(57)【要約】【課題】略円筒形状の缶体構造としたボイラにおいて、一層の低ＮＯｘ　と、高効率化、小型化を達成すること。【解決手段】内側と外側とを連通する流通隙間３０を形成した環状伝熱部４と、環状伝熱部４の軸方向の一方の開口端に配置した燃焼装置７とを備え、環状伝熱部４を燃焼装置７から噴出する火炎内に配置したことを特徴とする。また、流通隙間３０から噴出する火炎の温度を８００度〜１３００度となるように、燃焼装置７と環状伝熱部４との間隔および流通隙間３０を設定したことを特徴とする。【選択図】　図１
2004003849.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも２つの環状伝熱部４，５を備え、これらの環状伝熱部４，５を多重に配置し、最内周側の第１環状伝熱部４の一方の開口端に、火炎の噴出方向が第１環状伝熱部の軸方向と略平行になるように燃焼装置７を設けて、第１環状伝熱部４の内側を第１燃焼空間１１とし、前記第１環状伝熱部４とその外側に位置する第２環状伝熱部５との間を第２燃焼空間１２とし、前記第１環状伝熱部４を、燃焼装置７からの火炎の噴出方向と交差する方向に、燃焼装置７に近接させて配置し、前記第１環状伝熱部４の周面に第１環状伝熱部４の内外を連通する流通隙間３０を形成して、この流通隙間３０を介して第１燃焼室１１内の火炎を第２燃焼室１２内に導入するようにしたことを特徴とするボイラ。
【請求項２】
内側と外側とを連通する流通隙間３０を形成した第１環状伝熱部４と、第１環状伝熱部４の外側に所定の間隔をおいて取り巻くように配置した第２環状伝熱部５と、前記第１環状伝熱部４の軸方向の一方の開口端に、第１環状伝熱部４内を臨ませて配置した燃焼装置７とを備え、前記第１環状伝熱部４は、前記燃焼装置７から噴出する火炎内に位置するように、前記燃焼装置７からの火炎の噴出方向と交差する方向に、近接させて配置したことを特徴とするボイラ。
【請求項３】
前記第１環状伝熱部４の流通隙間３０から第２環状伝熱部５に向けて噴出する火炎の温度を８００度〜１３００度となるように、燃焼装置７と第１環状伝熱部４との間隔，及び前記第１環状伝熱部４の流通隙間３０を設定したことを特徴とする請求項１，又は請求項２に記載のボイラ。
【請求項４】
前記第１環状伝熱部４は、複数の水管６を適宜の間隔をおいて環状に配置した水管列であることを特徴とする請求項１，請求項２，又は請求項３に記載のボイラ。
【請求項５】
前記第１環状伝熱部４は、コイル状に巻回してなる螺旋状水管であることを特徴とする請求項１記載のボイラ。
【請求項６】
前記第１環状伝熱部４と燃焼装置７との間の隙間を、水管の外径の０．１〜２倍としたことを特徴とする請求項４，又は請求項５に記載のボイラ。
【請求項７】
前記第１環状伝熱部４の流通隙間３０を、水管６の外径の０．１〜２倍としたことを特徴とする請求項４，又は請求項５に記載のボイラ。
【請求項８】
前記第１環状伝熱部４の流通隙間３０を、前記燃焼装置７を取り付けた側を他より広く設定したことを特徴とする請求項１乃至請求項７の何れかに記載のボイラ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、ボイラに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、比較的小容量の水管ボイラは、複数本の水管を環状に配列したものや、一本或は複数本の水管をコイル状に巻回したもの等のように、略円筒形状の缶体構造のものが一般的である。
このような形式の水管ボイラは、最内周側の環状水管列、或は螺旋状水管の内周側を燃焼室としたもので、近年までに、水管に伝熱ヒレを取り付けたり、燃焼室から排気管までの燃焼ガス流路を工夫する等、種々の改良が加えられ、低ＮＯｘ　化、並びに効率の向上が図られてきた。
しかし、現状の缶体構造では、低ＮＯｘ　化、並びに効率の向上に限界が見えてきており、更に、近年の省スペース化の要望に応える必要性も生じている。
そこで、近年においては、このような円筒形状の水管ボイラから脱却し、省スペース化と熱効率の向上とを達成するため、所謂角型の缶体構造の水管ボイラを開発し、実用に供している。
ところで、前記の円筒型缶体構造の水管ボイラは、比較的安価に製作できるという利点を有しており、一方、角型缶体構造の水管ボイラは、予混合式ガス燃焼装置との組み合わせにより高い熱効率と低ＮＯｘ　化を達成している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従って、この発明は、前記円筒型の缶体構造のボイラにおいて、一層の低ＮＯｘ　化と、高効率化、小型化を達成することである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
この発明は、少なくとも２つの環状伝熱部を備え、これらの環状伝熱部を多重に配置し、最内周側の第１環状伝熱部の一方の開口端に、火炎の噴出方向が第１環状伝熱部の軸方向と略平行になるように燃焼装置を設けて、第１環状伝熱部の内側を第１燃焼空間とし、前記第１環状伝熱部とその外側に位置する第２環状伝熱部との間を第２燃焼空間とし、前記第１環状伝熱部を、燃焼装置からの火炎の噴出方向と交差する方向に、燃焼装置に近接させて配置し、前記第１環状伝熱部の周面に第１環状伝熱部の内外を連通する流通隙間を形成して、この流通隙間を介して前記第１燃焼室の火炎を第２燃焼室内に導入するようにした構成により上述課題を解決するものである。
【０００５】
【発明の実施の形態】
この発明は、蒸気や温水を得るためのボイラとして実施される。
この発明は、少なくとも２つの環状伝熱部を備え、これらの環状伝熱部を内外二重に配置し、最内周側の第１環状伝熱部の一方の開口端に、火炎の噴出方向がこの第１環状伝熱部の軸方向と略平行になるように燃焼装置を設けた構成のボイラを基本的な実施形態とするものである。
そして、この第１環状伝熱部の内側を第１燃焼空間とし、前記第１環状伝熱部とこの第１環状伝熱部と隣接する第２環状伝熱部との間を第２燃焼空間として構成する。前記第１環状伝熱部は、燃焼装置に対して、燃焼装置からの火炎の噴出方向と交差する方向に近接させて配置することにより、前記第１環状伝熱部の周囲に形成した流通隙間を介して前記第１燃焼室の火炎を第２燃焼室内に導入している。換言すれば、その内側と外側とを連通する流通隙間を形成した第１環状伝熱部と、第１環状伝熱部の外側に所定の間隔をおいて取り巻くように配置した第２環状伝熱部と、前記第１環状伝熱部の軸方向の一方の開口端に、第１環状伝熱部内を臨ませて配置した燃焼装置とを備え、前記第１環状伝熱部は、前記燃焼装置から噴出する火炎内に位置するように、前記燃焼装置からの火炎の噴出方向と交差する方向に、近接させて配置したことである。
従って、この発明のボイラにおいては、燃焼装置からの火炎は、第１燃焼室の流通隙間を介して、第１燃焼室から第２燃焼室に達することになり、そのため、燃焼温度は前記第１環状伝熱部によって急冷され、サーマルＮＯｘ　の生成率の少ない温度領域に調整される。そして、第１環状伝熱部によって急冷された後、第２燃焼室内に流入した火炎は、この第２燃焼室内においては伝熱が行なわれないため、温度の低下が少なく、そのために燃料の未燃分が反応し、ＣＯについても酸化されてＣＯ２　となる。
更に、第１環状伝熱部は、このような燃焼温度の制御を行なうのみならず、伝熱を行なうため、同一の外形寸法のボイラに比べて熱回収量が増加する。
【０００６】
この発明は、燃焼装置の下流側において、第１環状伝熱部の内側を第１燃焼室としてあり、この第１燃焼室内においては、燃料と燃焼用空気とが噴出し、両者が混合された状態となっている。この混合された流体は、所謂燃焼反応によって火炎を生じる。本書では、燃焼反応中のガス体のうち、光としてとして明確に目視可能な部分を火炎と称している。尚、火炎より後流側には、目視不可能な高温のガス領域が生じており、これらの内の一部は燃焼反応を継続している。本書では、これらの燃焼反応継続中の高温ガスが含まれている部分を燃焼ガスと称している。
【０００７】
更に、この発明は、第１環状伝熱部の流通隙間から第２環状伝熱部に向けて噴出する火炎の温度を８００度〜１３００度となるように、燃焼装置と第１環状伝熱部との間隔，及び前記第１環状伝熱部の流通隙間を設定することによって、サーマルＮＯｘ　の生成を抑制するとともにＣＯの酸化を促し、低ＮＯｘ　化と低ＣＯ化を達成する。この１３００度以下という火炎温度は、サーマルＮＯｘ　の生成量の少ない温度領域であり、８００度以上という火炎温度は、ＣＯからＣＯ２　への酸化反応の比較的活発な温度領域を意味する。即ち、火炎温度が、１３００度以上の領域では、空気中の窒素の酸化によるサーマルＮＯｘ　の生成量が急激に増加し、８００度以下の領域では、ＣＯからＣＯ２　への反応速度が低下するためである。
更に、前記燃焼装置と第１環状伝熱部との間隔，及び前記第１環状伝熱部の流通隙間の設定は、燃焼装置の発生熱量に応じて、第１環状伝熱部の各部の寸法，流通隙間の寸法、個数を適宜調整することによって行う。
【０００８】
ここで、前記第１環状伝熱部は、内部に被加熱流体を流通させ、この被加熱流体と火炎との熱交換を行なう構成物を指しており、具体的には、複数本の水管を適宜の間隔をおいて環状に配置した水管列や、コイル状に巻回してなる螺旋状水管によって構成したものを含むものである。
第１環状伝熱部をこのような水管によって構成した場合、第２燃焼室内に流入する火炎の温度を８００度〜１３００度とするためには、水管の間隔を、水管の外径の０．１〜２倍とし、更に、燃焼装置と第１環状伝熱部との間隔を、水管の径の０．１〜２倍とすることによって達成される。
【０００９】
前記第１環状伝熱部に形成する流通隙間は、全てが同じ寸法である場合も適宜異なる寸法とした場合を含み、また流通隙間を形成する間隔も等間隔の場合と適宜異なった間隔で形成する場合を含む。更に、第１環状伝熱部を水管で構成する場合、全ての水管が同じものである場合も、寸法や形状、材質が異なる場合も含む。一方、第２環状伝熱部は、前記第１環状伝熱部と同様の構成のほか、炉筒式のボイラのような炉筒とした構成を含む。即ち、第１環状伝熱部は、第１燃焼室と第２燃焼室とを連通する流通隙間を備えていればよく、第２環状伝熱部は、このような流通隙間を必ずしも設ける必要はない。
更に、第１環状伝熱部，第２環状伝熱部の配置は、第１環状伝熱部の外側に第２環状伝熱部を配置してあれば良く、これら環状伝熱部の配置は、その軸線が、水平方向、垂直方向に限らない。
更に、燃焼装置は、特定の形式の燃焼装置（バーナ）に限るものではなく、燃焼装置全体を含む概念である。即ち、この発明のボイラは、上述のように、燃焼装置からの火炎を包み込むように第１伝熱部を設けた構成となっており、火炎お噴出方向下流側には、所定の空間が広がっている。そのため、先混合式バーナ（拡散燃焼式バーナともいう）等のように、バーナの下流側に燃料（液体、並びに気体のものを含む）と燃焼用空気を混合させる領域を必要とするものについても適用できるからである。もちろん、バーナ下流側に燃料と燃焼用空気を混合させる領域を必要としない形式のバーナ、例えば、予混合式バーナを適用できることはいうまでもない。
【００１０】
更に、第１環状水管列の燃焼装置側における流通隙間を広く設定することにより、燃焼装置下流側の燃焼ガス（火炎を含む概念である。）を、燃焼装置の根元部分に再度供給（再循環）するができ、このことにより火炎温度が低下し、低ＮＯｘ　化を達成する。
この構成では、通常の燃焼装置であっても、燃焼ガスの再循環を行なうことができるものであるが、燃焼装置を、自己再循環機能を備えた所謂自己再循環式燃焼装置とした場合に、この排ガスの再循環機能を確実に発揮させることができ、更に低ＮＯｘ　化を達成することができる。燃焼装置として、自己再循環型の燃焼装置を適用する構成では、排ガスの再循環による効果が確実に発揮され、火炎の温度を低下させて低ＮＯｘ　化が行なわれる。
【００１１】
【実施例】
以下、この発明を水管ボイラに適用した第１実施例について、図１，図２を参照しながら説明する。尚、図１は、この発明に係るボイラの第１実施例の縦断面構造を示す説明図，図２は、図１のＩＩ−ＩＩ線に沿う断面を示す説明図である。
図示するボイラは、多数の水管を備えた所謂多管式水管ボイラであって、このボイラの缶体１は、環状の上部管寄せ２、及び下部管寄せ３と、この上部管寄せ２と下部管寄せ３の間に、径方向に間隔をおいた内外二重の環状伝熱部４，５を配置したものである。この２つの環状伝熱部４，５は、それぞれ多数の垂直水管６を所定の間隔で環状に配置した環状水管列として構成してある。
前記上部管寄せ２、並びに下部管寄せ３は、それぞれ矩形断面の環状をなす中空容器であって、両管寄せ２，３は、前記環状伝熱部４，５を構成する多数の垂直水管６で連結してある。ここで、各水管６内には、上部管寄せ２、或は下部管寄せ３から被加熱流体が供給される。
前記二重の環状伝熱部４，５のうち、内側に位置する第１環状伝熱部４は、垂直水管６を所定の間隔をおいて配置したもので、その水管６の間隔は、外側に位置する第２環状伝熱部５のものよりも広く設定してある。第２環状伝熱部５は、比較的狭い間隔を介して水管６を配列してあり、この第２環状伝熱部５の外周側においては、各水管６に、その軸線方向に沿う平板状の伝熱ヒレ９を取り付けてある。
【００１２】
前記第１環状伝熱部４の軸方向の一方の開口端側、即ち上部管寄せ２の内方（中央部）には、燃焼装置７を配置してある。この燃焼装置７は、上部管寄せ２よりも下方側に突出した状態で設けてあり、前記第１環状伝熱部４の略軸方向に沿って火炎を噴出する。従って、第１環状伝熱部４の内側は、燃料と燃焼用空気を反応させ、火炎を形成する第１燃焼室１１となる。
前記第１環状伝熱部４と第２環状伝熱部５との間の空間は、第２燃焼室１２として構成されるもので、第１環状伝熱部４を構成する水管６間の隙間（以下流通隙間という）３０によって前記第１燃焼室１１と連通してある。ここで、前記第１環状伝熱部４は、前記燃焼装置７からの火炎の噴出方向と交叉する方向に、前記燃焼装置７に近接させた状態で配置してある。そのため、前記燃焼装置７からの火炎は、前記流通隙間３０を介して第２燃焼室１２内に流入する。
上述した第１環状伝熱部４，第２環状伝熱部５，燃焼装置７の配置関係によって、従来のボイラにおいて燃焼装置７の下流側に形成され、火炎を充満させるための独立した広い空間としての燃焼室は、第１環状伝熱部４を越えてその外方の第２環状伝熱部５にまで形成されることになる。
換言すれば、この発明のボイラは、燃焼装置７から噴出する火炎内に位置するように、第１環状伝熱部４の水管６を配置したもので、この水管６の軸線は、前記火炎の噴出方向に沿う方向となる。
【００１３】
更に、この発明のボイラにおいて、燃焼装置７の発生熱量，第１環状伝熱部の各部の寸法，燃焼装置７と第１環状伝熱部４との間隔，第１環状伝熱部４の流通隙間３０の寸法，個数，配置間隔等は、流通隙間３０から第２環状伝熱部５に向けて噴出する火炎の温度が８００度〜１３００度となるように設定してある。この１３００度以下という火炎温度は、サーマルＮＯｘ　の生成の少ない温度領域であり、８００度以上という火炎温度は、ＣＯからＣＯ２　への酸化反応の比較的活発な温度領域を意味する。即ち、火炎温度が、１３００度以上の領域では、空気中の窒素の酸化によるサーマルＮＯｘ　の生成量が急激に増加し、８００度以下の領域では、ＣＯからＣＯ２　への反応速度が低下するためである。
第２燃焼室１２内に流入する火炎の温度を８００度〜１３００度とするためには、この第１実施例のように　第１環状伝熱部４を多数の水管６によって構成した場合、各水管６の間隔（即ち、流通隙間３０）を、水管６の外径の０．１〜２倍とし、更に、燃焼装置７と第１環状伝熱部４との間隔を、水管６の外径の０．１〜２倍とする。
ここで流通隙間３０の下限値は、この流通隙間３０を火炎が通過する際に、火炎が消滅せず、火炎を維持し得る間隔であり、更に、火炎が前記の温度範囲の下限値を維持し得る間隔である。一方、上限値は、火炎を１３００度以下に冷却するとともに、ボイラの外径当りの伝熱面面積を維持するための間隔である。（当然、流通間隔３０を大きく設定すると、第１環状伝熱部における水管の本数が減少する）。
更に、燃焼装置７と第１環状伝熱部４との間隔の下限値は、上部ヘッダ２に対する燃焼装置７と第１環状伝熱部４の取付時の都合から決定され、上限値は、第１環状伝熱部４内において１３００度を越える温度領域が発生しないように火炎を冷却することができ、第１環状伝熱部４の過熱を防止することのできる間隔である。
【００１４】
更に、前記上部管寄せ２における第１，第２環状伝熱部４，５の水管６との接合部分には、この部分を覆うように耐火材１８を施工してある。一方の下部管寄せ３側においても、前記第１、第２環状伝熱部４，５の水管６との接合部分を部分を覆うように耐火材１８を施工している。更に下部管寄せ３においては、中央の空洞部を適宜の耐火材やその他の部材によって閉鎖している。
更に、外方の第２環状伝熱部５の外側には、この第２環状伝熱部５を包囲するようにボイラ外壁８を設けてある。この第２環状伝熱部５と外壁８との間に、排気口２０に連なるガス流路１７を構成する。このガス流路１７は、第２環状伝熱部５を構成する水管６間の隙間（以下第２流通隙間という）３２によって前記第２燃焼室１２と連通してある。
【００１５】
さて、以上の構成において燃焼装置７を作動させると、この燃焼装置７からの火炎は、図示するように、前記第１環状伝熱部４の軸線方向に、上部管寄せ２から下部管寄せ３に向けて噴出し、この火炎の噴出方向に対して交差する方向に広がるように形成される。従って、この火炎は、第１環状伝熱部４の各水管６表面を舐めるように形成され、第１環状伝熱部４の流通隙間３０を通って第２燃焼室１２内に流入する。
この火炎は、燃焼装置７に近い部分では、噴出方向に対して交差する方向にあまり広がっていないため、火炎の後流側に形成される高温の燃焼ガスが前記流通隙間３０を介して第２燃焼室１２内に流入する。従って、この火炎、並びに燃焼ガスは、前記第１環状伝熱部４の各水管６内を流れる被加熱流体との間で熱交換を行なって急激に冷却されて温度が低下するため、サーマルＮＯｘ　の発生が抑制される。そして、前記第１環状伝熱部４間の流通隙間３０を通過した火炎は、後流側の第２燃焼室１２で一定温度（前述の８００度）以上に保持された状態での比較的長い時間の滞留により、酸化反応が促進され、特にＣＯの発生が防止される。
この作用は、燃焼装置７から火炎の噴出方向に対して交差する方向、即ち、第１，第２環状伝熱部４，５の径方向についてのものであるが、各水管６の軸線方向について注目すると、火炎は、燃焼装置７から、上述のように、第１環状伝熱部４の各水管６を舐めるように形成されている。従って、火炎の先端側ほど前記水管６への伝熱によって温度が低下している。また、この第１実施例の水管ボイラが下部管寄３せから給水を受ける貫流ボイラなどの形式のものにおいては、火炎の方向と被加熱流体の方向とが互いに逆向きの所謂、対向流となるため熱効率がよい。しかも、前記水管６は、火炎の先端部や外周部の高温となる箇所が接触することはなく、順次、水管６との伝熱により温度低下するため、過熱を防止できる。しかも、このように水管６の温度が均一化することにより、第１，第２燃焼室１１，１２においても、局所的に高温となる箇所が存在しないので、サーマルＮＯｘ　の生成を抑制できる。
【００１６】
以上のようにして、８００度〜１３００度に温度を調整されて第２燃焼室１２内に流入した火炎は、第２環状伝熱部５の第２流通隙間３２からボイラ外壁８内側のガス流路１７に流入する。この際には、第２環状伝熱部５の各水管６に取り付けた伝熱ヒレ９によってより多くの熱を回収することができ、更に、ガス流路１７を通過する燃焼ガスは、第２環状伝熱部５の外側からの伝熱を行なって水管６内の被加熱流体を加熱した後、排出口２０からボイラ外に排出される。
即ち、この発明に係るボイラは、燃焼装置７から噴出される火炎内に第１環状伝熱部（第１実施例では環状の水管列）４を配置し、第１環状伝熱部４の流通隙間３０から第１伝熱部４の外方に火炎を噴出するように構成し、この第１環状伝熱部４によって火炎を所定の温度以下に急冷し、第１環状伝熱部４と第２環状伝熱部５との間の第２燃焼室１２内において急冷した火炎の温度を所定の温度以上に保持することにより、前記火炎の噴出方向に沿って温度を調整し、サーマルＮＯｘ　やＣＯ等の有害な燃焼排気物の生成を抑制するものである。
更に、上述のように、燃焼装置７からの火炎内に第１伝熱部４を設けることにより、火炎の噴出方向下流側には、所定の空間が広がっている。従って、この発明のボイラに使用する燃焼装置としては、バーナの下流側からすぐに火炎の形成を行える予混合式バーナの他、バーナの下流側に燃料（液体、並びに気体のものを含む）と燃焼用空気を混合させる領域を必要とする先混合式バーナ（拡散燃焼式バーナともいう）や、気化燃焼式バーナ等、各種のバーナを適用することができる。更に、この発明に係るボイラは、上述のように各種の燃焼装置を適用することができる上に、この燃焼装置が使用する燃料の種類も液体、気体に関らず選択することができる。
【００１７】
次に、この発明に係るボイラの第２実施例について、図３を参照しながら説明する。尚、図３は、この発明に係るボイラの第２実施例の縦断面構造を示す説明図で、前記第１実施例と同様の構成部材には、同一参照番号を附してその詳細説明を省略する。また、第２実施例においては、水管の配置は前記第１実施例と同様であるので、水管の配置を示す図面を省略してある。
この第２実施例においては、前記上部管寄せ２側の水管６の流通隙間３０を他の箇所より広く設定している。即ち、上部管寄せ２と第１環状伝熱部４との接合部には前述のような耐火物１８を施工せず、また、各箇所における水管６を絞り加工してあることにより、第１環状伝熱部４の燃焼装置７側における水管６の流通隙間３０を他の箇所より広く設定している。
この構成により、燃焼装置７下流側の燃焼ガス（火炎を含む。）を第２燃焼室１２を介して、燃焼装置７の根元部分に再度供給（再循環）するができ、このことにより火炎温度が低下し、低ＮＯｘ　化を達成する。
即ち、このような燃焼ガスの流通過程において、燃焼装置７からの燃焼ガスの主流は第１環状伝熱部４内を流通するが、この際に、燃焼装置７の基部と第１環状伝熱部４との間にはこの主流によって圧力低下が生じており、そのため、第２燃焼室１２内の燃焼ガスの一部は第２燃焼室１２の上方から第１燃焼室１１内の燃焼装置７近傍に循環する。従って、燃焼火炎の反応温度の上昇が抑制され、不要な温度上昇が阻止されるため、サーマルＮＯｘ　の発生が抑制される。
この場合には、前記第２燃焼室１２によって燃焼ガスを缶体内に留める時間を引き延ばし、特に未燃焼物の酸化反応を惹起するほかに、燃焼ガスの再循環による作用によって、有害排気物の低減が図れる。
更に、この第２実施例において、前記燃焼装置７を、自己再循環機能を備えた所謂自己再循環式の燃焼装置７とすることにより、前述の排ガスの再循環機能を確実に発揮させることができ、更に低ＮＯｘ　化を達成することができる。
【００１８】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明に係るボイラにおいては、前記第１環状伝熱部内側の第１燃焼室と第１環状伝熱部と第２環状伝熱部との間の第２燃焼室とを、第１環状伝熱部の流通隙間を介して連通し、前記第１燃焼室内に形成される火炎を第１環状伝熱部の流通隙間から第２燃焼室内に導入するものであるから、火炎が第１環状伝熱部の流通隙間を通って第２燃焼室に移動する際に、この第１環状伝熱部によって火炎の温度をサーマルＮＯｘ　の生成が少ない温度領域にまで急冷することができ、ＮＯｘ　排出量を大幅に低減できる。
更に、前記第２燃焼室内においては、前記急冷した火炎の温度を所定の温度以上に保持することにより、ＣＯをＣＯ２　に酸化することができるため、このＣＯについても排出量を大幅に低減できることになる。
従って、この発明に係るボイラによれば、前記のようなＮＯｘ　やＣＯ等の有害な燃焼排気物の生成を抑制でき、環境問題に対応したクリーンな排ガスのボイラを提供できることになる。
【００１９】
更に、この発明に係るボイラによれば、燃焼装置に近接させて第１環状伝熱部を設け、この第１環状伝熱部によって燃焼装置の下流側に形成される燃焼室を２つに区画した構成となるため、従来のボイラのように燃焼装置の下流側に独立した広い燃焼室を設けるものに比べて水管の設置本数を増加することができ、この点において熱回収量を高めることができる。このことは、同一の熱回収量であれば、小型化、省スペース化が図れることを意味する。
【００２０】
更に、この発明に係るボイラにおいては、燃焼装置の火炎の噴出方向に所定の空間（第１燃焼室）が広がっているため、上述のように各種の燃焼装置を適用することができる上に、この燃焼装置が使用する燃料の種類も液体、気体に関らず選択することができる。
【００２１】
更に、この発明に係るボイラにおいては、燃焼ガスを缶体内で再循環させる構成であるため、従来の独立した燃焼ガス再循環流路を備えたものに比べて燃焼ガスからの余計な放熱がなく、熱効率の低下を防止することができる。
また、燃焼ガスをボイラ内部において再循環させることにより、燃焼装置側に供給する構成としてあるため、燃焼装置からの火炎に含まれる未燃焼部分は加熱され、混合が促進されて均一な燃焼火炎を得ることができ、又、この際に、燃焼火炎中に燃焼ガスが供給されるため、燃焼火炎の温度上昇が抑えられ、有害排気物、特に、サーマルＮＯｘ　の生成が抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明に係るボイラの第１実施例の縦断面構造を示す説明図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線に沿う断面を示す説明図である。
【図３】この発明に係るボイラの第２実施例の縦断面構造を示す説明図である。
【符号の説明】
４　第１環状伝熱部
５　第２環状伝熱部（第２環状伝熱部）
６　垂直水管（水管）
７　燃焼装置
１１　第１燃焼室
１２　第２燃焼室
３０　流通隙間
【図１】
2004003849.tif 000003
【図２】
2004003849.tif 000004
【図３】
2004003849.tif 000005
【手続補正書】
【提出日】平成15年6月30日(2003.6.30)
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【特許請求の範囲】
【請求項１】内側と外側とを連通する流通隙間３０を形成した環状伝熱部４と、前記環状伝熱部４の軸方向の一方の開口端に配置した燃焼装置７とを備え、前記環状伝熱部４を前記燃焼装置７から噴出する火炎内に配置したことを特徴とするボイラ。
【請求項２】前記流通隙間３０から噴出する火炎の温度を８００度〜１３００度となるように、前記燃焼装置７と前記環状伝熱部４との間隔および前記流通隙間３０を設定したことを特徴とする請求項１に記載のボイラ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、ボイラに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、比較的小容量の水管ボイラは、複数本の水管を環状に配列したものや、一本或は複数本の水管をコイル状に巻回したもの等のように、略円筒型の缶体
構造のものが一般的である。このような形式の水管ボイラは、最内周側の環状水管列、或は螺旋状水管の内周側を燃焼室としたもので、近年までに、水管に伝熱ヒレを取り付けたり、燃焼室から排気管までの燃焼ガス流路を工夫する等、種々の改良が加えられ、低ＮＯｘ　化、並びに効率の向上が図られてきた。
【０００３】
一方、近年においては、出願人は、このような円筒形状の水管ボイラから脱却し、所謂角型の缶体構造の水管ボイラを開発し、省スペース化と低ＮＯｘ化と熱効率の向上とを実現している（たとえば、特許文献１参照。）。
【０００４】
しかしながら、前記の円筒型缶体構造の水管ボイラは、比較的安価に製作できるという利点を有しているが、低ＮＯｘ化において十分ではなかった。
【０００５】
【特許文献１】
特開平７ー１８０８０１号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
従って、この発明は、前記円筒型の缶体構造のボイラにおいて、一層の低ＮＯｘ　化と、高効率化、小型化を達成することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、内側と外側とを連通する流通隙間を形成した環状伝熱部と、前記環状伝熱部の軸方向の一方の開口端に配置した燃焼装置とを備え、前記環状伝熱部を前記燃焼装置から噴出する火炎内に配置したことを特徴とするものである。
【０００８】
請求項２に記載の発明は、請求項１において、前記流通隙間から噴出する火炎の温度を８００度〜１３００度となるように、前記燃焼装置と前記環状伝熱部との間隔および前記流通隙間を設定したことを特徴とする
【０００９】
【発明の実施の形態】
この発明は、蒸気や温水を得るためのボイラとして実施される。
【００１０】
この発明を実施したボイラは、少なくとも２つの環状伝熱部を備え、これらの環状伝熱部を内外二重に配置し、最内周側の第１環状伝熱部の一方の開口端に、火炎の噴出方向がこの第１環状伝熱部の軸方向と略平行になるように燃焼装置を設けた構成のボイラを基本的な実施形態とするものである。
【００１１】
そして、この第１環状伝熱部の内側を第１燃焼室とし、前記第１環状伝熱部とこの第１環状伝熱部と隣接する第２環状伝熱部との間を第２燃焼室として構成する。前記第１環状伝熱部は、燃焼装置に対して、燃焼装置からの火炎の噴出方向と交差する方向に近接させて配置することにより、前記第１環状伝熱部の周囲に形成した流通隙間を介して前記第１燃焼室の火炎を第２燃焼室内に導入している。換言すれば、その内側と外側とを連通する流通隙間を形成した第１環状伝熱部と、第１環状伝熱部の外側に所定の間隔をおいて取り巻くように配置した第２環状伝熱部と、前記第１環状伝熱部の軸方向の一方の開口端に、第１環状伝熱部内を臨ませて配置した燃焼装置とを備え、前記第１環状伝熱部は、前記燃焼装置から噴出する火炎内に位置するように、前記燃焼装置からの火炎の噴出方向と交差する方向に、近接させて配置したことである。
【００１２】
従って、この発明のボイラにおいては、燃焼装置からの火炎は、第１燃焼室の流通隙間を介して、第１燃焼室から第２燃焼室に達することになり、そのため、燃焼温度は前記第１環状伝熱部によって急冷され、サーマルＮＯｘ　の生成率の少ない温度領域に調整される。そして、第１環状伝熱部によって急冷された後、第２燃焼室内に流入した火炎は、この第２燃焼室内においては伝熱が行なわれないため、温度の低下が少なく、そのために燃料の未燃分が反応し、ＣＯについても酸化されてＣＯ２　となる。更に、第１環状伝熱部は、このような燃焼温度の制御を行なうのみならず、伝熱を行なうため、同一の外形寸法のボイラに比べて熱回収量が増加する。
【００１３】
この発明は、燃焼装置の下流側において、第１環状伝熱部の内側を第１燃焼室としてあり、この第１燃焼室内においては、燃料と燃焼用空気とが噴出し、両者が混合された状態となっている。この混合された流体は、所謂燃焼反応によって火炎を生じる。本書では、燃焼反応中のガス体のうち、光としてとして明確に目視可能な部分を火炎と称している。尚、火炎より後流側には、目視不可能な高温のガス領域が生じており、これらの内の一部は燃焼反応を継続している。本書では、これらの燃焼反応継続中の高温ガスが含まれている部分を燃焼ガスと称している。
【００１４】
更に、この発明は、第１環状伝熱部の流通隙間から第２環状伝熱部に向けて噴出する火炎の温度を８００度〜１３００度となるように、燃焼装置と第１環状伝熱部との間隔，及び前記第１環状伝熱部の流通隙間を設定することによって、サーマルＮＯｘ　の生成を抑制するとともにＣＯの酸化を促し、低ＮＯｘ　化と低ＣＯ化を達成する。この１３００度以下という火炎温度は、サーマルＮＯｘ　の生成量の少ない温度領域であり、８００度以上という火炎温度は、ＣＯからＣＯ２　への酸化反応の比較的活発な温度領域を意味する。即ち、火炎温度が、１３００度以上の領域では、空気中の窒素の酸化によるサーマルＮＯｘ　の生成量が急激に増加し、８００度以下の領域では、ＣＯからＣＯ２　への反応速度が低下するためである。更に、前記燃焼装置と第１環状伝熱部との間隔，及び前記第１環状伝熱部の流通隙間の設定は、燃焼装置の発生熱量に応じて、第１環状伝熱部の各部の寸法，流通隙間の寸法、個数を適宜調整することによって行う。
【００１５】
ここで、前記第１環状伝熱部は、内部に被加熱流体を流通させ、この被加熱流体と火炎との熱交換を行なう構成物を指しており、具体的には、複数本の水管を適宜の間隔をおいて環状に配置した水管列や、コイル状に巻回してなる螺旋状水管によって構成したものを含むものである。第１環状伝熱部をこのような水管によって構成した場合、第２燃焼室内に流入する火炎の温度を８００度〜１３００度とするためには、水管の間隔を、水管の外径の０．１〜２倍とし、更に、燃焼装置と第１環状伝熱部との間隔を、水管の径の０．１〜２倍とすることによって達成される。
【００１６】
前記第１環状伝熱部に形成する流通隙間は、全てが同じ寸法である場合も適宜異なる寸法とした場合を含み、また流通隙間を形成する間隔も等間隔の場合と適宜異なった間隔で形成する場合を含む。更に、第１環状伝熱部を水管で構成する場合、全ての水管が同じものである場合も、寸法や形状、材質が異なる場合も含む。一方、第２環状伝熱部は、前記第１環状伝熱部と同様の構成のほか、炉筒式のボイラのような炉筒とした構成を含む。即ち、第１環状伝熱部は、第１燃焼室と第２燃焼室とを連通する流通隙間を備えていればよく、第２環状伝熱部は、このような流通隙間を必ずしも設ける必要はない。
【００１７】
更に、第１環状伝熱部，第２環状伝熱部の配置は、第１環状伝熱部の外側に第２環状伝熱部を配置してあれば良く、これら環状伝熱部の配置は、その軸線が、水平方向、垂直方向に限らない。
【００１８】
更に、燃焼装置は、特定の形式の燃焼装置（バーナ）に限るものではなく、燃焼装置全体を含む概念である。即ち、この発明のボイラは、上述のように、燃焼装置からの火炎を包み込むように第１伝熱部を設けた構成となっており、火炎お噴出方向下流側には、所定の空間が広がっている。そのため、先混合式バーナ（拡散燃焼式バーナともいう）等のように、バーナの下流側に燃料（液体、並びに気体のものを含む）と燃焼用空気を混合させる領域を必要とするものについても適用できるからである。もちろん、バーナ下流側に燃料と燃焼用空気を混合させる領域を必要としない形式のバーナ、例えば、予混合式バーナを適用できることはいうまでもない。
【００１９】
更に、第１環状水管列の燃焼装置側における流通隙間を広く設定することにより、燃焼装置下流側の燃焼ガス（火炎を含む概念である。）を、燃焼装置の根元部分に再度供給（再循環）するができ、このことにより火炎温度が低下し、低ＮＯｘ　化を達成する。
【００２０】
この構成では、通常の燃焼装置であっても、燃焼ガスの再循環を行なうことができるものであるが、燃焼装置を、自己再循環機能を備えた所謂自己再循環式燃焼装置とした場合に、この排ガスの再循環機能を確実に発揮させることができ、更に低ＮＯｘ　化を達成することができる。燃焼装置として、自己再循環型の燃焼装置を適用する構成では、排ガスの再循環による効果が確実に発揮され、火炎の温度を低下させて低ＮＯｘ　化が行なわれる。
【００２１】
【実施例】
以下、この発明を水管ボイラに適用した第１実施例について、図１，図２を参照しながら説明する。尚、図１は、この発明に係るボイラの第１実施例の縦断面構造を示す説明図，図２は、図１のＩＩ−ＩＩ線に沿う断面を示す説明図である。
【００２２】
図示するボイラは、多数の水管を備えた所謂多管式水管ボイラであって、このボイラの缶体１は、環状の上部管寄せ２、及び下部管寄せ３と、この上部管寄せ２と下部管寄せ３の間に、径方向に間隔をおいた内外二重の環状伝熱部４，５を配置したものである。この２つの環状伝熱部４，５は、それぞれ多数の垂直水管６を所定の間隔で環状に配置した環状水管列として構成してある。
【００２３】
前記上部管寄せ２、並びに下部管寄せ３は、それぞれ矩形断面の環状をなす中空容器であって、両管寄せ２，３は、前記環状伝熱部４，５を構成する多数の垂直水管６で連結してある。ここで、各水管６内には、上部管寄せ２、或は下部管寄せ３から被加熱流体が供給される。
【００２４】
前記二重の環状伝熱部４，５のうち、内側に位置する第１環状伝熱部４は、垂直水管６を所定の間隔をおいて配置したもので、その水管６の間隔は、外側に位置する第２環状伝熱部５のものよりも広く設定してある。第２環状伝熱部５は、比較的狭い間隔を介して水管６を配列してあり、この第２環状伝熱部５の外周側においては、各水管６に、その軸線方向に沿う平板状の伝熱ヒレ９を取り付けてある。
【００２５】
前記第１環状伝熱部４の軸方向の一方の開口端側、即ち上部管寄せ２の内方（中央部）には、燃焼装置７を配置してある。この燃焼装置７は、上部管寄せ２よりも下方側に突出した状態で設けてあり、前記第１環状伝熱部４の略軸方向に沿って火炎を噴出する。従って、第１環状伝熱部４の内側は、燃料と燃焼用空気を反応させ、火炎を形成する第１燃焼室１１となる。
【００２６】
前記第１環状伝熱部４と第２環状伝熱部５との間の空間は、第２燃焼室１２として構成されるもので、第１環状伝熱部４を構成する水管６間の隙間（以下流通隙間という）３０によって前記第１燃焼室１１と連通してある。ここで、前記第１環状伝熱部４は、前記燃焼装置７からの火炎の噴出方向と交叉する方向に、前記燃焼装置７に近接させた状態で配置してある。そのため、前記燃焼装置７からの火炎は、前記流通隙間３０を介して第２燃焼室１２内に流入する。
【００２７】
上述した第１環状伝熱部４，第２環状伝熱部５，燃焼装置７の配置関係によって、従来のボイラにおいて燃焼装置７の下流側に形成され、火炎を充満させるための独立した広い空間としての燃焼室は、第１環状伝熱部４を越えてその外方の第２環状伝熱部５にまで形成されることになる。換言すれば、この発明のボイラは、燃焼装置７から噴出する火炎内に位置するように、第１環状伝熱部４の水管６を配置したもので、この水管６の軸線は、前記火炎の噴出方向に沿う方向となる。
【００２８】
更に、この発明のボイラにおいて、燃焼装置７の発生熱量，第１環状伝熱部の各部の寸法，燃焼装置７と第１環状伝熱部４との間隔，第１環状伝熱部４の流通隙間３０の寸法，個数，配置間隔等は、流通隙間３０から第２環状伝熱部５に向けて噴出する火炎の温度が８００度〜１３００度となるように設定してある。この１３００度以下という火炎温度は、サーマルＮＯｘ　の生成の少ない温度領域であり、８００度以上という火炎温度は、ＣＯからＣＯ２　への酸化反応の比較的活発な温度領域を意味する。即ち、火炎温度が、１３００度以上の領域では、空気中の窒素の酸化によるサーマルＮＯｘ　の生成量が急激に増加し、８００度以下の領域では、ＣＯからＣＯ２　への反応速度が低下するためである。
【００２９】
第２燃焼室１２内に流入する火炎の温度を８００度〜１３００度とするためには、この第１実施例のように　第１環状伝熱部４を多数の水管６によって構成した場合、各水管６の間隔（即ち、流通隙間３０）を、水管６の外径の０．１〜２倍とし、更に、燃焼装置７と第１環状伝熱部４との間隔を、水管６の外径の０．１〜２倍とする。
【００３０】
ここで流通隙間３０の下限値は、この流通隙間３０を火炎が通過する際に、火炎が消滅せず、火炎を維持し得る間隔であり、更に、火炎が前記の温度範囲の下限値を維持し得る間隔である。一方、上限値は、火炎を１３００度以下に冷却するとともに、ボイラの外径当りの伝熱面面積を維持するための間隔である。（当然、流通間隔３０を大きく設定すると、第１環状伝熱部における水管の本数が減少する）。
【００３１】
更に、燃焼装置７と第１環状伝熱部４との間隔の下限値は、上部ヘッダ２に対する燃焼装置７と第１環状伝熱部４の取付時の都合から決定され、上限値は、第１環状伝熱部４内において１３００度を越える温度領域が発生しないように火炎を冷却することができ、第１環状伝熱部４の過熱を防止することのできる間隔である。
【００３２】
更に、前記上部管寄せ２における第１，第２環状伝熱部４，５の水管６との接合部分には、この部分を覆うように耐火材１８を施工してある。一方の下部管寄せ３側においても、前記第１、第２環状伝熱部４，５の水管６との接合部分を部分を覆うように耐火材１８を施工している。更に下部管寄せ３においては、中央の空洞部を適宜の耐火材やその他の部材によって閉鎖している。
【００３３】
更に、外方の第２環状伝熱部５の外側には、この第２環状伝熱部５を包囲するようにボイラ外壁８を設けてある。この第２環状伝熱部５と外壁８との間に、排気口２０に連なるガス流路１７を構成する。このガス流路１７は、第２環状伝熱部５を構成する水管６間の隙間（以下第２流通隙間という）３２によって前記第２燃焼室１２と連通してある。
【００３４】
さて、以上の構成において燃焼装置７を作動させると、この燃焼装置７からの火炎は、図示するように、前記第１環状伝熱部４の軸線方向に、上部管寄せ２から下部管寄せ３に向けて噴出し、この火炎の噴出方向に対して交差する方向に広がるように形成される。従って、この火炎は、第１環状伝熱部４の各水管６表面を舐めるように形成され、第１環状伝熱部４の流通隙間３０を通って第２燃焼室１２内に流入する。
【００３５】
この火炎は、燃焼装置７に近い部分では、噴出方向に対して交差する方向にあまり広がっていないため、火炎の後流側に形成される高温の燃焼ガスが前記流通隙間３０を介して第２燃焼室１２内に流入する。従って、この火炎、並びに燃焼ガスは、前記第１環状伝熱部４の各水管６内を流れる被加熱流体との間で熱交換を行なって急激に冷却されて温度が低下するため、サーマルＮＯｘ　の発生が抑制される。そして、前記第１環状伝熱部４間の流通隙間３０を通過した火炎は、後流側の第２燃焼室１２で一定温度（前述の８００度）以上に保持された状態での比較的長い時間の滞留により、酸化反応が促進され、特にＣＯの発生が防止される。
【００３６】
この作用は、燃焼装置７から火炎の噴出方向に対して交差する方向、即ち、第１，第２環状伝熱部４，５の径方向についてのものであるが、各水管６の軸線方向について注目すると、火炎は、燃焼装置７から、上述のように、第１環状伝熱部４の各水管６を舐めるように形成されている。従って、火炎の先端側ほど前記水管６への伝熱によって温度が低下している。また、この第１実施例の水管ボイラが下部管寄３せから給水を受ける貫流ボイラなどの形式のものにおいては、火炎の方向と被加熱流体の方向とが互いに逆向きの所謂、対向流となるため熱効率がよい。しかも、前記水管６は、火炎の先端部や外周部の高温となる箇所が接触することはなく、順次、水管６との伝熱により温度低下するため、過熱を防止できる。しかも、このように水管６の温度が均一化することにより、第１，第２燃焼室１１，１２においても、局所的に高温となる箇所が存在しないので、サーマルＮＯｘ　の生成を抑制できる。
【００３７】
以上のようにして、８００度〜１３００度に温度を調整されて第２燃焼室１２内に流入した火炎は、第２環状伝熱部５の第２流通隙間３２からボイラ外壁８内側のガス流路１７に流入する。この際には、第２環状伝熱部５の各水管６に取り付けた伝熱ヒレ９によってより多くの熱を回収することができ、更に、ガス流路１７を通過する燃焼ガスは、第２環状伝熱部５の外側からの伝熱を行なって水管６内の被加熱流体を加熱した後、排出口２０からボイラ外に排出される。
【００３８】
即ち、この発明に係るボイラは、燃焼装置７から噴出される火炎内に第１環状伝熱部（第１実施例では環状の水管列）４を配置し、第１環状伝熱部４の流通隙間３０から第１伝熱部４の外方に火炎を噴出するように構成し、この第１環状伝熱部４によって火炎を所定の温度以下に急冷し、第１環状伝熱部４と第２環状伝熱部５との間の第２燃焼室１２内において急冷した火炎の温度を所定の温度以上に保持することにより、前記火炎の噴出方向に沿って温度を調整し、サーマルＮＯｘ　やＣＯ等の有害な燃焼排気物の生成を抑制するものである。
【００３９】
更に、上述のように、燃焼装置７からの火炎内に第１伝熱部４を設けることにより、火炎の噴出方向下流側には、所定の空間が広がっている。従って、この発明のボイラに使用する燃焼装置としては、バーナの下流側からすぐに火炎の形成を行える予混合式バーナの他、バーナの下流側に燃料（液体、並びに気体のものを含む）と燃焼用空気を混合させる領域を必要とする先混合式バーナ（拡散燃焼式バーナともいう）や、気化燃焼式バーナ等、各種のバーナを適用することができる。更に、この発明に係るボイラは、上述のように各種の燃焼装置を適用することができる上に、この燃焼装置が使用する燃料の種類も液体、気体に関らず選択することができる。
【００４０】
次に、この発明に係るボイラの第２実施例について、図３を参照しながら説明する。尚、図３は、この発明に係るボイラの第２実施例の縦断面構造を示す説明図で、前記第１実施例と同様の構成部材には、同一参照番号を附してその詳細説明を省略する。また、第２実施例においては、水管の配置は前記第１実施例と同様であるので、水管の配置を示す図面を省略してある。
【００４１】
この第２実施例においては、前記上部管寄せ２側の水管６の流通隙間３０を他の箇所より広く設定している。即ち、上部管寄せ２と第１環状伝熱部４との接合部には前述のような耐火物１８を施工せず、また、各箇所における水管６を絞り加工してあることにより、第１環状伝熱部４の燃焼装置７側における水管６の流通隙間３０を他の箇所より広く設定している。
【００４２】
この構成により、燃焼装置７下流側の燃焼ガス（火炎を含む。）を第２燃焼室１２を介して、燃焼装置７の根元部分に再度供給（再循環）するができ、このことにより火炎温度が低下し、低ＮＯｘ　化を達成する。
【００４３】
即ち、このような燃焼ガスの流通過程において、燃焼装置７からの燃焼ガスの主流は第１環状伝熱部４内を流通するが、この際に、燃焼装置７の基部と第１環状伝熱部４との間にはこの主流によって圧力低下が生じており、そのため、第２燃焼室１２内の燃焼ガスの一部は第２燃焼室１２の上方から第１燃焼室１１内の燃焼装置７近傍に循環する。従って、燃焼火炎の反応温度の上昇が抑制され、不要な温度上昇が阻止されるため、サーマルＮＯｘ　の発生が抑制される。
【００４４】
この場合には、前記第２燃焼室１２によって燃焼ガスを缶体内に留める時間を引き延ばし、特に未燃焼物の酸化反応を惹起するほかに、燃焼ガスの再循環による作用によって、有害排気物の低減が図れる。
【００４５】
更に、この第２実施例において、前記燃焼装置７を、自己再循環機能を備えた所謂自己再循環式の燃焼装置７とすることにより、前述の排ガスの再循環機能を確実に発揮させることができ、更に低ＮＯｘ　化を達成することができる。
【００４６】
【発明の効果】
この発明によれば、環状伝熱部によって火炎の温度をサーマルＮＯｘ　の生成が少ない温度領域にまで急冷することができ、ＮＯｘ　排出量を大幅に低減できる。更に、前記環状伝熱部の外側において、前記急冷した火炎の温度を所定の温度以上に保持することにより、ＣＯをＣＯ２　に酸化することができるため、このＣＯについても排出量を大幅に低減できることになる。従って、この発明に係るボイラによれば、前記のようなＮＯｘ　やＣＯ等の有害な燃焼排気物の生成を抑制でき、環境問題に対応したクリーンな排ガスのボイラを提供できることになる。
【００４７】
更に、この発明に係るボイラによれば、前記環状伝熱を火炎内に配置しているので、従来のボイラのように燃焼装置の下流側に独立した広い燃焼室を設けるものに比べて水管の設置本数を増加することができ、この点において熱回収量を高めることができる。このことは、同一の熱回収量であれば、小型化、省スペース化が図れることを意味する。
【００４８】
更に、この発明に係るボイラにおいては、燃焼装置の火炎の噴出方向に所定の空間（燃焼室）が広がっているため、上述のように各種の燃焼装置を適用することができる上に、この燃焼装置が使用する燃料の種類も液体、気体に関らず選択することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】
この発明に係るボイラの第１実施例の縦断面構造を示す説明図である。
【図２】
図１のＩＩ−ＩＩ線に沿う断面を示す説明図である。
【図３】
この発明に係るボイラの第２実施例の縦断面構造を示す説明図である。
【符号の説明】
４　第１環状伝熱部
５　第２環状伝熱部（第２環状伝熱部）
６　垂直水管（水管）
７　燃焼装置
１１　第１燃焼室
１２　第２燃焼室
３０　流通隙間