(57)【要約】【課題】プローブ等のセンサを別途設けることなく、簡易な構成で炉壁の損耗量を知らせることができる流動床ボイラを始めとした流動床反応炉を提供する。【解決手段】流動床反応炉は、反応室２を画成する炉壁１を備え、反応室２内で固形物を流動させながら反応を行わせる流動床反応炉であって、炉壁１を構成する炉壁管４自体が、損耗量の情報を提供する損耗量情報提供手段４ｂを有することによって、プローブ等のセンサを別途設けることなく、簡易な構成で炉壁１の損耗量情報を提供することができる。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
反応室を画成する炉壁を備え、前記反応室内で固形物を流動させながら反応を行わせる流動床反応炉であって、
前記炉壁を構成する管自体が、損耗量の情報を提供する損耗量情報提供手段を有することを特徴とする流動床反応炉。
【請求項２】
前記損耗量情報提供手段は、前記管の損耗に基づく電気的変化を提供することを特徴とする請求項１に記載の流動床反応炉。
【請求項３】
前記電気的変化は、電気抵抗値の変化であることを特徴とする請求項２に記載の流動床反応炉。
【請求項４】
前記電気的変化は、前記管の損耗による前記電気抵抗値の変化であることを特徴とする請求項３に記載の流動床反応炉。
【請求項５】
前記電気的変化は、前記管に設けられた電気配線の断線による前記電気抵抗値の変化であることを特徴とする請求項３に記載の流動床反応炉。
【請求項６】
前記損耗量情報提供手段は、前記管の損耗に応じて検出成分を提供することを特徴とする請求項１に記載の流動床反応炉。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流動床反応炉に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、反応室内において、燃料及び空気を固形材と混合し流動床（流動層）を形成しながら燃焼させ、この燃焼反応により、炉壁管内を流れる水と熱交換する流動床ボイラが知られている。この流動床ボイラでは、固形材の激しい撹拌や熱による炉壁（炉壁管を含む）の摩耗減肉を把握するための摩耗診断装置を備えたものがある（例えば特許文献１）。このような摩耗診断装置は、炉壁を貫いて当該炉壁に着脱自在に装着され炉壁から内方に突出するプローブと、当該プローブの先端部の損耗度合いに基づいて炉壁の損耗を診断する摩耗診断手段と、を備えている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平２０１２−２１１８９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記のような摩耗診断装置においては、炉壁を貫通するプローブが別途必要であり、部品点数が増え、構成が複雑になると共に、炉壁に対する装着が必要等、問題点が多い。また、このようなプローブは損耗が激しく、交換頻度が多くなるおそれがある。
【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、プローブ等のセンサを別途設けることなく、簡易な構成で炉壁の損耗量を知らせることができる流動床ボイラを始めとした流動床反応炉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】
本発明による流動床反応炉は、反応室を画成する炉壁を備え、反応室内で固形物を流動させながら反応を行わせる流動床反応炉であって、炉壁を構成する管自体が、損耗量の情報を提供する損耗量情報提供手段を有することを特徴としている。
【０００７】
このような流動床反応炉によれば、管自体が損耗量情報提供手段を有するので、プローブ等のセンサを別途設けることなく、簡易な構成で炉壁の損耗量情報を提供することができる。
【０００８】
ここで、上記作用を好適に奏する損耗量情報提供手段の構成としては、具体的には、管の損耗に基づく電気的変化を提供する構成が挙げられる。
【０００９】
また、上記作用を好適に奏する損耗量情報提供手段の構成としては、具体的には、電気的変化は、電気抵抗値の変化である。
【００１０】
また、上記作用を好適に奏する損耗量情報提供手段の構成としては、具体的には、電気的変化は、管の損耗による電気抵抗値の変化である。
【００１１】
また、上記作用を好適に奏する損耗量情報提供手段の構成としては、具体的には、電気的変化は、管に設けられた電気配線の断線による電気抵抗値の変化である。
【００１２】
また、上記作用を好適に奏する損耗量情報提供手段の構成としては、具体的には、管の損耗に応じて検出成分を提供する構成が挙げられる。
【発明の効果】
【００１３】
このように本発明による流動床反応炉によれば、プローブ等のセンサを別途設けることなく、簡易な構成で炉壁の損耗量を知らせることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の第１実施形態に係る流動床反応炉を示す概略断面構成図である。
【図２】図１に示す流動床反応炉の要部を炉内側からみた図である。
【図３】図１のIII-III線で切断したときの炉壁管及びその周辺を示す断面図である。
【図４】図３に示す炉壁管が損耗した状態を示す図である。
【図５】第２実施形態に係る炉壁管及びその周辺を示す断面図である。
【図６】図５に示す炉壁管が損耗した状態を示す図である。
【図７】第３実施形態に係る炉壁管及びその周辺を示す断面図である。
【図８】図７に示す炉壁管が損耗した状態を示す図である。
【図９】第４実施形態に係る炉壁管及びその周辺を示す断面図である。
【図１０】図９に示す炉壁管が損耗した状態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、図面を参照しつつ本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、以下の説明において同一又は相当要素には同一符号を付し、重複する説明を省略する。
【００１６】
［第１実施形態］
図１〜図４を用いて、本発明の第１実施形態に係る流動床反応炉について説明する。図１は、本発明の第１実施形態に係る流動床反応炉を示す概略断面構成図、図２は、図１に示す流動床反応炉の要部を炉内側からみた図、図３は、図１のIII-III線で切断したときの炉壁管及びその周辺を示す断面図、図４は、図３に示す炉壁管が損耗した状態を示す図である。ここでは、流動床反応炉を循環流動床（ＣＦＢ；Circulating Fluidized Bed）ボイラとして説明する。
【００１７】
循環流動床ボイラ１００は、矩形筒の上下端を閉じた形状を呈し、図１に示すように、その下部は、下方に行くに従って幅方向（図１の左右方向）に狭まり矩形筒が小さくなる形状とされている。この循環流動床ボイラ１００は、上下端を閉じた矩形筒内が反応室２とされる。循環流動床ボイラ１００は、反応室２の底部に設けた複数の開口３から燃焼空気を導入すると共に反応室２の下部から燃料（又は反応対象物）を導入し、当該燃料をケイ砂等の流動材（固形物）と共に流動させながら反応室２で燃焼反応を行わせるものである。
【００１８】
循環流動床ボイラ１００の炉壁１は、具体的には、図２に示すように、炉壁１の周方向（図２の左右方向）に並設した炉壁管（管）４，４同士を平板状のフィン５（連結板）で連結して構成されている。この炉壁管４は、反応室２での燃焼反応による熱を、当該炉壁管４内に流れる水と熱交換する。すなわち、炉壁管４は水管である。炉壁管４及びフィン５からなる炉壁１は、上部炉壁部分Ａと、この上部炉壁部分Ａの下に位置する下部炉壁部分Ｂと、を有している。下部炉壁部分Ｂには、炉壁１の周方向に沿って耐火物６が内張りされ、炉壁１よりも反応室２内に張り出している。
【００１９】
なお、耐火物６は、ここでは、セラミック焼成物等の耐火ライニングとされている。また、水が流れる炉壁管４に代えて、水蒸気が流れる炉壁管を用いて熱交換を行うようにしてもよい。
【００２０】
炉壁管４について、より詳細に説明する。図３に示すように、炉壁管４は、本体部分４ａと、情報提供部分（損耗量情報提供手段）４ｂと、を有している。本体部分４ａは、例えば鉄製の円筒形状の伝熱管であり、管内が上記水の流路となっている。本体部分４ａの反応室２側に張り出した断面半円状の部分４ｃの外周面は、炉壁１の内面を形成し、反応室２の外側に張り出した断面半円状の部分４ｄの外周面は、炉壁１の外面を形成している。
【００２１】
情報提供部分４ｂは、例えば複数（この例では２本）の電気配線であって、本体部分４ａと電気的に接続される。具体的には、情報提供部分４ｂそれぞれの一端が、反応室２の外側に張り出された部分４ｄに埋め込まれて炉壁管４と一体的となっている。これにより、情報提供部分４ｂは本体部分４ａと電気的に接続され、本体部分４ａを介して情報提供部分４ｂ同士が通電可能な状態となる。したがって、情報提供部分４ｂそれぞれを測定器（図示省略）等に接続することにより、炉壁管４における電気抵抗値等を測定することができる。
【００２２】
循環流動床ボイラ１００にあっては、経時により、炉壁管４に損耗が発生する。具体的には、図４に示すように、反応室２側に張り出された部分４ｃが流動材等の固形物の衝突により損耗し、炉壁管４に減肉が発生する。減肉が発生した炉壁管４に通電すると、提供される電気抵抗値が減肉前と異なってくる。すなわち、炉壁管４からは、損耗に基づく電気的変化（電気抵抗値の変化）が提供される。そして、この変化を測定器等で測定することによって炉壁管４の損耗量を把握することができる。
【００２３】
以上説明したように、循環流動床ボイラ１００によれば、炉壁管４自体が情報提供部分４ｂを有するので、プローブ等のセンサを別途設けることなく、簡易な構成で炉壁管４の損耗量情報を提供することができる。
【００２４】
また、情報提供部分４ｂが、反応室２の外側に位置しているので、反応室２内に突出するプローブ等を配置する必要がなく、このプローブ等に当たって流動材が跳ね返り炉壁１の損耗が促進されるということが抑制される。
【００２５】
［第２実施形態］
次に、図５及び図６を用いて、本発明の第２実施形態について説明する。
【００２６】
図５は、第２実施形態に係る炉壁管４及びその周辺を示す断面図、図６は、図５に示す炉壁管４が損耗した状態を示す図である。
【００２７】
本実施形態が第１実施形態と違う点は、図５に示すように、電気配線である情報提供部分（損耗量情報提供手段）１４の主要部を反応室２側に張り出された部分４ｃに埋め込んだ点である。
【００２８】
具体的には、情報提供部分１４の主要部は、反応室２側に張り出された部分４ｃの内外周面に沿って略半円を描くように当該部分４ｃに埋め込まれ、その両端部それぞれは反応室２の外側に張り出された部分４ｄから外に引き出されるように構成されて炉壁管４と一体的となっている。そして、情報提供部分１４の引き出された両端部を測定器（図示省略）等に接続することにより、断線の有無による情報提供部分１４の電気抵抗値の変化を測定することができる。
【００２９】
そして、経時により、図６に示すように、反応室２側に張り出された部分４ｃが損耗し、炉壁管４の減肉が進行すると、本体部分４ａに埋め込まれた情報提供部分１４が断線する。これにより、情報提供部分１４からは、損耗に基づく電気的変化（電気抵抗値の変化）が提供される。そして、この変化を測定器等で測定することによって炉壁管４の損耗量を把握することができる。
【００３０】
以上説明したように、本実施形態においても、上記効果、すなわち、プローブ等のセンサを別途設けることなく、簡易な構成で炉壁管４の損耗量情報を提供するという効果を奏する。
【００３１】
［第３実施形態］
次に、図７及び図８を用いて、本発明の第３実施形態について説明する。
【００３２】
図７は、第３実施形態に係る炉壁管４及びその周辺を示す断面図、図８は、図７に示す炉壁管４が損耗した状態を示す図である。
【００３３】
本実施形態は、図７に示すように、情報提供部分（損耗量情報提供手段）２４が本体部分４ａと違う材質を有し、この情報提供部分２４が本体部分４ａに埋め込まれている点で第１及び第２実施形態とは異なる。
【００３４】
具体的には、情報提供部分２４は、本体部分４ａを構成する材料（例えば鉄）以外の材料により形成されており、本体部分４ａと同心の円筒形状であって、本体部分４ａに円環状に埋め込まれている。情報提供部分２４を構成する材料としては、反応室２内の飛灰等と区別できるものであればよい。
【００３５】
そして、経時により、図８に示すように、反応室２側に張り出された部分４ｃが損耗し、炉壁管４の減肉が進行すると、本体部分４ａに内蔵された情報提供部分２４が検出成分２４ａとなって反応室２内に飛散する。これにより、炉壁管４からは、損耗に応じて検出成分２４ａが提供される。そして、この検出成分２４ａを炉内又は炉より下流に設置した測定器等で測定することによって炉壁管４の損耗量を把握することができる。
【００３６】
以上説明したように、本実施形態においても、上記効果、すなわち、プローブ等のセンサを別途設けることなく、簡易な構成で炉壁管４の損耗量情報を提供するという効果を奏する。
【００３７】
［第４実施形態］
次に、図９及び図１０を用いて、本発明の第４実施形態について説明する。
【００３８】
図９は、第４実施形態に係る炉壁管４及びその周辺を示す断面図、図１０は、図９に示す炉壁管４が損耗した状態を示す図である。
【００３９】
本実施形態は、いずれか１つ又は複数の炉壁管４がダミー管として用いられる点で第１実施形態とは異なる。ダミー管として用いられる炉壁管４には、図９に示すように、塩化水素等のガスからなる情報提供部分（損耗量情報提供手段）３４が充填されている。
【００４０】
そして、経時により、図１０に示すように、反応室２側に張り出された部分４ｃが損耗し、炉壁管４の減肉が進行して管内が露出すると、炉壁管４内に充填された情報提供部分３４が検出成分となって反応室２内に飛散する。すなわち、炉壁管４からは、損耗に応じて検出成分が提供される。そして、この検出成分を炉内又は炉より下流に設置した測定器等で測定することによって炉壁管４の損耗量を把握することができる。
【００４１】
以上説明したように、本実施形態においても、上記効果、すなわち、プローブ等のセンサを別途設けることなく、簡易な構成で炉壁管４の損耗量情報を提供することができる。
【００４２】
以上、本発明をその実施形態に基づき具体的に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。
【００４３】
例えば、上記実施形態において、損耗量情報提供手段は、すべての炉壁管に設けられる必要はなく、適宜の本数に設けられていればよい。
【００４４】
また、上記実施形態においては、循環流動床ボイラ１００を矩形筒形状としているが、例えば、円筒形状等であってもよい。
【００４５】
また、上記実施形態においては、特に好適であるとして、循環流動床ボイラ１００に対する適用を述べているが、循環しない流動床ボイラに対しても適用でき、さらには、燃焼反応ではなく発熱を伴う化学反応を行う炉に対しても適用でき、要は、反応室で反応を行わせる流動床反応炉に対して適用できる。
【符号の説明】
【００４６】
１…炉壁、２…反応室、４…炉壁管（管）、４ｂ，１４，２４，３４…情報提供部分（損耗量情報提供手段）、２４ａ…検出成分、１００…循環流動床ボイラ（流動床反応炉）。
【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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【図９】
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【図１０】
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