JPS6044704A

JPS6044704A - 蒸気発生器燃焼室

Info

Publication number: JPS6044704A
Application number: JP59148716A
Authority: JP
Inventors: カール　レーズ
Original assignee: Sulzer AG; Gebrueder Sulzer AG
Current assignee: Sulzer AG
Priority date: 1983-08-23
Filing date: 1984-07-19
Publication date: 1985-03-09
Also published as: US4599974A; PL248161A1; CA1223517A; EP0153438A3; EP0153438A2

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】本発明は、室の長手軸線に基本的に平行関係をなして延
びて作動媒体を運ぶ複数の壁チューブから成る蒸気発生
器燃焼室で、上記室がその長手軸線の横断方向に分割さ
れて、各々が前記燃焼室の長手軸線の横断方向に延びた
同一の平面内に基本的には位置決めされている少くとも
２つのバーナーを含んだ少くとも２つのバーナ一層にさ
れ、各各のバーナーからの炎の噴出軸線が前記燃焼室の
長手軸線と基本的に同心をなしている円に接線をなして
延び、また全てのバーナーの炎が同じ回転方向で前記円
に作用し、また１つの層内のバーナーの噴出軸線が他方
のバーナーの層のバーナーのための角度と同じ大きさで
ある角αを含む蒸気発生器燃焼室に関する。異なった層
のバーナーが同じ燃焼室母線上に配置されているこの種
の燃焼室は、周知である。この配列の根本的な欠点は、
壁チューブが燃焼室壁を貫通して延びる際に異なった層
内の同じ母線上に位置決めされている複数のバーナーに
遭遇するのが常に同じ壁チューブであることである。こ
れ等のバーナーの各々において、壁チューブはなんらか
の方法でバーナーの周りを通されねばならない。燃焼室
壁内で直線的に延びたチューブと比較してこの配列はき
わめて異った作動媒体の流れを与え、その結果バーナー
の周りに延びた壁チューブ内を流れる作動媒体とは異っ
た熱吸収を有している。したがって、この作動媒体は燃
焼室を離れる場合にきわめて異った状態を有している。

これ等の状態の差異を均等にするのに、複雑な構造上の
段階が必要とされる。

したがって、本発明の目的は、簡単な構造上の方法で且
つ燃焼室のその他の機能に対して悪影響を与えることな
く、燃焼室からの出口における作動媒体の状態を良好に
均一化するように、上記で言及された型式の燃焼室を改
善することである。

この目的のため、本発明によれば、燃焼室の一方の端部
から始めて−１つの層内に配置されたバーナーが次の層
内のバーナーに関し喰違いにされ、また燃焼室長手軸線
に平行な投影で考察された場合に前記の第１の層のバー
ナーの噴出軸線と前記次の層内の前記バーナーに隣接し
たバーナーの噴出軸線との間に角度αより小さい角βが
形成されている。一方の層から他方の層へのバーナーの
この喰違い配列は、先行技術の燃焼室におけるよりも多
数の、燃焼室外周面全体にわたり分布された壁チューブ
がバーナーの周りに置かれねばならないが、その反面こ
れは比較的少数のバーナーの周りに必要とされ、その結
果影響される壁チューブの熱吸収への障害が軽減される
。したがって、燃焼室からの壁チューブの出口における
作動媒体の状態の差異はきわめて少なく、且つ作動媒体
が燃焼室を離れた後に簡単な廉価な方法で混合されるこ
とが可能である。

本発明の他の利点は、燃焼室内での燃焼状態の改善であ
る。この種の燃焼室の壁における熱の伝達は、利用可能
な高温度が壁チューブの材料をそこなうことな（利用さ
れることを確実にするために、主として輻射により行わ
れる。バーナーを離れた炎の噴出軸線が燃焼室長手軸線
と同心をなす円の切線方向に向けられるようにされたバ
ーナー配列によれば、燃焼室の中心区域に最高温度のガ
スを集中せしめてこの区域を実際のバーナーたらしめる
炎の回転渦流が生成されることもまた知られている。

かくすることで下記の利点か得られる。

（ａｌ　燃焼ガスの良好な混合の結果としての一様な燃
焼。その結果、バーナーあるいはその炎をなお離れる空
気と燃料の混合物の未燃焼部分でさえ炎の渦流内で完全
に燃焼される。

（ｂｌ　顕著に熱い帯域および冷えた帯域は存在しない
。

（ｃｌ　輻射による燃焼室の壁の良好な一様な加熱。

燃焼ガスは単に壁に沿って擦過し、これ等の壁に直接衝
突しない。

（ｄｌ　炎の渦流内での完全混合の結果として一様な割
合が得られるので、各々のバーナーにおいて、相対的な
空気と燃料の割合が絶対的に完全に設定される必要がな
（、かくして、一部のバーナーにおけるあり得るわずか
な空気過剰にもか＼わらず、良好な燃焼が得られる。

（ｅｌ　ＮＯＨの形成の傾向が軽減される。

この既知の点火あるいは切線方向の点火型式の燃焼状態
の、本発明にしたがったバーナー配列による前記改善は
、一方の層から他方の層へのこのバーナー配列の喰違い
によって、上記バーナー配列から発する炎が炎の渦流に
進入する際に炎の渦流の外周上の複数の点上に分布せし
められるために、炎の渦流の回転運動と、炎の渦流のこ
の形式ノ結果として得られる完全混合およびこの炎の渦
流の形の維持との両方がきわめて申し分な（助勢される
ことに起因している。この燃焼室が円筒形状により近く
なればなるだけ、本発明により提供されるこの改善がそ
れだけ顕著となる。

本発明にしたがった燃焼室はまた、２つの互いに連続し
たバーナ一層内の互いに隣接したバーナーの相互間の有
効距離が燃焼室長手軸線に対する角度で測定されその結
果測定された距離が有効距離以下であるので、燃焼室全
体の長さが減ぜられるという利点を有している。このこ
とは材料、製造、輸送および組立て等の費用のかなりの
節約を意味している。

特許請求の範囲第２項にしたがって少くとも１つの層内
にさらに他のバーナーを配備することで、本発明の有効
さが増大され且つ（あるいは）予備のバーナーの組込み
が可能にされる。

特許請求の範囲第６項にしたがった本発明の発展が、燃
焼室内での発火にいかに異った燃料を用いることができ
るかを示している。

特許請求の範囲第４項は、燃焼ガスを最適に案内し且つ
熱を壁チューブ全体にわたり分布する本発明にしたがっ
た燃焼室の一面の特徴を示している。

特許請求の範囲第５項は、特に大型の蒸気発生器ユニッ
トのための製造の可能性に関して、きわめて有利である
この点に関する良好な燃焼室の特徴を示している。この
場合には、バーナーの総数と、バーナ一層当りのバーナ
ーの個数とが結果としてきわめて容易に最適化されるの
で、できるだけ多くの他の数で割り切られる辺の数、た
とえば６．８．１２．２０または２４を有している多角
形が好ましい。

他の改善は特許請求の範囲第６項に開示されている特色
であり、また特許請求の範囲第７項は本発明の全ての利
点が製造の容易さとともに利用されている最適の燃焼室
の各部の配置を開示している。

本発明の一実施例が、１つの例として添付図面に関して
以下に詳述される。

第１図および第２図において、長手方向の軸線を垂直方
向に配置されている燃焼室１が、２４個の辺を有する等
辺多角形の輪郭を有している。頂端部にガスの煙道（図
示されていない）を接続されている燃焼室１は、約６０
０メガワツトの出力に設計された蒸気発生器用として企
図されている。

ディーゼル油および石炭粉が、燃焼のため最適に利用さ
れることができる。第１図に符号１１．１２．１３およ
び１４で示されている４個を含む２４個の燃焼室壁はチ
ューブ３から成っているが、上記チューブは燃焼室長手
軸線に実質上平行に延び、且つできればウェブを介在さ
せてそれぞれの長手方向に気密関係をなして互いに溶接
されている。

燃焼室１は、室の長手方向の横断方向にて４つのバーナ
一層４．５．６および７に分割されている。ディーゼル
油バーナー（図示されていない）のための２つの接続口
８．４および９．４が、底部のバーナ一層４に配備され
ている。接続口８．４は、燃焼室長手軸線に対し直角を
なして延びている第１図に破線で示された平面２内に位
置決めされている。導口９，４は、平面２より上方にて
同様に燃焼室長手軸線に対し直角をなして延びている平
面２′内に位置決めされている。導口８゜４より上方に
て、壁１１は石炭粉バーナー（図示されていない）を接
続するための矩形状の導口１５．４を形成されている。

同様な接続口１６゜４が導口９，４より下方にて壁１１
に設けられ、また石炭粉バーナーのための中間空気の供
給の導口１７，４が導口１５，４と１６，４との間に設
けられている。

述べられた如き導口８，４；９，４；１５，４；１６．
４および１７，４の配列は、壁１１から始まって４番目
ごとの壁のバーナ一層４で繰り返えされ、その結果バー
ナ一層４は前記５つの導口の６倍の全個数を有している
。同一平面２内に全部で６個の導口８，４があり、同一
平面２′内にすべての導口９，４がある。導口１５　、
４　；　１６，４および１７，４に対しても同じことが
当て嵌まり、これ等の全ては平面２および２′に平行な
平面内にある。

バーナ一層４と関連して述べられた導口のこの配列もま
た、壁１１内ではなくて第１図に関して右方に喰違いに
された壁１２内でバーナ一層５に設けられている。バー
ナ一層５内の導口は、符号８．５；１５，５；１７，５
；１６．５および９．５で示されている。これ等の導口
はまた、壁１２から始まって４番目ごとのバーナー室壁
においてもバーナ一層５内に同じ配列で配備されている
。

１つの壁を喰違いにして再び第１図で右方に進み、バー
ナ一層６は順次上向きに導口８，６；１５．６；１７．
６；１６，６および９，６を含み、またこの配列はこの
燃焼室の外周面全体にわたり均等に６回繰り返えされる
。最後に、頂部ノ々−ナ一層７は５個の導口８．７；１
５．７；１７．７；１６，７および９．７を含み、また
この配列はバーナ一層γ内で６回繰り返えされるＯか（
して、燃焼室１は、各ディーゼル油バーナーごとに線数
４８個の円筒状導口と、石炭粉バーナーのための４８個
の矩形状の導口と、中間の空１気のための２４個の矩形状導口とを含んでいる。

全ての導口８，４；１５，４；１７，４；１８．４；９
，４；８，５；１５，５　；１７，５等は一第２図に図
示されているととく一バーナーから現れ出た炎の噴出軸
線２７が、燃焼室１の長手軸線と同心をなした円１８で
、関連されたバーナーの平面内に位置決めされ且つ垂直
方向に円筒状表面を画定する円に対し切線方向に向けら
れるように配列されている。全ての噴出軸線２７は、同
じ回転方向すなわち第２図における時計方向にて円１８
に対し接している。同じ水平のバーナー表面内に位置決
めされた互いに隣接する噴出軸線２７は、２つのディー
ゼル油バーナー導口９，５について第２図に図示されて
いる角αをなしている。順次連続したバーナ一層内に位
置決めされた２つの互いに隣接したバーナーの噴出軸線
２７は−燃焼室長手軸線に平行な投影で考察されたとし
て一互いに角βを形成し、前記角βは角αより小さくま
た第２図には導口９，４と８，５に関して示されている
。

２第１図からきわめて明らかなとおり、導口９゜４；９，
５；９．６および９，７は基本的にはそれぞれの喰違い
のためらせん上に位置決めされ；これに平行ならせんが
導口８，４；８，５；８゜６および８．７に関してまた
他の導口１５，４−１５．７および１６．４−１６．７
等に関して得られる。これ等のらせんの各々は燃焼室の
外側表面上に６回見い出される。円１８により形成され
る円筒状の表面との噴出軸線２７の交点が前記導口の中
の中心の導口の点の投影であり、且つ一燃焼室表面上の
前記のらせんにしたがって一互いに平行ならせんもまた
前記円筒状の表面との交点に関して得られる。

燃焼室１が４つのバーナ一層４−７に分割されているの
で、２４個の壁の各々は丁度１列の５個の導口な含む、
たとえば壁１１は１列をなした導口８．４；１５．４；
１７，４；１６，４および９．４を含んでいる。したが
って、各々の壁は、１列の導口の周りを通され且つ各々
の壁のその他の壁チューブ３が直線的に延在するように
された、壁チューブ３を幅の中心帯域に有している。し
たがって、全ての壁は熱吸収に関して実際上同一条件に
されている。各々の場合において、１列の導口の周りを
通される壁チューブ３と、直線的な壁チューブ３とが燃
焼室１の外周全体にわたり一様に分布されているので、
これ等の壁チューブを通って流れる作動媒体が燃焼室１
の出口において、すなわち管寄せにおいて混合され、作
動媒体が現れ出て来る際にこの作動媒体を完全に一様な
状態にすることは比較的に簡単な問題である。燃焼室１
内で燃やすのに、ディーゼル油かまたは石炭粉のいずれ
か一方を用いることができる。ディーゼル油を燃すため
には対応した導口８．４−８．７および９．４−９．７
に接続されたディーゼル油バーナーが点火されるが、小
負荷に対しては、層４から７内の頂部かまたは底部のバ
ーナーのみあるいはおそらく頂部と底部のバーナーの中
の適当な一部のみが用いられる。石炭粉を燃すためには
、支持用の空気とともに石炭粉が導口１５．４；１６．
４；１５，５；１６，５等を通って噴射され、また頂部
または底部空気か導口８，４；８゜５；８，６および８
，７と、９，４；９，５；９．６；および９，７とを通
って燃焼室１内に噴射されるが、この混合物の初めの点
火は油のバーナーにより行われる。かくして石炭粉での
作動のために各々１列の５個の導口が１つのバーナーと
して作動する。

個々のバーナーを離れた炎は円１８により形成される円
筒体に対し実質上液するように出会い、互いに乱流を誘
発し且つ時計方向に回転して燃焼１内を上向きに延びた
完全混合炎のうすの形となる。燃焼室１の中央区域もの
遠方まで延びている。

燃焼室表面におけるバーナーの配列によれば、何個の炎
はらせん全体にわたり上記のうずに出会う。

本発明の基本的特色であるのはまった（この配列である
。先行技術においては、複数のバーナーが同じ燃焼室母
線上にすなわち直接に一方を他方の上になして配置され
、その結果、個々の炎の互いに垂なり合った場所の相互
間にて、炎のうすの外周に沿い垂直方向の空所が形成さ
れ、またこれ５等の空所から燃焼ガスが遠心力により燃焼室壁に向けて
動かされるようにされている。だが、本発明によれば、
これ等の空所はらせん状忙延び、したがってきわめて狭
く、シたがってこのことが燃焼ガスを炎のうず内にいっ
しょに保持するのに役立っている。

とう然ながら、燃焼室１に沿った燃焼ガスの垂直速度、
したがってガスの混合の質は水平に対するバーナーの傾
斜度を調節することで決定的に左右される。

燃焼室１の発火中、この燃焼室は壁チューブ３内を流れ
る作動媒体により冷却される。前記作動媒体は前記燃焼
室の底端部にて供給され且つたとえば節炭器から来てい
る。頂部において壁チューブ３はガス煙道のチューブの
形をなして延長されることができる。

これ等のバーナーは、先行技術にしたがって燃焼室１に
取付けられる。蒸気発生機の燃焼室１と隣接部分との間
の接続もまた周知の方法でなされている。

６時計方向に回転する代りに、噴出軸線２７はさもなげれ
ば炎の５ずが反時計方向に回転するように向けられても
よい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明にしたがった燃焼室の概略斜視図、第２
図は第１図の燃焼室の平面図である。１・・・燃焼室、１１．１２，１３ｉ４・・・燃焼室壁
、３・・・壁チューブ、４．５．６．７００．バーナ一
層、８，４および９，４・・・接続導口、１５，４；１
６．４；１７，４・・・矩形状の導口、８，５；１５．
５；１７，５；１６，５および９，５・・・導口、８，
６；１５，６；１７，６；１６，６および９，６・・・
一連の導口、８．７；１５，７；１７゜７；１６．７お
よび９，７・・・一連の導口、１８・・・円、２７・・
・噴出軸線。代理人　浅　村　皓

Claims

【特許請求の範囲】（１）室の長手軸線に基本的に平行関係をなして延び作
動媒体を運ぶ複数の壁チューブから成る蒸気発生器燃焼
室で、前記室がその長手軸線の横断方向に分割されて少
くとも２つのバーナ一層にされ、これらバーナ一層の各
々は前記燃焼室の長手軸線の横断方向に延びる同一の平
面内に基本的に位置決めされた少くとも２つのバーナー
を含み、前記各バーナーからの炎の噴出軸線が前記燃焼
室の長手軸線と基本的に同心をなす円に接線状に延び、
また全ての前記バーナーの炎が同じ回転方向で前記円に
作用し、また１つの層内の前記バーナーの噴出軸線が他
方のバーナ一層の前記バーナーのための角度と同じ大き
さである角αを含む蒸気発生器燃焼室において、前記燃
焼室の一方の端部から開始して、１つの層内に配置され
た前記バーナーが次の層内の前記バーナーに関し喰違い
にされまた前記燃焼室の長手軸線に平行な投影で考察さ
れた場合に前記第１の層のバーナーの噴出軸線と前記状
の層内の前記バーナーに隣接したバーナーの噴出軸線と
の間に角αより小さい角βが形成されることを特徴とす
る燃焼室。（２、特許請求の範囲第１項記載の燃焼室において、前
記燃焼室の同じ母線上に配置された他のバーナーが少く
とも１つの層内の各バーナーと関連されていることを特
徴とする燃焼室。（３）特許請求の範囲第２項記載の燃焼室において、任
意の層内の同じ母線上に配置された前記バーナーが異な
る燃料で火をつけるように設計されていることを特徴と
する燃焼室。（４）特許請求の範囲第１項から第３項までのいずれか
一項に記載の燃焼室において、前記燃焼室が円筒体であ
ることを特徴とする燃焼室。（５）特許請求の範囲第１項から第３項までのいずれか
一項に記載の燃焼室において、前記燃焼室が等辺多角形
であることを特徴とする燃焼室。（６）特許請求の範囲第５項記載の燃焼室において、前
記バーナーの各々が前記多角形の燃焼室の一辺の幅の中
央に配置されていることを特徴とする燃焼室。（７）特許請求の範囲第６項記載の燃焼室において、各
層内のバーナーの個数と層の数との積が前記多角形の辺
の数に少くとも等しいことを特徴とする燃焼室。（８）特許請求の範囲第１項から第７項までのいずれか
一項に記載の燃焼室において、前記壁チューブが気密の
壁を形成するように互いに溶接されていることを特徴と
する燃焼室。