[發明專利]流動層鍋爐的層內傳熱管

有效

• 申請號: 201380009114.6
• 申請日: 2013-02-07
• 公開（公告）號: CN104136842A
• 公開（公告）日: 2014-11-05
• 發明（設計）人: 吉田裕;阪本英之;本田恭久
• 申請（專利權）人: 荏原環境工程有限公司
• 主分類號: F22B37/10
• 分類號: F22B37/10;F22B1/02;F23C10/28;F28F1/12;F28F1/36
• 代理公司: 北京市金杜律師事務所 11256
• 代理人: 楊宏軍

技術領域

本發明涉及設置在流動層鍋爐的流動層內的層內傳熱管，所述流動層鍋爐使包含生物質或塑料的高熱值的RDF(垃圾固態化燃料)或廢棄物等燃料燃燒并回收燃燒熱。

背景技術

近年來，從應對化石燃料的價格高漲或溫室效應問題等的觀點出發，尋求能源的有效使用。其中，作為熱重復循環(thermal?recycle)的一部分的使RDF或廢棄物燃燒的發電系統的重要性增加。在該發電系統中，存在通過層內傳熱管將用流動層鍋爐燃燒RDF或廢棄物時產生的熱能回收的方式。在該方式中，在由流動層鍋爐使RDF或廢棄物等燃料燃燒時，由于RDF或廢棄物中含有氯，因此一部分的氯轉移到流動介質(流動砂)中，附著在層內傳熱管上而產生層內傳熱管的熔融鹽腐蝕。層內傳熱管由于流動介質(流動砂)的劇烈流動而磨損，因此在磨損之外還將受到所述熔融鹽腐蝕，因而存在傳熱管的管壁變薄量多的問題。

以往，在設置于流動層內的傳熱管上，噴涂自熔性合金(Ni系)，或進行不銹鋼材料的增厚等，由此實施管壁變薄對策，但是無法得到足夠的效果。

另外，在日本特開平5－187789號公報(專利文獻1)中公開有如下的傳熱管的耐磨損構造，通過用壁骨(stud)和耐火物覆蓋傳熱管來減少傳熱管的管壁變薄。但是，專利文獻1所公開的構造，因為用耐火物覆蓋傳熱管，所以熱傳遞率下降，需要較多的傳熱面積。另外，存在因傳熱管和耐火物而直徑變粗從而難以配置傳熱管的缺點。

另一方面，在日本特開平7－217801號公報(專利文獻2)中，作為防止由傳熱管的磨損而引起的管壁變薄的方法而提出有安裝護套(protector)的方法和增厚管壁或進行噴涂的方法，但是記載了若安裝護套則存在大幅損害傳熱的問題，另外增厚管壁或進行噴涂存在成本高的問題(參照〔0004〕段)，指出了以往的管壁變薄對策的問題點，并提出使傳熱管自身采用耐磨損性良好的高鉻鋼或不銹鋼的方案。但是，在專利文獻2所記載的方法中，雖然能夠防止由磨損引起的管壁變薄，但是在磨損同時直接受到熔融鹽腐蝕的環境下，存在耐久性差的問題。

現有技術文獻

專利文獻

專利文獻1:日本特開平5－187789號公報

專利文獻2:日本特開平7－217801號公報

發明內容

如上所述，在以往的流動層鍋爐中，雖然能夠對由層內傳熱管的磨損或熔融鹽腐蝕引起的管壁變薄進行設置增厚部或護套等的種種對策，但是并未將作為層內傳熱管整體來提高傳熱性從而使流動介質的熱迅速向在傳熱管內流動的鍋爐水傳遞作為重點。

本發明的發明人員，在流動層鍋爐中使用種種層內傳熱管進行長時間地連續運轉的過程中得出以下的結論。即，在像生物質類的RDF或廢棄物那樣在燃料中含有氯的情況下，如果在燃料燃燒后一部分的氯轉移至流動介質(流動砂)，則當在700℃至850℃的溫度下使用流動層時，流動介質中的氯會與燃料中所含的堿金屬類(Na、K等)生成共晶鹽。該共晶鹽在熔融狀態下凝固的凝固溫度例如為650～700℃。因此，只要層內傳熱管的表面溫度高于凝固溫度，就能夠抑制共晶鹽在層內傳熱管的表面凝固，從而能夠減少由熔融鹽腐蝕引起的管壁變薄。對此，本發明的發明人員發現，在通過在水管的外周側設置由SUS310S等不銹鋼材料形成的護套來提高耐久性的層內傳熱管的情況下，當層內傳熱管的表面溫度低于上述的凝固溫度且超過規定溫度(例如450℃)時，能夠減少由腐蝕磨損引起的管壁變薄。

本發明的發明人員基于上述發現，想到為了將護套的表面溫度調整至抑制熔融鹽腐蝕并且不容易使管壁變薄的溫度范圍，(1)使流動層與護套之間的熱傳遞率上升、(2)使護套與水管之間的熱傳遞率下降是有效的，從而提出本發明的方案。

即，本發明的目的在于提供一種流動層鍋爐的層內傳熱管，使護套與水管之間的熱傳遞率下降，但對于層內傳熱管整體確保經濟的熱傳遞量，并且，抑制傳熱管的熔融鹽腐蝕，從而管壁變薄量減少且耐久性良好。

為了達成上述目的，本發明的流動層鍋爐的層內傳熱管是配置在流動層鍋爐的流動層內的層內傳熱管，其特征在于，所述層內傳熱管包括：內部有流體流動的水管；設置在所述水管的外周側且用于保護所述水管的護套；和設置在所述水管與所述護套之間的填充層。

根據本發明，流動介質的熱經由護套以及填充層向水管傳遞，從而水管內的流體被加熱。通過使介于水管與護套之間的填充層為低熱傳導率，能夠使護套與水管之間的熱傳遞率下降。因此，能夠使護套表面與水管表面之間的溫度差變大。由此，能夠抑制傳熱管的熔融鹽腐蝕并減少管壁變薄量，從而使層內傳熱管的耐久性優秀。