WO2014038248A1 - ボイラ - Google Patents

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WO2014038248A1
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upper header
boiler
water pipes
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宗司 角
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三浦工業株式会社
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F22—STEAM GENERATION
    • F22B—METHODS OF STEAM GENERATION; STEAM BOILERS
    • F22B21/00—Water-tube boilers of vertical or steeply-inclined type, i.e. the water-tube sets being arranged vertically or substantially vertically
    • F22B21/02—Water-tube boilers of vertical or steeply-inclined type, i.e. the water-tube sets being arranged vertically or substantially vertically built-up from substantially straight water tubes
    • F22B21/04—Water-tube boilers of vertical or steeply-inclined type, i.e. the water-tube sets being arranged vertically or substantially vertically built-up from substantially straight water tubes involving a single upper drum and a single lower drum, e.g. the drums being arranged transversely
    • F22B21/06—Water-tube boilers of vertical or steeply-inclined type, i.e. the water-tube sets being arranged vertically or substantially vertically built-up from substantially straight water tubes involving a single upper drum and a single lower drum, e.g. the drums being arranged transversely the water tubes being arranged annularly in sets, e.g. in abutting connection with drums of annular shape
    • F22B21/065—Water-tube boilers of vertical or steeply-inclined type, i.e. the water-tube sets being arranged vertically or substantially vertically built-up from substantially straight water tubes involving a single upper drum and a single lower drum, e.g. the drums being arranged transversely the water tubes being arranged annularly in sets, e.g. in abutting connection with drums of annular shape involving an upper and lower drum of annular shape
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F22—STEAM GENERATION
    • F22B—METHODS OF STEAM GENERATION; STEAM BOILERS
    • F22B21/00—Water-tube boilers of vertical or steeply-inclined type, i.e. the water-tube sets being arranged vertically or substantially vertically
    • F22B21/34—Water-tube boilers of vertical or steeply-inclined type, i.e. the water-tube sets being arranged vertically or substantially vertically built-up from water tubes grouped in panel form surrounding the combustion chamber, i.e. radiation boilers
    • F22B21/348—Radiation boilers with a burner at the top
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F22—STEAM GENERATION
    • F22B—METHODS OF STEAM GENERATION; STEAM BOILERS
    • F22B37/00—Component parts or details of steam boilers
    • F22B37/02—Component parts or details of steam boilers applicable to more than one kind or type of steam boiler
    • F22B37/22—Drums; Headers; Accessories therefor

Definitions

  • the present invention relates to a boiler.
  • a boiler provided with the can which heats the several water pipe connected between the lower header and the upper header with a burner.
  • This application claims priority based on Japanese Patent Application No. 2012-198548 for which it applied to Japan on September 10, 2012, and uses the content here.
  • a boiler like patent document 1 can raise the dryness of steam, when the water level in a can is reduced, but a possibility that a boiler may overheat arises.
  • the water level in the can when the water level in the can is raised, overheating of the boiler can be prevented, but the dryness of the steam may be reduced. For this reason, the water level control in a can was performed in balance with acquiring the desired dryness of a vapor
  • the present invention is for solving the above-mentioned problems, and its object is to obtain a desired dryness of the steam by suppressing the oscillation of the gas-liquid interface inside the upper header without increasing the size of the boiler. To provide a boiler.
  • the present invention includes a plurality of water pipes extending in the vertical direction, a lower header arranged below the plurality of water pipes and connected to lower ends of the plurality of water pipes, and arranged above the plurality of water pipes.
  • a can body having an upper header connected to upper ends of the plurality of water pipes and a burner for heating the plurality of water pipes, the steam generated in the water pipe and pushed up from the water pipe by the upper header.
  • the boiler is formed with a gas-liquid separation space for separating the can water, and is disposed below the gas-liquid interface inside the upper header to suppress the oscillation of the can water pushed up from the water pipe.
  • the present invention relates to a boiler further provided with a swing suppression plate.
  • the swing suppression plate includes a dispersion plate portion in which a plurality of through holes are formed and the steam rising from the water pipe is dispersed.
  • the swing suppression plate includes a shielding plate portion disposed immediately above a connection portion of the water pipe with the upper header.
  • the plurality of water pipes include an inner water pipe group arranged in an annular shape, and an outer water pipe group arranged in an annular shape coaxial with the inner water pipe group outside the inner water pipe group. It is preferable that a board part is arrange
  • the boiler further includes a downcomer that connects the lower header and the upper header and lowers the canned water pushed up by the upper header to the lower header, and the swing suppression plate includes the downcomer and the downcomer It is preferable to arrange below the center of the connection portion with the upper header.
  • the present invention it is possible to provide a boiler that obtains a desired degree of dryness of steam by suppressing fluctuation of the gas-liquid interface when canned water exists in the upper header without increasing the size of the boiler. it can.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram illustrating a boiler 1 according to the present embodiment.
  • FIG. 2 is a schematic block diagram which shows the can 10 of the boiler 1 which concerns on this embodiment.
  • the boiler 1 shown in FIG. 1 includes a can 10, a downcomer 20, an external water level detection unit 30, and a control unit 40.
  • the can body 10 includes a boiler casing 11, a plurality of water pipes 12, a lower header 13, an upper header 14, and a burner 16.
  • the can 10 burns fuel and heats the can water (boiler water) in the water pipe 12.
  • the boiler casing 11 has a cylindrical shape and constitutes the main part of the outer shape of the can 10.
  • the boiler casing 11 is disposed with a cylindrical axis line along the vertical direction.
  • the plurality of water pipes 12 are arranged in the boiler casing 11 so as to extend in the vertical direction in accordance with the axis of the boiler casing 11.
  • the water pipe 12 holds can water heated by the combustion of the burner 16.
  • the plurality of water tubes 12 constitute an inner water tube group 12A arranged in an annular shape, and an outer water tube group 12B arranged in an annular shape coaxial with the inner water tube group 12A outside the inner water tube group 12A.
  • the central axes of the inner water tube group 12 ⁇ / b> A and the outer water tube group 12 ⁇ / b> B coincide with the central axis of the boiler casing 11.
  • the inner water tube group 12A is arranged such that adjacent water tubes 12 are in contact with each other, except for a part.
  • the outer water tube group 12B is spaced from the inner water tube group 12A so as to form a predetermined space with the inner water tube group 12A, and is disposed in the vicinity of the inner wall of the boiler casing 11.
  • the lower header 13 is configured by an annular container, and is disposed below the plurality of water pipes 12 inside the boiler casing 11.
  • the lower header 13 is connected to the lower ends of the plurality of water pipes 12.
  • the lower header 13 is connected to a main drain pipe 50 that discharges the canned water inside the lower header 13.
  • a main drain valve 51 for adjusting the amount of drainage in the main drain pipe 50 is provided.
  • the upper header 14 is configured by an annular container, and is disposed above the plurality of water pipes 12 in the boiler casing 11.
  • the upper header 14 is connected to the upper ends of the plurality of water pipes 12.
  • Connected to the upper portion of the upper header 14 is a steam outflow pipe 15 through which the steam inside the upper header 14 flows out. Details of the upper header 14 will be described later.
  • the burner 16 is disposed at the center inside the annular upper header 14.
  • the burner 16 has a fuel injection nozzle and an air supply nozzle (not shown), and directs the fuel supplied from the fuel pipe 53 and the fuel amount of which is adjusted by the fuel supply valve 54 from the fuel injection nozzle to the inside of the boiler casing 11. While spraying, air is supplied from the air supply nozzle to the inside of the boiler casing 11, the flame is released downward to burn the fuel, and the plurality of water tubes 12 are heated.
  • a space below the burner 16 from which the flame is released that is, a space surrounded by the inner water tube group 12 ⁇ / b> A arranged in an annular shape inside the boiler casing 11 constitutes the combustion chamber 60.
  • fuel is combusted and exhaust is generated.
  • Below the combustion chamber 60 that is, the upper surface and the center of the lower header 13 are covered with a refractory material 70.
  • the space between the outer side of the upper part of the outer water tube group 12 ⁇ / b> B and the inner wall protruding to the outside of the boiler casing 11 constitutes an exhaust passage 80.
  • the exhaust passage 80 discharges the exhaust generated in the combustion chamber 60 from the boiler casing 11 through an exhaust pipe (not shown).
  • the downcomer 20 connects the lower header 13 and the upper header 14 on the outside of the can 10, and connects the lower header 13 and the upper header 14.
  • the downcomer 20 lowers the can water pushed up by the upper header 14 to the lower header 13.
  • the connecting portion of the downcomer 20 with the lower header 13 is only required to allow the canned water inside the downcomer 20 to flow into the lower header 13, and is provided in the middle of the lower header 13.
  • the connection portion of the downcomer 20 with the upper header 14 is provided at the lower portion of the upper header 14 so that canned water staying inside the upper header 14 can be lowered as much as possible.
  • a water supply pipe 90 for supplying water into the downpipe 20 is connected to the upper part of the downpipe 20.
  • a water supply pump 91 that adjusts the amount of water supply in the water supply pipe 90 is provided in the middle of the water supply pipe 90.
  • a sub-drain pipe 55 that discharges can water flowing through the downpipe 20 is connected to the lower part of the downpipe 20.
  • the sub-drain pipe 55 can discharge heated and concentrated can water.
  • a sub drain valve 56 for adjusting the amount of drainage in the sub drain pipe 55 is provided in the middle of the sub drain pipe 55.
  • the control unit 40 described later stores the combustion time before the concentration blow is performed, and the execution timing is determined based on the combustion time.
  • the external water level detection unit 30 includes a water level control cylinder 31 disposed outside the can 10 and communication pipes 32 a and 32 b respectively connected to the top and bottom of the water level control cylinder 31.
  • the water level control cylinder 31 and the upper header 14 are connected by a communication pipe 32a
  • the water level control cylinder 31 and the lower header 13 are connected by a communication pipe 32b.
  • the external water level detection unit 30 is held inside the can body 10 by circulating the can water inside the can body 10 through the communication pipes 32 a and 32 b and detecting the water level in the water level control cylinder 31. Measure the water level in the can.
  • a plurality of rod-shaped electrodes 33a, 33b, 33c are arranged inside.
  • the plurality of rod-shaped electrodes 33 a, 33 b, and 33 c have different downward lengths, and detect different water levels in the water level control cylinder 31.
  • the control unit 40 is installed outside the can body 10. Detection signals from the plurality of rod-shaped electrodes 33a, 33b, 33c of the external water level detection unit 30 are input to the control unit 40. Further, the control unit 40 controls the drive parts by transmitting drive signals to the drive parts such as the fuel supply valve 54, the water supply pump 91, the main drain valve 51, and the sub drain valve 56 of the burner 16 according to these detection signals. To do.
  • the control part 40 balances acquiring the desired dryness of a vapor
  • the water level control in the can is performed to control the drive parts such as the fuel supply valve 54, the water supply pump 91, the main drain valve 51, and the sub drain valve 56 of the burner 16 according to the water level detected by the external water level detection unit 30.
  • the upper header 14 is configured to be higher than the lower header 13.
  • a gas-liquid separation space 14 ⁇ / b> A is formed inside the upper header 14.
  • a baffle plate 17 and a swing suppression plate 18 are disposed inside the upper header 14.
  • the gas-liquid separation space 14 ⁇ / b> A is a space that separates the steam generated in the water pipe 12 and the can water pushed up from the water pipe 12. That is, the gas-liquid interface AEF that is an interface between the steam and the can water pushed up from the water pipe 12 is present in the upper header 14 in which the gas-liquid separation space 14A is formed during the boiler operation.
  • the baffle plate 17 is disposed above the gas-liquid interface AEF inside the upper header 14, that is, in the vicinity of the steam outflow pipe 15.
  • the baffle plate 17 separates fine water droplets contained in the steam rising from the gas-liquid interface AEF from the steam.
  • the swing suppression plate 18 is disposed below the gas-liquid interface AEF inside the upper header 14.
  • the swing suppression plate 18 is preferably arranged so as to sink as much as possible in the canned water staying inside the upper header 14.
  • FIG. 3A and 3B are schematic configuration diagrams showing the periphery of the rocking suppression plate 18 according to the present embodiment, in which FIG. 3A is a longitudinal sectional view of a main part, and FIG. 3B is a plan view.
  • the swing suppression plate 18 is provided in the upper header 14 directly above the outer water tube group 12B from the inner inner wall of the upper header 14 (covers a part of the opening of the outer water tube group 12B).
  • An annular plate material extending in the outer diameter direction.
  • the swing suppression plate 18 includes a dispersion plate portion 18a and a shielding plate portion 18b.
  • the dispersion plate portion 18 a is a perforated plate portion in which a plurality of through holes 18 a 1 are formed in the plate material, and disperses the steam rising from the water pipe 12.
  • the diameters of the plurality of through holes 18a1 are sufficiently smaller than the opening diameter of the water pipe 12 so that steam can be passed through and rectified and subdivided.
  • the aperture ratio of the dispersion plate portion 18a is preferably 50% to 60% from the viewpoint of suitably performing steam rectification and fragmentation.
  • the shielding plate portion 18 b is a shielded annular plate portion having no through-holes, and is disposed immediately above the connection portion between the inner water tube group 12 ⁇ / b> A and the upper header 14.
  • the swing suppression plate 18 has a dispersion plate portion 18a as a substrate, and all portions where the shielding plate portion 18b is not provided are configured as the dispersion plate portion 18a, and both are integrated.
  • the swing suppression plate 18 is configured by attaching an annular shielding plate portion 18b to one surface of the annular dispersion plate portion 18a.
  • the boiler 1 according to the present embodiment has a relatively small amount of can water, and the water level of the water pipe 12 is lower than the upper end of the water pipe 12 when the burner 16 stops combustion.
  • the can water held in the plurality of water pipes 12 is heated and boiled.
  • a part of the can water is pushed up from the water pipe 12 to the upper header 14 by the steam generated by boiling.
  • steam is present at the top and canned water pushed up from the water pipe 12 is present at the bottom, and the gas-liquid interface AEF is separated from both.
  • a separator gas-liquid separator or brackish water separator
  • the gas-liquid separation space is provided in the upper header 14. 14A is formed.
  • the control part 40 of such a boiler 1 implements can body water level control in balance with acquiring the desired dryness of a vapor
  • FIG. However, in the upper header 14 in which the gas-liquid separation space 14A is formed, the gas-liquid interface AEF is swung by the vapor discharged from the water pipe 12 under the gas-liquid interface AEF, and the droplets are diffused into the air. As a result, the dryness of the steam decreases. For this reason, even if it implements water level control in a can as mentioned above, the desired dryness of a vapor
  • the swing suppression plate 18 is disposed below the gas-liquid interface AEF inside the upper header 14 to suppress swing of the can water pushed up from the water pipe 12.
  • the steam released from the water pipe 12 under the gas-liquid interface AEF inside the upper header 14 is dispersed by the swing suppression plate 18.
  • the steam discharged from the water pipe 12 under the gas-liquid interface AEF inside the upper header 14 is allowed to pass through the plurality of through holes 18a1 by the dispersion plate portion 18a in which the plurality of through holes 18a1 are formed. Rectifying and subdividing to disperse the steam.
  • the shield plate 18b disposed immediately above the connection portion between the inner water tube group 12A and the upper header 14 causes more intense boiling near the burner 16 under the gas-liquid interface AEF inside the upper header 14.
  • a gas-liquid separation space 14 ⁇ / b> A is formed in the upper header 14, and the boiler 1 is configured to include a swing suppression plate 18, and the swing suppression plate 18 is a gas inside the upper header 14. It arrange
  • fluctuation suppression board 18 was comprised including the dispersion
  • steam which raises from the water pipe 12 under the gas-liquid interface AEF passes the some through-hole 18a1, rectifies
  • the swing suppression plate 18 is configured to include the shielding plate portion 18b, and the shielding plate portion 18b is disposed immediately above the connection portion between the water pipe 12 and the upper header 14.
  • the plurality of water pipes 12 are configured to include the inner water pipe group 12A and the outer water pipe group 12B, and the shielding plate portion 18b is disposed immediately above the connection portion between the inner water pipe group 12A and the upper header 14. .
  • the steam rising range while lowering the steam rising speed is caused by colliding the vigorous steam in the inner water tube group 12 ⁇ / b> A that generates boiling more vigorously by being disposed in the vicinity of the burner 16 with the shielding plate portion 18 b.
  • the steam can be dispersed. Therefore, the oscillation of the gas-liquid interface AEF inside the upper header 14 can be further suppressed.
  • the boiler 1 is configured to include the downcomer 20, and the swing suppression plate 18 is disposed below the center line C ⁇ b> 1 of the connection portion between the downcomer 20 and the upper header 14.
  • the plurality of water pipes 12 according to the present embodiment is a double water pipe group composed of an inner water pipe group 12A and an outer water pipe group 12B, but is not limited thereto.
  • a single water tube group or a triple or more water tube group may be used.
  • the swing suppression plate 18 is configured by attaching the annular shielding plate portion 18b to one surface of the annular dispersion plate portion 18a, but is not limited thereto.
  • the shielding plate portion 18b may be configured to be scattered directly above the connection portion between each inner water tube group 12A and the upper header 14 instead of the annular shape.
  • fluctuation suppression board 18 which concerns on this embodiment extended in the outer-diameter direction from the partition with the burner 16 to just above the outer side water pipe group 12B, it is not restricted to this.
  • fluctuation suppression board 18 may cover the whole inner surface of the upper header 14 in order to disperse
  • the shielding board part 18b may be arrange
  • fluctuation suppression board 18 which concerns on this embodiment was arrange
  • the swing suppression plate 18 may be disposed below the gas-liquid interface AEF inside the upper header 14.
  • the swing suppression plate 18 is disposed at a height equal to or higher than the connection portion between the downcomer 20 and the upper header 14. It may be.

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Abstract

　ボイラを大型化させずに、上部ヘッダの内部における気液界面の揺動を抑制して蒸気の所望の乾き度を取得するボイラを提供する。上下方向に延びて配置される複数の水管（１２）と、複数の水管（１２）の下方に配置され複数の水管（１２）の下端部に接続される下部ヘッダ（１３）と、複数の水管（１２）の上方に配置され複数の水管（１２）の上端部に接続される上部ヘッダ（１４）と、複数の水管（１２）を加熱するバーナ（１６）と、を有する缶体（１０）を備え、上部ヘッダ（１４）に、水管（１２）において生成された蒸気と該水管（１２）から押し上げられた缶水とを分離する気液分離空間（１４Ａ）が形成されたボイラ（１）であって、上部ヘッダ（１４）の内部における気液界面（ＡＥＦ）よりも下方に配置されて水管（１２）から押し上げられた缶水の揺動を抑制する揺動抑制板（１８）を更に備える。

Description

ボイラ
　本発明は、ボイラに関する。詳細には、下部ヘッダと上部ヘッダとの間に連結した複数の水管をバーナで加熱する缶体を備えるボイラに関する。本願は、２０１２年９月１０日に日本に出願された特願２０１２－１９８５４８号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
　従来、下部ヘッダと上部ヘッダとの間に連結した複数の水管をバーナで加熱する缶体を備える保有水量が比較的少ないボイラが知られている（例えば、特許文献１参照）。
　特許文献１のような保有水量が比較的少ないボイラは、蒸気を生成するまでの起蒸時間が短く、かつ、負荷変動に対する追従性も良好であるため、ボイラの運転効率が高まる。
　特許文献１のようなボイラは、缶体内の水位を低下させた場合には、蒸気の乾き度を高めることができるが、ボイラが過熱するおそれが生じる。一方、缶体内の水位を上昇させた場合には、ボイラの過熱を防止することができるが、蒸気の乾き度を低下させるおそれが生じる。
　このため、蒸気の所望の乾き度を取得することと、ボイラの過熱を防止することとのバランスをとって缶体内水位制御が実施されていた。
特開２０１０－７８２０４号公報
　ところで、特許文献１のようなボイラでは、水管内の缶水が沸騰して生成された蒸気によって缶水の一部が水管から上部ヘッダに押し上げられるため、上部ヘッダには、蒸気と水管から押し上げられた缶水とを分離する気液分離空間が形成されている。
　気液分離空間が形成された上部ヘッダの内部では、気液界面下において水管から上昇する蒸気により気液界面が揺動して液滴が空中に放散され、蒸気の乾き度が低下する。このため、上記のような缶体内水位制御を実施しても、蒸気の所望の乾き度が取得できない場合があった。
　これに対し、上部ヘッダに大きな気液分離空間を設けることで、蒸気の乾き度が低下する対策を図ることができるが、必要とされる上部ヘッダの大きな気液分離空間の分、ボイラが大型化する問題がある。
　本発明は上記課題を解決するためのものであり、その目的は、ボイラを大型化させずに、上部ヘッダの内部における気液界面の揺動を抑制して蒸気の所望の乾き度を取得するボイラを提供することにある。
　本発明は、上下方向に延びて配置される複数の水管と、複数の前記水管の下方に配置され複数の前記水管の下端部に接続される下部ヘッダと、複数の前記水管の上方に配置され複数の前記水管の上端部に接続される上部ヘッダと、複数の前記水管を加熱するバーナと、を有する缶体を備え、前記上部ヘッダに、前記水管において生成された蒸気と該水管から押し上げられた缶水とを分離する気液分離空間が形成されたボイラであって、前記上部ヘッダの内部における気液界面よりも下方に配置されて前記水管から押し上げられた缶水の揺動を抑制する揺動抑制板を更に備えるボイラに関する。
　また、前記揺動抑制板は、複数の貫通孔が形成され、前記水管から上昇する蒸気を分散させる分散板部を備えることが好ましい。
　また、前記揺動抑制板は、前記水管の前記上部ヘッダとの接続部分の直上に配置される遮蔽板部を備えることが好ましい。
　また、前記複数の水管は、円環状に配置される内側水管群と、該内側水管群の外側に該内側水管群と同軸の円環状に配置される外側水管群と、を有し、前記遮蔽板部は、前記内側水管群と前記上部ヘッダとの接続部分の直上に配置されることが好ましい。
　また、ボイラは、前記下部ヘッダと前記上部ヘッダとを接続し、前記上部ヘッダに押し上げられた缶水を前記下部ヘッダに降下させる降水管を更に備え、前記揺動抑制板は、前記降水管と前記上部ヘッダとの接続部分の中心よりも下方に配置されることが好ましい。
　本発明によれば、ボイラを大型化させずに、上部ヘッダ内に缶水が存在するときの気液界面の揺動を抑制して蒸気の所望の乾き度を取得するボイラを提供することができる。
本発明の実施形態に係るボイラを示す概略構成図である。 上記実施形態に係るボイラの缶体を示す概略構成図である。 上記実施形態に係る揺動抑制板の周辺を示す概略構成図であり、（ａ）は主要部の縦断面図であり、（ｂ）は平面図である。
　以下に図面を参照して本発明の実施形態を説明する。
　まず、本実施形態に係るボイラの構成について説明する。
　図１は、本実施形態に係るボイラ１を示す概略構成図である。また、図２は、本実施形態に係るボイラ１の缶体１０を示す概略構成図である。
　図１に示すボイラ１は、缶体１０と、降水管２０と、外部水位検出部３０と、制御部４０と、を備える。
　缶体１０は、図１および図２に示すように、ボイラ筐体１１と、複数の水管１２と、下部ヘッダ１３と、上部ヘッダ１４と、バーナ１６と、を有する。缶体１０は、燃料を燃焼して水管１２内の缶水（ボイラ用水）を加熱する。
　ボイラ筐体１１は、円筒形状であり、缶体１０の外形の主要部を構成する。ボイラ筐体１１は、円筒形状の軸線を鉛直方向に沿わせて配置される。
　複数の水管１２は、ボイラ筐体１１の内部に、ボイラ筐体１１の軸線に合せて上下方向に延びて配置される。水管１２には、バーナ１６の燃焼によって加熱される缶水が保持される。
　複数の水管１２は、円環状に配置される内側水管群１２Ａと、この内側水管群１２Ａの外側に内側水管群１２Ａと同軸の円環状に配置される外側水管群１２Ｂと、を構成する。内側水管群１２Ａおよび外側水管群１２Ｂの中心軸は、ボイラ筐体１１の中心軸と一致している。
　内側水管群１２Ａは、一部を除いて、隣り合う水管１２同士が当接して配置される。
　外側水管群１２Ｂは、内側水管群１２Ａとの間に所定の空間を形成するように内側水管群１２Ａから離間して、ボイラ筐体１１の内壁近傍に配置される。
　下部ヘッダ１３は、環状の容器によって構成され、ボイラ筐体１１の内部において複数の水管１２の下方に配置される。下部ヘッダ１３には、複数の水管１２の下端部が接続される。
　下部ヘッダ１３には、下部ヘッダ１３の内部の缶水を排出させる主排水管５０が接続される。主排水管５０の途中には、主排水管５０における排水量を調節する主排水弁５１が設けられる。
　上部ヘッダ１４は、環状の容器によって構成され、ボイラ筐体１１の内部において複数の水管１２の上方に配置される。上部ヘッダ１４には、複数の水管１２の上端部が接続される。
　上部ヘッダ１４の上部には、上部ヘッダ１４の内部の蒸気を流出させる蒸気流出管１５が接続される。
　上部ヘッダ１４の詳細については、後述する。
　バーナ１６は、環状の上部ヘッダ１４の内側の中央部に配置される。バーナ１６は、図示しない燃料噴射ノズルおよび空気供給ノズルを有し、燃料管５３から供給されて燃料供給弁５４で燃料量が調整される燃料を燃料噴射ノズルからボイラ筐体１１の内部に向けて噴射するとともに、空気供給ノズルから空気をボイラ筐体１１の内部に供給し、火炎を下向きに放出して燃料を燃焼させて複数の水管１２を加熱する。
　火炎が放出されるバーナ１６の下方の空間、すなわちボイラ筐体１１の内部における環状に配置された内側水管群１２Ａに囲まれた空間が燃焼室６０を構成する。燃焼室６０では、燃料が燃焼され、排気が発生する。
　燃焼室６０の下方、すなわち下部ヘッダ１３の上面および中央部は、耐火材７０で覆われる。
　外側水管群１２Ｂの上部の外側とボイラ筐体１１の外側に突出した内壁との間の空間は、排気通路８０を構成する。排気通路８０は、燃焼室６０で発生した排気をボイラ筐体１１から図示しない排気管を通じて排出させる。
　降水管２０は、図１および図２に示すように、缶体１０の外側で下部ヘッダ１３と上部ヘッダ１４とを接続し、下部ヘッダ１３と上部ヘッダ１４とを連通する。降水管２０は、上部ヘッダ１４に押し上げられた缶水を下部ヘッダ１３に降下させる。
　降水管２０の下部ヘッダ１３との接続部分は、降水管２０の内部の缶水が下部ヘッダ１３に流入できればよく、下部ヘッダ１３の中間部に設けられる。一方、降水管２０の上部ヘッダ１４との接続部分は、上部ヘッダ１４の内部に滞留する缶水を可及的に降下できるよう、上部ヘッダ１４の下部に設けられる。
　降水管２０の上部には、降水管２０内に給水する給水管９０が接続される。給水管９０の途中には、給水管９０における給水量を調節する給水ポンプ９１が設けられる。
　降水管２０の下部には、降水管２０を流通する缶水を排出させる副排水管５５が接続される。副排水管５５は、加熱され濃縮された缶水を排出できる。副排水管５５の途中には、副排水管５５における排水量を調節する副排水弁５６が設けられる。
　副排水弁５６は、濃縮ブロー実施時に降水管２０を流通する缶水の電気伝導度が所定の閾値を超えると、制御部４０によって開弁され、濃縮された缶水を、副排水管５５を介して外部へ排出する。なお、濃縮ブローを実施するにあたっては、後述の制御部４０は、濃縮ブローを実施前の燃焼時間を記憶しておき、その燃焼時間に基づいて実施タイミングが決定される。
　外部水位検出部３０は、缶体１０の外部に配置された水位制御筒３１と、この水位制御筒３１の上下にそれぞれ接続された連通管３２ａ，３２ｂと、を備える。外部水位検出部３０は、連通管３２ａにより水位制御筒３１と上部ヘッダ１４との間が接続され、連通管３２ｂにより水位制御筒３１と下部ヘッダ１３との間が接続される。外部水位検出部３０は、連通管３２ａ，３２ｂに缶体１０の内部の缶水を流通させて水位制御筒３１内の缶水の水位を検出することで、缶体１０の内部に保持される缶水の水位を測定する。
　水位制御筒３１には、内部に複数の棒状の電極３３ａ，３３ｂ，３３ｃが配置されている。複数の棒状の電極３３ａ，３３ｂ，３３ｃは、それぞれ下方への長さが異なり、水位制御筒３１内の異なる水位を検出する。
　制御部４０は、缶体１０の外部に設置される。制御部４０には、外部水位検出部３０の複数の棒状の電極３３ａ，３３ｂ，３３ｃなどの検出信号が入力される。また、制御部４０は、これらの検出信号に応じてバーナ１６の燃料供給弁５４、給水ポンプ９１、主排水弁５１、副排水弁５６などの駆動部位に駆動信号を送信して駆動部位を制御する。
　例えば、缶体１０内の水位が低下すると、蒸気の乾き度が高まるが、ボイラ１が過熱するおそれが生じる。一方、缶体１０内の水位が上昇すると、ボイラ１の過熱を防止できるが、蒸気の乾き度が低下するおそれが生じる。このため、制御部４０は、蒸気の所望の乾き度を取得することと、ボイラ１の過熱を防止することとのバランスをとり、加えて缶体１０内の缶水の濃縮度を過度に高めないように、外部水位検出部３０が検出する水位によってバーナ１６の燃料供給弁５４、給水ポンプ９１、主排水弁５１、副排水弁５６などの駆動部位を制御する缶体内水位制御を実施する。
　次に、上部ヘッダ１４の詳細について説明する。
　上部ヘッダ１４は、図１および図２に示すように、下部ヘッダ１３よりも高さが高く構成される。この上部ヘッダ１４の内部には、気液分離空間１４Ａが形成される。また、上部ヘッダ１４の内部には、バッフル板１７および揺動抑制板１８が配置される。
　気液分離空間１４Ａは、水管１２において生成された蒸気と水管１２から押し上げられた缶水とを分離する空間である。すなわち、この気液分離空間１４Ａが形成された上部ヘッダ１４の内部には、ボイラ運転時には、蒸気と水管１２から押し上げられた缶水との界面である気液界面ＡＥＦが存在することになる。
　バッフル板１７は、上部ヘッダ１４の内部における気液界面ＡＥＦよりも上方、すなわち蒸気流出管１５の近傍に配置される。バッフル板１７は、気液界面ＡＥＦから上昇した蒸気中に含まれる微細な水滴を蒸気から分離する。
　揺動抑制板１８は、上部ヘッダ１４の内部における気液界面ＡＥＦよりも下方に配置される。揺動抑制板１８は、上部ヘッダ１４の内部に滞留する缶水に可及的に沈むよう配置されることが好ましく、本実施形態では、降水管２０と上部ヘッダ１４との接続部分の中心、すなわち図２に示す水平方向に延びる中心線Ｃ１よりも下方に配置される。揺動抑制板１８を降水管２０と上部ヘッダ１４との接続部分の中心線Ｃ１よりも下方に配置することで、揺動抑制板１８を、確実に気液界面ＡＥＦ下に沈ませられる。揺動抑制板１８は、水管１２から押し上げられた缶水の揺動を抑制する。
　図３は、本実施形態に係る揺動抑制板１８の周辺を示す概略構成図であり、（ａ）は主要部の縦断面図であり、（ｂ）は平面図である。
　揺動抑制板１８は、図３（ｂ）に示すように、上部ヘッダ１４の内部に、上部ヘッダ１４の内側内壁から外側水管群１２Ｂの直上（外側水管群１２Ｂの開口の一部を覆う）まで外径方向に広がった環状板材である。
　揺動抑制板１８は、分散板部１８ａと、遮蔽板部１８ｂと、を有する。
　分散板部１８ａは、複数の貫通孔１８ａ１が板材に形成された多孔板部であり、水管１２から上昇する蒸気を分散させる。複数の貫通孔１８ａ１の孔径は、蒸気を通過させて整流・細分化できるように水管１２の開口径よりも十分小径となっている。分散板部１８ａの開孔率は、蒸気の整流、細分化を好適に行う観点から、好ましくは、５０％～６０％である。
　遮蔽板部１８ｂは、貫通孔などの無い遮蔽された環状の板部であり、内側水管群１２Ａと上部ヘッダ１４との接続部分の直上に配置される。
　揺動抑制板１８は、分散板部１８ａが基板となっており、遮蔽板部１８ｂの設けられていない部分は全て分散板部１８ａに構成され、両者が一体化されている。具体的には、揺動抑制板１８は、環状の遮蔽板部１８ｂが環状の分散板部１８ａの一方の面に取り付けられて構成される。
　次に、本実施形態に係るボイラ１の動作について説明する。
　本実施形態に係るボイラ１は、缶水の保有水量が比較的少なく、バーナ１６が燃焼を停止しているときには、水管１２の水位が水管１２の上端よりも低位となる。
　バーナ１６が燃焼を開始すると、複数の水管１２内に保持された缶水が加熱されて沸騰する。水管１２内の缶水が沸騰すると、沸騰して生成された蒸気によって缶水の一部が水管１２から上部ヘッダ１４に押し上げられる。これにより、上部ヘッダ１４の内部では、上方に蒸気が存在するとともに下方に水管１２から押し上げられた缶水が存在し、その両者を気液界面ＡＥＦが分離した状態となる。
　本実施形態に係るボイラ１は、上記のような上部ヘッダ１４によって気液分離を図るため、セパレータ（気液分離器または汽水分離器）が設けられておらず、上部ヘッダ１４に気液分離空間１４Ａが形成されている。
　このようなボイラ１の制御部４０は、上記のように蒸気の所望の乾き度を取得することと、ボイラ１の過熱を防止することとのバランスをとって缶体内水位制御を実施する。
　しかし、気液分離空間１４Ａが形成された上部ヘッダ１４の内部では、気液界面ＡＥＦ下において水管１２から集中して放出される蒸気により気液界面ＡＥＦが揺動して液滴が空中に放散され、蒸気の乾き度が低下する。このため、上記のような缶体内水位制御を実施しても、蒸気の所望の乾き度が取得できない場合がある。
　そのため、本実施形態に係るボイラ１では、上部ヘッダ１４の内部における気液界面ＡＥＦよりも下方に揺動抑制板１８を配置し、水管１２から押し上げられた缶水の揺動を抑制する。
　具体的には、上部ヘッダ１４の内部における気液界面ＡＥＦ下において水管１２から放出される蒸気を揺動抑制板１８によって分散させる。
　第１の方法は、複数の貫通孔１８ａ１が形成された分散板部１８ａによって、上部ヘッダ１４の内部における気液界面ＡＥＦ下において水管１２から放出される蒸気を、複数の貫通孔１８ａ１を通過させて整流・細分化し、蒸気を分散させる。
　第２の方法は、内側水管群１２Ａと上部ヘッダ１４との接続部分の直上に配置された遮蔽板部１８ｂによって、上部ヘッダ１４の内部における気液界面ＡＥＦ下においてバーナ１６近傍でより激しく沸騰が生じる内側水管群１２Ａにおける勢いの強い蒸気をこの遮蔽板部１８ｂに衝突させて蒸気の上昇速度を低下させつつ、蒸気が遮蔽板部１８ｂに衝突後に多方向にランダムに移動することを利用して蒸気の上昇範囲を拡大させ、蒸気を分散させる。
　これらの第１および第２の方法によって、集中して蒸気が気液界面ＡＥＦに上昇することに起因する気液界面ＡＥＦの揺動が抑制される。そして、気液界面ＡＥＦの揺動による液滴の空中への放散を防止し、蒸気の乾き度の低下を抑制することができる。
　なお、分散板部１８ａや遮蔽板部１８ｂを外側水管群１２Ｂと上部ヘッダ１４との接続部分以上の外径方向まで配置しない理由は、外側水管群１２Ｂがバーナ１６から遠方に配置されており、外側水管群１２Ｂでは激しく沸騰が生じないため、蒸気を分散させる必要がないからである。
　以上の本実施形態に係るボイラ１によれば、以下のような効果を奏する。
　（１）本実施形態では、上部ヘッダ１４に気液分離空間１４Ａを形成し、ボイラ１を、揺動抑制板１８を含んで構成し、この揺動抑制板１８を上部ヘッダ１４の内部における気液界面ＡＥＦよりも下方に配置した。これにより、気液界面ＡＥＦ下において水管１２から上昇する蒸気を、揺動抑制板１８によって分散させられるため、集中して蒸気が気液界面ＡＥＦに上昇することに起因する気液界面ＡＥＦの揺動を抑制でき、気液界面ＡＥＦの揺動による液滴の空中への放散を防止し、蒸気の乾き度の低下を抑制できる。よって、蒸気の乾き度が低下する対策として上部ヘッダ１４に大きな気液分離空間を設ける必要もない。したがって、ボイラ１を大型化させずに、上部ヘッダ１４の内部における気液界面ＡＥＦの揺動を抑制して蒸気の所望の乾き度を取得することができる。
　（２）揺動抑制板１８を、複数の貫通孔１８ａ１が形成された分散板部１８ａを含んで構成した。これにより、気液界面ＡＥＦ下において水管１２から上昇する蒸気を、複数の貫通孔１８ａ１を通過させて整流・細分化し、分散させられる。したがって、上部ヘッダ１４の内部における気液界面ＡＥＦの揺動をより抑制できる。
　（３）揺動抑制板１８を、遮蔽板部１８ｂを含んで構成し、この遮蔽板部１８ｂを、水管１２と上部ヘッダ１４との接続部分の直上に配置した。これにより、上部ヘッダ１４の内部における気液界面ＡＥＦ下において水管１２から放出される蒸気を遮蔽板部１８ｂに衝突させるため、蒸気の上昇速度を低下させつつ蒸気の上昇範囲を拡大させ、蒸気を分散させられる。したがって、上部ヘッダ１４の内部における気液界面ＡＥＦの揺動をより抑制できる。
　（４）複数の水管１２を、内側水管群１２Ａと、外側水管群１２Ｂと、を含んで構成し、遮蔽板部１８ｂを、内側水管群１２Ａと上部ヘッダ１４との接続部分の直上に配置した。これにより、バーナ１６近傍に配置されることでより激しく沸騰が生じる内側水管群１２Ａにおける勢いの強い蒸気を、遮蔽板部１８ｂに衝突させることで、蒸気の上昇速度を低下させつつ蒸気の上昇範囲を拡大させ、蒸気を分散させられる。したがって、上部ヘッダ１４の内部における気液界面ＡＥＦの揺動をより抑制できる。
　（５）ボイラ１を、降水管２０を含んで構成し、揺動抑制板１８を、降水管２０と上部ヘッダ１４との接続部分の中心線Ｃ１よりも下方に配置した。これにより、揺動抑制板１８を、上部ヘッダ１４の内部における気液界面ＡＥＦよりも下方に確実に配置できるため、水管１２から押し上げられた缶水の揺動をより効果的に抑制できる。
　なお、本発明は上記実施形態に限定されず、本発明の目的を達成できる範囲で変形、改良などを行っても、本発明の範囲に包含される。
　本実施形態に係る複数の水管１２は、内側水管群１２Ａと外側水管群１２Ｂとから構成される２重の水管群であったが、これに限られない。例えば、１重の水管群であってもよいし、３重以上の水管群であってもよい。
　本実施形態に係る揺動抑制板１８は、環状の遮蔽板部１８ｂが環状の分散板部１８ａの一方の面に取り付けられて構成されていたが、これに限られない。例えば、遮蔽板部１８ｂは、環状ではなく、各内側水管群１２Ａと上部ヘッダ１４との接続部分の直上にそれぞれ点在する構成であってもよい。
　本実施形態に係る揺動抑制板１８は、バーナ１６との隔壁から外側水管群１２Ｂの直上まで外径方向に延びていたが、これに限られない。例えば、揺動抑制板１８は、より蒸気を分散させるために上部ヘッダ１４の内部の全面を覆うものであってもよい。また、遮蔽板部１８ｂは、外側水管群１２Ｂと上部ヘッダ１４との接続部分の直上にも配置されるものであってもよい。
　また、本実施形態に係る揺動抑制板１８は、降水管２０と上部ヘッダ１４との接続部分の中心線Ｃ１よりも下方に配置されていたが、これに限られない。揺動抑制板１８は、上部ヘッダ１４の内部の気液界面ＡＥＦよりも下方に配置されればよく、例えば、降水管２０と上部ヘッダ１４との接続部分と同じ高さ以上に配置されるものであってもよい。
　１…ボイラ
　１０…缶体
　１２…水管
　１２Ａ…内側水管群
　１２Ｂ…外側水管群
　１３…下部ヘッダ
　１４…上部ヘッダ
　１４Ａ…気液分離空間
　１６…バーナ
　１８…揺動抑制板
　１８ａ…分散板部
　１８ａ１…貫通孔
　１８ｂ…遮蔽板部
　２０…降水管
　ＡＥＦ…気液界面
　Ｃ１…中心線

Claims (5)

  1. 　上下方向に延びて配置される複数の水管と、
    　複数の前記水管の下方に配置され複数の前記水管の下端部に接続される下部ヘッダと、
    　複数の前記水管の上方に配置され複数の前記水管の上端部に接続される上部ヘッダと、
    　複数の前記水管を加熱するバーナと、を有する缶体を備え、前記上部ヘッダに、前記水管において生成された蒸気と該水管から押し上げられた缶水とを分離する気液分離空間が形成されたボイラであって、
    　前記上部ヘッダの内部における気液界面よりも下方に配置されて前記水管から押し上げられた缶水の揺動を抑制する揺動抑制板を更に備えるボイラ。
  2. 　前記揺動抑制板は、複数の貫通孔が形成され、前記水管から上昇する蒸気を分散させる分散板部を備える請求項１記載のボイラ。
  3. 　前記揺動抑制板は、前記水管と前記上部ヘッダとの接続部分の直上に配置される遮蔽板部を備える請求項１または２記載のボイラ。
  4. 　前記複数の水管は、円環状に配置される内側水管群と、該内側水管群の外側に該内側水管群と同軸の円環状に配置される外側水管群と、を有し、
    　前記遮蔽板部は、前記内側水管群と前記上部ヘッダとの接続部分の直上に配置される請求項３記載のボイラ。
  5. 　前記下部ヘッダと前記上部ヘッダとを接続し、前記上部ヘッダに押し上げられた缶水を前記下部ヘッダに降下させる降水管を更に備え、
    　前記揺動抑制板は、前記降水管と前記上部ヘッダとの接続部分の中心線よりも下方に配置される請求項１から４のいずれか記載のボイラ。
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0630606U (ja) * 1992-09-25 1994-04-22 三浦工業株式会社 角型多管式貫流ボイラの気水分離構造
JPH09137905A (ja) * 1995-11-10 1997-05-27 Ebara Boiler Kk 気水分離器
JP2010169356A (ja) * 2009-01-26 2010-08-05 Chubu Electric Power Co Inc 電気ボイラ

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0630606U (ja) * 1992-09-25 1994-04-22 三浦工業株式会社 角型多管式貫流ボイラの気水分離構造
JPH09137905A (ja) * 1995-11-10 1997-05-27 Ebara Boiler Kk 気水分離器
JP2010169356A (ja) * 2009-01-26 2010-08-05 Chubu Electric Power Co Inc 電気ボイラ

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