JP2019045011A - 水管壁モジュール、及びボイラの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ボイラの性能に影響を及ぼすことなく、足場用の支持材として機能する支持棒を強固に取り付ける。【解決手段】一方向に延在する複数のボイラ水管７と、隣り合うボイラ水管７同士を一方向にわたって接続するフィン８とを有する水管壁３を四角柱状に組んだ水管壁本体２と、一方の端部が一のフィン８に溶接され、他方の端部が他のフィン８に溶接されて、ボイラ水管７の一部を覆う側板１０を有し、互いに対向する水管壁３にそれぞれ対となるよう配置された支持台９と、両端が一対の支持台９に溶接された支持棒６と、を有する水管壁モジュールを提供する。【選択図】図３

Description

本発明は、水管壁モジュール、及びボイラの製造方法に関する。

例えば、ごみなどを焼却した際に生じる熱を利用して発電するボイラ付き焼却炉においては、焼却炉の炉壁は、多数のボイラ水管を有する水管壁（ボイラパネル）によって形成されている。
ボイラ水管は、水管壁が四角柱状にモジュール化された状態で輸送用フレームに荷造りされ、作業現場へ輸送される。作業現場へ輸送された複数の水管壁モジュールは、作業現場で結合される（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。

現場で複数の水管壁モジュールを結合する際には、足場を組む必要があるため、予め、ボイラ水管を曲げた上で、足場用の支持材を挿通する開口部が形成されている水管壁モジュールが知られている（例えば、特許文献３参照）。

特開昭６２−２６６３０１号公報 特開２００３−２２２３０２号公報 実開昭６０−３２６３９号公報

ところで、上記開口部を利用して支持材を取り付けるためには、ボイラ水管を曲げたり、支持材を通す際に開口部の耐火材を取り外す特別の機構を形成したりする必要があるためコストが上がる。また、開口部の耐火材を厚く形成できないことから、ボイラ性能にも悪影響を及ぼす恐れがある。

この発明は、ボイラの性能に影響を及ぼすことなく、足場用の支持材として機能する支持棒を強固に取り付けることができる水管壁モジュール、及びボイラの製造方法を提供することを目的とする。

本発明の第一の態様によれば、水管壁モジュールは、一方向に延在する複数のボイラ水管と、隣り合う前記ボイラ水管同士を前記一方向にわたって接続するフィンとを有する水管壁を四角柱状に組んだ水管壁本体と、一方の端部が一の前記フィンに溶接され、他方の端部が他の前記フィンに溶接されて、前記ボイラ水管の一部を覆う側板を有し、互いに対向する前記水管壁にそれぞれ対となるよう配置された支持台と、両端が一対の前記支持台に溶接された支持棒と、を有することを特徴とする。

このような構成によれば、支持台を介して固定された支持棒によって水管壁本体を補強することができ、輸送時における振動に強い水管壁モジュールとすることができる。
また、支持台の側板がボイラ水管でなくフィンに溶接されていることによって、ボイラ水管の性能に影響を与えることなく、支持台及び支持棒を取り付けることができる。
また、支持台の側板が、両端の二点で溶接されていることによって、支持台を強固に取り付けることができるのみならず、フィンへの溶接時の熱を分散できるので、ボイラ水管への熱影響を低減し、結果的にボイラ水管の性能に影響を与えることがない。
また、支持棒は、現場で水管壁を組み立てる際に、足場の支持材として使用することができる。即ち、現場で足場を組む作業を容易とすることができる。
また、ボイラを運転する際には、側板を水管壁本体側に残置したまま支持棒が取り外されるが、ボイラ水管の点検または補修の際は、支持台の側板を利用して支持棒を再溶接することができる。

上記水管壁モジュールにおいて、前記支持台は、前記側板に接続され、主面が前記ボイラ水管の軸線と直交するように配置された平板状の台板と、前記台板の一面と前記側板とに接続されたリブと、をさらに備え、前記支持棒は、前記台板の一面とは反対の面である他面、または、前記側板に溶接されてよい。

このような構成によれば、現場で水管壁を組み立てる際に、台板及びリブによって、支持棒を下方から強固に支持することができる。
また、支持棒の長さは対向する水管壁に配置された一対の支持台の台板に届く長さであれば足り、必ずしも一対の支持台の側板間の長さである必要はないことから、使用可能な支持材の長さに幅を持たせることができる。

上記水管壁モジュールにおいて、前記支持棒の断面形状は円形であり、前記台板の他面には、前記支持棒の下面と前記台板の他面との間に挟まれる一対の補助板が設けられ、前記支持棒は、前記一対の補助板に溶接されてよい。

このような構成によれば、支持棒の断面形状が円形である場合においても、支持棒を安定して支持することができる。

本発明の第二の態様によれば、ボイラの製造方法は、上記いずれかの水管壁モジュールを用いるボイラの製造方法であって、前記支持棒が鉛直方向沿う状態で前記水管壁モジュールを輸送する輸送工程と、前記輸送工程の後に、複数の前記水管壁モジュールを組み立てる組立工程と、を有し、前記組立工程にて、前記支持棒を足場の支持材として使用することを特徴とする。

このような構成によれば、輸送の際は、現場への輸送前、即ち工場で溶接された支持棒を水管壁モジュールの補強用部材として機能させ、現場におけるボイラの組み立ての際は、支持棒を足場の支持材として使用することができる。すなわち、支持棒は、輸送時の補強用部材とボイラ組立時の足場の支持材を兼用できる。

上記ボイラの製造方法において、前記組立工程の後に、前記側板を残置したまま、前記支持棒を前記一対の支持台から切り離す切断工程と、前記切断工程の後であって、前記ボイラ水管の点検または補修の際に、前記支持棒の両端を前記２つの支持台に溶接する再溶接工程と、をさらに有してよい。

このような構成によれば、支持棒を切り離す際に、支持台の側板を残置しておくことによって、ボイラ水管の点検または補修の際に、支持台を再利用することができる。これにより、現場でボイラ水管やフィンに直接的に溶接を行うことなく支持棒を設置できるので、ボイラ水管の性能に影響を与えることがない。

本発明によれば、支持台を介して固定された支持棒によって水管壁本体を補強することができ、ボイラの性能に影響を及ぼすことなく、輸送時における振動に強い水管壁モジュールとすることができる。
また、支持棒は、現場で水管壁を組み立てる際に、足場の支持材として直ちに使用することができる。即ち、現場で足場を組む作業を容易とすることができる。

本発明の実施形態の水管壁モジュールの斜視図である。 本発明の実施形態の水管壁モジュールの支持棒の延在方向から見た断面図である。 本発明の実施形態の支持台及び支持棒の平面図である。 図３のＩＶ−ＩＶ断面図であり、本発明の実施形態の支持台の正面図である。 本発明の実施形態の支持台の側面図である。

以下、本発明の実施形態の水管壁モジュール、及び水管壁モジュールを用いるボイラの製造方法について図面を参照して詳細に説明する。
本実施形態の水管壁モジュールは、例えば、ストーカ型焼却炉を構成するボイラに使用される水管壁をモジュール化したものである。ボイラは、複数の水管壁モジュールを結合することによって製造される。

図１に示すように、本実施形態の水管壁モジュール１は、水管壁３を四角柱状に組んだ水管壁モジュール本体２と、水管壁モジュール本体２を外側から補強する複数の輸送フレーム４と、互いに対向する水管壁３にそれぞれ対となるよう配置された支持台９（図３、図４、及び図５参照）と、支持台９に固定されて水管壁モジュール本体２の内側を補強する複数の支持棒６と、を有している。このうち、少なくとも支持棒６は、ボイラの完成後、ボイラの運転の際に取り外される。
図２に示すように、支持棒６は、現場で水管壁モジュール１を組み立てる際の板状の足場１８を下方から支持する断面形状が円形の部材である。支持棒６は、後述のように、水管壁モジュール１の輸送の際には、水管壁モジュールの変形を防止する補強用部材として使用する部材でもあるので、輸送時の補強用部材としての機能とボイラ組立時の足場の支持材としての機能を兼用する。本実施形態の水管壁モジュール１は、４段の足場１８を有している。各々の足場１８は、２本の支持棒６によって支持されている。

図３、図４、及び図５に示すように、各々の水管壁３は、一方向に延在する複数のボイラ水管７と、隣り合うボイラ水管７同士を一方向にわたって接続するフィン８とを有している。以下、ボイラ水管７の軸線Ａを単に軸線Ａと言う。

複数のボイラ水管７の各々は、円筒状である。複数のボイラ水管７は、同一の直径を有し、同一間隔で並んでいる。
フィン８は平板状をなしている。フィン８は、複数のボイラ水管７の軸線Ａを含む平面と、同一平面上に配置されている。

図１に示すように、輸送フレーム４は、四角形状となるように接続された四つの型鋼部５を有している。各々の型鋼部５は、ボイラ水管７の配列方向に延在している。輸送フレーム４は、各々の型鋼部５が水管壁３を構成するボイラ水管７に接するように形成されている。輸送フレーム４は、ボイラ水管７の軸線方向Ｄａから見て矩形状をなす水管壁モジュール本体２が平行四辺形状に変形するのを抑制する。

各々の支持棒６は、水管壁３に固定されている一対の支持台９に固定支持されている。一対の支持台９は、水管壁モジュール１を、軸線Ａが鉛直方向に沿うように設置した場合に（現場で水管壁モジュール１を組み立てる際に）、支持棒６が水平をなすように、支持棒６の両端を下方から支持する。

支持台９は、フィン８に溶接により接合されている側板１０と、側板１０に接続されている台板１４と、台板１４と側板１０とに接続されているリブ１５と、を有している。支持棒６は、台板１４に接続されている。
側板１０は、一のフィン８に溶接されている板状の第一部１１と、一のフィン８と隣り合う他のフィン８に溶接されている板状の第二部１２と、第一部１１と第二部１２とを接続する板状の第三部１３と、を有している。

第一部１１及び第二部１２は、フィン８と直交するように、フィン８に溶接されている。第三部１３は、フィン８と平行となるように、第一部１１と第二部１２とを接続している。側板１０は、断面形状がコの字状をなしている。側板１０は、一方の端部である第一部１１が一のフィン８に溶接され、他方の端部である第二部１２が他のフィン８に溶接されている。
側板１０とボイラ水管７との間には、隙間が形成されている。即ち、側板１０とボイラ水管７とは、接触しておらず、側板１０はボイラ水管７の一部を覆うように配置されている。側板１０とボイラ水管７が接触していないので、フィン８へ側板１０を溶接する際に、溶接の熱がボイラ水管７に影響を与えることを回避できる。また、側板１０を含む支持台９と支持棒６は、現場ではなく工場で溶接されるため、工場での出荷検査を合格したもの、すなわちこの時点でボイラ水管７の性能に問題ない水管壁モジュール１のみが現地に運ばれることになる。さらに、本実施形態の水管壁モジュール１では、特許文献３に開示されている足場用の支持材を取り付けるための開口部を形成する必要がないので、当該開口部を形成するためにボイラ水管を曲げる必要がなく、当該開口部の耐火材を取り外す特別の機構も不要なことから、耐火材が当該特別の機構の周囲で薄く形成されることもない。その上、後述のように、ボイラ完成後にボイラの点検や補修等のメンテナンス作業を行う際には、支持棒６を現場で支持台９に再度溶接するが、ボイラ水管７の一部を覆ってボイラ水管７の両側のフィンに溶接された側板１０があることによって、支持棒６の再溶接時の熱を分散できるので、ボイラ水管への熱影響を低減することができる。
すなわち、本実施形態の水管壁モジュール１では、ボイラの性能に影響を及ぼすことなく、輸送時の補強用部材とボイラ組立時の足場の支持材を兼用して使用される支持棒６が溶接により取り付けられていることになる。

台板１４は、側板１０の第三部１３に溶接によって接続されている。台板１４は、台板１４の主面が軸線Ａと直交するように配置されている。換言すれば、台板１４は、現場で水管壁モジュール１を組み立てる際に、主面が鉛直方向を向くように取り付けられている。

リブ１５は、台板１４の一面１４ａであって支持棒６が接続される面とは反対側の面と、側板１０の第三部１３とを接続する板状の部材である。リブ１５は、リブ１５の主面が台板１４及び第三部１３と直交するように配置されている。換言すれば、リブ１５は、水管壁モジュール１を、軸線Ａが上下方向に沿うように設置した場合に、台板１４の下面（一面１４ａ）と第三部１３とを接続して、台板１４を下方から強固に支持する。

台板１４の他面１４ｂには、一対の補助板１６が溶接されている。補助板１６は、支持棒６の下面と台板１４の他面１４ｂとの間に挟まれる。支持棒６の外周面は、台板１４の他面１４ｂ、及び一対の補助板１６によって支持されている。支持棒６は、一対の補助板１６に溶接されている。
一対の補助板１６により、断面形状が円形の支持棒６も容易に台板１４に溶接することができる。なお、支持棒６の断面形状が四角形の場合、すなわち支持棒６が角柱の場合は、補助板１６を設ける必要はない。

図２に示すように、各々の足場１８は、作業者が通過するための通過部１９が設けられるように、支持棒６の延在方向に直交する水平方向Ｈのいずれかの側に寄せられている。

具体的には、足場１８は、上下方向に隣り合う通過部１９が軸線方向Ｄａから見て重ならないように配置されている。具体的には、一の足場１８によって設けられる通過部１９は、水平方向Ｈの一方側に設けられ、一の足場１８に上下方向に隣り合う他の足場１８によって設けられる通過部１９は、水平方向Ｈの他方側に設けられる。即ち、通過部１９は、鉛直方向に互い違いになるように設けられている。これにより、作業者は、一段上の足場１８に登る際に、通過部１９を使うことができる。

これに対応して、一の足場１８を支持する２本の支持棒６は、水平方向Ｈにおいて、通過部１９が設けられる側とは反対側に寄せられている。即ち、２本の支持棒６は、水平方向Ｈのいずれかの側に通過部１９を確保するように配置される足場１８を、バランス良く支持する位置に配置されている。

次に、本実施形態の水管壁モジュール１を用いるボイラの製造方法について説明する。
なお、上記実施形態の水管壁モジュールと同じ効果については、説明を省略する。
ボイラの製造方法は、現場に水管壁モジュール１を輸送する輸送工程と、輸送工程の後に、現場で水管壁モジュール１を組み立てる組立工程と、組立工程の後に、支持棒６を切り離す切断工程と、切断工程の後であってボイラ水管７の点検、又は補修の際に支持棒６を支持台９に溶接する再溶接工程と、を有している。

輸送工程では、工場で製造された水管壁モジュール１を軸線Ａが水平方向Ｈに沿い、かつ、支持棒６が鉛直方向に沿う状態で運送する。これにより、上方に配置される水管壁３が支持棒６によって支持される。即ち、輸送の際は、支持棒６を水管壁モジュール１の補強用部材として機能させることができる。

組立工程では、現場において、軸線Ａが鉛直方向となるように水管壁モジュールが立てかけられた後、複数の水管壁モジュール１が組み立てられる。組立工程では、支持棒６は、足場１８の支持材として使用される。即ち、現地においては、水管壁モジュール本体２に支持材を新たに取り付ける必要がない。

切断工程では、側板１０を残置したまま、支持棒６を支持台９から切り離す。また、支持棒６を支持台９から切り離す際に、支持台９の台板１４及びリブ１５も側板１０から切り離してもよい。支持棒６を取り除くとともに、台板１４及びリブ１５も取り外すことにより、ボイラの運転時において、排ガスの流れを円滑化するとともに、飛灰が台板やリブに付着・堆積することを防止することができる。
また、支持棒６を切り離す際に、側板１０を残置しておくことによって、ボイラ水管７の点検または補修の際に、側板１０を再利用して、支持棒６を再度溶接することができる。側板１０が残置されるので、側板１０の残っているボイラ水管７の熱交換の効率は低減するが、支持台９が配置される箇所の総面積は、ボイラ全体として見れば無視できる程度のものであるため、完成後のボイラ性能に影響を与えないといえる。

再溶接工程では、支持棒６の両端を一対の支持台９に溶接する。具体的には、ボイラ水管７の点検、または補修の際には、残置された側板１０に台板１４及びリブ１５を溶接し、次いで、台板１４に支持棒６を溶接する。支持棒６の長さが一対の支持台９の側板１０間の距離と同じであれば台板１４、リブ１５の溶接は必要なく、支持棒６を直接的に側板１０に溶接してもよい。また、一対の支持台９の一方のみ台板１４を溶接してこれに支持棒の一端を溶接し、他方の支持台９は台板１４を溶接せずに、その側板１０に支持棒６の他端を溶接してもよい。これにより、種々の長さの支持棒６を使用することができるので、設置コストを低減することができる。

上記実施形態によれば、支持台９を介して固定された支持棒６によって水管壁モジュール本体２を補強することができ、輸送時における振動に強い水管壁モジュール１とすることができる。
また、支持台９の側板１０が、フィン８にあらかじめ工場で溶接され、切断工程でも残置されることから、支持棒６を支持台９に溶接して再度取り付ける際に、ボイラ水管７に溶接熱の影響を与えることがない。

ボイラを運転する際には、支持台９の側板１０を水管壁モジュール本体２側に残置したまま支持棒６が取り外されるが、ボイラ水管７の点検または補修の際は、取り外した支持棒６を現場で支持台９に再溶接することができる。この際には、支持棒６の長さは取り外し前の長さよりも短くなっているが、残置した側板１０へ台板１４等を溶接した支持台９とすることで再溶接が可能となる。取り外した支持棒６を再利用できるので、メンテナンス費用を低減することができる。また、残置された側板１０は、ボイラ水管７の一部を覆ってボイラ水管７の両側のフィンに溶接されているので、現場において支持棒６を支持台９に再溶接する際に、溶接熱を分散してボイラ水管７への熱影響を与えない。従って、作業者の熟練度によらず、作業者はボイラの性能に影響を及ぼすことなく、溶接作業を容易に実施することができる。

また、支持台９の側板１０は、現場ではなく工場で溶接するため、水管壁３のフィン８に精度よく溶接することができる。即ち、ボイラ水管７の性能に影響を与えることなく、側板１０を溶接することができる。

以上、本発明の実施の形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施の形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。
なお、上記実施形態では、支持棒６を台板１４に載置して、一対の補助板１６に溶接する構成としたがこれに限ることはなく、一対の補助板１６を設けることなく、台板１４に直接溶接してもよい。また、台板１４、及びリブ１５を設けることなく、側板１０の第三部１３に直接溶接してもよい。

また、上記実施形態では、側板１０をコの字状としたがこれに限ることはない。即ち、側板１０は、一方の端部が一のフィン８に溶接され、他方の端部が他のフィン８に溶接され、かつ、ボイラ水管７の一部を覆う形状であればよい。例えばＵ字状の形状であってもよい。
また、側板１０は、一のフィン８と当該一のフィン８と隣り合うフィン８とに溶接される構成としたが、側板１０を、一のフィン８と当該一のフィン８の二つ隣り、又は二つ以上隣のフィン８とに溶接してもよい。

また、ボイラの製造方法では、支持棒６を支持台９から切り離す構成としたが、これに限ることはなく、ボイラ性能に影響がなければ、支持棒６を残置したまま、ボイラを運転してもよい。
また、支持棒６の断面形状は円形や四角形に限らず多角形であってもよい。また、支持棒６として、内部が空洞の角パイプを採用してもよい。

１ 水管壁モジュール
２ 水管壁モジュール本体
３ 水管壁
４ 輸送フレーム
５ 型鋼部
６ 支持棒
７ ボイラ水管
８ フィン
９ 支持台
１０ 側板
１１ 第一部
１２ 第二部
１３ 第三部
１４ 台板
１５ リブ
１６ 補助板
１８ 足場
１９ 通過部
Ａ 軸線
Ｄａ 軸線方向
Ｈ 水平方向

Claims (5)

1. 一方向に延在する複数のボイラ水管と、隣り合う前記ボイラ水管同士を前記一方向にわたって接続するフィンとを有する水管壁を四角柱状に組んだ水管壁本体と、
   一方の端部が一の前記フィンに溶接され、他方の端部が他の前記フィンに溶接されて、前記ボイラ水管の一部を覆う側板を有し、互いに対向する前記水管壁にそれぞれ対となるよう配置された支持台と、
   両端が一対の前記支持台に溶接された支持棒と、を有することを特徴とする水管壁モジュール。
2. 前記支持台は、
   前記側板に接続され、主面が前記ボイラ水管の軸線と直交するように配置された平板状の台板と、
   前記台板の一面と前記側板とに接続されたリブと、をさらに備え、
   前記支持棒は、前記台板の一面とは反対の面である他面、または、前記側板に溶接されていることを特徴とする請求項１に記載の水管壁モジュール。
3. 前記支持棒の断面形状は円形であり、
   前記台板の他面には、前記支持棒の下面と前記台板の他面との間に挟まれる一対の補助板が設けられ、
   前記支持棒は、前記一対の補助板に溶接されていることを特徴とする請求項２に記載の水管壁モジュール。
4. 請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の水管壁モジュールを用いるボイラの製造方法であって、
   前記支持棒が鉛直方向に沿う状態で前記水管壁モジュールを輸送する輸送工程と、
   前記輸送工程の後に、複数の前記水管壁モジュールを組み立てる組立工程と、を有し、
   前記組立工程にて、前記支持棒を足場の支持材として使用することを特徴とするボイラの製造方法。
5. 前記組立工程の後に、前記側板を残置したまま、前記支持棒を前記一対の支持台から切り離す切断工程と、
   前記切断工程の後であって、前記ボイラ水管の点検または補修の際に、前記支持棒の両端を前記２つの支持台に溶接する再溶接工程と、をさらに有することを特徴とする請求項４に記載のボイラの製造方法。

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