TWI445905B - 鍋爐 - Google Patents

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TWI445905B TW096140929A TW96140929A TWI445905B TW I445905 B TWI445905 B TW I445905B TW 096140929 A TW096140929 A TW 096140929A TW 96140929 A TW96140929 A TW 96140929A TW I445905 B TWI445905 B TW I445905B
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Soji Sumi
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Miura Kogyo Kk
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Description

鍋爐
本發明係有關一種鍋爐(多管式直流鍋爐(once through boiler))者。
已知之鍋爐多為爐體具有環狀排列水管群者。於此等鍋爐中，一般而言係在該水管群之中央部配設噴燃器(burner)。即，於此等構成之鍋爐，其環狀排列之水管群之中央部，具有將噴燃器供應之燃料加以燃燒用之燃燒室功能。
又於習知技術之鍋爐，為提高噴燃器所產生燃燒氣體(下文中有簡稱為氣體的情形)之熱回收量，已知有在構成水管群之預定水管設置傳熱片(fin)之技術。(例如參照專利文獻1)。
但是於習知技術之鍋爐，有因水管裝設傳熱片的裝設位置而無法有效回收熱量之問題。即，有無法有效利用設在構成鍋爐之水管群之擴大傳熱面之問題。又視情形，也有因燃燒氣體使過熱之傳熱片出現龜裂而產生脫落之問題。
[專利文獻1]日本特開平2-75805號公報
本發明係為解決上述習知技術之問題而研創者，目的在提供一種鍋爐，可有效進行熱量回收，並具備耐久性高 且有擴大傳熱面(傳熱片等)之水管群。
本發明之鍋爐係具備：爐體，具有排列成環狀之內側水管群與外側水管群；以及噴燃器，配置在上述內側水管群之中央部，而構成上述內側水管群的鄰接之內側水管間，除了設成氣體通路部分之外被封閉，在上述氣體通路附近之上述內側水管群及上述外側水管群之至少一方，設置有擴大傳熱面(例如傳熱柱(stud fin))。
依據如此構成，在溫度差變大之區域之上述氣體通路附近，因設有上述擴大傳熱面(例如傳熱柱)，故可有效回收熱量。又，擴大傳熱面若採用傳熱柱，則即使遇過熱狀態，亦不容易發生龜裂或脫落等。再者，依據如此構成，在上述氣體通路附近設置擴大傳熱面，能及早自燃燒氣體回收熱量，燃燒氣體溫度能提前降低而可減低發生熱氮氧化物(Thermal NOx)。
又，本發明之鍋爐，在上述氣體通路附近之上述內側水管群及上述外側水管群，設置有上述擴大傳熱面(例如為傳熱柱)，而以在上述外側水管群比上述內側水管群設置較多上述擴大傳熱面(例如傳熱柱)之構成為佳。
依據本發明之鍋爐，在設置於上述內側水管群中央部之噴燃器所產生之燃燒氣體，經由上述氣體通路與上述外側水管群接觸後，在水管群間(上述內側水管群與外側水管群之間)流通。即燃燒氣體與上述外側水管群之接觸時間較長，所以依據此較佳之構成(上述外側水管群比上述內側水 管群設有較多上述擴大傳熱面之構成)，能更有效地回收燃燒氣體之熱量。
再者，本發明之鍋爐，係以僅在上述氣體通路附近之上述外側水管群設置上述擴大傳熱面(例如傳熱柱)之構成為佳。
依據本發明之鍋爐，如上述，在上述內側水管群之中央部所設噴燃器產生之燃燒氣體，經由上述氣體通路與外側水管群碰撞後，會沿上述外側水管群在水管群間流通。因此依據此較佳之構成，藉由與燃燒氣體較多接觸之設於上述外側水管群之上述擴大傳熱面(例如傳熱柱)，能更有效回收燃燒氣體之熱量。
又，本發明之鍋爐，上述氣體通路以在上述內側水管群之一端側設成環狀之構成為佳。更具體而言，本發明之鍋爐，其上述氣體通路係以在上述內側水管群之上端側或下端側設成環狀之構成為佳。
再者，本發明之鍋爐係以在上述氣體通路附近所設上述擴大傳熱面(例如傳熱柱)之下游側，設置相對氣體流向為傾斜之平板狀傳熱片之構成為佳。
又，本發明之鍋爐係以上述平板狀傳熱片之傾斜角度，構成為相對於上述氣體之流向成20°至85°(相對於水平為5°至70°)為佳。
依據本發明，可獲得有效回收熱量並具有高耐久性擴大傳熱面(傳熱片等)之水管群之鍋爐。又，依據本發明， 可獲得能減低發生熱氮氧化物之鍋爐。
在說明本發明實施方式之前，茲就本說明書所使用之用詞先加以解釋。
於本說明書中單獨稱「氣體」時，其概念係指包含燃燒反應中之氣體及燃燒反應終了時之氣體之至少一方，亦可稱為燃燒氣體。即，氣體之概念係指：包含燃燒反應中的氣體及燃燒反應終了時之氣體雙方的情況；僅有燃燒反應中之氣體的情況；或僅有燃燒終了時之氣體的情況，均統稱為氣體。以下除非特別說明以外均準此概念。
至於排氣氣體，係指燃燒反應終了或大致終了時之氣體。再者，除非另有說明時，排氣氣體為通過鍋爐之爐體內到達煙囪之氣體、及在爐體內循環之氣體，其雙方或任一方。
以下說明本發明之實施方式。
首先，本實施方式之第1態樣鍋爐，係具備：爐體，具有排列成環狀之內側水管群與外側水管群；及噴燃器，配置在內側水管群之中央部，而構成上述內側水管群的鄰接之內側水管間，除了設成氣體通路部分之外均被封閉，在氣體通路附近之內側水管群及上述外側水管群之至少一方，設置有擴大傳熱面(例如傳熱柱)。
又，於本實施方式之第2態樣鍋爐，係於第1態樣之構成中，在氣體通路附近之內側水管群及外側水管群設有擴大傳熱面(例如為傳熱柱)，而且在外側水管群比內側水 管群設有較多擴大傳熱面(例如傳熱柱)。
再者，在本實施方式第3態樣鍋爐，係於第1態樣之構成中，僅在氣體通路附近之外側水管群設有擴大傳熱面(例如傳熱柱)。
又，於本實施方式之第4態樣之鍋爐，係在第1至第3態樣之任一構成中，氣體通路係在內側水管群之一端側設成環狀。亦即，本實施方式之鍋爐，其氣體通路係成環狀設在內側水管群之上端側或下端側。
再者，本實施方式之第5態樣鍋爐，係在第1態樣至第4態樣之任一構成中，於氣體通路附近所設擴大傳熱面(例如傳熱柱)之下游側，設有相對氣體流向為傾斜之平板狀傳熱片。
又，本實施方式第6態樣鍋爐，係於第5態樣之構成中，平板狀傳熱片之傾斜角度，係以相對於氣體之流向成20°至85°(相對於水平為5°至70°)為佳。
〈第1實施例〉
以下依據圖式說明本發明第1實施例之鍋爐。
第1圖為本發明第1實施例之鍋爐之縱剖面說明圖。第2圖為沿第1圖之Ⅱ-Ⅱ線之橫剖面簡略說明圖。第3圖為沿第1圖之Ⅲ-Ⅲ線之橫剖面簡略說明圖。第4圖為沿第1圖之Ⅳ-Ⅳ線之橫剖面之簡略說明圖。
如第1圖等所示，本實施例之鍋爐1係由：爐體10，具有排列成環狀之水管群、及噴燃器40，配置於此等水管群之中央部所構成，而在噴燃器40之上方處，設有風箱 (window box)50，對噴燃器40供應燃燒用空氣。
爐體10係由在上部管集箱(header)11與下部管集箱12之間豎立複數個水管群(內側水管群20與外側水管群30)所構成。各個水管群20與30排列成略同心圓之環狀，自內側水管群20隔開預定間隔設外側水管群30，在內側水管群20與外側水管群30之間形成環狀氣體通路60。
於本實施例中，內側水管群20係由複數個內側水管21及第1縱傳熱片部24所構成。各個內側水管21以具有略均等之預定間隔狀態構成環狀，而在各內側水管21間，為免在鄰接的內側水管21間留下間隙設有連接之第1縱傳熱片部24。即，於本實施例中，係使用此第1縱傳熱片部24將內側水管群20以密接狀態構成環狀。
又，各內側水管21之下端部21a成縮徑部，於本實施例之內側水管群20中，此經過縮徑之下端部21a周邊之空間，具有形成為環狀內側氣體通路25(相當於本發明之「氣體通路」)之功能。即，此內側氣體通路25有將在內側水管群20之內部所產生之氣體導引至環狀氣體通路之功能。
於本實施例中，外側水管群30係由複數個外側水管31及第2傳熱片部34所構成。各個外側水管31以具有略均等之預定間隔狀態構成環狀，而各外側水管31間，為免在鄰接的外側水管31間留下間隙設有連接之第2縱傳熱片部34。即，於本實施例中，係使用此第2縱傳熱片部34將外側水管群30以密接狀態構成環狀。
又，各外側水管31之上端部31a成縮徑部，於本實施 例之外側水管群30中，此經過縮徑之上端部31a周邊之空間，功能為形成環狀之外側氣體通路35。此外側氣體通路35功能為將引進於環狀氣體通路60內之氣體導入至排氣筒90側。即，在內側水管群20內部所產生之氣體，係經由內側氣體通路25、環狀氣體通路60、及外側氣體通路35匯集於排氣筒90，而經由此排氣筒90排出至爐體10之外部。
在構成內側水管群20之各內側水管21，於其下端部21a設有複數個第1傳熱柱22(相當於本發明之擴大傳熱面)。在位於設有第1傳熱柱22之部位的下游側(氣體流向之下游側)之內側水管21，於其環狀氣體通路60側設有複數個平板狀第1傳熱片23(相當於本發明之「平板狀傳熱片」)。
在構成外側水管群30之各外側水管31，於其內側氣體通路25附近設有複數個第2傳熱柱32(相當於本發明之「擴大傳熱面」)。在位於設有第2傳熱柱32之部位的下游側(氣體流向之下游側)之外側水管31，於其環狀氣體通路60側，設有複數個平板狀第2傳熱片33(相當於本發明之「平板狀傳熱片」)。
即，於本實施例中，在內側氣體通路25附近之構成內側水管群20(之內側水管21)及構成外側水管群30(之外側水管31)設有傳熱柱(第1傳熱柱及第2傳熱柱)，而在此等傳熱柱之下游側(氣體流向之下游側)設有平板狀傳熱片(第1傳熱片23及第2傳熱片33)。於本實施例中，第1 傳熱片23及第2傳熱片33設成相對於氣體流向(垂直方向之流向)具有80°之傾斜角度(相對於水平方向成10°之傾斜角度)。又，於本實施例中，此平板狀第1傳熱片23與第2傳熱片33之高度以6mm至12mm為宜。再者，於本實施例中所有平板狀第1傳熱片23及第2傳熱片33之高度亦可不僅設為相同，也可視需要變更高度。例如將位於下方之平板狀第1傳熱片23及第2傳熱片33之高度設為6mm，而將位於上方之平板狀第1傳熱片23與第2傳熱片33之高度設為12mm亦可。即，下方傳熱片(橫傳熱片)比上方傳熱片(橫傳熱片)形成為距水管外周面之延長長度為短。
於本實施例鍋爐1之噴燃器40，並不限定於任何形式，使用氣體燃料或液體燃料等均可適用。即，於本實施例中，爐體10內具有構成環狀之水管群20、30，只要能形成適當火焰F之噴燃器40，則均可使用任何構成之噴燃器。
本實施例之鍋爐1，係構成如上，而根據其構成則有如下之功用。以下使用上述圖式(第1圖至第4圖)具體說明其功用。
於本實施例中，如第1圖所示，從設於內側水管群20中央部之噴燃器40形成向下之火焰F(燃燒氣體)。而於噴燃器40所產生之燃燒氣體G0，係沿內側水管群20流動至下方。沿內側水管群20流動至下方之氣體，與爐體10的下面碰撞後，成為向圓周方向流動成輻射狀之氣體G1(參 照第1圖及第2圖)流，經由內側氣體通路25引進至環狀氣體通路60內。
經由內側氣體通路25引進至環狀氣體通路60內之氣體G2，接著沿內側水管群20與外側水管群30流動至上方。此時，隨著設於內側水管群20及外側水管群30之平板狀傳熱片(第1傳熱片23及第2傳熱片33)之傾斜角度，氣體G2一邊旋轉一邊向上流動。如是，邊旋轉邊向上流動之氣體G2與爐體10之上面碰撞之後，成為向四周方向輻射狀流動之氣體G3(參照第1圖與第4圖)流，經由外側氣體通路35匯集於排氣筒90，並經由此排氣筒90排出至爐體10之外部。
如上述氣體之流程，在噴燃器40產生之火焰(燃燒氣體)之熱能，係由內側水管群20及外側水管群30回收。
更具體而言，首先在內側水管群20之內表面側(設有噴燃器40側(燃燒室側))，藉由氣體G0、G1與內側水管群20之內表面接觸而進行熱回收。接著於氣體G1通過內側氣體通路25時，透過構成內側水管群20(之內側水管21之下端部21a)及設於內側氣體通路25附近之第1傳熱柱22與氣體G1接觸而進行熱回收。
其次，氣體G1通過內側氣體通路25後，氣體與外側水管群30之下端部碰撞，而且，由於在該內側氣體通路25附近設有傳熱柱22、32，故於此內側氣體通路25附近會引起乱流狀態。因此，在此內側氣體通路25附近，第1傳熱柱22及第2傳熱柱32與氣體之接觸效應顯著，可進 行高效率之熱回收。
其次，邊旋轉於環狀氣體通路60而邊向上方流動之氣體G2，與內側水管群20、外側水管群30及與分別設於水管群20、30的平板狀傳熱片(第1傳熱片23、第2傳熱片33)接觸，而藉由進行此等接觸而自氣體G2進行熱回收。最後，邊旋轉於環狀氣體通路60邊向上方流動之氣體G3，經由外側氣體通路35在匯集至排氣筒90為止之間，藉由與外側水管群30之外側(排氣筒90側)接觸而進行熱回收。
依據本實施例，鍋爐1之構成如上，在其爐體10內之氣體流動如上，因此可有效進行熱回收，並具備高耐久性擴大傳熱面(傳熱片等)的水管群之鍋爐。
具體而言，依據本實施例之鍋爐1，在溫度差較大之區域之內側氣體通路25(氣體通路)附近，因設有傳熱柱22、32(擴大傳熱面)，而可有效進行熱回收。又，因在該內側氣體通路25附近所設置之擴大傳熱面為傳熱柱22、32，故即使過過熱狀態，亦不易發生龜裂或脫落。再者，依據如此構成，因在內側氣體通路25附近設有傳熱柱22、32，能及早進行燃燒氣體之熱回收，且提早降低燃燒氣體溫度，而可減低熱氮氧化物之產生。
又，於本實施例之鍋爐1，係在設於內側氣體通路25附近之傳熱柱22、23下游側，設有平板狀傳熱片23、33相對氣體流向成傾斜狀。依據此等構成，可將藉由傳熱柱22、32無法回收之熱能不致浪費地更有效回收，而構成能 高效率操作之鍋爐1。
再者，在本實施例之鍋爐1，設在傳熱柱22、32下游側之平板狀傳熱片23、32，係設成對氣體流傾斜預定角度，使氣體在環狀氣體通路60內邊旋轉邊上昇。即，依據本實施例，與對氣體流向成直角設置傳熱片之情形比較，因傳熱片23、33不妨害氣體流向，可實現低壓損之鍋爐1。
又，依據本實施例之鍋爐1，如上述因可有效實施熱回收，而得以使鍋爐藉此達成小型化。即，藉由提高熱回收率，可提高鍋爐之運轉效率，而能因此效率提升來謀求鍋爐之小型化。
〈第2實施例〉
其次說明本發明第2實施例之鍋爐。本發明第2實施例之鍋爐，其基本構成係如同上述第1實施例。因此以下，與第1實施例相同部分同樣使用第1實施例之符號而省略其說明，主要係對與第1實施例相異部分加以說明。
第5圖為表示本發明第2實施例之鍋爐橫剖面之簡略說明圖。更具體而言，相當於先前說明之第1實施例之第2圖之簡略說明圖。即，此第5圖為表示本實施例之鍋爐內側氣體通路25(相當於本發明之氣體通路)附近之橫剖面之簡略說明圖。
如先前之說明，本實施例之鍋爐1之構成基本上與第1實施例相同，與第1實施例不同處為在內側氣體通路25附近設有傳熱柱22、32之數量。本實施例與第1實施例比較，在內側水管21下端部21a所設第1傳熱柱22較少， 而在外側水管31下端部所設第2傳熱柱32較多。詳言之，在內側水管21下端部21a之環狀氣體通路60側不設第1傳熱柱22，而不設部分(減去內側水管21之部分)之傳熱柱設於外側水管31之下端部。
如於第1實施例之說明，當氣體G1通過內側氣體通路25之後，該氣體與外側水管群30之下端部碰撞。隨後，於內側氣體通路25附近，氣體主要為沿外側水管群30向上方流動。如是，於內側氣體通路25附近，外側水管群30比內側水管群20與氣體之接觸次數較多。
於本實施例，係注意到此氣體之流動而構成者，其目的在提供一種回收熱能可更高效率化之鍋爐1。
本實施例之鍋爐，係如上述在內側氣體通路25附近之內側水管群20及外側水管群30，設有傳熱柱22、32，而在外側水管群30比內側水管群20設有較多數傳熱柱之構成為其特徴。
依據本實施例之鍋爐1，設在內側水管群20中央部之噴燃器40產生之燃燒氣體，經由內側氣體通路25與外側水管群30接觸後，流通於水管群間(內側水管群20與外側水管群30之間)(環狀氣體通路60)。此時由於氣體自內側水管群20向外側水管群30連續地流動，因此在環狀氣體通路60內，氣體與外側水管群30接觸之時間總是比與內側水管群20接觸之時間為長。如是，依據本實施例，因外側水管群30比內側水管群20設有較多傳熱柱，因此可更有效由燃燒氣體回收熱能。
又，依據本實施例之鍋爐1，除上述之作用效應外，當然亦可獲得第1實施例之作用效應。
〈第3實施例〉
接著，說明本發明第3實施例之鍋爐。本發明第3實施例之鍋爐，其基本構成係如同上述第1實施例。因此在以下對於與第1實施例相同部分同樣使用第1實施例之符號而省略其詳細說明，主要係對與第1實施例相異部分加以說明。
第6圖為本發明第3實施例之鍋爐之縱剖面說明圖。第7圖為沿第6圖之Ⅶ-Ⅶ線橫剖面之簡略說明圖。第8圖為沿第6圖之Ⅷ-Ⅷ線之橫剖面之簡略說明圖。第9圖為沿第6圖之Ⅸ-Ⅸ線之橫剖面簡略說明圖。
如第6圖等所示，本實施例之鍋爐1係由：具有排列成環狀之水管群之爐體10、及佈設在此等水管群中央部之噴燃器40所構成，而在位於噴燃器40上方裝設有風箱50對噴燃器40供應燃燒用空氣。
爐體10構成為，在其上部管集箱(upper header)11與下部管集箱(lower header)12之間，豎立設有複數個水管群(內側水管群20及外側水管群30)。各個水管群20、30排列成在略同心圓上之環狀，自內側水管群20隔開預定間隔設有外側水管群30，而在內側水管群20及外側水管群30之間形成環狀氣體通路60。
於本實施例，內側水管群20係由複數個內側水管21及第1縱傳熱片部24所構成。各個內側水管21以具有略 均等之預定間隔狀態構成環狀，而在各內側水管21間，為免在鄰接內側水管21間留下間隙設有連接之第1縱傳熱片部24。即，於本實施例，係使用此第1縱傳熱片部24將內側水管群20以密接狀態構成環狀。
又，各內側水管21之下端部21a成縮徑部，於本實施例之內側水管群20，此經過縮徑之下端部21a周邊之空間，功能為形成環狀之內側氣體通路25(相當於本發明之「氣體通路」)。即，此內側氣體通路25具有將在內側水管群20之內部所產生之氣體導引至環狀氣體通路之功能。
於本實施例，外側水管群30係由複數個外側水管31及第2縱傳熱片部34所構成。各個外側水管31以具有略均等之預定間隔狀態構成環狀，而各外側水管31間，為免在鄰接外側水管31間留下間隙設有連接之第2縱傳熱片部34。即，於本實施例，係使用此第2縱傳熱片部34將外側水管群30以密接狀態構成環狀。
又，連接於各外側水管31間之第2縱傳熱片部34，係如第6圖所示，設成在爐體10之與內壁上方部所設隔熱材之間留有預定空間，於本實施例之外側水管群30，在形成於此第2縱傳熱片部34上方之空間(在第2縱傳熱片部34與上部隔熱材之間形成之空間)功能為形成環狀之外側氣體通路35。此外側氣體通路35功能為將引進至環狀氣體通路60內之氣體導入至排氣筒90側之作用。即，將在內側水管群20內部所產生之氣體，經由內側氣體通路25、環狀氣體通路60、及外側氣體通路35聚集於排氣筒90， 經由此排氣筒90排出至爐體10之外部。
在構成內側水管群20之各內側水管21，於其下端部21a之上方位置(內側氣體通路25附近)設有複數個第1傳熱柱22(相當於本發明之「擴大傳熱面」)。更具體而言，在面向環狀氣體通路60側之各內側水管21之略中央部至下方位置，設有複數個第1傳熱柱22。在位於設有第1傳熱柱22之部位的下游側(氣體流向之下游側)之內側水管21，其環狀氣體通路60側設有複數個平板狀第1傳熱片23(相當於本發明之「平板狀傳熱片」)。
在構成外側水管群30之各外側水管31，其內側氣體通路25附近設有複數個第2傳熱柱32(相當於本發明之「擴大傳熱面」)。更具體而言，在面向環狀氣體通路60側之各外側水管31之略中央部至下方位置，設有複數個第2傳熱柱32。在位於設有第2傳熱柱32之部位的下游側(氣體流向之下游側)之外側水管31，其環狀氣體通路60側，設有複數個平板狀第2傳熱片33(相當於本發明之「平板狀傳熱片」)。
即，於本發明，在內側氣體通路25附近之構成內側水管群20(之內側水管21)及構成外側水管群30(之外側水管31)，設有傳熱柱(第1傳熱柱22及第2傳熱柱32)，而在此等傳熱柱之下游側(氣體流向之下游側)設有平板狀傳熱片(第1傳熱片23與第2傳熱片33)。於本實施例，第1傳熱片23及第2傳熱片33設成對氣體流向(垂直方向之流向)具有80°之傾斜角度(相對水平方向成10°之傾斜角 度)。又，於本實施例，此平板狀第1傳熱柱23及第2傳熱柱33之高度以6mm至12mm為宜。再者，於本實施例中所有平板狀第1傳熱片23及第2傳熱片33之高度不用僅設為相同，亦可視需要變更其高度。例如位在下方之平板狀第1傳熱片23及第2傳熱片33之高度設為6mm，位於上方之平板狀第1傳熱片23與第2傳熱片33之高度可設為12mm。即，可形成為下方傳熱片(橫傳熱片)比上方傳熱片(橫傳熱片)形成為自水管外周面之延長長度較短。
於本實施例鍋爐1之噴燃器40，並不特別限定於何等構成，使用氣體燃料或液體燃料等者均可適用。即，於本實施例中，只要在其爐體10內具有構成環狀之水管群20、30，並能形成適當火焰F之噴燃器40，則均可使用任何一種構成之噴燃器。
本實施例之鍋爐1，係構成如上，而依據其構成則可獲得如同先前說明之第1實施例之作用效果。
〈第4實施例〉
接著說明本發明第4實施例之鍋爐。本發明第4實施例之鍋爐，其基本構成亦有如同先前說明過的第1實施例之部分。因此以下，對於與第1實施例相同部分則同樣使用第1實施例之符號而省略其詳細說明，而主要對與第1實施例相異部分加以說明。
第10圖為本發明之第4實施例之鍋爐之縱剖面說明圖。第11圖為沿第10圖之XI-XI線橫剖面之簡略說明圖。第12圖為沿第10圖之XII-XII線之橫剖面之簡略說明圖。 第13圖為沿第10圖之XIII-XIII線之橫剖面簡略說明圖。
如第10圖等所示，本實施例之鍋爐1係由：具有排列成環狀之水管群之爐體10、及佈設在此等水管群中央部之噴燃器40所構成，而位於噴燃器40上方設有風箱50對噴燃器40供應燃燒用空氣。
爐體10構成為，在其上部管集箱11與下部管集箱12之間，豎立設有複數個水管群(內側水管群20及外側水管群30)。各個水管群20、30排列成在略同心圓上之環狀，自內側水管群20隔開預定間隔設有外側水管群30，而在內側水管群20及外側水管群30之間形成環狀氣體通路60。
在爐體10之內面(側面、上面、下面)施工有隔熱材。更具體而言，分別在水管群20、30之軸方向側面充填施工有側面隔熱部71、在水管群20、30之上端側(爐體10之上面)充填施工有上側隔熱部72、及在水管群20、30之下端側(爐體10之下面)充填施工有下側隔熱部73(下側隔熱部)。上側隔熱部72係在爐體10之上面充填隔熱材成平面之施工面。下側隔熱部73係在爐體10之下面充填隔熱材成凹型之施工面，而具有中央凹部73A、傾斜部73B、及平面部73C。
於本實施例，內側水管群20係由複數個內側水管21及第1縱傳熱片部24所構成。各個內側水管21以具有略均等之預定間隔狀態構成環狀，而各內側水管21間，為免在鄰接內側水管21間留下間隙設有連接之第1縱傳熱片部 24。即，於本實施例，係使用此第1縱傳熱片部24將內側水管群20以密接狀態構成環狀。
又，各內側水管21之下端部21a成縮徑部，於本實施例之內側水管群20，此經過縮徑之下端部21a周邊之空間，功能為形成環狀之內側氣體通路25(相當於本發明之「氣體通路」)。即，此內側氣體通路25功能為將在內側水管群20之內部所產生之氣體導引至環狀氣體通路60。
於本實施例，外側水管群30係由複數個外側水管31及第2縱傳熱片部34所構成。各個外側水管31以具有略均等之預定間隔狀態構成環狀，而各外側水管31間，為免在鄰接外側水管31間留下間隙設有連接之第2縱傳熱片部34。即，於本實施例，係使用此第2縱傳熱片部34將外側水管群30以密接狀態構成環狀。
又，各外側水管31之上端部31a成縮徑部，於本實施例之外側水管群30，其經過縮徑之上端部31a周邊之空間，功能為形成環狀之外側氣體通路35。此外側氣體通路35係功能為將導入環狀氣體通路60內之氣體導入至排氣筒90側。亦即，內側水管群20之內部所產生之氣體，經由內側氣體通路25、環狀氣體通路60、及外側氣體通路35聚集於排氣筒90，經由此排氣筒90排出至爐體10之外部。
在構成內側水管群20之各內側水管21，在下端部21a及其上方位置(內側氣體通路25附近)設有複數個第1傳熱柱22(相當於本發明之「擴大傳熱面」)。更具體而言，自 面向環狀氣體通路60側之各內側水管21之略中央部至下方位置為止，設有複數個第1傳熱柱22。在位於設有第1傳熱柱22之部位的下游側(氣體流向之下游側)之內側水管21，其環狀氣體通路60側設有複數個平板狀第1傳熱片23(相當於本發明之「平板狀傳熱片」)。
在構成外側水管群30之各外側水管31，於其內側氣體通路25附近設有複數個第2傳熱柱32(相當於本發明之「擴大傳熱面」)。更具體而言，自面向環狀氣體通路60側之各外側水管31之略中央部至下方位置為止，設有複數個第2傳熱柱32。在位於設有第2傳熱柱32之部位的下游側(氣體流向之下游側)之外側水管31，於其環狀氣體通路60側，設有複數個平板狀第2傳熱片33(相當於本發明之「平板狀傳熱片」)。
即，於本實施例，在內側氣體通路25之附近之構成內側水管群20(之內側水管21)及構成外側水管群30(之外側水管31)設有傳熱柱(第1傳熱柱22及第2傳熱柱32)，而在此等傳熱柱之下游側(氣體流向之下游側)設有平板狀傳熱片(第1傳熱片23及第2傳熱片33)。於本實施例，第1傳熱片23及第2傳熱片33，設成相對於氣體流向(垂直方向之流向)具有80°之傾斜角度(相對於水平方向成10°之傾斜角度)。又，於本實施例，此平板狀第1傳熱柱23與第2傳熱柱33之高度以6mm至12mm為宜。再者，於本實施例所有平板狀第1傳熱片23及第2傳熱片33之高度不用僅設為相同，亦可視需要變更其高度。例如位在下方之 平板狀第1傳熱片23與第2傳熱片33之高度設為6mm，位於上方之平板狀第1傳熱片23及第2傳熱片33之高度可設為12mm。即，下方傳熱片(橫傳熱片)之自水管外周面之延長長度可形成為比上方傳熱片(橫傳熱片)為短。
於本實施例鍋爐1之噴燃器40，並不特別限定於任何構成，使用氣體燃料或液體燃料等者均可適用。即，於本實施例，只要於爐體10內具有構成環狀之水管群20、30，並能形成適當火焰F之噴燃器40，則均可使用任何種構成之噴燃器。
本實施例之鍋爐1，構成如上，而依據其構成則具有如下之功用。以下使用上述圖式(第10圖至第13圖)具體說明其功用。
於本實施例，如第10圖所示，從設於內側水管群20中央部之噴燃器40向下形成火焰F(燃燒氣體)。而在噴燃器40產生之燃燒氣體G0，沿內側水管群20流動至下方。沿內側水管群20向下方流動之氣體，與爐體10之下面(下側隔熱部73)碰撞後，成為向圓周方向流動成輻射狀之氣體流G1(參照第10圖與第11圖)，經由內側氣體通路25引進至環狀氣體通路60內。更具體而言，沿內側水管群20向下方流動之氣體，先與成為下側隔熱部73之中央凹部73A碰撞，之後沿成為下側隔熱部73之傾斜部73B向斜上方流動之後，經由內側氣體通路25導入環狀氣體通路60內。
經由內側氣體通路25引進至環狀氣體通路60內之氣 體G2，接著沿內側水管群20及外側水管群30流動至上方。此時，對應於設於內側水管群20及外側水管群30之平板狀傳熱片(第1傳熱片23及第2傳熱片33)之傾斜角度，氣體G2向上流動。如是，向上流動之氣體G2與爐體10上面碰撞之後，成為向圓周方向流動成輻射狀之氣體G3(參照第10圖及第13圖)流程，經由外側氣體通路35匯集於排氣筒90，並經由此排氣筒90排出於爐體10之外部。
如上述氣體之流程，在噴燃器40產生之火焰(燃燒氣體)之熱能，係由內側水管群20及外側水管群30回收。
更具體而言，先在內側水管群20之內表面側(設有噴燃器40之側(燃燒室側))，氣體G0、G1與內側水管群20之內表面接觸藉此進行熱回收。接著氣體G1通過內側氣體通路25時，藉由構成內側水管群20(的內側水管21之下端部21a)及內側氣體通路25附近所設之第1傳熱柱22與氣體G1接觸而進行熱回收。
其次，氣體G1通過內側氣體通路25後，氣體與外側水管群30之下端部碰撞，而且，在此內側氣體通路25附近設有傳熱柱22、32，因此於此內側氣體通路25附近會促進亂流狀態。因此，在此內側氣體通路25附近，第1傳熱柱22及第2傳熱柱32與氣體之接觸效應顯著，能進行高效率之熱回收。
其次，在環狀氣體通路60向上方向流動之氣體G2，與內側水管群20、外側水管群30及分別設於水管群20、 30的平板狀傳熱片(第1傳熱片23、第2傳熱片33)接觸，而藉由此等接觸進行自氣體G2的熱回收。最後，在環狀氣體通路60向上方流動之氣體G3，自經由外側氣體通路35至聚集到排氣筒90之間，藉由與外側水管群30之外側(排氣筒90側)接觸而進行熱回收。
依據本實施例，鍋爐1係構成如上，因氣體在該爐體10內如上流動，因此藉由減低爐體之壓力損失，而可擴大設置傳熱片等擴大傳熱面之部位，而在此可設置處設置高耐久性之擴大傳熱面(傳熱片等)可防止擴大傳熱面之龜裂、脫落等，而能獲得能高效率進行熱回收之鍋爐。
本實施例之鍋爐1，在噴燃器40產生之燃燒氣體，為易於流入氣體通路25，對內側水管群20下端側所設置之下側隔熱部73之形狀有所設定。更具體而言，沿內側水管群20向下方流動之氣體，與構成爐體10底面之下側隔熱部73之中央凹部73A碰撞，之後沿構成下側隔熱部73之傾斜部73B向斜上方流動後到達設有內側氣體通路25之平面部73C，經由此內側氣體通路25導入環狀氣體通路60內。如是，依據本實施例，因設於爐體下部(內側水管群之下端側)之隔熱材(下側隔熱部73)施工成為能促進燃燒氣體流動之形狀(凹形)，燃燒氣體在回轉之區域(爐體下部)之偏流變小而可減低爐體壓力損失。
又，於本實施例之鍋爐1，如上述，因爐體下部之偏流變小(爐體壓力損失變小)，故可在溫度差變大之區域之氣體通路25附近，多設置擴大傳熱面(傳熱柱22、32等)。 於本實施例係使用傳熱柱22、32作為擴大傳熱面，因此即使在遇過熱狀態亦不致在擴大傳熱面發生龜裂或脫落等。因此，依據本實施例由於可減低爐體壓力損而可擴大設置傳熱片等擴大傳熱面之部位，而藉由在此可設置部位設置高耐久性擴大傳熱面(傳熱片等)，以防止擴大傳熱面發生龜裂或脫落，而能獲得熱回收效應良好之鍋爐。再者，依據如此構成，在內側氣體通路25附近設置傳熱柱22、32，能及早進行燃燒氣體之熱回收，燃燒氣體溫度能及早降低，而可減低發生熱氮氧化物(NOx)。
又，於本實施例之鍋爐1，在設於內側氣體通路25附近之傳熱柱22、23下游側，設有平板狀傳熱片23、33相對於氣體流向成傾斜狀。依據此等構成，將藉由傳熱柱22、32無法回收之熱能不致浪費地更有效回收，構成可高效率運作之鍋爐1。
再者，在本實施例之鍋爐1，設在傳熱柱22、32下游側之平板狀傳熱片23、32，設成相對於氣體流傾斜預定角度，使氣體在環狀氣體通路60內上昇。即，依據本實施例，與相對於氣體流向成直角設置之情形比較，因傳熱片23、33不妨害氣體流向，而可實現低壓力損之鍋爐1。
又，依據本實施例之鍋爐1，係如上述可有效實施熱回收，故因而得以使鍋爐小型化。即，因提高熱回收率，可使鍋爐之運作效率提高，而能因此提高來謀求鍋爐之小型化。
〈第5實施例)
接著說明本發明第5實施例之鍋爐。本發明第5實施例之鍋爐，其基本構成如同先前說明過之第4實施例。因此以下，與第4實施例相同部分則同樣使用第4實施例之符號而省略其詳細說明，並主要針對與第4實施例相異部分加以說明。
第14圖為本發明第5實施例之鍋爐縱剖面說明圖。更具體而言，係相當於先前說明過之第4實施例第10圖之說明圖。
如先前之說明，本實施例之鍋爐1，其基本上之構成如同第4實施例，與第4實施例不同處僅為爐體10之下面構造。更具體而言，於本實施例中，如第14圖所示，分別充填施工有：在水管群20、30之軸方向側面有側面隔熱部71；在水管群20、30之上端側(爐體10之頂面)有上側隔熱部72；及在水管群20、30之下端側(爐體之底面)有下側隔熱部83(下側隔熱部)。上側隔熱部72在爐體10之頂面將隔熱材充填加工為施工面成平面狀。下側隔熱部83在爐體10之底面將隔熱材充填施工為施工面成凸型，而具有中央凸部83A，凹部83B及平面部83C。
本實施例之鍋爐1，其構成如上，依據其構成可達成如下之作用效果。以下茲依據第14圖(視需要參照第11圖至第13圖)具體說明其作用效果。
於本實施例如第14圖所示，由於內側水管群20之中央部所設之噴燃器40，向下方形成火焰F(燃燒氣體)。於是噴燃器40所形成之燃燒氣體G0沿內側水管群20向下 方流動。沿內側水管群20向下方流動之燃燒氣體，與爐體10之底面(下側隔熱部83)碰撞後，成為向圓周方向呈輻射狀流動之G1流，並經由內側氣體通路25引進至環狀氣體通路60內。更具體而言，沿內側水管群20向下方流動之氣體，首先在構成下側隔熱部83之中央凸部83A向圓周方向均匀分配而與凹部83B碰撞後，沿此凹部83B向斜上方流動，並經由內側氣體通路25導入環狀氣體通路60內。
經由內側氣體通路25導入環狀氣體通路60內之氣體G2，接著沿內側水管群20與外側水管群30向上方流動。此時，對應設於內側水管群20與外側水管群30之平板狀傳熱片(第1傳熱片23，第2傳熱片33)之傾斜角度，氣體G2向上方流動。於是向上方流動之氣體G2，與爐體10之頂面碰撞後，成為向圓周方向呈輻射狀流動氣體G3，經由外側氣體通路35聚集於排氣筒90，再經由此排氣筒90排出至爐體10之外部。於此等氣體之流動，噴燃器40所產生之火焰(燃燒氣體)之熱能，於內側水管群20與外側水管群30被回收。
依據本實施例，鍋爐1係構成如上，因氣體在該爐體10內流動如上，因此可減低爐體之壓力損失，而可擴大設置傳熱片等擴大傳熱面之處，而於此可設置處設置高耐久性之擴大傳熱面(傳熱片等)用以防止傳熱面龜裂或脫落等，而可獲得能有效進行熱回収之鍋爐。
本實施例之鍋爐1，在噴燃器40產生之燃燒氣體，為易於流入氣體通路25，對設於內側水管群20下端側之下 側隔熱部83之形狀有所設定。更具體而言，沿內側水管群20向下方流動之氣體，與構成爐體10底面之下側隔熱部83之中央凸部83A碰撞而均等分配向圓周方向，之後沿構成下側隔熱部83之凹部83B向斜上方流動後到達設有內側氣體通路25之平面部83C，經由此內側氣體通路25導入環狀氣體通路60內。如是，依據本實施例，因設於爐體下部(內側水管群之下端側)之隔熱材(下側隔熱部83)施工成為能促進燃燒氣體流動之形狀(凸形狀)，故燃燒氣體在回轉之區域(爐體下部)之偏流變小而可減低爐體壓力損失。
又，於本實施例之鍋爐1，如同第4實施例，因如上述爐體下部之偏流變小，(爐體壓力損失變小)，得以在溫度差變大區域之氣體通路25附近，多設置擴大傳熱面(傳熱柱22、32等)。於本實施例係使用傳熱柱22、32作為擴大傳熱面，因此即使遇過熱狀態亦不易於擴大傳熱面發生龜裂或脫落等。因此，依據本實施例由於可減低爐體壓力損而擴大可設置傳熱片等擴大傳熱面之處，而在此可設置處設置高耐久性擴大傳熱面(傳熱片等)，以防止擴大傳熱面發生龜裂或脫落等，藉此乃能獲得熱回收效應良好之鍋爐。再者，依據如此構成，在內側氣體通路25附近設置傳熱柱22、32，能及早進行燃燒氣體之熱回收，燃燒氣體溫度能及早降低，而可減低發生熱氮氧化物(NOx)。
再者，本實施例之鍋爐1，係如前之說明，除在內側水管群20下端側所設下側隔熱部83之形狀之外，其構成 均如同第4實施例。因此於第5實施例亦可獲得如同第4實施例之所有效果。
〈其他實施例等〉
本發明並不限於上述實施方式及實施例(以下稱為「上述實施方式等」)，只要能符合本發明之主旨之範圍則可視需要賦予各種變化而實施，該等實施方式均屬本發明之技術範圍內。
於上述實施方式等，係說明在內側氣體通路25(氣體通路)附近之內側水管群20與外側水管群30雙方設置傳熱柱22、32者，但是本發明並不受限於此構成。因此例如僅在內側氣體通路25附近的外側水管群30設置傳熱柱之構成亦可。如上述，因氣體為自內側水管群20向外側水管群30連續流動，所以在環狀氣體通路60內氣體與外側水管群30之接觸時間較內側水管群20為長。因此僅在內側氣體通路25之外側水管群30設置傳熱柱之構成，亦可比較有效地自燃燒氣體行進熱回收。
又於上述實施方式等，說明在內側水管群下端側設置環狀內側氣體通路25(氣體通路)之構成，但是本發明並不受限於此構成。因此例如在內側水管群上端側裝設環狀內側氣體通路(相當於本發明之「氣體通路」)之構成亦可。此時，在內側水管群上端側設置內側氣體通路時，為提高熱回收率(為提高氣體與水管群之接觸時間)，最好將外側氣體通路設在外側水管群之下端側。
再者，於上述實施方式等，說明由略成同心圓狀佈設 二列水管群之爐體構成鍋爐之情形，但是本發明並不受限於此構成，可視需要排列3列以上之水管群構成爐體亦可。假使成略同心圓狀佈設3列水管群(例如內側水管群，中間水管群、外側水管群)構成爐體時，在內側水管群之一端側(例如下端側)設內側氣體通路，則在中間水管群之他端側(例如上端側)設中間氣體通路，在外側水管群之一端側(例如下端側)設外側氣體通路之構成為佳。
又於上述實施方式等，說明使用圓柱形狀之傳熱柱22、32之情形，但是本發明並不受限於此構造，只要能適當焊接於水管之任何形狀之可耐久之突起物即可。因此，例如斜圓柱狀、楕圓柱狀(亦含斜楕圓柱狀)、角柱狀(亦含斜角柱狀)、圓錐狀(亦含斜圓錐狀)、角錐狀(亦含斜角錐狀)等各種形狀之傳熱柱均可。
再者，在上述實施方式等，並不特別說明噴燃器40之構造，但是於本發明並無任何特別限制其構成，例如於第15圖與第16圖所示之噴燃器40亦可。在此，第15圖為本發明實施方式之噴燃器縱剖面之說明圖，第16圖為第15圖所示噴燃器之底面圖。
構成本實施例之鍋爐1之噴燃器40，係設在對此噴燃器40供應燃燒用空氣之空氣供應裝置之風箱50內之隔牆171(參照第5圖)。具體而言，構成噴燃器40之載置板41載置於隔牆171之上方，用螺栓等緊固裝置(省略圖示)將載置板41緊固於隔牆171，即可裝設噴燃器於風箱50內之隔牆171。
本實施例之噴燃器40，例如第15圖與第16圖所示，其構成係包含：噴嘴部42，噴霧液體燃料(第1噴嘴部42a、第2噴嘴部42b)(燃料噴出部)；點火器43，其前端位於第1噴嘴部42a附近；空氣供應路徑，為使風箱50所供給之空氣與自噴嘴部42噴霧之液體燃料混合而設(一次空氣供應用之第1空氣供應路徑44、及二次空氣供應用之第2空氣供應路徑45)；中央空氣噴出部46，將第1空氣供應路徑44所供應之空氣噴出至燃燒室16側；及周圍空氣噴出部47(空氣噴出部)(第1周圍空氣噴出部47a至第6周圍空氣噴出部47f)，使自第2空氣供應路徑45供應之空氣噴出至燃燒室16側。
本實施例之噴嘴42，係設有第1噴嘴部42a，在低燃燒時與高燃燒時噴霧液體燃料、及第2噴嘴部42b，僅在高燃燒時噴霧液體燃料。即，噴嘴部42係具備：在低燃燒時(及高燃燒時)成為燃燒供應狀態之第1噴嘴部42a；及在高燃燒時連同第1噴嘴部42a成為燃料供給狀態之第2噴嘴部42b，對應於鍋爐之燃燒負載狀態可適當切換各個噴嘴部42之燃料供給狀態。亦即各個噴嘴部42a、42b係視需要控制開(ON)/關(OFF)。
構成噴燃器40之第1空氣供應路徑44，係由設於噴嘴部42外側之第1筒構件54所構成，第2空氣供應路徑45則由第1筒構件54所構成。即，第1筒構件54之內側區域作用為第1空氣供應路徑44，形成在第1筒構件54與第2筒構件55之間之區域作用為第2空氣供應路徑45。 在第2筒構件55之上端部，形成有隨往上向外方張開之張開部55A。設成具有如此形狀之張開部55A，係為了由風箱50供給之空氣能在第2空氣供應路徑45內向的橫剖面方向均匀地流過。假使不設此張開部55A時，則空氣流將附著於第2筒構件55之內牆流過，而無法均匀地流過第2空氣供應路徑45內之橫剖面方向。
在第1筒構件54之前端部(鍋爐1之燃燒室16側端部)，設有穿孔有中央空氣噴出部46之第1空氣供應板56，由風箱50供給之空氣經由此中央空氣噴出部46噴出至燃燒室16側。又，在第2筒構件57之前端部(鍋爐1之燃燒室16側端部)，設有第2空氣供應板57，該板設有複數個周圍空氣噴出部47，由風箱50所供給之空氣，不僅在中央空氣噴出部46，也經由此等複數個周圍空氣噴出部47噴出至燃燒室16側。
周圍空氣噴出部47(空氣噴出部)，係如第15圖與第16圖所示，設於噴嘴部42之周圍。此周圍空氣噴出部47，係為防止噴燃器40所產生之氣體擴散至外側，而構成使空氣向內側噴出。依據如此構成，係為使液體燃料及在燃燒開始階段之火焰(氣體)免於與爐體10之內側水管群20接觸，用以防止噴燃器40至近之不適當之不完全燃燒，可有效防止CO或煤塵之產生。
本實施例之周圍空氣噴出部47係含有：引導部58(第1引導部58a至第6引導部58f)，將由各個周圍空氣噴出部47(第1周圍空氣噴出部47a至第6周圍空氣噴出部47f) 所噴出之空氣引導至內側(噴嘴部42側)方向；及擴散部59(第1擴散部59a至第6擴散部59f)，將從各個周圍空氣噴出部47(第1周圍空氣噴出部47a至第6周圍空氣噴出部47f)所噴出之空氣促使擴散。
具體而言，於本實施例，於第2空氣供應板57穿孔有6個略梯形狀之貫穿孔部51(第1貫穿孔部51a至第6貫穿孔部54f)，在各個貫穿孔部51之外周側(遠離噴嘴部42側)使用板狀構件構成引導部58(第1引導部58a至第6引導部58f)。此引導部58構成可遮蔽各個貫穿孔部51之一部分，於本實施例，不被此引導部58所遮蔽之部分，係功能為促使由周圍空氣噴出部47噴出之空氣擴散之擴散部59(第1擴散部59a至第6擴散部59f)。
各個之引導部58，為使各周圍空氣噴出部47所噴出之空氣之至少一部分(主要是由貫穿孔51之引導部58所遮蔽區域之空氣)向內側(噴嘴部邊)方向噴出，將板狀構件構成為傾斜狀。此時之傾斜角度θ(安裝角度)為約20°至60°為宜。
又，各個之引導部58，其高度係設定成，不會與噴嘴部42所噴霧之圓錐狀(以噴嘴部42為頂點之三角錐狀)液體燃料接觸。
擴散部59(第1擴散部59a至第6擴散部59f)係如上述，在貫穿孔部51中之不被引導部所遮蔽之部分(於第15圖及第16圖中之由虛線圍住之區域)。在此部分(擴散部59)因不設有如引導部58等之將經由第2空氣供應路徑45供 應之空氣加以整流用之要素，因此自擴散部59噴出之空氣將快速擴大。
因此於本實施例之噴燃器40，由周圍空氣噴出部47所噴出之空氣，於由引導部58引導至內側方向之同時，其一部分係藉由擴散部59加速擴散。
於本實施例之噴燃器40，藉由適當切換噴嘴部42燃料供給狀態(控制ON/OFF)，可任意切換為停止狀態、低燃燒狀態、及高燃燒狀態。即，在繼續燃燒時，可自低燃燒切換為高燃燒，或自高燃燒切換為低燃燒。
對噴燃器40之空氣供應量，一般而言係調整設於風箱50與送風機間之風管內之擋板(damper)(省略圖示)，或控制送風機旋轉數之變頻器(inverter)等(省略圖示)。又，此空氣係對應於液體燃料之供應量而供應。例如，在使用具有燃料供給性能相同之2個噴嘴頭所構成之噴燃器時，若設由任一方之噴嘴頭在噴霧液體燃料時(低燃燒時)之空氣供給量設為「1」，則將由雙方之噴嘴頭噴霧液體燃料時(高燃燒時)所供應之空氣量設為「2」。如此空氣量之調整係由擋板或變頻器進行。
於如上構成而有其功能之噴燃器40，如第15圖等所示，為使周圍空氣噴出部47之空氣噴出至內側而設有引導部58。因此於噴燃器40在抑制擴張之狀態形成向下方之火焰F(燃燒氣體)(省略圖示)。而且於噴燃器40產生之燃燒氣體G0，係沿內側水管群20向下方流動。沿內側水管群20向下方流動之氣體，在碰撞到爐體10下面後變成向 周方向成輻射狀流動之氣體G1，經由內側氣體通路25引進至環狀氣體通路60內。
經由內側氣體通路25引進至環狀氣體通路60內之氣體G2，接著沿內側水管群20與外側水管群30向上方流動。此時，對應設於內側水管群20與外側水管群30之平板狀傳熱片(第1傳熱片23、第2傳熱片33)之傾斜角度，氣體G2往上方流動。然後往上方流動之氣體G2，與爐體10之上面碰撞後，成為向周方向成輻射狀流動之氣體G3，經由外側氣體通路35聚集於排氣筒90，經由此排氣筒90排出至爐體10之外部。
於如上之氣體流動中，在噴燃器40產生之火焰(燃燒氣體)之熱能，係由內側水管群20與外側水管群30所回收。
依據本實施例之噴燃器40，因周囲空氣噴出部47設有引導部58，故對應於爐體之構成(氣體通路之位置等)控制火焰(氣體)之流向，可謀求減低汚染物質(低煤塵化，低NOx)。於本實施例，爐體10之內側氣體通路25成環狀構成於下方，對此內側氣體通路25，氣體可均匀流動之同時，為避免氣體等與內側水管群20早期接觸，引導部58係設成使燃燒用空氣能向內側(噴嘴部42側)噴出之角度。根據如此構成，使燃燒用空氣向內側噴出時，因液體燃料與燃燒開始時之火焰(氣體)與爐體10之內側水管群20不易接觸，因此可免除噴燃器附近之不適當之不完全燃燒，可有效防止一氧化碳(CO)或煤塵之產生。
又依據如此構成，因在噴嘴部42之周圍設有複數個周 圍空氣噴出部47，因此可形成分割火焰以圖獲得低NOx化。
再者，依據如此構成，因有引導部58，可聚集燃燒用空氣對液體燃料高速接觸，因此火焰之燃燒狀態接近於氣化燃燒，可謀求低NOx化。又因如此設置引導部58提高噴出燃料用空氣之流速，能將引導部58周邊之氣體捲入(成為自己再循環狀態)，也可謀求減低氮氧化物(NOx)。
又，構成本實施例之噴燃器40之周圍空氣噴出部47，於具有發揮上述各種效應之引導部58外，亦具有擴散部59。此擴散部59係如先前說明，在貫穿孔部51之中，為不被引導部58等遮蔽之部分(參照第15圖與第16圖)。即於此擴散部59，因不設有如引導部58等之將空氣整流之要件，因此由擴散部59噴出之空氣，將在擴散部59之邊緣部分(貫穿孔部51之邊緣部分)急速擴張。如是，於噴燃器至近處會發生空氣之小亂流，會使由噴嘴部42噴霧之液體燃料與空氣之混合狀態有一部分不均匀。本實施例之噴燃器40因有此擴散部59，不止使混合狀態良好，也可刻意形成一部分不均匀之混合狀態。即於本實施例因設有擴散部59，能在噴燃器40附近形成濃淡燃燒方式之燃燒狀態，可圖謀氣體濃度降低而減低氮氧化物(NOx)值。當然，依據此構成，因周圍空氣噴出部47具有擴散部59，能將液體燃料與燃燒用空氣有效混合而達成低煤塵化。
如上本實施例之採用噴燃器40(參照第15圖等)之鍋爐1，藉由在爐體10之燃燒室16內抑制氣體之擴散而減 低一氧化碳(CO)及煤塵；藉由在爐體10內形成之適切排氣循環流所導致之溫度下降；因形成適切分割火焰而導致的氣體溫度降低；及因擴散部39所形成之濃淡燃燒之氣體溫度降低等之相乘效果，可謀求氮氧化物(NOx)之減低、一氧化碳(CO)之減低、及煤塵之減低等。
再者，於上述實施方式等，構成爐體之各個水管，曽說明為擴大傳熱面而設置傳熱柱與平面狀傳熱片之情形，但是本發明並不受此構成之限制，例如在各個水管設置複數種(例如不同形狀之)平板狀傳熱片之構成亦屬於本發明之技術範圍。因此例如本發明之其他實施例之鍋爐，可採用有如第17圖、第18圖、及第19圖所示構造者。
於此，第17圖為本發明之其他實施例之鍋爐之縱剖面說明圖，第18圖為沿第17圖Z1-Z1線之橫剖面簡略說明圖(部分放大圖)，第19圖為沿第17圖之Z2-Z2線之橫剖面簡略說明圖(部分放大圖)。本實施例之鍋爐，其基本構成如同在第3實施例所說明之鍋爐，僅設置於各個水管之傳熱片構造不同。如是以下針對與第3實施例相同部分附上如同第3實施例之符號而省略其詳細說明，而主要對與第3實施例不同構成部分作說明。
如第17圖所示，於本實施例之鍋爐，在各個水管21、31下方位置設置對氣體流向(垂直方向之流向)成具有80°之傾斜角度(對水平成10°之傾斜角度)之平板狀擴大傳熱面(下方內側橫傳熱片122與下方外側橫傳熱片132)。又，分別在水管21、31上方位置設置對氣體流向(垂直方向之 流向)成80°之傾斜角度(對水平成10°之傾斜角度)之平板狀傳熱片(上方內側橫傳熱片123與上方外側橫傳熱片133)。即，依據本實施例，構成設於下方之傳熱片122、132及設於上方之傳熱片123、133，以同樣角度(傾斜角度)裝設於水管21、31。
又，如第18圖所示，構成本實施例之鍋爐之於各內側水管21之下方，設有下方內側橫傳熱片122(相當於本發明之「擴大傳熱面」)，於各外側水管31下方，設有下方外側橫傳熱片132(相當於本發明之「擴大傳熱面」)。本實施例之下方內側橫傳熱片122及下方外側橫傳熱片132之高度設定成約6mm。
再者，如第19圖所示，於構成本實施例鍋爐之各內側水管21之上方，設有上方內側橫傳熱片123(相當於本發明之「平板狀傳熱片」)，於各外側水管31之上方，設有上方外側橫傳熱片133(相當於本發明之「平板狀傳熱片」)。在此，於上方內側橫傳熱片123與上方外側橫傳熱片133之前端部，各設有切口(上方內側傳熱片切口部123A，上方外側橫傳熱片切口部133A)，本實施例之上方橫傳熱片123及上方外側橫傳熱片133之高度設定成約12mm。
如上述，於本實施例，所有擴大傳熱面均由平板狀傳熱片(橫傳熱片)所構成，而下方傳熱片(橫傳熱片)122、132之自水管外周面之延長長度，形成為比上方傳熱片(橫傳熱片)123、133為短。
本實施例之鍋爐，因構成如上，而可獲得如先前說明之各實施例同樣之效果。即，代替傳熱柱，而設有橫傳熱片122、123的情形，只要藉由適當設定該橫傳熱片122、123之高度，即可耐預定之熱應力，進行有效之熱回收。
又，依據本實施例，下方所設之傳熱片122、123與上方所設之傳熱片123、133，均以同樣角度(傾斜角度)安裝於水管21、31，因此可削減製造時之工時等，提高製造鍋爐時之製造效率。
又於本實施例係說明，對氣體流向(垂直方向之流向)具有成80°之傾斜角度(對水平方向成10°之傾斜角度)之水管21、31而設有傳熱片122、123、132、133時之情形，但是本發明之構成並不限定於此，下方所設之傳熱片、與上方所設之傳熱片，只要以同樣傾斜角度安裝於水管之構成即可，並不特別限定其傾斜角度。因此，例如下方所設之傳熱片122、132、與上方所設之傳熱片123、133，對氣體流向具有成40°傾斜角度(對水平成60°傾斜角度)而安裝於水管21、31之構成，亦屬於本發明之技術範圍內。
1‧‧‧鍋爐
10‧‧‧爐體
11‧‧‧上部管集箱
12‧‧‧下部管集箱
20‧‧‧內側水管群
21‧‧‧內側水管
21a‧‧‧下端部
22‧‧‧第1傳熱柱
23‧‧‧第1傳熱片(平板狀傳熱片)
24‧‧‧第1縱傳熱片部
25‧‧‧內側氣體通路
30‧‧‧外側水管群
31‧‧‧外側水管
31a‧‧‧上端部
32‧‧‧第2傳熱柱
33‧‧‧第2傳熱片(平板狀傳熱片)
34‧‧‧第2縱傳熱片部
35‧‧‧外側氣體通路
40‧‧‧噴燃器
41‧‧‧載置板
42‧‧‧噴嘴部
42a‧‧‧第1噴嘴部
42b‧‧‧第2噴嘴部
43‧‧‧點火器
44‧‧‧第1空氣供應路徑
45‧‧‧第2空氣供應路徑
46‧‧‧中央空氣噴出部
47‧‧‧周圍空氣噴出部
47a至47f‧‧‧第1周圍空氣噴出部至第6周圍空氣噴出部
50‧‧‧風箱
51‧‧‧貫穿孔部
51a至51f‧‧‧第1貫穿孔部至第6貫穿孔部
54‧‧‧第1筒構件
55‧‧‧第2筒構件
55A‧‧‧張開部
56‧‧‧第1空氣供應板
57‧‧‧第2空氣供應板
58‧‧‧引導部
58a至58f‧‧‧第1引導部至第6引導部
59‧‧‧擴散部
59a至59f‧‧‧第1擴散部至第6擴散部
60‧‧‧環狀氣體通路
71‧‧‧側面隔熱部
72‧‧‧上側隔熱部
73‧‧‧下側隔熱部
73A‧‧‧中央凹部
73B‧‧‧傾斜部
83C‧‧‧平面部
83‧‧‧下側隔熱部
83A‧‧‧中央凸部
83B‧‧‧凹部
83C‧‧‧平面部
90‧‧‧排氣筒
122‧‧‧下方內側橫傳熱片(擴大傳熱面)
123‧‧‧上方內側橫傳熱片(平板狀傳熱片)
123A‧‧‧上方內側橫傳熱片切口部
132‧‧‧下方外側橫傳熱片(擴大傳熱面)
133‧‧‧上方內側橫傳熱片(平板狀傳熱片)
133A‧‧‧上方外側橫傳熱片開口部
171‧‧‧隔牆
第1圖係本發明第1實施例之鍋爐之縱剖面說明圖。
第2圖係沿第1圖之Ⅱ-Ⅱ線之橫剖面之簡略說明圖。
第3圖係沿第1圖之Ⅲ-Ⅲ線之橫剖面之簡略說明圖。
第4圖係沿第1圖之Ⅳ-Ⅳ線之橫剖面之簡略說明圖。
第5圖係本發明第2實施例之鍋爐之橫剖面之簡略說明圖。
第6圖係本發明第3實施例之鍋爐之縱剖面說明圖。
第7圖係沿第6圖之Ⅶ-Ⅶ線之橫剖面之簡略說明圖。
第8圖係沿第6圖之Ⅷ-Ⅷ線之橫剖面之簡略說明圖。
第9圖係沿第6圖之Ⅸ-Ⅸ線之橫剖面之簡略說明圖。
第10圖係本發明第4實施例之鍋爐之縱剖面說明圖。
第11圖係沿第10圖之XI-XI線之橫剖面之簡略說明圖。
第12圖係沿第10圖之XⅡ-XⅡ線之橫剖面之簡略說明圖。
第13圖係沿第10圖之XⅢ-XⅢ線之橫剖面之簡略說明圖。
第14圖係本發明第5實施例之鍋爐之縱剖面說明圖。
第15圖係本發明實施例之噴燃器之縱剖面說明圖。
第16圖係第15圖所示之噴燃器之底面圖。
第17圖係本發明之其他實施例之鍋爐之縱剖面說明圖。
第18圖係沿第17圖之Z1-Z1線之橫剖面之簡略說明圖。
第19圖係沿第17圖之Z2-Z2線之橫剖面之簡略說明圖。
1‧‧‧鍋爐
10‧‧‧爐體
11‧‧‧上部管集箱
12‧‧‧下部管集箱
20‧‧‧內側水管群
21‧‧‧內側水管
21a‧‧‧下端部
22‧‧‧第1傳熱柱
23‧‧‧第1傳熱片(平板狀傳熱片)
24‧‧‧第1縱傳熱片部
30‧‧‧外側水管群
31‧‧‧外側水管
31a‧‧‧上端部
32‧‧‧第2傳熱柱
33‧‧‧第2傳熱片(平板狀傳熱片)
34‧‧‧第2縱傳熱片部
40‧‧‧噴燃器
50‧‧‧風箱
60‧‧‧環狀氣體通路
90‧‧‧排氣筒

Claims (8)

  1. 一種鍋爐，係具備：爐體，具有排列成環狀之內側水管群與外側水管群；以及噴燃器，配設在上述內側水管群之中央部，其中構成上述內側水管群之鄰接內側水管間，除了形成於內側水管間的內側氣體通路部分以外，均被封閉，而在上述內側氣體通路附近之上述內側水管群及上述外側水管群之至少一方設有擴大傳熱面。
  2. 如申請專利範圍第1項之鍋爐，其中，在上述內側氣體通路附近之上述內側水管群及上述外側水管群，設有上述擴大傳熱面，而在上述外側水管群比上述內側水管群設有較多上述擴大傳熱面。
  3. 如申請專利範圍第1項之鍋爐，其中，僅在上述內側氣體通路附近之上述外側水管群，設有上述擴大傳熱面。
  4. 如申請專利範圍第1項至第3項中任一項之鍋爐，其中，上述內側氣體通路，係在上述內側水管群之一端側形成環狀。
  5. 如申請專利範圍第1項至第3項中任一項之鍋爐，其中，設於上述內側氣體通路附近的上述擴大傳熱面，係在上述內側氣體通路之下游側，形成對氣體流向呈傾斜之平板狀傳熱片。
  6. 如申請專利範圍第5項之鍋爐，其中，上述平板狀傳熱片之傾斜角度為，對上述氣體流向 成20°至85°。
  7. 如申請專利範圍第4項之鍋爐，其中，設於上述內側氣體通路附近的上述擴大傳熱面，係在上述內側氣體通路之下游側，形成對氣體流向呈傾斜之平板狀傳熱片。
  8. 如申請專利範圍第7項之鍋爐，其中，上述平板狀傳熱片之傾斜角度為，對上述氣體流向成20°至85°。
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