[发明专利]流动层锅炉的层内传热管

说明书

技术领域

本发明涉及设置在流动层锅炉的流动层内的层内传热管，所述流动层锅炉使包含生物质或塑料的高热值的RDF(垃圾固态化燃料)或废弃物等燃料燃烧并回收燃烧热。

背景技术

近年来，从应对化石燃料的价格高涨或温室效应问题等的观点出发，寻求能源的有效使用。其中，作为热重复循环(thermal recycle)的一部分的使RDF或废弃物燃烧的发电系统的重要性增加。在该发电系统中，存在通过层内传热管将用流动层锅炉燃烧RDF或废弃物时产生的热能回收的方式。在该方式中，在由流动层锅炉使RDF或废弃物等燃料燃烧时，由于RDF或废弃物中含有氯，因此一部分的氯转移到流动介质(流动砂)中，附着在层内传热管上而产生层内传热管的熔融盐腐蚀。层内传热管由于流动介质(流动砂)的剧烈流动而磨损，因此在磨损之外还将受到所述熔融盐腐蚀，因而存在传热管的管壁变薄量多的问题。

以往，在设置于流动层内的传热管上，喷涂自熔性合金(Ni系)，或进行不锈钢材料的增厚等，由此实施管壁变薄对策，但是无法得到足够的效果。

另外，在日本特开平5－187789号公报(专利文献1)中公开有如下的传热管的耐磨损构造，通过用壁骨(stud)和耐火物覆盖传热管来减少传热管的管壁变薄。但是，专利文献1所公开的构造，因为用耐火物覆盖传热管，所以热传递率下降，需要较多的传热面积。另外，存在因传热管和耐火物而直径变粗从而难以配置传热管的缺点。

另一方面，在日本特开平7－217801号公报(专利文献2)中，作为防止由传热管的磨损而引起的管壁变薄的方法而提出有安装护套(protector)的方法和增厚管壁或进行喷涂的方法，但是记载了若安装护套则存在大幅损害传热的问题，另外增厚管壁或进行喷涂存在成本高的问题(参照〔0004〕段)，指出了以往的管壁变薄对策的问题点，并提出使传热管自身采用耐磨损性良好的高铬钢或不锈钢的方案。但是，在专利文献2所记载的方法中，虽然能够防止由磨损引起的管壁变薄，但是在磨损同时直接受到熔融盐腐蚀的环境下，存在耐久性差的问题。

现有技术文献

专利文献

专利文献1:日本特开平5－187789号公报

专利文献2:日本特开平7－217801号公报

发明内容

如上所述，在以往的流动层锅炉中，虽然能够对由层内传热管的磨损或熔融盐腐蚀引起的管壁变薄进行设置增厚部或护套等的种种对策，但是并未将作为层内传热管整体来提高传热性从而使流动介质的热迅速向在传热管内流动的锅炉水传递作为重点。

本发明的发明人员，在流动层锅炉中使用种种层内传热管进行长时间地连续运转的过程中得出以下的结论。即，在像生物质类的RDF或废弃物那样在燃料中含有氯的情况下，如果在燃料燃烧后一部分的氯转移至流动介质(流动砂)，则当在700℃至850℃的温度下使用流动层时，流动介质中的氯会与燃料中所含的碱金属类(Na、K等)生成共晶盐。该共晶盐在熔融状态下凝固的凝固温度例如为650～700℃。因此，只要层内传热管的表面温度高于凝固温度，就能够抑制共晶盐在层内传热管的表面凝固，从而能够减少由熔融盐腐蚀引起的管壁变薄。对此，本发明的发明人员发现，在通过在水管的外周侧设置由SUS310S等不锈钢材料形成的护套来提高耐久性的层内传热管的情况下，当层内传热管的表面温度低于上述的凝固温度且超过规定温度(例如450℃)时，能够减少由腐蚀磨损引起的管壁变薄。

本发明的发明人员基于上述发现，想到为了将护套的表面温度调整至抑制熔融盐腐蚀并且不容易使管壁变薄的温度范围，(1)使流动层与护套之间的热传递率上升、(2)使护套与水管之间的热传递率下降是有效的，从而提出本发明的方案。

即，本发明的目的在于提供一种流动层锅炉的层内传热管，使护套与水管之间的热传递率下降，但对于层内传热管整体确保经济的热传递量，并且，抑制传热管的熔融盐腐蚀，从而管壁变薄量减少且耐久性良好。

为了达成上述目的，本发明的流动层锅炉的层内传热管是配置在流动层锅炉的流动层内的层内传热管，其特征在于，所述层内传热管包括：内部有流体流动的水管；设置在所述水管的外周侧且用于保护所述水管的护套；和设置在所述水管与所述护套之间的填充层。

根据本发明，流动介质的热经由护套以及填充层向水管传递，从而水管内的流体被加热。通过使介于水管与护套之间的填充层为低热传导率，能够使护套与水管之间的热传递率下降。因此，能够使护套表面与水管表面之间的温度差变大。由此，能够抑制传热管的熔融盐腐蚀并减少管壁变薄量，从而使层内传热管的耐久性优秀。