JP2003302004A - 循環流動層ボイラ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 耐火材の直上部に蒸発管の表面を覆って特定
の金属板製プロテクタを配置し、同蒸発管の摩耗を低減
するようにした循環流動層ボイラにおいて、流動材や未
燃灰等の粒子により蒸発管に生じる摩耗の抑制を図るよ
うにしたものを提供することを課題とする。 【解決手段】 耐火材の直上部に同耐火材から続いて蒸
発管の表面を覆う金属板のプロテクタを設け、かつ、こ
のプロテクタはその上方部分を下方部分より薄く形成し
たことにより、粒子のうず流によりプロテクタ上縁の薄
い部分の減肉が促進され、うず流発生点はこの減肉に伴
って下方へ移行し、蒸発管の表面に対する粒子のうず流
の作用位置が順次下降することとなり、蒸発管は長期間
に亘って同一位置で粒子のうず流にさらされなくなるこ
とにより、蒸発管の局部摩耗が抑制されるようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は循環流動層ボイラに
関し、特に複数の蒸発管を並置して形成した管壁で燃焼
室を区画し、同管壁の下部を覆った耐火材を設け、循環
する流動材や未燃灰等の粒子が前記管壁に沿って下降す
るように構成されている循環流動層ボイラにおいて、前
記耐火材の直上部に前記蒸発管の表面を覆って特定の金
属板製プロテクタを配置し、同蒸発管の摩耗を低減する
ようにした循環流動層ボイラに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の循環流動層ボイラの概要につい
て、図２及び図３の記載に基づいて説明する。図２は従
来の循環流動層ボイラの燃焼室近傍を概略的に示し、
（ａ）は概略構造図、（ｂ）は（ａ）の矢視Ａ−Ａ図、
（ｃ）は（ｂ）のＣ部拡大図、（ｄ）は（ａ）のＢ部の
機能説明図であり、図３は図２の要部に変更を加えた改
良形態の概要を示し、（ａ）は要部の構造を示す断面
図、（ｂ）は（ａ）に示すプロテクタの斜視図である。

【０００３】図２、図３において、１は循環流動層ボイ
ラ本体、２は蒸発管で、互いに隣接して配置された蒸発
管２は間隔片２ａを介して連接され、燃焼室を区画する
管壁８を構成している。

【０００４】３は耐火材で、前記管壁８の下方部分で同
管壁８を覆って配置され、火力の強い燃焼室の下部で、
前記管壁８を構成する蒸発管２を高温から遮蔽すると共
に、後述する流動材や未燃灰等の粒子６により蒸発管２
が摩耗しないように保護する役割を負っている。

【０００５】５は風室、７はヘッダを示し、これらを介
して供給される燃焼空気Ｅを、空気ノズルにより循環流
動層ボイラ本体１内部に吹き込み、外部に設けた図示省
略のサイクロンから供給される石炭Ｆ及び下流から帰還
される未燃灰Ｇ、そして予め循環流動層ボイラ本体１内
部に収納された流動材（けい砂などの不活性粉粒体また
は石灰石などの脱硫剤からなる）等を混合して流動化
し、流動層を形成して燃焼を促進する。

【０００６】このようにして形成された循環流動層ボイ
ラ本体１内の流動材や未燃灰等の粒子６の挙動について
注目すると、同粒子６は循環流動層ボイラ本体１の中央
部で上昇するが、蒸発管２等で形成される管壁８の近傍
では同管壁８に沿って下降する粒子６がほとんどであ
り、この上昇流と下降流により同循環流動層ボイラ本体
１内で前記流動材や未燃灰等の粒子６の循環が行われ
る。

【０００７】耐火材３の上端は、管壁に対して段差状に
なる水平面で形成された耐火材上縁３ａとなっているの
で、前記管壁８に沿って下降する粒子６は、図２（ｄ）
に示すように耐火材上縁３ａに沿って湾曲して下降する
粒子６と、これから分流して耐火材上縁３ａと蒸発管２
の間でうず流を発生する粒子６ａとに分かれ、このうず
流を発生する粒子６ａにより蒸発管２に局部的な摩耗が
生じることとなる。

【０００８】この粒子６ａのうず流により蒸発管２に生
じる摩耗を防ぐための対策として、図３に示すように耐
火材３の上端部で、前記耐火材上縁３ａの直上に同耐火
材３から連続させて半割れ状の金属板で形成したプロテ
クタ９を配置し、同プロテクタ９で蒸発管２を密着して
覆うことにより、前記耐火材上縁３ａで発生する流動材
や未燃灰等の粒子６ａのうず流に起因する蒸発管２の摩
耗を防止するようにしたものが提案されるに至ってい
る。

【０００９】なお、ここでプロテクタ９の形状の詳細に
ついて一例を示すと、蒸発管２の外径ｌ₄ を６０ｍｍと
したとき、プロテクタ９の上下方向長さｌ₃ は１５０ｍ
ｍ、厚みｌ₁ は上下方向に均一で３ｍｍ、そして参考な
がら耐火材３の蒸発管２の外表面からの距離ｌ₅ は５０
ｍｍ程度の規模のものである。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記の
ように耐火材３の上端部で、前記耐火材上縁３ａの直上
に耐火材３から連続させて半割れ状の金属板で形成した
プロテクタ９を補ったものでは、同プロテクタ９が無い
場合に粒子６ａにより形成されていた耐火材上縁３ａに
対応する位置での蒸発管２の摩耗は防止できるものの、
前記耐火材上縁３ａで発生した粒子６ａによるうず流と
同様のうず流がプロテクタ９のプロテクタ上縁９ａにも
発生することとなり、蒸発管２の摩耗が同プロテクタ上
縁９ａに相当する位置で新たに発生するという問題があ
る。

【００１１】本発明は、このような従来のものにおける
問題点の解消を目指し、耐火材の上縁側において、流動
材や未燃灰等の粒子により蒸発管に生じる摩耗の抑制を
図るようにした循環流動層ボイラを提供することを課題
とするものである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明は前記した課題を
解決すべくなされたもので、第１の手段として、複数の
蒸発管を並置して形成した管壁で燃焼室を区画し、同管
壁の下部を覆った耐火材を設け、循環する流動材や未燃
灰等の粒子が前記管壁に沿って下降するようにされた循
環流動層ボイラにおいて、前記耐火材の直上部に同耐火
材から続いて前記蒸発管の表面を覆う金属板のプロテク
タを配置し、同プロテクタは上方部分を下方部分より薄
く形成した循環流動層ボイラを提供するものである。

【００１３】すなわち同第１の手段によれば、耐火材の
直上部に同耐火材から続いて蒸発管の表面を覆う金属板
のプロテクタを設け、かつ、このプロテクタはその上方
部分を下方部分より薄く形成しているので、粒子のうず
流によりプロテクタ上縁の薄い部分の減肉が促進され、
うず流発生点はこの減肉に伴って下方へ移行し、蒸発管
の表面に対する粒子のうず流の作用位置が順次下降する
こととなり、蒸発管は長期間に亘って同一位置で粒子の
うず流にさらされなくなることにより、蒸発管の局部摩
耗が抑制されることになる。

【００１４】また、本発明は第２の手段として、前記第
１の手段において、前記プロテクタは、上方部分を同プ
ロテクタの上下方向全長の１／５〜１／３の範囲に亘っ
て下方部分のほぼ半分の厚さに形成した循環流動層ボイ
ラを提供するものである。

【００１５】すなわち前記第１の手段のように、プロテ
クタ上縁の減肉を利用して粒子のうず流の作用位置を下
方へ移行させるようにした場合において、同プロテクタ
の減肉はプロテクタ全体に亘って均一に進行するもので
はなく、管壁の中央部のものと隅部のものの対比で代表
されるように相互に差が出ること、また、この減肉差の
ばらつきが大きくなるほど循環流動層ボイラ本体内での
粒子の循環挙動が不安定になる可能性が高まること等に
より、減肉を促進するプロテクタの薄肉部分はその長さ
に自ずと限界があり、そしてまた他方では、耐火材の直
上部に当たるプロテクタの下方部においては粒子のうず
流が依然として存在するので、このうず流による摩耗か
ら蒸発管を保護するために、プロテクタは一定の厚みを
確保することは必須であり、このためプロテクタの形状
は、これらの要求を配慮したものであることが望まれ
る。

【００１６】従って同第２の手段によれば、前記プロテ
クタは、上方部分の厚さを下方部分のほぼ半分の厚さと
し、かつ、減肉を促進すべく薄肉とした部分はプロテク
タの上下方向全長の１／５〜１／３にすることにより、
上方部分における減肉促進と下方部分における摩耗防止
という要求を併せ満たすようにしたものである。

【００１７】

【発明の実施の形態】本発明の実施の一形態について図
１に基づいて説明する。図１は本実施の形態に係る循環
流動層ボイラの燃焼室下部における耐火材設置部位の概
要を示し、（ａ）は要部の構造を示す断面図、（ｂ）は
（ａ）の一部に示されるプロテクタの斜視図である。

【００１８】本実施の形態は従来の技術として図２で説
明したものを基本形とし、これに図３で説明したプロテ
クタに対応するプロテクタを採用し、このプロテクタに
新たな工夫をしたものであり、その他の構成は前記従来
のものと同一であるので、説明が冗長にならないよう
に、関連する説明は前記従来のものの説明を援用し、か
つ、前記従来のものに対応させて１０台の符号を付して
示すことにより重複する説明を省略する。

【００１９】すなわち、本実施の形態においては、多数
の蒸発管１２を間隔片１２ａで連結して管壁を形成し、
その下部を耐火材１３で覆い、かつ、同耐火材１３の直
上部には同耐火材１３から続いて半割り状のプロテクタ
１９を配置し、同プロテクタ１９を蒸発管１２の表面に
密着させてこれを覆っている。

【００２０】ここでプロテクタ１９は、高温の燃焼熱に
耐え得るステンレス等の金属板で形成され、厚さを薄く
した上方部分１９ａと、同上方部分１９ａのほぼ倍にし
て、流動材や未燃灰等の粒子のうず流に起因する蒸発管
１２の摩耗に耐える基準の厚さとした下方部分１９ｂと
で形成されており、このように薄い上方部分１９ａと厚
い下方部分１９ｂに区分した点が本実施の形態の重要な
特徴となっている。

【００２１】また、蒸発管１２は、前記プロテクタ１９
の設置に加えて、同プロテクタ１９の上方部分１９ａに
相当する位置で、蒸発管１２の表面に耐摩耗性部材を溶
射し、流動材や未燃灰等の粒子のうず流による摩耗に備
えている。

【００２２】なお、プロテクタ１９の具体的な形状、寸
法の一例は、従来のものとして説明した前記図３のもの
と基本的な外形は同一となるが、本実施の形態の前記重
要な特徴である薄い上方部分１９ａは、その厚みｌ₁ を
下方部分１９ｂの厚みｌ₂ の３ｍｍに対して半分の１．
５ｍｍとし、かつ、同上方部分１９ａの上下方向長さｌ
₆ を３０〜５０ｍｍとして、プロテクタ１９の全長とな
る上下方向長さｌ₃ の１５０ｍｍに対して１／５〜１／
３の長さにしている。

【００２３】本実施の形態は前記のように構成されてい
るので、管壁に沿って下降する流動材や未燃灰等の粒子
は耐火材１３の上端部でうず流を発生するが、プロテク
タ１９の下方部分１９ｂはその厚みを粒子のうず流によ
る摩耗が蒸発管１２に及ばない一定の基準厚さとするこ
とにより、同プロテクタ１９の下方部分１９ｂで覆われ
た蒸発管１２は安全に保護される。

【００２４】また、この耐火材１３の上端部におけると
同様にプロテクタ１９の上端部でも粒子がうず流を発生
するが、同プロテクタ１９の上方部分１９ａは、その厚
みを粒子のうず流による摩耗に対抗する基準の厚さとし
た下方部分１９ｂのほぼ半分としているので、この上方
部分１９ａでは前記粒子のうず流により摩耗されて減肉
が促進されることになる。

【００２５】これによりプロテクタ１９の上端は徐々に
下降し、前記粒子のうず流の発生点はこの摩耗減肉に伴
って下方へ移行し、蒸発管１２の表面に対する粒子のう
ず流の作用位置が順次下降することとなり、蒸発管１２
は長期間に亘って同一位置で粒子のうず流にさらされな
くなることにより、蒸発管１２の局部摩耗が抑制される
ことになる。

【００２６】そして本実施の形態では、プロテクタ１９
は、上方部分１９ａの厚さを下方部分１９ｂのほぼ半分
の厚さとし、かつ、この薄い方となる上方部分１９ａ
は、プロテクタ１９の上下方向全長の１／５〜１／３と
しているので、このようなプロテクタ１９の厚み差のバ
ランス、及び厚い部分と薄い部分との長さ配分が相俟っ
て、耐火材１３の直上部に当たるプロテクタ１９の下方
部分１９ｂの位置に依然として存在する粒子のうず流に
よる摩耗を防止しつつ、同プロテクタ１９の上方部分１
９ａの減肉を促進して同上方部分１９ａが下方へ移行
し、粒子のうず流にさらされる蒸発管１２の表面位置を
変え、以て蒸発管１２の局部摩耗が抑制され、同蒸発管
１２の寿命の長期化を図ることが出来たものである。

【００２７】以上、本発明を図示の実施の形態について
説明したが、本発明はかかる実施の形態に限定されず、
本発明の範囲内でその具体的構造に種々の変更を加えて
よいことはいうまでもない。

【００２８】

【発明の効果】以上、本出願の請求項１に記載の発明に
よれば、複数の蒸発管を並置して形成した管壁で燃焼室
を区画し、同管壁の下部を覆った耐火材を設け、循環す
る流動材や未燃灰等の粒子が前記管壁に沿って下降する
ようにされた循環流動層ボイラにおいて、前記耐火材の
直上部に同耐火材から続いて前記蒸発管の表面を覆う金
属板のプロテクタを配置し、同プロテクタは上方部分を
下方部分より薄く形成して循環流動層ボイラを構成して
いるので、耐火材の直上部に設けられ、同耐火材から続
いて蒸発管の表面を覆った金属板のプロテクタは、その
上方部分を下方部分より薄く形成したことにより、粒子
のうず流により摩耗されてプロテクタ上縁の薄い部分の
減肉が促進され、うず流発生点はこの減肉に伴って下方
へ移行し、蒸発管の表面に対する粒子のうず流の作用位
置が順次下降することとなり、蒸発管は長期間に亘って
同一位置で粒子のうず流にさらされなくなることによ
り、蒸発管の局部摩耗が抑制され、長期間の使用に耐え
得る好適な循環流動層ボイラを得ることが出来たもので
ある。

【００２９】また、請求項２に記載の発明によれば、前
記請求項１に記載の発明において、前記プロテクタは、
上方部分を同プロテクタの上下方向全長の１／５〜１／
３の範囲に亘って下方部分のほぼ半分の厚さに形成して
循環流動層ボイラを構成しているので、前記プロテクタ
は、下方部分に対する上方部分の厚みと長さを前記のよ
うに設定したことにより、上方部分と下方部分との絶妙
な厚みの差のバランス、及び厚い部分と薄い部分との長
さ配分とが相俟って、耐火材の直上部に当たるプロテク
タの下方部分の位置に依然として存在する粒子のうず流
による摩耗を防止しつつ、同プロテクタの上方部分の減
肉を促進してその端部を順次降下させ、粒子のうず流に
さらされる蒸発管の表面位置を変え、これにより蒸発管
の局部摩耗が抑制され、長期間の使用に耐え得る好適な
循環流動層ボイラを得ることが出来たものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の一形態に係る循環流動層ボイラ
の燃焼室下部における耐火材設置部位の概要を示し、
（ａ）は要部の構造を示す断面図、（ｂ）は（ａ）の一
部に示されるプロテクタの斜視図である。

【図２】従来の循環流動層ボイラの燃焼室近傍を概略的
に示し、（ａ）は概略構造図、（ｂ）は（ａ）の矢視Ａ
−Ａ図、（ｃ）は（ｂ）のＣ部拡大図、（ｄ）は（ａ）
のＢ部の機能説明図である。

【図３】図２の要部に変更を加えた改良形態の概要を示
し、（ａ）は要部の構造を示す断面図、（ｂ）は（ａ）
に示すプロテクタの斜視図である。

【符号の説明】

１ 循環流動層ボイラ本体 ２ 蒸発管 ２ａ 間隔片 ３ 耐火材 ３ａ 耐火材上縁 ４ 空気ノズル ５ 風室 ６ 粒子 ６ａ 粒子 ７ ヘッダ ８ 管壁 ９ プロテクタ ９ａ プロテクタ上縁 １２ 蒸発管 １２ａ 間隔片 １３ 耐火材 １９ プロテクタ １９ａ 上方部分 １９ｂ 下方部分

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の蒸発管を並置して形成した管壁で
   燃焼室を区画し、同管壁の下部を覆った耐火材を設け、
   循環する流動材や未燃灰等の粒子が前記管壁に沿って下
   降するようにされた循環流動層ボイラにおいて、前記耐
   火材の直上部に同耐火材から続いて前記蒸発管の表面を
   覆う金属板のプロテクタを配置し、同プロテクタは上方
   部分を下方部分より薄く形成したことを特徴とする循環
   流動層ボイラ。
2. 【請求項２】 前記プロテクタは、上方部分を同プロテ
   クタの上下方向全長の１／５〜１／３の範囲に亘って下
   方部分のほぼ半分の厚さに形成したことを特徴とする請
   求項１に記載の循環流動層ボイラ。