生裝置者。 在前述第1解決方法中，由於構成火爐壁之蒸發管乃 在上下方向之中央部向對鉛直線傾斜1 0°乃至3 5°之 方向，故各蒸發管乃被配置成橫跨於熱吸收較大之爐壁寬 方向中央部與熱吸收較小之角落部之狀態。因此，各蒸發 管之熱吸收將被均勻化，火爐壁出口之溫度不均衡亦可被 本紙張尺度適用中國國家標隼（CNS ) Α4規格（210Χ297公釐） ------------^-------、1T------0 (請先閱讀背面之注意事項另填寫本頁) 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 B7_ 五、發明説明（4) 減輕。 然後，因其傾斜角較小’故不必如以住之螺旋曲繞鍋 爐，在上部.下部及中央部來改變管之支數；可以管筛矩 稍許之改變來因應。因此’亦不必使用雙叉管或連絡集管 。因傾斜角較小，故亦能將傾斜蒸發管之自36由本1身來支 持，不需要特殊之金靥吊具。 在前述第2之解決方法中’則因進一步’燃燒器風箱 亦沿上述蒸發管之傾斜而傾斜；故燃燒器之安裝位置被分 散在水平方向，熱負荷將被平準化。並且，此燃燒器風箱 亦被分割成2段或3段；故被配置在燃燒器位置之蒸發管 亦可加以分散，各蒸發管之熱吸收亦將進一步被平準化。 <附圖之簡單說明> 〔圖1〕表示本發明之第1實施例之火爐側面圖。 〔圖2〕圖1之水平斷面圖。 〔圖3〕圖1之一部分放大圖。 〔圖4〕表示本發明之第2實施例之火爐側面圖。 〔圖5〕圖4之一部分放大圖。 〔圖6〕圖4之水平斷面圖。 〔圖7〕圖5之VII〜VII箭頭所示斷面之斷面圖。 〔圖8〕上述第2實施例之燃燒裝置之斜視圖。 〔圖9〕將上述燃燒裝置加以傾斜（fHt)時之迴旋 圓之平面圖。 〔圖1 0〕表示火爐蒸發管之鉛直方向熱吸收分布之 本紙張尺度逡用中國國家標準（CNS ) A4規格（210 X 29*7公釐） J---------坤衣-------IT------^ (請先閲讀背面之注意事項為填寫本頁) A1 _Β7 五、發明説明（5 ) 圖。 〔圖1 1〕將上述第1實施例之火爐壁之水平方向熱 吸收分布與以往者加以比較之圖。 〔圖1 2〕表示以往之迴旋燃燒燃燒器之平面圖及火 爐熱吸收率之圖。 〔圖1 3〕表示上述第2實施例之迴旋燃燒燃燒器之 平面圖及火爐熱吸收率之圖。 〔圖1 4〕表示以往之前燃燒（front firing)方式 之燃燒器部之一例之圖；（a)乃爲正面圖，（b)則爲 平面圖。 〔圖1 5〕表示以往之對向燃燒方式之燃燒器部之一 例之圖；（a)乃爲正面圖，（b)則爲平面圖。 〔圖1 6〕表示以往之迴旋燃燒方式之燃燒器部之一 例之圖；（a)乃爲正面圖，（b)則爲平面圖。 〔圖17〕圖16 (a)之一部分詳細圖。 〔圖1 8〕表示以往之垂直管火爐壁之一例之側面圖 〇 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 (請先閱讀背面之注意事項填寫本頁) 〔圖1 9〕表示使用於以往之垂直管壁之高熱負荷部 之特殊管之~例之一部分切斷斜視圖。 〔圖2 〇〕表示以往之螺旋曲繞火爐壁之一例之側面 圖0 〔圖2 1〕表示使用於以往之螺旋曲繞火爐壁之雙叉 管之一例之圖（圖2 0之XX I部分之詳細圖）。 本紙張尺度用中國國家縣（CNS > A4规格（21〇χ297公竣） 經濟部中夬橾隼局員工消費合作杜印製 A7 ___B7 五、發明説明（6 ) <實施例> 圖1乃爲表示本發明之第1實施例之火爐側面圖，圖 2亦爲同樣之水平斷面圖，圖3則爲圖1之一部分放大圖 Ο 在本實施例中，於構成火爐壁（1 )之蒸發管之中， 下部之蒸發管（2 )及上部之蒸發管（4 )乃向鉛直方向 ，中央部之蒸發管（3 )則向對鉛直線傾斜1 5 °之方向 ，各被配置。火爐內之鉛直方向熱吸收分布，乃如圖1 0 所示，從最下段燃燒器之位置至最上段燃燒器之上方，均 有高熱負荷帶。因此，在本實施例，熱吸收率較低之火爐 上部及從爐底至燃燒器風箱之下爲止之蒸發管（4)，（ 2 )，乃被鉛直配置；高熱吸收之燃燒器區則以傾斜角約 15°來配置蒸發管（3)。 其次以圖3來說明：本實施例之蒸發管節矩，管徑， 散熱片寬度等。在下部之蒸發管（2)，因管內流體之比 容積較小，管外徑設定爲28 . 6mm，管篩矩（tube pitch)設定爲4 4 . 5mm。散熱片寬度將成爲 1 5 . 9mm。中央部之蒸發管（3 )亦同樣外徑設定爲 2 8 . 6mm，惟管節矩則設定爲4 3 · Omm ( 4 4 . 5mmXcos 1 5° )，散熱片寬度亦成爲 1 4 . 4mm。在上部之蒸發管（4 )，因管內之蒸氣含 有率增加而壓力損失將趨大，故管外徑設定爲較大之 3 1 . 8mm。節矩則與下部同樣爲4 4 . 5mm，散熱 片寬度則爲1 2 . 7mm。結果，全體之流量分配可更容 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） |„----------批衣-------1T------^ {請先閱讀背面之注意事項另填寫本頁) 經濟部中夬標準局員工消費合作杜印裝 A7 _____B7__ 五、發明説明（7) 易加以調整。 在本實施例中，由於熱負荷最高之燃燒器區（火爐壁 之高度方向之中央部）乃以對鉛直線傾斜約1 5°之蒸發 管所構成，故火爐熱吸收累計將格外被均勻化。亦即，如 圖1 1中實線所示，模擬（simulation)計算之結果判明 ，可停留在最大1 2 0%，最小8 0%，以往之約1/2 之不均衡範圍內，證實具有溫度不均衡可被顯著抑制之效 果極大。 火爐之熱吸收模型（特性曲線），亦由經驗被實證： 從火爐之下部至燃燒器上部附近爲止，均略呈同一之趨勢 。並且，以爐壁之寬方向而言，在角落燃燒之燃燒器（c-orner firing burner)，亦形成：各爐壁之中央部其熱 吸收最高，左右之角落部則較低之略爲對稱性分布。於是 ，以對鉛直線傾斜1 5 °之蒸發管來構成，則各蒸發管將 從火爐之下部至上部，向橫方向移動約1/2之壁寬。亦 即，一支蒸發管將通過熱吸收較大之區及較小之區之雙方 ;故熱吸收將被均勻化。 如本實施例，將上下方向中央部之蒸發管對鉛直線傾 斜1 5 °時，如前述之尺寸例子所示，傾斜部與鉛直部之 管篩矩之差僅有3·4%;故不必使用雙叉管或連絡集管 ，即可將傾斜管與鉛直管加以連結。而且，與對水平傾斜 3 0°之前述圖2 0所圖示之以往之傾斜蒸發管比較，在 本實施例，因對垂直荷重之應力將減低約1/2 ，故爲減 低加在爐壁管之應力，以往所用之特殊之吊板將成爲不需 本紙伕尺度適用中國國家梯隼（CNS ) Α4規格（210 X 29"7公羞） I---------^-------ΐτ------線 (請先閲讀背面之注意事項填寫本頁) 10 經濟部中央橾準局貝工消費合作杜印製 A7 ____B7 五、發明説明（8) 要0 本發明之傾斜蒸發管對鉛直線之傾斜角，在實用上可 設定在1 0°至3 0°之範圍。未滿1 0。則改正熱負荷 分布之不均勻之效果將頓失，而超過3 5。則傾斜管不能 支持自重之故。 其次，圖4乃本發明之第2實施例之火爐側面圖，圖 5則爲圖4之一部分放大圖，圖6則爲圖4之水平斷面圖 ，圖7亦爲圖5之W- VII箭頭所示斷面之斷面圖，圖8則 爲同樣之燃燒裝置之斜視圖。 在本實施例中，亦與前述第1實施例同樣，構成火爐 壁（1 )之蒸發管之中下部之蒸發管（2 )及上部之蒸發 管（4 )乃向鉛直方向，中央部之蒸發管（3 )則向對鉛 直線傾斜1 5°之方向。在本實施例中，進一步，燃燒器 風箱（5 )亦沿上述蒸發管（3 )之傾斜而傾斜，且被分 割成上下3段。然後，被分割之燃燒器風箱（5 )之中心 亦被設置成略位於同一鉛直線上之狀態。因此，各燃燒器 之水平方向之位置雖不同，但燃料及空氣噴嘴則沿傾斜約 1 5°之平面可向上下傾斜（filt)之構造。 如上述，在本實施例，乃將燃燒器風箱（5 )向上下 作三分割，並對鉛直線以1 5 °角度使其傾斜；故燃燒器 之安裝位置將在水平方向各爲不同。燃燒器層次之熱負荷 ，因燃燒器噴出口近旁較高，故若噴出部移動，則熱負荷 亦將趨向平準化之方向。 並且，在燃燒器部近旁，未受到在爐內所發生之輻射 本紙張尺度通用中國國家橾準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） I---------扣衣-------1T------^ (請先閲讀背面之注意事項-S填寫本頁) 11 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 _______B7 _ 五、發明説明（9) 熱之管與受到較大輻射熱之管乃靠近，故在此等管之間將 發生溫度差；惟在本實施例，因將分割成複數段之各風箱 (5 )之中心，配置在距離爐壁側端同一距離處，並對給 直線傾斜15° :故受到各風箱部之輻射熱較大之蒸發管 與未受到之蒸發管（3 a )將各不同，結果火爐壁出口之 溫度差將趨小。亦即，以往乃如圖1 2所示，在火爐出α 之爐寬方向具有6 0〜1 4 0 %之較大之不均衡；但在本 實施例則如圖1 3所示，僅有8 5〜1 2 0%，已有大幅 度之改善。因此，火爐壁出口金靥溫度之不均衡將進一步 減少，火爐壁之應力亦大幅減低。 並且，在本實施例，如上述，配合蒸發管（3 )之傾 斜，亦使風箱（5 )傾斜；結果燃燒器部之管彎曲將成爲 容易。 進一步，本實施例之燃料及空氣噴嘴，亦可向上下作 3 0 °之傾斜（filt);因此鍋爐爲高負荷時，乃使燃燒 器成爲水平或向下，低負荷時則因蒸氣溫度之控制，使其 向上來使用。使燃燒器向上，則如圖9所示，假想圓（6 )將趨小，故迴旋趨强，即使低負荷，燃燒器亦將穩定。 依據本發明，因可使火爐蒸發管之爐壁寬方向之熱吸 收分布格外平均化，故火爐蒸發管出口之管互相之溫度差 可大幅減大。因此，由於此溫度差所生之火爐壁之應力將 減少，可長期間連續作安全之運轉。而且，亦不需要如以 往螺旋曲繞鍋爐之雙叉管或連絡集管；進一步，亦不需要 特別之補强物等。 本紙張尺度遢用t國國家橾準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） I--------批衣-------ΐτ------^ (請先閱讀背面之注意事項孑填寫本頁) 12