JPH06147456A - ボイラ用排ガスマニホールド - Google Patents

ボイラ用排ガスマニホールド

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JPH06147456A
JPH06147456A JP30220592A JP30220592A JPH06147456A JP H06147456 A JPH06147456 A JP H06147456A JP 30220592 A JP30220592 A JP 30220592A JP 30220592 A JP30220592 A JP 30220592A JP H06147456 A JPH06147456 A JP H06147456A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
lining
exhaust gas
cover
manifold
distance
Prior art date
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Pending
Application number
JP30220592A
Other languages
English (en)
Inventor
Hirokazu Morishita
博和 森下
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
IHI Corp
Original Assignee
Ishikawajima Harima Heavy Industries Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 耐熱金属材の使用量、熱応力の発生、灰によ
る損傷や性能低下が少なく、寿命が長い、ボイラ用排ガ
スマニホールドを提供する。 【構成】 下端12aがボイラ本体2の頂部に連結され
上端12bが閉じられたマニホールド本体12と、マニ
ホールド本体の内面に取り付けれた繊維質断熱材14
と、繊維質断熱材の内側を覆い、上下方向に間隔Y1
隔てて隣接した複数の円筒形ライニング16とからな
り、ライニングはその上部にライニングをマニホールド
本体から吊り下げる吊金具18を有し、更に、間隔Y1
の上側のライニングの下端内面には、間隔Y1 を覆いか
つ下側のライニングの上部と長さY2 が重なり合う円筒
形カバー20が取り付けられ、下側のライニングの上部
内面にはカバーの下端から間隔Y3 を隔てた位置に環状
の邪魔板22が取り付けられている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、加圧流動床ボイラに係
わり、更に詳しくは、加圧流動床ボイラ用の排ガスマニ
ホールドに関する。
【0002】
【従来の技術】加圧下で石炭を流動燃焼させる加圧流動
床ボイラ(Pressurised Fluidized Bed Combuster)は、
ガスタービンと組み合わせたコンバインドサイクルによ
り40%以上の熱効率を有し、炉内脱硫率が高く、NO
xの発生量が少ない、等の特徴を有することから、従来
の微粉炭焚ボイラに代わる新型ボイラとして現在開発が
進められている。
【0003】かかる加圧流動床ボイラは、例えば図3に
示すように、起動バーナ1、ボイラ本体2、排ガスマニ
ホールド3、サイクロン4、灰クーラ5、ベッド材貯蔵
容器6、等が圧力容器7内に収納された構成のものであ
り、ボイラ本体2で石炭を燃焼させ、その排ガスを排ガ
スマニホールト3を介してサイクロン4に送り、サイク
ロンで分離された灰を、灰クーラ5で冷却して外部に設
けられた灰処理設備(図示せず)に供給するようになっ
ている。
【0004】かかる加圧流動床ボイラの排ガスマニホー
ルド3は、従来、下端がボイラ本体2の頂部に連結され
上端が閉じられた垂直な円筒管であり、上端付近に複数
の排ガス出口が設けられており、ボイラ本体2を出た排
ガスは排ガスマニホールド3の内部を排ガス出口まで上
昇し、排ガス出口を通ってこれに接続された複数のサイ
クロン4に入り、排ガス中の灰が分離されるようになっ
ていた。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来の排ガス
マニホールドは高温強度の高い耐熱金属材からなり、内
面にライニングは施さず、耐熱金属自体が内部の高温高
圧(例えば850℃、差圧約1.0kg/cm2)を直接受け
るようになっていた。しかしこの排ガスマニホールドに
は、ボイラ本体を出た高温高圧の排ガスが高速(例えば
12〜15m/sec)で流入し、特に排ガスマニホー
ルドの下部には排ガスに含まれる灰が激しく衝突するた
め、エロージョンや磨耗により排ガスマニホールドの寿
命が短い問題点があった。更に、ボイラ本体は通常、耐
火材等で断熱されているためボイラ本体自体は比較的低
温(例えば400℃)であり、高温の排ガスマニホール
ドを直接連結すると、連結部に大きい熱応力が発生する
問題点があった。
【0006】かかる問題点を解決するために、内部を断
熱材でライニングすると、排ガスマニホールドの全長が
長く(例えば10m以上)熱膨張量が大きい(例えば1
00〜200mm)ため、ライニングに亀裂や割れが入
り易い問題点があった。また、亀裂や割れが入りにくい
断熱材を使用すると、排ガス中に含まれる灰により磨耗
したり、灰が内部に侵入しやすく、灰による断熱材の損
傷や性能低下が激しい問題点があった。
【0007】本発明はかかる問題点を解決するために創
案されたものである。すなわち、本発明の目的は、高価
な耐熱金属材の使用量が少なく、熱応力の発生が少な
く、灰による損傷や性能低下が少なく、寿命が長い、ボ
イラ用排ガスマニホールドを提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、下端が
ボイラ本体の頂部に連結され上端が閉じられたほぼ垂直
な円筒管からなり、上端付近に複数の排ガス出口を有す
るマニホールド本体と、前記マニホールド本体の内面に
取り付けれた繊維質断熱材と、前記繊維質断熱材の内側
を覆い、上下方向に間隔Y1 を隔てて隣接した複数の円
筒形ライニングと、からなり、前記ライニングはその上
部にライニングを前記マニホールド本体から吊り下げる
吊金具を有し、更に、前記間隔Y1 の上側のライニング
の下端内面には、前記間隔Y1 を覆いかつ下側のライニ
ングの上部と長さY2 が重なり合う円筒形カバーが取り
付けられ、下側のライニングの上部内面には前記カバー
の下端から間隔Y3 を隔てた位置に環状の邪魔板が取り
付けられている、ことを特徴とするボイラ用排ガスマニ
ホールドが提供される。
【0009】本発明の好ましい実施例によれば、前記ラ
イニング間の間隔Y1 は、ライニングの軸方向の熱膨張
量に相当する長さであり、前記カバーと邪魔板間の間隔
3は、前記ライニング間の間隔Y1 と実質的に等し
い。又、前記ライニングは前記断熱材の内面から間隔R
を隔てており、該間隔Rは、ライニングの半径方向の熱
膨張量に相当する長さである。更に、前記カバーとライ
ニング上部との重なりY 2 は、少なくとも200mm以
上である、ことが好ましい。又、前記マニホールド本体
の少なくとも一部はフェライト系金属からなり、前記ラ
イニングはオーステナイト系金属、前記繊維質断熱材は
セラミックファイバーからなる、ことが好ましい。
【0010】
【作用】上記本発明の構成によれば、マニホールド本体
の内面に取り付けれた繊維質断熱材と、前記繊維質断熱
材の内側を覆う円筒形ライニングとを備えているので、
排ガスマニホールドの下部に排ガスに含まれる灰が激し
く衝突しても、ライニングにより断熱材及びマニホール
ド本体の損傷を防ぐことができる。又、ライニング自体
はエロージョンや磨耗を受けるが圧力を受ける構造部材
ではないため実質的に磨滅するまで長期間使用すること
ができる。また、マニホールド本体の内面に取り付けれ
た繊維質の断熱材により、マニホールド本体の温度は高
温の排ガスから断熱され、マニホールド外部の雰囲気温
度(約300℃)に近い温度(例えば400℃)とな
り、ボイラ本体との連結部に熱応力がほとんど発生しな
い。
【0011】更に、ライニングは上下方向に間隔Y1
隔てており、かつその上部にライニングをマニホールド
本体から吊り下げる吊金具を有し、更に、前記間隔Y1
の上側のライニングの下端内面には、前記間隔Y1 を覆
いかつ下側のライニングの上部と長さY2 が重なり合う
円筒形カバーが取り付けられ、下側のライニングの上部
内面には前記カバーの下端から間隔Y3 を隔てた位置に
環状の邪魔板が取り付けられているので、ライニングの
隙間から排ガス中の灰が入りにくい。すなわち、カバー
によりライニング間の間隔が覆われており、かつカバー
は下側のライニングの上部と重なり合っており、更にカ
バーの下側に環状の邪魔板が設けられているので、排ガ
ス中の灰は邪魔板によりカバーとライニングの隙間には
ほとんど入らず、わずかに入った灰は重なり部分で失速
し落下しライニングの内側に戻される。
【0012】又、高温の使用状態でライニングが熱膨張
しても繊維質断熱材はこの熱膨張に追従することがで
き、一方、上部から吊り下げられたライニングは下方に
延び、前記ライニング間の間隔Y1 とカバーと邪魔板間
の間隔Y3 を狭め、邪魔板がカバーの下端に近ずき、カ
バーとライニングの重なり長さY2 が長くなる。従っ
て、排ガス中の灰がライニングの隙間にいっそう入りに
くくなり、灰による断熱材の損傷や性能低下がほとんど
なくなる。
【0013】
【実施例】以下に本発明の好ましい実施例を図面を参照
して説明する。図1は本発明によるボイラ用排ガスマニ
ホールドの全体構成図であり、図2は図1におけるA部
の部分拡大図である。図1及び図2において、本発明に
よるボイラ用排ガスマニホールド10は、下端12aが
ボイラ本体2の頂部に連結され上端12bが閉じられた
ほぼ垂直な円筒管からなり、上端付近にサイクロン4に
通じる複数の排ガス出口12cを有するマニホールド本
体12と、マニホールド本体12の内面に取り付けれた
繊維質断熱材14と、繊維質断熱材14の内側を覆い、
上下方向に間隔Y1 を隔てて隣接した複数の円筒形ライ
ニング16と、からなる。
【0014】マニホールド本体12の少なくとも一部、
すなわち断熱材14で覆われた部分は高温強度の比較的
低いフェライト系金属から製作するのがよい。これによ
り高温強度の高い高価な耐熱金属材の使用量を減らすこ
とができる。ライニング16は高温に曝されるため、高
温強度の高い耐熱金属材、例えばオーステナイト系金属
で製作するのがよい。しかし、ライニング自体は圧力を
受ける構造部材ではないので、比較的薄い材料、例えば
4〜5mm厚の素材で作ることができ、耐熱金属材を使
用しても全体の費用を低減することができる。
【0015】繊維質断熱材14はかさ比重と熱伝導率が
小さく、使用温度の高い繊維状の断熱材、例えばセラミ
ックファイバー、シリカウール、アルミナ繊維、等がよ
い。これによりマニホールド本体12の熱膨張に追従さ
せることができ、かつ高い断熱性能を得ることができ
る。なお断熱材14はマニホールド本体12の内面に接
着又は止め金具により取り付けて十分な厚さとするのが
よい。又、図2に示すように適当な厚さの断熱材、ある
いは性能の異なる断熱材を2層以上重ねて使用しても良
い。
【0016】ライニング16は断熱材14の内面から適
当な間隔Rを隔てるように寸法が決められている。この
間隔Rは、ライニングの半径方向の熱膨張量に相当する
長さ、更に詳細にはマニホールド本体12の熱膨張量を
加味した長さ、例えばライニングの直径が約1mである
場合に、5〜10mmとするのがよい。これにより、ラ
イニング16が排ガスで加熱されて熱膨張しても、断熱
材14を圧縮することなく断熱材の性能を保持すること
ができる。
【0017】ライニング16はその上部にライニングを
マニホールド本体12から吊り下げる吊金具18を有す
る。この吊金具18は例えば下方に延びる突起部18a
(図2)を有する平板であり、複数個の平板がライニン
グの外周に溶接等で固定されている。マニホールド本体
12には上方から見てコの字状の支持金具13が吊金具
18に対応した位置に設けられており、吊金具18の突
起部18aを支持金具13に上方から差し込むことによ
り、ライニング16をマニホールド本体12内に吊り下
げる。かかる構成により、ライニング16を上部で吊り
下げ、下方に熱膨張させることができる。
【0018】更に、前記間隔Y1 の上側のライニング1
6の下端内面には、溶接等により円筒形カバー20が取
り付けられ、この円筒形カバー20は前記間隔Y1 を覆
いかつ下側のライニング16の上部と長さY2 が重なり
合っている。カバー20とライニング16の上部との重
なりY2 は、常温において少なくとも200mm以上で
あるのがよい。又、カバー20の外面とライニング16
の内面との隙間は、できる限り小さいことが好ましく、
例えば2〜3mmとするのがよい。かかる構成により、
排ガス中の灰がライニングの間隙Y1 に直接飛び込むの
をカバー20により防ぐことができ、かつカバー20と
ライニング16の隙間が小さいため、この隙間に入った
灰は重なり部分で失速して落下しライニングの内側に戻
すことができる。ライニング間の間隔Y1 は、使用時に
おけるライニングの軸方向の熱膨張量に相当する長さ、
例えばライニング16の長さが約4mである場合に、常
温において40〜80mmとするのがよい。これによ
り、ライニングの自由な熱膨張を可能にし、かつ高温時
の間隔Y1 を狭め、排ガス中の灰が更に入りにくくする
ことができ、同時にカバー20とライニング16との重
なりY2 を大きくし、灰の失速効果をさらに高めること
ができる。
【0019】又、下側のライニング16の上部内面には
前記カバー20の下端から間隔Y3を隔てた位置に環状
の邪魔板22が取り付けられている。カバー20と邪魔
板22との間隔Y3 は、ライニング間の間隔Y1 と実質
的に等しく、好ましくは間隔Y1 よりわずかに大きい間
隔、例えば45〜85mmとするのがよい。この構成に
より、排ガス中の灰がカバーとライニングの隙間に直接
飛び込むのを邪魔板22により防ぐことができる。
【0020】上述したように、本発明によれば、マニホ
ールド本体の内面に取り付けれた繊維質断熱材と、前記
繊維質断熱材の内側を覆う円筒形ライニングとを備える
ので、排ガスマニホールドの下部に排ガスに含まれる灰
が激しく衝突しても、ライニングにより断熱材及びマニ
ホールド本体の損傷を防ぐことができる。又、ライニン
グ自体はエロージョンや磨耗を受けるが圧力を受ける構
造部材ではないため実質的に磨滅するまで長期間使用す
ることができる。また、マニホールド本体の内面に取り
付けれた繊維質の断熱材により、マニホールド本体の温
度は高温の排ガスから断熱され、マニホールド外部の雰
囲気温度(約300℃)に近い温度(例えば330℃)
となり、ボイラ本体との連結部に熱応力がほとんど発生
しない。
【0021】又、前記ライニングは上下方向に間隔Y1
を隔てており、かつその上部にライニングを前記マニホ
ールド本体から吊り下げる吊金具を有し、更に、前記間
隔Y 1 の上側のライニングの下端内面には、前記間隔Y
1 を覆いかつ下側のライニングの上部と長さY2 が重な
り合う円筒形カバーが取り付けられ、下側のライニング
の上部内面には前記カバーの下端から間隔Y3 を隔てた
位置に環状の邪魔板が取り付けられているので、ライニ
ングの隙間から排ガス中の灰が入りにくい。すなわち、
カバーによりライニング間の間隔が覆われており、かつ
カバーは下側のライニングの上部と重なり合っており、
更にカバーの下側に環状の邪魔板が設けられているの
で、排ガス中の灰は邪魔板によりカバーとライニングの
隙間にはほとんど入らず、わずかに入った灰は重なり部
分で失速し落下しライニングの内側に戻される。
【0022】更に、高温の使用状態でライニングが熱膨
張しても繊維質断熱材はこの熱膨張に追従することがで
き、一方、上部から吊り下げられたライニングは下方に
延び、前記ライニング間の間隔Y1 とカバーと邪魔板間
の間隔Y3 を狭め、邪魔板がカバーの下端に近ずき、カ
バーとライニングの重なり長さY2 が長くなる。従っ
て、排ガス中の灰がライニングの隙間にいっそう入りに
くくなり、灰による断熱材の損傷や性能低下がほとんど
なくなる。
【0023】
【発明の効果】従って、要約すれば、本発明により、高
価な耐熱金属材の使用量が少なく、熱応力の発生が少な
く、灰による損傷や性能低下が少なく、寿命が長い、ボ
イラ用排ガスマニホールドを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明によるボイラ用排ガスマニホールドの全
体構成図である。
【図2】図1におけるA部の部分拡大図である。
【図3】加圧流動床ボイラの全体構成図である。
【符号の説明】
1 起動バーナ 2 ボイラ本体 3 排ガスマニホールド 4 サイクロン 5 灰クーラ 6 ベッド材貯蔵容器 7 圧力容器 10 排ガスマニホールド 12 マニホールド本体 13 支持金具 14 繊維質断熱材 16 ライニング 18 吊金具 20 カバー 22 邪魔板

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 下端がボイラ本体の頂部に連結され上端
    が閉じられたほぼ垂直な円筒管からなり、上端付近に複
    数の排ガス出口を有するマニホールド本体と、 前記マニホールド本体の内面に取り付けれた繊維質断熱
    材と、 前記繊維質断熱材の内側を覆い、上下方向に間隔Y1
    隔てて隣接した複数の円筒形ライニングと、からなり、 前記ライニングはその上部にライニングを前記マニホー
    ルド本体から吊り下げる吊金具を有し、更に、前記間隔
    1 の上側のライニングの下端内面には、前記間隔Y1
    を覆いかつ下側のライニングの上部と長さY2 が重なり
    合う円筒形カバーが取り付けられ、下側のライニングの
    上部内面には前記カバーの下端から間隔Y3 を隔てた位
    置に環状の邪魔板が取り付けられている、ことを特徴と
    するボイラ用排ガスマニホールド。
  2. 【請求項2】 前記ライニング間の間隔Y1 は、ライニ
    ングの軸方向の熱膨張量に相当する長さであり、前記カ
    バーと邪魔板間の間隔Y3 は、前記ライニング間の間隔
    1 と実質的に等しい、ことを特徴とする請求項1に記
    載のボイラ用排ガスマニホールド。
  3. 【請求項3】 前記ライニングは前記断熱材の内面から
    間隔Rを隔てており、該間隔Rは、ライニングの半径方
    向の熱膨張量に相当する長さである、ことを特徴とする
    請求項1に記載のボイラ用排ガスマニホールド。
  4. 【請求項4】 前記カバーとライニング上部との重なり
    2 は、少なくとも200mm以上である、ことを特徴
    とする請求項1に記載のボイラ用排ガスマニホールド。
  5. 【請求項5】 前記マニホールド本体の少なくとも一部
    はフェライト系金属からなり、前記ライニングはオース
    テナイト系金属、前記繊維質断熱材はセラミックファイ
    バーからなる、ことを特徴とする請求項1に記載のボイ
    ラ用排ガスマニホールド。
JP30220592A 1992-11-12 1992-11-12 ボイラ用排ガスマニホールド Pending JPH06147456A (ja)

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