JP7046583B2 - 排熱回収ボイラ及び支持方法 - Google Patents

Description

本発明は、複数の伝熱管を備える排熱回収ボイラ及び複数の伝熱管の荷重を支持する支持方法に関するものである。

排熱回収ボイラ（ＨＲＳＧ）は、ガスタービン等から排出される排ガスがダクト内を通過し、排ガスと伝熱管内の水又は蒸気とが熱交換することによって、蒸気を生成する。排熱回収ボイラのダクト内部には、水や蒸気が流通する多数の伝熱管が配置されている（例えば、特許文献１参照）。
特許文献１には、伝熱管の両端部をボイラ天井壁に貫通させて支持梁から吊り下げられるクラウンに固定することが開示されている。

特開平１０－８９６１０号公報

しかしながら、特許文献１は、伝熱管の両端部をボイラ天井壁に貫通させてこれらを連結する必要があり、伝熱管の設置や交換に煩雑な作業が必要となる。
また、従来は、ボイラ天井壁の鉛直上方付近にある支持梁から金属製（例えば、ステンレス鋼材）の吊棒を使用して伝熱管を支持する場合があるが、排熱回収ボイラの入口へ流通する排ガス温度が高温化（例えば、６５０℃以上）するものがあり、排熱回収ボイラの入口付近の伝熱管を支持する吊棒の強度が低下し、伝熱管の支持が困難となる可能性がある。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、伝熱管の設置や交換を容易にしつつ、排ガス温度が高温化しても伝熱管の荷重を確実に支持することができる排熱回収ボイラ及び支持方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明は以下の手段を採用する。
本発明の一態様に係る排熱回収ボイラは、排ガスが導入されるダクトと、前記ダクトの内部に配置され排ガスと熱交換する流体を内部に流通させる複数の伝熱管と、前記複数の伝熱管の鉛直上方で前記複数の伝熱管に連結され排ガスの流通方向と交差する水平方向に延びるヘッダと、前記ヘッダに連結され該ヘッダから鉛直上方に延びて前記ダクトを貫通し内部を前記流体が流通する筒状の連絡管と、前記ダクトの鉛直上方で前記連絡管を支持する支持機構とを備え、前記連絡管は、前記ダクトの鉛直上方の所定位置に外周面から外側へ突出する突部を備え、前記支持機構は、前記所定位置の鉛直下方で前記連絡管の外周面を挟持するとともに水平面の第１方向に延びる挟持部と、前記一対の挟持部の前記第１方向の両端部の下面を支持する一対の支持部と、を備え、前記挟持部の上面には、前記突部を介して前記連絡管と前記ヘッダと前記複数の伝熱管の荷重が伝達される。

本発明の一態様に係る排熱回収ボイラによれば、複数の伝熱管に連結されるヘッダから連絡管が鉛直上方に延びてダクトを貫通しており、連絡管のダクトの鉛直上方の所定位置に外周面から外側へ突部が突出している。連絡管の所定位置の鉛直下方には外周面を挟持する挟持部が取り付けられており、複数の伝熱管の荷重が連絡管の突部を介して挟持部に伝達される。挟持部に伝達された複数の伝熱管の荷重は、挟持部が延びる水平面の第１方向の両端部の下面から一対の支持部に伝達される。従来の吊棒ではなく、内部を流れる流体で冷却される連絡管を用いるので、強度の低下を抑制して複数の伝熱管の荷重を支持することができる。複数の伝熱管がダクトを貫通せずにダクトの内部に配置されるため、伝熱管の設置や交換を容易に行うことができる。また、複数の伝熱管の荷重は、排ガスが流通しないダクトの鉛直上方で支持機構により支持されるため、排ガス温度が高温化しても伝熱管の荷重を確実に支持することができる。

本発明の一態様に係る排熱回収ボイラにおいて、前記支持機構は、前記挟持部の一端の前記第１方向に直交する水平面の第２方向への移動を規制する一対の第１規制部材と、前記挟持部の他端の前記第２方向への移動を規制する一対の第２規制部材と、を備える構成としてもよい。
本構成によれば、挟持部の一端および他端の水平面の第２方向への移動を規制することができる。

上記構成の排熱回収ボイラにおいて、前記ヘッダは、前記第２方向に延びる筒状に形成される金属製の部材であり、前記ヘッダに前記第２方向に間隔を空けて一対の前記連絡管が連結されており、前記一対の第１規制部材は、前記第２方向へ所定間隔を空けて配置され、前記一対の第２規制部材は、前記第２方向へ前記所定間隔を空けて配置される形態としてもよい。
ヘッダが第２方向に延びる筒状に形成される金属製の部材であるため、ダクトに高温の排ガスが導入されるとヘッダの第２方向の長さが熱延びによって長くなり、ヘッダに連結される一対の連絡管の第２方向の配置間隔が長くなる。一対の第１規制部材および一対の第２規制部材が第２方向へ所定間隔を空けて配置されるため、ヘッダの熱延びによって一対の連絡管とヘッダの連結位置に応力を生じさせることがない。

本開示の一態様に係る排熱回収ボイラは、排ガスが導入されるダクトと、前記ダクトの内部に配置され排ガスと熱交換する流体を内部に流通させる複数の伝熱管と、前記複数の伝熱管の鉛直上方で前記複数の伝熱管に連結され排ガスの流通方向と交差する水平方向に延びるヘッダと、前記ヘッダに連結され該ヘッダから鉛直上方に延びて前記ダクトを貫通し内部を前記流体が流通する筒状の連絡管と、前記ダクトの鉛直上方で前記連絡管を支持する支持機構とを備え、前記連絡管は、前記ダクトの鉛直上方の所定位置に外周面から外側へ突出する突部を備え、前記支持機構は、前記所定位置の鉛直下方で前記連絡管の外周面を挟持するとともに水平面の第１方向に延びる挟持部と、前記挟持部の前記第１方向の両端部の下面を支持する一対の支持部と、前記挟持部の一端の前記第１方向に直交する水平面の第２方向への移動を規制する一対の第１規制部材と、前記挟持部の他端の前記第２方向への移動を規制する一対の第２規制部材と、前記挟持部と前記一対の支持部の間に配置され前記一対の支持部の上面よりも表面粗さが小さい金属材料により形成される一対の板状部材とを備え、前記ヘッダは、前記第２方向に延びる筒状に形成される金属製の部材であり、前記ヘッダに前記第２方向に間隔を空けて一対の前記連絡管が連結されており、前記一対の第１規制部材は、前記第２方向へ所定間隔を空けて配置され、前記一対の第２規制部材は、前記第２方向へ前記所定間隔を空けて配置される。
このようにすることで、ヘッダの熱延びや地震等の外力により挟持部が第２方向に移動する際に、一対の挟持部の移動が円滑に行われる。

本発明の一態様に係る排熱回収ボイラは、排ガスが導入されるダクトと、前記ダクトの内部に配置され排ガスと熱交換する流体を内部に流通させる複数の伝熱管と、前記複数の伝熱管の鉛直上方で前記複数の伝熱管に連結され排ガスの流通方向と交差する水平方向に延びるヘッダと、前記ヘッダに連結され該ヘッダから鉛直上方に延びて前記ダクトを貫通し内部を前記流体が流通する筒状の連絡管と、前記ダクトの鉛直上方で前記連絡管を支持する支持機構とを備え、前記連絡管は、前記ダクトの鉛直上方の所定位置に外周面から外側へ突出する突部を備え、前記支持機構は、前記所定位置の鉛直下方で前記連絡管の外周面を挟持するとともに水平面の第１方向に延びる挟持部と、前記挟持部の前記第１方向の両端部の下面を支持する一対の支持部と、前記挟持部の一端の前記第１方向に直交する水平面の第２方向への移動を規制する一対の第１規制部材と、前記挟持部の他端の前記第２方向への移動を規制する一対の第２規制部材と、前記挟持部の一端および他端において、前記第１方向への移動を規制する一対の第３規制部材とを備える。
このようにすることで、地震等により複数の伝熱管に第１方向の外力が加えられた場合に、挟持部が第１方向に移動することを適切に防止することができる。

本発明の一態様に係る支持方法は、排熱回収ボイラが備える複数の伝熱管の荷重を支持する支持方法であって、前記排熱回収ボイラは、排ガスが導入されるダクトと、前記ダクトの内部に配置され排ガスと熱交換する流体を内部に流通させる複数の伝熱管と、前記複数の伝熱管の鉛直上方で前記複数の伝熱管に連結され排ガスの流通方向と交差する水平方向に延びるヘッダと、前記ヘッダに連結され該ヘッダから鉛直上方に延びて前記ダクトを貫通し内部を前記流体が流通する筒状の連絡管とを備え、前記ダクトの鉛直上方の所定位置において、前記連絡管の外周面に外側へ突出する突部を接合する工程と、前記所定位置の鉛直下方に水平面の第１方向に延びる挟持部を取り付けて前記連絡管の外周面を挟持する工程と、前記挟持部の前記第１方向の両端部の下面を一対の支持部で支持する工程と、を備え、前記挟持部の上面には、前記突部を介して前記連絡管と前記ヘッダと前記複数の伝熱管の荷重が伝達される。

本発明の一態様に係る支持方法によれば、連絡管のダクトの鉛直上方の所定位置に外周面から外側へ突出する突部が接合され、連絡管の所定位置の鉛直下方に外周面を挟持する挟持部が取り付けられるため、複数の伝熱管の荷重が突部を介して挟持部に伝達される。挟持部に伝達された複数の伝熱管の荷重は、挟持部が延びる水平面の第１方向の両端部の下面から一対の支持部に伝達される。従来の吊棒ではなく、内部を流れる流体で冷却される連絡管を用いるので、強度の低下を抑制して複数の伝熱管の荷重を支持することができる。複数の伝熱管がダクトを貫通せずにダクトの内部に配置されるため、伝熱管の設置や交換を容易に行うことができる。また、複数の伝熱管の荷重は、排ガスが流通しないダクトの鉛直上方で支持機構により支持されるため、排ガス温度が高温化しても伝熱管の荷重を確実に支持することができる。

本発明によれば、伝熱管の設置や交換を容易にしつつ、排ガス温度が高温化しても伝熱管の荷重を確実に支持することができる排熱回収ボイラ及び支持方法を提供することができる。

第１実施形態に係る排熱回収ボイラを示す縦断面図である。 図１のI部分を示す部分拡大図である。 図２の伝熱管、上部ヘッダ、下部ヘッダ、及び連絡管を示す斜視図である。 図２の連絡管及び支持機構を示す斜視図である。 図４の連絡管及び支持機構のII-II矢視断面図である。 図４の連絡管及び支持機構のII-II矢視断面図であり、実線が排ガス導入前の状態を示し、破線が排ガス導入後の状態を示す。 図５に示す支持機構のIII-III矢視断面図である。 第２実施形態に係る排熱回収ボイラの連絡管及び支持機構を示す斜視図である。

〔第１実施形態〕
以下、本発明の第１実施形態に係る排熱回収ボイラについて、図面を参照して説明する。
図１に示すように、本実施形態の排熱回収ボイラは、ガスタービン（図示略）から排出される高温（例えば、６５０℃以上）の燃焼排ガス（以下、排ガスという。）が水平方向に流れる横型の排熱回収ボイラである。本実施形態では、排ガス流れ方向が水平方向で、これに直交する方向が鉛直方向となり、また、伝熱管２０の長手方向が鉛直方向となる。図２は、図１のI部分を示す部分拡大図である。図３は、図２の伝熱管２０、上部ヘッダ３０、下部ヘッダ４０、及び連絡管５０を示す斜視図である。
なお、以下に記載する実施形態では上方とは鉛直方向上側を、下方とは鉛直方向下側を示している。

図１及び図２に示すように、本実施形態に係る排熱回収ボイラ１００は、ダクト１０と、複数の伝熱管２０と、上部ヘッダ３０と、下部ヘッダ４０と、連絡管５０と、支持機構６０と、脱硝装置７０と、蒸気ドラム８０とを備える。

ダクト１０は、排ガスが導入されるとともに水平方向に延びる筒状体である。ガスタービン等から排出された排ガスは、流入口１１から流入してダクト１０の内部を流通し、流出口１２から流出して煙突（図示略）へ導かれる。ダクト１０の内部には、複数の伝熱管２０と、上部ヘッダ３０と、下部ヘッダ４０と、脱硝装置７０が収容されている。

伝熱管２０は、ダクト１０の内部に配置され排ガスと熱交換する蒸気や給水（流体）を内部に流通させる管体である。図２及び図３に示すように、鉛直方向に沿って配置される複数の伝熱管２０の上部は上部ヘッダ３０に接続されており、複数の伝熱管２０の下部は下部ヘッダ４０に接続されている。
なお、伝熱管２０は、図１では複数の伝熱管２０を集約して概略的に表示しており、また、図２及び図３においても、伝熱管２０の設置本数を概略的に表示している。

上部ヘッダ３０は、複数の伝熱管２０の上方で複数の伝熱管２０に連結され排ガスの流通方向と直交（交差）する水平方向に延びる金属製（例えば、高クロム鋼やステンレス鋼製）の筒状体である。
下部ヘッダ４０は、複数の伝熱管２０の下方で複数の伝熱管２０に連結され排ガスの流通方向と直交（交差）する水平方向に延びる金属製（例えば、高クロム鋼やステンレス鋼製）の筒状体である。

連絡管５０は、上部ヘッダ３０に連結され上部ヘッダ３０から鉛直方向の軸線Ｚに沿って上方に延びる筒状体である。連絡管５０は、ダクト１０の上部を貫通して上方に延びており、上端が蒸気ドラム８０に連結されている。
図３に示すように、上部ヘッダ３０には、上部ヘッダ３０が延びる方向（後述する図５のＹ方向（第２方向））に沿って間隔Ｄ１を空けて一対の連絡管５０が連結されている。

図４の斜視図に示すように、連絡管５０は、ダクト１０の上方の支持機構６０が配置される位置（所定位置）に外周面から外側へ突出する複数のリブ（突部）５１を備える。連絡管５０及びリブ５１は、例えば、高クロム鋼やステンレス鋼により形成されている。

リブ５１は、軸線Ｚ回りの周方向に等間隔で複数箇所（例えば、９０度間隔で４箇所）に例えば溶接により接合されて設置されている。リブ５１の数や配置管間隔やサイズ（長さ、幅および板厚）は、連絡管５０，上部ヘッダ３０，下部ヘッダ４０，複数の伝熱管２０の重量に応じて必要な荷重を支持できるよう適宜に設定するのが望ましい。リブ５１の数やサイズの選択範囲が広がることにより、連絡管５０に必要な荷重を支持できるようリブ５１との溶接長さを容易に確保することができる。

支持機構６０は、ダクト１０の上方で連絡管５０を支持することにより、連絡管５０に連結された複数の伝熱管２０と上部ヘッダ３０と下部ヘッダ４０の荷重を支持する機構である。図２に示すように、支持機構６０は、地表面に対して固定された架構９０の上面に設置されている。

次に、図４および図５を参照して支持機構６０について詳細に説明する。
図４は図２の連絡管５０及び支持機構６０を示す斜視図であり、図５は図４の連絡管５０及び支持機構６０のII-II矢視断面図である。

図４に示すように、支持機構６０は、クランプ部材（挟持部）６１，６２と、一対の支持梁（支持部）６３，６４と、一対の第１規制部材６５と、一対の第２規制部材６６と、一対の第３規制部材６７と、一対のスライドプレート（板状部材）６８とを備える。本実施形態では、クランプ部材６１とクランプ部材６２は、同様な形状をした一対のクランプ部材６１，６２により形成され、部品の共通化を行っている。

一対のクランプ部材６１，６２は、連絡管５０にリブ５１が接合される位置の下方で連絡管５０の外周面を挟持するとともに水平面のＸ方向（第１方向）に延びる部材である。ここで、Ｘ方向は、本実施形態では、ダクト１０内の排ガスの流通方向と一致している。一対のクランプ部材６１，６２は、例えば、板状の部材に連絡管５０を挟むことができるよう曲げ加工を行い、曲げ部分にリブ板を溶接して強度を確保したものであり、同様な機能を保有するものであれば構造を限定するものではなく、類似の市販品があれば利用しても良い。例えば一対のクランプ部材６１，６２は、必ずしも対になった同形状材で挟む必要は無く、例えばクランプ部材６１またはクランプ部材６２の一方は，他方よりＸ方向の長さが短くても、同様に構成することが出来る。一対のクランプ部材６１，６２は、連絡管５０を挟んだ状態でボルトおよびナットからなる締結具６１ａを締結することにより連絡管５０の外周面を挟持する。一対のクランプ部材６１，６２の上面には、リブ５１を介して連絡管５０，上部ヘッダ３０，下部ヘッダ４０，複数の伝熱管２０の荷重が伝達される。

一対のクランプ部材６１，６２及びリブ５１は、金属材料（例えば、高クロム鋼やステンレス鋼）により形成されている。本実施形態のダクト１０に導入する排ガスの温度を６５０℃～７００℃とした場合、支持機構６０の近傍の連絡管５０を流通する蒸気の温度は約６００℃となる。この場合、一対のクランプ部材６１，６２及びリブ５１は、耐熱温度が５５０℃～６００℃となる金属材料により形成すればよく、通常の高温用金属材料からの選定が可能になる。この耐熱温度は、ダクト１０に導入する排ガスの温度よりも十分に低い。それは、一対のクランプ部材６１，６２及びリブ５１がダクト１０の外部に配置されており、外気によって冷却されるからである。

支持梁６３は一対のクランプ部材６１，６２のＸ方向の一端の下面を支持する部材であり、支持梁６４は一対のクランプ部材６１，６２のＸ方向の他端の下面を支持する部材である。一対の支持梁６３，６４は、地表面に対して固定された架構９０に取り付け固定されている。

一対の第１規制部材６５は、一対のクランプ部材６１，６２の一端のＹ方向（第２方向）への移動を規制する板状部材である。図５に示すように一対の第１規制部材６５は、Ｙ方向へ間隔Ｄ２を空けて配置されている。
一対の第２規制部材６６は、一対のクランプ部材６１，６２の他端のＹ方向への移動を規制する板状部材である。一対の第２規制部材６６は、Ｙ方向へ間隔Ｄ２を空けて配置されている。ここで、Ｙ方向は、ダクト１０内の排ガスの流通方向と直交（交差）する水平方向と一致している。これにより、一対のクランプ部材６１，６２の一端と他端はそれぞれ、一対の第１規制部材６５と一対の第２規制部材６６によりＹ方向へ間隔Ｄ２の範囲を上回る移動を規制される。

図６は、図４の連絡管５０及び支持機構６０のII-II矢視断面図であり、実線が排ガス導入前の状態を示し、破線が排ガス導入後の状態を示す。図６においては、下方がダクト１０のＹ方向の中心位置へ向けた方向であり、上方がダクト１０の外部へ向けた方向である。
図６に実線で示すように、ダクト１０に排ガスが導入される前は上部ヘッダ３０が熱延びしていないため、一対の連絡管５０の間隔Ｄ１には熱延びの影響が無く、一対のクランプ部材６１，６２がダクト１０のＹ方向の中心位置の側に配置される。一方、図６に破線で示すように、ダクト１０に排ガスが導入された後は上部ヘッダ３０の温度が上昇して熱延びするため、一対の連絡管５０の間隔Ｄ１が長くなり、一対のクランプ部材６１，６２が間隔Ｄ２の範囲内でダクト１０のＹ方向の外側に移動する。

一対の第３規制部材６７は、一対のクランプ部材６１，６２のＸ方向への移動を規制する板状部材である。一対のクランプ部材６１，６２のＸ方向の長さはもともと長くないことに加えて、ダクト１０の外部に配置されるため、ダクト１０に排ガスが導入された後に一対のクランプ部材６１，６２の温度上昇があっても熱延び量は少ない。一対の第３規制部材６７は、一対のクランプ部材６１，６２のＸ方向の長さと略同じ長さ、もしくは一対のクランプ部材６１，６２のＸ方向の長さに熱延び余裕を設けた間隔を空けて配置されている。そのため、一対のクランプ部材６１，６２のＸ方向の位置の移動は拘束されたままとなる。

図７は、図５のIII-III矢視断面図である。スライドプレート６８は、図７に示すように、クランプ部材６１，６２の一端と支持梁６３の間に配置される板状部材である。また、スライドプレート６８は、クランプ部材６１，６２の他端と支持梁６４の間にも配置される。スライドプレート６８は、金属材料（例えば、ＳＵＳ３０４等のステンレス鋼材）により形成されている。また、スライドプレート６８は、支持梁６３，６４の上面よりも表面粗さ（例えば、算術平均粗さＲａ，最大高さＲｚ）が小さくなるように加工されていて、酸化などにより表面性状が大きく変わらない材料を使用することがさらに好ましい。

次に、排熱回収ボイラ１００が備える複数の伝熱管２０の荷重を支持する支持方法について説明する。本実施形態においては、以下の支持方法により、複数の伝熱管２０の荷重が支持機構６０により支持された状態とする。
第１に、ダクト１０を貫通して上方に延びる連絡管５０に、支持機構６０が配置される位置において、外周面から外側へ突出する複数のリブ５１を溶接により接合する。この際、連絡管５０，上部ヘッダ３０，下部ヘッダ４０，伝熱管２０の荷重は、他の荷重支持手段（図示略）により仮支持するものとする。連絡管５０は、事前に支持機構６０が配置される位置に、外周面から外側へ突出する複数のリブ５１を溶接により接合しておいてもよい。

第２に、複数のリブ５１が配置される位置の下方に一対のクランプ部材６１，６２を取り付けて締結具６１ａを締結し、一対のクランプ部材６１，６２が連絡管５０の外周面を挟持した状態とする。
第３に、荷重支持手段（図示略）による連絡管５０，上部ヘッダ３０，下部ヘッダ４０，伝熱管２０の荷重の仮支持を解除し、一対のクランプ部材６１，６２のＸ方向の両端部の下面を一対の支持梁６３，６４で支持する状態とする。
以上の第１～第３の工程により、複数の伝熱管２０の荷重が支持機構６０により支持された状態となる。

以上説明した本実施形態の排熱回収ボイラ１００が奏する作用及び効果について説明する。
本実施形態の排熱回収ボイラ１００によれば、複数の伝熱管２０に連結される上部ヘッダ３０から連絡管５０が上方に延びてダクト１０を貫通しており、連絡管５０のダクト１０の上方の所定位置に外周面から外側へリブ５１が突出している。連絡管５０の所定位置の下方には外周面を挟持する一対のクランプ部材６１，６２が取り付けられており、複数の伝熱管２０の荷重がリブ５１を介して一対のクランプ部材６１，６２に伝達される。一対のクランプ部材６１，６２に伝達された複数の伝熱管２０の荷重は、一対のクランプ部材６１，６２が延びる水平面のＸ方向（第１方向）の両端部の下面から一対の支持梁６３，６４に伝達される。

従来の吊棒ではなく、内部を流れる給水や蒸気で冷却される連絡管５０を用いて、強度の低下を抑制するので通常の高温用金属材料（例えば、高クロム鋼やステンレス鋼）を用いて複数の伝熱管２０の荷重を支持することができる。複数の伝熱管２０がダクト１０を貫通せずにダクト１０の内部に配置されるため、伝熱管２０の設置や交換を容易に行うことができる。また、複数の伝熱管２０の荷重は、排ガスが流通しないダクト１０の上方で支持機構６０により支持されるため、排ガス温度が高温化しても伝熱管２０の荷重を確実に支持することができる。

本実施形態の排熱回収ボイラ１００において、支持機構６０は、一対のクランプ部材６１，６２の一端のＸ方向に直交する水平面のＹ方向への移動を規制する一対の第１規制部材６５と、一対のクランプ部材６１，６２の他端のＹ方向への移動を規制する一対の第２規制部材６６と、を備える。一対の第１規制部材６５および一対の第２規制部材６６により、一対のクランプ部材６１，６２の一端および他端のＹ方向への移動を規制することができる。このため、ダクト１０に高温の排ガスが導入されて、上部ヘッダ３０などの温度が上昇して熱延びをしても、上部ヘッダ３０や複数の伝熱管２０の位置を所定の範囲内に配置することができる。

本実施形態の排熱回収ボイラ１００において、上部ヘッダ３０は、Ｙ方向に延びる筒状に形成される金属製の部材であり、上部ヘッダ３０にＹ方向に間隔Ｄ１を空けて一対の連絡管５０が連結されており、一対の第１規制部材６５は、Ｙ方向へ間隔Ｄ２を空けて配置され、一対の第２規制部材６６は、Ｙ方向へ間隔Ｄ２を空けて配置される。

上部ヘッダ３０がＹ方向に延びる筒状に形成される金属製の部材であるため、ダクト１０に高温の排ガスが導入されると上部ヘッダ３０のＹ方向の長さが熱延びによって長くなり、上部ヘッダ３０に連結される一対の連絡管５０のＹ方向の配置間隔が長くなる。一対の第１規制部材６５および一対の第２規制部材６６がＹ方向へ間隔Ｄ２を空けて配置されるため、上部ヘッダ３０の熱延びによって一対の連絡管５０と上部ヘッダ３０の連結位置に応力を生じさせることがない。

本実施形態の排熱回収ボイラ１００において、支持機構６０は、一対のクランプ部材６１，６２と一対の支持梁６３，６４の間に配置され一対の支持梁６３，６４の上面よりも表面粗さが小さい金属材料により形成される一対のスライドプレート６８を備える。
このようにすることで、上部ヘッダ３０の熱延びや地震等の外力により一対のクランプ部材６１，６２がＹ方向に移動する際に、一対のクランプ部材６１，６２の移動が円滑に行われ、支持機構６０に過剰な応力を発生させることがない。

本実施形態の排熱回収ボイラ１００において、支持機構６０は、一対のクランプ部材６１，６２のＸ方向への移動を規制する一対の第３規制部材６７を備える。
このようにすることで、地震等により複数の伝熱管２０にＸ方向の外力が加えられた場合に、一対のクランプ部材６１，６２がＸ方向に移動することを適切に防止することができ、上部ヘッダ３０や複数の伝熱管２０の位置を所定位置に配置することができる。

〔第２実施形態〕
次に、本発明の第２実施形態に係る排熱回収ボイラについて、図面を参照して説明する。
本実施形態は、第１実施形態の変形例であり、以下で特に説明する場合を除き、第１実施形態と同様であるものとする。

第１実施形態の排熱回収ボイラは、連絡管５０が、ダクト１０の上方の支持機構６０が配置される位置に外周面から外側へ突出する複数のリブ５１を備えるものであった。それに対して、本実施形態の排熱回収ボイラは、連絡管５０が、ダクト１０の上方の支持機構６０が配置される位置に外周面から外側へ突出するリング（突部）５２を備えるものである。連絡管５０に必要な荷重を支持できるよう、リング５２の全周にわたり溶接することでリング５２との溶接長さを確保することができる。

図８は、本実施形態に係る排熱回収ボイラ１００の連絡管５０及び支持機構６０を示す斜視図である。図８に示すように、連絡管５０は、ダクト１０の上方の支持機構６０が配置される位置（所定位置）に外周面から外側へ突出するリング５２を備える。リング５２は、軸線Ｚ回りの周方向に延びる環状部材であり、溶接により連絡管５０に接合されている。リング５２は、例えば、高クロム鋼やステンレス鋼により形成されている。

リング５２は、連絡管５０にリブ５１が接合される位置の下方で連絡管５０の外周面を挟持する一対のクランプ部材６１，６２の上面に、連絡管５０，上部ヘッダ３０，下部ヘッダ４０，複数の伝熱管２０の荷重を伝達する。
本実施形態によれば、連絡管５０，上部ヘッダ３０，下部ヘッダ４０，複数の伝熱管２０の荷重を、リング５２を介して一対のクランプ部材６１，６２の上面の軸線Ｚ回りの周方向の各位置に均等に伝達することができる。

〔他の実施形態〕
以上の説明において、上部ヘッダ３０には、上部ヘッダ３０が延びる方向（図５のＹ方向）に沿って間隔Ｄ１を空けて一対の連絡管５０が連結されるものとしたが、他の態様であってもよい。
例えば、上部ヘッダ３０のＹ方向の中心部に単一の連絡管５０を連結するようにしてもよい。

以上の説明においては、ダクト１０に６５０℃以上の高温の排ガスが導入される場合に、支持機構６０により支持することが有効である点について説明したが、６００℃以上６５０℃未満の排ガスが導入される場合であっても第１実施形態および第２実施形態の支持機構６０が有効である。

例えば、連絡管５０，上部ヘッダ３０，下部ヘッダ４０，複数の伝熱管２０の荷重が、ダクト１０に６５０℃以上の高温の排ガスが導入される場合に採用されるこれらの荷重よりも重い場合においても、内部を流れる給水や蒸気で冷却される連絡管５０を用いて、強度の低下を抑制するので通常の高温用金属材料（例えば、高クロム鋼やステンレス鋼）を用いて複数の伝熱管２０の荷重を支持することができる。第１実施形態および第２実施形態の支持機構６０を採用するのが有効である。この場合、重い重量の連絡管５０，上部ヘッダ３０，下部ヘッダ４０，複数の伝熱管２０を、支持機構６０により確実に支持することができる。

１０ ダクト
１１ 流入口
２０ 伝熱管
３０ 上部ヘッダ
４０ 下部ヘッダ
５０ 連絡管
５１ リブ（突部）
５２ リング（突部）
６０ 支持機構
６１，６２ クランプ部材（挟持部）
６１ａ 締結具
６３，６４ 支持梁（支持部）
６５ 第１規制部材
６６ 第２規制部材
６７ 第３規制部材
６８ スライドプレート（板状部材）
７０ 脱硝装置
８０ 蒸気ドラム
９０ 架構
１００ 排熱回収ボイラ
Ｘ 第１方向
Ｙ 第２方向
Ｚ 軸線

Claims (6)

1. 排ガスが導入されるダクトと、
   前記ダクトの内部に配置され排ガスと熱交換する流体を内部に流通させる複数の伝熱管と、
   前記複数の伝熱管の鉛直上方で前記複数の伝熱管に連結され排ガスの流通方向と交差する水平方向に延びるヘッダと、
   前記ヘッダに連結され該ヘッダから鉛直上方に延びて前記ダクトを貫通し内部を前記流体が流通する筒状の連絡管と、
   前記ダクトの鉛直上方で前記連絡管を支持する支持機構とを備え、
   前記連絡管は、前記ダクトの鉛直上方の所定位置に外周面から外側へ突出する突部を備え、
   前記支持機構は、
   前記所定位置の鉛直下方で前記連絡管の外周面を挟持するとともに水平面の第１方向に延びる挟持部と、
   前記挟持部の前記第１方向の両端部の下面を支持する一対の支持部と、を備え、
   前記挟持部の上面には、前記突部を介して前記連絡管と前記ヘッダと前記複数の伝熱管の荷重が伝達される排熱回収ボイラ。
2. 前記支持機構は、
   前記挟持部の一端の前記第１方向に直交する水平面の第２方向への移動を規制する一対の第１規制部材と、
   前記挟持部の他端の前記第２方向への移動を規制する一対の第２規制部材と、を備える請求項１に記載の排熱回収ボイラ。
3. 前記ヘッダは、前記第２方向に延びる筒状に形成される金属製の部材であり、
   前記ヘッダに前記第２方向に間隔を空けて一対の前記連絡管が連結されており、
   前記一対の第１規制部材は、前記第２方向へ所定間隔を空けて配置され、
   前記一対の第２規制部材は、前記第２方向へ前記所定間隔を空けて配置される請求項２に記載の排熱回収ボイラ。
4. 排ガスが導入されるダクトと、
   前記ダクトの内部に配置され排ガスと熱交換する流体を内部に流通させる複数の伝熱管と、
   前記複数の伝熱管の鉛直上方で前記複数の伝熱管に連結され排ガスの流通方向と交差する水平方向に延びるヘッダと、
   前記ヘッダに連結され該ヘッダから鉛直上方に延びて前記ダクトを貫通し内部を前記流体が流通する筒状の連絡管と、
   前記ダクトの鉛直上方で前記連絡管を支持する支持機構とを備え、
   前記連絡管は、前記ダクトの鉛直上方の所定位置に外周面から外側へ突出する突部を備え、
   前記支持機構は、
   前記所定位置の鉛直下方で前記連絡管の外周面を挟持するとともに水平面の第１方向に延びる挟持部と、
   前記挟持部の前記第１方向の両端部の下面を支持する一対の支持部と、
   前記挟持部の一端の前記第１方向に直交する水平面の第２方向への移動を規制する一対の第１規制部材と、
   前記挟持部の他端の前記第２方向への移動を規制する一対の第２規制部材と、
   前記挟持部と前記一対の支持部の間に配置され前記一対の支持部の上面よりも表面粗さが小さい金属材料により形成される一対の板状部材とを備え、
   前記ヘッダは、前記第２方向に延びる筒状に形成される金属製の部材であり、
   前記ヘッダに前記第２方向に間隔を空けて一対の前記連絡管が連結されており、
   前記一対の第１規制部材は、前記第２方向へ所定間隔を空けて配置され、
   前記一対の第２規制部材は、前記第２方向へ前記所定間隔を空けて配置される排熱回収ボイラ。
5. 排ガスが導入されるダクトと、
   前記ダクトの内部に配置され排ガスと熱交換する流体を内部に流通させる複数の伝熱管と、
   前記複数の伝熱管の鉛直上方で前記複数の伝熱管に連結され排ガスの流通方向と交差する水平方向に延びるヘッダと、
   前記ヘッダに連結され該ヘッダから鉛直上方に延びて前記ダクトを貫通し内部を前記流体が流通する筒状の連絡管と、
   前記ダクトの鉛直上方で前記連絡管を支持する支持機構とを備え、
   前記連絡管は、前記ダクトの鉛直上方の所定位置に外周面から外側へ突出する突部を備え、
   前記支持機構は、
   前記所定位置の鉛直下方で前記連絡管の外周面を挟持するとともに水平面の第１方向に延びる挟持部と、
   前記挟持部の前記第１方向の両端部の下面を支持する一対の支持部と、
   前記挟持部の一端の前記第１方向に直交する水平面の第２方向への移動を規制する一対の第１規制部材と、
   前記挟持部の他端の前記第２方向への移動を規制する一対の第２規制部材と、
   前記挟持部の一端および他端において、前記第１方向への移動を規制する一対の第３規制部材とを備える排熱回収ボイラ。
6. 排熱回収ボイラが備える複数の伝熱管の荷重を支持する支持方法であって、
   前記排熱回収ボイラは、
   排ガスが導入されるダクトと、
   前記ダクトの内部に配置され排ガスと熱交換する流体を内部に流通させる複数の伝熱管と、
   前記複数の伝熱管の鉛直上方で前記複数の伝熱管に連結され排ガスの流通方向と交差する水平方向に延びるヘッダと、
   前記ヘッダに連結され該ヘッダから鉛直上方に延びて前記ダクトを貫通し内部を前記流体が流通する筒状の連絡管とを備え、
   前記ダクトの鉛直上方の所定位置において、前記連絡管の外周面に外側へ突出する突部を接合する工程と、
   前記所定位置の鉛直下方に水平面の第１方向に延びる挟持部を取り付けて前記連絡管の外周面を挟持する工程と、
   前記挟持部の前記第１方向の両端部の下面を一対の支持部で支持する工程と、を備え、
   前記挟持部の上面には、前記突部を介して前記連絡管と前記ヘッダと前記複数の伝熱管の荷重が伝達される支持方法。

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