(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料を燃焼空気で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、多数の水管が所定間隔を隔てて並設された水冷壁で形成し、その水冷壁の一部に耐火材を内張りした流動層ボイラの炉壁構造において、前記耐火材の上面を、その上面に衝突した下降粒子が水冷壁の水管に衝突するのを抑制すべく水冷壁の壁部を覆う面が凹んだ凹凸状に形成したことを特徴とする流動層ボイラの炉壁構造。
【請求項２】
前記耐火材の上面を火炉側にいくに従って漸次低くなるように傾斜した請求項１記載の流動層ボイラの炉壁構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は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】
固体燃料を効率よく燃焼させるボイラの一つとして循環流動層ボイラがある。循環流動層ボイラは、図３に示すように、水冷壁で形成された火炉４内で石炭等の燃料を空気分散板３からの燃焼空気により灰や石灰石等からなるベッド材と共に流動化させながら燃焼させ、発電用蒸気タービン等に供給する蒸気などを発生させるものであり、火炉４から飛散したベッド材や未燃分等の固形分をサイクロン５で捕捉し、これを火炉４内の空気分散板３上に戻すものである。この流動層ボイラ１では、周壁（水冷壁）２の一部例えば流動（燃焼）が激しい部分（火炉４下方）に耐火材を内張りして、火炉４内の温度を所定の温度（約  ８５０〜９００  ℃例えば  ９００℃）に維持することでＳＯｘの低減を図っている。これは、硫黄分を火炉４内に投入した石灰石と反応させて脱硫処理するため、脱硫反応を起こさせる最適温度に火炉４内を維持する必要があるからであり、この脱硫反応と効率の良い燃焼を図れる最適温度範囲が例えば約  ８５０〜９００  ℃である。また、耐火材は水冷壁２の摩耗防止の作用もする。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前述の循環流動層ボイラでは、燃料やベッド材を流動化させているため、粒子が壁（水冷壁）付近を壁に沿うように下降する。このように粒子が下降すると、図５に示すように水冷壁２に内張りした耐火材２４が出張って段状になっているため、その耐火材２４の上面に下降粒子が衝突し、この衝突により跳ね返った粒子等が水冷壁２の水管２ａの周面（主に耐火材２４上端部との際の周面）に衝突、あるいは沿って流れる。このとき、水管２ａの周面に粒子が角度をもって衝突すると、水冷壁２の水管２ａが摩耗を生じる。このため、水冷壁２の耐火材２４上端部近傍（粒子が衝突する部分を含む箇所）に耐摩耗材を溶射して対処するが、耐摩耗材を溶射しても、定期検査時に溶射の補修と耐火材２４の積増を要する場合があり、これを頻繁に繰り返すと耐火材２４の打設面積も大きく変ってくるので性能面も変化してくる。すなわち、このように溶射を施工しても粒子が溶射材に衝突して溶射材が摩耗し、結局水管２ａが摩耗する虞がある。
【０００４】
そこで、本発明は、このような事情を考慮してなされたものであり、その目的は、水冷壁の摩耗を抑制する流動層ボイラの炉壁構造を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明の流動層ボイラの炉壁構造は、燃料を燃焼空気で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、多数の水管が所定間隔を隔てて並設された水冷壁で形成し、その水冷壁の一部に耐火材を内張りした流動層ボイラの炉壁構造において、前記耐火材の上面を、その上面に衝突した下降粒子が水冷壁の水管に衝突するのを抑制すべく水冷壁の壁部を覆う面が凹んだ凹凸状に形成したものである。前記耐火材の上面は、火炉側にいくに従って漸次低くなるように傾斜させることが好ましい。
【０００６】
【作用】
水冷壁（水管）を摩耗させる粒子のほとんどは、水冷壁の水管間の壁部付近を壁に沿って下降するものである。それら粒子は耐火材の上面に衝突して跳ね返ったり、その跳ね返った粒子と衝突したりしてその近傍の水管の周面に衝突することにより摩耗が生じる。このため、それら粒子が衝突する耐火材の上面すなわち水冷壁の壁部を覆う面が凹んでいると、その衝突近傍の水管は耐火材で覆われているので、その耐火材衝突後の粒子は水管に衝突することなく下降する。従って、下降粒子による水冷壁の摩耗を抑制することが可能となる。この際、耐火材の上面を、火炉側にいくに従って漸次低くなるように傾斜させることで、耐火材の上面に衝突した粒子は火炉側に跳ね返るので、一層粒子が水管に衝突することがなくなる。
【０００７】
【実施例】
以下、本発明の実施例を添付図面に基づいて説明する。
【０００８】
図３は循環流動層ボイラの一例を示す構成図である。図３において、１は循環流動層ボイラを示す。循環流動層ボイラ１は、図４に示すようにＳＴＢ等により成形された水冷壁２によって断面矩形状に形成されると共に内部下方には空気分散板３が設けられた火炉４と、火炉４の上端後部に接続されたサイクロン５と、サイクロン５からの排ガスの熱の一部を回収する伝熱部６と、サイクロン５で分離された粒子を火炉４の分散板３上に戻す循環路（Ｊ−バルブ）７とから主に構成されている。水冷壁２は、所定間隔を隔てて多数並設された水管２ａと、それら水管２ａ間に設けられた例えばフィンによりなる壁部２ｂとからなる。
【０００９】
火炉４の下部には、押込通風機（ＦＤＦ）８、空気予熱機９及び調節弁１０を有する空気ライン１１が接続されている。空気ライン１１には調節弁１２を有し前記Ｊ−バルブ７に接続される補助空気ライン１３が接続され、循環粒子がＪ−バルブ７内でつまらないようになっている。また、空気ライン１１には、調節弁１４を有し火炉４の中央部に接続される二次空気ライン１５が接続され、燃焼空気が空気ライン１１及び二次空気ライン１５の２系統から火炉４に供給されてＮＯｘの抑制が図られる。火炉４の下方には、燃料例えば石炭を空気分散板３上に供給する燃料ライン１６が接続され、この燃料ライン１６からの石炭が空気ライン１１からの燃焼空気によりベッド材（灰や石灰石等からなるベッド材）と共に火炉４全体で流動化されながら高温下で燃焼し、この燃焼熱の一部が水冷壁２に回収されると共に、火炉４から飛散したベッド材等の粒子がサイクロン５及びＪ−バルブ７を介して火炉４に戻され循環する。サイクロン５からの排ガスは、伝熱部６を介して冷却されてから排ガスライン１７に流入し、前記空気予熱機９でさらに冷却、集塵機（例えばバグフィルタ）１８で脱塵された後、誘引通風機（ＩＤＦ）１９を介して煙突２０から大気に開放される。
【００１０】
火炉４の周壁である水冷壁２の一部（例えば流動（燃焼）が激しい部分（火炉４下方））には図１及び図２に示すように耐火材２１が内張りされている。すなわち、水冷壁２の炉内側は伝熱性が良好で耐摩耗性の耐火材２１で覆われて耐火材２１が出張って段状になっている。このように、水冷壁２の一部を耐火材２１で覆うことにより火炉４内の温度を燃焼および脱硫反応に適した所定の温度（約８５０〜９００  ℃例えば  ９００℃）に維持する。また、耐火材２１は水冷壁２の摩耗を防止する。
【００１１】
耐火材２１の上面は、下降粒子が水管２ａの周面を沿って流れるのを抑制する、すなわち粒子が水管２ａの周面に衝突することなく下降するように凹凸状に形成されている。具体的には、その凹凸は、凸部面２２が水冷壁２の水管２ａを覆う面で、凹部面２３が水冷壁２の壁部２ｂを覆う面によって形成され、その凹部面２３に衝突した粒子やその粒子に衝突した粒子が凸部面２２上にくることなく下降する、すなわち凸部面２２を形成する壁によって火炉４へと案内されて水冷壁２の水管２ａへの衝突が防止されるようになっている。つまり、凸部面２２の高さ又は凹部面２３の深さは、凹部面２３に衝突した粒子やその粒子に衝突した粒子が凸部面２２にくることがない長さに形成される。また、耐火材２１の上面（凸部面２２及び凹部面２３）は、断面が火炉側にいくに従って漸次低くなるように傾斜されている。
【００１２】
このように、耐火材２１の上面を凹凸状に形成することにより、水冷壁２の近傍をベッド材等の粒子が下降し、これが耐火材２１の上面に衝突しても水冷壁２の水管２ａが摩耗することが抑制される。すなわち、水冷壁２（水管２ａ）を摩耗させる粒子のほとんどは、水冷壁２の壁部２ｂ付近を壁に沿って下降するもので、水管２ａ付近を下降する粒子はほとんど摩耗に影響ない。壁部２ｂ付近を下降する粒子が衝突する耐火材２１の上面は、ほとんど水冷壁２の壁部２ｂを覆う面であり、この面がこの面に衝突した粒子等が凸部面２２上にくることがないように凹んでいる。このため、その面（凹部面２３）の近傍の水管２ａは耐火材２１で覆われている（凸部面２２を形成する耐火材２１で覆われている）ので、凹部面２３に下降粒子が衝突しても、この衝突した粒子及びその粒子に衝突した粒子が凸部面２２上にくることはなく下降し、粒子が水管２ａに衝突することが少なくなる。すなわち、壁部２ｂに沿った粒子の流れを耐火材２１でガイドし、水管２ａに粒子が衝突することが抑制される。これによって、水冷壁２の下降粒子による摩耗を抑制することができる。この際、耐火材２１の上面を、火炉側にいくに従って漸次低くなるように傾斜することで、耐火材２１の上面に衝突した粒子は火炉側に跳ね返るので、一層粒子が水管２ａに衝突することがなくなる。なお、粒子が耐火材２１に衝突しても、耐火材２１は多少削られるだけで実害はない。
【００１３】
従って、耐火材２１の上面を凹凸状に形成することで、下降粒子による水冷壁２の摩耗を抑制することができ、メンテナンスの頻度が少なくなり、コスト削減につながる。また、耐火材２１の上面を凹凸状に形成するだけであるので、溶接等が不要であり現場での作業性がよいと共に、構造が簡単であり、改造等、既設ボイラへの適用が容易である。
【００１４】
【発明の効果】
以上要するに本発明によれば、粒子の下降による水冷壁の摩耗を抑制できるという優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例を示す斜視図である。
【図２】図１中のＡ−Ａ線矢視図である。
【図３】循環流動層ボイラの一例を示す構成図である。
【図４】水冷壁の一例を示す概略斜視図である。
【図５】従来の一例を示す斜視図である。
【符号の説明】
２  水冷壁
２ａ  水管
２ｂ  壁部
４  火炉
２１  耐火材
２２  凸部面
２３  凹部面
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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