JPH10300006A - ボイラ煙管の入口構造 - Google Patents

ボイラ煙管の入口構造

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JPH10300006A
JPH10300006A JP10547197A JP10547197A JPH10300006A JP H10300006 A JPH10300006 A JP H10300006A JP 10547197 A JP10547197 A JP 10547197A JP 10547197 A JP10547197 A JP 10547197A JP H10300006 A JPH10300006 A JP H10300006A
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JP
Japan
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boiler
boiler smoke
smoke tube
inlet
ring
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JP10547197A
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English (en)
Inventor
Yukio Ozaki
行雄 尾▲崎▼
Shimizu Irie
清水 入江
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Shinagawa Refractories Co Ltd
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Shinagawa Refractories Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 煙室から高熱気体をボイラ煙管に導入する構
造を有するボイラにおいて、耐熱性ならびに耐食性に優
れたボイラ煙管の入口構造を提供する。 【解決手段】 燃焼領域にて発生した高熱気体42を導入
して、該高熱気体42の熱を水35に付与するように構成さ
れたボイラ煙管33の入口構造であり、高熱気体42がボイ
ラ煙管33に導入される該ボイラ煙管33の入口部33Aに、
セラミックスからなる口環1が装着されてなる構造。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、工業用ボイラのボ
イラ煙管の改善に関し、特に、燃焼領域にて発生した高
熱気体を所定のボイラ煙管に導入して、高熱気体の熱
を、ボイラ煙管に接する水に付与するように構成された
炉筒煙管式ボイラのボイラ煙管の入口構造に関する。
【0002】
【従来の技術】従来より、各種工場、病院、大型ビルや
集合住宅などにおいては、集中冷暖房用の設備として種
々の工業用ボイラが使用されている。この工業用ボイラ
においては、例えば、図3に示すような炉筒煙管式ボイ
ラがある。なお、図3は、従来使用されている炉筒煙管
式ボイラの本体の主要構造概念を示す概略図であり、吸
気系、排気系、蒸気系の各系統については適宜省略して
ある。
【0003】図3に示す炉筒煙管式ボイラ30は、例え
ば略円筒形状のボイラ胴のほぼ中央領域に円筒形状の空
間を形成する炉筒32(複数の場合もある)が設けられ、
該炉筒32の一端側(図中において左側)に、炉筒32内
に火炎41を生じさせるガスバーナ40等の加熱手段が
配置され、他端側(図中において右側)には、火炎41に
より発生した高熱気体である排ガス流42が一旦入り込
む後部煙室36が設けられている。
【0004】そして、この後部煙室36には、多数(図
3では2本のみ図示)のボイラ煙管33の入口部33A
が、該後部煙室36と媒水35の収納槽とを隔てた隔壁
38を貫通するように設けられている。
【0005】したがって、炉筒32から後部煙室36に
流出した高温の排気ガス42は、ボイラ煙管33を通っ
て前部煙室34に排出され、この間に媒水35が加熱さ
れる。なお、前部煙室34に流出した排ガス42は、図
示しない排気系によってボイラ胴31外に排出される。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】前掲の如く構成された
炉筒煙管式ボイラ30においては、ボイラ煙管33は、
熱交換性能や製造性等を考慮して金属製のものが採用さ
れており、特に、ボイラ用圧延鋼材が使用されていた。
【0007】そして、この種のボイラ(炉筒煙管式ボイ
ラ30)においては、ボイラ煙管33内を極めて高温の
排気ガス42が高速で通過する。例えば、このボイラ煙
管33内を通過する排気ガス42は、ボイラの仕様等に
よって多少は異なるものの、1200℃程度の排ガスが
流速50m/sec.程度で通過すると云う極めて過酷な
使用条件に晒される。
【0008】したがって、ボイラ煙管33は、ボイラ煙
管外部を媒水35により冷却されている状態であって
も、焼損してしまうという問題があった。さらに排ガス
中には、水、酸素、SOXあるいはNOXが含まれている
ため、酸化損傷等の化学的損傷(侵食)も認められてい
た。
【0009】特に、ボイラ煙管33の先端部分である入
口部33Aは、排ガスが後部煙室36からボイラ煙管3
3へ導入される部分であり、排ガス流42が比較的乱れ
て流体抵抗が大きくなる。さらに、この入口部33A
は、媒水35には直接接することができないために、媒
水35による冷却効果が他の部分程期待できない。した
がって、この入口部33Aの損傷は、進行が速く、ボイ
ラ煙管33の寿命を極端に短くしてしまっているのが現
状であった。
【0010】本発明は、上記問題点に鑑みてなされたも
のであり、所定の煙室から高熱気体をボイラ煙管に導入
する構造を有するボイラにおいて、耐熱性ならびに耐食
性に優れたボイラ煙管の入口構造を提供することを目的
とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】本発明に係るボイラ煙管
の入口構造は、燃焼領域にて発生した高熱気体を導入し
て、該高熱気体の熱を水に付与するように構成されたボ
イラ煙管の入口構造において、前記高熱気体が前記ボイ
ラ煙管に導入される該ボイラ煙管の入口側に、セラミッ
クスからなる口環が装着されてなることを特徴とし(請
求項1)、これにより上記目的を達成することができ
る。
【0012】本発明に係る上記ボイラ煙管の入口構造に
おいて、 ・前記口環が、前記ボイラ煙管の先端面を覆う口環フラ
ンジ部と入口部の内周面を覆う口環胴部とが連続した一
体構造に構成されたこと(請求項2)、 ・前記口環の前記口環フランジ部の内面が、前記ボイラ
煙管の内方に向かって徐々に小径となる曲線にて構成さ
れたこと(請求項3)、 ・前記口環胴部は、その後方端内周面が、前記高熱気体
の流れの下流側に向かって徐々に内径を大きくする傾斜
面に構成されたこと(請求項4)、 ・前記口環が、アルミナ、ムライト、ジルコニア、サイ
アロン、窒化珪 素、炭化珪素から選ばれた少なくとも
1種以上の素材からなること(請求項5)、 を特徴とする。
【0013】(作用)このように、本発明に係るボイラ
煙管の入口構造によれば、高熱気体(排気ガス)がボイラ
煙管に導入される該ボイラ煙管の入口部に、セラミック
スからなる口環が装着された構成により、この入口部は
セラミックスにより覆われ、高熱気体に直接触れること
がなく、耐熱性ならびに耐食性が向上する。
【0014】さらにまた、本発明に係る上記ボイラ煙管
の入口構造において、前記口環が、前記ボイラ煙管の先
端面に対応する口環フランジ部と入口部に対応する口環
胴部とを連続した一部材として構成することにより、高
熱気体との接触を確実に避けることができる。
【0015】また、本発明に係る上記ボイラ煙管の入口
構造において、前記口環が、前記ボイラ煙管の先端面側
から入口部に対応する口環胴部の内周面にかけて徐々に
小径となる曲線にて構成されたことにより、高熱気体が
ボイラ煙管内へ導入されるときの気流の乱れを抑えるこ
とができるので、高熱気体のボイラ煙管への流入をより
円滑にすることができる。
【0016】また、本発明に係る上記ボイラ煙管の入口
構造において、前記口環胴部が、その後方端内周面にお
いて、高熱気体の流れ方向の下流側に向かって徐々に内
径を大きくする傾斜面に構成されていることにより、ボ
イラ煙管の内面壁と口環の内面壁との急激な段差をなく
すことができる。このことにより、口環を設けたことに
よるボイラ煙管の内面壁の段差による高熱気体の流れへ
の悪影響(流体抵抗の増加)を回避することができる。
【0017】また、本発明に係る上記ボイラ煙管の入口
構造において、前記口環に用いるセラミックスとして、
アルミナ、ムライト、ジルコニア、サイアロン、窒化珪
素、炭化珪素から選ばれた少なくとも1種以上である
ことにより、耐熱性ならびに耐食性をいかんなく発揮す
ることができる。
【0018】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係るボイラ煙管の
入口構造の実施形態について添付図面を参照して詳細に
説明する。
【0019】(第1の実施形態)図1に示す第1の実施
形態は、ボイラ煙管33の入口部33Aの近傍の拡大部
分断面図を示す。したがって、本実施形態においては炉
筒煙管式ボイラの全体構造については図示しないが、図
1に示す構造を適用するボイラは、図3に示すように、
例えば略円筒形状のボイラ胴31のほぼ中央領域に円筒
形状の空間を形成する炉筒32が設けられ、この炉筒3
2の一端側に、炉筒32内に加熱手段が配置され、該加
熱手段にて発生した高熱気体である排ガス流42が一旦
入り込む後部煙室36が設けられた構造である。
【0020】図1に示すように、後部煙室36には、該
後部煙室36と媒水35の収納槽とを隔てる隔壁38が
設けられており、この隔壁38を貫通するように多数の
ボイラ煙管33(図示は一個)が貫通している。このボイ
ラ煙管33において、排ガス流(高温気体)42が煙管内
に進入する入口部33A(本明細書において、入口部と
は、“ボイラ煙管において、隔壁38により保持された
部分及びその近傍”を云う)が隔壁38から先端部分が
僅かに露出するように設けられている。
【0021】そして、本実施形態においては、排気ガス
流2がボイラ煙管33に導入されるボイラ煙管の入口部
38に、セラミックスからなる口環1が装着されてい
る。
【0022】口環1は、ボイラ煙管33の先端面33B
に対応する口環フランジ部13と入口部38の内壁面に
対応する口環胴部12とが、例えば別々に形成され組み
合わされた構成でもよいが、本実施形態においては、連
続した一部材(鍔付き円筒管とも云える形状の部材)とし
て構成されている。この口環1は、入口部38にはめ込
むように装着されている。
【0023】したがって、ボイラ煙管33の先端面33
Bと入口部38の内壁面は、高熱気体である排ガス流2
と直接接触することがなくなる。なお、ボイラ煙管33
は、排気ガス流42が、ボイラ煙管33を通過すること
により、媒水35を加熱するものであるが、入口部38
は、隔壁38により覆われている部分が殆どであり、媒
水35への熱伝達機能が比較的低いことから、ボイラ煙
管の伝熱効率の低下はほとんどない。
【0024】前記口環1の素材としては、例えば、アル
ミナ、ムライト、ジルコニア、サイアロン、窒化珪
素、炭化珪素から選ばれた少なくとも1種以上の素材か
ら構成することができる。
【0025】(第2の実施形態)本発明に係るボイラ煙
管の入口構造における第2の実施形態を図2に示す。な
お、図2においては、第1の実施形態と同じ構成部材に
関しては、同符号を付して説明を適宜省略する。
【0026】本実施形態における口環2は、その口環フ
ランジ部23の内面(排ガス流42が流入する側の面)
が、ボイラ煙管33の内方に向かって徐々に小径となる
構成である。そして、口環フランジ部23は適宜R形状
の曲線としたり、あるいは適宜流線曲線にて構成するこ
とができる。このような口環フランジ部23の曲面構成
により、排ガス流42をボイラ煙管33内へ導入すると
きの流れの乱れを抑えて、ボイラ煙管33への流入をよ
り円滑にすることができる。
【0027】さらに、図2に示すように、口環胴部22
は、その後方端内周面22Bが、排ガス流42の流れ方
向の下流側に向かって徐々に内径を大きくする傾斜面に
構成されている。このような後方端内周面22Bの傾斜
面構造により、ボイラ煙管33、排ガス流42が、ボイ
ラ煙管33内へ導入されるときの流れの乱れを抑えて、
高熱気体のボイラ煙管への流入をより円滑にすることが
できる。
【0028】
【実施例】
(実施例1)本発明に係るボイラ煙管の入口構造の実施
例1として、図1に示す形状の口環を、炉筒煙管式ボイ
ラ(図3参照)に下記条件にて適用した。
【0029】・口環の寸法 口環フランジ部寸法(D2)・・・60mm ボイラ煙管の内径寸法(D1)・・35mm口環の肉厚
(t)・・・・・・・・2mm
【0030】 ・排ガス流速(v)・・・・・・・・約50m/s ・排ガス温度・・・・・・・・・・・約1200℃ ・排ガス成分 CO2・・・・10〜11% H2O・・・・10〜15% N2・・・・・77%以上 O2・・・・・3〜5% SOx・・・・200ppm NOx・・・・100ppm ダクト・・・・0.1g/Nm3 ・判定方法・・・・・ボイラ煙管の入口部を目視にて観
【0031】(比較例1)比較例1においては、実施例
1と相違する点は、口環を設けない構造とした点以外は
全く同じ条件とした。
【0032】この結果、本実施例の口環を使用したボイ
ラにおいては、20,000時間使用可能であった。こ
れに対して、口環を使用しない比較例1のボイラにおい
ては、ボイラ煙管の使用可能時間が5,000時間であ
り、本実施例1の場合は、比較例1の場合に比べて、ボ
イラ煙管の寿命を4倍とすることができた。
【0033】
【発明の効果】以上述べたように、本発明に係るボイラ
煙管の入口構造によれば、高熱気体がボイラ煙管に導入
される該ボイラ煙管の入口部に、セラミックスからなる
口環が装着された構成であるので、最も損傷し易いボイ
ラ煙管の入口部がセラミックスにより覆われ、耐熱性な
らびに耐食性を向上させることができ、ボイラ煙管の寿
命を飛躍的に延ばすことができる。
【0034】さらにまた、本発明に係るボイラ煙管の入
口構造において、口環が、ボイラ煙管の先端面側から入
口部に対応する口環胴部の内周面にかけて徐々に小径と
なる曲線にて構成下構造の場合には、高熱気体がボイラ
煙管内へ導入されるときの気流の乱れを抑えることがで
きるので、高熱気体のボイラ煙管への流入をより円滑に
することができる。
【0035】また、本発明に係るボイラ煙管の入口構造
において、口環胴部の後方端内周面が、高熱気体の流れ
方向の下流側に向かって徐々に内径を大きくする傾斜面
に構成された場合には、ボイラ煙管の内面壁と口環の内
面壁との急激な段差をなくすことができるので、口環を
設けたことによるボイラ煙管の内面壁の段差による高熱
気体の流れへの悪影響を回避して、高温気体の良好な流
れを維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るボイラ煙管の入口構造における第
1の実施形態の要部拡大断面図である。
【図2】本発明に係るボイラ煙管の入口構造における第
2の実施形態の要部拡大断面図である。
【図3】従来のボイラ煙管の入口構造を有するボイラの
一例を示す概略図である。
【符号の説明】
1、2 口環 12、22 口環胴部 13、23 口環フランジ部 22B 後方端内周面 31 ボイラ胴 33 ボイラ煙管 33A 入口部 33B 煙管端面 35 媒水 36 後部煙室 38 隔壁 42 排ガス流(高熱気体)

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 燃焼領域にて発生した高熱気体を導入し
    て、該高熱気体の熱を水に付与するように構成されたボ
    イラ煙管の入口構造において、 前記高熱気体が前記ボイラ煙管に導入される該ボイラ煙
    管の入口部に、セラミックスからなる口環が装着されて
    なることを特徴とするボイラ煙管の入口構造。
  2. 【請求項2】 前記口環が、前記ボイラ煙管の先端面を
    覆う口環フランジ部と入口部の内周面を覆う口環胴部と
    が連続した一体構造に構成されたことを特徴とする請求
    項1に記載のボイラ煙管の入口構造。
  3. 【請求項3】 前記口環の前記口環フランジ部の内面
    が、前記ボイラ煙管の内方に向かって徐々に小径となる
    曲線にて構成されたことを特徴とする請求項2に記載の
    ボイラ煙管の入口構造。
  4. 【請求項4】 前記口環胴部は、その後方端内周面が、
    前記高熱気体の流れの下流側に向かって徐々に内径を大
    きくする傾斜面に構成されたことを特徴とする請求項2
    又は3に記載のボイラ煙管の入口構造。
  5. 【請求項5】 前記口環が、アルミナ、ムライト、ジル
    コニア、サイアロン、窒化珪素、炭化珪素から選ばれた
    少なくとも1種以上の素材からなることを特徴とする請
    求項1、2、3又は4に記載のボイラ煙管の入口構造。
JP10547197A 1997-04-23 1997-04-23 ボイラ煙管の入口構造 Pending JPH10300006A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103322548A (zh) * 2013-05-28 2013-09-25 天津宝成机械制造股份有限公司 一种独立炉胆式水冷炉膛
JP2016153715A (ja) * 2015-02-20 2016-08-25 三菱重工業株式会社 エコノマイザ、コンポジットボイラ、及び使用方法
CN109899776A (zh) * 2019-03-14 2019-06-18 上海外高桥造船有限公司 下入式废气锅炉下烟箱

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