JP2012167848A - 小型貫流ボイラ - Google Patents

Abstract

【課題】燃焼ガスに偏流が生じることを抑制し、熱回収効率の向上を図る。
【解決手段】水管２，３が環状２列に配列され、各列の水管がシールドフィン４，６によって連結されることで外炉壁５、内炉壁７が同心多重円筒に形成され、前記内炉壁の内部に燃焼室８が形成されると共に前記外炉壁と前記内炉壁との間に円筒状の燃焼ガス流路９が形成される小型貫流ボイラ１に於いて、前記内炉壁のシールドフィンの下端部が欠切されて燃焼ガス流入口１８が形成され、前記外炉壁のシールドフィンの上端部が欠切されて燃焼ガス排気口１９が形成され、前記燃焼ガス流路の内部に旋回流形成手段２１が設けられ、前記燃焼ガス流入口から流入した燃焼ガスが前記旋回流形成手段によって旋回されつつ上昇し、前記燃焼ガス排気口から排気される様構成された。
【選択図】図１

Description

本発明は、小型貫流ボイラに関するものである。

小型貫流ボイラの１つとして、水管を環状に配列したものがある。水管と水管の間にはシールドフィンが設けられ、隣接する水管はシールドフィンによって連結され、水管とシールドフィンによって円筒状の炉壁が形成され、炉壁内部が燃焼室となっている。

斯かる小型貫流ボイラでは、熱回収率を向上させる為に水管が内外に環状２列に配列され、水管とシールドフィンによって同心２重の内炉壁と外炉壁が形成されると共に内炉壁と外炉壁との間には円筒状の燃焼ガス流路が形成される。燃焼室で燃焼した燃焼ガスは燃焼ガス流路を通り、更に燃焼ガス流路に連通された排気筒を通って排出される様になっている。

該排気筒は前記燃焼ガス流路の１箇所に連通される構造であるので、燃焼ガスに偏流を生じ易く、又偏流は熱回収効率向上を妨げる要因となる。

特開２００３−５６８０３号公報 特開２００８−２６７６８５号公報

本発明は斯かる実情に鑑み、燃焼ガスに偏流が生じることを抑制し、熱回収効率の向上を図るものである。

本発明は、水管が環状２列に配列され、各列の水管がシールドフィンによって連結されることで外炉壁、内炉壁が同心多重円筒に形成され、前記内炉壁の内部に燃焼室が形成されると共に前記外炉壁と前記内炉壁との間に円筒状の燃焼ガス流路が形成される小型貫流ボイラに於いて、前記内炉壁のシールドフィンの下端部が欠切されて燃焼ガス流入口が形成され、前記外炉壁のシールドフィンの上端部が欠切されて燃焼ガス排気口が形成され、前記燃焼ガス流路の内部に旋回流形成手段が設けられ、前記燃焼ガス流入口から流入した燃焼ガスが前記旋回流形成手段によって旋回されつつ上昇し、前記燃焼ガス排気口から排気される様構成された小型貫流ボイラに係るものである。

又本発明は、前記旋回流形成手段は、螺旋状に形成されたガス案内板である小型貫流ボイラに係るものである。

又本発明は、前記外炉壁、前記内炉壁の少なくとも一方に伝熱促進フィンを設け、前記ガス案内板に沿って所定幅前記伝熱促進フィンが設けられない伝熱促進フィン欠落帯を形成した小型貫流ボイラに係るものである。

又本発明は、前記伝熱促進フィンを燃焼ガスの流れ方向に沿う様に傾斜させた小型貫流ボイラに係るものである。

又本発明は、前記外炉壁及び前記内炉壁にそれぞれ伝熱促進フィンを傾斜させて設け、該伝熱促進フィンは燃焼ガスに旋回流を与える様にし、該伝熱促進フィンにより前記旋回流形成手段が構成される小型貫流ボイラに係るものである。

本発明によれば、水管が環状２列に配列され、各列の水管がシールドフィンによって連結されることで外炉壁、内炉壁が同心多重円筒に形成され、前記内炉壁の内部に燃焼室が形成されると共に前記外炉壁と前記内炉壁との間に円筒状の燃焼ガス流路が形成される小型貫流ボイラに於いて、前記内炉壁のシールドフィンの下端部が欠切されて燃焼ガス流入口が形成され、前記外炉壁のシールドフィンの上端部が欠切されて燃焼ガス排気口が形成され、前記燃焼ガス流路の内部に旋回流形成手段が設けられ、前記燃焼ガス流入口から流入した燃焼ガスが前記旋回流形成手段によって旋回されつつ上昇し、前記燃焼ガス排気口から排気される様構成されたので、偏流の発生が抑止され、燃焼ガスと炉壁全域で熱交換が行われ、熱回収効率が向上する。

又本発明によれば、前記外炉壁、前記内炉壁の少なくとも一方に伝熱促進フィンを設け、前記ガス案内板に沿って所定幅前記伝熱促進フィンが設けられない伝熱促進フィン欠落帯を形成したので、伝熱促進フィンにより、伝熱面積が増大し、熱回収量が増加し、熱回収効率が向上する。

又本発明によれば、前記伝熱促進フィンを燃焼ガスの流れ方向に沿う様に傾斜させたので、伝熱促進フィンを設けたことによる圧力損失を低減できる。

又本発明によれば、前記外炉壁及び前記内炉壁にそれぞれ伝熱促進フィンを傾斜させて設け、該伝熱促進フィンは燃焼ガスに旋回流を与える様にし、該伝熱促進フィンにより前記旋回流形成手段が構成されるので、伝熱促進フィンにより、伝熱面積が増大し、熱回収量が増加し、熱回収効率が向上すると共に別途旋回流形成手段を設ける必要がなくなり、構造が簡単になるという優れた効果を発揮する。

本発明の第１の実施例を示す断面図である。 図１のＡ方向矢視の半断面図である。 第１の実施例に用いられるガス案内板の部分平面図である。 本発明の第２の実施例を示す断面図である。 図４のＢ方向矢視の半断面図である。 本発明の第３の実施例を示す断面図である。 本発明の第４の実施例を示す断面図である。 図７のＣ方向矢視の半断面図である。

以下、図面を参照しつつ本発明の実施例を説明する。

図１〜図３により、第１の実施例を説明する。

図１中、１はボイラ本体を示している。上下に延びる水管２，３が環状２列に配列され、外側に位置する外水管２は外シールドフィン４によって相互に連結され、外炉壁５を形成し、内側に位置する内水管３は内シールドフィン６によって相互に連結され、内炉壁７を形成し、前記外炉壁５と前記内炉壁７によって同心多重円筒の炉壁が構成される。

前記内炉壁７によって画成される空間は燃焼室８を形成し、前記外炉壁５と前記内炉壁７との間には円筒状の燃焼ガス流路９が形成される。

前記水管２，３の下端には環状の下部管寄せ１１が接続され、前記水管２，３の上端には環状の上部管寄せ１２が接続されている。

前記下部管寄せ１１の中心部は炉底部１３によって閉塞され、前記上部管寄せ１２の中心部には炉天井部１４が設けられている。又、該炉天井部１４にはバーナ１５（細部は図示を省略している）が設けられ、該バーナ１５は前記燃焼室８の下方に向けて火炎１６を形成する様に燃料を燃焼する。

前記下部管寄せ１１には給水管（図示せず）を介して給水源（図示せず）が接続され、前記下部管寄せ１１に水が供給される様になっている。又前記上部管寄せ１２には蒸気管１７を介して気水分離器（図示せず）が接続され、該気水分離器と前記下部管寄せ１１とは降水管（図示せず）によって接続されている。

前記内シールドフィン６の下端部は欠切されており、各内水管３の下端部には、前記燃焼室８と前記燃焼ガス流路９とを連通する燃焼ガス流入口１８が形成される。又、前記外シールドフィン４の一部の上端部は欠切され、欠切部は燃焼ガス排気口１９が形成され、該燃焼ガス排気口１９には排気筒（図示せず）が接続されている。

前記燃焼ガス流路９には図３に示される螺旋状のガス案内板２１が設けられ、前記燃焼ガス流路９は該ガス案内板２１によって仕切られ、前記燃焼ガス流路９の内部には前記燃焼ガス流入口１８から前記燃焼ガス排気口１９に至る螺旋状流路が形成される。

以下、第１の実施例の作用を説明する。

前記バーナ１５に燃料、燃焼用空気が供給され、燃料が燃焼して火炎１６が形成され、燃焼ガスは前記燃焼ガス流入口１８を通って前記燃焼ガス流路９に流入する。該燃焼ガス流路９内部には前記ガス案内板２１によって螺旋状流路が形成されているので、燃焼ガスは前記燃焼ガス流路９内部を旋回しながら上昇し、前記燃焼ガス排気口１９より排気される。ここで、前記ガス案内板２１は旋回流形成手段を構成する。

図３は、前記ガス案内板２１単体の一部の平面を示しており、前記ガス案内板２１の幅は、前記外シールドフィン４、前記内シールドフィン６間の距離に略等しく、前記ガス案内板２１の外側には前記外水管２の外径に略等しい半円状の切欠２２が前記外水管２のピッチに合わせて形成され、又前記ガス案内板２１の内側には前記内水管３の外径に略等しい半円状の切欠２３が前記内水管３のピッチに合わせて形成されている。又、前記ガス案内板２１は下端から上端迄連続する一体であってもよく、或は所要の位置で分割されてもよい。

燃焼ガスが前記燃焼ガス流路９内を旋回することで、前記水管２，３に対して略直交する様に流れ、更に、前記燃焼ガス流入口１８に流入した燃焼ガスが前記燃焼ガス排気口１９に向って短絡して流れることがなく、偏流が抑止され、燃焼ガスは前記外炉壁５、前記内炉壁７（水管２，３）の全域に均等に接触して流れる。

前記水管２，３内の水は燃焼ガスと熱交換し、蒸発し、蒸気は前記上部管寄せ１２、前記蒸気管１７を介して気水分離器（図示せず）へ流入する。該気水分離器で分離された水は降水管（図示せず）を降水して前記下部管寄せ１１に流入する。

上記した様に、本実施例では燃焼ガスの偏流が抑止されるので、熱回収効率が向上する。

図４、図５は第２の実施例を示している。尚、図４、図５中、図１、図２中で示したものと同等のものには同符号を付し、その説明を省略する。

第２の実施例では伝熱面積を増大させる為に、前記外水管２に上下方向所定ピッチで伝熱促進フィン２５を設けたものである。尚、該伝熱促進フィン２５と前記ガス案内板２１との干渉を避ける為、該ガス案内板２１が介在する部分について前記伝熱促進フィン２５が設けられない。即ち、前記ガス案内板２１に沿って、上下所定の幅で、前記伝熱促進フィン２５が設けられない、伝熱促進フィン欠落帯２６が形成される。

尚、図５中、前記ガス案内板２１は前記伝熱促進フィン欠落帯２６を通過しており、左半分の伝熱促進フィン２５は前記ガス案内板２１の上側に位置し、右半分の伝熱促進フィン２５は前記ガス案内板２１の下側に位置していることを示している。

第２の実施例でも、前記ガス案内板２１によって螺旋状流路が形成され、前記燃焼ガス流路９を燃焼ガスが旋回しながら上昇し、燃焼ガス排気口１９より排気される。前記伝熱促進フィン２５が設けられることから、前記外水管２の熱吸収量が増大し、熱回収効率が向上する。又、前記外水管２の熱吸収量が増大することで、熱吸収量の高い内水管３との均等化を図ることができる。

更に、燃焼ガスが旋回しつつ流れることで、前記伝熱促進フィン２５に対して燃焼ガスの流れが略平行となり、圧損が少なくなる。又、更に圧損を低減させる為、前記伝熱促進フィン２５を燃焼ガスの流れに沿う様、傾斜させてもよい。

尚、図６は第３の実施例を示しており、第３の実施例では外水管２の代りに各内水管３に伝熱促進フィン２７を上下方向所定ピッチで設けたものである。第３の実施例に於いても、前記伝熱促進フィン２７を設けることで、伝熱面積が増大し、前記内水管３の熱吸収量が増大し、熱回収効率が向上する。又、第２の実施例と同様、前記ガス案内板２１に沿って、上下所定の幅で、前記伝熱促進フィン２７が設けられない、伝熱促進フィン欠落帯２６が形成される。

図７、図８は第４の実施例を示しており、第４の実施例では外水管２、内水管３共に伝熱促進フィン２５、伝熱促進フィン２７を設けた場合を示している。

前記外水管２、内水管３に前記伝熱促進フィン２５、前記伝熱促進フィン２７を設けることで、前記外水管２、前記内水管３の伝熱面積が増大し、前記外水管２、前記内水管３の熱回収量が一層増大し、更に熱回収効率が向上する。

第４の実施例では、ガス案内板２１に沿って前記伝熱促進フィン２５、前記伝熱促進フィン２７がそれぞれ所定幅で設けられない、伝熱促進フィン欠落帯２６が形成される。

又、前記外水管２、前記内水管３にそれぞれ伝熱促進フィン２５、伝熱促進フィン２７を設ける場合、前記伝熱促進フィン２５、前記伝熱促進フィン２７を傾斜させることで、前記伝熱促進フィン２５、前記伝熱促進フィン２７によって燃焼ガスに旋回を与えることができ、前記ガス案内板２１を省略することが可能である。この場合、前記伝熱促進フィン２５、前記伝熱促進フィン２７が旋回流形成手段を構成する。

尚、図８中、前記ガス案内板２１は前記伝熱促進フィン欠落帯２６を通過しており、左半分の伝熱促進フィン２５，２７は前記ガス案内板２１の上側に位置し、右半分の伝熱促進フィン２５，２７は前記ガス案内板２１の下側に位置していることを示している。

上記した様に、本発明では旋回流形成手段により燃焼ガス流路９を流通する燃焼ガスに旋回を与えるので、偏流がなくなり、外炉壁、内炉壁の全域で熱交換が行われ、更に流路長が増大するので、熱交換効率が向上する。

１ ボイラ本体
２ 外水管
３ 内水管
４ 外シールドフィン
５ 外炉壁
６ 内シールドフィン
７ 内炉壁
８ 燃焼室
９ 燃焼ガス流路
１１ 下部管寄せ
１２ 上部管寄せ
１５ バーナ
１６ 火炎
１８ 燃焼ガス流入口
１９ 燃焼ガス排気口
２１ ガス案内板
２５ 伝熱促進フィン
２６ 伝熱促進フィン欠落帯
２７ 伝熱促進フィン

Claims (5)

1. 水管が環状２列に配列され、各列の水管がシールドフィンによって連結されることで外炉壁、内炉壁が同心多重円筒に形成され、前記内炉壁の内部に燃焼室が形成されると共に前記外炉壁と前記内炉壁との間に円筒状の燃焼ガス流路が形成される小型貫流ボイラに於いて、前記内炉壁のシールドフィンの下端部が欠切されて燃焼ガス流入口が形成され、前記外炉壁のシールドフィンの上端部が欠切されて燃焼ガス排気口が形成され、前記燃焼ガス流路の内部に旋回流形成手段が設けられ、前記燃焼ガス流入口から流入した燃焼ガスが前記旋回流形成手段によって旋回されつつ上昇し、前記燃焼ガス排気口から排気される様構成されたことを特徴とする小型貫流ボイラ。
2. 前記旋回流形成手段は、螺旋状に形成されたガス案内板である請求項１の小型貫流ボイラ。
3. 前記外炉壁、前記内炉壁の少なくとも一方に伝熱促進フィンを設け、前記ガス案内板に沿って所定幅前記伝熱促進フィンが設けられない伝熱促進フィン欠落帯を形成した請求項２の小型貫流ボイラ。
4. 前記伝熱促進フィンを燃焼ガスの流れ方向に沿う様に傾斜させた請求項１の小型貫流ボイラ。
5. 前記外炉壁及び前記内炉壁にそれぞれ伝熱促進フィンを傾斜させて設け、該伝熱促進フィンは燃焼ガスに旋回流を与える様にし、該伝熱促進フィンにより前記旋回流形成手段が構成される請求項１の小型貫流ボイラ。

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