JP6712872B2 - Furnace bottom evaporation pipe, boiler having the same, furnace bottom protection method and furnace bottom repair method - Google Patents
Furnace bottom evaporation pipe, boiler having the same, furnace bottom protection method and furnace bottom repair method Download PDFInfo
- Publication number
- JP6712872B2 JP6712872B2 JP2016035972A JP2016035972A JP6712872B2 JP 6712872 B2 JP6712872 B2 JP 6712872B2 JP 2016035972 A JP2016035972 A JP 2016035972A JP 2016035972 A JP2016035972 A JP 2016035972A JP 6712872 B2 JP6712872 B2 JP 6712872B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- heat transfer
- furnace bottom
- transfer tube
- furnace
- evaporation pipe
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Landscapes
- Gasification And Melting Of Waste (AREA)
- Muffle Furnaces And Rotary Kilns (AREA)
Description
本発明は、炉底蒸発管、これを有するボイラ、炉底保護方法及び炉底改修方法に関する。 The present invention relates to a bottom evaporation tube, a boiler having the same, a bottom protection method, and a bottom repair method.
ボイラは、中空形状をなして鉛直方向に設置される火炉を有し、この火炉壁に複数の燃焼バーナが周方向に沿って配設されている。火炉の壁面は、冷却用の蒸気や給水が通過する蒸発管と、蒸発管の間を閉塞するフィンで形成され壁面が過熱されない構成となっている。火炉の壁面のうち、炉壁の底面となる炉底も冷却用の蒸気や給水が通過する炉底蒸発管と、蒸発管の間を閉塞するフィンで形成され壁面が過熱されない構成となっている。 The boiler has a furnace that has a hollow shape and is installed in the vertical direction, and a plurality of combustion burners are arranged on the furnace wall along the circumferential direction. The wall surface of the furnace is formed by an evaporation pipe through which cooling steam and feed water pass, and fins that close the space between the evaporation pipes, so that the wall surface is not overheated. Of the wall surfaces of the furnace, the bottom of the furnace wall, which is the bottom of the furnace wall, is also composed of a furnace bottom evaporation pipe through which cooling steam and feed water pass, and fins that close the space between the evaporation pipes so that the wall surface does not overheat. ..
ここで、石炭焚きボイラなどでは火炉で燃料としての微粉炭を燃焼することから、燃焼ガス中の石炭灰などが凝集して、いわゆるクリンカ(灰の塊)が発生して火炉の側壁に付着、固化して成長する。ボイラの炉底には、炉壁に付着して大きくなったクリンカが落下する場合がある。炉底は、クリンカが落下して炉底蒸発管に衝突すると炉底蒸発管に傷が生じ、補修が必要となる可能性がある。これに対して、特許文献1には、炉壁水管(炉底蒸発管)の炉内側外表面に補強部を設ける構造が記載されている。補強部は、突起形状となるフィン形状または肉厚部とすることが記載されている。特許文献2には、冷却管(炉底蒸発管)の上方側にクリンカを粉砕するフィンを配置する構造が記載されている。
Here, in a coal-fired boiler or the like, since pulverized coal as a fuel is burned in a furnace, coal ash and the like in the combustion gas aggregate, so-called clinker (lump of ash) is generated, and adheres to the side wall of the furnace. It solidifies and grows. A clinker, which has grown to become large on the furnace wall, may fall on the bottom of the boiler. When the clinker falls and collides with the furnace bottom evaporation pipe, the furnace bottom evaporation pipe may be damaged and may need to be repaired. On the other hand,
特許文献1、特許文献2に記載の構造では、鉛直方向上側から落下するクリンカに対する強度が不十分であり、炉壁水管に損傷が生じる可能性がある。具体的には、特許文献1に記載の構造では、クリンカが衝突し易いと推定される鉛直方向において最も上側となる面の肉厚が、円筒の厚みとおなじである。このため、クリンカ衝突に対する強度を確保できない可能性があり、また上回面の形状も更に凸となる部分が無いのでクリンカを粉砕して衝突力を低減する効果があまり得られない。特許文献2に記載の構造は、クリンカを粉砕するフィンが一部のみに設けられた形状であるため、フィンが設けられていない位置にクリンカが落下すると、冷却管に損傷が生じる可能性がある。
In the structures described in
本発明は上述した課題を解決するものであり、特にクリンカが鉛直上方から落下しても炉底の蒸発管への損傷を抑制することができる炉底蒸発管、これを有するボイラ、炉底保護方法及び炉底改修方法を提供することを目的とする。 The present invention is to solve the above-mentioned problems, and in particular, even if a clinker falls from vertically above, it is possible to suppress damage to the evaporation pipe of the furnace bottom, a bottom evaporation tube having the same, and a bottom protection. It is intended to provide a method and a hearth bottom repair method.
上記の目的を達成するために炉底蒸発管は、ボイラの炉底の少なくとも一部に、フィンを介して相互に連結して閉塞する複数の炉底蒸発管であって、円筒形状の伝熱管部と、前記伝熱管部の前記ボイラの炉内側の表面に設けられた被覆部と、を含み、前記被覆部のうち、前記伝熱管部に対して鉛直上方向に設けられた前記被覆部の外周径は、少なくとも前記伝熱管部の外周径よりも小さいことを特徴とする。 In order to achieve the above object, the furnace bottom evaporation pipe is a plurality of furnace bottom evaporation pipes that are connected to each other via fins to close at least a part of the furnace bottom of the boiler, and are cylindrical heat transfer tubes. Part, and a coating portion provided on the surface of the heat transfer tube portion on the furnace inner side of the boiler, of the coating portion, of the coating portion provided vertically above the heat transfer tube portion. The outer diameter is at least smaller than the outer diameter of the heat transfer tube portion.
炉底蒸発管は、被覆部を設け、被覆部のうち、前記伝熱管部に対して鉛直上方向に設けられた前記被覆部の外周径を少なくとも前記伝熱管部の外周径よりも小さい形状とすることで、炉底に向けて落下したクリンカを被覆部で粉砕しやすくすることができる。また、落下したクリンカが接触する可能性がある領域に被覆部を設けることで、落下するクリンカが接触する可能性がある位置の炉底蒸発管の肉厚を厚くすることができる。これにより、クリンカを粉砕することで落下するクリンカの衝突力を減少させることができ、かつ肉厚を厚くすることで強度も高くすることができる。以上より、クリンカが落下しても炉底の損傷を抑制することができる。 The furnace bottom evaporation pipe is provided with a coating portion, and in the coating portion, the outer peripheral diameter of the coating portion provided vertically above the heat transfer tube portion is at least smaller than the outer peripheral diameter of the heat transfer tube portion. By doing so, the clinker that has dropped toward the furnace bottom can be easily crushed by the covering portion. Further, by providing the coating portion in the area where the falling clinker may come into contact, the wall thickness of the furnace bottom evaporation pipe at the position where the falling clinker may come into contact can be increased. As a result, it is possible to reduce the collision force of the clinker that falls by crushing the clinker, and increase the strength by increasing the wall thickness. From the above, damage to the furnace bottom can be suppressed even if the clinker falls.
ここで、前記伝熱管部の長手方向軸に直交する断面において、前記伝熱管部の中心を支点として、前記被覆部の外周面と前記伝熱管部の外周面が交わる端面と、水平面とのなす角が50°以下であることが好ましい。被覆部を上記範囲で配置することで、クリンカが接触する可能性がある位置を被覆部でより確実に覆うことができる。これにより、クリンカが落下する位置に被覆部をより確実に配置することができ、被覆部でクリンカを粉砕することができ、かつ強度を高くすることができる。 Here, in a cross section orthogonal to the longitudinal axis of the heat transfer tube section, with the center of the heat transfer tube section as a fulcrum, an outer peripheral surface of the covering section and an end surface where the outer peripheral surface of the heat transfer tube section intersects, and a horizontal plane is formed. The angle is preferably 50° or less. By arranging the covering portion in the above range, it is possible to more surely cover the position where the clinker may come into contact with the covering portion. As a result, the covering portion can be more surely arranged at the position where the clinker falls, the clinker can be crushed by the covering portion, and the strength can be increased.
また、前記伝熱管部の長手方向軸に直交する断面において、前記伝熱管部の中心を支点として、前記被覆部の鉛直方向最も上側の位置と、前記伝熱管部の鉛直方向の上端とのなす角が10°以下であることが好ましい。被覆部の鉛直方向最も上側の位置、つまり、突出している先端を伝熱管の鉛直方向の上端に対して10°以下の位置に配置することで、落下してくるクリンカをより粉砕しやすくすることができる。 Further, in a cross section orthogonal to the longitudinal axis of the heat transfer tube portion, with the center of the heat transfer tube portion as a fulcrum, the uppermost position in the vertical direction of the covering portion and the upper end in the vertical direction of the heat transfer tube portion are formed. The angle is preferably 10° or less. To make it easier to crush the falling clinker by arranging the uppermost position in the vertical direction of the covering part, that is, arranging the protruding tip at a position of 10° or less with respect to the vertical upper end of the heat transfer tube. You can
また、前記被覆部は、前記伝熱管部の長手方向軸に直交する断面において、外表面が円弧状であることが好ましい。被覆部を円弧状とすることで、製造を簡単にすることができる。 Further, it is preferable that the outer surface of the coating portion has an arc shape in a cross section orthogonal to the longitudinal axis of the heat transfer tube portion. By forming the covering portion into an arc shape, manufacturing can be simplified.
また、前記被覆部は、前記伝熱管部の長手方向軸に直交する断面において、外表面の少なくとも一部が直線で構成され、直線と直線の交点が角部となる頂点を有することが好ましい。頂点を有する形状とすることで、断面が曲線の場合よりもクリンカを粉砕する力である破壊力を高くすることができ、クリンカを破砕し易くなり、炉底蒸発管70bの損傷を抑制できる。
In addition, it is preferable that at least a part of the outer surface of the covering portion is formed by a straight line in a cross section orthogonal to the longitudinal axis of the heat transfer tube portion, and the covering portion has a vertex at which an intersection of the straight line and a straight line is a corner portion. With the shape having the apex, the destructive force that is the force for crushing the clinker can be made higher than that in the case where the cross section has a curved line, the clinker can be easily crushed, and damage to the furnace
また、前記被覆部は、前記伝熱管部の長手方向軸に直交する断面において、前記頂点を複数有することが好ましい。頂点を複数設けることで、頂点が1つの場合よりもクリンカを粉砕する力である破壊力を高くすることができ、クリンカを破砕し易くなり、炉底蒸発管70bの損傷を抑制できる。
In addition, it is preferable that the covering section has a plurality of vertices in a cross section orthogonal to a longitudinal axis of the heat transfer tube section. By providing a plurality of vertices, the destructive force, which is a force for crushing the clinker, can be made higher than that in the case where there is one apex, the clinker can be easily crushed, and damage to the furnace
また、前記被覆部は、前記伝熱管部の長手方向軸に直交する断面において、前記頂点の間に凹部が形成されることが好ましい。凹凸形状とすることで、頂点をより鋭角な形状にすることができ、クリンカを粉砕する力である破壊力を高くすることができ、クリンカを破砕し易くなり、炉底蒸発管70bの損傷を抑制できる。
In addition, it is preferable that a recess be formed between the apexes of the coating section in a cross section orthogonal to a longitudinal axis of the heat transfer tube section. By forming the uneven shape, the apex can be formed into a more acute shape, the destructive force that is the force for crushing the clinker can be increased, the clinker can be easily crushed, and damage to the furnace
また、前記被覆部は、前記伝熱管部の長手方向軸に直交する断面において、径をrとし、前記伝熱管の径をRとし、水平と端部とのなす角をθ1とした場合、0.3≦r/R≦0.9かつ、20°≦θ≦50を満たすことが好ましい。クリンカの破壊力を向上できるので粉砕しやすくすることができるとともに、肉厚が増加して強度を向上することができ、かつ、クリンカが衝突する可能性がある位置を被覆部102で広い範囲で覆うことができる。
Further, in the cross section orthogonal to the longitudinal axis of the heat transfer tube section, the covering section has a diameter r, a diameter R of the heat transfer tube, and an angle θ1 between the horizontal and the end is 0, It is preferable that 0.3≦r/R≦0.9 and 20°≦θ≦50 are satisfied. Since the destructive force of the clinker can be improved, the crusher can be easily crushed, the wall thickness can be increased to improve the strength, and the position where the clinker may collide with the
上記の目的を達成するために炉底蒸発管は、ボイラの炉底の少なくとも一部に、フィンを介して相互に連結して閉塞する複数の炉底蒸発管であって、円筒形状の伝熱管部と、前記伝熱管部の前記ボイラの炉内に設けられた肉厚が厚い被覆部と、を含み、前記被覆部の一方向側の外周径は、伝熱管部の外周径よりも径が小さく、前記伝熱管部の軸に直交する断面において、径をrとし、前記伝熱管の径をRとし、水平と端部とのなす角をθ1とした場合、0.3≦r/R≦0.9かつ、20°≦θ≦50を満たすことを特徴とする。 In order to achieve the above object, the furnace bottom evaporation pipe is a plurality of furnace bottom evaporation pipes that are connected to each other via fins to close at least a part of the furnace bottom of the boiler, and are cylindrical heat transfer tubes. Part, including a thick coating portion provided in the furnace of the boiler of the heat transfer tube portion, the outer diameter of the one direction side of the coating portion, the outer diameter of the heat transfer tube portion is larger than the outer diameter. In a cross section that is small and is orthogonal to the axis of the heat transfer tube, where r is the diameter, R is the diameter of the heat transfer tube, and θ1 is the angle between the horizontal and the end, 0.3≦r/R≦ It is characterized by satisfying 0.9 and 20°≦θ≦50.
炉底蒸発管は、上記形状の被覆部を、伝熱管部の前記ボイラの炉内に露出している部分に設けることで、炉底の伝熱管部の鉛直方向上側の領域に被覆部を設けることができる。これにより、炉底に向けて落下したクリンカを被覆部で粉砕しやすくすることができる。また、落下したクリンカが接触する可能性がある領域に被覆部を設けることで、落下するクリンカが接触する可能性がある位置の炉底蒸発管の肉厚を厚くすることができる。これにより、クリンカを粉砕することで落下するクリンカの衝突力を減少させることができ、かつ肉厚を厚くすることで強度も高くすることができる。以上より、クリンカが落下しても炉底の損傷を抑制することができる。また、被覆部を上記範囲とすることで、クリンカの破壊力を向上できるので粉砕しやすくすることができるとともに、肉厚が増加して強度を向上することができ、かつ、クリンカが衝突する可能性がある位置を被覆部102で広い範囲で覆うことができる。
In the furnace bottom evaporation pipe, the coating portion having the above-described shape is provided in a portion of the heat transfer tube portion exposed in the furnace of the boiler, so that the coating portion is provided in a region vertically above the heat transfer tube portion in the furnace bottom. be able to. Accordingly, the clinker that has dropped toward the furnace bottom can be easily crushed by the covering portion. Further, by providing the coating portion in the area where the falling clinker may come into contact, the wall thickness of the furnace bottom evaporation pipe at the position where the falling clinker may come into contact can be increased. As a result, it is possible to reduce the collision force of the clinker that falls by crushing the clinker, and increase the strength by increasing the wall thickness. From the above, damage to the furnace bottom can be suppressed even if the clinker falls. Further, by setting the covering portion in the above range, the destructive force of the clinker can be improved, so that the clinker can be easily crushed, the wall thickness can be increased to improve the strength, and the clinker can collide. The covering
上記の目的を達成するために、ボイラは、上記のいずれかに記載の複数の複数の炉底蒸発管と、火炉に挿入され、燃料を噴射するバーナと、を有し、前記炉底蒸発管は、前記バーナよりも鉛直方向下側に配置されていることを特徴とする。 In order to achieve the above object, a boiler has a plurality of furnace bottom evaporation pipes according to any of the above, and a burner that is inserted into a furnace and injects fuel, the furnace bottom evaporation pipes. Is arranged vertically below the burner.
被覆部を有する炉底蒸発管をバーナよりも鉛直方向下側に配置することで、バーナが配置され温度が高くなる領域に被覆部が配置されることを抑制できる。バーナが配置され、クリンカが落下する恐れが低い領域に炉底蒸発管を配置しないことで、必要な位置に炉底蒸発管を配置することができる。 By arranging the furnace bottom evaporation pipe having the coating portion vertically below the burner, it is possible to prevent the coating portion from being disposed in a region where the burner is disposed and the temperature becomes high. Since the burner is arranged and the furnace bottom evaporation pipe is not arranged in the area where the clinker is unlikely to drop, the furnace bottom evaporation pipe can be arranged at a necessary position.
また、前記炉底蒸発管の一方の端部に接続された円筒の第1蒸発管と、前記炉底蒸発管の他方の端部に接続された円筒の第2蒸発管と、をさらに有することが好ましい。これにより、必要な位置に炉底蒸発管を配置することができ、不要な位置は、従来の円筒形形状の蒸発管を配置することができる。従来の円筒形形状の蒸発管を用いることで、不要な位置は、厚さが位置によって異なる炉底蒸発管とは異なり、円筒形状の蒸発管を用いることができるため、設置時に向きの制約がないより簡単な構造の蒸発管を用いることができる。 Further, a cylindrical first evaporation pipe connected to one end of the furnace bottom evaporation pipe and a cylindrical second evaporation pipe connected to the other end of the furnace bottom evaporation pipe are further provided. Is preferred. As a result, the furnace bottom evaporation pipe can be arranged at a required position, and the conventional cylindrical evaporation pipe can be arranged at an unnecessary position. By using the conventional cylindrical evaporation tube, the unnecessary position is different from the bottom evaporation tube whose thickness varies depending on the position, and since the cylindrical evaporation tube can be used, there is no restriction on the orientation at the time of installation. It is possible to use an evaporation tube having a simpler structure.
また、前記複数の炉底蒸発管は、水平方向に隣接することが好ましい。これにより、製造を簡単にすることができ、かつ、被覆部を伝熱管の鉛直方向上側に配置した構造にしやすくできる。 Further, it is preferable that the plurality of furnace bottom evaporation pipes are adjacent to each other in the horizontal direction. As a result, manufacturing can be simplified, and a structure in which the coating portion is arranged on the upper side in the vertical direction of the heat transfer tube can be facilitated.
上記の目的を達成するために、ボイラの火炉の底面の少なくとも一部を保護する炉底保護方法であって、伝熱管部と前記伝熱管部の前記ボイラの炉内側の表面に配置された被覆部を有する炉底蒸発管を、前記被覆部のうち、前記伝熱管部に対して鉛直上方向に設けられた前記被覆部の外周径が少なくとも前記伝熱管部の外周径よりも小さい位置で配置し、前記被覆部で、炉壁から落下したクリンカによる損傷を抑制することを特徴とする。 In order to achieve the above object, there is provided a furnace bottom protection method for protecting at least a part of a bottom surface of a furnace of a boiler, wherein a heat transfer tube portion and a coating disposed on a surface inside the furnace of the boiler of the heat transfer tube portion. A furnace bottom evaporation pipe having a portion is arranged at a position of the coating portion where the outer peripheral diameter of the coating portion provided vertically above the heat transfer tube portion is at least smaller than the outer circumferential diameter of the heat transfer tube portion. However, it is characterized in that the covering portion suppresses damage due to a clinker that has dropped from the furnace wall.
炉底蒸発管の被覆部で落下したクリンカを被覆部で粉砕することで、クリンカを粉砕することで落下するクリンカの衝突力を減少させることができ、かつ、被覆部を設けることで肉厚を厚くすることで強度も高くすることができる。以上より、クリンカが落下しても炉底の損傷を抑制することができる。 By crushing the clinker that has fallen in the coating portion of the furnace bottom evaporation pipe with the coating portion, the collision force of the clinker that falls by crushing the clinker can be reduced, and the wall thickness can be reduced by providing the coating portion. The strength can be increased by increasing the thickness. From the above, damage to the furnace bottom can be suppressed even if the clinker falls.
上記の目的を達成するために、ボイラの火炉の底面を補修する炉底改修方法であって、改修する領域の炉底蒸発管を除去するステップと、円筒形状の伝熱管部と、前記伝熱管部の前記ボイラの炉内側の表面に設けられた被覆部と、を含み、前記被覆部のうち、前記伝熱管部に対して鉛直上方向に設けられた前記被覆部の外周径は、少なくとも前記伝熱管部の外周径よりも小さい炉底蒸発管を配置するステップと、を有することを特徴とする。 In order to achieve the above object, a method for repairing a bottom of a furnace of a boiler is a method for repairing a bottom of a furnace, a step of removing a bottom evaporation pipe in a region to be repaired, a cylindrical heat transfer tube portion, and the heat transfer tube. Part of the coating portion provided on the surface of the boiler inside the furnace, the outer diameter of the coating portion, which is provided vertically above the heat transfer tube portion, of the coating portion is at least the above. Arranging a furnace bottom evaporation pipe smaller than the outer diameter of the heat transfer pipe portion.
炉底蒸発管に被覆部を設け、被覆部のうち、鉛直方向上側の面が前記ボイラの炉内に露出し、かつ、鉛直方向に対して傾斜した部分に配置されている部分を鉛直方向上側に向けることで、炉底に向けて落下したクリンカを被覆部で粉砕しやすくすることができる。また、落下したクリンカが接触する可能性がある領域に被覆部を設けることで、落下するクリンカが接触する可能性がある位置の炉底蒸発管の肉厚を厚くすることができる。これにより、クリンカを粉砕することで落下するクリンカの衝突力を減少させることができ、かつ肉厚を厚くすることで強度も高くすることができる。以上より、クリンカが落下しても炉底の損傷を抑制することができる。 The furnace bottom evaporation pipe is provided with a covering portion, and the portion of the covering portion whose upper side in the vertical direction is exposed in the furnace of the boiler and which is arranged in a portion inclined with respect to the vertical direction is in the upper side in the vertical direction. The clinker that has dropped toward the furnace bottom can be easily crushed by the coating portion by directing the clinker toward the furnace. Further, by providing the coating portion in the area where the falling clinker may come into contact, the wall thickness of the furnace bottom evaporation pipe at the position where the falling clinker may come into contact can be increased. As a result, it is possible to reduce the collision force of the clinker that falls by crushing the clinker, and increase the strength by increasing the wall thickness. From the above, damage to the furnace bottom can be suppressed even if the clinker falls.
本発明によれば、鉛直方向上側に突出し、かつ伝熱管の表面を覆う被覆部を伝熱管の肉厚として設けることで、落下したクリンカを被覆部で粉砕し易くすることや肉厚を増加して強度を向上することで、クリンカが落下しても炉底の伝熱管の損傷を抑制することができる。 According to the present invention, by providing the coating portion projecting upward in the vertical direction and covering the surface of the heat transfer tube as the wall thickness of the heat transfer tube, it is easy to crush the clinker that has dropped and the wall thickness is increased. As a result, the damage to the heat transfer tube on the furnace bottom can be suppressed even if the clinker falls.
以下に添付図面を参照して、本発明に係る好適な実施形態を詳細に説明する。なお、この実施形態により本発明が限定されるものではなく、また、実施形態が複数ある場合には、各実施形態を組み合わせて構成するものも含むものである。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. It should be noted that the present invention is not limited to this embodiment, and when there are a plurality of embodiments, the present invention also includes those configured by combining the embodiments.
図1は、本実施形態の石炭焚きボイラを表す概略構成図である。 FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a coal-fired boiler of the present embodiment.
本実施形態のボイラは、固体燃料を燃焼させるものとして、石炭を粉砕した微粉炭を微粉燃料(固体燃料)として用い、この微粉炭を燃焼バーナにより燃焼させ、この燃焼により発生した熱を給水や蒸気と熱交換して過熱蒸気を生成することが可能な石炭焚きボイラである。 The boiler of the present embodiment uses pulverized coal obtained by pulverizing coal as pulverized fuel (solid fuel) for burning solid fuel, burns the pulverized coal with a combustion burner, and supplies heat generated by this combustion to water supply or It is a coal-fired boiler that can exchange heat with steam to generate superheated steam.
本実施形態において、図1に示すように、石炭焚きボイラ(ボイラ)10は、火炉11と燃焼装置12と煙道13を有している。火炉11は、四角筒の中空形状をなして鉛直方向に沿って設置されている。火炉11は、壁面が、蒸発管(伝熱管)と蒸発管を接続するフィンとで構成され、給水や蒸気と熱交換することにより火炉壁の温度上昇を抑制している。具体的には、火炉11の側壁面には、複数の蒸発管が例えば鉛直方向に沿って配置され、水平方向に並んで配置されている。フィンは、蒸発管と蒸発管との間を閉塞している。火炉11は、炉底に傾斜面が設けられており、傾斜面が底面となる。この点については、後述する。
In the present embodiment, as shown in FIG. 1, a coal-fired boiler (boiler) 10 has a
燃焼装置12は、この火炉11を構成する火炉壁の鉛直下部側に設けられている。本実施形態では、この燃焼装置12は、火炉壁に装着された複数の燃焼バーナ(例えば21,22,23,24,25)を有している。例えば、この燃焼バーナ(バーナ)21,22,23,24,25は、火炉11の周方向に沿って均等間隔で複数配設されている。但し、火炉の形状や一つの段における燃焼バーナの数、段数はこの実施形態に限定されるものではない。
The
この各燃焼バーナ21,22,23,24,25は、微粉炭供給管26,27,28,29,30を介して粉砕機(微粉炭機/ミル)31,32,33,34,35に連結されている。石炭が図示しない搬送系統で搬送されて、この粉砕機31,32,33,34,35に投入されると、ここで所定の微粉の大きさに粉砕され、搬送用空気により微粉炭供給管26,27,28,29,30から燃焼バーナ21,22,23,24,25に粉砕された石炭(微粉炭)を供給することができる。
The
また、火炉11は、各燃焼バーナ21,22,23,24,25の装着位置に風箱36が設けられており、この風箱36に空気ダクト37の一端部が連結されており、この空気ダクト37は、他端部に送風機38が装着されている。
Further, in the
また、火炉11の鉛直方向上方には煙道13が連結されており、この煙道13に蒸気を生成するための複数の熱交換器(41,42,43,44,45,46,47)が配置されている。そのため、燃焼バーナが火炉11内に燃料と空気との混合気を噴射することで火炎が形成され、燃焼ガスを生成されて煙道13に流れる。そして、燃焼ガスにより火炉壁および複数の熱交換器(41〜47)を流れる給水や蒸気を加熱して過熱蒸気が生成され、生成された過熱蒸気を供給して図示しない蒸気タービンを回転駆動させ、蒸気タービンの回転軸に連結した図示しない発電機を回転駆動して発電を行うことが出来る。また、この煙道13は、排ガス通路48が連結され、送風機38から空気ダクト37へ送気する空気と排ガス通路48を送気する排ガスとの間で熱交換を行うエアヒータ49、燃焼ガスの浄化を行うための脱硝装置50、煤塵処理装置51、誘引送風機52などが設けられ、下流端部に煙突53が設けられている。
In addition, a
以下、図1に加え、図2から図10を用いて、本実施形態の火炉11の底面の構造について説明する。図2は、炉底蒸発管を模式的に示す斜視図である。図3は、炉底蒸発管の断面図である。図4及び図5は、炉底蒸発管の被覆部サイズによる影響の例を示す図である。図6から図9は、それぞれ炉底蒸発管の他の例の断面図である。図10は、炉底蒸発管の設置方法の一例を示すフローチャートである。
The structure of the bottom surface of the
火炉11は、図1に示すように、鉛直面60と、鉛直面60の下側に設けられた傾斜面62と、傾斜面62の鉛直方向下側に配置された水平面64と、湾曲面66、68と、を有する。鉛直面60と傾斜面62とは、湾曲面66で接続され、傾斜面62と水平面64とは、湾曲面68とで接続されている。火炉11は、鉛直方向に沿った断面において、鉛直面60、傾斜面62、水平面64が各々直線形状であり、湾曲面66、68が曲線形状である。火炉11は、傾斜面62が鉛直方向下側に向かうにしたがって火炉11の内部の幅(紙面では左右方向)が狭くなる向きに傾斜している。水平部64は、傾斜面62の鉛直方向下側の端部と接続され、火炉11の内部の幅が広がる方向に伸びている。火炉11は、傾斜面62が、火炉11の炉底となり、火炉11の内部の壁面などに付着し、付着した位置から落下したクリンカがあった場合には、衝突し易い部分となる。また、傾斜面62は、傾斜面62と水平面とが成す傾斜角をクリンカの安息角(45°)以上とし、落下したクリンカが傾斜面62上に堆積することを防止する。
As shown in FIG. 1, the
火炉11は、図1及び図2に示すように、鉛直面60、湾曲面66、傾斜面62、湾曲面68、水平面64、蒸発管が配置され、各部に配置された蒸発管が接続されている。火炉11は、鉛直面60の一部と、湾曲面66、傾斜面62、湾曲面68、及び水平面64の伝熱管が利用される全域の少なくとも一部に、炉底蒸発管70が配置されている。火炉11は、鉛直面60の炉底蒸発管70が配置されていない領域に第1蒸発管72が配置され、水平面64の炉底蒸発管70が配置されていない領域に第2蒸発管74が配置されている。炉底蒸発管70は、一方の端部が第1蒸発管72と接続され、他方の端部が第2蒸発管74と接続されている。また、本実施形態では、火炉11は、第1蒸発管72の長手方向が鉛直方向に延び、炉底蒸発管70、第1蒸発管72、第2蒸発管74は、水平方向に並んで配置され、炉底蒸発管70は鉛直面60と湾曲面66と傾斜面62に設置され、隣接する蒸発管の間がフィン76で閉塞されている。第1蒸発管72、第2蒸発管74は、肉厚が一定の従来からある円筒形状であり、内部に蒸気または給水が流れる。図2に示すように、傾斜面62での炉底蒸発管70は、炉底蒸発管70の断面において鉛直上側に肉厚が厚い部分(後述の被覆部102)を設けて配置してある。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
次に、炉底蒸発管70について説明する。炉底蒸発管70は、図3に示すように、炉底蒸発管70の断面において内径が円形で、一方向側(Z方向、紙面の上側)の肉厚が厚い部分を設けてあり、伝熱管部100と、被覆部102と、補強部104と、を有し、Z方向の中心を通る線を対称軸として、線対称の形状である。伝熱管部100は、肉厚が一定の円筒形状であり、内部に蒸気または給水が流れる。一例として、炉底蒸発管70は、炉底となる傾斜面62に配置されている部分のZ方向が、鉛直方向上側としてもよい。この場合、傾斜面62は、鉛直方向上側の面がボイラの炉内に露出し、かつ、鉛直方向に対して傾斜した部分に配置されている部分となる。炉底蒸発管70は、鉛直面60に配置されている部分のZ方向が水平方向となる。
Next, the furnace
被覆部102は、伝熱管部100のZ方向の外表面側に突出して、肉厚が厚くなるように設けられている。被覆部102は、伝熱管部100のZ方向最も離間する側の端部を含む領域に配置されている。被覆部102は、伝熱管部100の軸方向に直交する断面において、外表面が円弧状となる曲面である。被覆部102は、伝熱管部100のZ方向頂点側の端部と重なる位置が最も厚肉な部分であり、Z方向最も離間する側に突出した位置となる。炉底蒸発管70の外表面は、被覆部102の被覆部のZ方向頂点部の半径rが伝熱管部100の伝熱管半径Rよりも小さい。被覆部102は、伝熱管部100のボイラ10の炉内側の表面で、かつ、伝熱管部100に対して鉛直上方向に設けられた被覆部102の外周径が、少なくとも伝熱管部100の外周径よりも小さい形状となる。
The
補強部104は、被覆部102の端部を含む領域の被覆部102と伝熱管部100の外表面の間に凹溝部分が生じないように肉厚が厚くすることで設けられている。補強部104は、被覆部102と伝熱管部100と外表面が滑らかに連続して接続している。炉底蒸発管70は、補強部104により、被覆部102が設けられている面、つまり火炉11の内部に露出する面が、屈折点がない曲面となる。
The reinforcing
炉底蒸発管70を有するボイラ10は、火炉11の内壁面に凝集して付着・成長したクリンカ(灰の塊)が、温度差などが起因した熱伸び差で内壁面から剥がれた場合、火炉11内を鉛直下側へ落下し、炉底蒸発管70が配置されている炉底に到達し、衝突する。傾斜面62など炉底に設置した炉底蒸発管70は、鉛直上側に肉厚が最も厚い被覆部102を設けて配置されている。炉底蒸発管70は、鉛直方向上側の面がボイラ10の炉内に露出し、かつ、鉛直方向に対して傾斜した部分に配置されている部分の被覆部102が、鉛直上側に設けられている。詳しくは、炉底蒸発管70の外表面側に突出し肉厚が厚い被覆部102のZ方向最も離間する側が、鉛直上側になるように配置されている。このため、クリンカが落下すると、被覆部102が設けられている面がクリンカと衝突する。被覆部102のZ方向頂点部の半径は、伝熱管部100よりも径が小さい曲面であるため、伝熱管部100よりも凸な形状となり、また、最も突出している部分が鉛直方向上側の端部に設けられている。クリンカを破砕する力は、大まかにはクリンカの落下質量に略比例し、クリンカとの衝突面積に略反比例することから、被覆部102のZ方向頂点部の半径が小さな凸形状であるほど、クリンカを破砕し易くする。クリンカが破砕されれば、クリンカの落下時に保有していたエネルギの一部が破砕することに変換されるので、クリンカの落下による衝突力は低減し、衝突による炉底蒸発管70への損傷は著しく軽減される。
The
本実施形態では、傾斜面62に設置された炉底蒸発管70は、被覆部102が設けられている部分がクリンカと最初に衝突することで、被覆部102でクリンカを粉砕し易くすることができ、クリンカの衝突力を弱めることができる。また、炉底蒸発管70は、被覆部102が母材100を覆うことで、クリンカと衝突する部分が伝熱管部100よりも肉厚にすることができる。これにより、クリンカと衝突する部分の強度を高くすることができ、炉底蒸発管70の損傷を抑制することができる。
In the present embodiment, in the furnace
このように、炉底蒸発管70は、伝熱管部100のZ方向の端部を含む領域に、伝熱管部100よりも径が小さい被覆部102を設けて、Z方向を鉛直方向上側にして火炉11の底面(傾斜面62)に設置することで、落下したクリンカを被覆部102で粉砕し易くすることができる。また、落下したクリンカが衝突する可能性がある領域に被覆部102を設けることで、落下するクリンカが衝突する可能性がある位置の炉底蒸発管70の肉厚を厚くして強度を向上することができる。これにより、炉底蒸発管70は、クリンカを粉砕することで落下するクリンカの衝突力を減少させることができ、かつ肉厚を厚くすることで強度も高くすることができる。以上より、クリンカが落下しても炉底の炉底蒸発管70の損傷を抑制することができる。
As described above, in the furnace
また、ボイラ10は、複数の炉底蒸発管70を水平方向に隣接することで、複数の炉底蒸発管が並んでいる方向に被覆部102が連続した構造とすることができ、クリンカが炉底蒸発管70の配置間隔よりも大きい場合、クリンカに対して複数の被覆部102を衝突させることができる。これにより、クリンカを複数の被覆部102でより破砕し易くすることができ、1つの被覆部102に係るクリンカの衝突力を低減し、炉底蒸発管70の損傷をより確実に抑制することができる。また、炉底蒸発管70は、Z方向側のみを厚肉として被覆部102を形成したものであり、フィン76との接合部分の厚みは従来の蒸発管と変わらない。また、被覆部102の鉛直上側は火炉の空間になり、被覆部102の追加により他構造物と干渉することは無い。すなわち、炉底蒸発管70をボイラ10の火炉11へ設置することは、従来の蒸発管と変わることがない。そのため、炉底蒸発管70は被覆部102の機能が追加しても、火炉11の炉底の製造を従来と変わらずに簡単にすることができ、かつ、被覆部102を伝熱管部100の鉛直方向上側に配置した構造にしやすくできる。
Further, the
ここで、図4及び図5に示すように、炉底蒸発管70のクリンカに対する損傷を効果的に抑制するには、被覆部102の形状やサイズを伝熱管部100のサイズに対して適正化することが好ましい。クリンカが炉底蒸発管70に落下するときの、炉底蒸発管70による破壊力Fをヘルツの式を利用して次にように設定する。ヘルツの接触面圧式を用いることで、クリンカの衝突で瞬間的に接触面が変形する場合を見込んだクリンカの破壊力を想定する。
Here, as shown in FIGS. 4 and 5, in order to effectively suppress damage to the clinker of the furnace
ヘルツの接触面圧の一般式は次である。
P=0.388[fE2((1/R)2]1/3 ・・・式(1)
ここで、P:接触面圧、f:荷重、E:ヤング率、R:接触部分の半径
r=Rとなった時を基準面圧としてP=1.0と正規化して計算すると、
F=((1/r)2)1/3/((1/R)2)1/3 ・・・式(2)
ここで、F:クリンカの破壊力(r=Rのとき、F=1.0と正規化したもの)
r:被覆部のZ方向頂点部の半径、R:伝熱管部の伝熱管半径である。
また、被覆部102の最も厚い位置(本実施形態では位置120での厚み)の厚みtを、例えば4mm〜5mm程度を想定する。
The general formula for the Hertz contact surface pressure is:
P=0.388 [fE 2 ((1/R) 2 ] 1/3 ...Equation (1)
Here, when P: contact surface pressure, f: load, E: Young's modulus, R: radius of contact portion r=R is used as a reference surface pressure and is normalized to P=1.0,
F=((1/r) 2 ) 1/3 /((1/R) 2 ) 1/3 ...Equation (2)
Here, F: destructive force of clinker (normalized to F=1.0 when r=R)
r is the radius of the Z direction apex of the coating, and R is the radius of the heat transfer tube of the heat transfer tube.
Further, the thickness t at the thickest position of the covering portion 102 (thickness at the
図4に示すように、被覆部102を設けることでクリンカの破壊力Fが1.0を越えて、破壊力Fが2.0〜2.5が得られる条件を考える。すると、炉底蒸発管70は、被覆部102の被覆部半径rと伝熱管部100の伝熱管半径Rとの関係が0.3≦r/R≦0.9であることが好ましい。r/Rが0.3より小さいとクリンカの破壊力が向上することで好ましいが、後述する伝熱管部100の保護割合は低下して約60%以下になるので、r/Rが0.3を下限とする。またr/Rが0.9より大きくなるとクリンカの破壊力が被覆部102を設けない場合(F=1.0)と同程度になるので、r/Rが0.9を上限とする。被覆部半径を上記範囲とすることで、クリンカの破壊力を向上できるので粉砕しやすくすることができるとともに、肉厚が増加して強度を向上することができる。
As shown in FIG. 4, consider a condition in which the clinker has a destructive force F of more than 1.0 and a destructive force F of 2.0 to 2.5 can be obtained by providing the covering
被覆部102は、伝熱管部100の中心を支点として、被覆部102の外周面と伝熱管部100の外周面が交わる端面と、水平面とのなす角(端部角度)がθ1となる。また、なす角θ1は構成形状から、算出される。
θ1=sin-1[(R−r)/(R−r+t)] ・・・式(3)
The
θ1=sin −1 [(R−r)/(R−r+t)]...Equation (3)
図4に示すように、厚みtを、例えば4mm〜5mm程度を想定して、クリンカの破壊力Fが1.0を越えて2.0〜2.5が得られるとき、0.3≦r/R≦0.9に対応する端部角度θ1は、20°以上50°以下とすることがより好ましい。 As shown in FIG. 4, assuming that the thickness t is, for example, about 4 mm to 5 mm, when the breaking force F of the clinker exceeds 1.0 to obtain 2.0 to 2.5, 0.3≦r The end angle θ1 corresponding to /R≦0.9 is more preferably 20° or more and 50° or less.
クリンカは炉底から数mの高さから落下することから、クリンカはほぼ鉛直方向に落下する場合が多くなる。炉底蒸発管70を鉛直方向上部(Z方向)から見た際に、伝熱管部100の表面を覆う割合を、保護割合Cとして評価する。
C=[Rcosθ1]/[R]=cosθ1 ・・・式(4)
Since the clinker falls from a height of several meters from the bottom of the furnace, the clinker often falls almost vertically. When the furnace
C=[Rcos θ1]/[R]=cos θ1 (4)
図4に示した、0.3≦r/R≦0.9に対応する端部角度θ1は、本実施形態では20°以上50°以下とすることがより好ましいことに対応して、図5に示すように、保護割合Cは、60%≦C≦95%となる。すなわち、被覆部102をなす角θ1を上記範囲ですることで、クリンカが衝突する可能性がある位置を被覆部102で広い範囲で覆うことができる。
The end angle θ1 corresponding to 0.3≦r/R≦0.9 shown in FIG. 4 is more preferably 20° or more and 50° or less in the present embodiment, and accordingly, FIG. As shown in, the protection ratio C is 60%≦C≦95%. That is, by setting the angle θ1 forming the covering
ここで、本実施形態の炉底蒸発管70の火炉11の炉底での設置は、伝熱管部100の断面において、伝熱管部100の中心を支点とする周方向において、Z方向となる被覆部102の鉛直方向最も上側の位置、つまり、突出している先端120と、伝熱管部100の鉛直方向の上端130とが一致する形状とした。つまり、伝熱管部100を炉底に設置する際の鉛直方向の上端に対する被覆部102の鉛直方向最も上側の位置の頂点角度θ2を0°とした。これにより、被覆部102の突出している部分を鉛直方向上側に配置することでき、クリンカを粉砕しやすくすることができる。
ここで、頂点角度θ2は0°とすることが最も好ましいが、頂点角度θ2は、上記式(4)で、なす角θ1がθ1±θ2に置き換わることに相当するので、保護割合Cの差を10%以内にするにはθ2は約±10°以下、つまり、−10°≦θ2≦10°とすることが好ましい。頂点角度θ2を±10°以下とすることで、クリンカが落下する位置に被覆部102をより確実に配置することができ、被覆部102によりクリンカを粉砕しやすくするとともに、被覆部102の厚肉で覆うことで保護することができる。
Here, the installation of the furnace
Here, the vertex angle θ2 is most preferably 0°, but the vertex angle θ2 corresponds to the fact that the angle θ1 formed is replaced by θ1±θ2 in the above formula (4). In order to be within 10%, it is preferable that θ2 is approximately ±10° or less, that is, −10°≦θ2≦10°. By setting the apex angle θ2 to ±10° or less, the covering
また、炉底蒸発管70は、伝熱管部100の周方向において、被覆部102の最も厚い位置(本実施形態では位置120での厚み)の厚みをtとし、伝熱管部100の厚みをTとした場合、t/T≦1.5とすることが好ましく、0.5≦t/T≦1.5とすることがより好ましい。t/T≦1.5とすることで、Z方向の被覆部102が厚くなりすぎることで、炉底蒸発管70の伝熱性が低下し、冷却性能が低下すること及び被覆部102の表面の温度が高くなり設計許容温度を上回ることを抑制できる。一方、0.5≦t/Tとすることで、r/R=0.3と被覆部半径rが小さな場合でも、保護割合Cを50%以上として、被覆部102で覆うことで保護する効果を発揮することができる。また、厚みtは、3.0mm以上8.0mm以下とすることが好ましく、一例として4.0mm〜5.0mmとすることが好ましい。厚みを上記範囲とすることで、耐久性を高くしつつ、炉底蒸発管70の伝熱性が低下して、冷却性能が低下すること及び被覆部102の表面の温度が高くなりすぎるために材料強度が低下することを抑制できる。より具体的には、上記範囲とすることで、炉底蒸発管70の外面温度が材料の設計許容温度以下とすることができ、配管のクリープ寿命が使用要求を満足させることができ、炉底蒸発管70を流れる蒸気や給水の温度の上昇を抑制して出口温度が使用要求を満足させることができ、炉底蒸発管70と第1蒸発管72、第2蒸発管72との接続部の耐久性を高く維持することができる。
In the furnace
また、炉底蒸発管70は、燃焼バーナ25よりも鉛直方向下側に配置されていることが好ましい。被覆部102を有する炉底蒸発管70を燃焼バーナ25よりも鉛直方向下側に配置することで、燃焼バーナ25が配置され温度が高くなる領域に被覆部102が配置されて、被覆部102の表面の温度が高くなりすぎて材料強度が低下することを抑制できる。また、燃焼バーナ25が配置され、クリンカが落下する恐れが低い領域に炉底蒸発管70を配置しないことで、必要な位置に炉底蒸発管70を配置することができる。
Further, the furnace
また、ボイラ10は、炉底蒸発管70の一方の端部に接続された円筒の第1蒸発管72と、炉底蒸発管70の他方の端部に接続された第2蒸発管74とを設けることで、必要な位置に炉底蒸発管70を配置することができ、不要な位置は従来の肉厚が周方向で等しい円筒形状の蒸発管を配置して、コスト低減をすることができる。
Further, the
なお、本実施形態のボイラ10は、炉底蒸発管70を、鉛直面60から湾曲面66、傾斜面62、湾曲面68まで配置した構造として、炉底蒸発管70の一方の端部が第1蒸発管72と接続し、他方の端部が第2蒸発管74と接続している。この構造により、湾曲面66と湾曲面68での溶接接続を行わないことで、作業性と信頼性を向上している。しかし、これに限定されることはない。炉底蒸発管70の配置領域は、傾斜面62の少なくとも一部を含んでいればよい。ここで、炉底蒸発管70は、湾曲部66,68以外の部分、つまり、鉛直面60、傾斜面62及び水平面64のいずれかに端部、つまり、第1蒸発管72または第2蒸発管74との接続部が配置されることが好ましい。蒸発管の接続部を直線形状の部分に設けることで、溶接作業性が良いことに加え、接続部に熱や応力の負荷が集中することを抑制でき、火炉11の耐久性を高くして信頼性を向上することができる。また、炉底蒸発管70は、接続部となる両方の端部が傾斜面62内に配置されていてもよい。また、ボイラ10は、傾斜面62に配置されている炉底の蒸発管のうち、一部の炉底の蒸発管が、例えばクリンカが落下し易い領域に対して本実施形態の被覆部102を有する炉底蒸管70とし、他の炉底の蒸発管を円筒形状で周方向の肉厚が等しく被覆部102を備えない従来の蒸発管としてもよい。
The
炉底蒸発管70は、伝熱管部100と、被覆部102と、補強部104と、を一体で製造することが好ましい。例えば、型押し出し製法で製造してもよい。また、型押し出し製法で製造する場合は、直管の炉底蒸発管を製造した後、湾曲部に相当する位置を曲げ加工することで、本実施形態の炉底蒸発管を製造することができる。炉底蒸発管70の製造方法はこれに限定されず、伝熱管部100の上に被覆部102と補強部104を別体で製造して接合してもよい。具体的には、被覆部102と補強部104とを肉盛り溶接で製造してもよい。
The furnace
また、被覆部102は、伝熱管部100の軸方向に直交する断面において、外表面が円弧状であることが好ましい。被覆部102を滑らかな円弧形状とすることで、製造を簡単にすることができる。
Further, it is preferable that the outer surface of the covering
次に、本実施形態の変形例を示す。図6に示す炉底蒸発管70aは、伝熱管部100と、被覆部102と、を有する。炉底蒸発管70aは、補強部104を備えない以外、炉底蒸発管70と同様の構造である。炉底蒸発管70aのように、補強部104を備えない構造としても、炉底蒸発管70に比べて、伝熱管部100よりも厚肉化した部分のうち一部の肉厚が薄くなるが、クリンカと接触する領域を被覆部102で肉厚を厚くし、かつ、被覆部102でクリンカを破砕し易くすることができる。これにより、炉底蒸発管70aは、炉底蒸発管70と同様の効果を得ることができる。また、補強部104を備えないのでコスト低減をすることができる。
Next, a modified example of this embodiment will be described. The furnace
図7に示す炉底蒸発管70bは、伝熱管部100と、被覆部102bと、を有する。被覆部102bは、伝熱管部100の外表面側に設けられ、伝熱管部100の2つの接線を延長させ、伝熱管部100のZ方向離間する側で交点が設けられる凸形状であり、Z方向の中心を通る線を対称軸として、線対称の形状である。つまり、被覆部102bは、断面が直線となり、伝熱管部100のZ方向に頂点を配置された形状となる。被覆部102bを直線で設けた場合、直線部と円筒の外表面との交点が被覆部102bの端部となりこの点と水平面とのなす角がθ1となる。また、被覆部102bの径rは、頂点と端部とを結んだ円弧となる。炉底蒸発管70bは、被覆部102bをZ方向離間する側の端部が角となるように、断面の線を曲線ではなく直線とすることで、クリンカを粉砕する力である破壊力をより高くすることができ、クリンカを破砕し易くなり、炉底蒸発管70bの損傷を抑制できる。
The furnace
図8に示す炉底蒸発管70cは、伝熱管部100と、被覆部102cと、を有する。被覆部102cは、伝熱管部100の外表面側に設けられ、4つの直線で外形線が形成されている。被覆部102cは、鉛直方向に伸び、伝熱管部100のZ方向の中心を通る線を対称軸として、線対称の形状である。被覆部102cは、頂点140と、2つの頂点142とを有する。頂点140は、被覆部102cの鉛直方向の最も離間する側の端部である。頂点142は、頂点140と被覆部102cの端部との間に形成され、伝熱管部100から離れる方向に凸となる形状である。被覆部102cを直線で設けた場合、直線部と円筒の外表面との交点が被覆部102cの端部となりこの点と水平面とのなす角がθ1となる。また、被覆部102cの径rは、頂点140と端部とを結んだ円弧となる。炉底蒸発管70cは、被覆部102cをZ方向離間する側の端部が角となるように、断面の線を曲線ではなく直線とし、さらに頂点を複数設けることで、クリンカを破砕する力である破壊力をより高くすることができ、クリンカを破砕し易くなり、炉底蒸発管70cの損傷を抑制できる。
The furnace
図9に示す炉底蒸発管70dは、伝熱管部100と、被覆部102dと、を有する。被覆部102dは、伝熱管部100の外表面側に設けられ、複数の直線で外形線が形成されている。被覆部102dは、Z方向に伸び、伝熱管部100のZ方向の中心を通る線を対称軸として、線対称の形状である。被覆部102dは、頂点150と、2つの頂点152と2つの頂点154とを有する。頂点150は、被覆部102dのZ方向の最も離間する側の端部である。頂点152は、頂点150と被覆部102dの端部との間に形成され、伝熱管部100から離れる方向に凸となる形状である。また、頂点150と頂点152との間には凹部156が形成されている。
The furnace
頂点154は、頂点152と被覆部102dの端部との間に形成され、伝熱管部100から離れる方向に凸となる形状である。また、頂点152と頂点154との間には凹部158が形成されている。被覆部102dを直線で設けた場合、直線部と円筒の外表面との交点が被覆部102dの端部となりこの点と水平面とのなす角がθ1となる。また、被覆部102dの径rは、頂点150と端部とを結んだ円弧となる。頂点152、154は、円弧の中に含まれる。炉底蒸発管70dは、被覆部102dを鉛直方向上側の端部が角となるように、断面の線を曲線ではなく直線とし、さらに頂点を複数設け、かつ谷となる凹部156、158を形成することで、頂点152、154をより鋭角にすることができ、クリンカを破砕する力である破壊力をより高くすることができ、クリンカを破砕し易くなり、炉底蒸発管70dの損傷を抑制できる。
The apex 154 is formed between the apex 152 and the end of the covering
次に、図10を用いて、炉底蒸発管の設置方法の一例を説明する。図10は、炉底蒸発管の一部を本実施形態の炉底蒸発管に交換する方法である。図10に示す処理は、例えば、本実施形態ではない形状であり、交換が必要となった炉底蒸発管を交換する場合に適用することができる。図10に示す処理は、作業者が切削加工機器や溶断機器を用いて、実行することで実現することができる。 Next, with reference to FIG. 10, an example of a method of installing the furnace bottom evaporation pipe will be described. FIG. 10 shows a method of replacing a part of the furnace bottom evaporation pipe with the furnace bottom evaporation pipe of this embodiment. The process shown in FIG. 10 can be applied, for example, when replacing a furnace bottom evaporation pipe that has a shape that is not the present embodiment and that needs to be replaced. The process shown in FIG. 10 can be implemented by an operator using a cutting device or a fusing device.
作業者は、交換する炉底蒸発管を特定する(ステップS12)。例えば、クリンカが落下し、損傷が生じている炉底蒸発管や、クリンカが落下する頻度が高い可能性のある位置の炉底蒸発管を交換する炉底蒸発管に特定する。本実施形態は、炉底蒸発管70は、火炉11の炉底では、鉛直上方向のみを厚肉として被覆部102を形成したものであり、また炉底蒸発管70の鉛直上側は火炉の空間にあるため、遮る構造物が無く、容易に炉底蒸発管70の損傷の有無を目視で点検ができる。このため、炉底蒸発管を交換する炉底蒸発管に特定することは容易である。
The operator identifies the furnace bottom evaporation pipe to be replaced (step S12). For example, it is specified as a furnace bottom evaporation pipe in which the clinker drops and is damaged, or a furnace bottom evaporation pipe that replaces the furnace bottom evaporation pipe at a position where the clinker may drop frequently. In the present embodiment, the furnace
作業者は、炉底蒸発管を特定したら、特定した炉底蒸発管を切断し、除去する(ステップS14)。作業者は、その後、被覆部102を有する炉底蒸発管70を、炉底蒸発管を除去した位置に固定する(ステップS16)。具体的には、除去した位置に取り換えを行う炉底蒸発管70を配置し、伝熱管部100の端部と対面する蒸発管と溶接して、管路を繋げる。また、新たに設置した炉底蒸発管と、隣接する炉底蒸発管との間にフィン76を配置し、溶接等により固定する。
After identifying the furnace bottom evaporation pipe, the worker cuts and removes the specified furnace bottom evaporation pipe (step S14). The worker then fixes the furnace
このように、ボイラ10の炉底に配置された炉底蒸発管を被覆部102を有する炉底蒸発管70に交換することで、ボイラ10のクリンカの落下に対する耐久性を高くすることができる。
As described above, by exchanging the furnace bottom evaporation pipe arranged at the furnace bottom of the
また、図10に示す処理では設置方法の一例として補修方法を説明したが、新たに製造するボイラの火炉11に本実施形態の被覆部102を有する炉底蒸発管70を設置してもよい。
Further, in the process shown in FIG. 10, the repair method has been described as an example of the installation method, but the furnace
また、上述した実施形態では、本発明のボイラを石炭焚きボイラとしたが、固体燃料としては、バイオマスや石油コークス、石油残渣などを使用するボイラであってもよい。また、燃料として固体燃料に限らず、重質油などの油焚きボイラにも使用することができ、更には、燃料としてガス(副生ガス)も使用することができる。そして、これら燃料の混焼焚きにも適用することができる。 Further, in the above-described embodiment, the boiler of the present invention is a coal-fired boiler, but the solid fuel may be a boiler that uses biomass, petroleum coke, petroleum residue, or the like. Further, the fuel is not limited to the solid fuel, and can be used for an oil-fired boiler such as heavy oil, and further, gas (byproduct gas) can be used as the fuel. And, it can be applied to mixed combustion of these fuels.
10 石炭焚きボイラ(ボイラ)
11 火炉
12 燃焼装置
13 煙道
21,22,23,24,25 燃焼バーナ
41,42,43,44,45,46,47 熱交換器
60 鉛直面
62 傾斜面
64 水平面
66、68 湾曲面
70,70a,70b,70c,70d 炉底蒸発管
72 第1蒸発管
74 第2蒸発管
100 伝熱管部
102,102a,102b,102c,102d 被覆部
104 補強部
θ1 端部角度
θ2 頂点角度
t 厚み
10 coal-fired boiler (boiler)
11
t thickness
Claims (18)
円筒形状の伝熱管部と、
前記伝熱管部の前記ボイラの炉内側の表面に設けられた被覆部と、を含み、
前記被覆部のうち、前記伝熱管部に対して鉛直上方向に設けられた前記被覆部の外周径は、少なくとも前記伝熱管部の外周径よりも小さく、
前記被覆部は、前記伝熱管部の長手方向軸に直交する断面において、外表面の少なくとも一部が直線で構成され、直線と直線の交点が角部となる頂点を有し、
前記被覆部は、前記伝熱管部と一体であることを特徴とする炉底蒸発管。 At least a part of the furnace bottom of the boiler, a plurality of furnace bottom evaporation pipes interconnected and closed through fins,
A cylindrical heat transfer tube section,
A coating portion provided on a surface of the heat transfer tube portion inside the furnace of the boiler;
Wherein one of the cover portion, the outside diameter of the covering portion provided in the vertically upward direction with respect to the heat transfer tube portion is rather smaller than the outer peripheral diameter of at least the heat transfer tube portion,
The coating portion, in a cross section orthogonal to the longitudinal axis of the heat transfer tube portion, at least a portion of the outer surface is configured by a straight line, the intersection of the straight line and the straight line has an apex that is a corner,
The furnace bottom evaporation pipe , wherein the coating portion is integrated with the heat transfer pipe portion .
円筒形状の伝熱管部と、
前記伝熱管部の前記ボイラの炉内に設けられた肉厚が厚い被覆部と、を含み、
前記被覆部の一方向側の外周径は、伝熱管部の外周径よりも径が小さく、
前記伝熱管部の軸に直交する断面において、径をrとし、前記伝熱管部の径をRとし、水平と端部とのなす角をθ1とした場合、0.3≦r/R≦0.9かつ、20°≦θ≦50を満たし、
前記被覆部は、前記伝熱管部の長手方向軸に直交する断面において、外表面の少なくとも一部が直線で構成され、直線と直線の交点が角部となる頂点を有し、
前記被覆部は、前記伝熱管部と一体であることを特徴とする炉底蒸発管。 At least a part of the furnace bottom of the boiler, a plurality of furnace bottom evaporation pipes interconnected and closed through fins,
A cylindrical heat transfer tube section,
A thick coating portion provided in the furnace of the boiler of the heat transfer tube portion,
The outer peripheral diameter on one side of the coating portion is smaller than the outer peripheral diameter of the heat transfer tube portion,
In a cross section orthogonal to the axis of the heat transfer tube, when the diameter is r, the diameter of the heat transfer tube is R, and the angle between the horizontal and the end is θ1, 0.3≦r/R≦0 .9 and meet the 20 ° ≦ θ ≦ 50,
The coating portion, in a cross section orthogonal to the longitudinal axis of the heat transfer tube portion, at least a portion of the outer surface is configured by a straight line, the intersection of the straight line and the straight line has an apex that is a corner,
The furnace bottom evaporation pipe , wherein the coating portion is integrated with the heat transfer pipe portion .
火炉に挿入され、燃料を噴射するバーナと、を有し、
前記炉底蒸発管は、前記バーナよりも鉛直方向下側に配置されていることを特徴とするボイラ。 A furnace bottom evaporation pipe according to any one of claims 1 to 8 ,
A burner that is inserted into the furnace and injects fuel,
The boiler, wherein the furnace bottom evaporation pipe is arranged vertically below the burner.
前記炉底蒸発管の他方の端部に接続された円筒の第2蒸発管と、をさらに有することを特徴とする請求項9に記載のボイラ。 A cylindrical first evaporation pipe connected to one end of the furnace bottom evaporation pipe;
The boiler according to claim 9 , further comprising a cylindrical second evaporation pipe connected to the other end of the furnace bottom evaporation pipe.
伝熱管部と前記伝熱管部の前記ボイラの炉内側の表面に配置された被覆部を有する炉底蒸発管を、前記被覆部のうち、前記伝熱管部に対して鉛直上方向に設けられた前記被覆部の外周径が少なくとも前記伝熱管部の外周径よりも小さい位置で配置し、前記被覆部で、炉壁から落下したクリンカによる損傷を抑制し、
前記被覆部は、前記伝熱管部の長手方向軸に直交する断面において、外表面の少なくとも一部が直線で構成され、直線と直線の交点が角部となる頂点を有し、
前記被覆部は、前記伝熱管部と一体で製造されることを特徴とする炉底保護方法。 A furnace bottom protection method for protecting at least a part of a bottom surface of a furnace of a boiler,
A furnace bottom evaporation pipe having a heat transfer tube section and a coating section arranged on the furnace inner surface of the boiler of the heat transfer tube section is provided in the coating section in a vertically upward direction with respect to the heat transfer tube section. The outer peripheral diameter of the coating portion is arranged at a position smaller than the outer peripheral diameter of at least the heat transfer tube portion, and in the coating portion, damage due to a clinker dropped from the furnace wall is suppressed ,
The coating portion, in a cross section orthogonal to the longitudinal axis of the heat transfer tube portion, at least a portion of the outer surface is configured by a straight line, the intersection of the straight line and the straight line has an apex that is a corner,
The furnace bottom protection method , wherein the coating portion is manufactured integrally with the heat transfer tube portion .
ボイラの炉底の少なくとも一部に、フィンを介して相互に連結して閉塞する複数の前記炉底蒸発管と、
火炉に挿入され、燃料を噴射するバーナと、
前記炉底蒸発管の一方の端部に接続された円筒の第1蒸発管と、
前記炉底蒸発管の他方の端部に接続された円筒の第2蒸発管と、を有し、
前記炉底蒸発管は、前記バーナよりも鉛直方向下側に配置され、前記火炉の、鉛直面の一部と、鉛直面の下側に設けられた傾斜面と、前記傾斜面の鉛直方向下側に配置された水平面と、に配置される請求項13または14に記載の炉底保護方法。 The boiler is
At least a part of the furnace bottom of the boiler, a plurality of furnace bottom evaporation pipes that are interconnected and closed by fins,
A burner that is inserted into the furnace and injects fuel,
A cylindrical first evaporation pipe connected to one end of the furnace bottom evaporation pipe;
A cylindrical second evaporation pipe connected to the other end of the furnace bottom evaporation pipe,
The furnace bottom evaporation pipe is arranged vertically below the burner, a part of the vertical surface of the furnace, an inclined surface provided on the lower side of the vertical surface, and a vertical direction lower than the inclined surface. The bottom protection method according to claim 13 or 14, wherein the bottom surface and the horizontal surface are arranged on the side .
改修する領域の炉底蒸発管を除去するステップと、
円筒形状の伝熱管部と、前記伝熱管部の前記ボイラの炉内側の表面に設けられた被覆部と、を含み、前記被覆部のうち、前記伝熱管部に対して鉛直上方向に設けられた前記被覆部の外周径は、少なくとも前記伝熱管部の外周径よりも小さい炉底蒸発管を配置するステップと、を有し、
前記被覆部は、前記伝熱管部の長手方向軸に直交する断面において、外表面の少なくとも一部が直線で構成され、直線と直線の交点が角部となる頂点を有し、
前記被覆部は、前記伝熱管部と一体で製造されることを特徴とする炉底補修方法。 A method for repairing the bottom of a furnace of a boiler,
Removing the bottom evaporation tube in the area to be refurbished,
A cylindrical heat transfer tube section, and a coating section provided on the surface of the heat transfer tube section inside the furnace of the boiler, and of the coating section, the coating section is provided vertically above the heat transfer tube section. and the outside diameter of the covering portion, possess placing a small furnace bottom evaporator tube than the outer peripheral diameter of at least the heat transfer tube portion,
The coating portion, in a cross section orthogonal to the longitudinal axis of the heat transfer tube portion, at least a portion of the outer surface is configured by a straight line, the intersection of the straight line and the straight line has an apex that is a corner,
The furnace bottom repair method, wherein the coating portion is manufactured integrally with the heat transfer tube portion.
ボイラの炉底の少なくとも一部に、フィンを介して相互に連結して閉塞する複数の前記炉底蒸発管と、
火炉に挿入され、燃料を噴射するバーナと、
前記炉底蒸発管の一方の端部に接続された円筒の第1蒸発管と、
前記炉底蒸発管の他方の端部に接続された円筒の第2蒸発管と、を有し、
前記炉底蒸発管は、前記バーナよりも鉛直方向下側に配置され、前記火炉の、鉛直面の一部と、鉛直面の下側に設けられた傾斜面と、前記傾斜面の鉛直方向下側に配置された水平面と、に配置される請求項16または17に記載の炉底補修方法。 The boiler is
At least a part of the furnace bottom of the boiler, a plurality of furnace bottom evaporation pipes that are interconnected and closed by fins,
A burner that is inserted into the furnace and injects fuel,
A cylindrical first evaporation pipe connected to one end of the furnace bottom evaporation pipe;
A cylindrical second evaporation pipe connected to the other end of the furnace bottom evaporation pipe,
The furnace bottom evaporation pipe is arranged vertically below the burner, a part of the vertical surface of the furnace, an inclined surface provided on the lower side of the vertical surface, and a vertical direction lower than the inclined surface. The method for repairing a bottom of a furnace according to claim 16 or 17, wherein the bottom surface is arranged on the side .
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2016035972A JP6712872B2 (en) | 2016-02-26 | 2016-02-26 | Furnace bottom evaporation pipe, boiler having the same, furnace bottom protection method and furnace bottom repair method |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2016035972A JP6712872B2 (en) | 2016-02-26 | 2016-02-26 | Furnace bottom evaporation pipe, boiler having the same, furnace bottom protection method and furnace bottom repair method |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2017150786A JP2017150786A (en) | 2017-08-31 |
JP6712872B2 true JP6712872B2 (en) | 2020-06-24 |
Family
ID=59738943
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2016035972A Active JP6712872B2 (en) | 2016-02-26 | 2016-02-26 | Furnace bottom evaporation pipe, boiler having the same, furnace bottom protection method and furnace bottom repair method |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP6712872B2 (en) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP7215928B2 (en) * | 2019-02-25 | 2023-01-31 | 三菱重工業株式会社 | heat exchanger and boiler |
-
2016
- 2016-02-26 JP JP2016035972A patent/JP6712872B2/en active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2017150786A (en) | 2017-08-31 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US10323844B2 (en) | Exhaust duct and boiler | |
JP6712872B2 (en) | Furnace bottom evaporation pipe, boiler having the same, furnace bottom protection method and furnace bottom repair method | |
AU2009297366B2 (en) | Boiler furnace for a power station | |
JP5473228B2 (en) | Refractory support structure | |
CN111380052B (en) | Burner, boiler, and method for assembling burner | |
JP3202933U (en) | Combustion burner and boiler | |
JP3204014U (en) | Burning burner | |
JP3225708U (en) | Heat exchanger protection structure, heat exchanger and boiler | |
CN212775179U (en) | Bearing mechanism, damper mechanism, and boiler provided with damper mechanism | |
CN101634455B (en) | Contoured flat stud and stud arrangement for cyclone slag taps | |
JP6818177B1 (en) | Burner repair methods, burners, boilers and power plants | |
JP7237601B2 (en) | Boiler, heat exchanger, and boiler operation method | |
JP5134393B2 (en) | Marine boiler | |
JP2021032422A (en) | Cleaning method of pipe interior, pipe structure, and boiler | |
JP7487090B2 (en) | Seal structure, burner structure, and method for assembling seal structure | |
JP2017044394A (en) | Guard protector for heat transfer pipe, boiler with guard protector, additional installation method for guard protector for heat transfer pipe | |
JP2020101320A (en) | Seal structure of boiler, boiler, and method for operating boiler | |
JP6691834B2 (en) | Heat transfer tube of fluidized bed boiler | |
JP2022062921A (en) | Repair method for burner, burner, boiler, and power generation plant | |
KR20050055265A (en) | Water-cooled walls in a fluidized bed reactor | |
JP6671146B2 (en) | Repair method for economizer, boiler and heat transfer tube | |
US10955201B2 (en) | Heat exchanger, boiler, and setting method for heat exchanger | |
JP3202489U (en) | Combustion burner and boiler | |
CN220229131U (en) | Anti-deformation boiler coal feeding port | |
JP5881584B2 (en) | boiler |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A625 | Written request for application examination (by other person) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A625 Effective date: 20190125 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20191211 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20191224 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20200225 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20200512 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20200602 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6712872 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
S533 | Written request for registration of change of name |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |