JPS62178802A - 多管式貫流ボイラ−の伝熱面構造 - Google Patents

多管式貫流ボイラ−の伝熱面構造

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JPS62178802A
JPS62178802A JP61020481A JP2048186A JPS62178802A JP S62178802 A JPS62178802 A JP S62178802A JP 61020481 A JP61020481 A JP 61020481A JP 2048186 A JP2048186 A JP 2048186A JP S62178802 A JPS62178802 A JP S62178802A
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の技術分野］ 本発明はボイラーの伝熱面構造の改良に係り、特に多管
式貫流ボイラーに使用して有効なヒレを有する伝熱面構
造に関覆るものである。
［発明の技術的背順とその問題点ｊ 一般にボイラー等の伝熱面には熱伝達を促進する目的で
ヒレが取付けられている。
多管式貫流ボイラーにおいてし同様で、伝熱効ギの向上
を目的として、第４図（縦断面図）及び第５図（第４図
の横断側面図）に示づ如く横ヒレ（１２ｉを燃焼ガスの
流れ方向に平行に設ける方法が採用されている。即ち、
従来の方式は上部管寄せ（１）及び下部管寄せ（２）を
ともに環状に形成し、上下管寄せ（Ｉ）、　ｆ２）を多
数の水管で連結し、これら水管を半径方向に間隔をおい
て２個の同心円状の環状水管列ｆ３）、　ｉ４）として
配列し、内方の環状水管列（３）と外方の環状水管列（
４）との間に燃焼ガス通路（５）を形成し、−Ｆ部管寄
せ（１）の内側に燃焼装置（６）を設け、内方の環状水
管列の内側に燃焼室（７）を形成し、内方の環状木管列
（３）に管の全長にわたる燃焼室開口部（９）を設けて
燃焼室（７）と燃焼ガス通路（５）とを連通させ、外方
の環状水管列（４）に管の全長にわたる燃焼ガス通路開
口部（１０）を設けて燃焼カス通路（５）とボイラー外
壁（８）に設けた煙道（１１）とを連通８せ、環状水管
列の燃焼カス通路（５）に面している部分に水管の全長
にわたって平板状の横ヒレ（１２ｉを円周方向であって
管軸方向に多段状に多数取付けた構造であって、燃焼室
（７）で発生した燃焼ガスは、先ず輻射伝熱により内方
の環状水管列（３）と熱交換を行い、燃焼￥（７）から
開口部（９）に向かい分岐し、燃焼ガス通路（５）を流
れ、開口部Ｑ［ｌ）で合流し、煙道（１１）から外部に
排出される。
従来の方式はこのように構成されているのでヒレの面積
を増加して伝熱効率の向上が図られる割に燃焼ガスの圧
力損失が小さいという利益がある。
しかしながら、この従来の方式において燃焼室から開口
部を通って燃焼ガス通路に流出した燃焼ガスはいまだか
なりの高温状態にあり、開口部付近の水管の横ヒレはこ
の燃焼ガスに接覆るため高温腐食をきたし、著しく損耗
覆るといった問題がある。又、外側環状水管列の水管は
燃焼ガス通路側伝熱表面が高温ガスにさらされボイラー
外壁側表面が加熱されないため燃焼カス通路側とボイラ
ー外壁側とで温度差が大きく、ことに燃焼室開口部付近
の水管においては燃焼ガスが高温であることと相俟って
その横ヒレ溶接部と他の表面との温度差が特に大きく不
測の事態にはヒレ溶接部に熱応力に起因する亀裂が発生
覆るといった危険があっｌこ　。
［発明の目的］ 本発明は上記のような事情に鑑みて成されたもので、そ
の目的は熱伝達に効果的なヒレ付水管配列であって、し
かもヒレの高温腐食や熱応力に起因覆る亀裂の発生とい
った危険を防出した伝熱面構造を提供覆ることにある。
［発明の概要］ 上記目的を達成するために本発明では、上部管寄せ及び
下部管寄せをともに環状に形成し、これら上下管寄せを
多数の水管で連結し、これら水管は半径方向に間隔をお
いた２個の同心円状の環状木管列として配列し、内方の
環状水管列内に燃焼室を形成し、この内外水管列により
環状の燃焼ガス通路を形成し、内方の水管列には外方の
環状の燃焼ガス通路への燃焼室開口部を設け、外方の水
管列にはボイラー外壁に設けた煙道へ連通覆る燃焼ガス
通路開口部を設け、燃焼ガス通路に面する水管の外表面
に平板状の横ヒレを実質上水平であって、管軸方向に向
って多段状に配した多管式貫流ボイラーにおいて、内外
環状水管列のうち燃焼室開口部から燃焼ガス通路下流側
に向って適当長さの流路にわたって横ヒレなし水管とし
たことを特徴と覆る。
［発明の実施例］ 以下、本発明の実施例を図面に従って説明づる。
第１図は本発明の一実施例における多管式貫流ボイラー
の横断面図であり、第１図の縦断面図は従来の実施例で
使用した第４図と同様である。
上記図面において、上部管寄せ（１）及び下部管寄゛せ
（２）がともに環状に形成されている。上下管寄せ（１
）、（２）は伝熱管としての垂直水管で連結され、これ
ら水管は半径方向に間隔をおいた２個の同心円状の環状
水管列として配列されている。内方の環状水管列（３）
と外方の水管壁（４）との間に燃焼ガス通路（５）が形
成されている。上部管寄せ（１）の内側に燃焼装置（６
）が設けられている。（７）は内方の環状水管列（３）
の内側に形成された燃焼室である。環状水管列（３）、
（４）の各木管の両端は縮径部になりそれぞれ上部管寄
せ（１）の管板及び下部管寄せ（２）の管板に嵌め込ん
で溶接されている。外方の環状水管列（４）を包囲−す
るボイラー外壁（８）が設けられている。内方の環状水
管列（３）に管の全長にわたる燃焼室間口部（９）が設
けられ、燃焼室（７）と燃焼ガス通路（５）とが連通さ
れている。外方の環状水管列（４）に管の全長にわたる
燃焼ガス通路開口部０口）が設けられ、燃焼ガス通路（
５）とボイラー外壁（８）の下部に設けた煙道（ＩＤと
が連通されている。燃焼カス通路（５）に面する水管の
外表面には平板状の横ヒレ（１２）が燃焼カス流れへ方
向に対して平行若しくは傾斜面を持ち実買上水平状態で
各水管に管軸方向に多段状に設けられるのであるが、燃
焼カス通路のうち燃焼！開口部（９）から下流側に向う
適当距離の区間においては横ヒレなし水管（１３）が配
列される。
上記のような構成においてその作用を説明すると、燃焼
室で発生した燃焼ガスは、先ず輻射伝熱により内方の環
状水管列（３）と熱交換を行い、燃焼室（７）から燃焼
室開口部（９）に向い分岐し、燃焼ガス通路（５）に達
し、主として対流伝熱により熱交換を行い、燃焼ガス通
路開口部（至）で合流し、煙道０１）から低温となって
外部に排出される。このとき、燃焼室開口部付近の水管
は横ヒレなし水管であるので開口部からの燃焼ガスがか
なりの高温であるにしかかわらず、従来の横ヒレ付水管
に比べ水管表部の温度差が小さり、温度差にもとづく熱
応力に起因して生じる水管の亀裂発生を低減することが
できる。又、燃焼室開口部付近の高温ガスにさら８れろ
水管には横ヒレが設けられていないので従来のように水
管のヒレが高温にさらされて高温腐食を起しヒレが著し
く損耗し、初期の伝熱効率が経時とともに維持できなく
なるといったこともなくなる。なお、燃焼室開口部から
の所定距離以降の下流における横ヒレ付水管部分におい
ては燃焼カスは１流側の横ヒレなし水管部分で対流伝熱
により温度をかなり低下しているのでこの部分において
は横ヒレが高温腐食を起こづといった危険はない。
第２図は他の実施例の説明図であって、横ヒレなし水管
■部における燃焼ガス通路の隙間（イ）が横ヒレ付水管
（１４）部における燃焼ガス通路の隙間（ロ）より小さ
くなるように配列されている。この場合、燃焼全開口部
付近の水管には横ヒレが設けられていないので、従来の
構造におけるようなヒレによる熱伝達は期待できないが
、この部分の燃焼ガス通路の隙間（イ）は上述のように
横ヒレ付水管部分の燃焼ガス通路の隙間（ロ）より狭く
構成されているので燃焼ガスの高速流が達成され、伝熱
効率の向上が図られ、結果として、この横ヒレなし水管
部分においても従来の横ヒレ付水管とした場合とほぼ同
等の伝熱効果が得られる。なお、この場合隙間（イ）の
部分では燃焼ガスの通過圧力損失が従来より増加量るが
、横ヒレなし水管部分の燃焼ガス通路の距離が短いので
、その増加量はわずかであり、通風量・燃焼性等ボイラ
ーの運転に支障をきたＪことはない。又、燃焼ガス通路
入口に当る隙間（イ）が狭められることにより燃焼室か
ら出た燃焼ガスが堰き止められ、燃焼ガスの持つ運動量
による片寄り流れが緩和され燃焼ガス通路の管軸方向に
ついての燃焼ガス流れが均一化され、実質的な接触伝熱
の増加による伝熱効率の向上と局部的な過熱がなくなり
水管の亀裂損焼といった事態が防止される。なお、他の
構成・作用・効果については第１図の場合と同様である
ので、その説明を省略覆る。
さらに第１図及び第２図に示す如く、外側環状水管列の
横ヒレなし水管市の位置する燃焼ガス通路の長さを内側
環状水管列のそれよりも長くし、外側環状木管列の横ヒ
レなし水管が内側環状水管列の横ヒレなし水管よりも下
流側まで配設する構成とすることが望ましい。この構成
とすることにより内側環状水管列の水管は燃焼室側と燃
焼ガス通路側の両面から加熱されていて燃焼ガス通路の
みから加熱される外側環状水管列の水管より上記のよう
な温度差が小さいので外側環状水管列より上流側の水管
に横ヒレを溶接していても前記のような水管の亀裂発生
といった危険が小さい上、横ヒレを設けることにより伝
熱効率は向上づる。なお、他の作用・効果は第１図・第
２図の場合と同様である。
第３図は本発明における他の実施例の説明図であって内
外環状水管列の水管はそれぞれ内外スペーサー６９皿に
て連結され、かつ内外水管が半ピツチずれた状態で配列
されている。横ヒレなし水管・横ヒレ付水管その他の構
成は前述の実施例と同様である。上記のように構成する
ことにより前述と同様の効果が得られる他にスペーサー
を設けることにより隣接する水管間の燃焼ガス通路側断
面略扇形の領域に燃焼ガスが滞留しなくなり伝熱効率は
さらに向上づる。しかも、内外水管を半ピツチずらせて
配列することにより、ヒレ付水管部分の燃焼ガス通路の
断面がほぼ同一となり燃焼ガスの流れが均一となり他の
水管配列に設けるように燃焼ガスが拡大・縮小しながら
流れるのに比べ燃焼ガス通路における圧力損失が低減さ
れる。
［発明の効果ｊ 本発明は上記のように構成されているので下記のような
効果が得られる。
（１）燃焼室開口部付近の木管はその燃焼ガス通路にお
いていまだかなりの高温状態にある燃焼ガスに接置るが
、該領域の水管は横ヒレなし水管で構成されているため
水管表面の温度差が小さく、温度差に基づく熱応力に起
因して水管表面に生じる亀裂発生を低減する。
（２）前記横ヒレなし水管部分の燃焼ガス通路隙間（イ
）を横ヒレ付水管部分の隙間（ロ）より小さくすること
により隙間（イ）部分の燃焼ガス流速を高め横ヒレ付水
管と同程度の伝熱量を得て伝熱効率の低下を防ぐととも
に燃焼ガス通路におけ（３）シかも、この横ヒレなし木
管部分の燃焼ガス通路の長さを所要の長さに設定するこ
とにより燃焼ガスの温度を横ヒレ付水管の亀裂損焼を考
慮した際の適度の温度に低下した状態で横ヒレ付水管部
分の燃焼ガス通路に流入するように構成づることができ
、横ヒレ付水管部分の燃焼ガス通路では横ヒレの高温腐
食が防止されるとともに横ヒレの効果により燃焼ガスが
低温となっているにもか＝１１− かわらず良好な伝熱が得られ、かつ、横ヒレが燃焼カス
流れに対して実質的に平行に設けられることにより圧力
損失も小さい。
（４）外側環状木管列の横ヒレなし水管を内側環状水管
列の横ヒレなし水管よりも下流側まで配列づることによ
り、内外環状水管列の両側水管としに水管の温度差を同
程度にすることができ、水管の亀裂発生を防止し、かつ
内側環状水管列の横ヒレ付水管が増加し伝熱向上にも寄
与される。
（５）内外環状水管列の水管間にスペーサーを設けるこ
とにより隣接する水管間に形成される断面配列すること
により燃焼ガス通路の断面が均一化され、燃焼ガスの流
れに、縮流・拡流がなくなり、燃焼ガスの圧力損失が低
下覆る。
【図面の簡単な説明】
第１図、第２図、第３図は本発明における実施例の説明
図、第４図は従来の実施例における多管弐貫流ボイラー
の縦断面図、第５図は第４図のＶ−■断面図である。 （１）・・・上部管寄せ　　　　（２）・・・下部管寄
せ（３）・・・内方の環状水管列　（４）・・・外方の
環状水管列（５）・・・燃焼ガス通路　　　（６）・・
・燃焼装置（７）・・・燃焼室　　　　　　（８）・・
・ボイラー外壁（９）・・・燃焼室開口部 側・・・燃焼ガス通路開口部 （１１）・・・煙道　　　　　　　（２）・・・横ヒレ
（１３）・・・横ヒレなし水管　　■・・・横ヒレ付水
管固・・・内側スペーサー　　■・・・外側スペーサー
特￥［出願人　　　三浦工業株式会社 第１図 第２図 第３図 第４図

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）上部管寄せ（１）及び下部管寄せ（２）をともに
    環状に形成し、これら上下管寄せ（１）、（２）を多数
    の水管で連結し、これら水管は半径方向に間隔をおいた
    ２個の同心円状の環状水管列（３）、（４）として配列
    し、内方の環状水管列（３）内に燃焼室（７）を形成し
    、この内外水管列（３）、（４）により環状の燃焼ガス
    通路（５）を形成し、内方の水管列（３）には外方の環
    状の燃焼ガス通路（５）への燃焼室開口部（９）を設け
    、外方の水管列（４）にはボイラー外壁（８）に設けた
    煙道（１１）へ連通する燃焼ガス通路開口部（１０）を
    設け、燃焼ガス通路（５）に面する水管の外表面に平板
    状の横ヒレ（１２）を実質上水平であって、管軸方向に
    向って多段状に配した多管式貫流ボイラーにおいて、内
    外環状水管列のうち燃焼室開口部（９）から燃焼ガス通
    路下流側に向って適当長さの流路にわたって横ヒレなし
    水管（１３）としたことを特徴とする多管式貫流ボイラ
    ーの伝熱面構造。
  2. （２）前記燃焼ガス通路（５）において、前記横ヒレな
    し水管（１３）部分の燃焼ガス通路隙間（イ）を横ヒレ
    付水管（１４）部分の燃焼ガス通路隙間（ロ）より小さ
    くしたことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の多
    管式貫流ボイラーの伝熱面構造。
  3. （３）前記横ヒレなし水管（１３）について、外側環状
    水管列における横ヒレなし水管が内側環状水管列よりも
    燃焼ガス通路（５）下流側に至るまで設けられているこ
    とを特徴とする特許請求の範囲第１項又は第２項記載の
    多管式貫流ボイラーの伝熱面構造。
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JPH01106703U (ja) * 1987-12-18 1989-07-18
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