JPH10103616A - Boiler - Google Patents
BoilerInfo
- Publication number
- JPH10103616A JPH10103616A JP28010096A JP28010096A JPH10103616A JP H10103616 A JPH10103616 A JP H10103616A JP 28010096 A JP28010096 A JP 28010096A JP 28010096 A JP28010096 A JP 28010096A JP H10103616 A JPH10103616 A JP H10103616A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- heat transfer
- annular heat
- transfer section
- combustion
- 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.)
- Pending
Links
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 claims abstract description 157
- 239000000446 fuel Substances 0.000 claims abstract description 79
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 31
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 claims abstract description 10
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 66
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 abstract 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 abstract 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 abstract 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 abstract 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 34
- 239000000567 combustion gas Substances 0.000 description 16
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 7
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 6
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 4
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 description 4
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 3
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 3
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 3
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 3
- 239000011819 refractory material Substances 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 238000013021 overheating Methods 0.000 description 2
- 230000008016 vaporization Effects 0.000 description 2
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 239000002737 fuel gas Substances 0.000 description 1
- 230000002035 prolonged effect Effects 0.000 description 1
- 238000010791 quenching Methods 0.000 description 1
- 230000000171 quenching effect Effects 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 1
- 238000009834 vaporization Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Combustion Of Fluid Fuel (AREA)
Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】この発明は、ボイラに関する
ものである。TECHNICAL FIELD The present invention relates to a boiler.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来、比較的小容量の水管ボイラは、複
数本の水管を環状に配列したものや、一本、あるいは複
数本の水管をコイル状に巻回したものなどのように、略
円筒形状の缶体構造のものが一般的である。このような
形式の水管ボイラは、最内周側の環状水管列、あるいは
螺旋状水管の内周側を燃焼室としたもので、水管に伝熱
ヒレを取り付けたり、燃焼室から排気管までの燃焼ガス
流路を工夫するなど、種々の改良が加えられ、低NOx
化、並びに効率の向上が図られてきた。しかし、近年の
缶体構造では、低NOx 化、並びに効率の向上に限界が
見えてきており、さらに、近年の省スペース化の要望に
応える必要性も生じている。2. Description of the Related Art Conventionally, relatively small-capacity water tube boilers have been generally used, such as a plurality of water tubes arranged in a ring or a single or a plurality of water tubes wound in a coil shape. The one having a cylindrical can body structure is generally used. A water pipe boiler of this type has a combustion chamber on the innermost annular water pipe row or the inner circumference of the spiral water pipe, and has a heat transfer fin attached to the water pipe, or a pipe from the combustion chamber to the exhaust pipe. Various improvements, such as devising the combustion gas flow path, have resulted in low NOx
And efficiency has been improved. However, with the recent can body structure, a limit has been seen in reducing NOx and improving efficiency, and there is a need to respond to recent demands for space saving.
【0003】そこで、近年においては、このような円筒
形状の水管ボイラから脱却し、省スペース化と熱効率の
向上とを達成するため、所謂角型の缶体構造の水管ボイ
ラが開発され、実用に供されている。In recent years, a water tube boiler having a so-called square-shaped can structure has been developed and put into practical use in order to escape from such a cylindrical water tube boiler and achieve space saving and improvement in thermal efficiency. Has been provided.
【0004】ところで、前記の円筒型缶体構造の水管ボ
イラは、比較的安価に製作できるという利点を有してお
り、一方、この角型缶体構造の水管ボイラは、予混合式
ガス燃焼装置との組み合わせにより高い熱効率と低NO
x 化を達成している。The water tube boiler having the cylindrical can structure has an advantage that it can be manufactured relatively inexpensively. On the other hand, the water tube boiler having the square can structure has a premixed gas combustion device. High thermal efficiency and low NO
x has been achieved.
【0005】さらに近年の排ガス規制の強化により、液
体燃料よりも窒素分が少なく、低NOx 化,低CO化の
容易な気体燃料を使用したボイラの比率が増加している
が、気体燃料でも液体燃料でも運転可能なボイラの要望
も高まっている。これは、災害や事故などにより、気体
燃料(都市ガスなど)の供給網が遮断されると、気体燃
料のみを使用するボイラでは、運転が不可能になるが、
液体燃料を使用できれば、このような緊急時においても
運転が可能となるためである。[0005] Further, due to the recent tightening of exhaust gas regulations, the ratio of boilers using gaseous fuel, which has a lower nitrogen content than liquid fuel and is easy to reduce NOx and CO, is increasing. There is a growing demand for boilers that can operate on fuel. This is because if a gas or fuel gas (such as city gas) supply network is cut off due to a disaster or accident, operation will not be possible with a boiler that uses only gas fuel.
This is because if liquid fuel can be used, operation can be performed even in such an emergency.
【0006】[0006]
【発明が解決しようとする課題】したがって、この発明
が解決しようとする課題は、前記の円筒型の缶体構造の
ボイラにおいて、一層の低NOx 化と、高効率化、小型
化を達成するとともに、燃料の種類を選ばないボイラを
提供することである。SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, an object of the present invention is to achieve a further reduction in NOx, higher efficiency, and smaller size in the above-mentioned boiler having a cylindrical can body structure. And to provide a boiler that does not depend on the type of fuel.
【0007】[0007]
【課題を解決するための手段】この発明は、少なくとも
2つの環状伝熱部を多重に配置し、液体燃料と気体燃料
とを択一的に切り替えて使用する燃焼装置を、最内周側
の第一環状伝熱部の一方の開口端に、火炎の噴出方向が
第一環状伝熱部の軸線方向とほぼ平行になるように設け
て、前記第一環状伝熱部の内側を第一燃焼空間とし、前
記第一環状伝熱部とその外側に位置する第二環状伝熱部
との間を第二燃焼空間とし、前記第一環状伝熱部を、そ
の中心方向に燃焼装置に近接させて配置し、前記第一環
状伝熱部の周面に第一環状伝熱部の内外を連通する流通
隙間を形成して、この流通隙間を介して第一燃焼空間内
の火炎を第二燃焼空間内に導入する構成のボイラによっ
て、前述の課題を解決する。SUMMARY OF THE INVENTION According to the present invention, a combustion apparatus in which at least two annular heat transfer sections are arranged in a multiplex manner and a liquid fuel and a gas fuel are selectively switched is used. At one opening end of the first annular heat transfer section, the direction of flame ejection is provided so as to be substantially parallel to the axial direction of the first annular heat transfer section, and the inside of the first annular heat transfer section is subjected to first combustion. Space, and the space between the first annular heat transfer section and the second annular heat transfer section located outside the second annular heat transfer section is defined as a second combustion space. The first annular heat transfer section is provided with a communication gap formed between the inside and outside of the first annular heat transfer section on the peripheral surface of the first annular heat transfer section, and the flame in the first combustion space is subjected to the second combustion through the communication gap. The above-described problem is solved by a boiler configured to be introduced into a space.
【0008】さらに、この発明は、内側と外側とを連通
する流通隙間を形成した第一環状伝熱部と、第一環状伝
熱部の外側に所定の間隔をおいて取り巻くように配置し
た第二環状伝熱部と、前記第一環状伝熱部の軸方向の一
方の開口端に、第一環状伝熱部内を臨ませて配置した、
液体燃料と気体燃料とを択一的に切り替えて使用する燃
焼装置とを備え、前記第一環状伝熱部は、前記燃焼装置
から噴出する火炎内に位置するように、その中心方向に
近接させて配置した構成のボイラによって、前述の課題
を解決する。Further, the present invention provides a first annular heat transfer portion having a flow gap communicating between the inside and the outside, and a first annular heat transfer portion disposed outside the first annular heat transfer portion at a predetermined interval. Bi-annular heat transfer section, and one opening end in the axial direction of the first annular heat transfer section, was arranged facing the inside of the first annular heat transfer section,
A combustion device for selectively switching between liquid fuel and gaseous fuel for use, wherein the first annular heat transfer portion is located close to the center of the flame so as to be located in a flame ejected from the combustion device. The above-mentioned problem is solved by a boiler configured so as to be arranged.
【0009】[0009]
【発明の実施の形態】この発明は、蒸気や温水を得るた
めのボイラとして実施される。この発明は、少なくとも
2つの環状伝熱部を多重に配置し、液体燃料と気体燃料
とを択一的に切り替えて使用する燃焼装置を、最内周側
の第一環状伝熱部の一方の開口端に、火炎の噴出方向が
第一環状伝熱部の軸線方向とほぼ平行になるように設け
た構成のボイラを基本的な実施形態とする。そして、前
記第一環状伝熱部の内側を第一燃焼空間とし、第一環状
伝熱部とその外側に位置する第二環状伝熱部との間を第
二燃焼空間とし、前記第一環状伝熱部を、その中心方向
に燃焼装置に近接させて配置し、前記第一環状伝熱部の
周面に第一環状伝熱部の内外を連通する流通隙間を形成
して、この流通隙間を介して第一燃焼空間内の火炎を第
二燃焼空間内に導入する。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention is embodied as a boiler for obtaining steam or hot water. This invention arranges at least two annular heat transfer sections in a multiplexed manner, and selectively switches between liquid fuel and gaseous fuel for use in a combustion apparatus using one of the innermost peripheral first heat transfer sections. A basic embodiment is a boiler having a configuration in which a flame ejection direction is provided at an open end so as to be substantially parallel to an axial direction of a first annular heat transfer portion. The inside of the first annular heat transfer section is defined as a first combustion space, the space between the first annular heat transfer section and the second annular heat transfer section located outside the second annular heat transfer section is defined as a second combustion space, The heat transfer section is disposed in the center direction close to the combustion device, and a flow gap communicating between the inside and outside of the first annular heat transfer section is formed on the peripheral surface of the first annular heat transfer section. The flame in the first combustion space is introduced into the second combustion space via.
【0010】換言すれば、その内側と外側とを連通する
流通隙間を形成した第一環状伝熱部と、第一環状伝熱部
の外側に所定の間隔をおいて取り巻くように配置した第
二環状伝熱部と、前記第一環状伝熱部の軸方向の一方の
開口端に、第一環状伝熱部内を臨ませて配置した、液体
燃料と気体燃料とを択一的に切り替えて使用する燃焼装
置とを備え、第一環状伝熱部は、前記燃焼装置から噴出
する火炎内に位置するように、その中心方向に近接させ
て配置した構成である。In other words, a first annular heat transfer portion having a flow gap communicating the inside and the outside thereof, and a second annular heat transfer portion disposed outside the first annular heat transfer portion at a predetermined interval. An annular heat transfer section and an axially open end of the first annular heat transfer section, which are disposed so as to face the inside of the first annular heat transfer section, are used by selectively switching between liquid fuel and gaseous fuel. And the first annular heat transfer section is arranged close to the center of the flame so as to be located in the flame ejected from the combustion apparatus.
【0011】したがって、この発明のボイラにおいて
は、燃焼装置による火炎は、第一環状伝熱部の流通隙間
を介して、第一燃焼空間から第二燃焼空間に達すること
になり、そのため、燃焼温度は第一環状伝熱部によって
急冷され、サーマルNOx の生成率の少ない温度領域に
調整される。この急冷後、第二燃焼空間内に流入した火
炎は、この第二燃焼空間内ではほとんど伝熱が行なわれ
ないため、温度の低下が少なく、そのために燃料の未燃
分が反応し、COについても酸化されてCO2 となる。
さらに、第一環状伝熱部は、火炎の燃焼温度の制御を行
なうのみならず、火炎からの伝熱を行なうため、同一の
外形寸法のボイラに比べて熱回収量が増加する。Therefore, in the boiler according to the present invention, the flame from the combustion device reaches the second combustion space from the first combustion space via the flow gap of the first annular heat transfer portion, and therefore, the combustion temperature Is rapidly cooled by the first annular heat transfer section and is adjusted to a temperature range where the rate of thermal NOx generation is low. After the quenching, the flame that has flowed into the second combustion space hardly conducts heat in the second combustion space, so that the temperature does not decrease much. Therefore, unburned fuel reacts, and CO Is also oxidized to CO 2 .
Furthermore, the first annular heat transfer section not only controls the combustion temperature of the flame, but also performs heat transfer from the flame, so that the amount of heat recovery increases as compared with a boiler having the same external dimensions.
【0012】さらに、この発明のボイラは、液体燃料と
気体燃料とを択一的に切り替えて使用するから、何れか
の燃料の供給が不可能となっても、他の燃料に切り替え
ることで運転が可能であり、さらに気体燃料を使用する
場合はもちろん、液体燃料を使用する場合も、低NOx
、低CO化を達成する。すなわち、前述のように、災
害や事故などにより、気体燃料の供給網が遮断されて
も、液体燃料を使用することでボイラの運転が可能であ
る。Further, since the boiler of the present invention is used by selectively switching between liquid fuel and gas fuel, even if supply of any fuel becomes impossible, the boiler is operated by switching to another fuel. It is possible to use low NOx not only when using gaseous fuel but also when using liquid fuel.
To achieve low CO. That is, as described above, even if the gas fuel supply network is cut off due to a disaster or accident, the boiler can be operated by using the liquid fuel.
【0013】この発明のボイラは、第一環状伝熱部の内
側を第一燃焼空間としてあり、この第一燃焼空間内にお
いては、燃焼装置から燃料と燃焼用空気とが噴出し、両
者が混合された状態となっている。この混合された流体
は、所謂燃焼反応によって火炎を生じる。本書では、燃
焼反応中のガス体のうち、光としてとして明確に目視可
能な部分を火炎と称している。尚、火炎より後流側に
は、目視不可能な高温のガス領域が生じており、その一
部は燃焼反応を継続している。本書では、これらの燃焼
反応継続中の高温ガスが含まれている部分を燃焼ガスと
称している。In the boiler according to the present invention, the inside of the first annular heat transfer section is used as a first combustion space. In the first combustion space, fuel and combustion air are ejected from a combustion device, and the two are mixed. It has been done. This mixed fluid produces a flame by a so-called combustion reaction. In this document, a portion of a gas that is undergoing a combustion reaction and is clearly visible as light is referred to as a flame. In addition, a high-temperature gas region that is invisible is generated on the downstream side of the flame, and a part of the gas region continues the combustion reaction. In this document, a portion containing the high-temperature gas during the combustion reaction is referred to as a combustion gas.
【0014】さらに、この発明のボイラは、第一環状伝
熱部の流通隙間から第二環状伝熱部に向けて噴出する火
炎の温度を 800度〜 1,300度となるように、燃焼装置と
第一環状伝熱部との間隔,および前記流通隙間を設定す
ることによって、サーマルNOx の生成を抑制するとと
もにCOの酸化を促し、低NOx 化と低CO化を達成す
る。この 1,300度以下という火炎温度は、サーマルNO
x の生成の少ない温度領域であり、 800度以上という火
炎温度は、COからCO2 への酸化反応の比較的活発な
温度領域を意味する。すなわち、火炎温度が 1,300度以
上の領域では、空気中の窒素の酸化によるサーマルNO
x の生成量が急激に増加し、 800度以下の領域では、C
OからCO2 への反応速度が低下するためである。Further, the boiler according to the present invention is configured such that the temperature of the flame ejected from the flow gap of the first annular heat transfer section toward the second annular heat transfer section becomes 800 to 1,300 degrees C. By setting the distance to the annular heat transfer section and the flow gap, the generation of thermal NOx is suppressed and the oxidation of CO is promoted, so that the NOx reduction and CO reduction are achieved. This flame temperature of 1,300 degrees or less is equivalent to thermal NO.
The temperature range in which x is less generated, and the flame temperature of 800 ° C. or more means a temperature range in which the oxidation reaction from CO to CO 2 is relatively active. That is, in the region where the flame temperature is 1,300 degrees or more, thermal NO due to oxidation of nitrogen in the air
x increases rapidly, and in the region below 800 degrees, C
This is because the reaction rate of O to CO 2 is reduced.
【0015】さらに、前記燃焼装置と第一環状伝熱部と
の間隔,および流通隙間の設定は、燃焼装置の発生熱量
に応じて、第一環状伝熱部の各部の寸法,流通隙間の寸
法、個数を適宜調整することによって行う。Further, the distance between the combustion device and the first annular heat transfer portion and the setting of the flow gap are determined according to the amount of heat generated by the combustion device. By appropriately adjusting the number.
【0016】ここで、第一環状伝熱部は、内部に被加熱
流体を流通させ、この被加熱流体と火炎との熱交換を行
なう構成物を指しており、具体的には、複数本の水管を
適宜の間隔をおいて環状に配置した水管列や、コイル状
に巻回してなる螺旋状水管によって構成したものを含
む。第一環状伝熱部をこのような水管によって構成した
場合、第二燃焼空間内に流入する火炎の温度を 800度〜
1,300度とするためには、水管の間隔を、水管の外径の
0.1〜 2倍とし、さらに、燃焼装置と第一環状伝熱部と
の間隔を、水管の径の 0.1〜 2倍とすることによって達
成される。Here, the first annular heat transfer portion refers to a component that allows a fluid to be heated to flow therein and performs heat exchange between the fluid to be heated and the flame. It includes a water pipe array in which water pipes are annularly arranged at appropriate intervals, and a water pipe formed by a spiral water pipe wound in a coil shape. When the first annular heat transfer section is constituted by such a water pipe, the temperature of the flame flowing into the second combustion space is set to 800 ° C or higher.
To achieve 1,300 degrees, the spacing between the water pipes must be
This is achieved by setting the distance between the combustion device and the first annular heat transfer portion to be 0.1 to 2 times the diameter of the water pipe.
【0017】前記の第一環状伝熱部に形成する流通隙間
は、全てが同じ寸法である場合も、適宜異なる寸法とし
た場合を含み、また流通隙間を形成する間隔も等間隔の
場合と適宜異なった間隔で形成する場合を含む。さら
に、第一環状伝熱部を水管で構成する場合、全ての水管
が同じものとした場合も、寸法や形状、材質が異なる場
合も含む。一方、第二環状伝熱部は、前記第一環状伝熱
部と同様の構成のほか、炉筒式のボイラのような炉筒と
した構成を含む。すなわち、第一環状伝熱部は、第一燃
焼空間と第二燃焼空間とを連通する流通隙間を備えてい
ればよく、第二環状伝熱部は、このような流通隙間を必
ずしも設ける必要はない。さらに、第一環状伝熱部,第
二環状伝熱部の配置は、第一環状伝熱部の外側に第二環
状伝熱部を配置してあれば良く、これら環状伝熱部の配
置は、その軸線が、水平方向、垂直方向に限らない。The flow gaps formed in the first annular heat transfer portion include those having the same dimensions or different dimensions as appropriate, and the intervals at which the flow gaps are formed are equal to those at equal intervals. Including the case of forming at different intervals. Further, when the first annular heat transfer section is formed of water tubes, all the water tubes may be the same, or the size, shape, and material may be different. On the other hand, the second annular heat transfer section includes, in addition to the same configuration as the first annular heat transfer section, a configuration in which a furnace tube such as a furnace tube type boiler is used. That is, the first annular heat transfer section may have a communication gap that communicates the first combustion space and the second combustion space, and the second annular heat transfer section does not necessarily need to provide such a communication gap. Absent. Furthermore, the arrangement of the first annular heat transfer section and the second annular heat transfer section may be such that the second annular heat transfer section is arranged outside the first annular heat transfer section. The axis is not limited to the horizontal direction and the vertical direction.
【0018】さらに、第一環状水管列の燃焼装置側にお
ける流通隙間を広く設定することにより、燃焼装置下流
側の燃焼ガス(火炎を含む概念である。)を、燃焼装置
の根元部分に再度供給(再循環)でき、これにより火炎
温度が低下し、低NOx 化を達成する。この構成では、
流通隙間の工夫により、燃焼ガスの再循環を行なうもの
であるが、燃焼装置を自己再循環機能を備えた所謂自己
再循環式燃焼装置とした場合には、この排ガスの再循環
機能を確実に発揮させることができ、さらに低NOx 化
を達成する。Further, by widening the flow gap on the combustion device side of the first annular water pipe row, the combustion gas (including the flame) on the downstream side of the combustion device is supplied again to the root portion of the combustion device. (Recirculation), thereby lowering the flame temperature and achieving low NOx. In this configuration,
The recirculation of the combustion gas is performed by devising the circulation gap, but when the combustion device is a so-called self-recirculation type combustion device having a self-recirculation function, the recirculation function of the exhaust gas is ensured. And can further reduce NOx.
【0019】[0019]
【実施例】以下、この発明を水管ボイラに適用した第一
実施例について、図1,2を参照しながら説明する。な
お、図1は、この発明に係るボイラの第一実施例の縦断
面構造を示す説明図,図2は、図1のII−II線に沿う断
面を示す説明図である。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A first embodiment in which the present invention is applied to a water tube boiler will be described below with reference to FIGS. FIG. 1 is an explanatory view showing a vertical sectional structure of a first embodiment of a boiler according to the present invention, and FIG. 2 is an explanatory view showing a cross section taken along line II-II of FIG.
【0020】図示するボイラは、多数の水管を備えた所
謂多管式水管ボイラであって、図面において、ボイラの
缶体1は、環状の上部管寄せ2,および下部管寄せ3
と、この上部管寄せ2と下部管寄せ3の間に、径方向に
間隔をおいた内外二重の環状伝熱部4,5を配置したも
のである。この2つの環状伝熱部4,5は、それぞれ多
数の垂直水管6を所定の間隔で環状に配置した環状水管
列として構成してある。前記上部管寄せ2、並びに下部
管寄せ3は、それぞれ矩形断面の環状をなす中空容器で
あって、両管寄せ2,3は、前記環状伝熱部4,5を構
成する多数の垂直水管6で連結してある。ここで、各水
管6内には、上部管寄せ2、あるいは下部管寄せ3から
被加熱流体が供給される。The boiler shown is a so-called multi-tube water tube boiler provided with a large number of water tubes. In the drawings, a boiler can 1 has an annular upper header 2 and a lower header 3.
In addition, between the upper header 2 and the lower header 3, inner and outer double annular heat transfer portions 4 and 5 spaced apart in the radial direction are arranged. The two annular heat transfer portions 4 and 5 are each configured as an annular water tube row in which a number of vertical water tubes 6 are annularly arranged at predetermined intervals. The upper header 2 and the lower header 3 are hollow containers each having an annular shape with a rectangular cross section, and both headers 2 and 3 are provided with a number of vertical water pipes 6 constituting the annular heat transfer portions 4 and 5. It is connected with. Here, a heated fluid is supplied into each water pipe 6 from the upper header 2 or the lower header 3.
【0021】前記二重の環状伝熱部4,5のうち、内側
に位置する第一環状伝熱部4は、垂直水管6を所定の間
隔をおいて配置したもので、その水管6の間隔は、外側
に位置する第二環状伝熱部5のものよりも広く設定して
ある。第二環状伝熱部5は、比較的狭い間隔を介して水
管6を配列してあり、この第二環状伝熱部5の外周側に
おいては、各水管6に、その軸線方向に沿う平板状の伝
熱ヒレ9を取り付けてある。Among the double annular heat transfer sections 4 and 5, the first annular heat transfer section 4 located inside has the vertical water pipes 6 arranged at a predetermined interval. Is set wider than that of the second annular heat transfer section 5 located on the outside. The second annular heat transfer section 5 has water pipes 6 arranged at relatively narrow intervals. On the outer peripheral side of the second annular heat transfer section 5, each water pipe 6 is provided with a flat plate along its axial direction. The heat transfer fin 9 is attached.
【0022】前記第一環状伝熱部4の軸方向の一方の開
口端側、すなわち上部管寄せ2の内方(中央部)には、
液体燃料と気体燃料とを択一的に切り替えて供給する燃
焼装置7を配置してある。この燃焼装置7は、上部管寄
せ2よりも下方側に突出した状態で設けてあり、前記第
一環状伝熱部4の略軸方向に沿って火炎を噴出する。し
たがって、第一環状伝熱部4の内側は、燃料と燃焼用空
気を反応させ、火炎を形成する第一燃焼空間11とな
る。At one opening end side of the first annular heat transfer section 4 in the axial direction, that is, inside (central portion) of the upper header 2,
A combustion device 7 for selectively supplying liquid fuel and gaseous fuel is provided. The combustion device 7 is provided so as to protrude below the upper header 2, and blows out a flame substantially along the axial direction of the first annular heat transfer portion 4. Therefore, the inside of the first annular heat transfer section 4 becomes the first combustion space 11 in which the fuel and the combustion air react to form a flame.
【0023】前記第一環状伝熱部4と第二環状伝熱部5
との間の空間は、第二燃焼空間12として構成されるも
ので、前記第一環状伝熱部4を構成する水管6間の隙間
(以下流通隙間という)30によって前記第一燃焼空間
11と連通してある。ここで、前記第一環状伝熱部4
は、前記燃焼装置7からの火炎の噴出方向と交叉する方
向に、前記燃焼装置7に近接させた状態で配置してあ
る。そのため、前記燃焼装置7からの火炎は、前記流通
隙間30を介して第二燃焼空間12内に流入する。The first annular heat transfer section 4 and the second annular heat transfer section 5
The space between the first combustion space 11 and the first combustion space 11 is formed by a gap (hereinafter referred to as a flow gap) 30 between the water tubes 6 constituting the first annular heat transfer section 4. They are communicating. Here, the first annular heat transfer section 4
Are arranged in a direction intersecting with the direction in which the flame is ejected from the combustion device 7 in a state of being close to the combustion device 7. Therefore, the flame from the combustion device 7 flows into the second combustion space 12 through the flow gap 30.
【0024】上述した第一環状伝熱部4,第二環状伝熱
部5,燃焼装置7の配置関係によって、従来のボイラに
おいて燃焼装置7の下流側に形成され、火炎を充満させ
るための独立した広い空間としての燃焼室は、第一環状
伝熱部4を越えてその外方の第二環状伝熱部5にまで形
成される。換言すれば、この発明のボイラは、燃焼装置
7から噴出する火炎内に位置するように、第一環状伝熱
部4の水管6を配置したもので、この水管6の軸線は、
前記火炎の噴出方向に沿う方向となる。Due to the above-described arrangement of the first annular heat transfer section 4, the second annular heat transfer section 5, and the combustion device 7, an independent boiler is formed downstream of the combustion device 7 in the conventional boiler to fill the flame. The combustion chamber as a wide space is formed beyond the first annular heat transfer section 4 to the second annular heat transfer section 5 outside the combustion chamber. In other words, in the boiler of the present invention, the water pipe 6 of the first annular heat transfer section 4 is arranged so as to be located in the flame ejected from the combustion device 7, and the axis of the water pipe 6 is:
The direction is along the direction in which the flame is ejected.
【0025】つぎに、前記燃焼装置7の詳細構造につい
て、図1を参照しながら説明する。図面において、燃焼
装置7は、上部管寄せ2の上部に取り付けたウインドボ
ックス10に固定してある。このウインドボックス10
は、周知のように送風機(図示省略)からの燃焼用空気
を整流して、燃焼装置7に供給する。Next, the detailed structure of the combustion device 7 will be described with reference to FIG. In the drawing, a combustion device 7 is fixed to a wind box 10 mounted on the upper header 2. This wind box 10
Rectifies combustion air from a blower (not shown) and supplies the rectified air to the combustion device 7 as is well known.
【0026】燃焼装置7は、略同軸状に配置した第一〜
第三筒部材41〜43を備え、最内周側の第三筒部材4
3の内側には、液体燃料用ノズル(以下、油ノズルとい
う。)44を略同軸に配置してある。最外周の第一筒部
材41の上流側(図1における上方側)の端部は、前記
ウインドボックス10内に開口しており、第二筒部材4
2との間に環状の第一空気流路45を形成する。前記第
二筒部材42は、第三筒部材43との間に環状の気体燃
料流路46を形成する。前記第二筒部材42の上流側
(図1における上方側)の端部は、前記第三筒部材43
との間で閉鎖し、気体燃料流路46の上流端はウインド
ボックス10の外側に開口させてある。前記第三筒部材
43の上流側(図1における上方側)の端部も、前記ウ
インドボックス10内に開口して、第二空気流路47を
形成する。The combustion device 7 includes first to fourth coaxially arranged combustion devices.
A third cylindrical member 4 provided on the innermost peripheral side;
Inside the nozzle 3, a liquid fuel nozzle (hereinafter, referred to as an oil nozzle) 44 is disposed substantially coaxially. An end portion on the upstream side (upper side in FIG. 1) of the outermost first cylindrical member 41 is opened in the wind box 10 and the second cylindrical member 4
An annular first air passage 45 is formed between the first air passage 45 and the second air passage 45. The second cylinder member 42 forms an annular gas fuel flow path 46 between the second cylinder member 42 and the third cylinder member 43. The upstream end (upper side in FIG. 1) of the second cylindrical member 42 is connected to the third cylindrical member 43.
, And the upstream end of the gaseous fuel flow passage 46 is opened to the outside of the wind box 10. The upstream end (upper side in FIG. 1) of the third cylindrical member 43 also opens into the wind box 10 to form a second air passage 47.
【0027】前記第一筒部材41の下流側(図1におけ
る下方側)は、前記第一燃焼空間11に臨ませた状態で
開口している。さらに、前記第三筒部材43の下流端
は、第一筒部材41の下流側開口端よりも奥まった上方
側の位置に開口しており、前記第二筒部材42の下流端
は、第三筒部材43の下流側開口端よりも若干奥まった
上方側の位置に開口している。さらに、火炎の保炎と、
燃料(気体燃料や液体燃料)と燃焼用空気の混合を改善
するために、前記第二筒部材42の下流側開口部には、
第一ディフューザ板48を、第三筒部材43の下流側開
口部には、第二ディフューザ板49を取り付けてある。The downstream side (the lower side in FIG. 1) of the first cylindrical member 41 is open so as to face the first combustion space 11. Further, the downstream end of the third cylindrical member 43 is open at an upper position deeper than the downstream open end of the first cylindrical member 41, and the downstream end of the second cylindrical member 42 is The cylinder member 43 is opened at an upper position slightly deeper than the downstream opening end. In addition, with flame holding,
In order to improve the mixing of fuel (gas fuel or liquid fuel) and combustion air, a downstream opening of the second cylindrical member 42
The first diffuser plate 48 is attached to the downstream opening of the third tubular member 43, and the second diffuser plate 49 is attached to the first diffuser plate 48.
【0028】前記気体燃料流路46には、気体燃料供給
ライン(以下、ガスラインという。)50を接続してあ
り、前記燃料ノズル44には、液体燃料供給ライン(以
下、油ラインという。)51を接続してある。さらに、
気体燃料流路46への気体燃料の供給と油ノズル44へ
の液体燃料の供給とを択一的に切り替える切替手段52
を備えている。この切替手段51は、たとえば、図示す
るように、ガスライン50と油ライン51のそれぞれに
接続した制御弁53,54によって構成する。ここで、
この切替手段52は、手動によるものでもよく、また、
使用する燃料によって前記ガスライン50や、油ライン
51を適宜、燃焼装置7に接続する構成であってもよ
い。A gaseous fuel supply line (hereinafter, referred to as a gas line) 50 is connected to the gaseous fuel passage 46, and a liquid fuel supply line (hereinafter, referred to as an oil line) is connected to the fuel nozzle 44. 51 are connected. further,
Switching means 52 for selectively switching between the supply of gaseous fuel to the gaseous fuel flow path 46 and the supply of liquid fuel to the oil nozzle 44
It has. The switching means 51 includes, for example, control valves 53 and 54 connected to the gas line 50 and the oil line 51, respectively, as shown in the figure. here,
This switching means 52 may be manually operated,
The gas line 50 and the oil line 51 may be appropriately connected to the combustion device 7 depending on the fuel to be used.
【0029】さらに、この発明のボイラにおいて、燃焼
装置7の発生熱量,第一環状伝熱部の各部の寸法,燃焼
装置7と第一環状伝熱部4との間隔,第一環状伝熱部4
の流通隙間30の寸法,個数,配置間隔などは、流通隙
間30から第二環状伝熱部5に向けて噴出する火炎の温
度が 800度〜 1,300度となるように設定してある。この
1,300度以下という火炎温度は、サーマルNOx の生成
の少ない温度領域であり、 800度以上という火炎温度
は、COからCO2 への酸化反応の比較的活発な温度領
域を意味する。すなわち、火炎温度が、 1,300度以上の
領域では、空気中の窒素の酸化によるサーマルNOx の
生成量が急激に増加し、 800度以下の領域では、COか
らCO2 への反応速度が低下するためである。Further, in the boiler according to the present invention, the amount of heat generated by the combustion device 7, the dimensions of each portion of the first annular heat transfer portion, the interval between the combustion device 7 and the first annular heat transfer portion 4, the first annular heat transfer portion 4
The size, the number, the arrangement interval, and the like of the flow gap 30 are set so that the temperature of the flame ejected from the flow gap 30 toward the second annular heat transfer section 5 is 800 to 1,300 degrees. this
A flame temperature of 1,300 degrees or less is a temperature range where the generation of thermal NOx is small, and a flame temperature of 800 degrees or more means a temperature range where the oxidation reaction from CO to CO 2 is relatively active. That is, in the region where the flame temperature is 1,300 ° C or higher, the amount of thermal NOx generated by the oxidation of nitrogen in the air sharply increases, and in the region where the flame temperature is 800 ° C or lower, the reaction rate of CO to CO 2 decreases. It is.
【0030】第二燃焼空間12内に流入する火炎の温度
を 800度〜 1,300度とするためには、この第一実施例の
ように第一環状伝熱部4を多数の水管6によって構成し
た場合、各水管6の間隔(すなわち、流通隙間30)
を、水管6の外径の 0.1〜 2倍とし、さらに、燃焼装置
7と第一環状伝熱部4との間隔を、水管6の外径の 0.1
〜 2倍とする。ここで流通隙間30の下限値は、この流
通隙間30を火炎が通過する際に、火炎が消滅せず、火
炎を維持し得る間隔であり、さらに、火炎が前記の温度
範囲の下限値を維持し得る間隔である。一方、上限値
は、火炎を 1,300度以下に冷却するとともに、ボイラの
外径当りの伝熱面面積を維持するための間隔である。
(当然、流通隙間30を大きく設定すると、第一環状伝
熱部における水管の本数が減少する)。さらに、燃焼装
置7と第一環状伝熱部4との間隔の下限値は、上部管寄
せ2に対する燃焼装置7と第一環状伝熱部4の取付時の
都合から決定され、上限値は、第一環状伝熱部4内にお
いて 1,300度を越える温度領域が発生しないように火炎
を冷却することができ、第一環状伝熱部4の過熱を防止
することのできる間隔である。In order to set the temperature of the flame flowing into the second combustion space 12 to 800 to 1,300 degrees, the first annular heat transfer section 4 is constituted by a large number of water pipes 6 as in the first embodiment. In this case, the interval between the water pipes 6 (that is, the flow gap 30).
Is set to 0.1 to 2 times the outer diameter of the water pipe 6, and the distance between the combustion device 7 and the first annular heat transfer section 4 is set to 0.1 times the outer diameter of the water pipe 6.
Up to 2 times. Here, the lower limit of the flow gap 30 is an interval at which the flame does not extinguish and can maintain the flame when the flame passes through the flow gap 30, and further, the flame maintains the lower limit of the above-mentioned temperature range. This is a possible interval. On the other hand, the upper limit is an interval for cooling the flame to 1,300 degrees or less and maintaining the heat transfer surface area per outer diameter of the boiler.
(Of course, if the flow gap 30 is set large, the number of water tubes in the first annular heat transfer section will decrease). Furthermore, the lower limit value of the interval between the combustion device 7 and the first annular heat transfer portion 4 is determined based on the convenience of the attachment of the combustion device 7 and the first annular heat transfer portion 4 to the upper header 2, and the upper limit value is The interval is such that the flame can be cooled so as not to generate a temperature region exceeding 1,300 degrees in the first annular heat transfer section 4 and the overheating of the first annular heat transfer section 4 can be prevented.
【0031】さらに、前記上部管寄せ2における第一,
第二環状伝熱部4,5の水管6との接合部分には、この
部分を覆うように耐火材18を施工してある。一方の下
部管寄せ3側においても、前記第一,第二環状伝熱部
4,5の水管6との接合部分を部分を覆うように耐火材
18を施工している。さらに下部管寄せ3においては、
中央の空洞部を適宜の耐火材やその他の部材によって閉
鎖している。Further, in the upper header 2,
A refractory material 18 is applied to the joint between the second annular heat transfer sections 4 and 5 and the water pipe 6 so as to cover this section. Also on the lower header 3 side, a refractory material 18 is provided so as to cover a portion where the first and second annular heat transfer portions 4 and 5 are joined to the water pipe 6. Further, in the lower header 3,
The central cavity is closed with a suitable refractory or other material.
【0032】さらに、外方の第二環状伝熱部5の外側に
は、この第二環状伝熱部5を包囲するようにボイラ外壁
8を設けてある。この第二環状伝熱部5と外壁8との間
に、排気口20に連なるガス流路17を構成する。この
ガス流路17は、第二環状伝熱部5を構成する水管6間
の隙間(以下第二流通隙間という)32によって前記第
二燃焼空間12と連通してある。Further, a boiler outer wall 8 is provided outside the second annular heat transfer section 5 so as to surround the second annular heat transfer section 5. A gas flow path 17 is formed between the second annular heat transfer section 5 and the outer wall 8 so as to be continuous with the exhaust port 20. The gas flow path 17 communicates with the second combustion space 12 through a gap 32 (hereinafter, referred to as a second circulation gap) between the water tubes 6 constituting the second annular heat transfer section 5.
【0033】さて、以上の構成において、さきに燃焼装
置7の動作を説明する。燃焼装置7を起動するにあたっ
て、送風機からウインドボックス10に燃焼用空気を供
給する。この燃焼用空気は、前記第一,第二空気流路4
5,47から第一燃焼空間11内に噴出する。ここで、
まず、気体燃料の使用時においては、切替手段52にを
作動させ、ガスライン50側の制御弁53を開く一方、
油ライン51側の制御弁54を閉じておき、ガスライン
50から燃焼装置7に気体燃料を供給する。この気体燃
料は、前記気体燃料流路46を介して、第二筒部材42
と第三筒部材43の先端間の隙間から、前記第一燃焼空
間11内に噴出する。したがって、環状の気体燃料の流
れの内外に燃焼用空気の流れが形成されており、着火手
段(図示省略)によって着火すると、これらは混合しつ
つ燃焼する(所謂、拡散燃焼)。このときの火炎は、前
記第一ディフューザ板48によって保炎される。Now, the operation of the combustion device 7 in the above configuration will be described. When starting the combustion device 7, combustion air is supplied to the wind box 10 from a blower. The combustion air is supplied to the first and second air passages 4.
5 and 47 are injected into the first combustion space 11. here,
First, when using gaseous fuel, the switching means 52 is operated to open the control valve 53 on the gas line 50 side,
The control valve 54 on the oil line 51 side is closed, and gaseous fuel is supplied from the gas line 50 to the combustion device 7. The gaseous fuel flows through the gaseous fuel passage 46 to the second cylindrical member 42.
The fuel is injected into the first combustion space 11 from the gap between the first combustion space 11 and the third cylindrical member 43. Accordingly, a flow of combustion air is formed inside and outside the annular gaseous fuel flow, and when ignited by an ignition means (not shown), they are mixed and burned (so-called diffusion combustion). The flame at this time is held by the first diffuser plate 48.
【0034】一方、液体燃料の使用時においては、切替
手段52にを作動させ、油ライン51側の制御弁54を
開く一方、ガスライン50側の制御弁53を閉じてお
き、ガスライン51から燃焼装置7に液体燃料を供給す
る。この液体燃料は、油ノズル44によって、第三筒部
材43の内側から第一燃焼空間11内に噴出する。した
がって、第三筒部材の43内部からは、一次空気を混合
した状態で液体燃料が噴出ており、この状態で、着火手
段(図示省略)によって着火すると、さらに、第二筒部
材42外側の第一空気流路45から二次空気の供給を受
けて、混合しつつ燃焼する(所謂、拡散燃焼)。このと
きの火炎も、前記第二ディフューザ板49によって保炎
される。On the other hand, when the liquid fuel is used, the switching means 52 is operated to open the control valve 54 on the oil line 51 side, and close the control valve 53 on the gas line 50 side. The liquid fuel is supplied to the combustion device 7. The liquid fuel is ejected from the inside of the third cylindrical member 43 into the first combustion space 11 by the oil nozzle 44. Therefore, the liquid fuel is ejected from the inside of the third cylindrical member 43 in a state where the primary air is mixed, and in this state, when the fuel is ignited by the ignition means (not shown), the liquid fuel is further discharged outside the second cylindrical member 42. The secondary air is supplied from the one air passage 45 and burns while mixing (so-called diffusion combustion). The flame at this time is also held by the second diffuser plate 49.
【0035】以上のようにして形成された火炎は、図示
するように、前記第一環状伝熱部4の軸線方向に、上部
管寄せ2から下部管寄せ3に向けて噴出し、この火炎の
噴出方向に対して交差する方向に広がるように形成され
る。したがって、この火炎は、第一環状伝熱部4の各水
管6表面を舐めるように形成され、第一環状伝熱部4の
流通隙間30を通って第二燃焼空間12内に流入する。As shown in the drawing, the flame formed as described above blows out from the upper header 2 toward the lower header 3 in the axial direction of the first annular heat transfer section 4, and the flame is discharged. It is formed so as to spread in a direction intersecting the ejection direction. Therefore, the flame is formed so as to lick the surface of each water pipe 6 of the first annular heat transfer section 4, and flows into the second combustion space 12 through the flow gap 30 of the first annular heat transfer section 4.
【0036】この火炎は、燃焼装置7に近い部分では、
噴出方向に対して交差する方向にあまり広がっていない
ため、火炎の後流側に形成される高温の燃焼ガスが前記
流通隙間30を介して第二燃焼空間12内に流入する。
したがって、この火炎、並びに燃焼ガスは、前記第一環
状伝熱部4の各水管6内を流れる被加熱流体との間で熱
交換を行なって急激に冷却されて温度が低下するため、
サーマルNOx の発生が抑制される。そして、前記第一
環状伝熱部4間の流通隙間30を通過した火炎は、後流
側の第二燃焼空間12で一定温度(前述の 800度)以上
に保持された状態での比較的長い時間の滞留により、酸
化反応が促進され、特にCOの発生が防止される。This flame is generated in a portion close to the combustion device 7.
Since it does not spread so much in the direction intersecting with the jetting direction, high-temperature combustion gas formed on the downstream side of the flame flows into the second combustion space 12 through the flow gap 30.
Therefore, the flame and the combustion gas exchange heat with the fluid to be heated flowing in each of the water tubes 6 of the first annular heat transfer section 4 and are rapidly cooled to lower the temperature.
The generation of thermal NOx is suppressed. The flame that has passed through the flow gap 30 between the first annular heat transfer sections 4 is relatively long in a state where it is maintained at a certain temperature (800 degrees described above) or more in the second combustion space 12 on the downstream side. Owing to the residence time, the oxidation reaction is promoted, and in particular, generation of CO is prevented.
【0037】この作用は、燃焼装置7からの火炎の噴出
方向に対して交差する方向、すなわち、第一,第二環状
伝熱部4,5の径方向についてのものであるが、各水管
6の軸線方向について注目すると、火炎は、燃焼装置7
から、上述のように、第一環状伝熱部4の各水管6を舐
めるように形成されている。したがって、火炎の先端側
ほど前記水管6への伝熱によって温度が低下している。
すなわち、前記水管6には、火炎の先端部や外周部の高
温となる箇所が接触することはなく、順次、水管6との
伝熱により火炎温度が低下するため、過熱を防止でき
る。しかも、このように水管6の温度が均一化すること
により、第一,第二燃焼空間11,12においても、局
所的に高温となる箇所が存在しないので、サーマルNO
x の生成を抑制できる。This operation is performed in a direction intersecting the direction in which the flame is ejected from the combustion device 7, that is, in the radial direction of the first and second annular heat transfer portions 4 and 5. Focusing on the axial direction of the flame, the flame
Therefore, as described above, each of the water tubes 6 of the first annular heat transfer section 4 is formed so as to be licked. Therefore, the temperature of the front end of the flame is lower due to the heat transfer to the water pipe 6.
That is, the hot end of the flame or the outer peripheral portion of the flame does not come into contact with the water pipe 6, and the flame temperature is sequentially reduced by the heat transfer with the water pipe 6, so that overheating can be prevented. In addition, since the temperature of the water pipe 6 is made uniform in this way, there is no locally high-temperature portion in the first and second combustion spaces 11 and 12, so that the thermal NO
x can be suppressed.
【0038】以上のようにして、 800度〜 1,300度に温
度を調整されて第二燃焼空間12内に流入した火炎は、
第二環状伝熱部5の第二流通隙間32からボイラ外壁8
内側のガス流路17に流入する。この際には、第二環状
伝熱部5の各水管6に取り付けた伝熱ヒレ9によってよ
り多くの熱を回収することができ、さらに、ガス流路1
7を通過する燃焼ガスは、第二環状伝熱部5の外側から
の伝熱を行なって水管6内の被加熱流体を加熱した後、
排気口20からボイラ外に排出される。As described above, the flame whose temperature has been adjusted to 800 to 1,300 degrees and which has flowed into the second combustion space 12 is:
From the second flow gap 32 of the second annular heat transfer section 5 to the boiler outer wall 8
The gas flows into the inner gas passage 17. At this time, more heat can be recovered by the heat transfer fins 9 attached to the water pipes 6 of the second annular heat transfer section 5, and the gas flow path 1
The combustion gas passing through 7 heats the fluid to be heated in the water pipe 6 by performing heat transfer from outside the second annular heat transfer section 5,
The gas is discharged from the exhaust port 20 to the outside of the boiler.
【0039】すなわち、この発明に係るボイラは、燃焼
装置7から噴出される火炎内に第一環状伝熱部(第一実
施例では環状の水管列)4を配置し、第一環状伝熱部4
の流通隙間30から第一環状伝熱部4の外方に火炎を噴
出するように構成し、この第一環状伝熱部4によって火
炎を所定の温度以下に急冷し、第一環状伝熱部4と第二
環状伝熱部5との間の第二燃焼空間12内において急冷
した火炎の温度を所定の温度以上に保持することによ
り、火炎の噴出方向に沿って温度を調整し、サーマルN
Ox やCOなどの有害な燃焼排気物の生成を抑制するこ
とができる。That is, in the boiler according to the present invention, the first annular heat transfer section (in the first embodiment, an annular water pipe array) 4 is arranged in the flame ejected from the combustion device 7, and the first annular heat transfer section is provided. 4
The flame is ejected from the circulation gap 30 to the outside of the first annular heat transfer section 4, and the flame is rapidly cooled to a predetermined temperature or lower by the first annular heat transfer section 4. By maintaining the temperature of the quenched flame in the second combustion space 12 between the second annular heat transfer section 5 and the predetermined temperature at a predetermined temperature or higher, the temperature is adjusted along the flame ejection direction, and the thermal N
Generation of harmful combustion exhaust such as Ox and CO can be suppressed.
【0040】さらに、上述のように、燃焼装置7からの
火炎内に第一環状伝熱部4が位置するように設けた構成
であり、火炎の噴出方向下流側には、所定の空間が広が
っているため、燃焼装置7の下流側に所定の空間を必要
とするものについても、燃焼性を損なうこと無く適用で
きる。すなわち、この発明のボイラに使用する燃焼装置
7としては、前述のような燃焼装置7の下流側に燃料
(液体、並びに気体のものを含む)と燃焼用空気を混合
させるための空間や噴霧ノズルによって燃料(特に液体
燃料)を微粒化するための空間を必要とする先混合式
(拡散燃焼式ともいう)の切替専焼式燃焼装置の他、燃
焼装置の下流側からすぐに火炎の形成を行える予混合式
燃焼装置や、液体燃料を気化させて燃焼させる気化燃焼
式燃焼装置を組込んだものなど、各種の切替専焼式燃焼
装置を適用することができる。したがって、この発明に
係るボイラは、液体燃料と気体燃料とを択一的に切り替
えて使用することができるから、災害や事故などによ
り、気体燃料の供給網が遮断されても、液体燃料を使用
することにより、ボイラの運転が可能である。しかも、
前記のボイラ缶体の構成により、気体燃料を使用する場
合はもちろん、液体燃料を使用する場合も、低NOx 、
低CO化を達成する。Further, as described above, the first annular heat transfer section 4 is provided so as to be located in the flame from the combustion device 7, and a predetermined space extends downstream in the direction in which the flame is ejected. Therefore, even a device requiring a predetermined space downstream of the combustion device 7 can be applied without impairing the flammability. That is, as the combustion device 7 used in the boiler of the present invention, a space or a spray nozzle for mixing fuel (including liquid and gas) and combustion air is provided downstream of the combustion device 7 described above. The flame can be formed immediately from the downstream side of the combustion device in addition to the switching-only combustion device of the premixing type (also referred to as diffusion combustion type) which requires a space for atomizing the fuel (particularly liquid fuel). Various switching-only combustion devices such as a premixed combustion device and a device incorporating a vaporization combustion type combustion device for vaporizing and burning liquid fuel can be applied. Therefore, the boiler according to the present invention can selectively use the liquid fuel and the gas fuel, so that the liquid fuel can be used even if the gas fuel supply network is cut off due to a disaster or an accident. By doing so, the boiler can be operated. Moreover,
Due to the configuration of the boiler can, not only when using gaseous fuel but also when using liquid fuel, low NOx,
Achieve low CO.
【0041】次に、この発明に係るボイラの第二実施例
について、図3を参照しながら説明する。尚、図3は、
この発明に係るボイラの第二実施例の縦断面構造を示す
説明図で、前記第一実施例と同様の構成部材には、同一
参照番号を附してその詳細説明を省略する。また、第二
実施例においては、水管の配置は前記第一実施例と同様
であるので、水管の配置を示す図面を省略してある。Next, a second embodiment of the boiler according to the present invention will be described with reference to FIG. In addition, FIG.
FIG. 4 is an explanatory view showing a vertical cross-sectional structure of a second embodiment of the boiler according to the present invention, and the same reference numerals are given to the same components as those in the first embodiment, and the detailed description is omitted. Further, in the second embodiment, the arrangement of the water pipes is the same as that of the first embodiment, so that the drawing showing the arrangement of the water pipes is omitted.
【0042】この第二実施例においては、前記上部管寄
せ2側の水管6の流通隙間30を他の箇所より広く設定
している。すなわち、上部管寄せ2と第一環状伝熱部4
との接合部には前述のような耐火物18を施工せず、ま
た、各箇所における水管6を絞り加工してあることによ
り、第一環状伝熱部4の燃焼装置7側における水管6間
の流通隙間30を他の箇所より広く設定している。In the second embodiment, the flow gap 30 of the water pipe 6 on the side of the upper header 2 is set wider than other places. That is, the upper header 2 and the first annular heat transfer section 4
The refractory material 18 as described above is not applied to the joint portion between the first annular heat transfer portion 4 and the water pipe 6 on the combustion device 7 side of the first annular heat transfer section 4 by drawing the water pipe 6 at each location. Is set wider than other locations.
【0043】この構成により、燃焼装置7下流側の燃焼
ガス(火炎を含む。)を第二燃焼空間12を介して、燃
焼装置7の根元部分に再度供給(再循環)するができ、
このことにより火炎温度が低下し、低NOx 化を達成す
る。すなわち、このような燃焼ガスの流通過程におい
て、燃焼装置7からの燃焼ガスの主流は第一環状伝熱部
4内を流通するが、この際に、燃焼装置7の基部と第一
環状伝熱部4との間にはこの主流によって圧力低下が生
じており、そのため、第二燃焼空間12内の燃焼ガスの
一部は第二燃焼空間12の上方から第一燃焼空間11内
の燃焼装置7近傍に循環する。したがって、燃焼火炎の
反応温度の上昇が抑制され、不要な温度上昇が阻止され
るため、サーマルNOx の発生が抑制される。この場合
には、前記第二燃焼空間12によって燃焼ガスを缶体内
に留める時間を引き延ばし、特に未燃焼物の酸化反応を
惹起するほかに、燃焼ガスの再循環による作用によっ
て、有害排気物の低減が図れる。With this configuration, the combustion gas (including the flame) on the downstream side of the combustion device 7 can be supplied again (recirculated) to the root portion of the combustion device 7 via the second combustion space 12.
This lowers the flame temperature and achieves a low NOx. That is, in such a flow of the combustion gas, the main flow of the combustion gas from the combustion device 7 flows through the first annular heat transfer section 4. Due to this main flow, a pressure drop is generated between the second combustion space 12 and the combustion device 7 in the first combustion space 11 from above the second combustion space 12. Circulates nearby. Therefore, an increase in the reaction temperature of the combustion flame is suppressed, and an unnecessary increase in the temperature is prevented, so that the generation of thermal NOx is suppressed. In this case, the time for retaining the combustion gas in the can body by the second combustion space 12 is prolonged, and in particular, the oxidation reaction of the unburned matter is caused. Can be achieved.
【0044】さらに、この第二実施例において、前記燃
焼装置7を、自己再循環機能を備えた所謂自己再循環式
の燃焼装置7とすることにより、前述の排ガスの再循環
機能を確実に発揮させることができ、さらに低NOx 化
を達成することができる。Further, in the second embodiment, the combustion device 7 is a so-called self-recirculation type combustion device 7 having a self-recirculation function, so that the above-described exhaust gas recirculation function is reliably exhibited. And a further reduction in NOx can be achieved.
【0045】[0045]
【発明の効果】以上説明したように、この発明に係るボ
イラにおいては、前記第一環状伝熱部内側の第一燃焼空
間と第一環状伝熱部と第二環状伝熱部との間の第二燃焼
空間とを、第一環状伝熱部の流通隙間を介して連通し、
前記第一燃焼空間内に形成される火炎を第一環状伝熱部
の流通隙間から第二燃焼空間内に導入するから、火炎が
第一環状伝熱部の流通隙間を通って第二燃焼空間に移動
する際に、この第一環状伝熱部によって火炎の温度をサ
ーマルNOx の生成が少ない温度領域にまで急冷するこ
とができ、NOx 排出量を大幅に低減できる。さらに、
前記第二燃焼空間内においては、前記急冷した火炎の温
度を所定の温度以上に保持することにより、COをCO
2 に酸化することができるため、このCOについても排
出量を大幅に低減できることになる。したがって、この
発明に係るボイラによれば、前記のようなNOx やCO
などの有害な燃焼排気物の生成を抑制でき、環境問題に
対応したクリーンな排ガスのボイラを提供できることに
なる。As described above, in the boiler according to the present invention, the space between the first combustion space inside the first annular heat transfer section, the first annular heat transfer section, and the second annular heat transfer section is provided. The second combustion space is communicated with the first annular heat transfer unit through the flow gap,
Since the flame formed in the first combustion space is introduced into the second combustion space from the flow gap of the first annular heat transfer section, the flame passes through the flow gap of the first annular heat transfer section and passes through the second combustion space. In this case, the temperature of the flame can be rapidly cooled by the first annular heat transfer portion to a temperature region where thermal NOx is less generated, and the NOx emission can be greatly reduced. further,
In the second combustion space, the temperature of the quenched flame is maintained at a predetermined temperature or higher, so that CO is reduced to CO2.
Since it can be oxidized to 2 , the emission of CO can be greatly reduced. Therefore, according to the boiler according to the present invention, NOx or CO
As a result, it is possible to provide a clean exhaust gas boiler that can cope with environmental issues.
【0046】さらに、この発明に係るボイラによれば、
燃焼装置に近接させて第一環状伝熱部を設け、この第一
環状伝熱部によって燃焼装置の下流側に形成される燃焼
空間を2つに区画した構成となるため、従来のボイラの
ように燃焼装置の下流側に独立した広い燃焼室を設ける
ものに比べて水管の設置本数を増加することができ、こ
の点において熱回収量を高めることができる。このこと
は、同一の熱回収量であれば、小型化、省スペース化が
図れることを意味する。Further, according to the boiler according to the present invention,
A first annular heat transfer section is provided close to the combustion device, and the first annular heat transfer section defines a combustion space formed on the downstream side of the combustion device into two sections. Thus, the number of water pipes to be installed can be increased as compared with the case where an independent wide combustion chamber is provided downstream of the combustion device, and in this respect, the amount of heat recovery can be increased. This means that if the heat recovery amount is the same, miniaturization and space saving can be achieved.
【0047】さらに、この発明に係るボイラは、液体燃
料と気体燃料とを択一的に切り替えて使用することがで
きるから、燃料供給の変化により、何れかの燃料の供給
が不可能となっても、他の燃料に切り替えることで運転
が可能であり、さらに気体燃料を使用する場合はもちろ
ん、液体燃料を使用する場合も、低NOx 、低CO化を
達成する。すなわち、前述のように、災害や事故などに
より、気体燃料の供給網が遮断されても、液体燃料を使
用することでボイラの運転が可能である。Further, since the boiler according to the present invention can be used by selectively switching between liquid fuel and gaseous fuel, any fuel supply becomes impossible due to a change in fuel supply. In addition, operation can be performed by switching to another fuel, and even when using gaseous fuel or liquid fuel, low NOx and low CO can be achieved. That is, as described above, even if the gas fuel supply network is cut off due to a disaster or accident, the boiler can be operated by using the liquid fuel.
【0048】さらに、この発明に係るボイラにおいて
は、燃焼ガスを缶体内で再循環させる構成であるため、
従来の独立した燃焼ガス再循環流路を備えたものに比べ
て燃焼ガスからの余計な放熱がなく、熱効率の低下を防
止することができる。Further, in the boiler according to the present invention, since the combustion gas is recirculated in the can body,
Compared with the conventional one having the independent combustion gas recirculation flow path, there is no unnecessary heat radiation from the combustion gas, and a decrease in thermal efficiency can be prevented.
【0049】また、燃焼ガスをボイラ内部において再循
環させることにより、燃焼装置側に供給する構成として
あるため、燃焼装置からの火炎に含まれる未燃焼部分は
加熱され、混合が促進されて均一な燃焼火炎を得ること
ができ、又、この際に、燃焼火炎中に燃焼ガスが供給さ
れるため、燃焼火炎の温度上昇が抑えられ、有害排気
物、特に、サーマルNOx の生成が抑制できる。Further, since the combustion gas is recirculated inside the boiler and supplied to the combustion device side, the unburned portion contained in the flame from the combustion device is heated, mixing is promoted and uniformity is obtained. A combustion flame can be obtained, and at this time, since combustion gas is supplied into the combustion flame, a rise in the temperature of the combustion flame can be suppressed, and generation of harmful exhaust gas, particularly, thermal NOx can be suppressed.
【図1】この発明に係るボイラの第一実施例の縦断面構
造を示す説明図である。FIG. 1 is an explanatory view showing a vertical sectional structure of a first embodiment of a boiler according to the present invention.
【図2】図1のII−II線に沿う断面を示す説明図であ
る。FIG. 2 is an explanatory diagram showing a cross section taken along line II-II of FIG.
【図3】この発明に係るボイラの第二実施例の縦断面構
造を示す説明図である。FIG. 3 is an explanatory view showing a vertical cross-sectional structure of a second embodiment of the boiler according to the present invention.
4 第一環状伝熱壁(第一環状伝熱部) 5 第二環状伝熱壁(第二環状伝熱部) 6 垂直水管(水管) 7 燃焼装置 11 第一燃焼空間 12 第二燃焼空間 30 流通隙間 Reference Signs List 4 first annular heat transfer wall (first annular heat transfer portion) 5 second annular heat transfer wall (second annular heat transfer portion) 6 vertical water pipe (water pipe) 7 combustion device 11 first combustion space 12 second combustion space 30 Distribution gap
Claims (8)
重に配置し、液体燃料と気体燃料とを択一的に切り替え
て使用する燃焼装置7を、最内周側の第一環状伝熱部4
の一方の開口端に、火炎の噴出方向が第一環状伝熱部4
の軸線方向とほぼ平行になるように設けて、前記第一環
状伝熱部4の内側を第一燃焼空間11とし、前記第一環
状伝熱部4とその外側に位置する第二環状伝熱部5との
間を第二燃焼空間12とし、前記第一環状伝熱部4を、
その中心方向に燃焼装置7に近接させて配置し、前記第
一環状伝熱部4の周面に第一環状伝熱部4の内外を連通
する流通隙間30を形成して、この流通隙間30を介し
て第一燃焼空間11内の火炎を第二燃焼空間12内に導
入するようにしたことを特徴とするボイラ。1. A combustion device 7 in which at least two annular heat transfer sections 4 and 5 are arranged in a multiplex manner, and a liquid fuel and a gas fuel are selectively switched and used, a first annular transfer section on the innermost peripheral side. Hot part 4
At one of the open ends, the direction of flame ejection is the first annular heat transfer section 4.
The first annular heat transfer section 4 and the second annular heat transfer section located outside the first annular heat transfer section 4 are provided so as to be substantially parallel to the axial direction of the first annular heat transfer section 4. A portion between the first annular heat transfer portion 4 and the portion 5 is defined as a second combustion space 12.
It is arranged in the center direction close to the combustion device 7, and a flow gap 30 communicating between the inside and outside of the first annular heat transfer section 4 is formed on the peripheral surface of the first annular heat transfer section 4. A boiler characterized in that the flame in the first combustion space 11 is introduced into the second combustion space 12 through the second combustion space.
形成した第一環状伝熱部4と、第一環状伝熱部4の外側
に所定の間隔をおいて取り巻くように配置した第二環状
伝熱部5と、前記第一環状伝熱部4の軸方向の一方の開
口端に、第一環状伝熱部4内を臨ませて配置した、液体
燃料と気体燃料とを択一的に切り替えて使用する燃焼装
置7とを備え、前記第一環状伝熱部4は、前記燃焼装置
7から噴出する火炎内に位置するように、その中心方向
に近接させて配置したことを特徴とするボイラ。2. A first annular heat transfer section 4 having a flow gap 30 communicating between the inside and the outside, and a second annular heat transfer section 4 disposed outside the first annular heat transfer section 4 at a predetermined interval. An annular heat transfer section 5 and a liquid fuel or a gaseous fuel, which is disposed at one opening end in the axial direction of the first annular heat transfer section 4 so as to face the inside of the first annular heat transfer section 4, are provided. The first annular heat transfer section 4 is disposed close to the center of the flame so as to be located in the flame ejected from the combustion apparatus 7. Boiler.
ら第二環状伝熱部5に向けて噴出する火炎の温度を 800
度〜 1,300度となるように、燃焼装置7と第一環状伝熱
部4との間隔,および前記第一環状伝熱部4の流通隙間
30を設定したことを特徴とする請求項1,又は請求項
2に記載のボイラ。3. The temperature of the flame ejected from the flow gap 30 of the first annular heat transfer section 4 toward the second annular heat transfer section 5 is set to 800.
The space between the combustion device 7 and the first annular heat transfer section 4 and the flow gap 30 of the first annular heat transfer section 4 are set so as to be in the range of 1 to 1,300 degrees. The boiler according to claim 2.
を適宜の間隔をおいて環状に配置した水管列であること
を特徴とする請求項1,請求項2,又は請求項3に記載
のボイラ。4. The first annular heat transfer section 4 includes a plurality of water tubes 6
4. The boiler according to claim 1, wherein the boiler is a water pipe row which is annularly arranged at appropriate intervals.
回してなる螺旋状水管であることを特徴とする請求項1
記載のボイラ。5. The first annular heat transfer section 4 is a spiral water pipe wound in a coil shape.
The described boiler.
間の隙間を、水管の外径の 0.1〜 2倍としたことを特徴
とする請求項4,又は請求項5に記載のボイラ。6. The gap according to claim 4, wherein the gap between the first annular heat transfer section 4 and the combustion device 7 is 0.1 to 2 times the outer diameter of the water pipe. Boiler.
を、水管6の外径の 0.1〜 2倍としたことを特徴とする
請求項4,又は請求項5に記載のボイラ。7. A flow gap 30 of the first annular heat transfer section 4.
6. The boiler according to claim 4, wherein the outer diameter of the boiler is 0.1 to 2 times the outer diameter of the water pipe 6.
を、前記燃焼装置7を取り付けた側を他より広く設定し
たことを特徴とする請求項1乃至請求項7の何れかに記
載のボイラ。8. A flow gap 30 of the first annular heat transfer section 4.
The boiler according to any one of claims 1 to 7, wherein a side to which the combustion device 7 is attached is set wider than others.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28010096A JPH10103616A (en) | 1996-09-30 | 1996-09-30 | Boiler |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28010096A JPH10103616A (en) | 1996-09-30 | 1996-09-30 | Boiler |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10103616A true JPH10103616A (en) | 1998-04-21 |
Family
ID=17620327
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP28010096A Pending JPH10103616A (en) | 1996-09-30 | 1996-09-30 | Boiler |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10103616A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20100304314A1 (en) * | 2007-05-10 | 2010-12-02 | Saint-Gobain Emballage | Low nox mixed injector |
-
1996
- 1996-09-30 JP JP28010096A patent/JPH10103616A/en active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20100304314A1 (en) * | 2007-05-10 | 2010-12-02 | Saint-Gobain Emballage | Low nox mixed injector |
| US9169148B2 (en) * | 2007-05-10 | 2015-10-27 | Saint-Gobain Emballage | Low NOx mixed injector |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP3460441B2 (en) | Combustion device and thermal equipment equipped with the combustion device | |
| CA2226202C (en) | Water-tube boiler | |
| CA2226019C (en) | Water-tube boiler and burner | |
| US4304549A (en) | Recuperator burner for industrial furnaces | |
| CA2306398C (en) | Water-tube boiler | |
| EP0791785B1 (en) | Hot fluid generating apparatus | |
| JP2000314502A (en) | Water tube boiler | |
| JP2005201514A (en) | Multitubular once-through boiler | |
| JP4252633B2 (en) | boiler | |
| JPH11287408A (en) | Low-nox burner | |
| JPH1019201A5 (en) | ||
| US7771192B2 (en) | Combustion apparatus | |
| JP4278311B2 (en) | Combustion equipment | |
| JP4148656B2 (en) | Combustion device | |
| JP4703028B2 (en) | Combustion device | |
| JP2004003849A (en) | Boiler | |
| JPH0791601A (en) | Water-tube boiler | |
| JPH10132202A (en) | Once-through boiler | |
| JPH07139701A (en) | Annular once-through boiler | |
| JP2001248801A (en) | Fluid heating equipment | |
| JP3129858B2 (en) | Lean burner | |
| JP2004177022A (en) | Thermal device | |
| JP2008075901A (en) | Water heater | |
| JPH0526404A (en) | Multi-tube type once-through boiler | |
| JP2003279004A (en) | Combustion apparatus |