JP5160180B2 - 管寄せの支持構造 - Google Patents

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Description

本発明はボイラ炉壁内側に配置される管寄せの支持構造に係わり、複雑な支持管の引き回しなくして管寄せを支持できる管寄せの支持構造に関する。
ボイラ火炉の下流側の排ガス流路に設置され、横置き(水平置き)の伝熱管群が接続される管寄せは通常は火炉幅方向に設けられるが、ボイラ火炉の大型化に伴い長手方向に長大化し、長さが20mを超えるようなものもある。
図5はボイラ側面図であり、伝熱管及び管寄せの配置を模式的に示した図である。ボイラの伝熱管は熱の授受を効率的に行わせるため、ガスの流れに対して伝熱管群21、22、を垂直に配置している。すなわち、火炉20の上部には吊下げ型伝熱管群21を配置し、ガス流れ後流側(火炉後部伝熱部)には横置き型の伝熱管群22が配置されている。
吊下げ伝熱管群21の上部管寄せ11は、天井壁4より上方の炉壁外部に配置され、横置き型の伝熱管群22、23の一部の上部管寄せ11は天井壁4より上方の炉壁外部に配置されるが、その他の管寄せ1a、1b、1cはボイラ炉壁内側に配置される。炉外に管寄せを設置した場合は、複雑なシール構造や、保温構造が必要となるためである。
炉内に配置された長手方向の長さが20mを超えるような横置き伝熱管群22、23の管寄せ1a,1b、1cは、支持間隔が長いと、その中間部が管寄せ1a,1b、1cの自らの重量で下方に垂れ下がり、管寄せ1a,1b、1cの内部に溜まったドレンが抜けにくくなるほか、当該部位に接続され、管寄せ1a,1b、1cの上方に主な伝熱面が配置される横置き(水平置き)の伝熱管群22、23に作用する応力の制限を越える等の問題が生じうる。したがって管寄せ1a,1b、1cの長手方向に4m程度のピッチで管寄せ1a,1b、1cを支持する必要がある。
ここで、ボイラ最後流側に配置された管寄せ1b、1cについては、その下方に位置する灰貯めケーシング14の補強部材であるトラスサポート15を流用して支持することができる。
一方、管寄せ1aについては、トラスサポート15で支持できないため、火炉側壁で両端部を支えるほか、別の手段で支持する必要がある。
特開平8−75106号公報 特開2000−199601号公報 実公昭58−23044号公報
上記した特許文献に記載された従来技術では、管寄せを支持するために複雑な管寄せ支持管の引き回しやサポート部材の設置が必要であり、現地据付け作業も膨大であった。
たとえば、特許文献1記載の発明では、後部伝熱部炉壁(前壁、中間壁、(後壁は不明))に伝熱管ごとに多数のブラケットを設けて支持する方式であり、これらの管寄せを支持するため部材の設置が必要である。
そこで、本発明の課題は、従来の長大な管寄せの複雑な構造を廃し、設備費の抑制及び現地据付け作業の低減が可能な、簡素な管寄せの支持構造を提供することである。
上記本発明の課題は、次の解決手段により達成される。
請求項1記載の発明は、吊下げ伝熱管群(21)を天井壁伝熱面(4)より吊り下げて配置したボイラ火炉の下流側排ガス流路に設置され、水平置きの伝熱管群(22)が接続される管寄せ(1)の支持構造であって、該管寄せ(1)の上面に内部流体流路が連通した、ほぼ鉛直方向に伸びる複数の管寄せ支持管(2)が接続され、該管寄せ支持管(2)は天井壁伝熱面(4)を貫通して、その上方で水平方向に折り曲げられ、当該折り曲げ部位でスリングロッド(5)とスプリングハンガー(7)を介してその上方の鉄骨(6)から吊下げられていることを特徴とする管寄せの支持構造である。
請求項2記載の発明は、前記管寄せ支持管(2)は、火炉外部に設けられ、前記横置き(水平置き)の伝熱管群(22)が接続される上部管寄せ(8)に接続されている請求項1に記載の管寄せの支持構造である。
請求項1記載の発明によれば、管寄せ(1)は遠方より複雑に引き回した伝熱管を有していなく、管寄せサポート金具をなくして、吊り下げタイプの管寄せ支持管(2)だけで管寄せ(1)を支持するため、設備費の抑制と現地での取付け作業を低減させることができる。また、地上で予め管寄せ(1)に支持管を溶接固定できるため作業性も良い。さらに、溶接固定した伝熱管をそのまま吊上げるので特別な治具も不要である。
また、スリングロッド(5)と鉄骨(6)との連結部にはスプリングハンガー(7)を配置して2つの支持管(2,3)の間の温度差による熱伸び差に起因する伝熱管の損傷を回避することができる
また、請求項記載の発明によれば、炉内に配置された20mを超える管寄せ(1)において、管寄せ(1)に溶接接合した伝熱管で直接管寄せ(1)を支持させることで、管寄せ(1)や伝熱管の配置を変更することなく管寄せ(1)を支持でき、遠方からの支持管(2)の引き回しや大きな支持金具の設置を不要とすることで、設備費の抑制と現地でのボイラ据付け作業を軽減させることができる。
本発明の実施例を比較例と共に説明する。
比較例
上側の伝熱管群22と下側の伝熱管群23に挟まれて配置された管寄せ1aの荷重支持構造について、図6と図7を用いて比較例を説明する。
上側のパネル状の伝熱管群22と下側のパネル状の伝熱管群23に挟まれた部位に配置された下部管寄せ1aは、図6に示すように炉外に配置換えして炉外において非冷却部材のスリングロッド5で支持する方法、または図7に示すように下部管寄せ1aを炉内に配置したまま、下部管寄せ1bにつながる伝熱管群23をサポートする管群支持管3と同じ流体の経路を有する伝熱管からなる管寄せ支持管2によって下部管寄せ1aの荷重を支持する構造である。なお、図7の伝熱管群支持管3などの配管の上部管寄せ付近の円B内を拡大図で示す
図8は図7に示す従来の管寄せ支持構造のA部拡大図を示す。上側の伝熱管群22と下側の伝熱管群23に挟まれた配置の管寄せ1aは、管寄せ1a、1bの支持管2へ溶接接合した非冷却部材で構成されたサポート金具17を用いて荷重を支持される。
図6に示す構造を採用した場合、下部管寄せ1aは炉外に設置するため、伝熱管群22は下部管寄せ1aに繋がる全ての伝熱管が炉壁を貫通することになり、炉壁貫通部分の炉内ガスシール構造や、管寄せ1と伝熱管群の保温構造が必要となる。
また、図7と図8に示す構造を採用した場合、管寄せ支持管2はフレキシビリティ確保のためと下部管寄せ1aのガス流れ後流側の伝熱管群23を避けるために、火炉のボイラ缶前後方向に大きく振り回す必要があり、またサポート金具17も必要となる。
上記比較例との対比で本発明に係る管寄せ支持構造の実施例を図面と共に以下に説明する。
図1は、本発明の実施例1に係わる管寄せ支持構造の側面図であり、図2は実施例1の管寄せ支持構造を補足説明する鳥瞰図である。
図1に示す管寄せ支持構造においては、図7に示す構造で説明した下部管寄せ1aの管寄せ支持管2を廃止して下部管寄せ1aより鉛直方向上方に接続された真直ぐに伸びた管寄せ1aの支持管2を配置する。
この管寄せ支持管2は天井壁管4を貫通して上方に伸びた後、上部管寄せ8に接続されるが、下部管寄せ1aの重量を支持するため、天井壁4を越えた鉛直部において非冷却部材であるスリングロッド5を接続し、スリングロッド5は上部の鉄骨6と連結される。
後部伝熱管の中の最低部にある伝熱管群23の管群支持管3とその上の伝熱管群22の管寄せ1aの支持管2は、その内部を流れる流体の経路がそれぞれ水および蒸気であるため、管群支持管3と管寄せ支持管2には温度差による熱伸び差が生じる。さらに、管寄せ1aの長手方向に並列配置した複数の管寄せ支持管2同士の温度不均一による熱伸び差も加わる。
これらの支持管2,3の間の温度差による熱伸び差に起因する伝熱管の損傷を回避するために、上記熱伸び差を吸収するようにスリングロッド5と鉄骨6との連結部にはスプリングハンガー7を配置する。
また、管寄せ支持管2はその内部を流れる流体が蒸気であるため、メタル温度が高く、支持荷重が制限されるが、その問題は支持管2の肉厚を増加することで解決され、また伝熱管群と支持管2との経路差の違いによる収熱及び圧力損失の差についても、支持管2の肉厚の増加により内径が小さくなるため、同時に解決される。
図3は本発明の第2の実施例を示す側面図、図4は図3の一部の拡大詳細斜視図である。
実施例1と異なる点は、下部管寄せ1aに接続された伝熱管群22で構成される複数のパネルのうちの最下流部の伝熱管群22の水平部に、例えば、一対のC型鋼である支持部材10を管寄せ支持管2を挟み込むよう背中合わせに配置し、管寄せ支持管2に取付けた小片のラグ9と伝熱管群22により支持部材10を挟み込む構造である。
下部管寄せ1aの重さは、管寄せ支持管2によって支持部材10に伝えられ、伝熱管群22を介して管群支持管3に伝達される。また、ラグ9より上側では、管寄せ支持管2にかかる力は支持管2自身の重量のみであり、実施例1で配備が必要であったスリングロッド5、スプリングハンガ7及び鉄骨6は不要になる。
ボイラ本体を据え付ける現地の溶接作業の軽減を考慮した、より簡素化した構造からなる伝熱管の管寄せ支持構造として、本発明は利用可能性が高い。
本発明の実施例1の側面図である。 本発明の実施例1の鳥瞰図である。 本発明の実施例2の側面図である。 図3の一部の拡大詳細斜視図である。 ボイラ伝熱管配置を模式的に示した側面図である。 比較例の吊下げ伝熱管構造を示す側面図である。 比較例の吊下げ伝熱管構造を示す側面図である。 図7中のA部拡大図である。
符号の説明
1a,1b、1c 下部管寄せ 2 管寄せ支持管
3 管群支持管 4 天井壁
5 スリングロッド 6 鉄骨
7 スプリングハンガ 8 上部管寄せ
9 ラグ 10 支持部材
11 吊下げ伝熱管上部管寄せ 14 灰貯めケーシング
15 トラスサポート 17 サポート金具
20 火炉 21,22,23 伝熱管群

Claims (2)

  1. 吊下げ伝熱管群(21)を天井壁伝熱面(4)より吊り下げて配置したボイラ火炉の下流側排ガス流路に設置され、水平置きの伝熱管群(22)が接続される管寄せ(1)の支持構造であって、
    該管寄せ(1)の上面に内部流体流路が連通した、ほぼ鉛直方向に伸びる複数の管寄せ支持管(2)が接続され、該管寄せ支持管(2)は天井壁伝熱面(4)を貫通して、その上方で水平方向に折り曲げられ、当該折り曲げ部位でスリングロッド(5)とスプリングハンガー(7)を介してその上方の鉄骨(6)から吊下げられていることを特徴とする管寄せの支持構造。
  2. 前記管寄せ支持管(2)は、火炉外部に設けられ、前記水平置きの伝熱管群(22)が接続される上部管寄せ(8)に接続されていることを特徴とする請求項1に記載の管寄せの支持構造。
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