(57)【要約】【課題】バーナの燃焼で発生した燃焼ガスの流れのパターンを調整し、過熱器で生成される蒸気の蒸気温度を制御し、効率的な運転を可能としたボイラ及びボイラの蒸気温度調整方法を提供する。【解決手段】本実施例に係るボイラ１０Ａは、バーナ１０１の燃焼で発生した燃焼ガスが、火炉１０２から過熱器（ＳＨ）１０４、蒸発管群１０５を通過して流れるように構成したボイラにおいて、過熱器１０４上部の前記燃焼ガスの後流側に過熱器１０４の上下方向にスライド可能な下流部遮蔽板１１Ａを設け、過熱器１０４の上部空間Ａに入る燃焼ガスの流量を調整する。バイパスガス１２の流量を下流部遮蔽板１１Ａにより調整し、主流ガス１３の流量を調整することで、過熱器１０４の蒸気温度を制御する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
バーナの燃焼で発生した燃焼ガスが、火炉から過熱器、蒸発管群を通過して流れるように構成したボイラにおいて、
前記過熱器上部を流れる前記燃焼ガスの上流側、後流側の何れか一方又は両方に前記過熱器の上下方向にスライド自在又は一端を回転軸として開度調整自在な遮蔽板を設け、
前記過熱器の上部空間に入る前記燃焼ガスの流量を調整することを特徴とするボイラ。
【請求項２】
請求項１において、
前記過熱器の途中で抜出した蒸気の一部を、水ドラムで減温した後、前記過熱器に再度送給し、前記過熱器の蒸気温度を調整することを特徴とするボイラ。
【請求項３】
バーナの燃焼で発生した燃焼ガスを、火炉から過熱器、蒸発管群を通過して流れるように構成したボイラの蒸気温度調整方法において、
前記過熱器上部の前記燃焼ガスの後流側、上流側の何れか一方又は両方に設けられたスライド自在又は一端を回転軸として開度調整自在な遮蔽板を前記過熱器の上下方向にスライドさせるか開度調整し、前記過熱器上部空間に入る前記燃焼ガスの流量を調整することを特徴とするボイラの蒸気温度調整方法。
【請求項４】
請求項３において、
前記過熱器の途中で蒸気の一部を抜出し、抜出した蒸気を水ドラムで減温した後、前記過熱器に再度送給し、前記過熱器の蒸気温度を調整することを特徴とするボイラの蒸気温度調整方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バーナの燃焼で発生した燃焼ガスが過熱器の上部側を通過する量を調整するように構成されたボイラ及びボイラの蒸気温度調整方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より採用されている過熱器を備えた舶用ボイラの構成の一例を図６に示す。図６に示すように、従来のボイラ１００は、バーナ１０１と火炉１０２とフロントバンクチューブ１０３と過熱器（Ｓｕｐｅｒ  Ｈｅａｔｅｒ：ＳＨ）１０４と蒸発管群（リアバンクチューブ）１０５とからなる。バーナ１０１の燃焼で発生した燃焼ガスは、火炉１０２からフロントバンクチューブ１０３、過熱器１０４、蒸発管群１０５と熱交換を行いながら流れ、出口側ガスダクト１０６を経てガス出口１０７から流出する。このとき、蒸気ドラム１０８に集められた蒸気を駆動源として図示しない所要な機器に供給される（特許文献１）。
図６中、１０９は水ドラム、１１０，１１１はヘッダー、１１２はウォールチューブを示している。
【０００３】
また、従来のボイラ１００では、過熱器１０４で生成された蒸気の蒸気温度をコントロールするため、蒸気の一部を過熱器１０４の途中で抜き出し、水ドラム１０９で減温した後、再度過熱器１０４と熱交換することで過熱器１０４で生成された蒸気の出口温度を調整するようにしている。このような方法を所謂ＣＤＳＨ(ｃｏｎｔｒｏｌ  ｄｅｓｕｐｅｒ  ｈｅａｔｅｒ)という。
【０００４】
ボイラ１００を効率よく運転するためには、過熱器１０４や蒸発管群１０５からなる熱交換管群全体に亘って均一に燃焼ガスが流れている必要があり、従来のボイラ１００では、蒸気温度を制御し、ボイラ１００を効率よく運転するようにしていた。
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−２４３１０６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、過熱器１０４はコの字型の構造となっているため、図７に示すように、燃焼ガスが過熱器１０４を通過することなく過熱器１０４の上部側の上部空間Ａをバイパスガス１１３としてバイパス通過すると、この上部空間Ａを流れる燃焼ガスは過熱器１０４の吸熱に寄与しないため、過熱器１０４や蒸発管群１０５からなる熱交換管群との間の熱交換が行われず、過熱器１０４での熱交換率が低下し、蒸気温度が不足する原因となる、という問題がある。
【０００７】
また、ＣＤＳＨの調整範囲以上に蒸気温度が変動、即ち、例えば５６０℃以上に高くなる場合、あるいは例えば５１５℃以下で不足し、定格で運転できない場合がある、という問題がある。
【０００８】
本発明は、前記問題に鑑み、バーナの燃焼で発生した燃焼ガスの流れのパターンを調整し、過熱器で生成される蒸気の蒸気温度を制御し、効率的な運転を可能としたボイラ及びボイラの蒸気温度調整方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上述した課題を解決するための本発明の第１の発明は、バーナの燃焼で発生した燃焼ガスが、火炉から過熱器、蒸発管群を通過して流れるように構成したボイラにおいて、前記過熱器上部を流れる前記燃焼ガスの上流側、後流側の何れか一方又は両方に前記過熱器の上下方向にスライド自在又は一端を回転軸として開度調整自在な遮蔽板を設け、前記過熱器の上部空間に入る前記燃焼ガスの流量を調整することを特徴とするボイラにある。
【００１０】
第２の発明は、第１の発明において、前記過熱器の途中で抜出した蒸気の一部を、水ドラムで減温した後、前記過熱器に再度送給し、前記過熱器の蒸気温度を調整することを特徴とするボイラにある。
【００１１】
第３の発明は、バーナの燃焼で発生した燃焼ガスを、火炉から過熱器、蒸発管群を通過して流れるように構成したボイラの蒸気温度調整方法において、前記過熱器上部の前記燃焼ガスの後流側、上流側の何れか一方又は両方に設けられたスライド自在又は一端を回転軸として開度調整自在な遮蔽板を前記過熱器の上下方向にスライドさせるか開度調整し、前記過熱器上部空間に入る前記燃焼ガスの流量を調整することを特徴とするボイラの蒸気温度調整方法にある。
【００１２】
第４の発明は、第３の発明において、前記過熱器の途中で蒸気の一部を抜出し、抜出した蒸気を水ドラムで減温した後、前記過熱器に再度送給し、前記過熱器の蒸気温度を調整することを特徴とするボイラの蒸気温度調整方法にある。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、過熱器上部の燃焼ガスの上流側、後流側の何れか一方又は両方に前記過熱器の上下方向にスライド自在又は一端を回転軸として開度調整自在な遮蔽板を設けることで、バーナの燃焼で発生した燃焼ガスの流れのパターンを調整できるため、前記過熱器での吸熱に寄与する燃焼ガス量を変化させ、前記過熱器で生成される蒸気の蒸気温度を制御すると共に、制御可能な温度範囲を広げ、ボイラの効率的な運転を可能とすることができる。
【００１４】
また、前記過熱器の途中で抜出した蒸気の一部を、水ドラムで減温した後、前記過熱器に再度送給し、前記過熱器の蒸気温度を調整することで、更に前記過熱器で生成される蒸気の蒸気温度を制御することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、この発明につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施例における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。
【実施例１】
【００１６】
本発明による実施例１に係るボイラについて、図面を参照して説明する。
本実施例に係るボイラは、図６に示すような従来のボイラの構成と同様であるため、同一部材には同一の符号を付して重複した説明は省略する。
図１は、本発明の実施例１に係るボイラの構成を示す概略図である。
図１に示すように、本実施例に係るボイラ１０Ａは、バーナ１０１の燃焼で発生した燃焼ガスが、火炉１０２から過熱器（ＳＨ）１０４、蒸発管群１０５を通過して流れるように構成したボイラにおいて、過熱器１０４上部の前記燃焼ガスの後流側に過熱器１０４の上下方向にスライド可能な下流部遮蔽板１１Ａを設け、過熱器１０４の上部空間Ａに入る燃焼ガスの流量を調整するものである。
また、本実施例において、燃焼ガスのうち、過熱器１０４の上部空間Ａに入る燃焼ガスをバイパスガス１２とし、過熱器１０４を通過する燃焼ガスを主流ガス１３とする。
【００１７】
本実施例に係るボイラ１０Ａにおいては、下流部遮蔽板１１Ａを燃焼ガスの流れ方向に対して直行する向きに設置している。過熱器１０４上部の前記燃焼ガスの後流側に設けた下流部遮蔽板１１Ａを上下方向にスライド可能とし、過熱器１０４の上部空間Ａに入るバイパスガス１２の流量を下流部遮蔽板１１Ａにより調整することにより、過熱器１０４を通過する主流ガス１３の流量を調整するようにしている。
【００１８】
図２は、過熱器でのバイパスガスと主流ガスのガス流れを示す説明図である。図２に示すように、下流部遮蔽板１１Ａを上下方向にスライドさせることで、バイパスガス１２の流量を調整し、主流ガス１３の流量を調整することができる。
即ち、従来のボイラ１００では、整流板等を用いて燃焼ガスの流動を調整し、燃焼ガスが過熱器１０４と蒸発管群１０５とに均一に流れるようにしているのに対し、本実施例に係るボイラ１０Ａは、スライド可能な下流部遮蔽板１１Ａを用いて上下方向にスライドさせ、過熱器１０４の上部空間Ａに入るバイパスガス１２の流量を直接調整することで、過熱器１０４を通過する主流ガス１３の流量を調整し、過熱器１０４で生成される蒸気の蒸気温度を制御できるようにしている。
【００１９】
よって、下流部遮蔽板１１Ａを上下方向にスライドさせ、過熱器１０４の上部空間Ａに入るバイパスガス１２の流量を調整し、主流ガス１３の流量を調整することで、過熱器１０４の吸熱に寄与する燃焼ガス量を変化させることができるため、過熱器１０４の蒸気温度を制御することができる。
【００２０】
また、下流部遮蔽板１１Ａは、過熱器１０４の上部空間Ａと同じ高さかそれ以上とするのが好ましい。上部空間Ａに流入するバイパスガス１２を下流部遮蔽板１１Ａで制御できるようにするためである。
【００２１】
また、本実施例に係るボイラ１０Ａにおいては、下流部遮蔽板１１Ａの高さは、過熱器１０４と上部空間Ａとを合わせた全体の高さに対して１０〜１５％の範囲とするのが好ましい。具体的には、上部空間Ａが過熱器１０４と上部空間Ａとを合わせた全体の高さの１５％程度である時、下流部遮蔽板１１Ａにより上部空間Ａを遮断し、過熱器１０４で生成される蒸気の蒸気温度は、下流部遮蔽板１１Ａで上部空間Ａを遮断しない場合に比べ、約２５％程度、更には３０％程度、過熱器１０４で生成される蒸気の温度を制御することができる。
【００２２】
また、本実施例に係るボイラ１０Ａにおいては、下流部遮蔽板１１Ａを既設のボイラに設けるようにしてもよく、新たに製造されるボイラに設けるようにしてもよい。このとき、下流部遮蔽板１１Ａを既設のボイラに設ける場合、図３−１に示すように、過熱器１０４の高さＨ1と上部空間Ａとを合わせた全体の高さＨ0に対して上部空間Ａの高さｈ1の分だけ下流部遮蔽板１１Ａによりバイパスガス１２の流量を調整し、主流ガス１３の流量を調整することができる。
【００２３】
これに対し、下流側遮蔽板１１Ａを新たに製造されるボイラに設ける場合、図３−２に示すように、既設のボイラの過熱器１０４の高さＨ1よりも過熱器１０４の高さＨ2を低くし、上部空間Ａの高さｈ2を高くすることができる。よって、既設のボイラよりも高くした上部空間Ａの高さｈ2の分だけ下流部遮蔽板１１Ａにより調整できるバイパスガス１２の流量を大きくし、主流ガス１３の流量の調整量を大きくすることができるため、過熱器１０４の吸熱に寄与する燃焼ガス量の変化量を多くし、過熱器１０４の蒸気温度の制御することができる幅を大きくとることができる。
【００２４】
また、本実施例に係るボイラ１０Ａにおいては、過熱器１０４で生成される蒸気の蒸気温度の制御可能な温度範囲を大きくするため、過熱器１０４の上部空間Ａの高さを大きくしてもよい。過熱器１０４の上部空間Ａの高さを大きくし、下流部遮蔽板１１Ａの上下方向へのスライドできる幅を大きくすることで、主流ガス１３の流量を調整することができ、過熱器１０４で生成される蒸気の蒸気温度の制御可能な温度範囲を大きくすることができる。
【００２５】
また、本実施例に係るボイラ１０Ａにおいては、従来のボイラ１００で用いられている蒸気温度制御方法のように、蒸気の一部を過熱器１０４の途中で抜き出し、水ドラム１０９で減温した後、再度過熱器１０４と熱交換し、過熱器１０４で生成された蒸気の出口温度を調整する所謂ＣＤＳＨを併用するようにしてもよい。本実施例に係るボイラ１０Ａで用いられる下流側遮蔽板１１Ａで、燃焼ガスの流動を制御し蒸気温度を制御すると共に、所謂ＣＤＳＨにより生成された蒸気を制御するようにすることで、過熱器１０４で生成される蒸気の蒸気温度の制御可能な温度範囲を更に大きくすることができる。
【００２６】
よって、本実施例に係るボイラ１０Ａによれば、過熱器１０４の上部空間Ａに入るバイパスガス１２の流量を下流部遮蔽板１１Ａにより調整することにより、過熱器１０４を通過する主流ガス１３の流量を調整することができるため、過熱器１０４の吸熱に寄与する燃焼ガス量を変化させることができ、過熱器１０４で生成される蒸気の蒸気温度を制御することができる。
【００２７】
また、上部空間Ａの高さを大きくすることで、下流部遮蔽板１１Ａにより調整できるバイパスガス１２の流量を大きくし、主流ガス１３の流量の調整量を大きくすることができるため、過熱器１０４の蒸気温度を制御することができる幅を大きくとることができる。
【実施例２】
【００２８】
本発明による実施例２に係るボイラについて、図４を参照して説明する。
図４は、本実施例に係るボイラの構成を示す概略図である。
本実施例に係るボイラは、実施例１に係るボイラの構成と同様であるため、同一部材には同一の符号を付して重複した説明は省略する。
図４に示すように、本実施例に係るボイラ１０Ｂは、図１に示すボイラ１０Ａの過熱器１０４上部を流れる燃焼ガスの上流側に上流部遮蔽板１１Ｂと、過熱器１０４上部を流れる燃焼ガスの下流側に設けた下流部遮蔽板１１Ａに代えて、一端を回転軸として開度調整自在な下流部遮蔽板１１Ｃとを設けるようにしたものである。
また、下流部遮蔽板１１Ｃは上端側又は下端側の何れかを回転軸として開度調整自在とし、図４では、下流部遮蔽板１１Ｃの下端側を回転軸として開度調整自在としている。
【００２９】
過熱器１０４上部の前記燃焼ガスの上流側に設けた上流部遮蔽板１１Ｂを上下方向にスライド可能とし、過熱器１０４の上部側の燃焼ガスの下流側に設けた下流部遮蔽板１１Ｃの下端を回転軸として開度調整自在とすることにより、過熱器１０４を通過する主流ガス１３の流量を調整している。
【００３０】
図５−１は、本発明の実施例１に係るボイラにおける燃焼ガスの流動を示す説明図であり、図５−２は、本発明の実施例２に係るボイラにおける燃焼ガスの流動を示す説明図である。尚、図５−２では、下流部遮蔽板１１Ｃの上端側を回転軸として開度調整自在としている。
図５−１に示すように、本発明の実施例１に係るボイラ１０Ａにおける燃焼ガスのうち、バイパスガス１２は下流部遮蔽板１１Ａにより、過熱器１０４の下流側で過熱器１０４内に流動するように制御されるため、過熱器１０４の上流側では吸熱に寄与しない。これに対し、図５−２に示すように、本発明の実施例２に係るボイラ１０Ｂでは、上流部遮蔽板１１Ｂを上側にスライドさせることで、バイパスガス１２を主流ガス１３に合流させることができる。
【００３１】
また、下流部遮蔽板１１Ｃを閉じることで、バイパスガス１２または過熱器１０４の上部空間Ａに上昇する主流ガス１３を下流部遮蔽板１１Ｃにより過熱器１０４の上部空間Ａから抜けるのを遮断することができる。よって、主流ガス１３の流量の割合を多くすることができる。このため、過熱器１０４の上流側、下流側の両方で過熱器１０４内を流動するように制御することで、過熱器１０４の上流側、下流側の両方でバイパスガス１２と主流ガス１３とが過熱器１０４の吸熱に寄与することができる。
【００３２】
よって、本発明の実施例２に係るボイラ１０Ｂを用いれば、更に過熱器１０４で生成される蒸気の蒸気温度を制御できる温度幅を広げることができる。
【００３３】
従って、過熱器１０４の上部空間Ａに入るバイパスガス１２の流量を上流部遮蔽板１１Ｂ及び下流部遮蔽板１１Ｃで調整することで、過熱器１０４を通過する主流ガス１３の流量を調整することができる。これにより、過熱器１０４の吸熱に寄与する燃焼ガス量を変化させることができ、過熱器１０４の蒸気温度を制御することができる。
【００３４】
よって、本実施例に係るボイラ１０Ｂによれば、過熱器１０４の上部空間Ａに入るバイパスガス１２の流量を上流部遮蔽板１１Ｂと下流部遮蔽板１１Ｃとにより調整することにより、過熱器１０４を通過する主流ガス１３の流量を調整することができるため、過熱器１０４の吸熱に寄与する燃焼ガス量を変化させることができ、過熱器１０４の蒸気温度を制御することができる。
【００３５】
また、本実施例に係るボイラ１０Ｂにおいては、過熱器１０４上部に上流部遮蔽板１１Ｂと下流部遮蔽板１１Ｃとを設けるようにしているが、本発明はこれに限定されるものではなく、過熱器１０４上部に上流部遮蔽板１１Ｂ、下流部遮蔽板１１Ｃの何れか一方のみを設けるようにしてもよい。また、過熱器１０４上部には、下流部遮蔽板１１Ｃに代えて図１に示す実施例１に係るボイラ１０Ａの下流部遮蔽板１１Ａを設け、上流部遮蔽板１１Ｂと併設するようにしてもよい。更には、上流部遮蔽板１１Ｂを下流部遮蔽板１１Ｃと同様に一端を回転軸として開度調整自在な遮蔽板とし、過熱器１０４上部の上流側、下流側の両方を開度調整自在な遮蔽板としてもよい。
【００３６】
また、本発明に係るボイラ１０Ａ、１０Ｂは、燃焼ガスの流動パターンを変え、過熱器１０４を通過する燃焼ガスの流量を調整することで、過熱器１０４の吸熱に寄与する燃焼ガス量を変化させることで、過熱器１０４の蒸気温度を制御できるため、舶用ボイラとして用いることができるが、本発明はこれに限定されるものではない。
【産業上の利用可能性】
【００３７】
以上のように、本発明に係るボイラ及びボイラの蒸気温度調整方法は、過熱器の上部空間に入る燃焼ガスの流量を遮蔽板により調整し、燃焼ガスの流動パターンを変え、前記過熱器を通過する燃焼ガスの流量を調整することで、前記過熱器の吸熱に寄与する燃焼ガス量を変化させることができるため、前記過熱器の蒸気温度の制御が可能なボイラ及びボイラの蒸気温度調整方法に適している。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の実施例１に係るボイラの構成を示す概略図である。
【図２】過熱器でのバイパスガスと主流ガスのガス流れを示す説明図である。
【図３−１】下流部遮蔽板を既設のボイラに設ける場合の説明図である。
【図３−２】下流部遮蔽板を新設のボイラに設ける場合の説明図である。
【図４】本発明の実施例２に係るボイラの構成を示す概略図である。
【図５−１】本発明の実施例１に係るボイラにおける燃焼ガスの流動を示す説明図である。
【図５−２】本発明の実施例２に係るボイラにおける燃焼ガスの流動を示す説明図である。
【図６】従来の過熱器を備えたボイラの構成の一例を示す図である。
【図７】従来のボイラにおける燃焼ガスの流れを示す図である。
【符号の説明】
【００３９】
１０Ａ、１０Ｂ  ボイラ
１１Ａ、１１Ｃ  下流部遮蔽板
１１Ｂ  上流部遮蔽板
１２  バイパスガス
１３  主流ガス
１０１  バーナ
１０２  火炉
１０３  フロントバンクチューブ
１０４  過熱器（ＳＨ）
１０５  蒸発管群（リアバンクチューブ）
１０６  出口側ガスダクト
１０７  ガス出口
１０８  蒸気ドラム
１０９  水ドラム
１１０、１１１  ヘッダー
１１２  ウォールチューブ
Ａ  上部空間
Ｈ0  過熱器の高さと上部空間とを合わせた全体の高さ
Ｈ1、Ｈ2  過熱器の高さ
ｈ1、ｈ2  上部空間Ａの高さ
【図１】
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【図２】
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【図３−１】
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【図３−２】
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【図４】
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【図５−１】
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【図５−２】
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【図６】
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【図７】
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