JP2012127604A - ボイラ側壁の製造方法及びボイラ側壁用フィン - Google Patents

Abstract

【課題】所定の間隔で並列に複数の側壁管を配置し、前記間隔を塞ぐようにフィンを取り付けることによってパネルを形成し、前記パネルを構成する前記複数の側壁管を溶接によって管寄に接続することによって製造されるボイラ側壁の製造方法において、前記シールフィンに管寄側の先端から切り込んだスリットを有し、ボイラ側壁の製造に係る作業時間を短縮することができるボイラ側壁の製造方法を提供する。
【解決手段】所定の間隔で並列に複数の側壁管を配置し、前記間隔を塞ぐようにフィンを取り付けることによってパネルを形成し、前記パネルを構成する前記複数の側壁管を溶接によって管寄に接続することによって製造されるボイラ側壁の製造方法において、前記フィンは、フィン本体と、スリットが設けられたフィン部材とから成り、前記間隔にフィン本体を取り付けることによってパネルを形成し、該パネルを前記管寄に接続した後、前記フィンの前記管寄側先端部に、前記スリットが管寄側に位置するように前記フィン部材を取り付ける。
【選択図】 図２

Description

本発明は、ボイラ側壁の製造方法及びボイラ側壁に用いられるフィンに関するものである。

主要な発電方法の１つとして火力発電が挙げられる。火力発電は安全で負荷変動への対応能力の高い発電方法として利用価値が高く、発電分野において今後も引き続き重要な役割を果たしていくものと予想される。

一般的に火力発電に用いられるボイラ火炉においては、ボイラ火炉の内壁である側壁は水壁パネル構造となっている。側壁が水壁パネル構造となったボイラ火炉では、流体（水）が側壁入口に設けられた管寄に供給され、該管寄から、該管寄に取り付けられた複数の側壁管を有する水壁パネルの各側壁管に略均等に供給される。そして、それぞれの前記側壁管で熱吸収を行いながら側壁管内を上昇し、後流機器である過熱器へ導かれる。

このような、管寄に複数の側壁管が取り付けられたボイラ側壁の構造については、既に実用化されており、例えば特許文献１に開示されている。特許文献１に開示された技術は、ボイラのベントハウス内に位置する天井管管寄より展出する添乗管がメンブレンパネルを貫通する個所において、夫々の天井管の左右に位置する水壁管のメンブレンバーに、ベントハウスケーシング下部と前記メンブレンパネルとをフィラープレートを介して接続し、該接続個所上方でかつこれに近接しほぼメンブレンバーの幅の小孔を設け、該小孔の下縁には肉盛溶接をし、該小孔の上縁から該メンブレンバーの上端まで小幅の溝切り加工による溝を設けたものである。

図６は、特許文献１に開示されたような、従来のボイラ側壁の製造方法に関する説明図である。
図６において、１０１は管寄であり、１０２は複数の側壁管１２１の間をシールフィン１２２で接続したパネルである。

従来のボイラ側壁の製造方法においては、図６に示したように管寄１０１に規定の間隔ｌ_２毎に、側壁管１２１の先端を挿入するための挿入孔１１１を設ける。また、複数の側壁管１２１を規定の間隔ｌ_２’毎に配置するとともに、各側壁管１２１の間にシールフィン１２２を溶接によって接続し、パネル１０２を製作する。ここで、ｌ_２及びｌ_２’は、ｌ_２＝ｌ_２’となるように設定する。

そして、パネル１０２を構成する各側壁管１２１の先端を、対応する位置に設けた管寄１０１の挿入孔１１１に挿入し、各側壁管１２１と挿入孔１１１を溶接する。
その後、各シールフィン１２２に、管寄１０１側の先端から切り込んだスリット１２３をガス切断によって設け、該スリット１２３の先端にドリル加工によってストップホール１２４を設ける。スリット１２３は、管寄１０１の長手方向（図６におけるＢ’方向）への熱伸びによってシールフィン１２２に歪みが生じることを防止するために設けるものであり、ストップホール１２４は該熱伸びによる歪み等が生じた場合でも、該歪みによってシールフィン１２２に生じる亀裂が伸展することを防止するために設けるものである。

特開昭６３−２９４４０４号公報

しかしながら、図６に示した従来のボイラ側壁の製造方法においては、各側壁管１２１間にシールフィン１２２を溶接によって接続してパネル１０２を製作し、その後パネル１０２を構成する各側壁管１２１を管寄１０１の挿入孔１１１に挿入して溶接してから、シールフィン１２２にスリット１２３及びストップホール１２４を設けている。即ち、管寄１０１にパネル１０２を接続してからスリット１２３及びストップホール１２４を設けているため、スリット１２３を設ける時点ではシールフィン１２２の移動の自由がきかない。そのため、スリット１２３及びストップホール１２４を設けるための作業に係る作業員の体勢等が限定され、スリット１２３及びストップホール１２４を設けるための作業時間が長くなるという課題がある。

従って、本発明は、所定の間隔で並列に複数の側壁管を配置し、前記間隔を塞ぐようにフィンを取り付けることによってパネルを形成し、前記パネルを構成する前記複数の側壁管を溶接によって管寄に接続することによって製造されるボイラ側壁の製造方法において、前記シールフィンに管寄側の先端から切り込んだスリットを有し、ボイラ側壁の製造に係る作業時間を短縮することができるボイラ側壁の製造方法を提供することを目的とする。併せて、該ボイラ側壁の製造に用いるシールフィンを提供することを目的とする。

上記の課題を解決するために、本発明においては、所定の間隔で並列に複数の側壁管を配置し、前記間隔を塞ぐように前記側壁管にフィンを取り付けることによってパネルを形成し、前記パネルを構成する前記複数の側壁管を溶接によって管寄に接続することによって製造されるボイラ側壁の製造方法において、前記フィンは、フィン本体と、スリットが設けられたフィン部材とから成り、前記間隔を塞ぐように前記側壁管にフィン本体を取り付けることによってパネルを形成し、該パネルを前記管寄に接続した後、前記フィン本体の前記管寄側先端部に、前記スリットが管寄側に位置するように前記フィン部材を取り付けることを特徴とする。

これにより、スリットを予め設けたフィン部材を後からフィン本体に取り付けることで、スリットを設ける時点ではフィン部材は移動が自由でありスリットを設けるための作業に係る作業員の体勢等が限定されることはなく、スリット製造に係る時間を短縮することができる。
また、管寄の挿入孔に各側壁管を挿入する時点では、各側壁管の管寄側先端部を強固に拘束するフィン部材が取付けられていない。そのため、各側壁管の管寄側先端部に与えられた自由度が大きく、挿入の際の位置合わせが容易、つまり挿入に係る時間を短縮することができる。
さらに、フィン部材は予め工場等で同一規格品として大量に生産しておくことも可能であり、この場合、スリット製造に係る時間及びコストをさらに削減することができる。

また、前記スリットのフィン本体側の末端部に、前記スリット幅より大径である孔部が設けられているフィン部材を、前記フィン本体に取り付けるとよい。
前記スリットは、前記管寄の長手方向への熱伸びによって前記シールフィンに歪みが生じることを防止するために設けるものであるが、前記ストップホールを設けることによって前記熱伸びによる歪み等が生じた場合であっても、該歪みによってシールフィンに生じる亀裂が伸展することを防止することができる。

また、前記管寄上部で、前記パネルを安定して立てた状態で上方から吊下げて、前記パネルを前記管寄に接続した後、前記パネルと前記管寄の接合物を安定して立てた状態で上方から吊下げて、前記フィン部材を前記フィンの前記管寄側先端部に取り付けるとよい。

これにより、ボイラ側壁の製作中常に前記パネルを安定して立たせることができるため、前記各接合に係る溶接作業を手溶接で行う必要がなくロボット溶接が可能となる。従って、手溶接による火傷等の可能性を排除することができるとともに、溶接作業の短縮も可能となる。

また、ボイラ側壁の一部を成し、所定の間隔で並列に配置された複数の側壁管の前記間隔を塞ぐように前記側壁管に取り付けられることによりパネルを形成するボイラ側壁用フィンであって、前記パネルは、前記複数の側壁管を溶接によって管寄に接続することによってボイラ側壁を形成するものであって、前記フィンは、フィン本体とフィン部材とから構成され、前記フィン本体は前記間隔を塞ぐように前記側壁管の間に取り付けられるものであって、前記フィン部材は、スリットが設けられており、該スリットが管寄側に位置するように前記フィン本体の前記管寄側先端部に取り付けられていることを特徴とする。

また、前記フィン部材は、前記スリットの先端部に、前記スリット幅より大径且つ前記フィン部材幅より小径である孔部が設けられているとよい。

本発明によれば、所定の間隔で並列に複数の側壁管を配置し、前記間隔を塞ぐようにフィンを取り付けることによってパネルを形成し、前記パネルを構成する前記複数の側壁管を溶接によって管寄に接続することによって製造されるボイラ側壁の製造方法において、前記シールフィンに管寄側の先端から切り込んだスリットを有し、ボイラ側壁の製造に係る作業時間を短縮することができるボイラ側壁の製造方法を提供することができる。併せて、該ボイラ側壁の製造に用いるシールフィンを提供することができる。

実施例に係るボイラ火炉の斜視図である。 ボイラ火炉の側壁の概略図である。 実施例におけるボイラ側壁の製造方法に関する説明図である。 フィン部材の概略図である。 管寄とパネルの溶接作業に係る説明図である。 従来のボイラ側壁の製造方法に関する説明図である。

以下、図面を参照して本発明の好適な実施例を例示的に詳しく説明する。但しこの実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例に過ぎない。

図１は、実施例に係るボイラ火炉の斜視図である。ボイラ火炉５０は、図１に示すように外壁近傍に多くの配管５１が取り付けられており、また内部に燃料を燃焼するための燃焼室５２を有し、該燃焼室５２の内壁である側壁は後述するように管寄及び側壁管とシールフィンによって構成されるパネルによって形成されている。

図１に示すボイラ火炉において、流体（水）は、管寄１に供給され、管寄１に接続され前記パネルを構成する複数の側壁管に略均等に供給され、それぞれの側壁管で熱吸収を行いながら上昇し、後流機器である過熱器へ導かれる。

図２は、ボイラ火炉の側壁の概略図である。
図２において、１は管寄であり、燃焼室５２の下部に水平方向に配置されるものである。２はパネルであって、その構成については後述する。

パネル２は、複数の側壁管２１と、該側壁管２１の間に位置し側壁管２１と溶接されるシールフィン２２より構成される。シールフィン２２の管寄１側の端部には、スリット２３及びストップホール２４が設けられたフィン部材２５が取り付けられる。なお、シールフィン２２とフィン部材２５との接合位置をフィンカット２６と称する。

また、２７はエッジバーであって、最端の側壁管２１の側面に取り付けられ、パネル２（側壁管２１）と付帯部品２８等とを溶接によって接続するために用いられるものである。
また、３０は水圧用塞ぎ板であって、各側壁管２１の上部を塞ぐ板である。水圧用塞ぎ板３０は側壁管２１及び管寄１の内部の水圧による耐圧試験を行うために、ボイラ火炉の側壁製作時に取り付けるものであって、前記耐圧試験終了後に取り外す。

なお、図２に示したように、本実施例においては管寄１及びパネル２は３分割されているが、本発明はこれに限られるものではない。

次に、図２に示したボイラ火炉の内壁の製造方法について図３を用いて説明する。
図３は、実施例におけるボイラ側壁の製造方法に関する説明図であり、図２におけるＡ部近傍の図に相当する。

図３において、１は管寄であり、２は複数の側壁管２１の間をシールフィン本体２２で接続したパネルである。２５は、シールフィン本体２２の管寄１側の先端に取り付けられるフィン部材であって、詳細は後述する。

本実施例におけるボイラ側壁の製造方法においては、図３に示したように管寄１に規定の間隔ｌ_１毎に、側壁管２１を挿入するための挿入孔１１を設ける。また、複数の側壁管２１を規定の間隔ｌ_１’毎に配置するとともに、各側壁管２１の間にシールフィン本体２２を溶接によって接続する。ここで、ｌ_１及びｌ_１’は、ｌ_１＝ｌ_１’となるように設定する。

そして、各側壁管２１を、対応する位置に設けた管寄１の挿入孔１１に挿入し、各側壁管２１と挿入孔１１を溶接により接合する。
その後、各シールフィン２２の管寄１側の先端側に、フィン部材２５を取り付ける。

図４は、フィン部材２５の概略図である。
図４に示すように、フィン部材２５はその長手方向先端からガス切断やレーザ切断等によって切り込んだスリット２３が設けられているとともに、該スリット２３の先端にドリル加工によって設けられたストップホール２４が設けられている。
フィン部材２５の短手方向の長さｌ_３’は、シールフィン２２の短手方向の長さｌ_３と同じになるように設定する。

フィン部材２５のシールフィン２２への取り付けは、スリット２３の切り込み部が管寄１側となるようにフィン部材２５の端部をシールフィン２２の端部と合わせ、フィン部材２５とシールフィン２２を溶接により接続するとともに、フィン部材２５とその両側の側壁管２１を溶接によって接続する。これにより、ボイラ火炉の側壁が完成する。

なお、スリット２３は、管寄１の長手方向への熱伸びによってシールフィン２２及びフィン部材２５に歪みが生じることを防止するために設けるものであり、ストップホール２４は該熱伸びによる歪み等が生じた場合でも、該歪みによってフィン部材２５に生じる亀裂が伸展することを防止するために設けるものである。

ボイラ火炉の側壁内、即ち管寄１及び側壁管２１内を流れる流体（水）の最高使用温度及び最高使用圧力が２５５℃、２．４５ＭＰａである一般的なボイラ火炉である場合、前記流体（水）の流量によっても異なるが、一例として管寄１に設けた挿入孔間の距離ｌ_１＝側壁管２１間の距離ｌ_１’＝１０２ｍｍ、側壁管２１の幅ｌ_４＝７６ｍｍとすることができる。このとき、シールフィン２２の幅ｌ_３＝２６ｍｍとなる。

この場合、スリット２３及びフィン２４の前述の機能を確保するためには、スリット２３の幅ｌ_１’’を３〜６ｍｍ程度とすることができ、ストップホール２４の幅ｌ_１’’’を６ｍｍ程度とすることができる。
ストップホール２４の幅ｌ_１’’’を６ｍｍ程度にすることについてはドリル加工に設けるドリル径によって調整可能であり、スリット２３の幅ｌ_１’’を３〜６ｍｍ程度とすることについてはガス切断やレーザ切断による切断代の寸法程度である。即ち、一般的に用いられるボイラ火炉について本発明を適用する場合には、スリット２３やストップホール２４の幅を調整するために特別な道具や技術は必要としない。

図５は、管寄１とパネル２の溶接作業に係る説明図である。
管寄１とパネル２（側壁管２１）との溶接に際して、パネル２を管寄１の上方に移動させて管寄１の挿入孔１１内に側壁管２１を挿入して溶接するまでは、図５に示した吊り金具４１、４２にワイヤーをかけてパネル２を立てた状態で安定させる。吊り金具４１、４２は、２つの吊り金具を用いてパネル２を吊下げた際に、パネル２を立てた状態で安定させることができる位置に設ける。即ち、吊り金具４１、４２をパネルの幅方向中心に対して対称な２箇所に設ける。

そして、パネル２と管寄１の接合後は、図５に示した吊り金具４１、４４にワイヤーをかけてパネル２と管寄１との接合物を立てた状態で安定させる。その後、フィン部材２５を取り付ける。
このワイヤーの付け替えは、パネル２と、パネル２と管寄１の接合物とは重心位置が異なるため、常に安定してパネル２及びパネル２と管寄１の接合物を立てた状態を保つためである。

これにより、ボイラ火炉壁の製作中常にパネル２を安定して立たせることができるため、各溶接作業を手溶接で行う必要がなくロボット溶接が可能となる。従って、手溶接による火傷等の可能性を排除することができるとともに、溶接作業の短縮も可能である。手溶接とロボット溶接を比較した場合、側壁管１本あたり手溶接では約１２時間要するのに対し、ロボット溶接では約６時間で済み、大幅な工程短縮が可能である。

所定の間隔で並列に複数の側壁管を配置し、前記間隔を塞ぐようにフィンを取り付けることによってパネルを形成し、前記パネルを構成する前記複数の側壁管を溶接によって管寄に接続することによって製造されるボイラ側壁の製造方法において、前記シールフィンに管寄側の先端から切り込んだスリットを有し、ボイラ側壁の製造に係る作業時間を短縮することができるボイラ側壁の製造方法を提供することができる。併せて、該ボイラ側壁の製造に用いるシールフィンを提供することができる。

１ 管寄
２ パネル
２１ 側壁管
２２ シールフィン本体
２３ スリット
２４ ストップホール
２５ フィン部材

Claims (5)

1. 所定の間隔で並列に複数の側壁管を配置し、前記間隔を塞ぐように前記側壁管にフィンを取り付けることによってパネルを形成し、前記パネルを構成する前記複数の側壁管を溶接によって管寄に接続することによって製造されるボイラ側壁の製造方法において、
   前記フィンは、フィン本体と、スリットが設けられたフィン部材とから成り、
   前記間隔を塞ぐように前記側壁管にフィン本体を取り付けることによってパネルを形成し、該パネルを前記管寄に接続した後、
   前記フィン本体の前記管寄側先端部に、前記スリットが管寄側に位置するように前記フィン部材を取り付けることを特徴とするボイラ側壁の製造方法。
2. 前記スリットのフィン本体側の末端部に、前記スリット幅より大径である孔部が設けられているフィン部材を、前記フィン本体に取り付けることを特徴とする請求項１記載のボイラ側壁の製造方法。
3. 前記管寄上部で、前記パネルを安定して立てた状態で上方から吊下げて、前記パネルを前記管寄に接続した後、
   前記パネルと前記管寄の接合物を安定して立てた状態で上方から吊下げて、前記フィン部材を前記フィンの前記管寄側先端部に取り付けることを特徴とする請求項１又は２記載のボイラ側壁の製造方法。
4. ボイラ側壁の一部を成し、所定の間隔で並列に配置された複数の側壁管の前記間隔を塞ぐように前記側壁管に取り付けられることによりパネルを形成するボイラ側壁用フィンであって、
   前記パネルは、前記複数の側壁管を溶接によって管寄に接続することによってボイラ側壁を形成するものであって、
   前記フィンは、フィン本体とフィン部材とから構成され、
   前記フィン本体は前記間隔を塞ぐように前記側壁管の間に取り付けられるものであって、
   前記フィン部材は、スリットが設けられており、該スリットが管寄側に位置するように前記フィン本体の前記管寄側先端部に取り付けられていることを特徴とするボイラ側壁用フィン。
5. 前記フィン部材は、前記スリットの先端部に、前記スリット幅より大径且つ前記フィン部材幅より小径である孔部が設けられていることを特徴とする請求項４記載のボイラ側壁用フィン。

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