JP2015175498A - 配管支持具 - Google Patents

Abstract

【課題】スリーブによって配管を支持する場合において、配管とスリーブとの間にダストが進入することを抑制する。【解決手段】配管支持具は、スリーブ４２と、連結部材４１と、プロテクター４３と、を有する。スリーブ４２は、配管直線部３１ａの外側に装着され、連結部材４１によって相互に連結されている。プロテクターは、スリーブ４２と配管直線部３１ａとの間に、両者と隙間を有して介在する円筒状の部材である。プロテクター４３は、配管直線部３１ａの周方向において全周にわたって溶接により配管直線部３１ａと固定されるが、スリーブ４２とは固定されない。スリーブ４２およびプロテクター４３には、それらを貫通する貫通孔４４が形成されている。【選択図】図３Ａ

Description

本発明は、互いに平行かつ間隔をあけて配設された複数の配管直線部を互いに連結して支持する配管支持具に関する。

廃棄物を燃料とし得るボイラとして、循環流動層ボイラが知られている。循環流動層ボイラは、火炉、サイクロンおよび熱交換器を有している。

熱交換器の内部には、熱交換される流体が流れる配管が引き回されている。配管は、流体の流れ方向が反転を繰り返すように屈曲され、屈曲した両端部の間は配管直線部とされている。配管直線部は、配管が互いに平行にかつ間隔をあけて配設された部分である。循環流動層ボイラに用いられる熱交換器においては、配管内部で発生するバブリングなどにより配管自体が振動する。配管の振動を抑制するため、配管直線部同士が連結部材で連結されて、配管が支持されている。

図４Ａおよび図４Ｂに、従来の配管支持構造を示す。図に示す配管支持構造では、各配管直線部３３１ａにスリーブ４４２が装着されている。スリーブ４４２は、２つの半スリーブを円筒状となるように向かい合わせ、当接部において外側から当て板４４４を溶接によって接合することによって構成されている。各スリーブ４４２は、連結部材４４１によって互いに連結され、これによって、配管直線部３３１ａは互いの間隔を維持した状態で支持される。

配管直線部３３１ａは、熱による伸びが生じる。そのため、配管直線部３３１ａとスリーブ４４２とは完全には固定されておらず、スリーブ４４２が装着された部分において配管直線部３３１ａの伸びを許容するように、両者間に隙間が存在している。

このように、配管直線部３３１ａの寸法変化を許容した状態で装着されたスリーブ４４２を用いることによって、配管の振動の問題および熱による伸びの問題を解決している。

同様に、配管の振動の問題および熱による伸びの問題を解決する他の構造として、特許文献１に記載された構造が提案されている。

特開２０１４−１３１０６号公報

しかしながら、図４Ａおよび４Ｂに示した構造では、配管直線部３３１ａとスリーブ４４２との間に隙間が存在しているため、その隙間にダスト（微少な異物）が進入する可能性があった。隙間にダストが進入すると、配管直線部３３１ａの伸縮の繰り返しに伴い、スリーブ４４２によって支持されている部分に摩耗が生じる。摩耗が進行していくと、最悪の場合には配管に穴が開き、中を流れる流体がこの穴から噴出してしまう懸念があった。

この問題は、循環流動層ボイラの熱交換器内には循環灰や砂が存在していることから、上記の配管の支持構造を循環流動層ボイラの熱交換器に適用した場合に特に顕著である。しかし、ダストの進入による問題は、循環流動層ボイラの熱交換器に限られる問題ではなく、高温にさらされ、かつダストが存在する雰囲気内での配管の支持構造に共通の問題である。

本発明は、スリーブによって配管を支持する場合において、配管とスリーブとの間にダストが進入することを抑制することを目的とする。

本発明の配管支持具は、互いに平行かつ間隔をあけて配設された複数の配管直線部を互いに連結して支持する配管支持具において、
前記複数の配管直線部のそれぞれの外側に装着される複数のスリーブと、
前記複数のスリーブを連結する連結部材と、
複数の前記スリーブおよび配管直線部のそれぞれの間に、前記スリーブおよび前記配管直線部と隙間を有して介在する円筒状の複数のプロテクターであって、前記配管直線部の周方向において少なくとも部分的に前記配管直線部と固定されるが、前記スリーブとは固定されないプロテクターと、
前記配管直線部と前記プロテクターとの隙間で形成される空間と前記スリーブの外表面側の空間との間での気体の流れを許容する気体流通構造と、
を有することを特徴とする。

本発明によれば、連結部材によって複数の配管直線部が互いに連結されることにより、配管直線部の振動が抑制される。また、配管直線部とスリーブとの間にプロテクターが介在しており、しかも配管直線部とプロテクターとが固定されているので、ダストによる配管直線部の摩耗を抑制することができる。さらに、気体流通構造を設けたことにより、配管直線部とプロテクターとの間で熱膨張した気体を、気体流通構造を通じてスリーブの外表面側へ排出でき、それによって、配管直線部とプロテクターの温度を均一にすることができる。

本発明を適用しうる循環流動層ボイラの一例の概略構成図である。 図１に示す熱交換器内の配管を示す図である。 図２に示す配管支持構造の要部拡大図である。 図３Ａの３Ｂ−３Ｂ線断面図である。 従来の配管支持構造の腰部拡大図である。 図４Ａの４Ｂ−４Ｂ線断面図である。

図１を参照すると、本発明を適用しうる循環流動層ボイラの一例の概略構成図が示される。図１に示す循環流動層ボイラは、火炉１０と、サイクロン２０と、熱回収器２５と、熱交換器３０とを有する。

火炉１０は、砂や石灰石等からなる流動材を空気および燃料と混合して燃焼するように構成されている。火炉１０の上部にはサイクロン２０が接続され、火炉１０内での燃焼により発生した燃焼ガスとともに火炉１０から排出された流動材は、サイクロン２０によって燃焼ガスから分離される。

熱交換器３０はサイクロン２０の下部に配置されており、サイクロン２０によって燃焼ガスから分離された流動材は、この熱交換器３０で熱交換されて火炉１０に戻される。サイクロン２０で燃焼ガスから分離された流動材は灰などの粗粒であるダストを含んでいる。したがって、熱交換器３０へは、このダストを含んだ流動材が導入される。サイクロン２０の出口には熱回収器２５が接続されており、サイクロン２０から排出された燃焼ガスは、ここで熱回収されて排ガスとして大気中へ放出される。

次に、熱交換器３０について図２を参照して説明する。

熱交換器の内部には、図２に示すように、熱交換用の流体が流通する配管３１が引き回されている。配管３１の数は任意であってよく、図示した例では２本の配管３１が配置されている。配管３１は、水平方向に延びており、流体が流れ方向の反転を交互に繰り返しながら流れるように両端が屈曲している。配管３１の屈曲した両端部の間の部分は、配管直線部３１ａとなっており、これら配管直線部３１ａは、互いに平行かつ間隔をあけて配設されている。

熱交換器内部での配管３１の支持は適宜のブラケット等によって行われるが、振動および熱による伸びがより生じやすい配管直線部３１ａにおいては、上下に配置された全ての配管３１が、配管支持具４０を用いた配管支持構造によって支持されている。

配管支持具４０は、図３Ａおよび図３Ｂに示すように、連結部材４１、複数のスリーブ４２および複数のプロテクター４３を有している。

各配管直線部３１ａの外側にはそれぞれプロテクター４３を介在させてスリーブ４２が装着されている。プロテクター４３およびスリーブ４２は円筒状に構成された部材であり、配管直線部３１ａ、プロテクター４３およびスリーブ４２は、配管直線部３１ａとプロテクター４３との間およびプロテクター４３とスリーブ４２との間に隙間を有して、同心状に配置されている。各スリーブ４２は、連結部材４１によって互いに連結され、これによって、配管直線部３１ａは互いの間隔を維持した状態で支持される。

プロテクター４３の両端には、プロテクター４３がその全周にわたって配管直線部３１ａと溶接されることによって、溶接部４６が形成されている。これによって、プロテクター４３は配管直線部３１ａの外周面上に固定されている。プロテクター４３は、スリーブ４２と同じ材料で構成されていてもよいし、異なる材料で構成されていてもよい。

スリーブ４２は、２つの半スリーブを円筒状となるように向かい合わせ、これらの当接部において、その全域にわたって両者を溶接することによって溶接部４５が形成されている。スリーブ４２は、プロテクター４３の外周面上に配置されているだけであり、プロテクター４３に固定されてはいない。スリーブ４２の構造は、上記の構成に限られるものではなく、プロテクター４３の外周面を保持できる構造であれば任意の構造を採用することができる。

プロテクター４３およびスリーブ４２には、配管直線部３１ａとプロテクター４３との隙間で形成される空間とスリーブ４２の概評面側の空間との間での気体の流れを許容する気体流体構造として、それらを貫通する貫通孔４４が形成されている。貫通孔４４は同軸上に位置しており、したがって、貫通孔４４を通して配管直線部３１ａの表面を視認することができる。貫通孔４４の数は一つであってもよいし複数であってもよい。図示した例では、スリーブ４２およびプロテクター４３の軸方向に沿う方向に並んだ３個で１列の貫通孔４４を、配管直線部３１ａの中心に対して点対称となる位置に２箇所、合計で６個配置している。

上記の配管支持具４０を用いた配管支持構造によれば、連結部材４１によって複数の配管直線部３１ａが互いに連結されることにより、配管直線部３１ａの振動が抑制される。また、配管直線部３１ａとスリーブ４２との間にプロテクター４３が介在しており、しかも配管直線部３１ａとプロテクター４３とは溶接によって固定されているので、スリーブ４２とプロテクター４３との隙間にダストが進入したとしても、配管直線部３１ａが摩耗することはない。さらに、貫通孔４４を設けたことにより、配管直線部３１ａのプロテクター４３で覆われた部分において配管直線部３１ａとプロテクター４３との間で熱膨張した気体は、貫通孔４４を通じてスリーブ４２の外表面側へ排出される。そのため、配管直線部３１ａとプロテクター４３の温度が均一になり、結果的に、両者の熱伸び量の差により発生する溶接部４６の損傷を回避することができる。

上記のように、貫通孔４４は、熱膨張した気体をスリーブ４２の外表面側へ排出することによって配管直線部３１ａとプロテクター４３との温度差を解消する役割を果たす。よって、貫通孔４４のサイズは、雰囲気中に存在する循環灰などのダストが詰まりにくいサイズであることが望ましい。ダストにより、配管直線部３１ａとプロテクター４３との隙間は、貫通孔４４の周囲において気体が流通できる程度に閉塞されることにより、配管直線部３１ａとプロテクター４３との隙間へのダストの進入は抑制される。したがって、配管直線部３１ａとプロテクター４３との隙間は、ダストによって上記のように閉塞される程度の大きさとされることが好ましい。

ダストが詰まりにくい貫通孔４４のサイズとしては、例えば円形断面の貫通孔４４の場合、直径は、想定されるダストの粒径の３倍以上、好ましくは５倍以上、より好ましくは１０倍以上であり、かつ、プロテクター４３の厚みとの間でのアスペクト比（プロテクター４３の厚み／貫通孔４４の直径）が１〜３程度であることが好ましい。この設計基準に従えば、プロテクター４３の厚みが６ｍｍである場合、貫通孔４４の直径を２〜６ｍｍとすることができる。

以上、好ましい実施形態を例に挙げて本発明を説明したが、本発明は、上述した実施形態に限られるものではなく、本発明の技術的思想の範囲内で変更することができる。

例えば、上述した形態では貫通孔４４はプロテクター４３およびスリーブ４２の双方を貫通して互いに同軸上に位置して形成されている例を示した。しかし、プロテクター４３に形成される孔とスリーブ４２に形成される孔とは互いに同軸上に位置している必要はなく、また、プロテクター４３のみに貫通孔が形成されていてもよい。少なくともプロテクター４３に貫通孔が形成されていれば、配管直線部３１ａとプロテクター４３との間で熱膨張した気体を、プロテクター４３に形成された貫通孔から、プロテクター４３とスリーブ４２との隙間を通って、スリーブ４２の外表面側へ排出させることができる。ただし、熱膨張した気体をより良好に排出できるようにするためには、前述したように、貫通孔は、プロテクター４３およびスリーブ４２の双方に、互いに同軸上に位置して形成することが好ましい。

また、上述した形態では、プロテクター４３の両端が全周にわたって配管直線部３１ａに溶接されている例を示した。しかし、プロテクター４３と配管直線部３１ａとは、両者間の十分な固定強度を確保できれば、周方向において部分的に溶接されていてもよい。この場合は、溶接されていない箇所を通じて、熱膨張した気体をスリーブ４２の該表面側へ排出することができるので、上述した貫通孔を不要とすることができる。すなわち、配管直線部３１ａとプロテクター４３との隙間を気体流通構造の少なくとも一部として利用し、配管直線部３１ａとプロテクター４３との隙間のみ、または配管直線部３１ａとプロテクター４３との隙間と少なくともプロテクター４３に形成された貫通孔との組み合わせで気体流通構造を構成することができる。

また、上述した配管支持構造は、循環流動層ボイラの熱交換器に限らず、任意の配管の支持、特にダストが存在する雰囲気中に設置される配管の支持に適用可能である。

以上説明したように、本発明の一形態によれば、以下の（１）〜（４）に記載する配管支持具が提供される。

（１） 互いに平行かつ間隔をあけて配設された複数の配管直線部３１ａを互いに連結して支持する配管支持具４０において、
前記複数の配管直線部３１ａのそれぞれの外側に装着される複数のスリーブ４２と、
前記複数のスリーブ４２を連結する連結部材４１と、
複数の前記スリーブ４２および配管直線部３１ａのそれぞれの間に、前記スリーブ４２および前記配管直線部３１ａと隙間を有して介在する円筒状の複数のプロテクター４３であって、前記配管直線部３１ａの周方向において少なくとも部分的に前記配管直線部３１ａと固定されるが、前記スリーブ４２とは固定されないプロテクター４３と、
前記配管直線部３１ａと前記プロテクター４３との隙間で形成される空間と前記スリーブ４２の外表面側の空間との間での気体の流れを許容する気体流通構造と、
を有することを特徴とする配管支持具。

上記の配管支持具によれば、連結部材４１によって複数の配管直線部３１ａが互いに連結されることにより、配管直線部３１ａの振動を抑制することができる。また、配管直線部３１ａとスリーブ４２との間にプロテクター４３を介在させ、しかも配管直線部３１ａとプロテクター４３とが固定されることで、配管直線部３１ａの摩耗を抑制することができる。さらに、気体流通構造を設けたことにより、配管直線部３１ａとプロテクター４３との間で熱膨張した気体を、気体流通構造を通じてスリーブ４２の外表面側へ排出することができる。

（２） 上記（１）に記載の配管支持具において、
前記プロテクター４３は、その周方向において全周にわたって溶接されることによって前記配管直線部３１ａに固定されており、
前記気体流通構造は、前記プロテクター４３に形成された少なくとも１つの貫通孔４４であること
を特徴とする配管支持具。

上記の配管支持具によれば、配管直線部３１ａとプロテクター４３との間で熱膨張した気体を、貫通孔４４およびプロテクター４３とスリーブ４２との隙間を通じて排出することができる。

（３） 上記（２）に記載の配管支持具において、
前記気体流通構造は、前記プロテクター４３に形成された貫通孔４４と同軸上に位置して前記スリーブ４２に形成された貫通孔４４をさらに含むこと
を特徴とする配管支持具。

上記の配管支持具によれば、配管直線部３１ａとプロテクター４３との間で熱膨張した気体を、貫通孔４４を通じて排出することができる。

（４） 上記（１）に記載の配管支持具において、
前記プロテクター４３は、その周方向において部分的に溶接されることによって前記配管直線部３１ａに固定されており、
前記配管直線部３１ａと前記プロテクター３との隙間によって前記気体流通構造の少なくとも一部が構成されること
を特徴とする配管支持具。

上記の配管支持具によれば、配管直線部３１ａとプロテクター４３との間で熱膨張した気体を、配管直線部３１ａとプロテクター４３との隙間を通じて排出することができる。

１０ 火炉
２０ サイクロン
２５ 熱回収器
３０ 熱交換器
３１ 配管
３１ａ 配管直線部
４０ 配管支持具
４１ 連結部材
４２ スリーブ
４３ プロテクター
４４ 貫通孔
４５、４６ 溶接部

Claims (4)

1. 互いに平行かつ間隔をあけて配設された複数の配管直線部を互いに連結して支持する配管支持具において、
   前記複数の配管直線部のそれぞれの外側に装着される複数のスリーブと、
   前記複数のスリーブを連結する連結部材と、
   複数の前記スリーブおよび配管直線部のそれぞれの間に、前記スリーブおよび前記配管直線部と隙間を有して介在する円筒状の複数のプロテクターであって、前記配管直線部の周方向において少なくとも部分的に前記配管直線部と固定されるが、前記スリーブとは固定されないプロテクターと、
   前記配管直線部と前記プロテクターとの隙間で形成される空間と前記スリーブの外表面側の空間との間での気体の流れを許容する気体流通構造と、
   を有することを特徴とする配管支持具。
2. 請求項１に記載の配管支持具において、
   前記プロテクターは、その周方向において全周にわたって溶接されることによって前記配管直線部に固定されており、
   前記気体流通構造は、前記プロテクターに形成された少なくとも１つの貫通孔であること
   を特徴とする配管支持具。
3. 請求項２に記載の配管支持具において、
   前記気体流通構造は、前記プロテクターに形成された貫通孔と同軸上に位置して前記スリーブに形成された貫通孔をさらに含むこと
   を特徴とする配管支持具。
4. 請求項１に記載の配管支持具において、
   前記プロテクターは、その周方向において部分的に溶接されることによって前記配管直線部に固定されており、
   前記配管直線部と前記プロテクターとの隙間によって前記気体流通構造の少なくとも一部が構成されること
   を特徴とする配管支持具。

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