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JP6748567B2 - boiler - Google Patents
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Description

本発明は、燃料を燃焼させて蒸気を生成するボイラに関するものである。 The present invention relates to a boiler that burns fuel to generate steam.

一般的な舶用ボイラは、火炉と、バーナと、フロントバンクチューブと、過熱器と、蒸発管群と、水ドラムと、蒸気ドラムなどから構成されている。そのため、バーナの燃焼により発生した燃焼ガスは、火炉からフロントバンクチューブ、過熱器、蒸発管群に接触することで熱交換を行い、ガス出口から排出される。このとき、蒸気ドラムに集められた蒸気は、過熱器により過熱されて過熱蒸気となり、所定の駆動機器に供給されてこれを駆動する。 A general marine boiler includes a furnace, a burner, a front bank tube, a superheater, a group of evaporation tubes, a water drum, a steam drum, and the like. Therefore, the combustion gas generated by the combustion of the burner exchanges heat by coming into contact with the front bank tube, the superheater, and the evaporation tube group from the furnace, and is discharged from the gas outlet. At this time, the steam collected in the steam drum is superheated by the superheater to become superheated steam, which is supplied to a predetermined driving device to drive it.

過熱器は、多数の伝熱管が鉛直方向または水平方向に配置されており、入口ヘッダに供給された蒸気が多数の伝熱管を流れるときに、燃焼ガスにより過熱されて過熱蒸気となる。このようなボイラとして、例えば、下記特許文献1に記載されたものがある。 In the superheater, a large number of heat transfer tubes are arranged vertically or horizontally, and when the steam supplied to the inlet header flows through the plurality of heat transfer tubes, it is superheated by the combustion gas to become superheated steam. As such a boiler, for example, there is one described in Patent Document 1 below.

特許第3875933号公報Japanese Patent No. 3875933

多数の伝熱管が水平方向に配置された過熱器は、一般的に各伝熱管における長手方向の端部が支持部材に支持されたものとなっている。そのため、各伝熱管は、自重により長手方向の中間部が垂れ下がり、伝熱管に曲げ応力が作用することで耐久性が低下してしまうおそれがある。上述した特許文献1のボイラは、伝熱管が吊下げ支持されており、構造が複雑になってしまうという問題がある。 In a superheater in which a large number of heat transfer tubes are arranged in the horizontal direction, generally, end portions in the longitudinal direction of each heat transfer tube are supported by a support member. Therefore, in each heat transfer tube, the intermediate portion in the longitudinal direction hangs down due to its own weight, and bending stress acts on the heat transfer tube, which may reduce durability. The boiler of Patent Document 1 described above has a problem that the structure is complicated because the heat transfer tubes are suspended and supported.

本発明は、上述した課題を解決するものであり、伝熱管の耐久性の向上を図ると共に構造の簡素化を図るボイラを提供することを目的とする。 The present invention solves the above-mentioned problems, and an object of the present invention is to provide a boiler that improves the durability of a heat transfer tube and simplifies the structure.

上記の目的を達成するための本発明のボイラは、ガス出口が設けられる燃焼容器と、前記燃焼容器内の前記ガス出口から離間した位置に設けられて燃料を燃焼させるバーナと、前記バーナと前記ガス出口との間に配置されて前記燃焼容器の設置面に平行な複数の伝熱管を有する過熱器と、複数の伝熱管における長手方向の一部を支持する支持部材と、前記燃焼容器内の下部に設けられて前記支持部材を支持する支持台と、を備えることを特徴とするものである。 A boiler of the present invention for achieving the above object is a combustion container provided with a gas outlet, a burner provided in a position apart from the gas outlet in the combustion container to burn fuel, the burner and the burner. A superheater having a plurality of heat transfer tubes arranged between the gas outlet and parallel to the installation surface of the combustion container, a support member supporting a part of the plurality of heat transfer tubes in the longitudinal direction, and the inside of the combustion container And a support base provided at a lower portion for supporting the support member.

従って、燃焼容器の設置面に平行な複数の伝熱管は、長手方向の一部が支持部材により支持され、この支持部材が燃焼容器内の下部に設けられる支持台により支持されることとなる。そのため、複数の伝熱管は、自重により垂れ下がって曲げ応力が作用することが抑制され、伝熱管の耐久性を向上することができると共に、吊り具などの構成部材を不要として構造を簡素化することができる。 Therefore, the plurality of heat transfer tubes parallel to the installation surface of the combustion container are supported in part in the longitudinal direction by the support member, and the support member is supported by the support base provided in the lower portion in the combustion container. Therefore, the plurality of heat transfer tubes are suppressed from hanging down due to their own weight and bending stress is applied, the durability of the heat transfer tubes can be improved, and the structural members such as suspenders are not required and the structure can be simplified. You can

本発明のボイラでは、前記支持台は、前記燃焼容器の底部と前記複数の伝熱管との間に形成される空間部に充填された耐火材であることを特徴としている。 The boiler of the present invention is characterized in that the support base is a refractory material filled in a space formed between the bottom of the combustion container and the plurality of heat transfer tubes.

従って、支持台を耐火材として燃焼容器の底部と複数の伝熱管との空間部に充填されることから、燃焼ガスが燃焼容器の底部と複数の伝熱管との空間部を通ってガス出口側にバイパスすることが抑制され、燃焼ガスを複数の蒸発管や複数の伝熱管に接触させて効率良く熱交換させることで、熱交換性能を向上させることができる。 Therefore, since the support base is filled as a refractory material in the space between the bottom of the combustion container and the plurality of heat transfer tubes, the combustion gas passes through the space between the bottom of the combustion container and the plurality of heat transfer tubes and exits from the gas outlet side. Bypassing is suppressed, and the heat exchange performance can be improved by bringing the combustion gas into contact with the plurality of evaporation tubes and the plurality of heat transfer tubes to efficiently exchange heat.

本発明のボイラでは、前記耐火材は、前記複数の伝熱管の一部が貫通することを特徴としている。 In the boiler of the present invention, the refractory material is characterized in that a part of the plurality of heat transfer tubes penetrates.

従って、複数の伝熱管の一部が耐火材を貫通することから、耐火材により燃焼容器の底部と複数の伝熱管との空間部を適正に閉鎖することができると共に、耐火材により伝熱管の一部を支持して剛性を確保することができる。 Therefore, since a part of the plurality of heat transfer tubes penetrates the refractory material, it is possible to properly close the space between the bottom of the combustion container and the plurality of heat transfer tubes by the refractory material, and the heat transfer tube The rigidity can be secured by supporting a part.

本発明のボイラでは、前記複数の伝熱管は、一端部が入口ヘッダに連結され、他端部が出口ヘッダに連結され、前記支持部材は、前記入口ヘッダと前記出口ヘッダの間で複数の伝熱管における長手方向の1箇所または複数個所を支持することを特徴としている。 In the boiler of the present invention, one end of the plurality of heat transfer tubes is connected to an inlet header and the other end is connected to an outlet header, and the support member is provided between the inlet header and the outlet header. It is characterized in that one or more locations in the longitudinal direction of the heat pipe are supported.

従って、複数の伝熱管は、入口ヘッダと出口ヘッダの間における長手方向の1箇所または複数個所が支持部材により支持されることから、自重による各伝熱管の垂れ下がりを効率良く抑制して曲げ応力の発生を抑制することができる。 Therefore, the plurality of heat transfer tubes are supported by the support member at one or more positions in the longitudinal direction between the inlet header and the outlet header, so that the sagging of each heat transfer tube due to its own weight is efficiently suppressed and bending stress is reduced. Occurrence can be suppressed.

本発明のボイラでは、前記複数の伝熱管は、前記バーナの燃料ガス噴出方向に所定間隔を空けて配置され、前記支持部材は、前記複数の伝熱管の間に配置されることを特徴としている。 In the boiler of the present invention, the plurality of heat transfer tubes are arranged at a predetermined interval in the fuel gas ejection direction of the burner, and the support member is arranged between the plurality of heat transfer tubes. ..

従って、複数の伝熱管の間に支持部材をそれぞれ配置することで、複数の伝熱管の自重を効率良く支持することができると共に、支持部材の小型化を図ることができる。 Therefore, by disposing the support members between the plurality of heat transfer tubes, the weights of the plurality of heat transfer tubes can be efficiently supported, and the size of the support members can be reduced.

本発明のボイラでは、前記支持部材は、前記バーナの燃料ガス噴出方向に対向する伝熱管の一方に固定されて他方に当接されることを特徴としている。 In the boiler of the present invention, the support member is fixed to one of the heat transfer tubes facing the fuel gas ejection direction of the burner and abuts on the other.

従って、支持部材を対向する一方に伝熱管に固定し、他方の伝熱管に当接することから、伝熱管が熱膨張して変形するとき、上下の伝熱管の熱膨張量や熱変形量が相違しても、支持部材は、固定された伝熱管と共に追従するため、各伝熱管に曲げ応力などが作用することがなく、耐久性を向上することができる。 Therefore, since the support member is fixed to the heat transfer tube on one side and abuts on the other heat transfer tube, when the heat transfer tube is thermally expanded and deformed, the thermal expansion amount and the thermal deformation amount of the upper and lower heat transfer tubes are different. However, since the support member follows the fixed heat transfer tubes, bending stress or the like does not act on each heat transfer tube, and the durability can be improved.

本発明のボイラでは、前記支持部材は、前記過熱器におけるガス流れ方向の上流側と下流側を連通する開口部が設けられることを特徴としている。 The boiler of the present invention is characterized in that the support member is provided with an opening that connects the upstream side and the downstream side of the gas flow direction in the superheater.

従って、支持部材に開口部が設けられることから、燃焼ガスが開口部を通過して流れることとなり、伝熱管が均一に加熱されることで熱応力の発生を抑制することができ、耐久性を向上することができる。 Therefore, since the support member is provided with the opening, the combustion gas flows through the opening, and the heat transfer tube is uniformly heated, so that the generation of thermal stress can be suppressed and the durability is improved. Can be improved.

本発明のボイラによれば、水平な複数の伝熱管における長手方向の中間部を支持する複数の支持部材と、燃焼容器内の下部に設けられて複数の支持部材を支持する支持台を設けるので、伝熱管の耐久性を向上することができると共に、吊り具などの構成部材を不要として構造を簡素化することができる。 According to the boiler of the present invention, since a plurality of support members that support the intermediate portions in the longitudinal direction of the plurality of horizontal heat transfer tubes and a support base that is provided in the lower portion of the combustion container to support the plurality of support members are provided. The durability of the heat transfer tube can be improved, and the structure can be simplified by omitting the structural members such as suspenders.

図1は、本実施形態のボイラを表す概略図である。FIG. 1 is a schematic diagram showing the boiler of this embodiment. 図2は、過熱器の平面視を表す図1のII−II断面図である。FIG. 2 is a sectional view taken along the line II-II of FIG. 1 showing a plan view of the superheater. 図3は、過熱器の正面視を表す図1のIII−III断面図である。FIG. 3 is a sectional view taken along the line III-III in FIG. 1 showing a front view of the superheater. 図4は、過熱器の変形例を表す概略図である。FIG. 4 is a schematic diagram showing a modified example of the superheater. 図5は、支持部材による伝熱管の支持構造を表す概略図である。FIG. 5 is a schematic view showing a support structure of the heat transfer tube by the support member. 図6は、支持部材による伝熱管の支持構造の作用を表す概略図である。FIG. 6 is a schematic view showing the action of the support structure of the heat transfer tube by the support member. 図7は、支持部材の変形例を表す伝熱管の支持構造の概略図である。FIG. 7 is a schematic view of a support structure of a heat transfer tube showing a modified example of the support member.

以下に添付図面を参照して、本発明に係るボイラの好適な実施形態を詳細に説明する。なお、この実施形態により本発明が限定されるものではなく、また、実施形態が複数ある場合には、各実施形態を組み合わせて構成するものも含むものである。 Hereinafter, preferred embodiments of a boiler according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. It should be noted that the present invention is not limited to this embodiment, and when there are a plurality of embodiments, the present invention also includes those configured by combining the embodiments.

本実施形態のボイラは、船舶に用いた舶用ボイラとして説明する。具体的には、ボイラを、発電機を駆動させたりする補助ボイラとして用いる場合として説明する。但し、ボイラは、発電機を駆動させる補助ボイラに限定されず、例えば、船舶の場合、航行時の動力源となる主機ボイラや、クレーン等、船舶に搭載されている機械を稼動させ補助用ボイラとしても用いることができる。また、ボイラは、舶用に限定されず、種々の用途のボイラに用いることができる。 The boiler of the present embodiment will be described as a marine boiler used for a marine vessel. Specifically, a case where the boiler is used as an auxiliary boiler that drives a generator will be described. However, the boiler is not limited to the auxiliary boiler that drives the generator, and for example, in the case of a ship, a main engine boiler that becomes a power source during navigation, a crane, and other auxiliary boilers that operate machines installed in the ship. Can also be used as Further, the boiler is not limited to the one for ships, and can be used for boilers for various purposes.

図1は、本実施形態のボイラを表す概略図、図2は、過熱器の平面視を表す図1のII−II断面図、図3は、過熱器の正面視を表す図1のIII−III断面図、図4は、過熱器の変形例を表す概略図である。 1 is a schematic view showing the boiler of the present embodiment, FIG. 2 is a sectional view taken along the line II-II of FIG. 1 showing a plan view of the superheater, and FIG. 3 is a view showing a front view of the superheater III- of FIG. III sectional view and FIG. 4 are schematic views showing a modification of the superheater.

図1に示すように、本実施形態のボイラ10は、燃焼容器11と、バーナ12と、蒸発器13と、過熱器14とから構成されている。 As shown in FIG. 1, the boiler 10 of the present embodiment includes a combustion container 11, a burner 12, an evaporator 13, and a superheater 14.

燃焼容器11は、中空箱型形状をなし、天井部11a、底部11b、前壁部11c、後壁部11d、一対の側壁部11e,11f(図3参照)により構成されている。そして、燃焼容器11は、前壁部11cに空気入口21が形成され、天井部11aの後壁部11d側にガス出口22が形成されている。燃焼容器11は、底部11bの下面に複数の脚部23が設けられている。 The combustion container 11 has a hollow box shape and includes a ceiling portion 11a, a bottom portion 11b, a front wall portion 11c, a rear wall portion 11d, and a pair of side wall portions 11e and 11f (see FIG. 3). The combustion container 11 has an air inlet 21 formed on the front wall portion 11c and a gas outlet 22 formed on the rear wall portion 11d side of the ceiling portion 11a. The combustion container 11 is provided with a plurality of legs 23 on the lower surface of the bottom 11b.

バーナ12は、天井部11aの前壁部11c側で、ガス出口22から離間した位置に設けられている。バーナ12は、天井部11aと底部11bと前壁部11cと過熱器14に囲まれた燃焼室24に向けて燃料ガスを噴出することで、この燃料ガスを燃焼させて火炎Fを形成することができる。燃焼室24は、天井部11aと底部11bと前壁部11cと各側壁部11e,11fと後述するフロントバンクチューブ28により区画されて構成され、空気入口21が連通すると共に、バーナ12が臨んでいる。 The burner 12 is provided on the front wall portion 11c side of the ceiling portion 11a at a position separated from the gas outlet 22. The burner 12 ejects fuel gas toward the combustion chamber 24 surrounded by the ceiling portion 11a, the bottom portion 11b, the front wall portion 11c, and the superheater 14 to burn the fuel gas to form the flame F. You can The combustion chamber 24 is configured by being partitioned by a ceiling portion 11a, a bottom portion 11b, a front wall portion 11c, respective side wall portions 11e and 11f, and a front bank tube 28 described later, the air inlet 21 communicates with the burner 12, and the burner 12 faces. There is.

蒸発器13は、複数の蒸発管25が束状になった蒸発管群により構成されている。複数の蒸発管25は、燃焼容器11内でバーナ12の燃料ガス噴出方向に沿って配置され、下端部が底部11bに支持された水ドラム26に連結され、上端部が天井部11aに支持された蒸気ドラム27に連結されている。また、蒸発器13は、一部の蒸発管25が前壁部11c側に屈曲して配置されることで、フロントバンクチューブ28が配置され、蒸発器13とフロントバンクチューブ28との間に配置空間部29が設けられている。 The evaporator 13 is composed of an evaporation tube group in which a plurality of evaporation tubes 25 are bundled. The plurality of evaporation pipes 25 are arranged in the combustion container 11 along the fuel gas ejection direction of the burner 12, the lower end is connected to the water drum 26 supported by the bottom 11b, and the upper end is supported by the ceiling 11a. Connected to the steam drum 27. Further, in the evaporator 13, the front bank tube 28 is arranged by disposing a part of the evaporation pipe 25 so as to be bent toward the front wall portion 11c, and is arranged between the evaporator 13 and the front bank tube 28. A space 29 is provided.

過熱器14は、複数の伝熱管30が束状になった伝熱管群により構成されている。複数の伝熱管30は、燃焼容器11内で燃料容器11の設置面の方向に沿って配置され、一端部が一方の側壁部11eを貫通して入口ヘッダ31(図3参照)に連結され、他端部が他方の側壁部11fを貫通して出口ヘッダ32(図3参照)に連結されている。入口ヘッダ31と出口ヘッダ32は、燃焼容器11の外部に配置されている。過熱器14は、複数の蒸発管25とフロントバンクチューブ28との間に設けられた配置空間部29に配置されている。また、燃焼容器11は、天井部11aと底部11bと後壁部11dと各側壁部11e,11fと蒸発管25との区画された排気室33が設けられている。排気室33は、ガス出口22が連通している。 The superheater 14 is composed of a heat transfer tube group in which a plurality of heat transfer tubes 30 are bundled. The plurality of heat transfer tubes 30 are arranged in the combustion container 11 along the direction of the installation surface of the fuel container 11, one end of which is connected to the inlet header 31 (see FIG. 3) through the one side wall 11e. The other end passes through the other side wall 11f and is connected to the outlet header 32 (see FIG. 3). The inlet header 31 and the outlet header 32 are arranged outside the combustion container 11. The superheater 14 is arranged in an arrangement space 29 provided between the plurality of evaporation pipes 25 and the front bank tube 28. Further, the combustion container 11 is provided with an exhaust chamber 33 defined by a ceiling portion 11a, a bottom portion 11b, a rear wall portion 11d, side wall portions 11e and 11f, and an evaporation pipe 25. The gas outlet 22 communicates with the exhaust chamber 33.

そのため、ボイラ10は、バーナ12からガス出口22に向けて、燃焼室24、フロントバンクチューブ28、過熱器14と、蒸発器13、排気室33がこの順で配置されている。 Therefore, in the boiler 10, the combustion chamber 24, the front bank tube 28, the superheater 14, the evaporator 13, and the exhaust chamber 33 are arranged in this order from the burner 12 toward the gas outlet 22.

そのため、バーナ12が燃焼室24に燃料ガスを噴射して燃焼させることで火炎Fが形成され、燃焼ガスGが生成される。生成された燃焼ガスGは、燃焼容器11の前壁部11c側から後壁部11d側に流動する。このとき、燃焼ガスGは、燃焼室24からフロントバンクチューブ28が配置された領域、過熱器14が配置された領域、蒸発器13が配置された領域を順次通過して排気室33に至る。フロントバンクチューブ28と、過熱器14と、蒸発器13は、それぞれ熱交換器であり、燃焼ガスGが通過する際に燃焼ガスGとの間で熱交換を行い、この燃焼ガスGの熱を回収して内部に流通する水や蒸気(熱媒)の温度を上昇させる。 Therefore, the burner 12 injects and combusts the fuel gas into the combustion chamber 24 to form the flame F and generate the combustion gas G. The generated combustion gas G flows from the front wall portion 11c side of the combustion container 11 to the rear wall portion 11d side. At this time, the combustion gas G sequentially passes from the combustion chamber 24 through the region in which the front bank tube 28 is arranged, the region in which the superheater 14 is arranged, and the region in which the evaporator 13 is arranged to reach the exhaust chamber 33. The front bank tube 28, the superheater 14, and the evaporator 13 are heat exchangers, respectively, which perform heat exchange with the combustion gas G when the combustion gas G passes therethrough, and transfer the heat of the combustion gas G. The temperature of water and steam (heat medium) that is collected and circulated inside is raised.

フロントバンクチューブ28は、燃焼容器11におけるバーナ12側、つまり、燃焼容器11内の温度が高い領域に配置されている。フロントバンクチューブ28は、水ドラム26及び蒸気ドラム27に連結されており、内部に水や蒸気が流通している。フロントバンクチューブ28は、燃焼ガスGと水や蒸気との熱交換で燃焼ガスGの熱を回収することで、水や蒸気の温度を上昇させ、燃焼ガスGの温度を低下させる。 The front bank tube 28 is arranged on the burner 12 side of the combustion container 11, that is, in a region where the temperature inside the combustion container 11 is high. The front bank tube 28 is connected to the water drum 26 and the steam drum 27, and water and steam circulate inside. The front bank tube 28 recovers the heat of the combustion gas G by exchanging heat between the combustion gas G and water or steam to raise the temperature of the water or steam and lower the temperature of the combustion gas G.

過熱器14は、複数の伝熱管30を有し、燃焼容器11におけるフロントバンクチューブ28よりもガス出口22側に配置されている。過熱器14は、フロントバンクチューブ28が配置された領域を通過した燃焼ガスGが通過する。過熱器14は、複数の伝熱管30の各端部に入口ヘッダ31と出口ヘッダ32がそれぞれ連結されており、各伝熱管30内に水や蒸気が流通している。過熱器14は、入口ヘッダ31から各伝熱管30を通って出口ヘッダ32に流動するとき、燃焼ガスGと水や蒸気との熱交換で燃焼ガスGの熱を回収することで、水や蒸気の温度を上昇させ、燃焼ガスGの温度を低下させる。 The superheater 14 has a plurality of heat transfer tubes 30, and is arranged closer to the gas outlet 22 than the front bank tube 28 in the combustion container 11. The combustion gas G that has passed through the region where the front bank tubes 28 are arranged passes through the superheater 14. In the superheater 14, an inlet header 31 and an outlet header 32 are connected to each end of a plurality of heat transfer tubes 30, and water or steam flows in each heat transfer tube 30. When the superheater 14 flows from the inlet header 31 through the heat transfer tubes 30 to the outlet header 32, the heat of the combustion gas G is recovered by heat exchange between the combustion gas G and the water or steam, so that the water or steam is recovered. The temperature of the combustion gas G is decreased and the temperature of the combustion gas G is decreased.

蒸発器13は、複数の蒸発管25を有し、燃焼容器11における過熱器14よりもガス出口22側に配置されている。蒸発器13は、過熱器14が配置された領域を通過した燃焼ガスGが通過する。蒸発器13は、複数の蒸発管25の各端部に水ドラム26と蒸気ドラム27がそれぞれ連結されており、各蒸発管25内に水や蒸気が流通している。蒸発器13は、水ドラム26から各蒸発管25を通って蒸気ドラム27に流動するとき、燃焼ガスGと水や蒸気との熱交換で燃焼ガスGの熱を回収することで、水や蒸気の温度を上昇させ、燃焼ガスGの温度を低下させる。即ち、燃焼ガスGにより各蒸発管25内の水や蒸気が加熱されることで、蒸気だけが上昇して蒸気ドラム27に至る。 The evaporator 13 has a plurality of evaporation pipes 25 and is arranged closer to the gas outlet 22 than the superheater 14 in the combustion container 11. The combustion gas G that has passed through the region where the superheater 14 is arranged passes through the evaporator 13. In the evaporator 13, a water drum 26 and a steam drum 27 are connected to respective ends of a plurality of evaporation pipes 25, and water and steam are circulated in the evaporation pipes 25. When the evaporator 13 flows from the water drum 26 through the respective evaporation pipes 25 to the steam drum 27, the heat of the combustion gas G is recovered by heat exchange between the combustion gas G and the water or steam, whereby the water or steam is recovered. The temperature of the combustion gas G is decreased and the temperature of the combustion gas G is decreased. That is, the combustion gas G heats the water and steam in each evaporation pipe 25, so that only the steam rises and reaches the steam drum 27.

蒸発器13を通過した燃焼ガスGは、熱が回収されて温度が低下して排気室33に至り、排ガス(燃焼ガスG)となってガス出口22から外部に排出される。 The heat of the combustion gas G that has passed through the evaporator 13 is recovered, the temperature of the combustion gas G is lowered, and the temperature of the combustion gas G reaches the exhaust chamber 33.

ボイラ10は、バーナ12で燃料ガスを燃焼して燃焼ガスGを発生させ、フロントバンクチューブ28と蒸発器13で燃焼ガスGと水や蒸気と熱交換を行い、水の温度を上昇させて蒸気とし、蒸気を蒸気ドラム27に貯留する。そして、蒸気ドラム27の蒸気は、過熱器14で過熱されて過熱蒸気となる。ボイラ10は、この過熱蒸気を図示しないタービンに供給することで駆動回転させ、発電機で発電する。 The boiler 10 burns the fuel gas in the burner 12 to generate the combustion gas G, and the front bank tube 28 and the evaporator 13 exchange heat with the combustion gas G and water or steam to raise the temperature of the water and steam. The steam is stored in the steam drum 27. Then, the steam of the steam drum 27 is superheated by the superheater 14 to become superheated steam. The boiler 10 is driven and rotated by supplying this superheated steam to a turbine (not shown), and the generator generates electricity.

本実施形態のボイラ10は、複数の支持部材41と、支持台42とを備えている。図1から図3に示すように、過熱器14は、複数の伝熱管30が燃料容器11の設置面の方向に沿うと共に、バーナ12の燃料ガス噴出方向に所定間隔を空けて配置されている。また、1本の伝熱管30は、水平方向に沿うと共に水平方向に360度屈曲することで、燃料容器11の設置面の方向に所定間隔を空けて平行をなすように配置されている。そして、各伝熱管30は、長手方向の一端部が入口ヘッダ31に連結され、他端部が出口ヘッダ32に連結されている。 The boiler 10 of this embodiment includes a plurality of support members 41 and a support base 42. As shown in FIGS. 1 to 3, in the superheater 14, a plurality of heat transfer tubes 30 are arranged along the direction of the installation surface of the fuel container 11, and are arranged at predetermined intervals in the fuel gas ejection direction of the burner 12. .. Further, one heat transfer tube 30 is arranged along the horizontal direction and bent in the horizontal direction by 360 degrees so as to be parallel to each other at a predetermined interval in the direction of the installation surface of the fuel container 11. Each heat transfer tube 30 has one end in the longitudinal direction connected to the inlet header 31 and the other end connected to the outlet header 32.

複数の支持部材41は、入口ヘッダ31と出口ヘッダ32との間で、複数の伝熱管30における長手方向の中間部(一部)の1箇所を支持している。各伝熱管30は、所定長さを有して各端部が入口ヘッダ31と出口ヘッダ32に連結されていることから、長手方向の中間部が自重により垂下して湾曲するように変形してしまう。そのため、本実施形態では、各支持部材41が各伝熱管30における長手方向の中間部を支持することで、各伝熱管30の変形を抑制する。この各支持部材41は、各伝熱管30の間に配置されており、上面が上方側の伝熱管30に固定され、下面が下方側の伝熱管30に固定されている。伝熱管30は、燃料容器11の設置面の方向に沿って配置されている。本実施形態にて、伝熱管30は、燃料容器11の設置面の方向に屈曲して折り返された形状をなしており、支持部材41は、1本の伝熱管30の平行をなす複数(本実施形態では3本)の直線部を支持している。 Between the inlet header 31 and the outlet header 32, the plurality of support members 41 support one location of the intermediate portion (a part) in the longitudinal direction of the plurality of heat transfer tubes 30. Since each heat transfer tube 30 has a predetermined length and each end is connected to the inlet header 31 and the outlet header 32, the intermediate portion in the longitudinal direction is deformed so as to hang down and curve due to its own weight. End up. Therefore, in the present embodiment, each support member 41 supports the intermediate portion in the longitudinal direction of each heat transfer tube 30 to suppress deformation of each heat transfer tube 30. Each of the support members 41 is arranged between the heat transfer tubes 30 and has an upper surface fixed to the upper heat transfer tube 30 and a lower surface fixed to the lower heat transfer tube 30. The heat transfer tube 30 is arranged along the direction of the installation surface of the fuel container 11. In the present embodiment, the heat transfer tube 30 has a shape that is bent and folded back in the direction of the installation surface of the fuel container 11, and the support member 41 includes a plurality of heat transfer tubes (parallel to one heat transfer tube 30). In the embodiment, three linear portions are supported.

この場合、支持部材41は、上面及び下面が平面であっても、上面及び下面に伝熱管30が嵌合する半円断面形状をなす溝を形成してもよい。また、バーナ12の燃料ガス噴出方向に並んだ複数の支持部材41同士が離間していても、接触していてもよい。この場合、伝熱管30は、燃焼室24が露出しており、熱交換効率を低下させないように、支持部材41が伝熱管30における燃焼室24側を被覆しないような形状にすることが望ましい。 In this case, the support member 41 may have a flat upper surface and a lower surface, or may have a groove having a semicircular cross-sectional shape in which the heat transfer tube 30 is fitted, on the upper surface and the lower surface. Further, the plurality of support members 41 arranged in the fuel gas ejection direction of the burner 12 may be separated from each other or may be in contact with each other. In this case, it is desirable that the heat transfer tube 30 has a shape in which the combustion chamber 24 is exposed and the support member 41 does not cover the combustion chamber 24 side of the heat transfer tube 30 so as not to reduce the heat exchange efficiency.

支持台42は、燃焼容器11内の下部に設けられて複数の支持部材41を支持する。支持台42は、燃焼容器11の底部11bと複数の伝熱管30との空間部に充填された耐火材(例えば、耐火性レンガなど)である。即ち、蒸発器13は、水ドラム26と蒸気ドラム27との間にバーナ12の燃料ガス噴出方向に沿って複数の蒸発管25が配置されてなり、一部の蒸発管25が前壁部11c側に屈曲して配置されることで、フロントバンクチューブ28を構成している。過熱器14を構成する複数の伝熱管30は、複数の蒸発管25とフロントバンクチューブ28との間に設けられた配置空間部29に配置されている。そのため、燃焼容器11は、特に、過熱器14(複数の伝熱管30)の下方がデッドスペースとなり、蒸発管25や伝熱管30を配置することが困難となる。すると、燃焼室24の燃焼ガスGが過熱器14や蒸発器13を通過せずに、このデッドスペースを通過してしまい、熱交換効率が低下する。 The support base 42 is provided in the lower portion of the combustion container 11 and supports the plurality of support members 41. The support base 42 is a refractory material (for example, refractory brick) filled in the space between the bottom portion 11b of the combustion container 11 and the plurality of heat transfer tubes 30. That is, in the evaporator 13, a plurality of evaporation pipes 25 are arranged between the water drum 26 and the steam drum 27 along the fuel gas ejection direction of the burner 12, and some of the evaporation pipes 25 are disposed in the front wall portion 11c. The front bank tube 28 is configured by being bent and disposed to the side. The plurality of heat transfer tubes 30 configuring the superheater 14 are arranged in the arrangement space portion 29 provided between the plurality of evaporation tubes 25 and the front bank tube 28. Therefore, in the combustion container 11, particularly, a space below the superheater 14 (the plurality of heat transfer tubes 30) becomes a dead space, and it becomes difficult to dispose the evaporation tube 25 and the heat transfer tube 30. Then, the combustion gas G in the combustion chamber 24 passes through this dead space without passing through the superheater 14 and the evaporator 13, and the heat exchange efficiency is reduced.

そのため、本実施形態では、過熱器14(複数の伝熱管30)の下方に支持台(耐火材)42を配置することでデッドスペースを埋めている。つまり、支持台42は、下面が底部11b上に設置され、側面が各側壁部11e,11fに密着し、上面が最下部の伝熱管30に所定隙間を空けて対向して配置され、この上面に最下方の支持部材41が配置(固定)される。つまり、複数の支持部材41は、その自重が支持台42に支持されることとなる。この場合、フロントバンクチューブ28を構成する蒸発管25の一部(下部)が支持台42内に埋設されることとなり、伝熱管30の一部が支持台42を貫通することとなる。そのため、過熱器14の下方のデッドスペースが支持台(耐火材)42により閉鎖されることとなり、燃焼室24の燃焼ガスGが過熱器14や蒸発器13を適正に通過することとなる。 Therefore, in the present embodiment, the dead space is filled by disposing the support base (refractory material) 42 below the superheater 14 (the plurality of heat transfer tubes 30). That is, the support base 42 has a lower surface installed on the bottom portion 11b, a side surface closely attached to each of the side wall portions 11e and 11f, and an upper surface arranged to face the lowermost heat transfer tube 30 with a predetermined gap therebetween. The lowermost support member 41 is arranged (fixed) at. That is, the weight of the plurality of support members 41 is supported by the support base 42. In this case, a part (lower part) of the evaporation tube 25 that constitutes the front bank tube 28 is embedded in the support base 42, and a part of the heat transfer tube 30 penetrates the support base 42. Therefore, the dead space below the superheater 14 is closed by the support base (refractory material) 42, and the combustion gas G in the combustion chamber 24 appropriately passes through the superheater 14 and the evaporator 13.

なお、本実施形態では、複数の支持部材41が複数の伝熱管30における長手方向の中間部の1箇所を支持するように構成したが、この構成に限定されるものではない。例えば、図4に示すように、複数の支持部材41が複数の伝熱管30における長手方向の中間部の複数箇所(3箇所)を支持するように構成してもよい。 In addition, in the present embodiment, the plurality of support members 41 are configured to support one location of the intermediate portions in the longitudinal direction of the plurality of heat transfer tubes 30, but the configuration is not limited to this configuration. For example, as shown in FIG. 4, a plurality of support members 41 may be configured to support a plurality of locations (three locations) in the longitudinal middle portion of the plurality of heat transfer tubes 30.

また、支持部材41を伝熱管30に固定するように構成したが、この構成に限定されるものではない。図5は、支持部材による伝熱管の支持構造を表す概略図、図6は、支持部材による伝熱管の支持構造の作用を表す概略図である。 Although the support member 41 is configured to be fixed to the heat transfer tube 30, the configuration is not limited to this. FIG. 5 is a schematic diagram showing the support structure of the heat transfer tube by the support member, and FIG. 6 is a schematic diagram showing the action of the support structure of the heat transfer tube by the support member.

図5に示すように、支持部材41は、下面41bが伝熱管30の外周面に固定され、上面41aが伝熱管30の外周面に固定されずに当接されている。伝熱管30は、燃焼ガスGが接触することで加熱されて熱膨張や熱変形が発生し、上下の伝熱管30でその熱膨張量や熱変形量が相違することがある。ここで、支持部材41は、下面41bが伝熱管30の外周面に固定され、上面41aが伝熱管30の外周面に当接しているだけであり、図6に示すように、上下の伝熱管30の熱膨張量や熱変形量が相違しても、各支持部材41は、下面41bが固定された伝熱管30と共に追従するため、各伝熱管30に曲げ応力などが作用することがない。 As shown in FIG. 5, in the support member 41, the lower surface 41b is fixed to the outer peripheral surface of the heat transfer tube 30, and the upper surface 41a is abutted on the outer peripheral surface of the heat transfer tube 30 without being fixed. The heat transfer tube 30 may be heated by the contact of the combustion gas G to cause thermal expansion and thermal deformation, and the thermal expansion amount and the thermal deformation amount may differ between the upper and lower heat transfer tubes 30. Here, in the support member 41, the lower surface 41b is fixed to the outer peripheral surface of the heat transfer tube 30, and the upper surface 41a is only in contact with the outer peripheral surface of the heat transfer tube 30, and as shown in FIG. Even if the amount of thermal expansion and the amount of thermal deformation of 30 differ, each support member 41 follows the heat transfer tube 30 with the lower surface 41b fixed, and therefore, no bending stress or the like acts on each heat transfer tube 30.

更に、支持部材41をブロック体として構成したが、この構成に限定されるものではない。図7は、支持部材の変形例を表す伝熱管の支持構造の概略図である。 Furthermore, although the support member 41 is configured as a block body, it is not limited to this configuration. FIG. 7 is a schematic view of a support structure of a heat transfer tube showing a modified example of the support member.

図7に示すように、支持部材51は、過熱器14における燃焼ガスGの流れ方向の上流側と下流側を連通する開口部52が設けられている。即ち、支持部材51は、バーナ12の燃料ガス噴出方向に沿う2個の縦部材51aと、2個の縦部材51aにおける長手方向の中間部を連結する水平方向に沿う横部材51bとから構成されることで、2個の開口部52が設けられる。そして、支持部材51は、下面が伝熱管30の外周面に固定され、上面が伝熱管30の外周面に固定されずに当接されている。 As shown in FIG. 7, the support member 51 is provided with an opening 52 that connects the upstream side and the downstream side in the flow direction of the combustion gas G in the superheater 14. That is, the support member 51 is composed of two vertical members 51a along the fuel gas ejection direction of the burner 12, and a horizontal member 51b along the horizontal direction connecting the longitudinal intermediate portions of the two vertical members 51a. By doing so, two openings 52 are provided. The lower surface of the support member 51 is fixed to the outer peripheral surface of the heat transfer tube 30, and the upper surface thereof is abutted on the outer peripheral surface of the heat transfer tube 30 without being fixed.

なお、支持部材41,51の下面を伝熱管30の外周面に固定し、上面を伝熱管30の外周面に当接したが、支持部材41,51の上面を伝熱管30の外周面に固定し、下面を伝熱管30の外周面に当接するようにしてもよい。また、支持部材41,51の上面及び下面を伝熱管30の外周面に固定せずに当接させ、上下の支持部材41,51同士を連結してもよい。 Although the lower surfaces of the support members 41 and 51 are fixed to the outer peripheral surface of the heat transfer tube 30 and the upper surfaces thereof are in contact with the outer peripheral surface of the heat transfer tube 30, the upper surfaces of the support members 41 and 51 are fixed to the outer peripheral surface of the heat transfer tube 30. However, the lower surface may contact the outer peripheral surface of the heat transfer tube 30. Further, the upper and lower surfaces of the support members 41 and 51 may be brought into contact with the outer peripheral surface of the heat transfer tube 30 without being fixed, and the upper and lower support members 41 and 51 may be connected to each other.

このように本実施形態のボイラにあっては、ガス出口22が設けられる燃焼容器11と、燃焼容器11内のガス出口22から離間した位置に設けられて燃料を燃焼させるバーナ12と、バーナ12とガス出口22との間に配置された複数の蒸発管25を有する蒸発器13と、バーナ12と蒸発器13(ガス出口22)との間に配置されて燃焼容器11の設置方向に平行な複数の伝熱管30を有する過熱器14と、複数の伝熱管30における長手方向の中間部を支持する支持部材41と、燃焼容器11内の下部に設けられて支持部材41を支持する支持台42とを設けている。 As described above, in the boiler of the present embodiment, the combustion container 11 having the gas outlet 22 is provided, the burner 12 provided at a position separated from the gas outlet 22 in the combustion container 11 to burn the fuel, and the burner 12 And an evaporator 13 having a plurality of evaporation pipes 25 arranged between the gas outlet 22 and the burner 12 and the evaporator 13 (gas outlet 22) are arranged parallel to the installation direction of the combustion vessel 11. A superheater 14 having a plurality of heat transfer tubes 30, a support member 41 that supports intermediate portions of the plurality of heat transfer tubes 30 in the longitudinal direction, and a support base 42 that is provided in a lower portion of the combustion container 11 and supports the support members 41. And are provided.

従って、水平方向に沿って配置された複数の伝熱管30は、長手方向の中間部が複数の支持部材41により支持され、複数の支持部材41が燃焼容器11内の下部に設けられる支持台42により支持されることとなる。そのため、複数の伝熱管30は、自重により中間部が垂れ下がるように曲げ応力が作用することが抑制され、伝熱管30の耐久性を向上することができると共に、吊り具などの構成部材を不要として構造を簡素化することができる。 Therefore, in the plurality of heat transfer tubes 30 arranged along the horizontal direction, the middle portion in the longitudinal direction is supported by the plurality of support members 41, and the plurality of support members 41 are provided in the lower portion of the combustion container 11 at the support base 42. Will be supported by. Therefore, the plurality of heat transfer tubes 30 are prevented from being subjected to bending stress such that the intermediate portion hangs down due to their own weight, the durability of the heat transfer tubes 30 can be improved, and constituent members such as suspenders are not required. The structure can be simplified.

本実施形態のボイラでは、支持台42を燃焼容器11の底部11bと複数の伝熱管30との空間部に充填された耐火材としている。従って、燃焼ガスGが燃焼容器11の底部11bと複数の伝熱管30との間の空間部を通ってガス出口22側にバイパスすることが抑制され、燃焼ガスGを複数の蒸発管25や複数の伝熱管30に接触させて効率良く熱交換させることで、熱交換性能を向上させることができる。 In the boiler of the present embodiment, the support table 42 is a refractory material filled in the space between the bottom portion 11b of the combustion container 11 and the heat transfer tubes 30. Therefore, the combustion gas G is suppressed from bypassing to the gas outlet 22 side through the space between the bottom portion 11b of the combustion container 11 and the plurality of heat transfer tubes 30, and the combustion gas G is prevented from passing through the plurality of evaporation tubes 25 and the plurality of evaporation tubes 25. The heat exchange performance can be improved by contacting the heat transfer tube 30 and efficiently exchanging heat.

本実施形態のボイラでは、支持台42としての耐火材に複数の伝熱管30の一部が貫通している。従って、支持台42としての耐火材により燃焼容器11の底部11bと複数の伝熱管30との空間部を適正に閉鎖することができると共に、耐火材により伝熱管30の一部を支持して過熱器14の剛性を確保することができる。 In the boiler of this embodiment, a part of the plurality of heat transfer tubes 30 penetrates the refractory material as the support table 42. Therefore, the space between the bottom portion 11b of the combustion container 11 and the plurality of heat transfer tubes 30 can be properly closed by the refractory material serving as the support table 42, and at the same time, the refractory material partially supports the heat transfer tubes 30 to overheat. The rigidity of the container 14 can be ensured.

本実施形態のボイラでは、複数の伝熱管30における長手方向の一端部を入口ヘッダ31に連結し、他端部を出口ヘッダ32に連結し、支持部材41が入口ヘッダ31と出口ヘッダ32の間で複数の伝熱管30における長手方向の1箇所または複数個所を支持している。従って、自重による各伝熱管30の垂れ下がりを効率良く抑制して曲げ応力の発生を抑制することができる。 In the boiler of the present embodiment, one end in the longitudinal direction of the plurality of heat transfer tubes 30 is connected to the inlet header 31, the other end is connected to the outlet header 32, and the support member 41 is provided between the inlet header 31 and the outlet header 32. Supports a plurality of heat transfer tubes 30 at one or more locations in the longitudinal direction. Therefore, it is possible to efficiently suppress the sagging of each heat transfer tube 30 due to its own weight and suppress the occurrence of bending stress.

本実施形態のボイラでは、各支持部材41を複数の伝熱管30の間に配置している。従って、複数の伝熱管30の自重を効率良く受け止めて支持することができ、また、支持部材41の小型化を図ることができる。 In the boiler of the present embodiment, each support member 41 is arranged between the plurality of heat transfer tubes 30. Therefore, the weight of the plurality of heat transfer tubes 30 can be efficiently received and supported, and the size of the support member 41 can be reduced.

本実施形態のボイラでは、支持部材41をバーナ12の燃料ガス噴出方向の上下に対向する伝熱管30の一方に固定して他方に当接している。従って、伝熱管30が熱膨張して変形するとき、上下の伝熱管30の熱膨張量や熱変形量が相違しても、支持部材41は、固定された伝熱管30と共に追従するため、各伝熱管30に曲げ応力などが作用することがなく、耐久性を向上することができる。 In the boiler of the present embodiment, the support member 41 is fixed to one of the heat transfer tubes 30 that are vertically opposed to each other in the fuel gas ejection direction of the burner 12 and is in contact with the other. Therefore, when the heat transfer tube 30 is thermally expanded and deformed, the support member 41 follows the fixed heat transfer tube 30 even if the thermal expansion amount and the thermal deformation amount of the upper and lower heat transfer tubes 30 are different. Bending stress does not act on the heat transfer tube 30, and the durability can be improved.

本実施形態のボイラでは、支持部材51に過熱器14におけるガス流れ方向の上流側と下流側を連通する開口部52を設けている。従って、燃焼ガスGが開口部52を通過して流れることとなり、伝熱管30における燃焼ガスGが接触しない領域を最小限とし、伝熱管30が均一に加熱されることで熱応力の発生を抑制することができ、耐久性を向上することができる。 In the boiler of the present embodiment, the support member 51 is provided with the opening 52 that connects the upstream side and the downstream side in the gas flow direction of the superheater 14. Therefore, the combustion gas G flows through the opening 52, the region of the heat transfer tube 30 where the combustion gas G does not contact is minimized, and the heat transfer tube 30 is uniformly heated, thereby suppressing the generation of thermal stress. It is possible to improve the durability.

10 ボイラ
11 燃焼容器
11a 天井部
11b 底部
11c 前壁部
11d 後壁部
11e,11f 側壁部
12 バーナ
13 蒸発器
14 過熱器
21 空気入口
22 ガス出口
24 燃焼室
25 蒸発管
26 水ドラム
27 蒸気ドラム
28 フロントバンクチューブ
29 配置空間部
30 伝熱管
31 入口ヘッダ
32 出口ヘッダ
33 排気室
41,51 支持部材
42 支持台
52 開口部
10 Boiler 11 Combustion Container 11a Ceiling 11b Bottom 11c Front Wall 11d Rear Wall 11e, 11f Side Wall 12 Burner 13 Evaporator 14 Superheater 21 Air Inlet 22 Gas Outlet 24 Combustion Chamber 25 Evaporating Pipe 26 Water Drum 27 Steam Drum 28 Front bank tube 29 Arrangement space portion 30 Heat transfer tube 31 Inlet header 32 Outlet header 33 Exhaust chamber 41, 51 Support member 42 Support base 52 Opening portion

Claims (6)

ガス出口が設けられる燃焼容器と、
前記燃焼容器内の前記ガス出口から離間した位置に設けられて燃料を燃焼させるバーナと、
前記バーナと前記ガス出口との間に配置されて前記燃焼容器の設置面に平行な複数の伝熱管を有する過熱器と、
複数の伝熱管における長手方向の一部を支持する支持部材と、
前記燃焼容器内の下部に設けられて前記支持部材を支持する支持台と、
を備え、
前記複数の伝熱管は、前記バーナの燃料ガス噴出方向に所定間隔を空けて配置され、前記支持部材は、前記複数の伝熱管の間に配置される、
ことを特徴とするボイラ。
A combustion vessel provided with a gas outlet,
A burner provided at a position separated from the gas outlet in the combustion container to burn fuel,
A superheater having a plurality of heat transfer tubes arranged between the burner and the gas outlet and parallel to the installation surface of the combustion container,
A support member that supports a part of the plurality of heat transfer tubes in the longitudinal direction,
A support base provided in the lower portion of the combustion container to support the support member,
Bei to give a,
The plurality of heat transfer tubes are arranged at a predetermined interval in the fuel gas ejection direction of the burner, and the support member is arranged between the plurality of heat transfer tubes.
Boiler characterized by that.
前記支持台は、前記燃焼容器の底部と前記複数の伝熱管との間に形成される空間部に充填された耐火材であることを特徴とする請求項1に記載のボイラ。 The boiler according to claim 1, wherein the support base is a refractory material filled in a space formed between the bottom of the combustion container and the plurality of heat transfer tubes. 前記耐火材は、前記複数の伝熱管の一部が貫通することを特徴とする請求項2に記載のボイラ。 The boiler according to claim 2, wherein a part of the plurality of heat transfer tubes penetrates through the refractory material. 前記複数の伝熱管は、一端部が入口ヘッダに連結され、他端部が出口ヘッダに連結され、前記支持部材は、前記入口ヘッダと前記出口ヘッダの間で複数の伝熱管における長手方向の1箇所または複数個所を支持することを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか一項に記載のボイラ。 One end of each of the plurality of heat transfer tubes is connected to the inlet header, and the other end of the plurality of heat transfer tubes is connected to the outlet header, and the support member is disposed between the inlet header and the outlet header in the longitudinal direction of the plurality of heat transfer tubes. The boiler according to any one of claims 1 to 3, wherein the boiler supports a place or a plurality of places. 前記支持部材は、前記バーナの燃料ガス噴出方向に対向する伝熱管の一方に固定されて他方に当接されることを特徴とする請求項1から請求項4のいずれか一項に記載のボイラ。 The boiler according to any one of claims 1 to 4, wherein the support member is fixed to one of the heat transfer tubes facing the fuel gas ejection direction of the burner and abuts on the other. .. 前記支持部材は、前記過熱器におけるガス流れ方向の上流側と下流側を連通する開口部が設けられることを特徴とする請求項1から請求項5のいずれか一項に記載のボイラ。 The said support member is provided with the opening part which connects the upstream and downstream of the gas flow direction in the said superheater, The boiler as described in any one of Claim 1 to 5 characterized by the above-mentioned.
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