(57)【要約】  循環流動床ボイラの炉の底部から天井まで延在する水管パネルにより形成された、炉壁からある距離内に配置された少なくとも１つの分離型鉛直蒸発器表面ユニットを備える循環流動床ボイラの蒸発器表面構造体。蒸発器表面ユニットは、交差して接合された２つの鉛直水管パネルからなる。好ましくは、各蒸発器表面ユニットの第１の水管パネルが炉の天井の水管に平行であり、第２の水管パネルが炉の天井の水管に垂直である。各水管パネルの水管の上端部が水管パネルに平行な分離型ヘッダに連結されていることが好ましい。水管パネルが、各蒸発器表面ユニットが蒸発器表面ユニットと天井との間の鉛直方向の移動を可能にする構造体によって炉の天井に連結される方法で、ヘッダから垂設されることが有利である。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
循環流動床ボイラの蒸発器表面構造体であって、該蒸発器表面構造体が、前記循環流動床ボイラの炉の底部から天井まで延在する、水管パネルにより形成された、炉壁からある距離内の少なくとも１つの鉛直蒸発器表面ユニットを含む蒸発器表面構造体において、蒸発器表面が、交差して接合された２つの鉛直の水管パネルからなることを特徴とする蒸発器表面構造体。
【請求項２】
前記蒸発器表面構造体が少なくとも２つの蒸発器表面ユニットを備えることを特徴とする請求項１に記載された蒸発器表面構造体。
【請求項３】
前記水管パネルが互いに直交することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載された蒸発器表面構造体。
【請求項４】
少なくとも１つの蒸発器表面ユニットの前記水管パネルが対称的に交差することを特徴とする請求項３に記載された蒸発器表面構造体。
【請求項５】
少なくとも１つの蒸発器表面ユニットの前記水管パネルがＴ字形に交差して連結されていることを特徴とする請求項３に記載された蒸発器表面構造体。
【請求項６】
各蒸発器表面ユニットの第１の水管パネルが前記炉の天井の水管に平行であり、第２の水管パネルが前記炉の天井の水管に垂直であることを特徴とする請求項３に記載された蒸発器表面構造体。
【請求項７】
前記第１の水管パネルと前記第２の水管パネルとの幅の比率が１：３〜３：１であることを特徴とする請求項６に記載された蒸発器表面構造体。
【請求項８】
前記水管パネルの前記水管が、上部から、前記水管パネルに平行なヘッダに接合されていることを特徴とする請求項６に記載された蒸発器表面構造体。
【請求項９】
前記ボイラが貫流ボイラであり、各蒸発器表面ユニットの前記ヘッダが互いに蒸気圧力均衡管によって接合されていることを特徴とする請求項８に記載された蒸発器表面構造体。
【請求項１０】
ボイラが貫流ボイラであり、前記蒸発器表面ユニットの前記ヘッダが蒸気圧力均衡管によって前記炉の側壁の水管パネルのヘッダに接合されていることを特徴とする請求項８に記載された蒸発器表面構造体。
【請求項１１】
水管パネルが前記ヘッダから垂設されていることを特徴とする請求項８に記載された蒸発器表面構造体。
【請求項１２】
前記ヘッダが前記ボイラの固定型支持構造体から可撓的に垂設されていることを特徴とする請求項１１に記載された蒸発器表面構造体。
【請求項１３】
懸架具の可撓性部材の歪みが、前記蒸発器表面ユニットの振動をなくするために調整可能であることを特徴とする請求項１２に記載された蒸発器表面構造体。
【請求項１４】
各蒸発器表面ユニットが、前記蒸発器表面ユニットと前記天井との間の鉛直方向の移動を可能にする可撓性構造体によって前記炉の前記天井に結合されていることを特徴とする請求項１２に記載された蒸発器表面構造体。
【請求項１５】
前記蒸発器表面ユニットと前記天井との間の移動を可能にする前記可撓性構造体がベローズを備えることを特徴とする請求項１４に記載された蒸発器表面構造体。
【請求項１６】
前記第２の水管パネルの水管の少なくとも一部が、前記天井の高さで前記天井の水管に平行なラインを形成するように配置されていることを特徴とする請求項１１に記載された蒸発器表面構造体。
【請求項１７】
前記第２の水管パネルの水管の中央点間の距離と、前記天井の水管パネルの水管間の距離との比率がＮ：Ｍであり、Ｎ及びＭが等しくない小さい整数であることを特徴とする請求項１６に記載された蒸発器表面構造体。
【請求項１８】
Ｎ及びＭが５よりも小さいことを特徴とする請求項１７に記載された蒸発器表面構造体。
【請求項１９】
Ｎが２であり、Ｍが３であることを特徴とする請求項１８に記載された蒸発器表面構造体。
【請求項２０】
底部、天井、及び側壁により画定された炉を備えるとともに、蒸発器表面構造体を有する循環流動床ボイラにおいて、前記蒸発器表面構造体が請求項１から請求項１９までのいずれか１項に記載された蒸発器表面構造体であることを特徴とする循環流動床ボイラ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１の前提部に記載された循環流動床ボイラ（ＣＦＢボイラ）の蒸発器表面構造体及びこの蒸発器表面構造体を有する循環流動床ボイラに関するものである。とりわけ、本発明は、大型ＣＦＢボイラ、通常は４００ＭＷｅを超える貫流ボイラの炉内に配置される蒸発器表面構造体に係るものである。
【背景技術】
【０００２】
ＣＦＢボイラ内では、加熱された給水の蒸発、すなわち沸騰は、大抵、ボイラ炉の外壁内の水管パネルによって行われる。ボイラの効率を増すには、炉の断面積を、必要な量の燃料を元の流速に対応する酸素流動化ガスの流速で燃焼させることができるように、効率に比例して増加されなければならない。ボイラの水平断面の形状を非常に長楕円に形成することも、ボイラの高さを増加し過ぎることも有利ではないので、炉の外壁によって形成される蒸発器表面の総面積は大型ボイラでは小さ過ぎるままである傾向がある。例えば、流動化ガスとして空気の代わりに酸素富化空気が使用される場合、蒸発器表面用に利用可能な炉壁の表面積はさらに一層減少することがある。蒸発器表面を追加する必要性は、高発熱量を有する低灰分燃料、例えば乾燥石炭を使用する際にも増加することがある。
【０００３】
大型ボイラ内に十分な蒸発表面積を確保するために、異なる種類の追加の蒸発器表面を炉内に配置することが提案されている。米国特許第５２１５０４２号（特許文献１）は、壁から壁まで延在する長手方向、横方向、斜め方向の水管壁により炉を分割することを開示し、その壁の底部は１つ又は複数の開口を有し、材料が流れることを可能にしている。米国特許第５６７８４９７号（特許文献２）は、長手方向の隔壁に連結された短い横方向の壁部分を有する長手方向の隔壁によって炉を２つに分割することにより炉内の熱交換面を増加することを提案している。隔壁に開口があるにもかかわらず、上記例のどちらも、分割された炉の異なる部分に均一に固体物質及びガスが流れない危険があり、そのことにより、例えば環境への排気が増加し、又はボイラ全体に振動作用を起すことさえある。米国特許第６４７０８３３号（特許文献３）は、ＣＦＢボイラの炉の作動を、炉の底部から天井まで延びる別々の閉じられた蒸発器空腔に追加の蒸発器表面を形成することにより改善する構成を開示している。これらの蒸発器空腔は、利用可能な底面積を減少させ、熱交換表面積が比較的わずかしか増加しない点で不利である。
【特許文献１】米国特許第５２１５０４２号明細書
【特許文献２】米国特許第５６７８４９７号明細書
【特許文献３】米国特許第６４７０８３３号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の目的は、従来技術の循環流動床ボイラ用蒸発器表面構造体に関する問題を減少させる循環流動床ボイラ用蒸発器表面構造体を提供することである。
【０００５】
特に、本発明の目的は、循環流動床ボイラ用の簡単で耐久性があり、ボイラの燃焼工程を妨げずに十分な蒸発効率を可能にする蒸発器表面構造体を提供することである。
【０００６】
このような蒸発器表面構造体を有する循環流動床ボイラを提供することも本発明の目的である。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の従来技術の問題を解決するために、装置の独立請求項の特徴部分に記載された特徴ある構成を有する、循環流動床ボイラ用蒸発器表面構造体及び蒸発器表面構造体を有する循環流動床ボイラを提供することが提案される。
【０００８】
したがって、本発明による循環流動床ボイラ用蒸発器表面構造体の特徴は水管パネルで形成された、循環流動床ボイラの炉の底部から天井まで延在する少なくとも１つの分離型鉛直蒸発器表面ユニットを炉壁からある距離内に備え、その蒸発器表面が交差して接合された２つの鉛直水管パネルからなることである。
【０００９】
本発明による蒸発器表面ユニットの水管パネルは、フィン、すなわち狭い金属板によって１群の水管を接合することによって形成された、少なくとも部分的に気密の平面パネルを形成する従来の水管パネルであることが好ましい。したがって、蒸発器表面ユニットの水管パネルの高さは炉の高さに一致し、水管パネルの幅は好ましくは１〜５ｍ、最も好ましくは２〜３ｍである。この種の２つのパネルが交差して接合されると、耐久性のある剛体構造体が形成される。本発明による蒸発器表面ユニットによって形成された蒸発器表面構造体は、水管パネルの幅が例えばわずかに２〜３ｍであるが、高さが４０〜５０ｍであり得る大型ＣＦＢボイラの炉内で組み立てられるときでさえも、使用に際して信頼性がある。
【００１０】
米国特許第６４７０８３３号の構成のように蒸発器表面ユニット内部に残された空いた空間がないので、本発明による蒸発器表面構造体は、炉内の燃焼過程に利用可能な断面積を実質的に減少させず、したがって、炉の外側直径を増加させる必要は生じない。蒸発器表面ユニットは、外壁から分離及び離隔され、したがって、炉内のガス及び固体は炉のすべての部分で可能な限り自由に移動できる。したがって、炉の異なる部分は、互いに均衡されており、環境への排気が最小になるように、ボイラの作動を容易に調整することができる。
【００１１】
場合によっては、本発明による蒸発器表面ユニットを１つだけ小型ＣＦＢボイラに配置することができるが、大型ボイラは２つ以上の蒸発器表面ユニットを有することが好ましい。好ましい具体例によれば、ボイラは３つの長手方向に続く蒸発器表面ユニットを備える。特に、非常に大きいボイラでは、４つ以上もの蒸発器表面ユニットが存在することができ、それらは長手方向に続くのではなく、例えば２列にして炉に配置できる。
【００１２】
蒸発器表面ユニットの水管パネルは互いに直交することが好ましい。この配置を使用することにより、固体材料の移動に関してあまりに窮屈な角、いわゆる死角の形成が避けられる。しかし場合によっては、パネル間の最小角度はある程度直角とは異なっていてもよい。
【００１３】
蒸発器ユニットの水管パネルは、対称的に交差することが好ましく、それによって、追加の熱交換面をすべての方向で均等に得ることができる。しかし、特に、炉の側壁に最も近い蒸発器表面ユニットの水管パネルは、側壁側のパネル部分が欠けるようにＴ字形に交差して接合できる。したがって、側壁に近接する固体材料の流れはできる限り自由である。いくつかの場合では、蒸発器表面ユニットの水管パネルを互いにＬ字形に接合することも有利であることがあり、本明細書では２つの方向のパネル部分が欠けた、交差して組み合わせる特別な場合であると考えられる。１つの好ましい具体例によれば、１つ又は２つの対称的に交差して接合された蒸発器ユニットが炉の中央に形成され、Ｔ字形に交差して形成された蒸発器表面ユニットが各側壁に近接して形成される。
【００１４】
蒸発器表面ユニットは、各蒸発器表面ユニットの第１の水管パネルが炉の天井の水管に平行である、すなわち炉の断面の長手方向に炉に配置されることが好ましい。第２の水管パネルは第１のパネルに垂直であり、すなわち炉の横方向にあることが好ましい。場合によっては、蒸発器表面ユニットの水管パネルが、ボイラ壁に対して傾斜した位置に配置することも有利であることがある。
【００１５】
蒸発器表面ユニットの垂直に連結された水管パネルが炉壁に平行に配置される際、水管パネルの水管は炉の天井の水管パネルの水管の間に延びるような簡単な方法で配置できる。当然、蒸発器表面ユニット内の水管パネルの管の直径が天井の水管パネルの管同士の間の距離、すなわち水管の間のフィンの幅よりも大きい場合、天井の水管は、水管パネルの管が天井の水管の間に延びるための十分な空間を有するように適切な方法で曲げられなければならない。炉の上部にある蒸発器表面ユニットの水管パネルの管を曲げる好ましい方法は、さらに詳しく後で説明される。
【００１６】
好ましくは、対称的に交差するように取り付けられた水管パネルは、ほぼ同じ幅であることができる。しかし、好ましい具体例によると、炉内の横方向のパネルの幅は、長手方向のパネルの幅の約１．５〜２倍である。したがって、パネルは前部壁及び後部壁の始動バーナの炎がパネルに達しないように配置されるが、十分な蒸発器表面積が得られる。１つ又は複数の開口が、蒸発器表面ユニットのパネル、特に広い方のパネルの下部に形成されることが好ましく、それにより炉内の固体材料の自由な移動を可能にする。パネルの最も好ましい幅及び幅の比率は、例えば、蒸発器ユニットの数及びボイラの炉の寸法に依存する。第１の水管パネルの幅と第２の水管パネルの幅との比率は、１：３〜３：１であることが好ましい。
【００１７】
本発明の好ましい実施例によれば、各蒸発器表面ユニットの水管パネルの水管は、上部から、水管パネルと平行に異なる高さに配置された分離された出口ヘッダに連結される。蒸発器ユニットの水管がこのように１つの出口ヘッダではなく、２つの分離された出口ヘッダに接合されていると、水管の出口ヘッダへの連結がより容易になり、炉外部の水管の管の連結管が短く維持され、曲げることが比較的簡単である。
【００１８】
蒸気は、出口ヘッダから、好ましくは連結ダクトにより水及び蒸気用の分離器に導かれ、出口ヘッダの長さは対応する水管パネルの幅とほぼ同じであることが好ましい。特にボイラが貫流ボイラである場合には、各蒸発器表面ユニットの出口ヘッダは蒸気圧力均衡管によって互いに接合されることが好ましい。さらに、蒸発器表面ユニットの出口ヘッダが蒸気圧力均衡管によって炉の側壁の水管パネルの出口ヘッダにも接合されることが好ましい。
【００１９】
本発明による蒸発器表面ユニットの水管パネルは、水管パネルの出口ヘッダから垂設されることが好ましい。したがって、水管パネルの水管の十分な部分、好ましくは少なくとも第４の、最も好ましくは少なくとも第３の水管が出口ヘッダの下縁部に鉛直に曲げずに接合される。出口ヘッダは、ボイラの固定型支持構造体から垂設されることが好ましい。
【００２０】
本発明による炉内に配置された蒸発器表面ユニットの水管パネルは両側から炉内で加熱されるので、特に貫流ボイラでは、パネルは、加熱された給水の流れが、パネルとただ１つの側面だけが加熱された炉の外壁の蒸発器表面との間で所望の方法で分配されるように設計されなければならない。好ましい具体例によれば、貫流ボイラの外壁にある蒸発器表面の水管は従来の平滑水管であり、炉内の蒸発器表面の水管はいわゆるライフル管であり、効率のよい熱交換及び蒸発器表面の冷却を保証する。
【００２１】
炉内の蒸発器表面の水管の直径及び管同士間の距離は、ボイラの外壁の水管の直径及び管同士間の距離と異なることがある。特に、蒸発器表面ユニットの水管パネルの管同士の間の距離が炉の天井の水管同士間の距離よりも大きいと、天井の水管の方向に垂直な、蒸発器表面の水管パネルの水管は、少なくともいくつかの位置で蒸発器表面の水管パネルの少なくとも２つの水管が、天井の水管同士間の同じ開口を貫通して延びるような方法で曲げられなければならない。
【００２２】
好ましい構成によれば、蒸発器表面ユニットの水管パネル内の水管の中央点間の距離と、炉の天井の水管の中央点間の距離との比率はほぼ２：３である。したがって、炉の天井の水管は、１本置きにすべて、炉の天井の管に垂直な水管パネル内の水管が天井を通って導かれる点において、隣接する管に向かって曲げられることが有利であり、天井の水管間の１つ置きの空間に十分な開口を形成するようになり、蒸発器表面ユニットの水管パネル内の水管が天井を貫通するようになる。次いで、蒸発器表面ユニット内の水管パネルの水管が天井を貫通することは、２本置きの３番目の水管が天井の水管間に形成された開口を曲がらずに貫通して延び、隣接する２つの管が曲げられて同じ開口を並んで貫通して延びるように構成できることが好ましい。
【００２３】
いくつかの水管が天井を曲がらずに貫通して延びる規則的配置は、蒸発器表面ユニットの水管パネル内の水管の中央点間の距離と、炉の天井内の水管の中央点間の距離との比率がＮ：Ｍであるときにももたらされることができ、ここでＮ及びＭは等しくない小さい整数であり、好ましくは５よりも小さい数である。例えばＮが３でありＭが４である場合、蒸発器表面ユニットのパネルの４つの管は天井の水管間の３つの空間毎（２つの空間置き）の空間を貫通して規則的に延びるようにでき、したがって、蒸発器表面ユニット内のパネルの（３本置きの）４本目の管は鉛直に延びることができる。
【００２４】
本発明による蒸発器表面と炉の外壁の蒸発器表面との間の上記に説明された相違により、炉内部の蒸発器表面の温度分布がすべての状況でボイラの外壁の水管パネルの温度分布には必ずしも対応しないという結果になる。したがって、これらの相違は、ボイラの残りの部分の熱膨張と比較して、本発明による水管パネルの熱膨張にいくらかの偏差が生じる原因となる可能性がある。通常、大型ＣＦＢボイラは上方から懸吊されており、したがって、ボイラの下部及びそれに連結すべきすべての装置は、ボイラの温度が作動温度まで上昇してボイラ壁の長さが熱膨張のために増加すると、ボイラの下部が数１０ｃｍも下方に移動することができるように設計されている。
【００２５】
炉内に配置された蒸発器表面構造体の温度は、例えば、ボイラの始動時にはボイラの外壁の温度よりも高いので、蒸発器表面構造体は、炉の外壁に対して移動できるように配置されることが好ましい。本発明の好ましい具体例によれば、このことは、蒸発器表面構造体内の蒸発器表面ユニットの下部がボイラ底部に固定されて取り付けられるが、蒸発器表面ユニットの上部は天井に対して移動できるような方法で実現される。したがって、蒸発器表面構造体はボイラの側壁から離隔して配置され、構造体を支持する出口ヘッダは可撓性部材によって垂設されることが好ましい。例えば、可撓性部材、例えば懸架具のばねの歪みは、蒸発器表面ユニット内に起こり得る振動をなくするために調整可能であることが好ましい。
【００２６】
このような構成では、蒸発器表面構造体をボイラの天井に固定して取り付けることができず、継手は鉛直に可撓性構造体、好ましくはベローズを備えることが好ましい。このような可撓性構造体により蒸発器表面構造体を天井に気密に連結することができるが、その構造体は天井に対してある程度鉛直方向に移動することができる。
【実施例】
【００２７】
本発明は、添付の図面を参照して以下にさらに詳しく説明される。
【００２８】
図１は、固定型支持構造体１４から懸吊手段１６、例えば吊り下げ棒によって垂設された炉１２を備える本発明の好ましい実施例によるＣＦＢボイラ１０を示す。本発明に係るボイラは、自然循環ボイラ、換言すればドラム・ボイラであってもよいが、超臨界貫流ボイラであることが最も好ましい。炉は、底部１８、天井２０及び側壁２２によって境界を定められ、それらは通常は水管構造体である。炉は、燃料及び燃焼空気の入口手段、燃焼排ガス及び底部粉塵用出口手段、並びに微粉分離器及びそれらに連結された戻りダクトなどの、ＣＦＢボイラの他の通常の部品も備えている。見やすくするために、本発明を鑑みて関連性のないこれらの詳細部は、図１には示されていない。
【００２９】
炉の外壁２２は、通常は水管パネルにより製造されており、その中で、炉の煙道ガス・チャネルの熱交換部分で予熱された給水が蒸発する。すなわち蒸気に変わる。本発明によれば、図１に示すＣＦＢボイラは、炉１２内に配置された蒸発器表面構造体２４をも備え、この蒸発器表面構造体は炉の底部１８から天井２０まで延在する３つの鉛直蒸発器表面ユニット２６を備える。蒸発器表面ユニット２６は、交差する構成で互いに垂直に連結された２つの水管パネル２８及び３０からなる。
【００３０】
予熱された給水及び蒸気分離器から戻される可能性のある液体は、蒸発器表面ユニットの水管パネル２８、３０の下部に連結された入口ヘッダ３２、３４にもたらされ、そこから蒸発するようにパネル２８、３０に導かれ、さらに蒸気として出口ヘッダ３６、３８に導かれる。ボイラがいわゆるドラム・ボイラであれば、水及び蒸気を上方へ上げる駆動力は、ドラムの下降脚内の液柱の重さである。しかし、ボイラがいわゆる強制循環ボイラであれば、特にいわゆる超臨界貫流ボイラであれば、駆動力は水循環ポンプによって生成される圧力である。入口ヘッダ３２、３４、並びに出口ヘッダ３６、３８は、互いに異なる高さで交差してパネルに平行に配置されることが好ましい。蒸発器表面ユニット２６で生成された蒸気はまだいくらかの液体を含む可能性があるので、出口ヘッダ３６、３８から蒸気分離器（図１に示さず）に導かれる。分離された蒸気は、蒸気分離器からさらに、例えば煙道ガス・チャネル内に配置された過熱器まで導かれる。
【００３１】
水管パネル２８、３０は、出口ヘッダ３６、３８に連結された支持手段、例えば吊り下げ棒４０、４２によって支持構造体１４から垂設されることが好ましい。水管パネル２８、３０は、パネルが底部に対して移動できないように炉の底部１８を通って固定式に組み立てられることが好ましい。炉内に配置された水管パネル２８、３０は、ある場合には、側壁２２の水管パネルの温度とは温度が異なることがあり得るので、これらの異なるパネルの熱膨張が互いに異なることがある。したがって、水管パネル２８、３０は鉛直方向の移動を可能にする十字形ベローズ４４によって炉の天井２０に結合されることが好ましい。パネルの支持体をすべての状態で機能できるように保つために、吊り下げ棒４０、４２も、ばね類似部材４６を備える。支持体の可撓性部材の歪みは、蒸発器表面ユニットの振動、例えば横振動又は回転振動をなくすることができるように調整できることが好ましい。
【００３２】
図１による実施例では、すべての蒸発器表面ユニット２６は同一であり、十字形ですべての方向に延在する。図２は、別の好ましい実施例の水平断面を概略的に示す。炉１２’に取り付けられた４つの蒸発器表面ユニットの最中央部４８が対称的な十字形であり、すべての方向に延在するが、炉の端壁５２に最も近いユニット５０はＴ字形であって、端壁側のパネル部分が蒸発器表面ユニットから欠けている。
【００３３】
本発明による蒸発器表面ユニットの水管パネル５４、５６は、直角に互いに固定式に組み立てられて耐久性のある構造体を形成することが好ましく、そのことにより、炉１２に多くの付加的熱交換面をもたらす。パネル間の角度は、特にパネルによって形成される十字構造体から欠ける２つのパネル部分があり、パネルの横断面がＬ字形である場合に、直角からある程度はずれることもできる。蒸発器表面ユニット４８、５０は、炉１２の最大寸法に１列に配置されることが好ましいが、場合によってはユニットはそうではなく、例えば２列に配置されることができる。
【００３４】
蒸発器表面ユニットの幅５４、５６は、ほぼ等しいことが好ましい。しかし、例えば、炉に対して横方向のパネル５４が、対応する長手方向のパネル５６よりも１．５〜２倍幅広くなるように、ある程度異なるパネル幅を使用することがしばしば有利なことがある。したがって、炉の前部壁及び後部壁から、言い換えればその長い外壁から来る物質の流れ、又は例えば始動バーナの炎は、直接長手方向の水管パネル５６に当たらないように配置できる。
【００３５】
特に、蒸発器表面ユニットのパネル部分の幅が、炉の対応する寸法のかなりの部分を占める場合は、１つの開口５８又は複数の開口が、パネルに、特にその下部に形成され、それにより、炉内の固体材料ができる限り自由に流れることができるようになる。
【００３６】
図３は、ベローズ・ボックス６６によって炉の天井２０を貫通する対称的な十字形の蒸発器表面ユニット６０内の水管パネル６２、６４の入口、並びにパネル６２、６４の水管のボイラの水循環への連結をさらに詳細に示す。蒸発器表面ユニット６０内に形成された蒸気は、水管パネル６２、６４に平行な２つの出口ヘッダ３６、３８に集められることが好ましい。したがって、水管パネル６２、６４の水管を出口ヘッダ３６、３８の異なる側に連結するために必要な水管の延長部、並びに特にその管屈曲部６８は、簡単な方法で小さな（コンパクトな）空間に形成されることができる。
【００３７】
出口ヘッダ３６、３８内に集められた蒸気は、出口ヘッダ３６、３８に連結された連結管７０、７２によって蒸気分離器に案内される。蒸気圧力を均衡させるために、入口ヘッダ３６、３８は均衡管７４によって共に連結されることが好ましい。対応して、出口ヘッダ３６、３８は、均衡管７６、７８によって側壁の出口ヘッダ（図３に示さず）に連結されることが好ましい。図３は、出口ヘッダ３６、３８に連結された、蒸発器表面ユニット６０の吊り下げ棒の取り付け手段８０も示す。
【００３８】
蒸発器表面ユニット６０の水管パネル６２、６４の水管の中央点間の距離が、炉の天井の水管パネル８２の水管８４の中央点間の距離に等しく、パネル６２、６４の水管の直径が、炉の天井２０の水管パネル８２のフィンの幅よりも小さい場合、水管６２、６４を水管パネル８２のフィンに形成された開口を通って、炉の天井２０を直接に貫通して簡単に導くことができる。フィンの幅が十分でない場合、炉の天井２０の水管８４は、天井を貫通するこれらの開口を形成するために曲げられなければならない。水管パネル６２、６４内の水管が水管パネル８２の水管よりも互いに接近して位置する場合、炉の天井２０の水管８４に垂直な水管パネル６２の水管８６の少なくとも一部が、管が天井を貫通するように曲げられなければならない。
【００３９】
本発明の好ましい実施例によれば、十字形のベローズ・ボックス６６の下部は炉の天井２０の水管パネル８２に固定して連結されており、対応して、ベローズ・ボックスの蓋８８は蒸発器表面ユニット６０の水管パネルの水管に固定して連結されている。ベローズ・ボックス６６の下部とその蓋８８との間に可撓性部材９０、好ましくは金属ベローズがあり、水管パネル６２、６４の水管が炉の天井２０に対して鉛直方向に移動できるようになっている。ベローズ・ボックス６６及び炉の天井２０は一体となって、燃焼ガス及び炉の粉塵が炉の天井を通って逃げることを防止する気密構造を形成する。
【００４０】
炉の天井２０の水管８４に平行なベローズ・ボックス６６の分岐部９２内部の炉天井２０の水管８４’は、十分な開口（図３には示さず）が形成されて蒸発器表面ユニット６０の対応するパネル部分６４の水管が天井を貫通して導かれるように、必要とされる際には曲げられる。対応して、炉の天井２０の水管８４に垂直なベローズ・ボックス６６の分岐部９４内部の水管８４”は、開口（図３に示さず）が形成されて蒸発器表面ユニットの対応するパネル部分６２の水管が天井を貫通して導かれるように、必要であれば曲げられる。
【００４１】
本発明の好ましい実施によれば、蒸発器表面ユニット６０の水管パネル６２、６４の水管の中央点間の距離と、天井２０の水管パネル８２の水管７０の中央点間の距離との比率は、２：３である。したがって、パネル６２の３本の水管を有利に曲げて炉の天井２０の水管８４に平行なラインを形成することが可能であり、そのラインは、水管８４”の間に形成された同じ開口を通って、天井２０を貫通するように導かれる。図３は、パネル６２の水管のラインへの湾曲を示していないが、このように形成されたラインの上部は、ボックス６６の分岐部９４の上方に見られる。
【００４２】
本発明は、いくつかの例示的実施例を参照して上記に説明されてきた。しかし、これらの実施例は本発明の範囲を限定するものではなく、本発明は、添付の特許請求の範囲及びその中での規定によってのみ限定されるものである。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の好ましい実施例による蒸発器表面構造体を有する循環流動床ボイラの鉛直横断面図の概略図。
【図２】本発明の別の好ましい実施例による蒸発器表面構造体を有する循環流動床ボイラの水平横断面図の概略図。
【図３】本発明の好ましい実施例による蒸発器表面ユニットの上方部分の概略図。
【図１】
2009537781.tif 000003
【図２】
2009537781.tif 000004
【図３】
2009537781.tif 000005
【手続補正書】
【提出日】平成20年3月19日(2008.3.19)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
循環流動床ボイラ（１０）の蒸発器表面構造体（２４）であって、該蒸発器表面構造体が、前記循環流動床ボイラの炉の底部（１８）から炉の天井（２０）まで延在する、水管パネルにより形成された、炉壁から離れて配置された少なくとも１つの鉛直の別個の蒸発器表面ユニット（２６）を含む蒸発器表面構造体において、蒸発器表面ユニットが、交差して接合された２つの鉛直の水管パネル（２８、３０）からなることを特徴とする蒸発器表面構造体。
【請求項２】
前記蒸発器表面構造体（２４）が少なくとも２つの蒸発器表面ユニット（２６）を備えることを特徴とする請求項１に記載された蒸発器表面構造体。
【請求項３】
前記水管パネル（２８、３０）が互いに直交することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載された蒸発器表面構造体。
【請求項４】
少なくとも１つの蒸発器表面ユニットの前記水管パネル（２８、３０）が対称的に交差することを特徴とする請求項３に記載された蒸発器表面構造体。
【請求項５】
少なくとも１つの蒸発器表面ユニット（５０、５３）の前記水管パネルがＴ字形に交差して連結されていることを特徴とする請求項３に記載された蒸発器表面構造体。
【請求項６】
各蒸発器表面ユニットの第１の水管パネル（６４）が前記炉の天井（２０）の水管（８４）に平行であり、第２の水管パネル（６２）が前記炉の天井の水管に垂直であることを特徴とする請求項３に記載された蒸発器表面構造体。
【請求項７】
前記第１の水管パネル（６４）と前記第２の水管パネル（６２）との幅の比率が１：３〜３：１であることを特徴とする請求項６に記載された蒸発器表面構造体。
【請求項８】
前記水管パネル（６２、６４）の前記水管が、上部から、前記水管パネルに平行なヘッダ（３６、３８）に接合されていることを特徴とする請求項６に記載された蒸発器表面構造体。
【請求項９】
前記ボイラが貫流ボイラであり、各蒸発器表面ユニットの前記ヘッダ（３６、３８）が互いに蒸気圧力均衡管（７４）によって接合されていることを特徴とする請求項８に記載された蒸発器表面構造体。
【請求項１０】
ボイラが貫流ボイラであり、前記蒸発器表面ユニットの前記ヘッダ（３６、３８）が蒸気圧力均衡管（７６、７８）によって前記炉の側壁の水管パネルのヘッダに接合されていることを特徴とする請求項８に記載された蒸発器表面構造体。
【請求項１１】
水管パネルが前記ヘッダから垂設されていることを特徴とする請求項８に記載された蒸発器表面構造体。
【請求項１２】
前記ヘッダが前記ボイラの固定型支持構造体から可撓的に垂設されていることを特徴とする請求項１１に記載された蒸発器表面構造体。
【請求項１３】
懸架具の可撓性部材（４６）の歪みが、前記蒸発器表面ユニットの振動をなくするために調整可能であることを特徴とする請求項１２に記載された蒸発器表面構造体。
【請求項１４】
各蒸発器表面ユニットが、前記蒸発器表面ユニットと前記天井との間の鉛直方向の移動を可能にする可撓性構造体（６６）によって前記炉の前記天井に結合されていることを特徴とする請求項１２に記載された蒸発器表面構造体。
【請求項１５】
前記蒸発器表面ユニットと前記天井との間の移動を可能にする前記可撓性構造体（６６）がベローズ（９０）を備えることを特徴とする請求項１４に記載された蒸発器表面構造体。
【請求項１６】
前記第２の水管パネル（６２）の水管の少なくとも一部が、前記天井の高さで前記天井（２０）の水管（８４）に平行なラインを形成するように配置されていることを特徴とする請求項１１に記載された蒸発器表面構造体。
【請求項１７】
前記第２の水管パネル（６２）の水管（８６）の中央点間の距離と、前記天井（２０）の水管パネルの水管（８４）間の距離との比率がＮ：Ｍであり、Ｎ及びＭが等しくない小さい整数であることを特徴とする請求項１６に記載された蒸発器表面構造体。
【請求項１８】
Ｎ及びＭが５よりも小さいことを特徴とする請求項１７に記載された蒸発器表面構造体。
【請求項１９】
Ｎが２であり、Ｍが３であることを特徴とする請求項１８に記載された蒸発器表面構造体。
【請求項２０】
底部（１８）、天井（２０）、及び側壁（２２）により画定された炉（１２）を備えるとともに、蒸発器表面構造体（１４）を有する循環流動床ボイラ（１０）において、前記蒸発器表面構造体が請求項１から請求項１９までのいずれか１項に記載された蒸発器表面構造体であることを特徴とする循環流動床ボイラ。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００３】
大型ボイラ内に十分な蒸発表面積を確保するために、異なる種類の追加の蒸発器表面を炉内に配置することが提案されている。米国特許第３７３６９０８号（特許文献１）および米国特許第５２１５０４２号（特許文献２）は、壁から壁まで延在する長手方向、横方向、斜め方向の水管壁により炉を分割することを開示し、その壁の底部は１つ又は複数の開口を有し、材料が流れることを可能にしている。米国特許第５６７８４９７号（特許文献３）は、長手方向の隔壁に連結された短い横方向の壁部分を有する長手方向の隔壁によって炉を２つに分割することにより炉内の熱交換面を増加することを提案している。隔壁に開口があるにもかかわらず、上記例のどちらも、分割された炉の異なる部分に均一に固体物質及びガスが流れない危険があり、そのことにより、例えば環境への排気が増加し、又はボイラ全体に振動作用を起すことさえある。米国特許第６４７０８３３号（特許文献４）は、ＣＦＢボイラの炉の作動を、炉の底部から天井まで延びる別々の閉じられた蒸発器空腔に追加の蒸発器表面を形成することにより改善する構成を開示している。これらの蒸発器空腔は、利用可能な底面積を減少させ、熱交換表面積が比較的わずかしか増加しない点で不利である。
【特許文献１】米国特許第３７３６９０８号明細書
【特許文献２】米国特許第５２１５０４２号明細書
【特許文献３】米国特許第５６７８４９７号明細書
【特許文献４】米国特許第６４７０８３３号明細書
【国際調査報告】
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