JP3291720B2 - ボイラ用灰クーラ - Google Patents

ボイラ用灰クーラ

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JP3291720B2
JP3291720B2 JP30220192A JP30220192A JP3291720B2 JP 3291720 B2 JP3291720 B2 JP 3291720B2 JP 30220192 A JP30220192 A JP 30220192A JP 30220192 A JP30220192 A JP 30220192A JP 3291720 B2 JP3291720 B2 JP 3291720B2
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博和 森下
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石川島播磨重工業株式会社
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  • Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)
  • Fluidized-Bed Combustion And Resonant Combustion (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、加圧流動床ボイラに係
わり、更に詳しくは、加圧流動床ボイラ用の灰クーラに
関する。
【0002】
【従来の技術】加圧下で石炭を流動燃焼させる加圧流動
床ボイラ(Pressurised Fluidized Bed Combuster)は、
ガスタービンと組み合わせたコンバインドサイクルによ
り40%以上の熱効率を有し、炉内脱硫率が高く、NO
xの発生量が少ない、等の特徴を有することから、従来
の微粉炭焚ボイラに代わる新型ボイラとして現在開発が
進められている。
【0003】かかる加圧流動床ボイラは、例えば図3に
示すように、起動バーナ1、ボイラ本体2、排ガスマニ
ホールド3、サイクロン4、灰クーラ5、ベッド材貯蔵
容器6、等が圧力容器7内に収納された構成のものであ
り、ボイラ本体2で石炭を燃焼させ、その排ガスを排ガ
スマニホールト3を介してサイクロン4に送り、サイク
ロンで分離された灰を、灰クーラ5で冷却して外部に設
けられた灰処理設備(図示せず)に供給するようになっ
ている。
【0004】かかる加圧流動床ボイラの灰クーラ5は、
従来、複数の水平管をほぼ同一の垂直平面内に上下方向
に間隔を隔てて配置し、その両端をU字状のベンドで連
結した伝熱管8と、伝熱管の外側に空気を流すようにな
ったダクト9とからなり、サイクロンで分離した灰を流
動させて伝熱管内を通し、この伝熱管をダクトを通る燃
焼用空気で冷却するようになっていた。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上述した灰ク
ーラは、伝熱管を流れる灰の温度が高く(例えば750
℃以上)、従って伝熱管の熱膨張量が大きい(1m当た
り10〜20mm) ため、伝熱管の両端を固定すると固定
部分で熱応力が過大となる問題点があった。従って、こ
の熱応力を回避するために、伝熱管の両端を固定せずに
完全な自由(フリー)にする必要があった。しかし、両
端部を支持しない場合には、個々の水平管はベンド部分
が片持ち支持された状態となり、ベンド管の重さによ
り、水平管の端部に曲げ応力が生じ、水平支持部やベン
ドに亀裂が発生しやすい問題点があった。
【0006】又、従来の灰クーラは、圧力容器内の空間
が少ないため、圧力容器内に複数(例えば4つ)の灰ク
ーラを隣接させて設置するが、個々の灰クーラを単独に
取り出すことが難しく、メンテナンスが困難である問題
点があった。本発明はかかる問題点を解決するために創
案されたものである。すなわち、本発明の目的は、伝熱
管の熱膨張による熱応力と、伝熱管の重さによる伝熱管
端部とベンド部分の曲げ応力を低減することができるボ
イラ用灰クーラを提供することにある。更に、本発明の
目的は、各灰クーラを単独に取り外すことができ、メン
テナンスが容易であるボイラ用灰クーラを提供すること
にある。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、ほぼ同
一の垂直平面内に上下方向に間隔を隔てて配置された複
数の水平管と、前記複数の水平管の隣接する端部を連結
して1本の連通管を構成するU字状ベンドと、からなる
伝熱管と、上下方向に延び上下端に凹部を有する複数の
垂直平板と、該垂直平板に固着され、前記水平管を軸方
向に摺動可能に内面で支持する複数の円筒形スリーブ
と、からなる伝熱管支持板と、前記水平管と平行に延
び、前記複数の垂直平板の凹部と固定した少なくとも上
下2本の細長い固定支持部材とを備え、前記伝熱管の内
部を流れる灰を外面を流れる気体で冷却するためのボイ
ラ用灰クーラであって、前記水平管は互い違いにオフセ
ットした千鳥配置であり、前記スリーブは前記水平管の
千鳥配置に対応した配置で前記垂直平板に固着されてお
り、また、前記垂直平板の少なくとも一方の側面は、前
記スリーブの外面に沿った波形形状であり、該波形形状
は、隣接する別のボイラ用灰クーラの垂直平板の側面と
嵌合するように形成されている、ことを特徴とするボイ
ラ用灰クーラが提供される。
【0008】
【0009】
【作用】上記本発明の構成によれば、上下方向に延び上
下端に凹部を有する複数の垂直平板と、該垂直平板に固
着され、前記水平管を軸方向に摺動可能に内面で支持す
る複数の円筒形スリーブと、からなる伝熱管支持板を備
えるので、伝熱管を流れる灰の温度が高く、伝熱管の熱
膨張量が大きくても、伝熱管はスリーブの内面に沿って
自由に熱膨張できるので熱応力がほとんど発生しない。
また、伝熱管の全重量は個々の水平管を円筒形スリーブ
の内面で支持した伝熱管支持板で支持されているので、
伝熱管両端部に伝熱管の重量が作用せず、伝熱管両端部
に曲げ応力がほとんど発生しない。更に、伝熱管を構成
する個々の水平管は円筒形スリーブの内面で軸方向に摺
動可能に支持されているので、個々の水平管は複数のス
リーブで支持され水平管の端部及びベンド部分には曲げ
応力がほとんど生じない。従って、かかる構成により伝
熱管の熱膨張による熱応力と、伝熱管の重さによる伝熱
管端部とベンド部分の曲げ応力を低減することができ
る。特に、伝熱管支持板は複数の垂直平板と、該垂直平
板に固着された複数の円筒形スリーブと、からなるの
で、垂直平板のみで構成する場合と比較して、伝熱管支
持板の曲げ剛性と座屈強度は相当高くなり、垂直平板の
板厚を薄くすることができる。
【0010】又、本発明の構成によれば、前記水平管と
平行に延び、前記複数の垂直平板の凹部と固定した少な
くとも上下2本の細長い固定支持部材を備えるので、伝
熱管と伝熱管支持板の両方を、垂直平板の凹部に固定支
持部材が固定した状態で、水平管と平行な固定支持部材
の下面で摺動させることができる。これにより、各灰ク
ーラを単独に取り外すことができ、メンテナンスが容易
になる。
【0011】
【実施例】以下に本発明の好ましい実施例を図面を参照
して説明する。図1は、本発明によるボイラ用灰クーラ
の全体構成図である。この図において、ボイラ用灰クー
ラ10は、伝熱管12、伝熱管支持板16、及び固定支
持部材20を備えている。
【0012】伝熱管12は、ほぼ同一の垂直平面内に上
下方向に間隔を隔てて配置された複数の水平管13と、
複数の水平管13の隣接する端部を連結して1本の連通
管を構成するU字状ベンド14とからなる。水平管13
とベンド14との連結は、例えばユニオンのような、取
り外し可能な連結金具で連結するのがよい。これによ
り、メンテナンス時に伝熱管内部の点検を容易に行うこ
とができる。なお、水平管13とベンド14とを溶接接
合し、別に点検孔を設けてもよい。上下端の水平管13
の末端には、図示しない別の配管と連結するための連結
金具、例えばフランジ13a、13bが固定されてい
る。下端のフランジ13aは、図示しないサイクロン4
(図3参照)の下端部と連結され、サイクロンで分離さ
れた灰がフランジ13aを介して伝熱管12の内部に供
給されるようになっている。灰は少量のガスを含んだ流
動状態になっており、伝熱管12の内部を下方から上方
に通過し、上部のフランジ13bを介して外部に設けら
れた灰処理設備(図示せず)に供給される。伝熱管12
の外側には図示しないダクト9(図3参照)により冷却
用空気が流れるようになっており、この空気により伝熱
管12の内部を流れる灰が冷却される。
【0013】図1において、伝熱管支持板16は、上下
方向に延び上下端に凹部17aを有する複数の垂直平板
17と、垂直平板17に固着され、水平管13を軸方向
に摺動可能に内面で支持する複数の円筒形スリーブ18
とからなる。垂直平板17とスリーブ18とは溶接によ
り固着されている。これにより、伝熱管支持板16の曲
げ剛性と座屈強度を高め、垂直板17の板厚を薄くする
ことができる。なお、個々の垂直平板17に固着された
複数のスリーブ18のうち、1つのスリーブは伝熱管の
水平管13に溶接等で固着するのがよい。これにより、
伝熱管の自由な熱膨張を阻害することなく、個々の垂直
平板17を所定の位置に位置決めすることができる。
【0014】固定支持部材20は、水平管13と平行に
延び、かつ複数の垂直平板17の凹部17aと固定す
る。又、固定支持部材20はボイラ内の固定部分21の
上面で摺動自在に支持されている。更に、固定支持部材
20は伝熱管支持板16の凹部17aに対応して少なく
とも上下に2本設けられる。かかる構成により、伝熱管
12を、凹部17aに固定した支持部材20が固定した
状態で、固定部分21の上面を前後左右に摺動させるこ
とができる。
【0015】図2は図1のA−Aにおける断面図であ
る。なお、この図においてスリーブ18の内側を通る水
平管13は図の明瞭化のため省略している。図2におい
て、上述した垂直平板17の凹部17aは矩形であり、
固定支持部材20は矩形管である。また、水平管13は
互い違いにオフセットした千鳥配置であり、スリーブ1
8は水平管13の千鳥配置に対応した配置で垂直平板1
7に固着されている。更に、垂直平板17の少なくとも
一方の側面17bは、スリーブ18の外面に沿った波形
形状であり、この波形形状は、隣接する別のボイラ用灰
クーラの垂直平板17′の側面と嵌合するように形成さ
れている。かかる構成により、複数のボイラ用灰クーラ
を密に配置することができ、かつ個々の伝熱管13を個
々の円筒形スリーブ18内で摺動させることにより、各
灰クーラを単独に取り外し、メンテナンスすることがで
きる。また、伝熱管12を、凹部17aに固定した支持
部材20が固定した状態で、固定部分21の上面を前後
左右に摺動させることができる。
【0016】上述したように、本発明の構成によれば、
上下方向に延び上下端に凹部を有する複数の垂直平板
と、該垂直平板に固着され、前記水平管を軸方向に摺動
可能に内面で支持する複数の円筒形スリーブと、からな
る伝熱管支持板を備えるので、伝熱管を流れる灰の温度
が高く、伝熱管の熱膨張量が大きくても、伝熱管はスリ
ーブの内面に沿って自由に熱膨張できるので熱応力がほ
とんど発生しない。また、伝熱管の全重量は個々の水平
管を円筒形スリーブの内面で支持した伝熱管支持板で支
持されているので、伝熱管両端部に伝熱管の重量が作用
せず、伝熱管両端部に曲げ応力がほとんど発生しない。
更に、伝熱管を構成する個々の水平管は円筒形スリーブ
の内面で軸方向に摺動可能に支持されているので、個々
の水平管は複数のスリーブで支持され水平管の端部及び
ベンド部分には曲げ応力がほとんど生じない。従って、
かかる構成により伝熱管の熱膨張による熱応力と、伝熱
管の重さによる伝熱管端部とベンド部分の曲げ応力を低
減することができる。特に、伝熱管支持板は複数の垂直
平板と、該垂直平板に固着された複数の円筒形スリーブ
と、からなるので、垂直平板のみで構成する場合と比較
して、伝熱管支持板の曲げ剛性と座屈強度は相当高くな
り、垂直平板の板厚を薄くすることができる。
【0017】又、本発明の構成によれば、前記水平管と
平行に延び、前記複数の垂直平板の凹部と固定した少な
くとも上下2本の細長い固定支持部材を備えるので、伝
熱管と伝熱管支持板の両方を、垂直平板の凹部に固定支
持部材が固定した状態で、水平管と平行な固定支持部材
の下面で摺動させることができる。これにより、各灰ク
ーラを単独に取り外すことができ、メンテナンスが容易
になる。
【0018】
【発明の効果】従って、本発明のボイラ用灰クーラによ
れば、伝熱管の熱膨張による熱応力と、伝熱管の重さに
よる伝熱管端部とベンド部分の曲げ応力を低減すること
ができ、かつ各灰クーラを単独に取り外すことができ、
メンテナンスが容易になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明によるボイラ用灰クーラの全体構成図で
ある。
【図2】図1のA−Aにおける断面図である。
【図3】加圧流動床ボイラの全体構成図である。
【符号の説明】
1 起動バーナ 2 ボイラ本体 3 排ガスマニホールド 4 サイクロン 5 灰クーラ 6 ベッド材貯蔵容器 7 圧力容器 8 伝熱管 9 ダクト 10 ボイラ用灰クーラ 12 伝熱管 13 水平管 13a、13b フランジ 14 U字状ベンド 16 伝熱管支持板 17 垂直平板 17a 凹部 18 円筒形スリーブ 20 固定支持部材
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭58−168895(JP,A) 特開 昭62−280586(JP,A) 特開 昭62−245008(JP,A) 特開 昭62−158994(JP,A) 特開 昭54−113563(JP,A) 実公 昭50−28427(JP,Y1) 特表 平3−505777(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F28F 9/00 - 9/26

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ほぼ同一の垂直平面内に上下方向に間隔
    を隔てて配置された複数の水平管と、前記複数の水平管
    の隣接する端部を連結して1本の連通管を構成するU字
    状ベンドと、からなる伝熱管と、 上下方向に延び上下端に凹部を有する複数の垂直平板
    と、該垂直平板に固着され、前記水平管を軸方向に摺動
    可能に内面で支持する複数の円筒形スリーブと、からな
    る伝熱管支持板と、 前記水平管と平行に延び、前記複数の垂直平板の凹部と
    固定した少なくとも上下2本の細長い固定支持部材とを
    備え、前記伝熱管の内部を流れる灰を外面を流れる気体で冷却
    するためのボイラ用灰クーラであって、 前記水平管は互い違いにオフセットした千鳥配置であ
    り、前記スリーブは前記水平管の千鳥配置に対応した配
    置で前記垂直平板に固着されており、 また、前記垂直平板の少なくとも一方の側面は、前記ス
    リーブの外面に沿った波形形状であり、該波形形状は、
    隣接する別のボイラ用灰クーラの垂直平板の側面と嵌合
    するように形成されている、 ことを特徴とするボイラ用
    灰クーラ。
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