JPS6333603B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、ボイラの火炉または煙道の周壁を蒸
発管または蒸気冷却管によつて形成し、前記周壁
の管の上部に管寄せを有すると共に、火炉壁、煙
道部に設けられた加熱管により構成された過熱
器、再熱器などの入口、出口に連通する加熱管
が、天井管部を貫通し、天井上方に設けられた管
寄せに連結される型式の蒸気発生装置の改良に関
するものである。

従来の蒸気発生装置は、第１図ないし第５図に
示すようなものである。第１図、第２図におい
て、１は火炉および火炉上方の炉壁を形成する蒸
発管、２は煙道壁を形成する冷却管、３，４は
各々天井管、５，６は各々側壁の上部管寄せ、
７，８は各々天井管々寄せ、９〜１３は各々天井
管部を貫通し煙道内に吊下げ配置された加熱管に
よりそれぞれ構成された過熱器および再熱器、１
４〜２１は上記過熱器および再熱器の入口および
出口にそれぞれ設けられた管寄せ、２２は炉壁を
補強するバツクステイ、２３は蒸気発生装置の各
部をそれぞれ吊下げ支持する吊棒、２４は吊棒２
３に介装されたスプリング、２５は天井上部を保
温する保温材および外装板などにより形成される
周壁、２６は蒸気発生装置を支持している支持建
物である。

一般に最近の大型蒸気発生装置においては、そ
の重量は、支持建物２６の頂部から吊棒２３によ
つて吊下げ支持されている。

このような蒸気発生装置においては、タービン
などに送る蒸気条件を満足することが必要である
が、これと同時に、蒸気発生装置自体を種々の条
件に対し、充分安全に支持しなければならない。

即ち、該蒸気発生装置の量や、運転時に炉壁に
作用する炉内のガス圧および地震や風圧など不時
に大きな水平力などが作用しても、安全に支持さ
れるものでなければならない。

更には、蒸気発生装置においては運転時各部の
温度が異るため、熱膨張差が生じるが、これを自
由に許し、不当な応力が、蒸気発生装置自体に生
じないものでなければならない。従来公知の前述
した蒸気発生装置は、前述のような要請にもとず
くものであるが、後述の如く構成され構造上多く
の欠点を有している。

即ち、第１図、第２図に示す如く、炉壁管１，
２の上部管寄せにおいて、それぞれ対応する壁管
１−１，１−２においては、しばしばこれら壁管
で天井を形成するため炉内側に折曲させ、壁管の
管寄せ７を天井部に設けることもあるが炉壁と直
角方向に配置される他の対応する側壁管１−３，
１−４においては、その天井管３，４の位置より
若干（約１メートル）上向にその管寄せ５−１，
５−２が配置される。これは、第５図に示す如
く、天井管位置の近くにその壁管１−３，１−４
の乱れを防止するバツクステイ２２を取付けるた
めのタイバー２７が設けられるため、このタイバ
ー２７と管寄せ５、又は壁管１−３を互いに溶接
にてウエルデツドウオールとされる壁において
は、壁管１−３と管寄せ５との熱膨張差を許すた
めにその天井位置から上方に相当の間隔を設けて
いたのである。

ところが、該部は、第１図に示す如く、天井部
を貫通し、炉内に吊下げられた加熱器９〜１３が
多く配置されるので、該部の地震による水平力は
極めて大きな力となり、更に炉内のガス圧によつ
て炉外方向に炉壁を湾曲せしめようとする力など
もあり、巨大な力となる。

このため該部近くに極めて大きな断面を有する
バツクステイ２２が必要となり、安価に提供でき
ない。更には、バツクステイ２２が相当大きなも
のであつてもその力の支持点が、第３図に示す如
く両端部であるためその中央部においては、炉外
方向にδ₁（約数10ミリメートル）のたわみを生じ
ることになる。

このため、該部のガスシール板２８の構造が複
雑となり、また前記シール板２８は不当な応力が
発生し、破損することがあり、ボイラ運転をガス
洩れ補修のため度々停止させなければならないこ
とがある。更には、該部のバツクステイ２２が大
なるので、バツクステイ２２を壁管１−３に取付
けるため、該部係合金物２９や壁管１−３に取付
けられる部分等に大きなモーメントM₁が生じる
ため好ましくない偏つた応力が生じ、壁管１−３
を破損するおそれがある。又前記係合金物２９に
おいては該部壁管１−３とバツクステイ２２との
膨張差を自由に許しつつ、前記巨大な力をバツク
ステイ２２に伝えると同時に、上記モーメント
M₁に対しても充分耐えるものでなければならな
いので、係合金物２９の構造は複雑となり、更に
は、据付組立においても容易でない。

次に壁管１−３にかゝる荷重の支持において
は、その管寄せ５に吊下用の金物３０を取付け、
吊棒２３によつてボイラ支持鉄管から吊下げ支持
されるが、壁管１−３と直角方向の壁管１−１ま
たは、天井管３および該部の加熱器９〜１３など
の支持点の上下方向の位置が異るので、その吊棒
の長さが異り、ボイラ運転時に、熱膨張差が生じ
ることになる。このため、前記伸び差を吸収する
ため、吊棒２３と建物２６との取合部にスプリン
グ２４が介装されることもある。ところが、スプ
リング２４においては、スプリング２４の伸縮に
よつて若干の荷重変動があるため、炉壁管１−３
の荷重は、コーナ部ａを伝わつて炉壁管１−１に
移動することになるが、該コーナ部の結合部に力
がかかり好ましくない。

更には、炉内（煙道）に配置された加熱管９〜
１３と天井の上方に設けられた管寄せ１４〜２１
とを連絡する連絡管９′〜１３′の両側の端部にお
いては第２，５図に示す如く側壁管１−３，１−
４、２の管寄せ５，６が連絡管９′〜１３′の鉛直
上に位置するため、連絡管９′〜１３′の端部管
は、迂回して配置しなければならない。また、こ
のためその管寄せ１４〜２１と天井管３との距離
は、この迂回に要する間隔が必要となり、長くし
なければならない。ところが、前記加熱管連絡管
９′〜１３′においては、殆んどが高温部であるた
め、その材料は高級で且つ高価であり、又、連絡
管９′〜１３′は蒸気発生装置の機能上からは熱交
換を行う部分でなく、加熱管９〜１３と管寄せ１
４〜２１とを連結するだけであり、２次的要素し
かないため、徒らに長くすることは、無意味であ
り不経済である。

更に、該連絡管を長くすることは、内部流体の
摩擦抵抗による圧力損失が増し、ボイラ出口の蒸
気圧力を保つためには、給水圧力をそれだけ高く
する必要があり、ボイラ全体の設計圧力を高くし
なければならず、不経済であり好ましくない。

更には上述の如く管寄せ１４〜２１と天井管３
との間隔を広くすることはそれだけボイラ支持建
物２６の高さを高くしなければならず好ましくな
い。

また、該部の据付組立においては側壁管寄せ
５，６などが障害となり容易でない。

上記のように、従来の蒸気発生装置において
は、天井部のバツクステイが大きくなり不経済な
設計となり又、煙道内に配置される加熱管の管寄
せが天井部に配置されるがその加熱管の非加熱部
の長さが、側壁管寄せとの隙間が挾いことから、
長くなり不経済な設計となるなどの欠点を有して
おり、コスト低減上から開発が必要であつた。

本発明は上記従来の装置の欠点を解消するもの
であり、ボイラの炉側壁管を略天井位置で炉外方
向に略水平に折曲して略水平管を形成するととも
に、この略水平管の軸線延長上の外方に該炉側壁
管の上部管寄せを配置し、かつ該炉側壁管の折曲
部に側壁荷重を支持する支持板を固着するととも
に、この支持板を吊棒により吊下げ、またボイラ
の前壁管及び冷却管が略天井位置で炉内方向に略
水平に折曲して形成された天井管の上部にこの天
井管と直交するように固着された天井管支持金物
の両端を前記支持板に連結し、この天井管支持金
物を前記支持板の吊棒の支持位置と略同一支持位
置にて他の吊棒により吊下げるようにしたことを
特徴とするものである。

本発明は発電用ボイラ及び産業用ボイラに広く
応用できる。

以下、本発明の一実施例を第６図〜第１０図に
ついて説明すれば、前記従来装置において説明し
た如き蒸気発生装置における側壁上部において、
壁管１−３，１−４を略天井位置で、炉外方向に
略水平に折曲して略水平管１−３′を形成し、こ
れら側壁管の上部管寄せ５を略水平管１−３′の
軸線延長上の外方に適当な間隔を設けて配置し、
側壁管１−３の折曲部に連なり、側壁管１−３を
結ぶ支持板３１を側壁管１−３の内側より取付
け、ボイラの前壁管１−１及び冷却管２が略天井
位置で炉内方向に略水平に折曲して形成された天
井管３の上部にこの天井管と直交するように固着
された天井管支持金物３２の端部を相対応する支
持板３１にそれぞれ溶接またはボルトによつて結
合する。

また、側壁１−３にかゝる荷重についてはその
支持板３１を吊棒２３−１によつて蒸気発生装置
支持建物２６により吊下げ支持する構造とする。
次に天井部ガスシール板２８においては、その側
壁端部では、支持板３１に直接溶接取付け、他の
部分では天井管支持金物３２及び他の同様な天井
管支持金物３３にそれぞれ溶接により取付けられ
る。また、側壁１−３と直角方向の壁１−１にお
いては、その壁管１−１によつて天井管として天
井を形成される場合は、該部は第６図に示す如く
壁管の外側面から支持板３４を設け、ガスシール
板２８は前記支持板３４に取付けられる。

次に第１１，１２図に示す方法は、前記側壁管
１−３を外方に略水平に折曲せしめた本発明の構
造において、管寄せ５と折曲部に設けた支持板３
１および該部を連結する連絡管１−３′とによつ
て支持梁としての効果をより強剛にするために連
絡管１−３′を互いに交叉させトラスビーム構造
的にした、本発明の他の一実施例の方法である。

次に上述の本発明の構造について力の作用上の
面から説明すれば、先に述べたように蒸気発生装
置においては、タービン等に送る蒸気条件を充分
満足することが必要であるが、これと同時に蒸気
発生装置自体を種々の条件に対し、安全に支持し
てやらなければならない。

即ち、蒸気発生装置の重量や運転時に炉壁に作
用する炉内のガス圧、および地震、風圧など不時
に大きな水平力などが作用しても充分安全に支持
してやらなければならない。

また、蒸気発生装置においては、運転時に各部
の温度差或いは長さの差によつて熱膨張差が生じ
るが、これを自由に許し不当な応力が蒸気発生装
置自体に生じないものでなければならない。ま
た、可能な限り前記伸び差の生じないものが好ま
しい。

一般に、最近の大型ボイラにおいては、該重量
は支持建物２６の頂部から吊棒２３によつて吊下
げる構造が採用されており、また、特に、ボイラ
の天井部においては、炉内（煙道内）に加熱器９
〜１３が配置され、天井を貫通して吊下げられる
ものについては、地震等による水平力は極めて大
きな力となるが、このような巨大な力に対しても
充分耐える構造でなければならない。先ず、炉壁
管１３にかかる垂直荷重については、壁管１−３
を外方に折曲せしめた折曲部に取付けられた支持
板３１を介し吊棒２３−１によつて支持建物２６
の頂部より吊下げられる。

また、天井管３および天井管群を貫通して炉内
（煙道内）に配置される加熱器９〜１３の重量に
ついては、従来公知の如く、各々支持金物３２お
よび貫通部金物３３を介して吊棒２３−２によつ
て前記同様支持建物２６頂部から吊下げられる。
この場合、側壁１−３の吊棒２３−１と天井部の
吊棒２３−２の長さは略同一となるため、熱膨張
差を生じないので、該部の取合部に偏つた力は作
用しないことになる。

次に押込通風方式を採用しているボイラの場
合、運転中に炉内は、水柱数100ミリメートルの
圧力となり炉壁１−３にこの炉壁を外方に湾曲さ
せようとする大きな力が生じるが、この力は、壁
管１−３を外方に折曲せしめ、外方に設けられた
管寄せ５および支持板３１によつて一組の梁とさ
れた該部に伝えられ、力の一部は、炉壁１−３部
に設けられた支持板３１に伝えられ、前記力の他
の一部の力は、天井管３に取付けられた複数個の
支持金物３２，３３にそれぞれ伝えられる。また
前記壁管と対応する壁管１−４においても同様な
作用をなし、それぞれ支持板３１−１および支持
金物３２，３３に伝えられるがこの場合、相対応
する他の炉壁に作用する反力と方向が反対である
だけで力の大きさは同じであるから、それぞれ支
持板３１，３１′および支持金物３２，３３によ
つて釣合いを得ることが出来る。また、炉壁管１
−３に作用する炉内圧については、天井管３がそ
れぞれ相対応する壁に設けられた支持板３２，３
３に連結されているために、天井管３に反力が作
用し、前記同様に各々釣合いを得ることが出来
る。

次に地震の場合は、過熱器および再熱器を構成
している加熱管９〜１３に発生する水平力は巨大
となるが、その水平力は、加熱管９〜１３を伝つ
て天井貫通部へ伝えられる。このため、天井管部
においては極めて巨大な水平力が作用することに
なる。

このため、従来公知のボイラにおいては、前述
の如く該部周壁の外方に極めて大きな断面を有す
るバツクステイ２２が配置されており、種々の欠
点を有していたが、本発明においては、前述の如
く側壁上部管寄せ５を略天井位置の外方に配置
し、側壁管１−３の折曲部に支持板３１を設け、
この支持板３１に天井支持金物３２，３３を連結
することによつて該部に生じる巨大な水平力に対
しても偏つた応力を生じることなく、充分安全に
支持することができる。

先ず第８図に示す水平力ハについて説明すれ
ば、天井部および加熱管貫通部に生じた力ハは、
各々支持金物３２，３３に伝わり、両側に設けら
れた支持板３１，３１′にそれぞれ一方は引張力、
一方は圧縮力として伝達され、側壁管寄せ５、壁
管連絡管１−３′および支持板３１によつて形成
される剛性体を伝わつて両端に設けられた側壁管
寄せ５を介し固定点ロ，ロ′部から建物２６に伝
達される。また、前記力ハの一部は天井管３とガ
スシール板２８および支持金物３２，３３とによ
つて形成される天井壁の剛性により天井壁から直
接側壁管寄せ５に伝えられ上記同様固定点ロ，
ロ′から建物２６に伝達される。

また水平力イについては、この水平力イの一部
は天井管３を伝わつて支持板３４に各々伝達され
壁管１−１、冷却管２に設けられたバツクステイ
２２により両端に伝えられ（この場合力は極めて
小さいので小さなバツクステイでよい）ニ，ニ′
部から建物２６に伝えられ、力イの大部分の力は
天井管３とガスシール板２８および支持金物３
２，３３によつて形成される天井壁の剛性により
支持板３４に直接伝達され、固定点ニ，ニ′を介
し建物２６に伝えられ支持されることになる。

前述の如く本発明の構造によれば、天井部分の
側壁管１−３においては、該壁補強のためのバツ
クステイは不要となる。即ち、管寄せ５を略天井
位置で外方に配置することにより、先に述べた如
く、該部の剛性によつて、バツクステイの効果を
生じる。更には、炉内圧により側壁管１−３，１
−４及び管寄せ５が外方へたわもうとするが、本
発明の構造によれば、天井管３の上部に取付けた
複数個の支持金物３２，３３の両端を支持板１に
連結しているので、支持板３１が支持金物３２，
３３により固定され、しかもその固定間隔が狭く
なつているため、側壁管１−３，１−４及び管寄
せ５の外方へのたわみは殆んどなくなる。このた
め、天井管３と側壁管１−３，１−４との間は運
転時及び冷却時、いずれの場合も常に一定に保た
れることになり、伸縮がないので該部天井部ガス
シール板２８を直接その支持板に溶接取付けるこ
とができ、また破損することもない。

また、支持板部３１と支持金物３２，３３およ
びシール板２８を直接結ぶことにより天井壁は天
井管３、支持金物３２，３３およびシール板２８
等が一体となり、水平力に対する剛性度が著しく
増え、天井壁自体として水平力に対し支持梁の効
果が充分期待できる構造となる。

更には炉壁１−３に係る荷重については支持板
３１を吊棒２３−１によつて吊下げることによつ
て壁管１−３と直角方向の壁管１−１の支持点の
上下位置および天井部の他の吊点の上下位置と略
同一となるので、吊棒長さも略同一となり、ボイ
ラ運転時においても各部の吊棒間に熱膨張差を生
じることはないので該部の吊棒２３−１には全く
スプリング等を介装する必要はなくなる。

このためスプリングを介装しないことによつて
ボイラ冷間時、運転時、いずれの場合も各部吊棒
間に荷重変動がないため、炉壁コーナ部の取合部
等においても荷重の移動がなくなり、コーナ部に
偏つた力は生じないようになる。更に、天井の上
方に配置される各加熱器管寄せ１４〜２１の位置
においては、側壁管寄せ５を略天井位置の外方に
配置することにより、従来公知の蒸気発生装置に
生じる如き、天井管上方に配置される、加熱管連
絡管９′〜１３′の配置を妨害することは全くなく
なる。

このため、従来公知装置の如く側壁管寄せ５の
ために加熱器連絡管９′〜１３′を迂回する必要は
ないので、加熱器管寄せ１４〜２１の位置は従来
に比して、極めて低く配置することができる。該
部の連絡管９′〜１３′は殆んど高温部であり高級
な特殊材が使用されるところであるが、該連絡管
９′〜１３′を最少限に短くすることができること
になり、また蒸気発生装置としても高さが低くな
ることにより、支持建物も低くすることができる
ので、従来装置に比し遥かに安価に提供できる。

更には、側壁管寄せ５が略天井位置において外
方にあるので上記該部の据付組立に際しても管寄
せ５は障害物とならずその作業が容易となる。

また加熱器の連絡管が短くなることによつて内
部流体の摩擦抵抗による圧力損失が少なくなり、
プラント効率も良くなることになる。

このように本発明においては、蒸気発生装置の
天井部における従来装置の種々の欠点を除去しま
た従来装置に比して遥かに安価に提供できるもの
である。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第５図は従来公知の蒸気発生装置の上
部を示し、第１図はその側面図、第２図は第１図
の−矢視断面図、第３図は第１図の−矢
視断面における力が作用した場合の作用図、第４
図は第３図の−矢視断面図、第５図は第２図
のＡ部の拡大正面図、第６図〜第１０図は本発明
の一実施例を示し、第６図は、前記第１図と同様
に本発明の蒸気発生装置の上部側面図、第７図は
第６図の−矢視断面図、第８図は第６図の
−矢視断面図、第９図は、第７図のＢ部の拡大
正面図、第１０図は第９図の矢印Ｃ方向より見た
斜視図、第１１図、第１２図は本発明の他の一実
施例を示し、第１１図は第８図のＤ部の拡大平面
図、第１２図は第１１図の−矢視断面図であ
る。 １……蒸発管、１−１，１−２，１−３，１−
４……壁管、１−３′……壁管、２……冷却管、
３，４……天井管、５，６……上部管寄せ、７，
８……天井管管寄せ、９，１０，１１，１２，１
３……過熱器及び再熱器、９′，１０′，１１′，
１２′，１３′……加熱管連絡管、１４，１５，１
６，１７，１８，１９，２０，２１……管寄せ、
２２……バツクステイ、２３……吊棒、２３−
１，２３−２……吊棒、２４……スプリング、２
５……周壁、２６……支持建物、２７……タイバ
ー、２８……ガスシール板、２９……係合金物、
３１……支持板、３２……支持金物、３３……加
熱管貫通部金物、３４……支持板。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ ボイラの炉側壁管を略天井位置で炉外方向に
   略水平に折曲して略水平管を形成するとともに、
   この略水平管の軸線延長上の外方に該炉側壁管の
   上部管寄せを配置し、かつ該炉側壁管の折曲部に
   側壁荷重を支持する支持板を固着するとともに、
   この支持板を吊棒により吊下げ、またボイラの前
   壁管及び冷却管が略天井位置で炉内方向に略水平
   に折曲して形成された天井管の上部にこの天井管
   と直交するように固着された天井管支持金物の両
   端を前記支持板に連結し、この天井管支持金物を
   前記支持板の吊棒の支持位置と略同一支持位置に
   て他の吊棒により吊下げるようにしたことを特徴
   とする蒸気発生装置。