JPH11304104A - コンポジットボイラ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 陸用、舶用の小容量プラントにおける蒸気発
生装置として適用されるコンポジットボイラにおいて、
構造を一段とコンパクト化し、かつ耐久性を高めた上、
熱交換を効率的に行い得る様にしたものを提供すること
を課題とする。 【解決手段】 上部ドラムと下部ドラムとを水管で接続
すると共に同水管外面を主機排ガスが流れる様にしたコ
ンポジィトボイラにおいて、下部ドラム内に燃焼装置を
備えた火炉を配置すると共に上部ドラム内に煙室を配置
し、上部ドラムと下部ドラムを接続した円筒を通して前
記火炉と煙室とを煙管で接続してコンポジットボイラを
構成し、円筒を通して上部ドラムと下部ドラムを接続し
た煙管により上部ドラムと下部ドラムのそれぞれ両方で
熱交換を行い、コンパクトの構成の下で効率的な熱回収
を行うようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は陸用、舶用の小容量
プラントにおける蒸気発生装置として適用されるコンポ
ジットボイラに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来のコンポジットボイラについて図４
に基づいて説明する。

【０００３】従来のこの種ボイラは、縦方向に上部ドラ
ム０１、中間ドラム０３、下部ドラム０２の３個のドラ
ムを配列し、上部ドラム０１と中間ドラム０３を排ガス
部水管群０４で、そして中間ドラム０３と下部ドラム０
２を油焚部水管群０５で連絡して中枢部を構成してい
る。

【０００４】そして下部ドラム０２中にはバーナ０９を
備えた火炉０１１を配設し、火炉０１１の前端をバーナ
タイル等の耐火材０１２、後端を他の耐火材０１２で保
護して火室０１０を形成し、その後流に前記油焚部水管
群０５が貫通する煙箱０８を配置し、同煙箱０８を経て
流れる火炉０１１の燃焼排ガスにより熱交換を行い、同
燃焼排ガスはボイラ燃焼ガス出口０１５を経て図示省略
の煙突から大気中に放出されることになる。

【０００５】また前記上部ドラム０１と中間ドラム０３
を連絡する排ガス部水管群０４は、上流側を主機排ガス
入口０１３に連絡する入口ダクト０６と、下流側を主機
排ガス出口０１４に連絡する出口ダクト０７で規制され
る熱交換部中に配置され、図示省略の内燃機関またはガ
スタービン等の主機から排出される排ガスにより加熱さ
れる様に構成されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】前記した従来のコンポ
ジットボイラは、上部ドラム０１、中間ドラム０３、下
部ドラム０２と縦方向に並べていることに加え、排ガス
部水管群０４と油焚部水管群０５が上下に配置され全体
に縦長の構造物となっているため、コンポジットボイラ
全体としての高さが高くなり、小型船などでは据え付け
スペースが確保できない場合があった。

【０００７】また、バーナタイル等の耐火材０１２によ
る耐火壁構造の火室０１０が装備されており、耐火材０
１２を取り付ける鋼材ケーシングと、耐火材０１２の熱
膨張差による亀裂、脱落の発生、燃焼ガス中の腐食成分
による耐火材０１２の減耗及び船体振動による耐火材０
１２の脱落等の問題を生じていた。

【０００８】本発明はこのような従来装置の問題点を解
消し、構造をコンパクト化し、かつ耐久性を高めた上、
熱交換を効率的に行い得る様にした構成上も熱効率上も
好適な新しいボイラを提供することを課題とするもので
ある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は前記した課題を
解決すべくなされたもので、上部ドラムと下部ドラムと
を水管で接続すると共に同水管外面を主機排ガスが流れ
る様にしたコンポジィトボイラにおいて、下部ドラム内
に燃焼装置を備えた火炉を配置すると共に上部ドラム内
に煙室を配置し、上部ドラムと下部ドラムを接続した円
筒を通して前記火炉と煙室とを煙管で接続したコンポジ
ットボイラを提供するものである。

【００１０】すなわち本発明によれば、上部ドラムと下
部ドラムを円筒で接続し、その円筒を通して下部ドラム
に配置した火炉から上部ドラムに配置した煙室まで煙管
で接続しているので、中間ドラムを不要として、煙管で
の熱交換を下部ドラムと上部ドラムの両方で行い、コン
パクト化した構成の下で効率的な熱回収を図る様にした
ものである。

【００１１】また本発明は、前記火炉は、火炉円筒と火
炉鏡板を一体化して水冷壁を構成し、前記下部ドラムの
水中に配設したコンポジットボイラを提供するものであ
る。

【００１２】すなわち本発明によれば、下部ドラム内に
配置した火炉は、火炉円筒の端部に火炉鏡板を設置して
一体化し、周囲をドラム水で囲まれた水冷壁としたこと
により、耐火材等の設置を不要として火炉の耐久性を高
め、かつ水冷壁を通してドラム水との伝熱面積を増加
し、熱交換の効率向上を図る様にしたものである。

【００１３】更にまた本発明によれば、前記火炉円筒
は、ボイラ中央部に配置したコンポジットボイラを提供
するものである。

【００１４】すなわち本発明によれば、火炉円筒がボイ
ラ中央部に寄っているために、これから離れたボイラ周
辺寄りには低温部が形成され、火炉円筒に近い前記中央
部に対応する水管は上昇管として機能するが同火炉円筒
から離れる側の低温部に対応する水管は下降管として機
能することとなり、改めて下降管を設けずとも上部ドラ
ムと下部ドラム間での循環系統が形成でき、ボイラのコ
ンパクト化を一段と助長するものである。

【００１５】

【発明の実施の形態】本発明の実施の一形態を図１乃至
図３に基づいて説明する。コンポジットボイラは上部ド
ラム１と下部ドラム煙室２を円筒３によって連結し、円
筒３の外側で上部ドラム１と下部ドラム２に挟まれた環
状部に、一端を上部ドラム１の底部にあるドーナツ状の
管板４に取付け、他端を下部ドラム２の頂部にあるドー
ナツ状の管板５に取付けた多数の水管７を配置し、同水
管７の集合体により排ガス部水管群を形成している。

【００１６】水管７の集合体の外周には、図示省略の内
燃機関、ガスタービン等の主機排ガスを供給される入口
ダクト１０及び図示省略の煙突等へ通じる出口ダクト１
１を有するケーシング１８を配置し、排ガスの流路を形
成している。

【００１７】上部ドラム１の内部には煙室１７が設けら
れ、また、下部ドラム２の内部には入口側端部をバーナ
タイル１３で遮熱し同端部中央にオイルバーナ１２を配
設した油焚きボイラの火炉１４が設けられている。

【００１８】また、火炉１４、前記オイルバーナ１２に
続く中央部を火炉円筒１９で構成し、更にオイルバーナ
１２の対向端部を火炉円筒１９と一体化した火炉鏡板１
５で構成し、これら火炉円筒１９、火炉鏡板１５を下部
ドラム２のドラム水中に入れた水冷壁を形成している。

【００１９】また、火炉円筒１９の中央部には管台１６
を配設し、一端を火炉の上部に取付けられた管台１６に
取付け、他端を上部ドラム１内の煙室１７の底部にある
管板６に取付けた煙管８の集合体を円筒３の内部を通し
て配設している。

【００２０】前記の様に構成された本実施の形態におい
ては、オイルバーナ１２の燃焼によって発生した燃焼ガ
ス２０は火炉１４で燃焼を完結し、火炉１４上部に取付
けられた煙管８で下部ドラム２と上部ドラム１のドラム
水と熱交換した後、煙室１７を通り大気中に放出され
る。

【００２１】この時、煙管８はその伝熱面積の広さによ
ってメタル温度が高くなるため、煙管８はボイラ水によ
って冷却されるように上部ドラム１内の標準水位ＮＷＬ
が煙管８より上の位置となるような構造となっている。

【００２２】また、図示省略の主機からの排出された排
ガスは、図２に矢印を記入して示すように排ガスの入口
ダクト１０から円筒３の両側を通り、水管７の集合体で
形成する排ガス部水管群を通って熱交換を行ない、所要
の蒸気を発生させた後その熱交換を終了した排ガスは、
排ガスの出口ダクト１１を通って図示省略の煙突から大
気中に放出される。

【００２３】なお、このボイラに対して水平方向に挿入
して組み込まれた火炉１４は、図３に断面を示す様に、
火炉１４の両側で同火炉１４と距離のはなれる方向に低
温部２２が形成されるので、ボイラの横断面内にほぼ均
等に分散した水管７の群は、火炉の上方位置に配置され
たものに蒸気が集中し、これに比べて低温部２２の周辺
寄りでその上方に位置するものは低温となる。

【００２４】この結果火炉１４寄りの水管７は、下部ド
ラム２から上部ドラム１へ向かう流れの上昇管となる
が、他方、低温部２２の周辺寄りの水管７は、前記上部
ドラム１から下部ドラム２へ循環するボイラ水の下降管
となる。

【００２５】この様に本実施の形態によれば、上部ドラ
ム１と下部ドラム２を円筒３で接続し、その円筒３を通
して下部ドラム２に配置した火炉１４から上部ドラム１
に配置した煙室１７まで複数の煙管８で接続しているの
で、従来のもののように中間ドラムを不要として、煙管
８での熱交換を下部ドラム２と上部ドラム１の両方で行
い、装置全体のコンパクト化を達成すると共に、効率的
な熱回収を行うことができる。

【００２６】また、火炉円筒１９の先端に火炉鏡板１５
を取付け、下部胴内に装備された火炉１４の管台１６に
煙管８を溶接可能に取付け、かつ火炉円筒１９と火炉鏡
板１５を一体化した構造にすることで、火炉１４が全周
が全て水で囲まれる完全水冷壁構造となり、火室に取り
付けていた耐火材が不要となり、また火炉１４の有効伝
熱面積が大きくなり、火炉１４での吸収熱量が増加し、
蒸発管群の伝熱面積が少なくて済む。

【００２７】そして、従来必要としていた耐火材のメイ
ンテナンス費用が解消され、且つメインテナンスによる
休転期間も不要となることから、ボイラの稼働率の大幅
な向上に寄与する。

【００２８】そしてまた、煙管８の群にはベアチューブ
（ノーマルチューブ）が採用可能となり、材料費が軽減
され、かつ煤の付着が少なくチューブを掃除する回数が
少なくて済む。

【００２９】さらにまた、上部ドラム１から下部ドラム
２へ循環するボイラ水の下降管は、排ガス部水管群を形
成する水管７の一部が請け負うので、同下降管として別
個独立の下降管を設ける必要がなくなり、ボイラの径も
小型化が可能となる。

【００３０】以上、本発明を図示の実施の形態について
説明したが、本発明はかかる実施の形態に限定されず、
本発明の範囲内でその具体的構造に種々の変更を加えて
よいことはいうまでもない。

【００３１】

【発明の効果】以上、本発明によれば、上部ドラムと下
部ドラムとを水管で接続すると共に同水管外面を主機排
ガスが流れる様にしたコンポジィトボイラにおいて、下
部ドラム内に燃焼装置を備えた火炉を配置すると共に上
部ドラム内に煙室を配置し、上部ドラムと下部ドラムを
接続した円筒を通して前記火炉と煙室とを煙管で接続し
てコンポジットボイラを構成しているので、本発明によ
れば、円筒を通して上部ドラムと下部ドラムを接続した
煙管により同上部ドラムと下部ドラムの両方で熱交換を
行い、中間ドラムを必要とすることなくコンパクト化し
た構成の下で効率的な熱回収を行うことができたもので
ある。

【００３２】また請求項２に記載の発明によれば、前記
火炉は、火炉円筒と火炉鏡板を一体化して水冷壁を形成
し、前記下部ドラムの水中に配設してコンポジットボイ
ラを構成しているので、本発明によれば、前記の様に火
炉円筒の端部に火炉鏡板を設置して一体化した火炉は、
耐火材等の設置を不要として火炉の耐久性を高めると共
に、水冷壁を通してドラム水との伝熱面積を増加し、熱
交換の効率を一段と向上することができたものである。

【００３３】さらにまた請求項３に記載発明によれば、
前記火炉円筒は、ボイラ中央部に配置してコンポジット
ボイラを構成しているので、本発明によれば、ボイラ中
央部に寄せた火炉円筒に対し、これから離れたボイラ周
辺寄りは低温部となり、前記中央部で火炉円筒に近い位
置にある水管は上昇管としいて機能するが、同中央部か
ら離れ、円筒から離れる位置の水管は下降管として機能
することとなり、この結果別途独立した下降管を設けな
くても上部ドラムと下部ドラム間での循環系統が形成さ
れ、ボイラのコンパクト化を一段と助長することができ
たものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の一形態に係るコンポジットボイ
ラの全体構造図である。

【図２】図１のII−II断面図である。

【図３】図１のIII −III 断面図である。

【図４】従来のコンポジットボイラの全体構造図であ
る。

【符号の説明】

０１ 上部ドラム ０２ 下部ドラム ０３ 中間ドラム ０４ 排ガス部水管群 ０５ 油焚部水管群 ０６ 入口ダクト ０７ 出口ダクト ０８ 煙箱 ０９ バーナ ０１０ 火室 ０１１ 火炉 ０１２ バーナタイル ０１３ 主機排ガス入口 ０１４ 主機排ガス出口 ０１５ ボイラ燃焼ガス出口 １ 上部ドラム ２ 下部ドラム ３ 円筒入口ダクト ４ 管板 ５ 管板 ６ 管板 ７ 水管 ８ 煙管 ９ バーナ胴 １０ 入口ダクト １１ 出口ダクト １２ オイルバーナ １３ バーナタイル １４ 火炉 １５ 火炉鏡板 １６ 管台 １７ 煙室 １８ ケーシング １９ 火炉円筒 ２０ 燃焼ガス ２１ 排ガス ２２ 低温部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 下田 文男 長崎市飽の浦町１番１号 三菱重工業株式 会社長崎造船所内 (72)発明者 小野 芳幸 長崎市飽の浦町１番１号 三菱重工業株式 会社長崎造船所内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 上部ドラムと下部ドラムとを水管で接続
   すると共に同水管外面を主機排ガスが流れる様にしたコ
   ンポジィトボイラにおいて、下部ドラム内に燃焼装置を
   備えた火炉を配置すると共に上部ドラム内に煙室を配置
   し、上部ドラムと下部ドラムを接続した円筒を通して前
   記火炉と煙室とを煙管で接続したことを特徴とするコン
   ポジットボイラ。
2. 【請求項２】 前記火炉は、火炉円筒と火炉鏡板を一体
   化して水冷壁を構成し、前記下部ドラムの水中に配設し
   たことを特徴とする請求項１に記載のコンポジットボイ
   ラ。
3. 【請求項３】 前記火炉円筒は、ボイラ中央部に配置し
   たことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のコン
   ポジットボイラ。