JP6125959B2 - 耐摩耗板 - Google Patents

Description

本発明は、導入口を通じて導入された固形物を燃焼する燃焼室を備えた燃焼炉の耐摩耗板に関する。

従来、搬送手段によって搬送された固形物を燃焼室内に導入して、導入された固形物を燃焼する燃焼炉がある。以下の特許文献１に記載のガス化炉（燃焼炉）は、ガス化炉に接続された搬送手段としてスクリューフィーダを用いて、ごみ（固形物）を燃焼室内に供給している。

また、バイオマス燃料として建築廃材（固形物）などを燃焼室に導入して、導入された建築廃材を燃焼する燃焼炉がある。このような燃焼炉では、燃焼室を形成する炉壁が内側から耐火物によって覆われている。搬送手段によって搬送された固形物は、燃焼室に形成された導入口を通じて燃焼室内に導入されて処理される。燃焼炉の炉壁は、耐火物によって覆われて摩耗環境から保護されている。

特開２００２−３３３１１６号公報

ここで、搬送手段によって搬送された固形物は、導入口を通じて燃焼室内に導入され、導入口を通過する際に、導入口の内面の耐火物に当たり、耐火物を摩耗させていた。固形物中に、他の物よりも堅い物が混入していると、耐火物の摩耗を進行させることになる。耐火物が摩耗し、炉壁を構成するチューブが露出し損傷するおそれがある。そのため、燃焼炉の運転を停止して耐火物の状態を確認するために内部点検を行ったり、点検結果によっては摩耗した耐火物を補修したりする必要があった。

そこで、固形物を導入するための導入口の内面の耐火物の摩耗を防止して、信頼性の向上を図ることが可能な耐摩耗板を提供することを目的とする。

本発明は、燃焼室に導入される固形物が通過する導入口に設けられる耐摩耗板であって、固形物を斜め下方に搬送する搬送手段における燃焼室側の先端部と、導入口における燃焼室側の端部との間で、導入口の下側内周面の耐火物を覆っている。

燃焼室に導入される固形物は搬送手段によって搬送されて、導入口を通じて燃焼室内に導入される。導入口の下側内周面には、耐摩耗板が施工されて、導入口の下側内周面の耐火物は耐摩耗板によって覆われている。このため、搬送手段によって搬送された固形物は耐摩耗板に当たって耐火物が保護されるので、導入口の下側内周面の耐火物の摩耗が防止される。

ここで、搬送手段のケーシングの先端部は、導入口に挿入され、耐摩耗板は、ケーシングの先端部に固定され、固形物の流れの下流側へ延びている構成が挙げられる。この構成の耐摩耗板は、搬送手段のケーシングの先端部に固定され、固形物の流れの下流側へ延びているので、耐摩耗板を耐火物や炉壁などに固定する必要がない。燃焼室内の熱により耐摩耗板の温度が上昇して耐摩耗板が伸びても、耐摩耗板を固定するためのアンカーなどによって耐摩耗板の伸びが拘束されず、耐摩耗板に割れが生じるおそれがない。耐摩耗板が熱によって延びても、搬送手段のケーシングの先端部から固形物の流れ方向の下流側に伸びるだけである。

本発明によれば、固形物を導入するための導入口の内面の耐火物の摩耗を防止して、信頼性の向上を図ることが可能な耐摩耗板を提供することができる。

本発明の実施形態に係る燃焼炉の要部を示す概略断面構成図である。 図１中の導入口の縦断面図である。 図１中の導入口の下側内周部の横断面図である。 導入口の下側内周面に施工された耐摩耗板を燃焼室側から示す斜視図である。

以下、本発明による耐摩耗板の好適な実施形態について図面を参照しながら説明する。

図１は、本発明の実施形態に係る燃焼炉の要部を示す概略断面構成図である。燃焼炉１は、例えば発電所に用いられる循環流動床ボイラ１００の流動床燃焼炉に適用されるものである。

図１に示すように、循環流動床ボイラ１００は、上下端を閉じた矩形筒状の燃焼炉（火炉）１を有し、その下部は、下方に行くに従って幅方向（図１の左右方向）に狭まり矩形筒が小さくなる形状とされている。この燃焼炉１は、炉壁２内が燃焼室３とされている。燃焼室３は、炉壁２によって囲まれた領域に形成されている。燃焼炉１は、この燃焼室３に、完全燃焼を促す目的で例えば珪砂等の流動材を予め収容し、燃焼室３の底部に設けた複数の開口４から当該燃焼室３に燃焼空気を導入すると共に外部から燃焼室３の下部に例えばバイオマス燃料（固形物）を導入し、これらを流動させながら流動床を形成しバイオマス燃料を燃焼するものである。バイオマス燃料として、建築廃材を使用することができる。建築廃材には、例えば木材の小片（チップ）が含まれていると共に、建具など金属が異物として混入している。

循環流動床ボイラ１００では、燃焼炉１の上部のガス出口にサイクロンが接続されている。このサイクロンは、燃焼室３での燃焼反応により生じた燃焼ガス（排ガス）、及び燃焼ガスに随伴される灰や流動材等の粒子を導入し、当該粒子を燃焼ガスから固気分離する。サイクロンの下部と燃焼炉１の下部とは接続され、サイクロンで固気分離した分離粒子は燃焼炉１内の流動床に戻される。分離粒子が分離された排ガスは、排ガス処理設備に供給される。

燃焼炉１の炉壁２は、炉壁周方向（図の左右方向）に並設し上下方向に延びる炉壁チューブ（水管）同士を平板状のフィンで連結した所謂メンブレンパネルで構成されている。炉壁２は、燃焼室３の内側から耐火物６によって覆われている。燃焼室３で発生した熱は、炉壁チューブに伝達され、炉壁チューブ内を流れる水を加熱する。加熱により生じたスチームは、発電用タービンに供給されて発電に利用される。

耐火物６は、耐火性及び耐熱性を有するものであり、不定形耐火物で成形され炉壁２を覆う耐火ライニングである。耐火物６の厚さは、例えば８０ｍｍである。不定形耐火物としては、アルミナセメントなどが配合されたキャスタブル耐火物を適用することができる。

燃焼炉１の下部には、燃焼室３内にバイオマス燃料を導入するための導入口７が形成されている。導入口７には、バイオマス燃料を搬送するスクリューコンベヤ（搬送手段）８が接続されている。導入口７は、燃焼炉１の側面に配置され、導入口７の近傍において、炉壁チューブは、導入口７を避けるように湾曲して配置されている。導入口７の中心線方向から見た場合に、導入口７の上方に配置された炉壁チューブは、導入口７の左右何れかに湾曲して導入口７の側方を通り、上下方向において導入口７を通り過ぎたあとで再び湾曲して、導入口７の下方に配置される。

図２は、図１中の導入口の縦断面図である。導入口７は、耐火物６に形成された貫通孔であり、燃焼室３の内部とスクリューコンベヤ８とを連通している。導入口７は、燃焼室３の外部から内部へ斜め下方に延びている。また、導入口７の中心線と直交する断面形状は、円形となっている。なお、導入口７の断面形状は、矩形でもよく、その他の形状でもよい。

ここで、燃焼炉１は、導入口７の下側内周面７ａの耐火物６を覆う耐摩耗板１４を備えている。耐摩耗板１４は、導入口７の内周面に沿うように湾曲している（図３及び図４参照）。耐摩耗板１４は、導入口７の中心線方向に所定の長さを有し、スクリューコンベヤ８のケーシング１０の先端から前方へ張り出すように配置されている。なお、耐摩耗板１４は、導入口７の下側内周面７ａを覆うように配置されていればよく、内周面に沿って湾曲していないものでもよい。

耐摩耗板１４は、幅方向（導入口７の周方向）の両端部に接続された保持部材１５と共に筒状に形成されている。耐摩耗板１４及び保持部材１５は、周方向の端部同士が例えば溶接によって接合されて筒状に形成されている。耐摩耗板１４は、周方向において導入口７の下側部分の１／３程度に配置され、保持部材１５は残りの２／３程度を占めている。図２に示されるように、保持部材１５は、耐摩耗板１４の端部から離れるにつれて、バイオマス燃料の流れ方向に沿う長さが短くなっている。これは、導入口７の燃焼室３側の端部７ｂの位置に対応している。使用状態において、保持部材１５の先端は、燃焼室３内に張り出していないことが好ましい。燃焼室３の下部では流動材がバブリングしているので、保持部材１５が燃焼室３に張り出すと、流動材が保持部材１５に当たって減耗するおそれがある。

耐摩耗板１４は、例えばクラッド鋼板であり、クラッド鋼板としてイングプレート（商品名）を用いることができる。耐摩耗板１４は、母材と、母材の表面を覆う耐摩耗材とを有する。母材は軟鋼板であり、耐摩耗材は耐摩耗性を有する合金（超耐摩耗合金）である。母材の厚さは、例えば９ｍｍであり、耐摩耗材の厚さは、例えば６ｍｍである。

次に、このように構成された燃焼炉１の作用について説明する。
バイオマス燃料は、スクリューコンベヤ８によって搬送されて、導入口７内を通り燃焼室３内に供給される。導入口７内には耐摩耗板１４が施工され、耐摩耗板１４は、スクリューコンベヤ８の先端部８ａから前方に張り出すと共に、導入口７の下側内周面７ａに沿って配置されているので、スクリューコンベヤ８の先端部８ａから排出されたバイオマス燃料は、耐摩耗板１４に当たり耐摩耗板１４の裏面側の耐火物６に当たらない。これにより、導入口７の下側内周面７ａの耐火物６の摩耗を防止することができる。その結果、耐火物６の損傷を防止することができ、燃焼炉１の点検周期の延長及び修繕費の抑制を図ることができる。

ここで、スクリューコンベヤ８の先端部８ａは、導入口７内に挿入され、耐摩耗板１４は、ケーシング１０の先端部に固定されているので、耐摩耗板１４を耐火物６や炉壁２に固定する必要がない。そのため、燃焼室３内の熱により耐摩耗板１４が伸びても、アンカーなどによって耐摩耗板１４の伸びが拘束されず、耐摩耗板１４に割れが生じるおそれがない。耐摩耗板１４は、熱によって前方に伸び、燃焼室３側の端部７ｂに接近する位置まで配置されることになる。

また、耐摩耗板１４は、保持部材１５と共に筒状に形成されて、ケーシング１０の外管１０ｂの全周に溶接されているので、この接合部において応力集中部をなくして、割れの発生を防止することができる。

燃焼炉１では、導入口７内に耐摩耗板１４が施工されているので、バイオマス燃料に建具などの金属異物が混入していても、導入口７の下側内周面７ａが保護されて耐火物６の損傷が抑制される。これにより、信頼性の向上された燃焼炉１を実現することができる。

本発明は、前述した実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、下記のような種々の変形が可能である。

例えば、上記実施形態においては、燃焼対象を熱を発生させる固形物の燃料としているが、例えば廃タイヤがごみ等の焼却目的の廃棄物（固形物）であっても良く、要は、燃料や廃棄物を始めとした燃焼するための原料であればよい。また、このように、燃料に代えて廃タイヤやごみ等の廃棄物を原料として燃焼する場合には、上記スクリューコンベヤ８が燃料に代えて廃棄物を導入口７を通して炉内に供給することになる。

また、上記実施形態では、固形物を燃焼室３内に搬送するための搬送手段として、スクリューコンベヤ８を使用しているが、搬送手段は、スクリューコンベヤ８に限定されず、導入口７に連通されたシュート（筒体）などでもよく、その他の搬送手段でもよい。

また、上記実施形態では、導入口７は、燃焼炉１の側部に設けられているが、導入口７は、燃焼炉の底部に形成されているものでもよく、天井部に形成されているものでもよい。また、上記実施形態では、導入口７は、燃焼室３側へ斜め下方に傾斜しているが、水平方向に貫通するものでもよく、斜め上方に傾斜するものでもよい。また、導入口７は、その中心線が直線的に配置されるものでもよく、湾曲するものでもよい。

また、耐摩耗板１４は、導入口７の下側内周面７ａのみを覆うように配置されているものでもよく、例えば、全周に配置されているものでもよい。

また、上記実施形態では、耐摩耗板１４として、クラッド鋼板を用いているが、耐摩耗板１４は、母材上に耐摩耗材が溶射されているものでもよく、その他の方法により、母材上に耐摩耗材が配置されているものでもよい。また、耐摩耗板１４と耐火物６との間に隙間が形成されていないものでもよい。

１００…循環流動床ボイラ、１…燃焼炉、３…燃焼室、６…耐火物、７…導入口、７ａ…下側内周面、８…スクリューコンベヤ（搬送手段）、８ａ…先端部、１０…ケーシング、１４…耐摩耗板、１５…保持部材。

Claims (2)

1. 燃焼室に導入される固形物が通過する導入口に設けられる耐摩耗板であって、
   前記固形物を斜め下方に搬送する搬送手段における前記燃焼室側の先端部と、前記導入口における前記燃焼室側の端部との間で、前記導入口の下側内周面の耐火物を覆っていることを特徴とする耐摩耗板。
2. 前記搬送手段のケーシングの前記先端部は、前記導入口に挿入され、
   前記ケーシングの前記先端部に固定され、前記固形物の流れの下流側へ延びていることを特徴とする請求項１に記載の耐摩耗板。

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