WO1993005343A1 - Boiler - Google Patents

Description

明 細 書

ボィ ラ

技術分野

本発明はボイ ラ に関する 更に詳述する と 本発明は、 ボイ ラ の燃焼 炉の改良に関する。

背景技術

従来のボイ ラ は一般に一方向燃焼形式の伝熱機構を採用 している。 即 ち、 図 2 3 A に示すよ う に、 燃焼室の一端に設けたパーナ 1 0 4 から噴 射された燃焼ガス を燃焼室の他端側から排出する間に輻射伝熱と対流伝 熱と によ ってボイ ラ水と熱交換させて蒸気を得る よ う に している。 燃焼 室は輻射熱によ ってボイ ラ水を加熱する輻射伝熱部 1 0 1 と対流伝熱に よ っ てボイ ラ水を加熱する対流伝熱部 1 0 2 とに分けて搆成されている < 輻射伝熱部 1 0 1 では火炎温度も高 く 火炉収熱率も高いが （図 2 3 B参 照） 、 こ の部分だけでは燃焼ガスの熱を十分利用 し切れないので、 下流 側に対流伝熱部 1 0 2 を設けて燃焼ガス の熱を回収する こ とが必要であ る。 対流伝熱部 1 0 2 を設けないと、 排ガス温度が極めて高 く な り周辺 環境へ与える影響も大き く なる し熱絰済も悪化する。

—方、 ボイ ラ には過熱蒸気部を設け飽和蒸気を過熱する よ うなタ イ プ の ものもある。 例えば、 図 2 4 Aに示すよ う に、 輻射伝熱部 1 0 1 と対 流伝熱部 1 0 2 と の間に過熱器部 1 0 3 を設け、 輻射伝熱部 1 0 1 と対 流伝熱部 1 0 2 において得られた飽和蒸気を過熱器部 1 0 3 で過熱し、 過熱蒸気を得るよ う に している。 あ るいは、 図 2 5 Aに示すよ う に、 輻 射伝熱部 1 0 1 と対流伝熱部 1 0 2 の後に過熱器部 1 0 3 を設け燃焼ガ ス の最下流で過熱を行う よ う に している。 こ れら ボイ ラ における過熱温 度の調節の代表的な方法と しては、 過熱器部 1 0 3 の熱交換器を通らな いバイ パスを設けて過熱器部 1 0 3 を通る燃焼ガス の量を制御する方法 や過熱蒸気をボイ ラ水等との熱交換で冷却したり、 過熱蒸気中に冷却水 を吹き込んで冷却する方法等が一般的である。

しかしながら、 対流伝熱部 1 0 2 は火炉収熱率が悪いため伝熱面積を 大き く して熱を回収しなければならず炉が大型化する問題がある。 また、 従来の炉の場合、 轄射伝熱部 1 0 1 内においても火炉収熱率が大き く 変 化するため水管内を流動するポイ ラ水の状態が均一でな く な り、 場合に よ っては蒸気のみの状態となる恐がある。 これを防ぐためにボイ ラ水の 循環を確実にする こ とが必要となる ことから、 伝熱管の配置に制約を受 けた り、 強制循環のためのポンブゃ動力を必要と してコ ス ト高を招く 問 題がある。

また、 従来の過熱器付ボイ ラではバイ パス路を通る高温の燃焼ガス に よ つてダンバや煙 Ϊ1などが損傷を受ける問題がある し、 過熱蒸気中に水 を吹き込む等の方法で温度を下げる場合には熱効率が悪化する等の問題 がある。 更に、 過熱器部 1 0 3 を対流伝熱部 1 0 2 の後に設ける と低温 過熱蒸気を得る こ とができ るが熱効率が良く ない問題がある。 また、 過 熱蒸気温度が予定した温度よ り低いときには過熱器の伝熱面積を増すた めの改善を要する問題がある。

発明の開示

本発明は、 火炉収熱率の向上と均一化を可能とするボィ ラ を提供する こ とを第 1 の巨的とする。 また、 本発明はボイ ラ構造や熱収支を変えず に過熱蒸気の温度コ ン ト ロ一ルが容易なボイ ラ ^提供する こ とを第 2 の 目的とする。 また、 本発明は伝熱面積を一定に したまま収熱量を増すこ とが容易なボイ ラ を提供する こ とを第 3 の目的とする。 更に、 本発明は 温度ゾー ンコ ン ト ロールが可能なボイ ラを提供する ことを第 4の目的と する。

かかる目的を達成するため、 本発明のボイ ラは、 蓄熱体を備える と共 に該蓄熱体を通して燃焼用空気の供給及び燃焼ガス の排出を行う一方、 前記蓄熱体に対する燃焼ガス及び燃焼用空気の流れを相対的に切替えて 燃焼ガス の熱で加熱された蓄熱体を通して燃焼用空気を供給する よ う に した蓄熱型パーナ シス テムを少な く と も 1 シ ス テ ム以上配置 した幅射伝 熱部を有する よ う に している。

また、 本発明のボイ ラは、 場合によ っては輻射伝熱部から燃焼ガスの —部を導入し この燃焼ガス を前記蓄熱体.を通さずに燃焼室外へ直接排出 する排気手段を備えた対流伝熱部を併設 している。

ま た、 本発明のボイ ラ は、 蓄熱型パーナ シ ス テ ムをボイ ラ水の流れ方 向に複数シス テム S置する と共に各パーナ シ ス テ ム の対を成す蓄熱型バ ーナをボイ ラ水の流れ方向と交差する方向に配置 し、 各蓄熱型バーナ シ ス テ ム毎に燃焼を制御する こ と によ つてボイ ラ水の流れ方向に複数の温 度ゾー ンを形成し、 火炉収熱率の分布を コ ン ト ロ ール可能と している。

また、 本発明のボイ ラは、 蓄熱体を備える と共に該蓄熱体を通 して燃 焼用空気の供給及び燃焼ガスの排出を行う一方、 前記蓄熱体に対する燃 焼ガス及び燃焼用空気の流れを相対的に切替えて燃焼ガス の熱で加熱さ れた蓄熱体を通して燃焼用空気を供給するよ う に した蓄熱型パーナ シ ス テ ムを少な く と も 1 シス テ ム以上配置した輻射伝熱部を有し、 かつ前記 輻射伝熱部か ら燃焼ガスの一部を抽出 して飽和蒸気の過熱を行い前記バ ーナを通さずに燃焼室外へ直接排出する過熱器部を有している。 こ こ で、 過熱器部へ導入される燃焼ガス の量は過熱蒸気の温度に対応させて制御 する こ とが好ま しい。

したがって、 本発明のボイ ラ は、 ボイ ラ水が燃焼ガスからの輻射伝熱 によ ってのみ加熱されるため火炉収熱率が高い状態に維持されかつ平均 化される。 しかも、 高温のま ま他方のパーナを経て燃焼室外へ排気され る燃焼ガスは、 蓄熱体においてその熱が回収されて比較的低温で大気中 に排気され、 この回収熱が燃焼用空気の予熱に使われて再び燃焼室内へ 戾されるため熱収支がよい。 このため、 対流伝熱部を必要とせず小さな 伝熱面積で足り る。 例えば、 従来のボイ ラに比べて同じ蒸気量を得る場 合には、 約 3 0 %〜 6 ひ％程度伝熱面積を小さ く できる。 また、 本発明 のボイ ラ は熱効率を 9 5 %程度まで上げるこ とができ、 従来のボィ ラ ょ り も 5 %〜； I 0 %の熱効率の改善が可能となる。 しかも、 本発明のボイ ラ は、 対流伝熱部が不要なので構造が単純で水管群が少な く でき、 据付 面積を小さ く できかつ安価にできる。 また、 対流伝熱部を設ける と して も燃焼ガスの一部を抽気する こ とによ つ て設ける こ とができ るので、 伝 熱面積を小さ く しても火炉収熱率を低下させるこ とがな く、 また排ガス 温度も低く できるので熱轾済性が高い。

また、 本発明のボイ ラにおいて蓄熱型パーナ シス テムをボイ ラ水の流 動方向と直交する方向に複数 置するよ うに してボイ ラ水の流動方向に 複数の温度ゾー ンを設けた場合、 各蓄熱型パーナの燃焼を制御する こ と によ つて幅射伝熟部に燃焼ガス温度の異なる ゾー ンを形成し火炉収熱率 の分布を自由にコ ン ト ロ ールできる。 したがって、 輻射伝熱部における 火炉収熱率の分布を自由にコ ン ト ロ ー ルできる。

更に、 本発明のボイ ラは、 燃焼ガスの一部を過熱器部へ抽出.して過熱 蒸気の過熱を行ゔため、 この抽出燃焼ガス量を制御する こ と によ って同 じ伝熱面積でも過熱蒸気の温度を容易に コ ン ト ロー ルできる。

図面の簡単な説明

図 1 Aは本発明のポイ ラの一例を示す原理図、 図 1 B はそのポイ ラ の 火炉収熱率を示すグラ フである。 図 2 Aは本発明のボイ ラ の一例を示す 原理図で、 図 2 B はそのボイ ラの火炉収熱率を示すグラ フである。 図 3 Aは本発明を適用した貧流形水管ボィ ラ の横断面図、 図 3 B は縦断面図 である。 図 4 Aは本発明を適用 した貧流形水管ボィ ラの他の実施例を示 す.横断面図、 図 4 B は縱断面図である。 図 5 A図は適用 した本発明を自 然循環形水管ボイ ラ の水管に沿った縦断面図、 図 5 B は同ボイ ラ の壁面 に沿った縦断面図である。 図 6 A図は本発明を適用 した自然循環形水管 ボイ ラ の他の実施例を示す水管に沿った縦断面図、 図 6 B は同ボイ ラ の 壁面に沿った綾断面図、 図 6 C は同ボイ ラ の横断面図である。 図 7 A は 本発明を適用 した真空ボイ ラ の水管を交差する方向の縦断面図、 図 7 B は同ボイ ラ の水管に沿った縱断面図、 図 7 C は同ボイ ラ の横断面図であ る。 図 8 は本発明を適用した真空ボイ ラ の他の実施例を示す縦断面図で ある。 図 9 A は本発明を適用 した炉筒ボイ ラ の横断面図、 図 9 B は同ボ ィ ラ の縦断面図である。 図 1 0 Aは本発明を適用 した炉筒ボイ ラ に他の 実施例を示す横断面図、 図 1 0 Bは同ボイ ラ の縦断面図である。 図 1 1 Aは本発明のポイ ラ の他の例を示す原理図、 図 1 1 B はそのボイ ラ の火 炉収熱率を示すグラ フであ る。 図 1 2 Aは本発明の過熱器付ボイ ラ の原 理図、 図 1 2 Bはそのボイ ラの火炉収熱率グラ フである。 図 1 3 Aは本 発明の過熱器付ボイ ラ の原理図、 図 1 3 Bはそのボイ ラ の火炉収熱率グ ラ フ である。 図 1 4 は本発明の過熱器付ボイ ラ の過熱蒸気温度の調節方 法の一例を示す原理図である。 図 1 5 は本発明の過熱器付ボイ ラ の過熱 蒸気温度の調節方法の他の例を示す原理図である。 図 1 6 A は本発明の 過熱器付ボイ ラを適用 した自然循環形水管ポイ ラ の水管に沿った縱断面 図、 図 1 6 B は同ボイ ラ の壁面に沿った縱断面図、 図 1 6 C は同ボイ ラ の横断面図である。 図 1 7 Aは本発明の過熱器付ボイ ラ を適用した上焚 き タ イ プの貫流形水管ボイ ラ の縦断面図、 図 1 7 B は下焚き タ イ プの貫 流形水管ポイ ラの縦断面図である。 図 1 8 は本発明を適用 した貫流形水 管ボイ ラ の斜視図である。 図 1 9 は図 1 8 のボイ ラ の縱断面図である。 図 2 0 は図 1 9 のボイ ラの横断面図である。 図 2 1 は本発明のボイ ラ に 使用される蓄熱型パーナ シ ス テムの一例を示す概略説明図である。 図 2 2 は蓄熱型バーナ 、ンス テムの他の例を示す概略説明図である。 図 ^{2 3} A は従来のボイ ラを示す原理図、 図 2 3 B はそ ©ボイ ラの火炉収熱率グラ フである。 図 2 4 Aは従来の過熱器付ボイ ラ を示す原理図、 図 2 4 B は そのボイ ラ の火炉収熱率グラ フ である。 図 2 5 Aは従来の他の過熱器付 ポイ ラを示す原理図、 図 2 5 B はそのボイ ラの火炉収熱率グラフである。

発明を実施するための最良の形態

以下、 本発明の構成を図面に示す実施例に基づいて詳細に説明する。 図 1 Aに本発明のポイ ラ の一例を原理図で示す。 このボイ ラは炉壁の —面に少なく とも 1 組の蓄熱型バーナ シス テム 1 を設置した輻射伝熱部 1 5 によ っ てのみ燃焼室を構成した ものであ る。 この実施例の場合、 同 じ炉壁に設 gされた少なく と も 2基のパーナ 2， 3 と蓄熱体 5 を組合せ て 1 組の蓄熱型バーナシス テム 1 を構成し、 パーナ 2 , 3 を交互に燃焼 させ、 その燃焼ガスを他方のバーナ 2 あるいは 3 及び蓄熱体 5 を通して 排出させるよ う に している。

こ こで、 蓄熱型パーナシス テム 1 は、 その構造及び燃焼方式に特に限 定を受ける も のではないが、 例えば図 2 1 に示すよ うに、 1 組のバーナ 2 , 3 の ゥ ン ドボ · タ ス 4 に燃焼用空気を供給する燃焼用空気供給系 7 と燃焼ガスを排出する燃焼ガス排気系 8 とを四方弁 1 1 を介して選択 的に接続可能と し、 蓄熟体 5 を通して燃焼甩空気の供給及び燃焼ガスの 排出を図るよ う に設けられている。 また、 燃焼ガス排気系 8 と燃焼用空 気供給系 7 と は四方弁 1 1 によ つて選択的にいずれか一方のバーナ 2 , 3 のウ イ ン ドボッ ク ス 4に接続され、 例えば押し込みフ ァ ン 9 によっ て 供給される燃焼用空気がゥ イ ン ドボ ッ ク ス 4 に供給される と同時に例え ば誘 §Γフ ァ ン I 0 によ って燃焼ガスがゥ ィ ン ドボ ッ ク ス 4か ら吸引され 大気中に排出される。 更に、 燃料は三方弁 1 3 を介していずれか一方の パーナ 2 , 3 に選択的に供給される。 尚、 符号 1 8 はボイ ラ水が通る熱 交換器である。 本実施例では、 燃料ノ ズル 6， 6 はバーナ ス ロー ト を形 成する耐火物の内周面から燃料を噴射するよ う に設けられており、 バー ナ ス ロー ト内を流れる燃焼用空気の流れに対して燃料が交差する よ う に 設置されている。 燃料ノ ズル 6 , 6 は少な く と も 1 本埋設されておれば 足り るが、 2 本以上を円周方向に等間^をあけて S置する こ とによ って バーナ ス ロー ト における占有面積割合を調整可能に して燃料と空気の混 合特性を変え得る よ う に し、 かつバーナ ス 口一 ト の中央において火炎が 形成されるよ う に設け られている。 また、 燃料ノ ズル 6， 6 から噴射さ れる燃料の流れと空気流との成す角度を変更する こ とによ っ て燃料と空 気の混合速度を変えて火炎長さを変化させ得る。 尚、 燃料と しては液体 燃料やガス燃料に特に限定されず、 微粉炭燃料等も使用可能であ る。 ま た、 燃料ノ ズルの配置や構造等について も特に限定を受ける ものではな く 、 例えば燃料を ウ ィ ン ドボ ッ ク ス 4 内の手前側とパーナ ス ロー ト の出 口付近と に 2 段供給し、 燃料の一部と燃焼用空気の全量で一次燃焼させ た後に燃焼ガス中の残存酸素と燃料の残り とで二次燃焼させるよ う に し て も良い。 また、 蓄熱体 5 と しては特に限定される ものではないが、 フ ァ イ ンセ ラ ミ ッ ク スで成形されたハニカ ム状の筒状体の使用が好ま しい。 以上のよ う に構成されているので、 一対の蓄熱型パーナ 2 , .3 を交互 に燃焼させ、 その燃焼ガスを燃焼させていないパーナの燃焼ガス排気系 8 を介して排気し、 蓄熱体 5 で燃焼ガス の排熱を回収する。 一定時間経 過後、 燃焼を停止 していた反対側のパーナ 3 (あ るいは 2 ) を燃焼させ てそれまで燃焼させていたパーナ 2 (あ るいは 3 ) の蓄熱体 5 を通して 燃焼ガスを排出する。 他方、 燃焼用空気は停止していたパーナ 3 (あ る いは 2 ) の蓄熱体 5 に蓄え られた熱を拾って、 例えば 7 0 0〜 1， 0 0 0 °Cの高温に予熱されて供給される。 燃焼と排気の切替えは、 適宜間隔 例えば 2 0秒〜 2 分間隔よ り好ま し く は 2 0 秒〜 4 0秒間隔に行な う か、 排出される燃焼ガスが制御温度例えば 2 0 0 °C程度とな ったときに行な ラ o

こ の実施例における火炉収熱率は図 1 Bに示すよ うになる。

図 1 Aのボイ ラを具体的に実施したものを図 3 A、 図 3 B及び図 4 A 及び図 4 B に示す。 この実施例は莨流形水管ボィ ラ に適用 したものであ る。 このポイ ラ は円筒形の炉 2 0 の壁面に水管群 2 1 , 2 1 ， ···， 2 1 を埋設し、 水管 2 1 の下方から耠水されたボイ ラ水が水管群 2 1 , …， 2 1 内を上昇する間に加熱され、 上端の気液分離器 2 2 において蒸気の みが抽出され、 温水はボイ ラ水と共に再び下端側から給水される。 この 炉 2 0 の炉頂部 2 3 に一対の蓄熱型バーナ 2 , 3 が設置され、 水管 2 1 と平行に火炎が形成された後、 上方の休止中のパーナか ら排気される。 また、 図 4 A、 図 4 B に示すよ う に、 炉 2 0 の底部 2 4 にノ、 'ーナ 2 ， 3 を並べて E置し、 炉頂部 2 3 に向けて火炎を形成し炉底部 2 4側から拔 き取るよ う に しても良い。

図 2 Aに他の実施伊 Jを示す。 この実施例は対向する炉壁に夫々少な く と も 1組ずっ蓄熱型パーナ シス テム 1 ， 1 を配置し、 同じ炉壁に設置さ れている対となったパーナ 2 , 3同士では燃焼ガス の移動を行わせず、 対向する他の炉壁に設置されたパーナ 2 , 3 との間で燃焼ガスを噴射及 び排出を行な う よ う に している ₀ 例えば、 図示の如 く左側の炉壁の上の バーナ 2 から噴射された燃焼ガスは、 右側の炉壁の上のバ一ナ 3 から燃 焼ガス中の排熟を回収して大気中に放出される。 他方、 右側の炉壁の下 のパーナ 2 から噴射された燃焼ガスは、 左側の炉壁の下のパーナ 3 から 燃焼ガス中の排熱を回収して大気中に放出される。 そ して、 図示してい ないが、 燃焼の切替えによ って左側の下のパーナ 3 から燃焼ガスが噴き 出される と共に右側の炉壁の上のパーナ 3から も燃焼ガスが噴き出され る。 そ して、 それぞれ対向する反対側の炉壁のパーナから排出される。 この場合の火炉収熱率は図 2 B に示すよ う になる。

図 2 Aの実施例のボイ ラ を具体的に実施した ものを図 5 〜図 1 0 に示 す。 図 5 及び図 6 は自然循環形水管ボイ ラ に実施 したも ので、 下 ド ラ ム 2 5 と上 ドラ ム 2 6 と の間を水管 2 1 , 2 1， ···， 2 1 及び降水管 2 7 で連結し、 水管群 2 1 , 2 1， ···， 2 1 内を上昇 したボイ ラ水が上 ドラ ム 2 6 に達した後再び降水管 2 7 を降下する こ と に よ っ て自然循環する よ う に設け られている。 ボイ ラ水は輻射によ って激 し く 熱せ られる水管 2 1 内の気水混合物と水管 2 1 によ って遮蔽され全 く 熱を受けないかあ るいは緩やかに熱せられる降水管 2 7 中の水との密度差によ って自然循 環を行わせる ものである。 本実施例の場合、 水管群 2 1 , 2 1 , ···, 2 1 を横切る方向即ち図上左右方向に火炎が形成されるよ う に 4組 [図 5 A及び図 5 B参照] 設置した り、 2 組 [図 6 A、 図 6 B及び図 6 C参照] 設置 している。 こ の実施例の自然循環形水管ボイ ラ では左右の炉壁に蓄 熱型パーナ シス テ ム 1 を構成するパーナ 2 , 3 を設け、 一方の炉壁のバ ーナ 2 あ るいは 3 から噴射された燃焼ガスが炉内を横切って他方の炉壁 に形成されたパーナ 3 あるいは 2 を経て排出され、 パーナに付属する蓄 熱体 5 で排熱が回収された後低温排ガス とな って大気中に排気される。 次に、 パーナ の燃焼を切替える と、 先程の燃焼ガス の熱を回収した蓄熱 体 5 を通 して予熱された燃焼用空気が供給され、 少ない燃料で高温の燃 焼ガスが得られ反対側の炉壁のパーナ及び蓄熱体を通して排出される。 この と き、 自然循環形水管ボイ ラは図 5 A、 図 5 B ある いは図 6 A に示 すよ う に、 中央に降水管 2 7 を配管 し、 それを挾むよ う に水管 2 1 か ら 成る壁面を形成して燃焼ガスか ら遮蔽している。 また、 雨側壁面に も水 管群 2 1， 2 1 , …， 2 1 は形成されている。

図 7 A、 図 7 B、 図 7 C及び図 8 に真空ボイ ラ に適用 した実施例を示 す。 この真空ボイ ラ は炉の上半部にボイ ラ水を流す管 2 8 を K設しそれ よ り も下にボイ ラ水 3 0 を聍留し、 そのボイ ラ水 3 0内に燃焼室を構成 する煙道 2 9 を S2置して両端に一対のパーナ 2 , 3 を設置するよ う に し ている。 図 7 A〜図 7 Cに示される実施例の蓄熱型バーナ シ ステム 1 は 同じ炉壁に左右に 2基ずつ S置し、 対向するパーナ同士を煙道 2 9 で連 結してそれらの間で燃焼ガスの噴射と排出を図る よ う に している。 また、 図 8 に示すよ う に、 一対のバーナ 2 , 3 を対向する炉壁にそれぞれ E置 して 1本の煙道 2 9 で連結する よ う に しても良い。

図 9 A、 図 9 B並びに図 1 0 A、 図 1 0 B に本発明を炉筒ボイ ラ に適 用 した例を示す。 この炉筒ボイ ラは下半分にボイ ラ水 3 0 を狞留 してそ れを貫通するよう に煙道 3 1 を設ける と共に上部に形成した空間 3 2 か ら蒸気を抜き取る よ う にしたものである。 煙道 3 1 から成る燃焼室の両 端には蓄熱型パーナ システ ム 1 を構成するパーナ 2 , 3 が設置され、 燃 焼ガスを煙道 3 1 内に流すよ う に している。 勿論、 図 1 0 A及び図 1 0 B に示すよう に、 蓄熱型パーナ システム 1及び燃焼室となる煙道 3 1 は

1 本に限定されず複数本 E置しても良い。

図 1 1 Aに更に他の実施例を示す。 こ の実施例は少な く と も 1 組の蓄 熱型パーナ システムの設置によ り構成される輻射伝熱部 1 5 の他に対流 伝熱部 1 6 を併設し、 必要に応じて轄射伝熱部 1 5 から燃焼ガス の一部 を抽出するよ う に設けられている。 こ の実施例における火炉収熱率は図 1 1 B に示すよ う になる。

1 2 A及び図 1 3 Aに本発明を応用 した過熱器付ボイ ラ の原理図を 示す。 図 1 2 Aのボイ ラは、 輻射伝熱部 1 5 と過熱器部 1 7 とを有し、 輻射伝熱部 1 5 に設置した一組以上の蓄熱型 ーナ システム 1 の燃焼ガ スの一部を過熱器部 1 7へ抽出し、 輻射伝熱部 1 5 において得られた飽 和蒸気を過熱するよ う に設け られている。 即ち、 蓄熱型パーナ シス テム 1 の排気系 8 と過熱器部 1 7 の排気系 1 4 とを連結し、 燃焼ガスの一部 を過熱器部 1 7 を通して排出 し、 一部を停止中のパーナ の蓄熱体 5 を通 して排出する よ う に している。 この場合の火炉収熱率は図 1 2 B に示す よ う にな る。 また、 図 1 3 A に示すよ う に、 輻射伝熱部 1 5 の対向する 壁面に蓄熱型バーナ シ ス テ ム 1 をそれぞれ一組以上設置 し、 異な る壁面 に設置された対向するバーナ間で燃焼ガスの噴射 · 排出を行う よ う に し、 蓄熱型パーナ シ ス テ ム 1 を設置 した両壁面の間に形成された過熱器部 1 7 へ燃焼ガス の一部を抽出 して排気する よ う に設けても良い。 こ の場合 における火炉収熱率は図 1 3 B に示すよ う にな る。

図 1 4 及び図 1 5 に図 1 2 A及び図 1 3 A の過熱器付ボ イ ラ の過熱蒸 気温度の調節方法の一例を示す。 図中、 符号 3 6 は過熱蒸気の温度を検 出する温度セ ンサ、 3 7 は過熱器部 1 7 からの排気量を調節する ダンバ、 3 8 は温度セ ンサ 3 6 によ っ て制御される ァ ク チ ユ エ一 タ、 3 9 はァ ク チ ユ エ一 夕 3 8 の動き をダ ンパ 3 7 に伝達する リ ン ク機構である。 温度 セ ンサ 3 6 によ って検出された過熱蒸気の温度が所定値以上の場合には、 ァ ク チ ユ エー タ 3 8 を作動 させてダ ンパ 3 7 を閉 じ、 過熱器部 1 7 に燃 焼ガスの一部が流出するのを防いでいるが、 所定値を下回っ た場合には ァ ク チユ エータ 3 8 を作動させてダンバ 3 7 を開き、 燃焼ガスの一部を 過熱器部 1 7 を経て排気させる。 こ こで、 過熱器部 1 7 を通過する燃焼 ガス の量はダ ンバ 3 7 の開閉度合いによ って操作される。

図 1 2 八〜図 1 5 に示す過熱器付ボイ ラ の具体例を図 1 6 A、 図 1 6 B、 図 1 6 C並びに図 1 7 A、 図 1 7 B に示す。 図 1 6 A〜図 1 6 C は 自然循環形水管ボイ ラ の実施例を示す。 このボイ ラ は炉壁の中央に燃焼 ガス の一部を抽出するための排気口 3 3 を水管 2 1 と水管 2 1 と の間に 形成 し、 こ の排気口 3 3 と過熱器部 1 7 とを煙道 3 4 で連結 して燃焼ガ ス の一部で飽和蒸気を過熱する よ う に設けられている。 飽和蒸気は上 ド ラ ム 2 6 から抽出され過熱器部 1 7 内の熱交換器 3 5 を通過する。 こ の 熱交換器 3 5 の出口には温度セ ンサ 3 6 が設けられ、 出口過熱蒸気の温 度に-応じて過熱器部 1 7内へ導入する燃焼ガスの量をコ ン ト ロールする よ う に設けられている。 例えば、 過熱器の排気系 · 煙道 4 0 にダンパ 3 7 を設け、 該ダンパ 3 7 の開閉を行う ァ ク チ ユ エータ 3 8 の駆動を温度 セ ンサ 3 6 によっ て制御するよ う に している。 ァク チユ エ一夕 3 8 の動 きは リ ン ク機構 3 9 を介してダ ンパ 3 7 に回耘勐と して伝達される。 図 I 7 に貧流形水管ポイ ラ の実施例を示す。 このボイ ラ の場合、 炉の 上部に少なく と も一組以上の蓄熱型パーナ システムを配置し、 底面側に 燃焼ガス の一部を抽出する排気口 3 3 を設け、 こ の排気口 3 3 と過熱器 部 1 7 とを連結して燃焼ガスの一部をバーナ 3 ある いは 2を通して排出 する二方 —部を過熱器部 1 7 に ¾してから排出するよ う に している。 過熱器部 1 7 には過熱蒸気の温度を検出する温度セ ンサ 3 6 が設けられ、 該セ ンサ 3 6 によ って過熱器部 1 7 の出口のダンパ 3 7 の開度を調整す るァクチユエ一夕 3 8 の動きを制御する ように設け られている。 また、 図 1 7 B に貧流形水管ボイ ラ の他の実施例を示す。 この実施例は図 1 7 A とバーナ 2 ， 3 の設置位 g及び排気口 3 3 の位置が正反対に設けられ た も のであ る。

図 1 8 〜図 2 0 に本発明の他の実施例を示す。 この実施例は、 輻射伝 熱部 1 5 における火炉収熱率の分布を自由にコ ン ト ロ ー ルできる よ う に した自然循環形水管ボイ ラ で、 昇水方向即ち水管 2 1 の管軸方向に複数 の蓄熱型パーナシ ス テ ム 1 ， ···， 1 を £置し、 複数の温度ゾー ン例えば 本実施例の場合 3 ゾ一ンを形成したものであ る。 各温度ゾー ンには水管 2 1 と直交する方向即ち水管 2 1 , ··· , 2 1 を模切る方向に一対の蓄熱 型パーナ 2 , 3 を並べて £置し、 隣るパーナ同士で 1 つの蓄熱型バーナ シ ス テ ム 1 を構成する よう に している。 本実施例の場合、 1 壁面当た り、 水管 2 1 を横切る方向に 4組の蓄熱型バーナ シス テ ム 1 が並設されて管 軸方向 （上下方向） に 3 ゾー ンが構成される よ う に計 1 2 ½の蓄熱型バ ーナ シス テム （両面で 2 4組） 1 , 1， ···， 1 が設置されている。 した がって、 一方のパーナ 2 あるいは 3 から噴射された燃焼ガス は隣るバー ナ 3 あ るいは 2 から吸引 されて排出される よ う に設け られ、 水平方向 (水管 2 1 を横切る方向） に火炎が形成される。 各ゾー ンで発生 した燃 焼ガスは左右の隣るパーナから吸引排気されるため、 上下方向には流れ ず各温度ゾー ン毎に実質的に仕切られたよ う になる。 こ のため、 各温度 ゾ一 ンのパーナの燃焼量を コ ン ト ロールする こ と によ って各ゾー ン毎に 温度を任意に設定でき る。 依って、 下 ド ラ ム 2 5 寄り の上流の温度ゾー ンほど燃焼温度が低く、 上 ド ラ ム 2 6 寄りの下流の温度ゾー ンが最も高 く なるよ う に燃焼を制御すればボイ ラ水が効果的に加熱され火炉収熱率 の分布を高い状態にコ ン ト ロールで き る。

尚、 上述の実施例は本発明の好適な実施の一例ではあるがこれに限定 される も のではな く 本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々変形実 施可能である。 例えば、 本実施例では蓄熱型パーナ シス テム 1 は、 蓄熱 体 5 が固定され燃焼方向を交互に切替える こ とによ って、 即ち燃焼させ るパーナを交互に切替える こ と によ っ て、 蓄熱体 5 に対する燃焼ガス及 び燃焼用空気の流路を切替える よ う に しているが、 これに特に限定され る も のではな く、 図 2 2 に示すよ う に燃焼方向即ち燃焼するパーナ 5 1 を一定と し蓄熱体 5 を回転させる こ とによ って、 蓄熱体 5 に対する燃焼 ガス及び燃焼用空気の流れを相対的に切替えるよ う に しても良い。 ま た、 本実施例の場合、 燃焼用空気供給系 7 と排気系 8 とを選択的に蓄熱体 5 に接続させるための流路切替手段と して四方弁 1 1 を例示しているがこ れに特に限定される ものではな く、 ス プールタ イ プの流路切替弁やその 他の流路切替手段の採用が可能である。

Claims

請 求 の 範 囲

1 . 蓄熱体を備える と共に該蓄熱体を通して燃焼甩空気の供耠及び燃焼 ガス の排出を行う一方、 前記蓄熱体に対する燃焼ガス及び燃焼用空気の 流れを枏対的に切替えて燃焼ガ ス の熱で加熱きれた蓄熱体を通して燃焼 用空気を供給するよう にした蓄熱型パーナ シ ス テ ムを少な く と も 1 シ ス テ ム以上 ΒΞ置した輻射伝熱部を有する こ とを特徴とするボ イ ラ。

2 . 前記幅射伝熱部から燃焼ガス の一部を導入し こ の燃焼ガスを前記蓄 熱体を通さずに燃焼室外へ直接排出する排気手段を備えた対流伝熱部を 併設した こ とを特徴とする請求の範囲第 1 項記載のボイ ラ。

3 . 前記蓄熱型パーナ シス テ ムをボイ ラ水の流れ方向に複数シ ス テ ム配 gする と共に各バーナ シ ス テムの対を成す蓄熱型パーナをボイ ラ水の流 れ方向と交差する方向に se置し、 各蓄熱型パーナ シス テ ム毎に燃焼を制 御する こ とによってボイ ラ水の流れ方向に複数の温度ゾー ンを形成し、 火炉収熱率の分布をコ ン ト ロ ー ル可能と したこ とを特徴とするボイ ラ。

4 . 蓄熱体を備える と共に該蓄熱体を通して燃焼用空気の供耠及び燃焼 ガス の排出を行う一方、 前記蓄熟体に対する燃焼ガ ス及び燃焼甩空気の 流れを相対的に切替えて燃焼ガス の熱で加熱された蓄熬体を通して燃焼 用空気を供耠する よう にした蓄熱型パーナ シ ス テ ムを少なく と も 1 シ ス テ ム以上配置した輻射伝熱部を有し、 かつ前記輻射伝熱部か ら燃焼ガス の一部を抽出して飽和蒸気の過熱を行い前記パーナを通さずに燃焼室外 へ直接排出する過熟器部を有する こ とを特徵とするボイ ラ。

5 . 前記過熱器部へ導入される燃焼ガ スの量を過熱蒸気の温度に対応さ せて制御する.こ とを特徵とする請求の範囲第 4項記載のボイ ラ。