(57)【要約】【課題】複数の垂直管における熱負荷の偏りを抑制し、流体温度のアンバランスを是正したボイラを提供する。【解決手段】ボイラは、火炉壁に囲まれた燃焼空間に燃料を噴射する複数のバーナであって、火炉壁の水平方向に複数配列されたバーナが高さ方向に所定段数配列された複数のバーナと、火炉壁を構成する高さ方向に延在する垂直管であって、バーナを迂回するための屈曲部を有する屈曲部付き垂直管、及び通常垂直管を含む垂直管群と、を備え、複数のバーナは、屈曲部付き垂直管の屈曲部の数が複数のバーナの所定段数よりも少なくなるように、火炉壁に配列されている。【選択図】  図１
2018112328.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
火炉壁に囲まれた燃焼空間に燃料を噴射する複数のバーナであって、前記火炉壁の水平方向に複数配列された前記バーナが高さ方向に所定段数配列された複数のバーナと、
前記火炉壁を構成する前記高さ方向に延在する垂直管であって、前記バーナを迂回するための屈曲部を有する屈曲部付き垂直管、及び通常垂直管を含む垂直管群と、を備え、
前記複数のバーナは、前記屈曲部付き垂直管の前記屈曲部の数が前記複数のバーナの前記所定段数よりも少なくなるように、前記火炉壁に配列されていることを特徴とするボイラ。
【請求項２】
前記複数のバーナは、前記火炉壁の前記高さ方向における所定の高さ位置に前記水平方向に複数配列された第１の水平配列バーナ群と、前記第１の水平配列バーナ群に対して前記高さ方向で隣接する高さ位置に前記水平方向に複数配列された第２の水平配列バーナ群と、を含み、
前記第１の水平配列バーナ群の前記バーナの各々における前記火炉壁の前記水平方向での位置と、前記第２の水平配列バーナ群の前記バーナの各々における前記火炉壁の前記水平方向での位置とは、互いに異なっていることを特徴とする請求項１に記載のボイラ。
【請求項３】
前記複数のバーナは、前記第２の水平配列バーナ群に対して前記高さ方向で隣接する高さ位置に前記水平方向に複数配列された第３の水平配列バーナ群、をさらに含み、
前記第１の水平配列バーナ群の前記バーナの各々における前記火炉壁の前記水平方向での位置と、前記第３の水平配列バーナ群の前記バーナの各々における前記火炉壁の前記水平方向での位置とは、互いに同じであることを特徴とする請求項２に記載のボイラ。
【請求項４】
前記複数のバーナは、前記第２の水平配列バーナ群に対して前記高さ方向で隣接する高さ位置に前記水平方向に複数配列された第３の水平配列バーナ群、をさらに含み、
前記第１の水平配列バーナ群の前記バーナの各々における前記火炉壁の前記水平方向での位置と、前記第２の水平配列バーナ群の前記バーナの各々における前記火炉壁の前記水平方向での位置と、前記第３の水平配列バーナ群の前記バーナの各々における前記火炉壁の前記水平方向での位置とは、互いに異なっていることを特徴とする請求項２に記載のボイラ。
【請求項５】
前記ボイラは、前記複数のバーナが、前記火炉壁を構成する互いに対向するボイラ前壁およびボイラ後壁にそれぞれ設けられた対向燃焼方式の貫流変圧ボイラであり、
前記ボイラ前壁に配列された複数のバーナの前記ボイラ前壁での前記高さ方向の位置と、前記ボイラ後壁に配列された複数のバーナの前記ボイラ後壁での高さ方向の位置とは、互いに同じであるとともに、
前記ボイラ前壁に配列された複数のバーナの前記ボイラ前壁での前記水平方向の位置と、前記ボイラ後壁に配列された複数のバーナの前記ボイラ後壁での前記水平方向の位置とは、互いに同じであることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のボイラ。  
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、垂直管火炉方式のボイラに関し、特に、垂直管で構成された火炉壁に設置される複数のバーナの配置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、火炉壁を複数の垂直管で構成した垂直管火炉方式のボイラが知られている（例えば、特許文献１〜３など）。垂直管火炉方式のボイラは、スパイラル火炉方式のボイラに比べて管構造が簡素であり、高メンテナンス性を有するといった特徴を有する。その反面、例えばバーナ（噴口）付近を通過する垂直管の方がバーナにより形成される火炎による熱負荷が大きいなど、ボイラが備えるバーナとの位置関係や、火炉壁に囲まれたボイラの燃焼空間における燃焼状況に応じて、複数の垂直管に対する熱負荷がそれぞれ異なる（例えば、特許文献１参照）。このため、複数の垂直管において、その各々を流れる流体の流体温度のアンバランスが生じてしまう。
【０００３】
例えば、特許文献１〜２には、垂直管の配置を変えることによって上述した課題の解決を図ることが開示されている。具体的には、特許文献１では、火炉周壁が、垂直に並設配置された複数の伝熱管（垂直管）と、これらの伝熱管を連結するメンブレンバーとを備えたメンブレンウォールであって、火炉水平断面が方形のボイラにおいて、伝熱管の水平方向ピッチを、火炉周壁の単位面積当たりの熱負荷を垂直方向に積算した熱負荷分布にほぼ反比例させて設定している。つまり、伝熱管の水平方向のピッチが火炎塊の中心から離れるにしたがい大きくなるように形成されているので、伝熱管１本当たりの受熱量を平均化でき、周壁上部での流体温度偏差を低減し、各伝熱管の熱吸収量を平均化することができるとされる。また、特許文献２では、ボイラの火炉を形成する炉壁管を曲げ加工し且つ炉壁の内外方向に位置をずらして配設することにより、バーナが配置されるバーナスロート部を開口せしめ、該バーナスロート部を複数段に形成してなるバーナスロート部の炉壁管構造であって、各段のバーナスロート部近傍に配設され且つバーナの火炎に直面する複数本の炉壁管の位置を、各段のバーナスロート部近傍において同一とならないよう炉壁の内外方向へ変化させ、各段のバーナスロート部近傍における各炉壁管の収熱量の総和がそれぞれ略均等となるよう構成している。
【０００４】
他方、特許文献３には、微粉炭の燃料を火炉（燃焼空間）に供給するバーナを火炉のボイラ前壁とボイラ後壁の垂直の水壁管に対向式となるように配置した対向燃焼方式の変圧運転を行う貫流ボイラにおいて、ボイラ水壁の熱負荷を適正に調整するために、ボイラ前壁とボイラ後壁とで互いに対向するバーナの高さが同一の段数にあるバーナ間で、それぞれ千鳥式に高さ方向にずれて配置することが開示されている。
【０００５】
また、特許文献１〜３に示されるように、ボイラは複数のバーナを備えており、これらの複数のバーナは、火炉壁において水平方向に複数配列されると共に、これら水平方向に配列された複数のバーナ（水平配列バーナ群）が高さ方向に複数段配列される。そして、複数のバーナのいずれかと重なる位置にある垂直管は、バーナと重なる部分において、バーナを迂回するように形成された屈曲部を有することによって、複数のバーナ（開口）の各々をそれぞれ塞ぐことなく、高さ方向に延在する（特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００１−２１１０５号公報
【特許文献２】特開平１０−２６３０５号公報
【特許文献３】特開２００８−１６４１８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
屈曲部を有する屈曲部付き垂直管は、バーナと重なる位置にあることによって、屈曲部を有さない垂直管（後述する通常垂直管）に比べて、屈曲部による迂回の分だけ管長さが長くなる。そして、このように管長さの違いは、上述した流体温度のアンバランスを助長する一因となる。
【０００８】
上述の事情に鑑みて、本発明の少なくとも一実施形態は、複数の垂直管における熱負荷の偏りを抑制し、流体温度のアンバランスを是正した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】
【０００９】
（１）本発明の少なくとも一実施形態に係るボイラは、
火炉壁に囲まれた燃焼空間に燃料を噴射する複数のバーナであって、前記火炉壁の水平方向に複数配列された前記バーナが高さ方向に所定段数配列された複数のバーナと、
前記火炉壁を構成する前記高さ方向に延在する垂直管であって、前記バーナを迂回するための屈曲部を有する屈曲部付き垂直管、及び通常垂直管を含む垂直管群と、を備え、
前記複数のバーナは、前記屈曲部付き垂直管の前記屈曲部の数が前記複数のバーナの前記所定段数よりも少なくなるように、前記火炉壁に配列されている。
【００１０】
通常、火炉壁において水平方向に配列された複数のバーナ（水平配列バーナ群）が高さ方向に所定の段数配列されたボイラにおいて、複数のバーナのいずれかと重なる位置にある垂直管（屈曲部付き垂直管）は、屈曲部によって複数のバーナの各々の開口をそれぞれ塞ぐことなく、高さ方向に延在する。そして、例えば、水平配列バーナ群における複数のバーナの各々の水平方向における位置（水平位置）が複数の水平配列バーナ群の間で全て一致しているような碁盤目状の配列の場合には、屈曲部付き垂直管は、複数の水平配列バーナ群の高さ方向の段数と同じ数だけ屈曲部を有する。このため、屈曲部付き垂直管と、屈曲部を有さない通常垂直管とでは、バーナとの距離の違いに起因して、その各々を流れる流体の流体温度にアンバランスがそもそも生じやすい。これに加えて、屈曲部付き垂直管は、屈曲部を有さない通常垂直管に比べて、屈曲部による迂回の分だけ管長さが長くなるため、屈曲部付き垂直管と通常垂直管とにおけるバーナとの距離の違いに起因する流体温度のアンバランスは、この管長さの違いによって助長される。
【００１１】
上記（１）の構成によれば、複数のバーナは、屈曲部付き垂直管における屈曲部の数が、複数の水平配列バーナ群が高さ方向に配列された際の段数（所定段数）よりも少なくなるように、火炉壁に配列されている。これによって、屈曲部付き垂直管と、屈曲部を有さない通常垂直管とにおける管長さの差異を小さくすることができるので、屈曲部付き垂直管および通常垂直管の熱負荷の偏りを抑制し、各々を流れる流体の流体温度のアンバランスを是正することができる。
【００１２】
（２）幾つかの実施形態では、上記（１）の構成において、
前記複数のバーナは、前記火炉壁の前記高さ方向における所定の高さ位置に前記水平方向に複数配列された第１の水平配列バーナ群と、前記第１の水平配列バーナ群に対して前記高さ方向で隣接する高さ位置に前記水平方向に複数配列された第２の水平配列バーナ群と、を含み、
前記第１の水平配列バーナ群の前記バーナの各々における前記火炉壁の前記水平方向での位置と、前記第２の水平配列バーナ群の前記バーナの各々における前記火炉壁の前記水平方向での位置とは、互いに異なっている。
【００１３】
上記（２）の構成によれば、互いに隣接する第１の水平配列バーナ群および第２の水平配列バーナ群は、第１の水平配列バーナ群に属するバーナの各々における水平位置と、第２の水平配列バーナ群に属するバーナの各々における水平位置とが互いに異なるように、互いに水平方向にずらされている。これによって、屈曲部付き垂直管が有する屈曲部の数が、水平配列バーナ群の合計の段数（所定段数）よりも少なくなるように、複数のバーナを火炉壁に配列することができる。
【００１４】
また、水平配列バーナ群が水平方向にずらされた際に、その水平配列バーナ群に属するバーナと新たに重なることになる垂直管は屈曲部付き垂直管である必要がある。つまり、水平配列バーナ群がずらされた結果、火炉壁の水平方向において屈曲部付き垂直管がより分散されるので、例えば複数のバーナが碁盤目状に火炉壁に配置されている場合に比べて、ボイラの火炉壁の全体における熱負荷の偏りを低減することもできる。
【００１５】
（３）幾つかの実施形態では、上記（２）の構成において、
前記複数のバーナは、前記第２の水平配列バーナ群に対して前記高さ方向で隣接する高さ位置に前記水平方向に複数配列された第３の水平配列バーナ群、をさらに含み、
前記第１の水平配列バーナ群の前記バーナの各々における前記火炉壁の前記水平方向での位置と、前記第３の水平配列バーナ群の前記バーナの各々における前記火炉壁の前記水平方向での位置とは、互いに同じである。
【００１６】
上記（３）の構成によれば、複数のバーナをいわゆる千鳥状（後述）などに火炉壁に配列することで、屈曲部付き垂直管における屈曲部の数が、水平配列バーナ群の合計の段数（所定段数）よりも少なくなるように、複数のバーナを火炉壁に配列することができる。
【００１７】
（４）幾つかの実施形態では、上記（２）の構成において、
前記複数のバーナは、前記第２の水平配列バーナ群に対して前記高さ方向で隣接する高さ位置に水平方向に複数配列された第３の水平配列バーナ群、をさらに含み、
前記第１の水平配列バーナ群の前記バーナの各々における前記火炉壁の前記水平方向での位置と、前記第２の水平配列バーナ群の前記バーナの各々における前記火炉壁の前記水平方向での位置と、前記第３の水平配列バーナ群の前記バーナの各々における前記火炉壁の前記水平方向での位置とは、互いに異なっている。
【００１８】
上記（４）の構成によれば、第１の水平配列バーナ群、第２の水平配列バーナ群、および第３の水平配列バーナ群といった連続する３段の水平配列バーナ群は水平方向Ｈに沿って相互にずらされている。これによって、屈曲部付き垂直管における屈曲部の数が、水平配列バーナ群の合計の段数（所定段数）よりも少なくなるように、複数のバーナを火炉壁に配列することができる。
【００１９】
（５）幾つかの実施形態では、上記（１）〜（４）の構成において、
前記ボイラは、前記複数のバーナが、前記火炉壁を構成する互いに対向するボイラ前壁およびボイラ後壁にそれぞれ設けられた対向燃焼方式の貫流変圧ボイラであり、
前記ボイラ前壁に配列された複数のバーナの前記ボイラ前壁での前記高さ方向の位置と、前記ボイラ後壁に配列された複数のバーナの前記ボイラ後壁での前記高さ方向の位置とは、互いに同じであるとともに、
前記ボイラ前壁に配列された複数のバーナの前記ボイラ前壁での前記水平方向の位置と、前記ボイラ後壁に配列された複数のバーナの前記ボイラ後壁での前記水平方向の位置とは、互いに同じである。
【００２０】
上記（５）の構成によれば、ボイラ前壁に配列された複数のバーナの各々と、ボイラ後壁に配列された複数のバーナの各々とが、それぞれ対面する対向燃焼方式の貫流変圧ボイラにおいて、屈曲部付き垂直管および通常垂直管の各々を流れる流体の流体温度のアンバランスを抑制し、ボイラにおける熱負荷分布の偏りを抑制することができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明の少なくとも一実施形態によれば、複数の垂直管における熱負荷の偏りを抑制し、流体温度のアンバランスを是正したボイラが提供される。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の一実施形態にかかるボイラを概略的に示す図である。
【図２】本発明の一実施形態にかかるボイラの火炉壁に配列された複数のバーナの配置関係を示す図であり、（ａ）は燃焼空間から見たボイラ後壁を示し、（ｂ）は燃焼空間から見たボイラ前壁を示す。
【図３Ａ】本発明の一実施形態にかかるボイラの火炉壁を構成する垂直管群を示す模式図である。
【図３Ｂ】図３Ａの垂直管群を簡略化して広範囲を示した模式図である。
【図４】本発明の他の一実施形態にかかるボイラの火炉壁を構成する垂直管群を示す模式図である。
【図５Ａ】本発明に対する参考例であり、ボイラの火炉壁を構成する垂直管群を示す模式図である。
【図５Ｂ】図５Ａの垂直管群を簡略化して広範囲を示した模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、添付図面を参照して本発明の幾つかの実施形態について説明する。ただし、実施形態として記載されている又は図面に示されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、本発明の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
例えば、「ある方向に」、「ある方向に沿って」、「平行」、「直交」、「中心」、「同心」或いは「同軸」等の相対的或いは絶対的な配置を表す表現は、厳密にそのような配置を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の角度や距離をもって相対的に変位している状態も表すものとする。
例えば、「同一」、「等しい」及び「均質」等の物事が等しい状態であることを表す表現は、厳密に等しい状態を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の差が存在している状態も表すものとする。
例えば、四角形状や円筒形状等の形状を表す表現は、幾何学的に厳密な意味での四角形状や円筒形状等の形状を表すのみならず、同じ効果が得られる範囲で、凹凸部や面取り部等を含む形状も表すものとする。
一方、一の構成要素を「備える」、「具える」、「具備する」、「含む」、又は、「有する」という表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。
【００２４】
図１は、本発明の一実施形態にかかるボイラ１を概略的に示す図である。図２は、本発明の一実施形態にかかるボイラ１の火炉壁１２に配列された複数のバーナの配置関係を示す図であり、（ａ）は燃焼空間Ｓから見たボイラ後壁１２ｒを示し、（ｂ）は燃焼空間Ｓから見たボイラ前壁１２ｆを示す。図３Ａは、本発明の一実施形態にかかるボイラ１の火炉壁１２を構成する垂直管群３を示す模式図である。図３Ｂは、図３Ａの垂直管群３を簡略化して広範囲を示した模式図である。図４は、本発明の他の一実施形態にかかるボイラ１の火炉壁１２を構成する垂直管群を示す模式図である。図５Ａは、本発明に対する参考例であり、ボイラ１の火炉壁１２を構成する垂直管群３を示す模式図である。また、図５Ｂは、図５Ａの垂直管群３を簡略化して広範囲を示した模式図である。なお、以下では、ボイラ１が立設している方向を高さ方向Ｖ、高さ方向Ｖと直角の方向を水平方向Ｈとして説明する。
【００２５】
図１〜図４に示されるように、ボイラ１は、火炉壁１２に囲まれた燃焼空間Ｓ（火炉）を備えると共に、このボイラ１の内部に形成された燃焼空間Ｓに燃料を噴射する複数のバーナ２と、火炉壁１２を構成する複数の垂直管４（伝熱管）からなる垂直管群３と、を備える。図１〜図４に示される実施形態では、ボイラ１は、複数のバーナ２が、火炉壁１２を構成する互いに対向するボイラ前壁１２ｆおよびボイラ後壁１２ｒといった火炉壁１２にそれぞれ設けられた対向燃焼方式の貫流変圧ボイラとなっている。より詳細には、ボイラ１は、平面視において四角形となる形状の燃焼空間Ｓを有しており、ボイラ前壁１２ｆと、ボイラ前壁１２ｆと対面するボイラ後壁１２ｒと、ボイラ前壁１２ｆおよびボイラ後壁１２ｒの水平方向の両側をそれぞれ接続する２つのボイラ側壁１２ｓで囲まれることによって、燃焼空間Ｓが形成されている。そして、ボイラ前壁１２ｆおよびボイラ後壁１２ｒの各々には、それぞれ複数のバーナ２が設置されており、複数のバーナ２の各々から噴射した燃料を燃焼空間Ｓにおいて燃焼させて、その熱によって、垂直管４などを流れる流体を加熱するように構成されている。
【００２６】
これらの複数のバーナ２は、図１〜図４に示されるように、ボイラ前壁１２ｆおよびボイラ後壁１２ｒの各々において、水平方向Ｈに沿って複数配列されると共に、この水平方向に配列された複数のバーナ２を水平配列バーナ群Ｇｈと呼ぶとすると、この水平配列バーナ群Ｇｈが高さ方向Ｖに複数段配列されてなる。幾つかの実施形態では、図１〜図４に示されるように、複数の水平配列バーナ群Ｇｈの各々に属するバーナ２の数は同じとなっている。よって、各々の水平配列バーナ群Ｇｈの数をｍｈとした場合、ボイラ１は、ｍｈ×Ｎ×２＝ｎｖ（Ｎは、水平配列バーナ群Ｇｈの段数、×２は、ボイラ前壁１２ｆおよびボイラ後壁１２ｒ）の数のバーナ２を備える。さらに、複数の水平配列バーナ群Ｇｈの各々において、バーナ２は等間隔で配列されていると共に、複数の水平配列バーナ群Ｇｈの間におけるバーナ２の配列間隔も等しい。
【００２７】
ただし、本発明は上記の実施形態には限定されず、他の幾つかの実施形態では、複数の水平配列バーナ群Ｇｈの各々に属するバーナ２の数は少なくとも１つの水平配列バーナ群Ｇｈで異なっていても良い。その他の幾つかの実施形態では、複数の水平配列バーナ群Ｇｈの各々において、バーナ２は等間隔で配列されていなくても良いし、複数の水平配列バーナ群Ｇｈの間でバーナ２の配列間隔は異なっていても良い。
【００２８】
図１〜図４に示される実施形態では、上述したボイラ前壁１２ｆおよびボイラ後壁１２ｒの各々におけるバーナ２の数は同数となっている。具体的には、水平配列バーナ群Ｇｈに含まれるバーナ２の数は合計で４（２ａ〜２ｄ）であり、この水平配列バーナ群Ｇｈが、高さ方向Ｖに沿って合計で４段（Ｇｈａ〜Ｇｈｄ）配列されている。この際、図１〜図４に示される実施形態のボイラ１は上述したように対向燃焼方式であり、ボイラ前壁１２ｆに設置された複数のバーナ２の各々は、ボイラ後壁１２ｒに設置された複数のバーナ２のうちの１つと、各々の火炉壁１２（１２ｆ、１２ｒ）における高さ方向Ｖでの位置および水平方向Ｈでの位置がそれぞれ一致するように配置されている。例えば、図２に例示されるように、ボイラ前壁１２ｆにおけるバーナ２ａ（噴口）とボイラ後壁１２ｒにおけるバーナ２ａ（噴口）とが互いに対向するといったように、同一符号のバーナ２同士が対向した対向燃焼方式となっている。
【００２９】
そして、これらの複数のバーナ２の各々への燃料の供給は、固体燃料（例えば石炭など）を粉砕して微粉炭等の微粉燃料を生成するミル装置６（微粉炭機）を介して行われるように構成されており、複数のバーナ２の各々とミル装置６とは燃料供給管２５によって接続されている。より詳細には、ミル装置６において生成された微粉炭などの微粉燃料は、ミル装置６に供給された一次空気によって燃料供給管２５内を搬送されることによって、複数のバーナ２の各々に供給される。図１〜図４に示される実施形態では、ボイラ１は、複数のミル装置６に接続されており、その各々のミル装置６が生成した微粉燃料は、ボイラ前壁１２ｆ側のバーナ２に接続された前壁側燃料供給管２５ｆ、および、ボイラ後壁１２ｒ側のバーナ２に接続された後壁側燃料供給管２５ｒにそれぞれ振り分けられて搬送されるようになっている。
【００３０】
また、複数のミル装置６の各々は、ボイラ前壁１２ｆおよびボイラ後壁１２ｒにおける同じ高さ位置（高さ方向Ｖで同じ位置）にある水平配列バーナ群Ｇｈ毎に接続されている。つまり、図１〜図４に示される実施形態では、水平配列バーナ群Ｇｈは合計で４段であるためミル装置６は合計で４台存在し、これら複数の各段に対してそれぞれ１台のミル装置６が用意されている。この構成によれば、例えばメンテナンス等により一台のミル装置６が停止された場合には、ボイラ前壁１２ｆおよびボイラ後壁１２ｒにおける同じ高さ位置にある水平配列バーナ群Ｇｈからの燃料噴射が停止されることになるため、ミル装置６が稼働している他の水平配列バーナ群Ｇｈによる対向燃焼が維持されることになる。
【００３１】
次に、垂直管群３について説明すると、図３Ａ〜図３Ｂに示されるように、垂直管群３は、各々が高さ方向Ｖに延在する垂直管４の複数からなり、火炉壁１２を構成する。そして、上述したように、火炉壁１２には、複数のバーナ２が、ボイラ１の燃焼空間Ｓに燃料を噴射可能なように各々のバーナ２（噴口）が燃焼空間Ｓに面した状態で設置される。このため、垂直管群３を構成する垂直管４のうち、バーナ２と重なる位置にある垂直管４は、このバーナ２を迂回するための屈曲部４２を有する屈曲部付き垂直管４１となる。また、バーナ２と重なる位置にない場合には垂直管４は屈曲部４２を有する必要がなく、そのような位置にある垂直管４は、屈曲部４２を有さない通常の垂直管（以下、通常垂直管４３という。）となる。つまり、垂直管群３には、複数の屈曲部付き垂直管４１、および、複数の通常垂直管４３の２種類の垂直管４が存在する。なお、図３Ａは、火炉壁１２のうちの複数のバーナ２の一部が設置された部分を示す図であり、図３Ｂは、図３Ａに示されるような垂直管４をより単純化して、複数のバーナ２の全てが入るような範囲を示した図となる。つまり、図３Ｂでは、屈曲部４２の屈曲を一部省略して片側だけ示すと共に、通常垂直管４３の全部が省略されると共に、屈曲部付き垂直管４１についても、代表的なもの８本のみが記載され、残りの屈曲部付き垂直管４１は全て省略されている。
【００３２】
そして、屈曲部付き垂直管４１は、バーナ２を迂回するための屈曲部４２を有することによって、屈曲部４２を有さない通常垂直管４３に比べて、屈曲部４２による迂回の分だけ管長さが長くなる。例えば、屈曲部４２によって、屈曲部４２がないものよりも管長さがαだけ長くなるとすると、α×ｎ（ｎ：屈曲部４２の数）だけ、屈曲部付き垂直管４１の管長さは、通常垂直管４３の管長さよりも長くなる。そして、このような管長さの違いは、各々の垂直管４（４１、４３）を流れる流体温度のアンバランスを助長する一因となる。よって、本発明者らは、屈曲部付き垂直管４１と通常垂直管４３との管長さの違いを是正することで、流体温度のアンバランスを抑制する手法を考えた。具体的には、図３Ａ〜図３Ｂに示されるように、屈曲部付き垂直管４１の屈曲部４２の数が、複数のバーナ２の所定段数（水平配列バーナ群Ｇｈの段数Ｎ）よりも少なくなるように、複数のバーナ２を火炉壁１２に配列することにより、屈曲部付き垂直管４１と通常垂直管４３との管長さの違いを是正することを、本発明者らは考えた。
【００３３】
具体的には、例えば、図３Ａ〜図４に示されるように、複数段ある水平配列バーナ群Ｇｈのうちの、少なくとも１段の水平配列バーナ群Ｇｈに属するバーナ２の水平方向Ｈにおける位置が、他の水平配列バーナ群Ｇｈに属するバーナ２の中心の水平方向Ｈにおける位置と完全に異なるように、複数のバーナ２を火炉壁１２に配列する（後述）。これによって、屈曲部付き垂直管４１の屈曲部４２の数が、水平配列バーナ群Ｇｈの段数Ｎよりも少なくすることができる。
【００３４】
このように複数のバーナ２を配置した結果、図３Ａ〜図３Ｂに示される実施形態では、複数の屈曲部付き垂直管４１の各々が有する屈曲部４２の数は、それぞれ２となっている。つまり、屈曲部付き垂直管４１の管長さと通常垂直管４３との管長さの差は２つの屈曲部４２の分となり、屈曲部付き垂直管４１は、通常垂直管４３よりもα×２だけ長い。他方、図４に示される実施形態では、複数の屈曲部付き垂直管４１の各々が有する屈曲部４２の数は１または２となっている。つまり、屈曲部付き垂直管４１の管長さと通常垂直管４３との管長さの差は、最大で２つの屈曲部４２の分となり、屈曲部付き垂直管４１は、通常垂直管４３よりも最大でα×２だけ長い。
【００３５】
これに対して、参考例として示す図５Ａ〜図５Ｂでは、例えば、水平配列バーナ群Ｇｈにおける複数のバーナ２の各々の水平方向における位置（水平位置）が複数の水平配列バーナ群Ｇｈの間で全て一致しており、複数のバーナ２は火炉壁１２に碁盤目状に配列されている。この場合には、屈曲部付き垂直管４１は、複数の水平配列バーナ群Ｇｈの高さ方向Ｖの段数と同じ数だけ屈曲部４２を有する。つまり、図５Ａ〜図５Ｂでは、水平配列バーナ群Ｇｈの段数は４段であり、複数の屈曲部付き垂直管４１の各々は、全て、４つの屈曲部４２を有している。よって、図５Ａ〜図５Ｂでは、屈曲部付き垂直管４１の管長さと通常垂直管４３との管長さの差は４つの屈曲部４２の分となり、屈曲部付き垂直管４１は、通常垂直管４３よりもα×４だけ長い。
したがって、本発明（図３Ａ〜図３Ｂ）では、参考例（図５Ａ〜図５Ｂ）よりも、屈曲部付き垂直管４１の管長さと通常垂直管４３の管長さとの差を短くすることができている。
【００３６】
上記の構成によれば、複数のバーナ２は、屈曲部付き垂直管４１における屈曲部４２の数が、複数の水平配列バーナ群Ｇｈが高さ方向Ｖに配列された際の段数Ｎ（所定段数）よりも少なくなるように、火炉壁１２に配列されている。これによって、屈曲部付き垂直管４１と、屈曲部４２を有さない通常垂直管４３とにおける管長さの差異を小さくすることができるので、屈曲部付き垂直管４１および通常垂直管４３の熱負荷の偏りを抑制し、各々を流れる流体の流体温度のアンバランスを是正することができる。
【００３７】
次に、上述した複数のバーナ２の配列について、より具体的に説明する。
幾つかの実施形態では、図３Ａ〜図３Ｂに示されるように、複数のバーナ２は、火炉壁１２の高さ方向Ｖにおける所定の高さ位置に水平方向Ｈに複数配列された第１の水平配列バーナ群Ｇｈ１と、第１の水平配列バーナ群に対して高さ方向Ｖで隣接する高さ位置に水平方向Ｈに複数配列された第２の水平配列バーナ群Ｇｈ２と、を含んでいる。そして、第１の水平配列バーナ群Ｇｈ１のバーナ２の各々における火炉壁１２の水平方向Ｈでの位置と、第２の水平配列バーナ群Ｇｈ２のバーナ２の各々における火炉壁１２の水平方向Ｈでの位置とは、互いに異なっている。
【００３８】
図３Ａ〜図３Ｂに示される実施形態では、上記の第１の水平配列バーナ群Ｇｈ１は、第１段目水平配列バーナ群Ｇｈａ〜第４段目水平配列バーナ群Ｇｈｄのいずれかとなる。例えば、第１の水平配列バーナ群Ｇｈ１が第１段目水平配列バーナ群Ｇｈａの場合で説明すると、上記の第２の水平配列バーナ群Ｇｈ２は、高さ方向Ｖで１つ上に位置する第２段目水平配列バーナ群Ｇｈｂになる。そして、図３Ｂに示されるように、第２段目水平配列バーナ群Ｇｈｂ（第２の水平配列バーナ群Ｇｈ２）は、これに属する互いに隣接するバーナ２の間の距離Ｗａを変えずに、第１段目水平配列バーナ群Ｇｈａ（第１の水平配列バーナ群Ｇｈ１）に対して、全体的に水平方向Ｈに距離Ｗ１だけずらされている。例えば、上記の距離Ｗ１は、第１段目水平配列バーナ群Ｇｈａにおいて互いに隣接する２つのバーナ２（噴口）の距離Ｗａの半分であっても良い（Ｗ１＝Ｗａ／２）。これによって、第１段目水平配列バーナ群Ｇｈａのバーナ２の各々における火炉壁１２の水平方向Ｈでの位置と、第２段目水平配列バーナ群Ｇｈｂあるいは第２段目水平配列バーナ群Ｇｈｂのバーナ２の各々における火炉壁１２の水平方向Ｈでの位置とは、互いに異なっている。
【００３９】
上記の構成によれば、互いに隣接する第１の水平配列バーナ群Ｇｈ１および第２の水平配列バーナ群Ｇｈ２は、第１の水平配列バーナ群Ｇｈ１に属するバーナ２の各々における水平位置と、第２の水平配列バーナ群Ｇｈ２に属するバーナ２の各々における水平位置とが互いに異なるように、互いに水平方向にずらされている。これによって、屈曲部付き垂直管４１の有する屈曲部４２の数が、水平配列バーナ群Ｇｈの合計の段数Ｎ（所定段数）よりも少なくなるように、複数のバーナを火炉壁に配列することができる。
また、水平配列バーナ群Ｇｈが水平方向Ｈにずらされた際に、その水平配列バーナ群Ｇｈに属するバーナ２と新たに重なることになる垂直管４は屈曲部付き垂直管４１である必要がある。つまり、水平配列バーナ群Ｇｈがずらされた結果、火炉壁１２の水平方向Ｈにおいて屈曲部付き垂直管４１がより分散されるので、例えば複数のバーナ２が碁盤目状に火炉壁１２に配置されている場合に比べて、ボイラ１の火炉壁１２の全体における熱負荷の偏りを低減することもできる。
【００４０】
上述した実施形態において、幾つかの実施形態では、図３Ａ〜図３Ｂに示されるように、複数のバーナ２は、第２の水平配列バーナ群Ｇｈ２に対して、高さ方向Ｖで隣接する高さ位置に水平方向Ｈに複数配列された第３の水平配列バーナ群Ｇｈ３、をさらに含む。そして、第１の水平配列バーナ群Ｇｈ１のバーナ２の各々における火炉壁１２の水平方向Ｈでの位置と、第３の水平配列バーナ群Ｇｈ３のバーナ２の各々における火炉壁１２の水平方向Ｈでの位置とは、互いに同じであっても良い（図３Ａ〜図３Ｂ参照）。
【００４１】
上述したのと同様に、第１の水平配列バーナ群Ｇｈ１が第１段目水平配列バーナ群Ｇｈａの場合で説明すると、第２の水平配列バーナ群Ｇｈ２は第２段目水平配列バーナ群Ｇｈｂであり、第３の水平配列バーナ群Ｇｈ３は、高さ方向Ｖにおいて、第１段目水平配列バーナ群Ｇｈａの反対側で第２段目水平配列バーナ群Ｇｈｂに隣接する第３段目水平配列バーナ群Ｇｈｃとなる。そして、図３Ａ〜図３Ｂに示されるように、第３段目水平配列バーナ群Ｇｈｃは、第２段目水平配列バーナ群Ｇｈｂとは距離Ｗ１だけずれている一方で、第１段目水平配列バーナ群Ｇｈａとは同じ位置にある。また、第４段目水平配列バーナ群Ｇｈｄは、第３段目水平配列バーナ群Ｇｈｃとは距離Ｗ１だけずれている一方で、第２段目水平配列バーナ群Ｇｈｂとは同じ位置にある。つまり、図３Ａ〜図３Ｂに示され実施形態では、一段飛ばしの関係にある水平配列バーナ群Ｇｈ同士は相互に同じ位置にあり、隣接関係にある水平配列バーナ群Ｇｈ同士は一方から他方が水平方向Ｈで同じ距離だけずらされており、複数のバーナ２は、ボイラ前壁１２ｆあるいはボイラ後壁１２ｒといった単位で、いわゆる千鳥状に配列されている。
【００４２】
より詳細には、図３Ａ〜図３Ｂに示される実施形態では、高さ方向Ｖにおける下から１段目にある第１段目水平配列バーナ群Ｇｈａに属するバーナ２の各々の水平方向Ｈにおける位置と、下から３段目にある第３段目水平配列バーナ群Ｇｈｃに属するバーナ２の各々の水平方向Ｈにおける位置と、は互いに一致している。同様に、下から２段目にある第２段目水平配列バーナ群Ｇｈｂに属するバーナ２の各々の水平方向Ｈにおける位置と、下から４段目にある第４段目水平配列バーナ群Ｇｈｄに属するバーナ２の各々の水平方向Ｈにおける位置と、は互いに一致している。換言すれば、一方の水平配列バーナ群Ｇｈの各々のバーナ２の中心を通るように、高さ方向Ｖに沿って引いた直線Ｌｃ上に、他方の水平配列バーナ群Ｇｈの各々のバーナ２の中心が位置している（図３Ｂ参照）。
【００４３】
他方、第１段目水平配列バーナ群Ｇｈａあるいは第３段目水平配列バーナ群Ｇｈｃに属するバーナ２の各々の水平方向Ｈにおける位置と、第２段目水平配列バーナ群Ｇｈｂあるいは第４段目水平配列バーナ群Ｇｈｄに属するバーナ２の各々の水平方向Ｈにおける位置と、は互いに異なっている。換言すれば、第１段目水平配列バーナ群Ｇｈａおよび第３段目水平配列バーナ群Ｇｈｃに属するバーナ２の各々の両端をそれぞれ通る高さ方向Ｖに沿った直線Ｌｒおよび直線Ｌｌは、その各々がそれぞれ隣接する第２段目水平配列バーナ群Ｇｈｂあるいは第４段目水平配列バーナ群Ｇｈｄに属するバーナ２（噴口）を通過しない（図３Ｂ参照）。なお、図３Ｂでは、上記の直線Ｌｃ、直線Ｌｒ、直線Ｌｌは、第１段目水平配列バーナ群Ｇｈａあるいは第３段目水平配列バーナ群Ｇｈｃに属するバーナ２に基づいて引いている。
【００４４】
上記の構成によれば、複数のバーナ２をいわゆる千鳥状に火炉壁１２に配列することで、屈曲部付き垂直管４１における屈曲部４２の数が、水平配列バーナ群Ｇｈの合計の段数（所定段数）よりも少なくなるように、複数のバーナ２を火炉壁１２に配列することができる。
【００４５】
他の幾つかの実施形態では、図４に示されるように、第１の水平配列バーナ群Ｇｈ１のバーナ２の各々における火炉壁１２の水平方向Ｈでの位置と、第２の水平配列バーナ群Ｇｈ２のバーナ２の各々における火炉壁１２の水平方向Ｈでの位置と、第３の水平配列バーナ群Ｇｈ３のバーナ２の各々における火炉壁１２の水平方向Ｈでの位置とは、互いに異なっていっても良い（図４参照）。
【００４６】
上述したように、第１の水平配列バーナ群Ｇｈ１が第１段目水平配列バーナ群Ｇｈａの場合で説明すると、第２の水平配列バーナ群Ｇｈ２は第２段目水平配列バーナ群Ｇｈｂであり、第３の水平配列バーナ群Ｇｈ３は、高さ方向Ｖにおいて、第１段目水平配列バーナ群Ｇｈａの反対側で第２段目水平配列バーナ群Ｇｈｂに隣接する第３段目水平配列バーナ群Ｇｈｃとなる。そして、図４に示されるように、第２段目水平配列バーナ群Ｇｈｂは、第１段目水平配列バーナ群Ｇｈａとは距離Ｗ２（例えば、Ｗ２＝Ｗａ／３など）だけ水平方向Ｈにずらされている。また、第３段目水平配列バーナ群Ｇｈｃは、第１段目水平配列バーナ群Ｇｈａとは距離Ｗ３（例えば、Ｗ３＝Ｗ２×２など）だけ水平方向Ｈにずらされている。換言すれば、第３段目水平配列バーナ群Ｇｈｃは、第２段目水平配列バーナ群Ｇｈｂとは距離Ｗ２（例えば、Ｗ２＝Ｗａ／３など）だけ水平方向Ｈにずらされている。なお、距離Ｗ３は距離Ｗ２と同じであっても良いし、異なっていても良い（Ｗ２＝Ｗ３またはＷ２≠Ｗ３）。
【００４７】
より詳細には、図４に示される実施形態では、高さ方向Ｖにおける下から１段目にある第１段目水平配列バーナ群Ｇｈａに属するバーナ２の各々の水平方向Ｈにおける位置と、下から４段目にある第４段目水平配列バーナ群Ｇｈｄに属するバーナ２の各々の水平方向Ｈにおける位置と、は互いに一致している。換言すれば、一方の水平配列バーナ群Ｇｈの各々のバーナ２の中心を通るように、高さ方向Ｖに沿って引いた直線Ｌｃ上に、他方の水平配列バーナ群Ｇｈの各々のバーナ２の中心が位置している（図４参照）。
【００４８】
他方、第１段目水平配列バーナ群Ｇｈａあるいは第４段目水平配列バーナ群Ｇｈｄに属するバーナ２の各々の水平方向Ｈにおける位置と、第２段目水平配列バーナ群Ｇｈｂあるいは第３段目水平配列バーナ群Ｇｈｃに属するバーナ２の各々の水平方向Ｈにおける位置と、は互いに異なっている。換言すれば、第１段目水平配列バーナ群Ｇｈａおよび第４段目水平配列バーナ群Ｇｈｄに属するバーナ２の各々の両端をそれぞれ通る高さ方向Ｖに沿った直線Ｌｒおよび直線Ｌｌは、その各々がそれぞれ隣接する第３段目水平配列バーナ群Ｇｈｃあるいは第４段目水平配列バーナ群Ｇｈｄに属するバーナ２（噴口）を通過しない（図３Ｂ参照）。なお、図４では、上記の直線Ｌｃ、直線Ｌｒ、直線Ｌｌは、第１段目水平配列バーナ群Ｇｈａあるいは第４段目水平配列バーナ群Ｇｈｄに属するバーナ２に基づいて引いている。
【００４９】
上記の構成によれば、第１の水平配列バーナ群Ｇｈ１、第２の水平配列バーナ群Ｇｈ２、および第３の水平配列バーナ群Ｇｈ３といった連続する３段の水平配列バーナ群Ｇｈは水平方向Ｈに沿って相互にずらされている。これによって、屈曲部付き垂直管４１における屈曲部４２の数が、水平配列バーナ群Ｇｈの合計の段数（所定段数）よりも少なくなるように、複数のバーナ２を火炉壁１２に配列することができる。
【００５０】
その他の幾つかの実施形態では、例えば、第１段目水平配列バーナ群Ｇｈａと第２段目水平配列バーナ群Ｇｈｂに属するバーナ２の水平方向Ｈにおける位置は互いに一致し、同様に、第３段目水平配列バーナ群Ｇｈｃと第４段目水平配列バーナ群Ｇｈｄに属するバーナ２の水平方向Ｈにおける位置は互い一致すると共に、第１段目水平配列バーナ群Ｇｈａ（第２段目水平配列バーナ群Ｇｈｂ）に属するバーナ２の水平方向Ｈにおける位置と、第３段目水平配列バーナ群Ｇｈｃ（第４段目水平配列バーナ群Ｇｈｄ）に属するバーナ２の水平方向Ｈにおける位置と、が異なっていても良い。
例えば、第１段目水平配列バーナ群Ｇｈａと第２段目水平配列バーナ群Ｇｈｂと第３段目水平配列バーナ群Ｇｈｃとに属するバーナ２の水平方向Ｈにおける位置は互いに一致する一方で、これらと、第４段目水平配列バーナ群Ｇｈｄに属するバーナ２の中心の水平方向Ｈにおける位置とが異なっていても良い。
つまり、必ずしも、隣接する水平配列バーナ群Ｇｈの間で、各々に属するバーナ２の水平方向Ｈでの位置が異なっていなくても良い。
【００５１】
なお、上述した図３Ａ〜図４に示される実施形態では、紙面の右方向に水平配列バーナ群Ｇｈを水平方向Ｈに沿ってずらしているが、紙面の左方向に水平配列バーナ群Ｇｈを水平方向Ｈに沿ってずらしても良い。また、図３Ａ〜図４に示される実施形態のように、複数の水平配列バーナ群Ｇｈを水平方向Ｈに沿ってずらす場合には、全て一方方向にずらさずに、一方は紙面の右方向、他方は紙面の左方向というように、異なる方向にずらしても良い。例えば、図４に示される実施形態では、第２段目水平配列バーナ群Ｇｈｂを紙面の右方向に距離Ｗ２だけずらす一方で、第３段目水平配列バーナ群Ｇｈｃを紙面の左方向に距離Ｗ２だけずらしても良い。
【００５２】
また、幾つかの実施形態では、図３Ａ〜図３Ｂに示されるように、複数のバーナ２は、屈曲部付き垂直管４１の屈曲部４２の数が全て同じとなるように、火炉壁１２に配列されている。図３Ａ〜図３Ｂに示される実施形態では、上述したように、複数の屈曲部付き垂直管４１の各々において屈曲部４２の数は２で統一されている。他の幾つかの実施形態では、水平配列バーナ群の段数Ｎ（上記の所定段数）を２としても良く、複数の屈曲部付き垂直管４１の各々において屈曲部４２の数を１で統一することができる。これによって、複数の屈曲部付き垂直管４１における管長さを統一することができる。
【００５３】
本発明は上述した実施形態に限定されることはなく、上述した実施形態に変形を加えた形態や、これらの形態を適宜組み合わせた形態も含む。
【符号の説明】
【００５４】
１        ボイラ
Ｓ        ボイラの燃焼空間
１２      火炉壁
１２ｆ    ボイラ前壁
１２ｒ    ボイラ後壁
１２ｓ    ボイラ側壁
２        バーナ（噴口）
２５      燃料供給管
２５ｆ    前壁側燃料供給管
２５ｒ    後壁側燃料供給管
３        垂直管群
４        垂直管
４１      屈曲部付き垂直管
４２      屈曲部
４３      通常垂直管
６        ミル装置
Ｇｈ      水平配列バーナ群
Ｇｈ１    第１の水平配列バーナ群
Ｇｈ２    第２の水平配列バーナ群
Ｇｈ３    第３の水平配列バーナ群
Ｇｈａ    第１段目水平配列バーナ群
Ｇｈｂ    第２段目水平配列バーナ群
Ｇｈｃ    第３段目水平配列バーナ群
Ｇｈｄ    第４段目水平配列バーナ群
Ｈ        水平方向
Ｖ        高さ方向
Ｗａ      水平方向で隣接するバーナ（噴口）の距離
Ｗ        距離
Ｌｃ      バーナの中心を通る高さ方向に沿った直線
Ｌｒ      バーナの右端を通る高さ方向に沿った直線
Ｌｌ      バーナの左端を通る高さ方向に沿った直線
【図１】
2018112328.tif 000003
【図２】
2018112328.tif 000004
【図３Ａ】
2018112328.tif 000005
【図３Ｂ】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
2018112328.tif 000009