CN207584803U - 传热管的保护器、具备该保护器的热交换器及锅炉 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供传热管的保护器、具备该保护器的热交换器及锅炉，为了利用简单的结构保护热交换器的传热管免受燃烧排气的吹送而导致的磨损和腐蚀等，保护器具备：多个主保护器，沿纵轴方向覆盖传热管的面向燃烧排气通道上游侧的表面，通过膨胀允许间隙而配置于各保护器之间；中间保护器，从燃烧排气流通方向上游侧覆盖这些主保护器之间的膨胀允许间隙的部分。中间保护器的纵轴方向一端以能相对于隔着膨胀允许间隙对置的2个主保护器的至少一方的端部外周面沿纵轴方向滑动的方式套装。中间保护器的纵轴方向一端成为与主保护器的端部连接而成的连接体，该中间保护器的另一端以能相对于彼此相对的主保护器的端部外周面沿纵轴方向滑动的方式套装。

Description

传热管的保护器、具备该保护器的热交换器及锅炉

技术领域

本实用新型涉及一种设置于锅炉的燃烧排气流通部的热交换器中的传热管的保护器、具备该保护器的热交换器及锅炉。

背景技术

在以煤炭作为燃料而燃烧的燃煤锅炉中，通过煤炭的燃烧而生成的熔融灰分在燃烧排气因锅炉供水和热传递而温度降低的区域成为固体灰分(飞灰)并与燃烧排气一同在烟道高速流动，该固体灰分与设置于烟道内的过热器和节煤器(省煤器)等热交换器的传热管碰撞而磨损传热管的表面，并产生称作所谓炉内结渣的磨损。并且，煤炭燃料的燃烧排气中包含硫氧化物(SOx)等腐蚀成分，若传热管上堆积有灰分，则存在传热管腐蚀的顾虑。

为了抑制这种传热管的磨损和腐蚀，如专利文献1、2中所公开的传热管的保护结构那样，已知有在传热管的烟道上游侧的面(吹送燃烧排气的一侧的面)安装称作保护器的半圆筒状的板部件来保护传热管的结构。

该保护器通过暴露于高温的燃烧排气而使温度上升比传热管更高，因此引起比传热管更大的热拉伸。因此，保护器沿着传热管的轴向(长边方向)分割成多个而设置，各保护器通过金属带等相对于传热管沿轴向滑动地固定，在这些多个保护器之间设置有允许热膨胀的间隙。

以往技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利公告平2-32522号公报

专利文献2：日本专利公开昭61-173006号公报

实用新型内容

实用新型要解决的技术课题

然而，如此在多个保护器的相邻部设置允许热膨胀的间隙，因此在该相邻部残留着传热管的表面暴露于燃烧排气而产生前述磨损和腐蚀的问题。

并且，在热交换器与烟道壁面之间的间隙中，通过气体流路的压力损失比热交换器的传热管组之间少，且燃烧排气的通过量增加，因此有燃烧排气的流速增加的倾向，在传热管组面向烟道壁面的部分，需要更可靠地保护传热管免受与燃烧排气的碰撞而导致的磨损和腐蚀。

本实用新型是鉴于这种情况而完成的，其目的在于提供一种能够利用简单的结构保护设置于烟道内的热交换器的传热管免受燃烧排气的吹送而导致的磨损和腐蚀等的传热管的保护器、具备该保护器的热交换器及锅炉。

用于解决技术课题的手段

为了解决上述问题，本实用新型采用如下方法。

即，本实用新型的第1方式所涉及的传热管的保护器为保护设置于锅炉的内部的热交换器的传热管免受燃烧排气而导致的磨损的保护器，所述传热管的保护器具备：多个主保护器，沿纵轴方向覆盖所述传热管的面向燃烧排气的流通方向上游侧的表面，并且使膨胀允许间隙介于各主保护器之间而配置各保护器；及中间保护器，其从所述燃烧排气的流通方向上游侧覆盖夹杂在多个所述主保护器之间的所述膨胀允许间隙的部分，所述中间保护器的纵轴方向一端以能够相对于隔着所述膨胀允许间隙而对置的2个所述主保护器的至少一个的端部外周面沿纵轴方向滑动的方式进行套装。

根据上述传热管的保护器，利用多个主保护器和以覆盖这些多个主保护器的相邻部的方式套装而成的中间保护器覆盖传热管的面向燃烧排气的流通方向上游侧的整个表面。由此，避免燃烧排气直接吹送到传热管而导致的传热管的磨损和腐蚀等，并保护传热管。

设置于多个主保护器的相邻部的膨胀允许间隙部分被中间保护器覆盖，因此在膨胀允许间隙部分，传热管的面向燃烧排气的流通方向上游侧的表面不会暴露于燃烧排气。因此，作为以往课题的多个主保护器的相邻部，能够有效地抑制在传热管的表面产生磨损和腐蚀。

中间保护器的至少一端能够相对于该中间保护器所覆盖的2个主保护器的其中一个端部外周面滑动。因此，即使其中一个及另一个主保护器热膨胀而在纵轴方向上伸展和收缩，其动作通过主保护器与中间保护器的相对滑动而被吸收。因此，伴随热膨胀而产生的应力施加于主保护器或中间保护器而不用担心损坏它们。

在上述结构中，所述中间保护器的纵轴方向的一端成为与该中间保护器所覆盖的其中一个所述主保护器的端部连接而成的连接体，该中间保护器的另一端以能够相对于另一个所述主保护器的端部外周面沿纵轴方向滑动的方式进行套装。

根据上述结构，通过在传热管上连续地设置将主保护器和中间保护器设为一体的连接体，能够设为允许主保护器的热拉伸的结构，同时保持主保护器与中间保护器的位置关系，从而轻松地安装到传热管。

在上述结构中，优选所述膨胀允许间隙相对于其中一个所述主保护器由于与所述传热管的热膨胀差而导致的位置偏移，设定为不与相邻的另一个所述主保护器接触的大小。由此，主保护器热膨胀而沿纵轴方向延伸时，防止其干扰相邻的其他主保护器而破损、脱落。

在上述结构中，优选所述保护器由耐磨性优于所述传热管的材料形成。由此，通过与燃烧排气中包含的固体灰分的碰撞而提高耐磨性，并能够经长期保护传热管免受磨损和腐蚀。

在上述结构中，优选所述主保护器及所述中间保护器为沿外周以半圆筒状覆盖所述传热管上的所述燃烧排气的流通方向上游侧的面的形状。

由此，主保护器及中间保护器形成为覆盖传热管的燃烧排气流通方向上游侧的面的半圆筒状，因此难以阻碍燃烧排气的流动，能够抑制由于追加设置主保护器及中间保护器而导致的在热交换器中通过的燃烧排气的压力损失的增加，并且覆盖燃烧排气流直接与传热管接触的范围，能够保护传热管免受磨损或腐蚀。并且，能够抑制固体灰分堆积在主保护器及中间保护器的表面。

在上述结构中，所述主保护器和所述中间保护器可以构成为以所述传热管的纵轴方向观察时，夹着朝向燃烧排气流动的上游侧的轴线而在±70°～±90°的范围内覆盖所述传热管，所述中间保护器的一端重叠于所述主保护器的端部外周面，该一端上的所述中间保护器的周边部以能够在所述主保护器的周边部形成焊接部的方式进行后退。

根据本结构，能够将中间保护器的一端轻松地焊接固定于主保护器的端部外周面。

在上述结构中，所述主保护器可以通过固定带以能够相对于所述传热管沿纵轴方向滑动的方式安装。根据本结构，能够利用简单的结构允许相对于传热管的主保护器的热拉伸，并防止破损、脱落。

在上述结构中，可还设置有保护器安装部，相对于所述传热管的外周面嵌合并固定连接有所述主保护器和所述中间保护器的所述连接体的纵轴方向的一个部位。

通过该保护器安装部，主保护器与中间保护器成为一体的连接体的纵轴方向的一个部位相对于传热管的表面而定位。因此，能够防止上述连接体向传热管的轴向及周向偏离。每一个主保护器与中间保护器的连接体设置一个该保护器安装部，因此能够允许主保护器或中间保护器的热拉伸。因此，能够兼顾主保护器及中间保护器对传热管的固定和热膨胀的允许。

所述保护器安装部可以具备：定位孔，在每一个所述连接体上都设置有1个；及定位突起，设置于所述传热管的表面并嵌合于所述定位孔。由此，能够简化保护器安装部的结构，并且允许主保护器和中间保护器成为一体的连接体相对于传热管的热拉伸，并防止破损和脱落。

在上述结构中，可以还具备覆盖多个所述传热管以面状排列而成的传热管面板上的所述传热管的纵轴方向两端部的端部保护器，所述端部保护器可以具备：上游侧保护器部，沿着纵轴方向覆盖所述传热管面板上的所述传热管的纵轴方向两端部的所述燃烧排气的流通方向上游侧的面；表背一对横向保护器部，从所述上游侧保护器部沿着所述传热管面板的两个面向所述燃烧排气的流通方向下游侧延伸；及纵向保护器部，连接所述横向保护器部的所述传热管面板上的所述传热管的纵轴方向两端侧的外端部彼此。

通过设置这种端部保护器，能够总体上覆盖传热管面板上的传热管的直线部的纵轴方向的两端部而进行保护。因此，能够进一步抑制在燃烧排气通道中燃烧排气容易流动且流过流速增加的区域的燃烧排气直接吹送到传热管而引起的传热管的磨损和腐蚀等，并进一步良好地保护传热管。

所述端部保护器可以在所述燃烧排气的流通方向下游侧设置开放部，以便能够相对于所述传热管面板向所述燃烧排气的流通方向上游侧拉出。

根据上述结构，端部保护器的燃烧排气流通方向下游侧被打开，因此维护热交换器时能够朝向燃烧排气流通方向上游侧端部抽出保护器。因此，能够轻松地进行称为传热管面板的清洗或更换的维护工作。

在上述端部保护器中，使固定螺栓贯穿于表背一对所述横向保护器部，并可以以穿过与所述传热管的直线部的纵轴方向两端相连的U形转弯部的内侧的方式插入所述固定螺栓。

根据本结构，能够通过固定螺栓将端部保护器固定于传热管面板。固定螺栓插入到传热管的U形转弯部的内侧空间，因此若欲使端部保护器向传热管面板的外缘侧移动，则固定螺栓碰到传热管的U形转弯部，从而阻止端部保护器的移动。因此，能够可靠地防止端部保护器的偏离或脱离。

在上述结构中，可以使所述主保护器比与所述传热管的直线部的纵轴方向两端连接的U形转弯部更延伸至所述直线部的纵轴方向的前端。

在锅炉的燃烧排气通道内，与位于热交换器的内侧空间的多个传热管之间相比，热交换器与燃烧排气通道壁面之间的通过气体流路的压力损失少，燃烧排气的流量(流速)变大。因此，有面向热交换器的燃烧排气通道的面的传热管的U形转弯部和埋设于燃烧排气通道的壁面的炉壁管因燃烧排气中的固体灰分而磨损的倾向。

通过使覆盖传热管的主保护器比传热管的U形转弯部更延伸至传热管中的直线部的纵轴方向的前端，热交换器与燃烧排气通道的壁面之间的燃烧排气的流路因所延伸的主保护器而变窄。因此，在热交换器与燃烧排气通道的壁面之间流动的燃烧排气的流量及流速减小，能够防止传热管的U形转弯部和埋设于燃烧排气通道的壁面的炉壁管的磨损。并且，能够使更多的燃烧排气通过热交换器来提高热效率。

在所述端部保护器中，可以使所述上游侧保护器部比与所述传热管的直线部的纵轴方向两端连接的U形转弯部更延伸至所述直线部的纵轴方向的前端。

由此，与使前述主保护器比传热管的U形转弯部更延伸至前端的情况相同地，能够通过所延伸的上游侧保护器部来缩小热交换器与燃烧排气通道的壁面之间的燃烧排气的流路。由此，减小在热交换器与燃烧排气通道的壁面之间流动的燃烧排气的流量及流速，并抑制端部保护器和埋设于燃烧排气通道的壁面的炉壁管的磨损，并且能够使更多的燃烧排气通过热交换器来提高热效率。

本实用新型的第2方式所涉及的热交换器为设置于锅炉的内部且具备设置于其传热管中的保护器的热交换器，其中，所述保护器具备：多个主保护器，沿着纵轴方向覆盖所述传热管的面向燃烧排气的流通方向上游侧的表面，并且使膨胀允许间隙介于各主保护器之间而配置各保护器；及中间保护器，从所述燃烧排气的流通方向上游侧覆盖夹杂在多个所述主保护器之间的所述膨胀允许间隙的部分，所述热交换器具备：传热管的保护器，所述中间保护器的纵轴方向的一端以能够相对于隔着所述膨胀允许间隙而对置的2个所述主保护器的至少一个的端部外周面沿着纵轴方向滑动的方式进行套装。

本实用新型的第3方式所涉及的锅炉具备上述任一个的传热管的保护器。

根据上述热交换器及锅炉，通过在传热管上设置主保护器及中间保护器或设置端部保护器的简单的结构，能够保护设置于燃烧排气通道内的热交换器的传热管免受磨损和腐蚀等。

本实用新型的第4方式所涉及的热交换器具备至少一个具有上述任一个的保护器安装部的传热管。

根据上述热交换器，制造热交换器时，预先在热交换器的传热管上设置能够安装保护器的保护器安装部，在初期预设为不需要保护器的热交换器或传热管上未安装有保护器，将热交换器组装于锅炉而运行锅炉。

并且，规定时间运行之后，检查传热管中的磨损及腐蚀等的产生量。检查结果，判定为传热管中的磨损及腐蚀等的产生量比规定量多时，在传热管上安装保护器。由于传热管上预先设置有保护器安装部，因此保护器的安装工作较轻松，且能够在短期间内完成。

因此，能够将停止锅炉的运行期间抑制为最小限度。并且，避免在磨损及腐蚀等足够低的传热管上设置无用的保护器，从而能够减少浪费。

实用新型效果

如以上，根据本实用新型所涉及的传热管的保护器、具备该保护器的热交换器及锅炉，能够利用保护器的简单的结构保护设置于燃烧排气通道内的热交换器的传热管免受燃烧排气的吹送而导致的磨损和腐蚀等。

附图说明

图1是表示可应用本实用新型的锅炉的一例的纵剖面图。

图2是将图1的II部放大来表示本实用新型所涉及的保护器的第1实施方式的节煤器与烟道的纵剖面图。

图3是将图2的III部放大来表示本实用新型所涉及的保护器的第1实施方式的侧视图。

图4是沿图3的IV-IV线的纵剖面图。

图5是沿图3的V-V线的纵剖面图。

图6是表示中间保护器另一实施例的侧视图。

图7是表示本实用新型所涉及的保护器的第2实施方式的侧视图。

图8是沿图7的VIII-VIII线的纵剖面图。

图9是沿图7的IX-IX线的纵剖面图。

图10是表示保护器安装部的另一实施例的纵剖面图。

图11是表示本实用新型所涉及的保护器的第3实施方式的节煤器与烟道的纵剖面图。

图12是表示本实用新型所涉及的保护器(端部保护器)的第3实施方式的立体图。

图13是图12的XIII部放大图。

图14是沿图13的XIV-XIV线的纵剖面图。

图15是表示应用于本实用新型的保护器的增设方法的流程图。

符号说明

1-锅炉，2-粉煤燃烧器，3-火炉，4-烟道(燃烧排气通道)，7-节煤器(热交换器)，10-传热管，10A-传热管面板，10a-传热管的直线部，10b-传热管的U形转弯部，12A，12B，12C-保护器，12a-主保护器，12b-中间保护器，13-固定带(固定件)，15-保护器安装部，15a-定位孔，15b-定位突起，20-端部保护器，20a-上游侧保护器部，20b-横向保护器部，20c-纵向保护器部，20d-开放部，22-固定螺栓，E-膨胀允许间隙，L-主保护器的突起。

具体实施方式

以下，参考附图对本实用新型的实施方式进行说明。

图1是表示可适用本实用新型的锅炉的一例的纵剖面图。该锅炉1为将煤炭作为燃料而燃烧的燃煤锅炉，其具备设置有粉煤燃烧器2的火炉3及向该火炉3延伸的烟道4(燃烧排气通道)。火炉3及烟道4的壁面上配列配置有未图示的炉壁管(水冷壁)，在这些炉壁管内流动的水通过在烟道4流动的燃烧排气加热而成为蒸汽。

烟道4从火炉3侧依次设置有过热器5、再热器6、节煤器7(节约器)之类的各种热交换器，使这些热交换器5、6、7的内部通过的水和蒸汽与在烟道4流动的燃烧排气进行热交换，由此燃烧排气的废热被回收。

[第1实施方式]

图2是放大图1的II部的本实用新型所涉及的保护器的第1实施方式的节煤器7(热交换器)与烟道4的放大图。

在设置有节煤器7的烟道4中，燃烧排气从铅垂上方(上游侧)朝向铅垂下方(下游侧)通过。节煤器7中，沿水平方向延伸的多个传热管10从烟道4的下游侧(图2的铅垂下方)朝向上游侧(图2的铅垂上方)配列成弯曲状且平面状的传热管面板10A为以在与图2的纸面垂直的方向排列多片的方式配置的通常的结构。

各传热管面板10A中，至少在最上级，优选从最上级至下3～4级的传热管10上套装有保护器12A，并且保护免受因在烟道4内从铅垂上方向铅垂下方流动的的燃烧排气中所含的固体灰分与传热管10碰撞而引起的磨损(炉内结渣)或腐蚀等。与其相比，铅垂下方的传热管10通过在上方存在另一传热管10来降低固体灰分碰撞的可能性，因此也可以不设置保护器12A。

也如图3～图5中放大所示，将燃烧排气的上游侧设为铅垂方向上方而观察时，保护器12A具备：多个半圆筒形状的主保护器12a，其覆盖传热管10的烟道4上游侧的面，即在此为铅垂方向的大致上半部分的面；及半圆筒形状的中间保护器12b，从铅垂方向上方覆盖设置于这些多个主保护器12a的相邻部的规定的膨胀允许间隙E的部分。

燃烧排气在烟道4内从上游侧向下游侧流动时，优选以必要最小限度覆盖燃烧排气的流动接触传热管10的范围，因此与主保护器12a和中间保护器12b的纵轴方向垂直的截面形状成为半圆筒形状。

覆盖传热管10的区域优选在与传热管的纵轴方向正交的截面隔着朝向燃烧排气流动的上游侧的轴线并在±70°～±90°的范围。将各保护器12a、12b设为半圆筒形状，由此能够通过沿着纵轴方向切割圆筒状的材料来简单地制作各保护器12a、12b，因此优选。

另一方面，主保护器12a及中间保护器12b的截面形状也可以不一定是半圆筒形状。例如，也可以为将不是正圆形而是椭圆形设为一半的形状、将四边形以上的多边形管设为一半的形状、朝向燃烧排气的流动的上游侧凸起的角钢形状(V字状)、或者宽度比传热管10的外径宽的平板状等。即，为覆盖传热管10的烟道4上游侧的面的形状，优选尽量不会成为燃烧排气通过时的阻力。

并且，膨胀允许间隙E选定规定的间隔以在相邻而配置的两个主保护器12a中，其中一个主保护器12a因与传热管10的热膨胀差而发生位置偏移时，不与相邻的另一主保护器12a接触的方式选定规定间隔。本实施方式中，主保护器12a的纵轴方向长度例示为0.3m～1.5m，考虑主保护器12a的纵轴方向长度与环境气体的燃烧排气温度，膨胀允许间隙E例示为0.03m～0.3m。

若主保护器12a的纵轴方向长度较短，则中间保护器12b的数量增加，成本和工程费用增加。并且，若主保护器12a的纵轴方向长度较长，则主保护器12a与传热管10的热膨胀差变大，膨胀允许间隙E变大，并且中间保护器12b的纵轴方向长度变长，因此在主保护器12a与中间保护器12b上容易发生三维变形，从而结构上浪费较多。

作为主保护器12a与中间保护器12b的材质，适合耐磨性优于传热管10的材质即碳钢的材质，例如SUS310、SUS304等不锈钢材和Cr-Mo系钢材等。本实施方式中，主保护器12a与中间保护器12b的板厚例示有t2mm～t7mm，但是也可以选定从设置环境气体温度的氧化腐蚀速度与磨损预计量获得规定的寿命。

如图3所示，多个主保护器12a使用规定的固定件、例如固定带13设置成在各主保护器之间经由膨胀允许间隙E沿着传热管10的纵轴方向排列且可能够相对于传热管10沿纵轴方向(箭头方向)滑动。在此，也如图4所示，在与长边方向垂直的截面例如在主保护器12a的两端部附近以跨越传热管10的方式焊接有与主保护器12a相同的材质的固定带13。

通过该固定带13，主保护器12a固定成可在纵轴方向相对于传热管10滑动，从而防止从传热管10脱落。该固定带13也对另一形状进行考虑。例如，也可以将可松紧的金属带卷绕于传热管10与主保护器12a的周围。

中间保护器12b覆盖多个主保护器12a的纵轴方向的端部彼此所相邻的部位中的膨胀允许间隙E的部分，以免从燃烧排气的上游侧观察时露出传热管10。如图5所示，在与纵轴方向垂直的截面例如中间保护器12b的内周面的弯曲半径设定为与主保护器12a的外周面的弯曲半径相等或者稍宽。因此，中间保护器12b的内周面以嵌入到主保护器12a的端部外周面的方式接触。

该中间保护器12b成为固定于本身所覆盖的两个主保护器12a的纵轴方向的一侧的端部而一体化的连接体，从而可与另一侧的主保护器12a的端部相对滑动。即，如图3及图5所示，中间保护器12b的一端通过熔接等固定于一侧的主保护器12a的纵轴方向的端部周面(焊接部Wa)，另一端可滑动地载置于另一侧的主保护器12a的端部周面之上。另外，如图6所示，在主保护器12a的纵轴方向的端部连续地形成有中间保护器12b’，也可以将该中间保护器12b’覆盖于相邻的主保护器12a的纵轴方向的端部。

如图2中放大所示，主保护器12a延长至比与传热管10的直线部10a的纵轴方向的两端连结的U形转弯部10b更靠直线部10a的纵轴方向的前端。即，直线部10a的纵轴方向上从U形转弯部10b的前端仅以突起量L量突出有主保护器12a。因此，与传热管10的直线部10a的纵轴方向的两端连结的U形转弯部10b通过主保护器12a可靠地被覆盖。该突起量L设定于在主保护器12a热膨胀而伸长时不与烟道4的壁面(炉壁管)接触的范围内。本实施方式中，突起量L示例为10mm～30mm。

主保护器12a的突起量L的上限值考虑基于主保护器12a的材质的热膨胀系数和使用温度范围的热伸长量及在传热管10的U形转弯部10b与烟道4的壁面之间的距離来确定。又，突起量L的下限值即使燃烧排气稍微发生流动变化，只要设定为U形转弯部10b通过主保护器12a覆盖即可。

如以上构成的保护器12A被安装于传热管10，由此通过多个主保护器12a及以覆盖设置于这些多个主保护器12a的纵轴方向端部彼此之间的膨胀允许间隙E的部分的方式被安装中间保护器12b来覆盖传热管10的烟道4上游侧的面，从而从燃烧排气的流动对传热管10进行防护。由此，能够回避在烟道4流动的燃烧排气中所含的固体灰分与传热管10直接碰撞，并通过简单的结构从磨损和腐蚀等中保护传热管10。

设置于多个主保护器12a的相邻部的膨胀允许间隙E的部分被中间保护器12b覆盖，因此从燃烧排气的上游侧观察时，从膨胀允许间隙E并未把传热管10暴露在烟道4内。因此，能够有效地抑制因以往的课题中多个主保护器12a的相邻部中传热管10的表面与燃烧排气中所含的固体灰分碰撞而引起的磨损和腐蚀等的发生。

中间保护器12b作为与该中间保护器12b所覆盖的两个主保护器12a的纵轴方向的一侧的端部连接固定的连接体而设置，可相对于另一侧的端部滑动。因此，即使一侧及另一侧的主保护器12a热膨胀而向纵轴方向伸缩，该动作也能够通过主保护器12a与中间保护器12b的相对滑动来吸收。从而，不存在伴随热膨胀的应力施加于主保护器12a和中间保护器12b而破坏它们的忧虑。

并且，从与传热管10的直线部10a的纵轴方向两端连结的U形转弯部10b，主保护器12a仅延长突起量L，由此发挥下述的作用·効果。

即，在烟道4内更靠节煤器7的内部空间(传热管面板10A彼此的间隙)比节煤器7与烟道4的壁面之间的空间的一侧流路阻力较少，燃烧排气的流量变多而流速增加。因此，存在因燃烧排气中的固体灰分而与传热管10的直线部10a的纵轴方向两端连结的U形转弯部10b或埋设于烟道4的壁面的炉壁管容易磨损的倾向。

将覆盖传热管10的主保护器12a延长至更靠传热管10的U形转弯部10b的直线部10a的纵轴方向的前端，由此可通过主保护器12a可靠地覆盖传热管10的U形转弯部10b。另外，节煤器7与烟道4的壁面之间的空间中的燃烧排气的流路因所延长的主保护器12a而变窄。因此，在节煤器7与烟道4的壁面之间流动的燃烧排气的流量降低，能够抑制传热管10的U形转弯部10b或埋设于烟道4的壁面的炉壁管的磨损。并且，使更多的燃烧排气通过节煤器7的内部空间，能够提高废热回收效率。

[第2实施方式]

图7是表示本实用新型所涉及的保护器的第2实施方式的侧视图，图8、图9分别是沿图7的VIII-VIII线、IX-IX线的纵剖面图(与传热管10的纵轴方向垂直的截面图)。

在具备保护器安装部15的方面，该第2实施方式的保护器12B与第1实施方式的保护器12A不同。其他部分的结构与保护器12A相同，因此对相同的结构部附加相同的符号而省略说明。

保护器安装部15为具备如下的简单的结构，其具备：狭缝状的定位孔15a(参考图9)，相对于主保护器12a与中间保护器12b一体化的连接体仅在纵轴方向的一部位进行设置；及标签片状的定位突起15b，以竖立于传热管10的表面的方式固定设置并与定位孔15a嵌合。

定位孔15a也设置于主保护器12a，也可以设置于中间保护器12b，但是不能设置于双方。本实施方式中，在中间保护器12b形成有定位孔15a。另外，也可以添加将定位孔15a设为不是狭缝状的孔状，将定位突起15b设为不是级耳片状的棒状等的变更，只要能够适当地构成定位孔15a与定位突起15b的嵌合结构，形状并无特别限定。

定位孔15a嵌合于定位突起15b，由此主保护器12a与中间保护器12b成为一体的每一个连接体无法相对于传热管10沿纵轴方向移动或沿周向旋转。但是，主保护器12a产生热膨胀时，固定带13能够相对于传热管10沿纵轴方向(箭头的方向)滑动，因此能够以保护器安装部15为起点不束缚于纵轴方向而产生热膨胀。并且，相对于位置被固定的中间保护器12b，相邻而重叠的主保护器12a的纵轴方向的端部能够沿纵轴方向相对滑动。

如此一来，通过设置保护器安装部15，主保护器12a与中间保护器12b成为一体的连接体相对于传热管10的表面被定位。因此，能够防止主保护器12a及中间保护器12b向传热管10的纵轴方向偏离或向周向旋转。主保护器12a与中间保护器12b成为一体的每一个连接体上设置有一个定位孔15a和定位突起15b，因此能够允许相邻的其他主保护器12a和中间保护器12b的热拉伸。

如图9所示，定位孔15a与定位突起15b可以是仅为插入也可以是焊接(焊接部Wb)。或者，如图10所示，例如，通过使螺栓17贯穿于定位突起15b而紧固螺母18或插入未图示的销，可以不通过焊接将主保护器12a和中间保护器12b安装于传热管10且能够进行装卸。

即使在定位孔15a中只插入定位突起15b，主保护器12a和中间保护器12b通过固定带13保持固定于传热管10，因此保护器12A不会从传热管10脱落。

或者，通过将插入于定位孔15a的定位突起15b通过焊接Wb和螺栓17等固定于定位孔15a，由此也能够不使用固定带13而防止保护器12A从传热管10脱落。另外，在该第2实施方式中，如图6所示，可以在主保护器12a的纵轴方向的端部连续地形成中间保护器12b’。

[第3实施方式]

图11为表示本实用新型所涉及的保护器的第3实施方式的节煤器7和烟道4的纵剖面图。

节煤器7中与第1实施方式相同的传热管面板10A以向与图11的纸面垂直的方向排列多张的方式配置。

该第3实施方式的保护器12C具备第1实施方式的保护器12A或第2实施方式的保护器12B，同时具备覆盖传热管面板10A的直线部10a的纵轴方向的两边部的金属板制的端部保护器20。

传热管面板10A的至少最上级、优选为从上级至第3～4级位置的传热管10被保护器12A或保护器12B所覆盖。

如图11～图14所示，端部保护器20具备上游侧保护器部20a、横向保护器部20b、纵向保护器部20c而形成。

上游侧保护器部20a为覆盖最上级的传热管10的直线部10a(参考图11中的放大部)中的纵轴方向的端部(U形转弯部10b附近)上表面的半圆筒形状。

横向保护器部20b为从上游侧保护器部20a相对于沿传热管面板10A的铅垂方向的面(图11的纸面垂直方向的)沿着两面向烟道4下游侧(铅垂下方)延伸的表背一对的平板状。

纵向保护器部20c为将表背一对的横向保护器部20b的、传热管面板10A上的各传热管10的纵轴方向两端侧的外端部彼此相连接的平板状。

该端部保护器20的烟道4下游侧(铅垂下方侧)为了避免燃烧排气发生碰撞而打开并设为开放部20d。

上游侧保护器部20a为与前述保护器12A、12B中的主保护器12a相同的半圆筒形状，在该上游侧保护器部20a通过焊接接合有2个横向保护器部20b。可以由一张板材弯曲加工上游侧保护器部20a和横向保护器部20b而形成为一体。同样地，也可由一张板一体形成横向保护器部20b和纵向保护器部20c。

当通过焊接接合构成端部保护器20的各部件20a、20b、20c时，优选设为如图13所示的标签焊接(焊接部Wc)。由此，通过反复热膨胀而在焊接部产生由束缚而产生的应力导致龟裂和破裂时，能够防止其在焊接部的整个长度上破裂。作为端部保护器20的材质，适合有作为传热管10的材质的耐磨性优于碳钢的材质，例如SUS310、SUS304等不锈钢材和Cr-Mo系钢材等。端部保护器20的板厚可以选定由设置气氛温度的氧化腐蚀速度和磨损预计量获得规定寿命的板厚。

相对于沿传热管面板10A的铅垂方向的面(纸面垂直方向的)沿着两面延伸的表背一对的横向保护器部20b中贯穿有多个固定螺栓22，该固定螺栓22以通过传热管10的U形转弯部10b的内侧空间的方式插入，从相反侧紧固螺母23。在此，端部保护器20的烟道4下游侧(铅垂下方侧)被打开而成为开放部20d，因此能够通过拔出固定螺栓22而在保持节煤器7与烟道4的设置位置关系的状态下，向烟道4的上游侧拉出端部保护器20并将端部保护器20轻松地与新保护器进行更换。

如图11中放大表示，在该保护器12C中，也与图2所示的第1实施方式的保护器12A相同地，构成端部保护器20的上游侧保护器部20a比传热管10的U形转弯部10b更延伸至直线部10a的纵轴方向的端部。即，上游侧保护器部20a的前端从纵向保护器部20c以突起量L突起。该突起量L以在上游侧保护器部20a热膨胀而拉伸时不与烟道4的壁面(炉壁管)的范围内设定。

考虑基于上游侧保护器部20a的材质的热膨胀系数和使用温度范围的热拉伸量及传热管10的U形转弯部10b与烟道4的壁面之间的距离来确定上游侧保护器部20a的突起量L的上限值。

并且，突起量L的下限值优选设为例如10mm以上，以便于进行与横向保护器部20b的焊接接合工作。

通过与保护器12A(12B)一同设置如以上构成的端部保护器20，能够覆盖构成传热管面板10A上部的传热管10的直线部10a和传热管面板10A的直线部10a的纵轴方向的两边部来进行保护，能够避免流过烟道4的燃烧排气中所包含的固体灰分直接与传热管10碰撞，并从磨损和腐蚀等中保护传热管10。

打开其烟道4下游侧而设为开放部20d，因此维护节煤器7时能够朝向烟道4上游侧抽出端部保护器20。因此，能够轻松地进行传热管10(传热面板10A)的清洁和更换之类的维护工作。

并且，使固定螺栓22贯穿于端部保护器20的横向保护器部20b，将该固定螺栓22插入到传热管10的U形转弯部10b的内侧空间而从相反侧紧固螺母23，由此限制沿着传热管面板10A的两面延伸的表背一对的横向保护器部20b的弯曲变形，从而抑制燃烧排气流动的阻碍。进而，能够通过固定螺栓22保持端部保护器20不从传热管面板10A脱落。固定螺栓22插入到传热管10的U形转弯部10b的内侧空间，因此若端部保护器20向传热管面板10A的外缘侧(烟道4的壁面侧)移动，则固定螺栓22撞击U形转弯部10b，阻碍端部保护器20的移动。因此，能够可靠地防止端部保护器20的位置偏移或脱落。

另外，通过使端部保护器20的上游侧保护器部20a比传热管10的U形转弯部10b及纵向保护器部20c更延伸至传热管面板10A的直线部10a的纵轴方向的前端，由此能够与第1实施方式的保护器12A同样地通过上游侧保护器部20a的突起部减少在节煤器7与烟道4的壁面之间流动的燃烧排气的流量，并且抑制纵向保护器部20c和埋设于烟道4的壁面的炉壁管的磨损。并且，使更多的燃烧排气通过节煤器7的内部空间而能够提高废热回收效率。

并且，通过将上述第1～第3实施方式中说明的保护器12A、12B、12C应用于图1所示的锅炉1的烟道4内所设置的过热器5、再热器6、节煤器7等热交换器，能够利用简单的结构保护各热交换器的传热管由于与燃烧排气的流动的接触而导致的磨损和腐蚀等。

另外，在锅炉1的烟道4流动的燃烧排气的温度随着从火炉3向下游侧流动而降低，随此燃烧排气中包含的固体灰分凝固且粒子变大。因此，相较于接近火炉3的过热器5等，在远离火炉3的节煤器7等热交换器中发生传热管的磨损的可能性较大，通过设置保护器12A、12B、12C，抑制传热管10a的磨损的效果变大。

如上所述，由于锅炉1的烟道4内的热交换器的设置位置，在传热管中产生磨损和腐蚀的可能性存在差异。并且，通过改变煤炭燃料的质量，也有在至今为止未产生磨损和腐蚀的热交换器中产生磨损和腐蚀的情况。因此，若不试着继续运行锅炉1，则有时难以判定出设置保护器12A、12B、12C的必要性。另外，热交换器不仅限定于热交换器7，以配设于锅炉1的所有热交换器作为对象。

因此，应用于本实用新型的保护器的增设方法中，如图15的流程图所示，相对于预计没有必要设置保护器12A、12B、12C的热交换器或其一部分传热管10，在制造热交换器时，将如图7、图9、图10所示的保护器安装部15(定位突起15b)预先设置于传热管10(安装部设置步骤S1)，保护器12A、12B、12C(端部保护器20)不进行安装而是将热交换器并入锅炉1中来组装锅炉1(锅炉组装步骤S2)。

并且，使用规定的煤炭燃料运行锅炉1而继续运转(锅炉运行步骤S3)，在经过规定的操作时间后的定期检查时等，检查热交换器的传热管10中的磨损和腐蚀的产生量(锅炉检查步骤S4)。检查结果，当判定为传热管10中的磨损和腐蚀的产生量多于规定量时(判定步骤S5→是)，在热交换器的传热管10上安装保护器12A、12B、12C中所需的保护器(保护器安装步骤S6)。即，在设置于传热管10的定位突起15b嵌入主保护器12a的定位孔15a而安装主保护器12a及中间保护器12b，并根据需要也安装端部保护器20。

并且，检查的结果，当判定为传热管10的磨损和腐蚀的产生量少于规定量时(判定步骤S5→否)，在热交换器的传热管10上不安装保护器12A、12B、12C。此时，可以从判定步骤S5转移到锅炉运行步骤S3并反复多次各步骤S3～S5的例程。

根据该方法，在热交换器的传热管10上预先设置有保护器安装部15(定位突起15b)，因此锅炉的设置现场的保护器12A、12B、12C的安装工作容易进行且能够在短时间内完成安装。因此，能够将为了锅炉1的热交换器的传热管10产生磨损以进行更换而停止运行的期间抑制在最小限度。而且，能够避免在磨损和腐蚀足够少的传热管10上设置无用的保护器，从而能够免除浪费。

在上述方法中，如图10所示，保护器安装部15可以采用能够不通过焊接而是通过螺栓17和销等将保护器安装于传热管10的结构。由此，在传热管10上安装保护器时无需进行焊接，因此无需焊接工作及焊接后的检查，能够在更短时间内完成保护器的安装工作。

如以上说明，根据本实施方式所涉及的传热管10的保护器12A、12B、12C、具备该保护器的热交换器7及锅炉1，能够通过简单的结构保护设置于烟道4内的节煤器7等热交换器的传热管10由燃烧排气的吹送而导致的磨损和腐蚀等。

另外，本实用新型不限定于上述各实施方式的结构，在不脱离本实用新型的宗旨的范围内能够适当地加以变更和改良，这样加以变更和改良的实施方式也包含于本实用新型的权利范围。

例如，不限于燃煤锅炉，还可应用于设置于其他固体燃料炉、垃圾焚烧炉、生物质炉等的热交换器的传热管中。

Claims (16)

1.一种传热管的保护器，其为设置于在锅炉的内部所设置的热交换器的传热管上的保护器，所述传热管的保护器具备：

多个主保护器，沿纵轴方向覆盖所述传热管的面向燃烧排气的流通方向上游侧的表面，并且使膨胀允许间隙介于各主保护器之间而配置各保护器；及

中间保护器，其从所述燃烧排气的流通方向上游侧覆盖介于多个所述主保护器之间的所述膨胀允许间隙的部分，

所述中间保护器的纵轴方向为一端以相对于隔着所述膨胀允许间隙而对置的2个所述主保护器的至少一方的端部外周面能够沿纵轴方向滑动的方式进行套装。

2.根据权利要求1所述的传热管的保护器，其中，

所述中间保护器的纵轴方向的一端成为与该中间保护器所覆盖的其中一个所述主保护器的端部连接而成的连接体，该中间保护器的另一端以相对于另一个所述主保护器的端部外周面能够沿纵轴方向滑动的方式进行套装。

3.根据权利要求1所述的传热管的保护器，其中，

所述膨胀允许间隙设定为相对于其中一个所述主保护器由于与所述传热管的热膨胀差而导致的位置偏移不与相邻的另一个所述主保护器接触的大小。

4.根据权利要求1所述的传热管的保护器，

所述保护器由耐磨性优于所述传热管的材料形成。

5.根据权利要求1所述的传热管的保护器，其中，

所述主保护器及所述中间保护器为沿着外周以半圆筒状覆盖所述传热管上的所述燃烧排气的流通方向上游侧的面的形状。

6.根据权利要求5所述的传热管的保护器，其中，

所述主保护器和所述中间保护器在所述传热管的纵轴方向观察时，夹着朝向燃烧排气流动的上游侧的轴线而在±70°～±90°的范围内覆盖所述传热管，

所述中间保护器的一端与所述主保护器的端部外周面重叠，该一端上的所述中间保护器的周边部以在所述主保护器的周边部能够形成焊接部的方式进行后退。

7.根据权利要求1所述的传热管的保护器，其中，

所述主保护器通过固定带以相对于所述传热管能够沿纵轴方向滑动的方式安装。

8.根据权利要求2所述的传热管的保护器，其还具备：

保护器安装部，相对于所述传热管的外周面嵌合并固定连接有所述主保护器和所述中间保护器的所述连接体的纵轴方向的一个部位。

9.根据权利要求8所述的传热管的保护器，其中，

所述保护器安装部具备：

定位孔，在每一个所述连接体上都设置有1个；及

定位突起，设置于所述传热管的表面并嵌合于所述定位孔。

10.根据权利要求1所述的传热管的保护器，其还具备：

端部保护器，覆盖多个所述传热管以面状排列而成的传热管面板上的所述传热管的纵轴方向两端部，

所述端部保护器具备：

上游侧保护器部，沿着纵轴方向覆盖所述传热管面板上的所述传热管的纵轴方向两端部的所述燃烧排气的流通方向上游侧的面；

表背一对横向保护器部，从所述上游侧保护器部沿着所述传热管面板的两面向所述燃烧排气的流通方向下游侧延伸；及

纵向保护器部，连接所述横向保护器部的所述传热管面板上的所述传热管的纵轴方向两端侧的外端部。

11.根据权利要求10所述的传热管的保护器，其中，

所述端部保护器在所述燃烧排气的流通方向下游侧具有开放部，以便相对于所述传热管面板能够向所述燃烧排气的流通方向上游侧拉出。

12.根据权利要求10所述的传热管的保护器，其中，

使固定螺栓贯穿于表背一对所述横向保护器部，并将所述固定螺栓以穿过与所述传热管的直线部的纵轴方向两端相连的U形转弯部的内侧空间的方式插入。

13.根据权利要求1所述的传热管的保护器，其中，

所述主保护器比与所述传热管的直线部的纵轴方向两端相连的U形转弯部更向所述直线部的纵轴方向侧延伸。

14.根据权利要求10所述的传热管的保护器，其中，

所述上游侧保护器部比与所述传热管的直线部的纵轴方向两端相连的U形转弯部更向所述直线部的纵轴方向侧延伸。

15.一种热交换器，其为设置于锅炉的内部且具备设置于其传热管上的保护器的热交换器，其中，

所述保护器具备：

多个主保护器，沿着纵轴方向覆盖所述传热管的面向燃烧排气的流通方向上游侧的表面，并且使膨胀允许间隙介于各主保护器之间而配置各保护器；及

中间保护器，从所述燃烧排气的流通方向上游侧覆盖夹杂在多个所述主保护器之间的所述膨胀允许间隙的部分，

所述热交换器具备：

传热管的保护器，所述中间保护器的纵轴方向的一端以相对于隔着所述膨胀允许间隙而对置的2个所述主保护器的至少一个的端部外周面能够沿纵轴方向滑动的方式进行套装。

16.一种锅炉，其具备权利要求1所述的传热管的保护器。