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コーナーチューブボイラーは自然循環水管ボイラーの一種で、特徴的な水蒸気サイクルによって他の水管ボイラーと区別され、ドラムと非加熱ダウンカマーの外側で蒸気と水の混合物から加熱された蒸気が事前に分離されます。[1]
原理
コーナーチューブボイラーは、少量の蒸気出力用に開発されました。その設計は、優れた水循環と、軽負荷でも適切な冷却が可能な 2 つの要素に基づいています。その特別な特徴は、モノコックボディ、つまり非加熱ダウンカマーが支持フレームワーク[2]を形成し、熱負荷チューブを形成しないことです。そのため、コーナーチューブボイラーと呼ばれています。[1]さらに、配管配置 (システム) も、ライザーチューブとライザーチューブおよびダウンカマー内の水の分配を管理し、蒸気と水の混合物を収集し、蒸気と水の混合物をある程度事前に分離する役割を担っています。[3] [4]簡単に言えば、水循環はドラムとドラムの外側の非加熱ダウンカマーを通じて同時に行われます。[5]
歴史
第二次世界大戦中、ガスやガソリンなどの燃料が不足し、ディーゼルエンジンを蒸気で動かすというアイデアが生まれ、新しいタイプのボイラーが開発されました。[6]ヘンリッヒ・フォルカウフ博士は、新しい自然循環ボイラーの最初の設計を考案し、1944年にトラックに搭載されました。[2]この原理を使用して、フォルカウフ博士は、4つのコーナーにダウンカマーを備えたシングルドラムボイラーを開発し、このボイラーをEckrohrkessel（ドイツ語名）と名付けました。コーナーチューブボイラーは、 Eckrohrkessel （Eck =コーナー、rohr =チューブ、kessel =ボイラー） を逐語的に翻訳したものです。
働く
水はドラム（6）からダウンカマー（7）を通って流れ、さまざまなライザーチューブ（4）に分配されます。蒸気と水の混合物は循環し、ライザーチューブを通って上向きに流れます。輻射加熱された領域では、プレセパレーター（クロスコレクターとも呼ばれる）（3）を介して蒸気と水の混合物からの蒸気の事前分離が発生します。分離された蒸気はオーバーヘッドパイプ（5）を流れ、蒸気と水の混合物はコレクターパイプ（3）を通ってドラム（6）に流れます。ドラムでは、蒸気と水の混合物からの最終的な蒸気の分離が発生します。残りの量の水は、非加熱リターンチューブ（1）とダウンカマー（7）を通って後壁ディストリビューター/ヘッダー（2）に流れます。非加熱ダウンカマー（1）から水が戻ってくるため、活発な循環が発生します。[7]
利点
- 4 つのダウンカマーによる自立構造、つまり 4 つのコーナーにある 4 つのダウンカマーが堅牢なフレームワークに貢献し、吊り下げフレームや機器を必要としません。
- ベースからあらゆる方向に拡張でき、さまざまな動作条件に適応できます。[2]
- 熱膨張は上から下に向かって起こり、火格子燃焼を使用すると、火格子とボイラーの間の密閉が実現され、熱膨張の差が最小限に抑えられます。
- ライザーチューブへの給水経路が短くなるため、さまざまな負荷でのより高速で信頼性の高い動作と迅速な起動が可能になります。[1]
- 主な燃料がバイオマス、埋立地ガス、木材である場合、集光型太陽光発電所（CSP）と組み合わせて効率を高めることもできます（33％以上） 。[8]
- 加熱面からかなり離れた場所に設置されたドラムから直接水を供給できるため、加熱面の構造と配置は柔軟です。[1]
- 泡立ちのリスクが低い。ドラムに供給される水と蒸気と水の混合物は常に同じ一定のレベルを維持し、ドラム内の水位より上に空間を残します（概略図の写真を参照してください）。[1]
- ドラム内の水位が安定し、乱流の影響を受けないため、変動負荷や圧力の大幅な変化があっても、負荷を素早く変化させ、信頼性の高い動作を実現します。
- 下部ボイラードラムがないため、必要な鋼材が少なくなり、さらに下部ドラムがないため、不要な熱応力が排除されます。
デメリット
- 設計と建設は詳細なエンジニアリングの結果であるため、高価になります。
燃料
米国、ヨーロッパ、太平洋諸国で使用できる、または一般的に使用されているさまざまな燃料には、バガス、バイオマス、亜炭、石炭、鱗状の樹皮、燃料ガス、産業廃棄物、カフガス、MFO（船舶燃料油）、有機物、油、ごみ、もみ殻、ゴムの木、スラッジ、木材、ウッドチップがあります。[6]
参考文献
- ^ abcde Thome-Kozmiensky、カール J. (1994)。テルミッシュ・アブフォールベハンドルング。ドイツ: EF für Energy und Umwelttechnik。 393–394ページ。ISBN 3-924511-77-2。
- ^ abc マイヤー、フリッツ（1986年）。コーナーチューブボイラー。ドイツ：Resch。p.99。ISBN 3-87806-033-5。
- ^ Block, F; Lalone, Girouard, Letendere (1977 年 5 月)。「廃棄物燃料用ボイラーの設計」。Power 。米国: 75 ページ。
{{cite journal}}: CS1 maint: 複数の名前: 著者リスト (リンク) - ^ Josefsson, Lars. 「Eckrohr Boiler」. Steam Esteem . 2013年3月11日閲覧。
- ^ ヴォルカウフ、ヘンリヒ (1957)。エックロールケッセルの Der Wasserumlauf。ドイツ：エネルギー。 p. 3.
- ^ ab ヌート、ヴォルフガング (2011). Vom Kofferkessel bis zum Großkraftwerk Die Entwicklung im Kesselbau (ドイツ語)。ドイツ: Vulkan Verlag。 p. 345.ISBN 978-3-8027-2558-6。
- ^ フォルカウフ、ヘンリヒ (1951)。 「デア・エックロールケッセル」。VDI ツァイシュリフト。93 (14): 395–397。
- ^ Peterseim JH、White、S.、Tadros、A.、Vanz、E. (2012)。クイーンズランド州スワンバンクの多燃料/集光型太陽光発電ハイブリッドプラントの予備的実現可能性調査。オーストラリア、シドニー工科大学、持続可能な未来研究所がThiess Services Pty Ltdのために作成。21-25。