(57)【要約】【課題】流動床ボイラの燃焼室を形成する水冷壁が流動媒体のダウンフローによって摩耗するのを抑制し、水冷壁の耐用年数の延伸を図る。【解決手段】上下方向へ延びて内部にボイラ水が流れる複数の水管２から成る水冷壁１の下部内面を耐火物３で内張りし、水冷壁１と耐火物３との境界部分に耐摩耗性のブロック体４を配設すると共に、水冷壁１内面のブロック体４上方に位置する部分に耐摩耗性の保護皮膜５を形成するようにした流動床ボイラの炉壁構造に於いて、前記水冷壁１の水管１０の保護皮膜５を形成した部分とブロック体４及び耐火物３に接する部分の直径を水管１０の裸部分の直径よりも小さくし、水管１０の直径が細くなった部分に保護皮膜５、ブロック体４及び耐火物３の各上端部を夫々配置する。【選択図】      図１
2004333042.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
上下方向へ延びて内部にボイラ水が流れる複数の水管から成る水冷壁の下部内面を耐火物で内張りし、水冷壁と耐火物との境界部分に耐摩耗性のブロック体を配設すると共に、水冷壁内面のブロック体上方に位置する部分に耐摩耗性の保護皮膜を形成するようにした流動床ボイラの炉壁構造に於いて、前記水冷壁の水管の保護皮膜を形成した部分とブロック体及び耐火物に接する部分の直径を水管の裸部分の直径よりも小さくし、水管の直径が細くなった部分に保護皮膜、ブロック体及び耐火物の各上端部を夫々配置するようにしたことを特徴とする流動床ボイラの炉壁構造。
【請求項２】
上下方向へ延びて内部にボイラ水が流れる複数の水管から成る水冷壁の下部内面を耐火物で内張りし、水冷壁内面の耐火物上方に位置する部分に耐摩耗性の保護皮膜を形成するようにした流動床ボイラの炉壁構造に於いて、前記水冷壁の水管の保護皮膜を形成した部分と耐火物に接する部分の直径を水管の裸部分の直径よりも小さくし、水管の直径が細くなった部分に保護皮膜及び耐火物の各上端部を夫々配置するようにしたことを特徴とする流動床ボイラの炉壁構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、流動床ボイラを形成する炉壁、特に、水冷壁の下部内面に耐火物を内張りすると共に、水冷壁と耐火物の境界部分を耐摩耗性の金属溶射やブロック体で保護して成る流動床ボイラの炉壁構造の改良に係り、流動媒体のダウンフローによる水冷壁と耐火物の境界部分の水管等の摩耗を大幅に抑制できるようにした流動床ボイラ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５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１１と、燃焼室１１の上部及び下部に連通状に接続されたサイクロン１２と、サイクロン１２に接続したダクト１３内に配置された蒸気過熱器１４及び節炭器１５（エコノマイザ）等を備えている。
尚、図５に於いて、１６は蒸気ドラム、１７は一次燃焼用空気供給管、１８は二次燃焼用空気供給管、１９は燃料供給口、２０は燃焼ガス排出口、２１は流動媒体戻し口、２２は起動用バーナ、２３は蒸気タービン、２４はボイラ給水ポンプ、２５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２５から噴出された一次燃焼用空気により燃焼室１１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１９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１１内に発生した燃焼ガス及び未燃成分が燃焼室１１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２０からサイクロン１２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１２から流動媒体戻し口２１を経て燃焼室１１内に戻され、又、分離された燃焼ガスは、ダクト１３内の蒸気過熱器１４及び節炭器１５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。
【０００５】
そして、前記流動床ボイラに於いては、炉壁及びサイクロン１２等に設けた水管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１６から取り出された蒸気が蒸気過熱器１４を通って蒸気タービン２３へ供給されている。
【０００６】
ところで、流動床ボイラに於いては、燃焼室１１の上部領域に吹き上げられた流動媒体の大部分は、サイクロン１２内に導出されるが、吹き上げられた一部の流動媒体や燃焼室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。
【０００７】
一方、流動床ボイラに於いては、燃焼室１１を形成する水冷壁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、又、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管が裸管状態となっている。そのため、水冷壁１０が露出している部分と耐火物が内張りされている部分との境界には、耐火物の厚み分に相当する段差部が形成されている。
その結果、流動床ボイラに於いては、水冷壁１０に沿って流下して来た流動媒体が段差部に衝突して流れが乱れ、流動媒体が散乱されることにより段差部の真上部近傍の水冷壁に摩耗を生じることになる。
【０００８】
従来の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冷壁１０の摩耗を防止するため、図６に示す如く、多数の水管１０ａ及びフィン１０ｂから成る水冷壁１０と耐火物２６との境界部分に耐摩耗性に優れた金属製のブロック体２７を配設し、このブロック体２７により水冷壁１０の耐火物２６上端近傍（流動媒体が衝突する部分）の摩耗を防止したり、或いは水冷壁１０の耐火物２６上端近傍に耐摩耗性に優れた金属材を溶射して保護皮膜２８を形成し、この保護皮膜２８により水冷壁１０の耐火物２６上端近傍の摩耗を防止したりするようにしている（例えば、特許文献１参照）。
【０００９】
【特許文献１】
特開平１０−１２２５３４号公報
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
然し乍ら、水冷壁１０と耐火物２６との境界部分にブロック体２７を配設したり、金属溶射により保護皮膜２８を形成した場合でも、水冷壁１０と保護皮膜２８との境界や保護皮膜２８とブロック体２７との境界に夫々段差部２９，３０が形成されるため、水冷壁１０に沿って流下して来た流動媒体が前記各段差部２９，３０に衝突して流動媒体の流れが乱れ、水冷壁１０に摩耗が発生することになる。その結果、ブロック体２７や保護皮膜２８を用いて水冷壁１０の摩耗を防止した場合でも、水冷壁１０の摩耗を完全に抑えることが出来ず、数年間隔毎に水冷壁１０の肉盛溶接による補修や耐摩耗金属溶射による補修を行う必要があり、流動媒体のダウンフローによる水冷壁１０の摩耗の問題は、依然として未解決のまま残されている。
【００１１】
本発明は、上記の問題点を解消するために創案されたものであり、その目的は流動媒体のダウンフローによる水冷壁の摩耗を大幅に抑制し、流動床ボイラを長期間に亘って安定して運転できるようにした流動床ボイラの炉壁構造を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する為に、本発明の請求項１の発明は、上下方向へ延びて内部にボイラ水が流れる複数の水管から成る水冷壁の下部内面を耐火物で内張りし、水冷壁と耐火物との境界部分に耐摩耗性のブロック体を配設すると共に、水冷壁内面のブロック体上方に位置する部分に耐摩耗性の保護皮膜を形成するようにした流動床ボイラの炉壁構造に於いて、前記水冷壁の水管の保護皮膜を形成した部分とブロック体及び耐火物に接する部分の直径を水管の裸部分の直径よりも小さくし、水管の直径が細くなった部分に保護皮膜、ブロック体及び耐火物の各上端部を夫々配置するようにしたことに特徴がある。
【００１３】
又、本発明の請求項２の発明は、上下方向へ延びて内部にボイラ水が流れる複数の水管から成る水冷壁の下部内面を耐火物で内張りし、水冷壁内面の耐火物上方に位置する部分に耐摩耗性の保護皮膜を形成するようにした流動床ボイラの炉壁構造に於いて、前記水冷壁の水管の保護皮膜を形成した部分と耐火物に接する部分の直径を水管の裸部分の直径よりも小さくし、水管の直径が細くなった部分に保護皮膜及び耐火物の各上端部を夫々配置するようにしたことに特徴がある。
【００１４】
【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及び図２は本発明の実施の形態に係る流動床ボイラの燃焼室を形成する炉壁の要部を示すものであり、当該炉壁は、ボイラ水が流れる複数の水管２から成る水冷壁１の下部内面を耐火物３で内張りし、水冷壁１と耐火物３との境界部分に耐摩耗性のブロック体４を配設すると共に、水冷壁１内面のブロック体４上方に位置する部分に耐摩耗性の保護皮膜５を形成し、更に、水冷壁１を構成する水管２の保護皮膜５を形成した部分とブロック体４及び耐火物３に接する部分の直径を水管２の裸部分の直径よりも小さくし、水管２の直径が細くなった部分に保護皮膜５、ブロック体４及び耐火物３の各上端部を夫々配置するようにしたものである。
【００１５】
前記水冷壁１は、流動床ボイラの前後方向及び幅方向へ所定の間隔で配列されて上下方向へ延びる多数の水管２と、隣接する水管２同士を接続する板状のフィン６とからパネル状に構成されており、各水管２の保護皮膜５を形成する部分とブロック体４及び耐火物３に接する部分とが水管２の裸部分の直径よりも小さくなるように形成されている。
具体的には、各水管２は、図１及び図２に示す如く、燃焼室の上部に配置される上部水管２′と、燃焼室の下部に配置されて上部水管２′よりも直径の小さい下部水管２″とから成り、上部水管２′の下端部を絞り加工して下部水管２″と同径とし、上部水管２′の下端と下部水管２″の上端とを溶接接続することにより構成されている。
又、上部水管２′は、上下方向へ延びる太径部２ａと、太径部２ａの下端に連設されて下方へ向って直径が漸次小さくなるテーパ部２ｂと、テーパ部２ｂに連設されて太径部２ａよりも小径（下部水管２″の直径と同じ直径）の小径部２ｃとを備えている。
【００１６】
前記耐火物３は、水冷壁１の下部内面に内張りされており、流動化している流動媒体によって水冷壁１の水管２等が摩耗するのを防止するものである。
この耐火物３は、水冷壁１の下端から一定高さの位置までは水管２及びフィン６を炉内側から完全に覆う一定厚さとなっており、上端部では水冷壁１に沿って流下する流動媒体が耐火物３の上端で跳ね返って水冷壁１の水管２に衝突しないように上方ヘ向って徐々に薄くなるように構成されている。
又、耐火物３は、その上端が水管２の直径が細くなった部分に位置するように水冷壁１の下部内面に内張りされている。この例では、耐火物３は、その上端が上部水管２′の小径部２ｃの下端部側に位置するように水冷壁１の下部内面に内張りされている。
尚、耐火物３には、従来公知の耐火煉瓦や耐摩耗性に優れたキャスタブル耐火物が使用されている。
【００１７】
前記ブロック体４は、水冷壁１と耐火物３との境界部分に配設されており、耐火物３の上端面に載置されて水冷壁１と耐火物３との境界に形成される段差部を無くし、水冷壁１の内面に沿って流下する流動媒体の乱れを防止して水冷壁１の耐火物３上端近傍部分の摩耗を防止するものである。
このブロック体４は、耐摩耗性鋳鉄や耐摩耗鋼、耐摩耗性のセラミック等により四角柱状に形成されており、その正面側の上半分が上方より流下して来た流動媒体が表面に沿って流下するように略半割りの円錐柱状に形成されている。
又、ブロック体４の背面側（水冷壁１に対向する面）には、水冷壁１の水管２が嵌り込む半円柱状の凹部（図示省略）と、水冷壁１のフィン６に固定した鋼製のボルト（図示省略）の頭部が嵌り込む係合用凹部（図示省略）とが夫々形成されている。
【００１８】
そして、ブロック体４は、半円柱状の凹部へ水冷壁１の水管２を、又、係合用凹部へ水冷壁１のフィン６に固定した鋼製のボルトの頭部を夫々嵌め込むことにより、水冷壁１と耐火物３との境界部分の水冷壁１内面に取り付け固定される。このとき、ブロック体４は、その上端が水管２の直径が細くなった部分に位置するように水冷壁１内面に取り付け固定されている。この例では、ブロック体４は、その上端が上部水管２′の小径部２ｃの上端部側に位置するように水冷壁１内面に取り付け固定されている。
【００１９】
前記保護皮膜５は、水冷壁１内面のブロック体４上方に位置する部分に耐摩耗性の金属を金属溶射することにより形成されており、水冷壁１のブロック体４上端近傍部分の摩耗を防止するものである。この保護皮膜５は、その上端が水管２の直径が細くなった部分に位置するように水冷壁１内面に形成されている。この例では、保護皮膜５は、その上端が上部水管２′のテーパ部２ｂに位置するように形成されている。
【００２０】
而して、上述した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３を内張りしてあるため、この部分で水管２等に摩耗、減肉を生じることはない。
又、流動床ボイラに於いては、燃焼室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ずる。このとき、ダウンフローする流動媒体は、水冷壁１と保護皮膜５との境界及び保護皮膜５とブロック体４との境界に夫々形成された段差部７，８に直接衝突することなく、水冷壁１内面に沿って落下することになる。何故なら、水冷壁１の水管２の径が細くなった部分に保護皮膜５の上端、ブロック体４の上端を夫々配置しているからである。その結果、流動媒体による水管２等の摩耗、減肉を限りなく少なくすることができる。
【００２１】
図３及び図４は本発明の他の実施の形態に係る流動床ボイラの燃焼室を形成する炉壁の要部を示すものであり、当該炉壁は、耐摩耗性のブロック体４を省略し、水冷壁１と保護皮膜５との境界及び保護皮膜５と耐火物３との境界に夫々形成される段差部７，９を水管２の直径が細くなった部分に配置するようにしたものである。
【００２２】
即ち、前記炉壁は、ボイラ水が流れる複数の水管２から成る水冷壁１の下部内面を耐火物３で内張りする共に、水冷壁１内面の耐火物３上方に位置する部分に耐摩耗性の保護皮膜５を形成し、更に、水冷壁１を構成する水管２の保護皮膜５を形成した部分と耐火物３に接する部分の直径を水管２の裸部分の直径よりも小さくし、水管２の直径が細くなった部分に保護皮膜５及び耐火物３の各上端部を夫々配置するようにしたものである。この例では、保護皮膜５は、その上端が上部水管２′のテーパ部２ｂに位置するように形成されている。又、耐火物３は、その上端が上部水管２′の小径部２ｃの上端部側に位置するように水冷壁１の下部内面に内張りされている。
尚、この炉壁は、ブロック体４を省略し、水冷壁１と保護皮膜５及び耐火物３と保護皮膜５との各段差部７，９を水管２の絞り部（直径が細くなった部分）に配置したこと以外は図１及び図２に示す炉壁と同様構造に構成されており、図１及び図２に示す炉壁と同じ部位・部材には同一の参照番号を付し、その詳細な説明を省略する。
【００２３】
図３及び図４に示す炉壁は、水冷壁１と保護皮膜５との境界及び保護皮膜５と耐火物３との境界に夫々形成された段差部７，９を水冷壁１の水管２の径が細くなった部分に配置しているため、ダウンフローする流動媒体が前記各段差部７，９に直接衝突しなくなる。その結果、流動媒体による水管２の摩耗、減肉を限りなく少なくすることができる。
【００２４】
上記各実施の形態に於いては、水冷壁１を構成する各水管２は、夫々直径の異なる上部水管２′と下部水管２″とを溶接接続することにより構成しているが、他の実施の形態に於いては、直径の異なる上部水管２′と下部水管２″とが一体的に形成された水管２を使用するようにしても良い。
【００２５】
【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炉壁構造は、水冷壁を構成する水管の下部の直径を水管の上部（裸部分）の直径よりも細くし、水管の直径が細くなった部分に保護皮膜の上端、ブロック体の上端、耐火物の上端を配置する構成としているため、ダウンフローする流動媒体が水管壁と保護皮膜との段差部、保護皮膜とブロック体との段差部、保護皮膜と耐火物との段差部に直接衝突することを防止することができる。その結果、流動媒体による水管の摩耗、減肉を大幅に抑制することができ、炉壁耐用年数の延伸が可能になると共に、補修費を大幅に引き下げることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る流動床ボイラの炉壁の要部を示す縦断面図である。
【図２】図１に示す炉壁の要部を示す正面図である。
【図３】本発明の他の実施の形態に係る流動床ボイラの炉壁の要部を示す縦断面図である。
【図４】図３に示す炉壁の要部を示す正面図である。
【図５】従来の流動床ボイラの概略図である。
【図６】従来の流動床ボイラの炉壁の要部を示す縦断面図である。
【符号の説明】
１は水冷壁、２は水管、３は耐火物、４はブロック体、５は保護皮膜。
【図１】
2004333042.tif 000003
【図２】
2004333042.tif 000004
【図３】
2004333042.tif 000005
【図４】
2004333042.tif 000006
【図５】
2004333042.tif 000007
【図６】
2004333042.tif 000008