JPH0459522B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明は、ボイラ火炉水冷壁管構造における
螺旋状に配置した水冷壁管と鉛直に配置した水冷
壁管との接合に使用する非対称分岐管に関する。

従来の技術 例えば水および蒸気の二相流が流れるこの種の
非対称分岐管には、第６ａ図に示すように傾斜配
置水冷壁管１の一管に対して二管の鉛直配置水冷
壁管２を接合させた二分岐管３、第６ｂ図に示す
ように前記傾斜配置水冷壁管の一管に三管の鉛直
配置水冷壁管２を接合させた三分岐管４、第６ｃ
図に示すように前記傾斜配置水冷壁管の一管に四
管の鉛直配置水冷壁管２を接合させた四分岐管５
などがあり、前記二分岐管で接合された水冷壁管
火炉構造例は第７図に図示するようになつている
が、該水冷壁管内の二分岐管３での入口における
水６および蒸気７の二相流の分岐状況は第８図に
図示するようになつているために、枝管間の流体
性状および流量が不均一になる欠点がある。

そもそも、貫流形状ボイラにおいては、ボイラ
負荷とともにほぼ比例的に給水量が減少するため
に、負荷低下に応じて火炉水冷壁管内の流量、し
たがつて流速が減少して最低貫流負荷（この負荷
以下ではボイラ循環ポンプまたはボイラ給水ポン
プによる缶水の再循環が行なわれる）において
も、水冷壁管保護に必要な管内流速を保持できる
ように火炉水冷壁管を螺旋状に配置して火炉水冷
壁を構成する並列管数を減少させ、一方熱負荷の
低い火炉上部においては、水冷壁管保護に必要な
管内流速は熱負荷の高い下部火炉（螺旋状水冷壁
を構成）部分の数分の一程度であるので、圧力損
失の低減およびボイラ構造の有利性のために、火
炉上部では並列管数が下部火炉の数倍の垂直管構
造にさせており、このように下部および上部火炉
では構成水冷壁管本数が異なるから、該部接続に
は管寄せによる方法、分岐管による方法の二
方法があり、前者は管寄せ部、水冷壁管構造、炉
壁構造等が複雑であるので、炉壁構造の信頼性の
点から後者の方法が有利である。しかし、この後
者方法においてもつぎに述べる点で改善の要があ
る。すなわち、下部火炉では水冷壁管が鉛直でな
くて水平線に対して若干の傾斜を有する程度（通
常15〜30度）に配置されており、また最低貫流負
荷域においては管内流速が遅くてボイド率が高い
ために管内の二相流はほぼ分離して管内上部を蒸
気、管底部を水が流れる層状流あるいは波状流の
流動様式をとり、この傾向は最低貫流負荷域で流
体圧力が最も低下して蒸気対水の比重差が大とな
る変圧運転ボイラにおいては顕著である。

このように分岐管入口流体が層状流または波状
流となつて管底部を水が流れるために、枝管内流
動は必ずしも一様にならず、最後流側枝管ほど水
が流れて上流側枝管ほど蒸気が流れ、すなわち、
蒸気の流れる垂直管と水の流れる垂直管とが隣接
して存在することになるが、蒸気の流れる管は垂
直管部の加熱によつて管内が過熱蒸気となり、ま
た水の流れる管は飽和蒸気あるいは二相流となつ
て垂直管間には温度差を生じることになるから、
炉壁構造の障害となる場合がある。前述したよう
に、管寄せによる方法には炉壁構造についての
不具合点があり、また分岐管による方法におい
ては枝管間に多少の流動不均衡が生じ易いという
欠点がある。

発明が解決しようとする問題点 この発明は、構成本数の異なる下部および上部
火炉の夫々の水冷壁管の接続を枝管間の流動均一
性を確保させた分岐管によつて行なわせることに
ある。

問題点を解決するための手段 この発明は、傾斜して配置させて炉壁を形成さ
せてある水冷壁管、および該水冷壁管の一管に複
数管連結して鉛直に配置してある他の水冷壁管か
らなるボイラ火炉壁において、前記傾斜配置水冷
壁管内部の該鉛直配置水冷壁管との連結部分から
流体流れ上流側に流体攪拌手段を内蔵させてなる
ものである。

作 用 したがつて、この発明の構成によれば、傾斜配
置および鉛直配置の各管との連結部分の上流側の
入口流体が攪拌されて均質化されるとともに、前
記鉛直配置の各管の流量配分も均等化される。

実施例 つぎに、この発明の第一実施例を第１ａおよび
１ｂ図によつて説明すれば、以下に述べる各実施
例においては二分岐管３によつて二管の鉛直配置
水冷壁管２に傾斜配置水冷壁管１の一管を接続し
てある場合を挙例するものとし、該傾斜配置水冷
壁管の接続部分の上流側の分岐管入口側管底部に
キツカ９を局部突設させて層状あるいは波状の水
６の流れを飛散させることによつて均質二相流に
させ前記鉛直配置水冷壁管の各管内の流体を均一
化させるもので、ついでこの発明の第二実施例を
示す第２図においては、該分岐管の入口側管内に
旋回翼１０を装置させて前述実施例同様に内部流
体の均質化あるいは環状流化を行なわせて各枝管
内流体を均質化するもので、第３図に図示する第
三実施例では、前述第二実施例の該旋回翼に代え
てコイル状のリボン１１を装着させ、また第４図
に示す第四実施例は前記リボンに代えて螺旋状の
リブまたは溝１２を配設させ、さらに第５ａおよ
び５ｂ図に示す第五実施例では前述第一実施例の
キツカ９にほぼ類似したキツカ１３を分岐管入口
側管頂部に局部突設させることによつて蒸気７の
後流に渦流を発生させて層状あるいは波状流を攪
乱するとともに分岐管入口部動圧を低下させるよ
うにしてなるもので、前述各実施例は同様な作用
効果が発揮できる。

なお、第９図によつて分岐管入口部流体状態の
各性状をボイラ負荷に対して表示させている。

発明の効果 上述したように、この発明は、構成本数の異な
る下部および上部水冷壁管の接続に際して下部水
冷壁管内に簡単な流体攪拌手段を内蔵させること
によつて上部水冷壁管各管への流量配分を均等し
て該各管内の流体温度および壁管温度を均等にで
きるから、産業上の利用価値が極めて広く、かつ
多大である。

【図面の簡単な説明】

第１ａ図は、この発明の第一実施例を示す要部
の縦断側面図、第１ｂ図は、前図のＡ−Ａ切断面
図、第２，３および４図は、夫々この発明の第
二、三および四実施例を示す要部の縦断側面図、
第５ａ図は、この発明の第五実施例を示す要部の
縦断側面図、第５ｂ図は、前図のＢ−Ｂ切断面
図、第６ａ，６ｂおよび６ｃ図は、夫々二分岐
管、三分岐管および四分岐管による傾斜配置水冷
壁管の鉛直配置水冷壁管との接続状態を示す要部
の縦断側面図、第７図は、二分岐管による水冷壁
管による火炉構造を示す説明図、第８図は、二分
岐管によつて接続してある水冷壁管内の二相流々
体流動状態を示す要部の縦断側面図、第９図は、
分岐管入口部流体状態の諸性状をボイラ負荷に対
して表示した曲線図である。 １……傾斜配置水冷壁管、２……鉛直配置水冷
壁管、３……二分岐管、４……三分岐管、５……
四分岐管、６……水、７……蒸気、８……欠番、
９……底部キツカ、１０……旋回翼、１１……リ
ボン、１２……螺旋状リブまたは溝、１３……頂
部キツカ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 傾斜して配置させて炉壁を形成させてある水
   冷壁管、および該水冷壁管の一管に複数管連結し
   て鉛直に配置してある他の水冷壁管からなるボイ
   ラ火炉壁において、前記傾斜配置水冷壁管内部の
   該鉛直配置水冷壁管との連結部分から流体流れ上
   流側に流体攪拌手段を内蔵させたことを特徴とす
   る非対称分岐管。