JP5996597B2 - 回転再生式空気予熱器 - Google Patents
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Description
本発明は、ボイラーからの排ガスを利用して燃焼用の空気を加熱する空気予熱器に係り、特に、伝熱エレメントが収容されたロータを軸の周りに回転させる回転再生式空気予熱器に関する。
空気予熱器は、火力発電所等において、ボイラから排出されたガスとの熱交換によってボイラで燃焼させる空気を予熱する装置であり、熱交換の方式により再生式と伝熱式の2種類に大別される。このうち、再生式空気予熱器では、排出ガスと燃焼空気に対して伝熱エレメントを交互に接触させる構造となっている。そして、伝熱エレメントが収容されたロータを軸の周りに回転させる構造のものを特に回転再生式空気予熱器と呼んでいる。
ロータの回転軸が鉛直方向に平行となるように設置された回転再生式空気予熱器の一般的な構造について図3〜図5を用いて説明する。
図3(a)は従来技術に係る回転再生式空気予熱器の概略を示す斜視図であり、図3(b)は図3(a)の一部をダイヤフラムと平行な面で切断した状態を示す図である。なお、図3(a)において下向きの矢印はボイラから排出された高温のガスの流れを表し、上向きの矢印はボイラで燃焼させる低温の空気の流れを表している。
図3(a)に示すように、回転再生式空気予熱器は、円柱状のポスト51を中心軸とする薄肉円筒状のシェル52と、ポスト51からシェル52まで放射状に延設されてシェル52の内部を平面視扇型状のセクター53に分割する複数枚のダイヤフラム54と、複数の伝熱エレメントが収容され、各セクター53内に設置されるバスケットモジュール55を備えたロータ50がポスト51を中心として回転可能にハウジング56の内部に設置された構造となっている。
図3(a)は従来技術に係る回転再生式空気予熱器の概略を示す斜視図であり、図3(b)は図3(a)の一部をダイヤフラムと平行な面で切断した状態を示す図である。なお、図3(a)において下向きの矢印はボイラから排出された高温のガスの流れを表し、上向きの矢印はボイラで燃焼させる低温の空気の流れを表している。
図3(a)に示すように、回転再生式空気予熱器は、円柱状のポスト51を中心軸とする薄肉円筒状のシェル52と、ポスト51からシェル52まで放射状に延設されてシェル52の内部を平面視扇型状のセクター53に分割する複数枚のダイヤフラム54と、複数の伝熱エレメントが収容され、各セクター53内に設置されるバスケットモジュール55を備えたロータ50がポスト51を中心として回転可能にハウジング56の内部に設置された構造となっている。
伝熱エレメントは、複数のひだを有する矩形状の板材であり、ロータ50の軸方向と平行をなし、かつ、ポスト51を囲むように配置されている。また、 ハウジング56の上下面には、それぞれ少なくとも一対のセクター板57,57がロータ50を挟んで略対称に設置されており、このセクター板57によって、各セクター53は排出ガスの流路と燃焼空気の流路にそれぞれ分割されている。すなわち、回転再生式空気予熱器では、矢印で示すように排出ガスと燃焼空気がセクター板57によって完全に分離された状態でロータ50に対して互いに逆方向から流れ込む構造となっている。
一般に、バスケットモジュール55は複数の層に分かれた状態でセクター53の内部に設置されることが多い。例えば、図3(b)に示すように、排出ガス入口及び燃焼空気出口と排出ガス出口及び燃焼空気入口にそれぞれ隣接するように高温層55aと低温層55cが設置され、高温層55aと低温層55cの間に中間層55bが設置される。そして、低温層55cは複数本の鋼材が格子状に組まれるようにして形成されたグレーチング58と呼ばれる支持部材の上に載置されている。
この場合、高温層55aと中間層55bを通過した排出ガスは、低温層55cにおいて最も温度が低下するため、低温層55cには凝縮した微粒子等が集中して付着する。そのため、この微粒子等を圧縮空気や乾燥蒸気によって吹き飛ばす目的で、通常、ロータ50の低温側には、スートブロアが低温層55cの伝熱エレメントに向けて蒸気等を噴射可能に設置されている。
この場合、高温層55aと中間層55bを通過した排出ガスは、低温層55cにおいて最も温度が低下するため、低温層55cには凝縮した微粒子等が集中して付着する。そのため、この微粒子等を圧縮空気や乾燥蒸気によって吹き飛ばす目的で、通常、ロータ50の低温側には、スートブロアが低温層55cの伝熱エレメントに向けて蒸気等を噴射可能に設置されている。
図4(a)は図3(a)に示した回転再生式空気予熱器の部分平面図であり、図4(b)は図4(a)におけるD方向矢視図である。ただし、これらの図では、バスケットモジュール55及びハウジング56を省略し、グレーチング58については1箇所のみ図示している。また、図4(b)では、シェル52の図示を省略している。
図4(a)及び図4(b)に示すように、ダイヤフラム54の下部には、矩形状の貫通孔61が水平方向へ一列に所定の間隔をあけて複数設けられており、この貫通孔61内にはダイヤフラム54の表面から両端がそれぞれ突出するように直方体状の支持部材(以下、サポートブロック59という。)が挿設されている。
グレーチング58は、平面視台形をなしており、ダイヤフラム54に近接する側の下端がサポートブロック59によって下方から支持されるとともに、ダイヤフラム54に対してピッチ溶接されている。また、ダイヤフラム54の下端近傍には、グレーチング58とポスト51の隙間を塞ぐようにエンドプレート60が設置されている。
図4(a)及び図4(b)に示すように、ダイヤフラム54の下部には、矩形状の貫通孔61が水平方向へ一列に所定の間隔をあけて複数設けられており、この貫通孔61内にはダイヤフラム54の表面から両端がそれぞれ突出するように直方体状の支持部材(以下、サポートブロック59という。)が挿設されている。
グレーチング58は、平面視台形をなしており、ダイヤフラム54に近接する側の下端がサポートブロック59によって下方から支持されるとともに、ダイヤフラム54に対してピッチ溶接されている。また、ダイヤフラム54の下端近傍には、グレーチング58とポスト51の隙間を塞ぐようにエンドプレート60が設置されている。
図5(a)及び図5(b)はそれぞれ図4(a)におけるE部及び図4(b)におけるF部の拡大図であり、図5(c)は図4(b)におけるG−G線矢視断面図である。なお、図5(b)及び図5(c)ではグレーチング58を破線で示している。
グレーチング58はロータ50の回転に伴って移動しないようにダイヤフラム54に対して固定されておくことが必要である。しかし、ロータ50の保守や点検をする際の作業性を考慮した場合、必要に応じてグレーチング58をロータ50から取り出せる構造である方が望ましい。そこで、通常、グレーチング58はダイヤフラム54に対して所定のピッチで断続溶接されることが多い。
グレーチング58はロータ50の回転に伴って移動しないようにダイヤフラム54に対して固定されておくことが必要である。しかし、ロータ50の保守や点検をする際の作業性を考慮した場合、必要に応じてグレーチング58をロータ50から取り出せる構造である方が望ましい。そこで、通常、グレーチング58はダイヤフラム54に対して所定のピッチで断続溶接されることが多い。
グレーチング58をダイヤフラム54にピッチ溶接すると、ダイヤフラム54とグレーチング58の間の溶接されていない箇所は、図5(a)及び図5(c)に示すような隙間Lとなる。この場合、ロータ50に供給された石炭灰等の微粒子を含む排出ガスは、図5(b)及び図5(c)に実線の矢印で示すように隙間Lを通過し、さらにサポートブロック59が設置されていない部分を通り抜けてしまう。このとき、ダイヤフラム54やグレーチング58は石炭灰等の微粒子との摩擦により激しく浸食される。
また、石炭灰等の微粒子を含んだ排出ガスがダイヤフラム54とグレーチング58の隙間Lを通過する際、凝縮した微粒子がサポートブロック59やその周囲のダイヤフラム54に付着する。前述したように、低温層55cに付着した微粒子を吹き飛ばすために、スートブロアによって蒸気等をロータ50の下面に高圧で吹き付けると、この高圧の蒸気はサポートブロック59やその周囲のダイヤフラム54に付着した微粒子を巻き込みながら、図5(b)及び図5(c)に破線の矢印で示すようにサポートブロック59が設置されていない部分から隙間Lに流入する。その結果、ダイヤフラム54やグレーチング58は、この石炭灰等の微粒子との摩擦により激しく浸食される。
このように、従来の回転再生式空気予熱器においては、ロータ50に排出ガスを供給したり、スートブロアによって高圧の蒸気等を吹き付けたりする際に、ダイヤフラム54とグレーチング58の隙間Lが排出ガスや蒸気等の流路となり、排出ガスに含まれる石炭灰等によってサポートブロック59の周囲のダイヤフラム54が浸食されてしまうという課題があった。
このように、従来の回転再生式空気予熱器においては、ロータ50に排出ガスを供給したり、スートブロアによって高圧の蒸気等を吹き付けたりする際に、ダイヤフラム54とグレーチング58の隙間Lが排出ガスや蒸気等の流路となり、排出ガスに含まれる石炭灰等によってサポートブロック59の周囲のダイヤフラム54が浸食されてしまうという課題があった。
石炭灰による浸食(アッシュエロージョン)は回転再生式空気予熱器に限らず、種々の装置においても同様に解決すべき課題とされている。例えば、特許文献1には、「石炭焚きボイラ」という名称で、伝熱管摩耗防止装置を備えた石炭焚きボイラにおいてアッシュエロージョンを低減する発明が開示されている。
特許文献1に開示された発明は、多数の孔を有する一方の折曲片部分が伝熱壁に対して直交するように他方の折曲片部分が伝熱壁に溶接固定されたL字状の摩耗防止板を備えたことを特徴としている。
このような構造によれば、伝熱管と伝熱壁との隙間を流れるガス量が抑制されるため、伝熱器や周壁の摩耗を防ぐことができる。
特許文献1に開示された発明は、多数の孔を有する一方の折曲片部分が伝熱壁に対して直交するように他方の折曲片部分が伝熱壁に溶接固定されたL字状の摩耗防止板を備えたことを特徴としている。
このような構造によれば、伝熱管と伝熱壁との隙間を流れるガス量が抑制されるため、伝熱器や周壁の摩耗を防ぐことができる。
また、特許文献2には、「石炭焚きボイラ煙道部偏流防止装置」という名称で、石炭焚きボイラの煙道部において、ガス流れの偏流とエロージョンを防止する発明が開示されている。
特許文献2に開示された発明は、煙道壁とパネル状の伝熱管群との隙間に、ガスの流れとほぼ直交するように、断面が「へ」の字状をなす複数の偏流防止板が水平に設置されたことを特徴としている。
このような構造によれば、伝熱管群と煙道壁との隙間へのガスの流量が増加しないため、煙道壁のエロージョンを低減させることができる。
特許文献2に開示された発明は、煙道壁とパネル状の伝熱管群との隙間に、ガスの流れとほぼ直交するように、断面が「へ」の字状をなす複数の偏流防止板が水平に設置されたことを特徴としている。
このような構造によれば、伝熱管群と煙道壁との隙間へのガスの流量が増加しないため、煙道壁のエロージョンを低減させることができる。
さらに、特許文献3には、「石炭焚きボイラ煙道部偏流防止装置」という名称で、事業用又は自家用の発電に用いられる石炭焚きボイラの煙道部におけるガス流れの偏流と石炭灰によるエロージョンを防止する装置に関する発明が開示されている。
特許文献3に開示された発明は、パネル状の伝熱管群と煙道壁との隙間にガスの流れとほぼ垂直に多孔板が複数設置されたことを特徴としている。
このような構造によれば、上述の隙間においてガスの流量が増大することを防いで、伝熱管壁のエロージョンを低減させることができる。
特許文献3に開示された発明は、パネル状の伝熱管群と煙道壁との隙間にガスの流れとほぼ垂直に多孔板が複数設置されたことを特徴としている。
このような構造によれば、上述の隙間においてガスの流量が増大することを防いで、伝熱管壁のエロージョンを低減させることができる。
そして、特許文献4には、「後部伝熱部のループ管摩耗防止装置」という名称で、火炉の後側に副側壁を介して接続され内部に複数のループ管からなる再熱器と過熱器が配置される後部伝熱部を備えた石炭焚きボイラに関する発明が開示されている。
特許文献4に開示された発明は、伝熱管壁における再熱器及び過熱器のループ管の折曲がり端部の上側位置に、前面に石炭灰流通孔が穿設されたエロージョンバッフルが略水平方向に流路内へ張り出すように取り付けられたことを特徴としている。
このような構造によれば、伝熱管壁とループ管の折曲がり端部との隙間に、緩やかで十分な流量の燃焼ガスが通過することになるため、圧力損失が減少し、燃焼ガス中に含まれる石炭灰による折曲がり端部の摩耗が防止される。
特許文献4に開示された発明は、伝熱管壁における再熱器及び過熱器のループ管の折曲がり端部の上側位置に、前面に石炭灰流通孔が穿設されたエロージョンバッフルが略水平方向に流路内へ張り出すように取り付けられたことを特徴としている。
このような構造によれば、伝熱管壁とループ管の折曲がり端部との隙間に、緩やかで十分な流量の燃焼ガスが通過することになるため、圧力損失が減少し、燃焼ガス中に含まれる石炭灰による折曲がり端部の摩耗が防止される。
特許文献1に開示された発明において、伝熱管と伝熱壁との隙間を完全に塞いでしまうと、その部分には燃焼ガスが流れないことになる。その結果、燃焼ガスに対する伝熱管の接触面積が減少し、熱交換効率が低下してしまう。すなわち、特許文献1に開示された発明では、伝熱管と伝熱壁との隙間における燃焼ガスの流れをある程度許容しなければならないため、多孔状に加工された摩耗防止板を伝熱管と伝熱壁との隙間に設置することで燃焼ガスの流れを抑制しているのである。しかし、このような構造では、燃焼ガスとの接触に伴って発生する伝熱器や周壁の摩耗を完全に防ぐことはできない。
また、特許文献2に開示された発明では、煙道壁とパネル状の伝熱管群との隙間に設置された偏流防止板によってガスの流量の増加が抑えられるため、確かに煙道壁のエロージョンをある程度低減させることができる。しかしながら、この発明においてもガスに対する伝熱管の接触面積を一定以上確保するために、偏流防止板によって煙道壁とパネル状の伝熱管群との隙間を完全に塞ぐことはせずに、その部分におけるガスの流れをある程度許容している。したがって、煙道壁のエロージョンを十分に防ぐことができないという課題を有している。
特許文献3に開示された発明では、伝熱管群と煙道壁の隙間に多孔板を設置し、その部分を流れるガスの加速流を抑制することで、伝熱管壁にエロージョンが発生することを防止しているが、多孔板では、ガスの流れを完全に遮断することはできない。したがって、この発明においても伝熱管壁におけるエロージョンを完全には防止できないという課題を有している。
さらに、特許文献4に開示された発明では、ループ管の折曲がり端部の上側位置にエロージョンバッフルが設置されているが、ループ管との熱交換が十分になされるように、エロージョンバッフルに石炭灰流通孔を設け、所定のガス流量を確保する構造となっている。そのため、燃焼ガスに含まれる石炭灰との接触に起因するループ管の折曲がり端部における摩耗の発生を完全には防ぐことができない。
上述のとおり、特許文献1〜4に開示された発明には、伝熱管と煙道壁等との隙間を完全に塞いで、その部分に燃焼ガスが流れ込むことを完全に遮断するという思想はない。したがって、これらの発明では、回転再生式空気予熱器のダイヤフラムやグレーチングに発生する石炭灰等による浸食(アッシュエロージョン)を防ぐことができない。
すなわち、本発明はかかる従来の事情に対処してなされたものであって、排出ガスに含まれる石炭灰等の微粒子との摩擦によって発生するダイヤフラムやグレーチングの浸食(アッシュエロージョン)を効率良く防ぐことが可能な回転再生式空気予熱器を提供することを目的とする。
すなわち、本発明はかかる従来の事情に対処してなされたものであって、排出ガスに含まれる石炭灰等の微粒子との摩擦によって発生するダイヤフラムやグレーチングの浸食(アッシュエロージョン)を効率良く防ぐことが可能な回転再生式空気予熱器を提供することを目的とする。
上記目的を達成するため、請求項1記載の発明は、ハウジング内にロータを回転可能に設置し、このロータ内に収容された伝熱エレメントに対して高温流体と低温流体を交互に接触させ、両者の間で熱交換をさせる回転再生式空気予熱器において、ロータは、ハウジング内に収容される薄肉の円筒体と、この円筒体の内部に同心状に設置される円柱体と、この円柱体の外周面から放射状に複数延設され円筒体の内部を平面視扇型状の複数のセクターに分割するダイヤフラムと、セクター内に設置され伝熱エレメントが収容されるバスケットモジュールと、このバスケットモジュールを上部に載置可能にセクター内に設置されるグレーチングと、このグレーチングを支持可能に上面が平坦に形成されるとともに、ダイヤフラムの下部にセクター内へ突出するように水平方向へ一列に複数個設けられる支持部材と、直方体状をなし、端面と背面を支持部材とダイヤフラムにそれぞれ接触させた状態で、その上面が支持部材の上面と面一になるように設置される金属製の長尺部材と、を備えたことを特徴とするものである。
前述したように、ロータが回転した際に移動しないようにグレーチングはダイヤフラムに対して固定しておく必要があるが、ロータの保守や点検をする際の作業性を考慮して、グレーチングはダイヤフラムに対して所定のピッチで断続溶接されることが多い。この場合、グレーチングがダイヤフラムに溶接されていない箇所がロータに供給された排出ガスの流路となり、排出ガスに含まれる石炭灰等との摩擦によってダイヤフラムの下部が浸食される。
しかしながら、上記構造の回転再生式空気予熱器においては、直方体の長尺部材の上面が支持部材の上面と面一になっているため、支持部材の上面と同様に長尺部材の上面もグレーチングの下面に対して密着する。したがって、グレーチングがダイヤフラムに溶接されていない箇所に生じた隙間が長尺部材によって閉塞されるため、ボイラに供給された排出ガスやスートブロアによってロータに吹き付けられた高温の蒸気等が当該箇所に流れ込むおそれがない。なお、長尺部材は支持部材の上面を超えて上方へ突出しないように設置されており、支持部材がグレーチングの荷重を支える構造であることから、グレーチングの荷重によって長尺部材のダイヤフラムに対する固定部分(溶接箇所等)が破損するおそれはない。
しかしながら、上記構造の回転再生式空気予熱器においては、直方体の長尺部材の上面が支持部材の上面と面一になっているため、支持部材の上面と同様に長尺部材の上面もグレーチングの下面に対して密着する。したがって、グレーチングがダイヤフラムに溶接されていない箇所に生じた隙間が長尺部材によって閉塞されるため、ボイラに供給された排出ガスやスートブロアによってロータに吹き付けられた高温の蒸気等が当該箇所に流れ込むおそれがない。なお、長尺部材は支持部材の上面を超えて上方へ突出しないように設置されており、支持部材がグレーチングの荷重を支える構造であることから、グレーチングの荷重によって長尺部材のダイヤフラムに対する固定部分(溶接箇所等)が破損するおそれはない。
また、請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の回転再生式空気予熱器において、長尺部材は、ダイヤフラムに接触する面の下縁が隅肉溶接されることを特徴とするものである。
このような構造の回転再生式空気予熱器においては、請求項1に記載された発明に比べ、グレーチングとダイヤフラムの隙間が長尺部材によってさらに確実に塞がれるため、当該箇所への排出ガス等の流れ込みが長尺部材によって阻止されるという請求項1に記載された発明の作用がより一層発揮される。
このような構造の回転再生式空気予熱器においては、請求項1に記載された発明に比べ、グレーチングとダイヤフラムの隙間が長尺部材によってさらに確実に塞がれるため、当該箇所への排出ガス等の流れ込みが長尺部材によって阻止されるという請求項1に記載された発明の作用がより一層発揮される。
請求項3に記載の発明は、請求項1又は請求項2に記載の回転再生式空気予熱器において、長尺部材は、支持部材に接触する面の上縁を除く周縁が隅肉溶接されることを特徴とするものである。
このような構造の回転再生式空気予熱器においては、長尺部材がグレーチングとダイヤフラムの隙間を確実に塞いで、当該箇所への排出ガス等の流れ込みを防ぐという請求項1又は請求項2に記載された発明の作用がより一層発揮される。
このような構造の回転再生式空気予熱器においては、長尺部材がグレーチングとダイヤフラムの隙間を確実に塞いで、当該箇所への排出ガス等の流れ込みを防ぐという請求項1又は請求項2に記載された発明の作用がより一層発揮される。
請求項4に記載の発明は、請求項1乃至請求項3のいずれか1項に記載の回転再生式空気予熱器において、長尺部材は、鉄鋼製であることを特徴とするものである。
このような構造の回転再生式空気予熱器においては、請求項1乃至請求項3のいずれか1項に記載された発明の作用に加えて、長尺部材が摩耗し難いため、ロータの耐用年数が伸びるという作用を有する。
このような構造の回転再生式空気予熱器においては、請求項1乃至請求項3のいずれか1項に記載された発明の作用に加えて、長尺部材が摩耗し難いため、ロータの耐用年数が伸びるという作用を有する。
請求項5に記載の発明は、請求項1乃至請求項4のいずれか1項に記載の回転再生式空気予熱器において、ダイヤフラムの下部には、水平方向へ一列に複数個の貫通孔が形成され、支持部材は直方体状をなし、ダイヤフラムの表面から両端を突出させるように貫通孔に挿設されることを特徴とするものである。
このような構造の回転再生式空気予熱器においては、請求項1乃至請求項4のいずれか1項に記載された発明の作用に加えて、支持部材がダイヤフラムに対して強固に固定されるという作用を有する。
このような構造の回転再生式空気予熱器においては、請求項1乃至請求項4のいずれか1項に記載された発明の作用に加えて、支持部材がダイヤフラムに対して強固に固定されるという作用を有する。
請求項1に記載の発明によれば、グレーチングとダイヤフラムの隙間に排出ガス等の流路が形成されないようにして、排出ガスに含まれる石炭灰等との摩擦によって発生するダイヤフラムの浸食(アッシュエロージョン)を効率良く防ぐことができる。また、長尺部材でグレーチングの荷重を支える必要がなく、長尺部材のダイヤフラムに対する固定方法を簡略化することが可能であるため、ロータの製造コストを安くできるという効果を奏する。
本発明の請求項2に記載の発明によれば、グレーチングとダイヤフラムの隙間が長尺部材によって確実に閉塞され、排出ガス等の流れ込みが阻止されることから、当該箇所におけるアッシュエロージョンの発生を防止できるという請求項1に記載された発明の効果がより一層発揮される。
請求項3に記載の発明によれば、長尺部材がグレーチングとダイヤフラムの隙間を確実に塞いで、排出ガス等の流れ込みを阻止するように作用するため、当該箇所におけるアッシュエロージョンの発生を防止できるという請求項1又は請求項2に記載された発明の効果がより一層発揮される。
本発明の請求項4に記載の発明によれば、請求項1乃至請求項3のいずれか1項に記載された発明の効果に加えて、ロータが故障し難いため、定期点検や保守作業等に要するコストを削減できるという効果を奏する。
本発明の請求項5に記載の発明によれば、請求項1乃至請求項4のいずれか1項に記載された発明の効果に加えて、支持部材が簡単な構造によってダイヤフラムに対して強固に固定されるため、グレーチングの荷重を支持部材によって安全かつ確実に支持できるという効果を奏する。
本発明の回転再生式空気予熱器の構成と、それに基づく作用及び効果について図1及び図2を用いて具体的に説明する。なお、本実施例では、図3〜図5を用いて既に説明したように、ロータの回転軸が鉛直方向と平行であり、複数の伝熱エレメントを収容したバスケットモジュールが各セクター内においてグレーチングによって下方から支持された構造の回転再生式空気予熱器を想定しているが、以下の説明は、ロータの回転軸が水平方向と平行な回転再生式空気予熱器についても同様に当てはまる。
図1(a)は本発明の実施の形態に係る回転再生式空気予熱器の実施例の平面図の一部を示したものであり、図1(b)はフラットバーとサポートブロックの位置関係を説明するために、ダイヤフラムにフラットバーとサポートブロックが取り付けられた箇所を拡大して示した斜視図である。図2(a)は図1(a)におけるA方向矢視図の一部を拡大して示したものであり、図2(b)は図1(a)におけるB部の拡大図であり、図2(c)は図1(b)におけるC−C線矢視断面図である。
なお、図2(a)は図5(b)に相当し、図2(b)は図5(a)に相当し、図2(c)は図5(c)に相当する。また、図2(a)〜図2(c)ではグレーチングを破線で示している。さらに、図3〜図5に示した構成要素については、同一の符号を付してその説明を省略する。
なお、図2(a)は図5(b)に相当し、図2(b)は図5(a)に相当し、図2(c)は図5(c)に相当する。また、図2(a)〜図2(c)ではグレーチングを破線で示している。さらに、図3〜図5に示した構成要素については、同一の符号を付してその説明を省略する。
図1及び図2に示すように、本発明の回転再生式空気予熱器は、図3〜図5に示した従来技術に係る回転再生式空気予熱器において、長尺の直方体をなす鉄鋼製のフラットバー1がダイヤフラム54のサポートブロック59が設けられていない箇所に設置された構造となっている。
フラットバー1は、端面1bと背面1cをサポートブロック59とダイヤフラム54にそれぞれ接触させた状態で、サポートブロック59の上面59aを超えて上方へ突出しないようにダイヤフラム54の下部に設置されている。具体的には、フラットバー1は、ダイヤフラム54に接触する背面1cの下縁と、サポートブロック59の端面59bに接触する端面1bの上縁を除く周縁(例えば、前縁と下縁)に隅肉溶接2が施されるとともに、上面1aがサポートブロック59の上面59aと面一になるように設置されている。
フラットバー1は、端面1bと背面1cをサポートブロック59とダイヤフラム54にそれぞれ接触させた状態で、サポートブロック59の上面59aを超えて上方へ突出しないようにダイヤフラム54の下部に設置されている。具体的には、フラットバー1は、ダイヤフラム54に接触する背面1cの下縁と、サポートブロック59の端面59bに接触する端面1bの上縁を除く周縁(例えば、前縁と下縁)に隅肉溶接2が施されるとともに、上面1aがサポートブロック59の上面59aと面一になるように設置されている。
このような構造の回転再生式空気予熱器においては、ダイヤフラム54とグレーチング58の隙間Lがフラットバー1によって閉塞されるため、ボイラに供給された排出ガスやスートブロアによってロータ50に吹き付けられた高温の蒸気等の流れが遮断され、当該箇所への流れ込みが阻止されるという作用を有する。そして、フラットバー1はサポートブロック59の上面59aを超えて上方へ突出しないように設置されているため、グレーチング58の荷重を受けることなく、サポートブロック59によってグレーチング58の荷重が支持される。したがって、フラットバー1をダイヤフラム54に対して強固に固定する必要がない。また、フラットバー1を薄肉で幅広な構造とすることができる。この場合、フラットバー1の軽量化を図りつつ、その幅広な面がグレーチング58に接触するようにフラットバー1をダイヤフラム54に取り付けることで、グレーチング58の設置時に発生する水平方向へのずれにも容易に対応することができる。
また、フラットバー1は直方体状をなし、上面1aがサポートブロック59の上面59aと面一になっているため、サポートブロック59の上面59aにグレーチング58を載置した場合、フラットバー1の上面1aはサポートブロック59の上面59aとともにグレーチング58の下面58aに対して密着する。加えて、フラットバー1はダイヤフラム54やサポートブロック59に接触する背面1cや端面1bの周縁に隅肉溶接2が施されているため、本発明の回転再生式空気予熱器においては、ダイヤフラム54とグレーチング58の隙間Lが確実にフラットバー1によって確実に閉塞されるという作用を有する。
以上説明したように、本発明の回転再生式空気予熱器によれば、グレーチング58とダイヤフラム54の隙間Lに排出ガス等の流路が形成されないようにして、排出ガスに含まれる石炭灰等との摩擦によって発生するダイヤフラム54の浸食(アッシュエロージョン)を効率良く防ぐことができる。また、フラットバー1によってグレーチング58の荷重を支える必要がないため、フラットバー1のダイヤフラム54に対する固定方法を簡略化して、ロータ50の製造コストを安くすることができる。
本実施例では、フラットバー1を金属製としているが、例えば、鉄鋼製にすれば、摩耗し難くなり、ロータ50の耐用年数が伸びるため、定期点検や保守作業等に要するコストの削減を図ることができる。
また、本実施例では、フラットバー1をダイヤフラム54に対して溶接により固定しているが、このような方法に限らず、例えば、ボルト等を用いてフラットバー1をダイヤフラム54やサポートブロック59に対して固定しても良い。ただし、本実施例のようにフラットバー1の固定に溶接を用いると、ダイヤフラム54やサポートブロック59に対して隙間が生じないようにフラットバー1を固定できることに加え、作業コストを安くできるというメリットがある。なお、グレーチング58の荷重によってフラットバー1のダイヤフラム54やサポートブロック59に対する溶接箇所が破損するおそれはない。
さらに、本実施例では、ダイヤフラム54の下部に形成された貫通孔61にサポートブロック59が挿設されているが、サポートブロック59のダイヤフラム54に対する固定は、このような方法に限定されるものではなく、適宜変更可能である。ただし、本実施例に示したように、ダイヤフラム54に形成した貫通孔61に対してサポートブロック59を挿設することによれば、簡単な構造でありながら、サポートブロック59がダイヤフラム54に対して強固に固定されるため、グレーチング58の荷重をサポートブロック59によって安全かつ確実に支持することができる。
また、本実施例では、フラットバー1をダイヤフラム54に対して溶接により固定しているが、このような方法に限らず、例えば、ボルト等を用いてフラットバー1をダイヤフラム54やサポートブロック59に対して固定しても良い。ただし、本実施例のようにフラットバー1の固定に溶接を用いると、ダイヤフラム54やサポートブロック59に対して隙間が生じないようにフラットバー1を固定できることに加え、作業コストを安くできるというメリットがある。なお、グレーチング58の荷重によってフラットバー1のダイヤフラム54やサポートブロック59に対する溶接箇所が破損するおそれはない。
さらに、本実施例では、ダイヤフラム54の下部に形成された貫通孔61にサポートブロック59が挿設されているが、サポートブロック59のダイヤフラム54に対する固定は、このような方法に限定されるものではなく、適宜変更可能である。ただし、本実施例に示したように、ダイヤフラム54に形成した貫通孔61に対してサポートブロック59を挿設することによれば、簡単な構造でありながら、サポートブロック59がダイヤフラム54に対して強固に固定されるため、グレーチング58の荷重をサポートブロック59によって安全かつ確実に支持することができる。
本発明の請求項1乃至請求項5に記載された発明は、発電所で使用されるボイラに限らず、各種のボイラに対して適用可能である。
1…フラットバー 1a…上面 1b…端面 1c…背面 2…隅肉溶接 50…ロータ 51…ポスト 52…シェル 53…セクター 54…ダイヤフラム 55…バスケットモジュール 55a…高温層 55b…中間層 55c…低温層 56…ハウジング 57…セクター板 58…グレーチング 58a…下面 59…サポートブロック 59a…上面 59b…側面 60…エンドプレート 61…貫通孔 L…隙間
Claims (5)
- ハウジング内にロータを回転可能に設置し、このロータ内に収容された伝熱エレメントに対して高温流体と低温流体を交互に接触させ、両者の間で熱交換をさせる回転再生式空気予熱器において、
前記ロータは、
前記ハウジング内に収容される薄肉の円筒体と、
この円筒体の内部に同心状に設置される円柱体と、
この円柱体の外周面から放射状に複数延設され前記円筒体の内部を平面視扇型状の複数のセクターに分割するダイヤフラムと、
前記セクター内に設置され前記伝熱エレメントが収容されるバスケットモジュールと、
このバスケットモジュールを上部に載置可能に前記セクター内に設置されるグレーチングと、
このグレーチングを支持可能に上面が平坦に形成されるとともに、前記ダイヤフラムの下部に前記セクター内へ突出するように水平方向へ一列に複数個設けられる支持部材と、
直方体状をなし、端面と背面を前記支持部材と前記ダイヤフラムにそれぞれ接触させた状態で、その上面が前記支持部材の前記上面と面一になるように設置される金属製の長尺部材と、を備えたことを特徴とする回転再生式空気予熱器。 - 前記長尺部材は、前記ダイヤフラムに接触する面の下縁が隅肉溶接されることを特徴とする請求項1記載の回転再生式空気予熱器。
- 前記長尺部材は、前記支持部材に接触する面の上縁を除く周縁が隅肉溶接されることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の回転再生式空気予熱器。
- 前記長尺部材は、鉄鋼製であることを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれか1項に記載の回転再生式空気予熱器。
- 前記ダイヤフラムの下部には、水平方向へ一列に複数個の貫通孔が形成され、
前記支持部材は直方体状をなし、前記ダイヤフラムの表面から両端を突出させるように前記貫通孔に挿設されることを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれか1項に記載の回転再生式空気予熱器。
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