JP2953237B2 - ボイラー - Google Patents

ボイラー

Info

Publication number
JP2953237B2
JP2953237B2 JP5019266A JP1926693A JP2953237B2 JP 2953237 B2 JP2953237 B2 JP 2953237B2 JP 5019266 A JP5019266 A JP 5019266A JP 1926693 A JP1926693 A JP 1926693A JP 2953237 B2 JP2953237 B2 JP 2953237B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
boiler
burner
combustion
water
flame
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
JP5019266A
Other languages
English (en)
Other versions
JPH06207707A (ja
Inventor
直 中村
恒夫 松平
晃司 山本
幸二 石関
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
JFE Engineering Corp
Original Assignee
Nippon Kokan Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nippon Kokan Ltd filed Critical Nippon Kokan Ltd
Priority to JP5019266A priority Critical patent/JP2953237B2/ja
Publication of JPH06207707A publication Critical patent/JPH06207707A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP2953237B2 publication Critical patent/JP2953237B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Gas Burners (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、ボイラー、特に、小
型化が図れ且つNOX の発生を抑制することができること
は勿論、ボイラー効率が高く、しかも、ボイラー形状の
自由度が高く、更に、燃焼音が小さい、ガス焚きボイラ
ーに関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来のガス焚きボイラーは、バーナーと
して拡散バーナーが一般的に使用されている。拡散型バ
ーナーを使用したボイラーの代表例として、水管ボイラ
ーおよび炉筒煙管ボイラーがある。
【0003】以下、水管ボイラーについて、図面を参照
しながら簡単に説明する。図8は、水管ボイラーを示す
概略断面図である。図8において、1は、水管2が配さ
れた水冷壁によって構成されたケーシング、3は、ケー
シング1内に形成された燃焼室、4は、ケーシング1の
燃焼室3側の端部に設けられた燃焼ノズル、5は、ケー
シング1内に配された水管、6は、ケーシング1の燃焼
ノズル4に対向する端部に設けられた排気口、そして、
7は、燃焼室3内の火炎である。
【0004】燃焼ノズル4から噴出された燃料によって
拡散火炎7が形成され、燃焼室3内において燃焼が行わ
れる。火炎7から発生する放射熱は、燃焼室3の周囲に
配された水管2内のボイラー缶水を加熱し、大半の残り
の熱は、燃焼排ガスとして、水管5が配された接触伝熱
部に流入して、ケーシング1に配された水管2およびケ
ーシング1内に配された水管5内のボイラー缶水を加熱
する。そして、この熱交換によって温度低下した排ガス
は、排気口6からボイラー外に排気される。以下、この
ボイラーを従来技術1という。なお、ボイラー缶水以外
の他の熱媒体を加熱する場合もある。以下、同じ。
【0005】次に、炉筒煙管ボイラーについて図面を参
照しながら簡単に説明する。図9は、炉筒煙管ボイラー
を示す概略断面図である。図9において、8は、ボイラ
ー胴9内の炉筒、10は、炉筒8内に形成された燃焼室、
11は、炉筒8の端部に設けられた燃焼ノズル、12は、ボ
イラー胴9内に設けられた、炉筒8と連通する煙管、13
は、煙管12の端部に設けられた排気口、14は、燃焼室10
内の火炎、そして、15は、ボイラー缶水である。
【0006】燃焼ノズル11から噴出された燃料によって
拡散火炎14が形成され、燃焼室10内において燃焼が行わ
れる。火炎14から発生する放射熱は、炉筒8を介してボ
イラー缶水15を加熱し、大半の残りの熱は、燃焼排ガス
として、煙管12内に流入してボイラー缶水15を加熱す
る。そして、熱交換によって温度低下した排ガスは、排
気口13からボイラー外に排気される。以下、このボイラ
ーを従来技術2という。
【0007】近年、予混合方式バーナーを使用したガス
焚きボイラーが開発され、実用に供されている。このボ
イラーは、図10のボイラーの概略斜視図に示すように、
水管16と平行に設けられたスリット状燃焼ノズル17に予
混合ガスを供給し、燃焼ノズル17から予混合ガスを噴射
して長火炎18を水管16の間に向けて形成させるものであ
る。このボイラーによれば、燃焼室が必要ないためにボ
イラーの小型化が図れ、しかも、火炎18が水管16に接し
ているので、火炎温度が低下して、NOX が低減する。以
下、このボイラーを従来技術3という。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来技術1から3は、以下のような問題を有してい
る。即ち、従来技術1および2の拡散バーナーを使用す
るボイラーは、燃焼ノズル4、11から燃料を噴出させて
拡散火炎7、14を形成し、この火炎を完全燃焼させて高
温燃焼ガスを生成させるものであるので、ある程度の大
きさを有する燃焼室3、10が必要である。そのためにボ
イラー全体が大型になり、しかも、ボイラー形状の自由
度も小さい。更に、拡散火炎のために局部的に温度が高
まるので、NOX の生成を抑制することが困難であり、こ
れを抑制すると、未燃成分が残って燃焼期間が長くなる
など、燃焼性を悪化させる。
【0009】ボイラー効率を高めるためには、従来の空
気比1.10をできるだけ理論混合比に近づける必要がある
が、従来技術1および2において、空気比を下げようと
すると、反応時間が長くなって燃焼室内における燃焼が
困難となり、事実上、空気比を下げることは不可能であ
る。
【0010】更に、従来技術1および2は、燃焼ノズル
4、11から高速で燃料および空気を噴出するので、燃焼
音が大きく騒音発生源の1つになる。
【0011】従来技術3は、燃焼の安定化のためにター
ンダウンを大きくとれず、しかも、火炎温度の上昇と燃
焼完結度の向上のために空気比を下げることができない
ので、大幅なボイラー効率の向上を図ることができない
等の問題を有している。
【0012】従って、この発明の目的は、小型化が図れ
且つNOX の発生を抑制することができることは勿論、ボ
イラー効率が高く、しかも、ボイラー形状の自由度が高
く、更に、燃焼音が小さい、ガス焚きボイラーを提供す
ることにある。
【0013】この発明は、金属またはセラミック製繊維
の焼結板を閉鎖空間が形成されるように成形してバーナ
ーを構成し、前記バーナーの前記閉鎖空間内に予混合ガ
スを供給して、前記予混合ガスを燃焼させ、かくして、
ボイラー缶水等の熱媒体を加熱することに特徴を有する
ものである。
【0014】
【作用】この発明によれば、金属またはセラミック製繊
維の焼結板によってボイラーのバーナーを構成すること
によって、小型化が図れ且つNOX の発生を抑制すること
ができることは勿論、ボイラー効率が高く、しかも、ボ
イラー形状の自由度が高く、更に、燃焼音が小さい、ガ
ス焚きボイラーを提供することができる。
【0015】
【実施例】次に、この発明のボイラーの一実施態様を、
図面を参照しながら説明する。図1は、この発明を水管
ボイラーに適用した場合の概略断面図である。
【0016】図1において、19は、水管20が配された水
冷壁によって構成されたケーシング、21は、ケーシング
19内に配された平板状バーナー、22は、ケーシング19内
においてバーナー21間に配された水管、そして、23は、
ケーシング19の端部に設けられた排気口である。
【0017】バーナー21は、特開平2-279908号公報に開
示されているバーナー板からなっている。このバーナー
板は、例えば、ステンレス(SUS 310 )製の長繊維(繊
維径25μm 、繊維長50mm)素材を板状に焼結したものか
らなっており、80〜95%の範囲内の空隙率を有してい
る。従って、予混合ガスをバーナー板に供給すれば、予
混合ガスは、バーナー板全面から均一に噴出する。次い
で、予混合ガスに点火すれば、火炎は、バーナー板全面
に伝播し、バーナー板の表面に付着した状態、即ち、平
面火炎となって燃焼を開始し、バーナー板表面から遠く
離れることはない。これによって、バーナー板の表面が
均一に赤熱され、高温ガスからの熱と、高い放射による
熱が発生する。
【0018】バーナー21は、上述したバーナー板を2
枚、間隔をあけて平行に配し、その先端を閉塞したもの
からなっている。このように構成されたバーナー21に予
混合ガスを供給すれば、予混合ガスが燃焼してバーナー
21の両表面上において平面火炎が形成される。この平面
火炎から発する放射熱によって水管20および22内のボイ
ラー缶水が加熱される。残りの熱は、燃焼排ガスとして
排気口23からボイラー外に排出される。
【0019】次に、この発明を炉筒煙管ボイラーに適用
した場合について、図面を参照しながら説明する。図2
は、この発明を炉筒煙管ボイラーに適用した場合の概略
断面図である。
【0020】図2において、24は、ボイラー胴25内に設
けられた煙管、26は、煙管24内に挿入された円筒状バー
ナー、27は、煙管24の端部と連通する排気口、そして、
28は、ボイラー胴25内のボイラー缶水である。
【0021】バーナー26は、上述したバーナー板を円筒
状に形成し、その一端を閉塞したものからなっている。
このように構成されたバーナー26に予混合ガスを供給す
れば、円筒状バーナー26の表面上において円筒状の曲面
火炎を形成して燃焼する。この曲面火炎から発する放射
熱によってボイラー胴25内のボイラー缶水28が加熱され
る。残りの熱は、燃焼排ガスとして、排気口27からボイ
ラー外に排出される。
【0022】次に、蒸気圧力換算蒸発量15t/h 相当の水
管ボイラーを例にとって、従来ボイラーと本願発明ボイ
ラーとを比較する。
【0023】表1に、拡散型バーナーを使用した従来ボ
イラーと本願発明ボイラーとのボイラー有効熱量の内、
放射による熱量供給分と対流による熱量供給分とのの比
較を示す。
【0024】
【表1】
【0025】表1から明らかなように、従来ボイラー
は、拡散火炎を形成するので、燃焼を完結するためにあ
る程度の大きさが必要であるが、その領域における火炎
およびガス体からの放射量には限界がある。そのため、
燃焼終了後の燃焼ガス温度は高いために、接触伝熱部に
おける対流による熱吸収に負うところが大きい。これに
対して、本発明ボイラーは、高放射バーナーを使用して
いるので、火炎およびガス体からの放射量は、従来ボイ
ラーと比べてかなり多い。しかも、接触伝熱部入口にお
ける燃焼ガス温度も拡散型に比べて低く、その分、対流
による熱吸収量も少ない。
【0026】表2に、拡散型バーナーを使用した従来ボ
イラーおよび本発明ボイラーのボイラー容積を比較して
示す。
【0027】
【表2】
【0028】表2から明らかなように、従来ボイラー
は、拡散火炎を使用しているので、燃焼を完結するため
に、ある程度の大きさの燃焼室を必要とする。これに対
して、本発明ボイラーは、高放射の表面燃焼バーナーを
使用するので、燃焼反応を完結させるための燃焼室が不
要となり、管群部にバーナーを直接入れて、放射と対流
の両方でボイラー缶水を加熱するものである。この結
果、ボイラー全体の容積は、従来ボイラーのほぼ半分で
済み、ボイラー重量およびボイラー設置面積の大幅な縮
小を図ることができる。
【0029】図3に、燃焼排ガス中のNOX 濃度と負荷と
の関係を示す。図3から明らかなように、拡散型バーナ
ーを使用した従来ボイラーのNOX 濃度は、全負荷時にお
いて60ppm 弱であり、部分負荷の場合であってもNOX
度に余り変化は認められない。これに対して、本発明ボ
イラーにおけるNOX 濃度は、全負荷時には40ppm 程度で
あり、部分負荷の場合には、排ガス濃度が低下するため
にNOX 濃度は、20ppm程度まで低下している。
【0030】図3に、図10に示した予混合方式バーナー
を使用した従来ボイラー(発熱量1200Kg/h)の場合の結
果について併せて示す。このボイラーによれば、前述し
たように、長火炎を水管の間に形成することによって、
従来の拡散型バーナーを使用したボイラーに比べて低NO
X 化を図ることができるが、ターンダウンは、40%程度
である。これに対して、本発明ボイラーによれば、予混
合方式バーナーを使用しているにもかかわらず、ターン
ダウンは、16%程度にまで低減でき、しかも、大幅な低
NOX 化が図られている。
【0031】表3に、拡散型バーナーを使用した従来ボ
イラーおよび本発明ボイラーにおける排ガス損失の結果
について示す。表3は、投入熱量一定、全負荷運転、入
口空気温度常温の条件での結果である。
【0032】
【表3】
【0033】表3から明らかなように、本発明において
使用したバーナーは、空気過剰率を理論混合値に近づけ
ることが可能であるので、その分、排ガス損失は、少な
くなり、約10%の効率の向上が期待できる。
【0034】図4〜図7には、この発明を水管ボイラー
に適用した他の実施態様の概略断面図を示す。図4に示
すボイラーは、先端が閉塞された2枚のバーナー板から
なる、ケーシング30内の中央バーナー29を、予混合ガス
供給方向下流側に向かうに従って先細り形状に形成し、
中央バーナー29の両側のバーナー31をケーシング30に対
して先細りになるように傾斜してケーシング30内に配し
たものであり、水管32間を通過する予混合ガスの速度が
場所的に一定に維持され、対流による熱回収の向上が図
れる。図4において、33は、排気口である。
【0035】図5に示すボイラーは、ケーシング34内に
水管35と先端を閉塞した円筒状バーナー36とを交互に配
したものであり、水管35に対する放射の効果の向上を図
ったものである。図5において、37は、排気口である。
【0036】図6に示すボイラーは、バーナー板が金属
またはセラミック製繊維の焼結板であるが故の形状の自
由度を利用して、バーナー38を波型に湾曲形成し、この
バーナー38を水管40の表面を覆うようにケーシング39内
に配して、放射および対流の双方の効果の向上を図った
ものである。図6において、41は、排気口である。
【0037】図7に示すボイラーは、バーナー板の形状
の自由度を利用して、バーナー42を星状に湾曲形成し、
このバーナー42をケーシング43内の中央部に配し、バー
ナー42の周囲に水管44を配して、バーナー面積の増加と
コンパクト化を図ったものである。
【0038】
【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、金属またはセラミック製繊維の焼結板によりバーナ
ーを構成することによって、以下のような効果がもたら
される。 燃焼帯が短いために燃焼室が不要となり、且つ、高
放射のために伝熱面積が小さくなるので、ボイラーのコ
ンパクト化が図れる。 高放射バーナーを使用するので火炎温度が低下し
て、低NOX 化が図れる。 バーナーの形状の自由度が高いので、ボイラー形状
の自由度も増す。 予混合ガスが面状燃焼するので、空気過剰率を従来
ボイラーのの1.1 付近から1.01程度まで下げることがで
きるので、ボイラー効率が向上する。 バーナー面を通過する予混合ガスの速度が遅いの
で、燃焼音が低下する。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明を水管ボイラに適用した場合のボイラ
の概略断面図である。
【図2】この発明を炉筒煙管ボイラに適用した場合のボ
イラの概略断面図である。
【図3】NOX 濃度と負荷との関係を示すグラフである。
【図4】この発明を水管ボイラに適用した場合の別のボ
イラの概略断面図である。
【図5】この発明を水管ボイラに適用した場合の更に別
のボイラの概略断面図である。
【図6】この発明を水管ボイラに適用した場合の更に別
のボイラの概略断面図である。
【図7】この発明を水管ボイラに適用した場合の更に別
のボイラの概略断面図である。
【図8】従来技術1の水管ボイラを示す概略断面図であ
る。
【図9】従来技術2の炉筒煙管ボイラを示す概略断面図
である。
【図10】従来技術3の予混合方式バーナーを使用したボ
イラを示す概略斜視図である。
【符号の説明】
1:ケーシング、 2:水管、 3:燃焼室、 4:燃焼ノズル、 5:水管、 6:排気口、 7:火炎、 8:炉筒、 9:ボイラー胴、 10:燃焼室、 11:燃焼ノズル、 12:煙管、 13:排気口、 14:火炎、 15:ボイラー缶水、 16:水管、 17:燃焼ノズル、 18:火炎、 19:ケーシング、 20:水管、 21:バーナー、 22:水管、 23:排気口、 24:煙管、 25:ボイラー胴、 26:バーナー、 27:排気口、 28:ボイラー缶水、 29:バーナー、 30:ケーシング、 31:バーナー、 32:水管、 33:排気口、 34:ケーシング、 35:水管、 36:バーナー、 37:排気口、 38:バーナー、 39:ケーシング、 40:水管、 41:排気口、 42:バーナー、 43:ケーシング、 44:水管。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 石関 幸二 東京都千代田区丸の内一丁目1番2号 日本鋼管株式会社内 (56)参考文献 特開 昭57−47120(JP,A) 実開 平4−100557(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) F23D 14/16

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 金属またはセラミック製繊維の焼結板を
    閉鎖空間が形成されるように成形してバーナーを構成
    し、前記バーナーの前記閉鎖空間内に予混合ガスを供給
    して、前記予混合ガスを燃焼させ、かくして、ボイラー
    缶水等の熱媒体を加熱することを特徴とするボイラー。
JP5019266A 1993-01-11 1993-01-11 ボイラー Expired - Lifetime JP2953237B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP5019266A JP2953237B2 (ja) 1993-01-11 1993-01-11 ボイラー

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP5019266A JP2953237B2 (ja) 1993-01-11 1993-01-11 ボイラー

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH06207707A JPH06207707A (ja) 1994-07-26
JP2953237B2 true JP2953237B2 (ja) 1999-09-27

Family

ID=11994643

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP5019266A Expired - Lifetime JP2953237B2 (ja) 1993-01-11 1993-01-11 ボイラー

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2953237B2 (ja)

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2080700B (en) * 1980-06-30 1984-12-19 Acurex Corp Catalytic combustion system with fibre matrix burner
JPS5747210A (en) * 1980-09-02 1982-03-18 Mazda Motor Corp Ventilating device for vehicle with sun roof
JPH04100557U (ja) * 1991-11-22 1992-08-31

Also Published As

Publication number Publication date
JPH06207707A (ja) 1994-07-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5848887A (en) Low emission combustion system
US4519770A (en) Firetube boiler heater system
US5174744A (en) Industrial burner with low NOx and CO emissions
JP3755934B2 (ja) 火炉の火炎・圧力脈動抑制方法および火炉
JP2682361B2 (ja) 排熱回収型燃焼装置
JPH0849802A (ja) 水管群を有するボイラの燃焼装置と該燃焼装置を使用するボイラの燃焼方法
JPH064171Y2 (ja) ラジアントチユ−ブ
JP2953237B2 (ja) ボイラー
KR102106922B1 (ko) 열증폭 열발생장치
JP3001571B1 (ja) ダクトバ―ナおよびダクトバ―ナ装置
JP2937807B2 (ja) 予混合方式の高負荷・低公害家庭用ガスバーナー
JP2775197B2 (ja) 全一次式高負荷バーナ
JP3499174B2 (ja) 多孔性の金属繊維織造で組織された多孔体板を利用した家庭用低公害・高効率リッチ・リーン燃焼ガスバーナー
JPS61256113A (ja) 面燃焼バ−ナ及びこれを利用した熱交換装置
JPH0828821A (ja) 窒素酸化物低発生ラジアントチュ−ブバ−ナ装置及びその燃焼方法
WO2001061245A1 (en) Diffusion burner with negative pressure combustion chamber
JPH07110101A (ja) モノチューブボイラ
JP2759399B2 (ja) 蓄熱式ラジアントチューブバーナ
US3282256A (en) Water heating furnace for gaseous or liquid fuels
JP2840534B2 (ja) 蓄熱式ラジアントチューブバーナ
JP4616717B2 (ja) 液体燃料燃焼装置
JP2831224B2 (ja) 燃焼装置
JP2932956B2 (ja) 排熱回収水管ボイラ
RU2117865C1 (ru) Топка котла
JPS61256112A (ja) 面燃焼バ−ナ及びこれを利用した熱交換装置