JPH11241804A - 支持架構 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 温度変化に起因して被支持物の底部の大きさ
が変化した場合でも熱伸びを吸収しつつ、強度の確保が
容易におこなえ、しかも信頼性の高い支持架構を提供す
る。 【解決手段】 水平方向の据付け面上に配置され、上面
側に被支持物を設置してこれを支持する支持架構におい
て、該被支持物の底部鉛直面内に複数の支持部材を立脚
させ、該被支持物と該支持部材とを接合して一体構造に
すると共に、前記被支持物底部の中央部付近を固定支持
点とし、該固定支持点の周囲に前記被支持物底部が熱膨
張により水平方向に変位したときこの変位に追従して弾
性変形する可動支持部を形成し、鉛直ブレースを可動支
持部から固定支持点に向けて設置したトラス構造であ
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、重量物の支持装置
に係わり、特に温度変化によって底部の大きさが変化す
るような、例えば排熱回収ボイラの支持架構に関する。

【０００２】

【従来の技術】−般に、コンバインドサイクル発電プラ
ントにおいては、ガスタービン等の排ガスを熱源とし
て、蒸気タービンの駆動蒸気を発生させる排熱回収ボイ
ラが用いられる。なお、図中の矢印Ｇは排ガスの流れる
方向を示し、以下他の図面においても同様である。

【０００３】図８は、従来の排熱回収ボイラの一例を示
すものである。この排熱回収ボイラ３２は、機器の上部
に蒸気ドラムを配置し、伝熱管を鉛直方向に設置した横
置き形の自然循環形ボイラである。ボイラダクト１内に
は、過熱器３４、高圧蒸発器３５、脱硝装置３６、高圧
節炭器３７、低圧蒸発器３８、低圧節炭器３９が配置さ
れている。図８において、ガスタービン等からの排ガス
（矢印）は排熱回収ボイラ３２に流入し、まず、過熱器
３４、高圧蒸発器３５を経て脱硝装置３６に至り、含有
する窒素酸化物が除去された後、高圧節炭器３７、低圧
蒸発器３８、低圧節炭器３９を順次通過し、各伝熱管内
の内部流体と熱交換を行う。高圧蒸気ドラム４０及び低
圧蒸気ドラム４１では、各圧力の蒸発器内で発生した二
相流が流入し、蒸気と缶水とに分離される。発生した蒸
気は図示しない蒸気タービンに送られる。

【０００４】図８に示した自然循環形排熱回収ボイラ
は、強制循環形の排熱回収ボイラと比較すると、循環ポ
ンプが不要であり、所内動力を軽減できるという利点に
加えて、地上からボイラ最上部までの高さを低＜抑える
ことができ、ボイラを自立構造とすることが可能となる
などの長所を有しているため、多くのコンバインドサイ
クル発電所で採用される傾向にある。

【０００５】ところで、一般にかかる排熱回収ボイラ
は、現地での工期を短縮するため、工場で全体を一括ま
たは複数に分割して、耐圧部及びケーシング等のボイラ
本体のみならず、配管、足場、計装設備等までも工場に
て組込み、現地へ搬入、据え付けを行う、いわゆるモジ
ュール化工法が採用される。図８に示す排熱回収ボイラ
は２分割モジュール型で、各モジュールの長さは約１０
m の排熱回収ボイラで、各モジュール間にはエキスパン
ションジョイント４２、４３が配設されている。このモ
ジュールの重さは１０００ton 程度、或いはそれを越え
るものもある。この排熱回収ボイラモジュールの輸送
時、据え付け時等の移動は、自走式台車をケーシング底
部に潜り込ませ持ち上げることによって行うのが通例で
ある。このためケーシング底部は自走式台車の車高であ
る３m 程度、地面より高い位置に保持する必要があり、
支持架構３３にてボイラダクト１を支持する構造となっ
ている。

【０００６】ボイラダクト１は、高温の排ガスが通過す
ることから、通常ケーシング板内面に保温を施工し、外
表面温度を数１０℃程度に保持できるような構造として
いる。一方、支持架構３３は常温であり、ケーシングと
最大数１０℃の温度差が生じるため、ケーシングと支持
架構３３は熱膨張差が生じる。このため支持架構３３
は、図９〜１０に示すように、水平方向の据付面２７上
に配置され、この据付面２７の上面側にボイラダクト１
を支持する複数の支柱２、２を配置し、この支柱２、２
間を連結する梁３と、鉛直ブレース４で支持されるトラ
ス構造である。このように構成される支持架構３３は、
支持点１４〜２２のうち、ーつの支持点１８のみが固定
支持点であり、残りの支持点１４〜１７、１９〜２２は
メタルタッチまたは滑り板を使った摺動可能な滑動支持
点に形成されており、熱膨張に起因する熱歪みを吸収で
きるように構成されていた。

【０００７】また、かかる排熱回収ボイラの支持架構３
３は、自重による鉛直荷重、ボイラ内圧による鉛直／水
平荷重、暴風や地震時の水平荷重等を支持し、据付面２
７（基礎）へ伝達する機能を有している。ボイラダクト
に作用する鉛直荷重は、図８に示すボイラダクト外周に
設置したバックステイ２９を介して支持架構３３の支柱
２、２…に伝達され、据付面２７（基礎）へ伝達する。
また、地震時等の水平力は、ボイラダクト重心に転倒モ
ーメントとして作用するため、これを支持架構３３上面
にて引き抜き、圧縮力及びせん断力として受け、据付面
２７（基礎）へ伝達される。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た構造の支持架構では、支持架構とボイラダクトはそれ
ぞれ独立した二重構造となり、熱膨張を吸収しつつせん
断力を伝達するため、支持点の構造が複雑になるという
問題があった。また、地震力に対抗するための強度を確
保するにも複雑な構造となっていた。さらに、摺動面で
の摩擦係数が増大する等があり、信頼性に難があった。

【０００９】そこで、本発明は、上述した問題点を解決
するためになされたもので、温度変化に起因して被支持
物の底部の大きさが変化した場合でも熱伸びを吸収しつ
つ、強度の確保が容易におこなえ、しかも信頼性の高い
支持架構を提供する。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明に係る支持架構
は、水平方向の据付け面上に配置され、上面側に被支持
物を設置してこれを支持する支持架構において、該被支
持物の底部鉛直面内に複数の支持部材を立脚させ、該被
支持物と該支持部材とを接合して一体構造にすると共
に、前記被支持物底部の中央部付近を固定支持点とし、
該固定支持点の周囲に前記被支持物底部が熱膨張により
水平方向に変位したときこの変位に追従して弾性変形す
る可動支持部を形成し、鉛直ブレースを可動支持部から
固定支持点に向けて設置したトラス構造である。

【００１１】本発明に係る支持架構によれば、被支持物
と支持部材を溶接して一体構造として、支持架構構造の
簡略化を図ることができ、また、熱膨張を拘束しない鉛
直ブレース材を配置して生じる熱膨張差を吸収させる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、添付の図面を参照して、本
発明の第１〜第５の実施の形態について説明する。

【００１３】図１は第１の実施の形態を示す排熱回収ボ
イラの支持機構の概略側面図、図２は図１に示した排熱
回収ボイラの支持機構の概略斜視図、図３は図１に示し
た支持架構の平面図である。

【００１４】本実施の形態において以下に示す実施例で
は、据付け面上に設置する被支持物として、ボイラダク
トを例にして説明する。被支持物としてのボイラダクト
１は、前述した排熱回収形コンバインドサイクル発電プ
ラントにおける熱交換器のボイラダクトであり、このボ
イラダクト１は、前述の如くガスタービンから排気され
る高温高圧ガスを導くために熱膨張によって底板の大き
さが変化する。

【００１５】ボイラダクト１は、複数の支持部材を鉛直
内に立脚させた支持架構３３によって支持されている。
この支持架構３３は、図１〜３に示すように、ボイラダ
クト幅方向において鉛直面内に、複数の支持部材、例え
ば各３本の支柱２、２、２を立脚し、合計９本の支柱２
と、各支柱２間に配置される１０本の鉛直ブレース４と
から構成されるトラス構造で、各支柱２の１箇所を固定
支持部９及び８箇所を可動支持部５〜８、１０〜１３と
したものである。すなわち、ボイラダクト１の底部２５
の中央部付近を固定支持部９とし、この固定支持部９の
周囲にその他の支持点５〜８、１０〜１３が鉛直面内に
設置される。この支持点５〜８、１０〜１３は、ボイラ
ダクト１の底部２４、２６が、図中破線で示すように、
熱膨張により水平方向に変位したときこの変位に追従し
て弾性変形する可動支持部８、１０を形成する。

【００１６】ボイラダクト１の底部２５は中央部付近に
固定支持部９を設定し、両端に配置された支柱２、２、
…すなわち可動支持部６、８、１０、１２の下端側と、
４本の鉛直ブレース４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄで連接支持
されて固定されている。一方、これ以外のボイラダクト
１の８ケ所の底部は片持ち支持された支柱２の先端に、
例えば底部２４、２６と固着される固定ヒンジ８ａ、１
０ａを固着してなる可動支持部８、１０の支持端によっ
て支持されている。図中、４ｅは可動支持部６、５を連
接支持する鉛直ブレース、４ｆは可動支持部５、８を連
接支持する鉛直ブレース、４ｇは可動支持部８、１１を
連接支持する鉛直ブレース、４ｈは可動支持部１１、１
２を連接支持する鉛直ブレース、４ｉは可動支持部１
２、１３を連接支持する鉛直ブレース、４ｊは可動支持
部１３、１０を連接支持する鉛直ブレース、４ｋは可動
支持部１０、７を連接支持する鉛直ブレース、４ｍは可
動支持部７、６を連接支持する鉛直ブレースである。図
３で示す４ｈ、４ｉ、４ｂ、４ｄ、４ｅ、４ｍは排ガス
方向に連接支持する鉛直ブレースで、熱変形を拘束しな
い。、なお、支柱２は座屈を起こさないようにあらかじ
め重量を考慮し、かつ、底部の熱膨張に対しても弾性変
形内に収まるように設計されている。

【００１７】図３に示すように、支柱２すなわち可動支
持部６、８、１０、１２の下端からボイラダクト底部２
５の中央部付近ヘ鉛直ブレース４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ
を配置することにより、ボイラダクト１の熱膨張起点
（固定支持部９）が形成される。また、鉛直ブレース４
ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄは水平力に対抗するための部材と
して作用し、水平力を据付面２７（基礎）へ伝達する。
熱膨張起点（固定支持点９）を持たない支柱２（本図で
は８本）は、熱膨張の際にはボイラダクト１の熱膨張に
追従し、ボイラダクト幅方向及び長手方向に可動支持部
５´、６´、７´、８´、１０´、１１´、１２´、１
３´が熱伸びして、それぞれに破線で示したように弾性
変形（たわむ）するため、熱膨張を拘束することがな
い。

【００１８】このように本発明の支持架構は、支持部材
（支柱２）と被支持物（ボイラダクト１）を接合して一
体化し、十分な剛性を確保しつつ、滑りによる熱膨張の
吸収を無くし単純構造としたため、信頼性の向上を計る
ことができる。また、単純構造としたため、小型軽量化
及び省資源化することができる。

【００１９】なお、上記実施例においては、ボイラダク
トの熱交換器として排熱回収ボイラを例にとって説明し
たが、本発明はこれに限らず熱膨張を生じるような大型
機器を支持するような場合に一般的に適用しうるもので
ある。

【００２０】次に、図４を参照して本発明の第２の実施
の形態について説明する。

【００２１】第２の実施の形態を示す支持架構３３は、
被支持物であるボイラダクト１の底部外側の鉛直面内に
各２本の支持部材である支柱２、２を立脚させ、ボイラ
ダクト１底部と支柱２、２上端面を溶接して一体構造と
し、ボイラダクト底部の中央部を固定支持点３０として
支柱２、２の下端側とボイラダクト１の底部中央部を鉛
直ブレース４で連接支持した構造である。

【００２２】この支持架構３３の基本的な構成は、第１
の実施の形態と同様であるが、鉛直面内に各２本の支柱
２を配置し、固定支持部をバックステイ２９下部付近に
持ってない。このため、バックステイ２９、２９間に渡
した梁２８下部付近に固定支持点３０を設けるように鉛
直ブレース４を配置したトラス構造である。

【００２３】この実施の形態にあっては、第１の実施の
形態と同様に、ボイラダクト１と支柱２を溶接して一体
構造としているため、十分な剛性を確保しつつ、滑りに
よる熱膨張の吸収を無くし単純構造としたため、信頼性
の向上を計ることができる。また、単純構造としたた
め、小型軽量化及び省資源化することができる。さらに
ボイラダクト１の底部が熱膨張により水平方向に変位し
ても、ボイラダクト底部中央部に固定支持点３０で、固
定状態に支えられる一方、その周囲の可動支持部が変位
に追従して弾性変形するため熱膨張差を吸収することが
できる。

【００２４】図５を参照して本発明の第３の実施の形態
について参照して説明する。

【００２５】第３の実施の形態を示す支持架構３３は、
鉛直面内に各４本の支柱２、２、２、２を立設し、バッ
クステイ２９間に渡した梁２８下部付近に固定支持部３
０を持つように鉛直ブレース４、４を配置したトラス構
造である。そして、ボイラダクト１と支柱２を溶接して
一体構造としているため、第２の実施の形態と同様の効
果が期待できる。

【００２６】図６を参照して本発明の第４の実施の形態
について説明する。

【００２７】第４の実施の形態を示す支持架構３３は、
鉛直面内に各５本の支柱２、２、２、２、２を立設さ
せ、ボイラダクト１底部と各支柱２、２、２、２、２上
端面を溶接して一体構造とし、ボイラダクト１底部の中
央部を固定支持点Ａとしてボイラダクト１上端側とその
両側に配置された各支柱２、２下端側を鉛直ブレース４
で連接支持したトラス構造である。この実施例の支持架
構３３も、ボイラダクト１と支柱２を溶接して一体構造
としているため、第１の実施例と同様の効果が期待でき
る。

【００２８】図７を参照して本発明の第５の実施の形態
について説明する。

【００２９】この実施の形態を示す支持架構３３は、ボ
イラダクト幅方向において鉛直面内に各４本の支柱２、
２、２、２を立脚し、ボイラダクト１底部中央部付近に
固定支持点３１を設け、その側柱２ａ、２ｂ間に鉛直ブ
レース４を設置するトラス構造である。このため、図１
〜６に示した１モジュール２、３、４、５バックステイ
各々の場合において、ボイラ幅方向に４本の柱を有して
も、第１の実施の形態と同様の効果を得ることができ
る。

【００３０】

【発明の効果】以上述べたように本発明の支持架構によ
れば、被支持物底部の中央付近を熱膨張起点（固定支持
点）にするよう鉛直ブレースを配置したので、被支持物
の底部が熱膨張により水平方向に変位しても、被支持物
中央付近にて固定状態に支えられる一方、その周囲の可
動支持部が上記変位に追従して弾性変形するため、熱膨
張に拘束されない。

【００３１】また、支持部材と被支持物を一体溶接構造
とし、十分な剛性を確保しつつ、滑りによる熱膨張の吸
収を無くし単純構造としたため、信頼性の向上を計るこ
とができ、従来必要であった一部の梁を設置する必要が
ない。

【００３２】さらに、上記のように単純構造としたた
め、小型軽量化及び省資源化を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施の形態を示す排熱回収ボイラの支持
機構の概略側面図。

【図２】図１に示した排熱回収ボイラの支持機構の概略
斜視図。

【図３】図１に示した排熱回収ボイラの支持架構の平面
図。

【図４】第２の実施の形態を示す排熱回収ボイラの支持
架構の概略側面図。

【図５】第３の実施の形態を示す排熱回収ボイラの支持
架構の概略側面図。

【図６】第４の実施の形態を示す排熱回収ボイラの支持
架構の概略側面図。

【図７】第５の実施の形態を示す排熱回収ボイラの支持
架構をボイラ幅方向の断面から示した縦断面図。

【図８】排熱回収ボイラの従来例を示す側面図。

【図９】排熱回収ボイラの支持架構の従来例を示す側面
図。

【図１０】図９に示した排熱回収ボイラの支持架構を上
面から示した図。

【符号の説明】

１………ボイラダクト ２………支柱 ４………鉛直ブレース ５〜８、１０〜１３…可動支持部 ９………固定支持部 ２５………ボイラダクト底部 ３３………支持架構

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 長嶋 孝幸 神奈川県横浜市鶴見区末広町２丁目４番地 株式会社東芝京浜事業所内

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】水平方向の据付け面上に配置され、上面側
   に被支持物を設置してこれを支持する支持架構におい
   て、 該被支持物の底部鉛直面内に複数の支持部材を立脚さ
   せ、該被支持物と該支持部材とを接合して一体構造にす
   ると共に、前記被支持物底部の中央部付近を固定支持点
   とし、該固定支持点の周囲に前記被支持物底部が熱膨張
   により水平方向に変位したときこの変位に追従して弾性
   変形する可動支持部を形成し、鉛直ブレースを該可動支
   持部から前記固定支持点に向けて設置したトラス構造と
   したことを特徴とする支持架構。
2. 【請求項２】請求項１の支持架構において、前記被支持
   物底部の鉛直面内に各３本の支持部材を立脚させ、前記
   被支持物底部と前記支持部材上端面を溶接して一体構造
   とし、両端に配置された前記可動支持部材下端側と前記
   固定支持部材上端側を鉛直ブレースで連接支持したトラ
   ス構造としたことを特徴とする支持架構。
3. 【請求項３】請求項１の支持架構において、前記被支持
   物底部外側の鉛直面内に各２本の支持部材を立脚させ、
   前記被支持物底部と前記支持部材上端面を溶接して一体
   構造とし、前記被支持物底部の中央部を固定支持点とし
   て前記各支持部材下端側と該被支持物底部中央部を鉛直
   ブレースで連接支持したトラス構造としたことを特徴と
   する支持架構。
4. 【請求項４】請求項１の支持架構において、前記被支持
   物底部の鉛直面内に各４本の支持部材を立脚させ、前記
   被支持物底部と前記支持部材上端面を溶接して一体構造
   とし、前記被支持物底部の中央部を固定支持点として中
   央側２本の前記支持部材下端側と該被支持物中央部を鉛
   直ブレースで連接支持したトラス構造としたことを特徴
   とする支持架構。
5. 【請求項５】請求項１の支持架構において、前記被支持
   物底部の鉛直面内に各５本の支持部材を立脚させ、前記
   被支持物底部と前記支持部材上端面を溶接して一体構造
   とし、前記被支持物底部の中央部を固定支持点として前
   記固定支持部材上端側とその両側に配置された各可動支
   持部材下端側を鉛直ブレースで連接支持したトラス構造
   としたことを特徴とする支持架構。