JP3536364B2 - ボイラの過熱低減器 - Google Patents

ボイラの過熱低減器

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JP3536364B2 JP21108094A JP21108094A JP3536364B2 JP 3536364 B2 JP3536364 B2 JP 3536364B2 JP 21108094 A JP21108094 A JP 21108094A JP 21108094 A JP21108094 A JP 21108094A JP 3536364 B2 JP3536364 B2 JP 3536364B2
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昭典 森谷
光正 桑原
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石川島播磨重工業株式会社
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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、ボイラの過熱器に連結
された連絡配管に備えられているボイラの過熱低減器に
関するものである。 【0002】 【従来の技術】従来から図3に示すようなボイラを使用
して、水を蒸気に変えて発電を行なっている。このボイ
ラは、ボイラ本体1に、連絡配管2により直列状に連結
した過熱器3を設け、最下流側に位置する過熱器3から
出た過熱蒸気を蒸気タービン4に導くようにした構造と
なっている。 【0003】この種の装置においては、蒸気タービン4
に導く過熱蒸気を所要温度(例えば580℃)に保持す
る必要があり、この過熱蒸気の温度制御は、一般に過熱
蒸気に水をスプレすることにより行なわれている。 【0004】即ち、連絡配管2の所要位置に、給水管5
に備えた流量調整弁5aからの冷却水を連絡配管2内に
噴射する冷却水スプレノズル6を設け、蒸気タービン4
の入口配管7に、該入口配管7内を流通する過熱蒸気の
温度を計測するための温度計測器8を配設し、前記冷却
水スプレノズル6と温度計測器8の間に、過熱蒸気の温
度に応じて流量調整弁5aの開閉量を制御するための制
御装置9を設けてある。 【0005】更に、図2は、前記した連絡配管2内の冷
却水スプレノズル6部に構成される従来の過熱低減器の
一例を示したものであり、噴射孔6aが連絡配管2の略
中心に位置し且つ過熱蒸気Sの流通方向下流側に向けて
冷却水Wを噴射するよう、前記冷却水スプレノズル6が
連絡配管2を貫通して設けてあり、又前記連絡配管2内
の冷却水スプレノズル6の下流側に、大径側の厚肉端部
10aを連絡配管2内壁に溶接等により固着し、過熱蒸
気Sの流通方向下流側に向かい徐々に薄肉且つ小径とな
るベンチュリーノズル部10と、該ベンチュリーノズル
部10の下流側に連続して設けられた薄肉の小径管から
なるスロート部11と、該スロート部11の下流側に連
続して設けられた薄肉のテーパ状拡径部12とにより一
体に構成される冷却水混合管13を設け、該冷却水混合
管13の下流側の大径部14を固定部材15により連絡
配管2に固定してある。なお、図2中、符号16は、連
絡配管2の内壁面に設けられてスロート部11を支持す
る振止め金具である。 【0006】上述のボイラ装置において、ボイラ本体1
内で燃焼によって発生させた燃焼ガスにより過熱器3の
伝熱管内を流動する蒸気を過熱して過熱蒸気Sを生成さ
せ、該過熱蒸気Sを蒸気タービン4に送り込んで発電を
行なう。 【0007】このとき、高温に耐え得るタービン4の開
発が困難であるといった問題から、タービン4に送り込
まれる過熱蒸気Sの温度は、約580℃以上にならない
よう調整している。 【0008】このため、蒸気タービン4の入口配管7内
を流通する過熱蒸気Sの温度を温度計測器8により計測
してその計測信号を制御装置9に送り、過熱蒸気Sの温
度が約580℃を超えないように制御装置9から流量調
整弁5aに信号を送って流量調整弁5aを適正の開度に
調節し、スプレノズル6の噴射孔6aから冷却水Wを連
絡配管2内に噴射させる。 【0009】冷却水スプレノズル6の噴射孔6aから噴
射された冷却水Wは、冷却水混合管13のベンチュリー
ノズル部10及びスロート部11で流路を絞って流速を
高め、その後、テーパ状拡径部12で流路が広げられる
ことにより、連絡配管2内を流通する過熱蒸気Sと効果
的に混合され、前記連絡配管2内を流通する過熱蒸気S
は冷却水Wにより効果的に冷却されることになる。 【0010】 【発明が解決しようとする課題】前記した連絡配管2内
を過熱蒸気Sのみが流通している場合には、連絡配管2
及び冷却水混合管13は、過熱蒸気Sの熱により加熱さ
れて膨張する。 【0011】しかし、冷却水Wを噴射させると、該冷却
水Wの一部が冷却水混合管13のベンチュリーノズル部
10及びスロート部11に当たることになるため、冷却
水混合管13が急激に冷やされて前記膨張した状態から
収縮することになる。 【0012】このとき、冷却水混合管13の外側位置の
連絡配管2は、冷却水Wの影響を受けることがないの
で、熱による伸縮は殆ど発生せず、よって、冷却水混合
管13との間に大きな伸縮の差ができることになる。こ
のため、通常は冷却水混合管13を薄肉構造として変形
をしやすくすることにより、大きな応力が発生するのを
防止している。 【0013】しかし、冷却水混合管13は、ベンチュリ
ーノズル部10の大径側の厚肉端部10aが連絡配管2
内壁に固定され、又下流側の大径部14が固定部材15
により連絡配管2に固定された一体構造を有しているた
め、連絡配管2との間に伸縮の差が生じた際、薄肉で径
が小さいスロート部11とベンチュリーノズル部10と
の厚肉が増加するように変化している部分との接続部分
Aに応力が集中し、伸縮の繰り返し作用による疲労によ
って前記接続部分Aにクラック等が発生して破損する場
合があった。 【0014】又、冷却水Wの噴射に際して、噴射孔6a
から冷却水混合管13の軸心方向に向けて均一に冷却水
Wが噴射されず、噴射量に偏りがあると、冷却水混合管
13におけるベンチュリーノズル部10及びスロート部
11の周方向の一部にだけ冷却水Wが当たってその部分
だけが特に冷却されるため、ベンチュリーノズル部10
及びスロート部11に周方向の温度差が生じ、この温度
差によって生じる伸縮量の差により、前記冷却水混合管
13のベンチュリーノズル部10及びスロート部に曲げ
変形が起こり、この曲げ変形による応力が前記ベンチュ
リーノズル部10とスロート部11との接続部分Aに集
中し、疲労によるクラックが発生して破損する場合があ
った。 【0015】従って、従来のボイラの過熱低減器では、
冷却水混合管13が応力の集中による破損によって寿命
が短縮されてしまう問題を有していた。 【0016】本発明は、上述の実情に鑑み、冷却水混合
管の応力集中による破損を防止し、過熱低減器の寿命を
延長することを目的とするものである。 【0017】 【課題を解決するための手段】本発明は、ボイラの過熱
器に連結され、内部を過熱蒸気が流通する連絡配管の所
要位置に、噴射孔が前記連絡配管内の略中心に位置して
過熱蒸気流通方向下流側に向かい冷却水を噴射するよう
にした冷却水スプレノズルを備え、前記連絡配管内の冷
却水スプレノズルの下流側に、大径側端部を連絡配管内
壁に固着して下流側に小径短管を備えたベンチュリーノ
ズルを備えると共に、該ベンチュリーノズルの下流側
に、前記小径短管の下流側端部外周に所要の隙間を有し
て嵌合するスライド部を有し、且つ該スライド部の下流
側に連続した小径管からなるスロート部を有し、更に該
スロート部の下流側に連続したテーパ状拡径部を有して
下流側端部を前記連絡配管に固定してなる冷却水混合管
を備えてなるものである。 【0018】 【作用】本発明においては、冷却水スプレノズルにより
連絡配管内に冷却水を噴射させた際、該冷却水によって
ベンチュリーノズル及び冷却水混合管が急激に冷やされ
て収縮し、ベンチュリーノズル及び冷却水混合管と、連
絡配管との間に大きな伸縮の差が生じても、ベンチュリ
ーノズルにおける小径短管の下流側端部と、該小径短管
の下流側端部外周に所要の隙間を有して冷却水混合管の
スロート部が嵌合しているスライド部がスライドするこ
とにより、前記伸縮の差を吸収することができるので、
前記ベンチュリーノズル及び冷却水混合管に、伸縮によ
る応力が集中して破損するような問題が生じることはな
く、また、冷却水の噴射量に偏りが生じ、ベンチュリー
ノズルや冷却水混合管の周方向の一部だけが特に冷却さ
れることによって、該ベンチュリーノズルや冷却水混合
管に周方向の温度差が生じ、この温度差によって起こる
伸縮の差により、前記ベンチュリーノズルや冷却水混合
管に曲げ変形が生じても、前記スライド部の隙間により
曲げ変形を吸収することができるので、ベンチュリーノ
ズル及び冷却水混合管には曲げ変形による応力が生じる
ようなことがなく、よってベンチュリーノズル及び冷却
水混合管が破損するようなことがない。 【0019】 【実施例】以下本発明の実施例を図面を参照しつつ説明
する。 【0020】図1は、本発明のボイラの過熱低減器の一
実施例を示すものであり、図2に示すものと同一のもの
には同一の符号を付して詳細な説明は省略する。 【0021】図1に示すように、過熱器3を連結する連
絡配管2の所要位置に、噴射孔6aが前記連絡配管2内
の略中心に位置して過熱蒸気Sの流通方向下流側に向か
い冷却水Wを噴射するようにした冷却水スプレノズル6
を連絡配管2を貫通して設けてあり、又該連絡配管2内
の冷却水スプレノズル6の下流側に、大径側端部17a
を連絡配管2内壁に溶接により固着し、下流側に小径短
管18を形成したベンチュリーノズル17を配設すると
共に、該ベンチュリーノズル17の下流側に、前記小径
短管18の下流側端部18a外周に所要の隙間を有して
嵌合するスライド部19と、該スライド部19の下流側
に連続して設けられた薄肉の小径管からなるスロート部
20と、該スロート部20の下流側に連続して設けられ
たテーパ状拡径部21とにより一体に構成される冷却水
混合管22を設け、更に、該冷却水混合管22の下流側
の大径部23を固定部材15により前記連絡配管2に固
定してある。 【0022】本実施例においては、冷却水スプレノズル
6の噴射孔6aから冷却水Wを噴射させた際、冷却水W
の一部がベンチュリーノズル17及び冷却水混合管22
のスロート部20に当たり、ベンチュリーノズル17及
び冷却水混合管22が急激に冷やされて収縮し、ベンチ
ュリーノズル17及び冷却水混合管22と連絡配管2と
の間に大きな伸縮の差が生じるが、ベンチュリーノズル
17における小径短管18の下流側端部18aとその外
周に所要の隙間を有して嵌合している冷却水混合管22
のスライド部19のスライドによって前記伸縮の差を吸
収することができ、従って、ベンチュリーノズル17及
び冷却水混合管22には応力が集中して破損するような
ことがなく、よって、過熱低減器の寿命を延ばすことが
できる。 【0023】又、噴射孔6aより冷却水Wが冷却水混合
管22の軸心方向に向けて均一に噴射されず噴射量に偏
りが生じて、ベンチュリーノズル17及び冷却水混合管
22のスロート部20の周方向の一部だけが特に冷却さ
れ、ベンチュリーノズル17及び冷却水混合管22のス
ロート部20において周方向に温度差が生じ、この温度
差によって生じる伸縮量の差により、前記ベンチュリー
ノズル17や冷却水混合管22のスロート部20に曲げ
変形が起こっても、ベンチュリーノズル17における小
径短管18の下流側端部18aとその外周に所要の隙間
を有して嵌合している冷却水混合管22のスライド部1
9のスライドによって、前記曲げ変形を吸収することが
でき、従って、前記ベンチュリーノズル17及び冷却水
混合管22には応力が集中して破損するようなことがな
く、よって、過熱低減器の寿命を延ばすことができる。 【0024】本発明においては、実施例にのみ限定され
るものではなく、ベンチュリーノズルの大径側端部を図
示した厚肉以外に薄肉とすることもできること、その
他、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々変更を加え
得ることは勿論である。 【0025】 【発明の効果】本発明においては、冷却水スプレノズル
により連絡配管内に冷却水を噴射させた際、該冷却水に
よってベンチュリーノズル及び冷却水混合管が冷却され
て収縮しても、ベンチュリーノズルにおける小径短管の
下流側端部と、該小径短管の下流側端部外周に所要の隙
間を有して嵌合している冷却水混合管のスライド部がス
ライドすることにより、前記伸縮の差を吸収することが
できるので、前記ベンチュリーノズル及び冷却水混合管
に伸縮による応力が集中して破損するような問題が生じ
るようなことはなく、また、噴射孔より噴射される冷却
水の噴射量に偏りが生じ、ベンチュリーノズルや冷却水
混合管の周方向の一部だけが特に冷却されて温度差が生
じ、この温度差によって起こる伸縮の差により、前記ベ
ンチュリーノズルや冷却水混合管に曲げ変形が生じて
も、前記スライド部の隙間により前記曲げ変形を吸収す
ることができるので、ベンチュリーノズル及び冷却水混
合管に曲げ変形による応力が集中して破損するような問
題が生じることがなく、よって過熱低減器の寿命を大幅
に延長することができるという優れた効果を奏し得る。
【図面の簡単な説明】 【図1】本発明のボイラの過熱低減器の一実施例を示す
縦断側面図である。 【図2】従来のボイラの過熱低減器の一例を示す縦断側
面図である。 【図3】ボイラの一般的な例を示す全体図である。 【符号の説明】 2 連絡配管 3 過熱器 6 冷却水スプレノズル 6a 噴射孔 17 ベンチュリーノズル 17a 大径側端部 18 小径短管 18a 下流側端部 19 スライド部 20 スロート部 21 テーパ状拡径部 22 冷却水混合管 23 大径部 S 過熱蒸気 W 冷却水
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F22G 5/12 B01F 5/18

Claims (1)

  1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項1】 ボイラの過熱器に連結され、内部を過熱
    蒸気が流通する連絡配管の所要位置に、噴射孔が前記連
    絡配管内の略中心に位置して過熱蒸気流通方向下流側に
    向かい冷却水を噴射するようにした冷却水スプレノズル
    を備え、前記連絡配管内の冷却水スプレノズルの下流側
    に、大径側端部を連絡配管内壁に固着して下流側に小径
    短管を備えたベンチュリーノズルを備えると共に、該ベ
    ンチュリーノズルの下流側に、前記小径短管の下流側端
    部外周に所要の隙間を有して嵌合するスライド部を有
    し、且つ該スライド部の下流側に連続した小径管からな
    るスロート部を有し、更に該スロート部の下流側に連続
    したテーパ状拡径部を有して下流側端部を前記連絡配管
    に固定してなる冷却水混合管を備えたことを特徴とする
    ボイラの過熱低減器。
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