JP6024436B2 - 排熱回収ボイラ支持装置のスライド基礎構造及びその構築方法 - Google Patents

Description

本発明は、排熱回収ボイラ支持装置のスライド基礎構造及びその構築方法に関するものである。

コンバインドサイクル発電プラントは、ガスタービンで発電を行うと共に、ガスタービンから排出された排ガスを排熱回収ボイラ（ＨＲＳＧ：Heat Recovery Steam Generator ）に導いて排ガス中の熱を回収して蒸気を発生させ、蒸気タービンでも発電を行うものである。一般に、コンバインドサイクル発電プラントは、発電効率が高いことに加えて負荷応答性が高く、急激な電力需要の増加に対応できるという利点がある。

前記排熱回収ボイラとしては、排ガスを横方向に導く横形の排熱回収ボイラ（特許文献１、２等参照）がある。このような横形の排熱回収ボイラでは、横方向に延設されたボイラを、該ボイラの長手方向に所要の間隔を有して配置した複数の門型架構からなる支持装置により吊り下げて支持している。

従来から用いられている門型架構は、ボイラケーシング及び該ボイラケーシング内に配置される伝熱管群等からなるボイラの重量を吊り下げて支持するための天井バックステーと、該天井バックステーの両端下部に配置して天井バックステーに作用する荷重を基礎に伝える左右の側面バックステーからなるラーメン構造となっており、地震水平力に対して、天井バックステー及び側面バックステーの剛性によって転倒モーメントに耐える強度を保持している。

特開平０９−３０３７０７号公報 特開２００３−２２２３０４号公報

従来の排熱回収ボイラの支持構造は、一例を図５に示すように、ボイラ１を構成するボイラケーシング２の幅方向（図５の左右方向）に延設してボイラケーシング２の上部に配置される天井バックステー３と、前記ボイラケーシング２の幅方向である左右外部に立設して前記天井バックステー３の両端部を支持する側面バックステー４を有する門型架構５が設置してあり、この門型架構５はボイラ１の長手方向（図５の紙面に対して鉛直の方向）に所要の間隔を有して複数配置されている。図５中、６はボイラケーシング２の下側において左右の側面バックステー４を互いに接続する下側バックステーである。

前記ボイラ１の長手方向中心位置に設けられる門型架構５の側面バックステー４の下端は基礎に固定されており、一方、長手方向中心位置以外に設けられる門型架構５の側面バックステー４の下端は、図５に示すスライド基礎構造７を介して基礎８に対してスライド可能に支持されている。前記ボイラ１は内部のガス温度の変化により長手方向へ熱伸縮するため、前記側面バックステー４の下端がスライド基礎構造７を介してボイラの長手方向へスライドすることにより、前記ボイラ１の熱伸縮を許容するようにしている。

スライド基礎構造７は、前記基礎８に水平に固定され、上面が低摩擦係数を有する材料である例えばフッ素樹脂（テフロン：登録商標）により加工されたベースプレート９の上面を、前記側面バックステー４の下端に設けた滑り板１０が滑るようになっている。

前記ボイラケーシング２及び該ボイラケーシング２内に備えられる伝熱管群１１等からなるボイラ１の重量は、図示しない吊下材を介して前記天井バックステー３に吊り下げて支持されている。このため、天井バックステー３にはスパンの二乗に比例する曲げモーメントが作用し、天井バックステー３は図５中破線で示すように中間部が下方へ突出するように湾曲した変形を生じる。この時、天井バックステー３と側面バックステー４は門型に溶接したラーメン構造を有する剛体となっているため、前記天井バックステー３の湾曲変形によって前記側面バックステー４には破線で示すように中間部が外方へ張り出す二次的な曲げモーメントが発生する。この二次的な曲げモーメントは、側面バックステー４の下端部の相互間隔が拘束されることによって生じる。特に、側面バックステー４の下側を連結している下側バックステー６と基礎８の上面との高さの間隔が大きい場合には、前記門型架構５は上下中間部が外側へ膨らんだ樽型に変形する。

門型架構５が樽型に変形すると、前記側面バックステー４の下端は門型の内側へ傾くようになり、このために、側面バックステー４の下端に設けた滑り板１０は傾斜し、基礎８に設けたベースプレート９に対して片当たりとなる。

前記滑り板１０がベースプレート９に片当たりすると、スライド面における極部面圧が増加し、前記滑り板１０がベースプレート９上を安定して滑ることができなくなり、更に、片当たりによって滑り板１０とベースプレート９との間に生じた隙間に塵や砂等が入り込むことにより、益々滑りにくくなり、このために、前記ボイラ１の熱伸縮に対応した門型架構５のスライドが困難になり、前記ボイラ１に応力が発生する可能性がある。

本発明は、上記従来の問題点に鑑みてなしたもので、ボイラ設置後における天井バックステー及び側面バックステーの変形により側面バックステー下端の滑り板がベースプレートに対して傾いた際に、該滑り板の傾きに一致するようベースプレートの傾きを調節できるようにして、滑り板とベースプレートの面による滑りにより門型架構が安定してスライドできるようにした排熱回収ボイラ支持装置のスライド基礎構造及びその構築方法を提供しようとするものである。

本発明は、ガスを横方向に導く横形の排熱回収ボイラの長手方向複数箇所に、天井バックステーと該天井バックステーの両端を支持する側面バックステーを有して前記天井バックステーにより前記ボイラの重量を吊り下げて支持する門型架構を配置し、該門型架構の前記側面バックステーの下端を前記ボイラの長手方向の熱伸縮を許容するように基礎上にスライド可能に支持している排熱回収ボイラ支持装置のスライド基礎構造であって、
前記側面バックステーの下端に該側面バックステーと直交する滑り面を下側に有する滑り板と、
該滑り板に対応して前記基礎に凹ませて形成したコンクリート製の支持空間と、
前記滑り板の滑り面よりも大きい面積の滑り面を上側に有して前記滑り板を支持するベースプレートと、該ベースプレートの下面に、前記ボイラの長手方向と直交する幅方向及び下方に延び且つ前記ボイラの長手方向へ間隔を隔てて固定した複数の補強プレートを有して前記支持空間に配置される支持構造体と、
該支持構造体の下面と前記支持空間の底面との間に配置して前記支持構造体の傾きを調整可能な楔機構と、
前記支持空間の内部に前記楔機構と支持構造体を配置し、且つ該支持構造体の補強プレート上に前記側面バックステーの滑り板を載置して設置した門型架構の天井バックステーにボイラを吊り下げることにより前記側面バックステーが湾曲することで傾いた前記滑り板に対し、ベースプレートの傾きが一致するように前記支持構造体の傾きを楔機構により調整した状態において、前記支持空間及び前記支持構造体の補強プレート相互間にコンクリートを打設して形成したコンクリート固化体と、
を有することを特徴とする排熱回収ボイラ支持装置のスライド基礎構造、に係るものである。

上記排熱回収ボイラ支持装置のスライド基礎構造において、前記ベースプレートの上側の滑り面における前記ボイラの長手方向と直交する幅方向端部には、前記滑り板が幅方向へ移動するのを規制するストッパを設けていることが好ましい。

又、上記排熱回収ボイラ支持装置のスライド基礎構造において、前記ベースプレートの下面には、前記ボイラの長手方向に延び且つ前記補強プレートよりも下方へ突出したシェアキーを有することが好ましい。

又、上記排熱回収ボイラ支持装置のスライド基礎構造において、前記基礎に設けた支持空間の底部に、前記シェアキーを収容できる凹部を有することは好ましい。

本発明は、ガスを横方向に導く横形の排熱回収ボイラの長手方向複数箇所に、天井バックステーと該天井バックステーの両端を支持する側面バックステーを有して前記天井バックステーにより前記ボイラの重量を吊り下げて支持する門型架構を配置し、該門型架構の前記側面バックステーの下端を前記ボイラの長手方向の熱伸縮を許容するように基礎上にスライド可能に支持している排熱回収ボイラ支持装置のスライド基礎構造の構築方法であって、
基礎に設けた支持空間内に楔機構を配置し、
該楔機構の上部に、ベースプレートの下面に補強プレートを備えた支持構造体を載置し、
前記支持構造体の前記ベースプレート上に、門型架構の側面バックステー下端に備えた滑り板を載置して前記門型架構を設置し、
前記門型架構の天井バックステーにボイラを吊り下げて支持し、
前記滑り板の滑り面に対して前記ベースプレートの滑り面が一致するように前記楔機構を操作して前記支持構造体の傾きを調節し、
続いて、前記支持空間の内部及び前記支持構造体の補強プレート相互間にコンクリートを打設してコンクリート固化体を形成する
ことを特徴とする排熱回収ボイラ支持装置のスライド基礎構造の構築方法、に係るものである。

本発明によれば、門型架構の側面バックステー下端の滑り板がベースプレートに対して傾いた際に、滑り板の傾きに一致するようベースプレートの傾きを調節してコンクリート固化体で固定したので、滑り板の下面とベースプレートの上面が片当たりする問題を解消し、滑り板とベースプレートの面の滑りにより門型架構の安定したスライドが可能になるという優れた効果を奏し得る。

（ａ）は本発明の排熱回収ボイラ支持装置のスライド基礎構造の一例を示す斜視図、（ｂ）は（ａ）をＩ方向から見た側面図である。 （ａ）は図１（ａ）をＩＩ方向から見た正面図、（ｂ）は（ａ）の作動を示す正面図である。 本発明におけるスライド基礎構造の構築方法の一例を示す正面図である。 本発明を適用した排熱回収ボイラの一例を示す側面図である。 ラーメン構造の門型架構を備えた従来の排熱回収ボイラの問題を説明するための正面図である。

以下、本発明の実施の形態を図示例と共に説明する。

図４は本発明を適用した排熱回収ボイラの一例を示すもので、図５と同一の符合を付した部分は同一物を表わしている。ボイラケーシング２はガス入口Ａとガス出口Ｂを有してガスを横方向に導くようにした横形のボイラ１を構成している。前記ボイラケーシング２の上部にはボイラケーシング２の幅方向に延設された天井バックステー３を設け、ボイラケーシング２の幅方向側面の外部には前記天井バックステー３の両端部を支持する側面バックステー４を立設することで門型架構５を構成している。そして、前記門型架構５をボイラケーシング２の長手方向（図４の左右方向）に所要の間隔を有して複数配置することでボイラ１の支持装置が構成されている。

前記ボイラケーシング２の内部には、ガス入口Ａから導入されるガスの流れ方向上流側より、例えば、バーナ１２、伝熱パネル１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ，１１ｅによる伝熱管群１１が設けられており、又、前記伝熱管群１１に接続された気水分離ヘッダ１３がボイラケーシング２の上部に設けられている。

前記ボイラケーシング２と、該ボイラケーシング２内に備えられる伝熱管群１１等、及びボイラケーシング２の上部に設けられる気水分離ヘッダ１３等からなるボイラ１の重量は、図示しない吊下材を介して前記門型架構５の天井バックステー３に吊り下げて支持している。

図４において、前記ボイラ１の長手方向中心位置に設けられる門型架構５の側面バックステー４の下端は、基礎８に対して固定部１４により固定されており、一方、長手方向中心以外に設けられる門型架構５の側面バックステー４の下端は、本発明のスライド基礎構造１５を介して基礎８に対してスライド可能に支持されている。

上記スライド基礎構造１５は、一例を図１（ａ）、（ｂ）、図２（ａ）、（ｂ）、図３に示す如く、前記側面バックステー４の下端に、下側の滑り面１６ａが前記側面バックステー４と直交した矩形の滑り板１６が固定されており、該滑り板１６は側面バックステー４に設けたリブプレート１７によって補強されている。

前記基礎８における前記門型架構５の側面バックステー４に設けた滑り板１６と対応する位置には、前記滑り板１６よりも広い開口面積を有して凹ませたコンクリート製の支持空間１８が形成されている。

図中、２１は前記滑り板１６を支持する支持構造体であり、該支持構造体２１は、前記滑り板１６の滑り面１６ａよりも大きい面積の滑り面１９ａを上側に有するベースプレート１９と、該ベースプレート１９の下面に、幅方向及び下方へ延び且つ前記ボイラ１の長手方向へ間隔を隔てて複数固定された補強プレート２０を備えている。上記滑り面１６ａ，１９ａの少なくともいずれか一方は低摩擦係数を有する材料である例えばフッ素樹脂（テフロン：登録商標）により加工されていることが好ましい。

前記支持構造体２１を構成するベースプレート１９の滑り面１９ａにおける幅方向端部には、前記滑り板１６が嵌合して該滑り板１６の幅方向への移動を規制する板状のストッパ２２，２２'が設けられている。更に、前記板状のストッパ２２，２２'の幅方向外側における前記補強プレート２０に対応した位置にはリブ２３が固定されてストッパ２２，２２'を補強している。又、前記補強プレート２０の幅方向端面の下側部分には、前記補強プレート２０の端面部分を相互に固定して補強する補強板２４を設けている。そして、上記補強板２４の上縁とベースプレート１９の下面との間には、補強プレート２０の相互間と外部とを連通する開口２５が形成されている。

又、前記支持構造体２１のベースプレート１９の下面には、前記ボイラ１の長手方向に延び且つ前記補強プレート２０よりも下方へ突出したシェアキー２６を設けている。該シェアキー２６は、支持構造体２１の前記長手方向前後端部において前記ベースプレート１９と補強プレート２０に固定された所定幅の端面板２６ａと、前後の端面板２６ａ間を繋ぐように前記長手方向に延びて前記ベースプレート１９と各補強プレート２０に固定された連結板２６ｂとにより構成している。

更に、前記支持構造体２１の補強プレート２０の下面２０ａと前記支持空間１８の底面１８ａとの間に配置して、前記支持構造体２１の傾きを調整するようにした楔機構２７を設けている。

前記支持空間１８は、該支持空間１８の底面１８ａに楔機構２７を配置し、該楔機構２７の上部に前記支持構造体２１を配置した際に、前記ベースプレート１９の滑り面１９ａが基礎８の表面８ａよりも僅かに突出する深さで形成されている。又、前記支持空間１８の底面１８ａには、前記シェアキー２６が余裕をもって収容される溝条の凹部２８が形成されている。

以下に、上記排熱回収ボイラ支持装置のスライド基礎構造１５の構築方法について説明する。

図３に示すように、前記基礎８に設けた支持空間１８の底面１８ａに、前記凹部２８を挟んで幅方向に対応するように、且つ、図１（ｂ）に示すように長手方向に所要の間隔を隔てた位置に楔機構２７を配置する。

続いて、前記楔機構２７上に支持構造体２１の補強プレート２０の下面２０ａを当接させて載置する。この時、楔機構２７は、楔２７ａの外側端部を内側へ打ち込むことにより楔機構２７の高さが高められるようになっている。

続いて、前記支持構造体２１のベースプレート１９の滑り面１９ａにおけるストッパ２２，２２'間に、前記門型架構５の側面バックステー４の下端に備えた滑り板１６の滑り面１６ａを当接させるように載置して前記門型架構５を設置する。

次に、図４に示すように、前記門型架構５の天井バックステー３にボイラ１を吊り下げて設置する。

天井バックステー３にボイラ１の重量が作用すると、天井バックステー３はスパンの二乗に比例する曲げモーメントによって、図５に破線で示したように、中間部が下方へ突出するように湾曲した変形を生じる。更に、前記天井バックステー３と側面バックステー４は門型に溶接したラーメン構造を有する剛体となっているため、前記天井バックステー３の湾曲により、前記側面バックステー４には破線で示すように中間部が外方へ張り出す二次的な曲げモーメントが発生し、門型架構５は樽型に変形する。門型架構５が樽型に変形すると、前記側面バックステー４の下端は門型の内側へ傾くようになるため、図２（ａ）に示す如く、側面バックステー４の下端に設けた滑り板１６は幅方向で上下に傾き、前記ベースプレート１９の滑り面１９ａに対して滑り板１６は片当たりとなり、滑り板１６の滑り面１６ａとベースプレート１９の滑り面１９ａとの間の幅方向内側（ボイラ１側）に傾斜した隙間Ｓが生じる。

このため、前記隙間Ｓが生じた側（図２（ａ）の右側）の楔機構２７の楔２７ａに力Ｐを与えて打ち込むことにより前記支持構造体２１の傾きは調節され、図２（ｂ）に示すように支持構造体２１のベースプレート１９の滑り面１９ａは滑り板１６の滑り面１６ａに一致する。

続いて、図２（ｂ）に示すように、前記支持空間１８の内部及び前記支持構造体２１の補強プレート２０相互間にコンクリートを打設してコンクリート固化体２９を形成する。この時、前記補強プレート２０端部に設けた補強板２４の上辺とベースプレート１９の下面との間には、開口２５が形成されているので、補強プレート２０の相互間及び凹部２８にもコンクリートを容易に打設してコンクリート固化体２９を形成することができる。

上記したように、前記基礎８に設けた支持空間１８の底面１８ａに配置した楔機構２７上に支持構造体２１を載置し、該支持構造体２１のベースプレート１９上に、前記門型架構５の側面バックステー４の下端に備えた滑り板１６を載置することにより前記門型架構５を設置し、該門型架構５の天井バックステー３にボイラ１を吊り下げて設置する。すると、下側バックステー６により連結された門型架構５は樽型に変形し、側面バックステー４の下端の滑り板１６はベースプレート１９に対して傾くようになる。

このように、門型架構５にボイラ１を吊り下げて設置することで滑り板１６が傾いた後に、この滑り板１６の傾きに一致するように支持構造体２１のベースプレート１９の傾きを調節し、その後、支持空間１８にコンクリートを打設してコンクリート固化体２９を形成するようにしたので、滑り板１６の滑り面１６ａとベースプレート１９の滑り面１９ａとは片当たりする問題が解消され、滑り板１６とベースプレート１９は面によって滑るようになるので、門型架構５の安定したスライドが可能になる。

又、前記側面バックステー４から滑り板１６を介してスライド基礎構造１５に対し幅方向へ作用する負荷は、前記ストッパ２２，２２'とシェアキー２６により強固に支持される。

尚、本発明の排熱回収ボイラ支持装置のスライド基礎構造及びその構築方法は、上述の実施例にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。

１ ボイラ
３ 天井バックステー
４ 側面バックステー
５ 門型架構
６ 下側バックステー
８ 基礎
１５ スライド基礎構造
１６ 滑り板
１６ａ 滑り面
１８ 支持空間
１８ａ 底面
１９ ベースプレート
１９ａ 滑り面
２０ 補強プレート
２０ａ 下面
２１ 支持構造体
２２，２２' ストッパ
２６ シェアキー
２７ 楔機構
２９ コンクリート固化体

Claims (5)

1. ガスを横方向に導く横形の排熱回収ボイラの長手方向複数箇所に、天井バックステーと該天井バックステーの両端を支持する側面バックステーを有して前記天井バックステーにより前記ボイラの重量を吊り下げて支持する門型架構を配置し、該門型架構の前記側面バックステーの下端を前記ボイラの長手方向の熱伸縮を許容するように基礎上にスライド可能に支持している排熱回収ボイラ支持装置のスライド基礎構造であって、
   前記側面バックステーの下端に該側面バックステーと直交する滑り面を下側に有する滑り板と、
   該滑り板に対応して前記基礎に凹ませて形成したコンクリート製の支持空間と、
   前記滑り板の滑り面よりも大きい面積の滑り面を上側に有して前記滑り板を支持するベースプレートと、該ベースプレートの下面に、前記ボイラの長手方向と直交する幅方向及び下方に延び且つ前記ボイラの長手方向へ間隔を隔てて固定した複数の補強プレートを有して前記支持空間に配置される支持構造体と、
   該支持構造体の下面と前記支持空間の底面との間に配置して前記支持構造体の傾きを調整可能な楔機構と、
   前記支持空間の内部に前記楔機構と支持構造体を配置し、且つ該支持構造体の補強プレート上に前記側面バックステーの滑り板を載置して設置した門型架構の天井バックステーにボイラを吊り下げることにより前記側面バックステーが湾曲することで傾いた前記滑り板に対し、ベースプレートの傾きが一致するように前記支持構造体の傾きを楔機構により調整した状態において、前記支持空間及び前記支持構造体の補強プレート相互間にコンクリートを打設して形成したコンクリート固化体と、
   を有することを特徴とする排熱回収ボイラ支持装置のスライド基礎構造。
2. 前記ベースプレートの上側の滑り面における前記ボイラの長手方向と直交する幅方向端部には、前記滑り板が幅方向へ移動するのを規制するストッパを設けていることを特徴とする請求項１に記載の排熱回収ボイラ支持装置のスライド基礎構造。
3. 前記ベースプレートの下面には、前記ボイラの長手方向に延び且つ前記補強プレートよりも下方へ突出したシェアキーを有することを特徴とする請求項１又は２に記載の排熱回収ボイラ支持装置のスライド基礎構造。
4. 前記基礎に設けた支持空間の底部に、前記シェアキーを収容できる凹部を有することを特徴とする請求項３に記載の排熱回収ボイラ支持装置のスライド基礎構造。
5. ガスを横方向に導く横形の排熱回収ボイラの長手方向複数箇所に、天井バックステーと該天井バックステーの両端を支持する側面バックステーを有して前記天井バックステーにより前記ボイラの重量を吊り下げて支持する門型架構を配置し、該門型架構の前記側面バックステーの下端を前記ボイラの長手方向の熱伸縮を許容するように基礎上にスライド可能に支持している排熱回収ボイラ支持装置のスライド基礎構造の構築方法であって、
   基礎に設けた支持空間内に楔機構を配置し、
   該楔機構の上部に、ベースプレートの下面に補強プレートを備えた支持構造体を載置し、
   前記支持構造体の前記ベースプレート上に、門型架構の側面バックステー下端に備えた滑り板を載置して前記門型架構を設置し、
   前記門型架構の天井バックステーにボイラを吊り下げて支持し、
   前記滑り板の滑り面に対して前記ベースプレートの滑り面が一致するように前記楔機構を操作して前記支持構造体の傾きを調節し、
   続いて、前記支持空間の内部及び前記支持構造体の補強プレート相互間にコンクリートを打設してコンクリート固化体を形成する
   ことを特徴とする排熱回収ボイラ支持装置のスライド基礎構造の構築方法。

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