(57)【要約】【課題】ボイラ内で発生する損耗を評価することができる評価装置及び評価方法を提供すること。【解決手段】試験炉５の内部に試験片Ｓを収容して、試験炉５の内部を実機と同様の温度に加熱し、当該試験炉５の内部に、実機において炉内で流動するのと同じ流動材を流動材供給手段３によって予熱して供給すると共に、溶融塩供給手段４によって蒸気状の溶融塩を生成して供給し、当該蒸気状の溶融塩を、試験片冷却手段５６によって冷却した試験片Ｓにより冷却して当該試験片Ｓに付着させる。従って、流動材が試験片Ｓに衝突して試験片Ｓに磨耗が発生すると共に、溶融塩が試験片Ｓに付着して試験片Ｓに腐食が発生し、その結果、ボイラ内で発生する磨耗及び腐食による損耗を評価することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
試験片を内部に収容し、当該内部を実機と同様の温度に加熱可能とする試験炉と、
実機において炉内で流動するのと同じ流動材を予熱し、当該流動材を前記試験炉の内部に供給する流動材供給手段と、
蒸気状の溶融塩を生成し、当該蒸気状の溶融塩を前記試験炉の内部に供給する溶融塩供給手段と、
前記蒸気状の溶融塩が前記試験片に付着する温度に前記試験片を冷却する試験片冷却手段と、
を備える損耗の評価装置。
【請求項２】
前記試験片を保持し、前記流動材が供給される方向に対する前記試験片の角度を調節する試験片保持手段を備える請求項１に記載の損耗の評価装置。
【請求項３】
前記流動材を供給する速度を変更する供給速度変更手段を備える請求項１又は２に記載の損耗の評価装置。
【請求項４】
試験片を試験炉の内部に収容して、当該試験炉の内部を実機と同様の温度に加熱し、
実機において炉内で流動するのと同じ流動材を予熱して、当該流動材を前記試験炉の内部に供給し、
蒸気状の溶融塩を生成して、当該蒸気状の溶融塩を前記試験炉の内部に供給し、
前記蒸気状の溶融塩が前記試験片に付着する温度に前記試験片を冷却する、
損耗の評価方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ボイラ内で発生する損耗を実験室的に模擬し、これによりボイラ内で発生する損耗を評価可能とする損耗の評価装置及び評価方法に関する発明である。
【背景技術】
【０００２】
従来、流動床炉等のボイラ内において、流動床を形成するためのけい砂等の固体粒子が、水又は蒸気を通すための伝熱管に衝突することで発生する伝熱管の磨耗を評価する評価方法として、以下の非特許文献１に記載の評価方法が知られている。この評価方法では、５５０℃のＮ２−１０％Ｏ２−１０００ｐｐｍＨＣｌガス中に、１％質量の塩類を含むけい砂を投入し、このけい砂中で炭素鋼及びＳＵＳ３４７Ｈから成る試験片を回転させることで、当該試験片に上記のような磨耗を発生させ、この磨耗の評価を行っている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００３】
【非特許文献１】「環境・エネルギー機器における高温腐食事例」、エバラ時報、Ｎｏ．２１９、Ｐ．３９−Ｐ．４４、２００８年４月
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、バイオマスや廃棄物等を焼却するボイラでは、上記のような磨耗に加え、廃棄物中のビニールに含まれるＣｌ、食品系バイオマスに含まれるＫやＮａ等のアルカリ系金属等が燃焼されることにより、ボイラ内にＫＣｌやＮａＣｌ等の溶融塩が生じ、この溶融塩が、水や蒸気が流れる伝熱管によって冷却され当該伝熱管に付着して腐食させるという問題がある。しかしながら、このような腐食は上記のような評価方法では発生させることができず、このような腐食及び上記のような磨耗から複合的に発生する損耗を評価することができる評価装置及び評価方法の確立が望まれている。
【０００５】
本発明は、このような課題を解決するために成されたものであり、ボイラ内で発生する損耗を評価することができる評価装置及び評価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】
【０００６】
本発明の損耗の評価装置は、試験片を内部に収容し、当該内部を実機と同様の温度に加熱可能とする試験炉と、実機において炉内で流動するのと同じ流動材を予熱し、当該流動材を試験炉の内部に供給する流動材供給手段と、蒸気状の溶融塩を生成し、当該蒸気状の溶融塩を試験炉の内部に供給する溶融塩供給手段と、蒸気状の溶融塩が試験片に付着する温度に試験片を冷却する試験片冷却手段とを備える。
【０００７】
また、本発明の損耗の評価方法は、試験片を試験炉の内部に収容して、当該試験炉の内部を実機と同様の温度に加熱し、実機において炉内で流動するのと同じ流動材を予熱して、当該流動材を試験炉の内部に供給し、蒸気状の溶融塩を生成して、当該蒸気状の溶融塩を試験炉の内部に供給し、蒸気状の溶融塩が試験片に付着する温度に試験片を冷却する。
【０００８】
このような損耗の評価装置及び評価方法では、試験片が収容され、実機と同様の温度に加熱された試験炉の内部に、予熱された流動材が供給されると共に、蒸気状の溶融塩が供給され、当該蒸気状の溶融塩が、冷却された試験片により冷却されて試験片に付着する。従って、流動材が試験片に衝突して試験片に磨耗が発生すると共に、溶融塩が試験片に付着して試験片に腐食が発生し、その結果、ボイラ内で発生する磨耗及び腐食による損耗を評価することができる。
【０００９】
ここで、試験片を保持し、流動材が供給される方向に対する試験片の角度を調節する試験片保持手段を備えることが好ましい。こうすると、多くの損耗のパターンを再現し評価することができる。
【００１０】
また、流動材を供給する速度を変更する供給速度変更手段を備えることが好ましい。こうすると、更に多くの損耗のパターンを再現し評価することができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、ボイラ内で発生する損耗を評価することができる評価装置及び評価方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施形態に係る損耗の評価方法を実施するための評価装置を示す概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図面を参照しつつ本発明の損耗の評価装置及び評価方法の好適な実施形態について詳細に説明する。
【００１４】
図１は、本発明の実施形態に係る損耗の評価方法を実施するための評価装置を示す概略構成図である。
【００１５】
評価装置１は、ボイラ内で発生する損耗を実験室的に模擬するためのものであり、実機における炉内の環境を実験室的に模擬するための試験炉５を備えると共に、この試験炉５に対して、ガス供給手段（供給速度変更手段）２、流動材供給手段３及び溶融塩供給手段４を備えている。
【００１６】
ガス供給手段２は、流動材供給手段３及び溶融塩供給手段４にガスを供給するためのものであり、ガスの供給圧力が変更可能となっている。
【００１７】
流動材供給手段３は、流動材を予熱して試験炉５の内部に供給するためのものであり、ホッパ３１、流動材予熱炉３２、第１温度制御部３３及び噴射ノズル３４を有している。ここで、流動材としては、けい砂等の実機において炉内で流動するのと同じものが用いられている。
【００１８】
ホッパ３１は、上記流動材を貯留するためのものである。
【００１９】
流動材予熱炉３２は、ホッパ３１から供給された流動材を予熱するための筒状の炉であり、その内部が予熱室３５となっている。この予熱室３５では、ホッパ３１及びガス供給手段２からそれぞれ流動材及びガスが供給され、予熱した流動材を排出する。
【００２０】
第１温度制御部３３は、流動材予熱炉３２に設けられた図示しないヒータ等の加熱手段を制御することで、予熱室３５内を加熱し、ホッパ３１から供給された流動材を所望の温度に予熱することが可能となっている。流動材の予熱温度は、ここでは、８００〜９００℃程度とされ、実機における炉内と同様の温度とされている。
【００２１】
噴射ノズル３４は、ガス供給手段２により供給された高圧のガスによって、流動材予熱炉３２で予熱した流動材を試験炉５の内部に噴射して供給するためのものであり、試験炉５の上部に貫通して取り付けられている。流動材を供給する際、ガス供給手段２から供給するガスの供給圧力を変更することで、流動材を試験炉５の内部に供給する速度を変更することが可能となっている。
【００２２】
溶融塩供給手段４は、蒸気状の溶融塩を生成して試験炉５の内部に供給するためのものであり、溶融塩生成炉４１、坩堝４２、ヒータ４３、第２温度制御部４４及び弁４５を有している。
【００２３】
溶融塩生成炉４１は、蒸気状の溶融塩を生成するための炉であり、その内部が生成室４６となっている。この溶融塩生成炉４１では、ガス供給手段２からガスが供給され、生成した蒸気状の溶融塩を排出する。
【００２４】
坩堝４２は、固体状の塩を装入するための深皿状の容器であり、生成室４６内に設けられている。この坩堝４２に装入する塩は、ＮａＣｌやＫＣｌ等である。
【００２５】
ヒータ４３は、生成室４６内を所望の温度に加熱するためのものであり、溶融塩生成炉４１の上部に貫通して設けられている。また、このヒータ４３には、第２温度制御部４４が接続されており、この第２温度制御部４４によってヒータ４３を制御することで、生成室４６内を所望の温度に加熱し、坩堝４２に装入された塩を溶融させることが可能となっている。加熱温度は、坩堝４２に装入される塩の融点以上である必要があり、ここでは、８００〜９００℃程度とされ、実機における炉内と同様の温度とされている。
【００２６】
弁４５は、生成室出口４８と試験炉５との間に設けられており、この弁４５を開栓することで、溶融塩生成炉４１と試験炉５とを連通することが可能となっている。そして、ガス供給手段２により供給された高圧のガスによって、生成室４６内で生成された蒸気状の溶融塩を試験炉５の内部に供給することが可能となっている。
【００２７】
試験炉５は、その内部が試験室５１とされ、ヒータ５２、第３温度制御部５３、試験片保持手段５４、流動材回収ドレン５５、試験片冷却手段５６を有している。
【００２８】
ヒータ５２は、試験室５１内を所望の温度に加熱するためのものであり、試験炉５の上部に貫通して設けられている。また、このヒータ５２には、第３温度制御部５３が接続されており、この第３温度制御手段５３によってヒータ５２を制御することで、試験室５１内を所望の温度に加熱可能となっている。加熱温度は、実機における炉内の温度と同様であり、８００〜９００℃程度とされている。
【００２９】
試験片保持手段５４は、試験室５１内において試験片Ｓを保持するためのものであり、噴射ノズル３４と対向する位置に設けられている。この試験片保持手段５４は、流動材が噴射ノズル３４から噴射される方向に対して試験片Ｓの角度を調節することが可能となっている。
【００３０】
流動材回収ドレン５５は、噴射ノズル３４から試験室５１内に噴射された流動材を回収するためのものであり、試験室５１の下部に設けられた排出口６０の下方に連設されている。
【００３１】
試験片冷却手段５６は、溶融塩供給手段４から供給された蒸気状の溶融塩が試験片Ｓに付着する温度に試験片Ｓを冷却するためのものであり、冷却管５７、冷却制御部５８及び温度計５９を有している。
【００３２】
冷却管５７は、試験片保持手段５４に冷却空気を送り、試験片Ｓを冷却するためのものであり、試験炉５の下部を貫通して試験片保持手段５４の内部に配管されている。この冷却管５７に冷却空気を送る図示しないポンプには、冷却制御部５８が接続されており、この冷却制御部５８によって冷却管５７に送る冷却空気の量が調整可能となっている。また、試験片保持手段５４には、試験片Ｓの温度を計測可能な温度計５９が設けられており、この温度計５９に冷却制御部５８が接続されている。そして、温度計５９で計測された試験片Ｓの温度に基づいて、冷却制御部５８によって、冷却管５７を流れる冷却空気の量を調整し、試験片Ｓを所望の温度に冷却することが可能となっている。試験片の冷却温度は、ここでは、３００〜４００℃程度とされている。
【００３３】
このような評価装置１では、試験片Ｓが収容され、実機と同様の温度に加熱された試験炉５の内部である試験室５１内に、予熱された流動材が流動材供給手段３により供給されると共に、蒸気状の溶融塩が溶融塩供給手段４から供給され、当該蒸気状の溶融塩が、試験片冷却手段５６によって冷却された試験片Ｓによって冷却されて試験片Ｓに付着する。従って、流動材が噴射ノズル３４から噴射され試験片Ｓに衝突して試験片Ｓに磨耗が発生すると共に、溶融塩が試験片Ｓに付着して試験片に腐食が発生し、その結果、実機であるボイラ内で発生する磨耗及び腐食による損耗を評価することができる。
【００３４】
また、試験片Ｓを保持し、流動材が噴射ノズル３４から供給される方向に対する試験片Ｓの角度を調節する試験片保持手段５４を備えているため、当該角度を変更することで、多くの損耗のパターンを再現し評価することができる。
【００３５】
また、流動材を供給する速度を変更するガス供給手段２を備えているため、当該速度を変更することで、更に多くの損耗のパターンを再現し評価することができる。
【００３６】
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。例えば、上記実施形態では、流動材としてけい砂を用いているが、これに代えて、焼却灰を用いても良い。また、上記実施形態では、冷却管５６は冷却媒体として冷却空気を用いているが、これに代えて、水等の冷却流体を用いても良い。
【符号の説明】
【００３７】
１…評価装置、２…ガス供給手段（供給速度変更手段）、３…流動材供給手段、４…溶融塩供給手段、５…試験炉、５４…試験片保持手段、５６…試験片冷却手段。
【図１】
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