JP2013544343A - 化石燃料分配用のアセンブリ - Google Patents

Abstract

本発明は、化石燃料燃焼装置に関する。本発明は、特に、微粉燃料導管全体における均一かつ均質な微粉燃料分配のための燃料分配アセンブリに関する。本発明は、均一かつ均質な微粉燃料分配を提供するためのシステムにも関する。

Description

本発明は、化石燃料燃焼装置に関する。本発明は、特に、微粉燃料導管の全体における均一かつ均質な微粉燃料分配用の燃料分配アセンブリに関する。本発明は、均一かつ均質な微粉燃料分配を提供するためのシステムにも関する。

炭鉱から産出された石炭は、まず、発電所構内における破砕装置において破砕される必要がある。破砕装置は、約２ｃｍの直径の石炭を破砕する。次いで、この破砕された石炭は、微粉炭機において粉末に微粉砕される。この微粉砕は、ボイラにおけるよりよい燃焼のために必要である。石炭の燃焼は熱を放出し、ボイラに蒸気を発生する。この蒸気はタービン及び交流発電機を回転させ、電気を発生する。

微粉炭機から産出された微粉炭は、よりよい燃焼及び所望のボイラ効率のために全ての個々のバーナにおいて均等に分配される必要がある。さもなければ、ボイラの様々なゾーンにおいて、燃焼されない石炭及び不均一な温度が生じてしまう。典型的なボイラにおいては、石炭粒子及び一次空気流は、燃料ライン網を通じて微粉砕機からバーナへ供給される。直径が大きな１つの主導管は、小さな直径の多数の導管の別の分岐路と共に、燃料ラインを形成している。一次空気は、微粉燃料がボイラに向かって移動するのを助ける。１つの導管は、微粉燃料を微粉炭機から搬送するために使用され、ボイラのバーナに供給するためにより小さな導管に分岐している。１つの導管が多数のより小さな導管に分岐しているところにおいて、流れの不均衡が生じる。多くの使用者は、ボイラ内の不均一な温度の現象について不満を訴えている。調査は、微粉炭機の後の不均一な流れがこのような不均衡の主因であることを明らかにした。

石炭は、時には、微粉炭機における出口の後、約３０〜５０ｍの長い経路を移動しなければならない。導管の長さ及び数の違い、並びに各燃料ラインにおけるエルボの形式の違いにより、微粉砕機からの様々な導管は、通常、異なる流れ抵抗を有する。

時には、微粉砕機から延びる各燃料ラインにオリフィスが取り付けられる。オリフィスは、流れ不均衡を減じるのを助けるだけである。しかしながら、これらのオリフィス又は流れ制限器は十分ではない。長い移動は、導管の中の不均一な流れの可能性を高める。

高速の空気（約３０ｍ／ｓ）では別の現象が生じる。これは、大きな直径の導管の一方の側における集中した流れの形成であり、これは、"ロープ・フォーメーション"と称される。

導管を通る微粉燃料流における不均衡は、導管腐食に関連したメンテナンス問題及び／又は詰まり、例えば過剰な局所的な石炭蓄積、バーナ及びウインドボックス（風箱）への損傷、並びに加速した水冷壁消耗にもつながる。このような問題は、ボイラの運転自由度を低減させる。

このように、各バーナへの均一な流れの努力は、状況の複雑さにより損なわれる。バーナ不均衡は、より高い一酸化炭素排出及び高レベルの燃焼されない炭素につながる。つまり、大型の古いボイラは、バーナの有効性が低い。ほとんどのボイラは、１つの微粉炭機によって供給される複数のバーナを有する。

新たな装置を収容するためのスペースがより小さいことも、既存のボイラにおける典型的な問題である。現在では、バーナへの石炭流における不均衡を取り除くための解決策が産業界で必要とされている。同時に、ボイラは、微粉燃料（破砕された石炭）の均質な流れを必要とする。解決策はスペースの制限において使用される必要があり、費用対効果が高いべきである。

問題は、微粉炭機出口が、ボイラの個々のバーナに到達するために複数のより小さな直径の導管又はダクトに分岐している場合に生じる。異なる長さ及び構成の多様性により不均一である各分岐路の抵抗が、微粉燃料の不均一な排出を生じる。導管内での微粉燃料の集中した流れ（石炭ロープ）は、腐食及び不均一な流れを生じる別の問題である。われわれはここで、石炭による問題を説明したが、同様の問題は、別のあらゆる燃料が用いられる場合にも存在する。

発明の目的
本発明の目的は、微粉燃料導管に均一な微粉燃料を提供し、微粉燃料導管全体を通じて微粉燃料の均質な流れを提供するアセンブリを提供することである。

本発明の別の目的は、石炭の腐食効果に耐え、微粉燃料を供給する微粉燃料導管の寿命を延長させるアセンブリを提供することである。

本発明の別の目的は、微粉燃料の供給に必要な、微粉燃料導管における十分な圧力降下を維持するアセンブリを提供することである。

概要
本発明は、支持ユニットと、抵抗ユニットとを有する、微粉砕機からボイラへの微粉燃料分配用のアセンブリを提供する。支持ユニットは少なくとも１つの管を有する。抵抗ユニットは、少なくとも１つの管内に配置されており、微粉燃料流に抵抗を与え、微粉燃料流を方向付ける。

支持ユニットは、同じ中心軸線を有する内側管及び外側管を有する。支持ユニットは、アセンブリ全体を保持する。抵抗ユニットは、少なくとも１つの仕切板と、少なくとも１つのそらせ板とを有する。

そらせ板は、ベース構造部に取り付けられた第１のテーパした側壁及び第２のテーパした側壁を有し、そらせ板は、ベース構造部が微粉燃料のジグザグ移動のための通路を形成するように位置決めされている。

仕切板は内側管内に埋め込まれており、そらせ板は、内側管と外側管との間に周方向に分配されている。仕切板は、微粉燃料の流れに部分的な抵抗を与える。

ベース構造部は、外側管の内面と内側管の外面とに択一的に取り付けられている。ベース構造部は、少なくとも１つの管の中心軸線に関して角度づけられている。第１のテーパした側壁及び第２のテーパした側壁は、それぞれ、管の中心軸線に関して向かって及び離れるように交互に角度づけられている。

仕切板は、管の中心軸線から半径方向に延びている。

本発明は、微粉砕機からボイラへの微粉燃料分配用のシステムであって、一次空気を発生するヒータと、石炭を微粉燃料に微粉砕する微粉砕機であって、微粉燃料は、主微粉燃料導管を通じて一次空気によって供給される、微粉砕機と、主微粉燃料導管に微粉燃料を均一かつ均質に提供するアセンブリと、主微粉燃料導管をより小さな微粉燃料導管に分岐させるそらせ板であって、前記より小さな微粉燃料導管は、ボイラのバーナに均一かつ均質な微粉燃料を供給する、そらせ板と、を備える、微粉砕機からボイラへの微粉燃料分配用のシステムを提供する。

アセンブリは、主微粉燃料導管内に埋め込まれている。

別の実施の形態において、アセンブリは、主導管と分配器との間に取り付けられている。

本発明、その別の特徴、性質及びその利点を、添付の図面を用いてさらに詳細に説明する。

発電所に設置されたアセンブリの１つの実施の形態を概略的に示している。 アセンブリの前方分解斜視図を概略的に示しており、図２ａ及び図２ｂは、アセンブリ用のそらせ板の２つの実施の形態の斜視図を概略的に示しており、図２ｃは、アセンブリの仕切板の斜視図を概略的に示している。 アセンブリの部分的な断面図を概略的に示している。 アセンブリの平面図を概略的に示している。 アセンブリの底側斜視図を概略的に示している。

図面及び発明の詳細な説明
図１において、参照符号１は微粉炭機を示す。微粉炭機１は、エアヒータ３から一次空気２を受け取り、粉砕装置４から石炭フィーダ５を通じて、粉砕された石炭を受け取る。微粉炭機１は、さらに、石炭を粉末サイズに微粉砕する。微粉燃料は、一次空気２によって、主微粉燃料導管２１を通じてボイラ６に向かって移動させられる。主微粉燃料導管２１は微粉炭機１と接続されている。

主微粉燃料導管２１をより小さな微粉燃料ダクト２４の分岐路に分岐させるために、分配器２０が設けられている。分配器２０は、一方の側では、例えばフランジ又はナットボルトを介して主微粉燃料導管２１に取り付けられており、ボイラ６のバーナに近い方の他方の側では、より小さな微粉燃料ダクト２４の分岐路に取り付けられている。

アセンブリ７は、例えば溶接によって、不動の形式で主微粉燃料導管２１内に埋め込まれている。アセンブリ７は、少なくとも１つのより小さな微粉燃料ダクト２４の分岐路に燃料を分配するために、均一及び均質な燃料を分配器２０に提供する。これに代えて、アセンブリ７は、主微粉燃料導管２１と分配器２０との間に取り付けられていてもよい。

より小さな微粉燃料ダクト２４の分岐路は、ボイラ６のバーナに、均一かつ均質な微粉燃料を供給する。ボイラ６からの排気は、静電集塵器８を通過した後、煙突９を通じて放出される。

アセンブリ７は、支持ユニット２２と、抵抗ユニット２３とを有する。支持ユニット２２は、抵抗ユニット２３を保持するように構成されており、燃料分配アセンブリ７に強度及び支持を提供する。支持ユニット２２は、例えば溶接及びフランジを介して、主微粉燃料導管２１に取り付けられている。

抵抗ユニット２３は、均一な微粉燃料がより小さな微粉燃料ダクト２４の分岐路に供給されるように、微粉燃料流に抵抗を与えるように構成されており、また、微粉燃料を、より小さな微粉燃料ダクト２４を通る均質な微粉燃料流に方向付ける。抵抗ユニット２３は、例えば溶接及びフランジを介して支持ユニット２２内に埋め込まれ、支持ユニット２２に取り付けられている。

支持ユニット２２は少なくとも１つの管を有する。図２に示された１つの実施の形態において、支持ユニットは、例えば２つの同心状の管、つまり外側管１０と内側管１１とを有する。内側管１１は、ボイラ６が完全に作動しているときのオンライン条件中にアセンブリ７全体に支持、剛性及び頑強性を提供する。外側管１０は、アセンブリ７を通る微粉燃料の移動により生じる腐食効果からアセンブリ７全体を保護し、アセンブリ７全体を保持する。外側管１０及び内側管１１の長さはアセンブリ７の長さに相当する。

取付けのための手段は、溶接、フランジ、ジグ、フィクスチャ、ナットボルト、リベット、及びアセンブリ７を主導管２１に取り付けるためのあらゆるその他のタイプの形態で提供される。外側管１０は、例えば溶接によって主微粉燃料導管２１に取り付けられるか、又はフランジによって接合される。

抵抗ユニット２３は、例えば溶接又はフランジを介して内側管１１内に取り付けられた少なくとも１つの仕切板１２と、内側管１１と外側管１０との間に等しく周方向に分配された少なくとも１つのそらせ板１３とを有する。アセンブリは例えば、１つの管１０，１１のみを有することができ、これらの管に、例えば少なくとも１つの仕切板１２又は少なくとも１つのそらせ板１３が、溶接又はフランジを介して取り付けられている。仕切板１２は、微粉燃料の流れに部分的な抵抗を与える。そらせ板３は、アセンブリ７の進入箇所において下流での微粉燃料の蓄積につながる微粉燃料流の移動に最適な抵抗を与える。

各そらせ板１３は、例えば溶接又はフランジによって、内側管１１の外面１４と、外側管１０の内面１６とに取り付けられている。そらせ板１３及び仕切板１２は、例えば溶接によって又はフランジによって直接的に、主微粉燃料導管２１に取り付けられていてよい。ジグ、フィクスチャ及びナットボルトを、取付けのために主微粉燃料導管２１に提供することもできる。抵抗ユニット２３は、少なくとも１つの管の内部に配置されており、例えば仕切板１２が内側管１１内に及び／又はそらせ板が外側管１０内に配置されている。

管１０，１１の中心軸線は、Ａ−Ａ′によって示されており、主導管２１の中心軸線に対して平行である。

図２ｃに概略的に示された仕切板１２は、平坦な面を有し、矩形である。仕切板１２は、例えば溶接によって、周縁に沿って、内側管１１の内面１５に取り付けられており、互いに直交して配置されている。仕切板１２は、曲面と、正方形を含むあらゆる形状とを有することができる。

仕切板１２は、中心軸線Ａ−Ａ′から半径方向に延びている。

主導管２１、管１０，１１及び別のより小さな微粉燃料ダクト２４は、円を含むあらゆる形状であることができる。

図２ａ及び図２ｂは、そらせ板１３の２つの実施の形態の斜視図を示している。そらせ板１３の２つの実施の形態は対称的である。そらせ板１３は、第１のテーパした側壁１７と、第２のテーパした側壁１８とを有し、これらの側壁は、１つの側に沿って、これらの側壁の間に設けられたベース構造部１９に取り付けられている。

そらせ板１３は、第１のテーパした側壁１７及び第２のテーパした側壁１８に取り付けられたベース構造部１９が微粉燃料の移動のための通路を形成するように位置決めされる。ベース構造部１９は、矩形、正方形、平行四辺形を含むあらゆる形状であることができる。ベース構造部１９は、軸線Ａ−Ａ′に沿って測って、アセンブリ７の長さに相当している。

第１のテーパした側壁１７と、第２のテーパした側壁１８とは、それぞれ中心軸線Ａ−Ａ′に関して向かうように及び離れるように択一的に角度づけられている。図２に示されたテーパした側壁角度αは、中心軸線Ａ−Ａ′を中心とした、テーパした側壁の角度である。角度αは、中心軸線に関して０度から１８０度の範囲又はより好適には１０度から２０度の範囲である。第１のテーパした側壁１７と、第２のテーパした側壁１８とは、空気及び微粉燃料の最大量がこれらを通過することができるように、微粉燃料の経路に最適な抵抗を与えるように角度づけられている。この最適な抵抗は、分配器２０を通じてボイラ６のバーナに供給するために少なくとも１つのより小さな微粉燃料ダクトへの微粉燃料の均一かつ均質な分配に寄与する。第１のテーパした側壁１７と、第２のテーパした側壁１８とは、台形、矩形、正方形、平行四辺形を含むあらゆる形状であることができる。

第１のテーパした側壁１７及び第２のテーパした側壁１８の角度付けは、微粉燃料の流れに必要な最適な速度及び最小圧力降下を維持することにも寄与し、これにより、アセンブリ７は、微粉燃料の流れにおける妨げとならない。

図３において、角度づけられたベース構造部１９が、アセンブリ７の部分的な断面図で示されている。ベース構造部１９の角度βは、中心軸線Ａ−Ａ′に対するベース構造部１９の角度である。ベース構造部１９の角度βは、中心軸線Ａ−Ａ′に対して０度から９０度までの範囲であるか又はより好適には１０度から３０度までの範囲である。ベース構造部１９の角度付けは、ロープ・フォーメーションを破壊するための最適な抵抗と、均一な散乱とを提供し、この均一な散乱は、より小さな微粉燃料ダクト２４の分岐路における微粉燃料の均一かつ均質な分配につながる。均一かつ均質な微粉燃料は、より小さな微粉燃料ダクト２４の分岐路の中央部分において均質に上流へ移動する。

幾何学的に対称的なそらせ板１３は、そらせ板１３のベース構造部１９が、外側管１０の内面１６と内側管１１の外面１４とに択一的に取り付けられるように、例えば溶接によって、内側管１１と外側管１０との間に取り付けられている。微粉燃料は、外側管１０の内面１６に取り付けられたベース構造部１９によって、中心軸線Ａ−Ａ′に向かって角度づけられたそらせ板１３に沿って中心軸線Ａ−Ａ′に向かって移動するか、又は、択一的に、内側管１１の外面に取り付けられたベース構造部１９によって、中心軸線Ａ−Ａ′から離れるように角度づけられたそらせ板１３に沿って外側管１０の周縁部に向かって移動する。

アセンブリ７を通って微粉燃料を搬送するための手段には、例えば、主微粉燃料導管２１、多数のより小さな微粉燃料ダクト２４、同心状の管１０，１１、又はコンベヤベルト又はあらゆる同様のタイプの配列が設けられている。

アセンブリ７を支持するための手段は、支持ユニット２２、例えば同心状の管１０，１１及びあらゆるその他の同様の配列によって提供されている。

抵抗のための手段は、あらゆる形状及び寸法の、そらせ板１３、テーパした側壁１７，１８及び角度づけられたベースプレート１９、つまり構造部、及びアセンブリ７におけるあらゆるその他のタイプの形態で、微粉燃料の流れに対して提供されている。

アセンブリ７は、層流、周辺流及び乱流のために使用される。基本的に、流れのタイプは、アセンブリ７の働きに影響しない。アセンブリ７は、あらゆる種類の流れのための微粉燃料の均一な分配と、均質な流れへの微粉燃料の集中した流れの破壊とを保証する。アセンブリ７は、仕切板１２及びそらせ板１３によってそれぞれ低い抵抗から高い抵抗まで提供する。層流を有する微粉燃料のほとんどは仕切板１２を通過するが、周辺流及び乱流の場合、均一な分配及びロープ・フォーメーションの破壊のために、そらせ板１３によって高い抵抗が提供される。

抵抗により、微粉炭機１から到来する微粉燃料は、アセンブリ７の前に蓄積し始める。微粉燃料は、そらせ板１３に向かって移動し始める。そらせ板１３のベース構造部１９は、微粉燃料を、中心軸線Ａ−Ａ′に向かって及び外側管１０の周縁部に向かって押し付ける。この特定の配列により、下流の微粉燃料のジグザグ移動を生じる。このジグザグ状の移動は、微粉燃料の均一な分配につながり、ロープ・フォーメーションを著しく破壊する。ロープ・フォーメーションは、微粉炭機１からアセンブリ７に微粉燃料を供給する主微粉燃料導管２１の一方の側又は周縁領域における微粉燃料の高い集中により、生じる。

アセンブリ７を通過した後、微粉燃料は、所望の流れパターンを備えた、均質な、均一な、上流の微粉燃料に変換される。この均質な、均一な、上流の微粉燃料は、より小さな微粉燃料ダクト２４の分岐路を通じて、ボイラ６のバーナに供給される。

微粉燃料は、好適には、層流の場合、複数の仕切板１２に向かって方向付けられる。微粉燃料は、好適には、周辺流及び乱流の場合、複数のそらせ板１３に向かって方向付けられる。

別の実施の形態において、微粉砕機からボイラへの微粉燃料分配用のシステムであって、一次空気を発生するヒータと、石炭を微粉燃料に微粉砕する微粉砕機であって、前記微粉燃料は、主微粉燃料導管を通じた一次燃料によって供給される、微粉砕機と、主微粉燃料導管に均一にかつ均質に微粉燃料を提供するアセンブリと、主微粉燃料導管をより小さい微粉燃料ダクトに分岐させる分配器であって、前記より小さい微粉燃料ダクトは、ボイラのバーナに均一かつ均質な微粉燃料を供給する、分配器と、を備える、微粉砕機からボイラへの微粉燃料分配用のシステムが提供される。

本明細書の記載はここでは石炭に関するものであるが、前記アセンブリ７は、ガスを含むその他の化石燃料にも適用可能である。

本発明のアセンブリ７を使用することによって、燃料分配における不均衡は、著しく減じられ、例えば平均の流れの２％以内のずれを生じる。

アセンブリ７は、円、楕円及び円筒を含むあらゆる所望の形状又は寸法で製造されてよい。アセンブリ７は、使用者の要求に応じて既存の構成又は提案された構成を組み合わせるために、単独で、複数で、又は様々な寸法及び形状のセットで利用可能である。アセンブリ７は、所望の地域性によって決定されるように、形状及び寸法が変化してよく、主導管２１及び別のより小さな微粉燃料ダクト２４のあらゆる長さ及び寸法のために設計することができる。

アセンブリ７は、複数の微粉炭機からの複数の出口にセットで配置することもできるし、より小さな微粉燃料ダクト２４の別のものに配置することもできる。

アセンブリ７は、鉛直に配置された導管の軸線に沿って鉛直に、水平に配置された導管の軸線に沿って水平に、及び傾斜した導管の軸線に沿って傾斜して取り付け可能である。

アセンブリ７は、特定の設計された数の板が内部に取り付けられた硬い面の鋼導管を備えた、軟鋼から形成されている。アセンブリ７は、ステンレス鋼及び鋳鉄を含むあらゆる類似の材料によって製造することもできる。

アセンブリ７は、好適には、軽量であり、取り外され、極めて短時間で再配置されてよい。

アセンブリ７は、安価であり、既存のシステムの最小限の変更で既存のシステムに容易に取り付けられ、極めてより小さなスペースを必要とする。

本発明は、本発明の典型的な実施の形態に関して説明及び例示されたが、本発明の思想及び範囲から逸脱することなく、実施の形態において及び実施の形態に対して前記及び様々なその他の変更、省略及び付加がなされてよいことは当業者によって理解されるべきである。したがって、その他の実施の形態は以下の請求項の範囲に含まれる。

Claims (15)

1. 微粉砕機からボイラへの微粉燃料分配用のアセンブリであって、
   少なくとも１つの管を有する支持ユニットと、
   前記少なくとも１つの管内に配置され、微粉燃料流に抵抗を与え、該微粉燃料流を方向付ける抵抗ユニットと、を備えることを特徴とする、微粉砕機からボイラへの微粉燃料分配用のアセンブリ。
2. 前記抵抗ユニットは、少なくとも１つの仕切板と、少なくとも１つのそらせ板とを有する、請求項１記載のアセンブリ。
3. 前記少なくとも１つのそらせ板は、ベース構造部に取り付けられた第１のテーパした側壁と第２のテーパした側壁とを有し、前記そらせ板は、前記ベース構造部が、前記微粉燃料のジグザグ移動のための通路を形成するように位置決めされている、請求項２記載のアセンブリ。
4. 前記支持ユニットは、同じ中心軸線を有する内側管及び外側管を有する、請求項１記載のアセンブリ。
5. 前記支持ユニットは、同じ中心軸線を有する内側管及び外側管を有する、請求項３記載のアセンブリ。
6. 前記仕切板は、前記内側管内に埋め込まれており、前記少なくとも１つのそらせ板は、前記内側管と前記外側管との間に周方向に分配されている、請求項５記載のアセンブリ。
7. 前記ベース構造部は、前記外側管の内面と、前記内側管の外面とに、択一的に取り付けられている、請求項５記載のアセンブリ。
8. 前記ベース構造部は、前記管の中心軸線に関して角度づけられている、請求項５記載のアセンブリ。
9. 前記第１のテーパした側壁と、前記第２のテーパした側壁とは、前記管の前記中心軸線に関して向かうように及び離れるように択一的に角度づけられている、請求項５記載のアセンブリ。
10. 前記少なくとも１つの仕切板は、前記管の前記中心軸線から半径方向に延びている、請求項５記載のアセンブリ。
11. 微粉砕機からボイラへの微粉燃料分配用のシステムであって、
    一次空気を発生するヒータと、
    石炭を微粉燃料に微粉砕する微粉砕機であって、前記微粉燃料は、前記一次空気によって主微粉燃料導管を通じて供給される、微粉砕機と、
    前記微粉燃料を主微粉燃料導管内に均一にかつ均質に提供するアセンブリと、
    前記主微粉燃料導管をより小さな微粉燃料ダクトに分岐させる分配器であって、前記より小さな微粉燃料ダクトは、均一かつ均質な微粉燃料をボイラのバーナに供給する、分配器と、を備えることを特徴とする、微粉砕機からボイラへの微粉燃料分配用のシステム。
12. 前記アセンブリは、請求項１から１０までに記載のアセンブリである、請求項１１記載の微粉燃料分配用のシステム。
13. 前記アセンブリは、主微粉燃料導管内に埋め込まれている、請求項１２記載の微粉燃料分配用のシステム。
14. 前記アセンブリは、主導管と分配器との間に取り付けられている、請求項１２記載の微粉燃料分配用のシステム。
15. 実質的に、添付の図面に関連してここに上記で説明したような、微粉砕機からボイラへの微粉燃料分配用のアセンブリ及びシステム。

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