JPH0593515A - 水管式ボイラ - Google Patents
水管式ボイラInfo
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- JPH0593515A JPH0593515A JP27898391A JP27898391A JPH0593515A JP H0593515 A JPH0593515 A JP H0593515A JP 27898391 A JP27898391 A JP 27898391A JP 27898391 A JP27898391 A JP 27898391A JP H0593515 A JPH0593515 A JP H0593515A
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- 239000000446 fuel Substances 0.000 claims abstract description 10
- 238000007664 blowing Methods 0.000 claims description 9
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 claims description 6
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 abstract description 14
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 abstract description 9
- 238000010276 construction Methods 0.000 abstract 1
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Landscapes
- Incineration Of Waste (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 燃焼エネルギを高効率に水等の熱媒体へ伝達
し、これにより火炉の容積を減少し、同時に低未燃分、
低ＮＯｘ化を図る。 【構成】 バーナ２から火炉４中に吹込まれる火炎５に
直接接触する水管群６を配置し、熱伝達を向上させると
共に火炎の温度を低下させる。火炎温度の低下に伴い増
加する未燃分は、燃焼ガス流れ３の後流に配置した未燃
分除去装置８により除去する。この未燃分除去装置８
は、多数の細孔を有する空気吹込管１１の周囲にポーラ
スセラミック１２を巻いた構造の管群から成り、該細孔
により空気１４を吹込み、未燃分をセラミック１２の表
面付近で燃焼させる。
し、これにより火炉の容積を減少し、同時に低未燃分、
低ＮＯｘ化を図る。 【構成】 バーナ２から火炉４中に吹込まれる火炎５に
直接接触する水管群６を配置し、熱伝達を向上させると
共に火炎の温度を低下させる。火炎温度の低下に伴い増
加する未燃分は、燃焼ガス流れ３の後流に配置した未燃
分除去装置８により除去する。この未燃分除去装置８
は、多数の細孔を有する空気吹込管１１の周囲にポーラ
スセラミック１２を巻いた構造の管群から成り、該細孔
により空気１４を吹込み、未燃分をセラミック１２の表
面付近で燃焼させる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、燃焼熱エネルギを水等
の熱媒体へ伝達する燃焼機器、特に水管式ボイラに関す
る。
の熱媒体へ伝達する燃焼機器、特に水管式ボイラに関す
る。
【０００２】
【従来の技術】一般に、水管式ボイラでは、火炉（燃焼
室）がボイラ容積の大部分を占めている。すなわち、従
来では、火炉内に吹込まれる火炎全体を水管壁が取り囲
む構造とされており、３次元的な火炎からの発熱を２次
元的に主に水管壁への輻射熱で受ける燃焼方式となって
いる。したがって、熱負荷は１０万ｋｃａｌ／ｍ2ｈの
オーダが限界であり、ボイラのコストの面から、火炉の
小型化は最も大きな課題となっている。
室）がボイラ容積の大部分を占めている。すなわち、従
来では、火炉内に吹込まれる火炎全体を水管壁が取り囲
む構造とされており、３次元的な火炎からの発熱を２次
元的に主に水管壁への輻射熱で受ける燃焼方式となって
いる。したがって、熱負荷は１０万ｋｃａｌ／ｍ2ｈの
オーダが限界であり、ボイラのコストの面から、火炉の
小型化は最も大きな課題となっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】このように、従来のボ
イラの燃焼方式では、巨大な火炎全体を火炉の水管壁が
取り囲む形態であり、火炉の熱負荷は１０万ｋｃａｌ／
ｍ2ｈのオーダである。これは、３次元的な火炎からの
燃焼熱を２次元的に火炉壁内面への輻射熱として回収す
る方式であるため、火炉壁外面の部分は伝熱に寄与しな
いことと、水管壁の内外で熱流束のアンバランスができ
るため、火炉の熱負荷を上昇させることが困難であるこ
とに起因する。すなわち、従来の輻射熱回収方式では、
火炉の更なる小型化には限界があった。
イラの燃焼方式では、巨大な火炎全体を火炉の水管壁が
取り囲む形態であり、火炉の熱負荷は１０万ｋｃａｌ／
ｍ2ｈのオーダである。これは、３次元的な火炎からの
燃焼熱を２次元的に火炉壁内面への輻射熱として回収す
る方式であるため、火炉壁外面の部分は伝熱に寄与しな
いことと、水管壁の内外で熱流束のアンバランスができ
るため、火炉の熱負荷を上昇させることが困難であるこ
とに起因する。すなわち、従来の輻射熱回収方式では、
火炉の更なる小型化には限界があった。
【０００４】さらに、低ＮＯｘ化を図るため、従来のボ
イラでは火炎温度を低く押さえ、燃料を旋回させる等に
より、火炉内の燃料の滞留時間を増加する等の試みがな
されているが、これも火炉容積を大きくする一因となっ
ていた。
イラでは火炎温度を低く押さえ、燃料を旋回させる等に
より、火炉内の燃料の滞留時間を増加する等の試みがな
されているが、これも火炉容積を大きくする一因となっ
ていた。
【０００５】本発明は、このような従来技術の課題を解
決するためになされたもので、燃焼エネルギを高効率に
水等の熱媒体へ伝達することができ、これによって火炉
の容積を減少でき、同時に低未燃分、低ＮＯｘ化が図れ
る水管式ボイラを提供することを目的とする。
決するためになされたもので、燃焼エネルギを高効率に
水等の熱媒体へ伝達することができ、これによって火炉
の容積を減少でき、同時に低未燃分、低ＮＯｘ化が図れ
る水管式ボイラを提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め、本発明に係る水管式ボイラは、燃料を燃焼させるバ
ーナと、このバーナから吹込まれる燃焼ガスを一定方向
に流動させる火炉と、この火炉内の燃焼ガス流れ上流側
に配置され、少なくとも火炎に直接接触する多数の水管
を有する水管群と、前記火炉内の燃焼ガス流れ下流側に
配置され、空気吹込みによって燃焼ガス中の未燃分を燃
焼除去する未燃分除去装置とを備えてなる。
め、本発明に係る水管式ボイラは、燃料を燃焼させるバ
ーナと、このバーナから吹込まれる燃焼ガスを一定方向
に流動させる火炉と、この火炉内の燃焼ガス流れ上流側
に配置され、少なくとも火炎に直接接触する多数の水管
を有する水管群と、前記火炉内の燃焼ガス流れ下流側に
配置され、空気吹込みによって燃焼ガス中の未燃分を燃
焼除去する未燃分除去装置とを備えてなる。
【０００７】
【作用】上記の手段によれば、火炉内で一定方向に流動
する燃焼ガスの上流側、つまりバーナから吹込まれる初
期的な火炎側に水管群を配置したことにより、直接的か
つ３次元的な熱伝達を行わせることができる。すなわ
ち、火炎からの輻射および熱伝導の２形態の熱伝達を水
管群が直接受けるようになる。したがって、熱伝達が従
来に比べて大幅に向上するとともに、火炉負荷が増大
し、さらに火炎温度を低下させることにより低ＮＯｘ化
にも対処することが容易になる。なお、前記水管群を配
置した火炉内の空気比は、１以下に抑えることが望まし
い。
する燃焼ガスの上流側、つまりバーナから吹込まれる初
期的な火炎側に水管群を配置したことにより、直接的か
つ３次元的な熱伝達を行わせることができる。すなわ
ち、火炎からの輻射および熱伝導の２形態の熱伝達を水
管群が直接受けるようになる。したがって、熱伝達が従
来に比べて大幅に向上するとともに、火炉負荷が増大
し、さらに火炎温度を低下させることにより低ＮＯｘ化
にも対処することが容易になる。なお、前記水管群を配
置した火炉内の空気比は、１以下に抑えることが望まし
い。
【０００８】また、未燃分除去装置は、例えば多孔質板
または金網等を束ねたポーラスな構造物として空気吹込
みを行うようにすればよく、これによって火炎温度の低
下に伴う未燃分増大に対処することができる。例えば、
火炉内の温度を１０００℃程度に保持し、そこに空気を
吹込んで燃焼を完結させることができる。この場合、ポ
ーラスな構造物の管群から空気を火炉内に吹込むように
することによって、前記構造物の目詰まりを防ぐことが
可能となる。なお、ポーラスな構造物の形状は平板状と
して、火炉壁面に平行あるいは垂直としてもよい。これ
は、火炉の形式に対応して設定することができる。
または金網等を束ねたポーラスな構造物として空気吹込
みを行うようにすればよく、これによって火炎温度の低
下に伴う未燃分増大に対処することができる。例えば、
火炉内の温度を１０００℃程度に保持し、そこに空気を
吹込んで燃焼を完結させることができる。この場合、ポ
ーラスな構造物の管群から空気を火炉内に吹込むように
することによって、前記構造物の目詰まりを防ぐことが
可能となる。なお、ポーラスな構造物の形状は平板状と
して、火炉壁面に平行あるいは垂直としてもよい。これ
は、火炉の形式に対応して設定することができる。
【０００９】
【実施例】以下、図１および図２を参照して本発明の一
実施例について詳細に説明する。図１は本実施例に係る
水管式ボイラの全体構成を概略的に示す平面断面図、図
２は図１の一部分を詳細に示す図である。
実施例について詳細に説明する。図１は本実施例に係る
水管式ボイラの全体構成を概略的に示す平面断面図、図
２は図１の一部分を詳細に示す図である。
【００１０】本実施例によれば、図１に示すように、水
管式ボイラ１は、燃料を空気中の酸素を得て燃焼させる
複数のバーナ２と、これらバーナ２から吹込まれる燃焼
ガス３を一定方向に流動させる火炉４と、この火炉４内
の燃焼ガス流れ上流側に配置され、火炎５に直接接触す
る多数の水管６Ａから成る水管群６および火炎５に直接
接触しない多数の水管７Ａから成る水管群７と、火炉４
内の燃焼ガス流れ下流側に配置され、空気吹込みによっ
て燃焼ガス３中の未燃分を燃焼除去する未燃分除去装置
８と、さらにこの未燃分除去装置８の下流側に配置され
た多数の水管９Ａから成る水管群９とを備えている。
管式ボイラ１は、燃料を空気中の酸素を得て燃焼させる
複数のバーナ２と、これらバーナ２から吹込まれる燃焼
ガス３を一定方向に流動させる火炉４と、この火炉４内
の燃焼ガス流れ上流側に配置され、火炎５に直接接触す
る多数の水管６Ａから成る水管群６および火炎５に直接
接触しない多数の水管７Ａから成る水管群７と、火炉４
内の燃焼ガス流れ下流側に配置され、空気吹込みによっ
て燃焼ガス３中の未燃分を燃焼除去する未燃分除去装置
８と、さらにこの未燃分除去装置８の下流側に配置され
た多数の水管９Ａから成る水管群９とを備えている。
【００１１】そして、未燃分除去装置８は、特に図２に
詳細に示すように、多数の細孔１０を有する空気吹込管
１１の周囲にポーラスなセラミック１２を巻いた構造の
管群から成り、空気吹込管１１の各細孔１０により燃焼
ガス３中の未燃分１３の燃焼を完結させるための空気１
４を吹込み、未燃分１３をセラミック１２の表面付近で
燃焼させる。
詳細に示すように、多数の細孔１０を有する空気吹込管
１１の周囲にポーラスなセラミック１２を巻いた構造の
管群から成り、空気吹込管１１の各細孔１０により燃焼
ガス３中の未燃分１３の燃焼を完結させるための空気１
４を吹込み、未燃分１３をセラミック１２の表面付近で
燃焼させる。
【００１２】なお、図１において、同一レベルに配置さ
れた複数のバーナ２は図１の紙面に対して垂直方向に複
数段設置されている。また、水管群６，７，９の各水管
６Ａ，７Ａ，９Ａおよび未燃分除去装置８の各空気吹込
管１１は図１の紙面に対して垂直方向に延びるように配
置されている。
れた複数のバーナ２は図１の紙面に対して垂直方向に複
数段設置されている。また、水管群６，７，９の各水管
６Ａ，７Ａ，９Ａおよび未燃分除去装置８の各空気吹込
管１１は図１の紙面に対して垂直方向に延びるように配
置されている。
【００１３】次に、一具体例について述べる。複数段の
バーナ２により燃料である液化天然ガスが空気比０．６
〜０．９の低空気量で燃焼され、その火炎５が水管群６
が配置された火炉４の上流の領域４Ａに入る。バーナ２
の基部からこのバーナに最も近く位置する水管群６の水
管６Ａまでの距離は１０ｃｍ、管同士の隙間は５ｃｍと
されている。火炎５は水管群６の各水管６Ａの表面に沿
う流動形態で燃焼される。この領域４Ａ内の気相の平均
温度を調べたところ、９００〜１２００℃であり、ここ
を通過した燃焼ガス３中のＮＯｘ濃度は１０ｐｐｍであ
り、その燃焼ガス３の発熱量は１０００〜３０００ｋｃ
ａｌ／Ｎｍ2 であった。
バーナ２により燃料である液化天然ガスが空気比０．６
〜０．９の低空気量で燃焼され、その火炎５が水管群６
が配置された火炉４の上流の領域４Ａに入る。バーナ２
の基部からこのバーナに最も近く位置する水管群６の水
管６Ａまでの距離は１０ｃｍ、管同士の隙間は５ｃｍと
されている。火炎５は水管群６の各水管６Ａの表面に沿
う流動形態で燃焼される。この領域４Ａ内の気相の平均
温度を調べたところ、９００〜１２００℃であり、ここ
を通過した燃焼ガス３中のＮＯｘ濃度は１０ｐｐｍであ
り、その燃焼ガス３の発熱量は１０００〜３０００ｋｃ
ａｌ／Ｎｍ2 であった。
【００１４】液化天然ガスの発熱量は約１００００ｋｃ
ａｌ／Ｎｍ2 であるので、火炉４内の熱量ベースで約７
０〜９０％の燃料が燃焼したことになる。燃焼ガス３
は、それから、水管群７を配置した火炉４の次の領域４
Ｂに入り、ここでも熱が吸収される。この水管群７の管
同志の隙間も５ｃｍとしたが、水管群７を通過した燃焼
ガス３の温度が５００〜８００℃となるよう水量を調節
した。
ａｌ／Ｎｍ2 であるので、火炉４内の熱量ベースで約７
０〜９０％の燃料が燃焼したことになる。燃焼ガス３
は、それから、水管群７を配置した火炉４の次の領域４
Ｂに入り、ここでも熱が吸収される。この水管群７の管
同志の隙間も５ｃｍとしたが、水管群７を通過した燃焼
ガス３の温度が５００〜８００℃となるよう水量を調節
した。
【００１５】その後、未燃分１３を含む燃焼ガス３は、
未燃分除去装置８を配置した火炉４の領域４Ｃへ入る。
この未燃分除去装置８の空気吹込管１１の各細孔１０か
らは未燃分１３を燃焼させるための空気１４が吹込ま
れ、空気吹込管１１の周囲に巻いたポーラスなセラミッ
ク１２の表面付近で未燃分１３が燃焼する。そして、こ
の領域４Ｃ内では、未燃分１３の燃焼による発熱のため
に、温度が約９００℃となる。これはポーラスセラミッ
ク１２が赤熱することで、熱を輻射熱として領域４Ｃへ
蓄える作用があることによる。さらに、空気１４はポー
ラスセラミック１２の内側から外側へ向かって吹出るの
で、該ポーラスセラミックの目詰まりは生じない。
未燃分除去装置８を配置した火炉４の領域４Ｃへ入る。
この未燃分除去装置８の空気吹込管１１の各細孔１０か
らは未燃分１３を燃焼させるための空気１４が吹込ま
れ、空気吹込管１１の周囲に巻いたポーラスなセラミッ
ク１２の表面付近で未燃分１３が燃焼する。そして、こ
の領域４Ｃ内では、未燃分１３の燃焼による発熱のため
に、温度が約９００℃となる。これはポーラスセラミッ
ク１２が赤熱することで、熱を輻射熱として領域４Ｃへ
蓄える作用があることによる。さらに、空気１４はポー
ラスセラミック１２の内側から外側へ向かって吹出るの
で、該ポーラスセラミックの目詰まりは生じない。
【００１６】そして、火炉４全体として空気比は１．０
６になるよう、バーナ２と未燃分除去装置８の空気流量
を微調整したところ、燃焼ガス３に含まれる未燃分１３
は０．５％以下にすることができた。この燃焼ガス３の
温度は約８００℃であり、エコノマイザとしての下流側
の水管群９によっても熱回収が行なわれる。
６になるよう、バーナ２と未燃分除去装置８の空気流量
を微調整したところ、燃焼ガス３に含まれる未燃分１３
は０．５％以下にすることができた。この燃焼ガス３の
温度は約８００℃であり、エコノマイザとしての下流側
の水管群９によっても熱回収が行なわれる。
【００１７】以上述べた本実施例によれば、熱伝達が水
管群６の各水管６Ａの表面で起こるため、火炉４の容積
に比例した量の熱伝達行わせることができ、従来構造に
比べて高効率化が達成される。しかも、水管群６の密度
や、熱媒体としての水の流量、空気と燃料との比率を制
御することにより、燃焼領域４Ａの温度をＮＯｘ発生を
抑制可能な領域（１０００℃付近）に制御できる。
管群６の各水管６Ａの表面で起こるため、火炉４の容積
に比例した量の熱伝達行わせることができ、従来構造に
比べて高効率化が達成される。しかも、水管群６の密度
や、熱媒体としての水の流量、空気と燃料との比率を制
御することにより、燃焼領域４Ａの温度をＮＯｘ発生を
抑制可能な領域（１０００℃付近）に制御できる。
【００１８】また、水管群６の各水管６Ａ同士の間隔を
数ｃｍ以上にすることで、水管群６の熱回収による燃焼
領域４Ａの温度低下および管壁近傍の濃度勾配による未
燃分増加があるが、それは火炉４内の燃焼ガス流れ下流
側に設けた未燃分除去装置８によって燃焼除去すること
ができる。そして、この未燃分除去装置８による燃焼の
輻射熱は上流側にも及ぶので、フィードバックにより熱
効率を向上することもできる。
数ｃｍ以上にすることで、水管群６の熱回収による燃焼
領域４Ａの温度低下および管壁近傍の濃度勾配による未
燃分増加があるが、それは火炉４内の燃焼ガス流れ下流
側に設けた未燃分除去装置８によって燃焼除去すること
ができる。そして、この未燃分除去装置８による燃焼の
輻射熱は上流側にも及ぶので、フィードバックにより熱
効率を向上することもできる。
【００１９】
【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、バ
ーナから火炉中に吹込まれる火炎に直接接触する水管群
を配置し、火炎からの輻射及び熱伝導の２形態の熱伝達
を水管群が直接受けるようにしたので、熱伝達を大幅に
向上させ、従来のボイラに比べて火炉負荷を１０倍以上
にできて火炉のコンパクト化が図れると共に、火炎温度
を１０００℃程度まで低下させることにより低ＮＯｘ燃
焼が可能となり、更にこの火炎温度の低下に伴い増加す
る未燃分は燃焼ガス流れの後流に配置した未燃分除去装
置により除去することができるという優れた効果が奏さ
れる。
ーナから火炉中に吹込まれる火炎に直接接触する水管群
を配置し、火炎からの輻射及び熱伝導の２形態の熱伝達
を水管群が直接受けるようにしたので、熱伝達を大幅に
向上させ、従来のボイラに比べて火炉負荷を１０倍以上
にできて火炉のコンパクト化が図れると共に、火炎温度
を１０００℃程度まで低下させることにより低ＮＯｘ燃
焼が可能となり、更にこの火炎温度の低下に伴い増加す
る未燃分は燃焼ガス流れの後流に配置した未燃分除去装
置により除去することができるという優れた効果が奏さ
れる。
【図１】図１は、本発明に一実施例に係る水管式ボイラ
の全体構成を概略的にに示す平面断面図である。
の全体構成を概略的にに示す平面断面図である。
【図２】図２は、図１の一部分を詳細に示す図である。
１ 水管式ボイラ ２ バーナ ３ 燃焼ガス ４ 火炉 ５ 火炎 ６ 水管群 ６Ａ 水管 ７ 水管群 ７Ａ 水管 ８ 未燃分除去装置 ９ 水管群 ９Ａ 水管 １０ 細孔 １１ 空気吹込管 １２ ポーラスセラミック １３ 未燃分 １４ 空気
Claims (1)
- 【請求項１】燃料を燃焼させるバーナと、このバーナか
ら吹込まれる燃焼ガスを一定方向に流動させる火炉と、
この火炉内の燃焼ガス流れ上流側に配置され、少なくと
も火炎に直接接触する多数の水管を有する水管群と、前
記火炉内の燃焼ガス流れ下流側に配置され、空気吹込み
によって燃焼ガス中の未燃分を燃焼除去する未燃分除去
装置とを備えたことを特徴とする水管式ボイラ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27898391A JPH0593515A (ja) | 1991-10-01 | 1991-10-01 | 水管式ボイラ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27898391A JPH0593515A (ja) | 1991-10-01 | 1991-10-01 | 水管式ボイラ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0593515A true JPH0593515A (ja) | 1993-04-16 |
Family
ID=17604793
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP27898391A Pending JPH0593515A (ja) | 1991-10-01 | 1991-10-01 | 水管式ボイラ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0593515A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107606615A (zh) * | 2017-10-18 | 2018-01-19 | 力聚热力设备科技有限公司 | 条缝式火焰燃烧装置中的燃烧机 |
| WO2024023894A1 (ja) * | 2022-07-25 | 2024-02-01 | 三菱重工パワーインダストリー株式会社 | 燃焼設備 |
-
1991
- 1991-10-01 JP JP27898391A patent/JPH0593515A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107606615A (zh) * | 2017-10-18 | 2018-01-19 | 力聚热力设备科技有限公司 | 条缝式火焰燃烧装置中的燃烧机 |
| WO2024023894A1 (ja) * | 2022-07-25 | 2024-02-01 | 三菱重工パワーインダストリー株式会社 | 燃焼設備 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20000822 |