JP3016859B2 - 水管ボイラ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、水管ボイラに関する。

更に詳細には、本発明は、燃焼室であって、その上部
部分に位置する少なくとも１つのバーナを備えてこの燃
焼室内へほぼ下向きに指向する火炎を発生するものと、
燃焼室の一側部に近接して位置するほぼ垂直な煙道ガス
煙突であって、燃焼室の下部部分において煙突下部部分
に位置する煙道ガス入口を備えると共に煙突上部部分に
位置する煙道ガス出口を備えるものと、および前記煙突
内に配置されて煙道ガス煙突内を通過する煙道ガスから
熱を回収する対流管組立体とからなる形式の水管ボイラ
に関する。

前記形式の一般的な蒸気ボイラは、その煙道ガス煙突
内に配置される対流管組立体が、通常は、互いに上下に
配置される実質的に水平な複数層の管から構成されてい
る。時としては、実質的に垂直な対流管が使用されてい
るが、しかしながらこの場合は、ボイラの対流部分の効
率がかなり低下する。これら公知の構造形式のものは、
双方共に、対流管組立体のいずれかの管に漏洩が発生し
た際に、この修理に要する作業が、その範囲および困難
性において実際的に極めて不利であることが知られてい
る。

従って、本発明の目的は、対流管組立体の修理作業
を、従来よりはずっと簡単且つ迅速に達成することがで
きる、改良された前記形式の水管ボイラを提供すること
にある。

先の目的を達成するために、本発明に係るボイラは、
前記対流管組立体が、煙道ガス煙突の実質的長さ部分に
沿って延在する実質的に垂直な対流管の複数平行列から
なると共に、その外表面には面拡大要素を備えており、
各列の管は、この列内の全ての対流管の上端部が接続さ
れる実質的に水平な上部ヘッダおよびこの対流管の下端
部が接続される実質的に水平な下部マニホルドを介して
互いに結合されて、平らな一体的ユニットに形成されて
おり、そして異なるユニットのヘッダは個々にボイラの
蒸気ドラムに接続されていると共に、それらのマニホル
ドは個々にボイラ内のスタッフボックスに接続されてい
る、ことを基本的な特徴とする。

対流管組立体の前記構成は、対流管に漏洩が発生する
と、損傷した管を含む対流管列からなる平らなユニット
を、切り離して煙道ガス煙突から取外し得ることを意味
する。従って、損傷した管は、容易に修理しあるいは新
しい管と交換することができる。前記対流管ユニット
は、このユニットのヘッダおよびマニホルドをボイラの
蒸気ドラムおよびスタッフボックスに接続する２つの管
を切断することにより切り離すことができる。更に、対
流管に外表面拡大要素を設けると、実質的に垂直な対流
管を有する従来公知の蒸気ボイラの欠点、すなわちボイ
ラの対流部分における低効率をも解決し、そして高効率
を達成することができる。

対流管ユニットの実質的に水平なヘッダおよびマニホ
ールドの、煙突内煙道ガスの上向き流動に対する抵抗を
低減するために、ヘッダおよびマニホルドは、共に隣接
するユニット間において実質的に垂直方向へ相互に変位
するよう構成することができる。ヘッダおよびマニホル
ドは、好適には、異なるユニット間において交互に上方
および下方へ変位するよう構成する。

対流管に対する適宜な機械的支持部および煤吹きに対
する必要設備を、簡便に取付けられるようにするため
に、対流管には、その外面拡大要素をその長さの選択さ
れた部分に沿ってのみ設けるよう構成することができ
る。この場合には、外面拡大要素は、これを欠如してい
る部分の間の部分に、好適に設けられる。

対流管の間の区画間隔は、好適には、各ユニット内に
おいても異なるユニット間においても同一に設定するこ
とができる。これによれば、煙道ガス煙突の全断面積内
において対流管を均一に配設することができる。

本発明の好適な実施例によれば、面拡大要素は、対流
管上に適用されて、これからほぼ半径方向へ突出するピ
ンから形成される。若し、対流管の間の区画間隔が、前
述したように、各ユニット内においても異なるユニット
間においても同一である場合には、対流管の管長さの少
なくとも一部分に沿う各対流管上の前記ピンの最外側端
部は、前述した四角形の側部に沿って配置される。次い
で、各対流管には前記四角形の角部へ向けて指向される
ピンが設けられるが、このピンはこれらの間に配置され
るピンより長く設定される。そして、好適には、各対流
管上の前記ピンの少なくとも一部は、これらが管の上端
部へ向け斜めに延在するよう湾曲される。

次に、本発明を、添付図面を参照しながら以下詳細に
説明する。ここで 図１は、一例としての本発明の一実施例に係る蒸気ボ
イラを断面で示す側面図である。

図２は、前記ボイラを一部断面で示す後部断面図であ
る。

図３は、前記ボイラを一部断面で示す水平投影図であ
る。

図４は、ボイラの縦方向煙道ガス煙突内に配置される
複数の対流管ユニットの中の１つの中央部分を示す拡大
詳細図である。

図５は、図４のＶ−Ｖ線に沿う断面詳細図である。

図６は、対流管ユニットの下部部分を示す、図４に対
応する詳細図である。

図７および図８は、対流管上に適用される面拡大要素
の２つの異なる形式の設計をより明らかに示す更に拡大
された詳細図である。

図において、全体的に参照符号10で示す蒸気ボイラ
は、水平および垂直両投影において、実質的に四角形状
を有する水管ボイラから構成されている。燃焼室11は、
ボイラの前方部分に配置され、縦方向煙道ガス煙突12が
ボイラの後方部分に配置され、そして煙突にはその上端
部に煙道ガス出口13が設けられている。ボイラ10は、基
礎14上に装架され、そしてこの基礎上において、一部分
は多数の支持部15、すなわちこれは、ボイラの下端部に
位置するスタッフボックス（stuff box）を担持してい
るものであって、これにより支持されている。そして、
前記ボイラ10の一部分は、２つの下降部（downer）18、
すなわちこれは、その上端部にボイラの蒸気ドラム19を
担持しているものであって、この下端部により支持され
るよう構成されている。

燃焼室11は、その側方、前方および後方を、中間胴板
21手段によって連結される等間隔の管列20からなる管壁
パネルにより区画されている。煙道ガス煙突12もまた、
その側方、前方および後方を同様な管壁パネルにより区
画されている。ボイラ10の外側は、断熱材層22および金
属板層23により被覆されている。

燃焼室の周囲に配置されているパネル管20は、その上
端部がヘッダボックス24および25手段を介して蒸気ドラ
ム19に連結され、その下端部が前述したスタッフボック
ス16および17に連結されている。前記スタッフボックス
は、２つの下降部18に連通しており、そして蒸気ドラム
19から下降部を通って下降する水を受領すると共に、こ
れを幾多のバネル管20に分配する。そして、この水は、
一部蒸発しながら前記パネル管を通って自動還流によ
り、それぞれヘッダボックス24および25へ、そしてここ
から蒸気ドラム19へと上昇する。

参照符号26は、燃焼室11の上端部に配置されるガスも
しくは油用のバーナを示し、破線で示すように、燃焼室
へ向けほぼ下向きに指向する火炎27を発生するよう構成
されている。ガスもしくは油からなる燃料の燃焼により
発生する煙道ガスは、燃焼室11から、全体的に参照符号
28で示されている煙道ガス入口、すなわちこれは、煙突
の下部部分に配置され、そして燃焼室内にオリフィスを
有するものであって、これを通り煙道ガス煙突12内へと
吸引される。次いで、煙道ガスは、煙道ガス煙突を通過
し、そしててこの煙突の上端部に位置する出口13へと上
昇する。

煙道ガス入り口28には、燃焼室11と煙道ガス煙突12と
の間に配置される管壁パネル形式の隔壁20の下部部分に
おける隣接する管20の間に、多数の隙間開口部29が形成
されている。これらの開口部29は、壁部30の下部部分に
おける管20の間に正規には設けられている中間胴板21を
省略することにより達成される。さらに、壁部30の前記
部分内における管20は、壁部30の上部部分内に位置する
管部分に対して、交互に僅かだけ前方および後方へ変位
するよう湾曲し、これにより中間開口部29の幅を拡大す
るよう構成されている。

煙突12内を通過する煙道ガスから熱を回収するため、
煙突の内部には縦方向対流管組立体31が設けられてお
り、そしてこの組立体は、煙道ガス煙突のかなりの長さ
に亘って延在すると共に、複数の平行列に構成されてい
る。これらの管31は、互いに離間された長さ部分に沿っ
て、管からほぼ半径方向へ突出するピン32形式の外表面
拡大要素を有するが、しかしながら管の別の部分、例え
ば図１において参照符号ＤおよびＥで示される中間部分
には、前述のような面拡大要素は欠如している。ピン32
から形成される面拡大要素の目的は、管32内の熱吸収を
増大して、煙道ガス通路内に形成された対流管組立体の
効率を改善することにある。

対流管31は、各列内において平らな一体的ユニットに
形成され、そして各列における全ての管は、その上端部
を上部水平ヘッダ33手段により、またその下端部を下部
水平マニホルドにより結合されている。煙道ガス煙突12
の背部に位置する管壁パネル内の各対流管ユニットに対
向するパネル管20も、またその上部および下部端部をそ
れぞれ前記ユニットのヘッダ33およびマニホルド34によ
り連結されている。

異なる対流管ユニットのヘッダ33は、それぞれそれ自
体の連結管35を介して個々に蒸気ドラム19に連結されて
おり、一方それらのマニホルド34は、それぞれそれ自体
の連結管36を介して個々にスタッフボックス16に連結さ
れている。従って、各対流管ユニットは、スタッフボッ
クス16と蒸気ドラム19との間において、他のユニットか
ら分離された流動経路を形成し、この経路に沿って水が
自動還流手段により流動し、煙道ガス煙突内を通過する
煙道ガスから熱を吸収する。

対流管31が、前述したように幾つかの平行な平板ユニ
ットに分割されていることから、欠損した管の修理作業
あるいは取替えを、従来よりもずっと簡単な方法で達成
することができる。煙道ガス煙突12の背後から、対応す
る部分の金属板ケーシング23およびその裏面の断熱材層
22を取外すと、欠損管を含むユニットは簡単に切り離さ
れ、そしてこのユニットは、管を修理もしくは取替える
ために容易に取り外される。次いで、このユニットは、
煙道ガス煙突12内の所定位置に再び挿入され、そして蒸
気ドラム19およびスタッフボックス16に対してそれぞれ
連結管35および36を介して溶接することができる。

図１および図２から分かるように、ヘッダ33およびマ
ニホルド34は、共に異なる対流管ユニットの間において
交互に上方および下方へ変位して配置されている。これ
により、煙道ガス煙突12内を通過する煙道ガスに対する
前記管の流動抵抗が低減される。

図１および図２に、参照符号Ａ、ＢおよびＣで示す対
流管31の部分、すなわち、管から突出して面拡大要素を
形成するピン32を備えている部分は、前記図面には概略
のみしか示されていないが、下記のように構成すること
ができる。

もし、管31が、図４および図５に示されているよう
に、前記管によって形成される各平板ユニット内におい
ても、各別のユニット間においても、等間隔に離間して
いる場合には、管31の２つの上部部分ＡおよびＢに沿う
ピン32は、図４および図５に示されているように構成さ
れる。すなわち、ピン32の外側端部は、管31の長手方向
に見た場合、四角形を描くように配置され、各管31は、
図８に明らかに示されているような形式の４つのピン3
2′を備え、そしてこれらのピン32′は前記四角形の角
部に向けて指向されると共に、これらのピン32′の間に
配置されるピン32″（図７により明らかに示されてい
る）よりも長く形成される。ここで、ピン32′およびピ
ン32″は、共にこれらが管31に取付けられている端部か
ら前記管の上端部へ向け斜めに延在するよう湾曲してい
る。なお、短いピン32″は長いピン32′よりもかなり湾
曲されている。

図６に示めされているように、各管31の下部部分Ｃに
おいては、ピン32は、管31の下端部へ向けその長さが次
第に減少していると共に、この管から直角に半径方向外
側へ向け延在している。この部分Ｃ内に位置するピン32
のこのような特定形状の理由は、煙道ガスはこの部分に
到達した際には極めて高温であり、従ってこの高温のた
めにはピンを適宜の長さに設定してこのピンが煙道ガス
の有害な熱に晒されないようするためである。

対流管31の部分Ａ、ＢおよびＣの間に位置する部分Ｄ
およびＥ並びに部分Ｃの下方に位置する最下部部分に
は、煤吹き払い管37が煙道ガス煙突12内に突出してい
る。これらの管37には、その長さ方向およびその週面に
沿って多数の開口部38が設けられており、そしてこれら
を通る蒸気が、管の外側端部に位置する蒸気入り口39か
ら各管31の間に向け吹き込まれることになる。

部分Ｅ内には、更に、控え手段40、これは図４により
明らかに示されている、が設けられており、これにより
各ユニットの個々の管31が、この管の長さ方向端部間の
ほぼ中間位置において互いに機械的に連結されている。

最後に、多数の水平管ループ41からなる過熱器が、対
流管組立体の最下部部分内に設けられている。

本発明は、以上説明し且つ図示した実施例に限定され
るものではない。別の多くの実施態様が発明の範囲内に
おいて可能である。例えば、対流管上に配置されるピン
32は別の適宜形式の拡大要素に変更することができる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 実開 昭55−54705（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭54−93867（ＪＰ，Ｕ) 特公 昭30−5852（ＪＰ，Ｂ１) 特公 昭42−16363（ＪＰ，Ｂ１) 実公 昭43−7205（ＪＰ，Ｙ１) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F22B 21/20 F22B 21/38

Claims (7)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】燃焼室（11）であって、その上部部分に位
   置する少なくとも１つのバーナ（26）を備えて、この燃
   焼室内へほぼ下向きに指向する火炎（27）を発生する該
   燃焼室（11）； 前記燃焼室（11）の一側部に近接して位置するほぼ垂直
   な煙道ガス煙突（12）であって、その下部部分が燃焼室
   （11）の下部部分に位置する煙道ガス入口（28）を備え
   ると共に、この煙突（12）の上部部分に位置する煙道ガ
   ス出口（13）を備える該煙道ガス煙突（12）；および 前記煙突（12）内に配置されて煙道ガス煙突（12）内を
   通過する煙道ガスから熱を回収する対流管組立体（3
   1）； を含む形式の水管ボイラにおいて： 前記対流管組立体は、煙道ガス煙突（12）の実質的長さ
   部分に沿って延在する実質的に垂直な対流管（31）の複
   数平行列からなると共に、その外表面に面拡大要素（3
   2）を備えており、各列の管は、この列内の全ての対流
   管（31）の上端部が接続される実質的に水平な上部ヘッ
   ダ（33）およびこの対流管（31）の下端部が接続される
   実質的に水平な下部マニホルド（34）を介して互いに結
   合されて平らな一体的ユニットを形成しており、そして
   異なるユニットのヘッダ（33）は個々にボイラ（10）の
   蒸気ドラム（19）に接続されていると共に、それらのマ
   ニホルド（34）は個々にボイラ（10）内のスタッフボッ
   クス（16）に接続されており、前記面拡大要素（32）は
   対流管（31）からほぼ半径方向に延在するピン（32）か
   ら形成され、一つの対流管（31）上のピン（32）の外側
   端部は、対流管（31）の長手方向から見て、四角形を描
   くように指向し、ピン（32）の中で該四角形の角部に向
   けて指向するピン（32′）はこれらの間に配置されるピ
   ン（32″）よりも長く設定されていることを特徴とする
   水管ボイラ。
2. 【請求項２】隣接するユニットのヘッダ（33）および隣
   接するユニットのマニホルド（34）は、それぞれ実質的
   に垂直方向において相互に変位していることを特徴とす
   る請求項の範囲１記載の水管ボイラ。
3. 【請求項３】ヘッダ（33）およびマニホルド（34）は、
   それぞれ相異なるユニット間において交互に上方および
   下方へ変位していることを特徴とする請求の範囲２記載
   の水管ボイラ。
4. 【請求項４】対流管（31）は、その長さ方向の選択され
   た部分（Ａ、Ｂ、Ｃ）においてのみ、その外表面に面拡
   大要素（32）を備えていることを特徴とする請求の範囲
   １乃至３のいずれか１項に記載の水管ボイラ。
5. 【請求項５】対流管（31）は、外表面に面拡大要素（3
   2）を備えている長手方向延長部分（Ａ、Ｂ、Ｃ）の間
   に、前記要素を備えていない部分（Ｄ、Ｅ）を有するこ
   とを特徴とする請求の範囲４記載の水管ボイラ。
6. 【請求項６】対流管（31）の間の区画間隔は、各ユニッ
   ト内においても異なるユニット間においも同一であるこ
   とを特徴とする請求の範囲１乃至５のいずれか１項に記
   載の水管ボイラ。
7. 【請求項７】各対流管（31）上の前記ピン（32）の少な
   くとも一部は、これらが管の上端部へ向け斜めに延在さ
   れるよう湾曲していることを特徴とする請求の範囲１記
   載の水管ボイラ。