JP2014020711A - Cyclone and circulating fluidized-bed boiler - Google Patents
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Description
本発明は、例えば、循環流動層ボイラにおいて、燃焼ガス中に含まれるきめの粗い灰とこの灰とともに流動するベッド材の一部を捕集するサイクロン及び循環流動層ボイラに関するものである。 The present invention relates to, for example, a cyclone and a circulating fluidized bed boiler that collects a coarse ash contained in combustion gas and a part of a bed material that flows together with the ash in a circulating fluidized bed boiler.
上記したサイクロンを備えた循環流動層ボイラとしては、例えば、特許文献1に開示された循環流動層ボイラがある。
この循環流動層ボイラは、石炭やゴミ固形化燃料等の燃料及び砂や石灰石等のベッド材を流動させながら燃焼させる火炉を備えており、サイクロンは、この火炉の火炉出口に接続して配置されて、火炉からの燃焼ガス中に含まれるきめの粗い灰及びベッド材の一部を捕集して火炉に戻すようになっている。
As a circulating fluidized bed boiler provided with the above-mentioned cyclone, there exists a circulating fluidized bed boiler disclosed by
This circulating fluidized bed boiler is equipped with a furnace that burns while flowing fuel such as coal and solid waste fuel and bed materials such as sand and limestone, and the cyclone is connected to the furnace outlet of this furnace. Thus, coarse ash and part of the bed material contained in the combustion gas from the furnace are collected and returned to the furnace.
サイクロンは、円筒部及びこの円筒部の下端に連続する円錐部を有するサイクロン本体と、このサイクロン本体の中心に配置された内筒とを具備している。サイクロン本体の円筒部には、円周接線方向に開口するガス導入口が設けられており、このガス導入口が火炉の火炉出口に接続されている。 The cyclone includes a cyclone main body having a cylindrical portion and a conical portion continuous to the lower end of the cylindrical portion, and an inner cylinder disposed at the center of the cyclone main body. The cylindrical portion of the cyclone main body is provided with a gas inlet opening that opens in the circumferential tangential direction, and this gas inlet is connected to the furnace outlet of the furnace.
このサイクロンにおいて、サイクロン本体のガス導入口から導入した燃焼ガスは、円筒部の内周壁に沿って流れ、遠心力及び重力を受けることでらせん状に降下する。この際、きめの粗い重い灰及びベッド材は、円筒部及び円錐部の各内周壁に沿って落下し、一方、きめの細かい軽い灰は、サイクロン本体の中心から周囲に広がりつつ落下する。そして、サイクロン本体の中心に位置する内筒は、軽い灰の一部を含んだ燃焼ガスを取り込んでサイクロンの下流側の後部伝熱部に供給するようになっている。 In this cyclone, the combustion gas introduced from the gas inlet of the cyclone main body flows along the inner peripheral wall of the cylindrical portion, and descends in a spiral shape by receiving centrifugal force and gravity. At this time, the coarse and heavy ash and the bed material fall along the inner peripheral walls of the cylindrical portion and the conical portion, while the fine and light ash falls while spreading from the center of the cyclone body to the periphery. And the inner cylinder located in the center of a cyclone main body takes in the combustion gas containing a part of light ash, and supplies it to the rear heat-transfer part of the downstream of a cyclone.
このサイクロンの内筒は、その上端に溶接により固定された外向きの環状フランジをサイクロン本体側に取り付けられたフランジ受けに乗せることで、サイクロン本体側に支持されている。 The inner cylinder of the cyclone is supported on the cyclone main body side by placing an outward annular flange fixed to the upper end of the cyclone on a flange receiver attached to the cyclone main body side.
上記した特許文献1に開示された循環流動層ボイラのサイクロンにおいて、運転時には内筒を通過して後部伝熱部に向かう燃焼ガス温度は約900℃であり、一方、この内筒を支持するサイクロン本体側の温度は約20℃である。
In the cyclone of the circulating fluidized bed boiler disclosed in
したがって、内筒をサイクロン本体に支持させるための外向きの環状フランジと内筒の上端との間の溶接部分に熱応力が生じる可能性があり、熱応力が生じ難く、また、熱応力が生じたとしてもボイラの運転に支障を来すことのない内筒の支持構造の構築が望まれており、この問題を解決することが従来の課題となっていた。 Therefore, there is a possibility that thermal stress is generated in the welded portion between the outward annular flange for supporting the inner cylinder on the cyclone main body and the upper end of the inner cylinder, and it is difficult to generate thermal stress. Even so, it is desired to construct a support structure for the inner cylinder that does not hinder the operation of the boiler, and it has been a conventional problem to solve this problem.
本発明は、上記した従来の課題に着目してなされたもので、熱応力の有無にかかわりなく、長期にわたって安定したボイラの運転を行うことが可能であるサイクロン及び循環流動層ボイラを提供することを目的としている。 The present invention has been made paying attention to the above-described conventional problems, and provides a cyclone and a circulating fluidized bed boiler capable of performing a stable boiler operation over a long period of time regardless of the presence or absence of thermal stress. It is an object.
上記した目的を達成するために、本発明の請求項1に係る発明は、燃焼ガスが導入される円筒部を有するサイクロン本体と、このサイクロン本体の前記円筒部の中心に位置する円筒状の内筒を備えたサイクロンにおいて、前記サイクロン本体の前記円筒部には、内向きの内筒受け部が設けられ、前記内筒には、該内筒の周壁を貫通して溶接により取り付けられる外向きの張り出し体が円周方向に複数配置され、前記サイクロン本体の前記内筒受け部で前記内筒の前記複数の張り出し体を受けることで、該内筒が前記サイクロン本体に支持されている構成としたことを特徴としており、このサイクロンの構成を前述した従来の課題を解決するための手段としている。
In order to achieve the above-described object, the invention according to
本発明の請求項2に係るサイクロンは、前記サイクロン本体の前記内筒受け部上に、前記内筒の前記複数の張り出し体をそれぞれ摺動可能に載置させてある構成としている。
The cyclone according to
本発明の請求項3に係るサイクロンは、前記内筒の前記複数の張り出し体の各間に、前記内筒の周壁を貫通する開口が設けられている構成としている。
The cyclone according to
一方、本発明の請求項4に係る発明は、燃料をベッド材とともに流動化して燃焼させる火炉と、この火炉内での燃焼により発生した燃焼ガス中に含まれる灰及びこの灰とともに流動してきた前記ベッド材を捕集して前記火炉に戻すサイクロンを備えた循環流動層ボイラにおいて、前記サイクロンとして、請求項1〜3のいずれかに記載のサイクロンが採用されている構成としている。
On the other hand, the invention according to claim 4 of the present invention is a furnace in which fuel is fluidized and burned together with a bed material, ash contained in combustion gas generated by combustion in the furnace, and the ash that has flowed together with the ash. In the circulating fluidized bed boiler provided with the cyclone which collects the bed material and returns it to the furnace, the cyclone according to any one of
本発明に係るサイクロンにおいて、サイクロン本体内で内筒を支持するための外向きの張り出し体が、内筒の周壁を貫通して溶接により取り付けられているので、サイクロン本体における円筒部の温度が低い周壁から、高温に晒される内筒における張り出し体との溶接部分までの距離が、従来に比べて長くなり、その分だけ、溶接部分における熱応力が低減することとなる。 In the cyclone according to the present invention, since the outward projecting body for supporting the inner cylinder in the cyclone main body is attached by welding through the peripheral wall of the inner cylinder, the temperature of the cylindrical portion in the cyclone main body is low. The distance from the peripheral wall to the welded portion with the overhanging body in the inner cylinder exposed to high temperature is longer than in the conventional case, and the thermal stress in the welded portion is reduced by that amount.
また、本発明に係るサイクロンにおいて、外向きの張り出し体が内筒の円周方向に複数配置されているので、例え1個ないし数個の張り出し体における溶接部分に不具合が生じたとしても、複数あるうちの他の張り出し体における溶接部分に問題がなければ、確実に内筒を支持し得ることとなる。 Further, in the cyclone according to the present invention, since a plurality of outwardly projecting bodies are arranged in the circumferential direction of the inner cylinder, even if a defect occurs in the welded portion of one or several projecting bodies, a plurality of If there is no problem in the welded portion of the other overhanging body, the inner cylinder can be reliably supported.
さらに、本発明に係るサイクロンにおいて、サイクロン本体の内筒受け部上に、内筒の複数の張り出し体をそれぞれ摺動可能に載置させるように成せば、内筒の熱による拡縮を吸収し得ることとなる。 Furthermore, in the cyclone according to the present invention, if the plurality of projecting bodies of the inner cylinder are slidably mounted on the inner cylinder receiving portion of the cyclone main body, the expansion and contraction due to heat of the inner cylinder can be absorbed. It will be.
さらにまた、本発明に係るサイクロンにおいて、内筒の複数の張り出し体の各間に、内筒の周壁を貫通する開口を設けるように成せば、この開口を通して内筒の内外に燃焼ガスが流通することとなって、張り出し体の溶接部分における熱応力が緩和されると共に、張り出し体と内筒受け部との間に灰が溜まることが回避されることとなる。 Furthermore, in the cyclone according to the present invention, if an opening penetrating the peripheral wall of the inner cylinder is provided between each of the plurality of projecting bodies of the inner cylinder, the combustion gas flows through the opening into and out of the inner cylinder. As a result, the thermal stress at the welded portion of the overhanging body is relieved, and ash is prevented from accumulating between the overhanging body and the inner cylinder receiving portion.
一方、本発明に係る循環流動層ボイラでは、サイクロンにおける内筒の支持が常に確実に成されるので、長期にわたって安定した運転が成されることとなる。 On the other hand, in the circulating fluidized bed boiler according to the present invention, the support of the inner cylinder in the cyclone is always ensured, so that stable operation can be performed for a long time.
本発明に係るサイクロンでは、循環流動層ボイラに採用した場合において、溶接部分に対する熱応力の有無にかかわりなく、長期にわたって安定したボイラの運転を実現することが可能であるという非常に優れた効果がもたらされる。 The cyclone according to the present invention, when employed in a circulating fluidized bed boiler, has a very excellent effect that it is possible to realize stable boiler operation over a long period of time regardless of the presence or absence of thermal stress on the welded portion. Brought about.
以下、本発明に係るサイクロン及び循環流動層ボイラを図面に基づいて説明する。
図1は、本発明に係る循環流動層ボイラの一実施形態を示し、図2〜図5は、サイクロンの一実施形態を示している。
Hereinafter, a cyclone and a circulating fluidized bed boiler according to the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 shows an embodiment of a circulating fluidized bed boiler according to the present invention, and FIGS. 2 to 5 show an embodiment of a cyclone.
図1に示すように、この循環流動層ボイラ1は、火炉2と、火炉出口3を介して連続する鉛直方向に沿うサイクロン10と、このサイクロン10の下端と灰落下管4を介して連続すると共に、灰戻し管5を介して火炉2と接続する外部熱交換器6と、サイクロン10の上端と接続する図示しない過熱器及び節炭器を有する後部伝熱部7を備えている。
As shown in FIG. 1, the circulating fluidized
火炉2には、燃料、例えばゴミ固形化燃料、及び、ベッド材B、例えば砂が供給され、空気分散ノズル8から矢印のごとく吹き出す空気により燃料をベッド材Bとともに流動化して燃焼させるようになっている。
The
サイクロン10は、円筒部11及びこの円筒部11の下端に連続する円錐部12を有するサイクロン本体13と、このサイクロン本体13の中心に位置する円筒状の内筒20を備えている。円筒部11には、円周接線方向に開口するガス導入口11aが設けられており、火炉出口3がこのガス導入口11aに接続している。
The
このサイクロン10において、サイクロン本体13のガス導入口11aから導入した火炉2からの燃焼ガスは、円筒部11の周壁に沿って流れて遠心力及び重力を受けることで矢印に示すようにらせん状に降下する。この際、きめの粗い重い灰及びベッド材Bは、円筒部11及び円錐部12の各周壁に沿って落下し、一方、きめの細かい軽い灰は、サイクロン本体13の中心から周囲に広がりつつ落下する。
In this
そして、サイクロン本体13の中心に位置する内筒20は、破線の矢印に示すように、軽い灰の一部を含んだ燃焼ガスを取り込んでサイクロン10の下流側の後部伝熱部7に供給するようになっている。
And the
この場合、内筒20は、図2に示すように、その上端に環状張り出し部21を有しており、図3にも示すように、この環状張り出し部21をサイクロン本体13の円筒部11に配置した内向きの内筒受け部14に受け面15を介して載せることで、サイクロン本体13側に支持されるようになっている。
In this case, as shown in FIG. 2, the
この際、環状張り出し部21を内筒受け部14の受け面15上で摺動可能とすることで、内筒20及び環状張り出し部21の熱による拡縮を吸収するようにしている。
At this time, the
環状張り出し部21は、内筒20の筒本体22の上端に溶接により外向きに固定される上部環状フランジ21aと、この上部環状フランジ21aの下方に距離を置いて溶接により筒本体22に固定される下部環状フランジ21bと、環状フランジ21a,21b間に溶接により固定されるリブ(外向きの張り出し体)21cを具備している。
The
リブ21cには、内向きの突片21dが一体で形成されていて、この突片21dは、筒本体22に形成された挿通孔22aを貫通して先端が筒本体22の内部に露出するようになっており、この露出した突片21dの先端部分は、筒本体22に溶接により固定されるようになっている。
An inward projecting
リブ21c及び挿通孔22aは、図4にも示すように、円周方向に間隔をおいて複数配置されており、隣接するリブ21cの間には、図5にも示すように、補強板21e及び開口21fが配置されている。開口21fは、図3の矢印に示すようにして、内筒20の内外に燃焼ガスを流通させることで、環状張り出し部21における熱応力の発生を緩和するようにしていると共に、内筒受け部14と環状張り出し部21との間に灰が溜まるのを防ぐようにしている。なお、図3において、補強板21eは省略してある。
As shown in FIG. 4, a plurality of
上記したサイクロン10では、サイクロン本体13内で内筒20を支持するためのリブ21cにおける突片21dが、内筒20の筒本体22の周壁を貫通して溶接により取り付けられているので、サイクロン本体13における円筒部11の温度が低い周壁から、高温に晒される内筒20におけるリブ21cとの溶接部分までの距離が、従来に比べて長くなり、その分だけ、溶接部分における熱応力が低減することとなる。
In the
また、上記したサイクロン10において、リブ21cが内筒20の円周方向に複数配置されているうえ、これらのリブ21cの各上下端が環状フランジ21a,21bにそれぞれ溶接により固定されているので、例え1個ないし数個のリブ21cにおける突片21dの溶接部分に不具合が生じたとしても、複数あるうちの他のリブ21cの溶接部分に支障がなければ、確実に内筒20を支持し得ることとなる。
Further, in the
さらに、上記したサイクロン10において、サイクロン本体13の内筒受け部14の受け面15上に、内筒20のリブ21cを有する環状張り出し部21を摺動可能に載置させているので、内筒20及び環状張り出し部21の熱による拡縮を吸収し得ることとなる。
Further, in the above-described
さらにまた、上記したサイクロン10において、内筒20の複数のリブ21cの各間に、内筒20の筒本体22の周壁を貫通する開口21fを設けているので、この開口21fを通して内筒20の内外に燃焼ガスが流通することとなり、その結果、リブ21cにおける突片21dの溶接部分における熱応力が緩和されると共に、リブ21cを有する環状張り出し部21と内筒受け部14との間に灰が溜まることが回避されることとなる。
Furthermore, in the above-described
そして、上記したサイクロン10を有する循環流動層ボイラ1では、サイクロン10における内筒20の支持が常に確実に成されるので、長期にわたって安定した運転が成されることとなる。
And in the circulating
本発明に係るサイクロン及び循環流動層ボイラの各構成は、上記した実施形態に係るサイクロン及び循環流動層ボイラの各構成に限定されるものではなく、他の構成として、例えば、図1に示すように、灰落下管4の下端に配置されるサイクロン下部内筒30に環状張り出し部21を設けると共に灰落下管4側に内筒受け部14とを設けて、上記と同様にして灰落下管4に対して下部内筒30が支持される構成としてもよい。
The configurations of the cyclone and the circulating fluidized bed boiler according to the present invention are not limited to the configurations of the cyclone and the circulating fluidized bed boiler according to the above-described embodiment. As other configurations, for example, as shown in FIG. The cyclone lower
1 循環流動層ボイラ
2 火炉
10 サイクロン
11 円筒部
13 サイクロン本体
14 内筒受け部
20 内筒
21c リブ(外向きの張り出し体)
21f 開口
30 サイクロン下部内筒
B ベッド材
DESCRIPTION OF
Claims (4)
このサイクロン本体の前記円筒部の中心に位置する円筒状の内筒を備えたサイクロンにおいて、
前記サイクロン本体の前記円筒部には、内向きの内筒受け部が設けられ、
前記内筒には、該内筒の周壁を貫通して溶接により取り付けられる外向きの張り出し体が円周方向に複数配置され、
前記サイクロン本体の前記内筒受け部で前記内筒の前記複数の張り出し体を受けることで、該内筒が前記サイクロン本体に支持されている
ことを特徴とするサイクロン。 A cyclone body having a cylindrical portion into which combustion gas is introduced;
In the cyclone provided with a cylindrical inner cylinder located at the center of the cylindrical portion of the cyclone body,
The cylindrical portion of the cyclone main body is provided with an inward inner tube receiving portion,
In the inner cylinder, a plurality of outwardly extending bodies that are attached by welding through the peripheral wall of the inner cylinder are arranged in the circumferential direction,
The cyclone main body is supported by the cyclone main body by receiving the plurality of projecting bodies of the inner cylinder at the inner cylinder receiving portion of the cyclone main body.
請求項1に記載のサイクロン。 The cyclone according to claim 1, wherein the plurality of projecting bodies of the inner cylinder are slidably mounted on the inner cylinder receiving portion of the cyclone main body.
請求項1又は2に記載のサイクロン。 The cyclone according to claim 1 or 2, wherein an opening penetrating a peripheral wall of the inner cylinder is provided between each of the plurality of projecting bodies of the inner cylinder.
この火炉内での燃焼により発生した燃焼ガス中に含まれる灰及びこの灰とともに流動してきた前記ベッド材を捕集して前記火炉に戻すサイクロンを備えた循環流動層ボイラにおいて、
前記サイクロンとして、請求項1〜3のいずれかに記載のサイクロンが採用されている
ことを特徴とする循環流動層ボイラ。 A furnace that fluidizes and burns fuel together with the bed material;
In the circulating fluidized bed boiler provided with a cyclone that collects the ash contained in the combustion gas generated by the combustion in the furnace and the bed material flowing along with the ash and returns the bed material to the furnace,
The circulating fluidized bed boiler, wherein the cyclone according to any one of claims 1 to 3 is adopted as the cyclone.
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