JPH0692803B2 - ボイラ - Google Patents

ボイラ

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JPH0692803B2
JPH0692803B2 JP63105078A JP10507888A JPH0692803B2 JP H0692803 B2 JPH0692803 B2 JP H0692803B2 JP 63105078 A JP63105078 A JP 63105078A JP 10507888 A JP10507888 A JP 10507888A JP H0692803 B2 JPH0692803 B2 JP H0692803B2
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JP
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boiler
water pipe
hairpin type
heat transfer
water
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JP63105078A
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JPH01273901A (ja
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広 小林
芳治 植田
厚見 上梨
雅通 山本
清幹 石谷
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株式会社ヒラカワガイダム
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F22—STEAM GENERATION
    • F22B—METHODS OF STEAM GENERATION; STEAM BOILERS
    • F22B1/00—Methods of steam generation characterised by form of heating method
    • F22B1/02—Methods of steam generation characterised by form of heating method by exploitation of the heat content of hot heat carriers
    • F22B1/18—Methods of steam generation characterised by form of heating method by exploitation of the heat content of hot heat carriers the heat carrier being a hot gas, e.g. waste gas such as exhaust gas of internal-combustion engines
    • F22B1/1869—Hot gas water tube boilers not provided for in F22B1/1807 - F22B1/1861

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
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  • Thermal Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Control Of Steam Boilers And Waste-Gas Boilers (AREA)
  • Steam Or Hot-Water Central Heating Systems (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は廃熱ボイラあるいはエコノマイザー等に使用さ
れる水平置ヘアピン型水管ボイラの改良された伝熱管構
造に関するものである。
〔従来の技術〕
従来の水平置ヘアピン型水管式廃熱ボイラの水管は例え
ば第3図、又は第4図に示されているような構成になつ
ている。
この種従来のボイラでは降水管(9)の配管中に強制循
環ポンプ(15)を配設して、その容量、揚程、必要動力
などを、当該ボイラの受熱量などの設計条件とボイラの
構成をかえることによつて、最小にするように設計され
ている。
第3図において(1)は伝熱水管、3はそのフイン、
(4)は仕切、(5)は外ケーシング(6)はケーシン
グ内保温材又は空間、(7)は排ガス入口、(14)は排
ガス出口、(8)は入口ヘツダ、(10)は出口ヘツダ、
(11)は気水分離ドラム、(12)は蒸気側連絡管、(1
3)は蒸気出口である。
第4図は第3図の伝熱水管の列数を2倍、即ち同一伝熱
面積で管内の水の流速を1/2にするために伝熱水管を(1
a),(1b)としたものである。
しかしながら第4図の場合、(1a)と(1b)との合計本
数を伝熱面積の変化に応じて変化せしめ、必ずしも第3
図の伝熱水管の本数の整数倍にする必要はなく、設計流
速にあわせて変化せしめることができる。
そのための伝熱水管の配列上において工夫をすることが
必要であることはいうまでもない。
〔発明が解決しようとする課題〕
従来の廃熱ボイラの循環ポンプ(15)はボイラの運転中
常時故障なく稼動されることを期待して信頼度の高いも
のが要求され、しかも常時動力を必要とすることから、
できることならこの循環ポンプ(15)を取りつけないで
すまし得る方式の廃熱ボイラが要求される。
即ち循環ポンプ(15)が故障したり、性能が低下すると
ボイラを停止せしめざるを得ないという問題点があつ
た。
何故循環ポンプ(15)が停止するとボイラの運転を停止
せしめねばならないかというと、第3図、第4図におい
ては循環ポンプ(15)が故障したり、停止したときには
伝熱水管(1)、(1a),(1b)が焼損の危険にさらさ
れるためである。
もしもこの循環ポンプが停止してもボイラが危険にさら
されることなく、安全に運転できればこの循環ポンプ
(15)はなくてもよいことになる。あるいはたとえ該循
環ポンプ(15)を設置するとしても該循環ポンプは上記
したように常時稼動しているが故にその容量、揚程、必
要動力などをできるだけ小さくてすまし得るようにする
ことが望ましい。
本発明は水平置ヘアピン型水管ボイラの並列水管の部分
では従来蒸気流と水とが上下に分離して層状流となり、
上部の蒸気におおわれた壁面から水膜が焼失するという
所謂ドライアウトの状態となり、壁面では核沸騰から膜
沸騰へと遷移して焼損の現象を現わすという危険なフロ
ーパターンを本発明の水管においては簡単な構成即ち並
列水管数を増加して、流速を下げ圧力損失を減少させる
ことによつて達成し、更に本発明は前記の要望にこたえ
て、従来の強制循環型ボイラにおいて、強制循環ポンプ
を設置することなく、或いは従来よりも著しく小容量の
強制循環ポンプを設置するのみによつて、自然循環又は
弱い強制循環によつて運転できるボイラを提供すること
を目的とするものである。
〔課題を解決するための手段〕
本発明は水平置ヘアピン型水管ボイラにおいて、気水分
離ドラムから入口ヘツダに至る降水管に強制循環ポンプ
を設置することなく、該ヘアピン型水管の曲り立ち上り
部又は水管の途中で少くとも2本に分岐したヘアピン型
水管によつて構成されたボイラに関し、さらに、該ヘア
ピン型水管が水管の途中における分岐部において、一度
ヘツダに集合して設けられ、ヘツダ出口のヘアピン型水
管数がヘツダ入口の水管数よりも増加してなる水平置ヘ
アピン型水管ボイラに関するものである。
本発明の少くとも2本の分岐したヘアピン型水管は入口
ヘツダ(8)からの一段目で分岐するのがよいのか、又
は2段目か、それともヘアピン型水管の中間での分岐が
よいのかはボイラ伝熱面の熱負荷、水管の配置関係、ボ
イラ全体の循環比、入口流速、さらには水管各点の蒸気
乾き度(クオリテイ)から二相流の流動様式をも推定し
て決定することが必要である。
さらに局部の伝熱面熱負荷をかえるため、拡大伝熱面の
形状変更、例えば水管にリングフインを設ける場合その
ピツチを1inch当り1枚にするのか、又は2枚にするか
などの設計的な配慮をすることも必要となるのである。
さらに水管の焼損防止のためある一定の蒸気乾き度(ク
オリテイ)までは二相流の流速がある程度以上に必要と
なるので、水管のある列数のところまでは流速を上げて
おいて、そこから本数を増加して流速を下げてもよいと
いうことになるとその点で水管を分岐することになる。
上記の様な分岐の態様としては次のような形態がある。
それらの例をそれぞれ第2図(a),(b),(c)に
示した。第2図(a)は該ヘアピン水管の立ち上り部に
おいて分岐する一実施例で、水平部で分岐するのはよく
ないと考えられる。その理由は二相流が一様に分布して
流れない恐れがあり、そのため特別に内部装置などの工
夫を必要とするからである。
第2図(b)は同様に本発明の一実施例で専用の分岐ヘ
ツダ(16)を設けたものである。この場合入口管数と出
口管数との比は必ずしも整数倍にする必要はない。第2
図(b),(c)のようにヘツダ(16)を設ける場合は
必ずしも立ち上り管部に設ける必要がない。第2図
(c)は伝熱水管の水平部の途中に設けた一実施例であ
る。
〔実施例〕
次に図面によつて本発明を説明する。
第1図は本発明の水管置ヘアピン型水管ボイラの一実施
例の概略断面図を示す。
一般に水平置のヘアピン型水管ボイラにおいては、下か
ら加熱ガスが入つて来るとき、下に面する第一列目の水
管が最も高いガス温度にさらされ、従つて最も高い伝熱
面熱負荷にさらされることになる。
一方この部分の水側(伝熱水管の内側)の状態はドラム
(11)から降水管(9)を経て降下したばかりであるか
らその温度はドラム(11)での圧力に対する飽和温度の
まま、あるいは下方へ下つた位置水頭分だけ飽和温度か
らサブクールされたものとなる。さらに実際には放熱さ
れる分だけサブクールされたものとなり、従つてヘツダ
(8)から伝熱水管(1)に入つても直ちに蒸発して気
泡を発生するに至らない。
このような環境における上記の様な伝熱水管の部分では
設計を誤ると少し進んだところで発生した蒸気泡と水と
が上下に分離して層状流となり上部の蒸気におおわれた
壁面から水膜が消失する。所謂ドライアウトの状態にな
つて熱伝達率が著しく悪化したり、又は熱負荷が高いと
主流は飽和温度より低温のサプクール状態にありながら
壁面では核沸騰から膜沸騰へ遷移してしまつて焼損の現
象を現出するなどの状態になる。
上記のような焼損やドライアウトに至る要因には水平置
ヘアピン型水管ボイラの設計上はドラム(11)と最下部
の伝熱水管(1)までの高さや伝熱水管の管径、さらに
伝熱水管(1)が水平か、傾斜か又は垂直か、などの配
置関係、伝熱水管の加熱によつて生成する水の蒸発、即
ち気泡の発生によつて生じる自然循環力や強制循環力に
よつて規定される水の循環比や水の入口流速(循環流
速)、そしてガス入口の伝熱水管ほど強熱されるなどの
伝熱面熱負荷の分布とそのために管路にそつて水が蒸気
泡に変つて行く蒸気乾き度(クオリテイ)の分布などが
関係する。
学術的研究の結果によると、水管内径30mmの場合、伝熱
面熱負荷が100,000kcal/m2,h程度では伝熱水管がドライ
アウトの状態にならない限界の入口流速は0.3m/s程度以
上を必要とする。そして一例として廃熱ガスで加熱する
ボイラを考えると、その入口条件を一定のガス量、ガス
温度で入り、一定の蒸発量を確保するためには一定の必
要な伝熱面積が計算される。
この場合、上記の水循環計算を行うと第3図の水平置ヘ
アピン型水管ボイラでは水の循環力が不足して循環不
能、即ちこの管群の途中に水面が現われて実際上蒸発量
が足りなくなるばかりか、水面より上の伝熱水管は過熱
焼損の危険にさらされたり、ドライアウトして蒸発量が
足りなくなることとなり、ボイラが成り立たないことに
なる。
同様の計算を第4図について行うと、循環比が4.0とな
り水は循環するが入口流速が0.27m/sに達せず、充分に
安全な水平置ヘアピンボイラを構成しない。
そこで本発明による第1図においては、上記の欠点を無
くしてボイラ伝熱水管の構成をかえることによつて、水
管群の水循環の条件を安全な範囲に収めるもので入口ヘ
ツダ(8)から出る伝熱水管(1)は一列のみとして折
り返して来た後、2本に分岐せしめて水管(1a),(1
b)となしたもので、これによつて循環比は3.3となるが
当該伝熱水管(1)の入口の流速は0.4m/s以上となり、
ドライアウトを起さない水平置ヘアピン型水管ボイラと
なる。
第2図(a),(b),(c)は本発明の水平置ヘアピ
ン型水管ボイラの伝熱水管の種々な分岐の形態のそれぞ
れの実施例を示したもので、第2図(a)は該ヘアピン
型伝熱水管の立ち上り部において分岐するものであり、
同(b)は専用の分岐ヘツダを設けたもの、同(c)は
専用のヘツダを設けた場合必ずしも立ち上り管部に設け
る必要がなく、ヘアピン型伝熱水管の中間に設けた場合
の一実施例を示すものである。
〔発明の効果〕
本発明の効果を纒めると下記の通りである。本発明によ
り、第1には例えば従来の水平置ヘアピン型水管式廃熱
ボイラが、強制循環式ではなく、強制循環ポンプを無く
した自然循環式あるいは極めて小容量の強制循環ポンプ
を設置するのみで可能になり、第2には従来の強制循環
ポンプの設置された水平置ヘアピン型廃熱ボイラに僅か
の改造を加えることによつて強制循環ポンプを無くする
ことができ、さらに第3には従来のボイラのように強制
循環ポンプを設置した場合は、ボイラ運転中、常時故障
なく稼動するように信頼度の高い、優秀な強制循環ポン
プを備えたボイラが必要であつたが、本発明ではその必
要がなく、更にボイラを停止することの必要がない著し
い効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の水平置ヘアピン型水管式廃熱ボイラの
一実施例の概略断面図、第2図(a),(b),(c)
は本発明の水平置ヘアピン型水管の種々な分岐の形態を
示したそれぞれの実施例で、同(a)はヘアピン型伝熱
水管の立ち上り部で分岐する例、同(b)はヘアピン型
伝熱水管の立ち上り部に分岐ヘツダを設けた一実施例、
同(c)はヘアピン型水管の水平部の中間に分岐ヘツダ
を設けた一実施例、第3図、第4図は従来の水平置ヘア
ピン型水管式廃熱ボイラの水管部の構成を示す。 1,1a,1b……ヘアピン型伝熱水管 2……ヘアピン型伝熱水管の折り返し分岐個所 3……ヘアピン型伝熱水管フイン 5……外ケーシング、7……排ガス入口 8……入口ヘツダ、9……降水管 10……出口ヘツダ、11……気水分離ドラム 13……蒸気出口、14……排ガス出口 15……強制循環ポンプ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山本 雅通 大阪府大阪市大淀区大淀北1丁目9番36号 株式会社平川鉄工所内 (72)発明者 石谷 清幹 兵庫県芦屋市岩園町8番7号 (56)参考文献 特開 昭60−238682(JP,A) 特公 昭43−8481(JP,B1)

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】水平置ヘアピン型水管ボイラにおいて、気
    水分離ドラムから入口ヘツダに至る降水管に強制循環ポ
    ンプを設置することなく、該水平置ヘアピン型水管の曲
    がりの立ち上り部又は該水平置水管の途中で少なくとも
    2本に分岐したヘアピン型水管よりなることを特徴とす
    るボイラ。
  2. 【請求項2】ヘアピン型水管が水管の途中における分岐
    部において、一度ヘツダに集中して設けられ、該ヘツダ
    の出口のヘアピン型水管数が、該ヘツダ入口の水管数よ
    りも増加してなる特許請求の範囲第1項記載のヘアピン
    型水管よりなるボイラ。
JP63105078A 1988-04-26 1988-04-26 ボイラ Expired - Lifetime JPH0692803B2 (ja)

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JPH01273901A JPH01273901A (ja) 1989-11-01
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20100139578A1 (en) * 2007-07-02 2010-06-10 Jae Eun NOR Boiler with flat horizontal tubes
AT511485B1 (de) * 2011-05-30 2013-09-15 Klaus Ing Voelkerer Dampferzeuger mit einem brennraum, zumindest einem rauchgaskanal und einer kesselbaugruppe
CN102589133B (zh) * 2012-03-28 2014-04-02 哈尔滨红光锅炉总厂有限责任公司 燃油燃气热水锅炉全回水多路循环节能器
US9739476B2 (en) * 2013-11-21 2017-08-22 General Electric Technology Gmbh Evaporator apparatus and method of operating the same

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS60238682A (ja) * 1984-05-14 1985-11-27 Toshiba Corp 排熱回収熱交換器

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