JPH0972502A - 流動層ボイラの炉壁構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 水冷壁における水管の摩耗、減肉を減少させ
る。 【解決手段】 火炉の水冷壁２１を、ボイラ前後方向及
びボイラ幅方向へ所定の間隔で配列され且つ上下方向へ
向けて略垂直に延びる多数の水管２２及び隣り合う水管
２２同士を接続するフィン２３により構成し、水管２２
は上部に太径部２２ａを、又下部に小径部２２ｃを備え
ると共に太径部２２ａと小径部２２ｃの間に、下方へ行
くに従い径が小さくなるテーパ状のスエッジ部２２ｂを
備え、水冷壁２１の炉内側に内張りする耐火材２４の上
端をスエッジ部２２ｂの下端近傍に位置させると共に耐
火材２４の上端部に上端に向って徐々に厚さが薄くなる
傾斜を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は流動層ボイラの炉壁
構造、特に粒子の下降による水冷壁水管の摩耗を防止し
得るようにした流動層ボイラの炉壁構造に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】石炭等の固体燃料を効率良く燃焼させる
ボイラの一つとして循環流動層ボイラが知られている。

【０００３】斯かる循環流動層ボイラは、図４に示すご
とく、内部下方に設置された空気分散板１の上部で灰や
石灰石等から成るベッド材２を流動化しつつ燃料を燃焼
させ、燃焼ガス３を生成させるようにした矩形箱状の火
炉４と、火炉４で生成されて送られてきた燃焼ガス３か
らベッド材２や未燃固形分等の粒子を分散し得るよう、
火炉４の上端後部にダクト５を介して接続されたサイク
ロン６と、サイクロン６からダクト７を介して送給され
た燃焼ガス３から熱エネルギを回収し得るようにした伝
熱部８と、サイクロン６で分離されてサイクロン６の下
部に接続されたＪバルブ９を通り下降して来た粒子を火
炉４の空気分散板１上に戻す循環路１０とを備えてい
る。

【０００４】火炉４の下方には、石炭等の固形燃料を火
炉４内の空気分散板１上に供給する燃料供給ライン１１
が接続され、火炉４の底面には、空気分散板１で分散し
た空気を上方へ供給して火炉４内のベッド材２を流動化
させるよう空気供給ライン１２が接続され、Ｊバルブ９
の下部には、サイクロン６から下降してきた粒子を火炉
４の空気分散板１の上方へ戻す際に粒子を送給するため
の空気供給ライン１３が接続されている。

【０００５】尚、図中１４は、伝熱部８から排出された
排ガスである。

【０００６】上述の循環流動層ボイラでは、空気供給ラ
イン１２から火炉４内下部へ供給された空気は、空気分
散板１で分散されて空気分散板１上へ導入され、火炉４
内のベッド材２を流動化させる。

【０００７】燃料供給ライン１１から火炉４内に供給さ
れた固形燃料は、ベッド材２と共に流動しながら、ベッ
ド材２及び固形燃料を流動化させている空気を燃焼用空
気として燃焼し、燃焼ガス３が生成される。

【０００８】而して、燃焼ガス３は上昇しつつ火炉４の
水冷壁を流れる流体を加熱し、ダクト５からサイクロン
６へ導入され、サイクロン６でベッド材２や未燃の固形
燃料が混合した粒子を分離されたうえ、ダクト７から伝
熱部８へ導入され伝熱部８を下降しつつ流体を加熱若し
くは過熱し、伝熱部８下部から排ガス１４として排出さ
れ、下流側の装置へ送られる。

【０００９】一方、火炉４の水冷壁や伝熱部８で生成さ
れた蒸気は、蒸気タービンへ送られて蒸気タービンが駆
動され、蒸気タービンにより発電機が駆動されて発電が
行われる。

【００１０】上述の火炉４の周壁を構成する水冷壁は、
図５に示され、水冷壁１５はボイラ前後方向及び幅方向
へ所定の間隔で配列され且つ上下方向へ向けて略垂直に
延びる多数の水管１６及び隣り合う水管１６同士を接続
するフィン１７を備えた構成で、水冷壁１５の各面はパ
ネル上に形成されている。

【００１１】又水冷壁１５の火炉４炉内側における所定
高さ位置よりも下方には、流動化しているベッド材２や
未燃固形分等の粒子が落下する際に水管１６にぶつか
り、水管１６の外周を摩耗させて減肉するのを防止する
ため、耐摩耗性の耐火材１８が内張りされている。

【００１２】更に耐火材１８は、下方から上端位置近傍
までは図６、７に示すごとく水管１６及びフィン１７を
炉内側から完全に覆う一定厚さとなっているが、上端近
傍では、水冷壁１５に沿って落下する粒子が耐火材１８
の上端ではねかえり、水冷壁１５の水管１６にぶつかる
ことのないよう、水平線に対する傾斜角度θが約７５度
で上方に向い徐々に薄くなるよう構成されている。

【００１３】循環流動層ボイラの運転時には、図４に示
す火炉４内で上述のごとく、ベッド材２や未燃固形分を
含む粒子が流動化し、水冷壁１５近傍の粒子は水冷壁１
５に沿って落下する。

【００１４】しかし、水冷壁１５炉内側の粒子の流動化
の激しい部分には、耐火材１８が内張りしてあるため、
この部分では水管１６が摩耗し減肉することはない。

【００１５】ところが、耐火材１８の上端は、上述のご
とく上方へ向けて徐々に厚さが薄くなるよう傾斜を設け
てあるため、図６に示すごとく、水管１６の外周部にお
いては耐火材１８の上端に下側へ向けて半円弧状の窪み
１９が形成される。

【００１６】このため、耐火材１８よりも上方で水管１
６間のフィン１７に沿い落下した粒子は、耐火材１８の
半円弧状の窪み１９の部分では、図６の矢印に示すごと
く、耐火材１８と水管１６の境界線に沿い落下し、その
結果この部分で水管１６を摩耗させ、水管１６に減肉が
生じる。

【００１７】この摩擦を防止するため、耐火材１８の窪
み１９の部分における耐火材１８と水管１６の境界線及
び該境界線に連なる水管１６とフィン１７の境界線の所
定高さ位置まで、図７に示すごとく、クロームカーバイ
ト等の耐摩耗金属２０を約２５０μｍの厚さで溶射する
ことが行われている。

【００１８】又、耐火材１８の上端部における水管１６
の摩耗の防止のために、図８に示すごとく、水冷壁１５
の耐火材１８上端部近傍を炉外側へ曲げ、水冷壁１５の
耐火材１８内張り部を水冷壁１５の耐火材１８を内張り
していない部分よりも炉外側へ位置させることも行われ
ている。

【００１９】

【発明が解決しようとする課題】しかし、図７に示すご
とく溶射された耐摩耗金属２０はボイラの運転に伴い劣
化し摩耗するため、水管１６の耐火材１８に対する境界
線近傍における摩耗を防止することはできない。

【００２０】又、図８に示すごとく、水冷壁１５の下方
を炉外側へ向けて曲げる場合には、水冷壁１５の構造が
複雑になると共にコストアップの原因となる。

【００２１】本発明は上述の実情に鑑み、コストアップ
を招来することなく、水管の摩耗を防止し、ボイラの寿
命を長期化することを目的としてなしたものである。

【００２２】

【課題を解決するための手段】本発明は、燃料を空気に
よりベッド材と共に流動化させながら燃焼させる火炉の
周壁を、上下方向へ延在する複数の水管が水平方向へ所
定の間隔で配置されると共に隣り合う水管同士がフィン
により接続された水冷壁により形成し、水冷壁の下部所
要範囲に亘り耐火材を内張りした流動層ボイラの炉壁構
造において、前記水管を、高さ方向中途部よりも上方に
配置された太径部と、下方へ行くに従い小径となるよう
前記太径部の下端に接続されたテーパ状のスエッジ部
と、該スエッジ部の下端に接続された前記太径部より直
径の小さい小径部により形成し、前記耐火材の上端位置
をスエッジ部の下端近傍とすると共に耐火材の上端部に
上方へ行くに従い厚さが薄くなるよう傾斜を付けたもの
である。

【００２３】又、本発明では、隣り合う水管の太径部を
接続するフィンの幅を隣り合う水管を接続する従来のフ
ィンの幅より小さくすることができ、更に耐火材の上端
部における傾斜の角度を水平線に対し約７５度とするこ
とができる。

【００２４】従って、本発明では、水冷壁に沿って落下
する粒子は円滑に下方へ落下し、耐火材上端部における
傾斜部の水管部分に形成された窪み側へ流れにくくなる
ため、水管の摩耗、減肉を防止することができる。

【００２５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照しつつ説明する。

【００２６】図１〜図３は本発明の実施の形態の一例
で、図４に示す火炉４の周壁を構成する水冷壁２１は、
従来の場合と同様、ボイラ前後方向及び幅方向へ所定の
間隔で配列され且つ上下方向へ向けて略垂直に延びる多
数の水管２２及び隣り合う水管２２同士を接続するフィ
ン２３を備えた構成で、水冷壁２１の各面はパネル状に
形成されている。

【００２７】水管２２は、高さ方向中途部よりも上方へ
向け延在する太径部２２ａと、太径部２２ａの下端に接
続され下方へ向って直径が徐々に小さくなるようテーパ
の付された逆截頭円錐短管状のスエッジ部２２ｂと、ス
エッジ部２２ｂの下端に接続されて下方へ延在する太径
部２２ａよりも直径の小さい小径部２２ｃとから構成さ
れており、水冷壁２１の火炉４炉内側には、上端縁部が
水管２２のスエッジ部２２ｂ下端部近傍となるよう、耐
摩耗性の耐火材２４が内張りされている。

【００２８】耐火材２４は従来のものと同様、下端から
上端位置近傍までは図に示すごとく、水管２２及びフィ
ン２３を炉内側から完全に覆う一定厚さとなっている
が、上端近傍では、従来の場合と同様の理由で、水平線
に対する傾斜角度が約７５度で上方に向い徐々に薄くな
るよう構成されている。又、耐火材２４の上端には、水
管２２の外周部に下側へ向けて半円弧状の窪み２５が形
成されており、隣り合う水管２２のスエッジ部２２ｂ間
は下方に行くに従い間隔が徐々に広がっている。

【００２９】水管２２の太径部２２ａの直径Ｄ１は、図
６、７、８に示す従来の水管１６の直径Ｄ２と等しい
（Ｄ１＝Ｄ２）が、水管２２の配置間隔Ｌ１は図６に示
す従来の水管１６の配置間隔Ｌ２よりも小さくなってい
る（Ｌ１＜Ｌ２）。従って、水冷壁２１の耐火材２４が
内張りされていない部分では、水管２２の太径部２２ａ
間の間隔（フィン２３の幅）Ｗ１は、図６に示す従来の
水管１６間の間隔（フィン１７の幅）Ｗ２よりも狭くな
っている。

【００３０】次に本発明の実施の形態の作用について説
明する。

【００３１】循環流動層ボイラの運転時には、図４に示
す火炉４内で、上述のごとくベッド材２や未燃固形分を
含む粒子が流動化し、水冷壁２１近傍の粒子は水冷壁２
１に沿って落下する。この際、水冷壁２１炉内側の粒子
の流動化の激しい部分には耐火材２４が内張りしてある
ため、この部分で水管２２に摩耗、減肉が生じることは
ない。

【００３２】一方、耐火材２４よりも上方では、粒子は
重力により図１の矢印に示すごとく、水管２２間のフィ
ン２３に沿い略真下へ向けて落下する。

【００３３】しかし、水管２２間の間隔が小さく、フィ
ン２３の幅Ｗ１が小さいため、ここを流れる粒子の単位
時間当りの流量が減少し、又隣り合うスエッジ部２２ｂ
間では、間隔が下方へ向けて徐々に広がっている。この
ため、フィン２３側から耐火材２４の窪み２５側へ入っ
て水管２２と耐火材２４の境界線に沿い流れる粒子の量
が減少し、その結果水管２２の摩耗、減肉が生じにくく
なり、ボイラの寿命が長期間となる。

【００３４】更に、水管２２は中途部で径が変化してい
るが、真直ぐな形状であるため、コストアップも生じな
い。

【００３５】なお、本発明においては上述の実施の形態
に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない
範囲内で種々変更を加え得ること、等は勿論である。

【００３６】

【発明の効果】本発明の流動層ボイラの炉壁構造によれ
ば、水冷壁の水管の摩耗、減肉が減少するためボイラの
寿命が長期間となるうえ、コストアップを招来すること
もない、等種々の優れた効果を奏し得る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の流動層ボイラの炉壁構造の実施の形態
の一例の拡大正面図である。

【図２】図１のＩＩ−ＩＩ方向矢視図である。

【図３】本発明の流動層ボイラの炉壁構造に用いる水冷
壁の斜視図である。

【図４】循環流動層ボイラの一般的な例の側断面図であ
る。

【図５】循環流動層ボイラに用いる水冷壁の斜視図であ
る。

【図６】循環流動層ボイラに用いる従来の水冷壁の一例
の拡大正面図である。

【図７】図６のＶＩＩ−ＶＩＩ方向矢視図である。

【図８】循環流動層ボイラに用いる従来の水冷壁の他の
例の拡大側面図である。

【符号の説明】

２ ベッド材 ４ 火炉 ２１ 水冷壁 ２２ 水管 ２２ａ 太径部 ２２ｂ スエッジ部 ２２ｃ 小径部 ２３ フィン ２４ 耐火材 θ 傾斜角度（角度） Ｗ１，Ｗ２ 間隔（幅）

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 燃料を空気によりベッド材と共に流動化
   させながら燃焼させる火炉の周壁を、上下方向へ延在す
   る複数の水管が水平方向へ所定の間隔で配置されると共
   に隣り合う水管同士がフィンにより接続された水冷壁に
   より形成し、水冷壁の下部所要範囲に亘り耐火材を内張
   りした流動層ボイラの炉壁構造において、前記水管を、
   高さ方向中途部よりも上方に配置された太径部と、下方
   へ行くに従い小径となるよう前記太径部の下端に接続さ
   れたテーパ状のスエッジ部と、該スエッジ部の下端に接
   続された前記太径部より直径の小さい小径部により形成
   し、前記耐火材の上端位置をスエッジ部の下端近傍とす
   ると共に耐火材の上端部に上方へ行くに従い厚さが薄く
   なるよう傾斜を付けたことを特徴とする流動層ボイラの
   炉壁構造。
2. 【請求項２】 隣り合う水管の太径部を接続するフィン
   の幅を隣り合う水管を接続する従来のフィンの幅より小
   さくした請求項１に記載の流動層ボイラの炉壁構造。
3. 【請求項３】 耐火材の上端部における傾斜の角度を水
   平線に対し約７５度とした請求項１又は２に記載の流動
   層ボイラの炉壁構造。