(57)【要約】【課題】従来の懸垂管形ボイラーはボイラー後部が細長くなり、屋内設置の場合は建屋が大きくなり、屋外設置の場合は敷地が長大になるという課題を有していた。【解決手段】従来の課題を解決するために本発明は、ボイラーの水平ガス流れを反転折流させ、その反転折流ごとに懸垂管群を通過するガス通路の幅または高さを最初の管群または前管群におけるガス通路の幅または高さ寸法以下とすることによって、従来の懸垂管形ボイラーが細長くなるという課題を解決するものである。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
懸垂管形ボイラーの水平ガス流れを反転折流させ、その反転折流ごとに懸垂管群を通過するガス通路の幅または高さを最初の管群または前管群におけるガス通路の幅または高さ寸法以下とすることを特徴とするボイラー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、ボイラーの対流伝熱管が懸垂管形になっているボイラー、通常テールエンドボイラー（以下懸垂管形ボイラーという）における、伝熱管配置形状に関するものである。
【背景技術】
【０００２】  ばいじんの多い排ガス、廃棄物燃焼排ガスの廃熱回収用のボイラーとして、懸垂管形ボイラーが、適切であるといわれている。（非特許文献１参照）
懸垂管形ボイラーの対流部伝熱管は、直線状で上部は上部連結管に固定され、下部は下部連結管に連結されている。上部連結管はボイラーケーシングに固定されているが、下部連結管は上部から懸垂されている伝熱管に支えられているのみでボイラーケーシングからは支えられていない自由端の状態になっている。
したがって、下部連結管を重錘等で鎚打した場合、下部連結管および伝熱管全体に微振動が発生し、伝熱管に付着しているダストを払い落とすことができる。鎚打は連続的に行うことができ、水管形状が直線単純であることから、懸垂管形ボイラーは伝熱管へのダスト堆積が少ないという特徴を持っている。
このダスト堆積が少ないことが、ダイオキシン類の再合成が少ないという特徴に結びつき、懸垂管形ボイラーは、廃棄物燃焼排ガスなどのダクト量の多いガスに適したボイラー形式であるという長所を持っている。【０００３】  しかしながら、懸垂管形ボイラーはボイラーの名称が示すように動物の尻尾のごとくボイラー後部が細長くなりボイラーの長さが長くなるという課題を有している。
このために、このボイラーを設置しようとすると、屋内設置の場合は建屋が大きくなり、屋外設置の場合でも、敷地が長大になるという課題を有していた。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】  ユニチカ高効率ごみ発電システム  ＪＥＦＭＡ  ＮＯ．５７２００９、３（７８、７９ｐ）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】  本発明は、従来の懸垂管形ボイラーのボイラー全長が長くなるという課題を解決し、ボイラー長さを短縮し、伝熱面積を減少させることができるボイラーを提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】  従来の課題を解決するために本発明は、懸垂管形ボイラーの水平ガス流れを反転折流させ、その反転折流ごとに懸垂管群を通過するガス通路の幅または高さを最初の管群または前管群におけるガス通路の幅または高さ寸法以下になるように、管群のガス通路寸法を決めることによって、従来の懸垂管形ボイラーの長さが長くなるという課題を解決するものである。
【発明の効果】
【０００７】  本発明は、懸垂管形ボイラーの水平ガス流れを反転折流させることにより、従来、ガス流れが一直線にボイラー後流側に流れている場合よりも、ボイラー長さを短くすることができる効果を持っている。
また、ボイラー伝熱管配置には清掃補修のための適切な空間が必要である。従来のボイラーにおいては清掃補修の空間がボイラー長の増加に直接影響していたが、本発明における清掃空間はボイラーガス流れの反転折流部を利用できるためボイラー長の増大を防止する効果を持っている。【０００８】  ボイラーのガスは伝熱管外表面を通過しガス後流側に流れるに従いガス温度は低下するためにガス体積流量は低下する。したがってガス流速はガス流れ断面積が一定の場合、ガス流れ後流側に行くにしたがって低下する。一般的に伝熱管の面積当たり時間当  り伝熱量は、ガス流れのレイノルズ数の０．６乗に比例する。レイノルズ数はガス流速に比例するので、結果として伝熱管の面積当たり時間当り伝熱量は、ガス流速の０．６乗に比例する。
このことは、伝熱管の面積当たり時間当たりの伝熱量は、ボイラーガス後流側に行くにしたってガス流速が低下するため、低下することを意味している。【０００９】  本発明は、懸垂管形ボイラーの水平ガス流れを反転折流させ、その反転折流ごとに懸垂管群を通過するガス通路の幅または高さを最初の管群または前管群におけるガス通路の幅または高さ寸法以下になるように、管群のガス通路寸法を決めている。
このことによって、ガス流れは後流側に行っても、ガス流速を適切に保持することが可能である。ボイラー出口部管群のガス流速をボイラー入口部管群のガス流速と同一に保つことも可能になる。すなわち、ガス後流側でも、伝熱管の伝熱面積当たり時間当た  り伝熱量の低下を防ぐことができ、ボイラーの伝熱面積を減少させることができる。【００１０】  このように、本発明によればボイラーの長さは単純にガス流れの反転折流を用いて短縮させるのみではなく反転折流させることにより補修空間がボイラー長さの増大なしに確保され、さらに反転折流により各管群の幅または高さ寸法が調節でき伝熱に適切なガス流速を確保可能となり、その結果の複合作用によりボイラーの長さ短縮と伝熱面積減少の効果を生み出されている。【００１１】  このことは、ボイラー本体に対する経済効果のみにとどまらず、ボイラーの屋内設置の場合の建屋大きさ、屋外設置の場合の占有敷地形状などへの経済効果をもたらすことになる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】従来の懸垂管形ボイラーの縦断面
【図２】従来の懸垂管形ボイラーの横断面
【図３】従来の懸垂管形ボイラーの平断面図
【図４】本発明の懸垂管形折流ボイラーの縦断面図
【図５】本発明の懸垂管形折流ボイラーの横断面図
【図６】本発明の懸垂管形折流ボイラーの平断面図
【発明を実施するための形態】
【００１３】  本発明の実施するための形態として、図面を用いて説明する
【００１４】  従来の懸垂管形ボイラーは以下のようになっている。
図１は従来の懸垂管形ボイラーの対流伝熱部の縦断面図を示している。図２は図１のＣ−Ｃ横断面図、図３は図１のＤ−Ｄ平断面図である。ガスは図１および図３においてガス入口流れ１０５から水平に流れてガス出口流れ１０６に流れるようになっている。伝熱管１０１は上部連結管１０２に固定され下方に懸垂されている。伝熱管１０１の下方は、下部連結管１０３に結合されている。上部連結管はボイラーのケーシング１０４に固定されている。下部連結管１０３は、ボイラーケーシングには固定されないで、伝熱管１０１のみに連結された自由端状態になっている。したって、下部連結管１０３を槌打装置（図示せず）によって槌打すると、これに連結する全体の伝熱管１０１が微振動を起こし、伝熱管に付着したダストを払い落とすことが出来るようになっている。また、伝熱管１０１の清掃補修のために補修用間隔１０７が適宜準備され補修が容易なようになっている。ボイラーの長さ１０９は、各管群長さ１０８と補修用間隔１０７の合計として決まっている。
【００１５】  本発明による懸垂管形折流ボイラーの対流伝熱部の縦断面図を図４に図４のＡ−Ａ断面である横断面図を図５に図４のＢ−Ｂ断面である平断面図を図６に示す。ガスは図４および図６に示すように入口ガス流れ５から反転折流９をへてガス出口流れ６に水平に流れている。伝熱管１は上部連結管２に固定され下方に懸垂されている。伝熱管１の下方は、下部連結管３に結合されている。上部連結管はボイラーのケーシング４に固定されている。下部連結管３は、ボイラーケーシングには固定されないで、伝熱管１のみに連結された自由端状態になっている。したって、下部連結管３を槌打装置（図示せず）によって槌打すると、これに連結する全体の伝熱管１が微振動を起こし、伝熱管に付着したダストを払い落とすことが出来るようになっている。各管群のガス流れ幅は、上流側の管群のガス流れ幅以下の寸法になるように構成する。図６ではガス流れ幅１０、１１、１２は徐々に小さくなっている。すなわち最初の管群は６列の伝熱管で構成されるガス流れ幅１０で次の管群は４列の伝熱管で構成されるガス流れ幅１１で最後の管群は前の管群より少ない列数３列の伝熱管で構成される管群幅１２となり管群幅は徐々に低下している。管群幅をガス後流側にいくに従って減少させてガス流速の減少を防ぎ伝熱管の単位面積当り時間当たり伝熱量を確保しつつ管群幅を減少させることによって伝熱面積も減少させることを可能にしている。同様に伝熱管の高さについても図４では各管群は同一の管群高さ１５で示しているが、各管群で前段の高さ以下にするように配置することも出来る。管群の幅や高さ寸法の大小は、ある一部分の寸法のみで評価するものではなく、一つの管群内の平均幅または平均高さで評価しなければならない。図６において反転折流９の部分は各管群の清掃補修空間として利用できる。図６に示す本発明によればガス入口出口方向のボイラー長さは次第に減少させることが出来る管群幅１０、１１、１２の合計であるボイラー長さ１３として表される。
【００１６】  以上の関係を実際のボイラーに適用した例を以下に示す。
諸元            単位                本発明                従来形
ガス量          Ｎｍ３／ｈ        １３，９００        １３，９００
ガス入口温度      度                    ５２５              ５２５
ガス出口温度      度                    ２７０              ２７０
伝熱面積          ｍ２                  １９５              ２２０
ボイラー長さ      ｍ                        ２              ５．７
本発明を実施した場合、従来の伝熱面積の約１０％を低減できる。
また、ボイラー全長は従来長さの約６５％短縮できる。
【符号の説明】
【００１７】１．伝熱管
２．上部連結管
３．下部連結管
４．ケーシング
５．入口ガス流れ
６．出口ガス流れ
７．補修空間
８．管群長さ
９．反転折流
１０．管群幅
１１．管群幅
１２．管群幅
１３．ボイラー長さ
１４．ボイラー横幅
１５．管群高さ
１０１．伝熱管
１０２．上部連結管
１０３．下部連結管
１０４．ケーシング
１０５．入口ガス流れ
１０６．出口ガス流れ
１０７．補修空間
１０８．管群長さ
１０９．ボイラー長さ
１１０．管群幅
１１１．管群高さ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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