WO2014061453A1 - 流動床燃焼炉 - Google Patents

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正美 大日
敏浩 山岡
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住友重機械工業株式会社
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    • F23N2900/00Special features of, or arrangements for controlling combustion
    • F23N2900/05005Mounting arrangements for sensing, detecting or measuring devices

Definitions

  • the present invention relates to a fluidized bed combustion furnace.
  • fluidized bed furnaces are known in which fuel such as coal is mixed with a fluidized material such as silica sand and the fuel is combusted while forming a fluidized bed (fluidized bed) in which the fluid flows in a combustion chamber.
  • a thermometer is installed to accurately grasp the temperature of the combustion chamber. This thermometer is arranged so that it passes through the furnace wall forming the combustion chamber and the measurement part is covered with a protective tube made of a material such as stainless steel and protrudes into the furnace.
  • thermometer In the fluidized bed furnace, since the fluidized material repeatedly descends along the furnace wall, the fluidized material comes into contact (impacts) with the protective tube protruding into the furnace, and the protective tube is worn. Then, for example, disconnection or the like occurs due to such wear of the protective tube, and the accurate temperature cannot be grasped. As a result, frequent replacement of the thermometer is required.
  • the material of the protective tube is made of ceramics having excellent wear resistance, and the life of the thermometer is extended.
  • thermometer described in Patent Document 1 has a problem that ceramics are expensive.
  • the present invention has been made to solve such a problem, including a fluidized bed furnace capable of extending the life of a thermometer even if the protective tube is made of a low-cost material similar to the conventional one.
  • An object is to provide a fluidized bed combustion furnace.
  • the fluidized bed combustion furnace includes a combustion chamber that combusts the raw material while forming a fluidized bed in which the raw material and the fluidized material flow, and a thermometer for measuring the temperature of the combustion chamber passes through the furnace wall and measures the temperature.
  • a refractory protrusion protruding into the furnace is provided above the protective tube on the inner surface of the furnace wall.
  • the refractory projection is provided so as to cover the protective tube, the contact of the fluidized material with the protective tube can be further avoided, and the wear of the protective tube can be further reduced, resulting in a long life of the thermometer. Can be further improved.
  • the upper surface of the refractory projection has an inclined surface that is inclined so as to guide the falling fluid material to the center side in the furnace, the falling fluid material follows this inclined surface. Actively approached to the center of the furnace. For this reason, the fluidized material can be easily returned to the fluidized bed, and at the same time, contact of the fluidized material with the protective tube can be further avoided. As a result, the wear of the protective tube can be further reduced, and the lifetime of the thermometer can be further increased.
  • raw material that exhibits the above-described action
  • specific examples of the raw material that exhibits the above-described action include coal, biomass, and waste tires.
  • FIG. 1 It is a schematic sectional lineblock diagram showing an important section of a fluidized bed combustion furnace concerning a 1st embodiment of the present invention. It is the figure which looked at the principal part of the fluidized-bed combustion furnace shown in FIG. 1 from the furnace inner side. It is an enlarged view which shows the thermometer and refractory protrusion part in FIG. 1 with a furnace wall. It is a schematic sectional block diagram which shows the principal part of the fluidized-bed combustion furnace which concerns on 2nd Embodiment of this invention.
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional configuration diagram showing the main part of a fluidized bed combustion furnace according to the first embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is a view of the main part of the fluidized bed combustion furnace as seen from the inside of the furnace
  • FIG. It is an enlarged view which shows a thermometer and a refractory protrusion part with a furnace wall, and this fluidized-bed combustion furnace is a fluidized-bed boiler here, and is used for a power station.
  • the fluidized bed boiler 100 generally has a rectangular cylindrical furnace whose upper and lower ends are closed, and its lower part narrows in the width direction (left and right direction in FIG. 1) as it goes downward, so that a rectangular cylinder is formed. The shape is reduced.
  • the furnace wall 1 is a combustion chamber 2, and a fluidized material such as silica sand is previously stored in the combustion chamber 2 for the purpose of promoting complete combustion, and a plurality of fluidized bed boilers 100 are provided at the bottom of the combustion chamber 2.
  • Combustion air is introduced into the combustion chamber 2 through the opening 3 and fuel such as coal and biomass is introduced into the lower portion of the combustion chamber 2 from the outside, and a fluidized bed is formed while these are flowing to burn the fuel. is there.
  • the furnace wall 1 of the fluidized bed boiler 100 connects water wall tubes (water pipes) 4, 4 arranged in parallel in the furnace wall circumferential direction (left and right direction in the figure) with flat fins 5.
  • the so-called membrane panel 15 is provided.
  • the water wall tube 4 exchanges heat generated in the combustion chamber 2 with water flowing in the water wall tube 4 and converts it into water vapor.
  • the furnace wall 1 has an upper furnace wall A from which the membrane panel 15 is exposed, and a refractory 6 set under the upper furnace wall A. And the lower furnace wall B on which the membrane panel 15 is covered.
  • the refractory 6 is a refractory lining formed of an irregular refractory.
  • thermometer 7 for measuring the temperature of the combustion chamber 2 is installed.
  • the thermometer 7 passes through the fins 5 and the refractory 6 constituting the lower furnace wall B, and is arranged so that the measurement part is covered with a protective tube 9 made of a material such as stainless steel and protrudes into the furnace. .
  • a refractory projection 10 that protrudes into the furnace is provided on the inner surface of the furnace wall B above the protective tube 9 of the thermometer 7.
  • the refractory projection 10 has a shape in which a part of the refractory 6 constituting the furnace wall B is expanded (projected) in an umbrella shape.
  • the refractory protrusion 10 has a triangular shape in a side view, and its upper surface guides the fluidized material falling along the furnace walls A and B to the center side in the furnace. It is set as the structure which has the inclined surface 11 which inclines with a downward slope toward the furnace inner side. And the refractory projection part 10 is provided so that the front-end
  • the fluidized bed boiler 100 having such a configuration, fuel is combusted in the combustion chamber 2, and the generated heat is transmitted to the water wall tube 4 for heat exchange.
  • the combustion gas generated by the combustion is discharged from the upper part of the furnace to the subsequent stage, and the fluidized material containing ash descends along the furnace walls A and B in the furnace, and this is repeated.
  • the refractory protrusion 10 protruding into the furnace is provided on the inner surface of the furnace wall B above the protective tube 9, the refractory protrusion 10 causes the furnace wall.
  • the contact of the fluid material falling along B with the protective tube 9 can be avoided, and wear of the protective tube 9 can be reduced.
  • the protective tube 9 is made of a low-cost material such as stainless steel, for example.
  • the refractory projection 10 is provided so as to cover the protective tube 9, contact of the fluidized material with the protective tube 9 can be further avoided, and wear of the protective tube 9 can be further reduced. 7 can be further extended in life.
  • the upper surface of the refractory projection 10 has an inclined surface 11 that inclines so as to guide the falling fluid to the center side in the furnace, it falls according to the inclined surface 11.
  • the fluidized material is actively brought to the center side in the furnace. For this reason, the fluidized material can be easily returned to the fluidized bed, and at the same time, contact of the fluidized material with the protective tube 9 can be further avoided. As a result, the wear of the protective tube 9 can be further reduced, and the lifetime of the thermometer 7 can be further increased.
  • FIG. 4 is a schematic cross-sectional configuration diagram showing a main part of a fluidized bed combustion furnace according to a second embodiment of the present invention.
  • the second embodiment is different from the first embodiment in that the thermometer 7 is installed so as to penetrate the fin 5 of the membrane panel 15 which is the upper furnace wall A and is not covered with the refractory 6. Accordingly, the refractory projection 10 is provided above the protective tube 9 of the thermometer 7 on the inner surface of the upper furnace wall A (membrane panel 15).
  • the refractory projection 10 can avoid the fluid material falling along the furnace wall A from contacting the protective tube 9, the same effect as the first embodiment can be obtained. Obtainable.
  • the present invention has been specifically described based on the embodiment.
  • the present invention is not limited to the above embodiment.
  • the shape of the refractory protrusion 10 is particularly preferable.
  • a shape such as a side view trapezoid may be used.
  • the combustion target is a fuel that generates heat, but it may be, for example, waste for incineration such as waste tires and garbage, and the main point is combustion including fuel and waste. Any material can be used.
  • a fluidized bed boiler is described, but it can also be applied to a circulating fluidized bed boiler that is provided with a cyclone and returns ash such as combustion ash and unburned ash to the fluidized bed, Furthermore, the present invention can also be applied to a fluidized bed furnace that does not have a water pipe for heat exchange in the furnace. Applicable to all fluidized bed combustion furnaces.
  • the life of the thermometer can be extended even if the protective tube is made of the same inexpensive material as the conventional one.

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Abstract

保護管を従来と同様な低廉な材質としても温度計の長寿命化を図ることができる流動床燃焼炉を提供する。原料及び流動材が流動する流動床を形成しながら原料を燃焼する燃焼室2を備え、燃焼室2の温度を測定するための温度計7が炉壁Bを貫通しその測定部が保護管9に覆われて炉内に突出する流動床ボイラ100であって、炉壁Bの内面で保護管9の上方に、炉内に突出する耐火物突起部10を設け、当該耐火物突起部10により、炉壁A,Bに沿い落下してくる流動材が保護管9に対して接触しないようにし、保護管9の摩耗を低減する。

Description

流動床燃焼炉
 本発明は、流動床燃焼炉に関する。
 従来、例えば石炭等の燃料を例えば珪砂等の流動材と混合し、これらが流動する流動床(流動層)を燃焼室に形成しながら燃料を燃焼する流動床火炉が知られている。この流動床火炉にあっては、燃焼室の温度を正確に把握すべく、温度計が設置される。この温度計は、燃焼室を形成する炉壁を貫通しその測定部が例えばステンレス等の材質の保護管に覆われて炉内に突出するように配置される。
 ここで、流動床火炉においては、流動材が炉壁に沿って下降するのを繰り返すため、炉内に突出する保護管に流動材が接触(衝突)して当該保護管が摩耗する。そして、このような保護管の摩耗に起因して例えば断線等が生じ、正確な温度を把握できなくなり、その結果、温度計の頻繁な交換が必要となる。
 そこで、以下の特許文献1では、保護管の材質を耐摩耗性に優れるセラミックスとし、温度計の長寿命化を図っている。
特開2000-46657号公報
 しかしながら、上記特許文献1に記載の温度計にあっては、セラミックスが高価であるという問題がある。
 本発明は、このような課題を解決するために成されたものであり、保護管を従来と同様な低廉な材質としても温度計の長寿命化を図ることができる流動床火炉を始めとした流動床燃焼炉を提供することを目的とする。
 本発明による流動床燃焼炉は、原料及び流動材が流動する流動床を形成しながら原料を燃焼する燃焼室を備え、燃焼室の温度を測定するための温度計が炉壁を貫通しその測定部が保護管に覆われて炉内に突出する流動床燃焼炉において、炉壁の内面で保護管の上方に、炉内に突出する耐火物突起部を有する。
 このような流動床燃焼炉によれば、炉壁の内面で保護管の上方に設けられ炉内に突出する耐火物突起部により、炉壁に沿い落下してくる流動材の保護管に対する接触を避けることができ、保護管の摩耗を低減できる。その結果、保護管を従来と同様な例えばステンレス等の低廉な材質としても、温度計の長寿命化を図ることができる。
 ここで、耐火物突起部は、保護管を覆うように設けられていると、流動材の保護管に対する接触を一層避けることができ、保護管の摩耗を一層低減できる結果、温度計の長寿命化を一層図ることができる。
 また、耐火物突起部の上面は、落下してくる流動材を炉内の中心側に案内するように傾斜する傾斜面を有していると、この傾斜面に従い、落下してくる流動材は積極的に炉内の中心側に寄せられるようになる。このため、流動材を流動床に容易に戻すことができるのと同時に、流動材の保護管に対する接触を一層避けることができる。その結果、保護管の摩耗を一層低減でき、温度計の長寿命化を一層図ることができる。
 ここで、上記作用を奏する原料としては、具体的には、石炭、又は、バイオマス、又は、廃タイヤが挙げられる。
 このような本発明によれば、保護管を従来と同様な低廉な材質としても温度計の長寿命化を図ることができる流動床燃焼炉を提供できる。
本発明の第1実施形態に係る流動床燃焼炉の要部を示す概略断面構成図である。 図1に示す流動床燃焼炉の要部を炉内側から見た図である。 図1中の温度計及び耐火物突起部を炉壁と共に示す拡大図である。 本発明の第2実施形態に係る流動床燃焼炉の要部を示す概略断面構成図である。
 以下、本発明による流動床燃焼炉の一実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、同一又は相当要素には同一符号を付し重複する説明は省略する。
 図1は、本発明の第1実施形態に係る流動床燃焼炉の要部を示す概略断面構成図、図2は、流動床燃焼炉の要部を炉内側から見た図、図3は、温度計及び耐火物突起部を炉壁と共に示す拡大図であり、この流動床燃焼炉は、ここでは、流動床ボイラであり、発電所に用いられるものである。
 図1に示すように、流動床ボイラ100は概略、上下端を閉じた矩形筒状の炉を有し、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。この流動床ボイラ100は、炉壁1内が燃焼室2とされ、この燃焼室2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2の底部に設けた複数の開口3から当該燃焼室2に燃焼空気を導入すると共に外部から燃焼室2の下部に例えば石炭やバイオマス等の燃料を導入し、これらを流動させながら流動床を形成し燃料を燃焼するものである。
 この流動床ボイラ100の炉壁1は、図2に示すように、炉壁周方向(図の左右方向)に並設した水壁チューブ(水管)4,4同士を平板状のフィン5で連結した所謂メンブレンパネル15を有する。この水壁チューブ4は、燃焼室2で発生する熱を、当該水壁チューブ4内に流れる水と熱交換して水蒸気に変換する。
 そして、炉壁1は、図1及び図2に示すように、メンブレンパネル15が露出する上部炉壁Aと、この上部炉壁Aの下に設定されて耐火物6を有し当該耐火物6によりメンブレンパネル15が覆われる下部炉壁Bと、を具備する構成とされている。なお、耐火物6は、ここでは、不定形耐火物で成形する耐火ライニングとされている。
 この流動床ボイラ100では、図1~図3に示すように、燃焼室2の温度を測定するための温度計7が設置される。この温度計7は、下部炉壁Bを構成するフィン5及び耐火物6を貫通し、その測定部が例えばステンレス等の材質の保護管9に覆われて炉内に突出するように配置される。
 ここで、特に本実施形態にあっては、炉壁Bの内面で温度計7の保護管9の上方に、炉内に突出する耐火物突起部10が設けられている。この耐火物突起部10は、炉壁Bを構成する耐火物6の一部を傘状に膨出させた(張り出させた)形状を呈している。
 この耐火物突起部10は、具体的には、側面視において三角形状を成し、その上面が、炉壁A,Bに沿い落下してくる流動材を炉内の中心側に案内するように炉内側に向けて下り勾配で傾斜する傾斜面11を有する構成とされている。そして、耐火物突起部10は、保護管9の先端が平面視において隠れ当該保護管9を覆うように設けられている。
 このような構成を有する流動床ボイラ100によれば、燃焼室2において燃料の燃焼が行われ、発生した熱は水壁チューブ4に伝達されて熱交換が行われる。燃焼により生じた燃焼ガスは炉上部から後段に排出され、灰を含む流動材は、炉内の炉壁A,Bに沿って下降し、これを繰り返す。
 ここで、本実施形態によれば、炉壁Bの内面で保護管9の上方に、炉内に突出する耐火物突起部10が設けられているため、当該耐火物突起部10により、炉壁Bに沿い落下してくる流動材の保護管9に対する接触を避けることができ、保護管9の摩耗を低減できる。その結果、保護管9を従来と同様な例えばステンレス等の低廉な材質としても、温度計7の長寿命化を図ることができる。
 また、耐火物突起部10は、保護管9を覆うように設けられているため、流動材の保護管9に対する接触を一層避けることができ、保護管9の摩耗を一層低減できる結果、温度計7の長寿命化を一層図ることができる。
 また、耐火物突起部10の上面は、落下してくる流動材を炉内の中心側に案内するように傾斜する傾斜面11を有しているため、この傾斜面11に従い、落下してくる流動材は積極的に炉内の中心側に寄せられるようになる。このため、流動材を流動床に容易に戻すことができるのと同時に、流動材の保護管9に対する接触を一層避けることができる。その結果、保護管9の摩耗を一層低減でき、温度計7の長寿命化を一層図ることができる。
 そして、このように保護管9の摩耗を低減できるため、連続運転中に温度の誤指示頻度が減少し、その結果、流動床ボイラ100の燃焼状態を正確に把握でき、発電所全体の連続運転信頼性を向上できる。
 図4は、本発明の第2実施形態に係る流動床燃焼炉の要部を示す概略断面構成図である。この第2実施形態が第1実施形態と違う点は、温度計7を、上部炉壁Aであり耐火物6に覆われていないメンブレンパネル15のそのフィン5を貫通するように設置し、これに伴い、耐火物突起部10を、上部炉壁A(メンブレンパネル15)の内面で温度計7の保護管9の上方に設けた点である。
 このような第2実施形態においても、耐火物突起部10により、炉壁Aに沿い落下してくる流動材の保護管9に対する接触を避けることができるため、第1実施形態と同様な効果を得ることができる。
 以上、本発明をその実施形態に基づき具体的に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、例えば、上記実施形態においては、耐火物突起部10の形状を、特に好ましいとして、側面視三角形としているが、側面視台形等の形状であっても良い。
 また、上記実施形態においては、燃焼対象を熱を発生させる燃料としているが、例えば廃タイヤやごみ等の焼却目的の廃棄物であっても良く、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良い。
 また、上記実施形態においては、流動床ボイラに対する適用を述べているが、サイクロン等が付設されて燃焼灰や未燃灰等の灰を流動床に戻す循環流動床ボイラに対しても適用でき、さらには、熱交換を行う水管を炉に備えていない流動床火炉に対しても適用可能であり、要は、原料及び流動材が流動する流動床を形成しながら原料を燃焼する燃焼室を備えた流動床燃焼炉全てに対して適用できる。
 上記実施形態に係る流動床燃焼炉によれば、保護管を従来と同様な低廉な材質としても温度計の長寿命化を図ることができる。
 2…燃焼室、4…水壁チューブ、5…フィン、6…耐火物、7…温度計、9…保護管、10…耐火物突起部、11…耐火物突起部の傾斜面、15…メンブレンパネル、100…流動床ボイラ(流動床燃焼炉)、A…上部炉壁(メンブレンパネル)、B…下部炉壁(メンブレンパネル及び耐火物)。
 

Claims (4)

  1.  原料及び流動材が流動する流動床を形成しながら前記原料を燃焼する燃焼室を備え、前記燃焼室の温度を測定するための温度計が炉壁を貫通しその測定部が保護管に覆われて炉内に突出する流動床燃焼炉において、
     前記炉壁の内面で前記保護管の上方に、炉内に突出する耐火物突起部を有する流動床燃焼炉。
  2.  前記耐火物突起部は、前記保護管を覆うように設けられている請求項1記載の流動床燃焼炉。
  3.  前記耐火物突起部の上面は、落下してくる前記流動材を炉内の中心側に案内するように傾斜する傾斜面を有する請求項1又は2記載の流動床燃焼炉。
  4.  前記原料は、石炭、又は、バイオマス、又は、廃タイヤである請求項1~3の何れか一項に記載の流動床燃焼炉。
     
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