JP2020176760A - Boiler device - Google Patents
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本発明は、燃焼ガス通路内に過熱器や再熱器等の伝熱管群を配置してなるボイラ装置に関する。 The present invention relates to a boiler device in which a group of heat transfer tubes such as a superheater and a reheater are arranged in a combustion gas passage.
ボイラ装置においては、燃料を燃焼する火炉が鉛直方向に設置されており、この火炉の上方部後側に副側壁部を介して後部伝熱部(ケージ部とも称される)が設置されている。火炉内で発生した高温の燃焼ガスは、火炉、副側壁部及び後部伝熱部の順に燃焼ガス通路を流通するようになっており、この燃焼ガス通路内に蒸気を生成するための熱交換器が配置されている。 In the boiler device, a fireplace that burns fuel is installed in the vertical direction, and a rear heat transfer part (also called a cage part) is installed on the rear side of the upper part of the fireplace via a sub-side wall part. .. The high-temperature combustion gas generated in the fireplace flows through the combustion gas passage in the order of the fireplace, the sub-side wall portion, and the rear heat transfer portion, and a heat exchanger for generating steam in the combustion gas passage. Is placed.
燃焼ガス通路内に配置される熱交換器は、過熱器、再熱器、節炭器等により構成されている。給水ポンプから熱交換器に供給されたボイラ給水は、節炭器で予熱された後、火炉壁の水管に供給される間に飽和蒸気となり、過熱器で燃焼ガスによって加熱される。過熱器で生成された過熱蒸気は、高圧タービンに供給されて回転駆動に使用し、回転駆動後の蒸気は再熱器に供給される。ここで、再熱器は一次再熱器(低温再熱器)と二次再熱器(高温再熱器)とで構成されており、高圧タービンから排出された蒸気は、一次再熱器と二次再熱器で再度加熱された後、低圧タービンに供給されて回転駆動する。例えば、一次再熱器は後部伝熱部の側壁に横置きに支持された横置き伝熱管によって構成され、二次再熱器は副側壁部の手前側の天井部に吊下げられた吊下げ伝熱管によって構成されている。 The heat exchanger arranged in the combustion gas passage is composed of a superheater, a reheater, an economizer and the like. The boiler water supply supplied from the water supply pump to the heat exchanger becomes saturated steam while being supplied to the water pipe of the furnace wall after being preheated by the economizer, and is heated by the combustion gas in the superheater. The superheated steam generated by the superheater is supplied to the high-pressure turbine and used for rotational driving, and the steam after rotational driving is supplied to the reheater. Here, the reheater is composed of a primary reheater (low temperature reheater) and a secondary reheater (high temperature reheater), and the steam discharged from the high pressure turbine is combined with the primary reheater. After being reheated by the secondary reheater, it is supplied to the low-pressure turbine and driven to rotate. For example, the primary reheater is composed of a horizontal heat transfer tube supported horizontally on the side wall of the rear heat transfer section, and the secondary reheater is suspended from the ceiling on the front side of the secondary side wall. It is composed of heat transfer tubes.
この種のボイラ装置では、火炉及び燃焼ガス通路の天井部にペントハウスと呼ばれる天井室が設けられ、このペントハウス内には、吊下げ型の熱交換器を構成する伝熱管群の上部が接続される複数の管寄と、これら管寄が接続されるマニホールドが配置されている。従来、一次再熱器と二次再熱器とで構成される再熱器においては、一次再熱器の横置き伝熱管に接続した複数の連結管を上方に延ばしてペントハウス内に到達させ、これら連結管と天井部を貫通する二次再熱器の吊下げ伝熱管群とを、ペントハウス内で管寄やマニホールドを介して接続するようにしている(例えば、特許文献1参照)。 In this type of boiler device, a ceiling chamber called a penthouse is provided in the ceiling of the fireplace and the combustion gas passage, and the upper part of the heat transfer tube group constituting the suspended heat exchanger is connected in the penthouse. A plurality of pipes and a manifold connecting these pipes are arranged. Conventionally, in a reheater composed of a primary reheater and a secondary reheater, a plurality of connecting pipes connected to the horizontal heat transfer tubes of the primary reheater are extended upward to reach the inside of the penthouse. These connecting pipes and a group of suspended heat transfer tubes of the secondary reheater penetrating the ceiling portion are connected in the penthouse via pipes or manifolds (see, for example, Patent Document 1).
特許文献1に記載されたボイラ装置では、一次再熱器の横置き伝熱管に接続した連結管群を上方に延ばして天井部を貫通させた後、ペントハウス内を経由して二次再熱器の吊下げ伝熱管群に接続するようにしているため、副側壁部の出口側に連結管群を配置するための広いスペースが必要となり、このことがボイラ装置の小型化を妨げる大きな要因となっていた。そこで、連結管群をペントハウスまで導かずに副側壁部の方向へ水平方向に延ばし、これら連結管群を副側壁部を横切って二次再熱器の吊下げ伝熱管群に接続することが考えられるが、その場合、副側壁部を構成するスクリーン管群と連結管群とを近接配置して直角に交差させると、ガス流を受けて揺動するスクリーン管と連結管どうしが擦れ合うことにより、フレッティング摩耗(表面損傷)が発生してしまうことが懸念される。
In the boiler device described in
本発明は、このような従来技術の実情からなされたもので、その目的は、管どうしのフレッティング摩耗を防止することができて小型化にも好適なボイラ装置を提供することにある。 The present invention has been made from the actual situation of such a prior art, and an object of the present invention is to provide a boiler device capable of preventing fretting wear between pipes and suitable for miniaturization.
上記目的を達成するために、代表的な本発明は、火炉と、前記火炉の出口側に設けられた後部伝熱部と、前記火炉と前記後部伝熱部を連結する副側壁部と、前記火炉の天井部に吊下げられた吊下げ伝熱管と、前記後部伝熱部の内部に設置された横置き伝熱管と、前記吊下げ伝熱管と前記横置き伝熱管を連結する複数の連結管と、を備え、前記副側壁部には鉛直方向に延びるスクリーン管が少なくとも左右方向に複数配置されて構成されるボイラ装置において、前記複数の連結管は、前記複数のスクリーン管と互いに交差するように前記副側壁部内に水平方向に配置され、隣接する前記連結管と前記スクリーン管との相対向する外周面にそれぞれ装着される複数のプロテクタ管と、これら複数のプロテクタ管どうしを接触させた状態で前記連結管と前記スクリーン管を締結する締結具と、を備えることを特徴とする。 In order to achieve the above object, a typical present invention includes a furnace, a rear heat transfer section provided on the outlet side of the furnace, a sub-side wall portion connecting the furnace and the rear heat transfer section, and the above. A suspended heat transfer tube suspended from the ceiling of the furnace, a horizontal heat transfer tube installed inside the rear heat transfer section, and a plurality of connecting tubes connecting the suspended heat transfer tube and the horizontal heat transfer tube. In a boiler device in which a plurality of screen pipes extending in the vertical direction are arranged at least in the left-right direction on the sub-side wall portion, the plurality of connecting pipes intersect with the plurality of screen pipes. A state in which a plurality of protector pipes arranged horizontally in the sub-side wall portion and mounted on the outer peripheral surfaces of the adjacent connecting pipes and the screen pipes facing each other are brought into contact with each other. It is characterized in that the connecting pipe and the fastener for fastening the screen pipe are provided.
本発明によれば、管どうしのフレッティング摩耗を防止することができると共に、ボイラ装置の小型化を図ることができる。上記した以外の課題、構成及び効果は、以下に記載する実施形態の説明により明らかにされる。 According to the present invention, it is possible to prevent fretting wear between pipes and to reduce the size of the boiler device. Issues, configurations and effects other than those described above will be clarified by the description of the embodiments described below.
以下、本発明の実施の形態を図1〜図6を参照しつつ説明する。図1は、実施形態に係るボイラ装置の要部を示す構成図である。なお、本明細書において、特に定めない限り、図1の左右方向がボイラ装置の前後方向であり、図1の紙面に直交する方向がボイラ装置の左右方向である。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 6. FIG. 1 is a configuration diagram showing a main part of a boiler device according to an embodiment. In the present specification, unless otherwise specified, the left-right direction of FIG. 1 is the front-rear direction of the boiler device, and the direction orthogonal to the paper surface of FIG. 1 is the left-right direction of the boiler device.
図1に示すように、このボイラ装置1は、燃料を燃焼する火炉2と、火炉2の出口側(後部側)に設けられた後部伝熱部3と、火炉2と後部伝熱部3を連結する副側壁部4と、を備えている。火炉2内で発生した燃焼ガスは、ガス流路である燃焼ガス通路内を火炉2、副側壁部4及び後部伝熱部3の順に流通し、最後は図示しない排ガスダクトを経て外部に排出される。この燃焼ガス通路内には、再熱器を構成する一次再熱器5と二次再熱器6の他、図示しない過熱器や節炭器等の熱交換器が配設されており、火炉2内で発生した燃焼ガスとこれら熱交換器を流れるボイラ給水との間で熱交換が行われる。そして、図示しない高圧タービンから一次再熱器5に導入された蒸気は、一次再熱器5で過熱されてから二次再熱器6に導入され、二次再熱器6で所定温度まで昇温された後、二次再熱器6の出口側から排出されて図示しない低圧タービンに供給される。
As shown in FIG. 1, the
一次再熱器5は、後部伝熱部3の周壁(ケージ壁)に支持された複数の横置き伝熱管によって構成されており、後述するように、これら横置き伝熱管に接続された複数の連結管7を介して一次再熱器5と二次再熱器6が連結されている。二次再熱器6は、火炉2の天井部8に吊下げられた複数の吊下げ伝熱管によって構成されており、天井部8の上方のペントハウス内には、二次再熱器6や過熱器を構成する吊下げ伝熱管群の上部が接続される複数の管寄や、これら管寄が接続されるマニホールド等が配置されている。
The
図2は図1のA部詳細図、図3は図2のB部詳細図、図4は図2のB部を上方から見た詳細図である。図2〜図4に示すように、副側壁部4の出口(後部伝熱部3の入口)には、鉛直方向に延びるスクリーン管9が左右方向及び前後方向に複数配列されており、これらスクリーン管9の後方にはケージ前壁管10が左右方向及び前後方向に複数配列されている。ケージ前壁管10は後部伝熱部3のケージ前壁を構成するものであり、ケージ前壁管10の直径はスクリーン管9よりも小径なものとなっている。一次再熱器5の横置き伝熱管に接続された複数の連結管7は、これらスクリーン管9とケージ前壁管10を水平方向に横切るようにして、二次再熱器6の吊下げ伝熱管に連結されている。したがって、水平方向に延びる連結管7と鉛直方向に延びるスクリーン管9及びケージ前壁管10とが直角に交差し、連結管7と大径側のスクリーン管9とが近接した配置になるため、連結管7とスクリーン管9どうしの接触に起因してフレッティング摩耗が発生する虞がある。本実施形態では、このようなフレッティング摩耗を防止するために、連結管7とスクリーン管9の相対向する外周面にそれぞれプロテクタ管11を装着すると共に、これらプロテクタ管11どうしを接触させた状態で連結管7とスクリーン管9を枠状の締結具12で締結(拘束・固定)するようにしている。
2 is a detailed view of part A of FIG. 1, FIG. 3 is a detailed view of part B of FIG. 2, and FIG. 4 is a detailed view of part B of FIG. 2 as viewed from above. As shown in FIGS. 2 to 4, a plurality of
具体的に説明すると、図5に示すように、プロテクタ管11は厚み約3mmのステンレス鋼板(金属板)を半円筒状に湾曲した半割管であり、このようなプロテクタ管11が連結管7とスクリーン管9及びケージ前壁管10の外周面にそれぞれ装着されている。ここで、連結管7に対してプロテクタ管11は、スクリーン管9とケージ前壁管10に対向する連結管7の半周面を覆うように装着されており、このプロテクタ管11は燃焼ガスの流れ方向(図3の矢印参照)に関して上流側に位置する端部のみを溶接固定し、それ以外の部位は溶接されていない自由端となっている。また、スクリーン管9に対してプロテクタ管11は、一対のプロテクタ管11でスクリーン管9のほぼ全周を覆うように装着されており、これらプロテクタ管11は上端部のみを溶接固定し、それ以外の部位は溶接されていない自由端となっている。なお、スクリーン管9の直径(φ63.5)に対してケージ前壁管10の直径(φ50.8)は十分に小さいため、連結管7とケージ前壁管10が擦れ合う可能性は低いが、ケージ前壁管10の外周面にもスクリーン管9と同様にしてプロテクタ管11を溶接固定してある。
Specifically, as shown in FIG. 5, the
図6に示すように、締結具12は、ステンレス鋼をコ字状に屈曲した一対の金属棒からなり、これら金属棒の両端部どうしを溶接することで枠状に一体化される。本実施形態では、図3,4に示すように、鉛直方向に延びる2本のスクリーン管9及び2本のケージ前壁管10と、これら計4本のスクリーン管9及びケージ前壁管10の左右に2本近接配置され、上下方向に3段並べられた計6本の連結管7とで構成される管群(計10本)を1つの結束単位とし、この結束単位毎に管群を締結具12で斜め掛けに縛って拘束・固定している。ただし、1つの結束単位となる連結管7の本数はこれに限定されず、例えば、4段計8本の連結管7と計4本とスクリーン管9及びケージ前壁管10とで1つの結束単位とすることもできる。また、スクリーン管9及びケージ前壁管10の数も任意とすることができる。
As shown in FIG. 6, the
このように直角に交差させた連結管7とスクリーン管9の相対向する外周面にそれぞれプロテクタ管11を装着し、これらプロテクタ管11どうしを接触させた状態で連結管7とスクリーン管9を締結具12で拘束・固定すると、連結管7とスクリーン管9が個々に独立して揺動することが抑制されるため、連結管7とスクリーン管9のフレッティング摩耗を防止することができる。なお、スクリーン管9に比べて小径のケージ前壁管10については、連結管7との間に接触を回避できる程度の隙間が確保されているが、ケージ前壁管10にもプロテクタ管11が装着されているため、仮に連結管7とケージ前壁管10に装着したプロテクタ管11どうしが擦れ合ったとしても、連結管7やケージ前壁管10の管表面にフレッティング摩耗が発生しないようになっている。
The
以上説明したように、本実施形態に係るボイラ装置1では、後部伝熱部3に設置された一次再熱器5の横置き伝熱管が、副側壁部4内のスクリーン管9群の間を横切って水平方向に延びる連結管7を介して、火炉2の天井部8に吊下げられた二次再熱器6の吊下げ伝熱管に連結されているため、連結管7を引き回すのに必要なスペースを少なくすることができ、その分、コンパクトなボイラ装置1を実現することができる。そして、連結管7群とスクリーン管9群とを近接配置して直角に交差させ、これら連結管7とスクリーン管9の相対向する外周面にそれぞれプロテクタ管11を装着すると共に、互いのプロテクタ管11どうしを接触させた状態で、複数本の連結管7とスクリーン管9の管群全体を締結具12で拘束・固定するようにしたので、個々の管の独立揺動が解消されて、揺動に伴う伝熱管本体のフレッティング摩耗を防止することができる。
As described above, in the
また、本実施形態に係るボイラ装置1では、金損板を半円筒状に湾曲した半割管をプロテクタ管11として使用し、このようなプロテクタ管11を鉛直方向に延びるスクリーン管9の外周面に装着する際に、プロテクタ管11の上端部のみを溶接固定し、それ以外の部位を溶接しない自由端部としたので、熱膨張係数が異なるスクリーン管9とプロテクタ管11の熱伸縮を許容できると共に、燃焼ガス中の灰がスクリーン管9とプロテクタ管11の間に堆積してしまうことを防止できる。また、プロテクタ管11を水平方向に延びる連結管7の外周面に装着する際に、燃焼ガスの流れ方向の上流側に位置するプロテクタ管11の端部のみを溶接固定し、それ以外の部位を溶接しない自由端部としたので、熱膨張係数が異なる連結管7とプロテクタ管11の熱伸縮を許容できると共に、燃焼ガス中の灰が連結管7とプロテクタ管11の間に堆積してしまうことを防止できる。
Further, in the
なお、本発明は上記した実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能であり、特許請求の範囲に記載された技術思想に含まれる技術的事項の全てが本発明の対象となる。前記実施形態は、好適な例を示したものであるが、当業者ならば、本明細書に開示の内容から、各種の代替例、修正例、変形例あるいは改良例を実現することができ、これらは添付の特許請求の範囲に記載された技術的範囲に含まれる。 The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the gist of the present invention, and all the technical matters included in the technical idea described in the claims are all. It is the subject of the present invention. Although the above-described embodiment shows a suitable example, those skilled in the art can realize various alternative examples, modified examples, modified examples or improved examples from the contents disclosed in the present specification. These are included in the technical scope described in the appended claims.
例えば、上記の実施形態では、コ字状に屈曲した2本の金属棒の端部どうしを溶接するようにした締結具12を用いているが、交差配置された複数本の連結管7とスクリーン管9の管群全体を拘束・固定できるものであれば、紐状等の他の締結具を用いることも可能である。
For example, in the above embodiment, the
1 ボイラ装置
2 火炉
3 後部伝熱部
4 副側壁部
5 一次再熱器(横置き伝熱管)
6 二次再熱器(吊下げ伝熱管)
7 連結管
8 天井部
9 スクリーン管
10 ケージ前壁管
11 プロテクタ管
12 締結具
1
6 Secondary reheater (hanging heat transfer tube)
7 Connecting pipe 8
Claims (4)
前記複数の連結管は、前記複数のスクリーン管と互いに交差するように前記副側壁部内に水平方向に配置され、
隣接する前記連結管と前記スクリーン管との相対向する外周面にそれぞれ装着される複数のプロテクタ管と、
これら複数のプロテクタ管どうしを接触させた状態で前記連結管と前記スクリーン管を締結する締結具と、を備えることを特徴とするボイラ装置。 A furnace, a rear heat transfer section provided on the outlet side of the furnace, a sub-side wall section connecting the furnace and the rear heat transfer section, and a suspended heat transfer tube suspended from the ceiling of the furnace. A horizontal heat transfer tube installed inside the rear heat transfer section and a plurality of connecting tubes for connecting the suspended heat transfer tube and the horizontal heat transfer tube are provided, and the sub-side wall portion extends in the vertical direction. In a boiler device in which a plurality of screen tubes are arranged at least in the left-right direction.
The plurality of connecting pipes are arranged horizontally in the sub-side wall portion so as to intersect with the plurality of screen pipes.
A plurality of protector pipes mounted on the outer peripheral surfaces of the adjacent connecting pipes and the screen pipes facing each other, and
A boiler device including a fastener for fastening the connecting pipe and the screen pipe in a state where the plurality of protector pipes are in contact with each other.
前記プロテクタ管が半円筒状に湾曲する金属板からなることを特徴とするボイラ装置。 In the boiler device according to claim 1,
A boiler device characterized in that the protector tube is made of a metal plate curved in a semi-cylindrical shape.
前記スクリーン管に対して前記プロテクタ管は上端部のみが固定されており、前記連結管に対して前記プロテクタ管は前記火炉を流れる燃焼ガスの流れ方向に関して上流側に位置する端部のみが固定されていることを特徴とするボイラ装置。 In the boiler device according to claim 1 or 2.
Only the upper end of the protector pipe is fixed to the screen pipe, and only the end of the protector pipe located upstream with respect to the flow direction of the combustion gas flowing through the furnace is fixed to the connecting pipe. A boiler device characterized by being
前記締結具は、コ字状に屈曲する一対の金属棒を備え、これら一対の金属棒の端部どうしが溶接により一体化されて枠状に形成されることを特徴とするボイラ装置。 In the boiler device according to claim 1,
The fastener is a boiler device including a pair of metal rods that bend in a U shape, and the ends of the pair of metal rods are integrated by welding to form a frame shape.
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