(57)【要約】【課題】燃焼室コーナー部に於ける流動媒体のダウンフローの乱れをなくし、裸管状態になっている水冷壁の燃焼室コーナー部に当たる部分に内張りされた耐火物と水冷壁の境界部近傍にある水管の摩耗を大幅に抑制できるようにする。【解決手段】横断面形状が矩形の燃焼室Ｃを形成する炉壁を水冷壁１で構成し、裸管状態になっている水冷壁１の燃焼室Ｃコーナー部に当たる部分に耐火物２を内張りして燃焼室Ｃコーナー部にある水管１ａを保護するようにした流動床ボイラの燃焼室Ｃコーナー部の炉壁構造に於いて、前記耐火物２と水冷壁１の境界部に耐摩耗性を有する表面が平滑な板状のカバー体３を取り付け固定し、耐火物２の裸管状態の水管１ａに近接する部分２ａを前記カバー体３で覆う構成とする。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
横断面形状が矩形の燃焼室を形成する炉壁を水冷壁で構成し、裸管状態になっている水冷壁の燃焼室コーナー部に当たる部分に耐火物を内張りして燃焼室コーナー部にある水管を保護するようにした流動床ボイラの燃焼室コーナー部の炉壁構造に於いて、前記耐火物と水冷壁の境界部に耐摩耗性を有する表面が平滑な板状のカバー体を取り付け固定し、耐火物の裸管状態の水管に近接する部分を前記カバー体で覆うようにしたことを特徴とする流動床ボイラの燃焼室コーナー部の炉壁構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、横断面形状が矩形の燃焼室を形成する炉壁を水冷壁で構成し、裸管状態になっている水冷壁の燃焼室コーナー部に当たる部分に耐火物を内張りして燃焼室コーナー部にある水管の摩耗を防止するようにした流動床ボイラの燃焼室コーナー部の炉壁構造の改良に係り、特に、耐火物と水冷壁の境界部近傍にある裸管状態の水管の摩耗を大幅に抑制できるようにした流動床ボイラの燃焼室コーナー部の炉壁構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、流動床ボイラは、水冷壁等の炉壁で形成された燃焼室内で石炭等の燃料を燃焼用空気により珪砂等の流動媒体と共に流動化させながら燃焼させ、蒸気タービン等へ供給する蒸気を発生されるものである。
【０００３】
図６は従前の流動床ボイラの一例を示すものであり、当該流動床ボイラは、水冷壁１０等から成る炉壁により横断面形状が矩形に形成された燃焼室Ｃと、燃焼室Ｃの上部及び下部に連通状に接続されたサイクロン１１と、サイクロン１１に接続したダクト１２内に配置された蒸気過熱器１３及び節炭器１４（エコノマイザ）等を備えている。又、燃焼室Ｃの下部内面（水冷壁１０の下部内面）は、流動化している流動媒体による水管１０ａ等の摩耗を防止するために耐火物によるライニングが施されている。更に、燃焼室Ｃの上部内面（水冷壁１０の上部内面）は、ボイラの本来の目的である熱回収のために水冷壁１０の水管１０ａが裸管状態となっている。
尚、図６に於いて、１５は蒸気ドラム、１６は一次燃焼用空気供給管、１７は二次燃焼用空気供給管、１８は燃料供給口、１９は燃焼ガス排出口、２０は流動媒体戻し口、２１は起動用バーナ、２２は蒸気タービン、２３はボイラ給水ポンプ、２４は流動ノズルである。
【０００４】
前記流動床ボイラに於いては、流動ノズル２４から噴出された一次燃焼用空気により燃焼室Ｃの下部領域に珪砂等の流動媒体による流動層が形成されると共に、燃料供給口１８から流動層内に投入された石炭等の燃料が流動媒体により攪拌混合されつつ燃焼される。又、燃焼室Ｃ内に発生した燃焼ガス及び未燃成分が燃焼室Ｃの上部領域で流動層から吹き上げられた流動媒体と攪拌混合されつつ二次燃焼用空気により完全燃焼される。更に、燃焼ガスと吹き上げられた流動媒体が燃焼ガス排出口１９からサイクロン１１内に導出され、ここで流動媒体と燃焼ガスとに分離される。分離された流動媒体は、サイクロン１１から流動媒体戻し口２０を経て燃焼室Ｃ内に戻され、又、分離された燃焼ガスは、ダクト１２内の蒸気過熱器１３及び節炭器１４で熱交換した後、バグフィルタ（図示省略）等を経て大気中へ放出される。
この流動床ボイラに於いては、炉壁及びサイクロン１１等に設けた水管１０ａ群によって燃焼ガスの熱回収が行われており、蒸気ドラム１５から取り出された蒸気が蒸気過熱器１３を通って蒸気タービン２２へ供給されている。
【０００５】
而して、前記流動床ボイラに於いては、燃焼室Ｃの上部領域に吹き上げられた流動媒体の大部分は、燃焼ガス排出口１９からサイクロン１１内へ導出されるものの、吹き上げられた一部の流動媒体や燃焼室Ｃの上部領域まで吹き上げられなかった流動媒体は、水冷壁１０の内面に沿って下方へ流下し、所謂流動媒体のダウンフローを生ずることになる。
【０００６】
ところで、上述した構造の流動床ボイラに於いては、ダウンフローにより落下する流動媒体が燃焼室Ｃコーナー部に集中し、水冷壁１０の燃焼室Ｃコーナー部にある水管１０ａを激しく摩耗すると云う問題があった。
従って、この流動床ボイラに於いては、図７及び図８に示す如く、流動媒体のダウンフローによって燃焼室Ｃコーナー部にある水管１０ａが摩耗するのを防止するため、水冷壁１０の燃焼室Ｃコーナー部に当たる部分に耐火物２５（キャスタブル耐火物）を内張りして燃焼室Ｃコーナー部にある複数本の水管１０ａを保護し、流動媒体の衝突による水管１０ａの摩耗を防止するようにしていた。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
然し乍ら、上述した流動床ボイラに於いては、耐火物２５で覆われている水管１０ａは流動媒体による摩耗が防止されるものの、耐火物２５と水冷壁１０の境界部近傍にある裸管状態の水管１０ａに新たに摩耗が発生すると云う問題があった。
即ち、水冷壁１０の燃焼室Ｃコーナー部に当たる部分に内張りされた耐火物２５は、アルミナ等を主成分としたものに骨材等を混ぜたものであるため、その表面を金属面のように平滑にできないうえ、骨材等によってその表面に微小な凹凸が形成されることになる。その結果、耐火物２５と水冷壁１０の境界部に於いて、耐火物２５の表面に生じる凹凸によって流動媒体のダウンフローが乱されることになり、流動媒体が耐火物２５と水冷壁１０の境界部近傍にある裸管状態の水管１０ａに衝突して水管１０ａを激しく摩耗させると云う問題が発生している。
【０００８】
従って、水冷壁１０の燃焼室Ｃコーナー部に当たる部分に耐火物２５を内張りしてコーナー部にある水管１０ａを保護しても、耐火物２５と水冷壁１０の境界部近傍にある水管１０ａの摩耗を完全に抑えることが出来ず、流動床ボイラの定期検査の度に摩耗した水管１０ａに肉盛溶接による補修を行う必要があった。この補修作業は手数がかかると共に、補修費用も嵩むと云う問題があった。又、摩耗した水管１０ａの補修を怠ると、水管１０ａが激しく摩耗して最後には破裂することがあった。
【０００９】
尚、前記流動床ボイラに於いては、流動媒体のダウンフローの乱れによる水管１０ａの摩耗を防止するため、耐火物２５と水冷壁１０の境界部近傍の水冷壁１０内面に耐摩耗性の金属を溶射して保護皮膜（図示省略）を形成し、この保護皮膜により水管１０ａを保護することも行われているが、この場合には非常にコスト高になると云う問題があった。
【００１０】
本発明は、このような問題点に鑑みて為されたものであり、その目的は燃焼室コーナー部に於ける流動媒体のダウンフローの乱れをなくし、水冷壁の燃焼室コーナー部に当たる部分に内張りされた耐火物と水冷壁の境界部近傍にある水管の摩耗を大幅に抑制できるようにした流動床ボイラの燃焼室コーナー部の炉壁構造を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する為に、本発明は、横断面形状が矩形の燃焼室を形成する炉壁を水冷壁で構成し、裸管状態になっている水冷壁の燃焼室コーナー部に当たる部分に耐火物を内張りして燃焼室コーナー部にある水管を保護するようにした流動床ボイラの燃焼室コーナー部の炉壁構造に於いて、前記耐火物と水冷壁の境界部に耐摩耗性を有する表面が平滑な板状のカバー体を取り付け固定し、耐火物の裸管状態の水管に近接する部分を前記カバー体で覆うようにしたことに特徴がある。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図１は本発明の実施の形態に係る炉壁構造を備えた流動床ボイラの燃焼室Ｃの横断面図であり、当該燃焼室Ｃを形成する炉壁は、ボイラ水が流れる多数の水管から成る水冷壁１の下部内面全域（水冷壁１内面の流動層に接する部分）を耐火物（図示省略）で内張りすると共に、裸管状態になっている水冷壁１の燃焼室Ｃコーナー部に当たる部分に耐火物２を内張りし、当該耐火物２と水冷壁１の境界部に耐摩耗性を有する表面が平滑な板状のカバー体３を取り付け固定し、耐火物２の裸管状態の水管に近接する部分２ａを前記カバー体３で覆うようにしたものである。
【００１３】
前記水冷壁１は、一定間隔毎に配列されて上下方向へ延びる多数の水管１ａと、隣接する水管１ａ同士を接続する板状のフィン１ｂとからパネル状に構成されており、前後方向及び左右方向へ対向状に配置されて横断面形状が矩形の燃焼室Ｃを形成するものである。
この水冷壁１の下部内面（燃焼室Ｃの下部内面）は、流動化している流動媒体による水管１ａ等の摩耗を防止するために耐火煉瓦やキャスタブル耐火物等の耐火物（図示省略）が内張りされている。又、水冷壁１の上部内面（燃焼室Ｃの上部内面）は、ボイラの本来の目的である熱回収のために水冷壁１の水管１ａが裸管状態となっている。
尚、水冷壁１の外面は、従来の流動床ボイラと同様に断熱材及び鋼板製のケーシング等で覆われていることは勿論である。
【００１４】
更に、裸管状態になっている水冷壁１の燃焼室Ｃコーナー部では、ダウンフローする流動媒体が前後左右の水冷壁１から燃焼室Ｃコーナー部へ集中して落下し、燃焼室Ｃコーナー部にある水管１ａを激しく摩耗するため、図１に示すように水冷壁１の燃焼室Ｃコーナー部に当たる部分を耐火物２で内張りし、燃焼室Ｃコーナー部にある複数本の水管１ａを耐火物２で保護している。
この実施の形態に於いては、燃焼室Ｃコーナー部にある３本の水管１ａの内側外周面（燃焼室Ｃ側を向いている外周面）を耐火物２で完全に覆うと共に、これらの水管１ａに隣接する水管１ａの内側外周面の略半分を耐火物２で覆っている。又、耐火物２は、水冷壁１の燃焼室Ｃコーナー部に一定の厚さで内張りされており、耐火物２の裸管状態の水管１ａに近接する部分２ａは水冷壁１内面に対して垂直な平面に形成されている。この耐火物２には、従来公知のキャスタブル耐火物が使用されている。
【００１５】
そして、本発明の燃焼室Ｃコーナー部の炉壁構造に於いては、図１乃至図３に示す如く、水冷壁１の燃焼室Ｃコーナー部に内張りされた耐火物２と水冷壁１の境界部に耐摩耗性を有する表面が平滑な板状のカバー体３を取り付け固定し、耐火物２の裸管状態の水管１ａに近接する部分２ａを前記カバー体３で覆っている。
この実施の形態に於いては、カバー体３は、耐摩耗性に優れた表面が平滑な長尺状の平鋼により形成されており、その厚みは水冷壁１のフィン１ｂの厚みと同程度に設定されている。
又、カバー体３は、燃焼室Ｃの丁度コーナー部にある水管１ａから３本目の水管１ａの内側外周面に、水管１ａの長手方向に沿う姿勢で且つ水冷壁１内面に対して垂直な姿勢で溶接により取り付け固定されており、耐火物２の裸管状態の水管１ａに近接する部分２ａ（水冷壁１内面に対して垂直な平面部分）を覆っている。
これによって、耐火物２の裸管状態の水管１ａに近接する部分２ａに生じる凹凸が隠されることになり、耐火物２と水冷壁１の境界部を平滑にすることができる。その結果、流動媒体のダウンフローが乱されることがなくなり、流動媒体が水冷壁１やカバー体３に沿ってスムースに落下し、流動媒体のダウンフローの乱れによる水管１ａ（耐火物２と水冷壁１の境界部近傍にある水管１ａ）の摩耗を大幅に抑制することができる。
【００１６】
上述した流動床ボイラの燃焼室Ｃコーナー部の炉壁を形成するには、先ず水冷壁１の燃焼室Ｃコーナー部にある水管１ａ、即ち、丁度コーナー部にある水管１ａから３本目の水管１ａの内側外周面に平鋼で形成されたカバー体３を溶接により夫々取り付け固定し、このカバー体３を水冷壁１のコーナー部に耐火物２（キャスタブル耐火物）を内張りする際に型枠の代わりとして利用する。その後、前記カバー体３と水冷壁１のコーナー部とで囲われた空間に、耐火物２（キャスタブル耐火物）を従来公知の施工方法（流し込み、塗り込み、吹き付け等）と同様の施工方法により施工する。
【００１７】
而して、上述した構成の炉壁を備えた流動床ボイラに於いては、その運転時に燃焼室Ｃ内で石炭等の燃料を燃焼用空気により珪砂等の流動媒体と共に流動化させながら燃焼させる。このとき、水冷壁１内面の流動媒体の流動化の激しい部分（水冷壁１の下部内面）に耐火物を内張りしてあるため、この部分で水管１ａ等に摩耗、減肉を生じることはない。
又、この流動床ボイラに於いては、燃焼室Ｃの上部領域に吹き上げられた流動媒体の一部が水冷壁１の内面に沿って流下し、所謂流動媒体のダウンフローを生じる。このとき、ダウンフローする流動媒体は、燃焼室Ｃコーナー部に集中し、コーナー部にある水管１ａを激しく摩耗させようとする。しかし、水冷壁１の燃焼室Ｃコーナー部に当たる部分を耐火物２（キャスタブル耐火物）で内張りしているため、耐火物２で完全に覆われている水管１ａは流動媒体による摩耗が防止される。
更に、この流動床ボイラに於いては、耐火物２の裸管状態の水管１ａに近接する部分２ａを表面が平滑に形成されたカバー体３で覆い、耐火物２の表面に生じる凹凸を隠している。その結果、耐火物２と水冷壁１の境界部を流下する流動媒体のダウンフローが乱されることがなくなり、流動媒体が水管１ａ壁やカバー体３に沿ってスムースに落下し、流動媒体のダウンフローの乱れによる水管１ａ（耐火物２と水冷壁１の境界部近傍にある水管１ａ）の摩耗を大幅に抑制することができる。
【００１８】
尚、上記実施の形態に於いては、燃焼室Ｃコーナー部にある水管１ａの内側外周面にカバー体３を溶接により取り付け固定し、カバー体３と水冷壁１のコーナー部との間に耐火物２を内張りするようにしたが、他の実施の形態に於いては、図４及び図５に示す如く、水冷壁１の燃焼室Ｃコーナー部にあるフィン１ｂにカバー体３を溶接より取り付け固定し、カバー体３と水冷壁１のコーナー部との間に耐火物２を内張りするようにしても良い。
この炉壁構造も、図１乃至図３に示す炉壁構造と同様の作用効果を奏することができる。
【００１９】
【発明の効果】
以上の説明からも明らかなように、本発明の流動床ボイラの燃焼室コーナー部の炉壁構造は、裸管状態になっている水冷壁の燃焼室コーナー部に当たる部分に内張りされた耐火物と裸管状態の水冷壁の境界部に耐摩耗性を有する表面が平滑な板状のカバー体を取り付け固定し、耐火物の裸管状態の水管に近接する部分を前記カバー体で覆う構成としているため、耐火物の裸管状態の水管に近接する部分に形成される凹凸が隠されることになる。その結果、耐火物と水冷壁の境界部に於いて、流動媒体のダウンフローが乱されることがなくなり、流動媒体が水冷壁やカバー体に沿ってスムースに落下し、流動媒体のダウンフローの乱れによる水管（耐火物と水冷壁の境界部近傍にある水管）の摩耗を大幅に抑制することができる。延いては、水冷壁の燃焼室コーナー部にある水管を補修する頻度が少なくなり、流動床ボイラの維持管理費の大幅な削減を図れる。
又、カバー体を先に水冷壁へ取り付け固定した場合には、水冷壁の燃焼室コーナー部に当たる部分に耐火物を内張りする際に前記カバー体を型枠の代わりとして利用することができるため、耐火物を内張りする際に工程数の削減を図れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る炉壁構造を備えた流動床ボイラの燃焼室の横断面図である。
【図２】流動床ボイラの燃焼室コーナー部の炉壁構造を示す部分拡大横断面図である。
【図３】図２に示す炉壁構造の部分拡大縦断面図である。
【図４】本発明の他の実施の形態に係る炉壁構造を示す部分拡大横断面図である。
【図５】図４に示す炉壁構造の部分拡大縦断面図である。
【図６】従来の流動床ボイラの概略縦断面図である。
【図７】従来の流動床ボイラの燃焼室の横断面図である。
【図８】従来の燃焼室コーナー部の炉壁構造を示す部分拡大横断面図である。
【符号の説明】
１は水冷壁、１ａは水管、２は耐火物、３はカバー体、Ｃは燃焼室。
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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