JPH0449001B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 発明の分野 本発明は、大型ボイラー、特にボイラー炉の内
部と外部の間にシールを設定するものであり、流
動化可能な砂またはその他の適当な流動化可能な
粒状物質を収容したトラフを有する伸縮継手に関
する。

大型流動床型燃焼器または出力約600MW級の
大型ボイラーは、底部と頂部とで支持しなければ
ならない。この目的のためにボイラー管に形成さ
れる伸縮継手は、従来技術では炉壁から1.83〜
2.44ｍ外方へ突出させた各ボイラー管のＵ字形部
分によつて構成されているが、この構成は費用が
高く、しかも十分な機能を果さない。

米国特許第2840043号は、ボイラー炉の底部に
耐火性包囲体上に支持させた容器内に液体を保持
し、壁から垂下させたフランジを該液体内へ没
入させることによつてボイラー炉の底部にシール
を形成することを教示している。シールを設定す
るための液体として水が用いられているが、それ
が有効に機能するようにするためには水が過度の
熱に露呈されないようにしなければならない。同
特許によれば、ボイラーの底部で支持された底部
支持部分の上縁領域では熱は収集されず、該底部
支持部分は水を低温に維持する耐火レンガで内張
りされている。また、同特許の構成では、例えば
60cmもの比較的高い水位（レベル）が必要とされ
る。このような高い水位は十分なシールを設定す
るために必要とされる。

電力会社用の出力600MW以上の大型流動床式
ボイラーの流動床の面積は極めて大きく、幾つか
の小さい床を積重ねない限りボイラーユニツト
（炉）を頂部から支持することは困難である。し
かしながら、床を積重ねると、当然にボイラーの
全高が高くなり、各床ごとに始動用画室が必要と
されるので、結局全体の所要面積を増大させるこ
とになる。更に、加熱面を備えた始動用画室の場
合は複雑なダクト配構を必要とし、加熱面をもた
ない始動用画室の場合は全体の床面積を増大させ
るとともに、複雑なダクト配構を必要とする。こ
れは、また、ガス速度およびボイラー炉の対流部
の寸法に制約を課する。

一段型（ランチ型）の底部支持流動床を頂部で
支持されたボイラー炉の対流部に連結するために
は、ボイラーの過熱過程中流動床の上端と対流部
の下端の熱膨張による変位を可能にするために伸
縮継手を用いなければならない。そのような伸縮
継手は、伸縮を可能にするとともに、炉ユニツト
の周りに良好なシールを維持するものでなければ
ならず、構造、特に炉のコーナー部のところでの
構造が簡単で、炉の高い温度に耐えることがで
き、ボイラー周りの水平平面内においても、垂直
平面内においても占有するスペースが小さくなけ
ればならない。

本発明に関連する先行技術の文献としては、米
国特許第1912043号、第3893426号、第3857334号
および第3685165号がある。米国特許第1912043号
は、粒状燃料炊き炉とその支持構造体を開示して
おり、米国特許第3893426号は、隣接した流動床
を用いる熱交換器を開示している。米国特許第
3857334号は液体を満たしたトラフによる炉のシ
ールを開示しており、米国特許第3685165号は、
鋳物砂を再生するために流動化することを教示し
ている。

発明の概要 本発明は、流動床式ボイラー、特に、電力会社
用の大型流動床式ボイラーの炉に適用するための
支持およびシール手段としての伸縮継手に関す
る。

本発明の目的は、ボイラー炉の第１部分と第２
部分との熱膨張による相対移動を許容するととも
に、ボイラー炉の内外間にシールを設定するため
に流動化可能な固形粒状物質、例えば砂、石灰石
または使用ずみの流動床物質を利用する伸縮継手
を提供することである。

本発明の他の目的は、構造が簡単で、頑丈であ
り、製造費が安い上記型式の伸縮継手を提供する
ことである。

基本的には、本発明は、熱膨張により相対的に
変位する第１部分と第２部分とを有するボイラー
のための伸縮継手において、前記ボイラーの第１
部分に連結され、上方が開口した空間を画定する
トラフと、前記ボイラーの第２部分に連結され、
該トラフの空間内へ突入したシール突部と、該シ
ール突部を部分的に覆うようにして該トラフの空
間内に充填された流動化可能な固形粒状物質と、
前記ボイラーの第１部分と第２部分とが相対的に
変位する間前記シール突部とトラフとの間にシー
ルが維持されるようにトラフに対するシール突部
の相対変位を可能にするために前記粒状物質の、
該シール突部に近接する少くとも一部分を流動化
させるべく該粒状物質中へ流動化用媒体を供給す
るために該シール突部に接続された流動化用媒体
供給手段とから成る伸縮継手を提供する。

好ましくは、前記ボイラーの第１部分は、底部
で支持された底部支持管壁によつて構成し、前記
トラフの一側壁および底壁は該底部支持管壁の屈
曲された一部分によつて構成し、該トラフの該一
側壁と対向する他側壁は該底部支持管壁の該屈曲
部分に連結された耐火材張り鋼板によつて構成す
る。

前記シール突部は、好ましくは、複数の並置関
係に連結された管で形成された管壁によつて構成
し、前記流動化用媒体供給手段は、該各管の上端
に接続されたヘツダーによつて構成し、該各管の
下端部の管周壁に流動化用媒体を前記粒状物質中
へ噴出するための複数の小孔を設ける。

好ましい実施例においては、スカートを前記ト
ラフの内側壁に連結してボイラーの内部へ延長さ
せ、シールド（遮壁）をボイラーの前記第２部分
に連結して下方へ延長させ、スカートとシールド
とが協同してボイラーからトラフ内への物質（燃
焼ガスが流動床の粒状物質）の進入を抑止するよ
うにする。

好ましくは、前記ボイラーの第２部分は、頂部
で支持された頂部支持管壁によつて構成し、該頂
部支持管壁の外方に屈曲された一部分を前記シー
ル突部に連結して該シール突部によつて支持され
るようにする。前記シールドは、好ましくは、該
頂部支持管壁に連結した耐火材張り鋼板によつて
構成する。

実施例の説明 第１図は、流体床式ボイラー２０の燃焼器に適
用した本発明の伸縮継手１０を示す。第２図は伸
縮継手１０が異る形態のボイラーに適用された場
合を示す。第３図を参照して説明すると、伸縮継
手１０は、流動床式ボイラー炉３０の内部３２の
周りに延設されたトラフ（溝槽）１２を備えてい
る。トラフ１２は、上部が開口しており、その外
側部分は耐火材張りの鋼板で形成された外側トラ
フ壁１４によつて画定されており、内側部分と底
壁は底部で支持された管壁（複数の管を並置して
形成された壁）１６の屈曲された一部分によつて
画定されている。トラフの上方開口を遮蔽するた
めの耐火材張り鋼板製シールド１８がトラフ１２
の内方に配置され、ボイラー３０の上部支持管壁
によつて担持されている。頂部支持管壁（頂部で
支持された管壁）は、ボイラー炉の両端壁および
面側壁に設けられたヘツダー１７に連結されてい
る。

頂部支持管壁２６（第４、５図）から下方へ垂
下したナイフ縁（ナイフ縁状のパネル）１９がト
ラフ１２の上方開口からトラフ内にまで延長して
いる。本発明によれば、トラフ１２内に、ナイフ
縁１９の下端を少くとも一部分覆うように砂など
の、好ましくは不活性の粒状物質を充填する。

第４および５図を参照して説明すると、頂部支
持管壁２６は、炉内空間３２から突出する方向に
外方に屈曲されてヘツダー１７に接続された下部
屈曲部分２７を有している。シールド１８は、屈
曲部分２７の直前で管壁２６の下端に例えば溶接
によつて連結され、そこから下方に延長してい
る。

トラフ１２の内側壁および底壁は、それぞれ底
部支持管壁１６の上部屈曲部分２２と、外方に屈
曲された下部屈曲部分２３によつて画定されてい
る。下部屈曲部分２３は、頂部支持管壁２６のた
めのヘツダー１７の下方に位置するヘツダー１３
に接続されている。底部支持管壁１６の上部屈曲
部分２２には、耐火材張り鋼板製のスカート１５
が連結されており、シールド１８と協同して排ガ
スおよび流動化物質が炉空間３２からトラフ１２
内へ流入するのを防止するようになされている。

底部支持管壁１６の外方屈曲部分２３は、外方
下向きに傾斜しており、トラフ１２の傾斜底壁を
形成する。トラフ１２の下方部分には、トラフ内
から砂または他の粒状物質を排除するためのドレ
ン弁付ドレン管２４が設けられている。

ナイフ縁１９は、頂部支持管壁２６の外方屈曲
部分２７から垂下したシール突部を構成する。第
７、８図に示されるように、ナイフ縁即ちシール
突部１９は、管壁で形成されており、該管壁を構
成する各管の上端は小さいガスヘツダー３３に接
続されており、下端部分の管側壁にはガス分配ノ
ズルを構成する複数の小孔３４が突設されてい
る。

トラフ１２内の砂を流動化させるための流動化
用ガスは、複数のガス管４２を介して小ガスヘツ
ダー３３に接続された主ガスヘツダー１１へ供給
される。第８図に示されるように、各ガス管４２
は、管壁部分２７の隣接する管と管の間を通して
延設されている。

第４図は、作動開始前の低温状態を示す。ボイ
ラーのそれぞれ第１ボイラー部分と第２ボイラー
部分を構成する底部支持管壁１６と頂部支持管壁
２６とは、不膨張状態にある。ボイラーが始動さ
れ、温度が上昇するにつれて、第１ボイラー部分
１６および第２ボイラー部分２６は膨張し、３つ
の互いに直交する方向に変位する。本発明の伸縮
継手は、これらの３方向の変位をすべて補償する
ことができ、かつ、炉の内部３２と、外部との間
に良好な気密シールを維持することができる。

ボイラーの膨張中、流動化用ガスがヘツダー１
１へ供給され、ガス管４２を通して小ガスヘツダ
ー３３へ分配され、ナイフ縁１９の各管の孔３４
を通して噴出される。それによつて、ナイフ縁１
９に近接する砂の少くとも一部分を流動化させて
ナイフ縁が砂充填トラフ１２内でどの方向にも自
由に移動することができるようにする。第５図
は、底部支持管壁および頂部支持管壁の完全膨張
状態を示す。図から明らかなように、この状態で
はシールド１８がスカート１５に接近しており、
炉内空間３２からトラフ１２へのガスおよびその
他の物質の漏れをより一層防止する。最大限の膨
張に達した後は、流動化用ガスは最少限に減少し
てもよく、あるいは完全に停止してもよい。トラ
フ１２内の砂の高さは、ボイラーの作動圧の予測
される変動に対処しうるように選定される。第６
図は、ボイラー炉のコーナー部における頂部およ
び底部支持管壁２６，１６の外方屈曲部分２７，
２３の管形状を示す。隣り合う管壁からの各管
は、互いに交差して隣りの管壁の対応するヘツド
に連結するように屈曲されている。管壁１６およ
び２６の屈曲部分２３，２７は垂直線に対して
60°〜70°の角度に屈曲されている。

本発明の伸縮継手の利点は、製造が容易であ
り、大きなスペースを占めないこと、およびボイ
ラーのコーナー周りであつても構造が簡単である
ことなどである。トラフ１２に充填する粒状物質
としては、砂の他に、粒状石灰石、使用ずみの流
動床材料またはその他任意の不活性粒状物質を用
いることができる。

更に、ボイラー炉ユニツトを本発明のように底
部で支持することは、一般型（ランチ型）流動床
炉を使用することを可能にし、従つて、ユニツト
の高さを低くし、始動用画室の数を少くし、それ
に関連する装置および付属設備を少くする。ま
た、ナイフ縁１９の下端を通して流動化用媒体
（ガス）を噴出させることにより該ナイフ縁の周
りの粒状物質を流動化させてボイラーの第１部分
１６と第２部分２６との相対変位を許すが、トラ
フ１２内の粒状物質の残部は流動化されないまま
に保たれるので確実なシールを設定する。また、
流動化のためのガス所要量も最少限にされる。ナ
イフ縁１９を構成する管壁構造（複数の管を並置
連結して形成した壁構造）は、十分な剛性と支持
力を有する。

第９図、本発明の別の実施例による伸縮継手を
示す。この伸縮継手の、先の実施例の継手の各部
品と同様な部品は、同じ参照番号にダツシユを付
して示されている。この実施例では、トラフ１
２′の内側壁は、燃焼炉３２′の周りに延長し、耐
火材張り鋼板１４′によつて構成されており、ス
カート１５′を担持している。頂部支持管壁２
６′および底部支持管壁１６′は、それぞれ、垂直
線に対して90°の角度に屈曲され、ヘツダー１
３′および１７′に接続された屈曲部分２７′，２
３′を備えている。

小孔３４′を備えたナイフ縁１９′、ヘツダー３
３′、ガス管４２′およびヘツダー１１′は、第４、
５図の実施例の構成と同じである。

底部支持管壁１６′の屈曲部分２３′は、トラフ
１２′の平坦な底壁および直立外側壁を構成する。
この実施例ではトラフ１２′の底壁に傾斜面を形
成するために該底壁に耐火材２５が設けられてお
り、砂または他の粒状物質をドレン弁付ドレン管
２４′を通して排出し易いようになされている。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は、本発明の伸縮継手を利
用した２つの異る形態の流動床式ボイラー概略側
面図、第３図は第２図の線３−３に沿つてみた水
平断面図、第４図はボイラー炉が低温状態にある
ときの伸縮継手の細部を示す部位立面図、第５図
は、ボイラー炉が高温状態になつたときの伸縮継
手の、第４図と同様の図、第６図は第３図のボイ
ラー炉のコーナー部の上からみた平面図、第７図
は第５図の線７−７に沿つてみた部分垂直断面
図、第８図は第７図の線８−８に沿つてみた上面
図、第９図は本発明の別の実施例に伸縮継手の、
第５図と同様の図である。 １０：伸縮継手、１１：主ガスヘツダー、１
２：トラフ、１４：外側壁、１５：スカート、１
６：底部支持管壁（第１部分）、１８：シールド、
１９：シール突部、２２，２３：屈曲部分、２
４：ドレン弁付ドレン管、２６：頂部支持管壁
（第２部分）、２７：屈曲部分、３３：ガスヘツダ
ー、３４：小孔。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 熱膨脹により相対的に変位する第１部分と第
   ２部分とを有するボイラーのための伸縮継手にお
   いて、 前記ボイラーの第１部分に連結され、上方が開
   口した空間を画定するトラフと、 前記ボイラーの第２部分に連結され、該トラフ
   の空間内へ突入したシール突部と、 該シール突部を部分的に覆うようにして該トラ
   フの空間内に充填された流動化可能な固形粒状物
   質と、 前記ボイラーの第１部分と第２部分とが相対的
   に変位する間前記シール突部とトラフとの間にシ
   ールが維持されるようにトラフに対するシール突
   部の相対変位を可能にするために前記粒状物質
   の、該シール突部に近接する少くとも一部分を流
   動化させるべく該粒状物質中へ流動化用媒体を供
   給するために該シール突部に接続された流動化用
   媒体供給手段とから成る伸縮継手。 ２ 前記シール突部は、複数の並置関係に連結さ
   れた管で形成された管壁から成り、前記流動化用
   媒体供給手段は、該各管の上端に接続されたヘツ
   ダーから成り、該各管の下端部の管周壁に流動化
   用媒体を前記粒状物質中へ噴出するための複数の
   小孔が設けられている特許請求の範囲第１項記載
   の伸縮継手。 ３ 前記ボイラーの第１部分は、底部で支持され
   た底部支持管壁から成り、前記トラフの一側壁お
   よび底壁は該底部支持管壁の屈曲された一部分に
   よつて構成され、該トラフの該一側壁と対向する
   他側壁は該底部支持管壁の該屈曲部分に連結され
   た耐火材張り鋼板によつて構成されている特許請
   求の範囲第２項記載の伸縮継手。 ４ 前記トラフの一側壁はトラフの内側壁であ
   り、前記トラフの他側壁はトラフの外側壁である
   特許請求の範囲第３項記載の伸縮継手。 ５ 前記トラフの一側壁はトラフの外側壁であ
   り、前記トラフの他側壁はトラフの内側壁である
   特許請求の範囲第３項記載の伸縮継手。 ６ 前記トラフの内側壁に連結されて前記ボイラ
   ーの内部へ延長したスカートと、ボイラーの前記
   第２部分に連結されており、該スカートと協同し
   てボイラーからトラフ内への物質の進入を抑止す
   るようにボイラーの該第２部分から下方へ延長し
   たシールドを備えている特許請求の範囲第３項記
   載の伸縮継手。 ７ 前記トラフの底壁は、下方に向つて傾斜して
   おり、該底壁の低い部位に、ドラフ内から粒状物
   質を排出するためのドレン手段が接続されている
   特許請求の範囲第６項記載の伸縮継手。 ８ 前記ボイラーの第２部分は、頂部で支持され
   た頂部支持管壁から成り、該頂部支持管壁の外方
   に屈曲された一部分が前記シール突部に連結され
   て該シール突部によつて支持されており、前記シ
   ールドは該頂部支持管壁に連結された耐火材張り
   鋼板によつて構成されている特許請求の範囲第７
   項記載の伸縮継手。 ９ 前記頂部支持管壁および底部支持管壁の前記
   屈曲部分は、少くともその一部分が垂直線に対し
   て60°〜70°の角度をなしてボイラーの内部から外
   方へ延長している特許請求の範囲第８項記載の伸
   縮継手。 １０ 前記トラフの内側壁は前記底部支持管壁の
   前記屈曲部分によつて構成され、前記スカート
   は、耐火材張り鋼板で形成され該トラフの内側壁
   に連結されている特許請求の範囲第９項記載の伸
   縮継手。 １１ 前記トラフの底壁および外側壁は前記底部
   支持管壁の前記屈曲部分によつて構成され、該ト
   ラフは、前記低い部位を画定するように傾斜して
   該底部支持管壁の該屈曲部分上に支持された耐火
   材を有している特許請求の範囲第７項記載の伸縮
   継手。 １２ 前記流動化可能な粒状物質は、砂、粒状石
   灰石、使用ずみの粒状耐火材の群から選択された
   ものである特許請求の範囲第１項記載の伸縮継
   手。