JP2002228101A - 流動層における層内管の摩耗低減装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 層内管の表面に溶射等を施すことなく、簡便
且つ安価な構造で、層内管の局部摩耗を低減し得る流動
層における層内管の摩耗低減装置を提供する。 【解決手段】 流動層９内に配設される層内管４６の垂
直部に、該層内管４６の垂直部に沿い加速して急上昇す
る気泡４７を収めるためのスカート状の空気溜部材４８
を取り付ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、流動層における層
内管の摩耗低減装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図３は加圧流動層複合発電設備の一例を
表わすものであって、これは、内部が加圧雰囲気になっ
ている圧力容器１の中に加圧流動層ボイラ本体２が設け
られており、加圧流動層ボイラ本体２内の下部には複数
本の散気管３が配設されており、該散気管３は、圧力容
器１内の加圧空気４を、途中に後述する灰クーラ５が設
けられた取入管６から風箱７へ取り入れて上方に噴出す
るようになっている。

【０００３】前記散気管３の上部には、石炭スラリ等の
燃料を供給する燃料供給管８が配設されていると共に、
流動層９を形成するための石灰石等の脱硫材、石炭灰等
が混合されたベッド材１０がベッド材貯蔵容器（図示せ
ず）から供給されるようになっており、コンプレッサ１
１から圧力容器１内に供給された加圧空気４が前記取入
管６から風箱７を介して散気管３に供給され上方に噴出
されることにより流動層９が形成され、前記燃料供給管
８から供給された燃料が流動層９の中で撹拌されて効率
よく燃焼されるようになっている。

【０００４】前記加圧流動層ボイラ本体２内における流
動層９の形成部には、伝熱管によって形成された蒸発器
１２及び過熱器１３と再熱器１４とが配設されており、
過熱器１３の蒸気流通方向上流側端部は蒸発器１２を介
して管路１５によりボイラ給水系統１６に、下流側端部
は管路１７により蒸気タービン１８の高圧タービン１９
の蒸気入口に接続され、又、再熱器１４の蒸気流通方向
上流側端部は管路２０により蒸気タービン１８の高圧タ
ービン１９の蒸気出口に、下流側端部は管路２１により
蒸気タービン１８の中低圧タービン２２を構成する中圧
タービン２２ａの蒸気入口に接続されており、更に、前
記中圧タービン２２ａから蒸気が導入される低圧タービ
ン２２ｂの蒸気出口は管路２３により復水器２４に接続
されている。

【０００５】前記ボイラ給水系統１６は、中低圧タービ
ン２２から排出された蒸気を冷却凝縮する復水器２４
と、該復水器２４の出側に設けられた復水ポンプ２５
と、該復水ポンプ２５で昇圧されたボイラ給水を加熱す
る低圧給水加熱器２６と、該低圧給水加熱器２６からの
ボイラ給水を脱気するための脱気器２７と、該脱気器２
７の出側に設けられた給水ポンプ２８と、該給水ポンプ
２８で昇圧されたボイラ給水を加熱する高圧給水加熱器
２９とを備えてなる構成を有している。

【０００６】前記加圧流動層ボイラ本体２の上部には、
蒸発器１２、過熱器１３、並びに再熱器１４内の水や蒸
気を加熱した後の高温で且つ高圧の排ガス３０が分岐ダ
クト３１を介して導かれる複数（例えば六基）のサイク
ロン３２が配設されて、前記排ガス３０中の灰を分離す
るようになっており、サイクロン３２には、排ガス管３
３を介して圧力容器１外部に設けられたセラミックチュ
ーブフィルタ等のフィルタ装置３４が接続され、該フィ
ルタ装置３４には、前述したコンプレッサ１１を駆動し
且つ余剰動力でガスタービン発電機３７を駆動するガス
タービン３６が排ガス管３５を介して接続されている。

【０００７】前記ガスタービン３６のガス出口は煙道３
８により煙突３９に接続され、該煙道３８途中には、高
圧給水加熱器２９より下流側における管路１５を流れる
ボイラ給水によってガスタービン３６からの排ガス３０
の熱を回収する第一段高圧ガスクーラ４０と、高圧給水
加熱器２９のバイパスライン４１を流れるボイラ給水に
よってガスタービン３６からの排ガス３０の熱を回収す
る第二段高圧ガスクーラ４２と、低圧給水加熱器２６の
バイパスライン４３を流れるボイラ給水によってガスタ
ービン３６からの排ガスの熱を回収する低圧ガスクーラ
４４とが設けられている。

【０００８】一方、前記圧力容器１内には、サイクロン
３２で分離された分離灰４５の熱を加圧空気４によって
回収する灰クーラ５が設けられている。

【０００９】前述の如き加圧流動層複合発電設備におい
ては、コンプレッサ１１により圧縮した加圧空気４を圧
力容器１内へ供給し、該圧力容器１内の加圧空気４を取
入管６から取り入れて灰クーラ５で分離灰４５により加
熱した後、風箱７を介して散気管３から上方に噴出させ
ると、加圧流動層ボイラ本体２内で流動層９が形成さ
れ、燃料供給管８から供給された燃料が流動層９の中で
撹拌されて効率よく燃焼される。

【００１０】前記流動層９の中で燃料が燃焼すると、そ
の熱エネルギーは、流動状態のベッド材１０に伝達さ
れ、更に、該ベッド材１０及び燃焼ガスからの熱伝達に
より、前記熱エネルギーが蒸発器１２、過熱器１３、再
熱器１４に伝達される。

【００１１】ボイラ給水系統１６から蒸発器１２へ供給
されるボイラ給水は前記熱エネルギーによって蒸気化
し、その蒸気は過熱器１３により過熱蒸気となり、該過
熱蒸気は蒸気タービン１８の高圧タービン１９に流入し
て該高圧タービン１９が駆動される。

【００１２】高圧タービン１９を駆動した後の蒸気は、
再熱器１４へ流入し、該再熱器１４によって再熱された
蒸気は中低圧タービン２２に流入して、該中低圧タービ
ン２２を駆動し、更に中低圧タービン２２を駆動した後
の蒸気は、ボイラ給水系統１６の復水器２４によってボ
イラ給水に戻され、復水ポンプ２５を経て低圧給水加熱
器２６において加熱されると共に、バイパスライン４３
へ分岐されたボイラ給水の一部により低圧ガスクーラ４
４においてガスタービン３６からの排ガス３０の熱が回
収された後、脱気器２７でボイラ給水の脱気が行われ、
該脱気器２７で脱気されたボイラ給水は、給水ポンプ２
８により昇圧された後、高圧給水加熱器２９において加
熱されると共に、バイパスライン４１へ分岐されたボイ
ラ給水の一部により第二段高圧ガスクーラ４２において
ガスタービン３６からの排ガス３０の熱が回収され、更
に第一段高圧ガスクーラ４０においてガスタービン３６
からの排ガス３０の熱が回収され、再び蒸発器１２へ供
給される。

【００１３】このようにして、蒸気タービン１８は蒸気
により駆動され、蒸気タービン１８に接続された蒸気タ
ービン発電機４９によって発電が行われる。

【００１４】一方、前記加圧流動層ボイラ本体２内にお
いて燃焼した燃料の排ガス３０は、蒸発器１２、過熱器
１３、並びに再熱器１４内の水や蒸気を加熱した後、分
岐ダクト３１を介してサイクロン３２へ導入され、排ガ
ス３０中の灰が分離され、サイクロン３２で大部分の灰
が分離された排ガス３０は、排ガス管３３を介して圧力
容器１外部に設けられたセラミックチューブフィルタ等
のフィルタ装置３４へ導入され、該フィルタ装置３４に
おいて更に灰が捕集除去された後、排ガス管３５を介し
てガスタービン３６に供給され、これによりガスタービ
ン３６が駆動され、該ガスタービン３６により前記コン
プレッサ１１が駆動されると共に、余剰動力でガスター
ビン発電機３７が駆動され、発電が行われる。

【００１５】前記ガスタービン３６を駆動した後の排ガ
ス３０は、煙道３８を流れ、第一段高圧ガスクーラ４０
において高圧給水加熱器２９の下流側のボイラ給水によ
って熱が回収され、第二段高圧ガスクーラ４２において
高圧給水加熱器２９のバイパスライン４１を流れるボイ
ラ給水によって熱が回収され、更に低圧ガスクーラ４４
において低圧給水加熱器２６のバイパスライン４３を流
れるボイラ給水によって熱が回収され、煙突３９から大
気へ放出される。

【００１６】前記サイクロン３２で分離された分離灰４
５は、前記灰クーラ５において取入管６から風箱７を介
して散気管３へ供給される加圧空気４により熱が回収さ
れて冷却された後、圧力容器１の外部の灰処理装置（図
示せず）に輸送される。

【００１７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、前記蒸発器
１２、過熱器１３、再熱器１４等を形成するために流動
層９内に配設される伝熱管としての層内管４６は、図４
及び図５に示される如く、水平方向だけではなく垂直方
向にも長く延びるものが存在しているが、このような層
内管４６の垂直部には、気泡４７が加速して急上昇す
る、いわゆる「バブルハイウェイ」が形成され、層内管
４６の垂直部に隣接して水平方向へ延びる層内管４６等
に対し、前記気泡４７に同伴されて上昇する砂等の粒子
が直接衝突し、局部摩耗が生じるという不具合を有して
いた。

【００１８】これに対処するため、従来においては、層
内管４６を耐摩耗性材料で形成したり、或いは層内管４
６の表面に溶射等を施し、耐摩耗性を高めることが行わ
れていた。

【００１９】しかしながら、前述の如く、層内管４６を
耐摩耗性材料で形成しても局部摩耗は避けられず、又、
層内管４６の表面に溶射等を施すことは、設備の新設時
には有効であるものの、現地での改造等の場合、作業性
が悪く対応が困難で且つ費用も嵩むという欠点を有して
いた。

【００２０】本発明は、斯かる実情に鑑み、層内管の表
面に溶射等を施すことなく、簡便且つ安価な構造で、層
内管の局部摩耗を低減し得る流動層における層内管の摩
耗低減装置を提供しようとするものである。

【００２１】

【課題を解決するための手段】本発明は、流動層内に配
設される層内管の垂直部に、該層内管の垂直部に沿い加
速して急上昇する気泡を収めるためのスカート状の空気
溜部材を取り付けたことを特徴とする流動層における層
内管の摩耗低減装置にかかるものである。

【００２２】上記手段によれば、以下のような作用が得
られる。

【００２３】スカート状の空気溜部材内部に砂等の粒子
が充満した状態から、気泡が層内管の垂直部に沿い加速
して急上昇し、空気溜部材内部に収められると、該空気
溜部材内部に空気層が形成され、以降、層内管の垂直部
に沿い加速して急上昇する気泡は、前記空気溜部材内部
の空気層によって緩衝された後、該空気溜部材の下縁部
からあふれ出る形で徐々に上昇して行くため、層内管の
垂直部に隣接して水平方向へ延びる層内管が配設されて
いるような場合に、該層内管の水平部等に対し、前記気
泡に同伴されて急上昇する砂等の粒子が直接衝突するこ
とが回避され、層内管の局部摩耗が抑えられる。

【００２４】この結果、設備の新設時或いは現地での改
造等のいずれの場合においても、層内管の表面に溶射等
を施したりせずに、層内管の垂直部に空気溜部材を取り
付けるだけで対応が可能となり、費用も嵩まなくなる。

【００２５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図示
例と共に説明する。

【００２６】図１及び図２は本発明を実施する形態の一
例であって、図中、図３〜図５と同一の符号を付した部
分は同一物を表わしており、基本的な構成は図３〜図５
に示す従来のものと同様であるが、本図示例の特徴とす
るところは、図１及び図２に示す如く、流動層９内に配
設される層内管４６の垂直部に、該層内管４６の垂直部
に沿い加速して急上昇する気泡４７を収めるためのスカ
ート状の空気溜部材４８を取り付けた点にある。

【００２７】次に、上記図示例の作動を説明する。

【００２８】スカート状の空気溜部材４８内部に砂等の
粒子が充満した状態から、気泡４７が層内管４６の垂直
部に沿い加速して急上昇し、空気溜部材４８内部に収め
られると、該空気溜部材４８内部に空気層５０が形成さ
れ、以降、層内管４６の垂直部に沿い加速して急上昇す
る気泡４７は、前記空気溜部材４８内部の空気層５０に
よって緩衝された後、該空気溜部材４８の下縁部からあ
ふれ出る形で徐々に上昇して行くため、層内管４６の垂
直部に隣接して配設されている層内管４６の水平部等に
対し、前記気泡４７に同伴されて急上昇する砂等の粒子
が直接衝突することが回避され、層内管４６の局部摩耗
が抑えられる。

【００２９】この結果、設備の新設時或いは現地での改
造等のいずれの場合においても、層内管４６の表面に溶
射等を施したりせずに、層内管４６の垂直部に空気溜部
材４８を取り付けるだけで対応が可能となり、費用も嵩
まなくなる。

【００３０】こうして、層内管４６の表面に溶射等を施
すことなく、簡便且つ安価な構造で、層内管４６の局部
摩耗を低減し得る。

【００３１】尚、本発明の流動層における層内管の摩耗
低減装置は、上述の図示例にのみ限定されるものではな
く、加圧流動層ボイラに限らず、加圧式でない通常の流
動層ボイラや循環流動層ボイラ等に対しても適用可能な
こと等、その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲内にお
いて種々変更を加え得ることは勿論である。

【００３２】

【発明の効果】以上、説明したように本発明の流動層に
おける層内管の摩耗低減装置によれば、層内管の表面に
溶射等を施すことなく、簡便且つ安価な構造で、層内管
の局部摩耗を低減し得るという優れた効果を奏し得る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を実施する形態の一例の要部拡大断面図
である。

【図２】図１のＩＩ−ＩＩ矢視図である。

【図３】加圧流動層複合発電設備の一例の全体概要構成
図である。

【図４】従来例の要部拡大断面図である。

【図５】図４のＶ−Ｖ矢視図である。

【符号の説明】

９ 流動層 ４６ 層内管 ４７ 気泡 ４８ 空気溜部材 ５０ 空気層

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 流動層内に配設される層内管の垂直部
   に、該層内管の垂直部に沿い加速して急上昇する気泡を
   収めるためのスカート状の空気溜部材を取り付けたこと
   を特徴とする流動層における層内管の摩耗低減装置。