流化床爐的層內(nèi)導(dǎo)熱管及流化床爐的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種具有充分的導(dǎo)熱效果、且抑制熔鹽腐蝕而減厚量較少、耐久性優(yōu)異的流化床爐的層內(nèi)導(dǎo)熱管。層內(nèi)導(dǎo)熱管（5）由以下部分構(gòu)成：在內(nèi)部流動有流體（水、飽和水、蒸氣或雙態(tài)流體等）的內(nèi)管（6）；設(shè)置在內(nèi)管（6）的外周的作為固定部的內(nèi)管翅片（37）、和以在內(nèi)管（6）外周側(cè)具有0.25mm以上0.75mm以下的間隙（7）的方式設(shè)置的、保護(hù)內(nèi)管（6）的護(hù)罩（8）。在內(nèi)管（6）的外周面上通過焊接而固定有一對內(nèi)管翅片（37），在內(nèi)管翅片（37）上同樣地通過焊接而固定有護(hù)罩（8）。在護(hù)罩（8）上，以相互設(shè)置50mm的間隔的方式形成有0.5mm寬的多個狹縫（81）。
【專利說明】流化床爐的層內(nèi)導(dǎo)熱管及流化床爐

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及層內(nèi)導(dǎo)熱管及具有該層內(nèi)導(dǎo)熱管的流化床爐，該層內(nèi)導(dǎo)熱管使含有生 物物質(zhì)或塑料的高發(fā)熱量的RDF (Refuse DerivedFuel :垃圾衍生燃料)和廢棄物等燃料燃 燒而回收燃燒熱。

【背景技術(shù)】
[0002] 近年來，為了應(yīng)對化石燃料的價格高漲和地球溫室化問題等，謀求能源的有效利 用。因此，作為起到熱回收（thermal recycle)作用的系統(tǒng)，利用基于RDF和廢棄物的燃燒 而產(chǎn)生的熱來進(jìn)行發(fā)電的系統(tǒng)的重要性升高。作為該發(fā)電系統(tǒng)的熱回收方式，具有在流化 床爐中通過層內(nèi)導(dǎo)熱管來回收基于RDF和廢棄物的燃燒而產(chǎn)生的熱能的方式。由于RDF和 廢棄物含有氯，所以在該方式中，在流化床爐中使RDF和廢棄物燃燒時，一部分的氯向流化 介質(zhì)(流化砂）轉(zhuǎn)移而附著在層內(nèi)導(dǎo)熱管上，在層內(nèi)導(dǎo)熱管上產(chǎn)生熔鹽腐蝕。除該熔鹽腐蝕 以外，由于流化介質(zhì)(流化砂)的劇烈流動而導(dǎo)致層內(nèi)導(dǎo)熱管磨損。因此，存在層內(nèi)導(dǎo)熱管的 減厚量(管壁厚度的減少量）較大的問題。
[0003] 以往，為了降低該減厚量，對配置在流化層內(nèi)的層內(nèi)導(dǎo)熱管的外周面進(jìn)行自熔性 合金（Ni類）的噴鍍或不銹鋼材的加厚等，但沒有得到充分的效果。
[0004] 因此，公知有一種導(dǎo)熱管的耐磨構(gòu)造，通過將導(dǎo)熱管以壁骨（stud)和耐火物(耐磨 性材料）覆蓋來降低導(dǎo)熱管的減厚量(參照專利文獻(xiàn)1)。但是，該結(jié)構(gòu)中，通過用耐火物覆 蓋導(dǎo)熱管會降低熱導(dǎo)率，所以為了得到充分的導(dǎo)熱效果而需要大的導(dǎo)熱面積。
[0005] 另一方面，作為對由磨損所導(dǎo)致的減厚進(jìn)行抑制的導(dǎo)熱管，公知在導(dǎo)熱管的外部 設(shè)置護(hù)罩（protector)、以及使導(dǎo)熱管自身由耐磨性優(yōu)異的高鉻鋼或不銹鋼形成(參照專利 文獻(xiàn)2)。但是，若在導(dǎo)熱管的外部設(shè)置護(hù)罩，則存在妨礙導(dǎo)熱的問題。另外，若使導(dǎo)熱管自 身由高鉻鋼或不銹鋼形成，則雖然降低了因磨損導(dǎo)致的減厚，但在與磨損同時受到熔鹽腐 蝕的環(huán)境下，擔(dān)心耐久性不充分。
[0006] 現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0007] 專利文獻(xiàn)
[0008] 專利文獻(xiàn)1 :日本特開平5-187789號公報
[0009] 專利文獻(xiàn)2 :日本特開平7-217801號公報


【發(fā)明內(nèi)容】

[0010] 通常情況下，當(dāng)流化層在700°C至850°C的溫度下運行時，轉(zhuǎn)移到流化介質(zhì)(流化 砂）的上述氯與燃料中所含有的堿金屬類（Na、K等）形成共晶鹽。該共晶鹽在熔融狀態(tài)下 冷凝的冷凝溫度為例如650°C以上700°C以下。因此，若層內(nèi)導(dǎo)熱管的表面溫度高于冷凝溫 度，就能抑制共晶鹽冷凝在層內(nèi)導(dǎo)熱管的表面上，從而減少因熔鹽腐蝕導(dǎo)致的減厚。
[0011] 對于該普遍觀點，本發(fā)明人等在長期對使用各種層內(nèi)導(dǎo)熱管的流化床爐進(jìn)行連續(xù) 運行的過程中得到以下見解。即，通過在作為層內(nèi)導(dǎo)熱管的內(nèi)管的、爐的鋼管的外部設(shè)置由 SUS310S等不銹鋼材構(gòu)成的護(hù)罩來提高耐久性時，護(hù)罩的與內(nèi)管接觸的溫度較低的部分被 腐蝕，但護(hù)罩的不與內(nèi)管接觸的溫度較高的部分的腐蝕程度低。據(jù)此，本發(fā)明人等發(fā)現(xiàn)，在 使層內(nèi)導(dǎo)熱管的護(hù)罩的表面溫度超過規(guī)定溫度(例如，450°C)的情況下，能夠減少因腐蝕磨 損導(dǎo)致的減厚。
[0012] 另一方面，在流化床爐中，其原本功能為，通過提高作為層內(nèi)導(dǎo)熱管整體的導(dǎo)熱 性，將流化介質(zhì)的熱迅速地傳遞到在層內(nèi)導(dǎo)熱管內(nèi)流動的鍋爐水等中。
[0013] 本發(fā)明的目的在于，提供一種流化床爐的層內(nèi)導(dǎo)熱管，所述層內(nèi)導(dǎo)熱管在確保導(dǎo) 熱量的同時，使層內(nèi)導(dǎo)熱管的表面溫度為規(guī)定溫度以上，且耐久性優(yōu)異。
[0014] 為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的一方案的層內(nèi)導(dǎo)熱管為以配置在流化床爐的流化層 內(nèi)的方式構(gòu)成的層內(nèi)導(dǎo)熱管，具有：以在內(nèi)部流動流體的方式構(gòu)成的內(nèi)管；配置在該內(nèi)管 的外部的護(hù)罩；和將上述護(hù)罩固定在上述內(nèi)管上的至少一個的固定部件，在上述內(nèi)管的外 表面與上述護(hù)罩的內(nèi)表面之間設(shè)有間隙，上述固定部件與上述內(nèi)管及上述護(hù)罩分別接合。
[0015] 在本發(fā)明的其他方案的層內(nèi)導(dǎo)熱管中，上述固定部件通過焊接而與上述內(nèi)管及上 述護(hù)罩分別接合。
[0016] 在本發(fā)明的其他方案的層內(nèi)導(dǎo)熱管中，上述固定部件是配置在上述間隙中的間隔 件。
[0017] 在本發(fā)明的其他方案的層內(nèi)導(dǎo)熱管中，上述固定部件是以從上述護(hù)罩外表面突出 的方式形成的內(nèi)管翅片。
[0018] 在本發(fā)明的其他方案的層內(nèi)導(dǎo)熱管中，上述內(nèi)管具有直線狀地形成的直管部、和 彎曲地形成的彎管部，上述內(nèi)管以在同一平面內(nèi)曲折行進(jìn)的方式形成。
[0019] 在本發(fā)明的其他方案的層內(nèi)導(dǎo)熱管中，上述層內(nèi)導(dǎo)熱管的內(nèi)管翅片以與相鄰的層 內(nèi)導(dǎo)熱管的內(nèi)管翅片彼此相對的方式構(gòu)成。
[0020] 在本發(fā)明的其他方案的層內(nèi)導(dǎo)熱管中，上述層內(nèi)導(dǎo)熱管的內(nèi)管翅片與相鄰的層內(nèi) 導(dǎo)熱管的內(nèi)管翅片相互焊接在一起。
[0021] 在本發(fā)明的其他方案的層內(nèi)導(dǎo)熱管中，上述層內(nèi)導(dǎo)熱管的內(nèi)管翅片焊接在相鄰的 層內(nèi)導(dǎo)熱管的內(nèi)管上。
[0022] 在本發(fā)明的其他方案的層內(nèi)導(dǎo)熱管中，上述護(hù)罩沿周向具有狹縫。
[0023] 在本發(fā)明的其他方案的層內(nèi)導(dǎo)熱管中，在上述護(hù)罩的內(nèi)表面上涂布有黑體涂料。
[0024] 在本發(fā)明的其他方案的層內(nèi)導(dǎo)熱管中，上述護(hù)罩的材質(zhì)為不銹鋼。
[0025] 在本發(fā)明的其他方案的層內(nèi)導(dǎo)熱管中，上述不銹鋼為SUS304、SUS316或SUS310S。
[0026] 在本發(fā)明的其他方案的層內(nèi)導(dǎo)熱管中，上述間隙的寬度為0. 25mm以上4. 00mm以 下。
[0027] 在本發(fā)明的其他方案的層內(nèi)導(dǎo)熱管中，上述間隙的寬度為0. 25mm以上0. 75mm以 下。
[0028] 在本發(fā)明的其他方案的層內(nèi)導(dǎo)熱管中，在上述間隙中填充有填料，其填充率為0. 5 以上0.9以下。
[0029] 在本發(fā)明的其他方案的層內(nèi)導(dǎo)熱管中，在上述護(hù)罩的外表面上設(shè)有護(hù)罩翅片。
[0030] 在本發(fā)明的其他方案的層內(nèi)導(dǎo)熱管中，上述護(hù)罩翅片以葉片狀形成。
[0031] 在本發(fā)明的其他方案的層內(nèi)導(dǎo)熱管中，上述護(hù)罩翅片以銷狀形成。
[0032] 本發(fā)明的一方案的流化床爐具有上述層內(nèi)導(dǎo)熱管、和將流化空氣導(dǎo)入到上述流化 層內(nèi)的散氣噴嘴，上述流化空氣使上述流化層內(nèi)的流化介質(zhì)流動的同時、使燃料燃燒，上述 層內(nèi)導(dǎo)熱管回收由上述燃燒產(chǎn)生的熱。
[0033] 在本發(fā)明的其他方案的流化床爐中，上述流化層具有：用于使燃料燃燒的燃燒室、 和配置有上述層內(nèi)導(dǎo)熱管、回收燃燒熱的熱回收室，上述流化介質(zhì)在上述燃燒室和上述熱 回收室之間循環(huán)。
[0034] 在本發(fā)明的其他方案的流化床爐中，上述燃燒時的上述流化層內(nèi)的溫度為700°C 以上900°C以下。
[0035] 在本發(fā)明的其他方案的流化床爐中，上述流化空氣的空氣量為2. 0< uQ/ umf < 4. 0。
[0036] 在本發(fā)明的其他方案的流化床爐中，上述固定部件在從上述流化介質(zhì)的流動方向 觀察時，配置在上述護(hù)罩的背后位置。
[0037] 在本發(fā)明的其他方案的流化床爐中，上述燃燒時的上述流化層內(nèi)的上述護(hù)罩的表 面溫度為450°C以上800°C以下。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0038] 圖1是表示具有本發(fā)明的一實施方式的層內(nèi)導(dǎo)熱管的流化床爐的示意剖視圖。
[0039] 圖2是表示具有本發(fā)明的一實施方式的層內(nèi)導(dǎo)熱管的其他流化床爐的示意剖視 圖。
[0040] 圖3a是本發(fā)明的一實施方式的層內(nèi)導(dǎo)熱管5的立體圖。
[0041] 圖3b是本發(fā)明的一實施方式的層內(nèi)導(dǎo)熱管5的截面放大圖。
[0042] 圖4是本發(fā)明的其他實施方式的層內(nèi)導(dǎo)熱管5的立體圖。
[0043] 圖5a是本發(fā)明的其他實施方式的層內(nèi)導(dǎo)熱管5的立體圖。
[0044] 圖5b是本發(fā)明的其他實施方式的層內(nèi)導(dǎo)熱管5的立體圖。
[0045] 圖6a是本發(fā)明的其他實施方式的層內(nèi)導(dǎo)熱管5的立體圖。
[0046] 圖6b是本發(fā)明的其他實施方式的層內(nèi)導(dǎo)熱管5的立體圖。
[0047] 圖7是本發(fā)明的其他實施方式的層內(nèi)導(dǎo)熱管5的立體圖。
[0048] 圖8是本發(fā)明的其他實施方式的層內(nèi)導(dǎo)熱管5的立體圖。
[0049] 圖9是配置在流化床爐中的層內(nèi)導(dǎo)熱管5的概略外觀圖。
[0050] 圖10是用于說明配置在流化床爐中的層內(nèi)導(dǎo)熱管5的內(nèi)管翅片37的位置的、層 內(nèi)導(dǎo)熱管5的剖視圖。
[0051] 附圖標(biāo)記說明
[0052] 1流化床爐，2爐主體，3流化層，4爐床底板，5層內(nèi)導(dǎo)熱管，6內(nèi)管，7間隙，8護(hù)罩， 11流化床爐，12爐主體，13分隔壁，14燃燒室，15熱回收室，17不燃物排出口，18開口部，20 流化床，21移動層，22流化層，23流化床，30爐床底板，31爐床底板，32空氣箱，33空氣箱， 37內(nèi)管翅片，38內(nèi)管焊接部，39護(hù)罩焊接部，40罩板，41間隔件，42間隔件焊接部，51直管 部，52彎管部，81狹縫，82護(hù)罩翅片，83護(hù)罩翅片。

【具體實施方式】
[0053] 以下，參照圖1至圖10,說明本發(fā)明的流化床爐的層內(nèi)導(dǎo)熱管的實施方式。在圖1 至圖10中，對相同或相當(dāng)?shù)慕Y(jié)構(gòu)要素標(biāo)注相同的附圖標(biāo)記并省略重復(fù)的說明。
[0054] 圖1是表示具有本發(fā)明的一實施方式的層內(nèi)導(dǎo)熱管的流化床爐的示意剖視圖。如 圖1所示，流化床爐1具有：大致圓筒形狀或大致四角筒形狀的爐主體2、填充有為硅砂等 流化砂的流化介質(zhì)的流化層3、支承流化層3的爐床底板4、和配置在流化層3內(nèi)的層內(nèi)導(dǎo) 熱管5。向流化層3內(nèi)供給廢棄物或RDF等燃料，該燃料在流化介質(zhì)內(nèi)燃燒。在爐床底板4 上設(shè)有多個未圖示的散氣噴嘴，用于向流化層3內(nèi)噴出作為流化氣體的流化空氣。
[0055] 在該鼓泡（bubbling)型的流化床爐1中，從未圖示的投入口向流化層3供給燃料。 此時，從爐床底板4的散氣噴嘴在流化層3的整體范圍內(nèi)噴出均勻空氣量的流化空氣。由 此，流化層3成為流化層3內(nèi)的流化介質(zhì)沿上下活躍地流動的所謂鼓泡流化層。
[0056] 被供給的燃料在流化層3內(nèi)進(jìn)行熱分解及燃燒。通過該燃燒熱對流化介質(zhì)進(jìn)行加 熱，將流化層3內(nèi)的溫度維持于700°C以上900°C以下。通過將流化空氣的空氣量設(shè)定成 2. 0彡uQ/umf彡4. 0,能維持流化層3內(nèi)的溫度。在此，uQ是空塔速度，umf是最低流化空塔 速度(為了使流化介質(zhì)流化所需要的最低空塔速度)。
[0057] 圖2是表示具有本發(fā)明的一實施方式的層內(nèi)導(dǎo)熱管的其他流化床爐的示意剖視 圖。如圖2所示，流化床爐11具有大致四邊筒形狀的爐主體12。通過左右一對的分隔壁 13將爐主體12內(nèi)分成一個燃燒室14、和配置有層內(nèi)導(dǎo)熱管5的兩個熱回收室15。在燃燒 室14內(nèi)形成有使廢棄物或RDF等進(jìn)行熱反應(yīng)的流化床20,流化床20通過爐床底板30而 被支承。設(shè)置在爐主體12內(nèi)的爐床底板30呈中央較高且隨著趨向于兩緣側(cè)而逐漸降低的 山形狀。在爐床底板30上配置有多個未圖示的散氣噴嘴，用于向爐內(nèi)噴出作為流化氣體的 流化空氣。在各熱回收室15內(nèi)形成有流化床23,該流化床23通過爐床底板31而被支承。 在爐床底板31上配置有未圖示的散氣噴嘴，用于向爐內(nèi)噴出作為流化氣體的流化空氣。
[0058] 如圖2所示，在山形狀的爐床底板30的下方形成有：配置在中央部的兩個空氣箱 32、32、和配置在兩側(cè)部的兩個空氣箱33、33,這些空氣箱32、32、33、33被從爐外供給流化 空氣。通過調(diào)節(jié)未圖示的調(diào)節(jié)閥的開度，能夠調(diào)節(jié)向空氣箱32、32、33、33供給的空氣流量。 由此，從兩個空氣箱32、32上方的散氣噴嘴，以對流化介質(zhì)賦予較小流化速度的方式噴出 流化空氣，從兩個空氣箱33、33上方的散氣噴嘴，以對流化介質(zhì)賦予較大流化速度的方式 噴出流化空氣。由此，在爐床底板30的中央部的上方，形成有流化介質(zhì)以較慢的速度從上 方向下方移動的移動層21，在爐床底板30的兩側(cè)部的上方，形成有流化介質(zhì)從下方向上方 移動的流化層22。因此，在流化床20的下部，流化介質(zhì)從移動層21向流化層22移動，在流 化床20的上部，流化介質(zhì)從流化層22向移動層21移動。由此，在流化層20的左右形成有 使流化介質(zhì)在移動層21與流化層22之間循環(huán)的循環(huán)流。對于各分隔壁13的傾斜部，作為 容易使上升的流化介質(zhì)向爐主體12的內(nèi)部側(cè)反轉(zhuǎn)的偏轉(zhuǎn)板（deflector)而發(fā)揮功能。
[0059] 在該內(nèi)部循環(huán)型的流化床爐11中，從未圖示的投入口向移動層21供給燃料。此 時，如上所述，通過調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)閥的開度，調(diào)節(jié)成向移動層21供給的流化空氣的空氣量小于 向流化層22供給的流化空氣的空氣量。在本實施方式中，向移動層21供給的流化空氣的空 氣量為2. 0彡uQ/umf彡4. 0,向流化層22供給的流化空氣的空氣量為4. 0彡uQ/umf彡8. 0。
[0060] 向移動層21供給的燃料被引入到流化介質(zhì)內(nèi)，與流化介質(zhì)一起在移動層21內(nèi)向 下方移動。此時，被供給的燃料通過流化介質(zhì)的熱而進(jìn)行熱分解，由燃料中的可燃成分生成 可燃?xì)怏w，其結(jié)果為，生成脆性的熱分解殘渣。對于熱分解殘渣，典型地含有不燃物及通過 熱分解而變脆的未燃物(燒焦物)。在移動層21中生成的熱分解殘渣，當(dāng)隨著流化介質(zhì)的流 動而到達(dá)爐床底板30時，沿著傾斜的爐床底板30朝向流化層22。到達(dá)流化層22的熱分解 殘渣與劇烈流動的流化介質(zhì)接觸，未燃物從熱分解殘渣中剝離。對于通過未燃物從熱分解 殘渣中剝離而留下的不燃物來說，其與一部分流化介質(zhì)一起從不燃物排出口 17被排出。
[0061] 另一方面，從熱分解殘渣中剝離的未燃物與通過被供給流化空氣而流動的流化介 質(zhì)一起，在流化層22內(nèi)向上方移動。此時，未燃物通過被供給的流化空氣而進(jìn)行燃燒，一邊 對流化介質(zhì)進(jìn)行加熱一邊產(chǎn)生燃燒氣體。由此，未燃物成為微小的未燃物及灰分顆粒。移 動到流化層22上部的高溫的流化介質(zhì)的一部分向移動層21流入。在流化層22中，流化介 質(zhì)的溫度上升至能夠適當(dāng)進(jìn)行燃料的熱分解的溫度。流入到移動層21的流化介質(zhì)再次接 收燃料，重復(fù)上述的移動層21及流化層22中的熱反應(yīng)。移動層21及流化層22的溫度維 持于700°C以上900°C以下。
[0062] 另外，位于流化層22上部的高溫的流化介質(zhì)的一部分越過分隔壁13的上部而進(jìn) 入到熱回收室15。進(jìn)入到熱回收室15的流化介質(zhì)一邊與層內(nèi)導(dǎo)熱管5接觸，一邊形成從 上方向下方移動的流化床23。熱回收室15的爐床底板31從爐主體12的內(nèi)壁側(cè)朝向燃燒 室側(cè)向下方傾斜，在熱回收室15的下部設(shè)有開口部18。進(jìn)入到熱回收室15的流化介質(zhì)一 邊形成流化床23 -邊沉降，從開口部18向燃燒室14循環(huán)。進(jìn)入到熱回收室15時的流化 介質(zhì)的溫度為700°C以上900°C以下，通過層內(nèi)導(dǎo)熱管5與流化介質(zhì)接觸，從流化介質(zhì)回收 熱。從流化床23的爐床底板31的散氣噴嘴噴出的流化空氣的空氣量被控制成2. 0 < uQ/ umf < 4. 0。
[0063] 向燃燒室14循環(huán)的流化介質(zhì)匯合于流化層22,與流化介質(zhì)一起在流化層22內(nèi)上 升，一部分流化介質(zhì)再次進(jìn)入到熱回收室15,重復(fù)與上述層內(nèi)導(dǎo)熱管5內(nèi)的流體之間的熱 交換。
[0064] 利用該流化床爐11，由于燃燒燃料的燃燒室14和進(jìn)行熱回收的熱回收室15分隔 開，所以能夠防止燃料中的不燃物影響到層內(nèi)導(dǎo)熱管5。
[0065] 接下來，說明在圖1及圖2所示的流化床爐中使用的層內(nèi)導(dǎo)熱管5。
[0066] 圖3a是本發(fā)明的一實施方式的層內(nèi)導(dǎo)熱管5的立體圖。另外，圖3b是本發(fā)明的 一實施方式的層內(nèi)導(dǎo)熱管5的放大剖視圖。如圖3a所示，層內(nèi)導(dǎo)熱管5包括：在內(nèi)部流動 有流體的內(nèi)管6;設(shè)置在內(nèi)管6的外周面上的作為固定部件的一對內(nèi)管翅片37 ;和在內(nèi)管6 外部以具有間隙7的方式設(shè)置的、保護(hù)內(nèi)管6的護(hù)罩8。在本實施方式中，圖3b所示的間隙 7的寬度W為0. 25mm以上0. 75mm以下。
[0067] 作為內(nèi)管6的內(nèi)部流體，使用水、飽和水或蒸氣，或者使用氨、戊烷或氟利昂等沸 點比水低的熱介質(zhì)(低沸點流體）等。作為內(nèi)管6,在內(nèi)部流體為飽和水的情況下，采用厚度 為4?8mm的爐?熱交換器用碳鋼管、例如STB410S這樣的水管，在內(nèi)部流體為蒸氣的情況 下，采用厚度為6?10mm的爐·熱交換器用不銹鋼管、例如SUS310TB這樣的蒸氣管。在內(nèi) 管6的外周面上，如圖示那樣通過焊接而固定有一對內(nèi)管翅片37,在內(nèi)管翅片37上同樣地 通過焊接而固定有護(hù)罩8。內(nèi)管翅片37以板狀形成，并形成為從護(hù)罩8的外表面突出。由 此，在將層內(nèi)導(dǎo)熱管5配置于流化床爐內(nèi)時，能夠從高溫的流化介質(zhì)經(jīng)由護(hù)罩8及內(nèi)管翅片 37向內(nèi)管6進(jìn)行一定的熱傳導(dǎo)。對于內(nèi)管翅片37,與內(nèi)管6的材質(zhì)相應(yīng)地使用碳鋼板或不 銹鋼板。
[0068] 在本實施方式中，一對內(nèi)管翅片37以在圖中上下方向成線對稱的方式分別設(shè)置 在內(nèi)管6的外周面上。如后述那樣，層內(nèi)導(dǎo)熱管5和相鄰配置的層內(nèi)導(dǎo)熱管5能夠以使內(nèi) 管翅片37相對的方式配置。（參照圖9及圖10)。
[0069] 護(hù)罩8的材質(zhì)為SUS304、SUS316、SUS310S等不銹鋼，護(hù)罩8形成為截面大致半圓 形狀。在護(hù)罩8上，0.5mm寬的多個狹縫81以彼此設(shè)置50mm的間隔的方式沿周向形成。在 流化床爐內(nèi)配置有層內(nèi)導(dǎo)熱管5時，即使內(nèi)管翅片37及護(hù)罩8發(fā)生熱膨脹，狹縫81也會吸 收內(nèi)管翅片37及護(hù)罩8的熱膨脹差。在護(hù)罩8的內(nèi)表面上涂布有黑體涂料，用于增大由從 護(hù)罩8的內(nèi)表面對內(nèi)管6的外表面的輻射熱所產(chǎn)生的導(dǎo)熱量。
[0070] 如上所述，在本實施方式的層內(nèi)導(dǎo)熱管5中，由于在內(nèi)管6的外部以具有0. 2mm以 上0. 75mm以下的寬度的間隙7的方式設(shè)有護(hù)罩8,所以能夠適當(dāng)?shù)亟档蛢?nèi)管6與護(hù)罩8之 間的熱導(dǎo)率。由此，在將層內(nèi)導(dǎo)熱管5配置于圖1及圖2所示的流化床爐的流化層內(nèi)時，能 夠?qū)⒆o(hù)罩8的表面溫度維持在能夠減少熔鹽腐蝕的適當(dāng)溫度即450°C以上800°C以下，優(yōu)選 維持在能夠進(jìn)一步減少熔鹽腐蝕的480°C以上750°C以下。另一方面，內(nèi)管翅片37通過焊 接而固定在內(nèi)管6上，護(hù)罩8通過焊接而固定在內(nèi)管翅片37上，因此，內(nèi)管6借助經(jīng)由了各 個焊接部分的熱傳導(dǎo)，能夠高效地吸收內(nèi)管翅片37及護(hù)罩8所吸收的流化層內(nèi)的熱，能夠 確保作為層內(nèi)導(dǎo)熱管5整體的導(dǎo)熱量。另外，由于護(hù)罩8由不銹鋼形成，所以護(hù)罩8能夠高 效地吸收來自流化層的熱。
[0071] 此外，在需要進(jìn)一步增加內(nèi)管6與護(hù)罩8之間的導(dǎo)熱量時，也可以在間隙7中填充 填料。作為填料，使用砂、不銹鋼、氧化鎂、鐵、氧化鋁等。填料的形狀沒有特別限定，例如可 以是纖維狀、粉末狀、塊（bulk)狀等。期望填充填料的情況下的間隙7的寬度W為0. 25mm以 上4. 00mm以下。為了容易進(jìn)行填料的填充，更期望間隙7的寬度W超過0. 75mm且在4. 00mm 以下。另外，期望填充于間隙7的填料的填充率為0.5以上0.9以下。在此，填充率是指， 填料的體積相對于間隙7的體積所占的比例。
[0072] 圖4、圖5a及圖5b是本發(fā)明的其他實施方式的層內(nèi)導(dǎo)熱管5的立體圖。在圖4、 圖5a及圖5b所示的層內(nèi)導(dǎo)熱管5中，與圖3a所示的層內(nèi)導(dǎo)熱管5相比，護(hù)罩8向內(nèi)管37 的固定方法不同。
[0073] 在圖4所示的層內(nèi)導(dǎo)熱管5中，與圖3a所示的層內(nèi)導(dǎo)熱管5同樣地，在內(nèi)管6的 外周部的一方通過焊接而固定有內(nèi)管翅片37,并且，護(hù)罩8通過焊接而固定在內(nèi)管翅片37 上。在內(nèi)管6的外周部的相反側(cè)，通過護(hù)罩焊接部39將護(hù)罩8彼此固定。在該層內(nèi)導(dǎo)熱管 5中，護(hù)罩8彼此固定在護(hù)罩焊接部39上，護(hù)罩8不與內(nèi)管6接觸，因此，能夠防止由于與內(nèi) 管6接觸而導(dǎo)致護(hù)罩8的表面溫度降低，能夠?qū)⒆o(hù)罩8的表面溫度維持于不會發(fā)生熔鹽腐 蝕的溫度。
[0074] 在圖5a所示的層內(nèi)導(dǎo)熱管5中，將一對間隔件41以在圖中上下方向上成線對稱 的方式設(shè)置在間隙7中。內(nèi)管6及護(hù)罩8分別被焊接而固定在間隔件41上，確保了內(nèi)管6 與護(hù)罩8之間的間隙7。間隔件41和護(hù)罩8經(jīng)由間隔件焊接部42而相互焊接在一起。間 隔件41的材質(zhì)與內(nèi)管翅片37同樣地，與內(nèi)管6的材質(zhì)相應(yīng)地使用碳鋼或不銹鋼。
[0075] 在圖5b所示的層內(nèi)導(dǎo)熱管5中，通過作為固定部件的內(nèi)管焊接部38在確保一定 間隙7的同時分別固定內(nèi)管6和護(hù)罩8,其中，內(nèi)管焊接部38是通過使用焊接材料將護(hù)罩8 彼此焊接起來而形成的。由此，能夠減少結(jié)構(gòu)部件。
[0076] 以上，在圖3至圖5中，說明了層內(nèi)導(dǎo)熱管5的多個實施方式，各附圖中說明的護(hù) 罩8向內(nèi)管6的固定方法能夠適當(dāng)組合。
[0077] 圖6a及圖6b是具有罩板（cover plate) 40的、本發(fā)明的其他實施方式的層內(nèi)導(dǎo) 熱管5的立體圖。
[0078] 在圖6a所示的層內(nèi)導(dǎo)熱管5中，與圖5a所示的層內(nèi)導(dǎo)熱管5同樣地，護(hù)罩8與設(shè) 置在間隙7中的間隔件41焊接而固定在內(nèi)管6上。在此基礎(chǔ)上，在間隔件焊接部42的外 表面?zhèn)仍O(shè)有罩板40。由此，能夠降低間隔件焊接部42的減厚。
[0079] 在圖6b所示的層內(nèi)導(dǎo)熱管5中，在能夠?qū)⒆o(hù)罩8的表面溫度維持于規(guī)定溫度以上 的范圍內(nèi)，不僅設(shè)置上下方向的內(nèi)管翅片37,還在左右方向上設(shè)置間隔件41來增大內(nèi)管6 與護(hù)罩8之間的接觸面積。由此，增加了從護(hù)罩8向內(nèi)管6的導(dǎo)熱量。另外，在間隔件焊接 部42的外表面?zhèn)仍O(shè)有罩板40,降低了間隔件焊接部42的減厚。
[0080] 圖6a及圖6b中說明的罩板40也能夠適用于圖3及圖5中說明的層內(nèi)導(dǎo)熱管5。 圖3a中說明的填料也能夠填充于圖4至圖6中說明的層內(nèi)導(dǎo)熱管5的間隙7。
[0081] 圖7及圖8是在護(hù)罩8的外表面上設(shè)有翅片的、本發(fā)明的其他實施方式的層內(nèi)導(dǎo) 熱管5的立體圖。
[0082] 圖7所示的層內(nèi)導(dǎo)熱管5通過在圖3a所示的層內(nèi)導(dǎo)熱管5的護(hù)罩8的外表面上 設(shè)置多個沿護(hù)罩8的周向以葉片狀形成的護(hù)罩翅片82而構(gòu)成。
[0083] 另外，圖8所示的層內(nèi)導(dǎo)熱管5在圖3a所示的層內(nèi)導(dǎo)熱管5的護(hù)罩8的外表面上 設(shè)置多個以銷狀形成的護(hù)罩翅片83而構(gòu)成。
[0084] 圖7及圖8所示的護(hù)罩翅片82、83的材質(zhì)是SUS304、SUS316、SUS310S等不銹鋼 材。
[0085] 如以上說明那樣，通過在層內(nèi)導(dǎo)熱管5的護(hù)罩8的外表面上設(shè)置護(hù)罩翅片82、83， 在將層內(nèi)導(dǎo)熱管5配置于流化層內(nèi)時，增加了流化介質(zhì)與護(hù)罩8的接觸面積，能夠提高流化 介質(zhì)與護(hù)罩8之間的熱導(dǎo)率。此外，圖7及圖8所示的護(hù)罩翅片82、83也能夠適用于圖4 至圖6中說明的層內(nèi)導(dǎo)熱管5。
[0086] 圖9是配置在流化床爐中的層內(nèi)導(dǎo)熱管5的概略外觀圖。如圖9所示，層內(nèi)導(dǎo)熱 管5由直管部51和彎管部52構(gòu)成，直管部51由直線狀的內(nèi)管6形成，彎管部52通過將內(nèi) 管6的一部分彎曲而形成。由此，層內(nèi)導(dǎo)熱管5以在大致同一平面內(nèi)曲折行進(jìn)的方式(螺旋 狀）形成。在本實施方式中，兩根層內(nèi)導(dǎo)熱管5并行地配置，但也可以通過一根層內(nèi)導(dǎo)熱管 以在大致同一平面內(nèi)曲折行進(jìn)的方式(螺旋狀）形成。在各層內(nèi)導(dǎo)熱管5的直管部51的外 周，設(shè)有圖3至圖8中說明的護(hù)罩8。此外，層內(nèi)導(dǎo)熱管的彎管部52可以為與直管部51相 同的構(gòu)造，也可以以覆蓋彎曲的內(nèi)管6的外表面的方式設(shè)置未圖示的護(hù)罩而構(gòu)成。
[0087] 在本實施方式中，各層內(nèi)導(dǎo)熱管5的內(nèi)管翅片37和與該層內(nèi)導(dǎo)熱管5相鄰的層內(nèi) 導(dǎo)熱管5的內(nèi)管翅片37在大致同一平面內(nèi)相對地配置。即，層內(nèi)導(dǎo)熱管5和通過直管部51 及彎管部52而并行地配置的其他層內(nèi)導(dǎo)熱管5,以各自的內(nèi)管翅片37在大致同一平面內(nèi)彼 此相對的方式配置。由此，層內(nèi)導(dǎo)熱管5以在大致同一平面內(nèi)曲折行進(jìn)的方式形成，成為隔 板(membrane panel)(螺旋狀的板)形狀。此外，如上所述，內(nèi)管翅片37焊接在內(nèi)管6及護(hù) 罩8上并以從護(hù)罩8的外表面突出的方式形成。
[0088] 在此，在供給到流化床爐中的燃料為含有作為不燃物的異物的廢棄物的情況下， 可能引發(fā)在上述相對的內(nèi)管翅片37之間的間隙中卡入異物等故障。因此，在燃料為含有異 物的廢棄物的情況下，以使內(nèi)管翅片37之間沒有間隙的方式、將內(nèi)管翅片37彼此的相對面 焊接來使用隔板形狀的層內(nèi)導(dǎo)熱管5。
[0089] 此外，為了減少焊接工時，也可以將焊接固定在一方內(nèi)管6上的內(nèi)管翅片37通過 焊接而直接固定在相鄰的另一方內(nèi)管6上，從而成為隔板形狀。
[0090] 在層內(nèi)導(dǎo)熱管5沒有相鄰配置的、位于最下部的直管部51的下表面及位于最上部 的直管部51的上表面上，可以設(shè)置內(nèi)管翅片37也可以不設(shè)置內(nèi)管翅片37。在沒有設(shè)置內(nèi) 管翅片37的情況下，可以如圖4中說明那樣，通過護(hù)罩焊接部39將護(hù)罩彼此固定，也可以 如圖5a及圖5b中說明那樣，通過間隔件焊接部42或內(nèi)管焊接部38將內(nèi)管6和護(hù)罩8固 定。
[0091] 另外，也可以不在各個層內(nèi)導(dǎo)熱管5的直管部51上設(shè)置內(nèi)管翅片37,而通過圖5a 及圖5b所示的層內(nèi)導(dǎo)熱管5形成直管部51和彎管部52從而成為螺旋狀的板，還可以進(jìn)一 步將相鄰的直管部51彼此通過焊接而結(jié)合、固定。
[0092] 此外，在將該層內(nèi)導(dǎo)熱管5的板配置于流化層3內(nèi)的情況下，如圖1及圖2所示， 通常，將在垂直方向上配置的板大致平行且設(shè)置規(guī)定間隔地配置多個。
[0093] 圖10是用于說明配置在流化床爐中的層內(nèi)導(dǎo)熱管5的內(nèi)管翅片37的位置的、層 內(nèi)導(dǎo)熱管5的剖視圖。在圖10中，從圖9提取出內(nèi)管翅片37彼此相對地設(shè)置的兩根層內(nèi) 導(dǎo)熱管5進(jìn)行圖示。
[0094] 與內(nèi)管6焊接的層內(nèi)導(dǎo)熱管5的內(nèi)管翅片37(內(nèi)管焊接部38或間隔件焊接部42) 由于與內(nèi)管6之間的熱傳導(dǎo)而導(dǎo)致溫度降低。與此相伴地，內(nèi)管翅片37附近的護(hù)罩8表面 的溫度也變得比較低。因此，內(nèi)管翅片37和內(nèi)管翅片37附近的護(hù)罩8表面可能被熔鹽腐 蝕。因此，如圖10所示，在觀察層內(nèi)導(dǎo)熱管5的截面時，本實施方式的層內(nèi)導(dǎo)熱管5的內(nèi)管 翅片37,配置在由相對于兩根層內(nèi)導(dǎo)熱管5的外周面(護(hù)罩8的外周面)的兩條共同外切線 (圖中虛線）和護(hù)罩8的外周面所包圍的區(qū)域A的內(nèi)側(cè)。如圖所示，通過將該結(jié)構(gòu)的層內(nèi)導(dǎo) 熱管5沿流化介質(zhì)的流動方向（圖中箭頭方向)并列地配置，從流化介質(zhì)的流動方向（圖中箭 頭方向)觀察時，內(nèi)管翅片37配置在護(hù)罩8的背后位置。由此，能夠減少因流化介質(zhì)導(dǎo)致的 內(nèi)管翅片37及內(nèi)管翅片37附近的護(hù)罩表面的磨損，提高了作為層內(nèi)導(dǎo)熱管5整體的耐久 性。
[0095] 實施例
[0096] 以下，說明本發(fā)明的層內(nèi)導(dǎo)熱管5的導(dǎo)熱量。
[0097] 在本實施例中，使用與圖3a中說明的層內(nèi)導(dǎo)熱管5結(jié)構(gòu)相同的層內(nèi)導(dǎo)熱管5,測定 了來自圖1所示流化床爐1的流化介質(zhì)的吸熱量。
[0098] 在此，作為內(nèi)管使用爐?熱交換器用碳鋼管，使層內(nèi)導(dǎo)熱管5的間隙7為0. 25mm， 使護(hù)罩8的材質(zhì)為SUS310S，使護(hù)罩8的厚度為3mm。在使流化層3的溫度為800°C、鍋爐水 的溫度為300°C、以及向流化層3供給的流化空氣的空氣量為 U(l/umf=2. 5時，從流化介質(zhì)向 護(hù)罩8的熱導(dǎo)率為390W/m2K，護(hù)罩8的表面溫度在護(hù)罩中央部為590°C。以層內(nèi)導(dǎo)熱管表 面為基準(zhǔn)，熱導(dǎo)率為209W/m 2K，導(dǎo)熱總量為104744W/m2。
[0099] 比較例
[0100] 在該比較例中，使用在與實施例相同材質(zhì)的內(nèi)管表面上以不銹鋼材進(jìn)行了 3mm的 加厚的層內(nèi)導(dǎo)熱管，測定了來自圖1所示的流化床爐1的流化介質(zhì)的吸熱量。在使流化層 3的溫度為800°C、鍋爐水的溫度為300°C、以及向流化層3供給的流化空氣的空氣量為u Q/ umf=l. 5時，從流化介質(zhì)向加厚部的熱導(dǎo)率為210W/m2K，加厚部的表面溫度為320°C。以加厚 部內(nèi)表面為基準(zhǔn)（以內(nèi)管外表面為基準(zhǔn))，熱導(dǎo)率為222W/m 2K，導(dǎo)熱總量為111118W/m2。
[0101] 如以上說明那樣，作為向配置有層內(nèi)導(dǎo)熱管5的流化層3供給的流化空氣的空氣 量，通過使u Q/umf為2. 0以上4. 0以下，能夠使流化層3的流化活躍而確保從流化介質(zhì)向 護(hù)罩8的導(dǎo)熱量。由此，能夠?qū)⒆o(hù)罩8的表面溫度控制為能夠減少熔鹽腐蝕的適當(dāng)溫度即 450°C以上800°C以下。另外，由于護(hù)罩8和內(nèi)管6與固定部件（內(nèi)管翅片37、內(nèi)管焊接部38 或間隔件41)通過焊接而固定，所以內(nèi)管6能夠借助經(jīng)由了焊接部分的熱傳導(dǎo)來吸收流化 介質(zhì)的熱。由此，即使是具有間隙7的層內(nèi)導(dǎo)熱管5,也能夠?qū)釋?dǎo)率及導(dǎo)熱總量維持在與 設(shè)有加厚部的比較例的層內(nèi)導(dǎo)熱管相同的程度。
[0102] 此外，在使用圖2所示的流化床爐2以與上述實施例同等條件測定層內(nèi)導(dǎo)熱管5 的導(dǎo)熱量時，得到了與上述實施例大致相同的結(jié)果。
[0103] 以上說明了本發(fā)明的實施方式，但本發(fā)明不限定于上述實施方式，能夠在權(quán)利要 求書及說明書和附圖所記載的技術(shù)思想的范圍內(nèi)進(jìn)行各種變形。此外，即使是沒有在說明 書和附圖中直接記載的某一形狀和材質(zhì)，若起到本發(fā)明的作用?效果，則屬于本發(fā)明的技術(shù) 思想范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1. 一種層內(nèi)導(dǎo)熱管，以配置在流化床爐的流化層內(nèi)的方式構(gòu)成，所述層內(nèi)導(dǎo)熱管具 有： 以在內(nèi)部流動流體的方式構(gòu)成的內(nèi)管； 配置在所述內(nèi)管的外部的護(hù)罩；和 將所述護(hù)罩固定在所述內(nèi)管上的至少一個的固定部件， 在所述內(nèi)管的外表面與所述護(hù)罩的內(nèi)表面之間設(shè)有間隙， 所述固定部件與所述內(nèi)管及所述護(hù)罩分別接合。
2. 如權(quán)利要求1所述的層內(nèi)導(dǎo)熱管，其中， 所述固定部件通過焊接而與所述內(nèi)管及所述護(hù)罩分別接合。
3. 如權(quán)利要求1或2所述的層內(nèi)導(dǎo)熱管，其中， 所述固定部件是配置在所述間隙中的間隔件。
4. 如權(quán)利要求1或2所述的層內(nèi)導(dǎo)熱管，其中， 所述固定部件是以從所述護(hù)罩外表面突出的方式形成的內(nèi)管翅片。
5. 如權(quán)利要求3或4所述的層內(nèi)導(dǎo)熱管，其中， 所述內(nèi)管具有直線狀地形成的直管部、和彎曲地形成的彎管部，所述內(nèi)管以在同一平 面內(nèi)曲折行進(jìn)的方式形成。
6. 如權(quán)利要求5所述的層內(nèi)導(dǎo)熱管，其中， 所述層內(nèi)導(dǎo)熱管的內(nèi)管翅片以與相鄰的層內(nèi)導(dǎo)熱管的內(nèi)管翅片彼此相對的方式構(gòu)成。
7. 如權(quán)利要求6所述的層內(nèi)導(dǎo)熱管，其中， 所述層內(nèi)導(dǎo)熱管的內(nèi)管翅片與相鄰的層內(nèi)導(dǎo)熱管的內(nèi)管翅片相互焊接在一起。
8. 如權(quán)利要求5所述的層內(nèi)導(dǎo)熱管，其中， 所述層內(nèi)導(dǎo)熱管的內(nèi)管翅片焊接在相鄰的層內(nèi)導(dǎo)熱管的內(nèi)管上。
9. 如權(quán)利要求1至8中任一項所述的層內(nèi)導(dǎo)熱管，其中， 所述護(hù)罩沿周向具有狹縫。
10. 如權(quán)利要求1至9中任一項所述的層內(nèi)導(dǎo)熱管，其中， 在所述護(hù)罩的內(nèi)表面上涂布有黑體涂料。
11. 如權(quán)利要求1至10中任一項所述的層內(nèi)導(dǎo)熱管，其中， 所述護(hù)罩的材質(zhì)為不銹鋼。
12. 如權(quán)利要求11所述的層內(nèi)導(dǎo)熱管，其中， 所述不銹鋼為SUS304、SUS316或SUS310S。
13. 如權(quán)利要求1至12中任一項所述的層內(nèi)導(dǎo)熱管，其中， 所述間隙的寬度為〇. 25mm以上4. 00mm以下。
14. 如權(quán)利要求13所述的層內(nèi)導(dǎo)熱管，其中， 所述間隙的寬度為〇. 25mm以上0. 75mm以下。
15. 如權(quán)利要求1至14中任一項所述的層內(nèi)導(dǎo)熱管，其中， 在所述間隙中填充有填料，其填充率為〇. 5以上0. 9以下。
16. 如權(quán)利要求1至15中任一項所述的層內(nèi)導(dǎo)熱管，其中， 在所述護(hù)罩的外表面上設(shè)有護(hù)罩翅片。
17. 如權(quán)利要求16所述的層內(nèi)導(dǎo)熱管，其中， 所述護(hù)罩翅片以葉片狀形成。
18. 如權(quán)利要求16所述的層內(nèi)導(dǎo)熱管，其中， 所述護(hù)罩翅片以銷狀形成。
19. 一種流化床爐，具有：權(quán)利要求1至18中任一項所述的層內(nèi)導(dǎo)熱管、和將流化空氣 導(dǎo)入到所述流化層內(nèi)的散氣噴嘴， 所述流化空氣使所述流化層內(nèi)的流化介質(zhì)流動，并且使燃料燃燒， 所述層內(nèi)導(dǎo)熱管回收基于所述燃燒產(chǎn)生的熱。
20. 如權(quán)利要求19所述的流化床爐，其中， 所述流化層具有：用于使燃料燃燒的燃燒室、和配置有所述層內(nèi)導(dǎo)熱管而回收燃燒熱 的熱回收室， 所述流化介質(zhì)在所述燃燒室與所述熱回收室之間循環(huán)。
21. 如權(quán)利要求19或20所述的流化床爐，其中， 所述燃燒時的所述流化層內(nèi)的溫度為700°C以上900°C以下。
22. 如權(quán)利要求20所述的流化床爐，其中， 所述流化空氣的空氣量為2. 0 < uQ/umf < 4. 0。
23. 如權(quán)利要求19至22中任一項所述的流化床爐，其中， 所述固定部件在從所述流化介質(zhì)的流動方向觀察時，配置在所述護(hù)罩的背后位置。
24. 如權(quán)利要求19至23中任一項所述的流化床爐，其中， 所述燃燒時的所述流化層內(nèi)的所述護(hù)罩的表面溫度為450°C以上800°C以下。
【文檔編號】F23C10/18GK104121580SQ201410160220
【公開日】2014年10月29日 申請日期:2014年4月21日 優(yōu)先權(quán)日:2013年4月24日
【發(fā)明者】阪本英之, 本田恭久, 梶原洋和, 小嶋敏夫, 土屋彰 申請人:荏原環(huán)境工程株式會社