JP2000314502A

JP2000314502A - 水管ボイラ

Info

Publication number: JP2000314502A
Application number: JP11123577A
Authority: JP
Inventors: Noboru Takubo; 昇田窪; Takanori Tanaka; 孝典田中
Original assignee: Miura Co Ltd; Miura Institute of Research and Development Co Ltd
Current assignee: Miura Co Ltd; Miura Institute of Research and Development Co Ltd
Priority date: 1999-04-30
Filing date: 1999-04-30
Publication date: 2000-11-14
Also published as: CA2306406A1; CA2306406C; CN1135316C; US6253715B1; CN1272606A

Abstract

(57)【要約】【課題】缶体自体の簡易な構成により、さらなる低Ｎ
Ｏｘ化および低ＣＯ化の実現を図るとともに、ボイラ効
率のさらなる向上を図る。【解決手段】複数の第一水管５を環状に配置して第一
水管列６を形成し、この第一水管列６の内側に燃焼室９
を設け、この燃焼室９内の燃焼反応中ガスが存在する領
域に複数の冷却水管１０を環状に配置して冷却水管列１
１を形成し、隣り合う前記冷却水管１０間に燃焼反応中
ガスの流通を許容する隙間１４を設け、前記冷却水管列
１１と前記第一水管列６との間に燃焼反応継続領域１５
を設け、前記第一水管列６の外側に複数の第二水管１６
を環状に配置して第二水管列１７を形成し、前記第一水
管列６と前記第二水管列１７との間にガス流路２０を設
け、このガス流路２０において下流側の単位空間当たり
の伝熱面積を上流側の単位空間当たりの伝熱面積より大
きくする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、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などの水管
ボイラに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】水管ボイラは、水管によって缶体を構成
したボイラである。前記水管ボイラの缶体構造には、複
数本の水管を環状に配列したものがあり、環状の水管列
で囲まれた円柱状の空間が燃焼室になっている。この燃
焼室内では主に輻射による伝熱が行われ、前記燃焼室よ
りも下流側では主に対流によって伝熱が行われる。

【０００３】近年では、このような水管ボイラについて
も一層の低ＮＯｘ化および低ＣＯ化が要望されている。
現状では、低ＮＯｘ化については、既存の缶体に低ＮＯ
ｘバーナを取り付けたり、排ガス再循環装置を取り付け
ることによって対処しており、また低ＣＯ化について
は、燃焼装置の燃焼状態を調整することによって対処し
ている。しかし、環境問題に対する認識の高まりととも
に、さらなる低ＮＯｘ化および低ＣＯ化が要求されてい
る。

【０００４】また、ランニングコストを低減するため
に、ボイラ効率の向上も求められている。現状では、前
記水管に伝熱ヒレを設けて伝熱面積を増大させたり、給
水予熱器を設置して排ガスからの熱回収を行うなどの対
策が実施されているが、省エネルギーを一層推進するた
めに、ボイラ効率のさらなる向上が要求されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】この発明が解決しよう
とする課題は、缶体自体の簡易な構成により、さらなる
低ＮＯｘ化および低ＣＯ化の実現を図るとともに、ボイ
ラ効率のさらなる向上を図ることである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、複数の第一水管を環状に配置して第一水管列を形成
し、この第一水管列の内側に燃焼室を設け、前記第一水
管列の一部に第一開口部を設け、前記燃焼室内の燃焼反
応中ガスが存在する領域に複数の冷却水管を環状に配置
して冷却水管列を形成し、隣り合う前記冷却水管間に燃
焼反応中ガスの流通を許容する隙間を設け、前記冷却水
管列と前記第一水管列との間に燃焼反応を継続して行う
領域を設け、前記第一水管列の外側に複数の第二水管を
環状に配置して第二水管列を形成し、この第二水管列の
一部に第二開口部を設け、前記第一水管列と前記第二水
管列との間にガス流路を設け、このガス流路において下
流側の単位空間当たりの伝熱面積を上流側の単位空間当
たりの伝熱面積より大きくしたことを特徴としている。

【０００７】請求項２に記載の発明は、前記ガス流路に
おいて、下流側の伝熱面に伝熱ヒレを設け、上流側の伝
熱面には前記伝熱ヒレを設けない構成としたことを特徴
としている。

【０００８】さらに、請求項３に記載の発明は、前記ガ
ス流路において、前記第一水管および前記第二水管のう
ち少なくとも一方に伝熱ヒレを設け、下流側における水
管１本当たりの前記伝熱ヒレの伝熱面積を上流側におけ
る水管１本当たりの前記伝熱ヒレの伝熱面積より大きく
したことを特徴としている。

【０００９】

【発明の実施の形態】この発明は、多管式の水管ボイラ
として実施され、蒸気ボイラや温水ボイラのほか、熱媒
を加熱する熱媒ボイラなどに適用される。

【００１０】複数の第一水管を環状に配置することによ
り、第一水管列が構成され、この第一水管列の内側に燃
焼室が形成されている。前記第一水管列の一部に、第一
開口部が設けられている。この第一開口部は、周方向に
適宜な幅を有する単一の開口部とする他、１本または２
本の前記第一水管を間に設けて複数の開口部に分割した
構成とすることもできる。前記燃焼室内の燃焼反応中ガ
スが存在する領域に、複数の冷却水管が環状に配置さ
れ、冷却水管列が構成されている。隣り合う前記冷却水
管間に、燃焼反応中ガスの流通を許容する隙間が形成さ
れている。前記燃焼反応中ガスは、火炎を含み、燃焼反
応が生じている最中の高温のガスである。すなわち、前
記冷却水管は、火炎中に配置され、火炎に接触してい
る。前記冷却水管列と前記第一水管列との間には、燃焼
反応を継続して行う領域が設けられている。

【００１１】前記第一水管列の外側に、複数の第二水管
が環状に配置され、第二水管列が構成されている。前記
第一水管列と前記第二水管列との間にガス流路が形成さ
れ、このガス流路と前記燃焼室とが前記第一開口部を介
して連通している。前記第二水管列の一部に、第二開口
部が設けられている。この第二開口部は、前記第一開口
部と同様、単一の開口部とする他、複数の開口部により
構成することもできる。前記ガス流路は、前記第二開口
部を介してボイラの外部と連通している。

【００１２】前記ガス流路における単位空間当たりの伝
熱面積（いわゆる伝熱面密度）は、下流側のものが上流
側のものより大きくなっている。たとえば、前記ガス流
路における伝熱面，すなわち前記第一水管列または前記
第二水管列の前記ガス流路側の伝熱面において、下流側
の伝熱面に伝熱ヒレを設け、上流側の伝熱面には前記伝
熱ヒレを設けない構成とする。また、前記伝熱ヒレは、
前記第一水管および前記第二水管のうち少なくとも一方
の前記ガス流路側の伝熱面に設けられ、水管１本当たり
の前記伝熱ヒレの伝熱面積について、下流側のものを上
流側のものより大きくする。

【００１３】水管１本当たりの前記伝熱ヒレの伝熱面積
を変える構成の具体例としては、以下のものがあげられ
る。前記伝熱ヒレにおける水管周方向の長さについて、
下流側のものを上流側のものより長くする。また、前記
伝熱ヒレにおける水管周面に対する垂直方向の高さにつ
いて、下流側のものを上流側のものより高くする。さら
に、前記伝熱ヒレの取り付けピッチを変えて、水管１本
当たりの前記伝熱ヒレの枚数について、下流側のものを
上流側のものより多くする。これらの構成は、適宜組み
合わせて実施することができる。

【００１４】前記燃焼室内における燃焼反応中ガスの流
れおよび反応について、詳細に説明する。前記燃焼室内
で燃料が燃焼することによって発生した燃焼反応中ガス
は、前記冷却水管によって冷却されて、その温度が低下
し、サーマルＮＯｘの生成が抑制される。燃焼反応中ガ
スは、前記冷却水管間の前記隙間を流れるので、前記冷
却水管の表面全体と接触して冷却される。ゼルドビッチ
（Zeldovich）機構で説明されるように、サーマルＮＯ
ｘは、燃焼反応温度が高いほどその生成速度が著しく増
えて生成量も増加するが、燃焼反応温度が低いほどその
生成速度が減って生成量が減少し、特に燃焼反応温度が
１４００℃以下の場合には、サーマルＮＯｘの生成速度
は著しく遅くなる。そこで、燃焼反応温度が１４００℃
以下になるように、前記冷却水管の本数や伝熱面積が設
定される。前記冷却水管列を複数の水管列で構成する
と、単位空間当たりの伝熱面積が増大し、冷却によるＮ
Ｏｘ低減の効果が向上する。

【００１５】前記冷却水管間の前記隙間を通過した燃焼
反応中ガスは、前記冷却水管列と前記第一水管列との間
の領域で、燃焼反応が継続して行われ、ＣＯ，ＨＣなど
の燃焼反応の中間生成物や燃料の未燃分の燃焼反応が行
われる。燃焼反応中ガスに残留するＣＯがＣＯ₂に酸化
されるため、ボイラからのＣＯの排出量が少なくなる。

【００１６】前記燃焼室内では、輻射伝熱および対流伝
熱が行われる。燃焼反応がほぼ完了したガスは、前記第
一開口部から前記ガス流路へ流入し、前記ガス流路で主
に対流伝熱が行われる。燃焼反応完了ガスは、前記ガス
流路を通過した後、前記第二開口部から外部へ排出され
る。

【００１７】前記ガス流路を流れる燃焼反応完了ガス
は、前記各第一水管および前記各第二水管内の被加熱流
体との熱交換により、温度が低下する。したがって、前
記ガス流路を流れる燃焼反応完了ガスは、下流側ほど体
積が減少して流速が低下し、下流側における単位伝熱面
積当たりの伝熱量が低下する。しかし、上述のように、
下流側の単位空間当たりの伝熱面積を上流側の単位空間
当たりの伝熱面積より大きくすることにより、下流側に
おける伝熱量が増大し、ボイラ効率が向上する。また、
下流側の伝熱量を増大させた分、水管の過熱が発生しな
いように上流側の伝熱量を抑えることができ、前記各第
一水管および前記各第二水管の熱負荷が平均化され、ボ
イラの耐久性が向上する。

【００１８】

【実施例】以下、この発明を多管式の貫流ボイラに適用
した第一実施例について、図１および図２を参照しなが
ら説明する。図１は、この発明の第一実施例における縦
断面説明図であり、また図２は、図１のII−II線におけ
る横断面説明図である。

【００１９】ボイラの缶体１は、所定の距離を離して配
置した上部管寄せ２および下部管寄せ３を備えている。
これらの上部管寄せ２および下部管寄せ３の外周間に
は、外壁４が配置されている。

【００２０】前記上部管寄せ２と前記下部管寄せ３との
間には、複数（第一実施例では２９本）の第一水管５が
環状に配置されている。これらの第一水管５は、環状の
第一水管列６を構成し、前記各第一水管５の上下端部
は、前記上部管寄せ２および前記下部管寄せ３にそれぞ
れ接続されている。この第一水管列６は、その一部に第
一開口部７を備えている。前記各第一水管５間には、前
記第一開口部７を除いて、第一縦ヒレ部材８，８，…が
設けられ、前記各第一水管５は前記各第一縦ヒレ部材８
でそれぞれ連結されている。

【００２１】前記第一水管列６の内側に、燃焼室９が形
成されている。この燃焼室９内の燃焼反応中ガスが存在
する領域（以下、「燃焼反応領域」という）に、複数
（第一実施例では２０本）の冷却水管１０が環状に配置
されている。これらの冷却水管１０は、環状の冷却水管
列１１を構成し、前記各冷却水管１０の上下端部は、前
記上部管寄せ２および前記下部管寄せ３にそれぞれ接続
されている。前記冷却水管列１１は、内側冷却水管列１
２および外側冷却水管列１３の２つの環状水管列で構成
されている。前記内側冷却水管列１２は、前記第一開口
部７に対面する前記冷却水管１０が所定本数（第一実施
例では５本）密接配置されている。これらの密接して配
置された冷却水管１０を除いて、隣り合う前記冷却水管
１０間に、燃焼反応中ガスの流通を許容する隙間１４が
形成されている。前記外側冷却水管列１３の前記各冷却
水管１０は、前記内側冷却水管列１２の前記各隙間１４
に対面してそれぞれ配置され、前記内側冷却水管列１２
の前記冷却水管１０と前記外側冷却水管列１３の前記冷
却水管１０との間にも、燃焼反応中ガスの流通を許容す
る隙間１４が形成されている。

【００２２】前記第一水管列６と前記冷却水管列１１と
の間には、ＣＯやＨＣのような燃焼反応の中間生成物お
よび燃料の未燃分の燃焼反応が継続して行われる領域
（以下、「燃焼反応継続領域」という）１５が設けられ
ている。この燃焼反応継続領域１５内には、前記第一水
管５のような熱を吸収する部材は存在しない。

【００２３】前記第一水管列６の外側に、複数（第一実
施例では２８本）の第二水管１６が環状に配置されてい
る。これらの第二水管１６は、環状の第二水管列１７を
構成し、前記各第二水管１６の上下端部は、前記上部管
寄せ２および前記下部管寄せ３にそれぞれ接続されてい
る。前記第二水管列１７は、その一部に第二開口部１８
を備えている。この第二開口部１８は、前記第一水管列
６の前記第一開口部７に対して約１８０度反対側に設け
られている。前記各第二水管１６間には、前記第二開口
部１８を除いて、第二縦ヒレ部材１９，１９，…が設け
られ、前記各第二水管１６は前記各第二縦ヒレ部材１９
でそれぞれ連結されている。前記第一水管列６と前記第
二水管列１７との間には、燃焼反応が完了したガスが流
通するガス流路２０が形成されている。このガス流路２
０は、前記第一開口部７を介して前記燃焼室９と連通し
ている。

【００２４】前記ガス流路２０の伝熱面のうち前記ガス
流路２０の下流側においては、前記第一水管５および前
記第二水管１６に、伝熱ヒレとして複数の横ヒレ部材２
１が多段状に設けられている。この横ヒレ部材２１は、
前記ガス流路２０における伝熱量を増大させるために設
けられている。前記ガス流路２０における下流側では、
ガス温度が低下してガスの体積が減少しガス流速が低下
するため、上流側と比較して伝熱量が減少するが、前記
横ヒレ部材２１を設けることにより、前記ガス流路２０
における単位空間当たりの伝熱面積について下流側のも
のが上流側のものより大きくなり、下流側における伝熱
量を増大させることができる。また、前記ガス流路２０
におけるガス温度は上流側ほど高温で、前記第一水管５
および前記第二水管１６における熱負荷も上流側ほど高
くなる。そのため、前記横ヒレ部材２１は、前記第一開
口部７から所定本数の前記第一水管５および前記第二水
管１６には設けないで、上流側における熱負荷が高くな
り過ぎないようにしている。

【００２５】前記燃焼室９の上方には、バーナ２２が取
り付けられている。このバーナ２２は、前記上部管寄せ
２の内方中央部から前記燃焼室９へ向けて挿入されてい
る。前記バーナ２２の軸線と前記第一水管５とは、ほぼ
平行になっている。前記バーナ２２は、液体燃料と気体
燃料とを択一的に切り替えて使用するバーナである。前
記バーナ２２には、液体燃料供給ライン２３および気体
燃料供給ライン２４が接続されている。燃料切替手段と
して、前記液体燃料供給ライン２３に液体燃料弁２５が
設けられ、前記気体燃料供給ライン２４に気体燃料弁２
６が設けられている。また、前記バーナ２２は、ウイン
ドボックス２７および送風機２８を備えている。

【００２６】前記バーナ２２によって、前記燃焼室９内
には燃焼反応領域が形成されるが、この燃焼反応領域の
うちの火炎が存在する領域（以下、「火炎存在領域」と
いう）に、前記各冷却水管１０がそれぞれ配置されてい
る。また、前記各冷却水管１０は、接触後の燃焼反応中
ガスの温度が１４００℃以下となるように、その本数お
よび伝熱面積などが設定されている。

【００２７】前記外壁４には、煙突２９が設けられてい
る。この煙突２９は、前記第二開口部１８を介して前記
ガス流路２０と連通している。

【００２８】以上の構成の貫流ボイラにおいて、前記バ
ーナ２２を作動させると、前記燃焼室９内には燃焼反応
中ガスが発生する。この燃焼反応中ガスの燃焼反応の初
期においては、燃料の分解が行われ、この後分解した燃
料と酸素が活発に反応する。そして、つぎの段階では、
この際の燃焼反応で生じたＣＯやＨＣのような中間生成
物がさらに反応し、そして燃焼反応が終った燃焼反応終
了ガスは、排ガスとして外部へ排出される。前記燃焼反
応が活発に行われている領域では、通常火炎が生じる。

【００２９】燃焼反応中ガスは、前記冷却水管列１１の
中心部をそのほぼ軸線方向に、前記下部管寄せ３側へ向
けて広がりながら流動し、前記隙間１４から前記燃焼反
応継続領域１５へ流入する。したがって、火炎は、図１
に示すように、燃焼反応中ガスの流動に伴って、前記冷
却水管列１１の外側にまで形成される。そのため、前記
各冷却水管１０は、前記燃焼反応領域中の前記火炎存在
領域内に位置する。そして、この火炎を生じている燃焼
反応中ガスは、前記隙間１４を通過する際に前記各冷却
水管１０内部の被加熱流体との間で熱交換を行う。この
熱交換により、燃焼反応中ガスは急激に冷却されて温度
が低下するため、サーマルＮＯｘの発生が抑制される。

【００３０】燃焼反応中ガスが前記冷却水管１０に接触
する際、前記第一開口部７に対面する側に配置された前
記冷却水管１０の密接配置により、燃焼反応中ガスが前
記第一開口部７へ向かって短絡的に流れるのが抑制され
る。すなわち、前記第一開口部７に近い側の前記冷却水
管１０に接触する燃焼反応中ガスの量が多く、前記第一
開口部７から遠い側の前記冷却水管１０に接触する燃焼
反応中ガスの量が少なくなることがなく、燃焼反応中ガ
スは前記各冷却水管１０にほぼ均等に接触する。したが
って、燃焼反応中ガスの冷却に偏りがなくなり、冷却不
足の部分が生じることによるＮＯｘの増大が防止される
とともに、冷却過多の部分が生じることによるＣＯの増
大が防止される。

【００３１】前記隙間１４を通過した燃焼反応中ガス
は、前記燃焼反応継続領域１５内を流れるが、燃焼反応
中ガスが前記第一開口部７に到達するまでは、前記冷却
水管１０のような熱交換を行う部材との接触がほとんど
なく、燃焼反応中ガスは比較的高温度を維持した状態で
流れる。そのため、燃焼反応中ガスは、燃焼反応を継続
しながら前記燃焼反応継続領域１５を流れ、その間にＣ
ＯからＣＯ₂への酸化反応が促進される。前記燃焼反応
継続領域１５内では、前記酸化反応のほか、前記中間生
成物や燃料の未燃分などの酸化反応も行われる。

【００３２】燃焼反応中ガスが前記燃焼反応継続領域１
５内を流れる際、ＣＯからＣＯ₂への酸化反応を確実に
生じさせるためには、燃焼反応中ガスの温度を所定温度
以上に保つと同時に、所定時間以上の反応時間が必要で
ある。前記第一実施例によれば、前記第一開口部７に対
面する側に配置された前記冷却水管１０の密接配置によ
り、燃焼反応中ガスが前記第一開口部７へ向かって短絡
的に流れるのが防止され、燃焼反応中ガスは前記燃焼反
応継続領域１５内の比較的長い距離を流れる。したがっ
て、充分な反応時間が得られ、前記燃焼反応継続領域１
５内においてＣＯからＣＯ₂への酸化反応を確実に生じ
させることができる。

【００３３】そして、燃焼反応中ガスは、燃焼反応をほ
ぼ終了した高温のガスとなり、前記第一開口部７を通っ
て前記ガス流路２０へ流入する。この際、燃焼反応完了
ガスは二方向に分かれて前記ガス流路２０へ流入する。
燃焼反応完了ガスが前記ガス流路２０を通過する際、熱
が前記各第一水管５および前記各第二水管１６内の被加
熱流体に伝えられ、燃焼反応完了ガスの温度は下流側に
いくほど低下する。前記ガス流路２０においては、下流
側の前記第一水管５および前記第二水管１６に前記横ヒ
レ部材２１を設けた構成としているので、下流側におけ
る伝熱量が増大し、ボイラ効率が向上する。また、上流
側の前記第一水管５および前記第二水管１６には前記横
ヒレ部材２１を設けていないので、上流側における熱負
荷が過度に高くならず、前記各第一水管５および前記各
第二水管１６の熱負荷が平均化され、水管の過熱が防止
される。

【００３４】さらに、燃焼反応完了ガスが前記ガス流路
２０へ流入したとき、部分的に燃焼反応中ガスが残留し
ていても、上流側の前記横ヒレ部材２１を設けない構成
により、ガス温度が極端に低下せず、ＣＯからＣＯ₂へ
の酸化反応を生じさせるのに充分な温度が確保される。
したがって、前記ガス流路２０の上流部分が、前記燃焼
反応継続領域１５としての機能も果たし、ＣＯの低減に
効果的である。前記第二開口部１８で合流した燃焼反応
完了ガスは、前記煙突２９から排ガスとして外部へ排出
される。

【００３５】前記各冷却水管１０，前記各第一水管５お
よび前記各第二水管１６内の被加熱流体は、加熱されな
がら上昇し、前記上部管寄せ２から蒸気として取り出さ
れる。

【００３６】前記第一実施例の貫流ボイラについてさら
に具体的に説明する。前記第一実施例は、蒸発量が毎時
３０００kgの貫流ボイラとして実施したものである。前
記各冷却水管１０，前記各第一水管５および前記各第二
水管１６の外径は約６０mmである。前記バーナ２２から
発せられる火炎の温度は、約１８００℃であり、前記各
冷却水管１０による冷却によって火炎の温度は約１１０
０℃まで低下する。この温度は、サーマルＮＯｘの生成
量が大幅に少なくなる温度（約１４００℃）以下であ
る。そのため、ＮＯｘの排出量の少ない貫流ボイラとす
ることができる。ちなみに、前記第一実施例の貫流ボイ
ラのＮＯｘの排出量は、Ｏ₂０％換算で３０ppm程度であ
る。そして、前記温度は、ＣＯからＣＯ₂への酸化反応
が活発に行われる温度（約８００℃）以上である。その
ため、前記燃焼反応中ガスが、前記燃焼反応継続領域１
５内を流通する際に、ＣＯからＣＯ₂への酸化反応が活
発に行われることになり、ＣＯの排出量の少ない貫流ボ
イラとすることができる。前記第一実施例の貫流ボイラ
のＣＯの排出量は、１５ppm程度である。また、前記第
一実施例の貫流ボイラのボイラ効率は、約９０％であ
る。

【００３７】以上のように、前記第一実施例の貫流ボイ
ラにおいては、前記冷却水管列１１の前記隙間１４から
流出した燃焼反応中ガスの温度を約１１００℃に制御し
ているが、低ＮＯｘ化および低ＣＯ化の要求の度合に応
じて８００〜１４００℃の範囲内に制御する。前記隙間
１４から流出する燃焼反応中ガスの温度は、低ＮＯｘ化
の観点からはなるべく低い方が好ましく、低ＣＯ化の観
点からはなるべく高い方が好ましい。この点において、
前記温度は９００〜１３００℃の範囲とするのがより好
ましい。

【００３８】前記バーナ２２は、特定の形式のものに限
らず、各種の形式のバーナを用いることができる。たと
えば、予混合式バーナや先混合式バーナ（拡散燃焼式バ
ーナともいう）のほか、気化燃焼式バーナなど、各種の
バーナを適用できる。

【００３９】つぎに、この発明の第二実施例について、
図３および図４を参照しながら説明する。前記第一実施
例と同様の構成部材には同一の参照番号を付して、その
詳細説明を省略する。図３は、横断面の説明図であり、
また図４は、図３における第二水管列１７をガス流路２
０側から見た状態を概略的に示している。

【００４０】この第二実施例においては、伝熱ヒレとし
ての横ヒレ部材２１および全周ヒレ部材３０が設けら
れ、ガス流路２０における単位空間当たりの伝熱面積が
６段階に設定されている。第二水管列１７について説明
すると、上流側から順に、前記伝熱ヒレを設けていない
第二水管１６からなる第一伝熱部Ａ，前記横ヒレ部材２
１を取り付けピッチＰで設けた第二水管１６からなる第
二伝熱部Ｂ，前記横ヒレ部材２１を取り付けピッチ０．
８Ｐで設けた第二水管１６からなる第三伝熱部Ｃ，前記
横ヒレ部材２１を取り付けピッチ０．６Ｐで設けた第二
水管１６からなる第四伝熱部Ｄ，前記全周部材３０を取
り付けピッチ０．６Ｐで設けた第二水管１６からなる第
五伝熱部Ｅ，および前記全周部材３０を取り付けピッチ
０．４Ｐで設けた第二水管１６からなる第六伝熱部Ｆが
設けられている。前記全周ヒレ部材３０が設けられた前
記各第二水管１６は、第二縦ヒレ部材１９で連結されて
おらず、その全周面に燃焼反応完了ガスが接触するよう
になっている。そして、前記全周ヒレ部材３０が設けら
れた前記第二水管１６の外側には、カバー部材３１が設
けられている。

【００４１】前記第二実施例では、前記横ヒレ部材２１
および前記全周ヒレ部材３０の取り付けピッチを変える
ことにより、水管１本あたりの伝熱ヒレの伝熱面積を変
えているが、取り付けピッチを同じとし、前記横ヒレ部
材２１および前記全周ヒレ部材３０における水管周面に
対する垂直方向の高さを変えて、水管１本あたりの伝熱
ヒレの伝熱面積を変えることもできる。

【００４２】第一水管５の前記ガス流路２０側にも前記
横ヒレ部材２１が設けられ、対面する前記第二水管１６
に対応して、その取り付けピッチが設定されている。単
位空間当たりの伝熱面積を調節するために、前記全周ヒ
レ部材３０が設けられた前記第二水管１６に対面する前
記第一水管５には、前記伝熱ヒレは設けられていない。

【００４３】前記ガス流路２０における単位空間当たり
の伝熱面積を６段階に設定することにより、燃焼反応完
了ガスの温度の低下度合いに応じて伝熱面積が増大し、
前記ガス流路２０全体にわたって、圧力損失が少なく高
伝熱効率の伝熱面とすることができる。したがって、ボ
イラ効率が格段に向上する。また、前記各第一水管５お
よび前記各第二水管１６における熱負荷の差もより少な
くなる。冷却水管列１１の構成は、前記第一実施例と同
様であるので、前記第一実施例と同様の低ＮＯｘ化およ
び低ＣＯ化の効果が得られる。

【００４４】さらに、この発明の第三実施例について、
図５を参照しながら説明する。前記第一実施例と同様の
構成部材には同一の参照番号を付して、その詳細説明を
省略する。この第三実施例においては、ガス流路２０が
第一開口部７の出口部で二方向に分岐せずに、一方向の
みへ流れる構成になっている。前記第一開口部７近傍
で、前記第一水管列６と前記第二水管列１７とが隔壁部
材３２により連結され、前記ガス流路２０は、前記隔壁
部材３２の一方側から始まり他方側で終わる構成になっ
ており、前記第一水管列６の外側を一周している。

【００４５】前記ガス流路２０は、前記第一実施例と同
様に、上流側の第一水管５および第二水管１６には横ヒ
レ部材２１が設けられておらず、下流側の第一水管５お
よび第二水管１６に横ヒレ部材２１が設けられ、下流側
の単位空間当たりの伝熱面積が上流側の単位空間当たり
の伝熱面積より大きくなっている。したがって、下流側
の伝熱量の増大によるボイラ効率の向上と、各水管の熱
負荷の平均化が達成される。また、冷却水管列１１の構
成は、前記第一実施例と同様であるので、前記第一実施
例と同様の低ＮＯｘ化および低ＣＯ化の効果が得られ
る。

【００４６】

【発明の効果】以上のように、この発明によれば、缶体
自体の簡易な構成により、一層の低ＮＯｘ化および低Ｃ
Ｏ化を達成し、環境問題に対応したクリーンな排ガスの
水管ボイラを提供することができる。また、伝熱面の工
夫により、ボイラ効率が格段に向上し、省エネルギーに
大きく貢献することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明における第一実施例の縦断面の説明図
である。

【図２】図１のII−II線に沿う断面の説明図である。

【図３】この発明における第二実施例の説明図で、図２
と同様の断面説明図である。

【図４】図３におけるガス流路側から見た第二水管列を
概略的に示す説明図である。

【図５】この発明における第三実施例の説明図で、ガス
流路の構成例を示す横断面の説明図である。

【符号の説明】

５第一水管６第一水管列７第一開口部９燃焼室１０冷却水管１１冷却水管列１４隙間１５燃焼反応継続領域１６第二水管１７第二水管列１８第二開口部２０ガス流路

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数の第一水管５を環状に配置して第一
水管列６を形成し、この第一水管列６の内側に燃焼室９
を設け、前記第一水管列６の一部に第一開口部７を設
け、前記燃焼室９内の燃焼反応中ガスが存在する領域に
複数の冷却水管１０を環状に配置して冷却水管列１１を
形成し、隣り合う前記冷却水管１０間に燃焼反応中ガス
の流通を許容する隙間１４を設け、前記冷却水管列１１
と前記第一水管列６との間に燃焼反応を継続して行う領
域１５を設け、前記第一水管列６の外側に複数の第二水
管１６を環状に配置して第二水管列１７を形成し、この
第二水管列１７の一部に第二開口部１８を設け、前記第
一水管列６と前記第二水管列１７との間にガス流路２０
を設け、このガス流路２０において下流側の単位空間当
たりの伝熱面積を上流側の単位空間当たりの伝熱面積よ
り大きくしたことを特徴とする水管ボイラ。
【請求項２】前記ガス流路２０において、下流側の伝
熱面に伝熱ヒレを設け、上流側の伝熱面には前記伝熱ヒ
レを設けない構成としたことを特徴とする請求項１に記
載の水管ボイラ。
【請求項３】前記ガス流路２０において、前記第一水
管５および前記第二水管１６のうち少なくとも一方に伝
熱ヒレを設け、下流側における水管１本当たりの前記伝
熱ヒレの伝熱面積を上流側における水管１本当たりの前
記伝熱ヒレの伝熱面積より大きくしたことを特徴とする
請求項１または請求項２に記載の水管ボイラ。