JP3094697B2 - 六角形加圧流動層ボイラの炉壁構造 - Google Patents
六角形加圧流動層ボイラの炉壁構造Info
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Description
ラの炉壁構造に関するものである。
る加圧流動層ボイラの一例を示すものであり、該加圧流
動層ボイラは、圧力容器1内に、炉壁管をフィンによっ
て連結してなる炉壁2で構成された平面的に見て矩形の
流動層容器33を配置し、該流動層容器33内に、上下
方向へ所要の間隔でジグザグ状に水平配置された伝熱管
3を支持管8に支持せしめてなる蒸発器30、過熱器3
1及び再熱器32によって構成されるパネル4を多数並
設してなる構成を有しており、前記流動層容器33内に
は、所要量のベッド材35が装入されて流動層52が形
成されるようになっている。
は管路36により給水ポンプ37に、下流側端部は管路
38、気水分離器39、管路40を介して過熱器31の
上流側端部に接続され、又、過熱器31の下流側端部は
管路41により蒸気タービン設備42の高圧タービン4
3の蒸気入口に接続され、又、再熱器32の蒸気流通方
向上流側端部は管路44により蒸気タービン設備42の
高圧タービン43の蒸気出口に、下流側端部は管路45
により蒸気タービン設備42の低圧タービン46の蒸気
入口に接続されており、更に、前記低圧タービン46の
蒸気出口は管路47により復水器48を介して前記給水
ポンプ37に接続されている。
コンプレッサ49により大気50を圧縮した圧縮空気を
圧縮空気供給ダクト51から圧力容器1へ供給し、流動
層容器33内にベッド材35の流動層52を形成させた
状態で、流動層52へ石炭等の燃料53を供給して流動
層52内で燃焼させる。
は、流動状態のベッド材35に伝達され、更に、ベッド
材35が蒸発器30、過熱器31、再熱器32に接触す
ることによって、前記熱エネルギーが蒸発器30、過熱
器31、再熱器32に伝達される。
るボイラ水は前記熱エネルギーによって蒸気化し、その
蒸気は気水分離器39において水分を分離除去された
後、過熱器31により過熱蒸気となり、該過熱蒸気は蒸
気タービン設備42の高圧タービン43に流入して該高
圧タービン43を駆動する。
再熱器32へ流入し、該再熱器32によって再熱された
蒸気は低圧タービン46に流入して、該低圧タービン4
6を駆動し、更に低圧タービン46を駆動した後の蒸気
は、復水器48によってボイラ水に戻されて、給水ポン
プ37により再び蒸発器30へ供給される。
前記給水ポンプ37からの水が供給され、炉壁2自体も
伝熱面として機能するようになっているが、図18にお
いては省略してある。
蒸気により駆動され、蒸気タービン設備42に接続され
た蒸気タービン発電機54によって発電が行われる。
燃料53の燃焼ガスは、排ガスダクト5を介してサイク
ロン55へ導かれ、該サイクロン55により煤塵が分離
除去された後、ダクト56によりガスタービン57に供
給され、該ガスタービン57に接続されたガスタービン
発電機58によって発電が行われ、又、同時に、ガスタ
ービン57によって前記コンプレッサ49が駆動され
る。
ある。
望が高まってきており、図17に示される如く、圧力容
器1内に、炉壁管をフィンによって連結してなる炉壁2
で構成された平面的に見て略正六角形の流動層容器33
を配置し、該流動層容器33の炉壁2によって囲まれる
内部空間6の平面的に見て略菱形に三等分割された空間
6a,6b,6c内に夫々、伝熱管3を上下方向に延び
る支持管(図示せず)に支持せしめてなる蒸発器30、
過熱器31及び再熱器32によって構成されたパネル4
群を前記圧力容器1の周方向へ互いに120゜の角度を
なして配置する、いわゆる六角形加圧流動層ボイラの開
発が進められており、前述の如き六角形加圧流動層ボイ
ラは、流動層容器33を平面的に見て矩形に形成した加
圧流動層ボイラに比べ、圧力容器1の径を同じにし且つ
流動層容器33の高さを同じにした場合には伝熱面積を
大きくとれ、又、伝熱面積を六角形加圧流動層ボイラと
矩形の加圧流動層ボイラで同じにした場合には六角形加
圧流動層ボイラの方が圧力容器1の径を小さくできるた
め、ボイラ負荷変動時の圧力容器1内空気の圧力流量応
答特性が向上するといった長所を有している。
如き六角形加圧流動層ボイラでは、流動層容器33を平
面的に見て六角形に形成することから、炉壁2の構造が
複雑化し、流動層容器33を製造する上で炉壁2の精度
の確保が難しく、且つ炉壁2内部を流れる流体(水や蒸
気)の流動の安定性の確保も容易ではなく、実際の製造
面において困難な点が多くなるといった問題を有してい
た。
を製造する上で炉壁の精度の確保並びに炉壁内部を流れ
る流体の流動安定性の確保を容易化し得、六角形加圧流
動層ボイラの実用化に貢献し得る六角形加圧流動層ボイ
ラの炉壁構造を提供しようとするものである。
に、炉壁管をフィンによって連結してなる天井炉壁部と
底炉壁部と側炉壁部とから形成された平面的に見て略正
六角形の流動層容器を配置し、又、上下方向へ所要の間
隔でジグザグ状に水平配置された伝熱管を、支持管に支
持せしめてなる蒸発器、過熱器及び再熱器によってパネ
ルを構成し、該パネルを多数並設してパネルブロックを
構成し、前記流動層容器の内部空間を平面的に見て略菱
形となるよう仮想的に三等分割した空間内に夫々、前記
パネルブロックを、前記菱形の一辺と平行な水平流れ方
向に隣接するよう二組ずつ配置すると共に、互いに隣接
する前記三等分割した略菱形の空間内のパネルブロック
を前記圧力容器の周方向へ互いに120゜の角度をなす
よう配置した六角形加圧流動層ボイラの炉壁構造であっ
て、多数並設した炉壁管を同一面内において所要角度で
屈曲せしめ且つ該炉壁管間をフィンで接合して炉壁を形
成し、前記炉壁管の屈曲線部分において炉壁を所要角度
で折り曲げることにより、流動層容器の垂直方向に延び
る矩形の側炉壁セグメントと、該側炉壁セグメントから
一体に延びる略菱形の天井炉壁セグメントとを形成し、
該略菱形の天井炉壁セグメントを三つ組み合わせて略正
六角形の天井炉壁部を構成し、該略正六角形の天井炉壁
部の外周縁部以外の部分を略水平な平坦部とすると共
に、前記天井炉壁部の外周縁部に、反中心側へ向け所要
の傾斜角度で下り勾配となる傾斜部を形成し、前記天井
炉壁部を構成する各天井炉壁セグメントの略中央部に夫
々、炉壁管の間のフィンの一部を切除して該炉壁管を上
下方向に複数段に重なるように且つ天井炉壁部における
流体の流れ方向に向って前記炉壁管に下降する部分が形
成されないように迂回せしめてなる排ガスダクト接続用
の開口部を形成したことを特徴とするものである。
多数並設した炉壁管を同一面内において所要角度で屈曲
せしめ且つ該炉壁管間をフィンで接合して炉壁を形成
し、前記炉壁管の屈曲線部分において炉壁を所要角度で
折り曲げることにより、流動層容器の垂直方向に延びる
矩形の側炉壁セグメントと、該側炉壁セグメントから一
体に延びる略菱形の天井炉壁セグメントとを形成し、該
略菱形の天井炉壁セグメントを三つ組み合わせて略正六
角形の天井炉壁部を構成するようにしたので、三次元的
に屈曲せしめた炉壁管を多数並設した後に該炉壁管の間
をフィンで接合しようとした場合に比べ、フィンのねじ
れ等を意識する必要がなくなって、曲げ加工時の誤差が
小さくなり、炉壁からなる流動層容器の製造が容易に行
えるようになる。
外の部分を略水平な平坦部とすると共に、前記天井炉壁
部の外周縁部に、反中心側へ向け所要の傾斜角度で下り
勾配となる傾斜部を形成し、前記天井炉壁部を構成する
各天井炉壁セグメントの略中央部に夫々、炉壁管の間の
フィンの一部を切除して該炉壁管を上下方向に複数段に
重なるように且つ天井炉壁部における流体の流れ方向に
向って前記炉壁管に下降する部分が形成されないように
迂回せしめてなる排ガスダクト接続用の開口部を形成す
るようにしたので、該開口部を形成するにあたって、単
に炉壁管を平面的に曲げて前記開口部を迂回形成する場
合に比べ、管曲げを必要とする炉壁管の数を少なくする
ことができると共に、側炉壁部における炉壁管内を流れ
る間に加熱されつつ上昇してくる前記流体の流れが天井
炉壁部において阻害されて停滞したりすることもなくな
る。
明する。
力容器1内に、炉壁管73をフィン74によって連結し
てなる天井炉壁部2aと底炉壁部2bと側炉壁部2cと
から形成された平面的に見て略正六角形の流動層容器3
3を配置し、該流動層容器33の炉壁2によって囲まれ
る内部空間6を平面的に見て略菱形の空間6a,6b,
6cに仮想的に三等分割する。前記流動層容器33は、
図6及び図8に示すように、底炉壁部2bに供給された
水を一旦集めて六角形の一辺をなす側炉壁部2cへ導く
第一底部ヘッダ62と、該第一底部ヘッダ62から側炉
壁部2cへ導かれた流体(水及び蒸気)を集める上縁部
ヘッダ63と、該上縁部ヘッダ63に集められた前記流
体を下降せしめる第一下降管64と、該第一下降管64
を下降した前記流体を前記六角形の一辺をなす側炉壁部
2cの一方の側に隣接する側炉壁部2cへ導く第二底部
ヘッダ65と、該第二底部ヘッダ65から側炉壁部2c
へ導かれ該側炉壁部2cから天井炉壁部2aを流れる前
記流体を集める上部ヘッダ66と、該上部ヘッダ66に
集められた前記流体を下降せしめる第二下降管67と、
該第二下降管67を下降した前記流体を蒸発器30へ導
く第一蒸発器入口ヘッダ68及び第二蒸発器入口ヘッダ
69とを備えている。
隔でジグザグ状に水平配置された伝熱管3を、支持部が
略垂直配置され且つ最上方の伝熱管3の上部で山形に合
流せしめた支持管8にブラケット70(図3参照)を介
して支持せしめてなる蒸発器30、過熱器31及び再熱
器32によってパネル4を構成し、該パネル4を図3及
び図4に示す如く複数(図の例では二枚)並設して、そ
の隣り合うパネル4の前記支持管8の頂部を一本の支持
管8に合流させることにより、一組のパネルユニット9
を形成し、該パネルユニット9を図4に示す如く多数並
設してパネルブロック60を構成し、前記三等分割した
略菱形の空間6a,6b,6c内に夫々、図7に示す如
く、前記パネルブロック60を、前記菱形の一辺と平行
な水平流れ方向7a,7b,7cに隣接するよう二組ず
つ配置すると共に、互いに隣接する前記三等分割した略
菱形の空間6a,6b,6c内のパネルブロック60を
前記圧力容器1の周方向へ互いに120゜の角度をなす
よう配置し、前記パネルユニット9における合流させた
一本の支持管8を夫々、図1及び図5に示す如く、前記
流動層容器33の天井炉壁部2aを貫通させ且つ該天井
炉壁部2aの上側に配置した支持梁10に掛け渡す如く
設けた吊り部材11に吊り下げ、前記三等分割した略菱
形の空間6a,6b,6c上の天井炉壁部2aに形成し
た後述する開口部78に夫々、排ガスダクト12a,1
2b,12cを支持梁10及び吊り部材11間に位置す
るよう接続する。
層容器33の天井炉壁部2aにおける六角形の頂点近傍
に位置するよう圧力容器1の内壁から図示していない垂
直ロッドを介して吊り下げられた六本の基材61に対
し、三本の梁材10’を、前記六角形の三辺上方に位置
するよう掛け渡して設けると共に、前記三本の梁材1
0’に、前記流動層容器33の中心部から前記圧力容器
1の周方向へ互いに120゜の角度をなして六角形の頂
点側へ放射状に延びる三又梁10”を、前記三等分割し
た略菱形の空間6a,6b,6cの境界部上方に位置す
るよう掛け渡して設けることにより構成してあり、前記
吊り部材11は前記梁材10’と三又梁10”との間に
掛け渡す如く設けられ、又、前記流動層容器33は、そ
の六角形の頂点部分において前記支持梁10の梁材1
0’から吊り下げられている。
は、その上方において一本の排ガスダクト12にまとめ
られている。
30、過熱器31及び再熱器32を構成する伝熱管3及
び支持管8が接続される各種ヘッダ、59はベッド材貯
蔵容器、71は圧力容器1の頂部に設けられた開閉可能
なフランジ部、72は排ガスダクト12の頂部に設けら
れた開閉可能なフランジ部である。
側炉壁部2cのうち三面の側炉壁部2cは、前記第二底
部ヘッダ65から供給される前記流体を天井炉壁部2a
へ導くようにしてあるため、前記三面の側炉壁部2cと
それに対応する天井炉壁部2aは一体的に形成する必要
があり、本実施例においては、図9、図10及び図11
に示す如く、多数並設した炉壁管73を同一面内におい
て所要角度βで屈曲せしめ且つ該炉壁管73間をフィン
74で接合して炉壁2を形成し、前記炉壁管73の屈曲
線L部分において炉壁2を図12に示す如く所要角度γ
で折り曲げることにより、流動層容器33の垂直方向に
延びる矩形の側炉壁セグメント2c’と、該側炉壁セグ
メント2c’から一体に延びる略菱形の天井炉壁セグメ
ント2a’とを形成し、該略菱形の天井炉壁セグメント
2a’を図6に示すように三つ組み合わせて略正六角形
の天井炉壁部2aを構成し、該略正六角形の天井炉壁部
2aの外周縁部以外の部分を略水平な平坦部75とする
と共に、前記天井炉壁部2aの外周縁部に、反中心側へ
向け所要の傾斜角度αで下り勾配となる傾斜部76を形
成し、前記天井炉壁部2aを構成する各天井炉壁セグメ
ント2a’の略中央部に夫々、図13及び図14に示す
如く、炉壁管73の間のフィン74の一部を切除して該
炉壁管73を上下方向に複数段に重なるように且つ天井
炉壁部2aにおける流体(水及び蒸気)の流れ方向77
に向って前記炉壁管73に下降する部分が形成されない
ように迂回せしめてなる排ガスダクト12a,12b,
12c接続用の開口部78を形成する。
73を迂回せしめてなる開口部78には、図14及び図
15に示す如く、開口部78を覆い且つ前記排ガスダク
ト12a,12b,12cを接続するためのノズル部7
9を有するカバーケーシング80を取り付けてある。
尚、前記カバーケーシング80の内面には、図示してい
ない耐火材を貼り付けてある。
気)の流れは、基本的には図18に示す従来の加圧流動
層ボイラの場合と同様であるが、図8を用いて以下に概
略を説明する。尚、図8には、流動層容器33を三等分
割した一つのブロック(空間6aの部分)のみを図示し
てあるが、残りの二つのブロック(空間6b,6cの部
分)については全く同様であるため、省略してある。流
動層容器33の底炉壁部2bへ供給された水は、第一底
部ヘッダ62に上縁部ヘッダ63から第一下降管64を
経て第二底部ヘッダ65へ導かれ、該第二底部ヘッダ6
5から前記側炉壁部2cの隣に位置する側炉壁部2cに
沿って上昇し、該側炉壁部2cから天井炉壁部2aを流
れて上部ヘッダ66へ集められ、該上部ヘッダ66から
第二下降管67を経て第一蒸発器入口ヘッダ68と第二
蒸発器入口ヘッダ69へ導かれる。前記第一蒸発器入口
ヘッダ68へ導かれた前記流体は、流動層容器33内に
配置された蒸発器30へ供給されて流動層の熱エネルギ
ーによって蒸気化し、その蒸気は気水分離器39におい
て水分を分離除去された後、過熱器31により過熱蒸気
となり、該過熱蒸気は高圧タービン43に流入して該高
圧タービン43を駆動し、該高圧タービン43を駆動し
た後の蒸気は、再熱器32へ流入し、該再熱器32によ
って再熱された蒸気は低圧タービン46に流入して、該
低圧タービン46を駆動し、更に低圧タービン46を駆
動した後の蒸気は、復水器48によってボイラ水に戻さ
れて、再び前記流動層容器33の底炉壁部2bへ供給さ
れる。尚、前記第二蒸発器入口ヘッダ69へ導かれた前
記流体は、隣の空間(この場合は空間6b)内に配置さ
れた蒸発器30へ供給される。
料の燃焼ガスは、図1及び図5に示す排ガスダクト12
a,12b,12cから排ガスダクト12を介してサイ
クロン55,55’へ導かれ、図18に示す従来の加圧
流動層ボイラの場合と同様に、前記サイクロン55,5
5’により煤塵が分離除去された後、ガスタービンに供
給され、該ガスタービンに接続されたガスタービン発電
機によって発電が行われる。
場合、図9、図10及び図11に示す如く、多数並設し
た炉壁管73を同一面内において所要角度βで屈曲せし
め且つ該炉壁管73間をフィン74で接合して炉壁2を
形成し、前記炉壁管73の屈曲線L部分において炉壁2
を図12に示す如く所要角度γで折り曲げることによ
り、流動層容器33の垂直方向に延びる矩形の側炉壁セ
グメント2c’と、該側炉壁セグメント2c’から一体
に延びる略菱形の天井炉壁セグメント2a’とを形成
し、該略菱形の天井炉壁セグメント2a’を図6に示す
ように三つ組み合わせて略正六角形の天井炉壁部2aを
構成するようにしたので、三次元的に屈曲せしめた炉壁
管73を多数並設した後に該炉壁管73の間をフィン7
4で接合しようとした場合に比べ、フィン74のねじれ
等を意識する必要がなくなって、曲げ加工時の誤差が小
さくなり、炉壁2からなる流動層容器33の製造が容易
に行えるようになる。
部以外の部分を略水平な平坦部75とすると共に、前記
天井炉壁部2aの外周縁部に、反中心側へ向け所要の傾
斜角度αで下り勾配となる傾斜部76を形成し、前記天
井炉壁部2aを構成する各天井炉壁セグメント2a’の
略中央部に夫々、図13及び図14に示す如く、炉壁管
73の間のフィン74の一部を切除して該炉壁管73を
上下方向に複数段に重なるように且つ天井炉壁部2aに
おける流体(水及び蒸気)の流れ方向77に向って前記
炉壁管73に下降する部分が形成されないように迂回せ
しめてなる排ガスダクト12a,12b,12c接続用
の開口部78を形成するようにしたので、該開口部78
を形成するにあたって、単に炉壁管73を平面的に曲げ
て前記開口部78を迂回形成する場合(図16参照)に
比べ、管曲げを必要とする炉壁管73の数を少なくする
ことができると共に、側炉壁部2cにおける炉壁管73
内を流れる間に加熱されつつ上昇してくる前記流体の流
れが天井炉壁部2aにおいて阻害されて停滞したりする
ことなく、安定して上部ヘッダ66へ導かれる。
炉壁2の精度の確保並びに炉壁2内部を流れる流体の流
動安定性の確保を容易化することが可能となり、六角形
加圧流動層ボイラの実用化に貢献することができる。
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。
圧流動層ボイラの炉壁構造によれば、流動層容器を製造
する上で炉壁の精度の確保並びに炉壁内部を流れる流体
の流動安定性の確保を容易化し得、六角形加圧流動層ボ
イラの実用化に貢献し得るという優れた効果を奏し得
る。
側断面図である。
つのパネルユニットを表わす側断面図である。
である。
(水及び蒸気)の流れの概略を表わす概念図である。
イラの天井炉壁部と側炉壁部を展開した状態を表わす平
面図である。
ボイラの天井炉壁部と側炉壁部の製造過程を表わす平面
図であり、図9のX部拡大詳細図である。
態を表わす側断面図である。
図である。
成する場合を表わす概略平面図である。
ボイラの概要を表わす平断面図である。
Claims (1)
- 【請求項1】 圧力容器内に、炉壁管をフィンによって
連結してなる天井炉壁部と底炉壁部と側炉壁部とから形
成された平面的に見て略正六角形の流動層容器を配置
し、又、上下方向へ所要の間隔でジグザグ状に水平配置
された伝熱管を、支持管に支持せしめてなる蒸発器、過
熱器及び再熱器によってパネルを構成し、該パネルを多
数並設してパネルブロックを構成し、前記流動層容器の
内部空間を平面的に見て略菱形となるよう仮想的に三等
分割した空間内に夫々、前記パネルブロックを、前記菱
形の一辺と平行な水平流れ方向に隣接するよう二組ずつ
配置すると共に、互いに隣接する前記三等分割した略菱
形の空間内のパネルブロックを前記圧力容器の周方向へ
互いに120゜の角度をなすよう配置した六角形加圧流
動層ボイラの炉壁構造であって、多数並設した炉壁管を
同一面内において所要角度で屈曲せしめ且つ該炉壁管間
をフィンで接合して炉壁を形成し、前記炉壁管の屈曲線
部分において炉壁を所要角度で折り曲げることにより、
流動層容器の垂直方向に延びる矩形の側炉壁セグメント
と、該側炉壁セグメントから一体に延びる略菱形の天井
炉壁セグメントとを形成し、該略菱形の天井炉壁セグメ
ントを三つ組み合わせて略正六角形の天井炉壁部を構成
し、該略正六角形の天井炉壁部の外周縁部以外の部分を
略水平な平坦部とすると共に、前記天井炉壁部の外周縁
部に、反中心側へ向け所要の傾斜角度で下り勾配となる
傾斜部を形成し、前記天井炉壁部を構成する各天井炉壁
セグメントの略中央部に夫々、炉壁管の間のフィンの一
部を切除して該炉壁管を上下方向に複数段に重なるよう
に且つ天井炉壁部における流体の流れ方向に向って前記
炉壁管に下降する部分が形成されないように迂回せしめ
てなる排ガスダクト接続用の開口部を形成したことを特
徴とする六角形加圧流動層ボイラの炉壁構造。
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