JP2512725B2 - ボイラ構造 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はボイラの炉壁間の接続構造に係り、特にボイ
ラ火炉に隣接して配置された煙道を構成する副側壁と後
部伝熱壁の間の温度差に起因する熱応力を低減するボイ
ラ構造に関する。

〔従来の技術〕

第４図は、ボイラの一例を示す斜視図である。煙道は
副側壁２及び後部伝熱壁３にて構成されており、下部よ
り排ガスが導入される火炉１の上部に位置している。火
炉１の上部に、煙道を構成する副側壁底壁４及び副側壁
側壁５を有する副側壁２が連結されている。さらに副側
壁２の出口側には、後部伝熱壁前壁６及び後部伝熱壁側
壁７を有する後部伝熱壁３が溶接等によって接続されて
いる。

副側壁２と後部伝熱壁３が接続される個所には、温度
差を有するコーナ８が存在する。コーナ８においては、
副側壁底壁４、副側壁側壁５、後部伝熱壁前壁６及び後
部伝熱壁側壁７の各壁が一個所で接合されている。

各壁は伝熱管とメンバレンバーを交互に連続溶接した
メンブレン壁で形成され、各壁の伝熱管にはセパレータ
10を介して流体の集配が行われる。

火炉１、副側壁２及び後部伝熱壁３の天井部には、一
枚板の天井壁９が配置されている。

以上の構成において、管内流体は第４図に示すよう
に、火炉１を上昇し、前壁、側壁及び後壁の一部を通っ
てそのまま上昇し、又、残りの大部分の後壁は連絡管に
より副側壁側壁５に入り上昇する。火炉１及び副側壁側
壁５を通過した流体は天井壁９に入り、天井壁出口より
下降管16により流下し、連結管17により後部伝熱壁３の
周壁及び副側壁底壁４に入り、後部伝熱壁３を上昇した
流体はセパレータ10に入り、気水分離されて蒸気のみが
図示していない過熱器へ供給される。

近年、高効率化の要求からボイラシステムロス低減の
ため、第５図（後部伝熱壁３が蒸冷壁の例）に示す如
く、後部伝熱壁３の流体としてセパレータ10で気水分離
された蒸気のみを供給する経路が多く採用されている。
管内流体温度は流体経路に沿って勾配があり、かつ第５
図の流体経路においては、後部伝熱壁３が前記の如く蒸
気壁となり、特にボイラ起動、停止のような過渡的状態
においては、時には、流体は水のみであり、セパレータ
10より上流側、すなわち火炉１、副側壁２のみを流体が
流れ、後部伝熱壁３は空焚きの状態となる。そのため、
各壁間の温度差は大きくなり、大きな熱伸び差が発生す
る。

〔発明が解決しようとする課題〕

以上説明した従来技術では、副側壁２と後部伝熱壁３
のコーナ８において、温度差を有する各壁が一個所で溶
接接合されているため、各壁の熱伸びが相互に拘束さ
れ、構造的な剛性不連続による歪集中も重なり、コーナ
８の近傍に大きな熱応力が発生する。ボイラの高頻度の
起動、停止及び負荷変化運用のボイラにおいては、この
熱応力が繰り返して発生し、そのため疲労亀裂が発生、
進行し、管内流体の漏洩などが発生していた。

本発明は、上記従来技術の実情に鑑みてなされたもの
で、その目的は、コーナにおける各壁間の温度差に起因
する熱応力を低減できるボイラ構造を提供することにあ
る。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するため、本発明は、 伝熱管とメンブレンバーで形成された煙道が後部伝熱
壁前壁にて前部煙道と後部煙道に分離した構造を有し、 上記前部煙道が、略垂直面を成す副側壁側壁と、底部
を形成し上記副側壁側壁と直交する副側壁底壁と、これ
ら壁のいずれとも略直交する位置に形成された後部伝熱
壁前壁にて構成され、 上記後部煙道が、略垂直面を成す後部伝熱壁側壁と、
後部伝熱壁前壁にて構成され、 上記副側壁側壁と後部伝熱壁側壁が略同一平面から成
る煙道側壁を形成した構造を有し、 その煙道側壁と後部伝熱壁前壁との境界にあって煙道
側壁の一部を形成する伝熱管と伝熱管の間を結合してい
るメンブレンバーから、副側壁底壁と後部伝熱壁前壁の
境界部で且つ副側壁底壁のメンブレンバーにわたってＬ
字状のスリットを設けたことを特徴とするものである。

〔作用〕

本発明は前述のように、接合部に設けられたスリット
により、副側壁と後部伝熱壁をコーナで切り離すため、
熱伸び差の拘束が無くなり、熱応力の影響の無いボイラ
構造となる。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。
第１図、第２図は実施例に係るボイラの要部斜視図で、
第４図及び第５図と同一の部分は同一の符号で付して重
複する説明は省略する。

これらの図に示すように、副側壁底壁４の後部伝熱壁
側壁６側の端部20が折り曲げられ、副側壁底壁出口管寄
せ11に連結されている。また、副側壁側壁５の下端は副
側壁底壁入口管寄せ13に連結され、この副側壁底壁入口
管寄せ13と副側壁底壁出口管寄せ11は副側壁入口連絡管
12によって内部の流体が流動可能な状態で接続されてい
るる。

副側壁側壁５と後部伝熱壁側壁７の接続部21から、副
側壁底壁４と後部伝熱壁側壁６の接続部にかけて、メン
ブレンバーにＬ字形スリット14が設けられている。この
スリット14を設けることによって、副側壁２と後部伝熱
壁３のコーナを分離している。

ここで第１図において前記Ｌ字形スリット14を強調す
る意味で、そのスリット14を黒く塗り潰した状態を第２
図に示す。この図に示すようにスリット14は副側壁側５
から副側壁底壁４にわたって略Ｌ字形状をなす連続した
形状となっている。

また、副側壁側壁５と後部伝熱壁側壁７の接続部21か
ら、副側壁側壁入口管寄せの一部を含め、副側壁底壁出
口管寄せ11の周囲を完全に包囲した形でケーシング15を
設置している。

上記のように、コーナー８の副側壁側壁５と後部伝熱
壁側壁７の接続部21にスリット14を設けたことにより、
副壁側壁２と後部伝熱壁３のコーナーを分離することが
できる。このコーナーの切り離しにより、つまりＬ字形
スリット14を設けたことにより、熱伸び差の拘束が無く
なり、熱応力の緩和を図ることができる。また、ケーシ
ング15を設けたことによって、炉内のガスシールができ
る。

第３図は、本発明の他の実施令を示す斜視図である。
本実施例は、炉内ガスシール用のケーシングの取付け範
囲を側壁端部のみに限定したものである。このような構
成であっても、第１図の実施例と同等の効果が得られ
る。

各実施例で示したように、温度差を有するボイラ副側
壁と後部伝熱壁のコーナにおいて、各壁間で発生する、
熱変形差による歪集中が無くなり、コーナにおける熱応
力を例えば数十％に低減することができる。

この結果、ボイラの起動、停止にともなう繰り返し熱
応力に対する疲労寿命を数倍増大させることができ、高
頻度の起動、停止を行い得るボイラの提供が可能にな
る。〔発明の効果〕 本発明によれば、煙道を構成する副側壁と後部伝熱壁
のコーナにおける熱応力の発生を低減し、疲労寿命を大
幅に延長することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係るボイラの要部斜視図、
第２図はそのボイラのＬ字形スリットの位置を示す説明
図、第３図は本発明の他の実施例に係るボイラ要部斜視
図、第４図はボイラの一例を示す斜視図、第５図は後部
伝熱壁が蒸冷壁のボイラの斜視図である。 １……火炉、２……副側壁、３……後部伝熱壁、４……
副側壁底壁、５……副側壁側壁、６……後部伝熱壁前
壁、７……後部伝熱壁側壁、８……コーナ、９……天井
壁、10……セパレータ、11……副側壁底壁出口感管寄
せ、12……副側壁入口連絡管、13……副側壁底壁入口管
寄せ、14……スリット、15……ケーシング、16……下降
管、17……連絡管。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】伝熱管とメンブレンバーで形成された煙道
   が後部伝熱壁前壁にて前部煙道と後部煙道に分離した構
   造を有し、 上記前部煙道が、略垂直面を成す副側壁側壁と、底部を
   形成し上記副側壁側壁と直交する副側壁底壁と、これら
   壁のいずれとも略直交する位置に形成された後部伝熱壁
   前壁にて構成され、 上記後部煙道が、略垂直面を成す後部伝熱壁側壁と、後
   部伝熱壁前壁にて構成され、 上記副側壁側壁と後部伝熱壁側壁が略同一平面から成る
   煙道側壁を形成した構造を有し、 その煙道側壁と後部伝熱壁前壁との境界にあって煙道側
   壁の一部を形成する伝熱管と伝熱管の間を結合している
   メンブレンバーから、副側壁底壁と後部伝熱壁前壁の境
   界部で且つ副側壁底壁のメンブレンバーにわたってＬ字
   状のスリットを設けたことを特徴とするボイラ構造。