JP2000214062A - 粉体摩耗、硬さ評価試験方法およびその装置 - Google Patents

粉体摩耗、硬さ評価試験方法およびその装置

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JP2000214062A
JP2000214062A JP11012909A JP1290999A JP2000214062A JP 2000214062 A JP2000214062 A JP 2000214062A JP 11012909 A JP11012909 A JP 11012909A JP 1290999 A JP1290999 A JP 1290999A JP 2000214062 A JP2000214062 A JP 2000214062A
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cylindrical container
hardness
ash
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Junichi Shigeta
潤一 茂田
Kenji Suzuki
健次 鈴木
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 小型の試験装置によって設備費の低減を図る
とともに、数種類の灰を少量ずつ使用して粉体摩耗、硬
さの評価をする。 【解決手段】 粉体19を上下2枚の円盤部材3,4で
挟み込み、一方の円盤部材3を固定するとともに、他方
の円盤部材4を回転させて所定時間経過後に、円盤部材
3,4の表面の傷の数や深さから粉体19の摩耗、硬さ
を評価する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、石炭灰等の粉体摩
耗、硬さ評価試験方法およびその装置に関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】近年、次世代を担う石炭火力発電技術と
して加圧流動層複合発電システムが注目されている。加
圧流動層複合発電システムは、圧力容器内に納められた
流動層ボイラから発生する蒸気で駆動する蒸気タービン
による発電と、ボイラから排出される高温・高圧のガス
を利用したガスタービンによる発電を組み合わせた複合
発電システムである。
【0003】図4は加圧流動層複合発電システムの概要
図である。図に示す複合発電システムは、加圧流動層ボ
イラ、蒸気タービン、ガスタービンの主要機器で構成さ
れている。加圧流動層ボイラには、細かく粉砕した石炭
と、脱硫剤である石灰石の混合体(流動媒体)が供給さ
れ、ボイラの下部からガスタービンコンプレッサで高圧
空気を送り込み、流動層を形成する。燃料である石炭は
この流動層の中で空気とよく混合する。そして数気圧の
圧力をかけた状態のもとで効率よく燃焼するものであ
る。
【0004】加圧流動層ボイラから排出される高温・高
圧のガス(燃焼排ガス)をガスタービンに供給する際、
燃焼排ガスに含まれる灰を集じん器により取り除き、灰
がガスタービンに悪影響を及ぼさないようにしている
が、わずかの灰がガスタービンに流入する。
【0005】灰の性状は、石炭の種類によって相違する
が、どの種類の石炭の灰がガスタービンにどのような影
響を及ぼすのか、灰の摩耗や硬さを事前に試験評価する
必要がある。
【0006】図2は従来の高温ブラスト試験装置の概要
図である。aは高温ブラスト試験装置である。bは加熱
炉である。cは加熱炉b内に設けたヒータである。dは
加熱炉bの上部から垂下したアームeの下端に設けた傾
斜した熱電対である。fは先端にノズルgを有する温風
供給管で、先端のノズルgを加熱炉b内の中央に垂下
し、他端は図示しないガス加熱炉内を通って上流側のエ
ア供給装置に連結されている。hは灰供給管で、下端は
温風供給管fの上方に位置するように挿入されており、
上端は定量粉体フィーダjに連結されている。iは定量
粉体フィーダjに連結されたエア供給管である。kは熱
電対d上に載置した試験片である。mは定量粉体フィー
ダjから送給された灰で、ノズルgを経て試験片kに向
かって吹き付けられる。nは使用済の灰mなどの排出管
で、サイクロンoで分離されて下流側に排出される。
【0007】このように、加熱炉b内を所定の温度にし
て試験片k上に各種の灰mを吹き付け、試験片kの摩耗
量から灰成分の摩耗への影響、灰mの濃度の影響および
灰mの粒径の影響を試験している。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記高
温ブラスト試験装置で石炭灰による摩耗試験を行うに
は、大型の試験装置を設置しなければならず、多額の設
備費がかかる。また、この試験には数kgの石炭灰を必
要とするが、そのためには数10kgの石炭を燃やさな
ければならず、装置使用に多大なコストがかかるなどの
問題がある。
【0009】本発明は、上記のような問題点を解決する
ために創案されたもので、試験装置を小型化することに
よって設備費の低減を図るとともに、数種類の灰を少量
ずつ使用してコストダウンと試験時間の短縮を図るよう
にした粉体摩耗、硬さ評価試験方法およびその装置を提
供することを目的とするものである。
【0010】
【課題を解決するための手段】請求項1の発明によれ
ば、粉体を上下2枚の円盤部材で挟み込み、一方の円盤
部材を固定するとともに、他方の円盤部材を回転させて
所定時間経過後に、円盤部材の表面の傷の数や深さから
粉体の摩耗、硬さを評価する粉体摩耗、硬さ評価試験方
法が提供される。
【0011】請求項2の発明によれば、上記粉体摩耗、
硬さ評価試験方法に使用する粉体摩耗、硬さ評価試験装
置であって、該粉体摩耗、硬さ評価試験装置は、上方を
開放し、底部に下部円盤部材を固定した昇降可能な円筒
状容器と該円筒状容器内に下部円盤部材と対向するよう
に配設した回転可能な上部円盤部材とを有し、下部円盤
部材上に粉体を載置し、円筒状容器を昇降させて粉体を
上下部円盤部材間で所定の圧力で挟み込むとともに、上
部円盤部材を所定の回転数で回転するように構成されて
いる粉体の摩耗、硬さ評価試験装置が提供される。
【0012】上記円筒状容器を固定し、上部円盤部材を
昇降させるとともに、回転するようにしてもよい。上記
円筒状容器を回転させ、上部円盤部材を昇降するように
してもよく、また、上記上部円盤部材を固定し、円筒状
容器を昇降させるとともに、回転するようにしてもよ
い。
【0013】上記下部円盤部材の外周面に、円筒状容器
の内面に当接するリング状の灰落下防止部材を外嵌する
とともに、上部円盤部材の外周面には、円筒状容器の内
面に当接するリング状の灰飛散防止部材を外嵌している
のが好ましい。
【0014】上記上下部円盤部材は、鋼製,銅製,アル
ミニウム合金製またはプラスチック製であるのが好まし
い。
【0015】上記粉体は、石炭灰であるのが好ましい。
【0016】次に本発明の作用について説明する。粉体
摩耗は、粉体が金属に与える2つの作用、すなわち、粉
体に圧力がかかりながら金属表面層に平行に滑って引っ
かき、粉体のとがった角がバイトややすりの刃のような
役割をする作用と、粉体に圧力が加わって押し込み傷を
作る作用である。この傷は、垂直方向からの押し込み
と、図3に示すように、上下の金属板間に粉体が入り、
とがった角のAやBの部分が相手の金属に食い込むと
き、あるいは粉体が金属面に水平および垂直成分をもっ
て衝突したときにできたものである。
【0017】このように、粉体の作用によって金属表面
層に傷ができることから、本発明では、灰がガスタービ
ンのブレードにどのような影響を及ぼすのか、あらかじ
め、数種類の石炭を燃やして石炭毎の灰の性状を確認
し、影響の加減を評価する。
【0018】まず、円筒状容器内に固定した下部円盤部
材上に灰を載置する。次に円筒状容器を昇降装置により
上昇させ、下部円盤部材と上部円盤部材との間で灰に所
定の圧力をかけて挟み込む。圧力は圧力計で計測しなが
ら調整する。引き続き上部円盤部材をモータにより所定
の回転数で回転する。所定時間経過した後、円筒状容器
を降下し、上下部円盤部材を取り出して上下部円盤部材
の表面を確認し、その表面の傷の数や深さから灰の摩
耗、硬さを評価する。
【0019】したがって、高温ブラスト試験装置のよう
な大型の試験装置を必要とせず、試験装置を小型化して
設備費の低減を図ることができ、また、数種類の灰を少
量ずつ使用すればよいので、コストダウンと試験時間の
短縮を図ることができる。
【0020】
【本発明の実施の形態】以下、本発明の好ましい一実施
形態について図面を参照して説明する。図1は本発明の
粉体摩耗、硬さ評価試験装置の側面断面図である。図に
おいて、1は粉体摩耗、硬さ評価試験方法に使用する粉
体摩耗、硬さ評価試験装置である。この粉体摩耗、硬さ
評価試験装置1は、上方を開放し、底部に下部円盤部材
3を固定した昇降可能な円筒状容器2と該円筒状容器2
内に下部円盤部材3と対向するように配設した回転可能
な上部円盤部材4とを有し、下部円盤部材3上に粉体
(灰)19を載置し、円筒状容器2を昇降させて灰19
を上下部円盤部材3,4間で所定の圧力で挟み込むとと
もに、上部円盤部材4を所定の回転数で回転するように
構成されている。
【0021】円筒状容器2は、底部に上方に突出したス
トッパ7を有しており、ストッパ7を下部円盤部材3の
下面に設けた凹部3aに嵌合して下部円盤部材3を固定
している。
【0022】下部円盤部材3,上部円盤部材4は、鋼
製,銅製,アルミニウム合金製またはプラスチック製で
あり、下部円盤部材3の外周部には、円筒状容器2の内
面に当接する弾性体で形成れたリング状の灰落下防止部
材20を外嵌するとともに、上部円盤部材4の外周部に
は、円筒状容器2の内面に当接する弾性体で形成れたリ
ング状の灰飛散防止部材21を外嵌している。
【0023】5は円盤部材を回転するモータである。6
はモータ5の回転軸で、下端に設けた雄ねじ6aを上部
円盤部材4の雌ねじ4aに螺合して連結している。
【0024】8は粉体摩耗、硬さ評価試験装置1を載置
する基台である。9は基台8上に設けた昇降装置(エア
シリンダ)であり、10はエアシリンダ9のロッドであ
る。11はロッド10の先端に設けた円筒状容器2の支
持板である。12は圧縮空気供給管、13は空気調節弁
である。14は空気吐出管、15は背圧弁である。
【0025】16は回転軸6に接続した回転計で、この
回転計16からの信号に基づいてインバーダ制御により
モータ5の回転数を制御する。
【0026】17は圧力計で、支持板11と円筒状容器
2との間に配設されたシート状圧力検出部材18に接続
されている。背圧弁15を制御してエアシリンダ9の伸
縮を調節し、圧力を調節する。
【0027】次に本実施形態の作用について述べる。円
筒状容器2内に固定した下部円盤部材3上に灰19を載
置する。次に円筒状容器2を昇降装置9により上昇さ
せ、下部円盤部材3と上部円盤部材4との間で灰19に
所定の圧力をかけて挟み込む。圧力は圧力計17で計測
しながら調整する。引き続き上部円盤部材4をモータ5
により所定の回転数で回転する。所定時間経過した後、
円筒状容器2を降下し、上下部円盤部材3,4を取り出
して上下部円盤部材3,4を確認し、その表面の傷の数
や深さから灰の摩耗、硬さを評価する。
【0028】したがって、高温ブラスト試験装置のよう
な大型の試験装置を必要とせず、試験装置を小型化して
設備費の低減を図ることができ、また、数種類の灰を少
量ずつ使用すればよいので、コストダウンと試験時間の
短縮を図ることができる。
【0029】本発明は、上記実施の形態に限定されるも
のではなく、たとえば、円筒状容器を固定し、上部円盤
部材を昇降させるとともに、回転するようにしてもよ
く、円筒状容器を回転させ、上部円盤部材を昇降するよ
うにしてもよく、上部円盤部材を固定し、円筒状容器を
昇降させるとともに、回転するようにしてもよく、ま
た、円筒状容器内に図示しないヒーターを内設し、ヒー
ターによって円筒状容器内を高温雰囲気にして試験をす
るようにすれば、より実機に近い試験を行うことができ
るなど、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変更し得
ることは勿論である。
【0030】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
試験装置を小型化したので、設備費の低減を図ることが
できるとともに、数種類の灰を少量ずつ使用すればよい
ので、コストダウンと試験時間の短縮を図ることができ
るなどの優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の請求項2記載の粉体摩耗、硬さ評価試
験装置の側面断面図である。
【図2】従来の高温ブラスト試験装置の概要図である。
【図3】転がりによる押し込み傷の図である。
【図4】加圧流動層複合発電システムの概要図である。
【符号の説明】
1 粉体摩耗、硬さ評価試験装置 2 円筒状容器 3 下部円盤部材 4 上部円盤部材 5 モータ 6 回転軸 7 ストッパ 8 基台 9 昇降装置(エアシリンダ) 16 回転計 17 圧力計 18 圧力検出部材 19 粉体(灰) 20 灰落下防止部材 21 灰飛散防止部材

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 粉体を上下2枚の円盤部材で挟み込み、
    一方の円盤部材を固定するとともに、他方の円盤部材を
    回転させて所定時間経過後に、円盤部材の表面の傷の数
    や深さから粉体の摩耗、硬さを評価する粉体摩耗、硬さ
    評価試験方法。
  2. 【請求項2】 上記粉体摩耗、硬さ評価試験方法に使用
    する粉体摩耗、硬さ評価試験装置であって、該粉体摩
    耗、硬さ評価試験装置は、上方を開放し、底部に下部円
    盤部材を固定した昇降可能な円筒状容器と該円筒状容器
    内に下部円盤部材と対向するように配設した回転可能な
    上部円盤部材とを有し、下部円盤部材上に粉体を載置
    し、円筒状容器を昇降させて粉体を上下部円盤部材間で
    所定の圧力で挟み込むとともに、上部円盤部材を所定の
    回転数で回転するように構成されていることを特徴とす
    る粉体の摩耗、硬さ評価試験装置。
  3. 【請求項3】 上記円筒状容器を固定し、上部円盤部材
    を昇降させるとともに、回転するようにした請求項2記
    載の粉体摩耗、硬さ評価試験装置。
  4. 【請求項4】 上記円筒状容器を回転させ、上部円盤部
    材を昇降するようにした請求項2記載の粉体摩耗、硬さ
    評価試験装置。試験装置。
  5. 【請求項5】 上記上部円盤部材を固定し、円筒状容器
    を昇降させるとともに、回転するようにした請求項2記
    載の粉体摩耗、硬さ評価試験装置。
  6. 【請求項6】 上記下部円盤部材の外周面に、円筒状容
    器の内面に当接するリング状の灰落下防止部材を外嵌す
    るとともに、上部円盤部材の外周面には、円筒状容器の
    内面に当接するリング状の灰飛散防止部材を外嵌してい
    る請求項2ないし請求項5記載の粉体摩耗、硬さ評価試
    験装置。
  7. 【請求項7】 上記上下部円盤部材は、鋼製,銅製,ア
    ルミニウム合金製またはプラスチック製である請求項2
    ないし請求項6記載の粉体摩耗、硬さ評価試験装置。
  8. 【請求項8】 上記粉体は、石炭灰である請求項1ない
    し請求項7記載の粉体摩耗、硬さ評価試験方法およびそ
    の装置。
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN103323356A (zh) * 2013-06-05 2013-09-25 浙江理工大学 空蚀-冲蚀磨损协同作用的试验测试装置
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