JP2947623B2 - 補強ブレース構造 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

［発明の目的］

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えばコンバインドサ
イクル発電プラントに用いられているガスタービンの排
ガスから熱を回収する排熱回収ボイラのダクト構造体の
ように、内部に高温流体が流れ内部保温構造とした構造
体を補強する補強ブレース構造に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図９は、本発明に引用する排熱回収ボイ
ラで、蒸気発生系統を２系統備えた複圧式の自然循環形
排熱回収ボイラ１の構成の一例を示している。

【０００３】低圧給水ポンプから供給される給水は、低
圧節炭器２、低圧蒸気ドラム３および低圧蒸発器４を順
次通過する間にガスタービンの排ガス５と熱交換し、一
部が蒸発し、残りは低圧蒸気ドラム３に戻される。この
間発生した蒸気は低圧主蒸気管を経て低圧蒸気タービン
に導かれる。また、低圧節炭器２を出た給水は、一部が
途中で主経路が別れ高圧給水ポンプで昇圧された後、高
圧節炭器６、高圧蒸発器７を順次通過する間に排ガス５
と熱交換し、一部が蒸発し、高圧蒸気ドラム８にて湿分
分離された後、さらに高圧過熱器９を通過して過熱蒸気
となり、高圧主蒸気管を経て高圧蒸気タービンへ導かれ
る。

【０００４】しかして、高圧蒸発器７と高圧蒸気ドラム
８、低圧蒸発器４と低圧蒸気ドラム３の各ループ内にお
いては、高圧蒸気ドラム８、低圧蒸気ドラム３からそれ
ぞれ高圧蒸発器７、低圧蒸発器４内の伝熱管に缶水を供
給する降水管内の水と蒸発器伝熱管内の水の密度差によ
って循環力を得て水を循環させる自然循環が実現してい
る。一方、ガスタービンからの排ガス５は、排熱回収ボ
イラ１の高圧過熱器９、高圧蒸発器７、高圧節炭器６、
低圧蒸発器４、低圧節炭器２を順次通過し、煙突10より
排出される。なお、符号11は脱硝装置を示す。

【０００５】以上の構成の排熱回収ボイラ１の伝熱管群
は、ダクト構造体内に配置されている。ダクト構造体の
入口部ではガスタービンの排ガス５の温度は 500〜 600
℃にも達し、しかもガスタービンの大型化、排熱回収ボ
イラの大型化に対応して、ダクト構造体の断面の幅、高
さは何れも10ｍ以上となっている。そこで、このような
大型のダクト構造体の耐震性の強度を高めるため、より
効果的なダクト構造の開発が望まれている。

【０００６】図10，図11は従来より公知のラーメン構造
とトラス構造を排熱回収ボイラ１の構造体に適用した場
合の正面図を示す。排熱回収ボイラの場合、排ガス温度
が高いため、図10のように矩形構造体12を構成する構造
部材を高温にさらさないように、構造部材の内側を保温
材で被覆して内部保温式とした断熱構造体13を設けるの
が有利である。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図10の
ように外殻部分を構成する構造部材を剛接続したラーメ
ン構造では、ダクト構造体の寸法が10ｍ以上となるよう
な大容量の排熱回収ボイラの場合、強度を保つために大
型の構造部材を使用しなければならず、不経済となる。
また、図11に示すトラス構造では、矩形構造体12の外殻
部分を構成する構造部材は常温であるのに対し、トラス
に使用している固定ブレース15部分は、常温からコンバ
インドサイクル発電プラントの運転中には高温の排ガス
（排熱ボイラ１の入り口温度が最高 500〜 600℃にな
る）に加熱されて高温となり、熱伸びを発生する。した
がって、矩形構造体12の構造部材と固定ブレース15部分
に大きな伸び差が発生する。この伸び差は、固定ブレー
ス15に破壊的な熱応力を発生させ、固定ブレース15自身
を座屈させてしまう。このため、排熱回収ボイラ１のダ
クト構造として適用することはできない。なお、図11の
符号16は固定ブレース15の矩形構造体12の中心側を支持
する中央支持部材である。本発明の目的は、上記した従
来の欠点を除去し、内部保温構造とした構造体の軽量化
および強度の増大化を図った補強ブレース構造を提供す
ることにある。 ［発明の構成］

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、内部を流通す
る高温流体に対して内部保温構造とし、かつ、ｎ角形
（ただし、ｎは４以上）とした構造体の隅部にそれぞれ
設けた第１ピンを介して補強ブレースの一端を接続し、
この補強ブレースのそれぞれの他端を、剛体とした中央
支持部材の中心と前記第１ピンを結ぶ線上から同一方向
にずらした位置で前記中央支持部材に取り付けた第２ピ
ンにそれぞれ接続したことを特徴とするものである。

【０００９】

【作用】構造体内部が高温となり、補強ブレースが加熱
されて熱伸びが発生しても、中央支持部材の回動により
この熱伸びを吸収するので、補強ブレースに熱応力が発
生せず構造体の補強性能を損なうことがない。

【００１０】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面を参照して説
明する。図１は、本発明の一実施例をコンバインドサイ
クル発電プラントの排熱回収ボイラのダクト構造体に適
用した場合の正面図を示す。

【００１１】同図において、12は矩形構造体で、この矩
形構造体12の内側には断熱構造体13が被覆されており、
矩形構造体12を排ガスの熱から遮断し常温に保つように
している。断熱構造体13の内側には高温の排ガスが流れ
るが、この排ガスの熱を回収するための伝熱管集合体14
が装着されている。

【００１２】しかして、矩形構造体12の四隅には、それ
ぞれ補強ブレース20の一端がピン（第１ピン）21を介し
て回動可能に連結され、他端が中央支持部材22にピン
（第２ピン）23を介して回動可能に支持されている。こ
こで、４本の補強ブレース20は、同一の長さとし、中央
支持部材22と補強ブレース20の接続部である中央支持部
材22側のピン23は、矩形構造体12側の支持部であるピン
21のそれぞれの対角線に対して、同一方向にずらした位
置に配置している。また、ピン23は、図２に示すように
図１の平面内のみに自由度を持つように補強ブレース20
を支持する。すなわち、同図のダクト構造体の断面に対
し、法線方向には自由度を持たない構造で補強ブレース
20と中央支持部材22を接続している。

【００１３】次に、以上のように構成された実施例の作
用を説明する。図３は、コンバインドサイクル発電プラ
ントの運転停止時における中央支持部材22と補強ブレー
ス20の接続状態を示しており、図４は、コンバインドサ
イクル発電プラントの運転中における中央支持部材22と
補強ブレース20の接続状態を示している。コンバインド
サイクル発電プラントの運転中には、高温の排ガスがダ
クト構造体の内部を流れるので、この排ガスによる加熱
された補強ブレース20が伸びるが、この熱伸びは矩形構
造体12の四隅側に移動できないため図４に矢印24で示す
ように中央支持部材22側に向う。各補強ブレース20は、
同一長さであり、ダクト構造体の断面における温度が均
一であれば、４本の補強ブレース20の熱伸びも同一であ
るから、この熱伸びによるピン23の移動量も同一とな
り、図４に矢印25で示すように中央支持部材22が回動中
心26を中心として回動する。この回動は、補強ブレース
20の熱伸び以外には拘束されるものではないので、補強
ブレース20には何ら応力を発生しない。しかも、補強ブ
レース20の熱伸びによって生じた中央支持部材22の回動
によるピン23の位置は、幾何学的に一通りであるため、
このブレース構造は矩形構造体12を補強する効果を有す
る。

【００１４】以上説明した実施例の矩形構造体12は、四
角形であるから４本の補強ブレース20を必要としている
が、ｎ角形の場合にはｎ本の補強ブレース20が必要とな
る。又、中央支持部材22の回動中心26を矩形構造体12の
中心と一致させ、補強ブレース20の長さを全て同一にす
ることが構成を簡易化させる上で好ましい。しかしなが
ら、中央支持部材22の回動中心を矩形構造体12の中心に
一致させることができない場合には、補強ブレース20と
中央支持部材22とに特定の関係を持たせることによる実
現できる。図５は、このような場合の補強ブレース構造
を幾何学的に示したものである。

【００１５】すなわち、図５において、矩形構造体12に
設ける補強ブレース27，28，29，30の長さをそれぞれ
Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄとし、これに対応する中央支持部材31の
回動中心からピン23までの長さをそれぞれａ，ｂ，ｃ，
ｄとしたとき、 Ａ：Ｂ：Ｃ：Ｄ＝ａ：ｂ：ｃ：ｄ の関係が成立するようにし、かつ、中央支持部材31の中
心と各ピン23を結ぶ線と補強ブレース27，28，29，30と
が形成する角度θがそれぞれ等しくなるようにする。こ
のように構成すると、各補強ブレース27，28，29，30の
熱伸び量に対して中央支持部材31の回動角が略等しくな
り、補強ブレース27，28，29，30に熱応力は発生しなく
なる。ただし、ａ，ｂ，ｃ，ｄは、各部の熱伸びが中央
支持部材31の回動により十分吸収できる長さとすること
が必要である。

【００１６】なお、本発明は、上記した実施例に限定さ
れるものでなく、種々変形実施できる。図６は、本発明
の他の実施例を示す正面図である。同図において、32は
一端をピン21を介して矩形構造体12の隅部に回動可能に
接続され、他端がピン23を介して中央支持部材33に回動
可能に接続された補強ブレースである。中央支持部材33
は、山形鋼材等によりトラス構造で構成され、中央支持
部材33の中心とピン23までの距離を大きくしても、排ガ
スの流れを損なわないようにしている。

【００１７】また、図７は、本発明のさらに異なる他の
実施例の要部を示す正面図である。この実施例は、ダク
ト構造体の排ガス流れ方向の断面において、排ガスの温
度が一様でない場合には補強ブレースの熱伸びも一定し
ない。このような場合でも上記した各実施例を適用すれ
ば、ダクト構造体の断面内における中央支持部材の回動
により、熱伸びの偏差をある程度吸収することができ
る。しかしながら、熱伸びの偏差が過大であったり製作
誤差を考慮した場合にはその偏差や誤差分を吸収できな
い。そこで、中央支持部材のピン支持方法を変更するこ
とにより、これに対応するようにしたものが図７に示す
実施例である。すなわち、同図において、中央支持部材
35は、両側に円板状部36，36を設け、この円板状部36，
36には１箇所だけ円弧状とした長孔37を設ける。この長
孔37には摺動ピン38を介して１本の補強ブレース20を支
持し、他の３本の補強ブレース20はピン23を介して支持
する。ここで、長孔37による摺動ピン38の自由度は、排
ガス温度分布の不均一さと矩形構造体12の補強性能の低
下を限度して定められる。

【００１８】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、内
部に高温流体が流通し内部保温構造とした構造体を補強
ブレースで補強する場合、補強ブレースが高温流体で加
熱され熱伸びが発生しても、この熱伸びを吸収するよう
に中央支持部材で支持し補強ブレースに熱応力が発生し
ないようにしているので、構造体の軽量化および強度を
増大した補強ブレース構造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正面図。

【図２】図１のＸ部の拡大斜視図。

【図３】本発明の一実施例の作用を示す説明図。

【図４】本発明の一実施例の図３と異なる作用を示す説
明図。

【図５】本発明の一実施例を幾何学的構成で示した説明
図。

【図６】本発明の他の実施例の正面図。

【図７】本発明のさらに異なる他の実施例の要部を示す
正面図。

【図８】図７のＹ矢視図。

【図９】従来の排熱回収ボイラのダクト構造体の側面断
面図。

【図１０】図９に示すダクト構造体に装着するラーメン
構造とした矩形構造体の正面図。

【図１１】図９に示すダクト構造体に装着するトラス構
造とした矩形構造体の正面図。

【符号の説明】

12…矩形構造体、13…断熱構造体、14…伝熱管集合体、
20…補強ブレース、21，23…ピン、22…中央支持部材。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内部を流通する高温流体に対して内部保
   温構造とし、かつ、ｎ角形（ただし、ｎは４以上）とし
   た構造体の隅部にそれぞれ設けた第１ピンを介して補強
   ブレースの一端を接続し、この補強ブレースのそれぞれ
   の他端を、剛体とした中央支持部材の中心と前記第１ピ
   ンを結ぶ線上から同一方向にずらした位置で前記中央支
   持部材に取り付けた第２ピンにそれぞれ接続したことを
   特徴とする補強ブレース構造。