JPH0361081B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、流動床ボイラの温度調整方法に関す
るものである。

（従来の技術） 一般に流動床ボイラでは、燃料の種類、流動層
を形成する流動媒体の粒度分布、および砂、石灰
石、アルミナ粒子などの流動媒体の種類、運転条
件などによつて、流動層内に埋設された伝熱管の
伝熱特性が変化し、流動層の温度が変わる。

一方において、流動層の温度は、下記の点であ
る一定範囲内に保持することが必要である。

すなわち、流動層の温度が高すぎた場合は、未
燃分や一酸化炭素および炭化水素の発生量が低下
し、燃焼効率が向上して、ボイラ効率が向上する
が、他方において、脱硫効率が低下し、窒素酸化
物が急激に増加する。

また逆に、流動層の温度が低すぎた場合は、燃
焼性が悪化し、さらに脱硫率が低下して、二酸化
硫黄の排出量が増加する。

このように、燃焼性と公害値の両面からの要求
によつて、流動層の温度は、ある一定範囲内に納
める必要がある。

また流動層の温度は、流動層内に埋設された伝
熱管内を流れる熱媒体の収熱量と、流動層内に投
入される燃料量との間の有機的な関係によつて決
まる。

流動層の温度の設定は、上記熱媒体の収熱量に
大きく左右されるのであるが、この熱媒体の収熱
量の問題に関しては、流動媒体の粒度分布、およ
び種類、流動媒体の流動状態、燃料の種類など、
伝熱工学上まだ未解決になつている不確定な要素
が多分にあり、現段階では理論的な展開の下で熱
媒体の収熱量を決定するまでには至つていないの
が現状である。

したがつて、熱媒体の収熱量の調整は、あらか
じめ大きい目の伝熱面を有するように、流動層内
伝熱管を埋設しておき、流動床ボイラを運転しな
がら伝熱管を切断することによつて熱媒体の収熱
量を調整するという方法が行われている。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、伝熱管を切断すると、つぎのよ
うな問題がある。たとえば、流動層内に10本の伝
熱管を埋設し、そのうち５本切断したとして説明
すれば、切断した伝熱管の下流側において、熱媒
体の流速が２倍になり、かつ流動抵抗（圧力損
失）も２倍になり、管内の境膜係数も流速のｎ乗
に比例して大きくなる。

このように、流速、圧力損失および境膜係数の
変化は、たとえば圧力損失の増大によつてポンプ
容量が不足したり、発生蒸気の圧力、温度に影響
をもたらし、流動床ボイラ全体のバランスを崩す
ことになる。

また、伝熱管10本のうち２〜３本とか、あるい
は部分的に切断したような場合は、流動層内に埋
設された伝熱管列それぞれの管内流速、圧力損失
および境膜係数が均一でなくなり、これに伝熱工
学上の不確定要素が加わり、実質上流動層の温度
調整が不可能であるのが実情である。

またこの実情から、流動層の温度にバラツキを
生じ、燃焼効率および公害の点で満足されないと
いう技術的な問題がある。

さらに一方において、第１図に示すように、流
動層内での伝熱形態の面でつぎのような問題があ
る。同図において、流動層１の内部には多数の伝
熱管２が千鳥配列のもとに横設されている。図
中、破線で示す２ａは、切除した伝熱管を示す。

流動用および燃焼用の空気は、空気分散板３を
通して流動層内に供給される。この空気は、気泡
４を形成しながら層内を上昇し、その過程で伝熱
管に衝突して壊され、小さな気泡となつて撚料と
の接触を活発にし、燃焼が促進される。

しかしながら、伝熱管を切除した部分に発生し
た気泡は、伝熱管との衝突が起こらないので、大
きな気泡４ａに成長して層内を急上昇する。その
結果この部分での燃焼性が悪くなり、その部分の
層温度が低下して層温度を均一にすることができ
ず、燃焼性ならびに公害問題の両方を満足するこ
とができないのみならず、さらには気泡の急上昇
に同伴される流動媒体によつて、伝熱管が摩耗す
るという技術的な問題がある。

これの改良策として、伝熱管を切除した部分に
ダミー管を設け、気泡の成長を防止したものがあ
るが、伝熱管内を流れる熱媒体の流速、圧力損失
ならびに境膜係数については、前述の問題が解決
されず、依然として流動床ボイラ全体のバランス
を崩すとともに、実質上、流動層の温度調整が不
可能であり、燃焼効率および公害の点で満足され
ないという欠点があつた。

本発明は、上記従来の技術的な問題を解決し、
きわめて簡単な方法によつて流動層の温度調節を
自由に、かつ合理的に行うことを可能にし、燃焼
効率および公害の問題を同時に解決し得る流動床
ボイラの温度調整方法を提供しようとするもので
ある。

（課題を解決するための手段） 本発明は、伝熱管を切除しないで、流動媒体と
伝熱管との接触を抑制し、熱媒体の伝熱管内の正
常な流動を維持してしかも熱吸収量を調節するこ
とができるようにしたものであり、そのため本発
明方法においては、流動層内に配設された多数の
伝熱管の収熱量を抑制するために、伝熱管表面を
部分的に被覆するための被覆材をそなえ、被覆材
を伝熱管表面に取り付けたり、または取り外した
りすることによつて流動層の温度を調整すること
を特徴としている。

また、伝熱管に対して着脱自在に構成した被覆
材を用いて、伝熱管をその周面において被覆する
ことが望ましい。

あるいは、伝熱管に対して着脱自在に構成した
被覆材を用いて、伝熱管をその周面の所定の部分
について被覆するようにしてもよい。

（作 用） 本発明方法によつて流動床ボイラの温度を調整
するには、伝熱管の適当箇所に対して、その表面
に被覆材をそれぞれ取り付け、その状態で流動床
ボイラの試運転を行う。流動層内の流動媒体は、
伝熱管表面との接触によつて、その保有熱を伝熱
管内の熱媒体に対し、管壁を通じて伝達する。こ
のとき、被覆材を取り付けられている管壁の箇所
では、熱伝達が抑制されるので、流動層の温度の
調整が可能となる。

上記試運転の結果に応じて、被覆材の取付箇所
を増し、あるいは減らすことにより、流動層の温
度調整を行う。この場合、被覆材の最初の取付箇
所の数は、やや少なめにして置くほうが、作業手
順としては楽な場合が多い。

被覆材の取り付け方は、伝熱管の周面を被覆す
るものにあつては、たとえば一箇所の縦方向のス
リツトをそなえる円柱状の被覆材を、スリツトを
利用してスリツトの幅が伝熱管の外径を超える寸
法に達するまで両側に広げ、伝熱管を通過させた
後、再びこれを伝熱管の周面に巻き付ける。

また、伝熱管の周面の所定の部分について被覆
を行うものにあつては、たとえば一対の鋼板で伝
熱管を両面から挟み付け、この一対の鋼板を複数
組のねじボルトによつて綴じ合わせることによ
り、部分的な被覆が行われる。

（実施例） 実施例について図面を参照して説明すると、第
２図に示す被覆材６は、たとえば円筒形に成形さ
れた断熱筒か、または伝熱管５よりも大径の鋼管
を用い、一定寸法の円柱状に切断したものであ
る。また、この被覆材６にはスリツト６′を設け、
着脱を容易にしたものである。

また、第３図に示す被覆材は、一定寸法に加工
した二枚一対の鋼板８を被覆材として、これをボ
ルト９によつて伝熱管５を挟むように被覆したも
のである。

一般に、流動層内の伝熱管は、蒸発管、過熱器
管および再熱器管などから構成されており、それ
ぞれ管内熱媒体（管内流体）の温度および速度が
異なるため、熱伝達率が異なつている。したがつ
て、同一の接触面積をもつ被覆材であつても、そ
れぞれの伝熱管の種類に応じて層温度への影響は
異なつてくるという特性がある。

層温度調整のために、被覆材を伝熱管に設ける
に際しては、上記の特性を考慮に入れて、その配
置を設定するとともに、被覆材の取付によつて流
動媒体との摩擦による伝熱管の摩耗が防止される
という副次的効果も考慮に入れ、たとえばベンド
部などのように摩耗が予想される部分を優先し、
ついで摩耗が比較的多い蒸発管部分を選び、最後
に管壁温度の高い過熱器管または再熱器管に対し
て適宜に実施する。第４図は、その要領にしたが
つて、伝熱管５に対し、摩耗が最も烈しいベンド
部１３を被覆し、また気泡成長の可能性が大きい
流動層の上層部に位置する伝熱管５を被覆する。
温度調整のために被覆材を取り外すときの取り外
しの順序は、上記と逆の順序で行えばよい。

以上の晃成よりなる本実施例の作用について次
に説明する。第４図の例は、一本の伝熱管５が三
回曲げられた蛇行管になつており、このような蛇
行管が三列並べられている。この三列の蛇行した
伝熱管５内には、流動床ボイラの蒸発量に見合つ
た量の熱媒体が均等配分されて流れている。

流動媒体の保有熱は、伝熱管５と流動媒体との
接触により伝熱管５に熱伝達され、伝熱管５に熱
伝達された熱は、伝熱管５内を流れている熱媒体
に伝達される。

この熱の伝達過程において、流動媒体と伝熱管
５との間の熱伝達は、流動媒体の種類とか流動状
態などによつて一定せず、不確定な要素が多分に
あつて、その実態は明らかでない。

一方、伝熱管５と熱媒体との間の熱伝達は、熱
媒体の流速によつて決まる。そこで、熱媒体の流
速を一定にして、伝熱管５と流動媒体との間の熱
伝達量を調整することにより、熱媒体の吸収熱量
が調整される。

本発明方法では、上記伝熱管５と流動媒体との
間の熱伝達量の調整は、伝熱管５の表面に被覆材
６を装着し、伝熱管５と流動媒体との直接接触を
抑制することにより行われる。

すなわち、一定流量の熱媒体を伝熱管５内に流
通させ、一定寸法に成形した被覆材６を被覆し、
流動層１５内の温度が一定範囲内に納まるよう
に、被覆材６の取り付けと取り外しとの操作によ
つて、被覆材による被覆面積の増減を行う。この
ようにして、流動層１５の温度を或る範囲内の温
度におさめるための熱媒体の吸収熱量の決定が、
きわめて簡明に、かつ容易に行われる。

（発明の効果） 以上詳述したように、本発明の流動床ボイラの
温度調整方法によれば、 (1) 流動層内に配設された伝熱管の表面に対し、
被覆材を取り付けたり取り外したりするという
きわめて簡単な方法によつて、管の表面を部分
的に被覆することにより、伝熱管内を流れる熱
媒体の流速は一定のままで、伝熱管と流動媒体
との間の熱伝達量のみを調整することを可能と
したので、熱媒体の吸収熱量の調整が容易にな
り、流動層の温度調整を容易にすることができ
る、 (2) 熱媒体の流速が一定しているので、伝熱管内
の圧力損失が変わらず、ポンプなどの付帯設備
への影響や、蒸気圧力への影響もなく、流動床
ボイラ全体のバランスが保たれる、 (3) 流動層の温度調整が確実容易に行われるよう
になつたので、燃焼性の問題と公害問題とが同
時に解決され、流動床ボイラの所定の性能を維
持することができる、 (4) 被覆材の構成を、伝熱管の周面に亙つて被覆
が可能な着脱自在の構成とし、あるいは伝熱管
の周面の所定の部分について被覆が可能な着脱
自在の構成としたので、試運転によつて流動層
の温度調整を行うに際し、被覆材の着脱操作が
簡単容易で、かつ温度調整を細かい段階の下に
行うことができる、 などのすぐれた効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は流動層内の伝熱形態を示す説明用図、
第２図、第３図および第４図はいずれも本発明の
実施例で、第２図は円筒状の被覆材の斜視図、第
３図は二枚の鋼板よりなる被覆材の斜視図、第４
図は伝熱管に被覆材を被覆した状態を示す斜視図
である。 １…流動層、５…伝熱管、６…被覆材、８…被
覆材としての鋼板。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 流動層内に配設された多数の伝熱管の収熱量
   を抑制するために、伝熱管表面を部分的に被覆す
   るための被覆材をそなえ、被覆材を伝熱管表面に
   取り付けたり取り外したりすることによつて流動
   層の温度を調整することを特徴とする流動床ボイ
   ラの温度調整方法。 ２ 伝熱管に対して着脱自在に構成した被覆材を
   用いて伝熱管をその周面において被覆する特許請
   求の範囲第１項記載の流動床ボイラの温度調整方
   法。 ３ 伝熱管に対して着脱自在に構成した被覆材を
   用いて伝熱管をその周面の所定の部分について被
   覆する特許請求の範囲第１項記載の流動床ボイラ
   の温度調整方法。