JP7237696B2 - ボイラ装置 - Google Patents

Description

本発明は、ボイラ装置に関し、特に天井壁の上方の構造に関する。

吊下げ型の伝熱管を備えたボイラ装置のペントハウス内には、複数の伝熱管が接続される複数の管寄せと、これら複数の管寄せが接続されるマニホールド（入口マニホールド及び出口マニホールド）が配置されている。なお、特許文献１には、マニホールド、管寄せ及び伝熱管の接続構造について開示されている。

特許第４７９２３５５号公報

ボイラ装置の天井壁から吊下げビームまでのペントハウス高さは、マニホールドの設置レベルに依るところが大きく、マニホールドの設置レベルは、天井壁上に突出する伝熱管の長さによって決定される。

上記ボイラ装置には、建屋高さの低減による建設コストの低減が求められる。このような要求に対しては、天井壁に対するマニホールドの配置高さを低くして、ペントハウス高さを低減することが有効である。

しかし、天井壁とマニホールドとの間の空間は、点検等のためマニホールドの長手方向の所定の中間位置（作業位置）へ人が進入するための空間として機能しているため、天井壁に対するマニホールドの配置高さを低くすると、上記作業位置まで人が進入することが困難となり、点検等の作業の障害となるおそれがある。

そこで本発明は、建屋高さの低減等のために天井壁に対するマニホールドの配置高さを低くした場合であっても、点検等の作業を容易に行うことが可能なボイラ装置の提供を目的とする。

上記目的を達成すべく、本発明の第１の態様は、第１の方向（例えば左右方向）に略水平に延びるマニホールドと、第１の方向と略直交する第２の方向（例えば前後方向）にマニホールドから略水平に延び、第１の方向に互いに離間して並ぶ複数の管寄せとが、天井壁の上方に配置され、複数の伝熱管が、複数の管寄せの各々から第２の方向に並んで下方へ延びて天井壁と交差するボイラ装置であって、複数の管寄せに含まれる少なくとも１つの特定の管寄せと、特定の管寄せと天井壁との間に設けられ、特定の管寄せの反マニホールド側の先端部の下方からマニホールド側の基端部の下方への人の進入を許容するように、第２の方向に延びる通路空間と、を備える。特定の管寄せから延びる複数の伝熱管は、一側の管群と他側の管群とに分かれ、通路空間は、一側の管群と他側の管群とが第１の方向に互いに離間することによって形成される。

上記構成では、点検等のためマニホールドの長手方向の所定の中間位置（作業位置）の近傍から延びる管寄せを特定の管寄せとすることにより、通路空間を通って作業位置へ人が進入することができる。このため、建屋高さの低減等のために天井壁に対するマニホールドの配置高さを低くした場合であっても、点検等の作業を容易に行うことができる。

本発明の第１の態様は、火炉内から流出する燃焼ガスをシールするケーシングを備える。ケーシングは、複数の管寄せの各々から延びる複数の伝熱管を水平方向から囲むように天井壁から起立する周面部と、周面部の上方を閉止する上面部と、特定の管寄せから延びる一側の管群と他側の管群との間に配置されて第２の方向に延びる筒体部とを有する。筒体部の両端の周縁部は、周面部にそれぞれ接合される。周面部には、筒体部の両端を開口する１対の開口穴が形成され、筒体部の内周面は、通路空間を区画する。

上記構成では、ケーシングの筒体部の内側を通路空間としているので、通路空間内の移動を容易に且つ円滑に行うことができる。また、天井壁の上方空間（ペントハウス）内の温度の上昇をケーシングによって抑制することができる。

本発明によれば、建屋高さの低減等のために天井壁に対するマニホールドの配置高さを低くした場合であっても、点検等の作業を容易に行うことができる。

本発明の一実施形態に係るボイラ装置の全体構成図である。 ペントハウス内の構造を示す斜視図である。 図２の構造を矢印III方向から視た要部後面図である。 図３の構造を矢印IV方向から視た右側面図である。 ケーシングを取付けた構造を示す斜視図である。 図５の構造を矢印VI方向から視た後面図である。 図６の構造を矢印VII方向から視た右側面図である。 図６の構造を上方から視た平面図である。

以下、実施形態に係るボイラ装置を図面に基づいて説明する。なお、以下に記載の実施形態は、本発明を実施する際の具体的な一例を示すものであって、本発明の範囲が以下に記載の実施形態に制限されるものではない。

図１は、実施形態に係るボイラ装置の全体構成図である。図１に示すように、本例のボイラ装置１は、燃料を燃焼する火炉２と、火炉２内で発生した燃焼ガスの流路に関して火炉２の後側に配置された後部伝熱部３と、火炉２及び後部伝熱部３の天井部（上部）に設けられたペントハウス４と、を備える。火炉２及び後部伝熱部３は、ボイラ鉄骨５の梁部６から吊下げロッド及び吊下げビーム（ともに図示省略）を用いて吊り下げられ、ボイラ鉄骨５は、ボイラ建屋（図示省略）によって覆われている。なお、以下の説明において、ボイラ装置１の火炉２側が缶前（前方）、後部伝熱部３側が缶後（後方）、缶前から缶後を視た状態で左右方向が炉幅方向の左右である。

後部伝熱部３内には、一次過熱器７が設置されている。また、火炉２内で発生した燃焼ガスＧが後部伝熱部３に向かう位置には、二次過熱器８及び三次過熱器９が設置されている。一次過熱器７は、横置き伝熱面を備えた所謂横置き型の熱交換器であり、二次過熱器８及び三次過熱器９は、吊下げ型の伝熱面を備えた所謂吊下げ型の熱交換器である。なお、本実施形態では、二次過熱器８及び三次過熱器９について説明するが、本発明は、吊下げ型の伝熱管によって構成される熱交換器に対して広く適用可能である。

図２に示すように、ペントハウス４の底面（下面）は天井壁１０によって区画されている。ペントハウス４内における二次過熱器８及び三次過熱器９の管構造は、入口マニホールド１１と、出口マニホールド１２と、各マニホールド１１，１２に一端が溶接された複数の管寄せ１３、及び対応する管寄せ１３の組毎に両端が溶接された複数の伝熱管１５と、から主に構成されている。

入口マニホールド１１及び出口マニホールド１２は、ペントハウス４内において炉幅方向（水平方向に沿った第１の方向）に設置される。出口マニホールド１２は、入口マニホールド１１の上方において、入口マニホールド１１と平行に配置される。上下に並ぶ２本のマニホールド１１，１２のうち、上側のマニホールド（出口マニホールド１２）に接続された複数の管寄せ１３は、後述する特定の管寄せ１４（図３参照）を含み、下側のマニホールド（入口マニホールド１１）に接続された複数の管寄せ１３は、特定の管寄せ１４を含まない。

管寄せ１３は、入口マニホールド１１及び出口マニホールド１２の長さ方向に等間隔に溶接される。入口マニホールド１１に溶接される管寄せ１３は、缶前側に向けて水平に配列される。これに対して、出口マニホールド１２に溶接される管寄せ１３は、缶後側に向けて水平に配列される。缶前側及び缶後側に突出された１組の管寄せ１３の長さ方向には、Ｕ字形に成形された複数の伝熱管１５の両端部がそれぞれ溶接され、各伝熱管１５は天井壁１０と交差して下方へ延びる。

すなわち、入口マニホールド１１及び出口マニホールド１２は、炉幅方向に略水平に延びる。複数の管寄せ１３は、炉幅方向と直交する前後方向（第２の方向）にマニホールド１１，１２から略水平に延び、炉幅方向に互いに離間して並ぶ。マニホールド１１，１２と複数の管寄せ１３とは、天井壁１０の上方に配置され、複数の伝熱管１５は、複数の管寄せ１３の各々から前後に並んで下方へ延びて天井壁１０と交差する。

図３～図８に示すように、出口マニホールド１２に接続された複数の管寄せ１３は、特定の管寄せ１４を含み、特定の管寄せ１４とは、特定の位置（後述する通路空間１６の上方）に配置される管寄せであり、管寄せとしての基本的な構成等は他の管寄せ（特定の管寄せ１４以外の管寄せ１３）と相違しない。なお、以下では、特に断らない限り、管寄せ１３は特定の管寄せ１４を含むものとして説明する。

特定の管寄せ１４と天井壁１０との間には通路空間１６が設けられている。本実施形態では、天井壁１０の上方に前後方向に延びる側壁管寄せ１７が配置され、通路空間１６は、側壁管寄せ１７の上方に設けられる。通路空間１６は、特定の管寄せ１４の後端側（反マニホールド側）の先端部の下方から前端側（マニホールド側）の基端部の下方への人の進入を許容するように、前後方向に延びる。

図３に示すように、各管寄せ１３から延びる複数の伝熱管１５は、それぞれ左側（一側）の管群１５Ａと右側（他側）の管群１５Ｂとに分かれ、左側の管群１５Ａと右側の管群１５Ｂとが炉幅方向に互いに離間するが、その離間幅は、特定の管寄せ１４から延びる管群１５Ａ，１５Ｂの方が、他の管寄せ１３から延びる管群１５Ａ，１５Ｂよりも広い。このように特定の管寄せ１４から延びる管群１５Ａ，１５Ｂの間が広く離間するように各伝熱管１５を曲折することにより、通気空間１６が形成されている。通気空間１６の上端は、入口マニホールド１１の下端よりも上方に設定される。

図２に示すように、入口マニホールド１１の複数の管寄せ１３の下方と、出口マニホールド１２の複数の管寄せ１３の下方とには、入口側及び出口側のケーシング２０がそれぞれ固定されている。ケーシング２０は、複数の管寄せ１３の各々から延びる複数の伝熱管１５を水平方向から囲むように天井壁１０から起立する周面部２１（前後の対向面部２５、左右の側面部２６）と、周面部２１の上方を閉止する上面部２２とを有する（図５～図８参照）。

出口マニホールド１２側のケーシング２０は、周面部２１及び上面部２２に加えて、特定の管寄せ１４から延びる一側の管群１５Ａと他側の管群１５Ｂとの間に配置されて前後方向に延びる筒体部２３をさらに有する。筒体部２３の両端（前端及び後端）の周縁部は、周面部２１（前後の対向面部２５）にそれぞれ接合される。周面部２１（前後の対向面部２５）には、筒体部２３の両端を開口する１対の開口穴２４が形成され、筒体部２３の内周面は、通路空間１６を区画する。筒体部２３の形状は、上下に長い長円形状が好適である。本実施形態では、平面板材の組合せによって長円形状（楕円形状）を形成しているが、湾曲板材の組合せによって形成してもよい。

本実施形態では、図８に示すように、点検等のため出口マニホールド１２の長手方向（炉幅方向）の所定の中間位置（作業位置）３０の近傍から延びる管寄せ１３を特定の管寄せ１４としている。これにより、図８中に経路３１で示すように、作業者は、通路空間１６を通って作業位置３０へ進入することができる。このため、建屋高さの低減等のために天井壁１０に対するマニホールド１１，１２の配置高さを低くした結果、マニホールド１１，１２の下方の経路３２の高さが減少して作業者が進入不可能な場合であっても、通路空間１６を通る経路３１から進入して点検等の作業を容易に行うことができる。なお、複数の管寄せ１３のうち何れの管寄せを特定の管寄せ１４とするか（通路空間１６を前後方向のどの位置に設定するか）は任意である。例えば、出口マニホールド１２の長手方向の中央や、長手方向を３分割する２箇所や、４分割する３箇所など、任意の数を任意の場所に設定することができる。

また、ケーシング２０の筒体部２３の内側を通路空間１６としているので、通路空間１６内の移動を容易に且つ円滑に行うことができる。また、天井壁１０の上方空間（ペントハウス４）内の温度の上昇をケーシング２０によって抑制することができる。

なお、本発明は、一例として説明した上述の実施形態及び変形例に限定されることはなく、上述の実施形態等以外であっても、本発明に係る技術的思想を逸脱しない範囲であれば、設計等に応じて種々の変更が可能である。

例えば、上記実施形態では入口マニホールド１１の上方に出口マニホールド１２が配置される場合について説明したが、入口マニホールド１１と出口マニホールド１２との上下関係が反対の場合には、入口マニホールド１１側の管寄せ１３に特定の管寄せ１４を含ませればよい。

１：ボイラ装置
２：火炉
３：後部伝熱部
４：ペントハウス
５：ボイラ鉄骨
６：梁部
７：一次過熱器
８：二次過熱器
９：三次過熱器
１０：天井壁
１１：入口マニホールド
１２：出口マニホールド
１３：管寄せ
１４：特定の管寄せ
１５：伝熱管
１５Ａ：一側の管群
１５Ｂ：他側の管群
１６：通路空間
１７：側壁管寄せ
２０：ケーシング
２１：周面部
２２：上面部
２３：筒体部
２４：開口穴
２５：対向面部
２６：側面部

Claims (1)

1. 第１の方向に略水平に延びるマニホールドと、前記第１の方向と略直交する第２の方向に前記マニホールドから略水平に延び、前記第１の方向に互いに離間して並ぶ複数の管寄せとが、天井壁の上方に配置され、複数の伝熱管が、前記複数の管寄せの各々から前記第２の方向に並んで下方へ延びて前記天井壁と交差するボイラ装置であって、
   前記複数の管寄せに含まれる少なくとも１つの特定の管寄せと、
   前記特定の管寄せと前記天井壁との間に設けられ、前記特定の管寄せの反マニホールド側の先端部の下方から前記マニホールド側の基端部の下方への人の進入を許容するように、前記第２の方向に延びる通路空間と、を備え、
   前記特定の管寄せから延びる複数の伝熱管は、一側の管群と他側の管群とに分かれ、
   前記通路空間は、前記一側の管群と前記他側の管群とが前記第１の方向に互いに離間することによって形成され、
   前記複数の管寄せの各々から延びる前記複数の伝熱管を水平方向から囲むように前記天井壁から起立する周面部と、前記周面部の上方を閉止する上面部と、前記特定の管寄せから延びる前記一側の管群と前記他側の管群との間に配置されて前記第２の方向に延びる筒体部とを有するケーシングを備え、
   前記筒体部の両端の周縁部は、前記周面部にそれぞれ接合され、
   前記周面部には、前記筒体部の両端を開口する１対の開口穴が形成され、
   前記筒体部の内周面は、前記通路空間を区画する
   ことを特徴とするボイラ装置。

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