JP2824619B2 - 角型多管式貫流ボイラー - Google Patents
角型多管式貫流ボイラーInfo
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- JP2824619B2 JP2824619B2 JP5246253A JP24625393A JP2824619B2 JP 2824619 B2 JP2824619 B2 JP 2824619B2 JP 5246253 A JP5246253 A JP 5246253A JP 24625393 A JP24625393 A JP 24625393A JP 2824619 B2 JP2824619 B2 JP 2824619B2
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- boiler
- water pipes
- burner
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Description
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、燃焼ガスを垂直水管
に対して交叉線方向に直線的に流通させる形式の角型多
管式貫流ボイラーに関するものである。
に対して交叉線方向に直線的に流通させる形式の角型多
管式貫流ボイラーに関するものである。
【0002】
【従来の技術】一般に、貫流ボイラー等の水管ボイラー
は、その構成要素として比較的大きな容積を占める燃焼
室を備えている。たとえば、小型の多管式貫流ボイラー
は、円筒型をなす水管組立体(缶体)をベースとして製
作されている。これは、水管を環状に配置し、その内部
を燃焼室とするのが燃焼ガスとの熱交換効率を良くする
ために望ましいと考えられていることによる。
は、その構成要素として比較的大きな容積を占める燃焼
室を備えている。たとえば、小型の多管式貫流ボイラー
は、円筒型をなす水管組立体(缶体)をベースとして製
作されている。これは、水管を環状に配置し、その内部
を燃焼室とするのが燃焼ガスとの熱交換効率を良くする
ために望ましいと考えられていることによる。
【0003】しかし、このような缶体構造とすると、ボ
イラーの設置場所や配置状態によっては比較的大きなス
ペースを占有することになり易いため、近年では、いわ
ゆる角型缶体構造をベースとした種々の多管式貫流ボイ
ラーが提案されている(たとえば、実開昭56−136
904号公報参照)。
イラーの設置場所や配置状態によっては比較的大きなス
ペースを占有することになり易いため、近年では、いわ
ゆる角型缶体構造をベースとした種々の多管式貫流ボイ
ラーが提案されている(たとえば、実開昭56−136
904号公報参照)。
【0004】また、近年では、環境汚染問題等により、
ボイラーからの有害燃焼排気物,とくにNOx,CO等
をさらに低減することが求められている。このような有
害燃焼排気物の低減化対策として、燃焼ガス温度,すな
わち燃焼火炎の温度を下げることにより、NOx,とく
にサーマルNOx(thermal NOx)の生成を
制御する方法並びに燃焼ガス温度を一定の温度範囲に保
つことにより、COをCO2に酸化させてCOの残留を
阻止する方法が知られている。より具体的には、実公昭
56−47477号公報に開示されているように、バー
ナ炎を水冷壁などに当てたり、また特公昭56−460
46号公報に開示されているように、旋回する空気流の
中心部で過剰濃度の混合気を燃焼させたりして、燃焼温
度を調整するものや、あるいはまた特開昭60−782
47号公報に開示されているように、バーナ近傍の冷体
物によって燃焼ガス温度(燃焼火炎の温度)を調整した
後、熱交換器までの間の断熱空気内でCOを酸化させる
もの等がある。この他、サーマルNOx低減化対策とし
ては、排気ガスを再循環させる形式のものが公知であ
る。
ボイラーからの有害燃焼排気物,とくにNOx,CO等
をさらに低減することが求められている。このような有
害燃焼排気物の低減化対策として、燃焼ガス温度,すな
わち燃焼火炎の温度を下げることにより、NOx,とく
にサーマルNOx(thermal NOx)の生成を
制御する方法並びに燃焼ガス温度を一定の温度範囲に保
つことにより、COをCO2に酸化させてCOの残留を
阻止する方法が知られている。より具体的には、実公昭
56−47477号公報に開示されているように、バー
ナ炎を水冷壁などに当てたり、また特公昭56−460
46号公報に開示されているように、旋回する空気流の
中心部で過剰濃度の混合気を燃焼させたりして、燃焼温
度を調整するものや、あるいはまた特開昭60−782
47号公報に開示されているように、バーナ近傍の冷体
物によって燃焼ガス温度(燃焼火炎の温度)を調整した
後、熱交換器までの間の断熱空気内でCOを酸化させる
もの等がある。この他、サーマルNOx低減化対策とし
ては、排気ガスを再循環させる形式のものが公知であ
る。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】さて、従来の角型缶体
構造のボイラー,たとえば前記実開昭56−13690
4号公報に開示されているようなボイラーにおける熱交
換は、燃焼室に続く炉内を第1,第2ガス通路に画成す
る一対の水管パネルによってのみ行われるため、伝熱面
面積が非常に少ないものとなっている。また、この水管
パネルは、水管を密着させて配置しているため、互いに
接触する水管同志の間に扇状の領域,いわゆる死水域が
形成され、この死水域においては水管パネル間に比べて
ガス流速が低下し、このために水管への熱伝達率が低
く、実際の熱伝達に有効な面積は一層少ないものとなっ
ており、熱効率を向上する点において問題がある。ま
た、前記のように、燃焼室に連なる第1ガス通路の他
に、燃焼ガスがこの第1ガス通路から反転して流れる第
2ガス通路を設ける必要があるため、缶体の小型化は難
しく、この点においても前記缶体自体による熱効率の向
上を図る上での障害ともなる。
構造のボイラー,たとえば前記実開昭56−13690
4号公報に開示されているようなボイラーにおける熱交
換は、燃焼室に続く炉内を第1,第2ガス通路に画成す
る一対の水管パネルによってのみ行われるため、伝熱面
面積が非常に少ないものとなっている。また、この水管
パネルは、水管を密着させて配置しているため、互いに
接触する水管同志の間に扇状の領域,いわゆる死水域が
形成され、この死水域においては水管パネル間に比べて
ガス流速が低下し、このために水管への熱伝達率が低
く、実際の熱伝達に有効な面積は一層少ないものとなっ
ており、熱効率を向上する点において問題がある。ま
た、前記のように、燃焼室に連なる第1ガス通路の他
に、燃焼ガスがこの第1ガス通路から反転して流れる第
2ガス通路を設ける必要があるため、缶体の小型化は難
しく、この点においても前記缶体自体による熱効率の向
上を図る上での障害ともなる。
【0006】そして、このボイラーにおいては、近年の
最重要課題である有害燃焼排気物,すなわちNOx,C
O等の低減については何等の対策も施されていない。す
なわち、バーナの前面には、燃焼室とこれに連なる第1
ガス通路とを設けてあり、全体としてバーナ前面に広い
空間が存在するため、バーナから噴出された燃料(予混
合気を含む)は、そのまま高温度で燃焼する。したがっ
て、この燃焼の際にサーマルNOxが発生し、またCO
2が熱解離してCOが発生すると云った問題が生じる。
最重要課題である有害燃焼排気物,すなわちNOx,C
O等の低減については何等の対策も施されていない。す
なわち、バーナの前面には、燃焼室とこれに連なる第1
ガス通路とを設けてあり、全体としてバーナ前面に広い
空間が存在するため、バーナから噴出された燃料(予混
合気を含む)は、そのまま高温度で燃焼する。したがっ
て、この燃焼の際にサーマルNOxが発生し、またCO
2が熱解離してCOが発生すると云った問題が生じる。
【0007】さらに、一般的に、バーナからの燃焼ガス
流は、水管への伝熱により下流側ほど温度が低下し、こ
れに伴なって体積が減少するため、前記のように単に水
管パネルを平行に配置した構造のボイラーでは、燃焼ガ
スの下流側において流速が低下し、伝熱効率が著しく低
下すると云う問題も生じる。
流は、水管への伝熱により下流側ほど温度が低下し、こ
れに伴なって体積が減少するため、前記のように単に水
管パネルを平行に配置した構造のボイラーでは、燃焼ガ
スの下流側において流速が低下し、伝熱効率が著しく低
下すると云う問題も生じる。
【0008】
【課題を解決するための手段】この発明は、上述課題を
解決するためになされたもので、一端側に予混合バーナ
を設け、他端側を燃焼ガス出口としたガス通路内に、前
記予混合バーナからの燃焼ガスの流通を許容する間隔を
もって、当該ガス通路のほぼ全域に亘って多数の水管を
設けた角型多管式貫流ボイラーであって、前記多数の水
管は、伝熱面密度の異なった複数群の水管群に構成さ
れ、これら複数群の水管群は、前記ガス通路内における
燃焼ガスの上流側から下流側に向けて、伝熱面密度の小
なるものから大なるものの順に配置されていることを特
徴とする。
解決するためになされたもので、一端側に予混合バーナ
を設け、他端側を燃焼ガス出口としたガス通路内に、前
記予混合バーナからの燃焼ガスの流通を許容する間隔を
もって、当該ガス通路のほぼ全域に亘って多数の水管を
設けた角型多管式貫流ボイラーであって、前記多数の水
管は、伝熱面密度の異なった複数群の水管群に構成さ
れ、これら複数群の水管群は、前記ガス通路内における
燃焼ガスの上流側から下流側に向けて、伝熱面密度の小
なるものから大なるものの順に配置されていることを特
徴とする。
【0009】
【0010】
【実施例】以下、この発明の具体的実施例を図面に基づ
いて詳細に説明する。図1および図2は、この発明に係
る角型多管式貫流ボイラーの第一実施例であって、図1
は缶体における各垂直水管の配列状態を示したものであ
り、また図2は各垂直水管と上下のヘッダとの連結状態
を示したものである。
いて詳細に説明する。図1および図2は、この発明に係
る角型多管式貫流ボイラーの第一実施例であって、図1
は缶体における各垂直水管の配列状態を示したものであ
り、また図2は各垂直水管と上下のヘッダとの連結状態
を示したものである。
【0011】図1および図2において、角型多管式貫流
ボイラーにおける缶体の外郭を形成する水管壁1は、直
管状の複数本の垂直水管1aを等間隔で配置してなるも
ので、隣合う垂直水管1a同志をフィン状部材6で連結
することにより、垂直水管1a同志の間隔を塞いだ状態
としてあり、矩形状とした1枚の壁部材として構成され
ている。これにより、この水管壁1は、缶体の外郭を画
成するとともに、伝熱面としての機能も具備している。
したがって、この水管壁1は、従来のボイラーのよう
に、ガス流速の低下に起因して熱伝達率が低下する領
域,いわゆる死水域が形成されない構成となっている。
これは、有効な熱伝達面積を充分に確保することにな
り、熱効率の向上に大きく寄与することになる。
ボイラーにおける缶体の外郭を形成する水管壁1は、直
管状の複数本の垂直水管1aを等間隔で配置してなるも
ので、隣合う垂直水管1a同志をフィン状部材6で連結
することにより、垂直水管1a同志の間隔を塞いだ状態
としてあり、矩形状とした1枚の壁部材として構成され
ている。これにより、この水管壁1は、缶体の外郭を画
成するとともに、伝熱面としての機能も具備している。
したがって、この水管壁1は、従来のボイラーのよう
に、ガス流速の低下に起因して熱伝達率が低下する領
域,いわゆる死水域が形成されない構成となっている。
これは、有効な熱伝達面積を充分に確保することにな
り、熱効率の向上に大きく寄与することになる。
【0012】そして、このように構成した水管壁1を2
枚、所要の間隔を保持した状態で対面させ、かつ両者が
互いにほぼ平行をなすように配置し、一対となった水管
壁1,1をそれぞれ構成する各垂直水管1a,1a,…
の上下端を、上下のヘッダ10,11にそれぞれ連結し
てある。なお、この実施例における上下のヘッダ10,
11は、図2に示すように、それぞれ前記水管壁1の長
手方向に対して左右に独立した構成となっており、これ
らの上部ヘッダ10同志および下部ヘッダ11同志をそ
れぞれ外部配管(図示省略)等によって連結し、それぞ
れ一体化してある。
枚、所要の間隔を保持した状態で対面させ、かつ両者が
互いにほぼ平行をなすように配置し、一対となった水管
壁1,1をそれぞれ構成する各垂直水管1a,1a,…
の上下端を、上下のヘッダ10,11にそれぞれ連結し
てある。なお、この実施例における上下のヘッダ10,
11は、図2に示すように、それぞれ前記水管壁1の長
手方向に対して左右に独立した構成となっており、これ
らの上部ヘッダ10同志および下部ヘッダ11同志をそ
れぞれ外部配管(図示省略)等によって連結し、それぞ
れ一体化してある。
【0013】前記一対の水管壁1,1の長手方向の一端
側には、予混合バーナ等のバーナ5が設けられており、
また他端側には排ガス出口8が設けられている。この結
果、前記一対の水管壁1,1と前記上下のヘッダ10,
11とにより、バーナ5からの燃焼ガスが実質上直線的
に通過するガス通路9を形成している。
側には、予混合バーナ等のバーナ5が設けられており、
また他端側には排ガス出口8が設けられている。この結
果、前記一対の水管壁1,1と前記上下のヘッダ10,
11とにより、バーナ5からの燃焼ガスが実質上直線的
に通過するガス通路9を形成している。
【0014】このガス通路9内には、前記バーナ5から
の燃焼ガスの流通を許容する間隔をもって、多数の垂直
水管2a,2a,…,3a,3a,…,4a,4a,…
が挿設されている。この際、各垂直水管2a,3a,4
aの相互の間隔は、前記燃焼ガスと各垂直水管2a,3
a,4aとの対流伝熱効率を向上させるためには、なる
べく狭く設定するのが好ましいが、極端に狭くすると、
各垂直水管2a,3a,4a回りのガス流速が速くなり
すぎて圧力損失が大きくなり、逆に極端に広くすると、
ガス流速が遅くなって前記対流伝熱効率が低下し、さら
に挿設する垂直水管2a,3a,4aの本数も減少せざ
るを得ず、これは伝熱面積が減少することとなり、した
がって伝熱量自体も減少することとなる。この点におい
て、各垂直水管2a,3a,4aの相互の間隔は、図1
に示すように、たとえば垂直水管(2a,3a,4a)
の直径以下とするのが好ましい。
の燃焼ガスの流通を許容する間隔をもって、多数の垂直
水管2a,2a,…,3a,3a,…,4a,4a,…
が挿設されている。この際、各垂直水管2a,3a,4
aの相互の間隔は、前記燃焼ガスと各垂直水管2a,3
a,4aとの対流伝熱効率を向上させるためには、なる
べく狭く設定するのが好ましいが、極端に狭くすると、
各垂直水管2a,3a,4a回りのガス流速が速くなり
すぎて圧力損失が大きくなり、逆に極端に広くすると、
ガス流速が遅くなって前記対流伝熱効率が低下し、さら
に挿設する垂直水管2a,3a,4aの本数も減少せざ
るを得ず、これは伝熱面積が減少することとなり、した
がって伝熱量自体も減少することとなる。この点におい
て、各垂直水管2a,3a,4aの相互の間隔は、図1
に示すように、たとえば垂直水管(2a,3a,4a)
の直径以下とするのが好ましい。
【0015】そして、前記各垂直水管2a,3a,4a
は、前記間隔を保持して前記ガス通路9のほぼ全域に亘
って挿設されている。このように、前記ガス通路9内の
ほぼ全域に亘って挿設された各垂直水管2a,3a,4
aの上下端は、前記両水管壁1,1を構成する垂直水管
1a,1a,…と同様、前記上下のヘッダ10,11に
それぞれ連結してある。また、前記バーナ5と対面する
垂直水管2aは、前記バーナ5に比較的近接した位置に
配置されており、前記バーナ5とこれに対面する垂直水
管2aとの間隔もきわめて小さいものとなっている。す
なわち、この実施例においては、前記ガス通路9内にお
ける各垂直水管2a,3a,4aの配置密度は、図1に
示すように、各垂直水管2a,3a,4aの相互の間隔
の点から比較的密な状態で配置されていることになる。
は、前記間隔を保持して前記ガス通路9のほぼ全域に亘
って挿設されている。このように、前記ガス通路9内の
ほぼ全域に亘って挿設された各垂直水管2a,3a,4
aの上下端は、前記両水管壁1,1を構成する垂直水管
1a,1a,…と同様、前記上下のヘッダ10,11に
それぞれ連結してある。また、前記バーナ5と対面する
垂直水管2aは、前記バーナ5に比較的近接した位置に
配置されており、前記バーナ5とこれに対面する垂直水
管2aとの間隔もきわめて小さいものとなっている。す
なわち、この実施例においては、前記ガス通路9内にお
ける各垂直水管2a,3a,4aの配置密度は、図1に
示すように、各垂直水管2a,3a,4aの相互の間隔
の点から比較的密な状態で配置されていることになる。
【0016】また、前記ガス通路9内に挿設された各重
直水管2a,3a,4aのうち、前記一対の水管壁1,
1に隣接する各垂直水管は、図1に示すように、前記両
水管壁1,1を構成する垂直水管1a,1a,…とそれ
ぞれ千鳥状配列となるように配置してある。このような
配列とすることにより、前記両水管壁1,1と前記両ヘ
ッダ10,11および前記各垂直水管2a,3a,4a
とにより構成される水管組立体20の横幅(図1におけ
る左右方向の幅)を縮小することができるとともに、水
管組立体20について定められた横幅(これは前記両ヘ
ッダ10,11の断面積に関する規定に基づいて設定さ
れる。)内により多くの垂直水管を挿設することができ
る。
直水管2a,3a,4aのうち、前記一対の水管壁1,
1に隣接する各垂直水管は、図1に示すように、前記両
水管壁1,1を構成する垂直水管1a,1a,…とそれ
ぞれ千鳥状配列となるように配置してある。このような
配列とすることにより、前記両水管壁1,1と前記両ヘ
ッダ10,11および前記各垂直水管2a,3a,4a
とにより構成される水管組立体20の横幅(図1におけ
る左右方向の幅)を縮小することができるとともに、水
管組立体20について定められた横幅(これは前記両ヘ
ッダ10,11の断面積に関する規定に基づいて設定さ
れる。)内により多くの垂直水管を挿設することができ
る。
【0017】以上のように構成した水管組立体20によ
れば、前記バーナ5からの燃焼ガスの流通経路、すなわ
ち前記ガス通路9を直線状に比較的長いものとして形成
することができ、前記燃焼ガスが最後尾の垂直水管4a
を通過するまでに要する時間が比較的長いものとなる。
すなわち、前記水管組立体20内における前記燃焼ガス
の滞留時間が比較的長くなり、前記燃焼ガスは前記ガス
通路9内において前記各垂直水管1a,2a,3a,4
aと順次対流伝熱を行い、これによりその温度が徐々に
低下する。したがって、前記ガス通路9の全体において
局所的に高温となる箇所がなく、NOx,とくにサーマ
ルNOxの発生をより効果的に抑制することができると
ともに、酸化したCO2が熱解離によりCOを再び生成
することがない。
れば、前記バーナ5からの燃焼ガスの流通経路、すなわ
ち前記ガス通路9を直線状に比較的長いものとして形成
することができ、前記燃焼ガスが最後尾の垂直水管4a
を通過するまでに要する時間が比較的長いものとなる。
すなわち、前記水管組立体20内における前記燃焼ガス
の滞留時間が比較的長くなり、前記燃焼ガスは前記ガス
通路9内において前記各垂直水管1a,2a,3a,4
aと順次対流伝熱を行い、これによりその温度が徐々に
低下する。したがって、前記ガス通路9の全体において
局所的に高温となる箇所がなく、NOx,とくにサーマ
ルNOxの発生をより効果的に抑制することができると
ともに、酸化したCO2が熱解離によりCOを再び生成
することがない。
【0018】さて、図1に示した実施例についてさらに
説明すると、前記各垂直水管2a,3a,4aは、前記
水管壁1,1間にその長手方向に沿って2列状態で、前
記バーナ5側から前記排ガス出口8側に向けて所定本数
ずつ等間隔で配列してあり、その各々の垂直水管は、上
流側から裸管2a,ヒレ付管3a,エロフィン管4aと
している。そして、これらの各垂直水管2a,3a,4
aは、伝熱面密度(燃焼ガスの単位流路長さ当りの伝熱
面面積)の異なった3つの水管群2,3,4を構成し、
これら第1〜第3水管群2,3,4は、前記ガス通路9
内において前記バーナ5側から前記排ガス出口8側に向
けて、伝熱面密度の小なるものから大なるものの順に配
置している。
説明すると、前記各垂直水管2a,3a,4aは、前記
水管壁1,1間にその長手方向に沿って2列状態で、前
記バーナ5側から前記排ガス出口8側に向けて所定本数
ずつ等間隔で配列してあり、その各々の垂直水管は、上
流側から裸管2a,ヒレ付管3a,エロフィン管4aと
している。そして、これらの各垂直水管2a,3a,4
aは、伝熱面密度(燃焼ガスの単位流路長さ当りの伝熱
面面積)の異なった3つの水管群2,3,4を構成し、
これら第1〜第3水管群2,3,4は、前記ガス通路9
内において前記バーナ5側から前記排ガス出口8側に向
けて、伝熱面密度の小なるものから大なるものの順に配
置している。
【0019】この構成により、前記バーナ5からの燃焼
ガスは、前記ガス通路9内を、裸管2aからなる第1水
管群2,ヒレ付管3aからなる第2水管群3およびエロ
フィン管4aからなる第3水管群4に対して対流伝熱を
行いながら通過し、前記排ガス出口8からエコノマイザ
(図示省略)を介して,あるいは直接煙突(図示省略)
から流出する。したがって、燃焼ガスは、前記のよう
に、上流側では高温で体積も大きいが、下流側では前記
各垂直水管2a,3a,4aへの対流伝熱により低温と
なり、体積が減少して伝熱効率も低下する。しかしなが
ら、この発明においては、下流側ほど伝熱面密度を高め
ているため、前記各垂直水管2a,3a,4aにおける
伝熱量は、上流側の垂直水管2aから下流側の垂直水管
4aに亘って低下することはなく、全体的にほぼ均一と
なり、燃焼ガスの温度も徐々に低下することになる。
ガスは、前記ガス通路9内を、裸管2aからなる第1水
管群2,ヒレ付管3aからなる第2水管群3およびエロ
フィン管4aからなる第3水管群4に対して対流伝熱を
行いながら通過し、前記排ガス出口8からエコノマイザ
(図示省略)を介して,あるいは直接煙突(図示省略)
から流出する。したがって、燃焼ガスは、前記のよう
に、上流側では高温で体積も大きいが、下流側では前記
各垂直水管2a,3a,4aへの対流伝熱により低温と
なり、体積が減少して伝熱効率も低下する。しかしなが
ら、この発明においては、下流側ほど伝熱面密度を高め
ているため、前記各垂直水管2a,3a,4aにおける
伝熱量は、上流側の垂直水管2aから下流側の垂直水管
4aに亘って低下することはなく、全体的にほぼ均一と
なり、燃焼ガスの温度も徐々に低下することになる。
【0020】この結果、前述したような構造の缶体で、
燃焼面負荷が600〜1200×104Kcal/m2
hのバーナを用いた場合、図中A点で約1200℃,B
点で約550℃,C点で約370℃という結果が得られ
ている。従って、この発明の缶体においては、上流側の
伝熱面密度の小なる水管群においても、燃焼ガス温度が
低くおさえられ、NOx特にthermal NOxの
発生が防止でき、しかも上流側においても燃焼ガス温度
が1200℃程度であるため、COが発生していても上
流側でCO2に酸化されてしまい、以下下流側では徐々
に温度が下がるため、CO2が再び分離してCOとなる
のも防止できる。
燃焼面負荷が600〜1200×104Kcal/m2
hのバーナを用いた場合、図中A点で約1200℃,B
点で約550℃,C点で約370℃という結果が得られ
ている。従って、この発明の缶体においては、上流側の
伝熱面密度の小なる水管群においても、燃焼ガス温度が
低くおさえられ、NOx特にthermal NOxの
発生が防止でき、しかも上流側においても燃焼ガス温度
が1200℃程度であるため、COが発生していても上
流側でCO2に酸化されてしまい、以下下流側では徐々
に温度が下がるため、CO2が再び分離してCOとなる
のも防止できる。
【0021】ここで、前記バーナ5として、予混合バー
ナを用いた場合の具体例について、さらに説明すると、
この予混合バーナに空気比1.3の予混合気を供給して
燃焼させた場合、NOxは、従来のものに比べて1/3
から1/2程度まで低減し、またCOは、十数ppm以
下までに低減するという結果が得られた。このNOx,
CO値は、排ガス循環装置付きのボイラーで循環率を1
0%としたものと同等であるが、この実施例において
は、全く循環させず、1方向にのみ燃焼ガスを流通させ
る形式でこのような有害燃焼排気物の低減作用があり、
しかも排ガス循環用の複雑な配管が不要で、構造がきわ
めてシンプルになる。
ナを用いた場合の具体例について、さらに説明すると、
この予混合バーナに空気比1.3の予混合気を供給して
燃焼させた場合、NOxは、従来のものに比べて1/3
から1/2程度まで低減し、またCOは、十数ppm以
下までに低減するという結果が得られた。このNOx,
CO値は、排ガス循環装置付きのボイラーで循環率を1
0%としたものと同等であるが、この実施例において
は、全く循環させず、1方向にのみ燃焼ガスを流通させ
る形式でこのような有害燃焼排気物の低減作用があり、
しかも排ガス循環用の複雑な配管が不要で、構造がきわ
めてシンプルになる。
【0022】なお、この具体例において、前記バーナ5
として予混合バーナを用いた場合について説明したが、
この理由を説明すると、つぎのとおりである。すなわ
ち、拡散燃焼バーナ,予混合バーナのいずれにしても、
燃焼の前段階として、燃料と空気との混合過程を経る必
要があるが、拡散燃焼バーナにあっては、燃料と空気と
の混合に供する領域あるいは空間と同時に時間が必要で
ある。したがって、拡散燃焼バーナにおいては、燃焼の
初期段階では燃料と空気との混合の不均一を招く可能性
を伴い、これは同時に局部的高温部分の生成,すなわち
NOxの増大と、COが発生し易い状況を作り出すこと
になる。この結果、とくにCOの酸化については、酸化
するための高温領域を必要とするが、この高温領域を採
れない場合にはCOの排出量が多くなり、また高温領域
を設けるとすると缶体の奥行きが長くなり、缶体の大型
化を招くことになる。
として予混合バーナを用いた場合について説明したが、
この理由を説明すると、つぎのとおりである。すなわ
ち、拡散燃焼バーナ,予混合バーナのいずれにしても、
燃焼の前段階として、燃料と空気との混合過程を経る必
要があるが、拡散燃焼バーナにあっては、燃料と空気と
の混合に供する領域あるいは空間と同時に時間が必要で
ある。したがって、拡散燃焼バーナにおいては、燃焼の
初期段階では燃料と空気との混合の不均一を招く可能性
を伴い、これは同時に局部的高温部分の生成,すなわち
NOxの増大と、COが発生し易い状況を作り出すこと
になる。この結果、とくにCOの酸化については、酸化
するための高温領域を必要とするが、この高温領域を採
れない場合にはCOの排出量が多くなり、また高温領域
を設けるとすると缶体の奥行きが長くなり、缶体の大型
化を招くことになる。
【0023】これに対して、予混合バーナにあっては、
事前に燃料と空気とが混合されているため、混合過程
(すなわち、拡散燃焼バーナにおいて必要とされている
領域あるいは空間と時間の点)をパスして即座に燃焼工
程に移行することになり、局部的高温部分を生成するこ
となく,すなわちNOxの生成量の少ない比較的良好な
燃焼を行うことができ、また上流側でCOが発生したと
しても、下流側でCOの酸化が行われるので、奥行きが
比較的短くてもCOの排出量を低減することができると
云う知見に基づいている。この点について、さらに付言
すると、この発明のような水管組立体20に用いる前記
バーナ5として予混合バーナが、缶体のコンパクト化の
点および有害燃焼排気物低減化対策の点において、きわ
めて効果的なものであると云う知見に基づいている。
事前に燃料と空気とが混合されているため、混合過程
(すなわち、拡散燃焼バーナにおいて必要とされている
領域あるいは空間と時間の点)をパスして即座に燃焼工
程に移行することになり、局部的高温部分を生成するこ
となく,すなわちNOxの生成量の少ない比較的良好な
燃焼を行うことができ、また上流側でCOが発生したと
しても、下流側でCOの酸化が行われるので、奥行きが
比較的短くてもCOの排出量を低減することができると
云う知見に基づいている。この点について、さらに付言
すると、この発明のような水管組立体20に用いる前記
バーナ5として予混合バーナが、缶体のコンパクト化の
点および有害燃焼排気物低減化対策の点において、きわ
めて効果的なものであると云う知見に基づいている。
【0024】つぎに、この発明に係る角型多管式貫流ボ
イラーの第二実施例を示した図3について説明する。図
3の実施例においては、前記両水管壁1,1は、ボイラ
ー缶体のほぼ中程までの長さとし、かつ下流側の横幅
(図3における左右方向の幅)を狭くしてある。そし
て、この両水管壁1,1間には、直列に裸管の垂直水管
2aを配列してなる水管群2を配置している。この水管
群2より下流側には、たとえば図示の実施例のごとく、
前記両水管壁1,1の下流端にそれぞれ連続した状態
で、かつ上流側に形成されたガス通路9に連なるガス通
路9を形成するように、断熱壁7を両側にそれぞれ配置
し、この両断熱壁7,7間に、2列配置のエロフィン管
4aからなる水管群4を配置している。
イラーの第二実施例を示した図3について説明する。図
3の実施例においては、前記両水管壁1,1は、ボイラ
ー缶体のほぼ中程までの長さとし、かつ下流側の横幅
(図3における左右方向の幅)を狭くしてある。そし
て、この両水管壁1,1間には、直列に裸管の垂直水管
2aを配列してなる水管群2を配置している。この水管
群2より下流側には、たとえば図示の実施例のごとく、
前記両水管壁1,1の下流端にそれぞれ連続した状態
で、かつ上流側に形成されたガス通路9に連なるガス通
路9を形成するように、断熱壁7を両側にそれぞれ配置
し、この両断熱壁7,7間に、2列配置のエロフィン管
4aからなる水管群4を配置している。
【0025】この第二実施例においても、前記第一実施
例(図1および図2)と同様に、燃焼ガスの流通方向上
流側から下流側に向けて、単位流路長さ当りの伝熱面面
積が増加しており、したがって前記のごとく、水管組立
体,すなわち缶体自体による伝熱効率の向上や、N
Ox,CO等の有害排気物の低減を効果的に図ることが
できる。
例(図1および図2)と同様に、燃焼ガスの流通方向上
流側から下流側に向けて、単位流路長さ当りの伝熱面面
積が増加しており、したがって前記のごとく、水管組立
体,すなわち缶体自体による伝熱効率の向上や、N
Ox,CO等の有害排気物の低減を効果的に図ることが
できる。
【0026】
【発明の効果】以上説明したように、この発明に係る角
型多管式貫流ボイラーは、燃焼ガス流通方向の上流側か
ら下流側に向けて、順次伝熱面密度を増加させた水管群
を配列したことにより、燃焼ガスからの熱伝達を上流側
から下流側まで略均一化させることができて、局所的な
熱伝達効率の低下を防止できる。このため、ボイラー自
体の効率の向上が図れ、ランニングコストの低減も可能
となる。又、この発明のボイラーでは、燃焼ガスが比較
的均一に温度低下しながら通過し、その温度を低く抑え
られるため、NOxやCO等の有害排気物の発生がほと
んどなく、公害対策上も有利である。更に、この発明の
ボイラーは、横幅の縮小が容易に行えるから同一効率で
比較した場合の全体の大きさを縮小し、設置スペースの
削減を可能にし、同一スペースでも多くのボイラーが設
置できるため、近年、効率化のために賞用されている多
缶設置システムに対して極めて有効なボイラーを提供す
ることができる。
型多管式貫流ボイラーは、燃焼ガス流通方向の上流側か
ら下流側に向けて、順次伝熱面密度を増加させた水管群
を配列したことにより、燃焼ガスからの熱伝達を上流側
から下流側まで略均一化させることができて、局所的な
熱伝達効率の低下を防止できる。このため、ボイラー自
体の効率の向上が図れ、ランニングコストの低減も可能
となる。又、この発明のボイラーでは、燃焼ガスが比較
的均一に温度低下しながら通過し、その温度を低く抑え
られるため、NOxやCO等の有害排気物の発生がほと
んどなく、公害対策上も有利である。更に、この発明の
ボイラーは、横幅の縮小が容易に行えるから同一効率で
比較した場合の全体の大きさを縮小し、設置スペースの
削減を可能にし、同一スペースでも多くのボイラーが設
置できるため、近年、効率化のために賞用されている多
缶設置システムに対して極めて有効なボイラーを提供す
ることができる。
【0027】
【0028】
【0029】
【0030】
【図1】この発明に係る角型多管式貫流ボイラーの第一
実施例を示す概略的な横断面説明図である。
実施例を示す概略的な横断面説明図である。
【図2】図1の水管組立体をバーナ側から見た一部破断
した正面説明図で、バーナを省略して図示している。
した正面説明図で、バーナを省略して図示している。
【図3】この発明に係る角型多管式貫流ボイラーの第二
実施例を示す概略的な横断面説明図である。
実施例を示す概略的な横断面説明図である。
1 水管壁 1a 垂直水管 2 第1水管群 2a 垂直水管(裸管) 3 第2水管群 3a 垂直水管(ヒレ付管) 4 第3水管群 4a 垂直水管(エロフィン管) 5 バーナ 6 フィン状部材 7 断熱壁 8 排ガス出口 9 ガス通路 10 上部ヘッダ 11 下部ヘッダ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 田井 誠二 愛媛県松山市堀江町7番地 三浦工業株 式会社 内 (56)参考文献 特開 昭60−205105(JP,A) 実公 昭39−1002(JP,Y1) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) F22B 21/04
Claims (3)
- 【請求項1】 一端側に予混合バーナを設け、他端側を
燃焼ガス出口としたガス通路内に、前記予混合バーナか
らの燃焼ガスの流通を許容する間隔をもって、当該ガス
通路のほぼ全域に亘って多数の水管を設けた角型多管式
貫流ボイラーであって、 前記多数の水管は、伝熱面密度の異なった複数群の水管
群に構成され、 これら複数群の水管群は、前記ガス通路内における燃焼
ガスの上流側から下流側に向けて、伝熱面密度の小なる
ものから大なるものの順に配置されていることを特徴と
する角型多管式貫流ボイラー。 - 【請求項2】 複数本の水管(1a)を2列に整列配置
すると共に、各列の隣り合う水管同志をフィン状部材
(6)で連結して一対の水管壁(1,1)を形成し、 前記一対の水管壁(1,1)は、前記複数群の水管群
(2a,3a,4a)の少なくとも一部を取り囲んでい
ることを特徴とする請求項1に記載の角型多管式貫流ボ
イラー。 - 【請求項3】 前記水管壁(1,1)を構成する複数本
の水管(1a)と、前記水管壁(1,1)の内側に位置
する水管とが千鳥配置となっていることを特徴とする請
求項2に記載の角型多管式貫流ボイラー。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5246253A JP2824619B2 (ja) | 1993-09-06 | 1993-09-06 | 角型多管式貫流ボイラー |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5246253A JP2824619B2 (ja) | 1993-09-06 | 1993-09-06 | 角型多管式貫流ボイラー |
Related Child Applications (3)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP32963993A Division JP3180938B2 (ja) | 1993-11-30 | 1993-11-30 | 水管ボイラー及びその燃焼方法 |
JP32964093A Division JPH0835603A (ja) | 1988-08-12 | 1993-11-30 | 水管ボイラー |
JP32964193A Division JPH0835604A (ja) | 1993-11-30 | 1993-11-30 | 水管ボイラー |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH07180801A JPH07180801A (ja) | 1995-07-18 |
JP2824619B2 true JP2824619B2 (ja) | 1998-11-11 |
Family
ID=17145778
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP5246253A Expired - Lifetime JP2824619B2 (ja) | 1993-09-06 | 1993-09-06 | 角型多管式貫流ボイラー |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2824619B2 (ja) |
Family Cites Families (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS60205105A (ja) * | 1984-03-28 | 1985-10-16 | 株式会社平川鉄工所 | 平面火炎バ−ナを有する加熱器 |
-
1993
- 1993-09-06 JP JP5246253A patent/JP2824619B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH07180801A (ja) | 1995-07-18 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 19970304 |
|
EXPY | Cancellation because of completion of term |