JPH10122534A

JPH10122534A - 循環流動層燃焼炉の炉壁構造

Info

Publication number: JPH10122534A
Application number: JP27841696A
Authority: JP
Inventors: Haruo Nogami; 晴男野上; Kazuo Taniguchi; 和夫谷口; Keiji Yamaguchi; 桂司山口
Original assignee: Takuma Co Ltd
Current assignee: Takuma Co Ltd
Priority date: 1996-10-21
Filing date: 1996-10-21
Publication date: 1998-05-15

Abstract

(57)【要約】【課題】循環流動層燃焼炉の燃焼室を形成する水冷壁
が、流動媒体のダウンフローによって摩耗するのを防止
し、水冷壁の耐用年数の延伸を図る。【手段】循環流動層燃焼炉の燃焼室を形成する炉壁を
水冷壁と、水冷壁の下方部を覆う耐火炉材と、耐火炉材
の上方に位置して水冷壁の内側面へ着脱自在に配設さ
れ、水冷壁と耐火炉材との間の段差を解消する耐摩耗性
ブロック体とより構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は石炭、木屑、木屑以
外のバイオマス、下水汚泥、都市ごみ、産業廃棄物等を
燃料とする循環流動層燃焼炉に於いて使用されるもので
あり、耐摩耗性を高めた流動層燃焼炉の炉壁構造に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】流動層燃焼炉は石炭、木屑、木屑以外の
バイオマス、下水汚泥、都市ごみ、産業廃棄物、ＲＤＦ
等の幅広い燃料を効率よく燃焼させることができ、従前
から広く実用に供されている。その中でも、流動層炉本
体の上部まで吹き上げられた流動媒体（砂）をサイクロ
ン内へ導入し、ここで補集された流動媒体を流動炉本体
の炉底部へ戻すようにした所謂循環流動層燃焼炉は、近
年著しく技術開発が進められて実用数も大幅に増加して
いる（実開平４−１２２９２７号等）。

【０００３】何故なら、循環流動層燃焼炉では炉本体内
を上昇する燃焼ガスと流動媒体（砂）との流速差が相当
に大きいため、炉本体内の全域で燃料と流動媒体との混
合攪拌が旺盛に行なわれ、燃焼反応が極めて急速に進行
する。その結果、比較的低い空気過剰率でもって燃料Ａ
をほぼ完全に燃焼させることが可能となり、未燃焼損失
が減少してボイラ効率を高めることが可能になると共
に、低空気過剰率下に於ける二段燃焼の採用等により低
ＮＯｘ燃焼が達成できるからである。

【０００４】図７は従前のこの種循環流動層燃焼装置の
一例を示すものであり、図に於いて２０は燃料サイロ、
２１は燃料フィーダ、２２は流動媒体（砂）用タンク、
２３は石灰石タンク、２４は循環流動層炉本体、２５は
燃料供給口、２６は一次空気供給口、２７は二次空気供
給口、２８は流動媒体導出口、２９は流動媒体戻し口、
３０は起動用バーナ、３１は灰取出し口、３２はサイク
ロン、３３は蒸気ヘッダー、３４は節炭器、３５は蒸気
過熱器、３６は押込送風機、３７はボイラ給水ポンプ、
３８は蒸気タービン発電装置、３９は廃ガス処理装置、
４０は誘引通風機、４１は煙突、４２は灰サイロ、４３
は排ガス再循環ファン、４４は消石灰タンク、Ａは燃
料、Ｂは流動媒体、Ｃは一次燃焼空気、Ｄは二次燃焼空
気、Ｅは灰、Ｆは燃焼ガスである。

【０００５】燃料Ａは、燃料サイロ２０から燃料フィー
ダ２１により燃料供給口２５を通して循環流動層炉本体
２４の炉底部へ供給される。一方、一次燃焼空気Ｃは一
次空気供給口２６を通して炉底部に設けた一次空気供給
ノズル（図示省略）から炉底部へ供給され、また二次燃
焼空気Ｄは炉本体１の中間部下方の炉壁に設けた二次空
気供給ノズル（図示省略）から、炉内へ供給される。流
動層炉本体２４内では、炉底より供給された一次燃焼空
気Ｃにより所謂流動層が形成され、流動層内の燃料Ａは
一次燃焼空気Ｃと二次燃焼空気Ｄの供給により激しく燃
焼する。循環流動層炉本体２４内の燃焼ガスＦ及び舞い
上った流動層内の流動媒体Ｂ等は、炉本体２４内を攪拌
されつつ上昇し、その間に随伴する未燃焼物は完全に燃
焼される。また、燃焼ガスＦと舞い上った流動媒体Ｂ等
は流動媒体導出口２８からサイクロン３２内へ導出さ
れ、ここで燃焼ガスＦ等と流動媒体Ｂとに分離される。
更に、補集された流動媒体Ｂは流動媒体戻し口２９から
炉本体２４の底部へ戻される。

【０００６】前記循環流動層炉本体２４、サイクロン３
２及び煙道等にはボイラ装置を構成する水管群が設けら
れており、燃焼ガスＦの熱吸収が行なわれる。蒸気ヘッ
ダー３３から取り出された蒸気は、蒸気過熱器３５を通
して蒸気タービン発電装置３８へ供給される。また、節
炭器３４等で廃熱を回収された燃焼ガスＦは、廃ガス処
理装置３９を通して誘引通風機４０により引き出され、
煙突４１より大気中へ放出される。更に、流動層内に形
成された燃焼残渣（灰Ｅ）は、炉本体２４の炉底部に形
成された灰取出し口３１から炉本体２４外へ導出され、
分離装置（図示省略）によって流動媒体Ｂから分離され
たあと、灰サイロ４２へ搬出される。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】而して、循環流動層燃
焼炉に於いては、炉本体の上方へ舞い上った流動媒体
（砂）Ｂの大部分は前述の通りサイクロン３２内へ導出
されるものの、舞い上った流動媒体Ｂの一部や炉頂近傍
まで舞い上らなかった流動媒体Ｂは、水冷壁の内表面に
沿って下方へ流下し、所謂流動媒体（砂）Ｂのダウンフ
ローを生ずることになる。

【０００８】一方、従前の循環流動層燃焼炉では、一般
に燃焼室４６の下方内面は図８及び図９に示す如く耐火
炉材４７により内張りされており、その結果、水冷壁４
５が露出している部分と耐火炉材４７により内張りされ
ている部分との境界には、耐火炉材４７の厚み分に相当
する段差４８が形成されている。そのため、水冷壁４５
に沿って流下して来た前記流動媒体Ｂのダウンフロー
は、当該段差４８に衝突して流れが乱れ、流動媒体Ｂが
散乱されることにより段差４８の真上部近傍の水冷壁に
摩耗を生じることとなる。

【０００９】尚、流動媒体Ｂのダウンフローの乱れによ
る前記水冷壁４５の摩耗を防止するため、段差４８から
上方の高さ約３００ｍｍの範囲の水冷壁４５の外表面
に、金属溶射によって耐摩耗性の保護被膜を形成する方
策が採用されている。しかし、当該金属溶射による保護
被膜の形成だけでは、循環流動層燃焼炉を長期に亘って
運転した場合の水冷壁４５の摩耗を完全に抑えることが
出来ないことが実証されており、前記流動砂Ｂのダウン
フローによる水冷壁４５の摩耗の問題は、依然として未
解決のまま残されている。

【００１０】本発明は従前の循環流動層燃焼炉に於ける
上述の如き問題、即ち流動媒体Ｂのダウンフローによっ
て、耐火炉材４７の段差の真上近傍の水冷壁に摩耗を生
じると云う問題を解決せんとするものであり、水冷壁に
流動砂のダウンフローによる摩耗を生ずることなく、循
環流動層燃焼炉を長期に亘って安定して運転できるよう
にした循環流動層燃焼炉の炉壁構造を提供するものであ
る。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本願請求項１に記載の発
明は、循環流動層燃焼炉の燃焼室を形成する炉壁を水冷
壁と；水冷壁の下方部を覆う耐火炉材と；耐火炉材の上
方に位置して水冷壁の内側面へ着脱自在に配設され、水
冷壁と耐火炉材との間の段差を解消する耐摩耗性ブロッ
ク体とより構成したことを発明の基本構成とするもので
ある。

【００１２】また、請求項２に記載の発明は、請求項１
の発明に於いて、ブロック体を、背面に水管壁の水管が
嵌合する半円柱状の嵌合凹部を設けると共に両側面に係
合用突起体の係合用凹部を有する鋳鉄製のブロック体と
し、且つ水管壁のひれから突設せしめた係合用突起体を
前記係合用凹部へ係止させることにより水冷壁の内側面
へ着脱自在に固定するブロック体としたことを発明の基
本構成とするものである。

【００１３】更に、請求項３に記載の発明は、請求項１
又は請求項２に記載の発明に於いて、ブロック体を、両
側面及び底面が四角形の平面状を、また、上端面が細幅
の半円形の平面状を呈し、且つ正面側を上端部から下方
へ向うスカート状の曲面に形成したブロック体としたこ
とを発明の基本構成とするものである。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、図１乃至図６に基づいて本
発明の実施態様を説明する。図１は本発明に係る炉壁の
一部分を示す斜面図であり、図２は本発明に係る炉壁の
一部分を示す正面図、図３は図２のイーイ視断面図、図
４はブロック体の平面図、図５はブロック体の正面図、
図６はブロック体の側面図である。図１乃至図３を参照
して、各図に於いて１は炉壁、２は水冷壁、２ａは水
管、２ｂはひれ、３は耐火炉材、４はブロック体であ
る。

【００１５】循環流動層燃焼炉の本体は水冷壁を主体と
する構造の炉壁から形成されており、また、炉本体内部
の燃焼室を形成する炉壁の下方部は、図１に示す如き水
冷壁２と耐火炉材３とブロック体４との組み合せより成
る炉壁１から形成されている。即ち、本発明に係る炉壁
１は、水冷壁２と、水冷壁２の内表面を覆う所定の厚さ
の耐火炉材３と、耐火炉材３の頂面上へ載置して水冷壁
２へ嵌め込み固定したブロック体４とから形成されてお
り、当該炉壁１により燃焼室の下方部が構成されてい
る。

【００１６】前記水冷壁２は公知のひれ付き水管から形
成されており、板状ひれ２ｂを介して水管２ａを連接す
ることにより形成されている。また、水冷壁２の内表面
を覆う耐火炉材３には公知の耐火レンガが使用されてお
り、本実施態様では、厚さ約８０〜３００ｍｍの耐火レ
ンガにより炉底部から高さ約３０００〜７０００ｍｍの
範囲の水冷壁２の内表面が覆われている。尚、水冷壁２
の内表面を覆う耐火炉材３としては、前記耐火レンガの
他に耐摩耗キャスタブルや耐摩耗ブロックを使用するこ
とができる。

【００１７】前記ブロック体４は耐摩耗性鋳鉄から形成
されており、図４乃至図６に示す如く四角柱の正面側の
上半分を半割りの円錐柱状に形成したものである。即
ち、ブロック体４の水冷壁２へ密接する背面側は、図４
に示す如く断面形状がほぼ半円状の凹曲面４ａとなって
おり、これによって水冷壁２の水管２ａが嵌り込む半円
柱状の嵌合凹部４ｂが形成されている。また、ブロック
体４の背面の両端部４ｃは細幅の平面に形成されてお
り、当該細幅の平面部分４ｃが水冷壁２のひれ２ｂの内
表面へ密接することとなる。

【００１８】前記ブロック体４の正面側は、図５及び図
６に示す如く、その高さの約２／３に相当する上方部４
ｄがほぼ半割りの円錐柱の表面形状に形成されており、
上方より流下して来た流動層媒体Ｂのダウンフローが、
当該正面側の表面に沿って流下する。また、ブロック体
４の両側面４ｅ及び底面４ｆは四角形の平面に形成され
ており、更にブロック体４の上端面４ｇは内面の凹曲面
４ａに沿う約１０ｍｍ以下の細幅の平面となっている。
即ち、ブロック体の正面側は上端部から下方部へ向けて
スカート状の曲面に形成されている。

【００１９】前記ブロック体４の両側面４ｅ、４ｅに
は、その下方部の内面寄りに係合用凹部６ａが夫々対向
状に形成されている。即ち、前記係合用凹部６ａは、図
４の点線で示す如く、横断面形状がボルトを半割りにし
た形状に形成されており、且つ当該凹部６ａは図５に示
す如く、ブロック体４の下面側より約１／３位いの高さ
に亘って設けられている。従って、二個のブロック体４
を並列状に密接せしめた場合には、両ブロック体４の係
合用凹部６ａ、６ａによって、横断面形状がボルト外形
状の嵌合凹部６が形成されることになり、この嵌合凹部
６の内部に後述する係合用突起体５が嵌合することによ
り、ブロック体４が水冷壁２側へ抜け止めされた状態で
着脱自在に固定されることになる。

【００２０】尚、本実施形態に於いては、耐火炉材３を
耐火レンガ、耐摩耗キャスタブル又は耐摩耗ブロックと
しているが、その材料は如何なるものであってもよい。
また、本実施形態に於いてはブロック体４を図４乃至図
６に示した正面側をスカート状の曲面としたブロック体
としているが、耐火炉材３と水冷壁２との間の境界の段
差を無くして流動媒体Ｂのダウンフローを乱れることな
く円滑に下方へ流し得るものであれば、如何なる形態で
あってもよいことは勿論である。更に、本実施態様では
ブロック体４を鋳鉄製としているが、その材質はその他
の耐摩耗鋼や或いは耐摩耗性のセラミック等であっても
よい。加えて本実施態様では係合用凹部６ａを所謂ボル
ト型の凹部に形成しているが、当該係合用凹部６ａの形
状は、後述する係合用突起体５の形状に合わせて適宜に
選定することができる。

【００２１】前記係合用突起体５には公知の鋼製ボルト
が使用されており、その先端部は水冷壁ひれ部２ｂの所
定の高さ位置へ、溶接又はねじ込みにより固定されてい
る。尚、本実施態様では係合用突起体５として所謂植込
みボルトを使用し、耐火炉材３真上の水冷壁ひれ２ｂか
ら燃焼室の内方へ向けて突設するようにしているが、係
合用突起体５の形状は、ブロック体４の係合凹部６へ係
止できるものであれば如何なる形状であってもよいこと
は勿論である。

【００２２】本発明に係る炉壁１の形成に際しては、先
ず水冷壁２によって循環流動層炉本体を構築し、次に、
炉本体内の燃焼室を形成する水冷壁２の下方部、即ち炉
底より所定の高さの範囲を耐火炉材３によって覆うと共
に、耐火炉材３の頂面より上方の所定箇所に所定のピッ
チで係合用突起体５を植込み固定する。その後、ブロッ
ク体４を上方へ若干持ち上げた状態で、両側部の嵌合用
凹部６ａ内へ両側の係合用突起体５の頭部を挿入し、引
き続きブロック体４を下降させて耐火炉材３の頂面上へ
ブロック体４を載置する。これにより、ブロック体４は
水冷壁２へ密着した状態で取り付け固定される。このよ
うにして、ブロック体の取り付け作業を順に繰り返すこ
とにより、耐火炉材３の上方部に所定高さの耐摩耗性ブ
ロック体による保護壁が図１の如き状態に形成されて行
く。

【００２３】また、ブロック体４の取替えが必要になっ
た場合には、各ブロック体４を順に上方へ若干持ち上げ
したあと、これを前方へ引き出す。この様な作業を繰り
返すことにより各ブロック体４は簡単に水冷壁２より取
り外しすることができる。尚、本実施態様では係合用突
起体５を係合凹部６へ係止させることにより、ブロック
体４を着脱自在に水冷壁２へ固定するようにしている
が、ブロック体４の固定方法は如何なる方法であっても
よい。

【００２４】前記所定の高さ寸法のブロック体４を耐火
炉材３の頂面上へ配設固定することにより、水冷壁２と
耐火炉材３との境界の段差が解消されることになる。そ
の結果、水冷壁２の内表面に沿って流下する流動媒体Ｂ
のダウンフローは、途中で流れが乱れて散乱することな
しに円滑に炉底まで流下することになり、従前の循環流
動層燃焼炉の場合のように、耐火炉材の真上近傍の水冷
壁に摩耗による損傷を生ずることはほぼ皆無となる。

【００２５】また、図３に示す如く、ブロック体４の上
方３００〜５００ｍｍの高さ範囲に亘って、水冷壁２上
に金属溶射により保護被膜７を形成するようにしてもよ
い。当該金属溶射による保護被膜７を形成することによ
り、ブロック体４の使用と相俟って水冷壁２の摩耗がよ
り完全に防止でき、炉壁の寿命が大幅に延伸されること
になる。

【００２６】

【発明の効果】本件発明においては、耐火炉材の頂面に
耐摩耗性のブロック体を設けてこれを水冷壁へ着脱自在
に固定し、該ブロック体によって耐火炉材の厚みによる
段差を解消する構成としている。その結果、水冷壁の内
表面に沿って下降する流動媒体Ｂのダウンフローは、途
中で流れが乱れて散乱することなしに円滑に炉底部まで
流下することになり、従前の炉壁構造のように耐火炉材
の頂面上方近傍に於ける水冷壁の摩耗が大幅に減少し
て、炉壁耐用年数の延伸が可能となる。

【００２７】また、請求項２の発明に於いては、ブロッ
ク体の着脱が極めて容易に行なえると共に、流動媒体Ｂ
のダウンフローもより円滑に炉底まで流下することにな
り、炉壁の形成費や補修費を大幅に引下げすることがで
きる。本発明は上述の通り優れた実用的効用を奏するも
のである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る炉壁の一部分を示す斜面図であ
る。

【図２】本発明に係る炉壁の一部分を示す正面図であ
る。

【図３】図２のイーイ視断面図である。

【図４】ブロック体の平面図である。

【図５】ブロック体の正面図である。

【図６】ブロック体の側面図である。

【図７】従前の循環流動層燃焼装置の説明図である。

【図８】従前の循環流動層燃焼炉の炉壁構造の一部を示
す縦断面図である。

【図９】図８のローロ視断面図である。

【符号の簡単な説明】

１は炉壁、２は水冷壁、２ａは水管、２ｂはひれ、３は
耐火炉材、４はブロック体、４ａは背面の凹曲面、４ｂ
は半円柱状の嵌合凹部、４ｃは背面の両端部、４ｄは正
面の上方部、４ｅは側面、４ｆは底面、４ｇは上端面、
５は係合用突起体（ボルト）、６ａは係合用凹部、６は
係合凹部、７は金属溶射による保護被膜。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】循環流動層燃焼炉の燃焼室を形成する炉
壁を水冷壁と；水冷壁の下方部を覆う耐火炉材と；耐火
炉材の上方に位置して水冷壁の内側面へ着脱自在に配設
され、水冷壁と耐火炉材との間の段差を解消する耐摩耗
性ブロック体とより構成したことを特徴とする循環流動
層燃焼炉の炉壁構造。
【請求項２】ブロック体を、背面に水冷壁の水管が嵌
合する半円柱状の嵌合凹部を設けると共に両側面に係合
用突起体の係合用凹部を有する鋳鉄製のブロック体と
し、且つ水管壁のひれから突設せしめた係合用突起体を
前記係合用凹部へ係止させることにより水冷壁の内側面
へ着脱自在に固定するブロック体とした請求項１に記載
の循環流動層燃焼炉の炉壁構造。
【請求項３】ブロック体を、両側面及び底面が四角形
の平面状を、また、上端面が細幅の半円形の平面状を呈
し、且つ正面側を上端部から下方へ向うスカート状の曲
面に形成したブロック体とした請求項１又は請求項２に
記載の循環流動層燃焼炉の炉壁構造。