特開 2018-71803 ボイラ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】特開2018-71803(P2018-71803A)

(43)【公開日】2018年5月10日

(54)【発明の名称】ボイラ

(51)【国際特許分類】

   F22D 1/06 20060101AFI20180406BHJP

【ＦＩ】

   F22D1/06

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

【全頁数】8

(21)【出願番号】特願2016-207839(P2016-207839)

(22)【出願日】2016年10月24日

(71)【出願人】

【識別番号】000175272

【氏名又は名称】三浦工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002147

【氏名又は名称】特許業務法人酒井国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】羽藤 和洋

(57)【要約】

【課題】エコノマイザの腐食を抑制できるボイラを提供する。
【解決手段】ボイラ本体と、前記ボイラ本体から排出される排ガスが流れる煙道と、前記煙道に設置される第１エコノマイザと、前記排ガスが流れる方向において、前記第１エコノマイザよりも下流側の前記煙道に設置される第２エコノマイザと、前記第１エコノマイザの給水出口と前記第２エコノマイザの給水入口を接続する接続管と、を有する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

ボイラ本体と、
前記ボイラ本体から排出される排ガスが流れる煙道と、
前記煙道に設置される第１エコノマイザと、
前記排ガスが流れる方向において、前記第１エコノマイザよりも下流側の前記煙道に設置される第２エコノマイザと、
前記第１エコノマイザの給水出口と前記第２エコノマイザの給水入口を接続する接続管と、を有することを特徴とするボイラ。

【請求項2】

前記接続管は、前記煙道内を流れる前記排ガスの流路外に一部が設けられることを特徴とする請求項１に記載のボイラ。

【請求項3】

前記第１エコノマイザの前記給水出口は、前記ボイラ本体への給水が結露点以上となる位置に設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載のボイラ。

【請求項4】

前記第２エコノマイザは、前記排ガスの流れ方向に対して対向流型であることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のボイラ。

【請求項5】

前記第１エコノマイザは、前記排ガスの流れ方向に対して平行流型であることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載のボイラ。

【請求項6】

前記第１エコノマイザと前記第２エコノマイザとは、一体であることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一項に記載のボイラ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ボイラに関する。

【背景技術】

【0002】

ボイラは、排ガスの余熱を利用して給水を予熱するエコノマイザを備える（特許文献１参照）。エコノマイザが設けられることにより、給水と排ガスとが熱交換され、給水温度が上昇し、排ガス温度が低下する。排ガス温度が低下し、ボイラの外部に持ち出される熱量が減少することにより、ボイラ効率が向上し、燃料消費量が低減される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１５−２１２５８５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ボイラは、運転開始時等、エコノマイザの下流側一部で排ガス流路側に結露が生じる場合があり、エコノマイザの腐食の原因となる場合がある。特に、重油を燃料とする油焚きボイラの場合、重油に含まれる硫黄分に起因して、低温腐食と呼ばれる硫酸腐食がエコノマイザに発生する可能性がある。

【0005】

本発明の態様は、エコノマイザの腐食を抑制できるボイラを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明の態様に従えば、ボイラ本体と、前記ボイラ本体から排出される排ガスが流れる煙道と、前記煙道に設置される第１エコノマイザと、前記排ガスが流れる方向において、前記第１エコノマイザよりも下流側の前記煙道に設置される第２エコノマイザと、前記第１エコノマイザの給水出口と前記第２エコノマイザの給水入口を接続する接続管と、を有することを特徴とする。

【発明の効果】

【0007】

本発明の態様によれば、エコノマイザの腐食を抑制できるボイラが提供される。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】図１は、本実施形態に係るボイラの一例を模式的に示す図である。

【図2】図２は、本実施形態に係るエコノマイザユニットの概略構成を示す模式図である。

【図3】図３は、他の実施形態に係るエコノマイザユニットの概略構成を示す模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、本発明に係る実施形態について図面を参照しながら説明するが、本発明はこれに限定されない。以下で説明する実施形態の構成要素は適宜組み合わせることができる。また、一部の構成要素を用いない場合もある。

【0010】

［ボイラ］
図１は、本実施形態に係るボイラ１００の一例を模式的に示す図である。図２は、本実施形態に係るエコノマイザユニットの概略構成を示す模式図である。本実施形態において、ボイラ１００は、水管ボイラの一種である貫流ボイラを含む。

【0011】

図１に示すように、ボイラ１００は、バーナ２を有するボイラ本体１と、ボイラ本体１に供給される給水を収容する給水タンク３と、ボイラ本体１に供給される給水が流れる給水管４と、給水管４に設けられる給水ポンプ５と、バーナ２に供給される燃料を収容する燃料タンク６と、燃料タンク６からバーナ２に供給される燃料が流れる燃料管７と、燃料管７に設けられる燃料ポンプ８と、燃料管７に設けられる流量調整弁９と、ボイラ本体１で生成された蒸気が流れる蒸気管１０と、ボイラ本体１に供給される給水とボイラ本体１から排出された排ガスとを熱交換するエコノマイザユニット２０と、ボイラ１００を制御する制御装置６０とを備える。

【0012】

給水管４は、給水タンク３とエコノマイザユニット２０とを接続する水管である。給水管１２は、エコノマイザユニット２０とボイラ本体１とを接続する水管である。給水ポンプ５は、給水タンク３の給水がボイラ本体１に送られるように作動する。給水タンク３から給水管４に送出された給水は、エコノマイザユニット２０及び給水管１２を介して、ボイラ本体１に供給される。

【0013】

燃料ポンプ８は、燃料タンク６の燃料がバーナ２に送られるように作動する。燃料タンク６から燃料管７に送出された燃料は、ボイラ本体１に設けられているバーナ２に供給される。本実施形態において、燃料は重油である。

【0014】

流量調整弁９は、バーナ２に供給される単位時間当たりの燃料の供給量を示す燃料流量を調整する。

【0015】

ボイラ本体１は、バーナ２が配置される燃焼室と、給水管１２からの給水が流れる水管とを有する。ボイラ本体１は、燃焼室で発生した熱を使って給水を加熱し、蒸気を生成する。生成された蒸気は、蒸気管１０を介して、蒸気使用設備（負荷機器）に供給される。ボイラ本体１の燃焼室で発生した排ガスは、ボイラ本体１から排出され、エコノマイザユニット２０に供給される。

【0016】

バーナ２は、燃料管７を介して供給された燃料を燃焼室に噴射する。バーナ２から噴射された燃料が燃焼することにより火炎が生成される。

【0017】

［エコノマイザユニット］
エコノマイザユニット２０は、ボイラ本体１からの排ガスが供給される内部空間を有するケーシング２１と、ケーシング２１の内部空間に配置され、ボイラ本体１に供給される給水が流れる第１エコノマイザ３０と、ケーシング２１の内部空間に配置され、ボイラ本体１に供給される給水が流れる第２エコノマイザ３２と、第１エコノマイザ３０と第２エコノマイザ３２とを接続する接続管３４と、を有する。

【0018】

ケーシング２１は、ボイラ本体１からの排ガスが供給される排ガス入口２１Ａと、排ガスが排出される排ガス出口２１Ｂとを有する。排ガス入口２１Ａは、ケーシング２１の下端部に設けられる。排ガス出口２１Ｂは、ケーシング２１の上端部に設けられる。排ガス入口２１Ａは、煙道２３を介してボイラ本体１と接続される。排ガス出口２１Ｂは、煙道２４を介して煙突２５と接続される。ケーシング２１は、排ガスが流れる煙道の一部である。ボイラ本体１から排出された排ガスは、排ガス入口２１Ａを介してケーシング２１の内部空間に流入する。

【0019】

第１エコノマイザ３０は、ケーシング２１の排ガス入口２１Ａに配置されている。第１エコノマイザ３０は、複数の伝熱管４０と、伝熱管４０を繋げる接続部４２と、入口端部４４と、出口端部４６と、を有する。伝熱管４０は、排ガスの流れ方向に交差する方向が給水の流れ方向となる向きで配置されている。本実施形態の伝熱管４０は、排ガスの流れ方向に直交する方向が給水の流れ方向となる向きで配置されている。伝熱管４０は、ケーシング２１の対向する２つの面に貫通している。複数の伝熱管４０は、排ガスの流れ方向に並んで配置されている。接続部４２は、排ガスの流れ方向に隣接する伝熱管４０の端部同士を接続する。伝熱管４０は、一方の端部と、他方の端部が別の接続部と接続している。伝熱管４０の一方の端部に接続された接続部は、排ガス流れ方向下流側の伝熱管４０と接続されている。伝熱管４０の他方の端部に接続された接続部は、排ガス流れ方向上流側の伝熱管４０と接続されている。第１エコノマイザ３０は、伝熱管４０を接続部４２で接続することで、給水が流れる経路を形成する。本実施形態の接続部４２は、ケーシング２１の外側、つまり排ガスが流れる空間の外側に配置したが、ケーシング２１の内部に配置してもよい。入口端部４４は、複数の伝熱管４０のうち、排ガス流れ方向の上流側の端部、ボイラ本体１に近い伝熱管４０と接続されている。入口端部４４は、給水管４と伝熱管４０を接続する。出口端部４６は、複数の伝熱管４０のうち、排ガス流れ方向の下流側の端部、最もボイラ本体１から遠い伝熱管４０と接続されている。出口端部４６は、接続管３４と伝熱管４０を接続する。

【0020】

第２エコノマイザ３２は、ケーシング２１の第１エコノマイザ３０よりも排ガス流れ方向下流側に配置されている。第２エコノマイザ３２は、複数の伝熱管５０と、伝熱管５０を繋げる接続部５２と、入口端部５４と、出口端部５６と、を有する。伝熱管５０は、排ガスの流れ方向に交差する方向が給水の流れ方向となる向きで配置されている。本実施形態の伝熱管５０は、排ガスの流れ方向に直交する方向が給水の流れ方向となる向きで配置されている。伝熱管５０は、ケーシング２１の対向する２つの面に貫通している。複数の伝熱管５０は、排ガスの流れ方向に並んで配置されている。接続部５２は、排ガスの流れ方向に隣接する伝熱管５０の端部同士を接続する。伝熱管５０は、一方の端部と、他方の端部が別の接続部と接続している。伝熱管５０の一方の端部に接続された接続部は、排ガス流れ方向下流側の伝熱管５０と接続されている。伝熱管５０の他方の端部に接続された接続部は、排ガス流れ方向上流側の伝熱管５０と接続されている。第２エコノマイザ３２は、伝熱管５０を接続部５２で接続することで、給水が流れる経路を形成する。本実施形態の接続部５２は、ケーシング２１の外側、つまり排ガスが流れる空間の外側に配置したが、ケーシング２１の内部に配置してもよい。入口端部５４は、複数の伝熱管５０のうち、排ガス流れ方向の下流側の端部、ボイラ本体１に遠い伝熱管５０と接続されている。入口端部５４は、接続部３４と伝熱管５０を接続する。出口端部５６は、複数の伝熱管５０のうち、排ガス流れ方向の上流側の端部、最もボイラ本体１から近い伝熱管５０と接続されている。出口端部５６は、給水管１２と伝熱管５０を接続する。

【0021】

接続管３４は、第１エコノマイザ３０の出口端部４６と、第２エコノマイザ３２の入口端部５４と、を接続する。

【0022】

エコノマイザユニット２０は、給水管４から第１エコノマイザ３０に給水が供給される。第１エコノマイザ３０は、入口端部４４から供給された給水が伝熱管４０を通過した後、接続部４２を通過し、排ガスの流れ方向下流の伝熱管４０に流れる。第１エコノマイザ３０は、排ガスの流れ方向に沿って流れ、出口端部４６まで移動する。エコノマイザユニット２０において、第１エコノマイザ３０の出口端部４６まで移動した給水は、接続管３４を流れ、第２エコノマイザ３２に供給される。入口端部５４から供給された給水は、伝熱管５０を通過した後、接続部５２を通過し、排ガスの流れ方向上流側の伝熱管５０に流れる。第２エコノマイザ３２は、排ガスの流れ方向とは逆方向に流れ、出口端部５６まで移動する。エコノマイザユニット２０は、出口端部５６まで移動した給水を給水管１２に供給する。エコノマイザユニット２０は、ケーシング２１の内部空間を流れる排ガスと伝熱管４０，５０を流れる給水とを熱交換させる。給水は、排ガスとの熱交換により温度上昇する。排ガスは、給水との熱交換により温度低下する。

【0023】

制御装置６０は、ボイラ１００の各部の動作を制御する。制御装置６０は、コンピュータシステムを含み、演算処理装置及び記憶装置を有する。演算処理装置は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）のようなマイクロプロセッサを含む。記憶装置は、ＲＯＭ（Read Only Memory）のような不揮発性メモリ又はＲＡＭ（Random Access Memory）のような揮発性メモリを含む。

【0024】

［効果］
以上説明したように、本実施形態によれば、第２エコノマイザ３２の排ガス流れ上流側に第１エコノマイザ３０を設け、給水タンク３から供給される給水を第１エコノマイザ３０で加熱した後、第２エコノマイザ３２で加熱する。このように、給水タンク３から供給され、加熱される前の給水を第１エコノマイザ３０で加熱することで、温度の高い排ガスで、給水を加熱することができる。これにより、エコノマイザユニット２０の中で最も温度が低い排ガスと熱交換を行う第２エコノマイザ３２に供給される給水を所定温度以上にすることができ、腐食の発生を抑制できる。

【0025】

ここで、第１エコノマイザ３０は、出口端部４６、つまり給水出口が、給水が結露点以上となる位置に設けられていることが好ましい。結露点は、例えば、５５℃である。エコノマイザユニット２０は、第２エコノマイザ３０の出口端部４６を給水が結露点以上となる位置とすることで、第２エコノマイザ３２での結露をより確実に抑制することができる。

【0026】

エコノマイザユニット２０は、接続管３４を、煙道内を流れる排ガスの流路外に設けることで、接続管３４を設置しやすくすることができる。エコノマイザユニット２０は、接続管３４の少なくとも一部を、煙道内を流れる排ガスの流路外に設けることが好ましい。

【0027】

エコノマイザユニット２０は、本実施形態のように、第２エコノマイザ３２を流れる給水が排ガスの流れ方向と逆に移動する、つまり、第２エコノマイザ３２が排ガスの流れ方向に対して対向流型であることが好ましい。これにより、第２エコノマイザ３２で給水と排ガスの熱交換を高い効率で行うことができる。

【0028】

エコノマイザユニット２０は、本実施形態のように、第１エコノマイザ３０を流れる給水が排ガスの流れ方向と同じ方向に移動する、つまり、第１エコノマイザ３０が排ガスの流れ方向に対して平行流型であることが好ましい。これにより、最も温度が高い状態の排ガスと最も温度が低い状態の給水とを熱交換させることができる。温度の低い給水が流れる伝熱管４０の周囲にある排ガスの温度を高くできることで、伝熱管４０の周りで局所的に温度が低い部分が生じる可能性も低減することができ、第１エコノマイザ３０での結露の発生をより確実に防止することができる。

【0029】

ボイラ１００は、第１エコノマイザ３０と第２エコノマイザ３２とを一体としたエコノマイザユニット２０とすることが好ましい。つまり、ボイラ１００は、本実施形態のように、接続管３４に他の部材を設けない構造とすることが好ましい。これにより、第１エコノマイザ３０で加熱した給水の温度の低下を抑制しつつ、第２エコノマイザ３２に供給することができる。これにより、エコノマイザユニット２０の腐食をより確実に防止することができる。

【0030】

ボイラ１００は、給水制御が間欠給水であり、給水の温度が低くかつ給水が停止している場合、ＩＮＶ周波数を下げた状態、つまりアイドリング状態で給水ポンプ３を稼動させることが好ましい。これにより、常時微量の水を流すことができ、第２エコノマイザ３２に加温された水を常に供給することでき、第２エコノマイザ３２で低温の水が停滞する可能性を低減することができる。

【0031】

図３は、他の実施形態に係るエコノマイザユニットの概略構成を示す模式図である。上記実施形態では、第１エコノマイザ３０を平行流型としたが、対向流型としてもよい。エコノマイザユニット２０Ａは、ボイラ本体１からの排ガスが供給される内部空間を有するケーシング２１と、ケーシング２１の内部空間に配置され、ボイラ本体１に供給される給水が流れる第１エコノマイザ３０Ａと、ケーシング２１の内部空間に配置され、ボイラ本体１に供給される給水が流れる第２エコノマイザ３２と、第１エコノマイザ３０Ａと第２エコノマイザ３２とを接続する接続管３４と、を有する。ケーシング２１と第２エコノマイザ３２と接続管３４は、エコノマイザユニット２０と同様の構成であるので説明を省略する。

【0032】

第１エコノマイザ３０Ａは、ケーシング２１の排ガス入口２１Ａに配置されている。第１エコノマイザ３０Ａは、複数の伝熱管４０と、伝熱管４０を繋げる接続部４２と、入口端部４４Ａと、出口端部４６Ａと、を有する。伝熱管４０と接続部４２は、第１エコノマイザ３０と同様の構成であるので説明を省略する。入口端部４４Ａは、複数の伝熱管４０のうち、排ガス流れ方向の下流側の端部、ボイラ本体１から最も遠い伝熱管４０と接続されている。入口端部４４Ａは、給水管４と伝熱管４０を接続する。出口端部４６Ａは、複数の伝熱管４０のうち、排ガス流れ方向の上流側の端部、ボイラ本体１に最も近い伝熱管４０と接続されている。出口端部４６Ａは、接続管３４と伝熱管４０を接続する。

【0033】

第１エコノマイザ３０Ａは、給水が排ガスの流れと逆方向に流れる対向流型としてもよい。このように、第１エコノマイザ３０Ａを対向流型とすることで、排ガスと給水との熱交換を高い効率で実行することができる。

【符号の説明】

【0034】

１…ボイラ本体、２…バーナ、３…給水タンク、４…給水管、５…給水ポンプ、６…燃料タンク、７…燃料管、８…燃料ポンプ、９…流量調整弁、１０…蒸気管、１２…給水管、２０，２０Ａ…エコノマイザユニット、２１…ケーシング、２１Ａ…排ガス入口、２１Ｂ…排ガス出口、２３…煙道、２４…煙道、２５…煙突、３０，３０Ａ…第１エコノマイザ、３２…第２エコノマイザ、３４…接続管、４０，５０…伝熱管、４２，５２…接続部、４４，４４Ａ，５４…入口端部、４６，４６Ａ，５６…出口端部、６０…制御装置、１００…ボイラ。

【図1】

【図2】

【図3】