JPH1073201A

JPH1073201A - 角型多管式貫流ボイラー

Info

Publication number: JPH1073201A
Application number: JP10821397A
Authority: JP
Inventors: Tamotsu Miura; 保三浦; Toshihiro Kayahara; 敏広茅原; Seiji Tai; 誠二田井; Masatoshi Miura; 正敏三浦
Original assignee: Miura Co Ltd
Current assignee: Miura Co Ltd
Priority date: 1997-04-10
Filing date: 1997-04-10
Publication date: 1998-03-17
Anticipated expiration: 2017-04-10
Also published as: JP2933055B2

Abstract

(57)【要約】【課題】ボイラーの小型化、有害燃焼排気物の排出の
低減を目的とする。【解決手段】一対の水管壁１２，１２の長手方向の一
端部に燃焼バーナ３を設けると共に、他端部にガス出口
７を設け、一対の水管壁１２，１２と上下のヘッダ１
５，１６とにより燃焼バーナ３からの燃焼ガスが実質上
直線的に通過するガス通路８を形成し、燃焼バーナ３
と、この燃焼バーナ３の直前に対面する垂直水管１０と
の距離を垂直水管１０の直径ｄの略３倍の長さに等しい
かそれよりも小さく設定すると共に、各垂直水管１０の
相互の間隙を垂直水管１０の直径ｄと略等しいかそれ以
下に設定し、前記燃焼バーナ３を混合気の空気比を１以
上に設定した全一次空気式の予混合バーナとしたことを
特徴とする角型多管式貫流ボイラー。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、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
缶体を備えた角型多管式貫流ボイラーに関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】一般に、貫流ボイラー等の水管ボイラー
は、その構成要素として比較的大きな容積を占める燃焼
室を備えている。例えば、小型の角型多管式貫流ボイラ
ーは、円筒型をなす水管組立体（缶体）をベースとして
製作されている。これは、水管を環状に配置し、その内
部を燃焼室とするのが、燃焼ガスとの熱交換効率向上の
ために望ましいと考えられている。従って、この種の缶
体を用いた多管式貫流ボイラーは、略円筒型のボイラー
本体に、送風機、給水ポンプ、節炭器等の付帯機器を取
り付けた構造となっている。

【０００３】ところで、前記の如き缶体構造を用いたボ
イラーにおいては、構造的な制約から、各付帯機器をボ
イラー本体の周辺に配置してあるため、ボイラー全体の
据付面積は、ボイラー本体に比べて数倍も必要である。
加えて、ボイラー本体の周りにも保守、点検等のため
の、ある程度のスペースが必要であるために、複数台の
ボイラーを設置しようとすると、非常に広いスペースが
要求される。このように、円筒形状の缶体構造では、ボ
イラーの設置場所や配置状態によって、比較的大きなス
ペースを占有することになり易いため、近年では所謂角
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。

【０００４】ところで、上記の如き缶体構造を用いたボ
イラーにおいては、構造的な制約から、各付帯機器をボ
イラー本体の周辺に配置してあるため、ボイラー据え付
け面積は、ボイラー周りにも保守、点検等にための、あ
る程度のスペースがひつようであるために、複数台のボ
イラーを設置しようとすると、非常に広いスペースが要
求される。このように、円筒形状の缶体構造では、ボイ
ラーの設置場所や配置状態によって、比較的大きなスペ
ースを、占有することになり易いため、近年では所謂角
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。

【０００５】また、近年では、環境汚染問題等により、
ボイラーからの有害燃焼排気物，とくにＮＯ_X，ＣＯ等
のさらなる低減化が求められている。このような有害燃
焼排気物の低減化対策として、燃焼ガス温度を下げるこ
とにより、ＮＯ_X，とくにサーマルＮＯ_X（thermal Ｎ
Ｏ_X）の生成を抑制する方法並びに燃焼ガス温度を一定
の温度範囲に保つことにより、ＣＯをＣＯ₂に酸化させ
てＣＯの残留を阻止する方法が知られている。より具体
的には、実公昭５６ー４７４７７号公報に見られるよう
に、バーナ炎を水冷壁などに当てたり、特公昭５６ー４
６０４６号公報に見られるように、旋回する空気流の中
心部で過剰濃度の混合気を燃焼させたりして、燃焼温度
を調整するものや、また特開昭６０ー７８２４７号公報
に見られるように、バーナ近傍の冷体物によって燃焼ガ
ス温度を調整した後、熱交換器までの間の断熱空間内で
ＣＯを酸化させるもの等がある。この他、サーマルＮＯ
_X低減化対策としては、排気ガスを再循環させる形式の
ものが公知である。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、この種の角
型多管式貫流ボイラーにおいては、従来の缶体の水管配
列を単に長円状あるいは、矩形形状としたもので、比較
的広い空間を燃焼室として保有する構造であることか
ら、缶体の小型化に制限があり、ボイラー全体としても
省スペース化を図ることが困難である。

【０００７】更に、近年では、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、特にＮＯ_X，ＣＯ
等の更なる低減化が求められている。このような有害燃
焼排気物の低減化対策としては、排気ガスを再循環させ
る方法，予混合気に水を噴射する方法，燃料過剰で一次
燃焼させて、その後流で二次空気を混入して二次燃焼さ
せる、所謂二段燃焼方法等や，バーナ近傍の冷体物によ
り燃焼ガス温度を調整した後、熱交換器までの間の断熱
空間内でＣＯを酸化させるもの等がある。しかし、これ
らの低減化対策を従来のボイラー缶体に適用するのみで
は、ボイラーの大型化、複雑化を招き、コストも上昇す
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この発明は、前記課題を
解決するためになされたもので、複数本の垂直水管を１
列に整列配置すると共に、隣合う垂直水管同士をフィン
状部材で連結して水管壁を形成し、該水管壁を２枚対面
させて配置し、該一対の水管壁を構成する各垂直水管の
上下端を上下のヘッダにそれぞれ連結し、前記一対の水
管壁の長手方向の一端部に燃焼バーナを設けると共に、
他端部にガス出口を設け、前記一対の水管壁と前記上下
のヘッダとにより前記燃焼バーナからの燃焼ガスが実質
上直線的に通過するガス通路を形成し、該ガス通路内
に、前記燃焼ガスの流通を許容する間隔をもって、かつ
当該ガス通路の略全域に亘って多数の垂直水管を挿設
し、該多数の垂直水管の上下端を前記上下のヘッダにそ
れぞれ連結することにより矩形状の缶体を形成し、前記
燃焼バーナと、この燃焼バーナの直前に対面する垂直水
管との距離を垂直水管の直径の略３倍の長さに等しいか
それよりも小さく設定すると共に、各垂直水管の相互の
間隙を垂直水管の直径と略等しいかそれ以下に設定し、
前記燃焼バーナを混合気の空気比を１以上に設定した全
一次空気式の予混合バーナとしたことを特徴としてい
る。

【０００９】

【作用】この発明によれば、複数本の垂直水管からなる
一対の水管壁と上下のヘッダとによりガス通路を形成
し、このガス通路内の略全域に亘って多数の垂直水管を
挿設すると共に前記各垂直水管間の間隙並びに燃焼バー
ナと垂直水管との距離を調整して矩形状の缶体を構成す
ることにより、缶体の長手方向の横幅が幅狭なものとな
る。加えて、前記燃焼バーナからの燃焼ガスを、前記一
対の水管壁間に挿設した垂直水管群の隙間に導いてこの
隙間空間内で効果的に燃焼させるため、独立した広い燃
焼室が不要となると共に、燃焼火炎および燃焼ガスを、
燃焼バーナの直前に対面する垂直水管を含めた前記垂直
水管群によって温度制御することにより、有害燃焼排気
物の発生を抑える。更に、前記燃焼バーナを、空気比が
１以上の全一次空気式の予混合バーナとしたから、燃焼
バーナの下流側の垂直水管隙間における燃料ガスや混合
気の未燃焼分と燃焼用空気との混合時間および距離が不
要となるため、前記ガス通路内に挿設する垂直水管を燃
焼バーナの直前にまで近接させることができ、前記燃焼
バーナとその直前の垂直水管間の空間も極小に設定でき
る。従って、前記ガス通路内の全域に亘って挿設する多
数の垂直水管を比較的密な状態に配置することができ、
これにより、缶体の占有する容積当りの伝熱面面積が大
きいものとなる。更に、前記のように燃焼バーナが空気
比が１以上の全一次空気式の予混合バーナであるため、
燃焼バーナからの燃焼ガスは、前記一対の水管壁間に挿
設した垂直水管群の隙間の空間内でも確実に燃焼反応を
継続し、しかも、前記垂直水管群によって温度制御され
て燃焼反応が停止する温度領域に達するまでの極めて短
時間に完全燃焼するから、未燃焼部分が残留することが
なく、燃料ガスをすべて熱に変換する。

【００１０】

【実施例】以下、この発明の具体的実施例を図面に基づ
いて詳細に説明する。図１〜図５は、この発明に係る角
型多管式貫流ボイラーの一実施例を示すもので、図１は
一部を断面とした側面説明図，図２は缶体における垂直
水管の配置を説明する平断面説明図、図３はこの多管式
貫流ボイラーにおける節炭器の一部を断面とした側面拡
大説明図、図４は図３の側面図、図５は角型多管式貫流
ボイラーの全体を示す斜視説明図である。

【００１１】図面において、１は薄型のボイラー本体
で、断熱材を介してケーシング２にて缶体Ａを囲むこと
により形成されている。缶体Ａは、多数の垂直水管１０
を実質上平行に縦列配置することにより、全体で図示す
るような幅狭で縦長の略矩形状の角型缶体を構成してお
り、以下に、詳細に説明する。即ち、缶体Ａの外郭を構
成する水管壁１２は、直管状の垂直水管１０を等間隔で
配置してなるもので、隣合う垂直水管１０同士をフィン
状部材１１，１１…で連結することにより、垂直水管１
０同士の隙間を塞いだ状態としてあり、矩形形状とした
１枚の壁部材として構成されている。そして、このよう
に構成した水管壁１２を２枚、所要の間隔を保持した状
態で対面させ、かつ両者が互いに略平行をなすように配
置し、一対となった水管壁１２，１２の各垂直水管１
０，１０…の上下端を、上下のヘッダ１５，１６（図１
参照）にそれぞれ連結してある。

【００１２】前記一対の水管壁１２，１２の長手方向
（縦列方向、即ち図２における左右方向）の一端部には
後述する燃焼バーナ３が設けられており、また他端部に
はガス出口７が設けられている。この結果、前記一対の
水管壁１２，１２と前記上下のヘッダ１５，１６とによ
り、燃焼バーナ３からの燃焼火炎及び燃焼ガスが実質上
直線的に通過するガス通路８を形成している。このガス
通路８内には、前記燃焼バーナ３からの燃焼火炎及び燃
焼ガスの流通を許容する間隔をもって、多数の垂直水管
１０，１０…が挿設されている。

【００１３】各垂直水管１０相互の間隔は、図２に示す
ように、垂直水管１０の直径ｄと略等しいかそれ以下に
設定する。即ち、前記両水管壁１２における垂直水管１
０同士の間隙、前記ガス通路８に挿設した各水管列イ，
ロ，ハ…の垂直水管１０同士の間隙、水管列イ，ロ，ハ
…の各列の間隙並びに、前記両水管壁１２の垂直水管１
０と前記ガス通路８に挿設した垂直水管１０の隣合うも
の同士の間隙を、垂直水管１０の直径ｄと略等しいか、
それ以下に設定する。尚、これらの各間隙は、全て同一
であっても、互いに異なっていても、前述の条件内にあ
ればよい。そして、前記各垂直水管１０は、前記間隔を
保持して前記ガス通路８の略全域に亘って挿設されてい
る。このように、前記ガス通路８内の略全域に亘って挿
設された各垂直水管１０の上下端は、前記両水管壁１２
を構成する垂直水管１０，１０…と同様に前記上下のヘ
ッダ１５，１６にそれぞれ連結してある。

【００１４】また、前記ガス通路８内に挿設された各垂
直水管１０は、図示するように、前記両水管壁１２を構
成する垂直水管１０，１０…とそれぞれ千鳥配列となる
ように配置してある。更に、前記ガス通路８内において
前記燃焼バーナ３と対面する垂直水管１０，１０は、図
２に示すように、前記燃焼バーナ３に比較的近接した位
置に配置されており、前記燃焼バーナ３とこれに対面す
る垂直水管１０、即ち、第１の垂直水管列イの垂直水管
１０，１０との間隔もきわめて小さいものとなってい
る。即ち、前記燃焼バーナ３と、この直前に位置する第
１の垂直水管列イとの間隙は、所定距離、即ち、垂直水
管１０の直径ｄの略３倍に等しいかそれ以下に設定して
ある。また、水管壁１２の水管列のうち燃焼バーナ３に
最も近接する水管列も上述の如き所定距離を基準として
設定している。

【００１５】前記燃焼バーナ３は、全一次空気式の予混
合バーナで、空気比が１以上（好ましくは１〜１．５）
の混合気を使用するものである。即ち、燃料ガスに対し
て燃焼用空気の全量を前記の空気比となるように混合し
た混合気（以下、予混合気と称する。）を使用する形式
のものである。このような予混合バーナとしては、例え
ば、表面燃焼バーナ等がある。更に、この実施例におい
ての燃焼バーナ３は、缶体Ａの横幅が前記のように幅狭
であり、バーナ取付け用の間口（図示省略）が限られて
いるため、小型の高負荷燃焼バーナ（特願昭６３−１３
０９８２参照）が好ましい。

【００１６】そして、ボイラー本体１の頂面S₁には、前
記燃焼バーナ３へ燃焼用空気を供給する送風機４が配置
されている。この送風機４は、遠心型のもので、その吹
出口４ａは、前記燃焼バーナ３の取付側に向けて下向き
に形成されており、ボイラー本体１の前面S₂に配置され
たバーナダクト５を介して、前記燃焼バーナ３と接続し
ている。このバーナダクト５は、前記燃焼バーナ３へ前
記送風機４からの燃焼用空気と燃料ガスとを混合してな
る予混合気を供給するもので、缶体Ａの横幅と略同等
か，あるいはそれ以下の横幅にて形成される。即ち、バ
ーナダクト５は、図示するような四角の筒形状とし、そ
の上端部を前記送風機４の吹出口４ａと接続している。
またその途中に燃料ガス供給ノズル（図示省略）を配置
し、缶体Ａに当接する部分に形成した開口部（図示省
略）から前記燃焼バーナ３へ前述空気比の予混合気を供
給するように取り付けられている。

【００１７】以上の構成において、燃焼用空気は、送風
機４からバーナダクト５を介して供給され、このバーナ
ダクト５の途中で燃料ガス供給ノズル（図示省略）から
の燃料ガスを伴って、予混合気として燃焼バーナ３へ供
給される。この際の予混合気は、前述したように空気比
が１以上（好ましくは１〜１．５）となるように、前記
の燃焼用空気と燃料ガスとが混合される。燃焼バーナ３
に供給された予混合気は、この燃焼バーナ３から噴出
し、燃焼バーナ３前面で燃焼火炎となり、缶体Ａ内の各
水管１０の隙間空間内を図２中左方から右方に向けて完
全燃焼しながら流動する。これに伴い燃焼火炎及び燃焼
ガスは各水管１０に熱伝達を行う。

【００１８】その際、燃焼バーナ３と第１の垂直水管列
イ、並びに両水管壁１２との間隙を上述の如く狭く設定
してあるため、燃焼バーナ３からの火炎は、各垂直水管
列イ，，ロ，ハ…における各垂直水管１０の隙間を通し
て、ガス通路８に沿って缶体の長手方向に長く延びるこ
とになり、この隙間空間内でも燃焼反応が生じる。この
結果、燃焼バーナ３からの燃焼火炎は、第１の垂直水管
列イから次々と各垂直水管列ロ，ハ…に、また、両水管
壁１２にも接触し、順次伝熱を行い、火炎温度を例えば
1200℃〜1300℃程度に低く抑えることができ、サーマル
ＮＯ_X（thermal ＮＯ_X）の生成を抑制することができ
る。更に燃焼火炎は、各垂直水管１０によって、隣合う
垂直水管１０，１０…同士の隙間で渦流となるため、保
炎性が向上すると共に、未燃ガスが高温の燃焼ガス流に
急速に取込まれて完全燃焼が行われ、特にＣＯは酸化さ
れてＣＯ₂となる。また、燃焼反応後の燃焼ガスも、各
水管列並びに水管壁に接触しながら缶体の長手方向に通
過するようになり、比較的低い温度範囲に保たれる。従
って、ＣＯ₂のＣＯへの熱解離が抑制される。

【００１９】更に、前記燃焼バーナ３は、予め前述の空
気比にて燃焼用空気と燃料ガスとを混合した予混合気を
燃焼させるものであり、上記混合気は燃焼バーナ３に供
給されるまでに既に均一な混合状態となっている。その
ため、燃焼バーナ３の前方に向けて形成される燃焼火炎
は、水管に伝熱作用を及ぼして燃焼反応の生じない温度
領域まで温度降下するまでに、速やかに燃焼を完了する
ため、未燃焼部分が残留することなく、完全燃焼する。
これに対して、上記燃焼バーナ３が、先混合バーナや、
部分予混合バーナ等であった場合、上記の如くバーナ直
前に水管を配置した缶体構造においては、燃焼バーナか
ら噴出する燃料ガス、あるいは部分予混合気に空気を混
入するための噴出距離が大幅に不足する。このため、燃
料ガスに対して空気の混入が難しく、完全に燃焼させる
ことができない。また、十分な量の燃焼用空気を取り込
めたとしてもこの種缶体では、燃料ガスと十分に混合さ
れないまま燃焼が始まり、不完全燃焼部分が残留する。
特にこの不完全燃焼部分は、前述したような水管の火炎
温度抑制作用によって冷却されるため、そのまま缶体か
ら排出されるため、熱効率の低下につながる問題があ
る。

【００２０】加えて、前記の如き缶体構造とすることに
より、前記燃焼バーナ３からの燃焼ガスの流通経路、即
ち、ガス通路８を直線状に比較的長いものとして形成す
ることができる。従って、前記燃焼バーナ３からの燃焼
ガスを缶体Ａ内に、比較的低温状態で停留させておくこ
とができ、別個に燃焼室を形成する必要がなくなる。こ
のことは、缶体Ａがコンパクトになると同時に、燃焼ガ
スに渦流を与える作用によって有害排気物の低減につな
がる。

【００２１】例えば、従来の缶体とこの発明に係る角型
多管式貫流ボイラーについて、外形寸法、燃焼負荷を同
一として有害排気物の生成量を調べると、ＮＯ_Xは70〜
80ppm から40ppm に低減し、ＣＯについては、この発明
における缶体Ａは50ppm 以下と低くなっている。これら
ＮＯ_X，ＣＯ値は、排ガス循環装置付きのボイラーで循
環率を10％としたものと同等であるが、この発明に係る
角型多管式貫流ボイラーでは、全く循環させず、１方向
のみに燃焼ガスを流通させる形式でこのような有害排気
物の低減作用があり、しかも、排ガス循環用の複雑な配
管が不要で、構造がきわめてシンプルになる。

【００２２】更に、前記の構成により、燃焼用空気、燃
焼ガスの流通経路は、所定の横幅によって区画された直
立空間内に形成される。この結果、ボイラー全体の横幅
を、流通経路が形成され得る幅にまで縮めることがで
き、従来の燃焼室を有する多管式貫流ボイラーに比べ
て、著しく幅狭とすることができる。また、この構成に
よれば、燃焼バーナ３が缶体Ａの一側端面に位置するこ
とになり、その保守、点検、交換等をきわめて容易に行
うことができる。

【００２３】加えて、この実施例における前記缶体Ａの
後面には、缶体Ａのガス出口７と連通した節炭器６が配
置されている。即ち、この節炭器６は、缶体Ａを介して
燃焼バーナ３と対向する側に配置してあり、その幅も、
前記缶体Ａの幅と略等しいものであって、この構成は以
下のようになっている。

【００２４】即ち、前記節炭器６は、図１〜図４に示す
ように、略Ｌ字型をなす筒状の節炭器ボディ２１内に、
水平方向に延びるフィン付の伝熱管２０を格子状に配列
した構成となっている。これら伝熱管２０の両端は、そ
れぞれ、節炭器ボディ２１の側面を貫通して開口させて
ある。そして、節炭器ボディ２１の一方の側面における
伝熱管２０の開口のうち、最上段の４個並びに最下段の
４個は、それぞれ、節炭器ボディ２１側面に配設した節
炭器ヘッダ２２ａ，２２ｂによって連通状態とし、中央
の２段の８個は同様の節炭器ヘッダ２２ｃによって連通
状態としている。一方、節炭器ボディ２１の他方の側面
における伝熱管２０の開口は、上方２段の８個の開口、
並びに、下方２段の８個の開口のそれぞれが、節炭器ボ
ディ２１側面に配設した節炭器ヘッダ２２ｄ，２２ｅに
よって連通状態にしてある。従って、これら伝熱管２０
と前記節炭器ヘッダ２２ａ〜２２ｅにより、上下方向に
蛇行する流路が簡潔な構成で容易に節炭器６に形成さ
れ、この節炭器６への水の出入は、節炭器ヘッダ２２
ａ，２２ｂに配設した入水管２３、出水管２４から行わ
れる。

【００２５】この節炭器６には、前記ガス通路８内での
熱伝達を終えた燃焼ガスが、缶体Ａの排ガス出口７から
流入する。この節炭器６に流入した燃焼ガスは、ここで
は上方に向けて流動し、更に、伝熱管２０との間で熱交
換を行う。ここで、前記節炭器６内の水は、最上段の４
本の伝熱管２０から最下段の４本の伝熱管２０に向けて
各節炭器ヘッダ２２ｄ，２２ｃ，２２ｅを介して流通さ
せてあるから、最上段の伝熱管２０内の水は比較的低温
となっており、節炭器６下流側における温度低下した燃
焼ガスからも効率よく熱回収を行うことができ、全体的
に、きわめて高効率で熱回収が行われ、燃焼ガスは、こ
の後排気筒（図示省略）から排気ガスとして排出され
る。

【００２６】尚、上記実施例の角型多管式貫流ボイラー
における送風機４やバーナダクト５の配置並びに形状
は、図６〜図８に示すように変更できる。

【００２７】次に、この発明における缶体構造について
の他の実施例を、図９，図１０に基づいて説明する。ま
ず、図９に示す実施例は、前記ガス通路８内に挿設する
多数の垂直水管を、伝熱面密度の異なった２以上の垂直
水管群として構成し、これら垂直水管群が燃焼ガスの流
れ方向上流側から下流側に向けて、伝熱面密度の小なる
ものから大なるものの順に配置したもので、図示する実
施例においては、伝熱面密度の異なる３つの垂直水管群
を備えたものとしてある。即ち、前記上流側から順に、
平滑な垂直水管１０群，横ヒレ付水管１０’群，エロフ
ィン水管１０”群を配置してあり、各垂直水管群を構成
する各垂直水管は、前記両水管壁(12)間にその長手方向
に沿って２列状態で、前記燃焼バーナ３側から前記ガス
出口７側に向けて所定本数ずつ等間隔で配列してある。

【００２８】図１０に示す実施例は、前記両水管壁１２
は、缶体Ａの中程までの長さとし、かつ、下流側の横幅
（図面における左右方向の幅）を狭くしてある。そし
て、この両水管壁１２間には、直列に直管状の垂直水管
１０を配列してなる垂直水管群を配置している。前記両
水管壁１２の下流側には、断熱壁１８を両側にそれぞれ
配置し、この両水管壁１２間に２列配置のエロフィン水
管１０”からなる垂直水管群を配置している。

【００２９】

【発明の効果】以上のように、この発明によれば、一対
の水管壁と上下のヘッダとによりガス通路を形成し、こ
のガス通路内の略全域に亘って多数の垂直水管を挿設す
ると共に前記各垂直水管の隙間並びに燃焼バーナと垂直
水管との距離を調整して矩形形状の缶体を構成したもの
であるから、従来のような缶体内に比較的広い空間部を
必要とする燃焼室がなくなり、缶体の長手方向の横幅を
幅狭なものとすることができ、ボイラー全体としての横
幅を著しく縮小することができる。加えて、前記燃焼バ
ーナからの燃焼ガスを、燃焼バーナの直前に対面する垂
直水管を含めた前記垂直水管群によって温度制御するこ
とにより、有害燃焼排気物の発生を抑えられるため、従
来の如く有害排気物抑制のための特別な装置、構造が不
要であり、構造簡単で低コスト化が図れる。前記燃焼バ
ーナを、空気比が１以上の全一次空気式の予混合バーナ
としたから、燃焼バーナの下流側の垂直水管隙間におけ
る燃料ガスや混合気の未燃焼分と燃焼用空気との混合時
間および距離が不要となるため、前記ガス通路内に挿設
する垂直水管を燃焼バーナの直前にまで近接させること
ができ、前記燃焼バーナとその直前の垂直水管間の空間
も極小に設定できる。従って、前記ガス通路内の全域に
亘って挿設する多数の垂直水管を比較的密な状態に配置
することができ、これにより、缶体の占有する容積当り
の伝熱面面積を大きくとることができるため、熱効率の
向上が達成できる。更に、前記のように燃焼バーナが空
気比が１以上の全一次空気式の予混合バーナであるた
め、燃焼バーナからの燃焼ガスは、前記一対の水管壁間
に挿設した垂直水管群の隙間の空間内でも確実に燃焼反
応を継続し、しかも、前記垂直水管群によって温度制御
されて燃焼反応が停止する温度領域に達するまでの極め
て短時間に完全燃焼するから、未燃焼部分によるＣＯの
増加がなく、前記垂直水管群の温度制御作用による有害
燃焼排気物の低減効果に対して相乗的な効果を発揮す
る。加えて、混合気は、未燃焼部分を残留することなく
完全燃焼するため、混合気中の燃料ガスをすべて熱に変
換することができ、前述の缶体による熱効率の向上とい
う効果に対して相乗的な効果を発揮する。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本発明一実施例の一部を断面とした側面
説明図である。

【図２】図２は同実施例の缶体における垂直水管の配置
を説明する平断面説明図である。

【図３】図３は同実施例における節炭器の一部を断面と
した側面拡大説明図である。

【図４】図４は図３の側面図である。

【図５】図５は同実施例のボイラーの全体を示す斜視説
明図である。

【図６】図６は他のボイラーの全体を示す斜視説明図で
ある。

【図７】図７は他のボイラーの全体を示す斜視説明図で
ある。

【図８】図８は他のボイラーの全体を示す斜視説明図で
ある。

【図９】図９は缶体構造の他の実施例における垂直水管
の配置を説明する平断面説明図である。

【図１０】図１０は缶体構造の他の実施例における垂直
水管の配置を説明する平断面説明図である。

【符号の説明】

Ａ缶体３燃焼バーナ７排ガス出口８ガス通路１０垂直水管１１フィン状部材１２水管壁１５上部ヘッダ１６下部ヘッダ

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【手続補正書】

【提出日】平成９年５月１２日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】特許請求の範囲

【補正方法】変更

【補正内容】

【特許請求の範囲】

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００１

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、縦列配置した水
管群に対して燃焼火炎、燃焼ガスを交叉線方向に流動さ
せる形式の缶体を備えた角型多管式貫流ボイラーに関す
るものである。

【手続補正３】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００２

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００２】

【従来の技術】近年では、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、特にＮＯ_X，ＣＯ等の
更なる低減化が求められている。このような有害燃焼排
気物の低減化対策としては、排気ガスを再循環させる方
法，予混合気に水を噴射する方法，燃料過剰で一次燃焼
させて、その後流で二次空気を混入して二次燃焼させ
る、所謂二段燃焼方法等や，バーナ近傍の冷体物により
燃焼ガス温度を調整した後、熱交換器までの間の断熱空
間内でＣＯを酸化させるもの等が知られている。

【手続補正４】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００３

【補正方法】削除

【手続補正５】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００４

【補正方法】削除

【手続補正６】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００５

【補正方法】削除

【手続補正７】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００６

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これら
の低減化対策を従来のボイラー缶体に適用するのみで
は、ボイラーの大型化、複雑化を招き、コストも上昇す
る。又、予混合燃焼バーナを高負荷燃焼のものとし、ボ
イラの大容量化を図ろうとするとバーナの保炎性の問題
があると共に、有害排気物の排出量が増加するという問
題がある。

【手続補正８】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００７

【補正方法】削除

【手続補正９】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００８

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００８】

【課題を解決するための手段】この発明は、前記課題を
解決するためになされたもので、一端側に予混合燃焼バ
ーナを設け、他端側をガス出口としたガス通路内に、前
記予混合燃焼バーナからの燃焼火炎、燃焼ガスの流通を
許容する間隔をもって当該ガス通路に多数の垂直水管を
設けた缶体を有する角型多管式貫流ボイラーであって、
前記予混合燃焼バーナ３は空気比１以上に設定した全一
次空気式の予混合バーナとされ、前記多数の垂直水管１
０は、前記予混合燃焼バーナとの距離が前記垂直水管の
直径ｄの略３倍の長さに等しいかそれよりも小さくなる
ように前記予混合燃焼バーナ３の直前に配設される水管
列イと、その後列の水管列ロ、ハ…とからなる水管群に
構成され、前記水管群の垂直水管相互の間隙を前記直径
ｄと略等しいか、それ以下に設定すると共に、前記予混
合燃焼バーナの燃焼火炎を前記間隙に流通させ、渦流と
なしたことを特徴としている。

【手続補正１０】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００９

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００９】

【作用】この発明によれば、予混合燃焼バーナからの燃
焼火炎は予混合燃焼バーナの直前の水管列及びそれに続
く水管列からなる水管群の水管間隙に流通させられ、水
管群により冷却されることで、ＮＯｘの発生量が低減す
る。又、燃焼火炎を水管群で冷却する際に発生するＣＯ
は、水管群の水管間隙における燃焼火炎の渦流により酸
化され、ＣＯの排出量が低減する。又、予混合燃焼バー
ナからの燃焼火炎は、水管群の水管間隙にて渦流とされ
るので、保炎性が向上する。

【手続補正１１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２９

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２９】

【発明の効果】以上のように、この発明によれば、空気
比１以上に設定した全一次空気式の予混合燃焼バーナに
近接して水管群を配設するという簡単な構成により、低
公害化が実現できると共に、燃焼室を殆ど無くし缶体を
小型化することができる。又、ボイラーの大容量化のた
めに高負荷燃焼の予混合燃焼バーナを用いても保炎性を
向上でき、安定した燃焼を実現できると共に、有害排気
物の排出量をも低減できる。従って、低公害化、小型化
（省スペース化）、大容量化という同時解決の困難な技
術的課題を同時に解決した産業上極めて有用なボイラー
を提供できる。

【手続補正１２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】符号の説明

【補正方法】変更

【補正内容】

【符号の説明】Ａ缶体３燃焼バーナ７ガス出口８ガス通路１０垂直水管

フロントページの続き (72)発明者三浦正敏愛媛県松山市堀江町７番地三浦工業株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数本の垂直水管１０を１列に整列配置
すると共に、隣合う垂直水管１０同士をフィン状部材１
１で連結して水管壁１２を形成し、該水管壁１２を２枚
対面させて配置し、該一対の水管壁１２，１２を構成す
る各垂直水管１０の上下端を上下のヘッダ１５，１６に
それぞれ連結し、前記一対の水管壁１２，１２の長手方
向の一端部に燃焼バーナ３を設けると共に、他端部にガ
ス出口７を設け、前記一対の水管壁１２，１２と前記上
下のヘッダ１５，１６とにより前記燃焼バーナ３からの
燃焼ガスが実質上直線的に通過するガス通路８を形成
し、該ガス通路８内に、前記燃焼ガスの流通を許容する
間隔をもって、かつ当該ガス通路８の略全域に亘って多
数の垂直水管１０を挿設し、該多数の垂直水管１０の上
下端を前記上下のヘッダ１５，１６にそれぞれ連結する
ことにより矩形状の缶体Ａを形成し、前記燃焼バーナ３
と、この燃焼バーナ３の直前に対面する垂直水管１０と
の距離を垂直水管１０の直径ｄの略３倍の長さに等しい
かそれよりも小さく設定すると共に、各垂直水管１０の
相互の間隙を垂直水管１０の直径Ｄと略等しいかそれ以
下に設定し、前記燃焼バーナ３を混合気の空気比を１以
上に設定した全一次空気式の予混合バーナとしたことを
特徴とする角型多管式貫流ボイラー。