JP2018077025A

JP2018077025A - 多段階式ボイラ熱交換装置

Info

Publication number: JP2018077025A
Application number: JP2016220452A
Authority: JP
Inventors: 榮郎林; rong-lang Lin
Original assignee: Suncue Co Ltd
Current assignee: Suncue Co Ltd
Priority date: 2016-11-11
Filing date: 2016-11-11
Publication date: 2018-05-17

Abstract

【課題】使用寿命を延長できるボイラ熱交換装置を提供する。【解決手段】燃焼炉１０及びボイラ仕組み２０を有し、該燃焼炉は、燃料を燃焼させて熱エネルギーを発生させ、その底部に炉座１１が設けられ、上部に熱気案内チューブ１２が取り付けられ、該ボイラ仕組みは、燃焼炉と連接するように設置され、温度調整器２１、温度調整器と連接するボイラ本体２２を備える。温度調整器は、導入した熱エネルギーの温度を調整して高温のままでボイラ本体に進入することを防ぎ、該ボイラ本体は、縦方向に設置され、その底部に温度調整器と連通する熱伝送チューブが取り付けられ、燃焼炉で発生した熱エネルギーを温度調整器からボイラ本体に伝える。該ボイラ本体の内部に熱交換チューブが設けられ、該熱交換チューブの内部に熱交換媒体が貯蔵され、該熱交換媒体がボイラ本体に伝えた熱エネルギーと熱交換を行うものである。【選択図】図１

Description

本発明は、特に多段階で熱交換を行うボイラ熱交換装置に関するものである。

既存のボイラ熱交換装置は、工業加工においてよく使用されており、冷却や、加熱、廃熱回収による再利用などを行う。既存のボイラ熱交換機は、燃焼炉及びボイラを備え、そのうち、燃焼炉は、燃料を燃焼させて熱エネルギーを発生させるものであり、ボイラと連通するように組み立てられ、燃焼炉から発生した熱エネルギーをボイラに伝えて熱交換を行うものである。また、このような既存のボイラ熱交換機は、横煙管式ボイラを備え、該横煙管式ボイラは横方向に配置され、その内部における液体または気体により熱交換を行い、お湯や蒸気、他の熱交換媒体などを発生させる。

台湾登録実用新案第Ｍ５１１５９０号

しかしながら、既存のボイラ熱交換装置は、熱交換を行うことはできるが、燃焼炉の温度が非常に高いことから、炉体内部の熱交換チューブなどの部材が破損しやすいことから、使用寿命が短く、また、その高温の空気や煙を排出するために、排出するための通路上の部材を耐火性の材質から製造する必要があるため、製造コストが高くなると共に、発生した熱エネルギーも無駄に消耗してしまう。さらに、既存のボイラ熱交換装置は、横煙管式ボイラを設置することから、燃焼した灰がボイラの排出通路に積もって詰まる心配があることから、既存のボイラ熱交換装置の稼動を定期的に停止して掃除する必要があるので、メンテナンスコストもかかる。

本発明の多段階式ボイラ熱交換装置は、
底部に炉座が設けられ、上部に熱気案内チューブが取り付けられ、燃料を燃焼させて熱エネルギーを発生させる燃焼炉と、
前記燃焼炉と連接するように設置され、温度調整器及び、該温度調整器と連接するボイラ本体を備え、そのうち、該温度調整器は、熱気案内チューブと連接するように燃焼炉の一側に設置され、導入した熱エネルギーの温度を調整して高温のままでボイラ本体に進入することを防ぎ、該ボイラ本体は、縦方向に設置され、その底部近傍の外表面に温度調整器と連通する熱伝送チューブが取り付けられ、前記燃焼炉から発生した熱エネルギーを温度調整器からボイラ本体に伝え、また、前記ボイラ本体の内部に熱交換チューブが設けられ、該熱交換チューブの内部に熱交換媒体が貯蔵され、該熱交換媒体がボイラ本体に伝えた熱エネルギーと熱交換を行う、少なくとも１つのボイラ仕組みを有するものである。

かかる多段階式ボイラ熱交換装置において、前記燃焼炉は、燃料を貯蔵かつ搬送するための搬送ユニットを有し、該搬送ユニットは、貯蔵タンク及び搬送バケツを備え、該貯蔵タンクは、燃料を貯蔵するために燃焼炉の一側に配置され、該搬送バケツは、燃料を燃焼炉に搬送するために、燃焼炉と連接するように貯蔵タンクの下側に取り付けられることが好ましい。

かかる多段階式ボイラ熱交換装置において、前記燃焼炉の炉座の一側に集灰タンクが配置され、該集灰タンクに燃焼炉で燃焼した灰を貯めることが好ましい。

かかる多段階式ボイラ熱交換装置において、前記少なくとも１つのボイラ仕組みはさらに煙突ユニットを有し、該煙突ユニットは、ボイラ本体の上部と連接するように設置され、集塵器及び排気装置を備え、そのうち、該集塵器は、ボイラ本体と連接するように配置され、ボイラ本体からの熱エネルギー及び煙を案内して排出し、ボイラ本体内の圧力の高過ぎによる事故を防止し、該排気装置は、集塵器と連接するように配置され、集塵器に案内された熱エネルギー及び煙を外部へ排出することが好ましい。

かかる多段階式ボイラ熱交換装置において、前記熱交換チューブが縦方向に設置されるコイルチューブであることが好ましい。

かかる多段階式ボイラ熱交換装置において、前記ボイラ本体が蒸気ボイラであることが好ましい。

かかる多段階式ボイラ熱交換装置において、前記ボイラ本体が温水ボイラであることが好ましい。

前記の、本発明の多段階式ボイラ熱交換装置の構造によれば、以下に示すようなメリットを有する。
１．燃焼効率の向上：本発明の多段階式ボイラ熱交換装置は、燃焼炉とボイラ仕組みとの間に温度調整器が設置されることから、バイオマス燃料を燃やして発生させた熱エネルギーの温度を緩和して調整してからボイラ本体に伝える設計となっている。この構成によれば、熱エネルギーが高温のままでボイラ本体に進入することを防止できることから、熱エネルギーの高温によるボイラ本体の破損を回避できる。故に、ボイラ本体を耐火性の材質から製造する必要はないので、熱エネルギーを効率的に利用することができる。

２．使用寿命の延長：本発明の多段階式ボイラ熱交換装置を使用する時は、燃焼機から発生した熱エネルギーがボイラ仕組みの温度調整器によって調整されることから、ボイラ本体の熱交換チューブが加熱されなく、熱交換チューブの破損を回避することができるので、ボイラ本体の使用寿命を延長することができる。

３．コストの節約：本発明の多段階式ボイラ熱交換装置を使用する時は、燃焼炉とボイラ仕組みとの間に温度調整器が設置されることから、その温度調整器によって熱エネルギーを調整できる。故に、ボイラ本体を耐火性の材質から製造する必要はないので、使用上にコストを節約することができる。

４．灰の詰まりがない：熱伝送チューブが温度調整器の底部とボイラ本体の底部とを連接するように横方向に取り付けられる共に、ボイラ本体が縦方向に配置されることから、温度調整器からの熱エネルギーが熱伝送チューブを介してボイラ本体に伝わると、熱エネルギーの伝わる方向が変わることによって、発生した熱エネルギーから燃焼した灰を分離させて排出することができる。また、ボイラ本体が縦方向に配置されるため、温度調整器からボイラ本体に伝わった熱エネルギーの流れ速度を減速させることによって、ボイラ本体の内部で灰を熱エネルギーから分離させる（速度変化による灰を分離させる）ことができる。したがって、燃焼した灰がボイラ本体の内部に詰まらないことから、集塵装置を設置する必要はないので、コストを節約できる。

本発明の多段階式ボイラ熱交換装置の説明図である。本発明の多段階式ボイラ熱交換装置の部分拡大説明図である。本発明の多段階式ボイラ熱交換装置の他の部分拡大説明図である。本発明の多段階式ボイラ熱交換装置の使用状態を示す説明図である。

以下、添付図面を参照して本発明の適切な実施の形態を詳細に説明する。

図１乃至図３に示すように、本発明の多段階式ボイラ熱交換装置は、燃焼炉１０及び少なくとも１つのボイラ仕組み２０を有する。

前記燃焼炉１０は、縦方向に配置され、燃料を燃焼させて熱エネルギーを発生する炉体であり、その底部に炉座１１が設けられ、その上部に熱気案内チューブ１２が取り付けられ、燃料を貯蔵かつ搬送するための搬送ユニット１３を有し、該搬送ユニット１３は、貯蔵タンク１４及び搬送バケツ１５を備え、該貯蔵タンク１４は、燃焼炉１０の一側に配置され、米や麦、コーヒー豆などの穀物を貯蔵し、それらの穀物を脱殻した後、残った産業廃棄物をバイオマス燃料として再利用することができ、該搬送バケツ１５は、燃焼炉１０と連接するように貯蔵タンク１４の下側に取り付けられ、バイオマス燃料を搬送して燃焼炉１０に送るものである。尚、その貯蔵タンク１４と、搬送バケツ１５と、燃焼炉１０との組み立て構造は、周知の技術であることから、その説明は省略する。
更に、その燃焼炉１０を用いてバイオマス燃料を燃焼させると、燃焼した灰または未完全燃焼のバイオマス燃料が燃焼炉１０の炉座１１に積もり、該燃焼炉１０の炉座１１の近傍に集灰タンク１６が配置され、該集灰タンク１６に燃焼炉１０で燃焼した灰を貯める。

前記ボイラ仕組み２０は、燃焼炉１０と連接するように設置され、温度調整器２１及び、該温度調整器２１と連接するボイラ本体２２を備え、該温度調整器２１は、熱気案内チューブ１２と連接するように燃焼炉１０の一側に設置され、導入した熱エネルギーの温度を調整して高温のままでボイラ本体２２に進入することを防ぎ、これによれば、熱エネルギーからの高温によるボイラ本体２２の破損を回避することができることから、本発明に係る多段階式ボイラ熱交換装置は、温度調整器２１を有すれば、ボイラ本体２２の使用寿命を延長できると共に、ボイラ本体２２を耐火性の材質から製造する必要がないので、コストを節約できると共に、熱エネルギーを効率的に利用することができる。

前記ボイラ本体２２は、縦方向に設置され、その底部近傍の外表面に、一端が温度調整器２１と連通する熱伝送チューブ２２１が取り付けられ、該熱伝送チューブ２２１の他端は、ボイラ本体２２の底部近傍の外表面に取り付けられ、これにより、燃焼炉１０から発生した熱エネルギーを温度調整器２１からボイラ本体２２に伝える。また、前記ボイラ本体２２の内部に、熱交換媒体を貯蔵するための熱交換チューブが設けられ、該熱交換媒体は、ボイラ本体２２に伝わり熱エネルギーと熱交換される。尚、その熱交換チューブは、縦方向に配管するコイルチューブである。

図４に示すように、本発明の多段階式ボイラ熱交換装置は、熱伝送チューブ２２１が温度調整器２１の底部とボイラ本体２２の底部とを連接するように横方向に取り付けられる共に、ボイラ本体２２が縦方向に配置されることから、温度調整器２１からの熱エネルギーが熱伝送チューブ２２１を通ってボイラ本体２２に伝わると、熱エネルギーの伝わる方向が変わる（図４によれば、縦方向から横方向になり、すなわち、方向変換により灰を分離させる）ので、発生した熱エネルギーと燃焼した灰を分離して灰を排出することができる。
また、前記ボイラ本体２２が縦方向に配置されるため、温度調整器２１からボイラ本体２２に伝わった熱エネルギーの流れ速度を減速させることから、ボイラ本体２２の内部の灰と共に移動できなくなるので、灰を熱エネルギーから分離させる（速度変化により灰を分離させる）ことができる。故に、この方法によれば、燃焼した灰がボイラ本体２２の内部に詰まることはないため、集塵装置を設置する必要はないと共に、コストも節約できる。尚、前記ボイラ本体２２は、蒸気ボイラまたは温水ボイラであることが好ましい。

図１及び図３に示すように、前記少なくとも１つのボイラ本体２２は、さらに煙突ユニット２３を有し、該煙突ユニット２３は、ボイラ本体２２の上部と連接するように設置され、集塵器２３１及び空気排出機２３２を備え、そのうち、集塵器２３１は、ボイラ本体２２と連接するように配置され、そのボイラ本体２２からの熱エネルギー及び煙を案内して排出することにより、ボイラ本体２２内の圧力の高過ぎによる事故を防止し、また、該空気排出機２３２は、集塵器２３１と連接するように配置され、集塵器２３１に案内された熱エネルギー及び煙を外部へ排出し、この時、熱気を排出しながら冷気を進入させるので、本発明の多段階式ボイラ熱交換装置の使用上の安全性が向上する。

本発明の多段階式ボイラ熱交換装置を使用する時は、図１及び図４に示すように、搬送ユニット１３の搬送バケツ１５により、貯蔵タンク１４の内部に貯蔵されたバイオマス燃料を燃焼炉１０に搬送し、該燃焼炉１０によりバイオマス燃料を燃やして熱エネルギーを発生させ、その熱エネルギーを、熱気案内チューブ１２から温度調整器２１に進入させ、炉座１１に残った灰を集灰タンク１６に集める。そして、温度調整器２１により熱エネルギーの温度を調整することによって、熱エネルギーが高温のままでボイラ本体２２に伝わるのを防ぎ、高温によるボイラ本体２２の破損を防止する。
このように、本発明の多段階式ボイラ熱交換装置は、温度調整器２１を設置すれば、高温によるボイラ本体２２の破損を防止できるので、ボイラ本体２２の使用寿命を延長できると共に、ボイラ本体２２を耐火性の材料から製造する必要もないので、コストを節約できると共に、熱交換の効率も向上する。

図５に示すように、本発明の多段階式ボイラ熱交換装置は、熱伝送チューブ２２１がボイラ本体２２の底部と連接するように取り付けられると共に、ボイラ本体２２が縦方向に配置されることから、温度調整器２１から発生した熱エネルギーが熱伝送チューブ２２１を通過してボイラ本体２２に伝わると、熱エネルギーの伝わる方向が変わり、発生した熱エネルギーと燃焼した灰とが分離するので、灰を排出することができる（方向変換により灰を分離させる）。
また、前記ボイラ本体２２が縦方向に配置されることから、温度調整器２１からボイラ本体２２へ伝わる熱エネルギーの流れ速度が減速し、ボイラ本体２２の内部の灰と共に移動することができなくなるので、灰が熱エネルギーから分離する（速度変化による灰を分離させる）。したがって、燃焼した灰がボイラ本体２２の内部に詰まらないことから、集塵装置を設置する必要はないので、コストを抑えることができる。

１０燃焼炉
２０ボイラ仕組み
１１炉座
１２熱気案内チューブ
１３搬送ユニット
１４貯蔵タンク
１５搬送バケツ
１６集灰タンク
２１温度調整器
２２ボイラ本体
２２１熱伝送チューブ
２３煙突ユニット
２３１集塵器
２３２空気排出機

Claims

底部に炉座が設けられ、上部に熱気案内チューブが取り付けられ、燃料を燃焼させて熱エネルギーを発生させる燃焼炉と、
前記燃焼炉と連接するように設置され、温度調整器及び、該温度調整器と連接するボイラ本体を備え、そのうち、該温度調整器は、熱気案内チューブと連接するように燃焼炉の一側に設置され、導入した熱エネルギーの温度を調整して高温のままでボイラ本体に進入することを防ぎ、該ボイラ本体は、縦方向に設置され、その底部近傍の外表面に温度調整器と連通する熱伝送チューブが取り付けられ、前記燃焼炉から発生した熱エネルギーを温度調整器からボイラ本体に伝え、また、前記ボイラ本体の内部に熱交換チューブが設けられ、該熱交換チューブの内部に熱交換媒体が貯蔵され、該熱交換媒体がボイラ本体に伝えた熱エネルギーと熱交換を行う、少なくとも１つのボイラ仕組みを有することを特徴とする多段階式ボイラ熱交換装置。
前記燃焼炉は、燃料を貯蔵かつ搬送するための搬送ユニットを有し、該搬送ユニットは、貯蔵タンク及び搬送バケツを備え、該貯蔵タンクは、燃料を貯蔵するために燃焼炉の一側に配置され、該搬送バケツは、燃料を燃焼炉に搬送するために、燃焼炉と連接するように貯蔵タンクの下側に取り付けられることを特徴とする請求項１に記載の多段階式ボイラ熱交換装置。
前記燃焼炉の炉座の一側に集灰タンクが配置され、該集灰タンクに燃焼炉で燃焼した灰を貯めることを特徴とする請求項２に記載の多段階式ボイラ熱交換装置。
前記少なくとも１つのボイラ仕組みはさらに煙突ユニットを有し、該煙突ユニットは、ボイラ本体の上部と連接するように設置され、集塵器及び排気装置を備え、そのうち、該集塵器は、ボイラ本体と連接するように配置され、ボイラ本体からの熱エネルギー及び煙を案内して排出し、ボイラ本体内の圧力の高過ぎによる事故を防止し、該排気装置は、集塵器と連接するように配置され、集塵器に案内された熱エネルギー及び煙を外部へ排出することを特徴とする請求項３に記載の多段階式ボイラ熱交換装置。
前記熱交換チューブが縦方向に設置されるコイルチューブであることを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の多段階式ボイラ熱交換装置。
前記ボイラ本体が蒸気ボイラであることを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の多段階式ボイラ熱交換装置。
前記ボイラ本体が温水ボイラであることを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の多段階式ボイラ熱交換装置。
前記燃焼炉の炉座の一側に集灰タンクが配置され、該集灰タンクに燃焼炉で燃焼した灰を貯めることを特徴とする請求項１に記載の多段階式ボイラ熱交換装置。
前記少なくとも１つのボイラ仕組みはさらに、煙突ユニットを有し、該煙突ユニットは、ボイラ本体の上部と連接するように設置され、集塵器及び排気装置を備え、そのうち、該集塵器は、ボイラ本体と連接するように配置され、ボイラ本体からの熱エネルギー及び煙を案内して排出し、ボイラ本体内の圧力の高過ぎによる事故を防止し、該排気装置は、集塵器と連接するように配置され、集塵器に案内された熱エネルギー及び煙を外部へ排出することを特徴とする請求項１または２に記載の多段階式ボイラ熱交換装置。