水管锅炉制造技术

水管锅炉环状配置多个第一水管形成第一水管列，内侧设置燃烧室，燃烧室内进行燃烧反应的气体存在的区域环状地设置多个冷却水管形成冷却水管列，相邻的冷却水管之间设置允许进行燃烧反应的气体流通的间隙，冷却水管列与前述第一水管列之间设置燃烧反应继续区，第一水管列的外侧环状地设置多个第二水管形成第二水管列，第一水管列和第二水管列之间设置气体通路，其中下游侧单位空间的传热面积大于上游侧单位空间的传热面积。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及直通式锅炉，自然循环式水管锅炉，强制循环式水管锅炉等水管锅炉。水管锅炉是由水管构成锅炉体的锅炉。前述水管锅炉体的结构中，具有以环状配置的多根水管，由环状水管列包围起来的柱形空间构成燃烧室。在该燃烧室内主要以热辐射进行传热，在前述燃烧室的下游侧主要以对流的方式进传热。近年来，对于这种水管锅炉要求进一步降低NOx及CO，对于降低NOx一方面在现有的锅炉体上安装低NOx的燃烧器，一方面安装排放气体再循环装置进行处理，而对于降低CO的排放，通过调整燃烧装置的燃烧状态来处理。但是，随着对环境问题认识的提高，则要求进一步降低NOx和CO的排放。此外，为了降低运行成本，也要求提高锅炉的效率。目前，采取了在前述水管锅炉上设置传热翅增大传热面积以及设置给水预热器，从排放气体中回收热能等措施，但为了进一步节能，要求进一步提高锅炉效率。本专利技术要解决的问题，是利用锅炉体和燃烧器本身简化的结构，以便进一步降低NOx和CO，并进一步提高锅炉的效率。权利要求1所述的本专利技术，其特征为，按环状配置多个第一水管形成第一水管列，在该第一水管列内侧设置燃烧室，在前述第一水管列的一个部分上设置第一开口部，在前述燃烧室内存在正在进行燃烧反应的气体的区域，环状地配置多个冷却水管形成冷却水管列，在相邻的前述冷却水管之间设置允许正在进行燃烧反应的气体流通的间隙，在前述冷却水管列与前述第一水管列之间，设置令燃烧反应继续进行的区域，在前述第一水管列的外侧环形地配置多个第二水管形成第二水管列，在该第二水管列的一个部分上设置第二开口部，在前述第一水管列和前述第二水管列之间设置气体通路，在该气体通路中，下游侧单位空间的传热面积大于上游侧单位空间的传热面积。权利要求2所述的本专利技术，其特征为，在前述气体通路上，于下游侧的传热面上设置传热翅，而在上游侧的传热面上不设置前述传热翅。进而，权利要求3所述的本专利技术，其特征为，在前述气体通路上，在前述第一水管和第二水管中，至少其中的一种上设置传热翅，而上游侧的每根水管上的前述传热翅的传热面积大于位于上游侧的每根水管上的前述传热翅的传热面积。附图说明图1是本专利技术的第一实施例的纵剖面说明图。图2是沿图1的II-II线截取的剖面说明图。图3是本专利技术的第二实施例的说明图，它是示意地表示冷却水管配置例子的横剖面说明图。图4是从图3中气体通路观察时所看到的第二水管列队示意说明图。图5是本专利技术的第三实施例的说明图，是表示气体通路的结构例子的横剖面说明图。本专利技术作为多管式水管锅炉加以实施，除适用于蒸汽锅炉及热水锅炉之外，也适用于加热载热体的载热体锅炉等。通过环状地配置多个第一水管，构成第一水管列，于该第一水管列的内侧形成燃烧室。在前述第一水管列的一部分上，设置第一开口部。该第一开口部，除制成在周向具有适当宽度的单一开口部之外，还可分割开来设置多个开口部，在开口部之间设置一根或两根前述第一水管。在前述燃烧室存在正在进行燃烧反应的气体的区域内，环状地配置多个冷却水管，构成冷却水管列。在相邻的前述冷却水管之间，形成允许正在进行燃烧反应的气体流通的间隙。前述正在进行燃烧反应的气体，会有火焰，是正在产生燃烧反应的处于最高温度的气体。即，前述冷却水管配置在火焰中，与火焰接触。在前述冷却水管列与前述第一水管列之间，设有燃烧反应继续进行的区域。在前述第一水管的外侧，环状地配置多个第二水管，构成第二水管列。在前述第一水管列和前述第二水管列之间，形成气体通路，通过前述第一开口部将该气体通路与前述燃烧室连通。在前述第二水管列的一个部分上设置第二开口部。该第二开口部和前述第一开口部一样，除单一开口部之外，也可由多个开口部形成。前述气体通路，经由前述第二开口部与锅炉的外部连通。在前述气体通路中单位空间的传热面积(所谓传热面密度)，下游侧比上游侧大。例如，在前述气体通路中的传热面，即，对于前述第一水管列或前述第二水管列的前述气体通路侧的传热面，在下游侧的传热面设传热翅，而在上游侧的传热面不设传热翅。此外，在前述第一水管列和前述第二水管列至少其中之一上设置前述传热翅，而对于每个前述水管的前述传热翅的传热面积，下游侧的传热面积大于上游侧的传热面积。作为改变每根水管的前述传热翅的传热面积的具体例子，可举出以下的结构。对于设有前述传热翅的水管周向的长度，下游侧的长度大于上游侧的长度。此外，对于前述传热翅在水管周面的垂直方向的高度，下游侧比上游侧高。进而，可以改变前述传热翅的安装间距，对于每根水管上的前述传热翅个数，也是下游侧比上游侧多。可以将这些结构进行适当的组合加以实施。下面详细说明在前述燃烧室内正在进行燃烧反应的气体流及其反应。在前述燃烧室内由于燃料的燃烧所发生的正在进行燃烧反应的气体，被前述冷却水管冷却，温度降低抑制热NOx的生成。由于正在进行燃烧反应的气体流过前述冷却水管的前述间隙，与前述冷却水管的整个表面接触冷却。如用Zeldovich机理所说明的那样，燃烧反应温度越高，热NOx的生成速度显著加快，其生成量越大，而燃烧反应温度越低，其生成速度显著降低，其生成量减少，特别是当燃烧反应温度在1400℃以下，热NOx的生成速度显著减馒。因此，按照使其燃烧反应温度在1400℃以下的方式来设定前述冷却水管的条数及传热面积。当用多个水管列构成前述冷却水管列时，单位空间的传热面积增大，可提高因冷却而降低NOx生成量的效果。通过前述冷却水管之间的间隙的正在进行燃烧反应的气体，在前述冷却水管列与前述第一水管列之间的区域内，继续进行燃烧反应，进行CO，HC等燃烧反应的中间生成物和燃料中未燃烧部分的燃烧反应。由于残留在正在进行燃烧反应的气体中的CO被氧化成CO2，所以从锅炉中排放的CO量减少。在前述燃烧室内，进行辐射传热和对流传热。燃烧反应基本上结束的气体，由前述第一开口部流向前述气体通路，在前述气体通路内，主要进行对流传热。燃烧反应结束的气体，通过前述气体通路之后，由前述第二开口部排向外部。流经前述气体通路的燃烧反应结束的气体，与前述第一水管的被加热流体进行热交换，温度下降。从而，流经前述气体通路的燃烧反应结束的气体，越靠近下游侧体积减小，流速下降，在下游侧单位传热面积上的传热量下降。但是，通过如上所述使下游侧单位空间的传热面积大于上游侧单位空间的传热面积，在下游侧的传热量增大，提高锅炉效率。此外，下游侧传热量增大的部分可以抑制上游侧的传热量，使水管不会过热，使前述各第一水管和前述第二水管的热负荷平均，提高锅炉的耐久性。下面参照图1和图2，说明将本专利技术应用于多管式直通锅炉的第一个实施例。图1是本专利技术的第一实施例的纵剖面说明图，图2是沿图1所II-II线的横截面说明图。锅炉的炉体具有按预定距离隔开设置上部集流管2和下部集流管3。在这些上部集流管2和下部集流管3外周之间，配置外壁4。在前述上部集流管2和前述下部集流管3之间，环状地配置多根(在第一实施例中为29根)第一水管5。这些第一水管5构成环状的第一水管列，前述各第一水管5的上下端部分别连到前述上部集流管2和前述下部集流管3上。该第一水管列6，在其一个部分上备有第一开口部7。在前述各第一水管5之间，除第一开口部7之外，设有第一纵翅构件8，8，…，前述各第一水管5由前述各纵翅构件8相互连接起来。在前述第一本文档来自技高网...

【技术保护点】
水管锅炉，其特征为，环状配置多个第一水管５形成第一水管列６，于该第一水管列６的内侧设置燃烧室９，在前述第一水管列６的一个部分上设置第一开口部７，在前述燃烧室９内于正在进行燃烧反应的气体存在的区域环状地配置多个冷却水管１０，形成冷却水管列１１，在相邻冷却水管１０之间设置允许正在进行燃烧反应的气体流通的间隙１４，在前述冷却水管１１与前述第一水管列６之间设置燃烧反应继续进行的区域１５，在前述第一水管列６的外侧环状地配置多个第二水管１６形成第二开口部１７，在该第二水管列１７的一个部分上形成第二开口部１８，在前述第一水管列６与前述第二水管列１７之间设置气体通路２０，在该气体通路２０中，下游侧单位空间的传热面积大于上游侧单位空间的传热面积。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：田洼升，田中孝典，
申请(专利权)人：三浦工业株式会社，株式会社三浦研究所，
类型：发明
国别省市：JP[日本]