JP2009198065A - 循環流動層ボイラ - Google Patents

Abstract

【課題】燃焼室のコーナー部における炉壁の摩耗を抑制しつつ、伝熱性能の低下および耐火材の剥離を防止することができる循環流動層ボイラを提供することを目的とする。
【解決手段】内部に水を流通させる水管および該水管同士を接続するフィンから構成される炉壁と、該炉壁に取り囲まれて形成され、略矩形の横断面形状を有する燃焼室とを備え、前記燃焼室内で燃料を流動化させながら燃焼させる循環流動層ボイラであって、前記燃焼室の横断面において互いに略直交する第１の辺と第２の辺とが、これら辺に対して斜めに接続される接続部によって接続されている循環流動層ボイラを採用する。
【選択図】図２

Description

本発明は、炉壁の摩耗対策を施した循環流動層ボイラに関するものである。

循環流動層ボイラは、水管とフィンから構成される炉壁で囲まれた燃焼室内で、石炭等の燃料を燃焼用空気により珪砂等の粒子と共に流動化させながら燃焼させ、蒸気タービン等へ供給する蒸気を発生させるものである。

この循環流動層ボイラにおいて、燃焼室の上部領域に吹き上げられた粒子の大部分は燃焼ガス排出口から外部へ導出されるものの、吹き上げられた一部の粒子や燃焼室の上部領域まで吹き上げられなかった粒子は、炉壁の内面に沿って下方へ流下する。この際、燃焼ガスのダウンフローにより流下する粒子が、炉壁を摩耗するという現象が発生する。特に、燃焼室のコーナー部には粒子が集中するため、その摩耗が顕著であり、定期的な補修が必要となっていた。

この問題に対して、燃焼室のコーナー部に当たる部分に耐火物を内張りし、燃焼室のコーナー部にある複数本の水管およびフィンを保護し、粒子の衝突による摩耗を防止する技術が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
特開２００４−３３３０４１号公報

しかしながら、特許文献１に開示された技術によれば、耐火物で覆われている部分は粒子による摩耗が防止されるものの、耐火物で覆われているために燃焼室の熱を回収して該熱を水管中の水に伝達することができなかった。すなわち、耐火物で炉壁の一部を覆うことにより、伝熱性能の低下を招くという問題があった。また、耐火材が劣化して剥離してしまうことを防止するため、定期的なメンテナンスが必要となっていた。

本発明は、上記問題を解決するためになされたもので、燃焼室のコーナー部における炉壁の摩耗を抑制しつつ、伝熱性能の低下および耐火材の剥離を防止することができる循環流動層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。
本発明は、内部に水を流通させる水管および該水管同士を接続するフィンから構成される炉壁と、該炉壁に取り囲まれて形成され、略矩形の横断面形状を有する燃焼室とを備え、前記燃焼室内で燃料を流動化させながら燃焼させる循環流動層ボイラであって、前記燃焼室の横断面において互いに略直交する第１の辺と第２の辺とが、これら辺に対して斜めに接続される接続部によって接続されている循環流動層ボイラを採用する。

本発明によれば、燃焼室の横断面において互いに略直交する第１の辺と第２の辺とを、これら辺に対して斜めに接続される接続部によって接続することで、燃焼室の横断面の角をカットすることができる。これにより、燃焼室のコーナー部に粒子が集中してしまうことを防止でき、燃焼室のコーナー部における炉壁の摩耗を抑制することが可能となる。

上記発明において、前記接続部が、前記水管と前記フィンの少なくとも一方により構成されることとしてもよい。
このようにすることで、接続部においても燃焼室内の熱を回収し、該熱を水管内の水に伝達することができるので、接続部を設けることにより伝熱性能が低下してしまうことを防止することができる。また、接続部に耐火材を使用しないので、耐火材の剥離等の心配もない。

本発明によれば、燃焼室のコーナー部における炉壁の摩耗を抑制しつつ、伝熱性能の低下および耐火材の剥離を防止することができるという効果を奏する。

以下に、本発明に係る循環流動層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は、本実施形態に係る循環流動層ボイラ１の燃焼室１０の横断面図であり、図２は、図１におけるＡ部の部分拡大図である。
図１に示すように、燃焼室１０は、炉壁１１が前後方向及び左右方向へ対向して配置され、略矩形の横断面形状を形成している。

燃焼室１０の下部内面は、流動化している粒子による炉壁１１の摩耗を防止するために、耐火煉瓦やキャスタブル耐火物等の耐火物（図示略）が内張りされている。一方、燃焼室１０の上部内面は、熱回収のために炉壁１１が露出した状態となっている。なお、燃焼室１０の外面は、安全および保温のために断熱材および鋼板製のケーシング等で覆われている。

燃焼室１０を形成する炉壁１１は、図２に示すように、一定間隔毎に配列され、内部をボイラ水が流れる多数の水管１２と、隣接する水管１２同士を接続する板状のフィン１３とから構成されている。

また、炉壁１１は、燃焼室１０の横断面において互いに略直交する第１の辺１５と第２の辺１６と、これら辺に対して斜めに接続される接続部１７とを備えている。そして、第１の辺１５と第２の辺１６とが、接続部１７によって接続されている。この接続部１７は、第１の辺１５および第２の辺１６と同様に、複数の水管１２とフィン１３から構成されている。

ここで、第１の辺１５と接続部１７との接続角度および第２の辺１６と接続部１７との接続角度は鈍角とされている。これにより、燃焼室１０のＡ部においても、燃焼ガスの上昇流により燃焼室１０の上部領域に吹き上げられた粒子の流動性を確保するようになっている。

次に、比較例として、従来の循環流動層ボイラの構成について図３から図５を参照して説明する。
図３は、従来の循環流動層ボイラ２，３の燃焼室２０の横断面図であり、図４および図５は、図３におけるＢ部の部分拡大図である。
図４に示す従来の循環流動層ボイラ２において、燃焼室２０は、矩形の横断面形状を形成している。このような循環流動層ボイラ２では、燃焼室２０のコーナー部２１には、ダウンフローにより粒子が集中して落下し、燃焼室１０のコーナー部２１にある水管１２およびフィン１３を激しく摩耗することとなる。

一方、図５に示す従来の循環流動層ボイラ３は、燃焼室３０のコーナー部２３を耐火物２２で内張りして保護することにより、燃焼室３０の横断面の角をカットしている。このような循環流動層ボイラ３では、コーナー部２３における粒子の集中は防げるものの、コーナー部２３において有効な伝熱を行うことができないために、ボイラ全体としての伝熱性能が低下することとなる。

これに対して、本実施形態に係る循環流動層ボイラ１は、第１の辺１５と接続部１７との接続角度および第２の辺１６と接続部１７との接続角度は鈍角とされているため、燃焼室１０のＡ部においても、燃焼ガスの上昇流により燃焼室１０の上部領域に吹き上げられた粒子の流動性を確保することができる。これにより、粒子が下降流によって燃焼室１０の下部領域に押戻される際に、燃焼室１０のＡ部に粒子が集中することを防止することができ、燃焼室１０のコーナー部における炉壁１１の摩耗を抑制することが可能となる。

また、接続部１７を、複数の水管１２およびフィン１３から構成することで、接続部１７においても燃焼室１０内の熱を回収し、該熱を水管１２内の水に伝達することができる。これにより、ボイラ全体としての伝熱性能が低下してしまうことを防止することができる。また、耐火材を使用しないので、耐火材の剥離等の心配もない。

以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。
例えば、上述した実施形態においては、第１の辺１５と接続部１７とを接続する接続部が、複数の水管１２およびフィン１３から構成されるものとして説明したが、これに代えて、例えば、フィン１３のみから構成されることとしてもよい。

本発明の一実施形態に係る循環流動層ボイラの燃焼室の横断面図である。 図１に示す燃焼室の部分拡大図である。 従来の循環流動層ボイラの燃焼室の横断面図である。 図３に示す燃焼室の部分拡大図である。 図３に示す燃焼室の部分拡大図である。

符号の説明

１，２，３ 循環流動層ボイラ
１０，２０，３０ 燃焼室
１１ 炉壁
１２ 水管
１３ フィン
１５ 第１の辺
１６ 第２の辺
１７ 接続部

Claims (2)

1. 内部に水を流通させる水管および該水管同士を接続するフィンから構成される炉壁と、
   該炉壁に取り囲まれて形成され、略矩形の横断面形状を有する燃焼室とを備え、
   前記燃焼室内で燃料を流動化させながら燃焼させる循環流動層ボイラであって、
   前記燃焼室の横断面において互いに略直交する第１の辺と第２の辺とが、これら辺に対して斜めに接続される接続部によって接続されている循環流動層ボイラ。
2. 前記接続部が、前記水管と前記フィンの少なくとも一方により構成される請求項１に記載の循環流動層ボイラ。

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