JP2007064509A - ボイラ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】プロテクタ溶接部での応力の発生を有効に抑え、長期間損傷しない伝熱管支持構造を有するボイラ装置を提供する。
【解決手段】外周面に管の接触摩耗防止用のプロテクタ１１を溶接固定した複数の吊下げ伝熱管４を並行に配列し、前記プロテクタ１１の介在により吊下げ伝熱管４と吊下げ伝熱管４の間に隙間を保持して構成した吊下げ伝熱器を、燃焼ガスの流れ３に中に設置したボイラ装置において、前記プロテクタ１１にスリット１３を形成したことを特徴とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ボイラ装置に係り、特に吊下げ伝熱管の管整列部の構造に関するものである。

図１０は、ボイラ装置の概略構成図、図１１はそのボイラ装置に設置される吊り下げ伝熱器の拡大正面図、図１２はその吊り下げ伝熱管の管整列部の構造を示す拡大正面図ある。

図１０に示すように火炉１の燃焼ガスの流れ３方向の下流側には、垂直に吊り下げられた吊下げ伝熱器２が設置され、吊下げ伝熱器２の内部を流通する水蒸気と高温燃焼ガスとの間で熱交換がなされる。

この吊下げ伝熱器２は図１１に示すように、一方の端部が蒸気入口管寄せ８に接続され、他方の端部が蒸気出口管寄せ９に接続された複数の吊り下げ伝熱管４を有している。図中の７は、天井壁管である。前記複数の吊り下げ伝熱管４は、ボイラ装置の運転中に図１０に示す燃焼ガスの流れ３によって振動減現象を生じるため、それを防止するように伝熱管５により複数の吊り下げ伝熱管４を挟み込む形で整列している（図１１ならびに図１２参照）。

図１２に示すように伝熱管５に挟まれた複数の吊り下げ伝熱管４の両側を伝熱管５に設けられたストッパー１０で押えて、各吊り下げ伝熱管４の間にはプロテクタ１１が介在されて、各吊り下げ伝熱管４どうしの隙間を保つとともに、管どうしの接触摩擦を防ぐようにしている。

図１３は前記管整列部６の一部拡大平面図、図１４は図１３Ａ−Ａ線上の断面図、図１５はプロテクタ１１を断面した状態の管整列部６の一部拡大正面図、図１６は図１５Ｂ−Ｂ線上の断面図である。

図１３に示すように前記ストッパー１０はほぼ四角形の板状をしており、伝熱管５の外周面に溶接固定されている。またプロテクタ１１も四角形の板状をしており、各吊り下げ伝熱管４の外周面の両側に配置され、図１６に示すようにプロテクタ１１の外周全体が吊り下げ伝熱管４の外周面に溶接されて溶接部１２が形成されている。このようにプロテクタ１１の外周全体を溶接するのは、プロテクタ１１の剥離、脱落を防ぐためである。図１３に示すように、隣の吊り下げ伝熱管４のプロテクタ１１どうしが当接することにより、吊り下げ伝熱管４と吊り下げ伝熱管４の間に隙間が保持されている。

吊り下げ伝熱器２はボイラ装置内の高温部に配置されるため伝熱管４，５はプロテクタ１１のステレレス鋼もしくは合金鋼が使用され、また、ストッパー１０ならびにプロテクタ１１の材質もステレレス鋼が使用されている。

なお、ボイラ装置の吊り下げ伝熱器に関しては、例えば下記特許文献１などを挙げることが出きる。
特開２００３−４２４０４号公報

ところで従来の吊り下げ伝熱器では、ボイラ装置の起動停止時に生じる吊り下げ伝熱管４とプロテクタ１１の伸び差による発生応力の繰返しで溶接部１２に割れが生じ易い。またこの割れは進展するとプロテクタ１１の脱落を引き起こしたり、吊り下げ伝熱管４の損傷などの悪影響がある。

本発明の目的は、このような従来技術の欠点を解消し、プロテクタ溶接部での応力の発生を有効に抑え、長期間損傷しない伝熱管支持構造を有するボイラ装置を提供することにある。

前記目的を達成するため本発明の第１の手段は、外周面に管の接触摩耗防止用のプロテクタを溶接固定した複数の吊下げ伝熱管を並行に配列し、前記プロテクタの介在により吊下げ伝熱管と吊下げ伝熱管の間に隙間を保持して構成した吊下げ伝熱器を、燃焼ガスの流れに中に設置したボイラ装置において、前記プロテクタにスリットを形成したことを特徴とするものである。

本発明の第２の手段は前記第１の手段において、前記スリットをプロテクタのほぼ中央部に放射状に形成したことを特徴とするものである。

本発明の第３の手段は前記第２の手段において、前記放射状のスリットがＸ字型のスリットであることを特徴とするものである。

本発明の第４の手段は前記第１ないし第３の手段のいずれかにおいて、前記プロテクタの平面形状が前記吊下げ伝熱管の外周面の形状に合わせて円弧状に成形されていることを特徴とするものである。

本発明は前述のように、プロテクタにスリットを設けることにより、プロテクタ溶接部での応力の発生を有効に抑え、長期間損傷しない伝熱管支持構造を有するボイラ装置を提供することができる。

次に本発明の実施形態を図とともに説明する。図１は第１の実施形態に係るプロテクタの拡大正面図、図２はそのプロテクタの拡大平面図、図３は管整列部の一部拡大平面図、図４は図３Ｃ−Ｃ線上の断面図、図５はプロテクタを断面した状態の管整列部の一部拡大正面図、図６は図５Ｄ−Ｄ線上の断面図である。

プロテクタ１１はステンレス鋼などで構成されて長方形をしており、図１に示すようにプロテクタ１１の中央部にＸ字型のスリット１３が形成され、スリット１３の各先端部に割れ防止のためのストップホール１４が設けられている。プロテクタ１１は吊り下げ伝熱管４の外周面に合うように若干円弧状に成形されている。

ステンレス鋼などで構成されたストッパー１０は図４に示すようにほぼ四角形の板状をしており、図３に示すように伝熱管５の外周面に溶接固定され、複数の吊り下げ伝熱管４で構成された列の両端にある吊り下げ伝熱管４のプロテクタ１１に当接して、複数の吊り下げ伝熱管４を押えている。図４に示すようにストッパー１０の溶接部と反対側の自由端部から溶接部側に向けて切り込み１５が予め形成されている。この切り込み１５は、ストッパー１０の熱収縮に伴うストッパー１０の溶接部の発生応力を緩和するために設けられている。

前記プロテクタ１１は各吊り下げ伝熱管４の外周面の両側に配置され、図６に示すようにプロテクタ１１の外周全体が吊り下げ伝熱管４の外周面に溶接されて溶接部１２が形成されている。この溶接部１２は、前記スリット１３ならびにストップホール１４と接しないように形成される。隣のプロテクタ１１どうしが当接することにより、各吊り下げ伝熱管４の隙間が保持される。

図７は第２の実施形態に係るプロテクタの拡大正面図、図８はそのプロテクタの拡大平面図である。本実施形態で前記第１の実施形態と相違する点は、Ｘ字型のスリット１３の代わりに十字型のスリット１３をプロテクタ１１に形成した点である。

本実施形態に係るプロテクタ１１は、定尺の平板を準備し、それを所定の幅に切断して短冊状の長板を得て、その長板を所定の長さに順次切断して長方形ピースを得る。この長方形ピースの中央部に打ち抜きにより放射状（Ｘ字型または十字型など）スリット１３とストップホール１４を同時に形成し、その後に吊り下げ伝熱管４の外周面に合うようにプレス加工で円弧状に成形する。

このようにプロテクタ１１は製造加工がシンプルで、吊り下げ伝熱管４への取り付けが容易で、取り付け場所に合せ易い。また、予めスリット１３を形成しておくことにより、プロテクタ１１の円弧状の加工が容易である。

またこれら実施形態のようにプロテクタ１１にＸ字型あるいは十字型のスリット１３を形成することにより、縦/横/斜の全周方向への延びの吸収が図れ、スリット１３を形成した作用効果が十分に発揮される。

図９は、従来のプロテクタならびに本発明の第１と第２の実施形態に係るプロテクタを用いた場合の、プロテクタ溶接部の発生応力、プロテクタの許容繰返し回数ならびに耐用年数を比較して示す図である。

この図から明らかなように、従来の平板状のプロテクタを吊り下げ伝熱管に全周溶接したものは、ボイラ装置の起動停止時に生じるプロテクタ溶接部の発生応力が大きく、そのためにプロテクタの許容繰返し回数は１３０回程度であり、プロテクタの耐用年数も約５年と短い。

これに対して本発明の実施形態に係るプロテクタを用いた場合は、プロテクタ溶接部の発生応力が小さく、そのためにプロテクタの許容繰返し回数が延びて、プロテクタの耐用年数が長くなり、第１の実施形態に係るプロテクタ（Ｘ字型スリット）を用いた場合は２０年以上と従来の約４倍、第２の実施形態に係るプロテクタ（十字型スリット）を用いた場合は約１０年と従来の約２倍に延長している。

本発明によれば、プロテクタとしての機能を失うことなく、長寿命の吊下げ伝熱器を提供することができ、そのために定期的なボイラ装置の点検作業性の向上と保全経費の削減に貢献することができる。

本発明の第１の実施形態に係るプロテクタの拡大正面図である。 そのプロテクタの拡大平面図である。 第１の実施形態に係る管整列部の一部拡大平面図である。 図３Ｃ−Ｃ線上の断面図である。 プロテクタを断面した状態の管整列部の一部拡大正面図である。 図５Ｄ−Ｄ線上の断面図である。 本発明の第２の実施形態に係るプロテクタの拡大正面図である。 そのプロテクタの拡大平面図である。 従来ならびに本発明の第１と第２の実施形態に係るプロテクタを用いた場合のプロテクタ溶接部の発生応力、プロテクタの許容繰返し回数ならびに耐用年数を比較して示す図である。 ボイラ装置の概略構成図である。 そのボイラ装置に設置する吊り下げ伝熱器の拡大正面図である。 その吊り下げ伝熱器の管整列部の構造を示す拡大正面図である。 その管整列部の一部拡大平面図である。 図１３Ａ−Ａ線上の断面図である。 プロテクタを断面した状態の管整列部の一部拡大正面図である。 図１５Ｂ−Ｂ線上の断面図である。

符号の説明

１：火炉、２：吊下げ伝熱器、３：燃焼ガスの流れ、４：吊下げ伝熱管、５：伝熱管、６：伝熱管整列部、７：天井壁管、８：蒸気入口管寄せ、９：蒸気出口管寄せ、１０：ストッパー、１１：プロテクタ、１２：プロテクタ溶接部、１３：スリット、１４：ストップホール、１５：切り込み。

Claims (4)

1. 外周面に管の接触摩耗防止用のプロテクタを溶接固定した複数の吊下げ伝熱管を並行に配列し、前記プロテクタの介在により吊下げ伝熱管と吊下げ伝熱管の間に隙間を保持して構成した吊下げ伝熱器を、燃焼ガスの流れに中に設置したボイラ装置において、前記プロテクタにスリットを形成したことを特徴とするボイラ装置。
2. 請求項１記載のボイラ装置において、前記スリットをプロテクタのほぼ中央部に放射状に形成したことを特徴とするボイラ装置。
3. 請求項２記載のボイラ装置において、前記放射状のスリットがＸ字型のスリットであることを特徴とするボイラ装置。
4. 請求項１ないし３のいずれか１項記載のボイラ装置において、前記プロテクタの平面形状が前記吊下げ伝熱管の外周面の形状に合わせて円弧状に成形されていることを特徴とするボイラ装置。

Images