(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
高温粒子を流通させるのに適した鉛直通路であって、前記鉛直通路の外側に接続される柔軟要素によって密閉するように接続された上側通路部及び下側通路部を備え、前記上側通路部が、下縁部を有する下端部を備え、前記下側通路部が、水平方向に延出する上側面を有する上端部を備える鉛直通路における伸縮継手において、
所定の鉛直方向高さ範囲において、前記上端部が、前記上側通路部及び前記下側通路部の軸方向及び横方向の相対移動を許容するように離間された関係で、前記下端部に対して入れ子状に重なり合い、これにより、前記上側面が、前記下縁部よりも高い位置に位置し、
前記下端部の外周上に位置付けられた相互に接続されたシールブロックを備えるシールリングが、前記上側面上に配置されていることを特徴とする伸縮継手。
【請求項２】
前記シールリングの各シールブロックと前記水平方向に延出する上側面との間には、前記シールリングと前記水平方向に延出する上側面とが水平方向に相対移動できるように水平摺動面が存在し、
前記シールリングの各シールブロックと前記下端部の前記外周との間には、前記シールリングと前記下端部とが鉛直方向に相対移動できるように鉛直摺動面が存在することを特徴とする請求項１に記載の伸縮継手。
【請求項３】
前記上側通路部及び前記下側通路部のそれぞれが、外方に延出する延出部を備え、前記外方に延出する延出部が、前記柔軟要素によって密閉するように接続されていることを特徴とする請求項１に記載の伸縮継手。
【請求項４】
前記柔軟要素が布製蛇腹であることを特徴とする請求項３に記載の伸縮継手。
【請求項５】
少なくとも前記布製蛇腹、前記水平方向に延出する延出部及び前記シールリングによって画成される空間には、断熱材料が少なくとも部分的に充填されていることを特徴とする請求項４に記載の伸縮継手。
【請求項６】
前記断熱材料が断熱ウールであることを特徴とする請求項５に記載の伸縮継手。
【請求項７】
少なくとも前記布製蛇腹、前記水平方向に延出する延出部及び前記シールリングによって画成される空間が加圧されていることを特徴とする請求項４に記載の伸縮継手。
【請求項８】
前記シールリングの隣接するシールブロックが、スチールプレートによって相互に接続されていることを特徴とする請求項１に記載の伸縮継手。
【請求項９】
前記シールリングの隣接するシールブロックが、部分的に重なり合っていることを特徴とする請求項１に記載の伸縮継手。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれか一項に記載の伸縮継手を備えることを特徴とする循環流動床ボイラ。
【請求項１１】
高温粒子を流通させるのに適した鉛直通路であって、上側通路部及び下側通路部を備え、前記上側通路部が、下縁部を有する下端部を備え、前記下側通路部が、水平方向に延出する上側面を有する上端部を備える鉛直通路における伸縮継手を形成する方法において、
所定の鉛直方向高さ範囲において、前記上端部が、前記上側通路部及び前記下側通路部が軸方向及び横方向に相対移動できるように離間された関係で、前記下端部に対して入れ子状に重なり合い、これにより、前記上側面が、前記下縁部よりも高い位置に位置するように、前記上側通路部及び前記下側通路部を配置する工程と、
前記下端部の外周上に位置付けられた相互に接続されたシールブロックを備えるシールリングを、前記水平方向に延出する上側面上に配置する工程と、
その後、前記鉛直通路の外側に柔軟要素を接続することによって前記上側通路部と前記下側通路部とを密閉するように接続する工程と
を含むことを特徴とする伸縮継手を形成する方法。
【請求項１２】
前記柔軟要素が、前記上側通路部及び前記下側通路部の外方に延出する延出部に接続された布製蛇腹であることを特徴とする請求項１１に記載の伸縮継手を形成する方法。
【請求項１３】
前記布製蛇腹によって前記上側通路部と前記下側通路部とを接続する工程の前に、少なくとも前記水平方向に延出する延出部及び前記相互に接続されたシールブロックのリングによって画成される空間に、断熱材料を少なくとも部分的に充填することを特徴とする請求項１２に記載の伸縮継手を形成する方法。
【請求項１４】
少なくとも前記布製蛇腹、前記水平方向に延出する延出部及び前記相互に接続されたシールブロックのリングによって画成される空間を加圧することを特徴とする請求項１２に記載の伸縮継手を形成する方法。
【請求項１５】
スチールプレートで、隣接するシールブロックを接続することによって、前記相互に接続されたシールブロックのリングを形成することを特徴とする請求項１３に記載の伸縮継手を形成する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高温粒子を流通させる鉛直通路における伸縮継手、及び、高温粒子を流通させる鉛直通路における伸縮継手を形成する方法に関する。特に、本発明は、循環流動床反応装置の粒子分離機に関連する高温の粒子状材料を流通させる通路における使用を対象とする。
【背景技術】
【０００２】
反応装置の温度が変化したときに起こりうる損傷を回避するために、反応装置の構成要素間の熱膨張の違いを考慮する必要があることが一般的に知られている。一般的に行なわれているのは、そのような構成要素を接続する各通路を上流側部分と下流側部分とに分割して、熱膨張の違いによるそれら構成要素の相対移動を許容することである。通路が密閉された状態を維持するために、上流側部分と下流側部分とは、布製又は金属製の蛇腹等の柔軟な気密性手段によって接続されている。比較的大きな移動、或いは、軸方向及び横方向の両方における移動が予測される場合には、布製蛇腹を有する伸縮継手が一般的に使用されている。
【０００３】
循環流動床（ＣＦＢ）ボイラの粒子分離機に接続する通路において、比較的大きな温度移動に対応することが可能な高温伸縮継手が必要とされる場合が多いが、問題は、布製蛇腹が、粒子分離機内を流通するガス及び粒子の高温に耐えることができないことである。また、継手の可動部間に粒子が詰まると、移動が妨げられて継手の破壊を引き起こす場合がある。
【０００４】
特許文献１には、通路の２つの部分間に配置される高温伸縮継手が開示されている。継手の領域では、軸方向及び横方向におけるそれら通路部分の相対移動が許容されるように、一方の通路部分が、他方の通路部分に対して、離間した関係で入れ子状に重なり合っている。各通路部分は外方に延出する延出部を備え、その外方に延出する延出部が、相対移動を許容する寸法を有する複合布製ベルトと密閉するように接続されている。外方に延出する延出部間には、断熱材が配置されて布製ベルトへの熱流を防いでいる。この継手の欠点は、圧縮が繰り返されることで断熱材が不可逆的に締め付けられることにより、粒子状材料が継手に詰まるのを許容して、布製ベルトを損傷させたり継手の移動を妨げたりすることである。
【０００５】
特許文献２には、通路の外側に接続された柔軟要素によって密閉するように接続された通路の上流側部と下流側部との間の高温伸縮継手が開示されている。この継手は、中間要素を備える。この中間要素は、その軸方向移動は許容されるが横方向移動は許容されないような形で下流側通路部において接続されている。中間要素は、上流側通路部の横断面に対してバネによって支持され、下流側通路部の内周上を摺動するように配置された下流側端部を備える。この伸縮継手の欠点は、少なくともその最高動作温度よりも低い温度でシステムを使用したときに、高温動作時に中間要素が嵌合する下流側通路部の内周が通路内を流れる粒子による摩耗力を直接受けやすいことである。従って、この構造は、流動床ボイラの開始フェイズ及び停止フェイズにおいて下流側通路部の内周の摺動面が摩耗してしまう恐れがある。また、伸縮継手のメンテナンスが複雑であり、かつ、通路内部でしか行うことができない。
【０００６】
特許文献３には、主に以下の点で特許文献２のものと異なる高温伸縮継手が開示されている。すなわち、特許文献３では、第１通路部に移動可能に接続された中間要素の軸方向延出部が、第１通路部の外周上を摺動するように配置されている。また、中間要素は、鉛直通路の場合、重力によってのみ第２通路部の横断端面に対して支持されている。この伸縮継手の欠点は、少なくともその最高動作温度よりも低い温度でシステムを使用したときに、第１通路部が高温動作時に嵌合する中間要素の軸方向延出部の摺動面が、通路内を流れる粒子による摩耗を直接受けやすいことである。従って、この構造は、流動床ボイラの開始フェイズ及び停止フェイズにおいて中間要素の軸方向延出部の摺動面が摩耗してしまう恐れがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】米国特許第５，３６６，３５５号明細書
【特許文献２】フィンランド特許第８７２７１号明細書
【特許文献３】フィンランド実用新案第２０１１０２０３号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の目的は、従来技術における上述の欠点を最小限に抑えられる高温伸縮継手、及び高温伸縮継手の製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上述の目的の少なくとも幾つかを達成するために、高温粒子を流通させるための鉛直通路における伸縮継手が提供される。通路は、その鉛直通路の外側に接続される柔軟要素によって密閉するように接続された上側通路部及び下側通路部を備え、上側通路部は、下縁部を有する下端部を備え、下側通路部は、水平方向に延出する上側面を有する上側通路部を備える。具体的に、この伸縮継手は、所定の鉛直方向高さ範囲において、上端部が、上側通路部及び下側通路部の軸方向及び横方向の相対移動を許容するように離間された関係で、下端部に対して入れ子状に重なり合い、これにより、上側面が下縁部よりも高い位置に位置し、下端部の外周上に位置付けられた相互に接続されたシールブロックを備えるシールリングが、上側面上に配置されていることを特徴とする。
【００１０】
本発明の利点は、シールリングが、上側通路部の下縁部よりも高い位置に位置する上端部の水平方向に延出する上側面上に配置されているため、シールブロックが、通路内を流れる粒子による摩耗力を直接受けにくいということである。従って、いかなる状況においても、下端部が、通路内を流れる粒子による摩耗からシールリングを保護する。
【００１１】
シールブロックは、好ましくは、適切なセラミック材料から作製される。シールブロックは、好ましくは、平坦な底面を有し、シールリングは、重力によって上端部の水平方向に延出する上側面上に保持されるように配置される。シールリングは、シールブロックから形成されて上側面を密閉し、粒子が通路からシールリング裏側の空間に侵入するのを防止する。
【００１２】
それに対応して、シールブロックは、好ましくは、下端部の外周に対して載置される平滑な側面を有する。シールリングの内周は、有利には、下端部の外周に比較的密に嵌合するように作製される。これにより、シールリングは、粒子が通路からシールリング外部の空間に上方に流出するのを防止するように下端部も密閉する。
【００１３】
これにより、シールリングの各シールブロックと水平方向に延出する上側面との間には、シールリングと水平方向に延出する上側面とが水平方向に相対移動できるように水平摺動面が配置される。実際には、熱膨張の違いによって上側通路部及び下側通路部が水平方向に相対移動すると、シールリングが、上側通路部の下端部と共に移動して、下側通路部の上端部の上側面上を摺動する。
【００１４】
それに対応して、熱膨張の違いによって上側通路部及び下側通路部が鉛直方向に相対移動すると、シールリングが、下側通路部の上端部と共に移動して、上側通路部の下端部の外周上を摺動する。従って、シールリングの各シールブロックと上側通路部の下端部の外周との間には、シールリングと上側通路部の下端部とが鉛直方向に相対移動できるようにする鉛直摺動面が存在する。
【００１５】
他の態様として、本発明は、高温粒子を流通させるための鉛直通路であって、上側通路部及び下側通路部を備え、上側通路部が、下縁部を有する下端部を備え、下側通路部が、水平方向に延出する上側面を有する上側通路部を備える鉛直通路における伸縮継手を形成する方法を提供する。具体的に、この方法は、所定の鉛直方向高さ範囲において、上端部が、上側通路部及び下側通路部が軸方向及び横方向に相対移動できるように離間された関係で、下端部に対して入れ子状に重なり合い、これにより、上側面が、下縁部よりも高い位置に位置するように、上側通路部及び下側通路部を配置する工程と、下端部の外周上に相互に接続されたシールブロックを配置することによって、シールリングを、水平方向に延出する上側面上に形成する工程と、その後、鉛直通路の外側に柔軟要素を接続することによって上側通路部と下側通路部とを密閉するように接続する工程とを含むことを特徴とする。
【００１６】
有利には、柔軟要素によって上側通路部と下側通路部とを接続する工程の前に、少なくとも水平方向に延出する延出部及び相互に接続されたシールブロックのリングによって画成される空間、いわゆる密閉空間に、断熱材料を少なくとも部分的に充填する。
【００１７】
本発明に係る方法の利点は、伸縮継手、特にそのシールリングを、通路の外部で作製及び維持できることである。
【００１８】
好ましくは、上側通路部及び下側通路部間の密閉状態を、上側通路部及び下側通路部が外方に延出する延出部を備え、その外方に延出する延出部が、布製蛇腹等の柔軟要素によって密閉するように接続されるように作製する。有利には、少なくとも布製蛇腹、水平方向に延出する延出部及びシールリングによって画成される空間である密閉空間に、断熱ウール等の断熱材料を少なくとも部分的に充填する。
【００１９】
有利には、少なくとも布製蛇腹、水平方向に延出する延出部及び相互に接続されたシールブロックのリングによって画成される空間である密閉空間をガスによって加圧する。これにより、加圧ガスによって、密閉空間から通路に向かう連続的で比較的少ないガスの流れが起こって、粒子が密閉空間内に詰まる恐れをさらに最小限に抑えることができる。加圧ガスは、例えば、空気又は排気ガスとすることができる。
【００２０】
本発明の好ましい実施例によれば、スチールプレートで、シールリングの隣接するシールブロックを相互に接続する。シールブロックは、有利には、上向きピンを備えてもよく、対応する孔を有するスチールプレートを、それらに対して載置してピンによって接続する。有利には、シールリングの隣接するシールブロックは、粒子が通路からそれらのシールブロック間を通って密閉空間に流出する可能性を防止又は少なくとも最小限に抑えるように、部分的に重なり合っている。
【００２１】
本発明に係る伸縮継手は、有利には、循環流動床（ＣＦＢ）ボイラにおいて、特に、ＣＦＢボイラにおける粒子分離機の鉛直方向の接続通路において使用できる。このような粒子分離機の下端は、分離された粒子の強い流れをＣＦＢボイラの炉の下部へと導くリターンダクトに接続されている。粒子分離機及びリターンダクトの構造のために、熱膨張の違いが、粒子分離機とリターンダクトとを比較的大きく水平方向及び鉛直方向に相対移動させうる。従って、本発明に係る伸縮継手は、有利には、粒子分離機からリターンダクトへと通じる通路内に配置される。それに対応して、粒子分離機の上端は、排気ガス通路に接続されており、その排気ガス通路は、幾分かのフライアッシュをも運ぶ。これにより、本発明に係る伸縮継手は、有利には、煙道ガス及びフライアッシュを粒子分離機から排気ガス通路へと導く鉛直通路内にも配置できる。
【００２２】
上述の簡潔な説明、並びに、本発明の更なる目的、特徴及び利点は、以下の添付の図面と関連させてなされる本発明に係る現時点で好ましい、しかしあくまで例示的な実施例についての以下の詳細な説明によってより十分に理解されよう。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明に係る伸縮継手を備える鉛直通路の一部の概略鉛直方向断面を示す。
【図２】本発明に係る伸縮継手を備える鉛直通路の一部の他の概略鉛直方向断面を示す。
【図３】本発明に係る伸縮継手のシールリングの概略平面図を示す。
【図４Ａ】本発明に係る伸縮継手の隣接する２つのシールブロックの概略鉛直方向断面を示す。
【図４Ｂ】本発明に係る伸縮継手の隣接する２つのシールブロックの概略平面図を示す。
【発明を実施するための形態】
【実施例】
【００２４】
図１は、通路１４の壁部１２に配置された伸縮継手１０を概略的に示す。通路は、上側通路部１６及び下側通路部１８を備える。上側通路部１６及び下側通路部１８は、それら上側通路部及び下側通路部の外方に延出する延出部分２２，２２’に取り付けられた布製蛇腹２０によって気密となるように密閉されている。図１の通路は、水平方向の水分配機２４，２４’からも分かるように水で冷却されるが、他の実施例において、通路は冷却されなくてもよい。上側通路部及び下側通路部は、有利には、耐火層２６によって被覆されている。
【００２５】
上側通路部１６は、下縁部３０を有する下端部２８を備え、下側通路部１８は、水平方向に延出する上側面３４を有する上端部３２を備える。相互に接続されたシールブロック３８から形成されたシールリング３６が、水平方向に延出する上側面３４の上に配置されている。シールリング３６は、重力によって上側面３４に対して保持されている。シールリング３６はまた、上側通路部１６の下端部２８の外周４０に比較的密に嵌合するように配置されている。
【００２６】
下側通路部１８の上端部３２は、上側通路部１６の下端部２８に対して、離間された関係で入れ子状に部分的に重なり合っている。上側通路部及び下側通路部は、考えうる熱膨張の違いによる相対的な軸方向及び横方向移動を許容するように、互いに対して配置されている。上側通路部と下側通路部との重なり合い４２の量は温度によって決まるが、これらの通路部は、いかなる条件下でも上側面３４が下縁部３０よりも高い位置に位置するように配置される。
【００２７】
下端部２８、シールリング３６、上側面３４、外方に延出する延出部２２，２２’及び布製蛇腹２０によって画成される空間、いわゆる密閉空間４６には、有利には、少なくとも部分的に断熱ウール４４が充填されている。断熱ウールによって、布製蛇腹２０をその最大動作温度よりも低い温度に維持することが可能となる。断熱ウールはまた、シールブロック３８間、又は、シールブロックと下端部２８との間を貫通する粒子状材料がさらに密閉空間４６内へと侵入するのを防止する。断熱ウールが充填された空間は、外方に延出する延出部２２，２２’に取り付けられるプレート又はネスト４８，４８’等の適切な手段によってさらに画成してもよい。プレート４８，４８’は、好ましくは、ボルトによって、又は、他の容易に取り外しができる方法で延出部２２，２２’に接続される。これにより、断熱ウール及びシールブロックを、通路１４の外部で検査、そして場合により交換することができる。
【００２８】
密閉空間４６は、有利には、例えば空気又は煙道ガスによって密閉空間を加圧する手段５０を装備してもよい。密閉空間４６は、通常、通路１４に対して気密ではなく、加圧によって、密閉空間から通路１４へのガスの流れを増大させることができる。この比較的少ない流れのガスによって、粒子状物質が通路１４から密閉空間４６に詰まらないことを保証できる。加圧ガスの使用はまた、布製蛇腹を比較的低い温度に維持する助けにもなる。
【００２９】
図２は、図１と同じだが他の温度にある伸縮継手１０を示す。上側通路部１６は、例えば、図２に示す高い温度においては下側通路部１８に接近するように鉛直方向に移動するように支持されている。これにより、図２に示す上側通路部と下側通路部との重なり合い４２’は、図１に示す対応する重なり合い４２よりも大きくなる。
【００３０】
同時に、上側通路部１６と下側通路部１８との間には水平方向の相対移動が起こりうる。図２において、上側通路部１６は、図１に示す状況と比較して、下側通路部１８に対して左側に移動している。これにより、下端２８と上端３２との間の間隙５２は、図１における対応する間隙よりも小さくなる。図２に示す相対移動のために、図１と比較して、布製蛇腹２０が外方に屈曲し、断熱ウール４４が圧縮される。
【００３１】
図２の状況において、シールブロック３８は、上側面３４の水平摺動面５４上を水平方向に摺動し、且つ、下側通路部２８の内周４０の鉛直摺動面５６上を鉛直方向に摺動している。シールブロック３８は、いかなる温度でも上側面３４及び下端部２８と接触し続け、粒子状物質は、通路１２から密閉空間４６に侵入できない。
【００３２】
図３は、相互接続されたセラミック製のシールブロック３８から形成されたシールリング３６の平面図を示す。図１及び２との関連で説明したように、シールリングは、下側通路部の上端部の上側面上及び上側通路部の下端部の外周上に配置されている。ただし、上側通路部及び下側通路部は図３では示していない。図３におけるシールリングの形態から示されるように、上側通路部及び下側通路部は、好ましくは、矩形状断面を有する。しかしながら、円形状断面等の他の種類の断面の上側通路部及び下側通路部を有することも可能である。そのような場合、シールブロックは、上側通路部の断面に対応したシールリングを形成するように変形される。
【００３３】
シールブロックの大きさは変更することができる。シールリングは、少数、例えば４つのシールブロックから形成することができる。しかし、好ましくは、シールブロックは、ブロックの取り扱いやすさを維持できるように比較的小さく作製される。従って、シールリングは、好ましくは少なくとも１０〜２０個のシールブロックから形成される。典型的に、シールブロックは、高さが約５ｃｍ〜約１０ｃｍであり、水平方向の寸法が約１０ｃｍ〜約５０ｃｍである。
【００３４】
図４Ａ及び４Ｂは、シールリングの隣接する２つのシールブロック３８の鉛直方向断面及び平面図を示す。この実施例によれば、隣接するシールブロックは、そのブロック間を通る粒子の上方への流れを防止するために部分的に重なり合うように形成されている。
【００３５】
隣接するシールブロック３８は、好ましくは、システムの構成要素間の相対移動が起きたときにシールリングの形態を維持できるよう互いに接続されている。図４Ａ及び４Ｂは、隣接するシールブロック３８を接続する有利な方法を示している。この方法によれば、各シールブロックは、そのブロックに打ち込まれた金属ピン５８を含む。そして、対応する孔を有するスチールプレート６０をピンに対して配置して、硬いシールリングが形成される。
【００３６】
本発明の伸縮継手の利点は、循環流動床ボイラの開始フェイズ、運転フェイズ、及び停止フェイズにおいて良好な動作条件下に維持できることである。より詳細には、多くてもわずかな量の粒子状材料しか密閉空間４６内を通過しないため、シールリング３６及び摺動面５４，５６の摩耗を最小限に抑えられることを意味する。従って、伸縮継手の部品を頻繁に交換したり洗浄したりする必要を回避できる。また、伸縮継手の部品の洗浄又は交換が望ましいときには、鉛直通路１４の外部から容易に行うことができる。これは、まず布製蛇腹２０と場合により断熱材保持手段４８，４８’とを取り外すことにより行うことができ、その後、断熱ウール及びシールブロックを維持し、必要であれば交換できる。
【００３７】
本明細書において、本発明を、現時点で最も好ましい実施例と考えられるものに関連した例を用いて説明してきたが、本発明が開示の実施例に限定されず、添付の特許請求の範囲に規定される本発明の範囲内に含まれる限りにおいてその特徴の様々な組み合わせ又は変更及び幾つかの他の応用を包含することを意図していることは理解されたい。
【図１】
0005806781.tif 000002
【図２】
0005806781.tif 000003
【図３】
0005806781.tif 000004
【図４ａ】
0005806781.tif 000005
【図４ｂ】
0005806781.tif 000006