| 【発明の名称】 |
石炭焚きボイラのガスダクト構造 |
| 【発明者】 |
【氏名】望月 喜久雄
【氏名】三好 邦昭
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| 【要約】 |
【課題】ガスダクト内に配置される補強材前面の摩耗を防止する。
【解決手段】丸型鋼管（２２）に平板状のプロテクター（２３）をとりつけてガスダクトの補強材（２１）を形成し、プロテクターの前面（２４）への排気ガスＧの衝突角度αがほぼ直角（α＝約９０°）になるようにガスダクト内に配設する。このプロテクターには軟鋼（ＪＩＳ ＳＳ材等の一般用鋼材）等の低硬度低脆性の材料が使用される。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 石炭焚きボイラのガスダクト構造であって、内側から長手方向に所定間隔毎に複数の補強材で補強され、補強材は、上流側に、板面がガス流れに対してほぼ直角になるように付設された平板状のプロテクターを含むことを特徴とするガスダクト構造。
【請求項２】 石炭焚きボイラのガスダクト構造であって、内側から長手方向に所定間隔毎に複数の補強材で補強され、前記補強材は断面が角型であって、その１つの面がガス流れに対してほぼ直角になるように配置されていることを特徴とするガスダクト構造。
【請求項３】 石炭焚きボイラのガスダクト構造であって、内側から長手方向に所定間隔毎に複数の補強材で補強され、前記補強材は断面がコの字形であって、コの字の３つの辺の内の中央の辺の外側がガス流れに対してほぼ直角になるように配置されていることを特徴とするガスダクト構造。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、石炭焚きボイラからの排気ガスを搬送するガスダクトの構造、特にガスダクトの補強材の構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】ボイラ１は、図６に示すように、ボイラ本体を形成する炉壁２、同炉壁２に囲まれた火炉３、炉壁２上部に配置された蒸気ドラム４、火炉３の上方に配置された過熱器５、ボイラ給水を予熱する節炭器６、炉壁２下方に配置された多数の燃焼用バーナー７、排気ガスから燃焼灰を取り出すホッパー８、ボイラ１を支持する鉄骨９、排気ガスを搬送するガスダクト１０などから構成されている。
【０００３】そして、このようなボイラ１では、燃料及び空気が火炉３へ供給され、燃焼用バーナー７を介して着火、燃焼させて高温燃焼ガスを発生し、この高温燃焼ガスとの熱交換によって蒸気を発生させ、蒸気ドラム４、過熱器５を介して高温高圧蒸気を取り出し、次工程の蒸気タービン等へ送られている。
【０００４】一方、上記高温燃焼ガスは火炉３を通過した後、さらに節炭器６との熱交換によって熱エネルギーが回収され、ガスダクト１０内を流通し排気ガスＧとして排出され、系外の煙突などへ送られる。この排気ガスＧが流通するガスダクト１０は、図７に示すように、分割ダクトが接続部１０ｂで接続されて所定長さのガスダクト１０になるように構成されており、その周壁１０ａは、内側から複数の補強材１１によって補強され、また、この補強材１１はガスダクト１０の長手方向に所定間隔毎に配置されている。なお、図８は図７のX-X 線に沿って見た断面図で補強材１１の配置を示している。
【０００５】そして、この補強材１１としては、排気ガスＧの圧損の増加を防止する為に、従来、一般的に丸型鋼管（ＪＩＳ ＳＧＰ鋼管等の軟鋼）が使用されている。ところで、燃料が重油や天然ガスなどの液体や気体の燃料の場合は補強材が丸棒鋼管であっても摩耗の問題はないが、石炭焚きの場合は、微粉炭を燃料として使用するので、排気ガスＧ中には微粒子状のアッシュが含まれており、しかも流速が１７〜２０ｍ／ｓという高速であるため、補強材１１の上流側が摩耗し易いという問題があった。
【０００６】図９は、補強材１１の摩耗を説明するもので、排気ガスＧが丸型鋼管の補強材１１に向かって衝突すると、（ａ）に示す初期状態から、時間経過と共に、（ｂ）の状態に変化し摩耗部Ｅが減肉され、最後には穴が空いてしまい補強材の機能が損なわれることがあった。補強材の上流側に半径が一回り大きな半割れパイプを溶接したり、補強材の肉厚を厚くすることによって耐久時間を延ばすことは可能であるが、肉厚に比例した時間しか延長できない。また、（ｃ）は、摩耗部分を示したもので、排気ガスＧと丸型鋼管の補強材１１との衝突角度αが約２０〜３０°の個所に摩耗部Ｅが起きる現象があった。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記問題に鑑み、ガスダクト内に配設される補強材の摩耗を防止することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】請求項１の発明によれば、石炭焚きボイラのガスダクト構造であって、内側から長手方向に所定間隔毎に複数の補強材で補強され、補強材は、上流側に、板面がガス流れに対してほぼ直角になるように付設された平板状のプロテクターを含むガスダクト構造が提供される。この様に構成されたガスダクト構造によれば、補強材の上流側のプロテクターの前面にガス中のアッシュがほぼ直角に当たり摩耗が少ない。
【０００９】請求項２の発明によれば、石炭焚きボイラのガスダクト構造であって、内側から長手方向に所定間隔毎に複数の補強材で補強され、補強材が断面が角型であって、その１つの面がガス流れに対してほぼ直角になるように配置されているガスダクト構造が提供される。この様に構成されたガスダクト構造によれば、角形断面の補強材の前面にガス中のアッシュがほぼ直角に当たり摩耗が少ない。
【００１０】請求項３の発明によれば、石炭焚きボイラのガスダクト構造であって、内側から長手方向に所定間隔毎に複数の補強材で補強され、補強材が断面がコの字形であって、コの字の３つの辺の内の中央の辺の外側がガス流れに対してほぼ直角になるように配置されているガスダクト構造が提供される。この様に構成されたガスダクト構造によれば、断面コの字状の補強材の中央の辺の外側にガス中のアッシュがほぼ直角に当たり摩耗が少ない。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下、本発明の各実施の形態を図面を参照して説明する。この第１の実施の形態は、図９に示した従来技術の丸型鋼管の補強材１１に替えて、図１に示すように、丸型鋼管２２に平板状のプロテクター２３をとりつけた補強材２１を採用し、排気ガスＧの平板状のプロテクター２３の前面２４への衝突角度αがほぼ直角（α＝約９０°）になるようにしたものである。このプロテクター２３は軟鋼（ＪＩＳ ＳＳ材等の一般用鋼材）が使用されている。
【００１２】この補強材２１は、従来技術に関して図７、８で説明したのと同じようにガスダクト１０に取り付けられている。すなわち、プロテクター２２をとりつけた複数の補強材２１は、ガスダクト１０の長手方向に所定間隔毎に配置され、ガスダクト１０の全長に亘って周壁１０ａを補強できるように構成されている。第１の実施の形態では、石炭焚きボイラ１からの排気ガスＧが、ガスダクト１０内を搬送されると、図１で示すように排気ガスＧがプロテクター２２の前面２３に衝突し、それから補強材２１の側面に沿って下流側へ流れて行く。
【００１３】ここで、排気ガス中のアッシュのような粉体が上記プロテクター２２のような板状部材に衝突した場合の作用につい図２により説明する。粉体の衝突エネルギーが衝突角度αで物体表面に衝突した時に、垂直分力は表面の押し込み傷として、水平分力は表面の引っ掻き傷として作用する。本実施の形態のように、板状部材が、軟鋼（ＳＳ材等の一般用鋼材）のような低硬度低脆性の材料の場合には、表面が変形し易いため垂直分力による作用は少なく、水平分力による作用の方が大きい。逆に、板状部材が、ガラス、硬質鋼材等の硬くて脆い材料の場合には、垂直分力の作用が大きく、水平分力による作用が小さい。
【００１４】また、図３は、軟鋼等の低硬度低脆性の材料に対する衝突角度αと摩耗量の関係を示しており、衝突角度α＝約２０〜３０°近傍で摩耗量が最大になっているが、これは水平分力による引っ掻き傷と、垂直分力による押し込み傷の和が加わり、えぐるような摩耗が発生するためである。そして、衝突角度α＝約９０°では、磨耗量が非常に少ないが、これは、水平分力がゼロで作用せず水平分力による引っ掻き傷が発生せず、垂直分力は作用するが上述したように表面が変形しやすいことによって、摩耗を成長させる微細クラックが発生しないことによる。
【００１５】以上のように、この第１の実施の形態では、補強材２１に取着されたプロテクター２２の前面２３に対して排気ガスＧの流れがほぼ直角（衝突角度α＝約９０°）に当たるように配置され、また、軟鋼を使用しているので、排気ガスＧが、１７〜２０ｍ／ｓの高速で流通し、微粒子状のアッシュが衝突しても摩耗が最小限に抑制され、これによってプロテクター２２、および補強材２１の腐食の発生が非常に少なく抑えられガスダクト１０の耐久性が向上できる。
【００１６】本発明の第２の実施の形態につき図４により説明する。この第２の実施の形態では、第１の実施の形態のプロテクター２２をとりつけた補強材２１に替えて、軟鋼製の４角形断面の鋼管で形成された補強材３１が用いられていて、４角形の面の内の１つの面３２、以下前面３２という、がガスの流れに対してほぼ直角（衝突角度α＝約９０°）になるように配置して構成したものである。その他の構成は、前記第１の実施の形態と同一である。
【００１７】第２の実施の形態は上記のように構成されているので、石炭焚きボイラ１からの排気ガスＧは、図４に示すように、４角形断面の補強材３１の前面３２にほぼ直角に衝突し、それから側面３３に沿って下流側へ流れて行く。従って、微粒子状のアッシュを含んだ排気ガスＧが、１７〜２０ｍ／ｓの高速で流通し補強材３１に衝突しながら搬送されても、補強材３１の前面３２の摩耗を最小限に抑制することができる。これによって補強材３１の腐食の発生が非常に少なく抑えられガスダクト１０の耐久性が向上できる。
【００１８】本発明の第３の実施の形態につき図５により説明する。この第３の実施の形態では、第１の実施の形態のプロテクター２２をとりつけた補強材に替えて、軟鋼製のコの字形チャンネル材で形成された補強材４１が用いられていて、コの字形チャンネル材の中央の辺４２の外側の面４３、以下前面４３という、がガスの流れに対してほぼ直角（衝突角度α＝約９０°）になるように配置して構成したものである。その他の構成は、前記第１の実施の形態と同一である。
【００１９】第３の実施の形態は上記のように構成されているので、石炭焚きボイラ１からの排気ガスＧは、図５に示すように、補強材４１の前面４３にほぼ直角に衝突し、それから側部の辺４４の外側の面４５に沿って下流側へ流れて行く。従って、微粒子状のアッシュを含んだ排気ガスＧが、１７〜２０ｍ／ｓの高速で流通し補強材４１の前面４３に衝突しながら搬送されても、補強材４１の前面４３の摩耗を最小限に抑制することができる。これによって補強材４１の腐食の発生が非常に少なく抑えられガスダクト１０の耐久性が向上できる。
【００２０】
【発明の効果】各請求項に記載の発明によれば、石炭焚きボイラーのガスダクト内に配設される補強材が断面が平面部を有して形成される。そして、この平面部に排気ガスがほぼ直角に当たるように配設される。排気ガス中のアッシュは補強材の平面に直角にあたるが、アッシュの衝突の際の垂直分力による微細クラックの発生が少なく、水平分力がゼロなので水平分力による引っ掻き傷もなく、摩耗がすくない。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００００６２０８
【氏名又は名称】三菱重工業株式会社
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| 【出願日】 |
平成１１年３月５日（１９９９．３．５） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００７７５１７
【弁理士】
【氏名又は名称】石田 敬 （外４名）
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| 【公開番号】 |
特開２０００−２５７８０４（Ｐ２０００−２５７８０４Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１２年９月２２日（２０００．９．２２） |
| 【出願番号】 |
特願平１１−５８６６４ |
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