JPH09126404A - 流動層ボイラの炉壁構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 水冷壁における水管の摩耗、減肉を減少させ
る。 【解決手段】 隣接する水管２２どうしを接続するフィ
ン２３の途中に設けたフィン欠除部２５に、炉外側ａへ
突出する曲げを与えた屈曲部材２６を接合して、フィン
欠除部２５に粒子ｃの自由落下空間２７を形成する。同
時に、前記耐火材２４の上端位置が、自由落下空間２７
におけるフィン２３の延長線２８よりも炉外側ａにある
屈曲部材２６の中間位置となるようにし、更に、耐火材
２４の上端部に上方へ行くに従い厚さが薄くなる傾斜を
付けるようにしている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、流動層ボイラの炉
壁構造、特に、粒子の下降による水冷壁水管の摩耗を防
止し得るようにした流動層ボイラの炉壁構造に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】石炭等の固体燃料を効率良く燃焼させる
ボイラの一つとして、循環流動層ボイラが知られてい
る。

【０００３】斯かる循環流動層ボイラは、図５に示すご
とく、その内部下方に設置された空気分散板１の上部で
灰や石灰石等から成るベッド材２を流動化しつつ、燃料
を燃焼させて、燃焼ガス３を発生させるようにした矩形
箱状の火炉４と、火炉４の上端後部に接続されたダクト
５を介して送り出された燃焼ガス３からベッド材２や未
燃固形分等の粒子を分離するサイクロン６と、サイクロ
ン６で粒子を分離されてダクト７から取り出された燃焼
ガス３中の熱エネルギを回収し得るようにした伝熱部８
と、サイクロン６で分離・下降され、且つ、サイクロン
６の下部に接続されたＪバルブ９を通った粒子を、再び
火炉４の空気分散板１上へ戻す循環路１０とを備えてい
る。

【０００４】尚、火炉４の下方には、石炭等の固形燃料
を火炉４内の空気分散板１上に供給するための燃料供給
ライン１１が接続され、火炉４の底面には、空気分散板
１で空気を分散させて火炉４内のベッド材２を流動化さ
せるための空気供給ライン１２が接続され、Ｊバルブ９
の下部には、サイクロン６から下降してきた粒子を火炉
４の空気分散板１の上方へ戻すための空気供給ライン１
３が接続されている。

【０００５】又、図中１４は、伝熱部８から排出された
排ガスである。

【０００６】上述の循環流動層ボイラでは、空気供給ラ
イン１２から火炉４内下部へ空気を供給すると、該空気
は、空気分散板１で分散されて空気分散板１上へと導か
れて、火炉４内のベッド材２を流動化させる。

【０００７】この時、燃料供給ライン１１から火炉４内
へ固形燃料を供給すると、該固形燃料は、ベッド材２と
共に流動しながら、ベッド材２及び固形燃料の流動化用
の空気によって燃焼され、燃焼ガス３が発生される。

【０００８】こうして発生された燃焼ガス３は、上昇し
つつ火炉４を構成する水冷壁の内部を流れる流体を加熱
し、ダクト５からサイクロン６へ導入され、サイクロン
６でベッド材２や未燃の固形燃料が混合した粒子を分離
されたうえ、ダクト７から伝熱部８へ導入されて、伝熱
部８を下降しつつ伝熱部８を流れる流体を加熱若しくは
過熱し、伝熱部８下部から排ガス１４として排出され、
下流側の装置へ送られる。

【０００９】一方、火炉４の水冷壁や伝熱部８で発生さ
れた蒸気は、図示しない蒸気タービンへ送られて、蒸気
タービンを駆動するのに利用され、更に、蒸気タービン
により発電機が駆動されて発電が行われる。

【００１０】又、上述の火炉４の周壁を構成する水冷壁
１５は、図６に示されるように、ボイラの前後方向や幅
方向へ所定の間隔で配列された、上下方向へ向けてほぼ
垂直に延びる多数の水管１６と、隣り合う水管１６どう
しを接続するフィン１７とを備えており、水冷壁１５の
各面はパネル状に形成されている。

【００１１】そして、水冷壁１５の火炉４炉内側におけ
る所定高さ位置よりも下方には、流動化しているベッド
材２や未燃固形分等の粒子が落下する際に水管１６にぶ
つかり、水管１６の外周を摩耗して減肉させるのを防止
するため、耐摩耗性の耐火材１８が内張りされている。

【００１２】更に、耐火材１８は、下方から上端位置近
傍までは図６・図８に示すごとく水管１６及びフィン１
７を炉内側から完全に覆う一定厚さとなっているが、上
端近傍では、水冷壁１５に沿って落下する粒子が耐火材
１８の上端ではねかえり、水冷壁１５を構成する水管１
６にぶつかることのないよう、上方に向い徐々に薄くな
るよう構成されている。

【００１３】循環流動層ボイラの運転時には、図５に示
す火炉４内で上述のごとく、ベッド材２や未燃固形分を
含む粒子が流動化し、水冷壁１５近傍の粒子は水冷壁１
５に沿って落下する。

【００１４】しかし、水冷壁１５炉内側の最も粒子の流
動化の激しい部分には、耐火材１８が内張りしてあるた
め、この部分では水管１６が摩耗し減肉することはな
い。

【００１５】ところで、耐火材１８の上端は、上述のご
とく上方へ向けて徐々に厚さが薄くなる傾斜を設けてあ
るため、図７に示すごとく、耐火材１８の上端における
水管１６との境界部に、下方へ凸の半楕円弧状をした窪
み１９が形成される。

【００１６】そして、一般に、流動体が落下・流動する
場合、連続した経路が存在すると、流動体は、重力など
に従って上記経路から全く外れた流れを形成するのでは
なく、重力などに抗しても可能な限りその経路に沿った
流れを形成しようとする傾向にあるが、火炉４内の耐火
材１８よりも上方には、水管１６とフィン１７によって
形成される垂直な溝状の経路と、フィン１７と耐火材１
８上端部との境界線によって形成される水平な経路と、
耐火材１８と水管１６との境界線によって形成される半
楕円弧状の経路とが連続して存在しているため、耐火材
１８よりも上方にある粒子は、これらの経路に従い、先
ず、水管１６とフィン１７によって形成される溝状の経
路に案内されてフィン１７に沿って垂直に落下され、フ
ィン１７と耐火材１８上端部との境界線に形成される経
路に案内されて左右に分かれ、耐火材１８と水管１６と
の境界線に形成される経路に案内されて図７の矢印に示
すごとく半楕円弧状に流下し、その後、粒子は耐火材１
８に沿って下向きに落下して行く。

【００１７】その結果、耐火材１８と水管１６との半楕
円弧状の境界線の部分で水管１６を摩耗させ、水管１６
に減肉が生じる。

【００１８】この摩擦を防止するため、耐火材１８の窪
み１９の部分における耐火材１８と水管１６の境界線及
び該境界線に連なる水管１６とフィン１７の境界線の所
定高さ位置まで、図８に示すごとく、耐摩耗金属２０を
溶射することが行われている。

【００１９】又、耐火材１８の上端部における水管１６
の摩耗の防止のために、図９に示すごとく、水冷壁１５
の耐火材１８上端部近傍を炉外側へ曲げ、水冷壁１５の
耐火材１８内張り部を水冷壁１５の耐火材１８を内張り
していない部分よりも炉外側へ位置させることも行われ
ている。

【００２０】

【発明が解決しようとする課題】しかし、図８に示すご
とく溶射された耐摩耗金属２０は、ボイラの運転に伴い
劣化し摩耗するため、水管１６の耐火材１８に対する境
界線近傍における摩耗速度を緩和することはできるが、
定期的な点検・補修が必要となる。

【００２１】又、図９に示すごとく、水冷壁１５の下方
を炉外側へ向けて曲げる場合には、水冷壁１５の構造が
複雑になると共にコストアップの原因となる。また耐火
材の打設範囲を変更することが容易でない。

【００２２】本発明は上述の実情に鑑み、コストアップ
を招来することなく、水管の摩耗を防止し、ボイラの寿
命を長期化することを目的としてなしたものである。

【００２３】

【課題を解決するための手段】本発明は、空気によって
ベッド材と共に燃料を流動化させながら燃料を燃焼させ
るようにした火炉の周壁を、上下方向へ延びる複数の水
管と、隣接する水管の間を接続するフィンとによって構
成されるパネル状の水冷壁により形成し、且つ、該水冷
壁の下部に所要範囲に亘って耐火材を内張りした流動層
ボイラの炉壁構造において、隣接する水管どうしを接続
するフィンの途中にフィン欠除部を形成し、該フィン欠
除部に、炉外側へ突出する曲げを与えられた屈曲部材を
取付けて、フィン欠除部に粒子の自由落下空間を形成す
ると共に、前記耐火材の上端位置が、屈曲部材における
フィンの延長線よりも炉外側へ寄った位置となるように
し、更に、耐火材の上端部に上方へ行くに従い厚さが薄
くなる傾斜を付けたことを特徴とする流動層ボイラの炉
壁構造にかかるものである。

【００２４】従って、本発明では、水冷壁をフィンに沿
って落下する粒子は、フィン欠除部で自由落下となり、
粒子の落下を規制していた経路から外れることとなるた
め、耐火材上端の傾斜部における水管との境界線に沿っ
た粒子の流れができにくくなるので、水管の摩耗、減肉
を防止することができる。

【００２５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
例と共に説明する。

【００２６】図１〜図４は本発明の実施の形態の一例で
ある。

【００２７】尚、循環流動層ボイラの基本的な構造につ
いては、図５・図６と同様であるため、必要に応じてこ
れらの図を参照するものとする。

【００２８】この場合において、火炉の周壁を構成する
水冷壁２１は、従来の場合と同様、ボイラ前後方向や幅
方向へ所定の間隔で配列され且つ上下方向へ向けてほぼ
垂直に延びる多数の水管２２と、隣り合う水管２２どう
しを接続するフィン２３とを備えており、水冷壁２１の
各面はパネル状に形成されている。

【００２９】そして、水管２２は、従来のものと同様、
上下方向へ向けてほぼ垂直に延びているが、隣り合う水
管２２どうしを接続するフィン２３は、中途部にフィン
欠除部２５が形成され、該フィン欠除部２５に、炉外側
ａへ突出する曲げを与えられたテーパードベンドプレー
トなどの屈曲部材２６が接合されて、フィン欠除部２５
に粒子ｃの自由落下空間２７が形成されている。

【００３０】更に、耐火材２４は従来のものと同様、下
端から上端位置近傍までは、水管２２及びフィン２３を
炉内側ｂから完全に覆う一定厚さとされているが、上端
近傍では、上方に向い徐々に薄くなるよう傾斜が設けら
れており、図２に示すように、上端は屈曲部材２６のほ
ぼ中間位置で終了されている。このため、耐火材２４の
上端と屈曲部材２６との境界線は、自由落下空間２７に
おけるフィン２３の延長線２８よりも炉外側ａに片寄っ
て位置している。

【００３１】尚、耐火材２４の上端における水管２２と
の境界部には、従来と同様、下方へ凸の半楕円弧状をし
た窪み２９が形成される。

【００３２】次に本発明の実施の形態の作用について説
明する。

【００３３】循環流動層ボイラの運転時には、図５に示
す火炉４内で、上述のごとくベッド材２や未燃固形分を
含む粒子ｃが流動化し、水冷壁２１近傍の粒子ｃは水冷
壁２１に沿って落下する。この際、火炉４内下部におけ
る粒子ｃの流動化の激しい部分の水冷壁２１には耐火材
２４が内張りしてあるため、この部分で水管２２に摩耗
や減肉が生じることはない。

【００３４】一方、耐火材２４よりも上方では、粒子ｃ
は以下のように落下する。

【００３５】即ち、一般に、流動体が落下・流動する場
合、連続した経路が存在すると、流動体は、重力などに
従って上記経路から全く外れた流れを形成するのではな
く、重力などに抗しても可能な限りその経路に沿った流
れを形成しようとする傾向にある。

【００３６】しかるに、図７の従来の場合、火炉４内の
耐火材１８よりも上方には、水管１６とフィン１７によ
って形成される垂直な溝状の経路と、フィン１７と耐火
材１８上端部との境界線によって形成される水平な経路
と、耐火材１８と水管１６との境界線によって形成され
る半楕円弧状の経路とが連続して存在しているため、耐
火材１８よりも上方にある粒子は、これらの経路に従
い、先ず、水管１６とフィン１７によって形成される溝
状の経路に案内されてフィン１７に沿って垂直に落下さ
れ、フィン１７と耐火材１８上端部との境界線に形成さ
れる経路に案内されて左右に分かれ、耐火材１８と水管
１６との境界線に形成される経路に案内されて図７の矢
印に示すごとく半楕円弧状に流下し、その後、耐火材１
８を垂直に落下する。

【００３７】その結果、耐火材１８と水管１６との半楕
円弧状の境界線の部分で水管１６を摩耗させ、水管１６
に減肉が生じることになる。

【００３８】ところが、本実施の形態の場合、図２に示
すように、フィン２３の中途部にフィン欠除部２５を形
成し、フィン欠除部２５に粒子ｃの自由落下空間２７を
形成しているので、フィン２３に沿って落下してきた粒
子ｃは自由落下空間２７で上記経路を失い、そのまま重
力と慣性力による自由落下となる。

【００３９】そして、耐火材２４の上端を、自由落下空
間２７におけるフィン２３の延長線２８よりも炉外側ａ
へ入り込むように構成しているので、自由落下空間２７
を自由落下した粒子ｃは、耐火材２４上端と屈曲部材２
６との境界線から僅かに離れたフィン２３の延長線２８
上の位置に衝突することとなる。

【００４０】すると、この位置には粒子ｃの流れを規制
する経路がないので、粒子ｃは重力により耐火材２４に
沿った下向きの流れを構成するようになる。

【００４１】よって、水管２２と耐火材２４上端との境
界線に沿い流れる粒子ｃの量が減少され、その結果、水
管２２の摩耗、減肉が生じにくくなり、ボイラの寿命が
長期間となる。

【００４２】又、本実施の形態では、水管２２を、真直
ぐな形状のままとしているため、図９の場合のように、
耐圧部材である水管２２を曲げたり、つないだり加工す
る場合に比べて、はるかに製造が容易であり、特段のコ
ストアップを生じない。

【００４３】更に、上記循環流動層ボイラでは、火炉４
における収熱を変更するなどのために、耐火材２４の設
置高さを変更する改修が行われることがあるが、このよ
うな場合でも、フィン２３の切り張りは耐圧部材である
水管２２を切ったりつないだりするよりも格段に容易な
ので、耐火材２４の設置高さの変更に応じて屈曲部材２
６の位置を容易に変更することが可能である。

【００４４】尚、本発明においては上述の実施の形態に
限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範
囲内で種々変更を加え得ること、等は勿論である。

【００４５】

【発明の効果】本発明の流動層ボイラの炉壁構造によれ
ば、水冷壁の水管の摩耗、減肉が減少するためボイラの
長寿命化を図り得る上、特段のコストアップを招くこと
がない、等の種々の優れた効果を奏し得る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態の一例の概略部分拡大斜視
図である。

【図２】図１のＩＩ−ＩＩ方向矢視図である。

【図３】図２のＩＩＩ−ＩＩＩ矢視図である。

【図４】図３のＩＶ−ＩＶ矢視図である。

【図５】循環流動層ボイラの一般的な例の側断面図であ
る。

【図６】循環流動層ボイラに用いる水冷壁の斜視図であ
る。

【図７】循環流動層ボイラに用いる従来の水冷壁の一例
の拡大正面図である。

【図８】図７のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ方向矢視図である。

【図９】循環流動層ボイラに用いる従来の水冷壁の他の
例の拡大側面図である。

【符号の説明】

２ ベッド材 ４ 火炉 ２１ 水冷壁 ２２ 水管 ２３ フィン ２４ 耐火材 ２５ フィン欠除部 ２６ 屈曲部材 ２７ 自由落下空間 ２８ 延長線 ａ 炉外側 ｂ 炉内側 ｃ 粒子

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 空気によってベッド材と共に燃料を流動
   化させながら燃料を燃焼させるようにした火炉の周壁
   を、上下方向へ延びる複数の水管と、隣接する水管の間
   を接続するフィンとによって構成されるパネル状の水冷
   壁により形成し、且つ、該水冷壁の下部に所要範囲に亘
   って耐火材を内張りした流動層ボイラの炉壁構造におい
   て、隣接する水管どうしを接続するフィンの途中にフィ
   ン欠除部を形成し、該フィン欠除部に、炉外側へ突出す
   る曲げを与えられた屈曲部材を取付けて、フィン欠除部
   に粒子の自由落下空間を形成すると共に、前記耐火材の
   上端位置が、屈曲部材におけるフィンの延長線よりも炉
   外側へ寄った位置となるようにし、更に、耐火材の上端
   部に上方へ行くに従い厚さが薄くなる傾斜を付けたこと
   を特徴とする流動層ボイラの炉壁構造。