JPH11223303A - ボイラ火炉壁伝熱管貫通部のシール構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 簡単な構成で天井室内への燃焼灰の侵入を完
全に防止でき、かつ耐久性に優れたボイラ火炉伝熱管貫
通部のシール構造を提供する。 【解決手段】 フェライト鋼にて形成された管寄せ６に
フェライト伝熱管２２を溶接し、当該伝熱管２２の下端
部にオーステナイト伝熱管２３を溶接する。また、フェ
ライト鋼にて形成された火炉天井壁３に伝熱管貫通部８
を開設し、当該火炉天井壁上の伝熱管貫通部の周囲にフ
ェライト鋼にて形成された平板２４を溶接する。伝熱管
貫通部にオーステナイト伝熱管を貫通して管寄せを吊り
ボルト１０ｂで吊り下げる。フェライト鋼にて形成され
たシールボックス１３の上端部を管寄せ６に溶接し、当
該シールボックスの下端部を平板２４に溶接する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ボイラ火炉壁外に
配置された管寄せに接合された伝熱管をボイラ火炉壁に
開口された伝熱管貫通部を貫通してボイラ火炉壁内に配
置するボイラ装置における前記伝熱管貫通部のシール構
造に関する。

【０００２】

【従来の技術】図１４に、従来より知られている発電用
大型ボイラの代表的な構造を示す。この種の大型ボイラ
では、ボイラ火炉４が、伝熱管とフィンバーとを交互に
溶接することによって製作された火炉側壁２と火炉天井
壁３とから構成され、鉄骨１から吊りボルト１０ａで吊
り下げられる。鉄骨１と火炉天井壁３との間に設けられ
た天井室９には、過熱器又は再熱器を構成する伝熱管群
７が接続された管寄せ６とマニホールド５とが吊りボル
ト１０ｂで吊り下げられ、前記伝熱管群７は火炉天井壁
３に開口された伝熱管貫通部８を貫通してボイラ火炉４
内に配置され、過熱器又は再熱器となる。

【０００３】伝熱管群７は、ボイラ火炉４内で１０００
℃以上の燃焼ガスによって加熱されており、内部流体で
ある蒸気も高温になるため、管全体が熱膨張によって下
方に伸びる。これに対して、鉄骨１から火炉天井壁３を
吊り下げている吊りボルト１０ａは、火炉天井壁３から
の熱伝導で多少の温度上昇はあるものの伝熱管群７ほど
高温にならないため、熱膨張による下方への伸び量は小
さい。したがって、伝熱管貫通部８における伝熱管群７
と火炉天井壁３との相対的な伸び量の差は、数１０ｍｍ
から１００ｍｍにも達する。

【０００４】伝熱管貫通部８は、通常、図１５に示すよ
うに、天井壁管１２を連結するフィンバー１１の一部を
省略することによって構成され、当該伝熱管貫通部８の
周囲とこれに貫通された伝熱管群７との間にクリアラン
ス１７を設けることにより、伝熱管群７と火炉天井壁３
との間に生じる相対変位を逃がし、伝熱管群７に過大な
熱応力が作用するのを防止している。

【０００５】ところで、近年火力発電プラントの主力に
なっている石炭焚きボイラにおいては、伝熱管貫通部と
伝熱管群７との間にクリアランス１７を設けると、天井
室９内に燃焼灰が侵入するという問題を生じる。即ち、
通常、ボイラ運転時は火炉４内が天井室９に対して負圧
となるように制御されているが、バーナの着火時や消火
時等の過渡的な運転状態においては一時的に火炉４内が
１ｋｇ／ｃｍ² 以下の正圧になる場合があり、その期間
は火炉４内の燃焼灰が前記クリアランス１７から天井室
９内に侵入して堆積する。このように天井室９内に燃焼
灰が侵入して堆積すると、１〜２年に１度行われるボイ
ラ装置の定期検査時に、天井室９内に配置された管寄せ
６等の配管類の点検に先立って大量に堆積した燃焼灰の
除去作業を行わなくてはならないため、点検に多大の時
間と労力を要するという不都合を生じる。

【０００６】従来より、天井室９内への灰の侵入を防止
する手段としては、以下の如きものが提案されている。

【０００７】図１６に示したように、伝熱管貫通部８
を被覆可能な形状に形成されたシールボックス１０１の
一端を天井壁管１２に溶接すると共に、当該シールボッ
クス１０１の他端側に伝熱管群７に沿って伸びるスリー
ブ１０２を設けたもの。

【０００８】図１７に示すように、伝熱管貫通部８を
覆うように火炉天井壁３上に耐火材１１１を設け、当該
耐火材１１１と伝熱管群７との間に断熱材１１２が充填
されたベローズ１１３を設けたもの（特開平６−１３７
５０６号公報に記載）。

【０００９】図１８に示すように、伝熱管貫通部８の
周囲を、伝熱管群７にシール溶接された溝形鋼１２１
と、その外面に溶接されたサイドプレート１２２と、隣
接して配置された２つのサイドプレート１２２に両端が
溶接されたクラウンプレート１２３で覆い、伝熱管群７
と溝形鋼１２１とサイドプレート１２２とで構成される
空間内に保温材１２４を充填したもの（実開平７−３２
３０９号公報に記載）。

【００１０】図１９に示すように、火炉天井壁３の上
に受板１３１を配して、当該受板１３１の上に断熱材１
３２と耐火材１３３を置き、さらに伝熱管群７の火炉天
井壁３よりも突出した部分全体を囲むように取付け枠１
３４に対してスライド可能なガスシールド用のスキンケ
ーシング１３５を設けたもの（特開平１−３００１０２
号公報に記載）。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】ところが、前記各公知
例のうち、の公知例は、伝熱管群７の伸縮に伴うシー
ルボックス１０３の変形ひいては疲労破壊を防止する必
要上、伝熱管群７とスリーブ１０２との間にある程度の
クリアランス１７をもたせなくてはならないため、当該
クリアランス１７から燃焼灰が天井室９内に侵入しやす
く、天井室９内への燃焼灰の侵入を十分に防止できない
という不都合がある。

【００１２】また、前記公知例のうち、〜の公知例
は、いずれも耐火材、断熱材、保温材を必須の構成要件
とするので、構造が複雑でコスト高の原因となるばかり
でなく、１〜２年に１度行われるボイラ装置の定期検査
時に交換しなくてはならないので、配管類の点検に要す
る時間と労力の軽減にあまり効果がないという問題があ
る。

【００１３】さらに伝熱管群７は一般に耐熱性に優れた
オーステナイト鋼によって作製されるが、オーステナイ
ト鋼は高価であるため、公知例におけるベローズ１１
３やそれを支えるフランジ１１４、それに公知例にお
ける溝形鋼１２１、サイドプレート１２２、クラウンプ
レート１２３等は安価なフェライト鋼をもって作製され
る。したがって、これらの異種金属どうしを溶接によっ
て接合する前記及びの公知例では溶接部から熱膨張
率差に起因する割れを生じやすく、ボイラ装置の寿命に
悪影響があるという問題もある。

【００１４】加えて、の公知例は、管寄せ６の長さ方
向と火炉天井壁を構成する天井壁管１２の長さ方向とが
直交して配置されているので、管寄せ６及び天井壁管１
２の熱膨張を逃がすためには、スキンケーシング１３５
の下端を取付け枠１３４にスライド可能に取り付けざる
を得ず、したがって、スキンケーシング１３５と取付け
枠１３４との取付構造が複雑になるという不都合があ
る。また、スキンケーシング１３５の下端と取付け枠１
３４とがスライド可能に取り付けられているので、天井
室９内への燃焼灰の侵入を完全には防止できないという
不都合がある。

【００１５】本発明は、このような従来技術の不備を解
決するためになされたものであって、その課題とすると
ころは、簡単な構成で天井室９内への燃焼灰の侵入を完
全に防止でき、かつ耐久性に優れたボイラ火炉壁伝熱管
貫通部のシール構造を提供することにある。

【００１６】

【課題を解決するための手段】本発明は、前記の課題を
解決するため、管寄せに接合された伝熱管をボイラ火炉
壁に開口された伝熱管貫通部を貫通してボイラ火炉壁内
に配置するボイラ装置において、前記管寄せの長さ方向
と前記ボイラ火炉壁を構成する火炉壁管の長さ方向とを
平行に設定し、前記伝熱管貫通部の周囲を被覆可能な形
状に形成されたシールボックスの一端を前記管寄せに溶
接すると共に、当該シールボックスの他端を前記伝熱管
貫通部の周囲のボイラ火炉壁に直接溶接するか、当該ボ
イラ火炉壁に溶接された帯状の平板に溶接するという構
成にした。

【００１７】例えば、図２に示す伝熱管貫通部のシール
構造において、シールボックス１３の一端を管寄せ６に
溶接し、他端を伝熱管貫通部８の周囲の火炉天井壁３又
は当該火炉天井壁３に溶接された平板２４に溶接する
と、伝熱管貫通部８の周囲をシールボックス１３にて完
全に密閉することができるので、天井室９内への燃焼灰
の侵入を完全に防止することが、天井室９に配置された
配管類の点検を極めて容易なものにすることができる。

【００１８】また、管寄せ６の長さ方向と火炉天井壁３
を構成する天井壁管１２の長さ方向とを平行に配置した
ので、管寄せ６と天井壁管１２とにシールボックス１３
の両端を溶接しても、シールボックス１３にねじれ方向
の熱応力が作用しない。また、前記したように伝熱管群
７は一般に耐熱性に優れたオーステナイト鋼によって作
製されるが、管寄せ６や火炉天井壁３又は平板２４につ
いてはコスト低減のために安価なフェライト鋼をもって
作製されるので、シールボックス１３をフェライト鋼を
もって作製すれば異種金属どうしを溶接を避けることが
でき、溶接部に大きな熱応力が作用しない。よって、こ
れらのことから、シールボックス１３を設けたことによ
るボイラ寿命の短縮化を防止できる。

【００１９】前記シールボックス１３は、単純な箱型に
形成することもできるが、シールボックス１３及びその
溶接部に作用する熱応力をより低減するため、図３に示
すように、シールボックス１３の一部にエキスパンショ
ン（容易変形部）２１を設けることもできる。

【００２０】また、前記シールボックス１３は、当該シ
ールボックス１３の内部に配置された配管類の検査をも
行えるようにするため、前記管寄せ６び火炉天井壁３又
は平板２４に溶接された固定部と、当該固定部に対して
着脱可能に取り付けられた着脱部とから構成することが
好ましい。この場合、固定部に対して着脱部をねじ締結
することによって着脱可能とすることもできるし、固定
部に対して着脱部をシール溶接することによって着脱可
能とすることもできる。なお、シールボックス１３にエ
キスパンション２１が設けられる場合には、当該エキス
パンション２１を着脱部とすることが装置を簡略化する
上で特に好ましい。

【００２１】前記シールボックス１３は、その一端及び
他端を管寄せ６及び火炉天井壁３又は平板２４に直接溶
接することもできるが、シールボックス１３の取外し及
び再溶接を容易にするため、図５に示すように、管寄せ
６、火炉天井壁３、平板２４に予め溶接用突条部１６を
設けておき、当該溶接用突条部１６にシールボックス１
３の一端及び他端を溶接することもできる。

【００２２】また、前記シールボックス１３には、当該
シールボックス１３内に堆積した燃焼灰を前記伝熱管貫
通部８を通してボイラ火炉４内に戻すため、図１０に示
すように、高圧空気噴射ノズル３１を設けることもでき
る。

【００２３】その他、前記シールボックス１３は、必要
に応じて任意の形状に形成することができる。例えば、
単純な四角形のほか、図４に示すように、火炉天井壁３
側に至るにしたがって幅狭となるテーパ部を設けること
もできる。

【００２４】

【発明の実施の形態】〈第１実施形態例〉第１実施形態
例に係るボイラ火炉壁伝熱管貫通部のシール構造を、図
１及び図２に基づいて説明する。図１は本例に係るシー
ル構造の概略構成図、図２は本例に係るシール構造のよ
り具体的な構成を示す断面図である。

【００２５】これらの図から明らかなように、本例のシ
ール構造は、管寄せ６に連結される伝熱管を材質が異な
る２つの部分２２、２３から構成すると共に、断面がＬ
字状に形成されたシールボックス１３の上端部を管寄せ
６に溶接し、当該シールボックス１３の下端部を火炉天
井壁３上に溶接された平板２４に溶接して、火炉天井壁
３に開設された伝熱管貫通部８の周囲をシールボックス
１３にて覆ったことを特徴とする。なお、図中の符号２
５は、管寄せ６と吊りボルト１０ｂとを連結するための
吊り金具を示している。

【００２６】管寄せ６及び当該管寄せ６に直接溶接され
る伝熱管２２は、例えば１Ｃｒ−０．５Ｍｏ鋼などの耐
熱性に優れたフェライト鋼をもって形成され、フェライ
ト伝熱管２２の下端に溶接される伝熱管２３は、より高
い耐熱性を有するオーステナイト鋼をもって形成され
る。これらの各伝熱管２２，２３は、異材溶接部１６を
介して接合される。また、火炉天井壁３を構成する天井
壁管１２及びフィンバー１１、それに当該火炉天井壁３
に溶接される平板２４は、１Ｃｒ−０．５Ｍｏ鋼などの
フェライト鋼をもって形成される。一方、シールボック
ス１３は、３００℃程度までしか加熱されないために火
炉天井壁３ほどの耐酸化性が要求されないこと、及び管
寄せ６や平板２４との異材溶接を避ける意味から、０．
５Ｍｏ鋼や炭素鋼などのフェライト鋼をもって形成され
る。

【００２７】本例のボイラ火炉壁伝熱管貫通部のシール
構造は、シールボックス１３の一端を管寄せ６に溶接
し、他端を伝熱管貫通部８の周囲に溶接された平板２４
に溶接したので、伝熱管貫通部８の周囲をシールボック
ス１３にて完全に密閉することができ、天井室９内への
燃焼灰の侵入を完全に防止することができる。よって、
天井室９に配置された配管類の点検を極めて容易なもの
にすることができる。

【００２８】また、管寄せ６の長さ方向と火炉天井壁３
を構成する天井壁管１２の長さ方向とを平行にし、かつ
管寄せ６と火炉天井壁３とを共にフェライト鋼をもって
形成したので、管寄せ６と火炉天井壁３との伸び方向が
一致し、かつその伸び量差が小さいことから、シールボ
ックス１３の両端を管寄せ６と平板２４とに溶接しても
シールボックス１３の長さ方向に大きな熱応力が作用し
ない。また、管寄せ６、火炉天井壁３、平板２４及びシ
ールボックス１３がフェライト鋼にて形成されることか
ら、異種金属どうしを溶接を避けることができ、溶接部
に大きな熱応力が作用しない。加えて、管寄せ６を吊り
下げている吊りボルト１０ｂと火炉天井壁３を吊り下げ
ている吊りボルト１０ａとは直接加熱されず、ほとんど
同じ温度であるので、管寄せ６と火炉天井壁３との相対
変位は僅かなものであり、シールボックス１３の上下方
向にも大きな熱応力が作用しない。よって、これらのこ
とから、シールボックス１３に熱応力を逃げるための特
別な手段を何ら備えなくても、シールボックス１３及び
ボイラ装置の破壊を防止することができる。

【００２９】なお、本例においては、シールボックス１
３の下端を火炉天井壁３の上面に溶接された平板２４に
溶接したが、かかる構成に代えて、シールボックス１３
の下端を火炉天井壁３を構成する天井壁管１２又はフィ
ンバー１１に直接溶接することもできる。

【００３０】〈第２実施形態例〉第２実施形態例に係る
ボイラ火炉壁伝熱管貫通部のシール構造を、図３に基づ
いて説明する。図３は本例に係るシール構造を示す断面
図である。

【００３１】この図から明らかなように、本例のシール
構造は、シールボックス１３の一部に、シールボックス
１３の上下方向に作用する熱応力を吸収するためのエキ
スパンション２１を設けたことを特徴とする。エキスパ
ンション２１は、図３に示すようにＷ字形に屈曲形成さ
れており、その上辺及び下辺が管寄せ６に溶接された上
側シール部品１８及び平板２４に溶接された下側シール
部品２０に溶接されている。なお、本例においては、エ
キスパンション２１をＷ字形に屈曲形成したが、シール
ボックス１３の上下方向に作用する熱応力を吸収可能な
ものであれば、任意の形状にできることは勿論である。
その他については、第１実施形態例に係るシール構造と
同じであるので、重複を避けるために説明を省略する。

【００３２】本例のボイラ火炉壁伝熱管貫通部のシール
構造は、第１実施形態例に係るシール構造と同様の効果
を奏するほか、シールボックス１３の一部にエキスパン
ション２１を設けたので、シールボックス１３を上下方
向に伸縮させることができ、シールボックス１３及び各
溶接部に作用する熱応力をより一層緩和することができ
る。前記したように、管寄せ６と火炉天井壁３との相対
変位は僅かなものであり、通常はシールボックス１３に
作用する熱応力が問題になることはないが、シールボッ
クス１３が上下方向に長くてシールボックス自体の熱膨
張が無視できないような場合に好適である。

【００３３】〈第３実施形態例〉第３実施形態例に係る
ボイラ火炉壁伝熱管貫通部のシール構造を、図４に基づ
いて説明する。図４は本例に係るシール構造を示す断面
図である。

【００３４】この図から明らかなように、本例のシール
構造は、シールボックス１３を上側シール部品１８と下
側シール部品２０とエキスパンション２１とから構成
し、上側シール部品１８及び下側シール部品２０に対し
てエキスパンション２１を着脱自在に取り付けたこと、
及び下側シール部品２０を火炉天井壁側に至るにしたが
って幅狭となるテーパ状に形成したことを特徴とする。

【００３５】エキスパンション２１は、図４に示すよう
に略Ｖ字形に屈曲形成されており、その上辺及び下辺が
管寄せ６に溶接された上側シール部品１８及び平板２４
に溶接された下側シール部品２０に取付ねじ２６で締結
されている。なお、本例においては、エキスパンション
２１の断面形状が略Ｖ字形に形成されているが、シール
ボックス１３に作用する上下方向の熱応力を吸収可能な
ものであれば、任意の形状にすることも可能であること
は勿論である。一方、下側シール部品２０の下端部は、
平板２４の最内周部に溶接される。その他については、
第２実施形態例に係るシール構造と同じであるので、重
複を避けるために説明を省略する。

【００３６】本例のボイラ火炉壁伝熱管貫通部のシール
構造は、第２実施形態例に係るシール構造と同様の効果
を奏するほか、シールボックス１３の一部にエキスパン
ション２１を着脱自在に取り付けたので、取付ねじ２６
を緩めて上側シール部品１８及び下側シール部品２０か
らエキスパンション２１を取り外すだけで、シールボッ
クス１３にて囲まれた配管類の点検が可能になる。シー
ルボックス１３内には燃焼灰が侵入しているが、シール
ボックス１３という限られた空間内の燃焼灰だけを除去
すれば配管類の点検を行うことができるので、天井室９
全体に燃焼灰が侵入した場合に比べて格段に容易化でき
る。また、下側シール部品２０をテーパ状に形成し、そ
の下端部を平板２４の最内周部に溶接したので、シール
ボックス１３内に堆積した燃焼灰を掻き落とすだけで、
掻き落とされた燃焼灰を効率良く伝熱管貫通部８を通し
てボイラ火炉４内に戻すことができ、シールボックス１
３内の清掃が容易であるという効果もある。

【００３７】〈第４実施形態例〉第４実施形態例に係る
ボイラ火炉壁伝熱管貫通部のシール構造を、図５及び図
６に基づいて説明する。図５は本例に係るシール構造を
示す断面図であり、図６はその側面図である。

【００３８】これらの図から明らかなように、本例のシ
ール構造は、シールボックス１３を直接管寄せ６及び平
板２４に溶接するのではなく、管寄せ６及び平板２４に
予め溶接された溶接用突条部２７，２７ａに溶接したこ
と、及びシールボックス１３を上側シール部品１８と下
側シール部品２０の２部分から構成し、これらの各部分
を溶接により接合したことを特徴とする。

【００３９】溶接用突条部２７，２７ａは、Ｍｏ鋼や炭
素鋼によって形成される。新缶ボイラの場合、管寄せ６
に対する溶接用突条部２７の取り付け、火炉天井壁３に
対する平板２４及び溶接用突条部２７ａの取り付けは、
管寄せ６及び火炉天井壁３の工場内での製作時に行い、
溶接後熱処理を施す。その他については、第２実施形態
例に係るシール構造と同じであるので、重複を避けるた
めに説明を省略する。

【００４０】本例のボイラ火炉壁伝熱管貫通部のシール
構造は、第１実施形態例に係るシール構造と同様の効果
を奏するほか、シールボックス１３を管寄せ６及び平板
２４に予め溶接された溶接用突条部２７，２７ａに溶接
し、かつ上側シール部品１８と下側シール部品２０の突
合せ部を溶接により接合したので、定期検査時に管寄せ
６と伝熱管２２との溶接部及び伝熱管２２と伝熱管２３
との溶接部等について点検する必要が生じた場合、シー
ルボックス１３と各溶接用突条部２７，２７ａとの溶接
部及び上側シール部品１８と下側シール部品２０の突合
せ溶接部をグラインダ等で削り落とすことによってシー
ルボックス１３の全部又は一部を容易に取り外すことが
できるので、シールボックス１３内の点検を容易に行う
ことができる。復旧の際は、切断した部分を再度溶接し
てシールする。このように、本例のシール構造は、切断
と再溶接とがシールボックス１３と溶接用突条部２７，
２７ａとの接合部及び上側シール部品１８と下側シール
部品２０の突合せ溶接部に限られるため、重要な高温耐
圧部材である管寄せ６や天井壁管１２を損傷させること
がなく、施工不良による内部流体の漏洩事故も防止でき
る。また、溶接用突条部２７，２７ａは、Ｍｏ鋼や炭素
鋼によって形成されるので、再溶接後の熱処理も不必要
である。

【００４１】〈第５実施形態例〉第５実施形態例に係る
ボイラ火炉壁伝熱管貫通部のシール構造を、図７に基づ
いて説明する。図７は本例に係るシール構造を示す断面
図である。

【００４２】この図から明らかなように、本例のシール
構造は、図５及び図６に示した第４実施形態例に係るボ
イラ火炉壁伝熱管貫通部のシール構造において、下側シ
ール部品２０にエキスパンション２１を形成したことを
特徴とする。その他については、第４実施形態例に係る
シール構造と同じであるので、重複を避けるために説明
を省略する。

【００４３】本例のボイラ火炉壁伝熱管貫通部のシール
構造は、第４実施形態例に係るシール構造と同様の効果
を奏するほか、シールボックス１３の下側シール部品２
０にエキスパンション２１を形成したので、シールボッ
クス１３を上下方向に伸縮させることができ、シールボ
ックス１３及び各溶接部に作用する熱応力をより一層緩
和することができる。

【００４４】〈第６実施形態例〉第６実施形態例に係る
ボイラ火炉壁伝熱管貫通部のシール構造を、図８に基づ
いて説明する。図８は本例に係るシール構造を示す断面
図である。

【００４５】この図から明らかなように、本例のシール
構造は、図７に示した第５実施形態例に係るボイラ火炉
壁伝熱管貫通部のシール構造において、下側シール部品
２０の下端部を平板２４に予め溶接された溶接用突条部
２７ａに溶接するのではなく、火炉天井壁３を構成する
天井壁１２に直接溶接された溶接用突条部２７ａに溶接
したことを特徴とする。その他については、第５実施形
態例に係るシール構造と同じであるので、重複を避ける
ために説明を省略する。

【００４６】本例のボイラ火炉壁伝熱管貫通部のシール
構造も、第５実施形態例に係るシール構造と同様の効果
を奏する。

【００４７】〈第７実施形態例〉第７実施形態例に係る
ボイラ火炉壁伝熱管貫通部のシール構造を、図９に基づ
いて説明する。図９は本例に係るシール構造を示す側面
図である。

【００４８】この図から明らかなように、本例のシール
構造は、シールボックス１３を管寄せ６及び平板２４に
予め溶接された溶接用突条部２７，２７ａに溶接される
固定部１３ａと当該固定部１３ａに溶接された遮蔽板１
３ｂとから構成したことを特徴とする。遮蔽板１３ｂ
は、シールボックス１３に開設された角形の窓孔２８の
周辺部にシール溶接される。その他については、第４実
施例に係るシール構造と同じであるので、重複を避ける
ために説明を省略する。

【００４９】本例のボイラ火炉壁伝熱管貫通部のシール
構造は、遮蔽板２９の溶接部をグラインダ等で削り落と
すことによってシールボックス１３の一部に窓孔２８を
開口することができるので、シールボックス１３内の点
検を容易に行うことができ、第４実施形態例に係るシー
ル構造と同様の効果を奏する。復旧の際は、切断した部
分を再度溶接してシールする。

【００５０】〈第８実施形態例〉第８実施形態例に係る
ボイラ火炉壁伝熱管貫通部のシール構造を、図１０に基
づいて説明する。図１０は本例に係るシール構造を示す
断面図である。

【００５１】この図から明らかなように、本例のシール
構造は、シールボックス１３のうち管寄せ６に溶接され
る上側シール部品１８に空気噴射ノズル３１を設けたこ
とを特徴とする。空気噴射ノズル３１は、上側シール部
品１８の水平部に垂直下向きに取り付けられ、当該空気
噴射ノズル３１に接続された空気配管３２には、空気噴
射ノズル３１からの高圧空気の噴射を断続するための空
気弁３３が設けられる。その他については、第３実施形
態例に係るシール構造と同じであるので、重複を避ける
ために説明を省略する。

【００５２】本例のボイラ火炉壁伝熱管貫通部のシール
構造は、図４に示した第３実施形態例に係るシール構造
と同様の効果を奏するほか、上側シール部品１８の水平
部に空気噴射ノズル３１を垂直下向きに取り付けたの
で、ボイラの定期点検時に空気噴射ノズル３１より圧力
空気を噴射することによって、シールボックス１３内に
堆積した燃焼灰を自動的かつ高能率に伝熱管貫通部８を
通して排出することができ、シールボックス１３内に備
えられた配管類の検査をより容易化することができる。

【００５３】〈第９実施形態例〉第９実施形態例に係る
ボイラ火炉壁伝熱管貫通部のシール構造を、図１１に基
づいて説明する。図１１は本例に係るシール構造を示す
断面図である。

【００５４】この図から明らかなように、本例のシール
構造は、シールボックス１３の上側シール部品１８と下
側シール部品２０とにそれぞれ２組の空気噴射ノズル３
１ａ及び空気噴射ノズル３１ｂを設けたことを特徴とす
る。上側シール部品１８に取り付けられる空気噴射ノズ
ル３１ａは、当該上側シール部品１８の垂直部に斜め下
向きに取り付けられ、下側シール部品２０に取り付けら
れる空気噴射ノズル３１ｂは、垂直下向きに取り付けら
れる。その他については、第８実施形態例に係るシール
構造と同じであるので、重複を避けるために説明を省略
する。

【００５５】本例のボイラ火炉壁伝熱管貫通部のシール
構造は、図１０に示した第８実施形態例に係るシール構
造と同様の効果を奏するほか、シールボックス１３の上
側シール部品１８と下側シール部品２０とにそれぞれ２
組の空気噴射ノズル３１ａ，３１ｂを設けたので、上側
シール部品１８に取り付けられた空気噴射ノズル３１ａ
にてシールボックス１３内に堆積した燃焼灰を吹き飛ば
し、この吹き飛ばされた燃焼灰を下側シール部品２０に
取り付けられた空気噴射ノズル３１ｂにて火炉４内に排
出することができ、シールボックス１３内の燃焼灰をよ
り効率良く排出することができる。即ち、テーパ状に形
成された下側シール部品２０に空気噴射ノズル３１ｂを
垂直下向きに取り付けたので、当該空気噴射ノズル３１
ｂより高圧空気を噴射すると伝熱管貫通部８に高速の空
気流が発生して強力な吸引力が発生する。よって、上側
シール部品１８に垂直下向きの空気噴射ノズル３１ａの
みを備える場合に比べて、シールボックス１３内の燃焼
灰を効率良く排出することができる。

【００５６】〈第１０実施形態例〉第１０実施形態例に
係るボイラ火炉壁伝熱管貫通部のシール構造を、図１２
に基づいて説明する。図１２は本例に係るシール構造を
示す断面図である。

【００５７】この図から明らかなように、本例のシール
構造は、下側シール部品２０をテーパ状に形成するので
はなく、平板２４上に垂直に溶接したことを特徴とす
る。その他については、図１０に示した第８実施形態例
に係るシール構造と同じであるので、重複を避けるため
に説明を省略する。

【００５８】本例のボイラ火炉壁伝熱管貫通部のシール
構造は、下側シール部品２０を平板２４上に垂直に設定
したので、当該下側シール部品２０を平板２４上にテー
パ状に設定した場合に比べて、空気噴射ノズル３１によ
る燃焼灰の排出効果はやや低下するが、下側シール部品
２０を平板２４上に垂直に溶接したので、シールボック
ス１３の構造強度を高めることができ、耐震性を高める
ことができる。

【００５９】〈第１１実施形態例〉第１１実施形態例に
係るボイラ火炉壁伝熱管貫通部のシール構造を、図１３
に基づいて説明する。図１３は本例に係るシール構造を
示す断面図である。

【００６０】この図から明らかなように、本例のシール
構造は、エキスパンション２１を上側シール部品１８及
び下側シール部品２０にねじ２６等により着脱自在に取
り付けるのではなく、エキスパンション２１の端部を上
側シール部品１８及び下側シール部品２０の端部にシー
ル溶接１５ａをしたことを特徴とする。なお、図１３に
おいてはエキスパンション２１の断面形状がＵ字形に形
成されているが、シールボックス１３に作用する上下方
向の熱変形を吸収可能であれば良く、他の任意の形状に
することもできる。その他については、図１０に示した
第８実施形態例に係るシール構造と同じであるので、重
複を避けるために説明を省略する。

【００６１】本例のボイラ火炉壁伝熱管貫通部のシール
構造は、第８実施形態例に係るシール構造と同様の効果
を奏するほか、エキスパンション２１と上側シール部品
１８及び下側シール部品２０とをシール溶接するので、
これらの各部材をねじ止め等によって組み立てる場合に
比べて各部材の構成の簡略化と、これら各部材の組立、
分解、再組立の容易化とを図ることができる。即ち、エ
キスパンション２１と上側シール部品１８及び下側シー
ル部品２０とをシール溶接する場合には、各部材間にね
じ孔等を開設する必要がないので、各部材の構成を簡略
化できる。また、シール溶接によると、ねじ止め等に比
べて各部材の接合を容易に行うことができるので、各部
材の組立を容易化できる。分解時には、各シール溶接部
をグラインダ等で削り落とすことによってエキスパンシ
ョン２１を上側シール部品１８及び下側シール部品２０
から取り外すことができるので、定期検査時等における
シールボックス１３内の点検を支障なく実施することが
でき、復旧の際も、切断した部分を再度溶接することに
よって容易に行うことができる。

【００６２】なお、本発明の要旨は、前記各実施例に掲
げられたものに限定されるものではなく、前記各実施例
に掲げられた各部の構成を組み合わせることなどによっ
て、他の構成にすることも勿論可能である。

【００６３】また、前記各実施例においては、火炉天井
壁３に伝熱管貫通部８を開設して伝熱管群７を貫通させ
る場合のみを例にとって説明したが、本発明の要旨はこ
れに限定されるものではなく、ボイラ火炉壁の任意の個
所に伝熱管貫通部を開設する場合にも応用できることは
勿論である。

【００６４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によると、
シールボックスの一端を管寄せに溶接し、他端をボイラ
火炉壁又は当該ボイラ火炉壁に溶接された平板に溶接し
たので、伝熱管貫通部の周囲をシールボックスにて完全
に密閉することができ、例えば天井室内等への燃焼灰の
侵入を完全に防止することができる。よって、天井室等
に配置された配管類の点検を極めて容易なものにするこ
とができる。

【００６５】また、管寄せの長さ方向とボイラ火炉壁を
構成する火炉壁管の長さ方向とを平行にしたので、シー
ルボックスの両端を管寄せと平板とに溶接してもシール
ボックスに大きな熱応力が作用せず、シールボックス及
びボイラ装置の破壊を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施形態例に係る伝熱管貫通部のシール構
造を模式的に示す概略構成図である。

【図２】第１実施形態例に係る伝熱管貫通部のシール構
造を示す断面図である。

【図３】第２実施形態例に係る伝熱管貫通部のシール構
造を示す断面図である。

【図４】第３実施形態例に係る伝熱管貫通部のシール構
造を示す断面図である。

【図５】第４実施形態例に係る伝熱管貫通部のシール構
造を示す断面図である。

【図６】第４実施形態例に係る伝熱管貫通部のシール構
造を示す側面図である。

【図７】第５実施形態例に係る伝熱管貫通部のシール構
造を示す断面図である。

【図８】第６実施形態例に係る伝熱管貫通部のシール構
造を示す断面図である。

【図９】第７実施形態例に係る伝熱管貫通部のシール構
造を示す断面図である。

【図１０】第８実施形態例に係る伝熱管貫通部のシール
構造を示す断面図である。

【図１１】第９実施形態例に係る伝熱管貫通部のシール
構造を示す断面図である。

【図１２】第１０実施形態例に係る伝熱管貫通部のシー
ル構造を示す断面図である。

【図１３】第１１実施形態例に係る伝熱管貫通部のシー
ル構造を示す断面図である。

【図１４】ボイラ装置の概略構成図である。

【図１５】伝熱管貫通部の断面図である。

【図１６】第１従来例に係る伝熱管貫通部のシール構造
を示す断面図である。

【図１７】第２従来例に係る伝熱管貫通部のシール構造
を示す断面図である。

【図１８】第３従来例に係る伝熱管貫通部のシール構造
を示す断面図である。

【図１９】第４従来例に係る伝熱管貫通部のシール構造
を示す断面図である。

【符号の説明】

１ 鉄骨 ２ 火炉側壁 ３ 火炉天井壁 ４ 火炉 ５ マニホールド ６ 管寄せ ７ 伝熱管群 ８ 伝熱管貫通部 ９ 天井室 １０ａ，１０ｂ 吊りボルト １１ フィンバー １２ 天井壁管 １３ シールボックス １６ 異材溶接部 １７ クリアランス １８ 上側シール部品 ２０ 下側シール部品 ２１ エキスパンション ２２ フェライト伝熱管 ２３ オーステナイト伝熱管 ２４ 平板 ２５ 吊り金具 ２６ ねじ ３１，３１ａ，３１ｂ 空気噴射ノズル ３２ 空気配管 ３３ 空気弁

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 田村 広治 広島県呉市宝町３番36号 バブコック日立 株式会社呉研究所内 (72)発明者 佐藤 恭 広島県呉市宝町３番36号 バブコック日立 株式会社呉研究所内 (72)発明者 須崎 一孝 広島県呉市宝町３番36号 バブコック日立 株式会社呉研究所内

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 管寄せに接合された伝熱管をボイラ火炉
   壁に開口された伝熱管貫通部を貫通してボイラ火炉壁内
   に配置するボイラ装置において、前記管寄せの長さ方向
   と前記ボイラ火炉壁を構成する火炉壁管の長さ方向とを
   平行に設定し、前記伝熱管貫通部の周囲を被覆可能な形
   状に形成されたシールボックスの一端を前記管寄せに溶
   接すると共に、当該シールボックスの他端を前記伝熱管
   貫通部の周囲のボイラ火炉壁に直接溶接するか、当該ボ
   イラ火炉壁に溶接された帯状の平板に溶接したことを特
   徴とするボイラ火炉壁伝熱管貫通部のシール構造。
2. 【請求項２】 請求項１に記載のボイラ火炉壁伝熱管貫
   通部のシール構造において、前記シールボックスに、熱
   応力を吸収するためのエキスパンションを設けたことを
   特徴とするボイラ火炉壁伝熱管貫通部のシール構造。
3. 【請求項３】 請求項１に記載のボイラ火炉壁伝熱管貫
   通部のシール構造において、前記シールボックスを、前
   記管寄せ及びボイラ火炉壁又は平板に溶接された固定部
   と、当該固定部に対して着脱可能に取り付けられた着脱
   部とから構成したことを特徴とするボイラ火炉壁伝熱管
   貫通部のシール構造。
4. 【請求項４】 請求項３に記載のボイラ火炉壁伝熱管貫
   通部のシール構造において、前記固定部に対して前記着
   脱部をねじ締結したことを特徴とするボイラ火炉壁伝熱
   管貫通部のシール構造。
5. 【請求項５】 請求項３に記載のボイラ火炉壁伝熱管貫
   通部のシール構造において、前記固定部に対して前記着
   脱部をシール溶接したことを特徴とするボイラ火炉壁伝
   熱管貫通部のシール構造。
6. 【請求項６】 請求項１に記載のボイラ火炉壁伝熱管貫
   通部のシール構造において、前記管寄せ及びボイラ火炉
   壁又は平板に設けられた溶接用突条部に、前記シールボ
   ックスの一端及び他端を溶接したことを特徴とするボイ
   ラ火炉壁伝熱管貫通部のシール構造。
7. 【請求項７】 請求項１に記載のボイラ火炉壁伝熱管貫
   通部のシール構造において、前記シールボックスに、当
   該シールボックス内に溜ったダストを前記伝熱管貫通部
   を通して前記ボイラ火炉内に戻す高圧空気噴射ノズルを
   設けたことを特徴とするボイラ火炉壁伝熱管貫通部のシ
   ール構造。
8. 【請求項８】 請求項１に記載のボイラ火炉壁伝熱管貫
   通部のシール構造において、前記シールボックスの前記
   ボイラ火炉壁側に、当該ボイラ火炉壁側に至るにしたが
   って幅狭となるテーパ部を設けたことを特徴とするボイ
   ラ火炉壁伝熱管貫通部のシール構造。