JP5129718B2 - Reinforcement structure of the bottom tube - Google Patents
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Description
本発明は、石炭焚きボイラなどのボイラ火炉の炉底管の補強構造に関するものである。 The present invention relates to a reinforcing structure for a bottom tube of a boiler furnace such as a coal-fired boiler.
石炭焚きボイラ火炉は、例えば図1に示すような構成をしている。このような石炭焚きボイラ火炉は、ボイラ火炉2内で石炭を燃焼し、該石炭を燃焼して生成された灰は底部へ落下し、該落下した灰はボイラ火炉2中央方向へ向かって下向きに傾斜した炉底壁3上を中央方向に向かって移動し、炉底壁3中央に設けられたホッパ(不図示)から外部に排出されるように構成されている。
また、炉底壁3は、並設された複数の炉底管の間をフィンで繋いだパネルを1又は複数接合して形成されている。
The coal-fired boiler furnace has a configuration as shown in FIG. 1, for example. Such a coal-fired boiler furnace burns coal in the boiler furnace 2, the ash generated by burning the coal falls to the bottom, and the dropped ash is directed downward toward the center of the boiler furnace 2. It moves on the inclined furnace bottom wall 3 toward the center, and is configured to be discharged to the outside from a hopper (not shown) provided at the center of the furnace bottom wall 3.
Further, the furnace bottom wall 3 is formed by joining one or a plurality of panels in which a plurality of furnace bottom tubes arranged in parallel are connected by fins.
このような石炭焚きボイラ火炉2においては、ボイラ火炉2内に石炭を燃焼するための燃料を導入するバーナ(不図示)の先端などのボイラ火炉2内各所に付着灰(以下クリンカと称する)が発生する。このようなクリンカが小塊であれば落下しても特に大きな問題は生じないが、大塊となったクリンカが落下すると、前記炉底壁3を形成する炉底管に直撃し、該炉底管を損傷や変形させる場合がある。
前記炉底管内には蒸気を生成させるために水蒸気を含む加熱水が流動しているが、前記大塊となったクリンカの落下により前記炉底管が損傷や変形すると前記炉底管中の蒸気が漏洩するという問題が生じる。
このような蒸気の漏洩が発生した場合には漏洩部の炉底管を取り替えて対応するが、炉底管を交換するためにはボイラ火炉2の運転を停止する必要があり、時間の面でもコストの面でも負担が大きい。また前記蒸気の漏洩が発生していなくても、変形が大きかったり薄肉となるなど放置すると上記の漏洩が発生する可能性があるので炉底管を定期点検時取り替えなければならず、その負担も大きい。
さらに、大塊のクリンカの落下は石炭の性状が改善されない限り防止することはできないため、様々な性状の石炭を燃焼することを要求される石炭焚きボイラにおいては、大塊のクリンカの落下を防止することはできない。
In such a coal fired boiler furnace 2, adhering ash (hereinafter referred to as a clinker) is present at various locations in the boiler furnace 2 such as the tip of a burner (not shown) for introducing fuel for burning coal into the boiler furnace 2. Occur. If such a clinker is a small lump, even if it falls, no major problem will occur. However, if the clinker that has become a large lump falls, it directly hits the furnace bottom tube forming the furnace bottom wall 3, and the furnace bottom The tube may be damaged or deformed.
In the furnace bottom pipe, heated water containing water vapor flows to generate steam. However, if the furnace bottom pipe is damaged or deformed by the fall of the clinker that has become a large mass, the steam in the furnace bottom pipe The problem of leaking occurs.
When such steam leakage occurs, it is necessary to replace the furnace bottom tube of the leakage part, but in order to replace the furnace bottom tube, it is necessary to stop the operation of the boiler furnace 2, and in terms of time The burden is large in terms of cost. Even if the leakage of the steam does not occur, the leakage may occur if left untreated due to large deformation or thin wall. large.
In addition, the fall of large clinker cannot be prevented unless the properties of the coal are improved, so in coal-fired boilers that are required to burn coal of various properties, the large clinker is prevented from falling. I can't do it.
そのため、前記炉底管の保護を目的に、前記炉底管における炉内側表面に、管軸方向に沿って突出している補強部を設けた技術が実用化されており、例えば特許文献1などに開示されている。前記補強部としては、例えば断面六角形のロッドを炉底管軸方向に沿って取り付ける、前記炉底管と共金系の溶接材料を管に肉盛溶接する、炉底管軸方向に沿って複数のスタッドを植えつける、などが挙げられる。 Therefore, for the purpose of protecting the furnace bottom tube, a technique in which a reinforcing portion projecting along the tube axis direction is provided on the furnace inner surface of the furnace bottom tube has been put into practical use. It is disclosed. As the reinforcing part, for example, a hexagonal cross-section rod is attached along the furnace bottom tube axis direction, and the furnace bottom tube and a metal alloy welding material are welded to the pipe, along the furnace bottom tube axis direction. For example, planting multiple studs.
これにより、大塊のクリンカが落下しても、該クリンカが前記補強部に直撃するために炉底管の損傷には至りにくく、例え補強部が損傷しても炉底管が損傷しなければ蒸気の漏洩は発生しないため炉底管の交換頻度を小さく抑えることができる。さらに、前記補強部を管軸方向に沿って突出させているので、落下した大塊のクリンカを補強部で砕いて複数の小塊のクリンカことが可能であり、これにより大塊のクリンカの落下による運動エネルギーを分散して小さくすることができる。そのため、さらに炉底管の損傷が発生しにくくしている。 As a result, even if a large clinker falls, the clinker hits the reinforcing part so that the furnace bottom pipe is not easily damaged. For example, even if the reinforcing part is damaged, the furnace bottom pipe should not be damaged. Since no steam leakage occurs, the frequency of replacement of the furnace bottom tube can be kept small. Furthermore, since the reinforcing portion is projected along the tube axis direction, it is possible to crush the large clinker that has been dropped by the reinforcing portion, thereby allowing a plurality of small clinker to fall. The kinetic energy due to can be dispersed and reduced. Therefore, further damage to the furnace bottom tube is less likely to occur.
しかしながら、特許文献1に開示された技術においては、炉底管における炉内側表面全体にわたって補強部を設けるために補強材を設ける範囲が広く、補強材を設けるためのコスト負担が大きいとともに、さらに補強材を設けるために必要な時間が長時間必要であり炉底壁の作成に必要な工期が長期化するという問題があった。 However, in the technique disclosed in Patent Document 1, the range in which the reinforcing material is provided to provide the reinforcing portion over the entire furnace inner surface of the furnace bottom tube is wide, the cost burden for providing the reinforcing material is large, and further reinforcement There was a problem that the time required to provide the material required a long time, and the construction period required to create the furnace bottom wall was prolonged.
従って、本発明はかかる従来技術の問題に鑑み、大塊のクリンカの落下があっても炉底管の損傷を防止することができ、さらにそのための炉底管の補強に必要なコスト及び工数を削減することができる炉底管の補強構造を提供することを目的とする。 Therefore, in view of the problems of the prior art, the present invention can prevent the furnace bottom tube from being damaged even if a large clinker is dropped, and further reduce the cost and man-hour required for reinforcing the furnace bottom pipe. An object of the present invention is to provide a reinforcing structure of a bottom tube that can be reduced.
上記課題を解決するため本発明においては、
ボイラ火炉の炉底壁を水平面に対して傾斜させて形成するとともに、該炉底壁を、並設された複数の炉底管を繋いで構成されるパネルを1又は複数接合して形成し、前記炉底管の炉内側表面部に補強部材を取り付けた炉底管の補強構造において、前記炉底管の炉外側表面部に該炉底管を支持する支持部材を設け、前記支持部材とは前記炉底壁に対して反対側の炉底管の炉内側表面部のみに前記補強部材を取り付けたことを特徴とする。
In order to solve the above problems, in the present invention,
The bottom wall of the boiler furnace is formed to be inclined with respect to the horizontal plane, and the bottom wall is formed by joining one or a plurality of panels formed by connecting a plurality of furnace bottom tubes arranged in parallel, In the reinforcing structure of the furnace bottom tube in which a reinforcing member is attached to the furnace inner surface portion of the furnace bottom tube, a support member for supporting the furnace bottom tube is provided on the furnace outer surface portion of the furnace bottom tube. The reinforcing member is attached only to a furnace inner surface portion of a furnace bottom pipe opposite to the furnace bottom wall.
本発明者は、大塊のクリンカが落下した場合における炉底管の損傷状態を検討し、炉底管の炉外側表面部に支持部材が設けられる場合において以下の2つの知見を得た。
(1)前記支持部材により支持されていない部分の炉内側表面の炉底管上に大塊のクリンカが落下しても、該クリンカの落下による運動エネルギーを前記パネルが変形して吸収するため炉底管が損傷しにくい。
(2)前記支持部材により支持される部分の炉内側表面の炉底管上に大塊のクリンカが落下すると、前記支持部材により前記パネルが拘束されているために、前記クリンカの落下による運動エネルギーをほとんど吸収することができず炉底管が損傷しやすい。
The inventor examined the damage state of the furnace bottom tube when a large clinker was dropped, and obtained the following two findings when a support member was provided on the furnace outer surface of the furnace bottom tube.
(1) Even if a large clinker falls on the furnace bottom tube on the inner surface of the furnace that is not supported by the support member, the furnace deforms and absorbs the kinetic energy due to the clinker dropping. The bottom tube is not easily damaged.
(2) When a large block of clinker falls on the furnace bottom tube on the furnace inner surface of the portion supported by the support member, the panel is restrained by the support member, so that the kinetic energy due to the fall of the clinker Can hardly be absorbed and the bottom tube is easily damaged.
そのため、上記(1)(2)の知見に基づき、大塊のクリンカの落下によって損傷しやすい前記炉底管の炉外側表面部、即ち該炉底管を支持する支持部材とは前記炉底壁に対して反対側の炉底管の炉内側表面部のみに前記補強部材を取り付けることで、大塊のクリンカの落下があっても炉底管が損傷を防止することができる。さらに前記補強部材の取り付け範囲が狭いため補強に必要なコスト及び工数を削減することができる。 Therefore, based on the knowledge of (1) and (2) above, the furnace outer surface portion of the furnace bottom tube that is easily damaged by the drop of a large clinker, that is, the support member that supports the furnace bottom tube is the furnace bottom wall. By attaching the reinforcing member only to the inner surface portion of the furnace bottom tube on the opposite side, the furnace bottom tube can be prevented from being damaged even when a large clinker is dropped. Furthermore, since the attachment range of the reinforcing member is narrow, the cost and man-hours required for reinforcement can be reduced.
また、前記支持部材が棒状の部材であって、前記支持部材の短手方向を中心に前記支持部材の短手方向長の略3倍の範囲に前記補強部材を取り付けたことを特徴とする。
ここでいう棒状の部材とは、真っ直ぐで細長い形状である部材のことをいい、断面形状は特に限定しない。棒状の部材の例としてH型鋼、I型鋼、L型鋼、丸棒、角棒などを挙げることができる。
Further, the support member is a rod-shaped member, and the reinforcing member is attached in a range of about three times the short direction length of the support member with the short direction of the support member as a center.
The rod-like member here means a member that is straight and has an elongated shape, and the cross-sectional shape is not particularly limited. Examples of rod-shaped members include H-shaped steel, I-shaped steel, L-shaped steel, round bars, square bars, and the like.
大塊のクリンカの落下により大きな損傷を受ける箇所は前記知見(2)の通り支持部材により支持される位置であるが、支持部材が近くに存在する位置においても、支持部材が近くに存在しない位置と比較すると、前記支持部材の存在により前記パネルが変形しにくいために大塊のクリンカの落下による運動エネルギーを吸収しにくく、炉底管が損傷しやすい。そこで、前記補強部材を取り付ける範囲を前記支持部材の反対側だけでなく、前記支持部材の短手方向を中心に前記支持部材の短手方向長の略3倍の範囲とすることでより確実に炉底管の損傷を防止することができる。 The location where the large clinker is greatly damaged is the position supported by the support member as described in the above (2), but the position where the support member is not present is also the position where the support member is present nearby. In comparison with the above, the presence of the support member makes it difficult for the panel to be deformed, so that it is difficult to absorb the kinetic energy due to the fall of a large clinker, and the furnace bottom tube is easily damaged. Therefore, the range in which the reinforcing member is attached not only on the side opposite to the support member but also in a range approximately three times the short direction length of the support member with the short direction of the support member as the center. It is possible to prevent the furnace bottom tube from being damaged.
また、前記補強部材は、前記炉底管の軸方向に沿って連続的に突出した部材であるとともに、前記炉底管径よりも小径であることを特徴とする。
前記補強部材を前記炉底管よりも小径とすることで、大塊のクリンカが落下した場合に、小径の補強部材にその荷重が集中しクリンカを破壊して、クリンカの落下による運動エネルギーを分散しやすくなるとともに、前記補強部材が前記炉底管内を流動する加熱水による炉底壁の冷却の妨げとなることを防止することができる。
Further, the reinforcing member is a member that continuously protrudes along the axial direction of the furnace bottom tube, and has a smaller diameter than the diameter of the furnace bottom tube.
By making the reinforcing member smaller in diameter than the furnace bottom tube, when a large clinker falls, the load concentrates on the small diameter reinforcing member, destroys the clinker, and disperses the kinetic energy due to the clinker dropping In addition, it is possible to prevent the reinforcing member from hindering the cooling of the furnace bottom wall by the heated water flowing in the furnace bottom pipe.
また、前記補強部材は、前記炉底管の軸方向に沿って一定間隔を有して並設された複数の突起物であり、該突起物がスタッド溶接によって前記管に溶接されたスタッドであることを特徴とする。
これにより補強部材の取り付けをさらに短時間で行うことができる。
Further, the reinforcing member is a plurality of protrusions arranged in parallel at a constant interval along the axial direction of the furnace bottom tube, and the protrusions are studs welded to the tube by stud welding. It is characterized by that.
Thereby, the attachment of the reinforcing member can be performed in a shorter time.
また、前記突起物間の間隔を、前記炉底管間の間隔よりも小さくしたことを特徴とする。
前記突起物間の間隔が大きいと、大塊のクリンカの形状によっては前記突起物の間にクリンカが直撃する可能性があるが、前記突起物の間隔を規定することで突起物の間にクリンカが直撃することを防止することができる。
Further, the interval between the protrusions is made smaller than the interval between the furnace bottom tubes.
If the distance between the protrusions is large, the clinker may hit directly between the protrusions depending on the shape of the large clinker. However, by defining the distance between the protrusions, the clinker is between the protrusions. Can be prevented from hitting directly.
また、前記突起物は、前記炉底管への取り付け部分を底面とする円柱状の形状であり、前記円柱状の突起物の高さを、直径の3倍未満としたことを特徴とする。
これにより、前記突起物に大塊のクリンカが当たった場合に、前記突起物が軸圧縮を受けて座屈現象で曲折することを防止できる。
Further, the projection has a columnar shape with a bottom portion as an attachment portion to the furnace bottom tube, and the height of the columnar projection is less than three times the diameter.
Thereby, when the large clinker hits the projection, it is possible to prevent the projection from being bent by a buckling phenomenon due to axial compression.
以上記載のごとく本発明によれば、大塊のクリンカの落下があっても炉底管が損傷を防止することができ、さらにそのための炉底管の補強に必要なコスト及び工数を削減することができる炉底管の補強構造を提供することができる。 As described above, according to the present invention, the bottom tube can be prevented from being damaged even if a large clinker is dropped, and the cost and man-hour required for reinforcing the bottom tube can be reduced. Therefore, it is possible to provide a reinforcing structure for a furnace bottom tube.
以下、図面を参照して本発明の好適な実施例を例示的に詳しく説明する。但しこの実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例に過ぎない。 Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. However, the dimensions, materials, shapes, relative arrangements, and the like of the components described in this embodiment are not intended to limit the scope of the present invention unless otherwise specified, but are merely illustrative examples. Not too much.
(構成)
図1を用いて石炭焚きボイラ火炉の構成について説明する。
図1は石炭焚きボイラ火炉の斜視図であり、後述する炉底管の補強構造以外は従来と同じものである。
このような石炭焚きボイラ火炉2は、ボイラ火炉2内で石炭を燃焼し、該石炭を燃焼して生成された灰は底部へ落下し、該落下した灰はボイラ火炉2中央方向へ向かって下向きに傾斜した炉底壁3上を中央方向に向かって移動し、炉底壁3中央に設けられたホッパ(不図示)から外部に排出されるように構成されている。
(Constitution)
The configuration of the coal fired boiler furnace will be described with reference to FIG.
FIG. 1 is a perspective view of a coal-fired boiler furnace, which is the same as the conventional one except for a reinforcing structure of a furnace bottom tube described later.
Such a coal-fired boiler furnace 2 combusts coal in the boiler furnace 2, the ash generated by burning the coal falls to the bottom, and the dropped ash is directed downward toward the center of the boiler furnace 2. It moves to the center direction on the furnace bottom wall 3 inclined to the center, and is discharged to the outside from a hopper (not shown) provided in the center of the furnace bottom wall 3.
次に、図2、図3及び図4を用いて炉底壁3の構成について説明する。
図2は炉底壁3を構成するパネル4をボイラ火炉2の内部方向から見た斜視図であり、図3は炉底壁3を構成するパネル4をボイラ火炉2の外部方向から見た斜視図である。図4は、炉底壁3を構成するパネル4の一部断面図である。
Next, the structure of the furnace bottom wall 3 is demonstrated using FIG.2, FIG3 and FIG.4.
FIG. 2 is a perspective view of the
前記炉底壁3は、複数のパネル4を接合して形成されている。該パネル4は、図4に示すように並設された複数の炉底管40の間をフィン42で繋ぐことで形成されている。なお、炉底管40をフィンで繋がずに直結してもよい。
また前記パネル4を構成する複数の炉底管40は、図2及び図3に示すように炉外側表面部で炉底管40の管軸方向と略垂直方向に配置されたH型鋼である横方向フレーム6で支持されている。なお図2及び図3においては2つの横方向フレーム6で炉底管40を支持しているが、炉底壁3の大きさなどにより必要に応じて1つ又は3つ以上の横方向フレーム6を用いる場合もある。
さらに、前記横方向フレーム6は、前記炉底管40の管軸方向に沿って配置されたH型鋼である縦方向フレーム8で支持されている。
The furnace bottom wall 3 is formed by joining a plurality of
Further, the plurality of
Further, the
このように構成されたパネル4には、図2及び図3に示したようにボイラ火炉2内に石炭を燃焼するための燃料を導入するバーナ(不図示)の先端などのボイラ火炉2内各所で発生したクリンカ10が落下する。
The
(解析)
上記のような炉底壁3を構成するパネル4にクリンカ10が落下した場合の、炉底管40の損傷について解析を行った。
該解析は、前記パネル4、横方向フレーム6、縦方向フレーム8及びクリンカ10を板要素とし、有限要素法(Finite Element Method:FEM)解析を用いた。
(analysis)
Analysis was performed on damage to the
This analysis used the
図5にFEM解析条件の概略図を示す。図5は図2及び図3に斜視図で示した炉底壁を側面から見た模式図である。図5(A)及び(B)に示したように、炉底管40を水平面に対して角度θだけ傾斜させ、該炉底管40上にクリンカ10を落下させて解析を行った。なお角度θは通常のボイラ火炉における炉底壁の傾斜角度と同じく50°に設定した。
図5(A)に示した解析条件においては、クリンカ10を2つの横方向フレーム6の略中間に落下させ、その時のパネル4及び炉底管40の変形状態を解析した。
図5(B)に示した解析条件においては、クリンカ10を横フレーム6上に落下させ、その時のパネル4及び炉底管40の変形状態を解析した。
なお、該解析は、クリンカ10の重量を37kg、89kg、173kg、300kgの4種類について高さ30mより落下させた場合について行った。結果を表1に示す。
FIG. 5 shows a schematic diagram of FEM analysis conditions. FIG. 5 is a schematic view of the furnace bottom wall shown in a perspective view in FIGS. 2 and 3 as viewed from the side. As shown in FIGS. 5A and 5B, the
Under the analysis conditions shown in FIG. 5 (A), the
Under the analysis conditions shown in FIG. 5B, the
The analysis was performed when the weight of the
表1において落下位置のパネル中央とは、図5(A)に示したように横方向フレーム6により支持されていない横方向フレーム6間の炉内側表面のパネル4上に大塊のクリンカ10が落下したことを表し、落下位置の支持部とは、図5(B)に示したように横方向フレーム6により支持される部分の炉内側表面のパネル4上に大塊のクリンカ10が落下したことを表す。
In Table 1, the center of the panel at the drop position is a
表1から、支持部はパネル中央部に比べて、管の潰れ量が大きく損傷を受けやすいことが分かる。さらに、クリンカの重量によっては、管の破断変位を超える場合もある。ここでは、管の破断変位は18mmとし、このとき89kgのクリンカを落下させると管の破断変位を超えることが分かる。
なお、支持部の潰れ量がクリンカの重量の増加に連れて増加しないのは、クリンカの重量増とともにクリンカのサイズも大きくなり、管の変形領域が広がるためである。
From Table 1, it can be seen that the support portion has a larger amount of collapse of the tube than the center portion of the panel, and is easily damaged. Furthermore, depending on the weight of the clinker, the breaking displacement of the tube may be exceeded. Here, the breaking displacement of the pipe is 18 mm, and it can be seen that dropping the 89 kg clinker at this time exceeds the breaking displacement of the pipe.
The reason why the crushed amount of the support portion does not increase with the increase in the weight of the clinker is that the size of the clinker increases with the increase in the weight of the clinker, and the deformation region of the tube is widened.
上記のFEM解析結果をまとめ、以下の知見が得られた。
(i)図5(A)に示した解析条件によるFEM解析より以下の知見が得られた。
前記横方向フレーム6により支持されていない横方向フレーム6間の炉内側表面のパネル4上に大塊のクリンカ10が落下すると、該クリンカ10の落下による運動エネルギーを前記パネル4が変形して吸収するため炉底管40が損傷しにくい。
(ii)図5(B)に示した解析条件によるFEM解析より以下の知見が得られた。
前記横方向フレーム6により支持される部分の炉内側表面のパネル4上に大塊のクリンカ10が落下しても、前記横方向フレーム6により前記パネル4が拘束されているために、前記クリンカ10の落下による運動エネルギーをほとんど吸収することができず炉底管40が損傷しやすく、落下するクリンカの重量などの条件によっては管の潰れ量が破断変位を超えることもある。
The above FEM analysis results were summarized and the following findings were obtained.
(I) The following knowledge was obtained from FEM analysis under the analysis conditions shown in FIG.
When a large mass of
(Ii) The following findings were obtained from the FEM analysis under the analysis conditions shown in FIG.
Even if a large block of
以上のことから、大塊のクリンカ10の落下によって損傷しやすい前記炉底管40の炉外側表面部、即ち該炉底管40を支持する横方向フレーム6とは前記パネル4に対して反対側の位置である炉底管40の表面部に補強部材を取り付けると、大塊のクリンカ10の落下があっても炉底管40の損傷を防止することができることが分かった。
From the above, the outer surface of the
図6は実施例1における炉底壁3を形成するパネル4の側面図及び上平面図である。
後述する補強ロッド12以外は図2及び図3に示したパネル4と同じであるので説明は省略する。なお、図6においては縦方向フレーム8の記載を省略している。
本実施例1においては、前記知見に基づき横方向フレーム6とは前記パネル4に対して反対側の位置である炉底管40の炉内側表面部に補強ロッド12を取り付け、さらに横方向フレーム6近傍においても横方向フレーム6が近傍に存在しない位置と比較すると、前記横方向フレーム6の存在により前記パネル4が変形しにくく炉底管40が損傷する可能性があるため、横方向フレーム6の幅方向に横方向フレーム6の幅の2倍の範囲にわたって補強ロッド12を取り付けた。即ち図6における符号16で示した範囲が補強ロッドの取り付け範囲である。
補強ロッド12は炉底管40の軸方向に沿って連続的に取り付けられる棒状の部材である。補強ロッドの形状は前記のように炉底管40の軸方向に沿って連続的に取り付けられる棒状の部材であれば特に制限されないが、断面六角形である棒状の六角ロッドや、断面円形である棒状の丸棒ロッドなどを例示することができる。
FIG. 6 is a side view and an upper plan view of the
Since it is the same as the
In the first embodiment, the reinforcing rod 12 is attached to the furnace inner surface portion of the
The reinforcing rod 12 is a rod-like member that is continuously attached along the axial direction of the
図7は図6におけるA−A断面図であり、図7(A)は断面六角形である六角ロッドを補強ロッド12として用いた場合であり、図7(B)は断面円形である丸棒ロッドを補強ロッド12として用いた場合の図である。 7 is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. 6, FIG. 7A is a case where a hexagonal rod having a hexagonal cross section is used as the reinforcing rod 12, and FIG. 7B is a round bar having a circular cross section. It is a figure at the time of using a rod as the reinforcing rod 12. FIG.
図7(A)及び図7(B)に示したように、補強ロッド12は、断面六角形であっても断面円形であっても、炉底管40それぞれに溶接材16によって溶接で取り付けられる。
As shown in FIGS. 7A and 7B, the reinforcing rod 12 is welded to the
これにより、横方向フレーム6近傍の補強ロッド12が存在する位置に大塊のクリンカ10が落下すると、該クリンカ10が補強ロッド12に直撃するために炉底管40の損傷には至りにくい。さらに、前記補強ロッド12によって落下した大塊のクリンカを砕いて複数の小塊のクリンカとするため、大塊のクリンカの落下による運動エネルギーを分散して小さくし、炉底管40の損傷を防止することができる。
なお、前記補強ロッド12径は炉底管40径よりも小径とすると、大塊のクリンカ10が落下した場合に、小径の補強ロッド12にその荷重が集中しクリンカ10を破壊して、クリンカ10の落下による運動エネルギーを分散しやすくなるとともに、補強ロッド12が前記炉底管40内を流動する加熱水による炉底壁3の冷却の妨げとなることを防止することができる。
As a result, when the
If the diameter of the reinforcing rod 12 is smaller than the diameter of the
また、横方向フレーム6近傍の補強ロッド12が存在しない位置(図6右図における16で示した以外の範囲)については前記知見(i)の通り、炉底管の損傷は起こりにくい。
即ち、炉底管40全体にわたって、炉底管40の損傷が起こりにくい炉底管40の補強構造であるといえる。
Further, as for the position where the reinforcing rod 12 in the vicinity of the
That is, it can be said that the reinforcing structure of the
さらに、図6から明らかであるように、補強ロッド12を炉底管40全体にわたって取り付ける必要がなく補強部材の取り付け範囲が狭いため、補強ロッドを取り付けるために必要なコスト及び工数を削減することができる。
Furthermore, as is clear from FIG. 6, it is not necessary to attach the reinforcing rod 12 over the entire
実施例1における炉底管40の補強構造について、FEM解析を用いて評価を行った。
FEM解析においてはクリンカを剛球体と仮定し、横方向フレーム近傍の炉底管にクリンカを衝突する場合を想定した。
なお、解析条件としてクリンカ、炉底管は以下のように設定した。
クリンカ:直径300mm、重量37kg
炉底管:管外径38.1mm、板厚4mm
炉底管間隔:51mm
補強ロッドを、矩形断面を有する高さH5mm×板厚t5mm、高さH10mm×板厚t10mm、高さH15mm×板厚t15mmの3種類について解析を行った。
The reinforcing structure of the
In the FEM analysis, it was assumed that the clinker was a rigid sphere, and the clinker collided with the furnace bottom tube near the lateral frame.
The clinker and furnace bottom tube were set as analysis conditions as follows.
Clinker: Diameter 300mm, weight 37kg
Furnace bottom tube: tube outer diameter 38.1 mm,
Furnace bottom tube interval: 51 mm
The reinforcing rod was analyzed for three types having a rectangular cross section: height H5 mm × plate thickness t5 mm, height H10 mm × plate thickness t10 mm, height H15 mm × plate thickness t15 mm.
解析結果を表2に示す。 The analysis results are shown in Table 2.
表2から、補強ロッド12を取り付けることで、炉底管の局所潰れ量が減少していることは明らかである。前記炉底管の局所潰れ量が18mmを越えると炉底管が破損するため、補強ロッドがない場合には破損の恐れがあるが、本実施例においては炉底管の破損の恐れはないと言える。 From Table 2, it is clear that the amount of local collapse of the furnace bottom tube is reduced by attaching the reinforcing rod 12. If the amount of local collapse of the furnace bottom tube exceeds 18 mm, the furnace bottom tube will be damaged, so there is a risk of damage if there is no reinforcing rod, but in this embodiment there is no risk of damage to the furnace bottom tube. I can say that.
本実施例2においては、実施例1と補強部材が異なる。その他の構成及び補強部材の取り付け範囲については図6、図7を用いて説明した実施例1と同じであるため説明を省略する。
図8は実施例2における炉底管の一部斜視図であり、図9は実施例2における炉底管の別の一部斜視図である。
In the second embodiment, the reinforcing member is different from the first embodiment. Other configurations and the attachment range of the reinforcing member are the same as those in the first embodiment described with reference to FIGS.
FIG. 8 is a partial perspective view of the furnace bottom tube in the second embodiment, and FIG. 9 is another partial perspective view of the furnace bottom tube in the second embodiment.
図8及び図9に示すように、前記炉底管40には該炉底管40の軸方向に沿って一定間隔を有して複数の円柱状のスタッド14を並設しており、該スタッド14はスタッド溶接によって炉底管40に溶接されている。図8に示したように前記並設したスタッド14の列を複数列(図8においては3列)並べてもよく、図9に示したように1列のみでもよい。
これにより補強部材の取り付けを短時間で行うことができ、しかもクリンカによる炉底管40の損傷を防止することができる。
As shown in FIGS. 8 and 9, a plurality of
This makes it possible to attach the reinforcing member in a short time and to prevent the
また、前記スタッドが間の間隔が大きいと、落下する大塊のクリンカの形状によっては前記スタッドの間にクリンカが直撃する可能性があるため、スタッド間の間隔は小さくする必要があるが、スタッド間の間隔を小さくしすぎると大量のスタッドを取り付ける必要があるため、スタッド間隔は石炭焚きボイラで燃焼する石炭の性状などに応じて決定するとよい。 In addition, if the distance between the studs is large, the clinker may hit directly between the studs depending on the shape of the falling large clinker. Since it is necessary to attach a large amount of studs if the interval between them is too small, the stud interval may be determined according to the properties of the coal burned in the coal-fired boiler.
また、前記スタッドを炉底管40への取り付け部分を底面とする円柱状の形状とし、高さを、直径の2〜3倍とするとすることが好ましい。スタッド高さが直径の3倍以下であるとスタッド14に大塊のクリンカが当たった場合に、スタッドが軸圧縮を受けて座屈現象で曲折することを防止でき、スタッド高さが直径の2倍以上であると補強材としての機能を十分に発揮するためである。
Moreover, it is preferable to make the said stud into the column-shaped shape which makes the bottom part the attachment part to the
大塊のクリンカの落下があっても炉底管が損傷を防止することができ、さらにそのための炉底管の補強に必要なコスト及び工数を削減することができる炉底管の補強構造として利用することができる。 Can be used as a bottom tube reinforcement structure that can prevent damage to the bottom tube even when a large clinker falls, and can reduce the cost and man-hours required to reinforce the bottom tube. can do.
2 ボイラ火炉
3 炉底壁
4 パネル
6 横方向フレーム
8 縦方向フレーム
10 クリンカ
12 補強ロッド
14 スタッド
40 炉底管
42 フィン
2 Boiler furnace 3
Claims (6)
該炉底壁を、並設された複数の炉底管を繋いで構成されるパネルを1又は複数接合して形成し、
前記炉底管の炉内側表面部に補強部材を取り付けた炉底管の補強構造において、
前記炉底管の炉外側表面部に該炉底管を支持する支持部材を設け、
前記支持部材とは前記炉底壁に対して反対側の炉底管の炉内側表面部のみに前記補強部材を取り付けたことを特徴とする炉底管の補強構造。 While forming the bottom wall of the boiler furnace to be inclined with respect to the horizontal plane,
The furnace bottom wall is formed by joining one or more panels configured by connecting a plurality of furnace bottom tubes arranged in parallel,
In the reinforcing structure of the furnace bottom tube in which a reinforcing member is attached to the furnace inner surface portion of the furnace bottom tube,
A support member for supporting the furnace bottom tube is provided on the furnace outer surface portion of the furnace bottom tube,
A reinforcing structure of a furnace bottom tube, wherein the reinforcing member is attached only to a furnace inner surface portion of a furnace bottom tube opposite to the furnace bottom wall with respect to the support member.
前記支持部材の短手方向を中心に前記支持部材の短手方向長の略3倍の範囲に前記補強部材を取り付けたことを特徴とする請求項1記載の炉底管の補強構造。 The support member is a rod-shaped member,
The reinforcing structure of a furnace bottom tube according to claim 1, wherein the reinforcing member is attached in a range approximately three times as long as the length of the support member in the short direction of the support member.
前記円柱状の突起物の高さを、直径の3倍未満としたことを特徴とする請求項4又は5記載の炉底管の補強構造。 The protrusion is a cylindrical shape having a bottom portion as an attachment portion to the furnace bottom tube,
6. The furnace bottom tube reinforcing structure according to claim 4, wherein a height of the cylindrical projection is less than three times the diameter.
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