JPH08285208A - ボイラの制振支持構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 支持鉄骨によるボイラの制振支持装置におい
て、振動減衰装置に加わる振動質量を増加せしめること
により、地震応答の低減効果を増大せしめるとともに、
これに伴い支持鉄骨の軽量化が実現されたボイラの制振
支持構造を提供する。 【構成】 ボイラ本体（２）と支持鉄骨（１）との間に
振動減衰装置（８）を介装するとともに、脱硝装置
（４）、エアヒータ（５）等の附帯機器と支持鉄骨との
間にも振動減衰装置（１０，１２，１４）を介装し、さ
らに、上記附帯機器と支持鉄骨との間には積層ゴム
（９，１１，１３）等の弾性体を介装して、附帯機器も
振動減衰装置に加わる振動質量として機能するように構
成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、発電用石炭焚きボイ
ラ、重油焚きボイラ等、支持鉄骨に支持された大型ボイ
ラの制振支持構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】発電用石炭焚きボイラ、重油焚きボイラ
等の大型ボイラは、通常脱硝装置、エアヒータ等の附帯
機器とともに支持鉄骨に取付けて支持されている。

【０００３】図４（ａ），（ｂ）には、かかる発電用石
炭焚き大型ボイラ及び附帯機器の支持構造の従来の１例
の側面図が示されている。図４（ａ）において１は支持
鉄骨、２はボイラ本体であり、同ボイラ本体２は支持鉄
骨１の略中央部にこれの頂部から複数本の吊り棒６によ
り吊下されることにより鉛直方向に支持されている。

【０００４】３は支持鉄骨１の前部に配設されたコール
バンカー、４及び５は支持鉄骨１の後部に配設された脱
硝装置及びエアヒータである。これらの附帯機器３，
４，５は支持鉄骨１を構成する水平方向の梁１ｂ上の支
持鉄骨１の前部及び後部に載置、固定されている。

【０００５】上記支持鉄骨１は、鉛直方向の柱１ａ、水
平方向の梁１ｂ、柱１ａと梁１ｂとの節部を結合する鉛
直ブレース１ｃ及び水平ブレース１ｄ（詳細は後述）か
ら構成され、鉛直方向の自重や水平方向の地震力に耐え
る構造となっている。

【０００６】７は上記ボイラ本体２と支持鉄骨１との間
に複数個介装された水平方向の振れ止め機構である。こ
の振れ止め機構７は地震発生時にボイラ本体２が水平方
向に大きく振れることができるよう、剛性の低い支持構
造となっている。

【０００７】即ち、図４（ｂ）に示されるように、上記
振れ止め機構７は、ボイラ本体２から突設された片持ち
梁状の柔構造のビーム７ａを支持鉄骨１に設けられた爪
部７ｂにて挟み込むような構造となっている。

【０００８】さらに、支持鉄骨１とボイラ本体２との間
には、油圧ダンバ等の振動減衰装置８が複数個介装さ
れ、地震発生時に同減衰装置８により支持鉄骨１とボイ
ラ本体２との変位の差（相対変位）を利用して振動エネ
ルギを吸収するようになっている。

【０００９】一方、コールバンカー３、脱硝装置４、エ
アヒータ５等の附帯機器は支持鉄骨１の梁１ｂ上に載置
されボルトにて固定されている。

【００１０】上記のように構成された支持鉄骨１を含む
ボイラ支持構造における装置の総重量に対する重量割合
は、概ねボイラ本体２＝２０％、コイルバンカー３＝２
０％、脱硝装置４＝６％、エアヒータ５＝４％、支持鉄
骨１その他の付属物＝５０％程度である。

【００１１】以上のように構成されたボイラの支持構造
において、地震発生時には、振れ止め機構７により支持
鉄骨１に支持されたボイラ本体２は、支持鉄骨１に対し
て大きく変位して両者間に大きな相対変位を生じ、この
相対変位による振動エネルギを支持鉄骨１とボイラ本体
２との間に介装した振動減衰装置８により吸収する。こ
れにより、装置全体の減衰能が向上し、地震応当性が低
減される。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】上記のような従来のボ
イラの支持構造にあっては、地震発生時において、上記
のように、装置全体重量の約２０％の重量を有するボイ
ラ本体２を振れ止め機構７により水平支持することによ
りボイラ本体２を積極的に変位（振動）させ、同振れ止
め機構７と併設された振動減衰装置８にて振動エネルギ
を吸収し、地震応答を低減せしめている。

【００１３】この地震応答の低減効果は、変位させる
（振動させる）重量物の重量が重くなる程向上する。し
かるに、上記従来のボイラ支持構造にあっては、上記の
通り、装置全体の２０％程度であるボイラ本体２の質量
のみを使用していることから、地震応答低減効果を向上
せしめるには質量面から限界があった。

【００１４】本発明の目的は、振動減衰装置に加わる振
動質量を増加せしめることにより、地震応答の低減効果
を増大せしめるとともに、これに伴い支持鉄骨の軽量化
が実現されたボイラの制振支持構造を提供することであ
る。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明は、水平方向の振
れ止め機構を介して支持鉄骨に支持されたボイラ本体と
支持鉄骨との間に振動減衰装置を介装するとともに、支
持鉄骨上に載設された脱硝装置、エアヒータ等の附帯機
器と支持鉄骨との間にも振動減衰装置を介装し、さら
に、附帯機器と支持鉄骨との間には積層ゴム等の弾性体
を介装して、附帯機器も振動減衰装置に加わる振動質量
として機能するように構成したことを要旨とするもので
ある。上記振動減衰装置は、油圧ダンパ、ダッシュポッ
ト等公知のものを用いる。

【００１６】

【作用】本発明は上記のように構成されているので、地
震発生時には、ボイラ本体とともに独立した振動質量と
なった附帯機器も振動することとなって従来のものより
も振動減衰装置に作用する振動質量が大幅に増加し、振
動エネルギの吸収量が増大する。これにより地震応答低
減効果が増大せしめられる。

【００１７】

【実施例】以下図面を参照して本発明の実施例を詳細に
説明する。図１には本発明の実施例に係る発電用石炭焚
きボイラの制振支持構造が示され、図２には図１の平面
図（Ａ−Ａ線視図）が示されている。

【００１８】図１，２において１は支持鉄骨、２はボイ
ラ本体であり、同ボイラ本体２は支持鉄骨１の略中央部
にこれの頂部から複数本の吊り棒６により吊下されるこ
とにより鉛直方向に支持されている。

【００１９】上記支持鉄骨１は、鉛直方向に延びる柱１
ａ、水平方向に延びる梁１ｂ、柱１ａと梁１ｂとの節部
を結合する鉛直ブレース１ｃ及び水平ブレース１ｄから
構成され、鉛直方向の自重や水平方向の地震力に耐える
構造となっている。

【００２０】７は上記ボイラ本体２と支持鉄骨１との間
に複数個介装された水平方向の振れ止め機構である。こ
の振れ止め機構７は地震発生時にボイラ本体２が水平方
向に大きく振れることができるよう、剛性の低い支持構
造となっており、図４（ｂ）に示されるように、上記振
れ止め機構７は、ボイラ本体２から突設された片持ち梁
状の柔構造のビーム７ａを支持鉄骨１に設けられた爪部
７ｂにて挟み込むように構成されている。

【００２１】８は支持鉄骨１とボイラ本体２との間に複
数個介装された油圧ダンパ等の振動減衰装置であり、支
持鉄骨１とボイラ本体２との間の水平方向変位の差（相
対変位）を利用して振動エネルギを吸収する。同振動減
衰装置は油圧ダンパ、ダッシュポット等公知のものを用
いる。

【００２２】以上の構成は図４に示される従来のものと
同様である。

【００２３】３は支持鉄骨１の前部に配設されたコール
バンカー、４及び５は支持鉄骨１の後部に配設された脱
硝装置及びエアヒータである。

【００２４】上記コールバンカー３、脱硝装置４、エア
ヒータ５は支持鉄骨１の水平方向梁１ｂ上に積層ゴム
９，１１，１３を介して載置されている。この積層ゴム
９，１１，１３は、上記各附帯機器３，４，５の静的安
定性を確保することを考慮すると、各機器の隅部４箇所
に挿設する（図２参照）のが好適である。

【００２５】また、上記積層ゴム９，１１，１３は、建
築物の免震構造で採用されているもので、鉛直方向には
高い剛性と大きな荷重負荷能力を持つとともに、水平方
向には柔軟な剛性と大きな水平方向変形能を持つもので
ある。

【００２６】尚上記積層ゴム９，１１，１３に代えて、
ばね、単一材のゴムパッド等の弾性体を用いてもよい。

【００２７】上記各附帯機器３，４，５の底部と支持鉄
骨１の梁との間には、油圧ダンパ等からなる振動減衰装
置１０，１２，１４が介装される。これらの振動減衰装
置１０，１２，１４は、各機器の捩れの発生を防止する
ため、各機器の両側に配置される。

【００２８】上記のように構成されたボイラの支持構造
において、地震発生時には支持鉄骨１に水平方向の振れ
止め機構７及び振動減衰装置８を介して支持されたボイ
ラ本体２、並びに支持鉄骨１に積層ゴム９，１１，１３
及び振動減衰装置１０，１２，１４を介して支持された
コールバンカー３、脱硝装置４、エアヒータ５は、支持
鉄骨１に対しこれよりも大きな相対変位で以って振動す
る。

【００２９】この振動系の質量は、ボイラ本体２とコー
ルバンカー３、脱硝装置４及びエアヒータ５とを加えた
質量であり、図４に示される従来の振動系即ちボイラ本
体２のみが振動系として作用する振動系の２．５倍の質
量を有する。これにより、振動エネルギーの吸収効果が
向上する。

【００３０】上記の現象を図３（ａ）〜（ｃ）を使用し
て詳しく説明する。

【００３１】図３（ａ）は固有振動特性を求めるため
に、ボイラ本体２、コールバンカー３、脱硝装置４、エ
アヒータ５と支持鉄骨１との間の支持構造を単純にモデ
ル化したものである。

【００３２】即ち、支持鉄骨１を等価なビーム要素と集
中質量１ｍで、ボイラ本体２を等価なビーム要素と集中
質量２ｍで、コールバンカー３、脱硝装置４、エアヒー
タ５についても同様に等価なビーム要素と集中質量３
ｍ，４ｍ，５ｍでモデル化している。

【００３３】また、支持鉄骨とボイラ本体２間を結合す
る振れ止め機構７をバネ要素７で、支持鉄骨１とコール
バンカー３、脱硝装置４、エアヒータ５を結合する積層
ゴム９，１１，１３を同じくバネ要素９，１１，１３で
モデル化している。

【００３４】次に図３（ｂ）（ｃ）は、図３（ａ）のモ
デルに対して固有振動計算を行った場合の、計算結果を
模式的に示したものである。

【００３５】図３（ｂ）は１次振動の振動モードを示し
ており、支持鉄骨１とボイラ本体２、コールバンカー
３、脱硝装置４およびエアヒータ５は同一方向に動いて
おり、かつ支持鉄骨１の変位に対してボイラ本体２や附
帯機器７の変位が大きく、支持鉄骨１との間に大きな相
対変位を生じる振動モードとなる。

【００３６】図３（ｃ）は、同じく２次振動の振動モー
ドを示しており、支持鉄骨１とボイラ本体２、コールバ
ンカー３、脱硝装置４およびエアヒータ５は逆の方向に
変位し、１次振動と同様に、支持鉄骨１との間に大きな
相対変位を生じる振動モードとなる。

【００３７】この傾向は、図示しないが高次振動でも同
様であり、いずれも支持鉄骨１とボイラ本体２や附帯機
器３，４，５の間に大きな相対変位を生じる振動モード
となる。

【００３８】この様な固有振動特性を持つため、地震発
生時にも支持鉄骨１と、ボイラ本体２及びコールバンカ
ー３、脱硝装置４、エアヒータ５の間には大きな相対変
位を生じることとなる。

【００３９】この際において、併設した減衰装置８，１
０，１２，１４により地震により供給される振動エネル
ギが吸収され、構造全体の減衰性が向上し、地震応答が
大きく低減される。即ち、支持鉄骨１に作用する地震水
平力が低減されることにより、支持鉄骨１の柱１ａ、梁
１ｂ、鉛直ブレース１ｃに作用する力が減少することに
より、これら部材の断面を小さくすることができ、経済
的なボイラ制振支持構造を得ることができる。

【００４０】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、ボイラ本
体と支持鉄骨との間に振動減衰装置を介装するととも
に、脱硝装置、エアヒータ等の附帯機器と支持鉄骨との
間にも振動減衰装置を介装し、さらに、附帯機器と支持
鉄骨との間には積層ゴム等の弾性体を介装したので、地
震発生時には、独立した振動質量となった附帯機器が独
立した振動質量であるボイラ本体とともに振動すること
となり、従来のものに較べて振動減衰装置に作用する振
動質量が大幅に増加する。

【００４１】これにより、振動エネルギーの吸収量が増
大し、支持構造全体の減衰性能が著しく向上することに
より、支持鉄骨に発生する地震荷重を確実に低減するこ
とができる。

【００４２】また、支持鉄骨に作用する地震水平力が低
減されることにより、支持鉄骨の構成部材を薄肉、軽量
化することが可能となり、低コストのボイラ支持構造を
得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例に係る発電用石炭焚きボイラの
制振支持構造を示す構成図。

【図２】図１のＡ−Ａ矢視図（平面図）。

【図３】上記実施例における振動減衰作用説明図。

【図４】従来例を示す図１応答図。

【符号の説明】

１ 支持鉄骨 ２ ボイラ本体 ３ コールバンカー ４ 脱硝装置 ５ エアヒータ ７ 振れ止め機構 ８，１０，１２，１４ 振動減衰装置 ９，１１，１３ 積層ゴム

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ボイラ本体を水平方向の振れ止め機構を
   介して支持鉄骨に支持し、脱硝装置、エアヒータ等の附
   帯機器を上記支持鉄骨上に載設してなるボイラの支持構
   造において、上記ボイラ本体と支持鉄骨との間に油圧ダ
   ンパ等の振動減衰装置を上記振れ止め機構と併設し、上
   記附帯機器と支持鉄骨との間に油圧ダンパ等の振動減衰
   装置及び積層ゴム等の弾性体を介装したことを特徴とす
   るボイラの制振支持構造。