JP2939294B2 - 排熱回収ボイラの支持架台 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は排熱回収ボイラに係り、特に複数個のモジュ
ールに分割された装置において、隣り合うモジュール同
士を連結部材を用いて連結し、運転時における熱膨張反
力を吸収するように構成した支持架台に関する。

（従来の技術） 火力発電プラントの発電効率の向上に大きく貢献する
発電方式としてガスサイクルと蒸気サイクルとを組み合
わせたコンバインドサイクル発電プラントの評価が高ま
りつつある。これは、高効率の実現と併せて、起動特性
に卓越したものがあり、さらに温排水の減少といった様
々な利点が評価されたことによるものである。

このコンバインドサイクル発電プラントも従来の火力
発電プラントと同様に大型化によるスケールメリットが
あり、近年、ガスタービンの大型化の進展に伴ない排熱
回収ボイラも大型化し、高さが20m以上、幅が15m、全体
の長さが30mから40mにもなってきている。このような大
型の排熱回収ボイラは工場において輸送可能な大きさの
モジュールに組み立てられ、ドーリー車のような大型輸
送車を用いて据え付け現場に搬入され、そこに据え付け
られる。

第２図は従来技術による排熱回収ボイラが所定の手順
によって組み立てられ、すべての作業が完了した状態を
示している。工場での製作は高圧加熱器１と高圧蒸発器
２を組み込んだモジュールＡ、脱硝装置３を組み込んだ
モジュールＢ、高圧蒸発器４と高圧節炭器５を組み込ん
だモジュールＣ、低圧蒸発器６と低圧節炭器７を組み込
んだモジュールＤの四つに分割して行われる。それぞれ
のモジユールＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄは支持架台8A、8B、8C、8D
の上に載せた状態で製作され、両者が一体のまま輸送さ
れると共に、据え付け後もそのままの状態に置かれる。

また、それぞれのモジュールＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄはその中
心に熱膨張の起点として働く固定部材9A、9B、9C、9Dを
備えている。さらに、モジュールＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄ同士の
間には熱膨張を吸収するエキスパンションジョイント10
がそれぞれ設けられる。

なお、図中符号11は高圧蒸気ドラム、12は低圧蒸気ド
ラムをそれぞれ示している。

一方、据え付け現場における排熱回収ボイラの組み立
ては次のように行われる。初めに、第３図に示されるよ
うにモジュールＡを、例えばトーリ車13のような大型輸
送車に乗せて所定の据え付け位置まで輸送した後、ドー
リ車13の荷台を下降させてモジュールＡを床に置く。そ
の後、支持架台8Aと基礎金物とを溶接して固定させる。
次に、第４図に示されるようにモジュールＢを同様の方
法で据え付ける。このとき、モジュールＡとモジュール
Ｂの間にエキスパンションジョイント10が介装される。

（発明が解決しようとする課題） ところで、プラントの運転中、排熱回収ボイラにはガ
スタービンからの高温の排ガスが導かれ、高圧過熱器１
から低圧節炭器７までの各領域を流動するためにモジュ
ールＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄが熱膨張して各部の寸法が変化す
る。この様子をモジュールの一部の挙動を示す第５図を
参照して詳しく説明すると、モジュールＡ、モジュール
Ｂはそれぞれ支持架台8A、8Bで支持され、それぞれの中
央付近に固定部材9A、9Bを備えていることから、この固
定点を起点として左右方向および上方向に熱膨張してい
く。モジュールＡ、Ｂの両端の支持点には熱膨張を支持
架台8A、8BとモジュールＡ、Ｂとの間で滑らせて逃がす
ように滑り板14が設置されている。モジュールＡ、Ｂ間
の熱膨張は双方の間に設置されたエキスパンションジョ
イント10が吸収して過大な熱応力が生じるのを防止して
いる。ここで、モジュールＡ、Ｂが滑り板14の上で滑る
とき、支持架台8A、8Bには水平方向の摩擦反力が加わる
が、モジュールＡ、Ｂには各々中央付近の固定点があ
り、両端での摩擦反力が左右方向で相殺され、支持架台
8A、8Bのそれぞれの梁15A、15Bの内力としてのみ存在
し、支持架台8A、8B全体が変形するような力とはなら
ず、支持架台8A、8Bの基礎には熱膨張反力としてのせん
断力は発生しない。

ところが、モジュールＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄの大型化に連れ
てそれぞれの単体重量が増し、かつモジュール幅が広が
ってくると、モジュール長さが短かくなり、モジュール
Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄの両端に各々エキスパンションジョイン
ト10を設けると全長が非常に長くなることから、何個か
のエキスパンションジョイント10を省略するものが提案
されている。この場合、排熱回収ボイラが運転状態に入
ると、熱変形および熱反力は第５図に示されるように起
こる。すなわち、モジュールＡは支持架台8Aとモジュー
ルＡとの間のすべての支持点に滑り板14が使用され、モ
ジュールＢは一のモジュール端の支持点が固定部材9B、
モジュール中央およびその他のモジュール端が滑り板14
により支えられている。排熱回収ボイラが熱膨張する
と、モジュールＡとモジュールＢはモジュールＢと設け
られた固定部材9Bを中心に左右両方向に延びていく。こ
のとき、モジュールＢの滑り板14の滑り反力はモジュー
ルＢの支持架台8Bの梁15Bの引張り力として現れるのみ
で、基礎への反力は発生しないが、モジュールＡは滑り
板14からの反力が支持架台8Aの横力として支持架台8Aに
加わるため、この横力により支持架台8Aが変形し、基礎
にせん断力が加わる。このため、支持架台8A、基礎とも
大きなせん断力に耐え得る設計とする必要があり、モジ
ュール全体の重量の増加、大規模な基礎工事による工事
期間の長期化などが問題となっている。

そこで、本発明の目的はエキスパンションジョイント
を使用せずにモジュール同士を接続しても、固定点のな
いモジュールの支持架台および基礎に滑り点の反力とし
ての横力を作用させないようにした排熱回収ボイラの支
持架台を提供することにある。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 本発明は、上記目的を達成するために、複数のモジュ
ールが水平面上で決められた並びとなるように配置さ
れ、少くともその一対の接続面同士が互いに固着されて
一つの熱交換器のための装置として構成された排熱回収
ボイラの前記各モジュールを各モジュールごとに載置す
るようにした排熱回収ボイラの支持架台において、前記
互いに固着された一対のモジュールの一方を支持する支
持部材の前記固着側の端部に、前記モジュールが熱膨脹
のために水平方向に変位するときの固定点となる固定部
材を設けると共に、前記支持部材の固着側と反対側の端
部に前記モジュールとの間に滑りを生じて相対的な運動
を可能にする滑り板を設けた第１の支持架台と、前記互
いに固着された一対のモジュールの他方を支持する支持
部材の前記固着側の端部および固着側と反対側の端部に
前記モジュールとの間に滑りを生じて相対的な運動を可
能にする滑り板をそれぞれ設けた第２の支持架台と、前
記第１の支持架台及び第２の支持架台同士を連結した連
結部材とを具備することを特徴とする。

（作用） 本発明は、モジュールの固着側の端部に熱膨張等の影
響によるモジュールの水平方向への変位を拘束する固定
部材を備え、反対側の端部にモジュールの水平方向への
変位を自由なものとする滑り板とを備えた第１の支持架
台と、両端部に滑り板のみを備えた第２の支持架台とを
連結部材を介して連結することにより、モジュールの熱
膨脹等による変位によって固定点のない第２の支持架台
が受ける水平方向からの力を、固定点のある第１の支持
架台に分散することが可能である。これにより、第１、
第２の支持架台上の各モジュール間に各支持架台が受け
る力を緩和するための例えばエキスパンションジョイン
ト等の部材を介在させることなく、簡易的な構造にて支
持架台の耐久性を向上させることができる。

（実施例） 本発明の一実施例を第１図を参照して説明する。第１
図は本発明を実施した排熱回収ボイラの完成状態の一部
を示したものである。

図中、符号Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄはモジュールの工場製作単
位を示す。また、各部材の符号に付けられた添字はそれ
ぞれのモジュールの部材であることを示す。

モジュールＡは支持架台21Aで支持され、中央および
両端部の支持点には滑り点となる滑り板22が介装されて
おり、支持架台21AとモジュールＡとの間の熱膨張差が
吸収される。モジュールＢは支持架台21Bで支持され、
固定点のないモジュールＡ側にモジュールの熱膨張の固
定点となる固定部材23Bが設けられている。このため、
モジュールＢはこの固定部材23Bを起点にして両側に熱
膨張していく。モジュルＡとモジュールＢはエキスパン
ションジョイントを用いず、完全に溶接で接続されてお
り、モジュールＡの熱膨張の起点もモジュールＢの固定
点となる。そして、モジュールＡとモジュールＢの支持
架台21A、Ｂは連結部材24で接続されている。この連結
部材24は各々のモジュール設定後取り付けるか、モジュ
ールＡまたはＢに溶接固定され、モジュール設定後、他
端を溶接またはボルト締めで固定し、滑り板22の反力を
モジュール間で伝達できるようにする。

モジュールＣとモジュールＤはそれぞれモジュールＡ
とモジュールＢのように支持架台21C、21D、滑り板22、
固定部材23Dおよび連結部材24を用いて支持され、かつ
接続されている。モジュールＢとモジュールＣの間には
熱膨張を吸収するためのエキスパンションジョイント25
が配設されている。

次に、このように構成された支持架台の作用を説明す
る。なお、ここではモジュールＡとモジュールＢとの関
係を述べているが、モジュールＣとモジュールＤとの間
も同じである。排熱回収ボイラが運転により熱膨張する
と、モジュールＡとモジュールＢはモジュールＢに設け
られた固定部材23Bを中心に左右両方向に延び、モジュ
ールＢの滑り板22による滑り点の滑り反力はモジュール
Ｂの支持架台21Bの梁26Bの引っ張り力として現れる。一
方、モジュールＡの滑り点の滑り反力は26Aが連結部材2
4で梁26Bと連結されているため、梁26Aと連結部材24の
引っ張り力として現れ、基礎へは伝わらない。このた
め、基礎にはせん断力が発生しない。したがって、梁26
以外の支持架台21A、21Bの各部材は熱膨張反力を受けず
にすむので、各部材のサイズを小さくすることができ、
モジュール全体の重量の増加を食い止めることが可能で
ある。さらに、基礎に熱膨張反力としてのせん断力が作
用しないので、基礎構造を簡略化でき、工期の短縮が可
能となる。

また、以上に述べた支持架台によるならば、連結部材
24を後で取り付けて力の伝達が可能になるので、モジュ
ールＡ、Ｂ間にエキスパンションジョイントを設けるこ
となくモジュールによる工場製作、輸送、据え付けが可
能となり、排熱回収ボイラの大型化にも対応できる。

［発明の効果］ 以上述べたように本発明によれば、支持架台の各部材
は熱膨張反力を受けずにすむので、部材サイズを小さく
して装置の軽量化が図れ、さらに基礎に熱膨張反力とし
てのせん断力が作用しないので、基礎を簡略に構成する
ことができ、工期の短縮が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を実施した排熱回収ボイラの完成状態の
一部を示す構成図、第２図は従来技術による排熱回収ボ
イラの一例を示す構成図、第３図および第４図は輸送、
据え付け、現場での据え付け方法を示す説明図、第５図
は従来技術による排熱回収ボイラにおける熱膨張時の挙
動を示す説明図、第６図は従来技術による大型排熱回収
ボイラにおける熱変形および熱反力発生時の挙動を示す
説明図である。 １……過熱器 ２、４……高圧蒸発器 ５……高圧節炭器 ６……低圧蒸発器 ７……低圧節炭器 21A、21B、21C、21D……支持架台 22……滑り部材 23B、23D……固定部材 24……連結部材 26A、26B、26C、26D……梁 Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ……モジュール

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】複数のモジュールが水平面上で決められた
   並びとなるように配置され、少くともその一対の接続面
   同士が互いに固着されて一つの熱交換器のための装置と
   して構成された排熱回収ボイラの前記各モジュールを各
   モジュールごとに載置するようにした排熱回収ボイラの
   支持架台において、 前記互いに固着された一対のモジュールの一方を支持す
   る支持部材の前記固着側の端部に、前記モジュールが熱
   膨脹のために水平方向に変位するときの固定点となる固
   定部材を設けると共に、前記支持部材の固着側と反対側
   の端部に前記モジュールとの間に滑りを生じて相対的な
   運動を可能にする滑り板を設けた第１の支持架台と、 前記互いに固着された一対のモジュールの他方を支持す
   る支持部材の前記固着側の端部および固着側と反対側の
   端部に前記モジュールとの間に滑りを生じて相対的な運
   動を可能にする滑り板をそれぞれ設けた第２の支持架台
   と、 前記第１の支持架台及び第２の支持架台同士を連続した
   連結部材とを 具備することを特徴とする排熱回収ボイラの支持架台。