JP2003010736A - 燃料吹込供給ノズル - Google Patents
燃料吹込供給ノズルInfo
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- JP2003010736A JP2003010736A JP2001203081A JP2001203081A JP2003010736A JP 2003010736 A JP2003010736 A JP 2003010736A JP 2001203081 A JP2001203081 A JP 2001203081A JP 2001203081 A JP2001203081 A JP 2001203081A JP 2003010736 A JP2003010736 A JP 2003010736A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 セラミックスと金属の複合の燃料吹込供給ノ
ズルにおいて、機能を阻害せずにセラミックスの強度を
改善し、外力と衝撃の低減を図り損傷を防止する。 【解決手段】 ノズル本体５１とスタンドパイプ５２か
らなるＴ字形で、ノズル内面のセラミックススリーブ
４、５、８と外側の耐熱鋳鋼３、耐熱鋼管７からなる複
合構造の燃料吹込供給ノズル５０において、ノズル本
体のセラミックス製Ｔ字形部位４の燃料衝突部４ａと角
部４ｂを滑らかに肉厚化し、隣接するセラミックスス
リーブ４、５、８どうしの接続部にセラミックス製緩衝
材を介在させ、また、熱間等方圧加圧処理を行なうこ
とにより窒化珪素セラミックスの結晶体内部の空孔を消
滅させて材料密度を改善した。本発明によれば、セラミ
ックスの損傷が防止され、燃料吹込供給ノズルの長寿命
化が実現できる。
ズルにおいて、機能を阻害せずにセラミックスの強度を
改善し、外力と衝撃の低減を図り損傷を防止する。 【解決手段】 ノズル本体５１とスタンドパイプ５２か
らなるＴ字形で、ノズル内面のセラミックススリーブ
４、５、８と外側の耐熱鋳鋼３、耐熱鋼管７からなる複
合構造の燃料吹込供給ノズル５０において、ノズル本
体のセラミックス製Ｔ字形部位４の燃料衝突部４ａと角
部４ｂを滑らかに肉厚化し、隣接するセラミックスス
リーブ４、５、８どうしの接続部にセラミックス製緩衝
材を介在させ、また、熱間等方圧加圧処理を行なうこ
とにより窒化珪素セラミックスの結晶体内部の空孔を消
滅させて材料密度を改善した。本発明によれば、セラミ
ックスの損傷が防止され、燃料吹込供給ノズルの長寿命
化が実現できる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は燃料吹込供給ノズル
に係り、特に、流動床ボイラ装置等において、高磨耗性
の粉粒体燃料の吹込供給ノズルの寿命改善技術に関す
る。
に係り、特に、流動床ボイラ装置等において、高磨耗性
の粉粒体燃料の吹込供給ノズルの寿命改善技術に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】流動床燃焼炉は、産業用燃焼炉を始め、
熱回収炉や発電用など、固体燃料の多様性に対応できる
燃焼方式として利用拡大が図られている。
熱回収炉や発電用など、固体燃料の多様性に対応できる
燃焼方式として利用拡大が図られている。
【０００３】その燃焼方式となる炉内への燃料供給方法
は、流動床の上部から投入する方式と、炉内流動層の内
部へ下方から供給する方式とに分けられるが、大型化し
て床面積が大きくなるにつれて、燃料分散の均一化の点
から、多数のノズルへ下方から供給（下込みともいう）
する方式が主流となっている。
は、流動床の上部から投入する方式と、炉内流動層の内
部へ下方から供給する方式とに分けられるが、大型化し
て床面積が大きくなるにつれて、燃料分散の均一化の点
から、多数のノズルへ下方から供給（下込みともいう）
する方式が主流となっている。
【０００４】一般的な流動床への燃料供給系統は、燃料
である粉粒体が気流搬送され、多数の搬送枝管に各々均
一となるように分岐され、複数の燃料吹込供給ノズルか
ら流動床である流動媒体内へ供給される。燃焼炉に対し
ては、同時に燃焼空気が分散板を通って流動床内へ供給
され、流動媒体が流動化されながら、搬送されてきた燃
料が燃焼される。
である粉粒体が気流搬送され、多数の搬送枝管に各々均
一となるように分岐され、複数の燃料吹込供給ノズルか
ら流動床である流動媒体内へ供給される。燃焼炉に対し
ては、同時に燃焼空気が分散板を通って流動床内へ供給
され、流動媒体が流動化されながら、搬送されてきた燃
料が燃焼される。
【０００５】燃料吹込供給ノズルは、スタンドパイプと
水平方向のノズル本体とがＴ字形に形成され、空気と混
合した粉粒体燃料は、スタンドパイプを下方から上方に
供給され、Ｔの字形の中央部で左右に分岐し、水平方向
のノズル本体から炉内へ噴射される。このスタンドパイ
プおよび水平方向のノズル本体ともに、セラミックス製
内管と耐熱鋼管製外管の複合管となっている。
水平方向のノズル本体とがＴ字形に形成され、空気と混
合した粉粒体燃料は、スタンドパイプを下方から上方に
供給され、Ｔの字形の中央部で左右に分岐し、水平方向
のノズル本体から炉内へ噴射される。このスタンドパイ
プおよび水平方向のノズル本体ともに、セラミックス製
内管と耐熱鋼管製外管の複合管となっている。
【０００６】この種のノズルに関連する例としては、特
開平１０−１０３６１８号公報があるが、しかし、燃料
吹出供給ノズルの構造は、内蔵するセラミックススリー
ブの割れ防止に対する配慮が不十分であった。
開平１０−１０３６１８号公報があるが、しかし、燃料
吹出供給ノズルの構造は、内蔵するセラミックススリー
ブの割れ防止に対する配慮が不十分であった。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】流動床燃焼炉において
は、燃料供給ノズルのスタンドパイプの部位を、燃焼炉
を構成する分散板に固定取付けするため、流動媒体に埋
没する燃料供給ノズルは流動空気による流動媒体の激し
い流動運動に伴う動荷重（振動）と炉内の高熱とを受け
る。一方、スタンドパイプはその下端で、燃料・空気の
搬送枝管２７に接続されているので、風箱内の鉛直配管
のたわみ変形と分散板のたわみ傾斜に伴う曲げ荷重を受
ける。
は、燃料供給ノズルのスタンドパイプの部位を、燃焼炉
を構成する分散板に固定取付けするため、流動媒体に埋
没する燃料供給ノズルは流動空気による流動媒体の激し
い流動運動に伴う動荷重（振動）と炉内の高熱とを受け
る。一方、スタンドパイプはその下端で、燃料・空気の
搬送枝管２７に接続されているので、風箱内の鉛直配管
のたわみ変形と分散板のたわみ傾斜に伴う曲げ荷重を受
ける。
【０００８】上記従来のノズル構造では、ノズルを形成
する金属部を粉粒体流のエロージョンから保護するため
に設けたセラミックス内管スリーブ４、５、８の割れ防
止の目的で、セラミックスを分割するセグメント化を図
ったが、形状が複雑なＴ字セラミックス管要素の強度お
よびセラミックス管要素間の接触部での緩衝対策の点で
配慮が不十分であり、セラミックスの割れや欠落、ある
いは詰まりなどが発生しやすいという問題があった。
する金属部を粉粒体流のエロージョンから保護するため
に設けたセラミックス内管スリーブ４、５、８の割れ防
止の目的で、セラミックスを分割するセグメント化を図
ったが、形状が複雑なＴ字セラミックス管要素の強度お
よびセラミックス管要素間の接触部での緩衝対策の点で
配慮が不十分であり、セラミックスの割れや欠落、ある
いは詰まりなどが発生しやすいという問題があった。
【０００９】本発明の課題は、内面にセラミックススリ
ーブを有する燃料吹込供給ノズルの機能を阻害せずに、
セラミックスの強度を改善するとともに、セラミックス
に作用する外力と衝撃の低減を図ることにより、燃料吹
込供給ノズルにおけるセラミックスの損傷を防止するこ
とである。
ーブを有する燃料吹込供給ノズルの機能を阻害せずに、
セラミックスの強度を改善するとともに、セラミックス
に作用する外力と衝撃の低減を図ることにより、燃料吹
込供給ノズルにおけるセラミックスの損傷を防止するこ
とである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は、水平な２方向噴出口を有するノズル本体
とスタンドパイプとからなり、ノズル内面に分割セグメ
ント化したセラミックススリーブを備えたＴ字形複合構
造の燃料吹込供給ノズルであって、前記ノズル本体のセ
ラミックス製Ｔ字形部位の燃料衝突部および角部に、滑
らかな肉厚部を形成したことを特徴とする。
に、本発明は、水平な２方向噴出口を有するノズル本体
とスタンドパイプとからなり、ノズル内面に分割セグメ
ント化したセラミックススリーブを備えたＴ字形複合構
造の燃料吹込供給ノズルであって、前記ノズル本体のセ
ラミックス製Ｔ字形部位の燃料衝突部および角部に、滑
らかな肉厚部を形成したことを特徴とする。
【００１１】上記構成によれば、セラミックス製Ｔ字形
部位の燃料衝突部および角部が滑らかに肉厚化している
ので、粉粒体燃料の流れによる応力集中が解消し、セラ
ミックスの損傷を防止できる。
部位の燃料衝突部および角部が滑らかに肉厚化している
ので、粉粒体燃料の流れによる応力集中が解消し、セラ
ミックスの損傷を防止できる。
【００１２】また、本発明は、水平な２方向噴出口を有
するノズル本体とスタンドパイプとからなり、ノズル内
面に分割セグメント化したセラミックススリーブを備え
たＴ字形複合構造の燃料吹込供給ノズルであって、前記
セラミックススリーブの隣接するセグメントどうしの接
続部に、セラミックス製緩衝材を介在させたことを特徴
とする。
するノズル本体とスタンドパイプとからなり、ノズル内
面に分割セグメント化したセラミックススリーブを備え
たＴ字形複合構造の燃料吹込供給ノズルであって、前記
セラミックススリーブの隣接するセグメントどうしの接
続部に、セラミックス製緩衝材を介在させたことを特徴
とする。
【００１３】上記構成によれば、セラミックス製緩衝材
の弾力性により、個々のセラミックススリーブの僅かな
角度変位を吸収して、外力や衝撃を吸収緩和できるの
で、セラミックスの損傷を防止できる。
の弾力性により、個々のセラミックススリーブの僅かな
角度変位を吸収して、外力や衝撃を吸収緩和できるの
で、セラミックスの損傷を防止できる。
【００１４】また、本発明は、水平な２方向噴出口を有
するノズル本体とスタンドパイプとからなり、ノズル内
面に分割セグメント化したセラミックススリーブを備え
たＴ字形複合構造の燃料吹込供給ノズルであって、前記
セラミックススリーブは、熱間等方圧加圧処理により窒
化珪素セラミックスの結晶体内部の空孔を消滅させた材
料で形成したことを特徴とする。
するノズル本体とスタンドパイプとからなり、ノズル内
面に分割セグメント化したセラミックススリーブを備え
たＴ字形複合構造の燃料吹込供給ノズルであって、前記
セラミックススリーブは、熱間等方圧加圧処理により窒
化珪素セラミックスの結晶体内部の空孔を消滅させた材
料で形成したことを特徴とする。
【００１５】上記構成によれば、材料密度の高いセラミ
ックスを使用するので、高強度のセラミックススリーブ
が得られ、そのため、セラミックスの損傷を防止でき
る。また、上記構成を組み合わせることにより、セラミ
ックスの割れ防止等、材料強度が大幅に改善され、長寿
命化した燃料吹込供給ノズルが得られる。
ックスを使用するので、高強度のセラミックススリーブ
が得られ、そのため、セラミックスの損傷を防止でき
る。また、上記構成を組み合わせることにより、セラミ
ックスの割れ防止等、材料強度が大幅に改善され、長寿
命化した燃料吹込供給ノズルが得られる。
【００１６】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を、図面を参
照して説明する。図１に、本発明になる燃料吹込供給ノ
ズルの一実施形態の断面構造を示す。
照して説明する。図１に、本発明になる燃料吹込供給ノ
ズルの一実施形態の断面構造を示す。
【００１７】本実施形態の概略を説明する。燃料吹込供
給ノズル５０は、水平な２方向噴出口を有するノズル本
体５１とスタンドパイプ５２とからなるＴ字形であり、
ノズル内面の粉粒体燃料１に接する部分に、分割セグメ
ント化したセラミックススリーブ４、５、８を備え、外
側は耐熱鋳鋼３および耐熱鋼管７からなる複合構造であ
る。
給ノズル５０は、水平な２方向噴出口を有するノズル本
体５１とスタンドパイプ５２とからなるＴ字形であり、
ノズル内面の粉粒体燃料１に接する部分に、分割セグメ
ント化したセラミックススリーブ４、５、８を備え、外
側は耐熱鋳鋼３および耐熱鋼管７からなる複合構造であ
る。
【００１８】粉粒体燃料と空気の混合流体である粉粒体
流１は、断面円形のスタンドパイプ（上方吹上げ短管）
７、８を通って上方へ流れ、Ｔの字形に水平に２分岐し
て、扁平な角断面の燃料噴出口２から流動床内へ噴射さ
れる。
流１は、断面円形のスタンドパイプ（上方吹上げ短管）
７、８を通って上方へ流れ、Ｔの字形に水平に２分岐し
て、扁平な角断面の燃料噴出口２から流動床内へ噴射さ
れる。
【００１９】このような燃料吹込供給ノズル５０におい
て、本実施形態は、次のような特徴を有している。
て、本実施形態は、次のような特徴を有している。
【００２０】 ノズル本体のセラミックス製Ｔ字形部
位４の燃料衝突部４ａおよび角部４ｂを、滑らかに肉厚
化することにより、セラミックスの損傷を防止してい
る。
位４の燃料衝突部４ａおよび角部４ｂを、滑らかに肉厚
化することにより、セラミックスの損傷を防止してい
る。
【００２１】 ノズル本体５１およびスタンドパイプ
５２において、隣接するセラミックススリーブ４、５、
８どうしの接続部にセラミックス製緩衝材を介在させ
て、外力や衝撃を吸収し、セラミックスの損傷を防止し
ている。
５２において、隣接するセラミックススリーブ４、５、
８どうしの接続部にセラミックス製緩衝材を介在させ
て、外力や衝撃を吸収し、セラミックスの損傷を防止し
ている。
【００２２】 セラミックスの強度改善として、熱間
等方圧加圧処理を行なうことにより、窒化珪素セラミッ
クスの結晶体内部の空孔を消滅させて材料密度を改善し
た高強度のセラミックススリーブ４、５、８を使用して
いる。
等方圧加圧処理を行なうことにより、窒化珪素セラミッ
クスの結晶体内部の空孔を消滅させて材料密度を改善し
た高強度のセラミックススリーブ４、５、８を使用して
いる。
【００２３】以下、本実施形態について詳述する。セラ
ミックススリーブ４、５、８は、ノズルを構成する金属
部を、内部の粉粒体流1によるエロージョンから保護
し、かつ、セラミックススリーブ４、５、８と緩衝材９
は、ノズル外部の高温の流動層と内部の低温の粉粒体燃
料との間で断熱層を成すので、ノズル内部で粉粒体燃料
１の堆積が生じた場合には、燃料の発熱と内部着火を防
止する。
ミックススリーブ４、５、８は、ノズルを構成する金属
部を、内部の粉粒体流1によるエロージョンから保護
し、かつ、セラミックススリーブ４、５、８と緩衝材９
は、ノズル外部の高温の流動層と内部の低温の粉粒体燃
料との間で断熱層を成すので、ノズル内部で粉粒体燃料
１の堆積が生じた場合には、燃料の発熱と内部着火を防
止する。
【００２４】ノズル中央部のセラミックススリーブを構
成するＴ字形のセラミックス管要素４は、円断面から長
方形断面に移行するやや複雑な形状であり、角部での応
力集中および天井部での粉粒体流の衝突や、外部の流動
媒体からの高温入熱等の負荷を受けるので、それらの部
位では、局部的にセラミックスを厚肉化して強度を上げ
る構造となっている。
成するＴ字形のセラミックス管要素４は、円断面から長
方形断面に移行するやや複雑な形状であり、角部での応
力集中および天井部での粉粒体流の衝突や、外部の流動
媒体からの高温入熱等の負荷を受けるので、それらの部
位では、局部的にセラミックスを厚肉化して強度を上げ
る構造となっている。
【００２５】また、セラミックス（窒化珪素）の結晶体
内部の空孔を消滅させて材料強度を改善する処理とし
て、熱間等方圧加圧処理済みのセラミックス管要素をＴ
字形部に使用することにより、強度を上げる構造となっ
ている。
内部の空孔を消滅させて材料強度を改善する処理とし
て、熱間等方圧加圧処理済みのセラミックス管要素をＴ
字形部に使用することにより、強度を上げる構造となっ
ている。
【００２６】さらに、セラミックススリーブを構成する
セラミックス管要素４、５、８の各々のセグメントとセ
グメントの境界には、弾力性を有する緩衝材６を装着し
て、流動層および火炉の振動による外力、衝撃からセラ
ミックスを保護し、かつ、スタンドパイプ７、８の下端
に接続される燃料供給管と分散板のたわみ変位によるス
タンドパイプ７、８の曲げ変位等からセラミックスを保
護するので、セラミックスの割れや欠落等の損傷を防止
する効果がある。
セラミックス管要素４、５、８の各々のセグメントとセ
グメントの境界には、弾力性を有する緩衝材６を装着し
て、流動層および火炉の振動による外力、衝撃からセラ
ミックスを保護し、かつ、スタンドパイプ７、８の下端
に接続される燃料供給管と分散板のたわみ変位によるス
タンドパイプ７、８の曲げ変位等からセラミックスを保
護するので、セラミックスの割れや欠落等の損傷を防止
する効果がある。
【００２７】図２は、図１により説明した実施形態の燃
料吹込供給ノズルの構造のうち、ノズル中央部位のＴ字
形セラミックス管要素４の強度改善の必要性を説明する
ためのセラミックスの発生応力分布図である。
料吹込供給ノズルの構造のうち、ノズル中央部位のＴ字
形セラミックス管要素４の強度改善の必要性を説明する
ためのセラミックスの発生応力分布図である。
【００２８】燃料吹込供給ノズル５０は空気分散板１３
から流動床内に突出して設置され、燃料噴出口２から粉
粒体燃料１が噴出する。分散板１３には流動空気ノズル
１１が設けられ、流動空気１２が炉内に噴出している。
から流動床内に突出して設置され、燃料噴出口２から粉
粒体燃料１が噴出する。分散板１３には流動空気ノズル
１１が設けられ、流動空気１２が炉内に噴出している。
【００２９】このとき、ノズル本体のＴ字形セラミック
ススリーブ４において、粉粒体燃料１が衝突する天井部
では、図中のグラフ（ａ）の応力１４に示すように、実
線で示した応力分布１６が、本発明になる肉厚部４ａを
形成することにより、一点鎖線で示した応力分布１６ａ
のように応力集中が解消されている。
ススリーブ４において、粉粒体燃料１が衝突する天井部
では、図中のグラフ（ａ）の応力１４に示すように、実
線で示した応力分布１６が、本発明になる肉厚部４ａを
形成することにより、一点鎖線で示した応力分布１６ａ
のように応力集中が解消されている。
【００３０】また、角部においても、図中のグラフ
（ｂ）の応力１４に示すように、実線で示した応力分布
１６が、本発明になる肉厚部４ｂを形成することによ
り、一点鎖線で示した応力分布１６ｂのように応力集中
が解消されている。
（ｂ）の応力１４に示すように、実線で示した応力分布
１６が、本発明になる肉厚部４ｂを形成することによ
り、一点鎖線で示した応力分布１６ｂのように応力集中
が解消されている。
【００３１】このように、応力集中が生じるＴ字部のう
ち、角部と天井部はセラミックスの肉厚を他の部位に対
して約２倍にすることにより応力低減を図っている。ま
た、Ｔ字形セラミックスは、試作試験の結果、約１７０
０℃、約１５００気圧の高温高圧の不活性ガス（窒素）
雰囲気において加圧処理することにより、平均で約２５
％の抗折強度が改善可能である。
ち、角部と天井部はセラミックスの肉厚を他の部位に対
して約２倍にすることにより応力低減を図っている。ま
た、Ｔ字形セラミックスは、試作試験の結果、約１７０
０℃、約１５００気圧の高温高圧の不活性ガス（窒素）
雰囲気において加圧処理することにより、平均で約２５
％の抗折強度が改善可能である。
【００３２】図３は、図１に示した実施形態における充
填材６の装着使用例を示す図である。（ａ）は板状の充
填材であり、耐熱性と弾力性に富む例えばセラミックス
系のペーパ状の充填材である。（ｂ）は（ａ）に示した
ものと同じ仕様の薄いペーパを重ね合わせた状態、
（ｃ）は（ａ）や（ｂ）に示すものと同様の仕様である
が、形状が不定形のものである。充填材の装着厚みは数
ｍｍが適正であり、その使用環境の温度において必要な
弾力性があれば、形状と材質に制限はない。
填材６の装着使用例を示す図である。（ａ）は板状の充
填材であり、耐熱性と弾力性に富む例えばセラミックス
系のペーパ状の充填材である。（ｂ）は（ａ）に示した
ものと同じ仕様の薄いペーパを重ね合わせた状態、
（ｃ）は（ａ）や（ｂ）に示すものと同様の仕様である
が、形状が不定形のものである。充填材の装着厚みは数
ｍｍが適正であり、その使用環境の温度において必要な
弾力性があれば、形状と材質に制限はない。
【００３３】図４に、図３に示した充填材６を、セラミ
ックスセグメントの各々の間に装着する方式例を示す。
充填材６は、隣り合うセラミックス４、５、８の一方の
肉厚面１０に、例えば接着剤で貼って位置を固定すれ
ば、セグメントを接続配置してセラミックススリーブと
しての形成は容易にできる。ただし、本例に限定される
ものではない。
ックスセグメントの各々の間に装着する方式例を示す。
充填材６は、隣り合うセラミックス４、５、８の一方の
肉厚面１０に、例えば接着剤で貼って位置を固定すれ
ば、セグメントを接続配置してセラミックススリーブと
しての形成は容易にできる。ただし、本例に限定される
ものではない。
【００３４】ここで、本発明の燃料吹込供給ノズルが適
用される好適な例として、図５に流動床への燃料供給系
統の一例を示す。燃料である粉粒体２１は、ビン２２か
らロータリーフィーダ２３により一定量を払出され、搬
送空気２４にて気流搬送される。まず、搬送母管２５を
通って、分配器２６にて多数の搬送枝管２７に各々均一
となるように分岐され、燃料吹込供給ノズル１９、２０
から流動床である流動媒体２８内へ供給される。
用される好適な例として、図５に流動床への燃料供給系
統の一例を示す。燃料である粉粒体２１は、ビン２２か
らロータリーフィーダ２３により一定量を払出され、搬
送空気２４にて気流搬送される。まず、搬送母管２５を
通って、分配器２６にて多数の搬送枝管２７に各々均一
となるように分岐され、燃料吹込供給ノズル１９、２０
から流動床である流動媒体２８内へ供給される。
【００３５】燃焼炉２９に対しては、同時に風箱３０よ
り燃焼空気１２が分散板２４を通って流動床内へ供給さ
れ、流動媒体２８が流動化されながら、搬送されてきた
燃料が燃焼される。図中の符号３１は分配弁（ボール
弁）、３２はパージ空気、３３はパージ弁（ボール
弁）、３４は逆止弁を示す。
り燃焼空気１２が分散板２４を通って流動床内へ供給さ
れ、流動媒体２８が流動化されながら、搬送されてきた
燃料が燃焼される。図中の符号３１は分配弁（ボール
弁）、３２はパージ空気、３３はパージ弁（ボール
弁）、３４は逆止弁を示す。
【００３６】次に、本発明の比較例として、図６に、炉
内に配置された多数の燃料供給ノズルのうちの１本のノ
ズル断面を示す。粉粒体燃料と空気の混合流体１は、図
の下方からスタンドパイプ（耐熱鋼管７と窒化珪素セラ
ミックス内管スリーブ８との複合管）を通って、上方に
向かって供給され、ノズル本体（耐熱鋳鋼３と窒化珪素
セラミックス内管スリーブ４、５との複合体）の中央部
で２方向に分岐し、噴出口２より水平方向に炉内へ噴射
される。
内に配置された多数の燃料供給ノズルのうちの１本のノ
ズル断面を示す。粉粒体燃料と空気の混合流体１は、図
の下方からスタンドパイプ（耐熱鋼管７と窒化珪素セラ
ミックス内管スリーブ８との複合管）を通って、上方に
向かって供給され、ノズル本体（耐熱鋳鋼３と窒化珪素
セラミックス内管スリーブ４、５との複合体）の中央部
で２方向に分岐し、噴出口２より水平方向に炉内へ噴射
される。
【００３７】図６中の符号４は、ノズル本体中央部のセ
ラミックススリーブを構成するやや複雑なＴ字形内管要
素であり、経年運転において割れによる欠落を生じやす
い。符号８は、スタンドパイプ（上方立上り短管）のセ
ラミックススリーブを構成する内管で、これも割れによ
る欠落を生じやすい。符号９は、ノズル本体の耐熱鋳鋼
３とセラミックススリーブ４、５との境界の緩衝材であ
る。
ラミックススリーブを構成するやや複雑なＴ字形内管要
素であり、経年運転において割れによる欠落を生じやす
い。符号８は、スタンドパイプ（上方立上り短管）のセ
ラミックススリーブを構成する内管で、これも割れによ
る欠落を生じやすい。符号９は、ノズル本体の耐熱鋳鋼
３とセラミックススリーブ４、５との境界の緩衝材であ
る。
【００３８】上記比較例のノズル構造では、セラミック
ス内管スリーブ４、５、８のセグメント化は図られてい
るが、各セグメント間の接触部での緩衝対策の点で配慮
が不十分であり、さらに、Ｔ字セラミックス管要素４に
対する強度上の配慮に欠け、割れや欠落などが発生しや
すい。
ス内管スリーブ４、５、８のセグメント化は図られてい
るが、各セグメント間の接触部での緩衝対策の点で配慮
が不十分であり、さらに、Ｔ字セラミックス管要素４に
対する強度上の配慮に欠け、割れや欠落などが発生しや
すい。
【００３９】一方、本発明の実施形態によれば、セグメ
ント化したセラミックススリーブの隣り合うセラミック
ス管要素どうしの間に介在させて緩衝材は、その弾力性
により、個々のセラミックス管要素の僅かな角度変位を
吸収して、外力や衝撃を吸収緩和する。また、粉粒体燃
料が衝突するＴ字形セラミックス管要素は、適正な断面
肉厚形状と、材料強度を改善することにより、上記緩衝
材効果とも相俟って外力に耐え、損傷が生じない。
ント化したセラミックススリーブの隣り合うセラミック
ス管要素どうしの間に介在させて緩衝材は、その弾力性
により、個々のセラミックス管要素の僅かな角度変位を
吸収して、外力や衝撃を吸収緩和する。また、粉粒体燃
料が衝突するＴ字形セラミックス管要素は、適正な断面
肉厚形状と、材料強度を改善することにより、上記緩衝
材効果とも相俟って外力に耐え、損傷が生じない。
【００４０】以上説明したように、本実施形態の燃料吹
込供給ノズルは、上方吹上げおよび水平吹出し口からな
るＴ字形の、セラミックスと金属とから構成した燃料吹
込供給ノズルにおいて、耐熱磨耗材として内蔵するセラ
ミックスの形状を水平吹出し部位では粉体堆積（閉塞）
時の圧密防止に有効な扁平角断面・鉛直吹上がり部位で
は配管形状に一致する円断面とし、かつ、粉体の流れを
阻害することなく炉内へ燃料を分配供給する滑らかな形
状の複数の分割されたセラミックス管要素で構成されい
る。
込供給ノズルは、上方吹上げおよび水平吹出し口からな
るＴ字形の、セラミックスと金属とから構成した燃料吹
込供給ノズルにおいて、耐熱磨耗材として内蔵するセラ
ミックスの形状を水平吹出し部位では粉体堆積（閉塞）
時の圧密防止に有効な扁平角断面・鉛直吹上がり部位で
は配管形状に一致する円断面とし、かつ、粉体の流れを
阻害することなく炉内へ燃料を分配供給する滑らかな形
状の複数の分割されたセラミックス管要素で構成されい
る。
【００４１】そして、セラミックスの強度改善に有効
な、次のような構造および材料上の改善処置を実施した
セラミックス管要素で構成されている。すなわち、セラ
ミックス管要素の応力集中形状（角）部を局部的に滑ら
かに厚肉化することにより、複雑形状に伴う強度の低下
を補償する。また、熱間等方圧加圧処理によりセラミッ
クス結晶体内部の空孔消滅を図ったセラミックス管要素
を装着する方法により、セラミックスの割れ防止等、材
料強度の大幅な改善を図っている。
な、次のような構造および材料上の改善処置を実施した
セラミックス管要素で構成されている。すなわち、セラ
ミックス管要素の応力集中形状（角）部を局部的に滑ら
かに厚肉化することにより、複雑形状に伴う強度の低下
を補償する。また、熱間等方圧加圧処理によりセラミッ
クス結晶体内部の空孔消滅を図ったセラミックス管要素
を装着する方法により、セラミックスの割れ防止等、材
料強度の大幅な改善を図っている。
【００４２】さらに、上記の上方吹上げおよび水平吹出
し口からなるＴ字形の、セラミックスと金属とから構成
した燃料吹込供給ノズルにおいて、耐熱磨耗材として内
蔵するセラミックスと、セラミックスの直接干渉による
僅かな変位、および、外力や衝撃を吸収する緩衝材をセ
ラミックス短管セグメント間に設けた。この緩衝材を装
着するセラミックスの分割セグメントは、いかなる形状
であってもよいし、セラミックス−金属の複合製品の用
途に制限もない。
し口からなるＴ字形の、セラミックスと金属とから構成
した燃料吹込供給ノズルにおいて、耐熱磨耗材として内
蔵するセラミックスと、セラミックスの直接干渉による
僅かな変位、および、外力や衝撃を吸収する緩衝材をセ
ラミックス短管セグメント間に設けた。この緩衝材を装
着するセラミックスの分割セグメントは、いかなる形状
であってもよいし、セラミックス−金属の複合製品の用
途に制限もない。
【００４３】また、セラミックスとセラミックスとの間
に装着する緩衝材は、弾力性のあるセラミックス系ペー
パ状のものが望ましいが、セラミックスに勝る弾性が使
用温度環境下であれば目的とする緩衝効果を発揮できる
ので、使用温度条件の範囲で僅かな弾力性があれば、材
質と素材形状に拘らず使用できる。
に装着する緩衝材は、弾力性のあるセラミックス系ペー
パ状のものが望ましいが、セラミックスに勝る弾性が使
用温度環境下であれば目的とする緩衝効果を発揮できる
ので、使用温度条件の範囲で僅かな弾力性があれば、材
質と素材形状に拘らず使用できる。
【００４４】緩衝材の厚みは、装着状態で数ｍｍ程度が
望ましいが、薄いペーパ状の重ね合わせでもよいし、厚
いものを圧縮装着してもよい。また、不定形の綿状のも
のを圧縮装着してもよい。
望ましいが、薄いペーパ状の重ね合わせでもよいし、厚
いものを圧縮装着してもよい。また、不定形の綿状のも
のを圧縮装着してもよい。
【００４５】そして、セラミックスとセラミックスとの
間に装着する緩衝材の装着方法は、緩衝材を設けるセラ
ミックスの肉厚面に接着剤で張付けて位置決めする方式
が簡便である。接着剤は耐熱温度が低く、２００℃程度
以下が一般的であるが、接着剤は高温環境下で焼損劣化
あるいは消耗しても何ら問題はない。
間に装着する緩衝材の装着方法は、緩衝材を設けるセラ
ミックスの肉厚面に接着剤で張付けて位置決めする方式
が簡便である。接着剤は耐熱温度が低く、２００℃程度
以下が一般的であるが、接着剤は高温環境下で焼損劣化
あるいは消耗しても何ら問題はない。
【００４６】また、セラミックスの分割セグメントを被
覆する場合に、セラミックスの一体化保持ができれば、
緩衝材は接着することなく装着できるので、緩衝材の装
着手段に制限はない。
覆する場合に、セラミックスの一体化保持ができれば、
緩衝材は接着することなく装着できるので、緩衝材の装
着手段に制限はない。
【００４７】
【発明の効果】上述のとおり、本発明によれば、セラミ
ックスと金属との複合体で形成された燃料吹込供給ノズ
ルにおいて、セラミックス製Ｔ字形部位の燃料衝突部お
よび角部を滑らかに肉厚化したり、また、セラミックス
スリーブどうしの接続部にセラミックス製緩衝材を介在
させたり、あるいは、セラミックス材料を熱間等方圧加
圧処理により材料密度を改善して高強度にすることによ
って、セラミックスの損傷が防止され、ノズル寿命の延
命化と、流動床燃焼設備の信頼性が向上する。
ックスと金属との複合体で形成された燃料吹込供給ノズ
ルにおいて、セラミックス製Ｔ字形部位の燃料衝突部お
よび角部を滑らかに肉厚化したり、また、セラミックス
スリーブどうしの接続部にセラミックス製緩衝材を介在
させたり、あるいは、セラミックス材料を熱間等方圧加
圧処理により材料密度を改善して高強度にすることによ
って、セラミックスの損傷が防止され、ノズル寿命の延
命化と、流動床燃焼設備の信頼性が向上する。
【図１】本発明の燃料吹込供給ノズルの一実施形態を示
す断面構造図である。
す断面構造図である。
【図２】図１の実施形態のセラミックス形状とセラミッ
クス材料強度改善の必要性と効果を説明するための説明
図である。
クス材料強度改善の必要性と効果を説明するための説明
図である。
【図３】図１の実施形態における緩衝材の形状仕様例を
示す断面図である。
示す断面図である。
【図４】本発明における緩衝材の装着方式例を示す断面
図である。
図である。
【図５】本発明の燃料吹込供給ノズルが適用される流動
床燃料供給系統の構成図である。
床燃料供給系統の構成図である。
【図６】本発明の燃料吹込供給ノズルに対する比較例を
示す断面図である。
示す断面図である。
１ 粉粒体燃料
２ 燃料噴出口
３ 耐熱鋳鋼
４ セラミックス製Ｔ字形セグメント
４ａ、４ｂ 肉厚部
５、８ セラミックススリーブ
６、９ セラミックス製緩衝材
７ 耐熱鋼管
５０ 燃料吹込供給ノズル
５１ ノズル本体
５２ スタンドパイプ
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 車地 隆治
広島県呉市宝町６番９号 バブコック日立
株式会社呉事業所内
Ｆターム(参考） 3K064 AA06 AA20 AB03 AD05 AE16
AE17
4F033 AA13 BA05 CA05 DA02 EA01
FA01 LA05 NA01 QA07 QB02Y
QB05 QB12Y QB14X QC02
QC07 QD02 QD11 QE05 QE14
QE28 QH02
Claims (4)
- 【請求項１】 水平な２方向噴出口を有するノズル本体
とスタンドパイプとからなり、ノズル内面に分割セグメ
ント化したセラミックススリーブを備えたＴ字形複合構
造の燃料吹込供給ノズルであって、前記ノズル本体のセ
ラミックス製Ｔ字形部位の燃料衝突部および角部に、滑
らかな肉厚部を形成したことを特徴とする燃料吹込供給
ノズル。 - 【請求項２】 水平な２方向噴出口を有するノズル本体
とスタンドパイプとからなり、ノズル内面に分割セグメ
ント化したセラミックススリーブを備えたＴ字形複合構
造の燃料吹込供給ノズルであって、前記セラミックスス
リーブの隣接するセグメントどうしの接続部に、セラミ
ックス製緩衝材を介在させたことを特徴とする燃料吹込
供給ノズル。 - 【請求項３】 水平な２方向噴出口を有するノズル本体
とスタンドパイプとからなり、ノズル内面に分割セグメ
ント化したセラミックススリーブを備えたＴ字形複合構
造の燃料吹込供給ノズルであって、前記セラミックスス
リーブは、熱間等方圧加圧処理により窒化珪素セラミッ
クスの結晶体内部の空孔を消滅させた材料で形成したこ
とを特徴とする燃料吹込供給ノズル。 - 【請求項４】 請求項１に記載の燃料吹込供給ノズルに
おいて、前記セラミックススリーブは、熱間等方圧加圧
処理により窒化珪素セラミックスの結晶体内部の空孔を
消滅させた材料で形成し、前記セラミックススリーブの
隣接するセグメントどうしの接続部に、セラミックス製
緩衝材を介在させたことを特徴とする燃料吹込供給ノズ
ル。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001203081A JP2003010736A (ja) | 2001-07-04 | 2001-07-04 | 燃料吹込供給ノズル |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001203081A JP2003010736A (ja) | 2001-07-04 | 2001-07-04 | 燃料吹込供給ノズル |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003010736A true JP2003010736A (ja) | 2003-01-14 |
Family
ID=19039777
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001203081A Pending JP2003010736A (ja) | 2001-07-04 | 2001-07-04 | 燃料吹込供給ノズル |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003010736A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113209448A (zh) * | 2021-05-06 | 2021-08-06 | 遂宁市中心医院 | 一种t型胸腔引流管及其使用方法 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6118312U (ja) * | 1984-06-30 | 1986-02-03 | バブコツク日立株式会社 | 流動層燃焼装置 |
| JPH03205216A (ja) * | 1989-12-29 | 1991-09-06 | Tonen Corp | 粉粒体輸送ラインの構造 |
| JPH05148004A (ja) * | 1991-11-27 | 1993-06-15 | Nissan Motor Co Ltd | タービン用セラミツクス材料 |
| JPH0972506A (ja) * | 1995-09-08 | 1997-03-18 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 燃料供給ノズル |
-
2001
- 2001-07-04 JP JP2001203081A patent/JP2003010736A/ja active Pending
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6118312U (ja) * | 1984-06-30 | 1986-02-03 | バブコツク日立株式会社 | 流動層燃焼装置 |
| JPH03205216A (ja) * | 1989-12-29 | 1991-09-06 | Tonen Corp | 粉粒体輸送ラインの構造 |
| JPH05148004A (ja) * | 1991-11-27 | 1993-06-15 | Nissan Motor Co Ltd | タービン用セラミツクス材料 |
| JPH0972506A (ja) * | 1995-09-08 | 1997-03-18 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 燃料供給ノズル |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113209448A (zh) * | 2021-05-06 | 2021-08-06 | 遂宁市中心医院 | 一种t型胸腔引流管及其使用方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20071114 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20100430 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20100511 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20100921 |