JP3738917B2 - Reinforcement structure of cyclone in pressurized fluidized bed boiler - Google Patents
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Description
【0001】
【産業上の利用分野】
本発明は、加圧流動層ボイラにおけるサイクロンの補強構造に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
加圧下で石炭を流動燃焼させる加圧流動層ボイラ(Pressurised Fluidized Bed Combuster)は、ガスタービンと組み合わせたコンバインドサイクルにより40%以上の熱効率を有し、炉内脱硫率が高く、NOx の発生量が少ないなどの特徴を有することから、従来の微粉焚ボイラに代わる新型ボイラとして現在開発が進められている。
【0003】
かかる加圧流動層ボイラは、例えば図4に示すように、ボイラ本体1、サイクロン2、ベッド材貯蔵容器3などが圧力容器4内に格納された構成のものであり、外部から供給さた石炭Cをボイラ本体1内で燃焼させ、その排ガスはサイクロン2に送られ、サイクロン2で灰が除去された排ガスが外部のガスタービン(図示せず)に供給され仕事(例えば発電機の駆動)をするようになっている。また、ボイラ本体1内には、石炭灰、砂などのベッド材が下方から供給される空気Aにより流動した流動層Bが形成されており、この流動層B内には、水蒸気を発生させるための蒸発器5、過熱器6、及び再熱器7が挿入されている。流動層B内で石炭の燃焼により発生した熱により、蒸発器5内で水が蒸発して水蒸気となり、過熱器6内で水蒸気が更に加熱されて過熱蒸気となり、この過熱蒸気は外部に設けられた蒸気タービン(図示せず)で膨張し仕事をする。更に、蒸気タービンで温度が下がった蒸気は、再熱器7で再度加熱されて過熱蒸気となり、外部の蒸気タービンで再び仕事をするようになっている。
【0004】
図5は、ボイラ本体1が六角柱の形態をなす六角形加圧流動層ボイラ(以下、六角ボイラという)の全体構成図である。この図において、六角ボイラは図4と同様に、ボイラ本体1、サイクロン2、ベッド材貯蔵容器3などが圧力容器4内に格納された構成のものである。六角ボイラの中央には、ほぼ円筒形の排ガスマニホールド8が配置され、そのまわりに複数のサイクロン2が配置されている。通常サイクロン2は一次サイクロン12と二次サイクロン14からなり、外部から供給された石炭をボイラ本体1内で燃焼させた排ガスが排ガスマニホールド8から一次サイクロン12の入口ダクト12aに入り、一次サイクロン12で灰を分離された排ガスは出口ダクト12bから二次サイクロン14の入口ダクト14aに入って二次サイクロン14でさらに細かい灰を除去され、出口ダクト14bからサイクロン出口ダクト9を介して外部のガスタービン(図示せず)に排ガスが供給されるようになっている。
【0005】
図6は従来のサイクロン2の上部平面図である。なお、上述したようにサイクロン2は通常一次サイクロン12と二次サイクロン14からなるが、直径が異なる以外はその基本的な構成は同じであるため、その上部平面図は一次サイクロン12および二次サイクロン14に共通するものである。サイクロン2の上部は平板状になっており、サイクロン2の入口ダクト10は巻き貝のようにサイクロン2から偏心して設けられている。したがって、サイクロン2の上部は応力に対する許容力が低い。一方、圧力容器4内とサイクロン2の入口ダクト10内とでは、配管などにおける圧力損失から0.7〜2.0kg/cm2 の差圧が生じているため、サイクロン2の上部は外圧を受けている。さらに排ガスが約870℃の高温であるためクリープ変形を生じ易い。そこで高さ約100mm、厚さ約40mmの鉄板を補強材15として出口ダクト11から放射状に配置し、そのままサイクロン2の周面に沿わせている。そして、この補強材15の上から直接断熱材(図示せず)で覆うことによりサイクロン2を保温している。なお、入口ダクト10は略四角形の補強リング26により補強している。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上述したサイクロンの補強構造では、補強材とサイクロンの出口ダクトとの連結部に応力集中が起こり、サイクロン上面が変形してしまうという問題があった。さらに補強材の高さ方向に大きな温度差を生じるため、サイクロン上面の熱応力が高くクラックを生じ易いという問題もあった。
【0007】
本発明は、上記課題を解決するために創案されたものである。すなわち、サイクロン上面の変形およびクラックの発生を防ぎ、サイクロンを確実に補強することができる加圧流動層ボイラにおけるサイクロンの補強構造を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、加圧流動層ボイラの圧力容器内に設置され、ボイラ本体からの排ガスを入口ダクトから供給して灰を除去するとともに出口ダクトから灰を除去した排ガスを排出するサイクロンにおいて、サイクロン上面に出口ダクトを挟んで平行に設けられる補強材と、サイクロン周面から上方に立ち上がって設けられる側板と、サイクロン上面と補強材と側板とからなる空間を塞ぐ蓋体と、側板と蓋体とを覆う断熱材と、からなることを特徴とする加圧流動層ボイラにおけるサイクロンの補強構造が提供される。
【0009】
本発明の好ましい実施例によれば、上記補強材を互いに交差するように3対設け、上記側板の高さが上記補強材の高さよりも高く、上記側板がサイクロンの周面を構成する胴部を上方に延ばしたものである。また、上記補強材の間を繋ぐ副補強材を設けてもよい。
【0010】
【作用】
上記本発明の構成によれば、補強材をサイクロン上面に出口ダクトを挟んで平行に設けているため、サイクロン上面において補強材と出口ダクトとが連結されておらず、側板間を途切れることなく連結している。したがって、サイクロン上面と補強材により面圧を受けており、ある一部分に応力が集中することがないため、サイクロン上面の変形を抑制することができる。さらに、サイクロン上面と補強材と側板とからなる空間を蓋体により塞ぎ、側板と蓋体とを断熱材で覆うことにより、サイクロン上面に空気層が設けられ、この空気層における対流の作用により、補強材の高さ方向の温度差を少なくすることができる。したがって、サイクロン上面に発生する熱応力を小さくすることができ、クラックの発生を防ぐことができる。
【0011】
【実施例】
以下、本発明の好ましい実施例を図1から図3を参照して説明する。なお、各図において、従来と共通する部分には同一の符号を付して重複した説明を省略する。
【0012】
図1は本発明の加圧流動層ボイラにおけるサイクロンの上部平面図であり、図2は同サイクロンの上部側面断面図である。これらの図に示す実施例は、サイクロン2上面に出口ダクト11を挟んで互いに交差するように平行に設けられた3対(計6本)の補強材16と、サイクロン2の周面を構成する胴部を上方に延ばした側板18と、サイクロン2上面と補強材16と側板18とからなる空間を塞ぐ蓋体20と、側板18と蓋体20とを覆う断熱材22と、補強材16の間を繋ぐ副補強材24とからなるサイクロン2の補強構造である。また、入口ダクト10は従来と同様に略四角形の補強リング26により補強している。なお、図1において蓋体20および断熱材22は省略してある。
【0013】
補強材16には、従来と同様に高さ約100mm、厚さ約30mmの鉄板を使用している。上述の補強構造によれば、補強材16は側板18間を途切れることなく連結しているため、補強材16の一部に応力が集中することがない。なお、本実施例においては補強材16が3対(計6本)設けられているが、サイクロン2の大きさや使用条件などにより必要な数だけ設ければよい。
【0014】
側板18は、その補強材16の高さよりも5〜10mm程度高くなるようにすれば、蓋体20を平板状にすることができ、補強材16の上に載せるだけで落ちることがなく、固定する必要がない。また、蓋体20は補強材16の上に載せ易いようにいくつかに分割されている。なお、側板18は、サイクロン2の周面を構成する胴部を上方に延ばしたものでなく補強材16と同様な部材で構成してもよい。さらに、蓋体20は平板状でなく側板18と補強材16を覆うような形状であってもよい。
【0015】
また、側板18と入口ダクト10との境界部34においては、補強材16のうちの1本をその境界部34と重なるように設け、その補強材16を入口ダクト10の補強リング26に連結し、さらに側板18とその補強材16を連結している。
【0016】
副補強材24は、サイクロンの大きさや使用条件などにより必要な数だけ設ければよく、対になっている平行な補強材16の間に設けてもよいし、平行でない補強材16の間に設けてもよい。
【0017】
図2において、サイクロン2上面、補強材16、側板18、蓋体20および副補強材24により空気層32が形成され、断熱材22で側板18と蓋体20とを覆っている。したがって、空気層32における空気の対流の作用と断熱材22の保温効果により、補強材16、側板18および副補強材24の高さ方向の温度差を少なくすることができる。したがって、サイクロン2上面にかかる熱応力を低くすることができる。
【0018】
また、サイクロン2が一次サイクロンの場合には、出口ダクト11の上面が平板上になっているため外圧がかかり、ここも補強する必要がある。図3は一次サイクロンの出口ダクトの上部平面図である。この場合にも基本的には本実施例と同様な構造であり、出口ダクト11の周面構成する胴部を上方に延ばして側板28を構成し、その側板28間に中心を挟むように平行な補強材30を連結している。さらに副補強材を設けてもよい。
【0019】
なお、本発明は上述した実施例に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変更できることは勿論である。
【0020】
【発明の効果】
上述したように、本発明の加圧流動層ボイラにおけるサイクロンの補強構造によれば、サイクロン上面の一部に応力が集中することがない。また、サイクロン上面にかかる熱応力を低くすることができる。したがって、サイクロン上面の変形およびクラックの発生などを防ぐことができ、サイクロンを確実に補強することができるなどの優れた効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の加圧流動層ボイラにおけるサイクロンの上部平面図である。
【図2】本発明の加圧流動層ボイラにおけるサイクロンの第1図A−A上部側面断面図である。
【図3】一次サイクロンの出口ダクトの上部平面図である。
【図4】従来の加圧流動層ボイラの全体構成図である。
【図5】六角形加圧流動層ボイラの全体構成図である。
【図6】従来のサイクロンの上部平面図である。
【符号の説明】
1 ボイラ本体
2 サイクロン
3 ベット材貯蔵容器
4 圧力容器
5 蒸発器
6 加熱器
7 再熱器
8 排ガスマニホールド
9 サイクロン出口ダクト
10 入口ダクト
11 出口ダクト
12 一次サイクロン
14 二次サイクロン
15,16,30 補強材
18,28 側板
20 蓋体
22 断熱材
24 副補強材
26 補強リング
32 空気層
34 境界部[0001]
[Industrial application fields]
The present invention relates to a cyclone reinforcing structure in a pressurized fluidized bed boiler.
[0002]
[Prior art]
A pressurized fluidized bed combustor, which fluidizes and burns coal under pressure, has a thermal efficiency of 40% or more due to a combined cycle combined with a gas turbine, has a high desulfurization rate in the furnace, and generates NOx. Because of its small number of features, it is currently being developed as a new boiler that replaces the conventional fine powder fired boiler.
[0003]
For example, as shown in FIG. 4, the pressurized fluidized bed boiler has a configuration in which a
[0004]
FIG. 5 is an overall configuration diagram of a hexagonal pressurized fluidized bed boiler (hereinafter referred to as a hexagonal boiler) in which the
[0005]
FIG. 6 is a top plan view of a
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the above-described cyclone reinforcement structure, there is a problem that stress concentration occurs in the connecting portion between the reinforcing material and the cyclone outlet duct, and the upper surface of the cyclone is deformed. Furthermore, since a large temperature difference is generated in the height direction of the reinforcing material, there is a problem that the thermal stress on the upper surface of the cyclone is high and cracks are easily generated.
[0007]
The present invention has been made to solve the above-described problems. That is, an object of the present invention is to provide a cyclone reinforcement structure in a pressurized fluidized bed boiler that can prevent the deformation of the upper surface of the cyclone and the occurrence of cracks and can reliably reinforce the cyclone.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
According to the present invention, in a cyclone installed in a pressure vessel of a pressurized fluidized bed boiler, exhaust gas from a boiler body is supplied from an inlet duct to remove ash and exhaust gas from which ash has been removed from an outlet duct. Reinforcing material provided parallel to the cyclone upper surface with an outlet duct interposed therebetween, a side plate standing up from the cyclone peripheral surface, a lid for closing the space composed of the upper surface of the cyclone, the reinforcing material, and the side plate, and the side plate and the lid A cyclone reinforcing structure in a pressurized fluidized bed boiler is provided.
[0009]
According to a preferred embodiment of the present invention, three pairs of the reinforcing members are provided so as to cross each other, and the height of the side plate is higher than the height of the reinforcing member, and the side plate constitutes the circumferential surface of the cyclone. Is extended upward. Moreover, you may provide the auxiliary | assistant reinforcement material which connects between the said reinforcement materials.
[0010]
[Action]
According to the configuration of the present invention, since the reinforcing material is provided in parallel with the outlet duct on the upper surface of the cyclone, the reinforcing material and the outlet duct are not connected on the upper surface of the cyclone, and the side plates are connected without interruption. is doing. Therefore, since the surface pressure is received by the cyclone upper surface and the reinforcing material and stress is not concentrated on a certain part, deformation of the cyclone upper surface can be suppressed. Furthermore, the space consisting of the upper surface of the cyclone, the reinforcing material and the side plate is closed with a lid, and the side plate and the lid are covered with a heat insulating material, whereby an air layer is provided on the upper surface of the cyclone, and due to the effect of convection in this air layer, The temperature difference in the height direction of the reinforcing material can be reduced. Therefore, the thermal stress generated on the upper surface of the cyclone can be reduced, and the occurrence of cracks can be prevented.
[0011]
【Example】
Hereinafter, a preferred embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. In each figure, the same reference numerals are given to the same parts as in the prior art, and a duplicate description is omitted.
[0012]
FIG. 1 is a top plan view of a cyclone in a pressurized fluidized bed boiler of the present invention, and FIG. 2 is a top side sectional view of the cyclone. The embodiment shown in these drawings constitutes a circumferential surface of the
[0013]
As the reinforcing
[0014]
If the
[0015]
Further, at the
[0016]
The
[0017]
In FIG. 2, an
[0018]
Moreover, when the
[0019]
Of course, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the scope of the present invention.
[0020]
【The invention's effect】
As described above, according to the cyclone reinforcing structure in the pressurized fluidized bed boiler of the present invention, stress does not concentrate on a part of the upper surface of the cyclone. Further, the thermal stress applied to the upper surface of the cyclone can be reduced. Therefore, deformation of the upper surface of the cyclone and generation of cracks can be prevented, and the cyclone can be reliably reinforced and has excellent effects.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a top plan view of a cyclone in a pressurized fluidized bed boiler according to the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional side view of the upper part of FIG. 1 AA of the cyclone in the pressurized fluidized bed boiler of the present invention.
FIG. 3 is a top plan view of the outlet duct of the primary cyclone.
FIG. 4 is an overall configuration diagram of a conventional pressurized fluidized bed boiler.
FIG. 5 is an overall configuration diagram of a hexagonal pressurized fluidized bed boiler.
FIG. 6 is a top plan view of a conventional cyclone.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
Claims (5)
サイクロン上面に出口ダクトを挟んで平行に設けられる補強材と、サイクロン周面から上方に立ち上がって設けられる複数列の側板と、サイクロン上面と補強材と側板とからなる空間を塞ぐ蓋体と、側板と蓋体とを覆う断熱材と、からなることを特徴とする加圧流動層ボイラにおけるサイクロンの補強構造。In a cyclone installed in a pressure vessel of a pressurized fluidized bed boiler, exhaust gas from the boiler body is supplied from an inlet duct to remove ash and exhaust gas from which ash is removed from an outlet duct,
Reinforcing material provided in parallel with the cyclone upper surface across the outlet duct, multiple rows of side plates standing up from the cyclone peripheral surface, a lid for closing the space composed of the upper surface of the cyclone, the reinforcing material, and the side plate, and the side plate And a heat insulating material that covers the lid, and a cyclone reinforcing structure in a pressurized fluidized bed boiler.
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JP13500595A JP3738917B2 (en) | 1995-06-01 | 1995-06-01 | Reinforcement structure of cyclone in pressurized fluidized bed boiler |
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JPH08323243A JPH08323243A (en) | 1996-12-10 |
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