JPH11173544A - ボイラ炉壁部のシール装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 回収ボイラ等のボイラ炉壁管部分に空気ノズ
ル及びシール用のひれ部を有する空気口部を備えたボイ
ラにおいて、上記ひれ部のスメルト等による腐食の発生
を防止して、同ひれ部におけるシール性能を向上すると
ともに、熱伸び差による疲労破壊の発生を防止したボイ
ラ炉壁部のシール装置を提供する。 【解決手段】 ボイラの炉壁を構成する炉壁管に空気口
を開設するとともに、上記炉壁管と空気口とで囲まれた
略三角形状の開口部を覆うひれ部を有するボイラにおい
て、上記ひれ部は、上記炉壁管から離れた高温部をクロ
ム（Ｃｒ）量３５Ｗｔ％以上の高Ｃｒ系材料にて構成
し、ひれ部の高温腐食の発生を阻止する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はボイラ、特に回収ボ
イラの炉壁部を構成する炉壁管と空気口とのシール構造
に関する。

【０００２】

【従来の技術】図４には回収ボイラの炉壁部近傍の概略
構造が示されている。図４において、２０は回収ボイ
ラ、２１は同回収ボイラ２０の炉内部、１は同ボイラの
炉壁部を構成する蒸発管（炉壁管）、２は同蒸発管１の
適所を曲げて形成された空間に取付けられた空気ノズル
である。また２２は炉内部２１に溜ったスメルト、２３
は燃焼炎である。

【０００３】図２〜図３には上記蒸発管１の空気ノズル
２の取付部の構造が示されており、炉壁を構成する多数
の蒸発管１の適当な相隣る２本を曲げて空間を形成し、
この空間に空気ノズル２が挿設され空気口部１０を構成
している。３は上記空気ノズル２を挿入後の、同空気ノ
ズルと蒸発管１との隙間を覆いガスのシールをなすため
のひれ部である。図５は上記ひれ部３の取付部分の拡大
図であり、図５に示されるように、上記ひれ部３は１８
Ｃｒ系材料（例えばＣｒ１７．６％、Ｎｉ１％以下、残
りＦｅ）によって三角形状に形成され、蒸発管１に溶接
により固着されている。４はその溶接部である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記回収ボイラにおい
ては、ボイラの運転時における蒸発管１の熱変形を考慮
して、空気口部１０は、図２〜図３及び図５に示される
ようなひれ部３を用いてシールする構造となっており、
このひれ部３には従来、上記熱変形伸び差による蒸発管
１側の疲労破壊を防止するため、１８Ｃｒ系材料を使用
していた。

【０００５】然るに上記回収ボイラ２０においては、図
４に示されるように炉内部２１にスメルト２２が溜まる
が、上記従来の回収ボイラにあっては、このスメルトに
よって、１８Ｃｒ系材料からなり、かつ冷却効果が十分
でないひれ部３に高温腐食が発生し、この腐食部からス
メルトの漏れが発生するという問題点があった。

【０００６】本発明の目的は、回収ボイラ等のボイラ炉
壁管部分に空気ノズル及びシール用のひれ部を有する空
気口部を備えたボイラにおいて、上記ひれ部のスメルト
等による腐食の発生を防止して、同ひれ部におけるシー
ル性能を向上するとともに、熱伸び差による疲労破壊の
発生を防止したボイラ炉壁部のシール装置を提供するこ
とにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は上記のような問
題点を解決するもので、その要旨とする手段は、ボイラ
の炉壁を構成する炉壁管に空気口を開設するとともに、
上記炉壁管と空気口とで囲まれた略三角形状の開口部を
覆うひれ部を有するボイラにおいて、上記ひれ部は、上
記炉壁管から離れた高温部をクロム量（Ｃｒ）量３５Ｗ
ｔ％以上の高Ｃｒ系材料にて構成したことを特徴とする
ボイラ炉壁部のシール装置にある。

【０００８】上記手段によれば、空気口（空気ノズル）
と炉壁管との間に設けられたシール用のひれ部を炉壁管
（蒸発管）に接する外側の低温部は従来のものと同様な
１８Ｃｒ系材料を使用する一方、、空気口寄りの中央の
高温部を３５Ｃｒ系材料等の高クロム材料としたので、
運転中高温となって腐食され易いひれ部の中央部分（上
記高温部）が、高い高温耐食性を有する高Ｃｒ材料にて
構成されることにより、同中央部分の腐食の発生が回避
され、かかる腐食によるシール性能の低下が防止され
る。

【０００９】そして、上記高温部を外から囲んだ部分、
つまり上記炉壁管に接する部分（上記低温部）は従来の
ものと同様炉壁管と熱膨張による伸び差の少ないＣｒ系
材料から構成されているので、ひれ部全体としての炉壁
管部との熱膨張による伸び差は従来のものと同程度に小
さく、かかる伸び差による疲労破壊の発生はない。

【００１０】このように、上記手段によれば、高温で高
い腐食環境下にあるひれ部の中央部（炉壁から離れた部
分）を高Ｃｒ系材料とすることにより、腐食の発生及び
これによるガス洩れを阻止し、ひれ部のシール性能を向
上することができる。また上記炉壁部と接する外側部分
は炉壁部に冷却されて低温となることから、従来のもの
と同様なＣｒ系材料としても高温腐食の発生は無く、熱
膨張による炉壁部との伸び差はひれ部全体としては従来
のものと同様に小さくなり、かかる伸び差による熱応力
の疲労破壊の発生を防止することができる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下図面を参照して本発明の実施
形態につき詳細に説明する。図１は本発明の実施形態に
係る回収ボイラ炉壁管（蒸発管）における空気口部のひ
れ部の拡大正面図、図２は上記炉壁管における空気口部
の正面図、図３は図２のＡ−Ａ線矢視図である。

【００１２】図４は本発明が適用される回収ボイラの炉
壁部近傍の概略構造を示しており、図４において、２０
は回収ボイラ、２１は同回収ボイラの炉内部、１は同ボ
イラの炉壁部を構成する蒸発管（炉壁管）、２は同蒸発
管１の適所を曲げて形成された空間に取付けられた空気
ノズルである。尚、２２は炉内部２１に溜ったスメル
ト、２３は燃焼炎を示す。

【００１３】上記回収ボイラ（図４）における炉壁部の
空気口近傍を示す図２〜図３において、１０は空気口
部、２は同空気口部１０を構成する空気ノズルであり、
上記ボイラの炉壁を構成する多数の蒸発管１の適当な相
隣る２本を曲げて空間を形成し、この空間に同空気ノズ
ル２が挿設されている。３はひれ部であり、上記空気ノ
ズル２を挿入後の、同空気ノズルと蒸発管１との隙間を
覆うように周部を蒸発管１に溶接されて（４が溶接部）
ガスのシールをなしている。以上の構成は従来のものと
同様である。

【００１４】本発明は上記ひれ部３の改良に係るもので
ある。即ち、その実施形態を示す図１において、上記ひ
れ部３は、外側の蒸発管１に接する部分である低温部３
ｂと同低温部３ｂに囲まれた逆三角形状の部分である高
温部３ａとにより構成された２相構造となっており、低
温部３ｂと高温部３ａとは異なる材質にて構成され、両
者の境界部を溶接している。

【００１５】そして、上記低温部３ｂは、図５に示す従
来のひれ部３と同様に、１８Ｃｒ系材料からなり、上記
高温部３ａは、低温部３ｂより高Ｃｒの材料、即ち３５
Ｃｒ以上のＣｒ系材料から構成されている。

【００１６】上記のように構成された炉壁部を備えた回
収ボイラの運転時において、かかる運転中に、高温とな
って腐食され易いひれ部３の逆三角形状の中央部分、つ
まり高温部３ａが高い高温耐食性を有する３５Ｃｒ以上
の高Ｃｒ系材料で構成されているので、この中央部分の
腐食の発生が回避される。これによってかかる腐食によ
るひれ部３のシール性能の低下が防止される。一方上記
高温部３ａと外から囲んだ部分、つまり上記蒸発管１に
溶接される部分である低温部３ｂは、図５に示される従
来のものと同様に、蒸発管１に接することにより冷却さ
れるとともに、従来のものと同様な１８Ｃｒ系材料から
なるので、同低温部３ｂと蒸発管１との間の熱膨張によ
る伸び差が少なくなり、これによる熱応力が低減され運
転中における疲労破壊の発生が防止される。

【００１７】

【実施例】次に上記実施形態に係る回収ボイラの炉壁部
のシール装置についての実施例を説明する。

【００１８】この実施例においては、上記ひれ部を有す
るシール装置についての、図４に示す回収ボイラのスメ
ルト２２に対する高温耐食性の評価を実験室模擬試験に
よって行なった。

【００１９】（１）供試材の状況 図６の表は、この試験に使用したひれ部３の供試材Ａ〜
Ｈにおける高温部３ａの成分配合を示す。

【００２０】（２）スメルトに対する供試材の耐食性の
評価試験 （ａ）試験温度＝７５０℃ （ｂ）試験時間＝５０ｈｒ （ｃ）試験ガス＝大気 （ｄ）付着灰＝スメルト（実用ボイラより採取） （ｅ）試験方法 縦×横×厚さ＝１４ｍｍ×１４ｍｍ×８ｍｍの供試材を
＃６００エメリー仕上後、＃１００メッシュ以下に粉砕
したスメルト２００ｍｇ／ｃｍ² を供試材の前面に塗布
した。そしてこの供試材を上記（ａ）〜（ｄ）に示す条
件の環境下に露出し試験前後の重量変化から腐食による
減少量を求めた。

【００２１】（ｆ）試験結果、 上記（ａ）〜（ｅ）による試験結果を図７に示す。図７
においてＡＢ…Ｈは、図６の表に示す供試材の腐食状況
である。図６においてＹは限界腐食速度である。この限
界腐食速度Ｙは、次のようにして定めた。即ち、上記ひ
れ部３は蒸発管１の間に溶接されることから厚肉化が困
難で厚さ６ｍｍ程度が限界であり、また、その寿命は１
０年程度が望まれる。これらの条件から上記限界腐食速
度Ｙ＝０．５ｍｍ／ｙ（年）とする。

【００２２】従って、図７において、限界腐食速度Ｙ≦
０．５ｍｍ／ｙとなる供試体はＦ，Ｇ，Ｈであり、これ
らのＣｒ量は３５Ｗｔ％以上となる。故に、上記高温部
３ａに用いる高Ｃｒ材料は、Ｃｒ≧３５Ｗｔ％、Ｆｅ≦
１Ｗｔ％、Ｎｉ＝残りの成分配合の材料が好適となる。

【００２３】また、図８はひれ部３に従来の１８Ｃｒ系
材料を使用し、上記（ａ）〜（ｅ）の条件で以って耐食
試験を行った結果を示す。同図において、Ｚは限界腐食
速度で、図７の場合と同様にＺ＝０．５ｍｍ／ｙであ
る。図８より、従来の１８Ｃｒ系材料はひれ部３の温度
が５５０℃以下であれば、充分な耐腐性を有する。

【００２４】（ｇ）試験結果の評価及びひれ部の構成 次に図９は、高Ｃｒ系材料を使用したひれ部３の温度分
布の評価結果を示し、この評価に使用したひれ部３の大
きさは、図９においてＢ₁ ＝８０ｍｍ、Ｈ＝８０ｍｍ、
Ｂ₂ ＝１２ｍｍ、Ｒ＝２５０ｍｍである。図９に示され
るように、この評価結果によれば、上記のような耐腐食
性を得るための限界温度である５５０℃以下の部位に相
当する蒸発管１からｃ＝１５ｍｍ中央側に離れた部位よ
りも外側、つまり蒸発管１側には、図８に示すように従
来の１８Ｃｒ系材料を使用できることとなる一方、これ
よりも中央寄りの高温部には上記１８Ｃｒ系材料の使用
が不可能であり、上記Ｃｒ３５Ｗｔ％以上の高Ｃｒ系材
料を使用すれば、図７に示すように、充分な高温耐腐食
性を有する。

【００２５】尚、上記のように中央寄りの高温部３ａに
高Ｃｒ系材料を用いても、この高Ｃｒ系材料と蒸発管１
とは直接に溶接されていないので、高Ｃｒ系材料からな
る高温部３ａの低温部３ｂとの境界部で疲労が生じても
蒸気管１側が損傷を受けることは無い。

【００２６】

【発明の効果】本発明は以上のように構成されており、
本発明によれば、高温で高い腐食環境下にあるひれ部の
炉壁管から離れた部分（中央部）を、高温耐食性の大な
る高Ｃｒ系材料とすることにより、腐食の発生及びこれ
によるガス漏れの発生を防止することができ、ひれ部の
シール性能を向上することができる。

【００２７】また、上記以外の部分、即ち炉壁部と接す
る外側部分は、従来のものと同様な１８Ｃｒ系材料を用
いても、この部分は炉壁部に冷却されて低温となること
から、熱膨張による伸び差は上記高温部があってもひれ
部全体としては従来のものと同様に少なくなるので、上
記伸び差による熱応力の疲労破壊の発生を防止すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態に係る回収ボイラ炉壁管にお
けるひれ部近傍の拡大正面図。

【図２】上記炉壁管における空気口部の正面図。

【図３】図２のＡ−Ａ矢視図。

【図４】回収ボイラの炉壁部近傍の概略構成図。

【図５】従来のひれ部近傍を示す図１応当図。

【図６】本発明の実施例に係るひれ部の供試材の成分配
合を示す表。

【図７】上記供試材による高温腐食試験結果を示す線
図。

【図８】従来のＣｒ系材料からなるひれ部の高温腐食試
験結果を示す線図。

【図９】本発明の実施例に係るひれ部の温度分布（算定
値）図。

【符号の説明】

１ 蒸発管 ２ 空気ノズル ３ ひれ部 ３ａ 高温部 ３ｂ 低温部 １０ 空気口部 ２０ 回収ボイラ ２１ 炉内部 ２２ スメルト

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 土井 祐一 長崎市深堀町五丁目717番地１ 長菱エン ジニアリング株式会社内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ボイラの炉壁を構成する炉壁管に空気口
   を開設するとともに、上記炉壁管と空気口とで囲まれた
   略三角形状の開口部を覆うひれ部を有するボイラにおい
   て、上記ひれ部は、上記炉壁管から離れた高温部をクロ
   ム（Ｃｒ）量３５Ｗｔ％以上の高Ｃｒ系材料にて構成し
   たことを特徴とするボイラ炉壁部のシール装置。