JPH0711283Y2 - 角型多管式貫流ボイラー - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この考案は、縦列配置した水管群に対して燃焼ガスを交
叉線方向に流動させる形式の缶体に、空気比を１以上に
設定した予混合式ガスバーナを装着してなる角型多管式
貫流ボイラーに関するものである。

〔従来の技術〕

近年の省エネルギー、省スペース化の要求から、多管式
貫流ボイラーにおいても、高効率化、小型化が進む傾向
にある。特に、設置スペースの節減を図ったものとし
て、所謂角型缶体構造をベースとした種々の多管式貫流
ボイラーが提案されている。

更に、近年の環境汚染問題等により、ボイラーにおいて
も、有害燃焼排気物の低減化が求められており、そのた
め、ガスバーナが採用される傾向にあり、なかでも予混
合式ガスバーナは、燃焼反応の完結が早く、燃焼性が良
好なため多用されている。

〔考案が解決しようとする課題〕

上記の角型缶体は、略矩形形状をなす範囲内に、水管を
配置したもので、水管の配列により明確な燃焼室を形成
し、この燃焼室で生成された燃焼ガスを水管隙間に流通
させるものと、水管を密に配列し、この水管間の狭い空
間内で燃焼反応を生じさせると共に、燃焼ガスを流通さ
せるものとがある。前者の缶体型式のものにおいては、
燃焼空間が明確に形成されているため、種々の型式のバ
ーナ、例えば先混合式バーナ、全一次空気式予混合バー
ナ、部分予混合バーナ等が適用できるが、後者の缶体形
式のものにおいては、バーナからの噴出気流が、周囲の
空気を巻き込むための距離が少ないため、全一次空気式
の予混合バーナ、特に、短炎を形成する表面燃焼バーナ
を選択せざるをえない。

しかし、この種、表面燃焼バーナは、前述したように、
燃焼反応が早く、燃焼性良好ではあるが、安定した保炎
を行い得る空気比並びに燃焼面負荷の範囲が狭く、この
範囲を外れると、逆火や吹き消えを生じてしまうという
短所を有しており、最大燃焼量が小さく、しかもその燃
焼量の調整幅が狭いものがほとんどである。近年のボイ
ラーにおいては、効率の向上の外、広い負荷幅に対応し
得るものが要求されており、そのため、バーナにおいて
も、燃焼面負荷の増大並びに安定燃焼範囲の拡大を図っ
たものが要求されている。が、このように、燃焼面負荷
の増大や、安定燃焼範囲の拡大を図った表面燃焼バーナ
は、高価で、構造が複雑になる傾向にあり、ボイラー側
からみると、バーナの選択がむつかしいという問題が生
じる。

即ち、市場では、表面燃焼バーナの種類によらず、広い
要求負荷の変動幅に対応し得るボイラーが要求されてい
る。

〔課題を解決するための手段〕

この考案は、上記課題を解決するためになされたもので
あって、略矩形をなす区画内に、複数本の水管を実質上
平行に縦列配置し、上記区画の一側に混合気の空気比を
１以上に設定した全一次空気式の予混合燃焼バーナを配
置し、上記の水管に対して交叉方向に燃焼ガスを流通さ
せる形式の多管式貫流ボイラーであって、上記燃焼バー
ナと、この燃焼バーナの直前に位置する少なくとも２本
の水管との間隔を水管の直径の２倍以下に設定し、上記
水管のうち、隣り合うもの同志の間隔を水管の直径の1/
2以下に設定した角型多管式貫流ボイラーである。

〔作用〕

この考案に係る角型多管式貫流ボイラーにおいては、予
混合気の供給圧が高く、従来の燃焼バーナでは、火炎に
リフトや吹消えの生じる場合であっても、表面燃焼バー
ナの直前に位置する水管により、保炎することができ、
更にこの水管は、燃焼反応のための触媒や突起状の乱流
促進体等の付着物を有してあるため、高負荷燃焼時にお
いても安定して保炎することができる。

〔実施例〕

第１図〜第４図は、この考案に係る角型多管式貫流ボイ
ラーの一実施例を示すものである。

図面において、（Ａ）は缶体、（Ｂ）は燃焼バーナを示
す。

缶体（Ａ）は、一対の水管壁（10）と水管壁（10），
（10）間に配列した水管群（20）を備えている。

上記の水管壁（10）は、略直管状の水管（11）を等間隔
で１列に整列配置して成るもので、各水管同志をフィン
状部材（12）で連結することにより、水管（11）同志の
間隔を塞いだ状態とし、図示する実施例では、缶体の両
側に、両者が互いに略平行をなすように配置してある。

上記の水管群（20）は、直管状の水管（21）を２列状態
で等間隔配列してなり、上記水管群（20）の水管（21）
のうち、列の先頭側（第１図の上方）の２本（21a），
（21a）は、互いの水管間の隙間Ｘを、上記水管（21）
の直径ｄの1/2以下に設定し、この２本の水管（21a）の
表面の燃焼バーナ（Ｂ）と対向する部位には、水管（21
a）の長手方向に沿って適宜の付着物を有している。上
記付着物は、この実施例では、第３図に示すように、多
数のピン状の突起（30）としてあり、水管の両側付近に
取付けている。

上記燃焼バーナ（Ｂ）は、空気比を１以上に設定した一
般的な全一次空気式の表面燃焼バーナで、例えば、第４
図に示すように、平板状のセラミック焼結体等に、多数
の予混合気噴出用の貫通孔（１）を形成した保炎板
（２）を用いたものである。この燃焼バーナ（Ｂ）は、
水管壁（10）（10）の端部間に上記水管（21a），（21
a）に対向させた状態とし、燃焼バーナ（Ｂ）の表面と
上記水管（21a），（21a）との隙間Ｙは、水管直径ｄの
２倍以下になるように設定してある。

上記構成において、ボイラーに要求される負荷が低く、
燃焼バーナ（Ｂ）の燃焼量が少ない場合には、燃焼火炎
は、前述の如く、燃焼バーナ（Ｂ）自体で安定に保炎さ
れ、ボイラー缶体（Ａ）は、燃焼火炎並びに燃焼ガスか
らの熱により、上記所定量の蒸気を発生する。

次に、ボイラーに要求される負荷が高く、燃焼バーナ
（Ｂ）の燃焼量が多い場合、即ち、燃焼バーナに供給さ
れる予混合気量が多く、通常では、燃焼火炎にリフトや
吹き消えが生じて安定した燃焼が不可能となる領域につ
いて説明する。

この状態では、水管（21a），（21a）が高速の予混合気
流に唖され、これら水管（21a）自体並びに各水管（21
a）に付設した突起（30）の後流側には大小の渦流が生
じている（第５図参照）。この渦流部分では、予混合気
の流速が適宜に減速されるため、この領域、即ち、水管
（21a）及び突起（30）の後流側には、火炎が安定して
保炎されると共に、この燃焼火炎は、他の未燃予混合気
に連続着火するため、上記燃焼バーナ（Ｂ）から噴出す
る全ての予混合気は、その全量が確実に完全燃焼する。

上記の実施例において、水管（21a）に付着せしめた突
起物（30）はピン状のものであったが、この考案におい
ては、このような形状の突起に限らず、例えば、第６図
に示すような板状の突起（30′）、第７図に示すような
ヒレ状の突起（30″）であってもよく、これら突起（3
0′），（30″）に更に適宜形状の窓孔、小突起を設け
たものであってもよい。更に、これら突起（30），（3
0′），（30″）は、水管（21a）の両側にのみならず全
周に設けたものであってもよく、例えば、第８図に示す
ように、帯板状のものを水管（21a）の全周にスパイラ
ル状に巻き付け、突起（30）を形成してもよい。

更に、以上の説明においては、水管（21a）に付着させ
る付着物を種々の形状の突起（30），（30′）…として
いるが、この考案においては、物理的に燃焼を安定させ
るものに限らず、化学的に燃焼を安定させるもの、例え
ば、Pt,Pd等の触媒をセラミック粒子等に担体に付着さ
せたものを水管表面（バーナに対する裏面側が好まし
い）に塗着せしめてあってもよい。この場合、水管（21
a）後流では、前述の突起（31），（30′）…を付着せ
しめた場合より、渦流範囲が狭くなるが、上記の触媒に
より、燃焼反応が促進され、安定して保炎される。

更に、この考案に係る角型多管式貫流ボイラーにおい
て、水管（21a）への付着物は、上記の突起あるいは触
媒の何れか一方に限るものではなく、両者を付着させた
ものでもよい。

〔考案の効果〕

以上説明したように、この考案に係る角型多管式貫流ボ
イラーによれば、燃焼バーナの直前に配置した水管によ
り、予混合気の供給圧が高く、従来の燃焼バーナでは、
火炎にリフトや吹き消えの生じる領域であっても水管の
後流側にて保炎される火炎により、他の未燃予混合気に
連続着火されるため、燃焼バーナから噴出される予混合
気は、確実に完全燃焼し、更に、上記水管後流にて形成
される火炎は、水管及び水管への付着物により、安定し
て保炎されているため、上記燃焼状態は極めて安定性が
高い。

従って、この考案によればどんな燃焼バーナであって
も、安定して燃焼し得る燃焼負荷範囲を拡大でき、ボイ
ラー全体としても負荷に対応する蒸気発生量の調整範囲
が拡大できる。

即ち、この考案によれば、種々の予混合バーナにおい
て、燃焼負荷を高めることができ、ボイラー自体の効率
を高めることができるため、極めて汎用性が高く、ボイ
ラー自体も同一能力であれば、より小型のものとするこ
とが可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第４図は、この考案に係る角型多管式貫流ボイ
ラーの一実施例を示すものであって、第１図は、水管と
燃焼バーナの配置状態を示す概略平面図、第２図は、第
１図の要部拡大図、第３図は水管の拡大斜視図、第４図
は燃焼バーナの一例を示す斜視図、第５図は燃焼火炎の
保炎状況を説明するための要部拡大平面図である。 第６図乃至第８図は、この考案の他の実施例を示すもの
で、夫々は、水管の付着物の例を示す要部拡大図であ
る。 （Ａ）……缶体 （Ｂ）……燃焼バーナ （10）……水管壁 （11），（21），（21a）……水管 （20）……水管群 （30），（30′），（30″），（30）……付着物

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】略矩形をなす区画内に、複数本の水管を実
   質上平行に縦列配置し、上記区画の一側に混合気の空気
   比を１以上に設定した全一次空気式の予混合燃焼バーナ
   を配置し、上記の水管に対して交叉方向に燃焼ガスを流
   通させる形式の多管式貫流ボイラーであって、 上記燃焼バーナ（Ｂ）と、この燃焼バーナ（Ｂ）の直前
   に位置する少なくとも２本の水管（21a）との間隙Ｙを
   水管（21a）の直径ｄの２倍以下に設定し、上記水管（2
   1a）のうち、隣り合うもの同志の間隙Ｘを水管（21a）
   の直径ｄの1/2以下に設定したことを特徴とする角型多
   管式貫流ボイラ。
2. 【請求項２】上記水管（21a）が、表面に燃焼反応を維
   持あるいは促進させるための付着物（30），（31′）…
   を有していることを特徴とする実用新案登録請求の範囲
   第１項記載の角型多管式貫流ボイラー。