JPH07217811A - ボイラ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ボイラ装置を小型にすると共に、伝熱管を強
固に支持することができるボイラ装置を得る。 【構成】 前流側水平支持板３１ａと後流側水平支持板
３１ｂの内側に前流側連結金具３７ａ、後流側連結金具
３７ｂを設け、この前流側連結金具３７ａと後流側連結
金具３７ｂを連結棒３８で連結して、前流側伝熱管２７
ａと後流側伝熱管２７ｂを一体構造にした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はボイラ装置に係り、特に
垂直伝熱管の排ガス流圧、地震等による変形を阻止する
に好適なボイラ伝熱管の水平サポート構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】急増する電力需要に応えるために大容量
の火力発電所が建設されているが、これらのボイラは部
分負荷時においても高い発電効率を得るために変圧運転
を行なうことが要求されている。

【０００３】これは最近の電力需要の特徴として、原子
力発電の伸びと共に、負荷の最大と最小の差も増大し、
火力発電はベースロード用から負荷調整用へと移行する
傾向にある。

【０００４】つまり、火力発電を負荷調整用として運転
する場合、ボイラ負荷を常に全負荷で運転されるものは
少なく、負荷を７５％負荷、５０％負荷、２５％負荷へ
と負荷を上げ、下げして運転したり、運転を停止するな
ど、いわゆる毎日起動停止（Ｄａｉｌｙ Ｓｔａｒｔ
Ｓｔｏｐ以下単にＤＳＳという）運転などを行なつて中
間負荷を担い、このＤＳＳ運転によつて電力需要の多い
昼間のみ運転し、夜間は運転を停止して発電効率を向上
させるのである。

【０００５】例えば高効率発電の一環として、最近コン
バインドガスタービンプラントが注目されている。この
コンバインドガスタービンプラントは、まずガスタービ
ンによる発電を行なうと共に、ガスタービンから排出さ
れる排ガス中の排熱を排熱回収ボイラによつて熱回収
し、この排熱回収ボイラで発生した蒸気によつて蒸気タ
ービンを作動させて発電するものである。

【０００６】このようにコンバインドガスタービンプラ
ントはガスタービンによる発電と、蒸気タービンによる
発電を同時に行なうために発電効率が高いうえ、ガスタ
ービンの特性である負荷応答性に優れ、このために急激
な電力需要の上昇、下降にも十分対応でき、負荷追従性
にも優れており、ＤＳＳ運転を行なうには好都合であ
る。

【０００７】以下、図８を用いて排熱回収ボイラの概要
について説明する。

【０００８】図８は排熱回収ボイラの縦断面図である。

【０００９】煙道１，２に囲まれた排ガス通路３には排
ガスＧの上流側から下流側へ二次過熱器４、一次過熱器
５、蒸発器６、節炭器７が配置されている。

【００１０】このような構造において、図示していない
給水ポンプから導かれた水は、給水管８を通して節炭器
７の節炭器入口管寄せ９に入り、節炭器管１０を上昇し
て節炭器出口管寄せ１１に集められ節炭器連絡管１２を
下降して排ガスＧの前流側に位置する節炭器入口管寄せ
９に入る。順次この上昇流、下降流を繰り返してガス前
流側の節炭器出口管寄せ１１を出た水はドラム給水管１
３を通つて蒸気ドラム１４へ入る。蒸気ドラム１４内の
水は降水管１５、供水管１６を通つて蒸発器６の蒸発器
入口管寄せ１７、蒸発器管１８に入り、蒸発器出口管寄
せ１９と上昇管２０を通つて再び蒸気ドラム１４に戻つ
てくる。一方、蒸気ドラム１４で気水分離された蒸気
は、過熱器入口連絡管２１を通つて一次過熱器５の一次
過熱器入口管寄せ２２に入り、一次過熱器管２３と一次
過熱器出口管寄せ２４を通り、過熱蒸気を温度制御する
ための減温器２５を介して二次過熱器４の二次過熱器入
口管寄せ２６に導かれ二次過熱器４の二次過熱器管２７
で管内流体が上昇し下降する過程で所定の温度に過熱さ
れ、二次過熱器出口管寄せ２８に集められて主蒸気管２
９より図示していない蒸気タービンへ導かれる。

【００１１】以下、図８を用いて、伝熱管の底部支持構
造について説明する。

【００１２】図８に示すように排ガスＧとの熱交換する
節炭器管１０、蒸発器管１８、一次過熱器管２３、二次
過熱器管２７の伝熱管群は、熱回収が優れて、スぺース
フアクターのよいフインチユーブを使用しており、かつ
千鳥配列に配置されている。

【００１３】また、伝熱管群は毎日の起動、停止（ＤＳ
Ｓ）運転に迅速に対応できるように、伝熱管群の下部に
節炭器入口管寄せ９、蒸発器入口管寄せ１７、一次過熱
器出口管寄せ２４、二次過熱器入口管寄せ２６および二
次過熱器出口管寄せ２８を設けて、停止中に溜つた伝熱
管群内のドレンを排出することができる構造になつてい
る。

【００１４】このように伝熱管は図８に示すように、二
次過熱器入口管寄せ２６、二次過熱器出口管寄せ２８を
サポート金具３０を介して煙道２の底壁により支持され
ている。

【００１５】従つて、伝熱管は二次過熱器入口管寄せ２
６、二次過熱器出口管寄せ２８を起点に上方へ熱膨脹す
る。そのため、二次過熱器管２７は、所定の温度に過熱
されるため４列の伝熱管を設けているが、伝熱管のガス
前流側と後流側で排ガスＧとの熱交換によつて、伝熱管
内の蒸気温度が異なる。

【００１６】つまり、排ガスＧの前流側に位置する伝熱
管の蒸気温度が高く、従つて前流側の伝熱管の方がメタ
ル温度が高くなる。そのために、排ガス前流側と後流側
の伝熱管に熱膨脹差を拘束する熱応力が発生するため、
二次過熱器４の天井部分の水平部分を長くして、この水
平部分で熱膨脹差を吸収させるように可撓性を持たせて
いる。

【００１７】その結果、ガス前流側と後流側の伝熱管間
にはスぺースが必要となり、そのためボイラ装置全体の
長さが長くなり、煙道１，２が長くなつてコスト上昇を
招く。さらには、二次過熱器４の天井に幾ら水平部を設
けて可撓性を持たせたとしても、熱膨脹差による応力発
生の解消とはならず、特に複合発電プラントのように、
毎日起動停止運転が頻繁であると、疲労破壊する。

【００１８】また、従来技術の他の例として、図９から
図１１に示すように伝熱管の吊下支持構造について説明
する。

【００１９】図９は二次過熱器の側面図、図１０は図９
のＡ−Ａ線拡大断面図、図１１は図９のＢ−Ｂ線拡大断
面図である。

【００２０】図９から図１１において、３は排ガス通
路、４は二次過熱器、２６は入口管寄せ、２８は出口管
寄せ、７ａ，２７ｂは前流側伝熱管および後流側伝熱
管、３１ａ，３１ｂは前流側水平バンドル（前流側水平
支持板）および後流側水平バンドル（後流側水平支持
板）、３２は水平サポート、３３は伝熱管サポート、３
４ａ，３４ｂは前流側バンドおよび後流側バンド、３５
ａ，３５ｂは前流側連結ラグおよび後流側連結ラグ、３
６ａ，３６ｂは前流側ピンおよび後流側ピンである。

【００２１】このような構造において、排ガスＧの流れ
る煙道１，２内に垂直に配置された前流側伝熱管（前流
側二次過熱器管）２７ａ、後流側伝熱管（後流側二次過
熱器管）２７ｂは図９に示すように排ガスＧの通過によ
るガス流圧および地震等による振動に対処するために、
前流側、後流側伝熱管２７ａ，２７ｂにはそれぞれ前流
側、後流側水平支持板３１ａ，３１ｂを数段取付けてい
る。

【００２２】しかしながら、前流側伝熱管２７ａを前流
側水平支持板３１ａ、後流側伝熱管２７ｂを後流側水平
支持板３１ｂで支持しても、前流側、後流側伝熱管２７
ａ，２７ｂはそれぞれ二列で剛性が小さいので、図１
０、図１１に示すように水平サポート３２で連結する必
要がある。

【００２３】つまり、図１０、図１１に示すように前流
側、後流側伝熱管２７ａ，２７ｂにそれぞれ前流側バン
ド３４ａ、後流側バンド３４ｂを取付け、この前流側、
後流側バンド３４ａ，３４ｂに前流側連結ラグ３５ａ、
後流側連結ラグ３５ｂを溶接で取付ける。

【００２４】そして、この前流側、後流側連結ラグ３５
ａ，３５ｂの間に図１０、図１１に示すように水平サポ
ート３２を配置し、前流側連結ラグ３５ａと水平サポー
ト３２を前流側ピン３６ａにより、後流側連結ラグ３５
ｂと水平サポート３２を後流側ピン３６ｂにより連結す
ることによつて、前流側伝熱管２７ａと後流側伝熱管２
７ｂの剛性を高めていた。

【００２５】ところが、前流側伝熱管２７ａと後流側伝
熱管２７ｂの間に水平サポート３２を取付けるために
は、両方の連結ラグ３５ａ，３５ｂをピン３６ａ，３６
ｂで連結する必要があり、このためには前流側伝熱管２
７ａと後流側伝熱管２７ｂの間に作業員が入つて作業す
る作業スぺースを確保しなければならない。

【００２６】そのためにボイラ装置全体が大きくなり、
煙道１，２が長くなつてコスト上昇を招く。

【００２７】さらに、二次過熱器４の支持は上部の伝熱
管サポート３３で前、後の２個所で行ない、一バンド型
のサポートが使用できない。

【００２８】

【発明が解決しようとする課題】従来技術の伝熱管支持
構造においては、伝熱管群の相互間に水平サポートを取
付ける作業スぺースが必要となり、そのためにボイラ装
置が大型化し、ひいては伝熱管を内蔵する煙道が長くな
つて経済的にコスト上昇を招く欠点があつた。

【００２９】本発明はかかる従来技術の欠点を解消しよ
うとするもので、その目的とするところは、ボイラ装置
を小型化するとともに、伝熱管群を強固に支持できるボ
イラ装置を得ようとするものである。

【００３０】

【課題を解決するための手段】本発明は前述の目的を達
成するために、前流側水平支持板と後流側水平支持板の
内側に連結金具を設け、連結金具同志を連結棒で連結し
て前流側伝熱管と後流側伝熱管を一体構造にしたもので
ある。

【００３１】

【作用】前流側水平支持板と後流側水平支持板の一体構
造を前流側伝熱管と後流側伝熱管の間に作業員が入らな
いで側面から連結棒で行なうことができるので、ボイラ
装置をそれだけ小型にすることができる。

【００３２】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を用いて説明す
る。

【００３３】図１は本発明の実施例に係るボイラ装置の
横断面図で、図３のＣ−Ｃ線断面拡大図、図２は図１の
Ｄ−Ｄ線側面図、図３は二次過熱器の全体構成図であ
る。

【００３４】図１および図３において、符号４から３１
までは従来のものと同一のものを示す。

【００３５】３７ａ，３７ｂは前流側水平支持板３１
ａ、後流側水平支持板３１ｂの内側に溶接等で取付けら
れた前流側連結金具および後流側連結金具、３８は前流
側連結金具３７ａと後流側連結金具３７ｂを連結する連
結棒、３９は連結棒３８の抜け落ちを防止する溶接部で
ある。

【００３６】このような構造において、入口管寄せ２
６、出口管寄せ２８は図３に示されるように逆Ｕ字形に
曲成された前流側伝熱管２７ａと後流側伝熱管２７ｂに
よつて連結され、伝熱管２７ａ，２７ｂは伝熱管サポー
ト３３に沿つて曲げられる。

【００３７】そして、前流側伝熱管２７ａ、後流側伝熱
管２７ｂは図１から図３に示すように、前流側伝熱管２
７ａは前流側水平支持板３１ａにより、後流側伝熱管２
７ｂは後流側水平支持板３１ｂによつて支持される。

【００３８】しかしながら、二列の伝熱管２７ａ，２７
ｂを水平支持板３１ａ，３１ｂによるバンドル状のサポ
ートのみでは地震発生時等の振動に対しては強度的に弱
いので、図１に最もよく示されているように、前流側水
平支持板３１ａの内側には前流側連結金具３７ａを溶接
で取付け、後流側水平支持板３１ｂの内側には後流側連
結金具３７ｂを溶接で取付け、この連結金具３７ａ，３
７ｂ同志を連結棒３８で連結することによつて耐震構造
にしたのである。

【００３９】つまり、二次過熱器４を横位置に寝かせて
水平支持板３１ａ，３１ｂを取付け、その後に図１の左
側から右側へ連結棒３８をほぼ水平方向へ移動させて、
連結金具３７ｂ，３７ａ，３７ｂ，３７ａを順次連結す
る。

【００４０】そして、図１の右端で前流側連結金具３７
ａと連結棒３８を溶接部３９で固着して連結棒３８の抜
け止めを行なう。

【００４１】このように、伝熱管２７ａ，２７ｂを支持
した水平支持板３１ａ，３１ｂ同志を連結金具３７ａ，
３７ｂ、連結棒３８で一体構造にすることにより、耐震
構造にすることができ、しかも連結金具３７ａ，３７ｂ
同志は、二次過熱器４の側面から連結棒３８を差し込む
ことによつて一体構造にできるので、従来のように伝熱
管２７ａと伝熱管２７ｂの間の作業スぺースは不要にな
り、それだけボイラ装置自体を小型にすることができ
る。

【００４２】図４から図７のものは他の実施例を示すも
ので、図４はボイラ装置の横断面図で、図７のＥ−Ｅ線
拡大断面図、図５は図４のＦ−Ｆ線側面図、図６は図４
のＧ−Ｇ線側面図、図７は二次過熱器の全体構成図であ
る。

【００４３】図４から図７において、符号４から３８は
図１から図４のものと同一のものを示す。

【００４４】４０ａ，４０ｂは水平支持板３１ａ，３１
ｂに取付けられた前流側サポートラグおよび後流側サポ
ートラグ、４１は水平サポート、４２はブラケツト、４
３はカラーである。

【００４５】図１から図３の実施例と図４から図７の他
の実施例の異なるところは、図１から図３のものにおい
ては前流側連結金具３７ａ、後流側連結金具３７ｂおよ
び連結棒３８によつて前流側伝熱管２７ａと後流側伝熱
管２７ｂを一体構造にしたものであるのに対し、図４か
ら図７のものにおいては、前流側、後流側サポートラグ
４０ａ，４０ｂ、水平サポート４１、ブラケツト４２お
よびカラー４３によつて連結金具を構成し、これらの連
結金具を前流側、後流側連結棒３８ａ，３８ｂによつて
一体構造にしたものである。

【００４６】以下、水平サポート４１の組立方法につい
て説明する。

【００４７】前流側伝熱管２７ａ、後流側伝熱管２７ｂ
はパラレル状にて直交する水平支持板３１ａ，３１ｂと
交互に組み重ね、前流側、後流側伝熱管２７ａ，２７ｂ
はそれぞれ二列の管群にバンドル組立される。

【００４８】前流側、後流側サポートラグ４０ａ，４０
ｂは水平支持板３１ａ，３１ｂの組立過程において、水
平サポート４１を挿入スぺース部に相向かい合わせて水
平支持板３１ａ，３１ｂに溶接で取付けしておく。

【００４９】水平サポート４１は後流側伝熱管２７ｂの
上面に立てかけ、サポートラグ４０ａ、ブラケツト４２
のピン穴に図４に示すように二次過熱器４の側部から前
流側連結棒３８ａを差し込み、水平サポート４１をセツ
トする。

【００５０】水平サポート４１は左右方向に抜けないよ
う、パネル中央部のブラケツト４２をはさみ付けるよう
に水平支持板３１ｂに取付けた後流側サポートラグ４０
ｂとの隙間にカラー４３を挿入する。尚カラー４３は後
流側連結棒３８ｂを差し込み時に貫通させておく。

【００５１】次に、水平サポート４１上に前流側伝熱管
２７ａを乗せる。前記同様に側部から上流側連結棒３８
ａを差し込む。この場合、連結棒３８ａ，３８ｂはピン
穴に入り易いよう、先端はテーパを付けている。

【００５２】最後に連結棒３８ａ，３８ｂは抜けないよ
う、最側部のブラケツト４２に溶接部３９によつて固定
する。

【００５３】以上のように水平サポート４１を前流側、
後流側伝熱管２７ａ，２７ｂの水平支持板３１ａ，３１
ｂと連結させることにより、二次過熱器４全体の剛性力
を強め、耐震構造にすることができる。

【００５４】

【発明の効果】本発明によれば、ボイラ装置を小型にす
ることができ、しかも伝熱管を強固に支持することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例に係るボイラ装置の横断面図で
ある。

【図２】図１のＤ−Ｄ線側面図である。

【図３】二次過熱器の全体構成図である。

【図４】他の実施例を示すボイラ装置の横断面図であ
る。

【図５】図４のＦ−Ｆ線側面図である。

【図６】図４のＧ−Ｇ線側面図である。

【図７】二次過熱器の全体構成図である。

【図８】排熱回収ボイラの縦断面図である。

【図９】従来技術の伝熱管の吊下支持構造を示す側面図
である。

【図１０】図９のＡ−Ａ線拡大断面図である。

【図１１】図９のＢ−Ｂ線拡大断面図である。

【符号の説明】

２６ 入口管寄せ ２８ 出口管寄せ ３１ａ 前流側水平支持板 ３１ｂ 後流側水平支持板 ３７ａ 前流側連結金具 ３７ｂ 後流側連結金具 ３８ 連結棒

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 入口管寄せと、出口管寄せと、入口管寄
   せと出口管寄せを逆Ｕ字形に曲成された前流側伝熱管と
   後流側伝熱管によつて連結し、前流側伝熱管同志は前流
   側水平支持板、後流側伝熱管同志は後流側水平支持板に
   よりそれぞれ支持するものにおいて、 前記前流側水平支持板と後流側水平支持板の内側に連結
   金具を設け、連結金具同志を連結棒で連結して前流側伝
   熱管と後流側伝熱管を一体構造にしたことを特徴とする
   ボイラ装置。