(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧力容器内に備えられた流動層ボイラの炉壁に設けた開口と、流動層ボイラの外側から前記開口に向って下り勾配に設けた外側圧力取出管と、前記開口から流動層ボイラ内の流動層に向って下り勾配に設けた内側取出口と、外側圧力取出管の外側端部に取付けた吸引口を有するプラグと、外側圧力取出管の外側端部近傍の上側に一端が接続され他端が圧力容器外部の圧力検出器に接続された圧力導管と、前記プラグの外側に取付けた吸引容器と、該吸引容器に備えて該吸引容器から外側圧力取出管への空気の吸引を許容し且つ外側圧力取出管から吸引容器外へのガスの噴出を阻止する逆止弁と、を備えたことを特徴とする加圧流動層ボイラの層内圧力検出装置。
【請求項２】
逆止弁が、吸引容器内に上端を連通し下端を開口させた吸引管と、該吸引管内の下端近傍に備えた弁座と、該弁座の上側に載置した球弁と、吸引管内の球弁の上方位置に取付けた球弁飛出し防止材とを備えていることを特徴とする請求項１に記載の加圧流動層ボイラの層内圧力検出装置。
【請求項３】
トリップの発生によって流動層のベッド材が落下堆積した際に、該落下堆積したベッド材内に埋没する位置に内側取出口を有している外側圧力取出管に、吸引容器及び逆止弁を備えるようにしていることを特徴とする請求項１又は２に記載の加圧流動層ボイラの層内圧力検出装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、加圧流動層ボイラの層内圧力検出装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図４は従来から使用されている加圧流動層ボイラの一例を概略的に示したもので、圧力容器１内に流動層ボイラ２が備えられており、流動層ボイラ２は炉壁３で囲まれており、炉壁３の内部にはベッド材４が充填されていて、下方の散気管５から上方へ向けて空気を吹き出して流動層６を形成するようになっている。
【０００３】
流動層６の内部には燃料ノズル７と伝熱管８とが設けてあって、燃料ノズル７から供給された燃料が流動層６内で流動燃焼し、伝熱管８の内部を通る水を加熱して蒸気を得るようになっている。
【０００４】
流動層ボイラ２内で燃焼した高温高圧の排ガス９は、サイクロン等の灰除去装置１０に導かれて灰１１が分離され、分離された灰１１は灰クーラ１２に導かれて冷却された後、圧力容器１外部に取り出されるようになっている。
【０００５】
前記灰除去装置１０で灰１１が除去された排ガス９は、ガスタービン１３に導かれて発電機１４を駆動すると共に空気圧縮機１５を駆動し、該空気圧縮機１５で圧縮された空気１６は前記圧力容器１内に供給され、前記灰クーラ１２に取入れられて灰１１の冷却を行うと共に自身は加熱された後、散気管５から上方に噴出されて流動層６を形成するようになっている。１７は流動層ボイラ２の下部に備えた灰出しホッパであり、該灰出しホッパ１７から燃焼灰１８を切出すことにより流動層ボイラ２内のベッド材４の全体量を調節できるようにしている。
【０００６】
上記加圧流動層ボイラにおいては、流動層ボイラ２内の流動層６の層高及び流動状態等を監視するために、流動層ボイラ２の炉壁３の高さ方向複数箇所に、炉壁３を貫通するように圧力取出部１９が図５に示すとおり設けられており、該圧力取出部１９に一端が接続された圧力導管２０の他端が圧力容器１の外部に設けられた圧力検出器２１に接続されており、これにより前記圧力取出部１９設置位置の流動層ボイラ２内の圧力、及び圧力取出部１９の設置位置相互間の差圧が検出されるようになっている。
【０００７】
図５、図６は従来の圧力取出部１９の詳細例を示したもので、炉壁管３ａとフィン３ｂとにより構成されている流動層ボイラ２の炉壁３の前記フィン３ｂに、該フィン３ｂの一部を切除することにより縦長の開口２２を形成し、前記炉壁３の外側に、前記開口２２に向けて例えば４５゜の下り勾配になるように外側圧力取出管２３を取付け、更に前記開口２２から炉壁３の流動層６に向けて下り勾配（外側圧力取出管２３を延長させた方向）になるように、縦長長方形断面の内側取出口２４を取付ける。２５は内側取出口の取付補強材を示す。
【０００８】
前記外側圧力取出管２３の外側端部には、図５、図７に示すように複数の小径の吸引口２６を備えたプラグ２７が固定されている。
【０００９】
更に、前記外側圧力取出管２３の外側端部近傍の上側には、取付管２８が固定されており、該取付管２８の上端に前記圧力導管２０の一端が接続されている。
【００１０】
図４に示した加圧流動層ボイラが通常に運転されている時は、流動層ボイラ２からの排ガス９によってガスタービン１３が回転されて空気圧縮機１５が駆動され、この空気圧縮機１５によって加圧された空気１６が圧力容器１に供給され、その空気１６が散気管５を介して流動層ボイラ２内に噴出されて流動層６が形成されており、この状態では圧力容器１内の圧力は流動層ボイラ２内の圧力よりも高い状態となっている。
【００１１】
上記加圧流動層ボイラの運転状態においては、高さ方向に複数設けられている圧力取出部１９の内側取出口２４、外側圧力取出管２３、取付管２８及び圧力導管２０を介して夫々圧力検出器２１に導かれ、これによって流動層ボイラ２内の複数の高さ位置における圧力及び差圧が検出される。
【００１２】
またこのとき、流動層ボイラ２内の圧力より圧力容器１内の圧力が高いために、圧力容器１内の空気１６が、プラグ２７の吸引口２６から外側圧力取出管２３内に吸引されて流動層ボイラ２内に流れることによって、流動層ボイラ２内のベッド材４が外側圧力取出管２３及び取付管２８側に侵入するのを防止するようになっている。これにより圧力導管２０がベッド材４によって詰まることが防止されて圧力の検出が確実に行われるようになっている。
【００１３】
上記した加圧流動層ボイラの運転状態において、ガスタービン１３のトリップ等が発生した場合には、圧力容器１への空気１６の供給が停止されるために、圧力容器１内の圧力が急激に低下するようになり、更に散気管５から噴出されていた空気１６の流量が急激に減少するために、流動層６を形成していたベッド材４は直ちに落下して図４、図５中実線で示すように流動層ボイラ２内の底部に堆積した状態となる。
【００１４】
上記トリップの発生により、流動層ボイラ２内への燃料の供給は停止されるが、流動層ボイラ２内にはまだ燃料が残留しており、而もベッド材４が高温を保持しているために燃焼が依然として継続しており、よって流動層ボイラ２内の圧力は高い状態に保持されたままとなっているために、圧力容器１内の圧力より流動層ボイラ２内の圧力の方が高い状態となってしまう圧力の逆転状態が生じる。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
上記したように、圧力容器１内の圧力より流動層ボイラ２内の圧力の方が高い圧力の逆転状態が生じると、流動層ボイラ２内のベッド材４や灰を含んだ高温のガスが前記プラグ２７の吸引口２６から圧力容器１内に噴出することになり、従って圧力容器１内を汚染してしまう問題があり、このために、加圧流動層ボイラの停止時に圧力容器１内に積もったベッド材４や灰を除去する作業が必要であった。
【００１６】
一方、前記流動層ボイラ２においては、散気管５の直上位置における圧力も検出するようにしており、このために、図４に示すように散気管５の直上に設けられている最下段の圧力取出部１９の内側取出口２４は、前記トリップが発生すると、図４、図５中実線で示すように、落下堆積したベッド材４内に埋没した状態となる。
【００１７】
このように、トリップの発生によって落下堆積したベッド材４内に内側取出口２４が埋没する位置に設けられている最下段の圧力取出部１９においては、前記圧力の逆転状態により逆圧が作用することによって、前記流動層ボイラ２内に落下堆積したベッド材４が内側取出口２４から外側圧力取出管２３内に押込められるようになり、このために内側取出口２４及び外側圧力取出管２３内がベッド材４によって詰まってしまう問題を有していた。
【００１８】
即ち、図６に示すように例えば断面円形を有している外側圧力取出管２３に対して、フィン３ｂに形成された開口２２及び内側取出口２４が縦長の長方形を有しているために、前記外側圧力取出管２３と内側取出口２４との形状変化部が詰まり易くなっている。
【００１９】
このように内側取出口２４及び外側圧力取出管２３内がベッド材４で詰まってしまった場合には、ガスタービン１３等のトリップが解除されて再び加圧流動層ボイラの運転を再開する際に前記詰まりが解除されないと圧力の検出ができなくなってしまうために、従来は流動層ボイラ２内の温度が低下するのを待って、流動層ボイラ２内に作業員が入って前記した内側取出口２４及び外側圧力取出管２３内に詰まっているベッド材４を掻き出す作業を行い、その後に加圧流動層ボイラの運転を再開するようにしているが、前記作業員により詰まったベッド材４を掻き出す作業が非常に大変であると共に、この作業のために加圧流動層ボイラの運転を再開できるまでの所要時間が長くなり、加圧流動層ボイラの稼働率が低下してしまうという問題を有していた。
【００２０】
本発明はこのような問題点に鑑みてなしたもので、トリップの発生時に、圧力容器内にベッド材や灰が吹出したり、内側取出口及び外側圧力取出管内にベッド材が詰まることを防止できるようにした加圧流動層ボイラの層内圧力検出装置を提供することを目的とするものである。
【００２１】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、圧力容器内に備えられた流動層ボイラの炉壁に設けた開口と、流動層ボイラの外側から前記開口に向って下り勾配に設けた外側圧力取出管と、前記開口から流動層ボイラ内の流動層に向って下り勾配に設けた内側取出口と、外側圧力取出管の外側端部に取付けた吸引口を有するプラグと、外側圧力取出管の外側端部近傍の上側に一端が接続され他端が圧力容器外部の圧力検出器に接続された圧力導管と、前記プラグの外側に取付けた吸引容器と、該吸引容器に備えて該吸引容器から外側圧力取出管への空気の吸引を許容し且つ外側圧力取出管から吸引容器外へのガスの噴出を阻止する逆止弁と、を備えたことを特徴とする加圧流動層ボイラの層内圧力検出装置、に掛かるものである。
【００２２】
請求項２に記載の発明は、逆止弁が、吸引容器内に上端を連通し下端を開口させた吸引管と、該吸引管内の下端近傍に備えた弁座と、該弁座の上側に載置した球弁と、吸引管内の球弁の上方位置に取付けた球弁飛出し防止材とを備えていることを特徴とする請求項１に記載の加圧流動層ボイラの層内圧力検出装置、に係るものである。
【００２３】
請求項３に記載の発明は、トリップの発生によって流動層のベッド材が落下堆積した際に、該落下堆積したベッド材内に埋没する位置に内側取出口を有している外側圧力取出管に、吸引容器及び逆止弁を備えるようにしていることを特徴とする請求項１又は２に記載の加圧流動層ボイラの層内圧力検出装置、に係るものである。
【００２４】
請求項１に記載の発明では、トリップの発生によって圧力容器内の圧力より流動層ボイラ内の圧力の方が高い圧力の逆転が生じても、吸引口を有するプラグの外側に、逆止弁を備えた吸引容器を取付けた構成としているので、流動層ボイラ内のガスが外側圧力取出管内に逆流することが阻止され、これによってベッド材や灰を含んだ高温のガスが圧力容器内に噴出するのが防止される。
【００２５】
この時、トリップの発生によって落下堆積したベッド材内に埋没する位置に内側取出口が備えられている外側圧力取出管では、圧力の逆転が生じても、前記逆止弁の作用によって、ベッド材が内側取出口及び外側圧力取出管内に押込められて内側取出口及び外側圧力取出管内を詰まらせるという問題を生じることがない。
【００２６】
従って、前記トリップが解消されて加圧流動層ボイラの運転が再開されれば、逆止弁、吸引容器、及び吸引口を介して、圧力容器内の空気が再び外側圧力取出管に吸引されるようになるので、従来のように外側圧力取出管内に詰まったベッド材を掻き出すといった作業を要することなしに、圧力の検出を再び実施することができる。
【００２７】
請求項２に記載の発明では、簡単な構造の逆止弁によって流動層ボイラ内のガスの逆流を防止することができる効果がある。
【００２８】
請求項３に記載の発明では、トリップの発生によって落下堆積したベッド材内に埋没する位置に内側取出口が備えられている外側圧力取出管にのみ吸引容器及び逆止弁を備えているので、簡単な構成にて落下堆積したベッド材により内側取出口及び外側圧力取出管内が詰まるのを防止できる。
【００２９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、図示例を参照して説明する。
【００３０】
図１は本発明の実施の形態の一例を示す断面図、図２は図１の要部を拡大して示したものであって、図４〜図７と同一部分には同一符号を付して、その説明を省略する。
【００３１】
図１に示すように、圧力取出部１９における外側圧力取出管２３の外側端部に備えているプラグ２７の外側に、プラグ２７の吸引口２６と連通するようにした吸引容器２９を設ける。
【００３２】
更に、該吸引容器２９に、該吸引容器２９から外側圧力取出管２３への空気１６の吸引を許容し、且つ外側圧力取出管２３から吸引容器２９外へのガスの噴出を阻止するようにした逆止弁３０を設ける。
【００３３】
前記逆止弁３０は、図２に示すように、吸引容器２９内に上端が連通し、下端が開口された吸引管３１と、該吸引管３１内の下端近傍に備えた弁座３２と、該弁座３２の上側に載置した球弁３３と、吸引管３１内の球弁３３の上方位置に取付けた例えば棒状の球弁飛出し防止材３４とから構成されている。
【００３４】
この時、前記球弁３３は、圧力容器１（図４）内の圧力が流動層ボイラ２内の圧力よりも高いことによって圧力容器１内の空気１６が吸引容器２９及び吸引口２６を介して外側圧力取出管２３内に吸引される時に、球弁３３が弁座３２から浮き上がって吸引を可能にするように軽量なものとする必要がある。このため、前記球弁３３をアルミ等の軽量材で構成することもできるが、図３に示すようにステンレスからなる断面薄肉の球弁３３ａとすることにより、軽量で高温に耐え且つ腐食等を生じにくいものとすることができる。
【００３５】
更に、前記した吸引容器２９及び逆止弁３０は、図４に示した全ての圧力取出部１９の外側圧力取出管２３に設けるようにしてもよいが、トリップの発生によって流動層６のベッド材４が落下堆積した際に、該落下堆積したベッド材４内に埋没する位置に内側取出口２４が設けられている圧力取出部１９（図５の最下段）の外側圧力取出管２３にのみ、前記吸引容器２９及び逆止弁３０を設けるようにすることができる。
【００３６】
以下に前記実施の形態例の作用を説明する。
【００３７】
加圧流動層ボイラの運転状態においては、流動層ボイラ２内のガスが、高さ方向に複数設けられている圧力取出部１９の内側取出口２４、外側圧力取出管２３、取付管２８及び圧力導管２０を介して夫々圧力検出器２１に導かれ、これによって流動層ボイラ２内の複数の高さ位置における圧力及び差圧が検出される。
【００３８】
このとき、流動層ボイラ２内の圧力より圧力容器１内の圧力が高いために、圧力容器１内の空気１６が、逆止弁３０の球弁３３を弁座３２から押上げて実線で示すように吸引容器２９内に流れ、更にプラグ２７の吸引口２６から外側圧力取出管２３内に吸引されて流動層ボイラ２内に流れることによって、流動層ボイラ２内のベッド材４が外側圧力取出管２３及び取付管２８側に侵入するのを防止する。これにより圧力導管２０がベッド材４によって詰まることが防止されて圧力の検出が確実に行われるようになる。
【００３９】
上記した加圧流動層ボイラの運転状態において、ガスタービン１３のトリップ等が発生した場合には、圧力容器１への空気１６の供給が停止されるために、圧力容器１内の圧力が急激に低下するようになり、流動層６を形成していたベッド材４が落下して図１中実線で示すように堆積し、更にこの時、圧力容器１内の圧力より流動層ボイラ２内の圧力の方が高くなる圧力の逆転状態が生じる。
【００４０】
このように、圧力容器１内の圧力より流動層ボイラ２内の圧力の方が高い状態になると、流動層ボイラ２内のガスが、前記圧力取出部１９内に逆流しようとするが、この時逆止弁３０の球弁３３が弁座３２上に押付けられることにより、ガスの逆流が阻止される。
【００４１】
このために、従来のようにベッド材４や灰を含んだガスが圧力容器１内に噴出するという問題が防止される。
【００４２】
また、トリップの発生によって落下堆積したベッド材４内に内側取出口２４が埋没する位置に設けられている最下段の圧力取出部１９においては、前記圧力の逆転が生じても落下堆積したベッド材４が圧力取出部１９内に押込められることが防止され、従って内側取出口２４及び外側圧力取出管２３内がベッド材４によって詰まるといった問題が発生するのを防止できる。
【００４３】
従って、前記トリップが解消されて加圧流動層ボイラの運転が再開されれば、逆止弁３０、吸引容器２９、及び吸引口２６を介して、圧力容器１内の空気が再び外側圧力取出管２３に吸引されるようになるので、従来のような詰まったベッド材４の掻き出し作業等を要することなしに、圧力の検出を再び実施することができる。
【００４４】
尚、本発明は、上記実施の形態例にのみ限定されるものではなく、図示例以外の種々の方式の逆止弁を採用することができること、その他本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々変更を加え得ること、等は勿論である。
【００４５】
【発明の効果】
請求項１に記載の発明によれば、トリップの発生によって圧力容器内の圧力より流動層ボイラ内の圧力の方が高い圧力の逆転が生じても、吸引口を有するプラグの外側に、逆止弁を備えた吸引容器を取付けた構成としているので、流動層ボイラ内のガスが外側圧力取出管内に逆流することが阻止され、これによってベッド材や灰を含んだ高温のガスが圧力容器内に噴出する問題を防止できる効果がある。
【００４６】
この時、トリップの発生によって落下堆積したベッド材内に埋没する位置に内側取出口が備えられている外側圧力取出管では、圧力の逆転が生じても、逆止弁の作用によってベッド材が内側取出口及び外側圧力取出管内に押込められて内側取出口及び外側圧力取出管内を詰まらせるという問題を防止できる効果がある。
【００４７】
従って、前記トリップが解消されて加圧流動層ボイラの運転が再開されれば、逆止弁、吸引容器、及び吸引口を介して、圧力容器内の空気が再び外側圧力取出管に吸引されるようになるので、従来のように外側圧力取出管内に詰まったベッド材を掻き出すといった作業を要することなしに、圧力の検出を再び実施することができる。
【００４８】
請求項２に記載の発明によれば、簡単な構造の逆止弁によって流動層ボイラ内のガスの逆流を防止することができる効果がある。
【００４９】
請求項３に記載の発明によれば、トリップの発生によって落下堆積したベッド材内に埋没する位置に内側取出口が備えられている外側圧力取出管にのみ吸引容器及び逆止弁を備えているので、簡単な構成で落下堆積したベッド材によって内側取出口及び外側圧力取出管内が詰まる問題を防止できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の一例を示す断面図である。
【図２】図１の要部を拡大して示した詳細図である。
【図３】球弁の一例を示す断面図である。
【図４】従来の加圧流動層ボイラと、層内圧力検出装置の一例を示す概略図である。
【図５】従来の圧力取出部の一例を示す断面図である。
【図６】図５のＶＩ−ＶＩ方向矢視図である。
【図７】図５のＶＩＩ−ＶＩＩ方向矢視図である。
【符号の説明】
１          圧力容器
２          流動層ボイラ
３          炉壁
４          ベッド材
６          流動層
１６          空気
２０          圧力導管
２１          圧力検出器
２２          開口
２３          外側圧力取出管
２４          内側取出口
２６          吸引口
２７          プラグ
２９          吸引容器
３０          逆止弁
３１          吸引管
３２          弁座
３３          球弁
３３ａ        球弁
３４          球弁飛出し防止材
【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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