(57)【要約】【課題】スーツブロワから噴射される蒸気等に起因する伝熱管及び伝熱管を支持する伝熱管支持部材の摩耗を抑制するボイラ、ボイラの組み立て方法及び整流部材の設置方法を提供することを目的とする。【解決手段】ボイラは、燃焼ガスが流通する煙道内に配置されて略水平方向に延びる伝熱管１１と、伝熱管１１を煙道に対して支持する支持部２２を有する支持部材１２と、伝熱管１１の表面へ蒸気を噴射して伝熱管１１の表面に堆積した堆積物を除去するスーツブロワと、スーツブロワから噴射された蒸気を整流する傾斜面を有する整流板１４とを備えている。整流板１４は、支持部２２とスーツブロワとの間に配置され、整流板１４の傾斜面は、略水平方向に対して傾斜し、かつ、該傾斜面の下端が支持部２２から遠ざかるように傾斜している。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃焼ガスが流通する煙道内に配置されて略水平方向に延びる伝熱管と、
前記伝熱管を前記煙道に対して支持する支持部を有する支持部材と、
前記伝熱管の表面へ流体を噴射して前記伝熱管の表面に堆積した堆積物を除去する流体噴射手段と、
前記流体を整流する傾斜面を有する整流部材とを備え、
前記整流部材は、前記支持部と前記流体噴射手段との間に配置され、
前記整流部材の前記傾斜面は、略水平方向に対して傾斜し、かつ、該傾斜面の下端が前記支持部から遠ざかるように傾斜しているボイラ。
【請求項２】
前記支持部材を前記燃焼ガスから保護する保護部材を備え、
前記整流部材の前記傾斜面は、前記流体噴射手段と対向するように該保護部材に固定されている請求項１に記載のボイラ。
【請求項３】
前記整流部材の前記傾斜面は、略水平方向に対して角度の異なる複数の傾斜面である請求項１または請求項２に記載のボイラ。
【請求項４】
前記整流部材の前記傾斜面は、湾曲面である請求項１から請求項３のいずれかに記載のボイラ。
【請求項５】
前記整流部材は、複数設けられ、
複数の前記整流部材は、各前記整流部材の前記傾斜面が略同方向を向くように並んで配置される請求項１から請求項４のいずれかに記載のボイラ。
【請求項６】
複数の前記整流部材は、それぞれ、隣接する前記整流部材から離間して配置される請求項５に記載のボイラ。
【請求項７】
前記整流部材には、前記保護部材と固定した一端部と反対側の他端部から前記整流部材の長手方向と交差し前記一端部の方向に延びるスリットが形成されている請求項１から請求項６のいずれかに記載のボイラ。
【請求項８】
燃焼ガスが流通する煙道内に略水平方向に延びる伝熱管を設置する工程と、
前記伝熱管を前記煙道に対して支持する支持部を有する支持部材を設置する工程と、
前記伝熱管の表面へ流体を噴射して前記伝熱管の表面に堆積した堆積物を除去する流体噴射手段を設置する工程と、
前記流体を整流する傾斜面を有する整流部材を、前記支持部と前記流体噴射手段との間に、前記傾斜面が、略水平方向に対して傾斜し、かつ、該傾斜面の下端が前記支持部から遠ざかるように傾斜するように設置する工程とを含んだボイラの組み立て方法。
【請求項９】
燃焼ガスが流通する煙道内に配置されて略水平方向に延びる伝熱管と、
前記伝熱管を前記煙道に対して支持する支持部を有する支持部材と、
前記伝熱管の表面へ流体を噴射して前記伝熱管の表面に堆積した堆積物を除去する流体噴射手段と、
を備えたボイラに対して、
前記流体を整流する傾斜面を有する整流部材を、前記支持部と前記流体噴射手段との間に、前記傾斜面が略水平方向に対して傾斜し、かつ、該傾斜面の下端が前記支持部から遠ざかるように傾斜するように設置する整流部材の設置方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、伝熱管の表面に堆積した灰分を除去するスーツブロワを備えたボイラ、ボイラの組み立て方法及びボイラに設けられる整流部材の設置方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ボイラに設けられる過熱器、再熱器及びエコノマイザ（節炭器）等の熱交換器に用いられる伝熱管のうち、横置き型では煙道内に水平方向に延びるように支持部材で支持され、燃焼ガスとの接触により熱回収を行うものがある。炭素含有燃料を燃料とする微粉炭焚きボイラなどでは、横置き型の熱交換器において、熱回収を行う際に、燃焼ガスに含まれる灰分などが伝熱管の表面に堆積し、伝熱管の熱回収効率の低下を招いてしまうという課題がある。この課題を解決するために、微粉炭焚きボイラなどには、スーツブロワが燃焼ガスの流通する煙道内に設けられ、スーツブロワにより伝熱管の表面に蒸気等の流体を噴射することで伝熱管に堆積した灰分等を除去する。
一方、煙道内には複数の熱交換器とこれを支持する金具など様々な部材が設けられるので、燃焼ガス等の流れが一様なものにはならず、燃焼ガス等の偏流が生じ、堆積する灰分にも不均一な状況が発生する。燃焼ガス等の偏流が生じた箇所近傍の部材は、燃焼ガスに含まれる灰分により局所的に摩耗が発生する場合があった。また不均一に堆積した灰分等を除去するスーツブロワは、比較的広範囲に流体を噴射することが必要な場合があった。
【０００３】
燃焼ガスの偏流による伝熱管の摩耗を防止する構成としては、例えば特許文献１のようなものがある。特許文献１には、伝熱管を所要の形状に折り曲げて複数本平行に配列して成るループ管と、真直な伝熱管を燃焼ガスの流れ方向と同一の方向に平行に複数配列してなる炉壁管とにより形成される隙間に、燃焼ガスが流れ込むのを邪魔するために、バッフルを所要の角度で炉壁管に配設する構成が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】実開昭６１−１９２１０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１は、燃焼ガスの偏流による伝熱管の摩耗を防止することを目的としたものであり、スーツブロワから噴射される蒸気等に起因する伝熱管及び伝熱管を支持する伝熱管支持部材の摩耗を抑制することを目的としたものではない。
【０００６】
スーツブロワが設けられたボイラでは、スーツブロワから噴射される蒸気等の流体によって伝熱管表面に堆積した灰分を除去する際に、不均一に堆積した灰分等を除去するように、比較的広範囲に流体を噴射するため、伝熱管と伝熱管を支持する支持部材との支持部分にも流体が噴射される。伝熱管と支持部材との支持部分には、不可避的に隙間が生じるが、支持部分に流体が噴射されると、この隙間内に、流体が燃焼ガスに含まれる灰分や堆積した灰分を巻き込んで流入してしまうことがあった。この隙間内では、流路断面積が狭くなるため流入した灰分を含んだ流体の流速が上昇して、隙間を形成する伝熱管及び支持部材の表面に、灰分を含んだ流体が速い流速で衝突することとなり、この衝突箇所にエロージョンが発生する場合がある。これにより、隙間を形成された伝熱管及び支持部材にも、局所的に摩耗が発生するという課題が生じていた。
【０００７】
また、例えば、支持部材を燃焼ガスから保護するために、プロテクタを設けたものには、図５に示すように（なお、図５は後述する）構成されたものがある。このプロテクタ１０３は、スーツブロワ１０１の近傍では、プロテクタ１０３の下端と、伝熱管１０２の上部との間に形成された隙間に、スーツブロワ１０１から噴射された流体が燃焼ガスに含まれる灰分や堆積した灰分を巻き込んで流入してしまい（図５に示す矢印参照）、伝熱管１０２及びプロテクタ１０３を局所的に摩耗させる場合があった。
【０００８】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、スーツブロワから噴射される蒸気等の流体に起因する伝熱管及び伝熱管を支持する伝熱管支持部材の摩耗を抑制するボイラ、ボイラの組み立て方法及び整流部材の設置方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明のボイラ、ボイラの組み立て方法及び整流部材の設置方法は以下の手段を採用する。
本発明の一態様に係るボイラは、燃焼ガスが流通する煙道内に配置されて略水平方向に延びる伝熱管と、前記伝熱管を前記煙道に対して支持する支持部を有する支持部材と、前記伝熱管の表面へ流体を噴射して前記伝熱管の表面に堆積した堆積物を除去する流体噴射手段と、前記流体を整流する傾斜面を有する整流部材とを備え、前記整流部材は、前記支持部と前記流体噴射手段との間に配置され、前記整流部材の前記傾斜面は、略水平方向に対して傾斜し、かつ、該傾斜面の下端が前記支持部から遠ざかるように傾斜している。
【００１０】
上記構成では、流体噴射手段から支持部に向って噴射された蒸気などの流体は、整流部材の傾斜面に衝突し、傾斜面に沿って流れる。傾斜面は、略水平方向に対して傾斜し、かつ、傾斜面の下端が支持部から遠ざかるように傾斜しているので、傾斜面に沿って流れる流体は、支持部材から離れるように流れる。このように、流体の流れが整流部材によって整流されるので、流体噴射手段から噴射される流体が直接的に支持部に至らない。したがって、燃焼ガス中に含まれている異物（灰分等）や吹き上げられた堆積物等の異物が、流体噴射手段から噴射された流体に含まれて支持部に衝突することを抑制し、支持部箇所近傍の支持部材及び伝熱管が局所的に摩耗することを抑制できる。なお、流体噴射手段としては、典型的には、スーツブロワが挙げられる。また、堆積物としては、典型的には、灰分や煤が挙げられる。
【００１１】
また、傾斜面を有する整流部材として、典型的には、板状の整流部材を用いることができる。また、傾斜面は、上端から下端まで一様に傾斜する傾斜面としてもよい。
【００１２】
このような構成では、流体噴射手段から噴射される流体がより効果的に整流されて、伝熱管の支持部に向かってスーツブロワから噴射される蒸気の向きと噴射流の強さに合せて整流効果を最適化して、堆積物等の異物を含んだ流体噴射手段から噴射された流体が支持部に衝突することを抑制して、支持部箇所近傍の支持部材及び伝熱管が局所的に摩耗することを抑制できる。
【００１３】
本発明の一態様に係るボイラは、前記支持部材を前記燃焼ガスから保護する保護部材を備え、前記整流部材の前記傾斜面は、前記流体噴射手段と対向するように該保護部材に固定されていてもよい。
【００１４】
上記構成では、支持部材を燃焼ガスから保護する保護部材を備えているので、この保護部材に整流部材を固定すれば、整流部材を簡便に固定することができる。
【００１５】
また、例えば、保護部材と伝熱管との間に隙間が形成されても、上記構成では、保護部材のスーツブロワ側の面を覆うように整流部材が設けられているので、スーツブロワから噴射されて保護部材に向う流体は整流部材によって整流され、堆積物等の異物を含んだ流体噴射手段から噴射された流体が保護部材と伝熱管との間の隙間に流入し難くなりにより、支持部箇所近傍の支持部材及び伝熱管が局所的に摩耗するのを抑制することができる。なお、スーツブロワと対向していない側は、堆積物等の異物を含んだ流体噴射手段から噴射された流体がほとんど到達しないので、整流部材を設けなくてもよい。
【００１６】
本発明の一態様に係るボイラは、前記整流部材の前記傾斜面は、略水平方向に対して角度の異なる複数の傾斜面であってもよい。また、本発明の一態様に係るボイラは、前記整流部材の前記傾斜面は、湾曲面であってもよい。
【００１７】
上記構成では、流体噴射手段から噴射される流体がより効果的に整流されて、伝熱管の支持部に向かってスーツブロワから噴射される蒸気の向きと噴射流の強さに合せて整流効果を最適化して、堆積物等の異物を含んだ流体噴射手段から噴射された流体が支持部に衝突することを抑制して、支持部箇所近傍の支持部材及び伝熱管が局所的に摩耗することを抑制できる。
【００１８】
本発明の一態様に係るボイラは、前記整流部材は、複数設けられ、前記複数の整流部材は、前記各整流部材の前記傾斜面が略同方向を向くように並んで配置されていてもよい。
【００１９】
上記構成では、複数の整流部材が並んで配置されているので、各整流部材の長さが短くなる。したがって、各整流部材が熱変形した際の変形量も小さくなるので、整流部材の取付部分に発生する負荷を低減し、整流部材の大きな変形や破損を防止することができる。
【００２０】
なお、複数の整流部材の傾斜面の略水平方向に対する傾斜角度は、全て同一でなくてもよい。一部の整流部材の傾斜面の傾斜角度を、他の整流部材の傾斜面の傾斜角度と変えてもよい。また、支持部材および伝熱管の摩耗の発生状況に応じて傾斜面の傾斜角度を変化させてもよい。例えば、煙道の壁面近傍に設けられる整流部材の傾斜面の傾斜角度を他の整流部材の傾斜角度よりも小さくしてもよい。この場合には、流体噴射手段から噴射された流体及び燃焼ガスの流速が速くなる煙道の壁面近傍においても、燃焼ガス中の灰分が流体噴射手段から噴射された流体とともに支持部に衝突することを確実に防止し、支持部箇所近傍の支持部材及び伝熱管の摩耗を抑制することができる。
【００２１】
本発明の一態様に係るボイラは、前記複数の整流部材は、それぞれ、隣接する前記整流部材から離間して配置されていてもよい。
【００２２】
上記構成では、複数の整流部材がそれぞれ隣接する整流部材から離間して配置されているので、各整流部材が熱変形して隣接する整流部材と干渉することを防止できる。
【００２３】
本発明の一態様に係るボイラは、前記整流部材には、前記保護部材と固定した一端部と反対側の他端部から前記整流部材の長手方向と交差し前記一端部の方向に延びるスリットが形成されていてもよい。
【００２４】
上記構成では、整流部材にスリットが形成されている。これにより、整流部材が熱変形すると、スリットによって変形が吸収され、整流部材全体の変形が抑制される。また、スリットが整流部材の長手方向と交差する方向に延びているので、変形量の多い整流部材の長手方向への熱変形を好適に吸収できる。したがって、整流部材の破損を防止することができる。
【００２５】
本発明の一態様に係るボイラの組み立て方法は、燃焼ガスが流通する煙道内に略水平方向に延びる伝熱管を設置する工程と、前記伝熱管を前記煙道に対して支持する支持部を有する支持部材を設置する工程と、前記伝熱管の上方から流体を噴射して前記伝熱管の表面に堆積した堆積物を除去する流体噴射手段を設置する工程と、前記支持部に向って噴射された前記流体を整流する傾斜面を有する整流部材を、前記支持部と前記流体噴射手段との間に、前記傾斜面が、略水平方向に対して傾斜し、かつ、該傾斜面の下端が前記支持部から遠ざかるように傾斜するように設置する工程とを含む。
【００２６】
本発明の一態様に係る整流部材の設置方法は、燃焼ガスが流通する煙道内に配置されて略水平方向に延びる伝熱管と、前記伝熱管を前記煙道に対して支持する支持部を有する支持部材と、前記伝熱管の表面へ流体を噴射して前記伝熱管の表面に堆積した堆積物を除去する流体噴射手段と、を備えたボイラに対して、前記流体を整流する傾斜面を有する整流部材を、前記支持部と前記流体噴射手段との間に、前記傾斜面が略水平方向に対して傾斜し、かつ、該傾斜面の下端が前記支持部から遠ざかるように傾斜するように設置する。
【００２７】
上記構成では、ボイラに対して整流部材を設置している。したがって、例えば、流体噴射手段から噴射される流体を整流することができない既存のボイラに対して、整流部材を追設することで、流体噴射手段から噴射される流体を整流可能なボイラとすることができる。
【発明の効果】
【００２８】
本発明によれば、伝熱管及び伝熱管を支持する伝熱管支持部材等の局所的な摩耗を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の実施形態に係るボイラの煙道内を模式的に示した側面図である。
【図２】本発明の実施形態に係る熱交換器を模式的に示した側面図である。
【図３】図２の破線円部分の拡大図である。
【図４】本発明の実施形態に係る整流部材の斜視図である。
【図５】本発明に係る整流部材を設けない場合を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
以下に、本発明に係るボイラ１の一実施形態について、図面を参照して説明する。
本実施形態に係るボイラ１は、炭素含有燃料を燃料として石炭微粉炭等を燃料として用い、この燃料を燃焼バーナ（図示省略）により燃焼させることで発生した燃焼熱を熱交換器で回収することが可能なボイラ１である。
【００３１】
本実施形態に係るボイラ１は、図１に示すように、燃料を燃焼させて燃焼ガスを発生させる火炉２と、火炉２で発生した燃焼ガスを図１に矢印で示すように流通させる煙道３とを備える。火炉２の鉛直方向上端部には、煙道３が連結されている。煙道３は、火炉２で発生した燃焼ガスを水平方向に流通させる水平部３ａと、水平部３ａの下流端と連続し、燃焼ガスを鉛直方向の下方へ流す鉛直部３ｂとを有している。そして、この煙道３内には燃焼ガスの熱を回収するための熱交換器として、過熱器、再熱器及び節炭器が配置されている。本実施形態では、煙道３内の水平部３ａに第１過熱器５及び第１再熱器６が設けられ、鉛直部３ｂに第２過熱器７、第２再熱器８及び節炭器９が設けられている。これらの熱交換器において、火炉２で発生した燃焼ガスと熱交換器の伝熱管１１内を流通する水や蒸気との間で熱交換が行われる。本実施形態では、水平部３ａに配置される第１過熱器５及び第１再熱器６は、伝熱管１１が鉛直上下方向に延びるように設置される縦置き型とされ、鉛直部３ｂに配置される第２過熱器７、第２再熱器８及び節炭器９は、伝熱管１１が水平方向に延びるように設置される横置き型とされている。
【００３２】
次に、本実施形態に係る横置き型の熱交換器の構成について図２から図４に基づいて説明する。
本実施形態に係る横置き型熱交換器である第２過熱器７、第２再熱器８及び節炭器９は、それぞれ、図２から図４に示すように、燃焼ガスの流通方向と直交する水平方向に延びる伝熱管１１と、伝熱管１１を煙道３に対して支持する支持部材１２と、支持部材１２を燃焼ガスから保護するプロテクタ（保護部材）１３と、プロテクタ１３に固定されて後述するスーツブロワ（流体噴射手段）１５から噴射される蒸気（流体）を整流する整流板（整流部材）１４とを備えている。
また煙道３内には、支持部材１２及びプロテクタ１３の鉛直方向斜め上方から伝熱管１１に向かって蒸気を噴射して伝熱管１１の表面に堆積した灰分（堆積物）を除去するスーツブロワ１５も配置されている。
【００３３】
伝熱管１１は、煙道３内の水平方向の略全域に亘って延在し、煙道３の鉛直部壁部３ｃ近傍で複数回に亘って略鉛直方向に折り返される構造をしている。伝熱管１１の内部には水や蒸気が流通し、伝熱管１１の下端は入口ヘッダ管７ｂ、８ｂ、９ｂに連通し、上端は出口ヘッダ管７ａ、８ａ、９ａに連通している。伝熱管１１は、入口ヘッダ管７ｂ、８ｂ、９ｂ及び出口ヘッダ管７ａ、８ａ、９ａを介して、図示しない蒸気ドラム、蒸気タービン等の各種機器に接続されている。本実施形態の熱交換器は、伝熱管１１を複数有する。複数の伝熱管１１は、伝熱管１１の延在方向Ａ１と直交する方向に、煙道３内の略全域に亘って並んで配置されている。
【００３４】
支持部材１２は、略鉛直方向に延びる第１支持部材２１及び第１支持部材２１の下端に固定されて伝熱管１１を支持する第２支持部材（支持部）２２を有する。第２支持部材２２の伝熱管１１の延在方向Ａ１と直交する側面には、該延在方向Ａ１に貫通する支持孔（図示省略）が複数形成され、この複数の支持孔に伝熱管１１を挿通することで、複数の伝熱管１１を支持している。
【００３５】
図２に示すように、支持部材１２の水平方向の一方側にスーツブロワ１５が配置されていて、支持部材１２及び整流板１４鉛直方向斜め上方から伝熱管１１に向かって蒸気を噴射して伝熱管１１の表面に堆積した灰分（堆積物）を除去する。プロテクタ１３は、図３及び図４に示すように、伝熱管１１の延在方向Ａ１と直交する方向に延びる板状の水平面部２５と、水平面部２５のスーツブロワ１５が配置される側の端部から略鉛直下方に延びる板状の第１鉛直面部２６と、水平面部２５のスーツブロワ１５が配置されていない側の端部から略鉛直下方に延びる板状の第２鉛直面部２７とを有する。第１鉛直面部２６及び第２鉛直面部２７の下端は、伝熱管１１の表面と近接している。第１鉛直面部２６と第２鉛直面部２７との間には、第１支持部材２１の下部及び第２支持部材２２の上部が配置される。水平面部２５には、鉛直上下方向に貫通する貫通孔２５ａが形成され、この貫通孔２５ａを第１支持部材２１が挿通している。すなわち、水平面部２５、第１鉛直面部２６及び第２鉛直面部２７は、第１支持部材２１の下部及び第２支持部材２２の上部の上方及び両側方を囲うように設けられている。また、プロテクタ１３は、図４に示すように、第１支持部材２１が水平面部２５を挿通する箇所付近では、水平面部２５の上面に積層するように設けられる第１板部２８と、第１板部２８のスーツブロワ１５が配置される側の端部から、第１支持部材２１方向に斜め上方に延びる第２板部２９とをさらに有する。
【００３６】
図４に示すように、整流板１４は、複数設けられている。複数の整流板１４は、プロテクタ１３の延在方向に並んで配置され、隣接する整流板１４同士は、隙間をあけて設置されている。隣接する整流板１４同士の隙間の長さＬ２は、各部材の熱膨張差による干渉を抑制し、また隙間の長さＬ２からスーツブロワ１５から噴出される蒸気の多くが流入しないように、２ｍｍ〜１０ｍｍに設定されて、さらに好ましくは５ｍｍ〜６ｍｍに設定されている。
【００３７】
各整流板１４は、耐摩耗性の高い材料（例えば、ＳＵＳ３０４）によって形成され、図２及び図３に示すように、第１鉛直面部２６の上端から、伝熱管１１の延在方向Ａ１に対する傾斜角度θを有するように傾斜することで、スーツブロワ１５と対向する傾斜面を形成している。傾斜角度θは、３０°〜８０°が好適で、さらに好ましくは４５°〜６０°が好適である。整流板１４とプロテクタ１３とは溶接や点溶接によって固定され、整流板１４の下端と伝熱管１１の表面とは離間している。この離間距離Ｌ１はスーツブロワ１５から噴出される蒸気の状況により３０ｍｍ〜２００ｍｍが好適であり、さらに好ましくは５０ｍｍ〜１５０ｍｍが好適である。離間距離Ｌ１を適切に選定することで、整流効果を維持しながら、整流板１４と伝熱管１１との干渉を防止し、スーツブロワ１５から噴出される蒸気の多くが流入しないようにすることができる。なお、図２は、各部材の位置関係を模式的に表した図であり、図示の関係上、整流板１４の長手方向断面を三角形状に図示している。
【００３８】
各整流板１４の長手方向（伝熱管１１の延在方向Ａ１と直交する方向）の長さＬ３は、支持部材１２の設置間隔に依存して、３００ｍｍ〜１０００ｍｍに設定され、さらに好ましくは４００ｍｍ〜７００ｍｍに設定される。また、各整流板１４の板厚は自重変形と熱応力変形抑制から、ｔ３ｍｍ〜ｔ１０ｍｍに設定され、さらに好ましくはｔ５ｍｍ〜ｔ６ｍｍに設定されている。板厚を１０ｍｍ以下とすることで、表裏温度差が小さくなり、整流板１４の反りを抑制することができる。また、各整流板１４には、固定されていない端部である下端から上端方向へ所定長さ延びるスリット３１が複数形成されている。複数のスリット３１は、整流板１４の長手方向にスリット間隔Ｌ５が長さＬ３より短く、１００ｍｍ〜５００ｍｍと設定されて、さらに好ましくは１００ｍｍ〜３００ｍｍとなるように形成されている。また、スリット３１の幅Ｌ４は、隙間の長さＬ２と同様に２ｍｍ〜１０ｍｍに設定されて、さらに好ましくは５ｍｍ〜６ｍｍに設定されている。
【００３９】
スーツブロワ１５は、図２に示すように、整流板１４の水平方向の一方側の鉛直方向斜め上方に配置される。スーツブロワ１５は、伝熱管１１の延在方向Ａ１と直交する方向（すなわち、整流板１４の延在方向）に延びる円筒状であって、その曲面に蒸気を噴射する噴射孔（図示省略）が形成されている。スーツブロワ１５は長手方向軸を中心に回転しながら蒸気を噴射することで、伝熱管１１の全域に蒸気を噴射することができるように構成されている。なお、スーツブロワ１５から噴射される流体は、蒸気に限られない。空気であってもよいし、窒素などの不活性ガスであってもよい。
【００４０】
本実施形態によれば、以下の作用効果を奏する。
本実施形態では、スーツブロワ１５からプロテクタ１３に向って噴射された蒸気は、整流板１４に衝突し、整流板１４の表面に沿って流れる（図２に示される矢印及び図３に示される矢印参照）。整流板１４は、水平方向（伝熱管１１の延在方向Ａ１）に対して傾斜し、かつ、整流板１４の下端がプロテクタ１３から遠ざかるように傾斜しているので、整流板１４の表面に沿って流れる蒸気は、支持部材１２及びプロテクタ１３から離れるように流れる。このように蒸気の流れが整流板１４によって整流されるので、スーツブロワ１５から噴射される流体の多くがプロテクタ１３およびプロテクタ１３付近の支持部材１２やプロテクタ１３付近の伝熱管１１に至らない。
【００４１】
もし、整流板１４を設けていない場合には、図５に示すように、プロテクタ１０３のスーツブロワ１０１側の近傍では、スーツブロワ１０１から噴射された蒸気Ｇ１は、第１支持部材１０４及び第２支持部材１０５に固定されたプロテクタ１０３や、伝熱管１０２に衝突すると、巻込み気流Ｇ２となる。プロテクタ１０３と伝熱管１０２の間には、熱変形等を考慮して隙間が形成されているので、巻込み気流Ｇ２が燃焼ガス中の灰分や堆積した灰分を含みつつ隙間内に流入してしまう。巻込み気流Ｇ２が隙間に流入すると、隙間内で流路断面積が狭くなるため流速が上がり、巻込み気流Ｇ２に含まれる灰分が隙間を形成するプロテクタ１０３の下面や伝熱管１０２の表面を局所的に摩耗させてしまう。
【００４２】
本実施形態では、上記のように整流板１４によってスーツブロワ１５からの蒸気を整流しているので、巻込み気流Ｇ２が発生せず、プロテクタ１３と伝熱管１１との隙間に、灰分を含んだ蒸気が流入しない。したがって、プロテクタ１３の下面や伝熱管１１の表面が局所的に摩耗することを抑制できる。
【００４３】
また、本実施形態では、比較的単純な形状であるプロテクタ１３に整流板１４を固定しているので、整流板１４を簡便に設けることができる。また、本実施形態では、スーツブロワ１５が設けられていない側のプロテクタ１３の側面には整流板１４を設けていないので、簡素な構成としてコストアップを抑制することができる。
【００４４】
また、本実施形態では、複数の整流板１４が並んで配置されているので、各整流板１４の長手方向の長さが短くなる。したがって、各整流板１４が熱膨張量差で熱変形した際の長手方向の変形量も小さくなるので、整流板１４自体の変形や、整流板１４とプロテクタ１３との固定部分に発生する負荷を低減し、整流板１４の大きな変形や破損を防止することができる。
【００４５】
また、本実施形態では、複数の整流板１４がそれぞれ隣接する整流板１４から離間して配置されているので、各整流板１４が熱変形して隣接する整流板１４と干渉することを防止できる。なお、本実施形態では、隣接する整流板１４同士の隙間の長さＬ２を２ｍｍ〜１０ｍｍに設定されて、さらに好ましくは５ｍｍ〜６ｍｍとしたが、隙間の長さＬ２は１０ｍｍを超えると、整流板１４同士の隙間への蒸気や燃焼ガスの流入量が増加し、伝熱管１１やプロテクタ１３等の摩耗抑制効果が低下してしまうので、１０ｍｍ以下としている。
【００４６】
また、本実施形態では、整流板１４はプロテクタ１３と固定した上端部と反対側の下端部で固定されていない端部があり、整流板１４の下端部から整流板１４の長手方向と交差して上端方向へ延びるスリット３１が形成されている。これにより、整流板１４が温度分布により熱変形すると、スリット３１によって熱応力が断ち切られるため変形が吸収され、整流板１４全体の変形が抑制される。また、スリット３１が整流板１４の長手方向と交差する方向に延びているので、熱膨張による変形量の多い整流板１４の長手方向への熱変形を好適に吸収できる。したがって、整流板１４の破損を防止することができる。
【００４７】
なお、整流板１４は、設置される位置によって、板厚、傾斜角度、スリット３１の形成間隔等を全て同一にする必要は無く、変化させてもよい。例えば、煙道３の鉛直部壁部３ｃ近傍などの、スーツブロワ１５から噴射される蒸気及び燃焼ガスの流速が速くなる領域に配置される整流板１４は、流速の速いガスに曝されることで減肉が多くなる。このような領域に配置される整流板１４の板厚を他の整流板１４の板厚よりも厚くし、例えば板厚を６ｍｍ〜１０ｍｍとしてもよい。ｔ１０ｍｍを超えると板厚を１０ｍｍ以下とし、併せて整流板１４の長手方向にスリット間隔Ｌ５をより短く、１００ｍｍ〜３００ｍｍとすることで、表裏温度差が大きくなり熱反り変形を抑制する。このような構成とすることで、流速の速い領域に配置された整流板１４の長期間の使用が可能になる。また、煙道３の鉛直部壁部３ｃ近傍では、配置される整流板１４の表面温度分布も増加するが、この様な整流板１４に設けられるスリット３１の間隔を狭くしてもよい。このような構成とすることで、整流板１４の熱反りを抑制し、整流板１４の長期間の使用が可能になる。
【００４８】
また、整流板１４は、設置される位置近傍の伝熱管１１の局所摩耗の発生状況に基づいて取付角度を変化させてもよい。近傍の伝熱管１１の摩耗領域が広い場合には傾斜角度θを小さくし、近傍の伝熱管１１の摩耗領域が狭い場合には傾斜角度θを大きくすると好適に伝熱管１１の局所摩耗を抑制することができる。例えば、煙道３の鉛直部壁部３ｃ近傍に設けられる整流板１４の傾斜角度θを３０°〜５０°に設定し、他の整流板１４の傾斜角度θよりも小さくしてもよい。この場合には、スーツブロワ１５から噴射された蒸気及び燃焼ガスの流速が速くなる煙道の鉛直部壁部３ｃ近傍においても、燃焼ガス中の灰分や堆積した灰分がスーツブロワ１５から噴射された蒸気に含まれてプロテクタ１３と伝熱管１１との隙間に流入するのを防止することができる。
【００４９】
なお、本発明は、上記各実施形態にかかる発明に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において、適宜変形が可能である。例えば、上記実施形態では、スーツブロワ１５から噴射される蒸気を整流する部材を板状の整流板１４としているが、蒸気を整流する部材は板状でなくてもよい。本実施形態の整流板１４がなす傾斜面と同様の傾斜面を有していればよく、傾斜面は、鉛直方向上端から下端まで一様に傾斜する傾斜面でもよく、傾斜角度を変えた複数の傾斜面であってもよく、さらには、湾曲面（曲面）であってもよい。整流板１４がなす傾斜面を複数の傾斜面や湾曲面とすることで、伝熱管１１の第２支持部材２２に向かってスーツブロワ１５から噴射される蒸気の向きと噴射流の強さに合せて整流効果を最適化して、スーツブロワ１５から噴射され、灰分を含んだ蒸気がプロテクタ１３と伝熱管１１との隙間に流入するのを一層に効果的に防止して、摩耗を抑制することができる。
また、プロテクタ１３の一部を傾斜させて整流板１４と兼ね合わせたものとしてもよい。例えば、上記実施形態の第１鉛直面部２６を伝熱管１１に対して傾斜させるように設けて、スーツブロワ１５から噴射される蒸気を整流してもよい。また、本実施形態では、整流板１４を耐摩耗性の高い材料（例えば、ＳＵＳ３０４）で形成したが、整流板１４を形成する原料はこれに限定されない。ただし、Ｃｒ含有量が多いほどＣｒ酸化物が最内層に形成されエロージョン損傷量が低減する特性があることから、Ｃｒ含有量が多い原料を用いれば、整流板１４を長期間使用することができる。また、整流板１４の表面に耐摩耗性の高いセラミックス板を張り付けてもよく、セラミックス材を溶射膜で形成してもよい。
【００５０】
なお、本発明に係る整流板１４の設置は、組み立て途中のボイラに対してのみ実施されるものではなく、既に組み立てられた既存のボイラに対して追加で実施してもよい。
【符号の説明】
【００５１】
１      ボイラ
２      火炉
３      煙道
１１    伝熱管
１２    支持部材
１３    プロテクタ（保護部材）
１４    整流板（整流部材）
１５    スーツブロワ（流体噴射手段）
２１    第１支持部材
２２    第２支持部材（支持部）
２５    水平面部
２６    第１鉛直面部
２７    第２鉛直面部
３１    スリット
Ａ１    伝熱管の延在方向
θ      傾斜角度
【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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