JP2008209030A

JP2008209030A - シール装置およびこれを備えたボイラ

Info

Publication number: JP2008209030A
Application number: JP2007044032A
Authority: JP
Inventors: Yoshiyuki Deguchi; 義幸出口; Etsuro Yokoyama; 悦郎横山
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2007-02-23
Filing date: 2007-02-23
Publication date: 2008-09-11

Abstract

【課題】クリンカ等の落下に伴う水飛沫によって生じる熱衝撃が、耐火材およびシールプレートに加わることを防止したシール装置およびこれを備えたボイラを提供することを目的とする。
【解決手段】微粉炭等の固体燃料を燃焼させる火炉と、該火炉の下部に設けられ該火炉内より生じる灰等を収容する灰処理装置と、の間に設けられ、上端が前記火炉の炉底部に接続され、下端が前記灰処理装置内に溜められた水の中に差し込まれることにより、前記火炉を外気からシールするシール装置であって、前記火炉の炉底部より支持されたシールプレートと、前記シールプレートを熱から保護する断熱材と、前記断熱材をクリンカ等の落下衝撃から保護する耐火材と、耐熱性を有する耐熱シートと、を備え、前記耐熱シートが、前記耐火材よりも前記火炉中心側に設けられていることを特徴とするシール装置。
【選択図】図１

Description

本発明は、ボイラ火炉下部に設けられたシール装置およびこれを備えたボイラに関するものである。

石炭をミルにより微細化した微粉炭を燃料とする石炭焚きボイラにおいて、火炉で燃焼した微粉炭の一部は、クリンカとなって落下し排出される。火炉の下部には灰処理装置が設置されており、火炉から落下したクリンカは、灰処理装置内の水で冷却された後に、コンベア等により排出される。

この火炉と灰処理装置の間には、ボイラ火炉内の圧力維持のため、外気からシールをするシール装置が設けられている。

シール装置は、上端がボイラ火炉の炉底下側に固設され、下端は灰処理装置の上部トラフ内の水中に浸漬されたシールプレートを備えている。ボイラ火炉は熱膨脹により下方に伸びるので、その伸び代を水中で吸収する構造になっている。そして、シールプレートの内側には、火炉の輻射熱からシールプレートを保護するための、耐火材および断熱材が設けられている（例えば特許文献１参照）。
特開平９−２７３７０８号公報

この耐火材は、火炉からの輻射熱に曝されている環境下において、クリンカが灰処理装置内の水面に落下する際に生じる水飛沫によって急冷却される。このような加熱と急冷却との繰り返しによる熱衝撃によって、耐火材は剥離・脱落しやすくなる。耐火材が脱落すると、繊維質で強度を有しない断熱材も劣化・脱落してしまう。その結果、シールプレートが直接火炉からの輻射熱に曝されて高温となり、火災、やけど等の原因となる。

また、耐火材は防水性がなく、熱疲労に対して非常にもろいため、灰処理装置内の水面近傍のシールプレートには耐火材を施工することができない。したがって、この水面近傍のシールプレートには、水面の変動によって加熱と冷却が繰り返されて大きな熱応力がかかると共に、乾湿を繰り返すことによって、亀裂・変形等の損傷が生じる。

耐火材をメンテナンスする際には、ボイラを停止し、シール装置の下部に足場等を組む必要があるため、スケジュール上の制約も大きい。

本発明は、上記問題を解決するためになされたもので、クリンカ等の落下に伴う水飛沫によって生じる熱衝撃が、耐火材およびシールプレートに加わることを防止したシール装置およびこれを備えたボイラを提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明は以下の手段を採用する。
すなわち、本発明にかかるシール装置は、微粉炭等の固体燃料を燃焼させる火炉と、該火炉の下部に設けられ該火炉内より生じる灰等を収容する灰処理装置と、の間に設けられ、上端が前記火炉の炉底部に接続され、下端が前記灰処理装置内に溜められた水の中に差し込まれることにより、前記火炉を外気からシールするシール装置であって、前記火炉の炉底部より支持されたシールプレートと、前記シールプレートを熱から保護する断熱材と、前記断熱材をクリンカ等の落下衝撃から保護する耐火材と、耐熱性を有する耐熱シートと、を備え、前記耐熱シートが、前記耐火材よりも前記火炉中心側に設けられていることを特徴とする。

このようなシール装置によれば、火炉内で生成されるクリンカ等の塊が灰処理装置内の水面に落下する際の水飛沫が耐熱シートにかかることになるので、耐火材に直接かかることを防止することができる。これにより、火炉からの輻射熱による加熱と、水飛沫がかかることによる急冷却とを繰り返すことにより生じる熱衝撃によって、耐火材が剥離・脱落してしまうことを防止することができる。また、耐火材の剥離・脱落防止により、耐火性を有しない断熱材の劣化を防止することができる。その結果、シールプレートが直接加熱されて高温となってしまうことを防ぎ、やけど等の人的災害や火災の発生を防止し、ボイラの安全性を向上させることが可能となる。
また、耐火材または断熱材のメンテナンス頻度を大幅に低減でき、メンテナンスコストを削減することが可能となる。
さらに、耐熱シートによって、火炉からの輻射熱の遮蔽効果や、耐熱シートに付着した水飛沫が気化する際の吸熱反応が期待でき、シールプレートの温度上昇を抑えることができる。

また、本発明にかかるシール装置は、前記耐熱シートが、複数重ねて設けられていることを特徴とする。
耐熱シートを複数重ねることにより、耐久性を向上させることができる。

また、本発明にかかるシール装置は、前記耐熱シートと前記耐火材との間には、隙間が形成されていることを特徴とする。

耐熱シートと耐火材との間に隙間が形成されているので、耐熱シートにかかった水飛沫が耐火材に浸透することを防止することができる。

また、本発明にかかるボイラは、微粉炭等の固体燃料を燃焼させる火炉と、該火炉の下部に設けられ該火炉内より生じる灰等を収容する灰処理装置と、これら火炉および灰処理装置との間に設けられた請求項１から３のいずれかに記載されたシール装置と、を備えていることを特徴とする。

このようなボイラによれば、安全性を向上させることができ、耐火材のメンテナンスのために定期的に停止させる必要もない。

耐火材の火炉中心側に耐熱シートを設けることにより、クリンカ落下時の水飛沫が直接耐火材にかかることを防ぎ、熱衝撃によって耐火材が脱落することを防止したシール装置およびボイラを提供することが可能となる。

以下に、本発明に係るシール装置およびこれを備えたボイラの一実施形態について、図面を参照して説明する。
図１には、微粉炭を燃料とする石炭炊きボイラの火炉の下部に設けられたシール装置およびその周辺が示されている。なお、図示していないが、火炉の上方には燃焼ガスが流通するダクトが接続されている。このダクトの各位置には、多数の伝熱管が配置されており、最終的には過熱蒸気が得られるようになっている。
シール装置１は、石炭をミルにより粉砕した微粉炭等の固体燃料を燃焼させる火炉２の下部に設けられている。シール装置１の下部には、火炉２より生じる灰等を含むクリンカ１０を収容する灰処理装置３が設けられている。灰処理装置３には、クリンカ１０を冷却するために水が溜められている。

シール装置１は、上端が火炉２の炉底下側に固定され、下端が灰処理装置３内の水中に浸漬されたシールプレート７を備えている。火炉２およびシールプレート７は、熱膨脹により下方に伸びるので、その伸び代を水中で吸収する構造になっている。また、このような構造とすることにより、火炉２を外気からシールすることが可能となっている。
シールプレート７の火炉２中心側には、火炉２の輻射熱からシールプレート７を保護する断熱材６が設けられている。また、断熱材６の火炉２中心側には、断熱材６を火炎から保護する耐火材５が設けられている。さらに、耐火材５の火炉２中心側には、耐火材５を水飛沫１１から保護する耐熱シート８が設けられている。

耐熱シート８は、耐熱性を有した可撓性を有する薄板であり、例えばセラミックスやシリカが用いられる。また、耐熱シート８は、耐火材５との間に隙間を設けるために、例えば６ｍｍ厚のガスケットを介してボルトとナットとで挟みこむことにより、耐火材５に固定する。耐熱シート８と耐火材５との間に隙間を設ける理由は、耐熱シート８に付着した水飛沫１１が耐熱シート８を浸透して耐火材５に到達することを防止するためである。さらに耐熱シート８は複数重ねて設けられている。
なお、耐熱シート８は、クリンカ１０が落下する際の水飛沫１１がかかる範囲にて耐火材５を保護すれば良く、耐火材５の全面を覆う必要はない。また、耐熱シート８は、下端が水面より５０ｍｍ程度上部となるように設けられていれば、耐火材５を水飛沫１１より保護することが可能であるが、水中に浸漬するように設けても問題はない。
耐熱シート８は、横断面が矩形状とされたシール装置の各面に対して、それぞれ設けられている。この場合、耐熱シート８が熱膨脹するため、隣り合う耐熱シート８の側部同士を繋ぎ合わせることはせず、隙間ができないように側部がオーバーラップした状態で設けられている。

本実施形態にかかる微粉炭ボイラに設けられたシール装置１は、クリンカ１０が火炉２より落下した際に、以下のように用いられる。
火炉２で燃焼した微粉炭の一部は、クリンカ１０となって落下し排出される。火炉２から落下したクリンカ１０は、シール装置１を通って灰処理装置３に入り、灰処理装置３内の水で冷却される。クリンカ１０が灰処理装置３内の水面に落下する際に水飛沫１１が生じる。

耐熱シート８は、水飛沫１１から耐火材５を保護するように耐火材５よりも火炉側に取り付けられているため、耐火材５に水飛沫１１がかかることを防止することができる。これにより、火炉２からの輻射熱による加熱と、水飛沫１１がかかることによる急冷却とを繰り返すことにより生じる熱衝撃によって、耐火材５が剥離・脱落してしまうことを防止することができる。また、耐火材５の剥離・脱落防止により、耐火性を有しない断熱材６の劣化を防止することができる。その結果、シールプレート７が直接加熱されて高温となってしまうことを防ぎ、火災の発生を防止し、ボイラの安全性を向上させることが可能となる。
また、耐火材５または断熱材６のメンテナンス頻度を大幅に低減でき、メンテナンスコストを削減することが可能となる。
さらに、耐熱シート８によって、火炉２からの輻射熱の遮蔽効果や、耐熱シート８に付着した水飛沫１１が気化する際の吸熱反応が期待でき、シールプレート７の温度上昇を抑制することも可能となる。

また、耐熱シート８と耐火材５との間に隙間が形成されているので、耐熱シート８にかかった水飛沫が耐火材に浸透することを防止することができる。
さらに、耐熱シート８を、複数重ねて設けることにより、耐熱シート８の耐久性を向上させるとともに、耐熱シートにかかった水飛沫が、耐火材に浸透することを効果的に防止することができる。

以上のとおり、本実施形態にかかるシール装置によれば、クリンカ１０落下時の水飛沫１１による熱衝撃が耐火材５に生じることを防ぎ、耐火材５の剥離・脱落を防止することが可能となる。

本発明の一実施形態に係るボイラ火炉下部に設けられたシール装置およびその周辺を示した縦断面図である。

符号の説明

１シール装置
２火炉
３灰処理装置
５耐火材
６断熱材
７シールプレート
８耐熱シート

Claims

微粉炭等の固体燃料を燃焼させる火炉と、該火炉の下部に設けられ該火炉内より生じる灰等を収容する灰処理装置と、の間に設けられ、
上端が前記火炉の炉底部に接続され、下端が前記灰処理装置内に溜められた水の中に差し込まれることにより、前記火炉を外気からシールするシール装置であって、
前記火炉の炉底部より支持されたシールプレートと、前記シールプレートを熱から保護する断熱材と、前記断熱材をクリンカ等の落下衝撃から保護する耐火材と、耐熱性を有する耐熱シートと、を備え、
前記耐熱シートが、前記耐火材よりも前記火炉中心側に設けられていることを特徴とするシール装置。
前記耐熱シートが、複数重ねて設けられていることを特徴とする請求項１に記載のシール装置。
前記耐熱シートと前記耐火材との間には、隙間が形成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のシール装置。
微粉炭等の固体燃料を燃焼させる火炉と、
該火炉の下部に設けられ該火炉内より生じる灰等を収容する灰処理装置と、
これら火炉および灰処理装置との間に設けられた請求項１から３のいずれかに記載されたシール装置と、
を備えていることを特徴とするボイラ。