(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
a)外周を画定する基部であって、管および基部の周囲が同心円状に配置され、前記基部が基部の内周の周囲に部分的に延伸するように前記管の内側に取り付けられように構成された基部と、
b）前記基部から半径方向内側に延伸するそらせ板であって、集中した石炭粒子の流れを前記管の中央に導くように構成されたそらせ板と、を備え、
前記そらせ板は、前記基部から前記そらせ板の半径方向の内周の方向に伸びることにより凹面を形成して傾斜する半径断面を有する上流面を有し、前記そらせ板の内周は、接線である直線部間に周囲に配置された円形断面部を画定する、石炭導管システム内部における粒子分布を改善するそらせ板装置。
【請求項２】
前記そらせ板の前記内周における前記円形断面部の両側において、一つの直線部を含む、請求項１に記載のそらせ板装置。
【請求項３】
前記そらせ板の前記内周における前記円形断面部が、前記直線部間における周囲の中央に配置される、請求項２に記載のそらせ板装置。
【請求項４】
前記直線部が、前記円形断面部における各接線であり、各直線部が、前記円形断面部から前記基部により画定された前記外周に向かって延伸する、請求項３に記載のそらせ板装置。
【請求項５】
全ての前記そらせ板が、略三角形である半径断面を有する、請求項４に記載のそらせ板装置。
【請求項６】
a）略円筒形状の内面を有するスプール部であって、当該スプール部の前記円筒形状の内面が、通常、隣接する管の内面に配置されるように、石炭導管システムにおける前記隣接する管の端フランジ間を連結するように構成されたスプール部と、
b）  i）外周を画定する基部であって、前記スプール部と基部が同心円状に配置され、前記スプール部の内周の周囲に部分的に延伸するように前記スプール部の内側に取り付けられた基部、および
ii）前記基部から半径方向内側に延伸するそらせ板であって、隣接する管の下流内で集中した石炭粒子の流れを中央に導くように構成されたそらせ板を含むそらせ板装置と、を備え、
前記そらせ板は、前記基部から前記そらせ板の半径方向の内周の方向に伸びることにより凹面を形成して傾斜する半径断面を有する上流面を有し、前記そらせ板の内周は、接線である直線部間に周囲に配置された円形断面部を画定する、石炭導管システムの内部における粒子分布を改善するそらせ板組立体。
【請求項７】
前記そらせ板装置の前記基部が、前記スプール部に固定される、請求項６に記載のそらせ板組立体。
【請求項８】
前記スプール部が、石炭導管システムにおける２つの隣接する管の端フランジ間に前記スプール部を連結するように構成および適合された対向する端フランジを含む、請求項７に記載のそらせ板組立体。
【請求項９】
前記スプール部の前記端フランジ各々が、２つの隣接する管間の位置内に前記スプール部を固定する複数の穴部を画定する、請求項８に記載のそらせ板組立体。
【請求項１０】
前記スプール部が、約１０度〜約１５度の範囲における単位で周囲に調節され得る、請求項９に記載のそらせ板組立体。
【請求項１１】
前記そらせ板の前記内周における前記円形断面部の両側において、一つの直線部を含む、請求項６に記載のそらせ板組立体。
【請求項１２】
前記そらせ板の前記内周における前記円形断面部が、前記直線部間における周囲の中央に配置される、請求項１１に記載のそらせ板組立体。
【請求項１３】
前記直線部が、前記円形断面部における各接線であり、各直線部が、前記円形断面部から前記基部により画定された前記外周に向かって延伸する、請求項１２に記載のそらせ板組立体。
【請求項１４】
全ての前記そらせ板が、略三角形である半径断面を有する、請求項１３に記載のそらせ板組立体。
【請求項１５】
前記そらせ板が、前記基部と前記そらせ板の半径方向の内周との間に凹面を形成して傾斜する上流面を有しており、前記そらせ板の前記内周が、直線部間における周囲に配置された円形断面部を画定しており、前記スプール部が、石炭導管システムにおける２つの隣接する管の端フランジ間に前記スプール部を連結するように構成および適合された対向する端フランジを含み、かつ前記スプール部が、約１０度〜約１５度の範囲における単位で周囲に調節される、請求項６に記載のそらせ板組立体。
【請求項１６】
a）流体連通した状態で互いに接続されており、気体および石炭粒子の混成流を、石炭管を通じて運搬する複数の石炭管と、
b）略円筒形状の内面を有するスプール部であって、当該スプール部の前記円筒形状の内面が、通常、２つの隣接する管の内面に配置されるように、２つの隣接する石炭管の端フランジ間を連結するように構成されたスプール部と、
c）  i）外周を画定する基部であって、前記スプール部と基部が同心円状に配置され、前記基部が前記スプール部の内周の周囲に部分的に延伸するように前記スプール部の内側に取り付けられた基部、および
ii）前記基部から半径方向内側に延伸するそらせ板であって、下流の隣接する石炭管内において石炭粒子の流れを中央に導くように構成されたそらせ板を含み、前記そらせ板が、前記基部と前記そらせ板の半径方向の内周との間に凹面を形成して傾斜する上流面を有しており、かつ前記そらせ板の前記内周が、接線である直線部間における周囲に配置された円形断面部を画定するそらせ板を含む、そらせ板装置と、を備える、石炭導管システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本願は、２００８年８月２１日に出願された、米国特許出願シリアル番号第１２／１９６０３１号における優先権の利益を主張するものであり、その全ての内容は、参照により本明細書中に組み込まれる。
【０００２】
本発明は、気体および粒子の混成流を導く導管システムに関し、より具体的には、石炭導管システムに関する。
【背景技術】
【０００３】
粉炭を石炭燃焼バーナに供給するための種々の装置および方法は当業界において既知である。このような装置の多くは、燃焼される石炭を供給する石炭導管システム内部における粒子分布を改善することを対象としている。
【０００４】
石炭発電所は、熱量を発生させるための燃料として石炭を供給する効率的な手段を必要とする。原炭は、粉炭粒子つまり炭塵を生成するために、通常、微粉炭機つまり製粉機において微粉化される。次に、粉炭は、燃焼に用いられ得る火炉つまりバーナに供給される。これは、通常、粉炭粒子を、製粉機つまり粉砕機から、石炭粒子を石炭バーナつまり火炉の中に注入するノズルに輸送する気流を利用する石炭導管システムを用いて実施される。石炭粒子が導管システムを流れる気流によって移動する場合、通常、導管の屈曲および管の形状は、不均一な石炭粒子分布を招く傾向がある。この不均一な分布は、導管システムのエルボのすぐ下流において頻繁に生じる。
【０００５】
不均一な粒子分布は、石炭システムの維持管理における種々の技術的問題を招く。劣悪な粒子分布が燃焼領域に及ぶ場合、燃料／空気混合における局部的な不均衡は、非効率的な燃焼、並びに窒素酸化物、一酸化炭素および他の汚染物質の放出の増加を招き得る。これはさらに、フライアッシュ中の非燃焼炭素のレベルを増大し得、燃焼効率を低減させる。石炭導管および燃焼システムの構成部品に衝突し、それを摩擦する石炭ロープの高い研磨性質は、本システムの管および他の構成部品における広範囲の腐食を招き、これにより、部品の検査、修理および交換を頻繁に行う必要が生じる。検査、修理および交換が適時な方法で実行されない場合、石炭ローピングによる摩耗が、主要な構成部品における費用のかかるまたは危険な損傷を招く可能性が高まる。劣悪に分布した粒子はさらに、分類機等の構成部品の動作を阻害し得る。例えば、石炭分類機に流れ込む不均一な粒子分布は、分類機の一部を他の部分よりも早くすり減らし得、そして、分類機の一部しか完全利用できない状態を招き得る。
【０００６】
石炭導管システムにおける粒子分布の問題に対する種々の解決策は、当業界において既知である。既知のシステムは、導管システムを通過する石炭粒子の集中領域である石炭ロープを分散するように設計される。既知のシステムは、通常、石炭ノズル／バーナのすぐ上流における石炭ロープを分散し、燃焼領域に均一な粒子分布を提供するために用いられる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
このような従来の方法およびシステムは、通常、このような意図した目的を満たすように考慮される。しかしながら、バーナ以外の構成部品の上流における粒子分布を改善し得る方法および装置を目的とした、当業界における継続的な要求が依然としてある。容易に取り付けおよび／または交換され、そして、小さな圧力低下を付与するこれらの方法および装置に関しての当業界における要求も依然としてある。本発明は、これらの問題に対する解決策を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、石炭導管システム内部における粒子分布を改善する新規かつ有用なそらせ板装置に関する。当該装置は、外周を画定する基部を含む。その基部は、管の外周と一体である管の内周の周囲に部分的に延伸し、かつ実質的に同心円状に配置されるように管の内側に取り付けられる。そらせ板は、基部から半径方向内側に延伸する。そらせ板は、集中した石炭粒子の流れを管の中央に導くように構成される。
【０００９】
一態様では、そらせ板の上流面は、基部と、そらせ板の半径方向の内周との間に凹面を形成して傾斜することが考察される。そらせ板の内周は、実質的な直線部間における周囲に配置された実質的な円形断面部を画定する。そらせ板の内周における円形断面部の両側に、一つの実質的な直線部があり得る。そらせ板の内周における円形断面部が、実質的な直線部間における周囲の中央に配置され得る。実質的な直線部は、円形断面部における各接線であり得、各実質的な直線部は、円形断面部から基部により画定された外周に向かって延伸する。実質的に全てのそらせ板は、略三角形である半径断面を有することも考慮される。
【００１０】
本発明は、石炭導管システムの内部における粒子分布を改善するそらせ板組立体をさらに提供する。この組立体は、略円筒形状の内面を有するスプール部を含む。そのスプール部は、スプール部の円筒形状の内面が、通常、隣接する管の内面に配置されるように、石炭導管システムにおける隣接する管の端フランジ間を連結するように構成される。この組立体は、そらせ板装置をさらに含む。そらせ板装置は、外周を画定する基部を有する。基部は、スプール部の外周と一体であるスプール部の内周の周囲に部分的に延伸し、かつ実質的に同心円状に配置されるようにスプール部の内側に取り付けられる。そらせ板は、基部から半径方向内側に延伸する。そらせ板は、下流の隣接する管内に集中した石炭粒子の流れを中央に導くように構成される。
【００１１】
そらせ板装置の基部が、スプール部に固定されることが考慮される。スプール部は、石炭導管システムにおける２つの隣接する管の端フランジ間にスプール部を連結するように構成および適合された対向する端フランジを含む。スプール部の端フランジ各々は、２つの隣接する管間の位置内にスプール部を固定する複数の穴部を画定する。スプール部が、約１０度〜約１５度の範囲における単位で周囲に調節され得ることが考察される。
【００１２】
本発明のシステム、装置および方法におけるこれらおよび他の特性が、図面を用いて理解される下記の好ましい実施形態の詳細な記述により、より容易に当業者に明白となる。
【００１３】
本発明に関する当業者が、過度の実験を行なうこと無く、本発明の装置および方法に関する生成および利用法を容易に理解できるように、本明細書において、それに関する好ましい実施形態が特定の図面を参照して下記に詳細に記述される。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】製粉機と分類機との間におけるひじ管を原因とした、分類機に流れ込む不均一な粒子分布が生じた、従来技術の石炭導管システムの一部を示す概略図である。
【図２】石炭粒子の集中したストリームを中央に調節するそらせ板装置、およびそれにより分類機に対する粒子分布が改善したことを示す、本発明に従って構成されたそらせ板装置を含む石炭導管システムの一部の例示的な実施形態の概略図である。
【図３】図２に示すそらせ板装置の傾斜上流面を示す概略図である。
【図４】基部によって画定された外周と一体であるそらせ板の内周の円形部および直線部を示す、図２に示すそらせ板装置の平面図である。
【図５】そらせ板装置とスプール部とをボルトを用いて連結する方法を示す、本発明に従って構成されたそらせ板組立体の分解斜視図である。
【図６】図５に示すそらせ板組立体のそらせ板の傾斜下流面を示す平面図である。
【図７】図６に示す内周の円形部に隣接するそらせ板組立体の半径における側断面を示す、図６の切断線７−７に沿ったそらせ板組立体の断面側面図である。
【図８】図６に示す内周の直線部に隣接するそらせ板の一部の半径における側断面を示す、図６の切断線８−８に沿ったそらせ板組立体の断面側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明における類似した構成的特徴または態様を特定する同一の参照数字が、ここで図面において参照される。説明および例証を目的として、それに限定されないが、本発明に従ったそらせ板装置の例示的な実施形態の部分図が図２に示され、通常、参照符号１００によって指定される。本発明に従ったそらせ板装置の他の実施形態、またはそれに関する態様は、記述するように図３〜図８に示される。本発明のシステムおよび方法は、気体および固体粒子の混成流における粒子分布を改善するための石炭導管システム、または任意の他の適した用途に用いられ得る。
【００１６】
図１に示すように、典型的な石炭発電システム１は、燃焼用の石炭微粒子を供給するための製粉機または他の微粉砕手段を含む。石炭微粉は、気体／粒子混合体においてシステム１を通じて運搬される。製粉機の下流にあるエルボ２に入る粒子は、そのエルボの角の外側に集中する傾向があり、続く管３の至る所において同一のへりに沿って残留する。管３の片側に密集するこの集中した粒子の流れは、リジェクト管４を過ぎ、内部コーン５を通り抜けて分類機ベイン６に流入する。しかしながら、図１の点画が示すように、分類機の内部コーン５に流入する粒子の密度が管３の片側においてより大きいため、分類機ベイン６の一部は、他のベインよりも、より高密度の石炭粒子を収容する。これは、分類機の不均一な摩耗および一部の不完全利用を招く。
【００１７】
図２は、図１に関して上述したのと同様の注入口エルボ２０、石炭管３０、リジェクト管４０、内部分類機コーン５０、および分類機ベイン６０を有する、本発明に従ったシステム１０を示す。しかしながら、内部コーン５０および分類機ベイン６０の周囲における石炭粒子分布は、石炭粒子のストリーム３５を管壁から離れた管３０の中央を流れるようにそらし、かつ再分配する、注入口エルボ２０の下流にあるそらせ板装置１００の恩恵により、図２に示すように、システム１よりもシステム１０は顕著に均一となる。
【００１８】
次に図３を参照すると、そらせ板装置１００は、外周１０４を画定する基部１０２を含む。基部１０２が、管と基部１０２の円周（例えば、外周１０４および対応する管の外周）が実質的に同心円状に配置されて（図２に示すように）、内周の周囲に部分的に延伸するように、その基部は、管の内側に取り付けられるように構成されている。そらせ板１０６は、基部１０２から半径方向内側に延伸する。そらせ板１０６の上流面１０８は、基部１０２とそらせ板１０６の半径方向の内周１１０との間に凹面を形成して傾斜する。そらせ板１０６は、集中した石炭粒子の流れを管の中央に導くように構成されている（例えば、図２におけるストリーム３５）。
【００１９】
そらせ板装置１００の形状は、その傾斜部、直線部、および円形部の組み合わせを利用して断面の混合領域を形成する。石炭管３０の内側のリジェクト管４０の一部と内部コーン５０との連動により、そらせ板装置１００は、実質的に均一な石炭粒子の分布を分類機ベイン６０に供給する。リジェクト管４０は、有利にも、それに衝突する石炭粒子のストリーム３５に対して保護ライナーを用いて保護され得る。
【００２０】
次に図４を参照すると、そらせ板１０６の内周１１０は、実質的な直線部１１４間における周囲に配置された実質的な円形断面部１１２を画定する。各直線部１１４は、直線部１１４間における周囲の中央に配置された円形断面部１１２において、円形断面部１１２の両側の接線に配置される。直線部１１４は、円形断面部１１２から外側に、基部１０２により画定された外周１０４に延伸する。そらせ板装置１００は、当該装置の長期の摩耗寿命を提供するセラミック型の材料を有利にも含み得る。基部１０２およびそらせ板装置１００の他の部分は、モノリシック鋳造において鋳造することによって形成され得る。
【００２１】
図５に示すように、そらせ板装置１００は、略円筒形状の内面を有するスプール部１５０を含む組立体において用いられ得る。スプール部１５０の円筒形状の内面が、通常、隣接する管の内面に配置されるように、スプール部１５０は、石炭導管システムにおける隣接する管の端フランジ間を連結するように構成される（図２に示す）。図６に示すように、基部１０２は、スプール部１５０と基部１０２の円周が実質的に同心円状に配置され、周囲に部分的に延伸するように、スプール部１５０の内側に取り付けられ得る。
【００２２】
図５に示すように、そらせ板装置１００は、スプール部１５０の円筒部を貫通する穴部１５４におけるボルト１５２とそらせ板装置１００における対応する穴部との使用により、スプール部１５０に固定され得る。さらに任意の他の適した締め具または連結方法が、本発明の精神および範囲から逸脱することなく用いられ得ることが当業者に容易に理解される。しかしながら、スプール部１５０に固定されるそらせ板装置１００は、交換が保証される場合、スプール部１５０から容易に交換可能である。
【００２３】
スプール部１５０は、石炭導管システムにおける２つの隣接する管の端フランジ間にスプール部１５６を連結するように構成および適合された対向する端フランジ１５６を含む（図２に示す）。図５および図６に示すように、スプール部１５０の端フランジ１５６各々は、取り巻くシステムを変更する必要性を最小限にするために、２つの隣接する管間の位置内にスプール部１５０を固定する複数の穴部１５８を画定する。石炭導管システムの他の部分を変更する必要無くスプール部を収容するために、隣接する管間に十分な空間がしばしば存在する。スプール部１５０は、隣接する管間の固定方法に応じて、約１０度〜約１５度の範囲における単位で周囲に調節され得る。これにより、所定のシステムに取り付けられる場合、好ましい粒子分布を提供するように度の微調節が可能である。対応する管内部におけるそらせ板装置１００の特性による最適な配置は、粒子分布をさらに改善できる。装置１００の上流において石炭粒子の密度が最高値となる位置において、そらせ板装置１００の円形断面部１１２を中央に配置することが利点となる。
【００２４】
図５に示すように、内周１１０の直線部に隣接して、そらせ板装置１００に端部構成部１１８が含まれる。さらに、そらせ板装置１００の下部に下流面傾斜構成部１１６が含まれる。構成部１１６および１１８は、製造を容易にするため、そしてそらせ板装置１００における迅速な流れ等の可燃性粒子の蓄積を阻止するために追加選択的に含まれ得る。実質的に全てのそらせ板１００は、図６の切断線７−７および８−８各々に沿った図７および図８の断面部に示すように、略三角形である半径断面を有する。図７および図８に示すように、傾斜面１０８は２層構造を含む。この２つの層は、最初に形成され得る支持基部と、次にその基部層に適用され得るセラミック型の材料とを含み得る。該基部は、外層を形成するセラミック鋳造可能な材料を受け入れるアンカー構造を含み得る。
【００２５】
再度図１および図２を参照すると、そらせ板装置１００の形状は、エルボの下流にある石炭管の境界線において不規則に続く石炭粒子の集中を流線型にし、中央に配置することを可能にする。装置１００はさらに、リジェクト管４０および内部コーン５０の一部と連動して、粒子の蓄積を分散するように機能する。その結果、分類機ベイン６０に供給される石炭粒子は、既知のシステムと比較して、実質的により均一に分布する。これにより、腐食および部品交換の必要性が低減し、分類機ベインをより完全に利用できる。本発明に従ったそらせ板装置は、本発明の精神および範囲から逸脱することなく、新規または既存のシステムにおけるスプール部と共に、またはそれが無くとも取り付けられ得る。
【００２６】
上述したおよび図面に示した本発明の方法および装置は、石炭導管システムにおける圧力低下にほとんど影響を与えずに、改善された石炭粒子分布を石炭分類機に供給する能力を含む優れた性質を石炭導管システムのそらせ板に提供する。石炭導管システムに関連して上述したが、上述した方法および装置が、混合気体／粒子の流れ内の粒子分布を改善するための任意の他の適した用途に用いられ得ることが当業者に容易に理解される。本発明の装置および方法が、好ましい実施形態を参照して示され、説明されたが、本発明の精神および範囲から逸脱せずに、それに対する変更および／または修正がされ得ることは当業者に容易に理解される。
【図１】
0005443489.tif 000002
【図２】
0005443489.tif 000003
【図３】
0005443489.tif 000004
【図４】
0005443489.tif 000005
【図５】
0005443489.tif 000006
【図６】
0005443489.tif 000007
【図７】
0005443489.tif 000008
【図８】
0005443489.tif 000009