JPH0711326Y2 - 伝熱管損傷防止装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は、伝熱管群の損傷防止装置に係り、特に燃焼ガ
スに含まれる粉塵による伝熱管の損傷を防止する伝熱管
損傷防止装置に関する。

〔従来の技術〕

石炭等の固体燃料を燃焼させて燃焼ガスを生成し、この
燃焼ガス流の中に伝熱管群を設けて燃焼ガスの熱を回収
する装置においては、燃焼ガスの中に含まれる燃料の未
燃分や灰等の粉塵による伝熱管表面の摩耗が生ずること
が知られている。

第５図は紙面向って左の燃焼装置（図示省略）で生成さ
れた燃焼ガスが矢印Ａの方向に流入したのち更に紙面上
方から下方に向う流れＢとなり、この流れの中に伝熱管
１が配設された状態を示し、第８図は第１図のVIII-VII
I線に沿う部分平面図であって、伝熱管１が炉壁２の近
傍で上下方向に屈曲した部分を上方から下方に向けて見
た図で、燃焼ガスは流路13を紙面に垂直の方向（つまり
上から下）に流れるが、炉壁２の近傍と炉壁２から離れ
た部分とでは流路面積が異なるため、流路位置により燃
焼ガス流速に差を生ずる。

第９図は第８図のIX-IX線に沿って見た断面図で、流速
線Ｃは伝熱管隙間部14を流れる燃焼ガスの流速の差を概
念的に示し、炉壁２に近いほど、流速が大きいことを示
している。伝熱管の管列部分を通過する燃焼ガスの流れ
は管列の流れに対する抵抗により減速されるが、伝熱管
屈曲部近くでは炉壁２との隙間があるため流炉面積が広
くて抵抗が少なく、伝熱管で遮られた燃焼ガスが流入し
て流速が増加する。この局部的な流量・流速の増加は偏
流と呼ばれている。

この他の部分に比較して流速の早い燃焼ガスに含まれて
いる燃料の未燃分や灰が、伝熱管表面に衝突して摩耗が
生じ、この摩耗量は燃焼ガス流速の２〜３乗に比例して
増大する。前記燃焼ガスの偏流は、一般に炉壁もしくは
燃焼ガス流路側壁に接近して設けられた伝熱管屈曲部に
多く、従って燃焼ガスに含まれている粉塵による摩耗
も、第５図に示されるように伝熱管屈曲部Ｄや管寄せの
近分Ｅに生ずることが多い。特に燃焼ガスは燃焼装置に
おいて生成されたのち、燃焼装置に隣接して設けられた
伝熱管群を内装する燃焼ガス流路に導入される場合が多
く、第５図に示されるように矢印Ａの方向に流入した燃
焼ガスが矢印Ｂの方向に向きを変える際に、燃焼ガス中
に含まれている粉塵が、その慣性で流路の後壁部14側に
集まる傾向があり、これらの粉塵による摩耗は、必ずし
も屈曲部に限定されていない。

第10図に示されるように、複数の伝熱管が水平に配置さ
れており、更に伝熱管が上下方向に並べられてグループ
をなし、各グループの間が上下方向の燃焼ガス流路を形
成している場合、特に伝熱管屈曲部付近の燃焼ガスは上
下に並んだ伝熱管の間に曲りこむ形の流れとなり、各々
の伝熱管の水平からほぼ45度上方の表面が、燃焼ガス中
の粉塵に衝撃されて摩耗を生ずる。

上述の如き伝熱管摩耗を防止するために、従来第６図、
第７図に示されるように、炉壁（もしくは燃焼ガス流路
壁）２側にプレート10を、伝熱管１の屈曲部にフィン11
をそれぞれ溶接して取付け、伝熱管屈曲部における燃焼
ガス中の粉塵による摩耗を防止する方法が知られてい
る。

〔考案が解決しようとする問題点〕

上記従来技術においては、伝熱管屈曲部における偏流に
起因する摩耗は防止されるものの、燃焼ガス流路の後壁
側よりの粉塵濃度の高い燃焼ガスによる屈曲部以外の伝
熱管群の摩耗防止については配慮が不足していた。

本考案の課題は、燃焼ガス中に含まれる粉塵が伝熱管表
面に当る速度を低減し、粉塵による伝熱管表面の摩耗を
少なくするにある。

〔問題点を解決するための手段〕

上記の課題は、多数の孔を設けたじゃま板を、燃焼ガス
の流れをじゃまする方向に、摩耗防止の対象となる伝熱
管部に対応する燃焼ガスの流路断面全体に亘って該伝熱
管部の燃焼ガス流上流側に配置してなる伝熱管損傷防止
装置により達成される。

〔作用〕

じゃま板に設けられた孔が燃焼ガスの流量を制限するオ
リフィスとして作用し、この孔を通過した後流路断面積
が増加するので、燃焼ガスの流速がじゃま板通過前より
低下する。燃焼ガスが孔を通過する際に、孔の縁からう
ける抵抗も燃焼ガスの流速を下げる作用をする。燃焼ガ
スの流速が低下すると燃焼ガス中に浮遊している粉塵の
流速も低下し、粉塵が伝熱管表面に当る速度も低下す
る。また、粉塵が一旦じゃま板に衝突し、それまでに粉
塵が得ていた運動エネルギがじゃま板により吸収される
ので、じゃま板の孔を通過したあと粉塵が得る流速は、
じゃま板通過直後は大きい値とならない。また、じゃま
板は伝熱管を囲ってしまうのでなく、伝熱管の上流側に
配置されるので、その伝熱面積を少なくすることもな
い。

〔実施例〕

本考案の実施例を第１図及び第２図を参照して説明す
る。水冷炉壁２で形成された燃焼ガス流路に配設された
伝熱管１は上下方向に配置された支持管３により支持さ
れ、第１図のII-II線に沿う側面図である第２図に示さ
れるように、伝熱管１は上下方向に屈曲して180度向き
を変えると共に、その屈曲部のふところに同様に屈曲す
る他の伝熱管が一つのグループをなして配設されてい
る。この一つのグループの内の最上段伝熱管1Aの上面及
び、前記支持管３の側面に接して水平方向にＬ形鋼８が
配設され、Ｕボルト９により前記支持管３に固定されて
いる。前記最上段伝熱管1Aの上面より高い位置の炉壁２
に帯板16が水平方向に固着され、この帯板16に多数の小
孔17を備えたじゃま板６の端部が固着されている。じゃ
ま板６は前記帯板16に平行な折れ線18に沿って下方に折
り曲げられており、折り曲げられた側の端は前記Ｌ形鋼
８に摺動可能に載置されている。じゃま板は、板厚3.2m
mのSUS304で作られ、小孔17の径は9mm、孔ピッチは第２
図に示すように13.5mmと11.7mmである。本実施例の場合
のじゃま板の開孔率は40％である。

上述のじゃま板６に粉塵を含む燃焼ガスが当ると、小孔
17によってじゃま板６を通過する燃焼ガス量が制限さ
れ、じゃま板６を通過した後は燃焼ガス流路断面積が再
び大きくなるので、燃焼ガスの流速が低下し、燃焼ガス
中に浮遊している粉塵の流速もじゃま板通過後低下す
る。また、燃焼ガスがじゃま板６に当ると、燃焼ガス中
の粉塵でじゃま板に当るものも多数生じ、これ等の粉塵
は、それまで持っていた運動エネルギを失い、速度が零
となったのち再び燃焼ガスによって運ばれるので、流速
が低下する。上述のように粉塵の流速が低下したので、
粉塵が伝熱管に生ずる摩耗量も低減された。

尚伝熱管群が装備されている部分の燃焼ガス流路断面積
Ｓは、燃焼ガス流路の伝熱管が装備されていない部分の
断面積から、全ての最上段伝熱管1Aを燃焼ガス流れ方向
に投影した面積Ｋを差し引いた値であり、孔あき板をじ
ゃま板とするときのじゃま板の開孔率Ｍは、 であることが望ましい。孔の径は、伝熱管の径より小さ
く、粉塵の平均径の３倍より大きい方が望ましい。

また、本実施例によれば、炉壁２と伝熱管１の熱膨張の
大きさ、方向の差が生じても、じゃま板６はＬ形鋼８に
摺動可能に載置されているので、じゃま板６がＬ形鋼上
を容易に摺動し、過大な応力が発生することがない。

次に本考案の参考例を第３図及び第４図を参照して説明
する。前記実施例においてはじゃま板６を燃焼ガス流路
方向に対してほぼ垂直になるように設置したが、参考例
においては、上下方向に屈曲している伝熱管１のグルー
プの側面に接して、金網７からなるじゃま板を燃焼ガス
流れ方向に対してほぼ平行に、伝熱管に固縛・装着した
ものである。このじゃま板により、じゃま板を通過して
伝熱管側に曲りこむ燃焼ガスの流速が低下し、燃焼ガス
に含まれる粉塵の速度もおちるので、屈曲部付近の伝熱
管の斜め45度上方向の表面に生ずる摩耗も少なくなる。
また、本実施例においては金網７が燃焼ガス流路に対し
てほぼ平行に設けられたので、燃焼ガスのドラフト増加
をきたすことがない。

更に上記実施例は伝熱管への溶接を行うことなく装着が
可能であり、溶接による伝熱管材料の熱影響について考
慮する必要がない。尚前記第１の実施例においては、じ
ゃま板を一段だけ装着しているが、必要に応じて上下に
複数段配置することも当然可能であり、実施例の孔あき
プレートの代りに金網をじゃま板に用いることも、可能
である。

〔考案の効果〕

本考案によれば、伝熱管の伝熱面積を少なくすることな
く、燃焼ガス中に含まれた粉塵が伝熱管に当る速度を低
減させることが可能となり、伝熱管の表面の粉塵による
摩耗を低減する効果がある。また、燃焼ガス流路のうち
の１か所にじゃま板を設けることにより、その下流側の
複数の伝熱管の粉塵による摩耗を低減することができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の実施例を示す平面図であり、第２図は
第１図のII-II線に沿って見た断面図であり、第３図は
本考案の参考例を示す平面図であり、第４図は第３図の
IV-IV線に沿って見た断面図であり、第５図は燃焼ガス
流路内の伝熱管の配置を示す側面図であり、第６図は従
来技術の例を示す平面図であり、第７図は第６図のVII-
VII線に沿って見た断面図であり、第８図は第５図のVII
I-VIII線に沿って見た平面図であり、第９図は第８図の
IX-IX線に沿って見た断面図であり、第10図は第９図の
Ｘ−Ｘ線に沿って見た断面図である。 １……伝熱管、６……じゃま板、17……孔（小孔）。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】多数の孔を設けたじゃま板を、燃焼ガスの
   流れをじゃまする方向に、摩耗防止の対象となる伝熱管
   部に対応する燃焼ガスの流路断面全体に亘って該伝熱管
   部の燃焼ガス流上流側に配置してなる伝熱管損傷防止装
   置。