(57)【要約】【課題】ボイラ内の伝熱管の配置が複雑であって伝熱管に他の部材が取り付けられている場合であっても設置することができる伝熱管の保護構造を提供する。【解決手段】ボイラ内に設置された伝熱管に付着した灰を蒸気又は空気の噴射により除去するためのスーツブロアを有し、前記伝熱管とスーツブロア間にプロテクタを介在させてスーツブロアから噴射される蒸気又は空気が前記伝熱管に直接噴射されることを防止するように構成したボイラにおける伝熱管の保護構造において、前記プロテクタは、前記伝熱管と対面する側を平面状に形成され、且つ伝熱管とプロテクタの間隙が伝熱管径よりも小さくなるように構成する。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ボイラ内に設置された伝熱管に付着した灰を蒸気又は空気の噴射により除去するためのスーツブロアを有し、前記伝熱管とスーツブロア間にプロテクタを介在させてスーツブロアから噴射される蒸気又は空気が前記伝熱管に直接噴射されることを防止するように構成したボイラにおける伝熱管の保護構造において、
前記プロテクタは、前記伝熱管と対面する側を平面状に形成され、且つ伝熱管とプロテクタの間隙が伝熱管径よりも小さくなるように構成したことを特徴とするボイラにおける伝熱管の保護構造。
【請求項２】
前記プロテクタの前記スーツブロアと対面する側を、曲面状に形成したことを特徴とする請求項１記載のボイラにおける伝熱管の保護構造。
【請求項３】
前記プロテクタは、スーツブロアからの蒸気又は空気の流れ方向に沿って複数の部材で構成され、
伝熱管側に位置する一の部材は、前記伝熱管と対面する側を平面状に形成され、且つ伝熱管とプロテクタの間隙が伝熱管径より小さくなるように構成され
スーツブロア側に位置する他の部材は、スーツブロアと対面する側が曲面状に形成されたことを特徴とする請求項１又は２記載のボイラにおける伝熱管の保護構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ボイラにおける伝熱管の保護構造に関するものであり、特に伝熱管に付着した焼却灰を蒸気又は空気の噴射により除去するためのスーツブロアを有するボイラにおける伝熱管の保護構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
流動床ボイラ等のボイラの内部に配設される蒸発器管や過熱器管等の伝熱管の表面には、被焼却物の焼却によって発生する焼却灰が付着して堆積する。該堆積した焼却灰は、伝熱管の熱伝導率を低下させてしまうため、前記伝熱管に付着した焼却灰に対してスーツブロアから蒸気又は空気を噴射することで付着した焼却灰を取り除き、伝熱管の熱伝導率を維持することが行われている。
【０００３】
一方、前記スーツブロアから蒸気又は空気が前記伝熱管の表面に噴射されると、伝熱管の表面にエロージョンが発生したり、前記蒸気又は空気が灰分を巻き込んだ高速気流によって激しいエロージョン／コロージョン（腐食磨耗）が伝熱管に生じる。
【０００４】
そこで前記エロージョンやエロージョン／コロージョンを防止するために、伝熱管とスーツブロア間にはプロテクタが設けられており、例えば特許文献１には伝熱管に付着した焼却灰を蒸気の噴射により除去するためのスーツブロアを有する焼却ボイラにおいて、前記伝熱管表面の蒸気の被噴射部位に所定の厚みを有する高熱伝導性モルタルを介して中空円筒を半割にした形状の伝熱管用プロテクタが設けられたボイラにおける伝熱管構造が開示されている。また特許文献２には中空円筒を半割状にした型に耐食・耐摩耗性に優れたセラミックスを溶射し前記型とセラミックスの境界の間に複合層を形成させたプロテクタが開示されている。
【０００５】
【特許文献１】特開平７−２３９１０４号公報
【特許文献２】特開２００１−２６２３１２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に開示された技術は、中空円筒を半割にした形状の伝熱管用プロテクタを高熱伝導性モルタルを介して伝熱管に被せるため、伝熱管に他の部品（例えば他の伝熱管）に固定するための付着金物等が取り付けられている場合などには、前記付着金物が障害となり伝熱管用プロテクタを取り付けられない箇所が生じるという問題がある。ボイラ内の伝熱管の配置は複雑である場合が多く、プロテクタを取り付けられない箇所が多く生じ問題となっている。
また特許文献２に開示された技術も、特許文献１に開示された技術と同様に中空円筒を半割にした形状のプロテクタを伝熱管に被せるため、特許文献１に開示された技術と同じくプロテクタを取り付けられない箇所が生じるという問題がある。
【０００７】
従って、本発明はかかる従来技術の問題に鑑み、ボイラ内の伝熱管の配置が複雑であって伝熱管に他の部材が取り付けられている場合であっても設置することができる伝熱管の保護構造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】
【０００８】
上記課題を解決するため本発明においては、
ボイラ内に設置された伝熱管に付着した灰を蒸気又は空気の噴射により除去するためのスーツブロアを有し、前記伝熱管とスーツブロア間にプロテクタを介在させてスーツブロアから噴射される蒸気又は空気が前記伝熱管に直接噴射されることを防止するように構成したボイラにおける伝熱管の保護構造において、前記プロテクタは、前記伝熱管と対面する側を平面状に形成され、且つ伝熱管とプロテクタの間隙が伝熱管径よりも小さくなるように構成したことを特徴とする。
【０００９】
伝熱管とプロテクタの間に間隙を有するため、伝熱管の配置が複雑で伝熱管に付着金物等が取り付けられていても、該付着金物が前記伝熱管とスーツブロアの間にプロテクタを介在させるための障害にならない。
【００１０】
また、前記プロテクタの伝熱管と対面する側が平面状に形成され伝熱管とプロテクタの間隙が伝熱管径よりも小さくなるように構成しているため、前記スーツブロアから噴射された空気又は蒸気及びそれに巻き込まれたボイラ中の灰が、前記プロテクタに衝突し空気又は蒸気の流れ方向の左右側に流れを変えた後に、プロテクタの空気又は蒸気流れ方向左右側から回りこんで伝熱管に衝突することを防止することができる。
従ってボイラ内の伝熱管の配置が複雑で、伝熱管に付着金物等が取り付けられている場合であっても、スーツブロアから噴射された空気又は蒸気が直接伝熱管に噴射されることを防止することができる。
【００１１】
また、前記プロテクタと伝熱管の間隙が存在すること、即ちプロテクタと伝熱管が非接触であることにより、プロテクタ又は伝熱管が振動しても他方にその振動が伝わることはない。また、プロテクタの伝熱管と対面する側の表面に灰等が付着していた場合においても、プロテクタの両側を流れる蒸気又は空気によるエジェクター効果によって前記プロテクタの伝熱管と対面する側の表面に付着した灰を除去することができる。
【００１２】
さらに、前記プロテクタの前記スーツブロアと対面する側を、曲面状に形成したことを特徴とする。
これにより、前記蒸気又は空気の衝突によるプロテクタの損傷を小さくし、プロテクタを長寿命化することができる。
【００１３】
さらに、前記プロテクタは、スーツブロアからの蒸気又は空気の流れ方向に沿って複数の部材で構成され、伝熱管側に位置する一の部材は、前記伝熱管と対面する側を平面状に形成され、且つ伝熱管とプロテクタの間隙が伝熱管径より小さくなるように構成されスーツブロア側に位置する他の部材は、スーツブロアと対面する側が曲面状に形成されたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
以上記載のごとく本発明によれば、ボイラ内の伝熱管の配置が複雑であって伝熱管に他の部材が取り付けられている場合であっても設置することができる伝熱管の保護構造を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
まず図７、図８を用いて、本発明の基本的な構成となる中間技術について説明する。
中間技術の基本的な構成としてまず保護すべき伝熱管のスーツブロワ側にプロテクタとしてダミー配管を配置することが考えられる。図７に中間技術における伝熱管周囲の上面図、図８に中間技術における伝熱管周囲の下面図を示す。図７、図８において、０１は保護用ダミー配管、０２は保護すべき伝熱管、０３は周辺部材であり伝熱管０２と垂直方向に配置された別の伝熱管である。前記伝熱管０２と別の伝熱管０３は付着金物０８を介して固定されており、前記伝熱管０２と保護用ダミー管０１は上部はスペーサ０４を介して固定され、下部はＵ字状の枠部材０５と棒状の部材０６をボルト０７を用いて止めることで固定されており、熱膨張等による管の伸縮を吸収できるようにしている。
【００１６】
このような中間技術を用いてスーツブロアから噴射される蒸気に巻き込まれる約４０ミクロンの粒子径を有する灰の流れを流体解析によりシミュレートした結果を図９に示す。
図９に示したように蒸気に巻き込まれた灰は、保護用ダミー配管０１に衝突した後に蒸気流れ方向左右側に流れ方向を変えるが、保護用ダミー配管０１の周りを回りこんで伝熱管０２に当たってしまう灰も多量に発生し、伝熱管０２を充分に保護することができない。
そこで以下で説明するように、前記プロテクタの伝熱管と対面する側を平面状に形成することで伝熱管を充分に保護することを可能とした。
【００１７】
以下、図面を参照して本発明の好適な実施例を例示的に詳しく説明する。但しこの実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例に過ぎない。
【実施例１】
【００１８】
実施例１においては伝熱管に付着した焼却灰を蒸気の噴射により除去するためのスーツブロアを有するボイラ内の伝熱管の保護構造について説明する。
【００１９】
図１は、実施例１に係る伝熱管の保護構造を示す主要部側面図であり、図２は実施例１における伝熱管周囲の上面図である。
図１、図２において、１Ａは板状の保護用プロテクタ、２は保護すべき伝熱管、３は周辺部材であり伝熱管２と垂直方向に配置された別の伝熱管である。前記伝熱管２と別の伝熱管３は付着金物８を介して固定されており、前記伝熱管２と保護用プロテクタ１Ａは上部はスペーサ４を介して固定され、下部は図８に示した中間技術と同様にＵ字状の枠部材５を用いて固定されており、熱膨張等による伝熱管２又は保護用プロテクタ１Ａの伸縮を吸収できるようにしている。
なお、図２の上面図においてはスペーサ４及びＵ字状の枠部材５の記載を省略している。
【００２０】
前記保護用プロテクタ１Ａは前記保護すべき伝熱管２のスーツブロアからの蒸気の噴射側に設けられ、板状の形状であり、その平面部が前記伝熱管２と対向する位置となるように配置されている。また、伝熱管２とプロテクタ１Ａの間隙が伝熱管径よりも小さくなるような位置にプロテクタ１Ａは配置されている。
【００２１】
このような図２に示した伝熱管２及び保護用プロテクタ１Ａにスーツブロアから蒸気を噴射し、その際に前記蒸気に巻き込まれる約４０ミクロンの粒子径を有する灰の流れを流体解析によりシミュレートした結果を図３に示す。
図３に示したようにスーツブロアから噴射される蒸気に巻き込まれる灰は、蒸気とともに保護用プロテクタ１Ａに向かう。保護用プロテクタ１に衝突した灰は、保護用プロテクタ１Ａの蒸気流れ左右方向に流れ方向を変えて伝熱管２にはほとんど衝突しない。また保護用プロテクタを板状とし、その平面部を伝熱管２と対向するように配置したため、図７、図８で示した中間技術のように灰がプロテクタを回り込んで伝熱管２に衝突する量が大幅に削減されている。
このようにして、保護用プロテクタによってスーツブロアから噴射される蒸気に巻き込まれる灰の伝熱管２への衝突を防止することにより、灰分を巻き込んだ高速気流によって激しいエロージョン／コロージョンが伝熱管に生じることを防止し、またスーツブロアから噴射される蒸気によって伝熱管２の表面にエロージョンが発生することを防止することができる。
【００２２】
さらに、図３においては保護用プロテクタ１Ａの伝熱管２と対向する平面部に付着している灰の流れも同時にシミュレートしている。前記保護用プロテクタ１Ａの伝熱管２と対向する平面部に付着した灰は、保護用プロテクタ１Ａによって伝熱管２に当たらない流れとなったスーツブロアからの灰の流れに誘引されて、伝熱管２にほとんど衝突することなく保護用プロテクタ１Ａから取り除かれる。
【実施例２】
【００２３】
実施例２においては実施例１と同様に伝熱管に付着した焼却灰を蒸気の噴射により除去するためのスーツブロアを有するボイラ内の伝熱管の保護構造について説明する。
【００２４】
図４は実施例２における伝熱管周囲の上面図である。側面図については実施例１で示した図１と略同じであるので、図１における保護用プロテクタ１Ａを後述する断面半円状の保護用プロテクタ１に置き換えて代用する。
図４において、１は保護用プロテクタ、２は保護すべき伝熱管、３は周辺部材であり伝熱管２と垂直方向に配置された別の伝熱管である。前記伝熱管２と別の伝熱管３は付着金物８を介して固定されており、前記伝熱管２と保護用プロテクタ１は上部はスペーサ４を介して固定され、下部は図８に示した中間技術と同様にＵ字状の枠部材５を用いて固定されており、熱膨張等による伝熱管２又は保護用プロテクタ１の伸縮を吸収できるようにしている。
なお、図４の上面図においてはスペーサ４及びＵ字状の枠部材５の記載を省略している。
即ち、実施例２は実施例１における板状の保護用プロテクタ１Ａを、後述する断面半円状の保護用プロテクタ１に置き換えている。
【００２５】
前記保護用プロテクタ１は前記保護すべき伝熱管２のスーツブロアからの蒸気の噴射側に設けられており、その断面は管を半割にしその分割部分に板状部材１ａを装着した所謂断面半円状の形状であり、前記板状部材１ａ即ち半円状の平面部が前記伝熱管２と対向する位置となるように配置されている。また、伝熱管２とプロテクタ１の間隙が伝熱管径よりも小さくなるような位置にプロテクタ１は配置されている。
【００２６】
このような図４に示した伝熱管２及び保護用プロテクタ１にスーツブロアから蒸気を噴射し、その際に前記蒸気に巻き込まれる約４０ミクロンの粒子径を有する灰の流れを流体解析によりシミュレートした結果を図５に示す。
図５に示したようにスーツブロアから噴射される蒸気に巻き込まれる灰は、蒸気とともに保護用プロテクタ１に向かう。保護用プロテクタ１に衝突した灰は、保護用プロテクタ１の蒸気流れ左右方向にはじかれて伝熱管２にはほとんど衝突しない。また保護用プロテクタを断面半円状とし、その平面部を伝熱管２と対向するように配置したため、図７、図８で示した中間技術のように灰がプロテクタを回り込んで伝熱管２に衝突する量が大幅に削減されている。
このようにして、保護用プロテクタによってスーツブロアから噴射される蒸気に巻き込まれる灰の伝熱管２への衝突を防止することにより、灰分を巻き込んだ高速気流によって激しいエロージョン／コロージョンが伝熱管に生じることを防止し、またスーツブロアから噴射される蒸気によって伝熱管２の表面にエロージョンが発生することを防止することができる。
【００２７】
さらに、図５においては保護用プロテクタ１の伝熱管２と対向する平面部（板状部材１ａ）に付着している灰の流れも同時にシミュレートしている。前記板状部材１ａに付着した灰は、保護用プロテクタ１によって伝熱管２に当たらない流れとなったスーツブロアからの灰の流れに誘引されて、伝熱管２にほとんど衝突することなく保護用プロテクタ１から取り除かれる。
【００２８】
さらに、スーツブロアからの蒸気の衝突面が曲面状であるため、スーツブロアからの蒸気の衝突面が平面状である実施例１の場合と比較するとプロテクタの損傷を小さく、プロテクタを長寿命化が可能である。
【実施例３】
【００２９】
実施例３においても実施例１、実施例２と同様に伝熱管に付着した焼却灰を蒸気の噴射により除去するためのスーツブロアを有するボイラ内の伝熱管の保護構造について説明する。
【００３０】
実施例３においては、実施例１及び実施例２と保護用プロテクタの形状を変更しており、その他の構成は実施例１及び実施例２と同じである。
実施例３における保護用プロテクタは、断面円弧状のプロテクタ１Ｂと板状のプロテクタ１Ｃの２つのプロテクタから構成されており、該２つのプロテクタ１Ｂ、１Ｃを保護すべき伝熱管２のスーツブロアからの蒸気の噴射側に設け、板状のプロテクタ１Ｃの平面部が前記伝熱管２と対向する位置となるように配置している。
【００３１】
このような伝熱管２及び保護用プロテクタ１Ｂ、１Ｃにスーツブロアから蒸気を噴射し、その際に前記蒸気に巻き込まれる約４０ミクロンの粒子径を有する灰の流れを流体解析によりシミュレートした結果を図６に示す。
図６に示したようにスーツブロアから噴射される蒸気に巻き込まれる灰は、蒸気とともに円弧状のプロテクタ１Ｂに向かう。プロテクタ１Ｂに衝突した灰は、プロテクタ１Ｂの蒸気流れ左右方向にはじかれて伝熱管２にはほとんど衝突しない。また保護用プロテクタを円弧状のプロテクタ１Ｂと板状のプロテクタ１Ｃから構成し、板状のプロテクタ１Ｃの平面部を伝熱管２と対向するように配置したため、図７、図８で示した中間技術のように灰がプロテクタを回り込んで伝熱管２に衝突する量が大幅に削減されている。
このようにして、保護用プロテクタによってスーツブロアから噴射される蒸気に巻き込まれる灰の伝熱管２への衝突を防止することにより、灰分を巻き込んだ高速気流によって激しいエロージョン／コロージョンが伝熱管に生じることを防止し、またスーツブロアから噴射される蒸気によって伝熱管２の表面にエロージョンが発生することを防止することができる。
【００３２】
さらに、図６においてはプロテクタ１Ｃの伝熱管２と対向する平面部、及びプロテクタ１Ｂのプロテクタ１Ｃに対向する曲面部に付着している灰の流れも同時にシミュレートしている。前記保護用プロテクタ１Ｃの伝熱管２と対向する平面部に付着した灰は、保護用プロテクタ１Ａによって伝熱管２に当たらない流れとなったスーツブロアからの灰の流れに誘引されて、伝熱管２にほとんど衝突することなくプロテクタ１Ｃから取り除かれる。また前記プロテクタ１Ｂの曲面部に付着した灰は、前記スーツブロアからの灰の流れに誘引されて直接またはプロテクタ１Ｃに衝突してから、前記スーツブロアからの灰の流れと合流して伝熱管２にほとんど衝突することなくプロテクタ１Ｂから取り除かれる。
【産業上の利用可能性】
【００３３】
ボイラ内の伝熱管の配置が複雑であって伝熱管に他の部材が取り付けられている場合であっても設置することができる伝熱管の保護構造として利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】実施例１に係る伝熱管の保護構造を示す主要部側面図である。
【図２】実施例１における伝熱管周囲の上面図である。
【図３】実施例１における灰の流れを流体解析によりシミュレートした結果を示す図である。
【図４】実施例２における伝熱管周囲の上面図である。
【図５】実施例２における灰の流れを流体解析によりシミュレートした結果を示す図である。
【図６】実施例３における灰の流れを流体解析によりシミュレートした結果を示す図である。
【図７】中間技術における伝熱管周囲の上面図である。
【図８】中間技術における伝熱管周囲の下面図である。
【図９】中間技術における灰の流れを流体解析によりシミュレートした結果を示す図である。
【符号の説明】
【００３５】
１、１Ａ    プロテクタ
１Ｂ    断面円弧状のプロテクタ
１Ｃ    板状のプロテクタ
２    伝熱管
３    他の伝熱管
４    スペーサ
５    枠部材
８    付着金物
【図１】
2009198116.tif 000003
【図２】
2009198116.tif 000004
【図３】
2009198116.tif 000005
【図４】
2009198116.tif 000006
【図５】
2009198116.tif 000007
【図６】
2009198116.tif 000008
【図７】
2009198116.tif 000009
【図８】
2009198116.tif 000010
【図９】
2009198116.tif 000011