(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
水平断面形状が異形の炉底から粒子を落下・排出させるホッパーであって、
漏斗状の外側ホッパーと、その下部に設けられた集合部とからなり、外側ホッパーと集合部の連結部は水平板で仕切られており、
集合部の上部は互いに垂直板で仕切られかつ下部で連通する複数の独立室からなり、各独立室に位置する前記水平板にはそれぞれ貫通穴が設けられ、
外側ホッパー内には、上端が上方に延び、下端部が前記水平板に固定されて複数の独立室にそれぞれ連通する複数の導管が設けられ、
各導管の上部は異形炉底の水平断面にほぼ平面的に均等配置され、各導管は粒子の安息角よりも大きい同一の勾配部を有し、
集合部に近い炉底部分に延びる導管は、相対的に細くかつ勾配部の上下が垂直に構成され、集合部から遠い炉底部分に延びる導管は、相対的に太くかつ勾配部のみで構成されかつ上下端は水平に切断されて楕円形の開口を有している、ことを特徴とする異形炉底用ホッパー。
【請求項２】
前記外側ホッパーと集合部を仕切る水平板に設けられ、外側ホッパーと複数の導管の隙間部と集合部内を連通する粒子排出管と、該粒子排出管の下端を開閉可能に閉じる閉鎖板とを備え、閉鎖板の開放により、外側ホッパーと複数の導管の隙間部に詰まった粒子を集合部内に排出できるようになっている、ことを特徴とする請求項１に記載の異形炉底用ホッパー。
【請求項３】
前記集合部内をメンテナンスするための開閉可能なマンホールを備える、ことを特徴とする請求項１に記載の異形炉底用ホッパー。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は異形底面から粒子を落下・排出させる異形炉底用ホッパーに係わり、更に詳しくは、六角形加圧流動層ボイラ用のホッパーに関する。
【０００２】
【従来の技術】
加圧下で石炭を流動燃焼させる加圧流動層ボイラ（Pressurised Fluidized Bed Combuster)は、ガスタービンと組み合わせたコンバインドサイクルにより４０％以上の熱効率を有し、炉内脱硫率が高く、ＮＯx の発生量が少ない、等の特徴を有することから、従来の微粉焚ボイラに代わる新型ボイラとして現在開発が進められている。
【０００３】
更に、近年、かかる加圧流動層ボイラの大容量化が要望されており、ボイラ本体の水平断面を六角形に構成した六角形加圧流動層ボイラが提案されている（例えば、特開平６−３３７１０２号、特開平６−１９３８０３号、特開平７−３５３０５号、特開平７−１３９７２２号、特開平７−２９３８０１号、特開平８−３２７０１６号、特開平９−１４６０５号、等）。
【０００４】
図５は、かかる六角形加圧流動層ボイラの全体構成図である。この図において、加圧流動層ボイラは、ボイラ本体１、サイクロン２、ベッド材貯蔵容器３、等が圧力容器４内に格納された構成のものであり、外部から供給さた石炭をボイラ本体１内で燃焼させ、その排ガスが排ガスマニホールド５を介してサイクロン２に送られ、サイクロン２で灰が除去された排ガスは外部のガスタービン（図示せず）に供給され仕事をするようになっている。
【０００５】
図６は、図５のボイラ本体１とその炉底部６を示す斜視図である。なおこの図では、明瞭化のためボイラ本体１と炉底部６を分離して示している。図に示すように、ボイラ本体１は、３つの菱形柱１ａ、１ｂ、１ｃが隣接した構成であり、内部には仕切りがなく、六角柱の各面は水管壁からなり、六角柱の各隅部はヘッダで構成されている。ボイラ本体１の炉底部６は、六角形と三叉で構成された蒸気ヘッダ７と、灰シュート８とからなり、蒸気ヘッダ７の下面から灰シュート８を介して灰を含んだベッド材（粒子）を取り出すようになっている。また、灰シュート８の内部には、ベッド材を冷却する熱交換器（図示せず）が設置されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来の灰シュート８の下部には、ベッド材（粒子）を落下・排出させる炉底用ホッパー９が設けられる。しかし、この異形炉底用ホッパー９は、図６に示す異形底面（細長い平行四辺形）から粒子を落下・排出させるため、断面の位置により粒子の落下速度が異なり、下方を単に細くした通常の漏斗状ホッパーでは、内容物を均等に落下させることができない問題点があった。
【０００７】
そのため、例えば平行四辺形の鋭角コーナ部に位置する粒子は、中央に位置するホッパー出口から最も遠くに位置するため、他の部分の粒子が無くならない限りほとんど下降せず、従ってその上部に熱交換器があっても鋭角コーナ部は熱交換器が機能しない問題点があった。そのため、従来の灰シュートでは、その内部の熱交換器を、粒子の流れの良い箇所に上下方向に複数配置していたが、そのため、灰シュートの高さが増加し、六角形加圧流動層ボイラの容器高さが増加する問題点があった。
【０００８】
言い換えれば、上述した六角形加圧流動層ボイラの場合のように、ホッパーの水平断面積が大きく、かつ断面形状が細長い平行四辺形のように異形の場合、排出口から水平距離の大きい部位の内容物は排出口から出る速度が遅く、上部に伝熱器（冷却・加熱など）がある場合、その加熱（冷却）が均等にならず、落下速度の遅い部位の伝熱管群が意味を失うことになる問題があった。
【０００９】
本発明は、上述した問題点を解決するために創案されたものである。すなわち、本発明の目的は、水平断面積が大きく、かつ断面形状が細長い平行四辺形のように異形の場合でも、その断面全体から粒子をほぼ均等に落下・排出させることができる異形炉底用ホッパーを提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、水平断面形状が異形の炉底から粒子を落下・排出させるホッパーであって、漏斗状の外側ホッパーと、その下部に設けられた集合部とからなり、外側ホッパーと集合部の連結部は水平板で仕切られており、集合部の上部は互いに垂直板で仕切られかつ下部で連通する複数の独立室からなり、各独立室に位置する前記水平板にはそれぞれ貫通穴が設けられ、外側ホッパー内には、上端が上方に延び、下端部が前記水平板に固定されて複数の独立室にそれぞれ連通する複数の導管が設けられ、各導管の上部は異形炉底の水平断面にほぼ平面的に均等配置され、各導管は粒子の安息角よりも大きい同一の勾配部を有し、集合部に近い炉底部分に延びる導管は、相対的に細くかつ勾配部の上下が垂直に構成され、集合部から遠い炉底部分に延びる導管は、相対的に太くかつ勾配部のみで構成されかつ上下端は水平に切断されて楕円形の開口を有している、ことを特徴とする異形炉底用ホッパーが提供される。
【００１１】
この構成によれば、複数の導管の下端部が外側ホッパーと集合部を仕切る水平板に固定されて複数の独立室にそれぞれ連通しており、更に各導管の上部は異形炉底の水平断面にほぼ平面的に均等配置され、各導管は粒子の安息角よりも大きい同一の勾配部を有するので、炉底付近から導管内に流入した落下した粒子は互い干渉することなく、また導管内で滞留することなくスムースにそれぞれの独立室に落下し、集合部の下部に落下・集合して流出することができる。また、集合部に近い炉底部分に延びる導管は、相対的に細くかつ勾配部の上下が垂直に構成されているので、相対的に流れ難くなり、逆に、集合部から遠い炉底部分に延びる導管は、相対的に太くかつ勾配部のみで構成されかつ上下端は水平に切断されて楕円形の開口を有しているので、相対的に流れ易くなり、これにより、上部に熱交換器がある場合でも断面全体から粒子をほぼ均等に落下・排出させることができ、内容物を均等に落下させることができるため、すべての熱交換器を有効に機能させることができる。
【００１２】
本発明の好ましい実施形態によれば、前記外側ホッパーと集合部を仕切る水平板に設けられ、外側ホッパーと複数の導管の隙間部と集合部内を連通する粒子排出管と、該粒子排出管の下端を開閉可能に閉じる閉鎖板とを備える。この構成により、閉鎖板の開放により、外側ホッパーと複数の導管の隙間部に詰まった粒子を集合部内に排出できる。
【００１３】
また、前記集合部内をメンテナンスするための開閉可能なマンホールを備える、ことにより、内部に容易にメンテナンスすることができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好ましい実施形態を図面を参照して説明する。なお、各図において共通する部分には同一の符号を付し、重複した説明を省略する。
図１は、本発明による粒子ホッパーの全体構成図であり、図２は図１のＡ部拡大図である。また、図３は、図１のＢ−Ｂ線における断面図（Ａ）とＣ−Ｃ線における断面図（Ｂ）である。更に、図４は、各導管の構造説明図である。
【００１５】
図１に示すように、本発明の異形炉底用ホッパー１０は、水平断面形状が異形の炉底から粒子を落下・排出させるホッパーであり、漏斗状の外側ホッパー１２と、その下部に設けられた集合部１４とからなる。この構成により、炉底で例えば約８７０℃の高温粒子（灰を含んだベッド材）を例えば約１５０℃前後までクーラ（熱交換器）で冷却し、異形炉底用ホッパー１０を通して下方に粒子を落下・流出させるようになっている。
【００１６】
図２及び図３（Ｂ）に示すように、外側ホッパー１２と集合部１４の連結部は水平板１３で仕切られている。また、集合部１４の上部は互いに垂直板１４ａで仕切られかつ下部で連通する複数の独立室１５からなる。また、各独立室１５に位置する水平板１３にはそれぞれ貫通穴１３ａが設けられている。
【００１７】
また、図２（Ａ）及び図４に示すように、外側ホッパー１２の内部には、複数の導管１６が設けられ、その下端部が水平板１３に固定されて複数の独立室１５にそれぞれ連通し、上端が外側ホッパー１２の内の上方に延びている。
【００１８】
図３に示すように、各導管１６の上部は異形炉底の水平断面にほぼ平面的に均等配置されている。また図４に示すように、各導管１６は粒子の安息角よりも大きい同一の勾配部１６ａをそれぞれ有している。また、図３（Ａ）及び図４に示すように、集合部１４に近い炉底部分に延びる導管１６（例えば図のＡ管）は、相対的に細くかつ勾配部１６ａの上下が垂直管１６ｂで構成され、反対に集合部１４から遠い炉底部分に延びる導管１６（例えば図のＢ管）は、相対的に太くかつ勾配部１６ａのみで構成されている。更に、集合部１４から遠い炉底部分に延びる導管１６（Ｂ管）の上下端は水平に切断されて楕円形の開口を有している。
【００１９】
更に図２に示すように、本発明の異形炉底用ホッパー１０は、外側ホッパー１２と集合部１４を仕切る水平板１３に取り付けられ、外側ホッパー１２と複数の導管１６の隙間部と集合部１４内を連通する粒子排出管１７と、粒子排出管１７の下端を開閉可能に閉じる閉鎖板１８とを備え、閉鎖板１８の開放により、外側ホッパー１２と複数の導管１６の隙間部に詰まった粒子１１を集合部１４内に排出できるようになっている。なお、外側ホッパー１２と複数の導管１６の隙間部に詰まった粒子１１は、通常の運転時にはその部分に位置して、導管１６を保温する機能を有する。
【００２０】
また、集合部１４内をメンテナンスするための開閉可能なマンホール（図示せず）を備えることが望ましい。
【００２１】
上述した本発明の構成によれば、複数の導管１６の下端部が外側ホッパー１２と集合部１４を仕切る水平板１３に固定されて複数の独立室１５にそれぞれ連通しており、更に各導管１６の上部は異形炉底の水平断面にほぼ平面的に均等配置され、各導管１６は粒子の安息角よりも大きい同一の勾配部を有するので、炉底付近から導管１６内に流入した落下した粒子は互い干渉することなく、また導管内で滞留することなくスムースにそれぞれの独立室１５に落下し、集合部１４の下部に落下・集合して流出することができる。
【００２２】
また、集合部１４に近い炉底部分に延びる導管１６（Ａ管）は、相対的に細くかつ勾配部１６ａの上下が垂直に構成されているので、相対的に流れ難くなり、逆に、集合部１４から遠い炉底部分に延びる導管（Ｂ管）は、相対的に太くかつ勾配部１６１ａのみで構成され、かつ上下端は水平に切断されて楕円形の開口を有しているので、相対的に流れ易くなり、これにより、上部に熱交換器がある場合でも断面全体から粒子をほぼ均等に落下・排出させることができ、内容物を均等に落下させることができるため、すべての熱交換器を有効に機能させることができる。
【００２３】
なお、本発明は上述した実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々に変更できることは勿論である。
【００２４】
【発明の効果】
上述したように、本発明の異形炉底用ホッパーは、水平断面積が大きく、かつ断面形状が細長い平行四辺形のように異形の場合でも、その断面全体から粒子をほぼ均等に落下・排出させることができる、等の優れた効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による粒子ホッパーの全体構成図である。
【図２】図１の部分断面図である。
【図３】導管構造の説明図である。
【図４】集合部の縦断面図である。
【図５】六角形加圧流動層ボイラの全体構成図である。
【図６】図５のボイラ本体とその炉底部を示す斜視図である。
【符号の説明】
１  ボイラ本体
２  サイクロン
３  ベッド材貯蔵容器
４  圧力容器
５  排ガスマニホールド
６  炉底部
７  蒸気ヘッダ
８  灰シュート
９  炉底用ホッパー
１０  異形炉底用ホッパー
１１  粒子（灰を含んだベッド材）
１２  外側ホッパー
１３  水平板
１３ａ  貫通穴
１４  集合部
１５  独立室
１６  導管
１６ａ  勾配部
１７  粒子排出管
１８  閉鎖板
【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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