JP4117961B2 - Fluidized bed boiler equipment - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、流動層ボイラ装置に係り、特に、燃料供給ノズルから噴射された燃料を火炉内に均一に分配するのに好適な、流動層ボイラ装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
一般に、流動層火炉内への燃料の供給はできるだけ均等に行う必要があり、燃料を均等に分配するためには、燃料供給ノズルの本数を多くすることが望ましい。しかしながら、ノズル本数を多くすると燃料供給系統が複雑になり、設備費が嵩むという問題が生じる。一方、燃料供給ノズルの本数が少ないと燃料の投入個所が少なくなり、ノズルの先端部で大量の空気が消費され、この領域の、完全燃焼できなかった粒子が流動層表面に達し、層上方のフリーボードからサイクロンに向かって飛散して火炉以外の場所で燃焼することがある。未燃粒子が、例えばサイクロン内で燃焼すると、灰を溶融させてアグロメが生成し、灰の抜き出し管が閉塞してプラントを停止せざるを得ない事態を招くことがある。他方、燃料供給ノズルの先端部のみで燃料が局所的に燃焼すると、その領域が還元雰囲気になり、近接する伝熱管が腐食し易くなるという問題もある。
【0003】
このような問題を解決するために、例えば特表平6−504360号公報のように、燃料供給ノズルの先端部上方にディストリビュータ(燃料分配装置)を配置したボイラ装置が提案されている。
図27は、このような従来技術を示す説明図である。図27において、この装置は、圧力容器271と、該圧力容器271内に設けられた流動層火炉272と、該流動層火炉272の底部に設けられた散気板273と、該散気板273から供給される流動化空気によって形成される流動層274と、該流動層274の上部のフリーボード275と、前記流動層274に燃料を供給する燃料供給ノズル276と、前記流動層274内に設けられた伝熱管277と、該伝熱管277の下部に設けられ、中央部分または中央セクションから外方へ延出する斜め上方に傾斜したウイング状部材または斜め上方に向かうロート状コーン部材からなるディストリビュータ278と、流動層火炉272の前記フリーボード275に連結されたサイクロン279とから主として構成されている。
【0004】
このような構成において、散気板273から流動層火炉272内に供給された空気は流動化媒体を流動して流動層274を形成する。一方、燃料供給ノズル276を経て前記流動層274に供給された燃料は、ディストリビュータ278によって分配され、前記散気管273から供給される流動化空気と混合して燃焼し、流動層274を加熱する。燃焼ガスは、加熱流動層274とともに伝熱管277内を流れる流通媒体を加熱しつつ上昇し、フリーボード275を経てサイクロン279に流入し、ここで固形物が除去され、後流の例えば排ガス処理装置を経て放出される。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図27のディストリビュータは非冷却構造であり、ステンレス鋼等の高温耐久性材料で構成したとしても、例えば860℃前後の高温下で、長期間使用することは困難である。そして、例えば伝熱管に吊るされたディストリビュータが外れて流動層火炉内を暴れ回り伝熱管を損傷するという問題がある。また、図27のディストリビュータは、燃料供給ノズルから投入された燃料がディストリビュータの中心部に当たることを前提として設けられたものであるが、現実に流動層内の流動媒体や気泡の流動状態を把握することは困難であり、流動層内に噴射された燃料がディストリビュータの中心部に衝突しているか否かは不明である。さらに、負荷100%の時を想定して前記ディストリビュータと燃料供給ノズルとの位置関係が適正になるようにセットしたとしても、負荷の変動により燃料供給ノズルから噴射される燃料の到達距離が変化し、ディストリビュータの中心部に燃料が衝突しなくなる場合がある。
【0006】
図28、29および30は、それぞれ上記従来技術におけるディストリビュータ278と燃料噴射ノズル276との位置関係を示す説明図である。図28のように燃料供給ノズル276とディストリビュータ278との位置関係が適正な場合には、燃料をある程度均一に分配させることはできるが、図29または図30のように、燃料供給ノズル276の位置、または燃料の噴射量が適正でない場合には、却って燃料の分配を阻害することも考えられる。すなわち、流動層における燃料または空気の流れは、負荷状態によって変化するので、燃料供給ノズルから吹き出された燃料が上昇してデイストリビュータ278に到達する位置も前後左右に変化し、ディストリビュータの中央部に燃料が的確に衝突するのはごく限られた場合のみであり、多くの場合は燃料到達位置がディストリビュータの中央部からずれて周囲の傾斜部材に衝突するために、該傾斜部材の傾斜面に沿った偏った流れとなる。
【0007】
本発明の第1の課題は、上記従来技術の問題点を解決し、燃料供給ノズル位置が多少ずれても、または燃料供給ノズルから噴射される燃料の噴射速度または量が変化しても噴射された燃料を流動層内に均一に分配することができる、流動層ボイラ装置を提供することにある。
また、本発明の第2の課題は、圧力容器内に流動層火炉を設けた加圧型流動層ボイラ装置の前記圧力容器をコンパクト化することができる流動層ボイラ装置を提供することにある。
【0008】
さらに、本発明の第3の課題は、ダミー管の使用本数を少なくし、かつ伝熱管およびダミー管の摩耗を防止することができる流動層ボイラ装置を提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】
上記課題を達成するため、本願で特許請求する発明は下記のとおりである。
(1)流動層火炉と、該流動層火炉の底部に設けられた散気板と、該散気板から供給された流動化空気によって形成される流動層と、該流動層に燃料を供給する燃料供給ノズルと、該燃料供給ノズルの上部に設けられた伝熱管群とを有する流動層ボイラ装置において、前記伝熱管群のうち、少なくとも最下段の伝熱管の前記燃料供給ノズルから噴射され、流動化空気に同伴された燃料が接触する個所に、水平方向に延びるフィンを設け、前記燃料供給ノズルの燃料噴射方向と最下段の伝熱管の長手方向を同一とするとともに、前記燃料供給ノズルの平面位置を挟んで平面上右側の伝熱管には右方向に延びるフィンを、左側の伝熱管には左方向に延びるフィンを、および中央部の伝熱管には左右両方向に延びるフィンを、それぞれ設けたことを特徴とする流動層ボイラ装置。
【0010】
(2)前記フィンに鋸歯状の切り込みを設けたことを特徴とする上記(1)に記載の流動層ボイラ装置。
(3)前記燃料供給ノズルの燃料噴射位置に近い伝熱管ほどフィンの取付け幅を広くしたことを特徴とする上記(1)または(2)に記載の流動層ボイラ装置。
【0011】
(4)前記燃料供給ノズルの燃料噴射方向と最下段の伝熱管の長手方向が直交するように伝熱管を配置し、該伝熱管のフィンを、前記燃料供給ノズルの平面位置を挟んで左右逆向きに交互に取り付けたことを特徴とする上記(1)〜(3)の何れかに記載の流動層ボイラ装置。
(5)前記最下段の伝熱管が摩耗防止用カバーで被覆されたものであり、該摩耗防止用カバーに前記フィンを設けたことを特徴とする上記(1)〜(4)の何れかに記載の流動層ボイラ装置。
【0012】
(6)流動層火炉と、該流動層火炉の底部に設けられた散気板と、該散気板から供給される流動化空気によって形成される流動層と、該流動層に燃料を供給する燃料供給ノズルと、該燃料供給ノズルの上部の前記流動層内に設けられた伝熱管群とを有する流動層ボイラ装置において、前記伝熱管の下部の、燃料噴射ノズルから噴射された燃料の到達位置に、上向きに凸型形状の中央部材と、該中央部材の下端外周部に沿って設けられた、上向きに傾斜する壁面を有する外周部材と、前記中央部材の上部壁面に設けられ、燃料分配器の上部空間および該中央部材の上部壁面よりも下方に端部がそれぞれ開口する連通管とを有する燃料分配器を配置したことを特徴とする流動層ボイラ装置。
【0013】
(7)前記上向きに凸状形状の中央部材が、円筒状部材からなり、前記上向きに傾斜する壁面を有する外周部材が、前記中央部材の下端外周部に沿って設けられた、斜め上方に延びる翼状部材であることを特徴とする上記(6)に記載の流動層ボイラ装置。
【0014】
(8)前記流動層ボイラ装置が加圧型の流動層ボイラ装置であり、前記流動層火炉が、圧力容器と、該圧力容器の内面に沿って配置された耐火材と、該耐火材を固定するようにその表面に配置された水管群からなる水冷壁を有することを特徴とする上記(1)〜(7)の何れかに記載の流動層ボイラ装置。
(9)前記燃料供給ノズルと最下段の伝熱管との間隔および前記流動層内に配置された伝熱管管群相互の間隔を、それぞれ800mm以下としたことを特徴とする上記(1)〜(8)の何れかに記載の流動層ボイラ装置。
(10)前記伝熱管管群の体積率を、12%以上としたことを特徴とする上記(9)に記載の流動層ボイラ装置。
【0015】
【発明の実施の形態】
次に本発明を図面を用いてより詳細に説明する。
図1〜3は、本発明の一実施例を示す説明図であり、図1は、最下段の伝熱管を燃料噴射ノズルの下方向からみた要部を示す図、図2は、図1のII−II線矢示方向断面図、図3は、図1の要部拡大図である。図において、この装置は、流動層火炉と、該流動層火炉の底部に設けられた散気板と、該散気板から供給された流動化空気によって形成される流動層と、該流動層に燃料を供給する燃料供給ノズルと、該燃料供給ノズルの上部の前記流動層内に設けられた伝熱管群とを有する流動層ボイラ装置(図27参照)において、燃料供給ノズル1の燃料噴射方向と最下段の伝熱管2の長手方向を同一としたものであって、前記最下段の伝熱管2の前記燃料供給ノズル1から噴射された燃料が衝突する個所に、水平方向に延びるフィン3を設け、該フィン3に鋸歯状の切り込みを設けたものである。
【0016】
このような構成において、燃料供給ノズル1から噴射された燃料は最下段の伝熱管2に設けられたフィン3に衝突し、フィン3の延設方向に沿って層内にほぼ均一に分配される。
本実施例によれば、最下段の伝熱管2の、燃料供給ノズル1から供給された燃料が衝突する個所に水平方向に延びるフィン3を設けたことにより、燃料をフィン3の延設方向に沿って均一に分配することができる。また燃料が均一に分配されることにより、燃焼効率が向上し、フリーボードやサイクロンでの未燃分の燃焼を回避することができるとともに、最下段の伝熱管付近における還元雰囲気の発生を抑制して伝熱管の腐食を防止することができる。さらに、フィン3に鋸歯状の切り込みを設けたことにより、フィン3の先端部と根本部とで生じるメタル温度差に起因する熱応力を低減することができる。
【0017】
本実施例において、前記燃料供給ノズル1の位置を挟んで右側の伝熱管2については右方向に延びるフィン3を、左側の伝熱管2については左方向にのびるフィン3を、中央部の伝熱管2には左右両方向に延びる伝熱管3をそれぞれ設けることが好ましい。これによって、燃料噴射ノズルから噴射された燃料の到達位置が変化しても各伝熱管2に設けられたフィン3の延設方向に沿って燃料を均一に分配することができる。
【0018】
本実施例において、負荷変動により燃料供給ノズル1から噴射される燃料の到達位置が大きく変化する場合には、図1中のフィン3全体の取付け幅Lを広くするか、または図4に例示したように燃料供給ノズル1の燃料噴射位置に近い伝熱管ほどフィン3の取付け幅Lを広くすることが好ましい。これによって噴霧された燃料到達位置が変化しても燃料がフィン3に衝突するようになり、均一分配性を確保することができる。
【0019】
本実施例において、フィン3の伝熱管への取付け角度は水平、または水平線に対して0〜45度であることが好ましい。これによって、燃料の均一分配性がより向上する。
本実施例において、伝熱管の一部としてダミー管(ステンレス鋼管)を配置してもよく、最下段伝熱管群の代わりにダミー管群を用いてもよい。伝熱管が、内部流体温度の低い蒸発器管の場合には、フィン材として炭素鋼や低合金鋼を使用することができるが、ダミー管にフィンを設ける場合、フィンが内部流体で冷却されないので、フィン温度が層内温度と同様に高くなる。従って、例えば高クロム鋼のフィンを使用することが好ましい。この場合、フィン先端部と溶接部との温度差は無視できるので、フィンの切り込みをなくすこともできる。
【0020】
本実施例においてフィンを取り付ける伝熱管またはダミー管(以下、単に伝熱管ということがある)は、最下段のものに限定されるものではなく、最下段の伝熱管群およびこれに近接する上方の伝熱管に設けることもできる。このように最下段の伝熱管のみでなく、その上部の伝熱管にもフィンを設けることは、フィンの長さが制限される場合に有効となる。すなわち、流動層ボイラは、ガスのみでなく、流動媒体の接触による伝熱効果があるので、微粉炭焚きボイラ等に較べて一般的に管外伝熱係数が大きく、単位面積当たりの伝熱面負荷も大きくなる。従ってフィン先端温度が高くなり易いので、材料の使用限界温度等の理由からフィンの長さを一定以上長くできない場合があり、このような場合には、最下段のみならずその上部の伝熱管にもフィンを設けることが有効となる。
【0021】
流動層ボイラ装置においては、散気板と最下段伝熱管との間で気泡が合体、成長して大きくなる。従って、最下段伝熱管は気泡の破裂によって摩耗を受けやすいので、散気板から最下段伝熱管までの距離をできるだけ短くして気泡の成長を抑えるとともに、最下段伝熱管に摩耗防止用のカバーを取り付けることが行われるが、本発明は、このようなカバーで覆われた伝熱管に対しても適用することができる。
【0022】
図5〜図7は、実施例1の最下段の伝熱管に代えて摩耗防止用カバーで被われた伝熱管を用いた本発明の他の実施例を示す説明図であり、図5は、本発明が適用される摩耗防止用カバーを取り付けた最下段伝熱管の説明図、図6は、図5のカバーにフィンを設けた場合の説明図、図7は、図6のVII−VII方向視図である。 図5において、伝熱管2が、管材を上下に2分割した摩耗防止用のカバー5で覆われており、該カバー5の当接部にあて金6が溶接され、固定されている。このような摩耗防止用カバー5で被覆された伝熱管2にフィン3を取り付ける場合は、図5の前記あて金6の代わりにフィン3を用い、該フィン3を前記半割りにした摩耗防止用カバー5の当接部に溶接することによって取り付けられる。
【0023】
本実施例によれば、摩耗防止用カバー5で被覆された最下段伝熱管2の、燃料供給ノズル1から供給された燃料が衝突する個所に水平方向に延びるフィンを設けたことにより、上記実施例同様、燃料をフィン3の延設方向に沿って均一に分配することができる。
本実施例において、図7に示したように、カバー5の一部に孔をあけ、伝熱管2にカバー5の回り止め溶接(栓溶接)を行うことが好ましい。これによって伝熱管2に対してカバー5およびフィン3が回転またはずれるのを防止できる。
【0024】
本実施例において、カバー5に取り付けたフィンは伝熱流体で冷却されにくいので、フィン材としては高クロム鋼を用いることが好ましい。また、フィン3のカバー5への溶接部とフィン3の先端部との温度差が生じることもあるので、フィン3として鋸歯状の切り込みを有するフィンを使用することが好ましい。
図8〜10は、実施例1の燃料供給ノズル1の燃料噴射方向を伝熱管2の長手方向に対して直角にした本発明の別の実施例を示す説明図であり、図8は、下方向からみた要部を示す図、図9は、図8のIX−IX線矢示方向断面図、図10は、図8のX−X線矢示方向断面図である。図において、燃料噴射方向に対して燃料供給ノズル1の左右でフィン3が逆向きに伝熱管2に取り付けられている。
【0025】
本実施例によれば、燃料供給ノズル1の左右でフィン3を逆向きに取り付けたことにより、最下段の伝熱管2に衝突した燃料を燃料供給ノズルの噴射口の前後に拡散するように均一に分配することができる。
本発明においては、燃料ノズルから噴射され、流動層を上昇する燃料の一部または全部を流動化空気および流動媒体と共に一旦貯留する空間部を設け、該貯留した燃料を、その上昇位置に関係なく各方向に均一に放出することができる燃料均一分配器(ディストリビュータ)を設けてもよい。
【0026】
図11は、本発明の別の実施例を示す説明図であり、図12は、図11の要部拡大図、図13は、図12の縦断面図である。図11および図12において、伝熱管112の下部の、燃料噴射ノズル111から噴射される燃料の到達位置に、上向きに凸型形状の中央部材としての円筒状部材114と、該円筒状部材114の下端外周部に沿って設けられた、上向きに傾斜する壁面を有する外周部材としての翼状部材115と、前記円筒状部材114の上部壁面に設けられ、上部空間に開口する連通管116とを有するディストリビュータ117が設けられている。また図13において、連通管116は中空の円筒状部材114の内部まで差し込まれており、かつその下端部は前記円筒状部材114の高さ方向のほぼ中間部で開口している。
【0027】
このような構成において、燃料供給ノズル111から噴射された燃料は、流動層中を上昇する空気および流動媒体(BM)との混合物となり、図13中矢印118で示すように、中空の円筒状部材114内の空間部119に至り、その一部が連通管116の下部開口部120から上方に抜け出る。このとき、開口部120は、前記中空の円筒状部材114の空間部119の開口断面積よりも小さいので、前記空間部119から上方へ抜け出る量よりも、ここに入り込む量が多くなり、前記空間部119には前記混合物が滞留し、この滞留容量が空間部119の容積よりも多くなると、前記混合物は図13中矢印121で示すように、翼状部材115と円筒状部材114の接合部122をかいくぐるように移動して前記翼状部材115の傾斜面の下側に至る。このとき翼状部材115の下側面は、斜め上方に向かう構造であるために、下からの流動化空気の外周方向に移動する動きに従って、前記溢れた混合物は外周方向に移動する。この混合物の溢れは、前記接合部122のどの位置においても同様に生じるので、前記混合物は前記翼状部材115の円周方向のどの位置にも均等に配分される。
【0028】
本実施例によれば、ディストリビュータ117が、燃料供給ノズル111から噴射され、流動層を上昇する燃料の一部または全部を流動化空気および流動媒体と共に一旦貯留する空間部119を形成する中空の円筒状部材114を設け、かつその下端外周部に沿って上向きに傾斜する壁面を有する翼状部材115を有することにより、下方から上昇する燃料流は前記円筒状部材114の下部開口端123のどの位置に上昇してきても、一旦前記空間部119内に蓄えられ、その後、前記円筒状部材114と翼状部材115との接合部122から溢れるように流出するので、上昇位置に関係なく均一に分散することができる。
【0029】
本実施例において、円筒状部材114の連通管116の下部開口部120よりも上側の空間部には、前記混合物のうち主として空気が滞留し、該空気は、下方から上昇してこの空間部に入りこみ、溢れた空気が図中矢印124で示すように開口部120を通って上方へ抜けるので、円筒状部材114の内部空間部119が上部の空気層と下部の固体成分(BM+CWP)層とに分離され、前記混合物のうち主として空気を連通管116を通して上方へ逃がしながら、固体成分としての燃料を下方から翼状部材115の下側面に沿って移動させて層内に均一に分配することができる。また、空気の一部を連通管116から上方へ逃がすことにより、ディストリビュータ117の上方の流動化媒体を効率よく流動させることができる。
【0030】
本実施例において、燃料等を一次的に滞留させる空間部119の大きさは、燃料噴射ノズルから噴射された燃料が噴射速度および流動化媒体の影響を受けて広がる全範囲を被う程度に大きくすることが好ましい。これによって燃料供給ノズル111から供給された燃料の上昇位置や広がりにかかわらず、前記空間部119に一旦貯留したのち層内に均一に分配することができる。
【0031】
本発明を、加圧流動層ボイラ装置に適用する場合は、圧力容器内面に耐火材を配置して空洞部を有する火炉を構成し、該火炉の前記耐火材を固定するように、水管群からなる水冷壁を設け、火炉内圧を前記水冷壁および耐火材を介して圧力容器で負担する構造とすることが好ましい。
図14は、本発明の別の実施例を示す説明図、図15は、図14のXV−XV線矢示方向断面図である。図14において、圧力容器141内に流動層ボイラの火炉142を形成するように耐火材143が配置され、図15に示すように、耐火材143の表面には水管144群が配列されており、該水管144群の上下両端部は管寄せ145に連結されて水冷壁が形成されており、該水冷壁は圧力容器141の上部から、スリングボルト146を介して吊り下げ支持され、その下端部に、前記水冷壁の熱伸びを吸収する隙間が設けられている。また前記火炉142の底部には、空気ノズル148を複数有する分散板149が配置されており、流動層147内に伝熱管150および燃料供給ノズル151、ならびに前記伝熱管150と燃料供給ノズル151との間に、上記実施例と同様の構成のディストリビュータ152が配置されている。
【0032】
このような構成において、燃料供給ノズル151から噴霧された燃料は、ディストリビュータ152に衝突して、上記実施例と同様に火炉142内に均一に分配される。
本実施例によれば、圧力容器141内に流動層火炉142を形成するように耐火材143を配置し、該耐火材143の表面に水管144群を配列したことにより、火炉の燃焼用空気および燃焼ガスの圧力は、耐火材143を介して圧力容器141に伝達し、該圧力容器141でのみで負担されるので、水冷壁のバックステーが不要となる。また、高温の燃焼ガスが有する熱エネルギーは、耐火材143によって熱放散が抑制され、水冷壁で効率よく吸収されるので熱効率が向上する。さらに、耐火材143の厚さを変化させることにより圧力容器141の表面温度を調整することができるようになり、圧力容器の板圧を薄くするとともに、コンパクト化が可能となる。
【0033】
本実施例において水冷壁は、耐火材143の熱収縮に起因する脱落を防止する機能を有している。
本実施例において、水冷壁の支持構造を、自立構造とすることもできる。この場合、下部管寄せ145を固定し、上部管寄せ145の上方向の熱伸びを考慮した隙間を耐火物143との間に設けることが好ましい。
【0034】
本実施例において、水冷壁を複数の単管で構成しないで、図16に、それぞれ断面図(i)〜(iii)として例示したように、火炉圧が直接作用しない非密閉型構造としても同様の効果が得られる。
なお、図14〜図16で説明した圧力容器構造は、一般の加圧流動層ボイラ装置にも適用可能である。
【0035】
本発明において、流動層内に、伝熱管管群を複数段配置する場合には、各伝熱管管群相互の間隔を800mm以下とすることが好ましく、また伝熱管群の体積率は12%以上であることが好ましい。これは、伝熱管管群の一部としてダミー管を使用する場合、または最下段管群としてダミー管群を用いる場合も同様である。
【0036】
図17〜図22を用いて本発明の原理を説明する。
図18は、図17に示したばね鋼板の根本に歪みゲージを取り付けたセンサーを流動層内に挿入した場合の空気ノズルからの距離(間隔)と流動化媒体の衝突による発生歪みとの関係を示す図である。図18において、空気ノズルからの距離が大きくなるほど発生歪みが大きくなり、流動状態が激しくなることが分かる。これは、流動層内の気泡が上昇過程で合体して大きくなるからである。
【0037】
また図18において、空気ノズルから600mmの位置の最大歪みに対して800mmの位置の最大歪みは約1.4倍であり、発生歪みεは流動媒体の衝突エネルギー1/2ρV2 (ρ:流動媒体の嵩密度、V:流動媒体の衝突速度)に比例するので流動媒体の衝突速度で比較すると1.40.5 =1.18(倍)となる。また伝熱管の摩耗速度は衝突速度の3.5乗に比例するから、摩耗速度は1.183.5 =1.8(倍)となる。
【0038】
図19に空気ノズルから最下段伝熱管までの距離と伝熱管の摩耗減肉量との関係を示す。図19において、距離が大きくなるほど伝熱管の摩耗減肉量が指数関数的に増加することが分かる。従って、本発明においては、空気ノズルから最下段伝熱管までの距離、および伝熱管管群相互の間隔を800mm以下とすることが好ましい。
【0039】
図20は、火炉幅1.2m火炉奥行き0.6m、流動層高0.65mの伝熱管のない流動層モデルに平均粒径0.5mmのケイ砂を流動媒体として使用して前記歪みゲージを火炉奥行き方向の中央の流動層高付近に挿入し、最大、最小歪みを測定した結果を示す図である。図において、最小の歪みの絶対値が最大歪みを上回るところは下向流が発生しており、層内には二つの循環流が発生していることが分かる。また、火炉の断面が正方形や円形の流動層においては層の中央部がふき上がり周辺部が下向流となり伝熱管がない流動層では気泡が集中するので、流動状態は極めて激しくなる。このような流動状態を抑制するには伝熱管を均等にかつ密に配置する必要がある。
【0040】
図22は、水平ピッチが50mm、管外径が27.2mmの管列を段数を増やし、図21に示すように、空気ノズル211から600mm上方に伝熱管群を配置して気泡の破砕効果を調べた結果を示したものである。図22において、伝熱管群の段数が8段前後から以上は発生歪みが殆ど変わらないことから、8段前後にすると気泡は伝熱管で充分破砕されてそれ以上大きくならないことが分かる。
【0041】
また伝熱管の配列方法としては、例えば図23に示したように、スタッガード配列、インライン配列があげられ、図24は、前記インライン配列の管群の管と管の間に歪みゲージを取り付けたセンサーを挿入し、伝熱管の外径を代えることによって流動層内に占める伝熱管の体積率を変えて、発生した歪みを測定した結果を示したものである。図24において、伝熱管の体積率が12%前後から以上は発生歪みが変わらないことが分かる。従って本発明においては、伝熱管の体積率を12%以上とすることが好ましい。
【0042】
すなわち、本発明においては、空気ノズルと管群との間隔および管群と管群との間隔を800mm以下とし、伝熱管もしくはダミー管管群における管の体積率を12%以上とし、管群の段数を8段以上とする伝熱管配置を採用することが好ましい。なお、この伝熱管配置構造は、一般の流動層ボイラ装置にも適用可能である。
【0043】
図25は、本発明の別の実施例を示す説明図である。この流動層ボイラ装置は、空気分配板252の空気ノズル253から600mm上方に最下段の伝熱管群254を配置し、その上にそれぞれ600mmづつ離して合計4個の伝熱管群254を配置したものである。伝熱管群254は外径27.3mmの伝熱管をインラインに配置し、図23に示した管のピッチはSh=50mm、Sv=50mmとした。この伝熱管群254の体積率はそれぞれ23.2%である。また、図示省略したが、最下段の伝熱管管群254の最下段管には伝熱管の摩耗を防止するために外径34mm、厚さ3.2mmのステンレス鋼管を半割りにしたプロテクターが取付けられており、該プロテクターに図1に示した、燃料を均一に分配するためのフィンが設けられている。
【0044】
本実施例によれば、最下段伝熱管のプロテクターに水平方向に延設されたフィンを設けたことにより燃料を均一分散することができる。また、空気ノズル253と最下段の伝熱管群254との間隔、および伝熱管群相互の間隔をそれぞれ600mmとしたことにより前記各伝熱管群254が気泡を破砕してその成長を阻害するので、伝熱管の摩耗を軽減することができる。さらに、伝熱管を4つの管群で構成したことにより、ボイラ負荷100%、75%、50%、25%とステップ応答的に負荷変化させ易いという利点がある。
【0045】
本実施例において、最下段の伝熱管群254をダミー管(ステンレス鋼管)管群とすることもできる。最下段の管群が伝熱管であると伝熱管によって熱が持ち去られ、起動に時間がかかるという問題を生じるが、最下段の管群として非冷却のダミー管を使用することにより、起動時に燃料等が冷却されないので起動時間を短縮することができる。
【0046】
なお、本実施例において、流動層ボイラの起動は流動層高を最下段管以下にし、熱風炉により650度前後まで昇温してからCWP(Coal Water Paste)を投入し、その後流動層高を徐々に上げて起動した。
図26は、本発明のさらに別の実施例を示す説明図である。この流動層ボイラ装置は、空気分配板262の空気ノズル263から600mmの位置に外径27.2mmのダミー管(ステンレス鋼管)管群を配置するとともに、その最下段のダミー管に図1に示したフィンを設け、このダミー管群の上方に管中心寸法で600mm離して同様のダミー管群267を配置し、その上に管中心寸法で600mm離して伝熱管管群264を配置したものである。伝熱管およびダミー管管群は、インラインに配置し、第23図に示した管のピッチをSh=50mm、Sv=50mmとした。
【0047】
本実施例によれば、最下段のダミー管にフィンを設けたことにより、燃料を均一分散できる。またダミー管群267相互またはダミー管群267と伝熱管群264との間隔を600mmとしたことにより伝熱管およびダミー管の摩耗を防止することができる。さらに、伝熱管管群264を流動層の上部に配置したことにより、流動層高を大きく変化させることなく負荷制御ができ、また低負荷時の燃焼効率の低下を回避することができる。
【0048】
本実施例においてダミー管管群267の中に伝熱管を混入させ、伝熱管管群264の中にダミー管を混入させてもよい。
【0049】
【発明の効果】
本願の請求項1、2に記載の発明によれば、少なくとも最下段の伝熱管の、燃料供給ノズルから噴射され、流動化空気に同伴される燃料が接触する個所に、水平方向および前記左右方向に延びるフィンを設けたことにより、前記噴射された燃料がフィンに衝突して拡散するので、燃料を流動層内に均一に分配することができる。また、燃焼効率が向上し、未燃分の発生が少なくなるので、フリーボードやサイクロンでの、いわゆる後燃えがなくなるとともに、最下段の伝熱管付近に還元雰囲気が生じないので、伝熱管の腐食を防止することができる。
【0050】
またフィンに鋸歯状の切り込みを設けたことにより、上記発明の効果に加え、フィンの先端部と根本部とで生じるメタル温度差に起因する熱応力を低減することができる。本願の請求項3記載の発明によれば、燃料供給ノズルの燃料噴射方向と最下段の伝熱管の長手方向を同一とし、前記燃料供給ノズルの平面位置を挟んで平面上右側の伝熱管には右方向に延びるフィンを、左側の伝熱管には左方向に延びるフィンを、および中央部の伝熱管には左右両方向に延びるフィンを、それぞれ設けたことにより、上記発明の効果に加え、燃料噴射ノズルから噴射された燃料をフィンの延設方向に沿って均一に分散することができる。
【0051】
本願の請求項3記載の発明によれば、燃料供給ノズルの燃料噴射位置に近い伝熱管ほどフィンの取付け幅を広くしたことにより、上記発明の効果に加え、燃料噴射ノズルから噴射された燃料の到達位置が変化しても均一に分散することができる。本願の請求項4記載の発明によれば、燃料供給ノズルの燃料噴射方向と最下段の伝熱管の長手方向が直交するように伝熱管を配置し、該伝熱管のフィンを、前記燃料供給ノズルの平面位置を挟んで左右逆向きに交互に取り付けたことにより、上記発明の効果に加え、燃料供給ノズルから噴射された燃料を前記燃料供給ノズルの噴射口の前後に拡散するようにして均一に分散させることができる。
【0052】
本願の請求項5記載の発明によれば、伝熱管として摩耗防止用カバーで被覆されたものを用い、該摩耗防止用カバーにフィンを設けたことにより、上記発明と同様、燃料をフィンの延設方向に沿って均一に分配することができる。本願の請求項6記載の発明によれば、伝熱管の下部の、燃料供給ノズルから噴射された燃料の到達位置に、上向きに凸型形状の中央部材と、該中央部材の下端外周部に沿って設けられた、上向きに傾斜する壁面を有する外周部材と、前記中央部材の上部壁面に設けられ、燃料分配器の上部空間および該中央部材の上部壁面よりも下方に開口する連通管とを有する燃料分配器を配置したことにより、燃料供給ノズルから噴射された燃料の上昇位置に関係なく、燃料混合物のうち主として空気を上方へ逃がしながら、燃料を層内に均一に分散する。
【0053】
本願の請求項7記載の発明によれば、上向きに凸状形状の中央部材を、円筒状部材とし、前記上向きに傾斜する壁面を有する外周部材を、前記中央部材の下端外周部に沿って設けられた、斜め上方に延びる翼状部材としたことにより、上記発明と同様の効果が得られる。
【0054】
本願の請求項8に記載の発明によれば、流動層ボイラ装置を加圧型の流動層ボイラ装置とし、流動層火炉を、圧力容器と、該圧力容器の内面に沿って配置された耐火材と、該耐火材を固定するようにその表面に配置された水管群からなる水冷壁を有するものとしたことにより、水冷壁のバックステーを不要とし、圧力容器のコンパクト化を図ることができる。
【0055】
本願の請求項9に記載の発明によれば、燃料供給ノズルと最下段の伝熱管との間隔および流動層内に配置された伝熱管管群相互の間隔を、それぞれ800mm以下としたことにより、上記発明の効果に加え、気泡の成長を阻害して伝熱管の摩耗を軽減することができる。本願の請求項10に記載の発明によれば、伝熱管管群の体積率を、12%以上としたことにより、上記発明と同様に気泡の成長を阻害して伝熱管の摩耗を軽減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例の要部を示す説明図。
【図2】図1のII−II線矢示方向断面図。
【図3】図1の要部拡大図。
【図4】一実施例におけるフィンの取付け態様を示す図。
【図5】本発明が適用される摩耗防止用カバーを取り付けた伝熱管を示す図。
【図6】図5のカバーにフィンを取り付けた場合の説明図。
【図7】図6のVII−VII方向視図。
【図8】本発明の別の実施例の要部を示す図。
【図9】図8のIX−IX線矢示方向断面図。
【図10】図8のX−X線矢示方向断面図。
【図11】本発明の別の実施例の要部を示す図。
【図12】図11の一部拡大図。
【図13】図12の縦断面図。
【図14】本発明の別の実施例の要部断面を示す図。
【図15】図14のXV−XV線矢示方向断面図。
【図16】一実施例における水冷壁の取付け態様を示す図。
【図17】歪みゲージの説明図。
【図18】空気ノズルからの距離と発生歪みとの関係を示す図。
【図19】空気ノズルから最下段伝熱管までの距離と伝熱管の摩耗減肉量との関係を示す図。
【図20】伝熱管のない流動層内における流動媒体の流動状態の測定結果を示す図。
【図21】伝熱管段数と発生歪みの関係を測定する際の伝熱管と空気ノズルとの関係を示す図。
【図22】伝熱管段数と発生歪みの関係を示す図。
【図23】伝熱管の体積率を示す説明図。
【図24】伝熱管の体積率と発生歪の関係を示す図。
【図25】本発明の別の実施例を示す説明図。
【図26】本発明の別の実施例を示す説明図。
【図27】従来技術の説明図。
【図28】従来技術の燃料供給ノズルとディストリビュータとの位置関係を示す図。
【図29】従来技術の燃料供給ノズルとディストリビュータとの位置関係を示す図。
【図30】従来技術の燃料供給ノズルとディストリビュータとの位置関係を示す図。
【符号の説明】
1…燃料供給ノズル、2…伝熱管、3…フィン、4…溶接部、5…カバー、6…あて金、7…栓溶接、111…燃料供給ノズル、112…伝熱管、114…円筒状部材、115…翼状部材、116…連通管、117…ディストリビュータ、118…燃料の流れを示す矢印、119…空間部、120…連通管の下部開口部、121…燃料の流れを示す矢印、122…円筒状部材と翼状部材との接合部、123…円筒状部材の下部開口端、124…主として空気の流れを示す矢印、141…圧力容器、142…流動層ボイラの火炉、143…耐火材、144…水管、145…管寄せ、146…スリングボルト、147…流動層、148…空気ノズル、149…分散板、150…伝熱管、151…燃料供給ノズル、152…ディストリビュータ、211…空気ノズル、212…伝熱管、251…側壁、252…空気分散板、253…空気ノズル、254…伝熱管群、255…サポート管、256…CWPノズル、261…側壁、262…空気分散板、263…空気ノズル、264…伝熱管、265…サポート管、266…CWPノズル、267…ダミー管。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a fluidized bed boiler apparatus, and more particularly to a fluidized bed boiler apparatus suitable for uniformly distributing fuel injected from a fuel supply nozzle into a furnace.
[0002]
[Prior art]
Generally, it is necessary to supply the fuel into the fluidized bed furnace as evenly as possible. In order to distribute the fuel evenly, it is desirable to increase the number of fuel supply nozzles. However, when the number of nozzles is increased, the fuel supply system becomes complicated, and there is a problem that equipment costs increase. On the other hand, if the number of fuel supply nozzles is small, the number of fuel injection points is reduced, and a large amount of air is consumed at the tip of the nozzle. Particles that could not be completely combusted in this region reach the fluidized bed surface, It may be scattered from the freeboard toward the cyclone and burned in places other than the furnace. When unburned particles are burned in, for example, a cyclone, the ash is melted and agglomerates are generated, and the ash extraction pipe may be blocked to stop the plant. On the other hand, when the fuel burns locally only at the tip of the fuel supply nozzle, there is a problem that the region becomes a reducing atmosphere and the adjacent heat transfer tubes are easily corroded.
[0003]
In order to solve such a problem, a boiler device in which a distributor (fuel distribution device) is arranged above the tip of a fuel supply nozzle has been proposed as disclosed in, for example, Japanese Patent Publication No. 6-504360.
FIG. 27 is an explanatory diagram showing such a conventional technique. In FIG. 27, this apparatus includes a
[0004]
In such a configuration, the air supplied from the
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, the distributor of FIG. 27 has an uncooled structure, and even if it is made of a high-temperature durable material such as stainless steel, it is difficult to use for a long time at a high temperature of about 860 ° C., for example. For example, there is a problem that the distributor suspended from the heat transfer tube comes off and goes around in the fluidized bed furnace and damages the heat transfer tube. The distributor of FIG. 27 is provided on the assumption that the fuel input from the fuel supply nozzle hits the center of the distributor, but actually grasps the fluid state of the fluid medium and bubbles in the fluidized bed. It is difficult to determine whether or not the fuel injected into the fluidized bed collides with the center of the distributor. Further, even if the load is set so that the positional relationship between the distributor and the fuel supply nozzle is appropriate assuming that the load is 100%, the reach of the fuel injected from the fuel supply nozzle changes due to the load fluctuation. The fuel may not collide with the center of the distributor.
[0006]
FIGS. 28, 29 and 30 are explanatory views showing the positional relationship between the
[0007]
The first problem of the present invention is to solve the above-mentioned problems of the prior art, and even if the fuel supply nozzle position is slightly shifted or the injection speed or amount of fuel injected from the fuel supply nozzle is changed, the fuel is injected. Another object of the present invention is to provide a fluidized bed boiler apparatus that can uniformly distribute the fuel in the fluidized bed.
Moreover, the 2nd subject of this invention is providing the fluidized bed boiler apparatus which can compact the said pressure vessel of the pressurization type fluidized bed boiler apparatus which provided the fluidized bed furnace in the pressure vessel.
[0008]
Furthermore, a third object of the present invention is to provide a fluidized bed boiler apparatus that can reduce the number of dummy tubes used and can prevent wear of heat transfer tubes and dummy tubes.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the invention claimed in the present application is as follows.
(1) Fluidized bed furnace, diffuser plate provided at the bottom of the fluidized bed furnace, fluidized bed formed by fluidized air supplied from the diffuser plate, and fuel to the fluidized bed In a fluidized bed boiler apparatus having a fuel supply nozzle and a heat transfer tube group provided at an upper portion of the fuel supply nozzle, the flow is injected from the fuel supply nozzle of at least the lowest heat transfer tube of the heat transfer tube group and flows Horizontally extending fins are provided where the fuel entrained by the chemical air contacts The fuel injection direction of the fuel supply nozzle is the same as the longitudinal direction of the lowermost heat transfer tube, and a fin extending in the right direction is provided on the left side of the heat transfer tube on the right side across the plane position of the fuel supply nozzle, The heat transfer tube is provided with a fin extending in the left direction, and the center heat transfer tube is provided with a fin extending in both the left and right directions. A fluidized bed boiler apparatus characterized by that.
[0010]
(2) The fluidized bed boiler device according to (1), wherein the fin is provided with a saw-tooth cut.
( 3 (1) In the above (1), the heat transfer tube closer to the fuel injection position of the fuel supply nozzle has a wider fin mounting width. Or (2) The fluidized bed boiler apparatus described in 1.
[0011]
( 4 ) Arrange the heat transfer tube so that the fuel injection direction of the fuel supply nozzle and the longitudinal direction of the lowermost heat transfer tube are orthogonal, and the fins of the heat transfer tube are reversed left and right across the plane position of the fuel supply nozzle The above (1) characterized by being alternately attached Any one of (3) The fluidized bed boiler apparatus described in 1.
( 5 (1) to (1), wherein the lowermost heat transfer tube is covered with an anti-wear cover, and the fin is provided on the anti-wear cover. 4 ). The fluidized bed boiler device according to any one of the above.
[0012]
( 6 ) Fluidized bed furnace, diffuser plate provided at the bottom of the fluidized bed furnace, fluidized bed formed by fluidized air supplied from the diffuser plate, and fuel supply for supplying fuel to the fluidized bed In a fluidized bed boiler apparatus having a nozzle and a heat transfer tube group provided in the fluidized bed above the fuel supply nozzle, at a position where the fuel injected from the fuel injection nozzle is at the bottom of the heat transfer tube, An upwardly convex central member, an outer peripheral member having an upwardly inclined wall surface provided along the lower end outer peripheral portion of the central member, and an upper wall surface of the central member; Ends below the upper space of the fuel distributor and the upper wall surface of the central member, respectively A fluidized bed boiler apparatus comprising a fuel distributor having an open communication pipe.
[0013]
( 7 ) The upwardly convex central member is Cylindrical member An outer peripheral member having an upwardly inclined wall surface and extending obliquely upward provided along a lower end outer peripheral portion of the central member Wings The above (characterized by 6 ).
[0014]
( 8 ) The fluidized bed boiler device is a pressurized fluidized bed boiler device, and the fluidized bed furnace fixes the pressure vessel, the refractory material disposed along the inner surface of the pressure vessel, and the refractory material. (1) to (1) having a water cooling wall composed of a group of water pipes arranged on the surface thereof. 7 ). The fluidized bed boiler device according to any one of the above.
( 9 (1) to (1) above, wherein the distance between the fuel supply nozzle and the lowermost heat transfer tube and the distance between the heat transfer tube groups arranged in the fluidized bed are 800 mm or less, respectively. 8 ). The fluidized bed boiler device according to any one of the above.
( 10 ) The volume ratio of the heat transfer tube group is set to 12% or more ( 9 ).
[0015]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Next, the present invention will be described in more detail with reference to the drawings.
1 to 3 are explanatory views showing an embodiment of the present invention. FIG. 1 is a view showing a main part of the lowermost heat transfer tube as viewed from the lower side of the fuel injection nozzle. FIG. II-II arrow direction sectional drawing, FIG. 3 is the principal part enlarged view of FIG. In the figure, this apparatus includes a fluidized bed furnace, a diffuser plate provided at the bottom of the fluidized bed furnace, a fluidized bed formed by fluidized air supplied from the diffuser plate, and a fluidized bed. In a fluidized bed boiler apparatus (see FIG. 27) having a fuel supply nozzle for supplying fuel and a heat transfer tube group provided in the fluidized bed above the fuel supply nozzle, the fuel injection direction of the
[0016]
In such a configuration, the fuel injected from the
According to the present embodiment, the
[0017]
In the present embodiment, the right
[0018]
In this embodiment, when the arrival position of the fuel injected from the
[0019]
In a present Example, it is preferable that the attachment angle to the heat exchanger tube of the
In this embodiment, a dummy tube (stainless steel tube) may be arranged as a part of the heat transfer tube, and a dummy tube group may be used instead of the lowermost heat transfer tube group. When the heat transfer tube is an evaporator tube with a low internal fluid temperature, carbon steel or low alloy steel can be used as the fin material. However, when fins are provided on the dummy tube, the fins are not cooled by the internal fluid. The fin temperature becomes high as well as the in-layer temperature. Therefore, it is preferable to use high chromium steel fins, for example. In this case, since the temperature difference between the fin tip portion and the welded portion can be ignored, it is possible to eliminate the fin incision.
[0020]
In the present embodiment, the heat transfer tube or dummy tube (hereinafter simply referred to as a heat transfer tube) to which the fins are attached is not limited to the lowermost one, but the lowermost heat transfer tube group and the upper portion adjacent to the lower heat transfer tube group. It can also be provided in the heat transfer tube. Thus, providing fins not only on the lowermost heat transfer tube but also on the upper heat transfer tube is effective when the length of the fin is limited. In other words, fluidized bed boilers have a heat transfer effect due to the contact of not only gas but also fluidized medium, and therefore generally have a larger external heat transfer coefficient than pulverized coal-fired boilers, etc., and heat transfer surface load per unit area Also grows. Therefore, the tip temperature of the fin tends to increase, so the length of the fin may not be longer than a certain value for reasons such as the material use limit temperature. In such a case, not only the bottom stage but also the upper heat transfer tube. It is effective to provide fins.
[0021]
In the fluidized bed boiler apparatus, bubbles are combined and grow between the diffuser plate and the lowermost heat transfer tube, and become larger. Therefore, since the lowermost heat transfer tube is susceptible to wear due to bursting of bubbles, the distance from the diffuser plate to the lowermost heat transfer tube is made as short as possible to suppress bubble growth, and the lowermost heat transfer tube has an anti-wear cover. However, the present invention can also be applied to a heat transfer tube covered with such a cover.
[0022]
5-7 is explanatory drawing which shows the other Example of this invention using the heat exchanger tube covered with the cover for abrasion prevention instead of the heat exchanger tube of the lowest stage of Example 1, FIG. FIG. 6 is an explanatory view of a lowermost heat transfer tube to which a wear prevention cover to which the present invention is applied is attached, FIG. 6 is an explanatory view when fins are provided on the cover of FIG. 5, and FIG. 7 is a VII-VII direction of FIG. FIG. In FIG. 5, the
[0023]
According to this embodiment, the fins extending in the horizontal direction are provided at the locations where the fuel supplied from the
In the present embodiment, as shown in FIG. 7, it is preferable to make a hole in a part of the
[0024]
In the present embodiment, since the fin attached to the
8 to 10 are explanatory views showing another embodiment of the present invention in which the fuel injection direction of the
[0025]
According to this embodiment, the
In the present invention, there is provided a space for temporarily storing part or all of the fuel that is injected from the fuel nozzle and ascends the fluidized bed together with the fluidized air and the fluidized medium, and the stored fuel is supplied regardless of the ascending position. You may provide the fuel uniform distributor (distributor) which can discharge | emit uniformly in each direction.
[0026]
11 is an explanatory view showing another embodiment of the present invention, FIG. 12 is an enlarged view of a main part of FIG. 11, and FIG. 13 is a longitudinal sectional view of FIG. 11 and 12, a
[0027]
In such a configuration, the fuel injected from the
[0028]
According to the present embodiment, the
[0029]
In the present embodiment, air mainly stays in the space above the
[0030]
In the present embodiment, the size of the
[0031]
When the present invention is applied to a pressurized fluidized bed boiler apparatus, a refractory material is arranged on the inner surface of the pressure vessel to constitute a furnace having a hollow portion, and from the water tube group so as to fix the refractory material of the furnace. It is preferable to have a structure in which a water cooling wall is provided and the pressure inside the furnace is borne by the pressure vessel via the water cooling wall and the refractory material.
FIG. 14 is an explanatory view showing another embodiment of the present invention, and FIG. 15 is a cross-sectional view taken along the line XV-XV in FIG. In FIG. 14, the
[0032]
In such a configuration, the fuel sprayed from the
According to the present embodiment, the
[0033]
In this embodiment, the water-cooled wall has a function of preventing dropout due to thermal contraction of the
In this embodiment, the water cooling wall support structure may be a self-supporting structure. In this case, it is preferable to fix the
[0034]
In this embodiment, the water cooling wall is not composed of a plurality of single pipes, and as shown in FIG. 16 as sectional views (i) to (iii), respectively, the same applies to an unsealed structure in which the furnace pressure does not act directly. The effect is obtained.
In addition, the pressure vessel structure demonstrated in FIGS. 14-16 is applicable also to a general pressurized fluidized bed boiler apparatus.
[0035]
In the present invention, when a plurality of heat transfer tube groups are arranged in the fluidized bed, the interval between the heat transfer tube groups is preferably 800 mm or less, and the volume ratio of the heat transfer tube groups is 12% or more. It is preferable that This is the same when a dummy tube is used as a part of the heat transfer tube group, or when a dummy tube group is used as the lowermost tube group.
[0036]
The principle of the present invention will be described with reference to FIGS.
18 shows the relationship between the distance (interval) from the air nozzle and the strain generated by the collision of the fluidizing medium when a sensor having a strain gauge attached to the base of the spring steel plate shown in FIG. 17 is inserted into the fluidized bed. FIG. In FIG. 18, it can be seen that as the distance from the air nozzle increases, the generated strain increases and the flow state becomes intense. This is because the bubbles in the fluidized bed coalesce and increase in the ascending process.
[0037]
In FIG. 18, the maximum strain at the position of 800 mm is about 1.4 times the maximum strain at the position of 600 mm from the air nozzle, and the generated strain ε is the
[0038]
FIG. 19 shows the relationship between the distance from the air nozzle to the lowermost heat transfer tube and the wear thinning amount of the heat transfer tube. In FIG. 19, it can be seen that the wear thinning amount of the heat transfer tube increases exponentially as the distance increases. Therefore, in the present invention, it is preferable that the distance from the air nozzle to the lowermost heat transfer tube and the interval between the heat transfer tube groups be 800 mm or less.
[0039]
FIG. 20 shows the strain gauge using a sand bed having an average particle size of 0.5 mm as a fluidized medium in a fluidized bed model having a furnace width of 1.2 m, a furnace depth of 0.6 m, and a fluidized bed height of 0.65 m without a heat transfer tube. It is a figure which shows the result of having inserted in the fluidized bed height vicinity of the center of a furnace depth direction, and measuring the maximum and minimum distortion. In the figure, it can be seen that a downward flow is generated where the absolute value of the minimum strain exceeds the maximum strain, and two circulating flows are generated in the bed. Further, in a fluidized bed having a square or circular cross section of the furnace, the central part of the layer rises and the peripheral part flows downward, and bubbles are concentrated in the fluidized bed without the heat transfer tube, so that the fluid state becomes extremely intense. In order to suppress such a flow state, it is necessary to arrange the heat transfer tubes uniformly and densely.
[0040]
FIG. 22 shows the effect of crushing bubbles by increasing the number of stages in a tube row having a horizontal pitch of 50 mm and a tube outer diameter of 27.2 mm, and arranging a heat
[0041]
As a method for arranging the heat transfer tubes, for example, as shown in FIG. 23, a staggered arrangement or an in-line arrangement can be mentioned. In FIG. 24, a strain gauge is attached between the tubes of the in-line arrangement tube group. The result of having measured the distortion which changed the volume ratio of the heat exchanger tube which occupies in a fluidized bed by inserting a sensor and changing the outer diameter of a heat exchanger tube is shown. In FIG. 24, it can be seen that the generated strain does not change when the volume ratio of the heat transfer tube is about 12% or more. Therefore, in the present invention, the volume ratio of the heat transfer tube is preferably set to 12% or more.
[0042]
That is, in the present invention, the interval between the air nozzle and the tube group and the interval between the tube group and the tube group are set to 800 mm or less, the volume ratio of the tube in the heat transfer tube or the dummy tube group is set to 12% or more, It is preferable to employ a heat transfer tube arrangement in which the number of stages is eight or more. Note that this heat transfer tube arrangement structure can also be applied to a general fluidized bed boiler apparatus.
[0043]
FIG. 25 is an explanatory diagram showing another embodiment of the present invention. In this fluidized bed boiler apparatus, the lowermost heat
[0044]
According to the present embodiment, the fuel can be uniformly dispersed by providing the fins extending in the horizontal direction in the protector of the lowermost heat transfer tube. Further, since the distance between the
[0045]
In the present embodiment, the lowermost heat
[0046]
In this embodiment, the fluidized bed boiler is started up by setting the fluidized bed height below the lowermost tube, raising the temperature to around 650 ° C. with a hot air furnace, then introducing CWP (Coal Water Paste), and then increasing the fluidized bed height. Raised gradually and started.
FIG. 26 is an explanatory view showing still another embodiment of the present invention. In this fluidized bed boiler apparatus, a dummy tube (stainless steel tube) tube group having an outer diameter of 27.2 mm is arranged at a
[0047]
According to the present embodiment, the fuel can be uniformly dispersed by providing the fins in the lowermost dummy tube. Further, by setting the distance between the
[0048]
In this embodiment, heat transfer tubes may be mixed in the
[0049]
【The invention's effect】
[0050]
Also By providing serrated cuts on the fins, in addition to the effects of the above-described invention, thermal stress caused by a metal temperature difference generated between the tip portion and the root portion of the fin can be reduced. According to the invention described in
[0051]
Claims of the
[0052]
Claims of the
[0053]
Claims of the
[0054]
Claims of the
[0055]
Claims of the
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an explanatory view showing a main part of one embodiment of the present invention.
2 is a cross-sectional view taken along the line II-II in FIG.
FIG. 3 is an enlarged view of a main part of FIG.
FIG. 4 is a view showing a manner of attaching fins in one embodiment.
FIG. 5 is a view showing a heat transfer tube to which a wear prevention cover to which the present invention is applied is attached.
6 is an explanatory view when fins are attached to the cover of FIG. 5;
7 is a VII-VII direction view of FIG. 6;
FIG. 8 is a diagram showing a main part of another embodiment of the present invention.
9 is a sectional view taken along the line IX-IX in FIG.
10 is a cross-sectional view in the direction of arrows X-X in FIG. 8;
FIG. 11 is a diagram showing a main part of another embodiment of the present invention.
12 is a partially enlarged view of FIG.
13 is a longitudinal sectional view of FIG.
FIG. 14 is a sectional view showing an essential part of another embodiment of the present invention.
15 is a cross-sectional view in the direction of arrows XV-XV in FIG. 14;
FIG. 16 is a view showing a manner of attaching a water cooling wall in one embodiment.
FIG. 17 is an explanatory diagram of a strain gauge.
FIG. 18 is a diagram showing the relationship between the distance from the air nozzle and the generated distortion.
FIG. 19 is a diagram showing the relationship between the distance from the air nozzle to the lowermost heat transfer tube and the wear thinning amount of the heat transfer tube.
FIG. 20 is a diagram showing a measurement result of a fluid state of a fluid medium in a fluidized bed without a heat transfer tube.
FIG. 21 is a diagram showing the relationship between the heat transfer tube and the air nozzle when measuring the relationship between the number of heat transfer tube stages and the generated strain.
FIG. 22 is a diagram showing the relationship between the number of heat transfer tube stages and the generated strain.
FIG. 23 is an explanatory diagram showing a volume ratio of a heat transfer tube.
FIG. 24 is a diagram showing the relationship between the volume ratio of a heat transfer tube and the generated strain.
FIG. 25 is an explanatory diagram showing another embodiment of the present invention.
FIG. 26 is an explanatory diagram showing another embodiment of the present invention.
FIG. 27 is an explanatory diagram of a conventional technique.
FIG. 28 is a diagram showing a positional relationship between a fuel supply nozzle and a distributor according to the prior art.
FIG. 29 is a diagram showing a positional relationship between a fuel supply nozzle and a distributor according to the prior art.
FIG. 30 is a diagram showing a positional relationship between a fuel supply nozzle and a distributor according to the prior art.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
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