(57)【要約】 【課題】熱使用部との間で熱媒体を循環しているボイラ１において、燃焼装置に途中断火などの不具合を発生することなく、熱の回収量を増加し、効率を向上させることのできるボイラを提供する。【解決手段】ボイラ１と熱使用部２の間で熱媒体を循環しているボイラ１であって、ボイラの燃焼装置１２には、燃焼用空気供給路６を通して燃焼用空気を供給し、燃料供給路８を通して燃料ガスを供給しており、熱媒体を加熱した後の排ガスは排気路９を通して排出するボイラ１において、排気路９の途中に、燃焼用空気供給路６を通して供給している燃焼用空気と排ガスの間で熱交換を行うエアヒータ１０と、燃料供給路８を通して供給している燃料ガスと排ガスの間で熱交換を行うガスヒータ１１を設けておき、エアヒータ１０で熱回収を行った排ガスから更にガスヒータ１１によって熱回収を行うことで、エアヒータ１０とガスヒータ１１で分担して排ガスからの熱回収を行う。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃焼装置による燃焼によって熱媒体の加熱を行うボイラと、前記ボイラで加熱した熱媒体の熱を使用する熱使用部を持ち、ボイラと熱使用部の間で熱媒体を循環することで熱の供給を行うようにしているボイラであって、前記燃焼装置には、燃焼用空気供給路を通して燃焼用空気を供給し、燃料供給路を通して燃料ガスを供給しており、燃焼装置の燃焼部で燃焼用空気と燃料ガスを混合して燃焼を行い、熱媒体を加熱した後の排ガスは排気路を通して排出するようにしているボイラにおいて、
排気路の途中に、燃焼用空気供給路を通して供給している燃焼用空気と排ガスの間で熱交換を行うエアヒータと、燃料供給路を通して供給している燃料ガスと排ガスの間で熱交換を行うガスヒータを設け、エアヒータは排気路でのガスヒータよりも上流に設置しておき、エアヒータで熱回収を行った排ガスから更にガスヒータによって熱回収を行うことで、エアヒータとガスヒータで分担して排ガスからの熱回収を行うようにしていることを特徴とするボイラ。
【請求項２】
請求項１に記載のボイラにおいて、エアヒータの２次側での燃焼用空気温度は３００℃未満となるようにエアヒータでの熱回収量を制限した仕様とし、エアヒータとガスヒータで分担して熱回収を行うようにしていることを特徴とするボイラ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高温の熱媒体を循環することで熱の供給を行うボイラに関するものであり、より詳しくはボイラから排出される排ガスによって燃焼用空気の予熱を行うことで効率を向上させているボイラであって、空気予熱時における途中断火などの燃焼不具合を防止しつつ、より効率を高めることのできるボイラに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
特開２０１３−１０４５６９号公報に記載があるように、ボイラと熱使用部との間を熱媒体循環経路で接続し、ボイラで加熱した熱媒体を熱使用部との間で循環することによって熱使用部へ熱を供給するようにしているボイラが知られている。ボイラは、燃焼によって熱を発生する燃焼装置と、燃焼装置が発生した熱を吸収する熱交換器を持っており、燃焼によって発生させた熱を熱媒体に与えることで熱媒体を加熱する。ボイラで加熱した熱媒体は、熱媒体循環経路を通して熱使用部に送る。熱使用部は熱媒体の熱を使用し、熱の使用によって温度の低下した熱媒体は、熱媒体油循環経路の熱媒体戻り経路を通してボイラ内へ戻す。ボイラと熱使用部の間で熱媒体を循環し、ボイラで熱の供給を行うことで、熱使用部では熱を使用し続けることができる。
【０００３】
熱媒体２００℃から３００℃程度に加熱して熱を循環供給しているボイラでは、加熱される側の熱媒体温度が高いため、排ガス温度が高くなる。低温の水を供給するボイラであれば、排ガスの熱を給水の予熱に使用することでボイラ効率を向上させることができるが、熱媒体を循環させているボイラでは排ガスによって熱媒体を予熱するということはできず、排ガスの熱が多く捨てられていたためにボイラの効率は低いものであった。
【０００４】
そのため、特開２０１３−１０４５６９号公報に記載の発明では、レキュペレータを設置し、ボイラから排出される排ガスの熱によって燃焼用空気を予熱している。燃焼用空気を予熱すると、燃焼装置の火炎温度は高くなるため、燃料量に対する供給熱量が増加し、ボイラの効率は向上することになる。しかし、燃焼用空気を高温に予熱した場合、燃焼装置での点火用およびフレーム電流検出用ガイシに影響を与えることがある。これらのガイシは、高温になると絶縁性が低下する特性があり、燃焼用空気の予熱は、パイロット不着火やフレーム電流の低下による途中断火の誤判定など、燃焼装置での不具合の発生が懸念されることになる。
【０００５】
特開２０１３−１０４５６９号公報に記載の発明では、レキュペレータに導入される排ガスの一部をバイパスさせるバイパスラインを排ガスラインに接続し、レキュペレータに導入される排ガス量を制限するようにしている。このようにして空気への予熱量を制限すると、燃焼用空気の予熱温度が高くなりすぎることを防止できるが、排ガスからの熱回収量は少なくなるため、効率の点では無駄が発生することになっていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１３−１０４５６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明が解決しようとする課題は、熱使用部との間で熱媒体を循環しているボイラにおいて、燃焼装置に途中断火などの不具合を発生することなく、熱の回収量を増加し、効率を向上させることのできるボイラを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１に記載の発明は、燃焼装置による燃焼によって熱媒体の加熱を行うボイラと、前記ボイラで加熱した熱媒体の熱を使用する熱使用部を持ち、ボイラと熱使用部の間で熱媒体を循環することで熱の供給を行うようにしているボイラであって、前記燃焼装置には、燃焼用空気供給路を通して燃焼用空気を供給し、燃料供給路を通して燃料ガスを供給しており、燃焼装置の燃焼部で燃焼用空気と燃料ガスを混合して燃焼を行い、熱媒体を加熱した後の排ガスは排気路を通して排出するようにしているボイラにおいて、
排気路の途中に、燃焼用空気供給路を通して供給している燃焼用空気と排ガスの間で熱交換を行うエアヒータと、燃料供給路を通して供給している燃料ガスと排ガスの間で熱交換を行うガスヒータを設け、エアヒータは排気路でのガスヒータよりも上流に設置しておき、エアヒータで熱回収を行った排ガスから更にガスヒータによって熱回収を行うことで、エアヒータとガスヒータで分担して排ガスからの熱回収を行うようにしていることを特徴とする。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、前記ボイラにおいて、エアヒータの２次側での燃焼用空気温度は３００℃未満となるようにエアヒータでの熱回収量を制限した仕様とし、エアヒータとガスヒータで分担して熱回収を行うようにしていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明を実施することで、燃焼用空気での予熱量が過剰になることを防止しつつ、総合的な熱回収量を増加することができる。燃焼用空気の温度が高くなりすぎることがないために、燃焼装置のガイシに悪影響を与えることなく、熱回収量は増加するためにボイラの効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一実施例でのボイラのフロー図
【図２】本発明の一実施例で使用している燃焼装置のフロー図
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明の一実施例を図面を用いて説明する。図１は本発明の一実施例でのボイラのフロー図、図２は本発明の一実施例で使用している燃焼装置のフロー図、図３は本発明の一実施例で使用しているエアヒータの熱回収量制限方法説明図である。ボイラ１は、熱使用部２との間を熱媒体循環経路３で接続し、熱媒体油循環経路３を通じて熱媒体を循環させるようにしている。ボイラ１は、中央に空間を開けたコイル状の熱媒体加熱管によって側面を形成した円筒形の燃焼室を持ったものであり、中央上部に設けた燃焼装置１２によって燃焼室内で燃焼を行い、熱媒体加熱管内の熱媒体を加熱する。
【００１３】
ボイラ１で発生させた熱は、熱媒体を通じて熱を使用している熱使用部２へ移送する。ボイラ１と熱使用部２の間をつなぐ熱媒体循環経路３には循環ポンプ４を設けており、循環ポンプ４の作動によって熱媒体を循環させる。熱使用部２は、ボイラから供給した熱媒体の熱を使用するものであり、熱使用部２で熱交換を行うことで温度の低下した熱媒体は、熱媒体循環経路３の戻り経路を通してボイラ１へ戻している。
【００１４】
熱媒体循環経路３には、ボイラ１から出ていく熱媒体の温度を計測する熱媒体温度計測装置１３を設け、ボイラ１の運転を制御する運転制御装置１４を設ける。熱媒体温度計測装置１３で計測した熱媒体温度の値は、運転制御装置１４へ出力するようにしておき、運転制御装置１４では計測した熱媒体温度の値に応じてボイラ１での燃焼量を制御する。運転制御装置１４は、目標温度と熱媒体の出口温度の差が大きいほど、ボイラ１の燃焼量を多くし、熱媒体の温度が目標温度に近づくようにボイラ１の燃焼量を制御する。
【００１５】
燃焼装置１２での燃焼は、燃料供給路８を通して供給する燃料ガスと、燃焼用空気供給路６を通して供給する燃焼用空気によって行う。燃料ガスの供給は、燃料供給路８に設けている燃料制御装置７で制御し、燃焼用空気の供給は、燃焼用空気供給路６に接続している送風機５によって行い、送風機５の回転数を調節することで風量を制御する。燃焼装置１２は、図２に記載しているように、燃焼用空気供給路６を通して供給してきた燃焼用空気と、燃料供給路８を通して供給してきた燃料ガスを燃焼部で混合する先混合バーナとしている。
【００１６】
ボイラ１では、燃焼装置１２で燃焼を行うことで熱を発生し、発生した熱によって熱媒体の加熱を行う。ボイラ１内で熱媒体の加熱を行うことで温度の低下した燃焼排ガスは、排気路９を通して戸外へ排出する。排気路９の途中には、エアヒータ１０とガスヒータ１１を設ける。ガスヒータ１１は、排気路９のエアヒータ１０よりも下流側に設け、排ガスはエアヒータ１０を通った後にガスヒータ１１を通るようにしておく。
エアヒータ１０は、燃焼用空気供給路６を通して送っている燃焼用空気と、排気路９を通している排ガスの間で熱交換を行うものであり、燃焼用空気は排ガスの熱を回収することによって温度が上昇する。ガスヒータ１１は、燃料供給路８を通して送っている燃料ガスと、排気路９を通している排ガスの間で熱交換を行うものであり、燃料ガスも排ガスの熱を回収することによって温度が上昇する。
【００１７】
エアヒータ１０で熱の回収を行い、燃焼用空気の温度を高めると、燃料量を増やさなくても燃焼装置１２での火炎温度を高くすることができ、ボイラ１での加熱量が増加するためにボイラの効率を向上させることができる。エアヒータ１０での熱回収量は、エアヒータ１０の伝熱面積を大きくする等によって増加することができるが、予熱後の燃焼用空気温度が高くなりすぎると、燃焼装置１２に設置しているガイシに影響を与えることになるため、エアヒータ１０では予熱後の燃焼用空気温度が３００℃未満となるような仕様としておく。
【００１８】
エアヒータ１０が積層した多数の排ガス流路及び燃焼用空気流路からなるものであれば、隣り合う排ガス流路内と燃焼用空気流路内にそれぞれ排ガスと燃焼用空気を流すことで熱交換を行う。この場合、排ガス流路と燃焼用空気流路を交互に設置することで伝熱面積が大きくなり、熱交換量が多くなる。これを排ガス流路の隣にまた排ガス流路を配置することにより、排ガス流路と燃焼用空気流路で隣り合っていない面を増やすと、伝熱面積が減少するためエアヒータ１０での熱回収量は少なくなる。
【００１９】
エアヒータ１０での熱回収量を制限していると、エアヒータ１０にて熱回収を行った後の排ガスでもまだ熱を持っていることになるため、エアヒータ１０の下流側に設けているガスヒータ１１でも熱の回収を行う。
ガスヒータ１１でも熱の回収を行い、燃料ガスの温度を上昇させると、この場合も燃焼装置１２での火炎温度を高くすることができる。
【００２０】
なお、燃料ガス供給量は燃焼用空気供給量に比べると少ないため、燃料ガスは燃焼用空気に比べると温度が上昇し易い。しかし、燃料供給路８では、酸素がないために燃料ガスが燃料の自然発火温度まで上昇しても発火することはなく、先混合バーナであれば燃料ガスが燃焼装置１２の点火用およびフレーム電流検出用ガイシ設置部に流れて、ガイシの絶縁性を低下させるということはないため、ガスヒータ１１では熱回収量を制限する必要はない。
【００２１】
燃焼用空気だけで排ガスから熱を回収するものであれば、熱回収量を多くすると燃焼用空気の予熱温度は高くなり、燃焼装置１２のガイシに悪影響を与えることになっていた。しかし、エアヒータ１０での燃焼用空気の予熱温度は３００℃未満とし、エアヒータ１０とガスヒータ１１で分担して排ガスからの熱回収を行うようにすると、燃焼装置１２のガイシが高温になることで悪影響を与えることはなく、燃焼用空気と燃料ガスの両方を予熱して温度を上昇させることで、燃焼装置１２での火炎温度をより高くすることができる。そのため、パイロット不着火や途中断火の誤判定を防止しつつ、排ガスからの熱回収量を増加してボイラ効率を向上させることができる。
【００２２】
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。
【符号の説明】
【００２３】
１  ボイラ
２  熱使用部          
３  熱媒体循環経路          
４  循環ポンプ          
５  送風機          
６  燃焼用空気供給路          
７  燃料制御装置
８  燃料供給路
９  排気路
１０  エアヒータ
１１  ガスヒータ
１２  燃焼装置
１３  熱媒体温度計測装置
１４  運転制御装置
【図１】
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【図２】
2017058068.tif 000004