JP2665208B2 - ボイラ装置 - Google Patents

ボイラ装置

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JP2665208B2
JP2665208B2 JP18023195A JP18023195A JP2665208B2 JP 2665208 B2 JP2665208 B2 JP 2665208B2 JP 18023195 A JP18023195 A JP 18023195A JP 18023195 A JP18023195 A JP 18023195A JP 2665208 B2 JP2665208 B2 JP 2665208B2
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忠義 井上
征弘 峯
芳久 児玉
太郎 坂田
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Mitsubishi Power Ltd
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Babcock Hitachi KK
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Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【発明の属する技術分野】本発明はボイラ装置に係り、
特に温度の異なる内部流体がそれぞれ流通する複数のメ
ンブレン壁の溶接接合部での熱応力が低減できるボイラ
装置に関する。 【0002】 【従来の技術】火力発電等にあっては、火炉内で燃料を
燃やし、それによって生成した高温の燃焼ガスをガス通
路に通し、火炉ならびにガス通路に設けられた伝熱管に
よって水との間で熱交換を行い、得られた蒸気によって
タービンを駆動するシステムが用いられている。 【0003】一般に伝熱壁は多数の伝熱管と板状のバー
を交互に溶接して形成したメンブレン壁で構成されてお
り、火炉壁と副側壁との接合部、副側壁と後部伝熱壁と
の接合部は複雑な三次元構造がとられている。即ち図3
に示すように、火炉壁1の出口側に副側壁2が連結さ
れ、さらにその副側壁2の後方に後部伝熱壁3が連結さ
れており、副側壁2は副側壁底壁4と副側壁側壁5とを
有し、後部伝熱壁3は後部伝熱壁前記壁6と後部伝熱壁
側壁7とを有しており、火炉壁1と副側壁2との接合部
ならびに副側壁2と後部伝熱壁3との接合部は複雑な三
次元構造となっている。火炉壁1内で生成した燃焼ガス
は火炉内を上昇し、副側壁2で構成されたガス通路を水
平に流れ、後部伝熱壁3で構成されたガス通路を降下
し、その間で熱交換が行なわれる。 【0004】例えば副側壁2と後部伝熱壁3との接合部
8では、副側壁底壁4,副側壁側壁5,後部伝熱壁前記
壁6,後部伝熱壁側壁7が一個所で相互に溶接接合され
て、燃焼ガスをシールする構造になっている。 【0005】給水された水は火炉壁1を上昇し、それの
前壁部及び側壁部を通った水は天井壁に入り、火炉壁1
の後壁部を通った水は副側壁底壁4を経て副側壁側壁5
を上昇し、天井流体と共にセパレータ15に流入する。
セパレータ15で蒸気と水が分離され、蒸気のみが後部
伝熱壁3の管寄せに供給される。 【0006】 【発明が解決しようとする課題】ところで、管内流体温
度は一様ではなく、流体経路に沿って勾配があり(特に
副側壁2と後部伝熱壁3)、各壁間の温度は大きく異な
っている。 【0007】特にボイラの起動、停止の如き過渡的状態
においては(火力発電は電力需要に応じてボイラの起
動、停止が多い)、管内の流体は水のみであり、セパレ
ータ15より前段の火炉壁1、副側壁2のみ流体が流
れ、後部伝熱壁3は空焚き状態になる。したがって、各
壁間の温度差が大きくなり、熱伸び差が大で各壁の溶接
接合部において応力集中が発生する。 【0008】本発明の目的は、このような従来の欠点を
解消し、各壁の溶接接合部における応力集中を低減し
て、耐用寿命の長いボイラ装置を提供することにある。 【0009】 【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明は、火炉と、その火炉に連続して副側壁で形
成される第1のガス通路と、その第1のガス通路に連続
して後部伝熱壁で形成される第2のガス通路を備え、
記第1のガス通路ならびに第2のガス通路が、第1の温
度の内部流体が流通する第1のメンブレン壁と、前記第
1の温度と異なる第2の温度の内部流体が流通して前記
第1のメンブレン壁と同一平面上に溶接接合された第2
のメンブレン壁と、前記第1の温度ならびに第2の温度
と異なる第3の温度の内部流体が流通して前記第1のメ
ンブレン壁と第2のメンブレン壁に対して垂直に溶接接
合された第3のメンブレン壁とを有し、 前記第1のメン
ブレン壁と第2のメンブレン壁の溶接接合部が、前記第
3のメンブレン壁内においてその第3のメンブレン壁と
溶接接合されていることを特徴とするものである。 【0010】 【作用】本発明は前述のように、前記第1のガス通路な
らびに第2のガス通路が、第1の温度の内部流体が流通
する第1のメンブレン壁と、前記第1の温度と異なる第
2の温度の内部流体が流通して前記第1のメンブレン壁
と同一平面上に溶接接合された第2のメンブレン壁と、
前記第1の温度ならびに第2の温度と異なる第3の温度
の内部流体が流通して前記第1のメンブレン壁と第2の
メンブレン壁に対して垂直に溶接接合された第3のメン
ブレン壁とを有し、 前記第1のメンブレン壁と第2のメ
ンブレン壁の溶接接合部が、前記第3のメンブレン壁内
においてその第3のメンブレン壁と溶接接合する構成に
なっている。 【0011】従って第3のメンブレン壁と、第1のメン
ブレン壁とが溶接接合される部分の温度差はT1とT3
だけあり、また第3のメンブレン壁と、第2のメンブレ
ン壁とが溶接接合される部分の温度差はT2とT3だけ
になる。なお、第3のメンブ レン壁の途中一個所に第1
のメンブレン壁と第2のメンブレン壁との接合部では、
温度差T1とT3と温度差T2とT3の所があるが、第
3のメンブレン壁の途中連続した管体であるから亀裂な
どの発生はほとんどない。よって従来のボイラ装置に比
較して温度差に起因する熱応力を有効に低減して、耐用
寿命の長いボイラ装置を提供することができる。 【0012】 【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。図1は本発明の一実施例を示す斜視図であり、
図2はその流体経路を示す斜視図である。 【0013】図1に示すように、水平に配設された副側
壁底壁4に対し、その側部には垂直に副側壁側壁5が配
設され、この副側壁側壁5に隣接して同一平面上に後部
伝熱壁側壁7が配設されている。副側壁側壁5の下端に
は、後部伝熱壁側壁7寄りの一部が入口管寄せ9に接続
され、残る部分が入口管寄せ12に接続されている。 【0014】また、副側壁底壁4及び副側壁側壁5の各
々に対して直交するように後部伝熱壁前壁6が設けら
れ、この後部伝熱壁前壁6の下端には出口管寄せ11に
接続される。 【0015】副側壁2ならびら後部伝熱壁3は、内部に
水または蒸気の流通する多数の伝熱管と、各伝熱管間を
連結する多数の板状のバーとを交互に繰り返して溶接し
たメンブレン壁で構成されている。そして副側壁2のメ
ンブレン壁で形成される第1のガス通路と、その第1の
ガス通路に連続して後部伝熱壁3のメンブレン壁で形成
される第2のガス通路を備えている。 【0016】前記入口管寄せ9は入口連絡管10、入口
管寄せ13を介してセパレータ15(図3参照)に接続
されている。 【0017】このように構成されたボイラ装置におい
て、給水された水は火炉壁1を上昇し 、それの前壁部及
び側壁部を通った水は天井壁に入り、火炉壁1の後壁部
を通った水は副側壁底壁4に至り、出口管寄せ11なら
びに入口管寄せ12を通り、副側壁側壁5を上昇し、天
井流体と共にセパレータ15に流入する。セパレータ1
5で蒸気と水が分離され、蒸気のみが入口管寄せ13を
通り、後部伝熱壁前壁6と後部伝熱壁側壁7に供給され
るとともに、入口連絡管10ならびに入口管寄せ9を経
て、副側壁側壁5のうちの後部伝熱壁側壁7寄りの伝熱
管を通る。 【0018】従ってこの副側壁側壁5のうちの入口管寄
せ9と接続された伝熱管に流れる流体温度は後部伝熱壁
側壁7と同一であり、実質的に後部伝熱壁側壁7とな
る。 【0019】ここで例えば前記副側壁側壁5に流れる流
体温度を第1の温度T1、副側壁側壁5のうちの入口管
寄せ9と接続された伝熱管(実質的に後部伝熱壁側壁
7)に流れる流体温度を第2の温度T2、副側壁底壁4
に流れる流体温度を第3の温度T3とすると、前記流体
(水、蒸気)の流れの経路からみて、第1の温度T1、
第2の温度T2、第3の温度T3はそれぞれ異なる。 【0020】そして図1に示されているように、入口管
寄せ12に接続された副側壁側壁5と入口管寄せ9に接
続された副側壁側壁5(実質的に後部伝熱壁側壁7)と
の溶接接合部が、副側壁底壁4の途中においてその副側
壁底壁4に溶接接合されている。 【0021】よって副側壁底壁4と、入口管寄せ12に
接続された副側壁側壁5とが溶接接合される部分の温度
差はT1とT3だけあり、また副側壁底壁4と、入口管
寄せ9に接続された副側壁側壁5(実質的に後部伝熱壁
側壁7)とが溶接接合される部分の温度差はT2とT3
だけになる。なお、副側壁底壁4の途中一個所に入口管
寄せ12に接続された副側壁側壁5と入口管寄せ9に接
続された副側壁側壁5(実質的に後部伝熱壁側壁7)と
の接合部では、温度差T1とT3と温度差T2とT3の
所があるが、副側壁底壁4の途中部分は連続した管体で
あるから亀裂などの発生はほとんどない。よって従来の
装置に比較して温度差に起因する熱応力 を低減すること
ができる。 【0022】図は、本発明の他の実施例を示す斜視図
である。本実施例は、図1の実施例とは逆に、後部伝熱
壁3の副側壁側壁5寄りの数本の伝熱管の下部を後部伝
熱壁側壁7の中央寄りに移動させ、副側壁側壁5の端部
との間に所定の距離を設けるようにしたものである。こ
のように構成することにより、実質的には実施例1と同
様の効果がある。 【0023】 【発明の効果】本発明は前述のように、前記第1のガス
通路ならびに第2のガス通路が、第1の温度の内部流体
が流通する第1のメンブレン壁と、前記第1の温度と異
なる第2の温度の内部流体が流通して前記第1のメンブ
レン壁と同一平面上に溶接接合された第2のメンブレン
壁と、前記第1の温度ならびに第2の温度と異なる第3
の温度の内部流体が流通して前記第1のメンブレン壁と
第2のメンブレン壁に対して垂直に溶接接合された第3
のメンブレン壁とを有し、 前記第1のメンブレン壁と第
2のメンブレン壁の溶接接合部が、前記第3のメンブレ
ン壁内においてその第3のメンブレン壁と溶接接合する
構成になっている。 【0024】従って第3のメンブレン壁と、第1のメン
ブレン壁とが溶接接合される部分の温度差はT1とT3
だけあり、また第3のメンブレン壁と、第2のメンブレ
ン壁とが溶接接合される部分の温度差はT2とT3だけ
になる。なお、第3のメンブレン壁の途中一個所に第1
のメンブレン壁と第2のメンブレン壁との接合部では、
温度差T1とT3と温度差T2とT3の所があるが、第
3のメンブレン壁の途中連続した管体であるから亀裂な
どの発生はほとんどない。よって従来のボイラ装置に比
較して温度差に起因する熱応力を有効に低減して、耐用
寿命の長いボイラ装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】 【図1】本発明の一実施例を示す斜視図である。 【図2】その実施例の流体経路の接続を示す斜視図であ
る。 【図3】本発明の他の実施例を示す斜視図である。 【図4】ボイラの構成例を示す斜視図である。 【符号の説明】 1 火炉壁 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 接合部

Claims (1)

  1. (57)【特許請求の範囲】 1.火炉と、その火炉に連続して副側壁で形成される第
    1のガス通路と、その第1のガス通路に連続して後部伝
    熱壁で形成される第2のガス通路を備え、 前記第1のガス通路ならびに第2のガス通路が、第1の
    温度の内部流体が流通する第1のメンブレン壁と、前記
    第1の温度と異なる第2の温度の内部流体が流通して前
    記第1のメンブレン壁と同一平面上に溶接接合された第
    2のメンブレン壁と、前記第1の温度ならびに第2の温
    度と異なる第3の温度の内部流体が流通して前記第1の
    メンブレン壁と第2のメンブレン壁に対して垂直に溶接
    接合された第3のメンブレン壁とを有し、 前記第1のメンブレン壁と第2のメンブレン壁の溶接接
    合部が、前記第3のメンブレン壁内においてその第3の
    メンブレン壁と溶接接合されている ことを特徴とするボ
    イラ装置。
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CN103398368A (zh) * 2013-07-26 2013-11-20 江苏双良锅炉有限公司 前置膜式壁炉膛火管对流受热面大型卧式蒸汽锅炉

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CN103062746B (zh) * 2012-12-12 2014-11-12 杭州燃油锅炉有限公司 一种卧式单炉胆煤粉锅炉
JP6453323B2 (ja) * 2014-06-04 2019-01-16 川崎重工業株式会社 ボイラおよびその伝熱管の取り替え方法

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