JP2000505874A - 可変セクタ板式の４区画型空気予熱器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 ４区画型の回転再生式空気予熱器（１０）用のシール装置は、ハウジング（１４）内に回転可能に設けられたロータ（１２）を有する。ロータ（１２）は、コンパートメント（１７）を形成する複数の半径方向延長仕切り（１６）と、これら仕切りの縁に沿って延びる半径方向シール（６６）とを有する。セクタ板（３０，６２，６４）は、ロータ（１２）の軸方向両端に設けられて、空気予熱器（１０）を煙道ガス用セクタ（３４）と、一次空気用セクタ（４０）と、前記煙道ガス用セクタ（３４）及び前記一次空気用セクタ（４０）に隣接する第１の二次空気用セクタ（４２又は４４）と、前記煙道ガス用セクタ（３４）及び前記一次空気用セクタ（４０）に隣接する第２の二次空気用セクタ（４４又は４２）とに分割する。煙道ガス用セクタ（３４）と前記第１及び第２の二次空気用セクタ（４２，４４）との間のセクタ板（３０）はいつも半径方向シール（６６）の２つと密封保係合すると共に、一次空気用セクタ（４０）と第１及び第２の二次空気用セクタ（４２，４４）との間のセクタ板（６２，６４）はどんな特定時間でも半径方向シール（６６）の１つだけと密封係合する。

Description

【発明の詳細な説明】 可変セクタ板式の４区画型空気予熱器 発明の背景 本発明は、熱を煙道ガス流れから燃焼用空気流れに伝達する回転再生式空気予 熱器に関する。より詳細には、本発明は、４区画型の空気予熱器に関する。 回転再生式空気予熱器は、一般に、炉を出る煙道ガスから熱を入来する燃焼用 空気に伝達するために用いられている。従来の回転再生式空気予熱器は、熱伝達 表面を支持するロータを有する。ロータは、ハウジング内に回転可能に設けられ ている。ロータは複数の隔壁又は仕切りを有し、これらの仕切りはそれらの間に 熱伝達要素を支持するコンパートメントを画成する。そして、セクタ板がロータ の上下面を横切って延び、空気予熱器をガス用セクタと空気用セクタとに分割し ている。高温の煙道ガスは、空気予熱器のガス用セクタを通して向けられ、連続 して回転するロータの熱伝達表面に熱を伝達せしめる。熱伝達表面は、それから 、空気予熱器の空気用セクタに回転させられる。熱伝達表面を横切るように向け られた燃焼用空気は、これにより加熱される。 微粉炭燃焼を用いる大型蒸気発生器は、典型的に、粉砕機における石炭の乾燥 、分級及び搬送のために加熱されて入来する燃焼用空気の一部分を使用する。通 常、石炭を着火する前に乾燥し粉砕することは要求されることである。粉砕機に 向けられる入来空気の一部分は、一次空気と称されている。二次空気と称される 残りの加熱された燃焼用空気は、蒸気発生器に直接に送られる。 一従来例において、粉砕機のための一次空気は第１の空気予熱器を通るように 向けられ、また燃焼に直接使用するための二次空気は第２の空気予熱器を通るよ うに向けられる。通常、２つの空気予熱器の高コスト及び複雑さの必要を排除す るために、２つの空気用セクタを有する単一の空気予熱器が用いられている。こ れらの３区画型空気予熱器は、追加の空気用セクタ板により小分割された空気予 熱器の空気用セクタを有する。 ロータの隔壁又は仕切りの縁に沿う半径方向シール部分は、空気予熱器を煙道 ガス用セクタと空気用セクタとに分割する空気−ガスセクタ板と摺接する。半径 方向シール部分は、更に、空気予熱器の空気用セクタを一次空気用セクタと二次 空気用セクタとに分割して、時々一次空気−二次空気セクタ板と称されているセ クタ板と摺接する。これら半径方向シールのセクタ板との密封係合は、煙道ガス の漏洩及び空気流れ、すなわち一次空気流れ及び二次空気流れとの混合を最少に する。実施可能な限り漏洩を少なく維持するために、ロータとセクタ板との間に 二重シール装置を設けることは普通のことである。この装置において、空気−ガ スセクタ板及び一次空気−二次空気セクタ板は２つのロータコンパートメントと 寸法が等しい。この装置によれば、２つの連続する隔壁又は仕切り上の半径方向 シールは同時にセクタ板に係合する。 以上述べた従来の３区画型空気予熱器の欠点は、二重シール装置のために必要 とされるセクタ板が空気予熱器を通しての流れ面積を無視できないほどの割合で 占有、すなわち封鎖することである。この封鎖は、ロータを通しての流れ面積を 減少せしめて、空気予熱器を通しての圧力降下を増大せしめ、これを補うために は空気予熱器の寸法を大きくすることが要求される。 セクタ板を用いての半径方向シールの二重シール装置は、ロータ及びハウジン グの外周部に沿って配置された軸方向シールと一緒に、煙道ガス、一次空気及び 二次空気の間での空気及び煙道ガスの漏洩を防止する。典型的に、セクタ中で最 も多くの空気漏洩は直接漏洩である。この直接漏洩は、異なる空気及び煙道ガス 流れ間の圧力差の結果として半径方向及び軸方向シールとシール表面との間を通 過する多くの空気である。通常、一次空気流れは石炭を適当に乾燥せしめて粉砕 機から搬送するために最も高い相対圧力で作動する。二次空気流れは、通常、周 囲の空気圧力よりも大きいが一次空気の圧力よりも小さい圧力である。煙道ガス 流れは、典型的に、煙道ガスを動かすファンが下流に位置するために周囲の空気 圧力よりも低い圧力である。したがって、直接漏洩は、典型的に、セクタ間の差 圧のために、一次空気用セクタと煙道ガス用セクタとの間及び二次空気用セクタ と煙道ガス用セクタとの間に生じる。 直接漏洩は、煙道ガスの温度を１０°Ｆ（−１２℃）〜２０°Ｆ（−８℃）ほ ど減少せしめる。低温の燃焼用空気流れは、この直接漏洩を通して高温の煙道ガ ス流れに混合し、煙道ガス流れの出口温度を減少せしめる。この減少された煙道 ガス流れの出口温度は、ロータの低温端及び金属温度よりも低い。したがって、 ロータの低温端は煙道ガスの露点以下に温度が低下する。したがって、ロータの 鋼構成材料は、水分がガス中の硫黄の存在の下でロータ上に凝縮すると硫酸によ る腐食にさらされる。石炭中の硫黄の割合が上がるにつれて、低温端への潜在腐 食の量は増大する。腐食は、腐食した低温端の構成部品の一層頻繁な取換えを導 く。更に、石炭燃焼の間、温度が減少するにつれてファウリングの可能性が増大 する。 その上、空気用セクタと煙道ガス用セクタとの間の直接漏洩は空気側の流れを 減少せしめる。したがって、大型のファンが必要とされ、初期費用及び運転費用 を増大せしめる。 発明の概要 本発明は、４つのセクタを有する回転再生式空気予熱器に関する。本発明によ れば、４区画型空気予熱器は、煙道ガス用セクタと、一次空気用セクタと、一対 の二次空気用セクタとを有し、各二次空気用セクタは煙道ガス用セクタと一次空 気用セクタとの両方に隣接している。 ４区画型空気予熱器は、煙道ガス用セクタと各二次空気用セクタとの間の二重 シール装置、及び一次空気用セクタと各二次空気用セクタとの間の単一のシール 装置を包含する。より詳細には、煙道ガス用セクタと各二次空気用セクタとの間 のセクタ板は２つのロータコンパートメントと寸法が等しく、それ故それらの間 に二重シールを形成する。また、一次空気用セクタと各二次空気用セクタとの間 のセクタ板は１つのロータコンパートメントと寸法が等しく、それ故それらの間 に単一のシールを形成する。したがって、一次空気用セクタと各二次空気用セク タとの間のセクタ板は、煙道ガス用セクタと各二次空気用セクタとの間のセクタ 板の寸法の半分である。 一次空気用セクタと各二次空気用セクタとの間に単一シールのセクタ板を使用 することは、空気予熱器の空気用セクタを通しての空気流れに対する封鎖を減少 せしめ、それ故空気予熱器を横切る圧力降下を最小にする。更に、２つの二次空 気用セクタ間に一次空気用セクタを位置させることは、相対的に圧力が高い一次 空気用セクタから煙道ガスダクトではなくて二次空気ダクトのみへの直接漏洩を 生じさせる。したがって、一次空気用セクタから二次空気ダクトへの直接漏洩の 回収は、等しい量の二次空気のための押込みファンの寸法を減少せしめ、これに より炉システムの初期資本コスト及び運転コストを減少せしめる。 更に、相対的に低い圧力の二次空気用セクタが煙道ガス用セクタに隣接して位 置することは、ガスへの空気の漏洩を減少せしめる。そして、空気用セクタから 煙道ガス用セクタへの漏洩の減少は、煙道ガスの冷却を減少せしめる。その結果 、煙道ガスの高い出口温度は低温端の腐食を減少せしめ、一方煙道ガス用セクタ と空気用セクタとの間の等価熱伝達をより一層提供する。 図面の簡単な説明 図１は、本発明による４区画型の回転再生式空気予熱器を一部切断して示す斜 視図である。 図２は、粉砕機及び炉と組み合わせた本発明の４区画型回転再生式空気予熱器 を概略的に示す図である。 図３は、図１の４区画型空気予熱器を一部透視して示す平面図である。 図４は、図１の４区画型空気予熱器のロータ及びセクタ板を簡略的に示す図で ある。 図５は、二重シール装置を示すロータ及びセクタ板の一部分の断面図である。 図６は、単一シール装置を示すロータ及びセクタ板の一部分の断面図である 好適な実施例の説明 図面を参照するに、本発明による回転再生式の４区画型空気予熱器は符号１０ により総括的に示されている。空気予熱器１０は、ハウジング１４内に回転可能 に設けられたロータ１２を有する。ロータ１２は、中央ポスト１８からロータ１ ２の外周部にまで半径方向に延びている複数の半径方向延長隔壁又は仕切り１６ で形成されている。これらの仕切り１６はそれらの間にコンパートメント１７を 画成し、これらのコンパートメント１７は熱交換要素を収容する。ハウジング１ ４には、加熱煙道ガスの流れを空気予熱器１０を通して流すための煙道ガス入口 ダクト２０及び煙道ガス出口ダクト２２が設けられている。また、ハウジング１ ４には、燃焼用空気の流れを空気予熱器１０を通して流すための一次空気入口ダ クト２４、二次空気入口ダクト２５，２６、一次空気出口ダクト２７及び二次空 気出口ダクト２８，２９が設けられている（図１、図２及び図３参照）。 空気−ガスセクタ板３０は、ロータ１２の上下面に隣接してハウジング１４を 横切って延びている。これらの空気−ガスセクタ板３０は、空気予熱器１０を空 気用セクタ３２と煙道ガス用セクタ３４とに分割する。図１の細い矢印は、煙道 ガス流れ３６及び空気流れ３８の方向を示す。空気予熱器１０の空気側、すなわ ち空気用セクタ３２は、時々一次空気−二次空気セクタ板と称されているセクタ 板６２，６４により、１つの一次空気用セクタ４０と２つの二次空気用セクタ４ ２，４４とに小分割されている（図３参照）。したがって、燃焼用空気流れ３８ は１つの一次空気流れ３８ｂと２つの二次空気流れ３８ａ，３８ｃとから成る。 これらの一次空気流れ３８ｂ及び二次空気流れ３８ａ，３８ｃは、図２にそれぞ れ示されている一次空気入口ダクト２４及び二次空気流れ入口ダクト２５，２６ により一次空気用セクタ４０及び二次空気用セクタ４２，４４内に向けられる。 一次空気用セクタ４０は二次空気用セクタ４２，４４間に位置され、二次空気用 セクタ４２，４４は各々煙道ガス用セクタ３４及び一次空気用セクタ４０に隣接 する。したがって、一次空気用セクタ４０は煙道ガス用セクタ３４には隣接して いない。 図２を参照するに、空気予熱器１０は蒸気発生用の蒸気発生器４６との組み合 わせで示されている。高温の排気ガス、すなわち煙道ガスは、蒸気発生器４６か らダクト４８により空気予熱器１０の煙道ガス用セクタ３４に向けられる。煙道 ガス入口ダクト２０を通して入る高温の煙道ガス流れ３６は、連続して回転する ロータ１２の仕切り１６間のコンパートメント１７内に設けられている熱伝達要 素に熱を伝達する。加熱された熱伝達要素は、それから、空気予熱器１０の空気 用セクタ３２に回転させられる。加熱されていない一次空気流れ３８ｂは一次空 気入口ダクト２４に接続されているダクト５０により空気予熱器１０の空気用セ クタ３２内に向けられる。加熱されていない二次空気流れ３８ａ，３８ｃは、二 次空気入口ダクト２５，２６に接続されているダクト５２，５４により空気予熱 器１０内に向けられる。熱伝達要素の蓄熱は、空気入口ダクト２４，２５及び２ ６を通して入ってくる燃焼用空気流れ３８に伝達される。 加熱された一次空気流れ３８ｂは、一次空気出口ダクト２７を通して空気予熱 器を出て、ダクト５６により蒸気発生器４６のための石炭の粉砕のために用いら れている粉砕機５８に向けられる。この一次空気流れ３８ｂは、石炭を乾燥せし め、また粉砕機５８内における石炭微粉の分級を助け、更に石炭微粉を蒸気発生 器４６に搬送する。二次空気流れ３８ａ，３８ｃは、二次空気出口ダクト２８， ２９を通して空気予熱器１０を出て、ダクト６０により蒸気発生器４６に直接向 けられる。低温となった煙道ガスは、煙道ガス出口ダクト２２を通して空気予熱 器１０を出る。 半径方向シール６６は、セクタ３４，４０，４２，４４間を密封するために仕 切り１６の上下縁に取付けられている。これらの半径方向シール６６は、空気− ガスセクタ板３０及びセクタ板６２，６４に密封係合し、二次空気用セクタ４２ ，４４及び煙道ガス用セクタ３４と一次空気用セクタ４０及び二次空気用セクタ ４２，４４との間の直接空気漏洩をそれぞれ減少せしめる（図３に示されている 矢印Ｄ参照）。 空気−ガスセクタ板３０は、好適には、ロータ１２が回転しているときに２つ の半径方向シール６６が空気−ガスセクタ板３０と常に密封係合するように空気 −ガスセクタ板３０が２つのコンパートメントにまたがるのに十分な大きさであ る角度Ａを画成する（図３及び図５参照）。しかしながら、空気−ガスセクタ板 ３０を、二重シールを形成するのに十分な寸法とするために、空気−ガスセクタ ３０板はロータ１２の一部分を封鎖する。この封鎖は、空気予熱器１０を通して の圧力降下を増大せしめる。空気予熱器１０の空気用セクタ３２を通しての圧力 降下を減少せしめるために、一次空気−二次空気セクタ板６２，６４は半径方向 シール６６と一緒に単一のシール装置を形成するだけである。一次空気−二次空 気セクタ板６２，６４は所定時間にひとつの半径方向シール６６に接触するだけ である（図３及び図６参照）。したがって、これらの一次空気−二次空気セクタ 板６２，６４は空気−ガスセクタ板３０の角度の大体半分を画成し、ロータが回 転しているときに単一の半径方向シール６６のみが常にこれらのセクタ板６２， ６４に密封係合する。 一次空気−二次空気セクタ板６２，６４の単一のシール装置は、理論的には、 空気−ガスセクタ板３０の二重シールを横切る二次空気用セクタ４２，４４と煙 道ガス用セクタ３４との間の直接漏洩と比較して、一次空気用セクタ４０と二次 空気用セクタ４２，４４との間により大きな直接漏洩を許す。しかしながら、一 次空気用セクタ４０を二次空気用セクタ４２，４４間に配置することは幾つかの 作用上の利点を提供する。すなわち、一次空気用セクタ４０から二次空気用セク タ４２，４４への一次空気流れ３８ｂの直接漏洩は、二次空気出口ダクト２８， ２９内に回収され、したがって等しい量の二次空気流れ３８ａ，３８ｃのために 要求される押込みファンの寸法を減少せしめる。 通常のプラント作動の間中、一次空気流れ３８ｂは二次空気流れ３８ａ，３８ ｃよりも高圧で作動される。二次空気流れ３８ａ，３８ｃは、一次空気流れの圧 力と煙道ガス流れの圧力との中間の圧力である。したがって二次空気流れ３８ａ ，３８ｃと煙道ガス流れ３６との間の相対圧力は一次空気流れ３８ｂと煙道ガス 流れ３６との間の圧力差よりも低いので、直接の空気漏洩は二次空気用セクタ４ ２，４４と煙道ガス用セクタ３４との間では減少される。したがって、空気用セ クタ３２と煙道ガス用セクタ３４との間の直接漏洩の減少により、煙道ガス３６ の希薄及び冷却は小さくされる。 本発明による４区画型空気予熱器と従来の３区画型空気予熱器とを実験的に比 較すると、同様の性能特性に関し、本発明では直接の空気漏洩が３７％減少され た。ガスへの空気の漏洩の減少は煙道ガスの希薄及び冷却を減少せしめ、したが ってより高い煙道ガス流れ出口温度を許す。そして、この出口温度の増大により 、低温端の腐食は減少され、一方煙道ガス流れと一次及び二次空気流れとの間の 等価熱伝達はより一層維持される。更に、押込みファンの寸法は低初期コスト及 び低運転コストのために小さくすることができる。 以上本発明の好適な実施例を詳細に図示し説明してきたけれども、上記実施例 に対して多くの変形及び変更が当業者によってできることは容易に認識されよう 。したがって、添付した請求の範囲は本発明の精神及び範囲内にある変形のすべ てを包含するものとされている。

───────────────────────────────────────────────────── 【要約の続き】 ル（６６）の１つだけと密封係合する。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ４区画型の回転再生式空気予熱器用のシール装置であって、ロータハウジン グと、このロータハウジング内に回転可能に設けられたロータと、このロータの 軸方向両端に設けられたセクタ板とを包含し、前記ロータはその内部にコンパー トメントを形成する複数の半径方向延長仕切りを有すると共にこれら仕切りの縁 に沿って延びる半径方向シールを有し、前記セクタ板は前記空気予熱器を煙道ガ ス用セクタと、一次空気用セクタと、前記煙道ガス用セクタ及び前記一次空気用 セクタに隣接して位置する第１の二次空気用セクタと、前記煙道ガス用セクタ及 び前記一次空気用セクタに隣接して位置する第２の二次空気用セクタとに分割し 、前記煙道ガス用セクタと前記第１及び第２の二次空気用セクタとの間の前記セ クタ板はいつも前記半径方向シールの２つと密封係合する寸法とされていると共 に、前記一次空気用セクタと前記第１及び第２の二次空気用セクタとの間の前記 セクタ板はどんな特定時間でも前記半径方向シールの１つだけと密封係合する寸 法とされているシール装置。