JP2001173935A - スートブロワ用蒸気の取り出し方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高温高圧の廃熱ボイラーにおいて、スートブ
ロワの蒸気シール用のグランドパッキンのシール性寿命
を延長できて、スートブロワ用の間欠的な飽和蒸気の使
用に際しても、気水ドラム内の水位レベルを変動させず
に過熱器に流入する蒸気量を一定とすることによって過
熱器において発生する過熱蒸気温度の安定化が達成可能
なスートブロワ用蒸気の取り出し方法を提供する。 【解決手段】 高圧蒸気溜め２４と高圧蒸気復水器２７
との間に設けられた連通管２６に気水ドラム１５から常
時一定量の飽和蒸気を供給する連絡管１６を接続し、連
絡管１６に分岐して設けられたスートブロワ蒸気管１９
を介してスートブロワ１２に、気水ドラム１５からの一
定量の飽和蒸気と高圧蒸気溜め２４からの過熱蒸気とを
混合して供給する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、廃棄物処理用廃熱
ボイラーに設置されるスートブロワ用蒸気の取り出し方
法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、廃棄物処理用廃熱ボイラー内の蒸
発器や過熱器等の伝熱面には、使用時間の経過と共にす
す等の固体残滓が付着してくるために、廃棄物処理用廃
熱ボイラーには蒸発器や過熱器等の伝熱面に温度３００
℃、圧力３ＭＰａ程度の蒸気を間欠的に噴射して固体残
滓を吹き飛ばして除去するためのスートブロワが設置さ
れている。近年、発電設備が備えられたゴミ焼却炉の廃
熱ボイラーでは、発電効率を向上させるために発生させ
る蒸気が温度４００℃、圧力４ＭＰａと高温高圧化して
きている。しかし、スートブロワに使用している蒸気シ
ール用のグランドパッキンの耐熱温度は４００℃程度で
あるため、高温高圧の蒸気をスートブロワに間欠的に通
気していると、グランドパッキンのシール性が早期に低
下し、蒸気漏れが発生する。そこで、気水ドラムで分離
した飽和蒸気を専用の配管を設けて直接スートブロワに
使用する方法が提案されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、気水ド
ラムの飽和蒸気をスートブロワに使用する方法では、飽
和蒸気を使用するためグランドパッキンのシール性寿命
は長くなるが、スートブロワの使用時には気水ドラムか
ら飽和蒸気が直接排出されるため、気水ドラム内の水位
レベルが変動する。このため、気水ドラムから過熱器に
流入する蒸気量が変動することによって、過熱器におい
て発生する過熱蒸気の温度が変動するという問題が生じ
る。

【０００４】本発明はかかる事情に鑑みてなされたもの
で、高温高圧の廃熱ボイラーにおいて、スートブロワの
蒸気シール用のグランドパッキンのシール性寿命を延長
できて、スートブロワ用の間欠的な飽和蒸気の使用に際
しても、気水ドラム内の水位レベルを変動させずに過熱
器に流入する蒸気量を一定とすることによって過熱器に
おいて発生する過熱蒸気温度の安定化が達成可能なスー
トブロワ用蒸気の取り出し方法を提供することを目的と
する。

【０００５】

【課題を解決するための手段】前記目的に沿う本発明の
スートブロワ用蒸気の取り出し方法は、気水ドラムで発
生した飽和蒸気を過熱器に導入して得られる過熱蒸気を
高圧蒸気溜めを介して高圧蒸気復水器及び蒸気タービン
に供給する廃熱ボイラーにおけるスートブロワ用蒸気の
取り出し方法であって、前記高圧蒸気溜めと前記高圧蒸
気復水器との間に設けられた連通管に前記気水ドラムか
ら常時一定量の飽和蒸気を供給する連絡管を接続し、該
連絡管に分岐して設けられたスートブロワ蒸気管を介し
て前記スートブロワに、前記気水ドラムからの一定量の
飽和蒸気と前記高圧蒸気溜めからの過熱蒸気とを混合し
て供給する。

【０００６】スートブロワに気水ドラムからの一定量の
飽和蒸気と高圧蒸気溜めからの過熱蒸気とを混合して供
給することにより、間欠的なスートブロワ用の蒸気使用
に対しても気水ドラムから発生する蒸気の総量を常時一
定にすることができる。また、飽和蒸気と過熱蒸気とを
所定量混合して使用するので、スートブロワ用に使用す
る蒸気の温度と圧力及び蒸気量を任意に調整することが
できる。

【０００７】本発明のスートブロワ用蒸気の取り出し方
法において, 前記スートブロワ蒸気管の暖管時には、前
記連絡管を介して前記気水ドラムから少量の飽和蒸気を
前記スートブロワ蒸気管に供給することも可能である。
連絡管を介して気水ドラムからスートブロワ蒸気管の暖
管用の飽和蒸気を取り出すので、暖管作業を行っても気
水ドラムから発生している蒸気の総量を常時一定にする
ことができる。ここで、スートブロワ蒸気管の暖管と
は、スートブロワを使用する前にスートブロワ蒸気管を
温める作業をいい、スートブロワ蒸気管を暖管すること
により、スートブロワ使用時にドレンの混入を防止でき
る。

【０００８】また、本発明のスートブロワ用蒸気の取り
出し方法において、前記高圧蒸気復水器の暖器のため
に、前記連絡管を介して前記気水ドラムから少量の飽和
蒸気を供給することもできる。冷えた高圧蒸気復水器に
急に高温の蒸気を流すとウォーターハンマーが発生する
ので、これを防止するため高圧蒸気復水器を常に暖器し
ておく必要がある。高圧蒸気溜めと高圧蒸気復水器との
間に設けられた連通管には連絡管を介して気水ドラムか
ら常時一定量の飽和蒸気が供給されているので、この飽
和蒸気を使用することで高圧蒸気復水器を暖器しておく
ことが可能となる。

【０００９】

【発明の実施の形態】続いて、添付した図面を参照しつ
つ、本発明を具体化した実施の形態につき説明し、本発
明の理解に供する。ここに、図１は本発明の一実施の形
態に係るスートブロワ用蒸気の取り出し方法を適用した
廃熱ボイラーの系統図である。図１に示すように、本発
明の一実施の形態に係るスートブロワ用蒸気の取り出し
方法を適用した廃熱ボイラー１０は、ボイラー本体１１
に設けられたスートブロワ１２と、蒸気タービン２８を
作動させる過熱蒸気を貯蔵する高圧蒸気溜め２４と、余
剰の過熱蒸気を復水するための高圧蒸気復水器２７と、
余剰の過熱蒸気を高圧蒸気溜め２４から高圧蒸気復水器
２７に輸送する連通管２６と、連通管２６に気水ドラム
１５から飽和蒸気を供給する連絡管１６と、連絡管１６
から分岐してスートブロワ１２に飽和蒸気を供給するス
ートブロワ蒸気管１９とを有している。以下、これらに
ついて詳しく説明する。

【００１０】図１に示すように、ボイラー本体１１は廃
棄物を燃焼させる図示してない燃焼室で発生した燃焼ガ
スを内部に流通させて、燃焼ガスとの熱交換により蒸気
と過熱蒸気を製造する装置である。ボイラー本体１１内
には隔壁１１ａが設けられ燃焼ガスの流入経路が構成さ
れており、ボイラー本体１１の上部の導入口１１ｂから
流入した燃焼ガスは下端に向かう下降流となり、下端で
進行方向を反転させて上昇流となりボイラー本体１１の
上部に設けられた排出口１１ｃから放出される間に、ボ
イラー本体１１内の燃焼ガス流路に設けられた耐熱金属
製の耐圧容器を有する蒸発器１４により蒸気を発生さ
せ、更に耐熱金属製の耐圧容器を有する過熱器１３によ
り気水ドラム１５から供給された蒸気を過熱蒸気に転換
する。ボイラー本体１１の下端には燃焼ガス中に含まれ
ているすす等の固体残滓を排出するための排出孔３０が
設けられている。

【００１１】また、過熱器１３と蒸発器１４の各伝熱面
上に付着したすす等の固体残滓を飽和蒸気を間欠的に噴
射して除去するために、スートブロワ１２がボイラー本
体１１に差し込まれている。スートブロワ１２は、例え
ば、先端に２個の噴気孔を有する噴射管と、噴射管を軸
の周りに一定角度だけ回転させる回転機構と、噴射管を
ボイラー本体１１内に挿入する駆動機構と、飽和蒸気導
入用の弁とが設けられた噴射部１２ａを複数有してい
る。燃焼ガスにさらされる部分が耐熱金属で製造されて
いる噴射管は二重管構造を有しており、噴射管をボイラ
ー本体１１内に挿入する際は、ガイドパイプを兼ねる内
管に対して外管がボイラー本体１１内に移動する構造と
なっており、先端に噴気孔が設けられ、外管と内管との
接続部の隙間から飽和蒸気が漏れないように、外管終端
にはグランドパッキンが設けられている。

【００１２】蒸発器１４で得られた蒸気は図示してない
配管を介してボイラー本体１１の上方に設置された耐熱
金属製の耐圧容器である気水ドラム１５に導かれ、気水
ドラム１５において飽和蒸気として分離される。気水ド
ラム１５には飽和蒸気を輸送する飽和蒸気管１８が接続
されており、飽和蒸気管１８を介して飽和蒸気はボイラ
ー本体１１内で直列に接続された２基の過熱器１３に導
入されて過熱蒸気に変換される。過熱器１３の出口には
自動弁２２が設けられている過熱蒸気管２３が接続され
ており、過熱蒸気は過熱蒸気管２３を介して高圧蒸気溜
め２４に輸送される。

【００１３】高圧蒸気溜め２４は、過熱蒸気を貯蔵し
て、温度、圧力及び流量の一定した過熱蒸気を常時蒸気
タービン２８へ供給するための耐熱金属製の耐圧容器を
備えた装置である。高圧蒸気溜め２４からは過熱蒸気を
蒸気タービン２８に輸送する蒸気タービン蒸気管２５
と、蒸気タービン２８で使用されなかった余剰の過熱蒸
気を高圧蒸気復水器２７に輸送する連通管２６とが設け
られている。連通管２６には高圧蒸気復水器２７側に自
動弁２６ａが設けられている。また、高圧蒸気復水器２
７は、熱交換用の多数の耐熱金属製の耐圧細管と耐圧細
管を空冷するための空気を送るファン２９が備えられた
装置である。高圧蒸気復水器２７に導入された過熱蒸気
は凝縮されて水となり、図示してない復水タンクに流入
するようになっている。

【００１４】気水ドラム１５には飽和蒸気管１８の他
に、電動元弁１７が設けられている連絡管１６が接続さ
れており、連絡管１６の他端は連通管２６に接続されて
いる。また、連絡管１６からは自動弁２０が設けられた
スートブロワ蒸気管１９が分岐しており、スートブロワ
蒸気管１９の他端には自動弁２１が設けられている。更
に、スートブロワ蒸気管１９からはスートブロワ１２に
飽和蒸気を輸送するための枝管１９ａが分岐しており、
各枝管１９ａは各噴射部１２ａの飽和蒸気導入用の弁に
接続されている。

【００１５】次に、本発明の一実施の形態に係るスート
ブロワ用蒸気の取り出し方法について詳細に説明する。
本発明の一実施の形態に係るスートブロワ用蒸気の取り
出し方法を適用した廃熱ボイラー１０において、先ず、
連絡管１６を構成する上流部連絡管１６ａに設けられた
電動元弁１７を開けて、スートブロワ蒸気管１９に設け
られた自動弁２０、２１を閉じて、過熱蒸気管２３に設
けられた自動弁２２を開の状態で連絡管１６を介して気
水ドラム１５から飽和蒸気が高圧蒸気復水器２７内を流
通するようにする。

【００１６】蒸発器１４で発生した蒸気を気水ドラム１
５に導入して飽和蒸気を分離する。そうすると、気水ド
ラム１５からは上流部連絡管１６ａと下流部連絡管１６
ｂを介して連通管２６に向かって、常時、２５６℃の飽
和蒸気が１ｔ／時の流量で送られる。また、気水ドラム
１５で分離された飽和蒸気の残りの部分は過熱器１３を
経由することによって、圧力４．４ＭＰａ、温度４００
℃の過熱蒸気に変換され、３０ｔ／時の流量で高圧蒸気
溜め２４に送られ、高圧蒸気溜め２４からは圧力４ＭＰ
ａ、温度４００℃の過熱蒸気として蒸気タービン２８に
送られる。

【００１７】以上のような飽和蒸気と過熱蒸気の弁操作
と流量制御を行うことにより、気水ドラム１５において
は、蒸発器１４で発生する所定量の蒸気から分離して得
られる飽和蒸気の内、常に１ｔ／時の割合で飽和蒸気が
連絡管１６を介して高圧蒸気復水器２７内に流入し、残
部は過熱器１３に流入するようになる。この状態では、
気水ドラム１５で分離した飽和蒸気量と、高圧蒸気復水
器２７内に流入する飽和蒸気量及び過熱器１３に流入す
る飽和蒸気量の和とは釣り合っている。

【００１８】スートブロワ１２の使用前に行うスートブ
ロワ蒸気管１９の暖管作業では、スートブロワ蒸気管１
９に設けられた自動弁２０、２１を調整して、１ｔ／時
の流量で連絡管１６内を流れる２５６℃の飽和蒸気か
ら、例えば０．５ｔ／時の流量の蒸気がスートブロワ蒸
気管１９内を流れるようにする。スートブロワ蒸気管１
９内を流れた飽和蒸気は、自動弁２１を介して図示して
ない排水用タンクに放出される。

【００１９】気水ドラム１５に接続された連絡管１６内
に常時流れている１ｔ／時の温度２５６℃の飽和蒸気の
一部をスートブロワ蒸気管１９の暖管用として取り出し
て使用するので、暖管作業のために急にスートブロワ蒸
気管１９に飽和蒸気を流しても、気水ドラム１５から発
生している蒸気の総量は常時一定に保つことができる。
従って、スートブロワ蒸気管１９の暖管作業に飽和蒸気
を使用しても気水ドラム１５内の圧力低下が起こらず、
気水ドラム１５内の急激な水位変動が生じないため過熱
器１３に流れる飽和蒸気量が変動しない。そのため、過
熱器１３より発生する過熱蒸気の温度を一定に保つこと
が可能となる。

【００２０】スートブロワ１２を使用して蒸発器１４や
過熱器１３等の伝熱面に付着したすす等の固体残滓を除
去する際は、スートブロワ蒸気管１９の自動弁２０を全
開し、自動弁２１を閉じ、高圧蒸気溜め２４から例えば
１．５ｔ／時の流量で温度４００℃、圧力４ＭＰａの過
熱蒸気が連通管２６を介して下流部連絡管１６ｂ内に流
入するように調整し、この過熱蒸気と気水ドラム１５か
ら上流部連絡管１６ａを介して流入する飽和蒸気とを混
合してスートブロワ蒸気管１９に流入させ、各枝管１９
ａを介して各噴射部１２ａの飽和蒸気導入用の弁から供
給して、先端の噴気孔より噴出させる。

【００２１】気水ドラム１５から上流部連絡管１６ａを
介して流入する１ｔ／時の２５６℃の飽和蒸気と高圧蒸
気溜め２４から下流部連絡管１６ｂを介して流入する
１．５ｔ／時の温度４００℃の過熱蒸気を混合すると、
２．５ｔ／時の温度３２５℃の蒸気が得られ、この蒸気
が各噴射部１２ａの先端の噴気孔より噴出する。気水ド
ラム１５から上流部連絡管１６ａを介して流入する１ｔ
／時の２５６℃の飽和蒸気だけをスートブロワ蒸気管１
９に流入させ、各噴射部１２ａの先端の噴気孔より噴出
するのでは蒸気の流量が少なく、蒸発器１４や過熱器１
３等の伝熱面に付着したすす等の固体残滓を十分に除去
することができない。過熱器１３で得られた過熱蒸気と
混合することにより、固体残滓を除去するのに十分な流
量と圧力を有する蒸気を得ることができる。

【００２２】高圧蒸気復水器２７内に流入していた飽和
蒸気と過熱器１３で発生した過熱蒸気の一部を混合した
蒸気をスートブロワ１２に使用して固体残滓の除去作業
を行うので、スートブロワ１２を使用しても、気水ドラ
ム１５で分離される飽和蒸気に対する新たな使用量の増
加は発生しない。そのため、気水ドラム１５内の急激な
水位変動が生じず過熱器１３に流れる飽和蒸気量は変動
しない。従って、過熱器１３より発生する過熱蒸気の温
度を一定に保つことが可能となる。また、飽和蒸気と過
熱蒸気を混合して得られる蒸気の温度は３２５℃であり
グランドパッキンの耐熱温度４００℃より十分低いの
で、高温高圧の廃熱ボイラーにおいてもスートブロワの
蒸気シール用のグランドパッキンのシール性寿命を延長
することが可能となる。

【００２３】一般に、高圧蒸気復水器２７では使用時の
ウォーターハンマーを防止するために高圧蒸気復水器２
７を使用しないときでも常に暖器しておく必要がある。
一方、本発明の一実施の形態に係るスートブロワ用蒸気
の取り出し方法においては、気水ドラム１５で分離され
た飽和蒸気は、常時１ｔ／時の流量で連絡管１６と連通
管２６を介して高圧蒸気復水器２７内を流通するように
設定されている。従って、本発明の一実施の形態に係る
スートブロワ用蒸気の取り出し方法においては、高圧蒸
気復水器２７を暖器するという使用条件は、スートブロ
ワ１２の使用時を除いて満足されていることになる。

【００２４】特に、高圧蒸気復水器２７の暖器を２５６
℃の飽和蒸気を用いて行うため、高圧蒸気復水器２７内
の熱交換用の多数の耐熱金属製の耐圧細管を過度に加熱
することがないため、高圧蒸気復水器２７の稼働に最適
な温度に暖器することが可能である。スートブロワ１２
を使用してすす等の固体残滓を除去する際は、飽和蒸気
が高圧蒸気復水器２７には流入しない。この場合は自動
的に高圧蒸気溜め２４から連通管２６を介して少量の過
熱蒸気を高圧蒸気復水器２７に流入させて高圧蒸気復水
器２７の温度低下を防止することができる。

【００２５】以上、本発明の実施の形態を説明したが、
本発明は、この実施の形態に限定されるものではない。
例えば、気水ドラム１５より常時流出させる飽和蒸気を
連絡管１６を介して高圧蒸気復水器２７の暖器用蒸気と
して使用したが、気水ドラム１５から常時一定量の飽和
蒸気を取り出して、気水ドラム１５内の水位レベルを変
動させないで更に過熱器１３により発生させる過熱蒸気
の温度が変動しないような条件で常時使用するのであれ
ば、飽和蒸気の使用方法は特に限定されない。従って、
高圧蒸気復水器２７の暖器とスートブロワ蒸気管１９の
暖管の二つの目的に使用してもよいし、高圧蒸気復水器
２７の暖器と他の目的に使用してもよい。

【００２６】

【発明の効果】請求項１〜３記載のスートブロワ用蒸気
の取り出し方法においては、高圧蒸気溜めと高圧蒸気復
水器との間に設けられた連通管に気水ドラムから常時一
定量の飽和蒸気を供給する連絡管を接続し、連絡管に分
岐して設けられたスートブロワ蒸気管を介してスートブ
ロワに、気水ドラムからの一定量の飽和蒸気と高圧蒸気
溜めからの過熱蒸気とを混合して供給するので、蒸気タ
ービンの高効率化のために高圧、高温の蒸気を発生させ
ても、スートブロワ用蒸気の温度と圧力をスートブロワ
用グランドパッキンの耐熱温度及び耐圧以下に調整する
ことが可能となり、グランドパッキンを長時間使用する
ことができてグランドパッキンの交換回数の低下に伴う
設備保全経費の削減が可能となる。

【００２７】また、スートブロワ用に蒸気を使用しても
気水ドラムから発生する蒸気の総量は変化しないので、
気水ドラム内の水位レベルが変動せず過熱器に供給され
る飽和蒸気量が安定化するため、過熱蒸気温度を一定に
保持することが可能となる。更に、本発明のスートブロ
ワ用蒸気の取り出し方法の適用を可能とするには、既存
のボイラーに簡易な設備を取付けるだけでよいので、各
種の高温高圧用の廃熱ボイラーへの適用が可能である。

【００２８】特に、請求項２記載のスートブロワ用蒸気
の取り出し方法においては、スートブロワ蒸気管の暖管
時には、連絡管を介して気水ドラムから少量の飽和蒸気
をスートブロワ蒸気管に供給するので、スートブロワ蒸
気管の暖管作業とスートブロワの使用を連続して一体的
に行うことが可能である。また、請求項３記載のスート
ブロワ用蒸気の取り出し方法においては、高圧蒸気復水
器の暖器のために、気水ドラムから少量の飽和蒸気を供
給するので、高圧蒸気復水器の稼働に最適な温度に常に
暖器することが可能である。スートブロワ蒸気管の暖
管、高圧蒸気復水器の暖器を行っても、気水ドラムから
発生している蒸気の総量は常時一定になっているので、
気水ドラム内の水位レベルは安定化し、発生する過熱蒸
気温度を一定に保持することが可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態に係るスートブロワ用蒸
気の取り出し方法を適用した廃熱ボイラーの系統図であ
る。

【符号の説明】

１０：廃熱ボイラー、１１：ボイラー本体、１１ａ：隔
壁、１１ｂ：導入口、１１ｃ：排出口、１２：スートブ
ロワ、１２ａ：噴射部、１３：過熱器、１４：蒸発器、
１５：気水ドラム、１６：連絡管、１６ａ：上流部連絡
管、１６ｂ：下流部連絡管、１７：電動元弁、１８：飽
和蒸気管、１９：スートブロワ蒸気管、１９ａ：枝管、
２０、２１、２２：自動弁、２３：過熱蒸気管、２４：
高圧蒸気溜め、２５：蒸気タービン蒸気管、２６：連通
管、２６ａ：自動弁、２７：高圧蒸気復水器、２８：蒸
気タービン、２９：ファン、３０：排出孔

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 江川 善雄 福岡県北九州市戸畑区大字中原46番地59 日鐵プラント設計株式会社内 Ｆターム(参考） 3K061 QC03 QC05 QC32 QC36 QC39

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 気水ドラムで発生した飽和蒸気を過熱器
   に導入して得られる過熱蒸気を高圧蒸気溜めを介して高
   圧蒸気復水器及び蒸気タービンに供給する廃熱ボイラー
   におけるスートブロワ用蒸気の取り出し方法であって、
   前記高圧蒸気溜めと前記高圧蒸気復水器との間に設けら
   れた連通管に前記気水ドラムから常時一定量の飽和蒸気
   を供給する連絡管を接続し、該連絡管に分岐して設けら
   れたスートブロワ蒸気管を介して前記スートブロワに、
   前記気水ドラムからの一定量の飽和蒸気と前記高圧蒸気
   溜めからの過熱蒸気とを混合して供給することを特徴と
   するスートブロワ用蒸気の取り出し方法。
2. 【請求項２】 請求項１記載のスートブロワ用蒸気の取
   り出し方法において、前記スートブロワ蒸気管の暖管時
   には、前記連絡管を介して前記気水ドラムから少量の飽
   和蒸気を前記スートブロワ蒸気管に供給することを特徴
   とするスートブロワ用蒸気の取り出し方法。
3. 【請求項３】 請求項１又は２記載のスートブロワ用蒸
   気の取り出し方法において、前記高圧蒸気復水器の暖器
   のために、前記連絡管を介して前記気水ドラムから少量
   の飽和蒸気を供給することを特徴とするスートブロワ用
   蒸気の取り出し方法。