JP2019518189A - 底部支持型ボイラ - Google Patents

Abstract

４つのコーナセクション（２６）を形成するために４つの平面水管壁（２４）を対にして接合することによって形成された長方形の水平断面を有するボイラ圧本体（２２）と、支持構築物（１４、１４’）と、を含む底部支持型ボイラ（１０）である。支持構築物は、地面（１２）に対して垂直に支持された４つの垂直柱（３０、３０’）を含む。４つの垂直柱の１つがコーナセクションのそれぞれに隣接して配置されるように、垂直柱がボイラ圧本体の外側に配置される。垂直柱のそれぞれは、それぞれのコーナセクションに取り付けられる。【選択図】図１

Description

[0002] 本発明は、請求項１の前文による底部支持型ボイラに関する。詳細には、本発明は、炉、対流ケージ、空通路、固体セパレータ、又は水平通路などのボイラ圧本体と、ボイラ圧本体を支持するための構築物と、を含む底部支持型ボイラに関する。

[0004] 管壁付き炉などの比較的大型のボイラ圧本体は一般に最上部支持型として配置され、即ち、ボイラ圧本体が剛性の支持構造物から吊り下げられるように配置される。比較的小型のボイラ圧本体は伝統的に底部支持型として配置され、ボイラ圧本体の鉛直荷重はボイラ圧本体の下に配置された支持構築物のみによってバランスが取られる。最上部支持型構築物と底部支持型構築物との主な違いは、ボイラ圧本体の温度が上昇した時に、最上部支持型ボイラ圧本体の熱膨張が主に下向きに発生するのに対して、底部支持型ボイラ圧本体では熱膨張が主に上向きに発生することである。底部支持型ボイラ圧本体は、別個の支持構造物を必要としないので、一般に最上部支持型ボイラ圧本体よりも単純で経済的により有利である。底部支持型構築物の不利な点は、壁がボイラ圧本体の鉛直圧縮荷重を支えるのに十分な強さでなければならないことである。従って、底部支持型構築物は伝統的に、４０ＭＷｅ未満の容量を備えた電力ボイラの炉などの比較的小型のボイラ圧本体にのみ適用される。

[0005] 米国特許第３，２８０，８００号では、降水管によって支持され、自立式管壁付き炉及び炉の下流のボイラバンクを含む、従来の底部支持型ボイラを開示している。炉の底部支持は、台座の上に取り付けられ、固定式又はスライド式に壁管のヘッダと噛み合うように配置された複数の支持部材によって提供される。

[0006] 米国特許第３，９２７，７１４号では、マニホルド及びヘッダによって接続された垂直縦樋及び戻り管からなるフレームを含む底部支持型ボイラを開示しており、マニホルドとヘッダとの間に接続された垂直水管に対して下から垂直支持を提供する。

[0007] ドイツ特許第２７ ４８ ６５０号では、Ｕ字形湾曲部にボイラ内の蒸発管を含む底部支持型ボイラを開示しており、蒸発管の最も外側の部分は蒸発管に垂直支持を提供するために反対側の水管壁に接続されている。

[0008] 本発明の一目的は、ボイラ圧本体の垂直水管壁のための改良された支持構築物を備えた底部支持型ボイラを提供することである。

[0009] 一態様によれば、本発明は、４つのコーナセクションを形成するために４つの平面水管壁を対にして接合することによって形成された長方形の水平断面を有するボイラ圧本体と、支持構築物と、を含む底部支持型ボイラを提供し、支持構築物は地面に対して垂直に支持された４つの垂直柱を含み、４つの垂直柱の１つがコーナセクションのそれぞれに隣接して配置されるように垂直柱はボイラ圧本体の外側に配置され、垂直柱のそれぞれはそれぞれのコーナセクションに取り付けられる。

[0010] 本発明によれば、引力並びに地震荷重及び直接風荷重によって引き起こされる力などのボイラ圧本体の鉛直荷重は、４つの垂直柱によって、有利なことに４つの垂直柱のみによってバランスが取られ、即ち、地面又はボイラの基礎に伝達される。これは、ボイラ圧本体の重量が壁管を通って伝達され、それにより水管の底部セクションに重く荷重がかかり、水管パネルの過剰圧縮及び曲げ座屈を回避するために比較的高密度に配置されたバックステーが必要になる、従来の解決策とは異なるものである。また、本発明は、管壁の十分な剛性及び強度を得るために、従来の解決策が比較的大型のボイラに適用される場合に必要になるような、特に大口径の厚肉チューブを使用する必要性を最小限にする。本発明の解決策を使用する場合、支持鋼構造物から底部ヘッダを支持するために、壁管のそれぞれの底部ヘッダの下にそのほとんどがスライド支持部材である複数の支持部材の使用も回避されるとともに、支持部材間の力の分散のバランスを取るための支持部材の冗長シミングも回避される。

[0011] ４つの垂直柱は好ましくは実質的にボイラ圧本体と同じ高さであるが、いくつかの適用例では代替的にボイラ圧本体より小さい高さを有することができる。それにより、４つの垂直柱は好ましくはボイラ圧本体の高さの少なくとも３０％の高さ、更により好ましくはボイラ圧本体の高さの少なくとも６０％の高さを有する領域内でそれぞれのコーナセクションに取り付けられる。場合によっては、垂直柱がボイラ圧本体を支持すること以外の機能も有する場合、例えば蒸気ドラムを支持する場合、垂直柱又は少なくともそのうちのいくつかはボイラ圧本体よりかなり高く伸びる可能性がある。ボイラ圧本体と同じ高さの垂直柱又はそれより高い垂直柱を使用する場合、４つの垂直柱は有利なことに実質的にボイラ圧本体の高さと等しい高さを有する領域内でそれぞれのコーナセクションに取り付けられる。

[0012] 本発明の有利な実施形態によれば、４つの垂直柱のそれぞれは、垂直方向に剛節を提供する連続金属片によってそれぞれのコーナセクションに取り付けられる。この金属片は有利なことに、所望の剛性に加えて、コーナセクションと垂直柱が実質的に等しい温度にとどまるほど良好な熱接触を両者間に提供するような寸法になっている。取り付けは有利なことに、コーナセクションを形成する水管壁の最も外側の水管同士の間のコーナフィンに対して連続溶接によって行われる。

[0013] ボイラ圧本体の平面水管壁の熱膨張は主に上向きに発生する。しかしながら、熱膨張は一般に、通常はより少ない量で水平方向にも発生する。本発明の有利な実施形態により、水平熱膨張は、従来のスライド要素を使用することによって４つの垂直柱のうちの少なくともいくつかを地面に対して支持することにより斟酌される。このような場合、最も好ましくは、４つの垂直柱のすべてがスライド要素によって支持され、ボイラ圧本体の水平移動が適切な誘導要素によって防止される。しかしながら、垂直柱のうちの１つが地面又はボイラの基礎に固定され、その他の３つの垂直柱がスライド要素によって支持されることも可能である。

[0014] 有利なことに、４つの垂直柱は垂直柱の下の支持鋼構築物によって地面に対して支持される。支持鋼構築物は有利なことに４つの垂直柱のそれぞれの下の第２の垂直鋼柱を含む。スライド支持要素を使用する場合、支持鋼構築物は有利なことに実質的に剛性のものである。他の好ましい実施形態により、支持鋼構築物は、垂直柱と支持鋼構築物との間のスライド要素なしに平面水管壁の水平熱膨張を可能にするために、可能な支持鋼構築物の十分な曲げを可能にするように柔軟なものとして設計される。本発明の好ましい実施形態により、支持鋼構築物はボイラ圧本体の下に、スライド要素なしに平面水管壁の水平熱膨張を可能にするように柔軟なものである上部部分と、ボイラの基礎などの剛性の下部部分と、を含む。

[0015] 本発明の好ましい実施形態によれば、４つの垂直柱のうちの少なくとも１つ、好ましくはそのそれぞれは、ボイラパイプである。有利なことに、ボイラパイプはボイラの降水管パイプであるが、いくつかの適用例では、例えばスチームパイプである可能性もある。降水管パイプを垂直柱として使用することにより、降水管パイプの特別な支持の必要性は最小限になる。降水管パイプ内の水は水管壁チューブ内の水とほぼ同じ温度であるので、水管壁と降水管パイプとの間に著しい熱応力は発生しない。

[0016] 降水管パイプ又はその他の適切なボイラパイプが入手可能ではない時に特に適用可能である本発明の他の好ましい実施形態により、複数の垂直柱のうちの少なくとも１つはボイラパイプではない。このような垂直柱は例えば、正方形の断面を有する別個の中空垂直梁にすることができる。このような別個の中空垂直梁は、垂直柱としての使用に専用のものであり、そのサイズをより自由に選択することができるという利点を有し、そのサイズは高さにつれて変化することもできる。このような別個の中空梁を垂直柱として使用する場合、水管壁と垂直柱との間に特に良好な熱伝導率を提供する金属片を使用することにより、水管壁と垂直柱との間の温度差を最小限にすることを保証しなければならない。温度差を最小限にするために、例えばボイラパイプであるか又は中空垂直梁であるかにかかわらず、４つの垂直柱のそれぞれは好ましくはボイラ圧本体とともに共通の断熱材の内部に配置される。

[0017] 本発明は、ボイラがバブリングベッドボイラ又はＰＣボイラなどの底部支持型流動床ボイラである時に特に適用可能である。本発明を使用することにより、例えば７０ＭＷｅ又はそれ以上の容量を備えた底部支持型ボイラを作成することが可能である。本発明のその他の有利な実施形態により、ボイラ圧本体は、炉、炉に関連する対流ケージ、炉に関連する空通路、炉に関連する固体セパレータ、又は炉に関連する水平通路のうちの１つである。

[0018] 本発明は、ボイラの特に直截な設計、従来の方法を使用する場合より明らかに速いボイラの建設、及び、必要な鋼構造物の量の顕著な低減も可能にする。

[0019] 上記の簡単な説明並びに本発明の更なる目的、特徴、及び利点は、添付図面に関連して解釈した時に、本発明による現在好ましいがそれにもかかわらず例示的な諸実施形態の以下の詳細な説明を参照することにより、より完全に認識されるであろう。

[0020]本発明の第１の好ましい実施形態によるボイラの側面図を概略的に示している。 [0021]本発明によるボイラの細部の２つの実施形態を概略的に示している。 [0021]本発明によるボイラの細部の２つの実施形態を概略的に示している。 [0022]本発明の第２の好ましい実施形態によるボイラの側面図を概略的に示している。

[0023] 図１の図は、本発明の一実施形態を表す底部支持型バブリングベッドボイラ１０の側面図を概略的に示している。バブリングベッドボイラ１０は自立式であり、ボイラの下に配置された剛性の支持鋼構築物１４を介して地面１２に対して支持される。従って、ボイラの熱膨張は支持鋼構築物１４から上向きに発生する。しかしながら、実際には、支持鋼構築物の水平梁１６に平行な水平方向の熱膨張も存在する。後者は、適切なスライド支持要素１８によってボイラを支持鋼構築物１４上で少なくとも部分的に支持させることにより斟酌される。図１は１つのスライド支持要素１８と１つの固定支持要素２０を示しているが、ボイラがスライド支持要素のみによって支持鋼構築物上で支持されることも可能である。

[0024] ボイラ１０は、そのうちの１つのみが図１に示されている４つの平面水管壁２４で作られたボイラ圧本体２２を含む。水管壁２４は、従来のやり方で、垂直水管３８と水管同士の間に溶接されたフィンで形成される。水管壁２４は、４つのコーナセクション２６を有する長方形の水平断面を形成するために対にして接合される。

[0025] 図１は蒸気ドラム４２も示しており、循環水は従来のやり方でその蒸気ドラムから降水管パイプ４４、４６及びそのうちの１つのみが図１に示されている下部ヘッダ２８を通って水管壁２４の水管３８に移送される。蒸気ドラムは有利なことに、降水管パイプ４４によって支持されるように降水管パイプ４４の上に配置される。水は水管３８内で蒸発し、蒸気と水の混合物は、更なる使用のための蒸気を提供するために、上部ヘッダ４８及びスチームパイプ５０を通って蒸気ドラム４２に移送される。循環水により、降水管パイプ４４、４６の熱膨張はボイラ圧本体２２の管壁２４の熱膨張とほぼ同じ大きさになる。

[0026] 本発明により、ボイラ圧本体２２は、水管壁２４の下部ヘッダ２８の複数のポイントで従来のやり方で支持鋼構築物１４上に支持されるのではなく、ボイラ圧本体２２の外側に配置された４つの垂直柱３０を使用することによって支持される。図１に示されている実施形態では、垂直柱は降水管パイプ４４、４６によって規定される。その他の可能な実施形態では、垂直柱は、スチームパイプなど、降水管パイプ以外のボイラパイプにすることができる。更にその他の実施形態では、垂直柱はボイラパイプ以外の柱、例えば中空垂直梁にすることもできる。

[0027] 水管壁２４は下から支持されるのではなく、４つの垂直柱３０によってそれぞれの側面から支持されるので、水管壁が膨らむ危険性は最小限になる。それにより、従来の水平バックステー５６は、水管壁上に燃料供給装置５８及びその他の所望の機器を配置するための十分な空間が存在するような相互距離で、水管壁２４の下部部分にも配置することができる。

[0028] 本発明により、４つの垂直柱３０のうちの１つはコーナセクション２６のそれぞれに隣接して配置される。垂直柱３０のそれぞれは、垂直に伸びる金属片３２によりそれぞれのコーナセクション２４に水平方向に強固に取り付けられる。金属片は有利なことに、コーナセクション２６とそれぞれの垂直柱３０との間で十分な熱伝導率を提供するような寸法になっている。コーナセクション２６と垂直柱３０との温度差は、不必要な熱疲労を回避するためにいずれの動作条件でも比較的小さいものでなければならない。

[0029] 図２ａ及び図２ｂは、２つの水管壁２４のコーナセクション２６に垂直柱３０、３０’を取り付ける２つの例をより詳細に示している。図２ａでは、垂直柱３０は降水管パイプ又は他の比較的厚肉のボイラパイプである。図２ｂでは、垂直柱３０’は正方形の断面形状を備えた中空垂直梁である。図２ａ及び図２ｂに示されているように、金属片３２は好ましくは、コーナセクション２６を形成する水管壁２４の最も外側の水管３８、３８’間のコーナフィン３６、３６’並びに垂直柱３０、３０’に対して連続溶接３４によって取り付けられる。図２ａの実施形態ではコーナフィン３６が角を形成するのに対して、図２ｂのコーナフィン３６’は面取りされている。

[0030] 図２ａ及び図２ｂでは、金属片３２は水管壁２４に対して４５度の角度にあるが、実際には金属片は代替的に水管壁に対して水平にするか又は壁に対してその他の適切な角度にすることができる。図２ｂは水管壁２４及び垂直柱３０’の両方を取り囲む断熱材４０も概略的に示しており、この断熱材は垂直柱及び水管壁２４を一定の温度に維持するために必要なものである。図２ａの実施形態でも対応する断熱材が使用されることを理解されたい。

[0031] 上述のように、図１の実施形態では、ボイラ圧本体の下の支持鋼構築物１４は剛性のものであり、支持鋼構築物１４に対して垂直柱３０の少なくとも一部分をスライド式に支持することにより水平熱膨張が斟酌される。図３は、剛性のものである代わりに、ボイラ圧本体２２の下に配置された支持鋼構築物１４’が柔軟なものとして設計される点のみが図１の実施形態とは異なる、本発明の他の実施形態を示している。それにより、柔軟な支持鋼構築物１４’は、垂直柱と支持鋼構築物との間にスライド要素を使用せずに平面水管壁の水平熱膨張を可能にするために、可能な支持鋼構築物の十分な曲げを可能にする。支持鋼構築物は、コーナセクション２６に隣接する上記の垂直柱３０のそれぞれの下に第２の垂直柱５２を含む。柔軟な支持鋼構築物は、第２の垂直柱５２の底部部分から支持鋼構築物１４’の上部部分における水平梁１６の中央セクションまでの筋かい５４も含むことができる。図３の実施形態では第２の垂直柱５２及び筋かい５４が断熱された高温垂直柱３０及び水平梁１６’にそれぞれ接続されるのに対して、図１の実施形態では支持鋼構築物１４がほぼ周囲温度の上部水平梁１６を含むことに留意されたい。

[0032] 上記から明らかになるように、底部支持型ボイラの単純で信頼できる支持構築物を備えたバブリング流動床ボイラの種々の実施形態が提供される。一実施形態に関連して記載されている諸要素は、可能な場合、他の実施形態でも使用できることを理解されたい。対応する支持構築物は、炉、炉に関連する対流ケージ、炉に関連する空通路、炉に関連する固体セパレータ、又は炉に関連する水平通路などのいくつかのその他の適用例及び目的にも適用可能である。

[0033] 本発明は最も好ましい実施形態であると現在見なされているものに関連して例として本明細書に記載されているが、本発明は開示されている諸実施形態に限定されず、特許請求の範囲に定義されている本発明の範囲内に含まれるその特徴及びいくつかのその他の適用例の様々な組み合わせ又は変更例を包含するものであることを理解されたい。

Claims (18)

1. ４つのコーナセクション（２６）を形成するために４つの平面水管壁（２４）を対にして接合することによって形成された長方形の水平断面を有するボイラ圧本体（２２）と、支持構築物（１４、１４’）と、を含む底部支持型ボイラ（１０）であって、
   前記支持構築物は、地面（１２）に対して垂直に支持された４つの垂直柱（３０、３０’）を含み、
   前記４つの垂直柱（３０、３０’）の１つが前記コーナセクション（２６）のそれぞれに隣接して配置されるように前記垂直柱が前記ボイラ圧本体の外側に配置され、
   前記垂直柱のそれぞれは、前記それぞれのコーナセクションに取り付けられることを特徴とする、底部支持型ボイラ（１０）。
2. 前記ボイラ圧本体（２２）の鉛直荷重は、前記４つの垂直柱（３０、３０’）のみによってバランスが取られることを特徴とする、請求項１記載の底部支持型ボイラ。
3. 前記４つの垂直柱（３０、３０’）のそれぞれは、前記ボイラ圧本体（２２）の高さの少なくとも３０％の高さを有する領域内で前記それぞれのコーナセクション（２６）に取り付けられることを特徴とする、請求項１記載の底部支持型ボイラ。
4. 前記４つの垂直柱（３０、３０’）のそれぞれは、前記ボイラ圧本体（２２）の高さの少なくとも６０％の高さを有する領域内で前記それぞれのコーナセクション（２６）に取り付けられることを特徴とする、請求項３記載の底部支持型ボイラ。
5. 前記４つの垂直柱（３０、３０’）のそれぞれは、垂直方向に剛節を提供するために連続金属片（３２）によって前記それぞれのコーナセクション（２６）に取り付けられることを特徴とする、請求項１記載の底部支持型ボイラ。
6. 前記取り付けは、連続溶接（３４）によって行われることを特徴とする、請求項５記載の底部支持型ボイラ。
7. 前記取り付けは、前記コーナセクション（２６）を形成する前記水管壁（２４）の最も外側の水管（３８、３８’）同士の間のコーナフィン（３６）に対して行われることを特徴とする、請求項６記載の底部支持型ボイラ。
8. 前記平面水管壁の水平熱膨張を可能にするために、前記４つの垂直柱（３０、３０’）の少なくとも一部分がスライド要素（１８）を使用することにより地面（１２）に対して支持されることを特徴とする、請求項１記載の底部支持型ボイラ。
9. 前記垂直柱（３０、３０’）のそれぞれは、前記垂直柱の下の支持鋼構築物（１４）によって地面に対して支持されることを特徴とする、請求項８記載の底部支持型ボイラ。
10. 前記複数の垂直柱（３０、３０’）は、前記支持鋼構築物（１４’）によって地面に対して支持され、前記支持鋼構築物の曲げを許容して前記平面水管壁（２６）及び支持鋼構築物（１４’）の水平梁（１６’）の水平熱膨張を可能にすることを特徴とする、請求項１記載の底部支持型ボイラ。
11. 前記支持鋼構築物（１４’）は、前記４つの垂直柱（３０、３０’）のそれぞれの下の鋼柱（５２）を含むことを特徴とする、請求項１０記載の底部支持型ボイラ。
12. 前記複数の垂直柱（３０、３０’）のうちの少なくとも１つは、ボイラパイプであることを特徴とする、請求項１記載の底部支持型ボイラ。
13. 前記ボイラパイプは、前記ボイラ（１０）の降水管パイプ（４４、４６）であることを特徴とする、請求項１２記載の底部支持型ボイラ。
14. 前記４つの垂直柱のうちの少なくとも１つは、水管ではない柱（３０’）であることを特徴とする、請求項１記載の底部支持型ボイラ。
15. 前記４つの垂直柱（３０’）のうちの少なくとも１つは、正方形の断面を有することを特徴とする、請求項１４記載の底部支持型ボイラ。
16. 前記４つの垂直柱（３０、３０’）のそれぞれは、前記ボイラ圧本体（２２）とともに共通の断熱材（４０）の内部に配置されることを特徴とする、請求項１記載の底部支持型ボイラ。
17. 前記ボイラ（１０）は、バブリング流動床ボイラであることを特徴とする、請求項１記載の底部支持型ボイラ。
18. 前記ボイラ圧本体は、炉、炉に関連する対流ケージ、炉に関連する空通路、炉に関連する固体セパレータ、又は炉に関連する水平通路であることを特徴とする、請求項１記載の底部支持型ボイラ。
    

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