JP3423035B2 - ボイラの伝熱管支持装置 - Google Patents

ボイラの伝熱管支持装置

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JP3423035B2 JP20742793A JP20742793A JP3423035B2 JP 3423035 B2 JP3423035 B2 JP 3423035B2 JP 20742793 A JP20742793 A JP 20742793A JP 20742793 A JP20742793 A JP 20742793A JP 3423035 B2 JP3423035 B2 JP 3423035B2
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Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【産業上の利用分野】本発明は排熱回収ボイラ等のボイ
ラの伝熱管支持装置に係り、特に高温の燃焼ガス中に配
置されたフィンチューブ等からなる伝熱管群の管寄せ部
を支持するのに好適な構造のボイラの伝熱管支持装置に
関する。 【0002】 【従来の技術】従来のガスタービン等から排出される高
温の排ガス中の熱を回収し、蒸気を発生させる排熱回収
ボイラは、例えば図4(図3のB部拡大図)に示すよう
に、伝熱効率向上のためチューブ(伝熱管)の外面に、
熱交換面積を増大させるためのフィン等を螺旋状に巻き
付けた、いわゆるフィンチューブ伝熱管1が使用されて
いる。そして、その配列は、例えば図5(図4のC−C
矢視図を示す)に示すごとく、熱交換効率の良い千鳥足
状(ジグザグ状)に配列されている。また、フィンチュ
ーブ伝熱管1は、その上端部および下端部を、それぞれ
上下の管寄せ2に接続され、伝熱管群をパネル状に接続
した伝熱管パネル15(図3に示す)を構成している。
この伝熱管パネル15は、例えば図4に示すごとく、上
部の管寄せ2を、上部ケーシング3より、スリングボル
ト4およびフォークエンド5で吊り下げ支持される構造
となっている。この伝熱管支持構造において、管寄せ2
は、図6(a)、(b)〔図4のD部拡大図〕に示され
るように上部の管寄せ2にラグ6を溶接し、フォークエ
ンド5と、スリングボルト4にて支持する構造と、図7
(a)、(b)〔図4のE部拡大図〕に示されるように
U形ロッド7、ブラケット12、スリングボルト4にて
吊り下げ支持する構造の2種類に大別される。なお、図
6(b)は、図6(a)のF−F矢視図、図7(b)
は、図7(a)のG−G矢視図である。上記図6
(a)、(b)に示す支持構造は、ラグ6と管寄せ2の
温度差による熱応力の制限からボイラの比較的低温部に
適用される。また、図7(a)、(b)に示される支持
構造は、ボイラの高温部に適用されるもので、管寄せ2
に溶接接続するラグ類(図6に示すラグ6)を無くし、
熱応力の発生を抑制したものである。 【0003】 【発明が解決しようとする課題】上述したごとく、従来
の図6(a)、(b)に示す伝熱管の支持構造では、ボ
イラの比較的低温部にしか適用できず、ボイラの高温部
に用いる場合には、高温の燃焼ガスによりラグ6が加熱
され、その先端部はほぼ燃焼ガスの温度にまで昇温する
が、管寄せ2との取付け部(溶接部)におけるラグ6の
温度は、管寄せ2の内部を流れる流体温度程度となり、
ラグ6の先端部と取付け部における温度差によりラグ6
の溶接部に熱応力が生じ、長時間のボイラの運転および
起動停止の繰返しによってラグ6に割れが発生し、伝熱
管の支持構造体としての役目が果たせなくなるという問
題がある。また、図7(a)、(b)に示す伝熱管の支
持構造では、上記図6のような管寄せ2にラグ6を溶接
することなく支持できる構造となっているが、管寄せ2
の下部にU形ロッド7を設けるため、U形ロッド7の設
置スペースを余裕をもって十分に確保しなければならな
いと言う問題が生じる。さらに、上述のごとくフィンチ
ューブ伝熱管1は、熱交換効率を向上させるために千鳥
状の配列としており、そのままではU形ロッド7を挿入
することができない。したがって、図4および図5(図
4のC−C矢視図)に示すごとく、フィンチューブ伝熱
管1を湾曲させて配列を変え、U形ロッド7を挿入する
スペースを確保している。このため、湾曲させたフィン
チューブ伝熱管8は、フィンの取付け範囲が縮少し、、
他のフィンチューブ伝熱管1に比べて熱交換面積が少な
くなり熱吸収量が減少する。これは、単に上記フィンチ
ューブ伝熱管1の熱吸収量の減少のみに留まらず、伝熱
管のフィン取付範囲が不規則となることから燃焼ガス流
に偏流が発生し、ボイラ全体の熱効率にも影響を及ぼす
という問題が生じる。 【0004】本発明の目的は、上記従来技術における問
題点を解消するものであって、複数の伝熱管をジグザグ
に配列したボイラ伝熱管の上部に管寄せを設け、この管
寄せ部を、ボイラの上部ケーシングから懸垂支持する構
造のボイラの伝熱管支持装置において、管寄せ部にラグ
を溶接することなく、また湾曲させたフィンチューブ伝
熱管を用いることなく、高温の燃焼ガス中であっても熱
応力の発生が少なく、機械的に十分に耐え得る支持構造
体であって、燃焼ガスの偏流や熱効率の低下等の問題が
生じない構造のボイラの伝熱管支持装置を提供すること
にある。 【0005】 【課題を解決するための手段】上記本発明の目的を達成
するために、例えば図1および図2に示すごとく、管寄
せ2の下部に、ジグザグ状に配列したフィンチューブ伝
熱管1の外側の間隙を縫って管寄せ2に密着固定した受
け板10を介して、フィンチューブ伝熱管1の間隙部に
挿入したベンドプレート9を接合固着し、このベンドプ
レート9にサポートプレート11を接合固定し、さらに
ブラケット12、フォークエンド5等を設けて、最終的
にスリングボルト4で懸垂支持する構造とするものであ
る。このような構造とすることにより、管寄せ部にラグ
を溶接することなく、また湾曲させたフィンチューブ伝
熱管を用いることなく、高温の燃焼ガス中であっても熱
応力の発生が少なく十分に耐え得る構造であって、しか
も燃焼ガスの偏流や熱効率の低下等の問題が生じない機
械的強度が大きく信頼性の高い構造のボイラの伝熱管支
持装置を実現することができる。本発明の具体的構成
は、複数の伝熱管をジグザグに配列したボイラの伝熱管
の上部に管寄せを設け、この管寄せ部を、ボイラの上部
ケーシングから懸垂支持する構造の排熱回収ボイラ等の
ボイラの伝熱管支持装置において、上記伝熱管の管寄せ
に、伝熱管の配列ピッチに合わせて伝熱管の外側の間隙
部に挿入可能に湾曲させた所定強度のベンドプレート
を、上記管寄せ部の伝熱管の接続部を囲んで管寄せに密
着固定された所定厚さの受け板を介して接合固定し、上
記ベンドプレートに懸垂支持部材を設けて懸垂支持する
構造とするものである。 【0006】 【実施例】以下に本発明の実施例を挙げ、図面を用いて
さらに詳細に説明する。図1(a)、(b)は、本発明
のボイラの伝熱管支持装置の懸垂部の構造の一例を示す
模式図で、図1(b)は、図1(a)のA−A矢視図を
示し、図2は、図1(b)のH−H矢視図である。図に
おいて、管寄せ2の下側の面には、図2に示すような受
け板10を密着して設け、その下にベンドプレート9
を、配列されているフィンチューブ伝熱管1の間隙を縫
って、受け板10に溶接して設け、さらにベンドプレー
ト9の端部を、サポートプレート11に溶接し、ブラケ
ット12、フォークエンド5を介して、図4に示すよう
に、ボイラの上部ケーシング3により支持される構造と
している。図2において、ベンドプレート9は、フィン
チューブ伝熱管1の配列ピッチに合わせて湾曲加工を施
すすることにより成形でき、フィンチューブ伝熱管1の
配列ピッチが狭くても、フィンチューブ伝熱管1を従来
の図4に示すような曲げ加工を施さなくても挿着が可能
である。なお、ベンドプレート9は、管寄せ2およびフ
ィンチューブ伝熱管1の全荷重を負担しなければならな
いので、強度上からベンドプレート9の板厚と高さの比
は大きくなる。また、ベンドプレート9は湾曲させてい
るので、支持点(サポートプレート11との溶接部)に
対し偏心した荷重が掛かり、ベンドプレート9に転倒モ
ーメントが働くことになるので、これを抑制するために
受け板10を管寄せ2の外面に設け、この受け板10に
ベンドプレート9を溶接接合する構造とするものであ
る。受け板10は、管寄せ2の下側の外面に合わせて円
弧上に成形し、管寄せ2に溶接されているフィンチュー
ブ伝熱管1の部分には穴を開ける。また、管寄せ2に受
け板10を設けることにより、図2に示すようにフィン
チューブ伝熱管1の管寄せ2のフィンチューブ取付溶接
部13により、ベンドプレート通過スペース14の幅が
制約されることがなくなるので、ベンドプレート9の板
厚を十分に確保することができるようになる。したがっ
て、上記構造のボイラの伝熱管支持装置とすることによ
り、従来の伝熱管支持装置のように、管寄せ2にラグ6
を溶接することなく、またフィンチューブ伝熱管1を彎
曲させてフィンの取付範囲を縮少することなくフィンチ
ューブ伝熱管を支持することができるので、熱応力の発
生が少なく、燃焼ガス流の偏流や熱交換効率の低下等の
問題がなくなり、高強度で信頼性の高いボイラの伝熱管
支持構造体が得られる。 【0007】 【発明の効果】以上詳細に説明したごとく、本発明のボ
イラの伝熱管支持装置によれば、従来の伝熱管支持構造
のように管寄せ部にラグを溶接する必要がなく、またU
形ロッドの貫通部のスペースを確保するためにフィンチ
ューブ伝熱管を曲げる必要もなく、伝熱管を強固に支持
する構造体が得られるので、従来の伝熱管支持構造のラ
グ部での熱応力の発生や、あるいは彎曲させたフィンチ
ューブ伝熱管のフィン取付け範囲の縮少による燃焼ガス
流の偏流や熱効率の低下等の問題がなくなり、機械的強
度が大きく信頼性の高い伝熱管支持装置を実現すること
ができる。
【図面の簡単な説明】 【図1】本発明の実施例で例示したボイラの伝熱管支持
装置の懸垂部の構成を示す模式図で、図1(b)は、図
1(a)のA−A矢視図。 【図2】図1(b)のH−H矢視図。 【図3】従来の排熱回収ボイラの全体の構成を示す側断
面図。 【図4】図3のB部の構成を示す拡大図。 【図5】図4のC−C矢視図。 【図6】図4のD部の構成を示す拡大図で、図6(b)
は図6(a)のF−F矢視図。 【図7】図4のE部の構成を示す拡大図で、図7(b)
は図7(a)のG−G矢視図。 【符号の説明】 1…フィンチューブ伝熱管 2…管寄せ 3…上部ケーシング 4…スリングボルト 5…フォークエンド 6…ラグ 7…U形ロッド 8…湾曲させたフィンチューブ伝熱管 9…ベンドプレート 10…受け板 11…サポートプレート 12…ブラケット 13…フィンチューブ取付け溶接部 14…ベンドプレート通過スペース 15…伝熱管パネル
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F22B 37/24 F22B 37/20 F28F 9/00 - 9/26

Claims (1)

  1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項1】複数の伝熱管をジグザグに配置したボイラ
    伝熱管の上部に管寄せを設け、該管寄せ部を、ボイラの
    上部ケーシングから懸垂支持する構造のボイラの伝熱管
    支持装置において、上記管寄せと伝熱管の接続部に、該
    接続部を囲み管寄せに密着固定した所定厚さの受け板を
    設け、該受け板に、伝熱管の配列ピッチに合わせて伝熱
    管の外側の間隙部に挿入可能に湾曲させた所定強度のベ
    ンドプレートを接合固定し、該ベンドプレートに懸垂支
    持部材を設けて懸垂支持する構造としたことを特徴とす
    るボイラの伝熱管支持装置。
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