S01 燃焼室
燃焼室は燃料と空気を混ぜて燃やす空間である。ここで発生した熱の一部は壁面への放射で、残りは高温ガスとなって対流伝熱面へ運ばれる。狭すぎると燃料が燃え切りにくく、広すぎるとガス温度が下がりすぎることがある。火炎が伝熱管に直接当たり続けるのも過熱の原因になる。
- 燃焼室は燃料を燃やす空間
- 熱の一部は放射、残りは高温ガスとして下流へ
- 火炎の直撃は管の過熱につながる
ボイラーの構造に関する知識
燃焼室と伝熱の種類
S02 放射と対流
放射伝熱は、火炎や高温ガスが電磁波として熱を壁に渡す。炉壁の水管が受けやすい。対流伝熱は、流れているガスが管の外面に触れて熱を渡す。過熱器やエコノマイザ、煙管がこの割合が大きい。伝導は壁の厚さ方向に熱が乗る経路で、壁が汚れるとこの部分が滞る。
- 放射は火炎から壁への直達
- 対流は流れるガスが管に触れて渡す熱
- 伝導は管壁の中を熱が横切る
S03 伝熱面積
伝熱面積は、燃焼ガスと水（または蒸気）が壁を隔てて向かい合う面積である。同じ燃料でも面積が足りないとガスの熱を取り切れず、排ガス温度が上がる。逆に汚れで有効面積が減っても同じことが起きる。法令上の伝熱面積は種類ごとに算定方法が決まっており、見た目の外表面積と一致しない場合がある。
- 伝熱面はガスと水の間の壁
- 汚れは有効な伝熱面積を減らす
- 法令上の算定は種類で異なる
S04 汚れの位置
ガス側の煤・灰は対流伝熱を落とす。水側のスケールは管壁から水への熱の逃げを止め、金属温度を上げる。同じ「汚れ」でも、排ガス温度上昇と管の焼損では主因の位置が違う。掃除と水処理は、汚れがどちらの面にあるかを分けて考える。
- 煤はガス側、スケールは水側
- ガス側汚れは排ガス温度を上げやすい
- 水側スケールは管金属の過熱に直結しやすい
よくある間違い
- 放射と対流を同じものと覚える
- 伝熱面積をボイラー室の床面積だと誤解する
- 煤もスケールも同じ掃除で落ちると考える
- 火炎の直撃を良い伝熱だと放置する