JP2011127818A - Furnace wall structure of fluidized bed boiler - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は流動層ボイラの炉壁構造、特に、流動する粒子の下降により水冷壁水管が摩耗するのを防止するようにした流動層ボイラの炉壁構造に関するものである。 The present invention relates to a furnace wall structure of a fluidized bed boiler, and more particularly to a furnace wall structure of a fluidized bed boiler that prevents the water-cooled wall water pipe from being worn by the descending of flowing particles.
石炭等の固体燃料を効率良く燃焼させるボイラの一つとして、循環流動層ボイラが知られている。斯かる循環流動層ボイラは、図2〜図4に示すように、その炉内側下部に設置されている空気分散装置1から吹き出す空気によって、灰や石灰石等から成るベッド材2を矢印2a(図3)で示すように流動化しつつ燃料供給口3から供給される燃料を燃焼させるようにした矩形形状の水冷壁15からなる火炉4と、火炉4の上端後部に接続したダクト5から排出される燃焼ガス6を導入して燃焼ガス6中に含まれるベッド材2や未燃固形分等の粒子を分離するサイクロン7と、サイクロン7で粒子が分離された燃焼ガス6をダクト8により導入して熱エネルギを回収する伝熱管9からなる複数の熱交換器を備えた後部伝熱部10と、サイクロン7で分離されて下降する粒子を貯留するループシール11と、該ループシール11の粒子を再び前記火炉4の空気分散装置1上へ戻す循環路12とを備えている。
A circulating fluidized bed boiler is known as one of the boilers that efficiently burns solid fuel such as coal. As shown in FIGS. 2 to 4, such a circulating fluidized bed boiler moves the
尚、火炉4の空気分散装置1には空気供給ライン13によって空気が直接供給され、空気分散装置1から火炉4内に空気を分散して噴出するようになっており、又、ループシール11の下部には空気供給ライン14によって空気が供給され、サイクロン7から下降してきた粒子を空気により流動化して循環路12を介し前記火炉4の空気分散装置1上へ戻すようにしている。9'は火炉4内上部に設けた伝熱管、16は圧力容器である。
Note that air is directly supplied to the
上述の循環流動層ボイラでは、空気供給ライン13により火炉4の空気分散装置1の下部へ空気を供給すると、空気は空気分散装置1により分散して火炉4内へ供給され、ベッド材2を流動化させる。この状態で、燃料供給口3から燃料を火炉4内へ供給すると、燃料はベッド材2と共に空気供給ライン13からの流動化用の空気によって流動化しつつ燃焼し燃焼ガス6を発生する。
In the above circulating fluidized bed boiler, when air is supplied to the lower part of the
燃焼ガス6は、上昇しつつ火炉4を構成する水冷壁15の水管内部を流れる流体を加熱した後、ダクト5によりサイクロン7へ導かれ、サイクロン7ではベッド材2や未燃の固形燃料が混合した粒子が分離される。粒子が分離された燃焼ガス6は、ダクト8から後部伝熱部10へ導入され、後部伝熱部10内を下降しつつ伝熱管9を流れる流体を加熱若しくは過熱し、後部伝熱部10下部から排ガスとして排出される。一方、火炉4の水冷壁15の水管や後部伝熱部10の伝熱管9等によって発生した蒸気は、図示しない蒸気タービン等へ送られる。サイクロン7で分離された粒子はループシール11に貯留され、該ループシール11の粒子は、空気供給ライン14からの空気により流動化されて循環路12を介し再び前記火炉4の空気分散装置1上へ戻される。
The
火炉4を構成している前後・左右の炉壁からなる矩形形状の水冷壁15は、図5、図6に示すように、ボイラの前後方向及び幅方向へ所定の間隔で配列されて上下方向にほぼ鉛直に延びる多数の水管17と、隣り合う水管17同士を接続するフィン18とによってパネル状に形成されている。
As shown in FIGS. 5 and 6, the rectangular
そして、水冷壁15の下部炉内側には、流動化しているベッド材2や未燃固形分等の粒子が落下する際に水管17に衝突して、該水管17の周面を摩耗させ減肉するのを防止するための、耐摩耗性に優れた硬質のキャスタブル耐火物19を内張りしている。このような硬質のキャスタブル耐火物19を形成するには、先ず、水冷壁15の炉内側に間隔を隔てて型枠を設置し、流動性を保持するようにアルミナ(Al2O3)、珪素(SiO2)等を微粉砕した粉末骨材に水を加えて流動化させ、この流動化物を前記型枠と水冷壁15との間に流し込んで振動方式等により固く圧密した後、乾燥させ、更に加熱して焼き固めることによって形成している。
Then, when particles such as fluidized
火炉4内を流動するベッド材2は、図3に矢印2aで示すように火炉4の中央部を上昇するように吹き上がり、その後、中央部に比して流動用空気の上昇流が弱い水冷壁15に近い外側に向かって落下するようになるため、水冷壁15に沿って落下する粒子の流量が大きくなる傾向がある。更に、水冷壁15に沿って落下する粒子の量(濃度)は下部ほど大きくなる。又、矩形形状を有している水冷壁15の四隅部は流動用空気の上昇流が更に弱くなる部分であるために、水冷壁15の四隅部を落下する粒子の量は最も大きくなっている。
The
このように、火炉4の空気分散装置1から所定高さ位置までの下部位置Lの水冷壁15は粒子による非常に厳しい摩耗作用を受けることになるため、この下部位置Lには耐摩耗性に優れた硬質のキャスタブル耐火物19を設けて、水冷壁15における特に水管17が摩耗するのを防止するようにしている。前記空気分散装置1から火炉頂部までの燃焼室長さが例えば30メートルの火炉4の場合においては、前記キャスタブル耐火物19を設置する下部位置Lの長さは、前記燃焼室長さの約20%程度、即ち6〜7メートル前後となっている。
Thus, since the
上記したように、流動化した粒子が水冷壁15に沿って落下することにより水管17が粒子によって摩耗し減肉する問題があるが、前記したように、水冷壁15の炉内側の最も粒子の落下量が多い炉内側下部には、キャスタブル耐火物19を内張りして保護しているので、この部分において水管17が摩耗して減肉する問題は生じない。
As described above, there is a problem that the fluidized particles fall along the
しかし、図6、図7に示すように、水管17の相互間をフィン18に沿って落下してきた粒子は、キャスタブル耐火物19の上端に衝突した後、キャスタブル耐火物19の炉内側に流下する流れが生じ、このような流れの傾向が生じると粒子は集中してその経路に沿った流れを形成するようになるために、キャスタブル耐火物19の上端部から水管17が露出している境界部において水管17が摩耗して摩耗部20を生じ、水管17が減肉するという問題がある。
However, as shown in FIGS. 6 and 7, the particles falling along the
このように水管17が減肉した場合には、減肉した部分を切り取って新たな水冷壁と交換する等の補修作業が必要となるが、従来においては前記粒子による水管17の減肉が激しいために、短期間での補修が必要となり、補修費用が増加すると共に、補修のために循環流動層ボイラの運転を停止する期間が増加するという問題を有していた。
When the
又、このような水管17の摩耗の問題を防止するために、従来より、キャスタブル耐火物19と水管17との境界線及び該境界線から所定高さ位置までの間に、耐摩耗金属を溶射することが行われている。しかし、耐摩耗金属を溶射しても、境界線近傍における水管17の摩耗速度を緩和することはできても、ボイラの運転に伴って耐摩耗金属が劣化して水管17の局部的な摩耗は進行するために、定期的な点検・補修が必要となっていた。
In order to prevent such a problem of wear of the
又、上記したような水管の摩耗を防止するための先行技術文献としては、キャスタブル耐火物の上端部に、フィンの延長線よりも炉外側へ突出した屈曲部材を設けて自由落下空間を形成するようにしたものがある(特許文献1参照)。 In addition, as a prior art document for preventing wear of the water pipe as described above, a free fall space is formed by providing a bending member projecting outward from the extended line of the fin at the upper end portion of the castable refractory. There is what has been made (see Patent Document 1).
特許文献1においては、フィンに沿って落下してくる粒子は、自由落下空間によりフィンから離れて落下するようになるが、粒子は落下速度を保ったままキャスタブル耐火物の上端に落下することになるため、キャスタブル耐火物の上端に落下した粒子は従来と同様にキャスタブル耐火物と水管との境界線の部分に沿って流れる現象は依然として生じ、このために、キャスタブル耐火物の上端部から水管が露出する境界部において水管が摩耗するという問題を有効に防止できるまでには至っていなかった。
In
本発明は上述の実情に鑑みてなしたもので、水冷壁水管の摩耗を効果的に防止して、ボイラの寿命を長期化できる流動層ボイラの炉壁構造を提供することを目的としたものである。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide a furnace wall structure of a fluidized bed boiler that can effectively prevent wear of water-cooled wall water pipes and prolong the life of the boiler. It is.
本発明は、空気によってベッド材と共に燃料を流動化させながら燃料を燃焼させる火炉の炉壁が、上下方向へ延びる複数の水管と隣接する水管の間を接続するフィンとによる水冷壁により形成され、且つ、該水冷壁の炉内側下部にキャスタブル耐火物が内張りされている流動層ボイラの炉壁構造において、前記キャスタブル耐火物の上部に、水冷壁の炉内側に突出するように形成したベッド材拡散耐火物を、間隔を隔てて少なくとも1段備えたことを特徴とする流動層ボイラの炉壁構造、に係るものである。 In the present invention, the furnace wall of the furnace that burns fuel while fluidizing the fuel together with the bed material by air is formed by a water cooling wall formed by a plurality of water pipes extending in the vertical direction and fins connecting between adjacent water pipes, In addition, in the furnace wall structure of a fluidized bed boiler in which a castable refractory is lined on the inner lower part of the water-cooled wall, the bed material diffusion formed so as to protrude to the inner side of the water-cooled wall on the castable refractory The present invention relates to a furnace wall structure of a fluidized bed boiler, characterized in that at least one refractory is provided at an interval.
本発明の流動層ボイラの炉壁構造によれば、キャスタブル耐火物の上部に間隔を隔てて少なくとも1段のベッド材拡散耐火物を設けたので、水冷壁に沿って落下する粒子を火炉の炉内側に向かわせることができ、よって、特に摩耗が激しいキャスタブル耐火物の上端部から水管が露出する境界部での水管の摩耗を著しく低減できるという優れた効果を奏し得る。 According to the furnace wall structure of the fluidized bed boiler of the present invention, since at least one bed material diffusion refractory material is provided at an upper portion of the castable refractory material, particles falling along the water-cooled wall are removed from the furnace furnace. Therefore, the wear of the water pipe at the boundary portion where the water pipe is exposed from the upper end portion of the castable refractory that is particularly heavily worn can be remarkably reduced.
以下、本発明の実施の形態を図示例と共に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は発明の一実施例であって、図中、図2〜図7と同一の符号を付した部分は同一物を表わしている。 FIG. 1 shows an embodiment of the present invention. In the figure, the same reference numerals as those in FIGS. 2 to 7 denote the same components.
図1の実施例は、水冷壁15の下部炉内側に設けたキャスタブル耐火物19の上部に、間隔Hを隔てて第2段のベッド材拡散耐火物22Bを炉内側に突出して設け、更に、該第2段のベッド材拡散耐火物22Bの上部に、間隔Hを隔てて第1段のベッド材拡散耐火物22Aを炉内側に突出して設けた場合を示している。
In the embodiment of FIG. 1, a second-stage bed material diffusion refractory 22 </ b> B is provided on the upper part of the castable refractory 19 provided on the inner side of the lower furnace of the water-cooled
上記ベッド材拡散耐火物22A,22Bは、最下段のキャスタブル耐火物19と同様に耐摩耗性に優れた硬質のキャスタブルによって形成することができ、水管17の相互間をフィン18に沿って落下してきた粒子はベッド材拡散耐火物22A,22Bの上端に衝突することでベッド材が拡散させられた後、矢印で示すように炉内側に向かって落下させられるようになっている。
The bed
図1に示したベッド材拡散耐火物22A,22Bの設置段数、ベッド材拡散耐火物22A,22Bの炉内側への張り出し高さ、ベッド材拡散耐火物22A,22B相互の間隔Hの大きさは任意に選定することができる。 The number of installation stages of the bed material diffusion refractories 22A and 22B, the protruding height of the bed material diffusion refractories 22A and 22B inside the furnace, and the distance H between the bed material diffusion refractories 22A and 22B shown in FIG. It can be selected arbitrarily.
前記ベッド材拡散耐火物22A,22Bは水冷壁15の全内周面に環状に形成するようにしてもよく、或いは、矩形形状の水冷壁15の四隅部を落下する粒子量が最も大きくこの四隅部の水管17の摩耗が最も激しいことから、水冷壁15の四隅部のみに前記ベッド材拡散耐火物22A,22Bを設けるようにしてもよい。
The bed material diffusion refractories 22A and 22B may be annularly formed on the entire inner peripheral surface of the
次に、図1に示した実施例の作動を図3も参照して説明する。 Next, the operation of the embodiment shown in FIG. 1 will be described with reference to FIG.
火炉4内の中央部を上昇するように流動する矢印で示した粒子2aは、流動用空気の上昇流が弱い外側に向かって流動し水冷壁15に沿って落下するようになるが、このとき、粒子が第1段のベッド材拡散耐火物22Aの上端に落下することによって拡散され、その後、矢印で示すように火炉4内側に向かって落下するようになる。
The
第1段のベッド材拡散耐火物22Aの作用によって拡散された粒子は第2段のベッド材拡散耐火物22Bに向かうようになるが、粒子は第2段のベッド材拡散耐火物22Bの上端に衝突することによって更に拡散され、その後、矢印で示すように火炉4内側に向かって落下するようになる。このように、水冷壁15に沿って落下する粒子は、ベッド材拡散耐火物22A,22Bによって拡散され、更に、粒子はベッド材拡散耐火物22A,22Bによって火炉4の内側へ向かうように偏向されて落下するため、キャスタブル耐火物19に落下する粒子は減速されると共に粒子量も減少されるようになる。
Particles diffused by the action of the first-stage bed material diffusion refractory 22A are directed to the second-stage bed material diffusion refractory 22B, but the particles are placed on the upper end of the second-stage bed material diffusion refractory 22B. It is further diffused by the collision, and then falls toward the inside of the
ここで、前記ベッド材拡散耐火物22A,22Bの上端から水管17が露出している境界部においても落下してくる粒子によって水管17が摩耗することが考えられるが、ベッド材拡散耐火物22A,22Bを設けた上部の水冷壁15に向かう粒子の量(濃度)は、キャスタブル耐火物19が設けられた下部位置Lにおける粒子の量(濃度)に比して著しく少ないために、ベッド材拡散耐火物22A,22Bの境界部において水管17が粒子によって摩耗する問題は低く抑えることができる。
Here, it is conceivable that the
上記したように、キャスタブル耐火物19に落下する粒子が拡散され、且つキャスタブル耐火物19に落下する粒子の量が減少することにより、従来発生していたキャスタブル耐火物19の上端部から水管17が露出する境界部において水管17が摩耗する問題を著しく軽減することができ、よって、ボイラの長寿命化を達成することができる。
As described above, since the particles falling on the castable refractory 19 are diffused and the amount of particles falling on the castable refractory 19 is reduced, the
尚、本発明の流動層ボイラの炉壁構造は、上述の実施例にのみ限定されるものではなく、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。 It should be noted that the furnace wall structure of the fluidized bed boiler of the present invention is not limited to the above-described embodiments, and it is needless to say that various modifications can be made without departing from the scope of the present invention.
2 ベッド材
4 火炉
15 水冷壁
17 水管
18 フィン
19 キャスタブル耐火物
22A,22B ベッド材拡散耐火物
H 間隔
2
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JP2009285892A JP2011127818A (en) | 2009-12-17 | 2009-12-17 | Furnace wall structure of fluidized bed boiler |
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