JP2011257089A - ボイラ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】バーナを含むウインドボックスの荷重を安定に支持することのできるボイラ装置を提供する。
【解決手段】ウインドボックス５の上方に水平方向に延びた吊り替え梁１１が配置され、吊り替え梁１１の長手方向中間部分とウインドボックス５の上部がケーシング吊り部材１０で接続され、吊り替え梁１１の火炉側端部が火炉１９に接続され、吊り替え梁１１の火炉１９と反対側の端部が後部伝熱壁３の下部管寄せ１６に接続されて、バーナ９を含むウインドボックス５の荷重が、吊り替え梁１１を介して火炉１９と後部伝熱壁３に分散して伝達される構成になっていることを特徴とする。
【選択図】図２

Description

本発明は、火力発電所用などのボイラ装置に係り、特に垂直管からなる上部壁と傾斜管からなる下部壁とで構成された火炉と、その火炉と異なる水平位置に設けられた（並設された）後部伝熱壁とを備えたボイラ装置のウインドボックスの支持構造に関するものである。

図５は、火力発電所用ボイラ装置の概略構成図である。
同図に示すように、この種のボイラ装置は、垂直管からなる上部壁１と傾斜管からなる下部壁２とで区画形成された火炉１９と、その火炉１９と異なる水平位置に設けられた（並設された）後部伝熱壁３と、その後部伝熱壁３の下部に設けられた煙道ケーシング４とで主に構成されている。

前記下部壁２の外側にはウインドボックス５が設置され、このウインドボックス５を通して燃焼用空気が火炉１９内に投入される。この図５では図示していないが、ウインドボックス５にはバーナが複数段にわたって多数支持されている。

図６は、従来のボイラ装置におけるウインドボックス５の支持構造を示す説明図である。
同図に示すように、ウインドボックス５は、ウインドボックスケーシング６と、バックステー７と、支持ポスト８とで主に構成されている。バーナ９の荷重を含めてウインドボックス５の荷重は、支持ポスト８と吊りボルト１０により上部に伝達される。

ウインドボックス５の上部に伝達された荷重は、吊り替え梁１１により、一部はバーチカルストラップと呼ばれる吊り金具１２に伝達され、さらに上部壁１（図５参照）を経由して、ボイラ上部の鉄骨に支持されている。

残りの荷重は、コンスタントハンガー１３を介して、中間レベルの鉄骨１４に支持されている。この中間レベルの鉄骨１４は、ウインドボックス５の荷重が大きく、鉄骨１４の両端部を支持する柱間の距離が長いため、部材のサイズを大きくし、且つ、トラス構造１５を採用している。そのため大規模な構造となっている。

ボイラ装置は、ボイラ上部基準として運転中は下側に熱伸びするため、ウインドボックス５の荷重を中間レベルの鉄骨１４に伝達する部位には、コンスタントハンガー１３を使用している。このコンスタントハンガー１３は、ボイラ運転中の熱伸びを吸収し、荷重を支持する装置であり、吸収すべき熱伸び量が大きくなるに従ってバンカー容量は大きくなる。

従来のウインドボックス５の支持構造は、ボイラ上部からウインドボックス５の上端までの区間に生じる大きな熱伸び量を吸収する必要があり、そのために大容量のコンスタントハンガー１３を使用している。

特許第４４１０４３３号公報（特開２００２−３４０３０５号公報）「ボイラの支持構造体」には、吊り替え梁を設けて、その吊り替え梁の一端はコンスタントハンガー、吊り金具を介して上部壁に接続し、吊り替え梁の他端を後部伝熱壁に接続して、荷重伝達する構成が提案されている。

この提案により、図６に示すトラス構造１５が省略でき、コンスタントハンガー１３が吸収する熱伸び量を低減することができる。

特許第４４１０４３３号公報

ところが、前記特許第４４１０４３３号公報で提案されている「ボイラの支持構造体」においても問題が無いわけではない。即ち、後部伝熱壁３に荷重を伝達する際、後部伝熱壁３の中心から水平方向に離れた位置に荷重を伝達すると、モーメントが作用し、強度上においても問題が発生する。

本発明の目的は、このような従来技術の欠点を解消し、バーナを含むウインドボックスの荷重を安定に支持することのでき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、本発明は、
多数のバーナを支持したウインドボックスを外周に付設した火炉と、
その火炉の出口に接続されて火炉と並設された後部伝熱壁と、
その後部伝熱壁の下部に接続された煙道ケーシングを備えたボイラ装置を対象とするものである。

そして本発明の第１の手段は、
前記ウインドボックスの上方に水平方向に延びた吊り替え梁が配置され、
その吊り替え梁の長手方向中間部分と前記ウインドボックスの上部が後述する吊りボルトなどのケーシング吊り部材で接続され、
前記吊り替え梁の火炉側端部が火炉に接続され、
前記吊り替え梁の火炉と反対側の端部が前記後部伝熱壁の下部管寄せに接続されて、
前記バーナを含むウインドボックスの荷重が、前記吊り替え梁を介して前記火炉と前記後部伝熱壁に分散して伝達される構成になっている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、
前記後部伝熱壁の下部管寄せの真下に後述する第１の接続金具ならびに吊りボルトなどからなる管寄せ側吊り部材が垂設され、前記吊り替え梁の火炉と反対側の端部が前記管寄せ側吊り部材に接続されている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１の手段において、
前記後部伝熱壁の下部管寄せの中心よりも前記火炉側に前記管寄せ側吊り部材の上端部を取り付け、
前記後部伝熱壁の下部管寄せの中心よりも前記管寄せ側吊り部材とは反対側に前記煙道ケーシングの上端部を取り付けたことを特徴とするものである。

本発明は前述のような構成になっており、バーナを含むウインドボックスの荷重を安定に支持することのできるボイラ装置を提供することができる。

本発明の第１の実施形態に係るウインドボックスの支持構造を示す説明図である。 図１Ｘ部の拡大図である。 本発明の第２の実施形態に係るウインドボックスの支持構造を示す説明図である。 図３Ｙ部の拡大図である。 火力発電所用ボイラ装置の概略構成図である。 従来のボイラ装置におけるウインドボックスの支持構造を示す説明図である。

次に本発明の実施形態を図とともに説明する。
（第１の実施形態）
図１は本発明の第１の実施形態に係るウインドボックスの支持構造を示す説明図、図２は図１Ｘ部の拡大図である。

ボイラ装置全体の概略構成は図５に示したものと同様であるので、それらの説明は省略する。ウインドボックス５は従来と同様に、ウインドボックスケーシング６と、バックステー７と、支持ポスト８とで主に構成されている。バーナ９の荷重を含めてウインドボックス５の荷重は、支持ポスト８と吊りボルト１０により上部に伝達される。

吊りボルト１０の上端部は、水平状態に設置された吊り替え梁１１の中間部分に接続されている。この吊り替え梁１１の火炉側端部（図１において左側端部）は、コンスタントハンガー１３を介して吊り金具１２に接続されている。従って吊り替え梁１１の一端の荷重は、コンスタントハンガー１３ならびに吊り金具１２を介して上部壁１（図５参照）に伝達される構造になっている。

火炉１９と異なる水平位置に設けられた（並設された）後部伝熱壁３（図５参照）の下部管寄せ１６の真下には、図２に示すように吊りボルト１８を下部に垂設した第１の接続金具１７が取り付けられている。前記吊り替え梁１１の火炉と反対側の端部（図１、図２において右側端部）は、第２の接続金具２０を介して前記吊りボルト１８に接続されている。

従って吊り替え梁１１の火炉と反対側の端部（図１、図２において右側端部）の荷重は、第２の接続金具２０、吊りボルト１８ならびに第１の接続金具１７を介して下部管寄せ１６（後部伝熱壁３）の中心部に伝達される構造になっている。

このように本実施形態では、後部伝熱壁３の中心部において鉛直下向きに荷重が作用するから、従来提案されたボイラの支持構造体のように、モーメントを発生させることなく、後部伝熱壁３に荷重を伝達することができる。

なお、後部伝熱壁３の下部に設けられた煙道ケーシング４（図５参照）は、図２に示すように、第１の接続金具１７、吊りボルト１８ならびに第２の接続金具２０を取り付ける限られた範囲のみを、吊り替え梁１１とは反対側に凹ませることで、燃焼排ガスの通路を形成する煙道ケーシング４に穴を開けることなく、第１の接続金具１７等を取り付けることができる。

（第２の実施形態）
図３は本発明の第２の実施形態に係るウインドボックスの支持構造を示す説明図、図４は図３Ｙ部の拡大図である。

本実施形態において前記第１の実施形態と相違する点は、第１の実施形態では図2に示すように下方に真直ぐに延びた第１の接続金具１７を用いたが、本実施形態では図4に示すように、途中の中間部が吊り替え梁１１側に向けて屈曲した側面形状が略「く」の字状の第１の接続金具１７を用いる。

そしてこの第１の接続金具１７の上端部を下部管寄せ１６の真下でなく、下部管寄せ１６の火炉１９側に寄った位置に取り付けるとともに、下部管寄せ１６の中心から前記第１の接続金具１７とは反対側に水平方向にずらした位置に煙道ケーシング４を取り付けた点である。

吊りボルト１８を介して伝達される荷重と、煙道ケーシング４の荷重の割合に従って、吊りボルト１８から発生する曲げモーメントと煙道ケーシング４から発生する曲げモーメントが打ち消し合うように、下部管寄せ１６の中心から何mmずらすか決定することにより、トータル的には曲げモーメントを発生することなく、後部伝熱壁３に荷重を伝達することができる。
また、この支持構造では、図２に示すように煙道ケーシング４を部分的に凹ませる必要はなく、ケーシング構造を簡素化することができる。

請求項１に記載の第１の発明は、煙道ケーシングの上方に水平方向に延びた吊り替え梁が配置され、その吊り替え梁の長手方向中間部と前記煙道ケーシングの上部がケーシング吊り部材で接続され、前記吊り替え梁の火炉側端部が火炉に接続され、前記吊り替え梁の火炉と反対側の端部が前記後部伝熱壁の下部管寄せに接続されて、前記バーナを含むウインドボックスの荷重が、前記吊り替え梁を介して前記火炉と前記後部伝熱壁に分散して伝達される構成になっていることを特徴とするものである。

後部伝熱壁は高い機械的強度を有しているため、バーナを含むウインドボックスの荷重の一部をその後部伝熱壁に負担させても、充分に耐えることができ、荷重負担のために特別に補強するような必要がない。

また、後部伝熱壁の下部管寄せは高い機械的強度、断面性能を有しているため、荷重伝達部において補強や荷重の分散といった特別な配慮をする必要がないなどの特長もある。

請求項２に記載の第２の発明は、後部伝熱壁の下部管寄せの真下に管寄せ側吊り部材が垂設され、吊り替え梁の火炉と反対側の端部が管寄せ側吊り部材に接続されていることを特徴とするものである。

このように後部伝熱壁の下部管寄せの真下（中心）でウインドボックスなどの荷重を受けるため、荷重を受けることによる曲げモーメントの発生がなく、そのために後部伝熱壁の下部管寄せが変形を生じたりするようなことがない。

請求項３に記載の第３の発明は、後部伝熱壁の下部管寄せの中心よりも火炉側に管寄せ側吊り部材の上端部を取り付け、後部伝熱壁の下部管寄せの中心よりも前記管寄せ側吊り部材とは反対側に煙道ケーシングの上端部を取り付けたことを特徴とするものである。

このように後部伝熱壁の下部管寄せに対して、ウインドボックスなどの荷重と煙道ケーシングの荷重をバランスよく持たせることができ、曲げモーメントの発生がなく、そのために後部伝熱壁の下部管寄せが変形を生じたりするようなことがない。また、煙道ケーシングの構造が簡略化される。

１・・・上部壁、
２・・・下部壁、
３・・・後部伝熱壁、
４・・・煙道ケーシング、
５・・・ウインドボックス、
６・・・ウインドボックスケーシング、
７・・・バックステー、
８・・・支持ポスト、
９・・・バーナ、
１０・・・吊りボルト、
１１・・・吊り替え梁、
１２・・・吊り金具、
１６・・・下部管寄せ、
１７・・・第１の接続金具、
１８・・・吊りボルト、
１９・・・火炉、
２０・・・第２の接続金具。

Claims (3)

1. 多数のバーナを支持したウインドボックスを外周に付設した火炉と、
   その火炉の出口に接続されて火炉と並設された後部伝熱壁と、
   その後部伝熱壁の下部に接続された煙道ケーシングを備えたボイラ装置において、
   前記ウインドボックスの上方に水平方向に延びた吊り替え梁が配置され、
   その吊り替え梁の長手方向中間部分と前記ウインドボックスの上部がケーシング吊り部材で接続され、
   前記吊り替え梁の火炉側端部が火炉に接続され、
   前記吊り替え梁の火炉と反対側の端部が前記後部伝熱壁の下部管寄せに接続されて、
   前記バーナを含むウインドボックスの荷重が、前記吊り替え梁を介して前記火炉と前記後部伝熱壁に分散して伝達される構成になっていることを特徴とするボイラ装置。
2. 請求項１に記載のボイラ装置において、
   前記後部伝熱壁の下部管寄せの真下に管寄せ側吊り部材が垂設され、前記吊り替え梁の火炉と反対側の端部が前記管寄せ側吊り部材に接続されていることを特徴とするボイラ装置。
3. 請求項１に記載のボイラ装置において、
   前記後部伝熱壁の下部管寄せの中心よりも前記火炉側に前記管寄せ側吊り部材の上端部を取り付け、
   前記後部伝熱壁の下部管寄せの中心よりも前記管寄せ側吊り部材とは反対側に前記煙道ケーシングの上端部を取り付けたことを特徴とするボイラ装置。

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