(57)【要約】 【課題】ボイラからの排ガスで給水を予熱する給水予熱装置７の熱吸収量を増加させる。【解決手段】燃焼ガスによってボイラ水を加熱するボイラ１本体と、ボイラから排出される排ガスを通す排ガス通路２を持ち、排ガス通路の途中に給水予熱装置７を設置している給水予熱装置を持ったボイラであって、給水予熱装置内には端部を連結した伝熱管３を設置し、連結した伝熱管の一端を給水入口伝熱管６として給水入口伝熱管から予熱前のボイラ給水を導入し、伝熱管周囲に流す排ガスによって伝熱管内のボイラ給水を予熱するようにしている給水予熱装置を持ったボイラにおいて、前記給水入口伝熱管６は伝熱管群の排ガス流最下流部に設置するとともに、排ガス流最下流部に設けている伝熱管の排ガス流下流側に、排ガス通路内の一部を遮蔽する遮蔽板１２を設けるが、前記給水入口伝熱管の排ガス流下流側は遮蔽せずに開口する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃焼ガスの熱によってボイラ水を加熱するボイラ本体と、ボイラから排出される排ガスを通す排ガス通路を持ち、排ガス通路の途中に給水予熱装置を設置している給水予熱装置を持ったボイラであって、給水予熱装置内には多数の伝熱管を設置し、伝熱管は隣り合う伝熱管端部を連結しておき、連結した伝熱管の一端を給水入口伝熱管として給水入口伝熱管から予熱前のボイラ給水を導入し、伝熱管周囲に流す排ガスによって伝熱管内のボイラ給水を予熱するようにしている給水予熱装置を持ったボイラにおいて、前記給水入口伝熱管は伝熱管群の排ガス流最下流部に設置するとともに、排ガス流最下流部に設けている伝熱管の排ガス流下流側に、排ガス通路内の一部を遮蔽する遮蔽板を設けるが、前記給水入口伝熱管の排ガス流下流側は遮蔽せずに開口するようにしていることを特徴とする給水予熱装置を持ったボイラ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃焼排ガスの熱を利用して給水の予熱を行う給水予熱装置を持ったボイラに関するものである。 
【背景技術】
【０００２】
特開２０１３−１０８６４３号公報に記載があるように、ボイラから排出する燃焼排ガスを通す排ガス通路に給水予熱装置を設け、燃焼排ガスによってボイラ給水を予熱することが広く行われている。排出する排ガスを利用してボイラ給水を予熱することで、ボイラの効率を向上させることができる。給水予熱装置では、排ガス通路内の燃焼排ガスと、排ガス通路内に設けた伝熱管内を流れるボイラ給水との間で熱交換を行っており、伝熱管が燃焼排ガスから吸収する熱量が多くなるほど給水の温度を上昇させることができ、ボイラの効率は向上する。
【０００３】
特開２０１３−１０８６４３号公報では、給水予熱装置はボイラと横並びに設置しており、ボイラから排出される排ガスは給水予熱装置の側面から給水予熱装置内へ入るようにしている。この給水予熱装置は、図４に記載しているように側面に排ガス入口８を設け、給水予熱装置７の内の排ガス流路には多数の伝熱管を設置している。伝熱管は内部にボイラ給水を通すものであり、排ガス通路内を流れる排ガス流に対して交差する方向に設置しておき、伝熱管周囲に流れる排ガスと伝熱管内を流れるボイラ給水の間で熱交換を行う。
【０００４】
伝熱管は隣り合う伝熱管の端部を連結することで、排ガス通路内をボイラ給水が蛇行して流れる長い流路を形成するようにしており、ボイラ給水は最下段に設置している給水入口伝熱管から入り、蛇行しながら上段の伝熱管へと流れて最上段の伝熱管から取り出され、予熱されたボイラ給水がボイラ内へ送られる。給水予熱装置内での給水経路は並列な複数の経路とする場合もあり、その場合には給水配管は給水予熱装置に入る手前で分岐し、給水予熱装置から出た直後で合流させる。
【０００５】
給水予熱装置７でボイラ水の予熱を行った排ガスは、最終的には煙突から戸外へ排出するため、給水予熱装置の排ガス出口９は給水予熱装置の上部に設けている。排ガス入口８は給水予熱装置側面ではあるが、側面でも上方部分に設けているため、排ガス入口と排ガス出口のいずれもが給水予熱装置の上部に設けている。この場合、排ガス入口８から排ガス出口９へ排ガスが直接流れると給水予熱装置７での熱回収が十分に行えないため、給水予熱装置内部では排ガス入口側と排ガス出口側を隔てる仕切板４を設けており、排ガス流は仕切板４の下方をくぐるようにしている。給水予熱装置７の内部は仕切板４で分割することで、排ガス入口８側の排ガス流下降流路１０と、排ガス出口９側の排ガス流上昇流路１１を設けており、排ガス入口８から入った排ガス流は、排ガス流下降流路１０内を下向きに流れた後に仕切板４の下方を通り、排ガス流上昇流路１１内を上向きに流れて排ガス出口９から排出するようにしている。給水予熱装置の伝熱管３は、排ガス流が下向きに流れる排ガス流下降流路１０に設けておき、下向きに流れる排ガスによって伝熱管を加熱する。
【０００６】
給水予熱装置内では、排ガスとボイラ給水の間で熱交換を行うことで、排ガス温度は低下し、ボイラ給水温度は上昇していく。排ガスからボイラ給水へ伝熱は、排ガス温度がボイラ給水温度よりも高くて温度差が大きい場合により大きくなる。排ガス流は上から下へ、ボイラ給水は蛇行しながら下段から上段へ流すことで、両者の流れ方向は向き合うようにしておき、温度の低下した排ガスでも、より温度の低いボイラ給水の加熱を行わせるようにしておくことで、より多くの熱をボイラ給水に伝えることができる。
【０００７】
また、この排ガス流下降流路１０での排ガス流は、伝熱管３を加熱することで温度が低下し、排ガスは温度が低下することでボリュームが低下していく。排ガス流路の断面積が同一であれば、排ガスボリュームの低下に応じて排ガスの流速が低下し、排ガスからボイラ給水への伝熱効率が低下していくことになっていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０１３−１０８６４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明が解決しようとする課題は、ボイラからの排ガスを通す排ガス流路内に伝熱管を設置しておいてボイラ給水を予熱する給水予熱装置を持ったボイラにおいて、ボイラ給水の熱吸収量を増加させることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
請求項１に記載の発明は、燃焼ガスの熱によってボイラ水を加熱するボイラ本体と、ボイラから排出される排ガスを通す排ガス通路を持ち、排ガス通路の途中に給水予熱装置を設置している給水予熱装置を持ったボイラであって、給水予熱装置内には多数の伝熱管を設置し、伝熱管は隣り合う伝熱管端部を連結しておき、連結した伝熱管の一端を給水入口伝熱管として給水入口伝熱管から予熱前のボイラ給水を導入し、伝熱管周囲に流す排ガスによって伝熱管内のボイラ給水を予熱するようにしている給水予熱装置を持ったボイラにおいて、前記給水入口伝熱管は伝熱管群の排ガス流最下流部に設置するとともに、排ガス流最下流部に設けている伝熱管の排ガス流下流側に、排ガス通路内の一部を遮蔽する遮蔽板を設けるが、前記給水入口伝熱管の排ガス流下流側は遮蔽せずに開口するようにしている
ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明を実施することによって、給水予熱装置でのボイラ給水の熱吸収量を増加させることができ、結果としてボイラ効率を高めることができる。 
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一実施例の給水予熱装置フロー図
【図２】本発明の一実施例の給水予熱装置伝熱管部分を抜き出した斜視図
【図３】本発明の他の一実施例の給水予熱装置フロー図
【図４】従来の給水予熱装置フロー図
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明の一実施例を図面を用いて説明する。図１は本発明を実施している給水予熱装置のフロー図、図２は本発明の一実施例の給水予熱装置伝熱管部分を抜き出した斜視図である。ボイラ１で発生した燃焼排ガスは、排ガス通路２を通して戸外へ排出するものであるが、排ガス通路２途中に給水予熱装置７を設けており、排ガスは給水予熱装置７を通した後に戸外へ排出する。給水予熱装置７は略直方体の形状をしており、側面に排ガス入口８、上面に排ガス出口９を設けている。排ガス通路２を通して送られてきた排ガスは、側面の排ガス入口８から給水予熱装置７内に入り、給水予熱装置７の内部を通過した後に上面の排ガス出口９から排出する。
【００１４】
給水予熱装置内には、内部を排ガス入口８側と排ガス出口９側に分割する仕切板４を設置しておく。仕切板４は、上端側と左右の端部では給水予熱装置の排ガス流路壁面とつながり、下端側では給水予熱装置底面との間に隔たりを持ったものとしており、給水予熱装置内は仕切板４の下方以外では分断されている。そのため、排ガス入口８から給水予熱装置７内の上部に入った排ガスは、給水予熱装置７内を下方に流れて仕切板４の下方の空間でターンし、そこから上方に向けて流れて排ガス出口９より排出される。
【００１５】
給水予熱装置内部は、仕切板によって２つの排ガス流路に分割した構成となっており、排ガス入口８側の流路は排ガス流下降流路１０、排ガス出口９側の流路は排ガス流上昇流路１１となる。排ガス流は排ガス流下降流路１０で下降し、仕切板４の下方でターンした後、排ガス流上昇流路１１で上昇流となる。
【００１６】
排ガス流下降流路１０内には水平方向に伸びる伝熱管３を多数設ける。伝熱管３には熱吸収用フィン５を多数設けている。熱吸収用フィン５は、水平方向に延びる伝熱管の表面から伝熱管軸に対して円周方向に全周に設けており、熱吸収用フィン５を配置することで伝熱面積を大きくすることができる。伝熱管３では、熱吸収用フィン５を密に設けた大きな伝熱面によって燃焼排ガスの熱を吸収する。給水予熱装置７上部の排ガス入口８から入った排ガスは、排ガス入口から排ガス流下降流路１０を通って仕切板下方のターン部へ向けて流れる。排ガス流下降流路１０内には伝熱管３を多数設置し、伝熱管３内には温度の低いボイラ給水が流れるようになっており、排ガスとボイラ給水で熱交換するために最初高温であった排ガスは、伝熱管３内のボイラ給水を加熱するにつれて温度を低下させていく。
【００１７】
給水予熱装置７内の各伝熱管は、端部を連結することで長い給水流路を形成し、連結した伝熱管の一端から予熱前のボイラ給水を導入し、連結した伝熱管の他端から予熱後のボイラ給水を取り出す。給水予熱装置内への給水は、伝熱管群の最下段に設置している給水入口伝熱管６より行うようにしている。実施例では、伝熱管群には２系統の給水流路を形成しているため、給水配管と接続している給水入口伝熱管６は２本となっている。給水配管は伝熱管群の直前で分岐しており、２本の給水入口伝熱管６から給水を送り込む。
【００１８】
給水予熱装置内での給水は下部の伝熱管から順次通り、蛇行しながら加熱され、最上段の伝熱管まで達する。伝熱管群の最上段には２本の給水出口伝熱管を設置しており、予熱を行ったボイラ給水は２本の給水出口伝熱管を通して給水予熱装置から取り出し、２系統の給水は合流させてからボイラ１内へ供給する。給水予熱装置では、給水は下段から上段へ順次流していくため、下段の伝熱管ほど内部を通るボイラ給水の温度は低く、上段の伝熱管ほどボイラ給水の温度は高くなる。
【００１９】
逆に排ガス温度は、排ガスが伝熱管内のボイラ給水を加熱することによって低下していくため、下段の伝熱管ほど温度が低くなる。排ガス流下降流路内に設置している伝熱管のすぐ下側、つまり排ガス流の下流側に、遮蔽板１２を設置する。遮蔽板１２は、給水配管と接続している給水入口伝熱管６以外の伝熱管下方に設置するようにしておき、給水入口伝熱管６の下方には排ガスを通す開口を設けておく。遮蔽板１２は排ガスの流れを遮るものであり、排ガスは遮蔽板１２を設けていない部分を流れる。伝熱管群の最下段まで達した排ガスは、遮蔽板１２を設けていない給水入口伝熱管６下方の開口部に向けて流れ、遮蔽板１２の開口部を通ることになる。そのため、排ガスは給水入口伝熱管６を最後に加熱することになる。
【００２０】
その後、排ガスは仕切板４の下方でターンして、排ガス流上昇流路１１では上向きに流れる。排ガス出口９は給水予熱装置７の上部に設けており、排ガスは上部の排ガス出口９へ向けて流れ、排ガス出口９を通って給水予熱装置７から出ていく。
【００２１】
以上のような構成とした場合、給水予熱装置内でボイラ給水が最初に流れる給水入口伝熱管６では、ボイラ給水はまだ予熱が行われていないため、給水入口伝熱管６内でのボイラ給水は給水予熱装置７内で最も温度の低いものとなる。伝熱管群内を流れて最下段の伝熱管まで達した排ガスは、それまでの熱交換によって温度は大きく低下しており、ボイラ給水の加熱に利用できる余地は少なくなっている。しかし、排ガスは最後に給水入口伝熱管６との間で熱交換させることで、温度の低下した排ガスであってもボイラ給水の予熱を行うことができるため、排ガスから最後まで熱を回収することができ、ボイラ給水の予熱量を大きくすることができる。
【００２２】
また、給水予熱装置の伝熱管群最下流まで達した排ガスは、温度の低下によってボリュームも縮小する。そのため、図４に記載しているような、排ガス流路断面積が一定である従来の給水予熱装置７では、伝熱管群の下流域では排ガスの流速は低下することになる。
【００２３】
しかし本実施例では、上記のように遮蔽板１２を設置し、排ガス流下降流路１０の流路面積を縮小しているため、排ガス流下降流路１０の下流域では、排ガスは温度の低下によってボリュームが縮小する分を、排ガスの流れる流路面積の縮小によって補えており、排ガス流下降流路１０の下流域でも排ガスによる伝熱管の効率的な加熱が行える。
【００２４】
なお、本発明は以上説明した実施例に限定されるものではなく、多くの変形が本発明の技術的思想内で当分野において通常の知識を有する者により可能である。例えば図３は本発明の他の実施例である。この場合、給水予熱装置７は側面の下方に排ガス入口８を設置し、排ガス出口９は上面に設置しており、給水予熱装置内での排ガス流は上向きに流れる。排ガス流とボイラ給水は向流とするため、給水入口伝熱管６は伝熱管群の最上段に設置しており、ボイラ給水は伝熱管群の最上段の伝熱管から蛇行しながら下段へ降りていく。この場合も伝熱管群の排ガス流下流側、つまり排ガス群の上方に遮蔽板１２を設置する。そして遮蔽板１２は給水入口伝熱管６の上方は開口させておくことで、排ガス流は最後に給水入口伝熱管６を加熱することになる。
【符号の説明】
【００２５】
１  ボイラ 
２  排ガス通路 
３  伝熱管 
４  仕切板
５  熱吸収用フィン 
６  給水入口伝熱管 
７  給水予熱装置
８  排ガス入口
９  排ガス出口 
１０  排ガス流下降流路
１１  排ガス流上昇流路
１２  遮蔽板
【図１】
2018031502.tif 000003
【図２】
2018031502.tif 000004
【図３】
2018031502.tif 000005
【図４】
2018031502.tif 000006