JPH0791601A - 水管ボイラ - Google Patents
水管ボイラInfo
- Publication number
- JPH0791601A JPH0791601A JP25938293A JP25938293A JPH0791601A JP H0791601 A JPH0791601 A JP H0791601A JP 25938293 A JP25938293 A JP 25938293A JP 25938293 A JP25938293 A JP 25938293A JP H0791601 A JPH0791601 A JP H0791601A
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- JP
- Japan
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- water
- combustion
- secondary air
- water pipe
- burner
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 安全性が高く、比較的複雑な高温耐力構造及
びガスリーク耐力構造を必要とせず、NOx生成の少な
い水管ボイラを提供することを目的とする。 【構成】 一対の水管壁3、3によって画成される燃焼
・熱交換区域Nの一側に配置され空気比1以下の混合気
が供給される部分予混合バーナ2と、互いに略平行で所
定の間隔を存してバーナ2からの燃焼火炎と交叉するよ
うに設けられる多数の水管4からなる水管群とを備え、
水管壁3の上流側部分の外側にこれと間隔を存して隔壁
部材8を配置して2次空気流通路12を形成し、この2
次空気流通路12を空気供給源に接続すると共に、水管
壁3の水管6、6間に2次空気流出孔13を形成したこ
とを特徴とする。
びガスリーク耐力構造を必要とせず、NOx生成の少な
い水管ボイラを提供することを目的とする。 【構成】 一対の水管壁3、3によって画成される燃焼
・熱交換区域Nの一側に配置され空気比1以下の混合気
が供給される部分予混合バーナ2と、互いに略平行で所
定の間隔を存してバーナ2からの燃焼火炎と交叉するよ
うに設けられる多数の水管4からなる水管群とを備え、
水管壁3の上流側部分の外側にこれと間隔を存して隔壁
部材8を配置して2次空気流通路12を形成し、この2
次空気流通路12を空気供給源に接続すると共に、水管
壁3の水管6、6間に2次空気流出孔13を形成したこ
とを特徴とする。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、NOx(窒素酸化
物)及びCO(一酸化炭素)の排出濃度を減少させる貫
流ボイラ、自然循環式水管ボイラ、強制循環式水管ボイ
ラ等の水管ボイラに関するものである。
物)及びCO(一酸化炭素)の排出濃度を減少させる貫
流ボイラ、自然循環式水管ボイラ、強制循環式水管ボイ
ラ等の水管ボイラに関するものである。
【0002】
【従来の技術】近年では、環境汚染問題等により、ボイ
ラにおいても有害燃焼排気物、特にNOx,CO等の一
層の排出濃度の低減が求められている。このような有害
燃焼排気物の排出濃度の低減化対策は種々提案されてい
る。その低減化対策を施した水管ボイラとして、互いに
略平行に、且つ間隔を存して燃焼火炎の流通方向に沿っ
て配置した複数の水管及び隣接する水管同士を連結する
フィン状部材から構成した一対の水管壁と、この水管壁
によって画成される燃焼・熱交換区域の一側に配置され
る予混合バーナと、前記燃焼・熱交換区域の他側に設け
た燃焼排ガス出口手段と、互いに略平行で所定の間隔を
存して前記バーナ手段からの燃焼火炎と交叉するように
設けられる多数の水管からなる水管群とを備えた高効
率、コンパクトで、NOxの排出量の少ない角型缶体を
有する多管式貫流ボイラが提案されている。
ラにおいても有害燃焼排気物、特にNOx,CO等の一
層の排出濃度の低減が求められている。このような有害
燃焼排気物の排出濃度の低減化対策は種々提案されてい
る。その低減化対策を施した水管ボイラとして、互いに
略平行に、且つ間隔を存して燃焼火炎の流通方向に沿っ
て配置した複数の水管及び隣接する水管同士を連結する
フィン状部材から構成した一対の水管壁と、この水管壁
によって画成される燃焼・熱交換区域の一側に配置され
る予混合バーナと、前記燃焼・熱交換区域の他側に設け
た燃焼排ガス出口手段と、互いに略平行で所定の間隔を
存して前記バーナ手段からの燃焼火炎と交叉するように
設けられる多数の水管からなる水管群とを備えた高効
率、コンパクトで、NOxの排出量の少ない角型缶体を
有する多管式貫流ボイラが提案されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、こうし
た従来構造のボイラにおいては、高負荷燃焼の全一次空
気式予混合バーナを用いているために、次のような課題
がある。即ち、逆火のおそれが有りこの対策を施す必要
がある、バーナ近傍が高温となるためバーナ近傍を高温
耐力構造とする必要がある、ガスリーク耐力構造とする
必要がある点から構造が複雑となと共にコストが高くな
る。
た従来構造のボイラにおいては、高負荷燃焼の全一次空
気式予混合バーナを用いているために、次のような課題
がある。即ち、逆火のおそれが有りこの対策を施す必要
がある、バーナ近傍が高温となるためバーナ近傍を高温
耐力構造とする必要がある、ガスリーク耐力構造とする
必要がある点から構造が複雑となと共にコストが高くな
る。
【0004】本発明の目的は、安全性が高く、比較的複
雑な高温耐力構造及びガスリーク耐力構造を必要とせ
ず、NOx排出量の少ない水管ボイラを提供することを
目的とする。
雑な高温耐力構造及びガスリーク耐力構造を必要とせ
ず、NOx排出量の少ない水管ボイラを提供することを
目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】この発明は、上記の課題
を解決するためになされたものであって、互いに略並行
に、且つ間隔を存して燃焼火炎の流通方向に沿って配置
した複数の水管を含む一対の水管壁と、この水管壁によ
って画成される燃焼・熱交換区域の一側に配置されるバ
ーナ手段と、前記燃焼・熱交換区域の他側に設けた燃焼
排ガス出口手段と、互いに略平行で所定の間隔を存して
前記バーナ手段からの燃焼火炎と交叉するように設けら
れる多数の水管からなる水管群とを備えるものにおい
て、前記バーナ手段を空気比1以下の混合気が供給され
る部分予混合バーナとし、前記水管壁の上流側部分の外
側にこの水管壁と間隔を存して隔壁部材を配置して2次
空気流通路を形成し、この2次空気流通路を空気供給源
に接続すると共に、前記2次空気流通路に面する前記水
管壁の水管間に2次空気流出孔を形成したことを特徴と
する。
を解決するためになされたものであって、互いに略並行
に、且つ間隔を存して燃焼火炎の流通方向に沿って配置
した複数の水管を含む一対の水管壁と、この水管壁によ
って画成される燃焼・熱交換区域の一側に配置されるバ
ーナ手段と、前記燃焼・熱交換区域の他側に設けた燃焼
排ガス出口手段と、互いに略平行で所定の間隔を存して
前記バーナ手段からの燃焼火炎と交叉するように設けら
れる多数の水管からなる水管群とを備えるものにおい
て、前記バーナ手段を空気比1以下の混合気が供給され
る部分予混合バーナとし、前記水管壁の上流側部分の外
側にこの水管壁と間隔を存して隔壁部材を配置して2次
空気流通路を形成し、この2次空気流通路を空気供給源
に接続すると共に、前記2次空気流通路に面する前記水
管壁の水管間に2次空気流出孔を形成したことを特徴と
する。
【0006】
【作用】上記手段によれば、バーナ手段から空気比1以
下の混合ガスが噴出され、先ず燃料過剰の低NOx燃焼
が行われ、次いでその燃料過剰燃焼領域の周辺に2次空
気流通路、水管壁の2次空気流出孔を経て、2次空気が
上流側から下流側へ順次供給されて、最終的に適正空気
比での燃焼が行われる。そして、バーナ手段からの燃焼
火炎は水管群によって冷却され、2段燃焼と水管群によ
る冷却とによってNOxの生成量が減少する。
下の混合ガスが噴出され、先ず燃料過剰の低NOx燃焼
が行われ、次いでその燃料過剰燃焼領域の周辺に2次空
気流通路、水管壁の2次空気流出孔を経て、2次空気が
上流側から下流側へ順次供給されて、最終的に適正空気
比での燃焼が行われる。そして、バーナ手段からの燃焼
火炎は水管群によって冷却され、2段燃焼と水管群によ
る冷却とによってNOxの生成量が減少する。
【0007】
【実施例】図1は、この発明に係る燃焼装置を水管式ボ
イラの一種である多管式貫流ボイラに適用した実施例の
缶体の横断面を示す概略構成図である。尚、本明細書で
用いる「燃焼火炎」とは現在燃焼反応を起こしている最
中の高温ガスを言い、この高温ガス中には燃焼を完了し
ていない可燃性予混合ガスと燃焼によって生成された燃
焼済みガスとを含む。又、燃焼火炎は燃焼ガスと言い換
えてもよい。
イラの一種である多管式貫流ボイラに適用した実施例の
缶体の横断面を示す概略構成図である。尚、本明細書で
用いる「燃焼火炎」とは現在燃焼反応を起こしている最
中の高温ガスを言い、この高温ガス中には燃焼を完了し
ていない可燃性予混合ガスと燃焼によって生成された燃
焼済みガスとを含む。又、燃焼火炎は燃焼ガスと言い換
えてもよい。
【0008】図1を参照して、多管式貫流ボイラの角型
缶体1は、後記バーナ手段2から噴出される燃焼火炎の
流通方向(缶体の長手方向)に沿って配置した垂直の水
管壁(以下、単に管壁と称する)3、3と、互いに略平
行であって所定間隔を存して燃焼火炎と交叉するように
上記管壁3、3間に配列される多数の略垂直水管4、4
・・・(これら水管は水管群を構成する)と、上記管壁
3、3間の一側開口部に配設した部分予混合、即ち空気
比1以下、例えば0.8程度の混合気(燃料ガスと燃焼
空気の混合気体)が供給される部分予混合のバーナ手段
2と、上記管壁3、3間の他側開口部に形成した燃焼排
ガス出口5等から構成される。前記管壁3、3は燃焼・
熱交換区域Nを画成する。前記燃焼排ガス出口5は燃焼
・熱交換区域Nの反バーナ側端部に設ければ良く、例え
ば管壁3の一部を削除開口して形成することが出来る。
缶体1は、後記バーナ手段2から噴出される燃焼火炎の
流通方向(缶体の長手方向)に沿って配置した垂直の水
管壁(以下、単に管壁と称する)3、3と、互いに略平
行であって所定間隔を存して燃焼火炎と交叉するように
上記管壁3、3間に配列される多数の略垂直水管4、4
・・・(これら水管は水管群を構成する)と、上記管壁
3、3間の一側開口部に配設した部分予混合、即ち空気
比1以下、例えば0.8程度の混合気(燃料ガスと燃焼
空気の混合気体)が供給される部分予混合のバーナ手段
2と、上記管壁3、3間の他側開口部に形成した燃焼排
ガス出口5等から構成される。前記管壁3、3は燃焼・
熱交換区域Nを画成する。前記燃焼排ガス出口5は燃焼
・熱交換区域Nの反バーナ側端部に設ければ良く、例え
ば管壁3の一部を削除開口して形成することが出来る。
【0009】上記管壁3、3は、この実施例では、それ
ぞれ複数本の水管6、6・・・を適宜の間隔をおいて燃
焼火炎の流通方向に並んで配置し、各水管6、6・・・
の隙間を、これら水管6、6・・・の軸線方向に沿って
延びる平板状のフィン状部材7、7・・・で閉鎖した構
成のものである。これら管壁3、3は、実質上互いに平
行をなすように適宜の間隔をおいて配置され、各管壁
3、3の外側にはこれと間隔を存して隔壁8、8を取り
付けている。
ぞれ複数本の水管6、6・・・を適宜の間隔をおいて燃
焼火炎の流通方向に並んで配置し、各水管6、6・・・
の隙間を、これら水管6、6・・・の軸線方向に沿って
延びる平板状のフィン状部材7、7・・・で閉鎖した構
成のものである。これら管壁3、3は、実質上互いに平
行をなすように適宜の間隔をおいて配置され、各管壁
3、3の外側にはこれと間隔を存して隔壁8、8を取り
付けている。
【0010】前記水管壁3、3と隔壁8、8との間の通
路(空間)は別の隔壁9、9によって上流側10Aと下
流側10Bとに仕切られ、上流側部分10Aの上流側端
部を図示しない送風機(燃焼用空気供給源)に接続され
る2次空気流通ダクト11、11に連通することで、2
次空気流通路12、12としている。この2次空気流通
路12、12に面する水管壁3、3のフィン状部材7、
7・・・には2次空気流出孔13、13・・・を形成し
ている。この2次空気流出孔13、13・・・は水管壁
3、3の上下方向に連続的に、又は離散的に所定の範囲
(燃焼・熱交換区域Nの上下幅の略全域)に渡って形成
している。勿論、フィン状部材7を削除する事によって
2次空気流出孔13を形成してもよい。14は空気比1
以下の混合気をバーナ手段2の燃焼板2Aの混合気噴出
孔15、15・・・に供給する混合気流通ダクトであ
る。前記下流側部分10B、10Bは断熱空間として機
能する。
路(空間)は別の隔壁9、9によって上流側10Aと下
流側10Bとに仕切られ、上流側部分10Aの上流側端
部を図示しない送風機(燃焼用空気供給源)に接続され
る2次空気流通ダクト11、11に連通することで、2
次空気流通路12、12としている。この2次空気流通
路12、12に面する水管壁3、3のフィン状部材7、
7・・・には2次空気流出孔13、13・・・を形成し
ている。この2次空気流出孔13、13・・・は水管壁
3、3の上下方向に連続的に、又は離散的に所定の範囲
(燃焼・熱交換区域Nの上下幅の略全域)に渡って形成
している。勿論、フィン状部材7を削除する事によって
2次空気流出孔13を形成してもよい。14は空気比1
以下の混合気をバーナ手段2の燃焼板2Aの混合気噴出
孔15、15・・・に供給する混合気流通ダクトであ
る。前記下流側部分10B、10Bは断熱空間として機
能する。
【0011】上記管壁3、3を構成する水管6、6・・
・及び管壁3、3間に配置する水管4、4・・・の上端
並びに下端は、それぞれ、上部ヘッダ及び下部ヘッダ
(いずれも図示しない)に連通接続される。そして、こ
の両ヘッダは管壁3、3の上下端部と機密に接合され、
管壁3、3と共同して燃焼・熱交換区域Nの上下、左右
の4方を機密に区画して燃焼火炎及び燃焼済みガスが缶
体外部に漏れないように構成する。そして、残りの2方
の開口のうち、1方はバーナ手段2を取り付け、残り1
方の開口には排気筒(図示しない)を接続する。蒸気ボ
イラーにおいては、通常運転時下部ヘッダの全体と水管
6、6・・・及び水管4、4・・・の途中までは常時水
で満たされ、水管6、6・・・及び水管4、4・・・の
上部と上部ヘッダは蒸気で満たされている。尚、その各
々の水管は4、4・・・は、実開平2-28902 号公報に記
載の如く、バーナ手段2側から前記排ガス出口5側に向
けて、伝熱面密度(燃焼ガスの単位流路長さ当りの伝熱
面面積)の小なるものから大なるものの順に配置するこ
とが望ましい。
・及び管壁3、3間に配置する水管4、4・・・の上端
並びに下端は、それぞれ、上部ヘッダ及び下部ヘッダ
(いずれも図示しない)に連通接続される。そして、こ
の両ヘッダは管壁3、3の上下端部と機密に接合され、
管壁3、3と共同して燃焼・熱交換区域Nの上下、左右
の4方を機密に区画して燃焼火炎及び燃焼済みガスが缶
体外部に漏れないように構成する。そして、残りの2方
の開口のうち、1方はバーナ手段2を取り付け、残り1
方の開口には排気筒(図示しない)を接続する。蒸気ボ
イラーにおいては、通常運転時下部ヘッダの全体と水管
6、6・・・及び水管4、4・・・の途中までは常時水
で満たされ、水管6、6・・・及び水管4、4・・・の
上部と上部ヘッダは蒸気で満たされている。尚、その各
々の水管は4、4・・・は、実開平2-28902 号公報に記
載の如く、バーナ手段2側から前記排ガス出口5側に向
けて、伝熱面密度(燃焼ガスの単位流路長さ当りの伝熱
面面積)の小なるものから大なるものの順に配置するこ
とが望ましい。
【0012】上記管壁3、3間に配置される複数の水管
4、4・・・は、3列X,Y,Z が燃焼火炎の流通方向に並
列に配置されており、管壁3、3の水管6、6・・・を
含めて隣合う列の水管同士は千鳥状配置パターンとなっ
ている。また、燃焼火炎の流通路となる各水管6、6・
・・,4、4・・・相互の間隙は、各水管6の外径と略
等しいか、それ以下に設定するのが好ましく、これらの
各間隙は、全て同一であっても、互いに異なっていて
も、前述の条件内にあればよい。又、バーナ手段2の直
前に位置する水管X1,Z1 との間隙は、所定距離、例え
ば、水管4の外径の略3倍に等しいか、それ以下に設定
してある。
4、4・・・は、3列X,Y,Z が燃焼火炎の流通方向に並
列に配置されており、管壁3、3の水管6、6・・・を
含めて隣合う列の水管同士は千鳥状配置パターンとなっ
ている。また、燃焼火炎の流通路となる各水管6、6・
・・,4、4・・・相互の間隙は、各水管6の外径と略
等しいか、それ以下に設定するのが好ましく、これらの
各間隙は、全て同一であっても、互いに異なっていて
も、前述の条件内にあればよい。又、バーナ手段2の直
前に位置する水管X1,Z1 との間隙は、所定距離、例え
ば、水管4の外径の略3倍に等しいか、それ以下に設定
してある。
【0013】以上の構成において、バーナ手段2から空
気比1以下の混合ガスが噴出され、先ず燃料過剰の低N
Ox燃焼が行われ、次いでその燃料過剰燃焼領域の周辺
に2次空気流通路12、12→水管壁3、3の2次空気
流出孔13、13・・・を経て、2次空気が燃焼・熱交
換区画N内の上流側から下流側へ順次供給されて、最終
的に適正空気比での燃焼が行われる。そして、バーナ手
段2からの燃焼火炎は水管群4、4・・・、6、6・・
・によって冷却され、2段燃焼と水管群による冷却とに
よってNOxの生成量が減少する。こうして、燃焼反応
の進み加減を2次空気量、2次空気流出位置によってコ
ントロール可能となる。更に、2次空気流通路12、1
2を流通する空気によって水管壁3、3の上流側部分外
面が冷却され、この冷却による吸熱は2次空気の予熱に
利用されるので熱ロスを少なく出来る。
気比1以下の混合ガスが噴出され、先ず燃料過剰の低N
Ox燃焼が行われ、次いでその燃料過剰燃焼領域の周辺
に2次空気流通路12、12→水管壁3、3の2次空気
流出孔13、13・・・を経て、2次空気が燃焼・熱交
換区画N内の上流側から下流側へ順次供給されて、最終
的に適正空気比での燃焼が行われる。そして、バーナ手
段2からの燃焼火炎は水管群4、4・・・、6、6・・
・によって冷却され、2段燃焼と水管群による冷却とに
よってNOxの生成量が減少する。こうして、燃焼反応
の進み加減を2次空気量、2次空気流出位置によってコ
ントロール可能となる。更に、2次空気流通路12、1
2を流通する空気によって水管壁3、3の上流側部分外
面が冷却され、この冷却による吸熱は2次空気の予熱に
利用されるので熱ロスを少なく出来る。
【0014】尚、本発明は上記の実施例に限定されるも
のではなく、水管4、4・・・の列数及び配列は種々変
更可能である。又、本発明は貫流式以外の水管ボイラに
適用可能であり、蒸気を発生させる水管ボイラだけでな
く、温水を生成する水管ボイラにも適用可能である。
のではなく、水管4、4・・・の列数及び配列は種々変
更可能である。又、本発明は貫流式以外の水管ボイラに
適用可能であり、蒸気を発生させる水管ボイラだけでな
く、温水を生成する水管ボイラにも適用可能である。
【0015】
【発明の効果】以上のように、この発明によれば、2段
燃焼と水管群による火炎の冷却によってNOxの排出量
を低減できると共に、バーナ手段を部分予混合タイプと
しているので、予混合タイプのものと比較して、逆火や
ガスリークの危険性が無いと共に、バーナ近傍の構造に
おいて高温耐力程度を緩和でき、複雑な構造とすること
無く、安全性を向上できる。更に、水管壁の上流側外面
を2次空気で冷却できるので、その部分を断熱材で被覆
する必要がなくなる等多大なる効果を発揮する。
燃焼と水管群による火炎の冷却によってNOxの排出量
を低減できると共に、バーナ手段を部分予混合タイプと
しているので、予混合タイプのものと比較して、逆火や
ガスリークの危険性が無いと共に、バーナ近傍の構造に
おいて高温耐力程度を緩和でき、複雑な構造とすること
無く、安全性を向上できる。更に、水管壁の上流側外面
を2次空気で冷却できるので、その部分を断熱材で被覆
する必要がなくなる等多大なる効果を発揮する。
【図1】この発明における一実施例の缶体の概略構造を
例示する横断面図である。
例示する横断面図である。
2 バーナ手段 3 水管壁 4、6 水管 12 2次空気流通路 13 2次空気流出孔
Claims (1)
- 【請求項1】 互いに略並行に、且つ間隔を存して燃焼
火炎の流通方向に沿って配置した複数の水管を含む一対
の水管壁手段と、この水管壁によって画成される燃焼・
熱交換区域の一側に配置されるバーナ手段と、前記燃焼
・熱交換区域の他側に設けた燃焼排ガス出口手段と、互
いに略平行で所定の間隔を存して前記バーナ手段からの
燃焼火炎と交叉するように設けられる多数の水管からな
る水管群とを備えるものにおいて、前記バーナ手段を空
気比1以下の混合気が供給される部分予混合バーナと
し、前記水管壁の上流側部分の外側にこの水管壁と間隔
を存して隔壁部材を配置して2次空気流通路を形成し、
この2次空気流通路を空気供給源に接続すると共に、前
記2次空気流通路に面する前記水管壁の水管間に2次空
気流出孔を形成したことを特徴とする水管ボイラ。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP25938293A JPH0791601A (ja) | 1993-09-22 | 1993-09-22 | 水管ボイラ |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP25938293A JPH0791601A (ja) | 1993-09-22 | 1993-09-22 | 水管ボイラ |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0791601A true JPH0791601A (ja) | 1995-04-04 |
Family
ID=17333363
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP25938293A Pending JPH0791601A (ja) | 1993-09-22 | 1993-09-22 | 水管ボイラ |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0791601A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN1308615C (zh) * | 2005-02-28 | 2007-04-04 | 哈尔滨工业大学 | 防止水冷壁高温腐蚀和结渣的燃烧器墙式布置的锅炉装置 |
CN101943400A (zh) * | 2010-10-20 | 2011-01-12 | 哈尔滨工业大学 | 四角通风防止翼墙及侧墙水冷壁结渣的w火焰锅炉 |
-
1993
- 1993-09-22 JP JP25938293A patent/JPH0791601A/ja active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN1308615C (zh) * | 2005-02-28 | 2007-04-04 | 哈尔滨工业大学 | 防止水冷壁高温腐蚀和结渣的燃烧器墙式布置的锅炉装置 |
CN101943400A (zh) * | 2010-10-20 | 2011-01-12 | 哈尔滨工业大学 | 四角通风防止翼墙及侧墙水冷壁结渣的w火焰锅炉 |
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