JPH0926203A

JPH0926203A - 作動流体加熱用ボイラ

Info

Publication number: JPH0926203A
Application number: JP7295616A
Authority: JP
Inventors: Remi Guillet; レミ、ギイエ
Original assignee: Gaz de France SA
Current assignee: Engie SA
Priority date: 1994-11-16
Filing date: 1995-11-14
Publication date: 1997-01-28
Also published as: EP0713061A1; FR2726893B1; DE69510640D1; DE69510640T2; FR2726893A1; CA2162951A1; US5749328A; EP0713061B1

Abstract

(57)【要約】【課題】１つの包囲体内で熱交換の処理を最適化する
バーナーの提供。【解決手段】ａ）炉床（１１１）、前記燃料ガスが送
られるバーナー（１１２）、及び前記炉床（１１１）に
水分を与えて作動流体に熱を転送することなく蒸発によ
る第１の水準の熱量交換を行う内側水回路（１１７）を
有する第１のモジュール（１１０）と、ｂ）第２の水準
の熱量交換を行うために前記回路部分（１２２）に関連
する交換器コンデンサを有する第２のモジュール（１２
０）と、ｃ）水蒸気ポンプを有する第３のモジュール
（１３０）とを有し、バーナー（１１２）の内側で加熱
され及び水分を含んだ空気を燃料ガスと混合する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、作動液を循環する
ための少なくとも１つの回路部分が入り込むケーシング
と、ケーシングの内側に配置され、燃焼のため燃料ガス
が供給される炉床とを有する、作動液を加熱するボイラ
に関する。

【０００２】

【従来の技術】作動液を加熱するようになっているボイ
ラ、特に中央加熱用の高温タップ水または高温水を製造
するボイラに使用する種々の技術はすでに知られてい
る。

【０００３】これまで長年にわたってこのような熱発生
器のエネルギ−及びエコロジー特性を改良するために多
くの試みがなされてきた。

【０００４】機械が所定の燃料で稼働する場合、それら
の機械の熱効率を改良するために製造者によって多くの
種類の改善装置が提案される。

【０００５】それにもかかわらず、提案された改善装置
は、嵩が大きく、高価で大きなヘッドロスが生じる。

【０００６】さらに、現在の装置において、特に炉床内
でよりよい熱伝達のために必要とされるものは非常に高
温であり、大量の酸化窒素を発生する。

【０００７】このような熱発生器のエネルギー及びエコ
ロジー特性を改良するために、熱発生器を出る燃焼ガス
とバーナーに到達する前の酸化空気との間で質量と熱を
交換する最終的な熱交換器を構成する水蒸気ポンプを製
造する提案がなされて来た。このような環境において、
水蒸気ポンプの改善装置が例えば約６０℃より大きい比
較的高温の入口流体によって洗浄されるときでさえも、
燃焼ガスのエンタルピー、感熱及び潜熱の双方のすべて
が回復される（すなわち、メタンの化学量論的な燃焼に
おける露点）。

【０００８】また、水蒸気ポンプ効果は、環境的に言え
ば有利である。なぜならば、酸化空気でリサイクルされ
る水蒸気は、断熱燃焼温度及び酸化空気の酸化比をを下
げる。これらの２つの要因は酸化窒素（ＮＯ_ｘ）の形成
に非常に大きな部分を演じる。

【０００９】それにもかかわらず、一般的なルールとし
て、水蒸気ポンプは、分離した組立体として構成され、
この分離した組立体は、従来の熱発生器の傍に配置さ
れ、それによって、経費、容積及びヘッドロスを大きく
し、製品の熱の全体的な処理を最適化することが妨げら
れる。

【００１０】ある国においては、高温水の発生器への技
術的なアプローチとして直接接触発生器の開発を始めた
（燃焼生成物と水の回路との間の直接接触）。これは開
放ループ処理を加熱する水を使用するとき特に有利であ
る。このような環境の下に、このタイプの発生器は、投
資及び動作において非常に有利である。入ってくる水
は、外部の大気温度に近い非常な低温であり、燃焼ガス
と作用ガスとの間に熱交換壁がないからである。

【００１１】さらに、化学的な反応生成物を常に迅速に
冷却することによって、炎を消火する効果があり、この
消火は、ＮＯ_ｘの生成を低減する効果がある。

【００１２】それにもかかわらず、直接接触発生器を考
慮するとき２つの条件を満足しなければならない。

【００１３】１つの条件は燃焼ガスと作動流体との間の
化学的な互換性であり、他の条件は、入ってくる作動液
の温度は、（例えば、正規の大気圧においてメタンの化
学両論的な燃焼において６０℃に等しい）燃焼生成物の
露点以下になっていなければならない。

【００１４】露点の温度以上である場合には、発生器
は、水蒸気の発生器（または、大気圧で水蒸気を有する
燃焼ガスの発生器）となる。

【００１５】極めて少数の特別の適用は別にして、入っ
てくる作動液（一般的には液相の水）の温度が６０℃を
越える場合には、直接接触型発生器を考慮することがで
きない。

【００１６】直接接触型発生器の主な欠点は、特に直接
的な接触、化学的な互換性の問題、最終的な熱交換領域
の作動液体の蒸発を防止する困難性に関連している。こ
れらの２つのタイプの拘束は、直接接触型の熱交換器の
開発を著しく制限した。

【００１７】本発明の特定の目的は、上述した欠点を補
填し、１つのケーシング内で質量及び熱交換の処理を最
適化することである。

【００１８】

【課題を解決するための手段】さらに詳細に説明すれ
ば、本発明は、ボイラに浸透する作動流体の温度が例え
ば、約６０℃乃至８０℃の範囲内にある場合にでも、生
成される酸化窒素の量を低く押さえることによって燃焼
における最大限の生態学的な効率を保証する。

【００１９】本発明によれば、作動流体を循環する少な
くとも１つの回路部分が入り込むケーシングと、前記ケ
ーシングの内側に配置されると共に内部で燃料ガスが燃
焼する炉床とを有する作動流体を加熱するボイラにおい
て、ａ）炉床、前記燃料ガスが送られるバーナー、及び前記
炉床に水分を与えて作動流体に熱を転送することなく蒸
発による第１の水準の熱交換を行う内側水回路を有する
第１のモジュールと、ｂ）前記燃焼ガスと前記作動流体との間で直接的な接触
を行うことなく、作動流体を循環させ、第１のモジュー
ルの炉床から来る水蒸気に乗っている燃焼ガスを受け、
作動流体の循環のために第１のモジュールによってつく
られたエネルギーを外部回路に濃縮伝達することによっ
て第２の水準熱交換を行うために前記回路部分に関連す
る交換器コンデンサを有する第２のモジュールと、ｃ）前記第２のモジュールから来る燃焼ガスと空気入口
を介してケーシングに噴射される酸化空気との間で第３
水準の熱交換を行う水蒸気ポンプを有する第３のモジュ
ールとを有し、酸化空気が第３のモジュールを通過する
ことによって加熱され水分が与えられた後、酸化空気を
前記第１のモジュールに流す装置が設けられ、それによ
ってバーナーの内側で加熱され及び水分を含んだ空気を
燃料ガスと混合することができることを特徴とする作動
流体を加熱するボイラによってこれらの目的が達成され
る。

【００２０】さらに内側水回路は、すべての第１のモジ
ュールの燃焼ガス流と炉床の垂直方向の壁とに水分を与
えるために濡れた炉床の上部に水を噴射する装置と、炉
床の垂直方向の側壁に対して水を噴射する装置と有す
る。

【００２１】好ましくは、内側水回路は、第１のモジュ
ールの底部に水の供給源と、前記供給源から水をとって
前記内側水回路に送る装置とを有する。

【００２２】本発明のボイラは、３つの重複したモジュ
ールで燃焼生成物と連続的な量の交換、すなわち、燃焼
生成物が各モジュールにおいて位相が変化される交換に
よって作動する発生器を構成する。

【００２３】第１のモジュールにおける最初の熱交換は
蒸発において行われる。

【００２４】この交換は炉床で起こり、この炉床は、炎
と閉鎖回路で循環する噴射水スプレーによって非常に濡
れている環境との間の直接交換の領域になる。

【００２５】この水準で、燃焼生成物は消火効果を受
け、９５℃に接近した温度で飽和する。もしガスを加熱
することを望むならば、水の流速はそれに応じて調整す
ることができる。

【００２６】産業において、消火現象は、大気による燃
焼によって酸化窒素の形成を低減するために大事なこと
である。

【００２７】従って「濡れた炉床」における最初の交換
は、外部の使用者に対して、また熱搬送流体（作用流
体）への熱の伝達が起こらない。

【００２８】第２のモジュールの第２の熱の交換は、濃
縮で行われる。燃焼エネルギーは、中間的な高温で水蒸
気が非常に多いガスの形態をとるので、作動流体へのエ
ネルギーの転送は、発生器の第２のモジュールに一体化
された交換器コンデンサを介して１回だけ行われる。こ
の熱交換は、間接的にのみ行われる。

【００２９】通常濃縮が行われる材料は何であれ、熱交
換は基本的には濃縮によって行われるのでガス側での熱
伝達係数から利益を得る。

【００３０】第３のモジュールの第３の質量及び熱交換
は、酸化空気の蒸発と結合したガス送管内の濃縮によっ
て行われる。

【００３１】酸化空気がバーナーに入る前にコンデンサ
を出るガスと酸化空気との間の熱交換によって、コンデ
ンサからの出口でガスに含まれる残留エンタルピーは、
酸化空気とともに循環され、それによって交換器、コン
デンサに入る流体の温度とは独立してボイラの最大限の
熱効率を保証する。また、炎の消火がないが、バーナー
に直接噴射される大気を有する、消火と水蒸気ポンプに
よって湿気を帯びた酸化空気との組み合わされた効果に
よって同じバーナーを使用した燃焼と比較して約１０乃
至２０の範囲にある要因によって形成された酸化窒素の
量を分割することができるエコロジー的な効率を保証す
る。

【００３２】本発明のボイラは種々の方法によって実施
される。

【００３３】第１の可能性のある実施例において、前記
第３のモジュールは、１つまたはそれ以上の層に形成さ
れた多孔性のセラミック、親水性または多孔性の薄膜を
有する交換器を有し、各層は、空気入口を通って噴射さ
れる酸化空気と接触する１つの面と、前記第２のモジュ
ールから来る燃焼ガスに接触して熱交換作用を行う他の
面とを有する。

【００３４】第２の好ましい実施例において、第３のモ
ジュールは、一緒に巻き上げられる２つの平坦なプレー
トとの間の波形プレートによって構成されたハニカムタ
イプの回転交換器を有し、前記交換器は垂直方向に配置
され、底部端で第２のモジュールからの燃焼ガスを、上
端で空気入口を介して噴射された酸化空気を受け、酸化
空気は、加熱され水分を含む酸化空気を第１のモジュー
ルに向けるために前記装置に向かう燃焼ガスの逆の流れ
として流れ、燃焼ガスは回転交換器の上部で静止煙突を
通って放出される。

【００３５】第３の好ましい実施例において、第１に前
記第３のモジュールは、第１のモジュールの下に配置さ
れ、前記第１のモジュールに向かって加熱された酸化空
気を向けるために前記装置によって放出されるべき前記
スクラバエバポレータの一端に配置された前記空気入口
からそれを通って上方に通過する酸化空気を有するスク
ラバエバポレータであって、水が第１のモジュールの底
部に配置された水の供給源から前記スクラバーエバポレ
ータに下方に適合されるスクラバエバポレータと、第２
に第２のモジュールを出る燃焼ガスはそれを通って上方
に通過し、前記スクラバエバポレータを通過した後、追
加的な供給源に受けられた水が下方に通過するように前
記第２のモジュールの上に配置されたスクラバコンデン
サとを有する。

【００３６】この実施例において、ボイラは、濡れた炉
床の底部で前記水の供給源を形成するために波形部の上
部の近くに配置されると共に前記スクラバエバポレータ
の部分上に高度に分割された形で水を配分するために有
孔部を備える波形プレートを有する。

【００３７】ボイラは、第１のモジュールの水の回路
と、「液圧戻り」として作用する前記追加的な供給源か
らスクラバコンデンサの水配分回路との双方に送るため
のポンプ装置と、供給装置とを有する。

【００３８】ボイラは、燃焼ガスが交換器コンデンサを
有する前記第２のモジュールからスクラバコンデンサに
通過することができると同時にスクラバコンデンサの底
部から収集された水の流れを取り、それを水が交換器コ
ンデンサに噴射することを避けるようにボイラの垂直方
向の壁に向かって適当に傾斜したジェットの形でそれを
向ける波形部の上部の近傍に配置された有孔部を有する
波形プレートを有する。

【００３９】

【発明の実施の形態】以下に本発明の一実施例を図面を
参照して詳細に説明する。

【００４０】図１は、回路１２５で循環する作動流体を
加熱するボイラ１００の第１の実施例を示し、回路の一
部１２２は、ボイラのケーシング１０１に入り込み炉床
１１１からの燃焼生成物と、回路１２５と部分１２２で
循環する作動流体との間でボイラ１００の中間水準で熱
交換を行うことができ、その作動流体は配管部の内側に
閉じ込められ、それによって燃焼生成物との直接的な接
触を防止する。

【００４１】ボイラ１００の底部部分は、底部に配置さ
れたバーナー１１２を備えた炉床１１１を有する第１の
モジュール１１０を構成し、このバーナー１１２はオリ
フィスを備えた１つまたはそれ以上のストリップによっ
て構成されており、このオリフィスは、オーバーフロー
１１６を備えた容器１１４に収容されている水１１５に
向かって下方に炎が伸びるように下方に向いているのが
好ましい。バーナー１１２は、燃料ガス、例えば天然ガ
スのような送給ノズル１０５と、酸化空気を噴射する通
路１０４を備えており、この酸化空気は、加熱され、水
分が与えられ、ボイラ１００の上部に配置されて水蒸気
ポンプを構成する第３のモジュール１３０から来るダク
ト１０３によって送られる。

【００４２】第１のモジュール１１０内には、炉床１１
１を濡らし、作動流体に熱を転送しないで水分を含んだ
大気内で第１の水準の熱量交換を行うために内側水回路
１１７が配置されている。

【００４３】内側水回路１１７は、第１のモジュール１
１０の上部に配置されると共に、炉床１１１の上部部分
に分割した形で水を噴射し、炉床１１１に存在する燃焼
ガスのすべての流れに水分を与えるために下方に向いた
スプレーノズルを有する水平方向のスプレーストリップ
１１７ａを有する。

【００４４】他の水のスプレーストリップ１１７ｂ及び
１１７ｃは、バーナーストリップ１１２の端部を越えて
垂直方向に配置されており、炉床の垂直方向の壁を濡ら
すように炉床１１１を画定するケーシング１０１の垂直
方向の壁に向かっているスプレーノズルを有する。

【００４５】水の供給源に浸けられているパイプ１１９
に接続されているポンプ１１８は、容器１１４から水を
とり、それをスプレーストリップ１１７ａ，１１７ｂ，
１１７ｃに送ることができ、それによって、閉鎖回路１
１７を形成し、蒸発することなく炉に水が噴霧され、水
はケーシングの壁に沿って下に流れ容器１１４で回収さ
れる。

【００４６】炉床１１１からの燃焼生成物は水蒸気と混
合され、第２のモジュール１２０に向かって上方に向か
い、第２のモジュール１２０は、同じケーシング１０１
の内側にあり、交換器−コンデンサを構成している。外
部回路１２５で循環する作動流体は、交換器コンデンサ
１２を構成する第２のモジュール１２０の内側に配置さ
れている作動流回路の部分１２２の入口１２３を介して
ボイラ１００に導入され、回路部分１２２から出口１２
４を介して外部回路１２５からボイラ１００を出る。

【００４７】作動流体は炉床１１１からの燃焼生成物と
接触しないと仮定すれば、種々の形態をとることがで
き、特に厚いタップ水または中央の加熱装置の水によっ
て構成することができる。ボイラ１００の能率は入口１
２３の作動流体の入口温度によっては制限されない。し
かしながら、ボイラーは標準的な設備によく適合し、こ
の標準的な設備において、入口１２３の作動流体は、６
０℃乃至８０℃の範囲、典型的には７０℃にある温度で
あり、出口１２４の温度は約８０℃乃至約９５℃、典型
的には９０℃の範囲にある。

【００４８】このように、第２のモジュール１２０内で
は、燃焼生成物と作用流体との間で直接的な接触をする
ことなく作動流体の循環によって第１のモジュール１１
０で生成された熱エネルギーを外部回路１２５に転送す
る第２の水準の熱量の交換が生成される。

【００４９】ボイラ１００の上部部分におけるケーシン
グ１０１内部において、第３のモジュール１３０は、濃
縮されているが、まだいくぶん湿気がある水蒸気の大部
分をすでに失った交換器コンデンサ１２１から来る燃焼
ガスと、空気入口１０２を介してボイラ１００の外側か
ら噴射される比較的に乾燥した新しい酸化空気との間で
熱量と熱交換を行う水蒸気ポンプを形成し、酸化空気は
第３のモジュール１３０で加熱され、水分を与えられた
後、バーナー１１２に酸化空気を送るためにダクト１０
３を介して空気入口１０４に向かって流される。

【００５０】図１の実施例において、水蒸気ポンプは、
薄膜を有する熱交換器であり、この薄膜は、多孔性で親
水性の、すなわちセラミックであり、１つまたはそれ以
上の層を有し、各々の層は、空気入口１０２を介して噴
射される酸化空気に接触する一方の面と、交換器コンデ
ンサ１２１からの燃焼ガスに接触する他方の面を有す
る。例えば、薄膜１３１の上面に接触する燃焼ガスはほ
ぼそれらの残留成分を失い、ボイラ１００の上部に配置
された出口煙突１０６を通って放出される。燃焼生成物
に含まれる残留水蒸気の濃縮から来る水は交換壁として
作用する薄膜１３１を通過する。薄膜を通過する液相の
水は、薄膜の２つの面の間にガス密封を行い、薄膜１３
１の孔を通過して移動した後、高温で湿った酸化空気の
水蒸気に転送することができる。過剰な水は交換器１３
１及び酸化空気が通過する領域の下に配置された容器に
回収され、パイプ１３５によって水の供給源を含む容器
１１４に送られる。

【００５１】ボイラ１００は３つの水準の熱量交換器を
有し、濡れた炉床１１１によって消火される燃焼生成物
の効果によって、また、水蒸気ポンプを形成するモジュ
ールの存在によって、酸化窒素の生成を少なくすること
ができる。さらに、発生器の熱効率は、本明細書の冒頭
で述べたように最大限になる。

【００５２】一例として、空気入口１０２を介して約１
５℃の温度で噴射された酸化空気を使用し、入口１２３
で約７０℃の温度、出口１２４で約９０℃の温度を有す
る作動流体によって、炉床１１１で形成される燃焼生成
物は、約９５℃の温度で飽和し、回路１１７の水の流速
は、ガスを過熱することを望む場合には調整可能であ
る。燃焼生成物は、交換器コンデンサ１２１を出るとき
に約７５℃の温度を有し、第３のモジュール１３０の水
蒸気ポンプを通過した後に煙突１０６で約５８℃の温度
を有する。

【００５３】空気入口１０２を通って約１５℃で噴射さ
れる酸化空気は、水蒸気で飽和され、約６５℃の温度で
ダクト１０３を通って第３のモジュール１３０を出る。

【００５４】本発明は種々の方法で実施することができ
る。従って、図２は、第１と第２のモジュール２１０，
２２０が図１のボイラ１００の第１と第２のモジュール
１１０，１２０と完全に同一であるボイラ２００を示
す。すなわち、これらのモジュール２１０及び２２０は
再び説明せず、モジュール２１０及び２２０の種々の部
品は図１のモジュール１１０及び１２０の対応する部品
と同じ部品が与えられ、参照符号の百台の１が２に置き
換えられるだけである。

【００５５】それに対し、図２のボイラ２００におい
て、第３のモジュール２３０は、多孔性の薄膜交換器を
含まず、２つの平坦なシートの間に係合する波形シート
２３７から製造されたハニカムタイプの垂直方向の円筒
形回転交換器２３１によって構成され、この２つの平坦
なシート２３８は、円筒形の軸線の周りで同心円的に巻
かれ、交換器コンデンサ２２１から来る燃焼製品のため
の向流通路を形成し、これは回転交換器２３１の底部に
配置された固定入口２３２から交換器２３１の上部に配
置された固定煙突２０６に上方に流れ、次に交換器２３
１の上部に配置された空気入口２０２を通って下方に噴
射された酸化空気は、交換器２３１を介して高温で水分
が与えられ、バーナー２１２に隣接した空気入口２０４
まで搬送するダクトに連通した底部出口２３３まで下方
に流れる。

【００５６】回転交換器２３１の構造は、図４に示す部
分を考慮することによってよく理解できる。燃焼生成物
の入口２３２及び出口２０６は、交換器２３１の部分の
半分にわたって伸びており、酸化空気の入口２０２及び
出口２３３は、回転交換器２３１の部分の他の半分にわ
たって伸びている。ロールアッププレート２３８を分離
するエンボスまたは波形２３７は、与えられた瞬間に酸
化空気を搬送する溝２３４と同じ瞬間にガス送管のガス
の逆流を搬送する溝２３５との間で密封を行うように作
用する。煙突２０６と空気入口２０２から一方の側の入
口２０３と他の側の空気出口２３３を分離する対角線の
平面の近傍にある瞬間に配置されたこれらの溝のみが、
空気とガス送管のガスとの間の少量の混合を起こす。そ
れにもかかわらず、この現象は、非常に小さい流速を加
え、これは、交換器を通って全体でＮの溝と比較して直
径的な平面の近傍にある瞬間に関連する少数ｎと関連し
ている。さらに混合現象は、空気と空気送り管ガスが反
対方向に流れると言う事実によって制限される。

【００５７】図３は本発明の第３の実施例を示す。

【００５８】図３のボイラ３００において、ケーシング
３０１の内側に配置された第１及び第２のモジュール３
１０及び３２０は、図１及び図２の実施例と同じ方法に
よって作動する。同じ部品には百のけたが１または２の
代わりに３であることを除いて同じ参照符号が与えられ
る。これらの部品は詳細には説明しない。

【００５９】しかしながら、図３において、第３のモジ
ュールは、ボイラ３００の底部及び上部にそれぞれ配置
された２つの部分３３０Ａ，３３０Ｂに分割され、第１
及び第２のモジュール３１０及び３２０はそれらの間に
挟まれるように配置される。

【００６０】第３のモジュールの第１の部分３３０Ａ
は、スクラバーエバポレータによって構成され、このス
クラバーエバポレータは、第１のモジュール３１０の下
に配置されたフィリング３３１または同様なリング形状
の部材を有し、酸化空気はフィリング３３１の下の空隙
に通じる空気入口３０２から上方に通過し、フィリング
３３１上に配置された出口を介して高温で水分を含んだ
空気の形態で排出され、酸化空気をバーナー３１２に送
る領域３０４に高温空気を送るダクト３０３に連通して
いる。

【００６１】酸化空気に水分を与えるためにスクラバー
エバポレータ３３０Ａを通って下方に流れるように水が
フィリング３３１上に送られる。水は、オーバーフロー
３１６を具備すると共にボイラ３００の供給源または
「液体戻り」３１５を構成する容器３１４に回収され
る。炉床３１１を濡らす回路３１７に送るために必要な
水は、パイプ３１９及びポンプ３１８を通って容器３１
４内の水供給源３１５からとられる。フィリング３３１
を濡らすために必要な水は濡れた炉床３１１の下に配置
された水の供給源を構成するように第１のモジュール３
１０のバーナーの下に配置された中間の供給源から来
る。水の供給源３０９は、波形部の上部の近傍に有孔部
を備えた波形プレート３０７に保持される。スクラバー
エバポレータを濡らすために必要な水は波形プレート３
０７の高い部分を通るように形成された開口部３０８を
通って分割された形態でスプレーされる。

【００６２】このモジュールの第２の部分３３０Ｂは、
フィリング３３１と同様なフィリング３３２を有し、第
２のモジュール３２０上に配置されたスクラバーコンデ
ンサによって構成され、第２のモジュール３２０を出る
燃焼ガスはそれを上方に通過する。

【００６３】スクラバエバポレータ３３０Ｂを通って下
方に流れるようにフィリング３３２上に配置されたスト
リップ３３６から水が供給される。水はパイプ３１９及
びポンプ３１８を通って供給源３１５からストリップ３
３６に供給されることが好ましい。

【００６４】有利には波形部の上部の近傍に配置された
有効部３５５を具備する波形プレート３４４が、交換器
コンデンサ３２１とフィリング３３２との間に配置され
ている。この波形プレート３３４によって交換器コンデ
ンサ３２１からスクラバコンデンサ３３０Ｂのフィリン
グ３３２に燃焼ガスが送られ、同時にボイラ３００のケ
ーシング３０１の垂直方向の壁に向かっているフィリン
グ３３２の底部で水流が収集される。

【００６５】図３の実施例において、濡れた炉床３１１
内で蒸発した水によって第１の熱量の交換が図１及び図
２の実施例において起こるように起こり、第１のモジュ
ール３１０との差異は高温の湿気を帯びた酸化空気が下
から供給されると言う事実、また第１のモジュール３１
０とスクラバエバポレータ３３０Ａの間で水の中間供給
が行われると言う事実にある。

【００６６】交換器コンデンサ３２１を含む第２のモジ
ュール３２０内の第２の熱量交換は図３乃至図３の３つ
の実施例のすべてにおいて全く同様に行われる。

【００６７】第３のモジュールの水蒸気ポンプ内で熱交
換によって行われる第３の熱量交換は、すべての３つの
実施例におけると同様の原理の方法で行われるが、図３
の実施例においては、交換現象は、一方がボイラーの底
部で他方がボイラーの上部で２つの明確な領域に分割さ
れ、その領域は、スクラバエバポレータ３３０Ａとスク
ラバコンデンサ３３０Ｂによって構成される。すべての
場合において、熱量の交換の最適化が実施される。

【図面の簡単な説明】

【図１】３つの水準の質量と熱交換を有する本発明のボ
イラの第１の実施例の垂直方向の断面図である。

【図２】３つの水準の質量と熱交換を有する本発明のボ
イラの第２の実施例の垂直方向の断面図である。

【図３】３つの水準の質量と熱交換を有する本発明のボ
イラの第２の実施例の垂直方向の断面図である。

【図４】回転交換器の詳細な実施例を示す図２の線IV−
IVで切った断面図である。

【符号の説明】

１０１、２０１、３０２ケーシング１１１、２１１、３１１炉床１１７、２１７、３１７内側水回路１２０、２２０、３２０第２のモジュール１２２、２２２、３２２回路部分１３０、２３０、３３０第３のモジュール２０６煙突３０８有孔部３０９水の供給源

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】作動流体を循環する少なくとも１つの回路
部分（１２２；２２２；３２２）が挿入されているケー
シング（１０１；２０１；３０１）と、前記ケーシング
（１０１；２０１；３０１）の内側に配置されると共に
内部で燃料ガスが燃焼する炉床（１１１；２１１；３１
１）とを有する作動流体加熱用ボイラにおいて、ａ）炉床（１１１；２１１；３１１）、前記燃料ガスが
送られるバーナー（１１２；２１２；３１２）、及び前
記炉床（１１１；２１１；３１１）に水分を与えて作動
流体に熱を転送することなく蒸発による第１の水準の熱
量交換を行う内側水回路（１１７；２１７；３１７）を
有する第１のモジュール（１１０；２１０；３１２）
と、ｂ）前記燃焼ガスと前記作動流体との間で直接的な接触
を行うことなく、作動流体を循環させ、第１のモジュー
ル（１１０；２１０；３１０）の炉床から来る水蒸気に
乗っている燃焼ガスを受け、作動流体の循環のために第
１のモジュール（１１０；２１０；３１２）によってつ
くられたエネルギーを外部回路（１２５；２２５；３２
５）に濃縮伝達することによって第２の水準の熱量交換
を行うために前記回路部分（１２２；２２２；３２２）
に関連する交換器コンデンサを有する第２のモジュール
（１２０；２２０；３２０）と、ｃ）前記第２のモジュール（１２０；２２０；３２０）
から来る燃焼ガスと空気入口（１０２；２０２；３０
２）を介してケーシング（１０１；２０１；３０１）に
噴射される酸化空気との間で第３水準の熱量交換を行う
水蒸気ポンプ（１３１；２３１；３３１；３３２）を有
する第３のモジュール（１３０；２３０；３３０）とを
有し、酸化空気が第３のモジュール（１３０；２３０；
３３０）を通過することによって加熱され水分が与えら
れた後、酸化空気を前記第１のモジュール（１１０；２
１０；３１０）に流す装置が設けられ、それによってバ
ーナー（１１２；２１２；３１２）の内側で加熱され及
び水分を含んだ空気を燃料ガスと混合することができる
ことを特徴とする作動流体を加熱するボイラ。
【請求項２】前記内側水回路（１１７；２１７；３１
７）は、すべての第１のモジュールの燃焼ガス流と炉床
の垂直方向の壁とに水分を与えるために濡れた炉床（１
１１；２１１；３１１）の上部に水を噴射する装置（１
１７ａ；２１７ａ；３１７ａ）と、炉床の垂直方向の側
壁に対して水を噴射する装置（１１７ｂ；１１７ｃ；２
１７ｂ；２１７ｃ；３１７ｂ；３１７ｃ）と有すること
を特徴とする請求項１に記載のボイラ。
【請求項３】前記内側水回路（１１７；２１７；３１
７）は、第１のモジュールの底部の水の供給源（１１
５；２１５；３０９）と、前記供給源から水をとって前
記内側水回路（１１７；２１７；３１７）に送る装置
（１１８，１１９，２１８，２１９，３１８，３１９）
とを有することを特徴とする請求項１または２に記載の
ボイラ。
【請求項４】前記第３のモジュール（１３０）は、１つ
またはそれ以上の層に形成された多孔性のセラミック、
親水性または多孔性の薄膜を有する交換器（１３１）を
有し、各層は、前記空気入口（１０２）を通って噴射さ
れる酸化空気と接触する１つの面と、前記第２のモジュ
ール（１２０）から来る燃焼ガスに接触して質量と熱交
換作用を行う他の面とを有することを特徴とする請求項
１乃至３のいずれか１項に記載のボイラ。
【請求項５】前記第３のモジュール（２３０）は、一緒
に巻き上げられる２つの平坦なプレート（２３８）との
間の波形プレート（２３７）によって構成されたハニカ
ムタイプの回転交換器（２３１）を有し、前記交換器は
垂直方向に配置され、底部端（２３２）で第２のモジュ
ール（２２０）からの燃焼ガスを、上端で空気入口（２
０２）を介して噴射された酸化空気を受け、酸化空気
は、加熱され水分を含む酸化空気を第１のモジュール
（２１０）に向けるために前記装置（２０３）に向かう
燃焼ガスと逆の流れとして流れ、燃焼ガスは回転交換器
（２３１）の上部で静止煙突（２０６）を通って放出さ
れることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に
記載のボイラ。
【請求項６】第１に前記第３のモジュール（３３０Ａ，
３３０Ｂ）は、第１のモジュール（３１０）の下に配置
され、前記第１のモジュール（３１０）に向かって加熱
された酸化空気を向けるために前記装置（３０３）によ
って放出されるべき前記スクラバエバポレータの一端に
配置された前記空気入口（３０２）からそれを通って上
方に通過する酸化空気を有するスクラバエバポレータ
（３３０Ａ）であって、水が第１のモジュール（３１
０）の底部に配置された水の供給源から前記スクラバー
エバポレータ（３３０Ａ）に下方に供給されるスクラバ
エバポレータ（３３０Ａ）と、第２に第２のモジュール
（３２０）を出る燃焼ガスはそれを通って上方に通過
し、前記スクラバエバポレータ（３３０Ａ）を通過した
後、追加的な供給源に受けられた水が下方に通過するよ
うに前記第２のモジュール（３２０）の上に配置された
スクラバコンデンサ（３３０Ｂ）とを有する請求項３に
記載のボイラ。
【請求項７】前記濡れた炉床（３１１）の底部で前記水
の供給源（３０９）を形成するために波形部の上部の近
くに配置されると共に前記スクラバエバポレータ（３３
０Ａ）の部分上に高度に分割された形で水を配分するた
めに有孔部（３０８）を備える波形プレート（３０７）
を有することを特徴とする請求項６に記載のボイラ。
【請求項８】前記第１のモジュール（３１０）の水の回
路（３１７）と、「液圧戻り」として作用する前記追加
的な供給源（３１５）からスクラバコンデンサ（３３０
Ｂ）の水配分回路（３３６）との双方に送るためのポン
プ装置（３１８）と、供給装置（３１９，３３６）とを
有することを特徴とする請求項６または７に記載のボイ
ラ。
【請求項９】燃焼ガスが交換器コンデンサ（３２１）を
有する前記第２のモジュール（３２０）からスクラバコ
ンデンサ（３３０Ｂ）に通過することができると同時に
スクラバコンデンサ（３３０Ｂ）の底部から収集された
水の流れを取り、それを水が交換器コンデンサ（３２
１）に噴射することを避けるようにボイラの垂直方向の
壁に向かって適当に傾斜したジェットの形でそれを向け
る波形部の上部の近傍に配置された有孔部（３３５）を
有する波形プレート（３３４）を有することを特徴とす
る請求項６乃至８のいずれか１項に記載のボイラ。
【請求項１０】前記第１のモジュール（１１０；２１
０；３１０）の前記バーナー（２１２）は、炎が前記水
の供給源（１１５；２１５；３０９）に向かって伸びる
ように下方に向かうオリフィスを備えた１つまたはそれ
以上ののストリップを有する請求項１乃至９のいずれか
１項に記載のボイラ。
【請求項１１】前記第１のモジュール（１１０；２１
０；３１０）の水の回路（１１７；２１７；３１７）
は、包囲体（１０１；２０１；３０１）の種々の垂直壁
に向かうスプレーノズルを備えているスプレーストリッ
プ（１１７ｂ，１１７ｃ、２１７ｂ、２１７ｃ、３１７
ｂ、３１７ｃ）を有し、前記スプレーストリップ（１１
７ｂ，１１７ｃ、２１７ｂ、２１７ｃ、３１７ｂ、３１
７ｃ）は、前記バーナー（１１２；２１２；３１２）の
ストリップに対して外側に配置されていることを特徴と
する請求項１乃至１０のいずれか１項に記載のボイラ。
【請求項１２】作動流体（１２５；２２５；３２５）を
循環する回路は、高温のタップ水の中央を加熱するか、
若しくはそれを製造する高温水回路であり、前記第２の
モジュール（１２０；２２０；３２０）の内側の回路部
分（１２２；２２２；３２２）の出口温度は約６０℃乃
至約８０℃であり、また約８０℃乃至約９５℃であり、
好ましくは、約７０℃乃至約９０℃であることを特徴と
する請求項１乃至１１のいずれか１項に記載のボイラ。