JPH0116882Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 この考案はスパイラル炉壁を有するボイラに係
り、特に炉壁強度を高める炉壁支持構造を有する
ボイラ装置に関する。

発電所をはじめとする事業所用の大型水管ボイ
ラの炉壁構造の一つとして水管を螺旋状に巻き回
して火炉を構成するいわゆるスパイラル炉壁構造
は、火炉空間を中心として給水が炉壁に沿つて旋
回するよう上昇するので均一な加熱が行え、垂直
管の様に、設置位置によつて熱吸収量が相違する
ことがない。また比較的少い本数の水管で火炉を
構成し得るので内部流体の流速を高くすることが
できるため核沸騰や膜沸騰の虞れも少いという利
点がある。反面、各水管は重力方向に対して斜め
に配置されることになるので炉壁強度は垂直管壁
よりも低下することは避けられず、スパイラル管
壁の支持には特別の工夫が必要となる。

第１図は従来のスパイラル炉壁の支持方法を示
す。ボイラの火炉はスパイラル壁２と、その上部
の垂直管壁３とから構成されており、スパイラル
壁２内を上昇した給水は図示しないヘツダに入り
垂直管壁の各水管に再配分されるように構成して
ある。この形式のボイラにおいて、スパイラル炉
壁２に対しては重力方向に位置するよう吊り板１
が多数本溶接され、その吊り板１の上端部は垂直
管壁３に溶接されている。これにより吊り板１に
対して火炉壁の支持荷重の一部を負坦させること
により火炉壁の支持荷重を軽減するようにしてい
る。しかしこの方法ではボイラ起動停止時に生じ
るスパイラル炉壁２と吊り板１との温度差に起因
する熱応力により吊り板溶接部の熱疲労の問題が
あり、今後発電所の起動停止の頻度が増々高くな
り、かつボイラ起動時間の短縮による炉壁の昇温
速度の増加傾向を考えると以上の形式の炉壁支持
方法は必ずしも妥当なものとは考えられない。

以上の形式の支持方法に対して、火炉壁の荷重
の一部をコンスタントハンガーと称する支持部材
を介してボイラ支持用の架構に支持させる方法が
提案されている。この方法を用いれば溶接部の熱
応力の問題は完全に回避することができるが、そ
の支持（吊り下げ）の位置及び強度によつては炉
壁の一部に荷重が集中しかえつて炉壁に損傷を生
じる虞れもある。これに加えてボイラ運転時には
炉内圧力によつて炉壁に対しては自重による荷重
の外に、炉内圧に基づく荷重も加わるのでこの荷
重に対しても十分に対応し得る支持構造でなけれ
ばならない。

この考案は上述の問題点に鑑み構成したもので
あり熱応力による炉壁の損傷を防止しかつ効果的
な炉壁支持構造を備えたスパイラル壁ボイラに関
する。

要するにこの考案は、垂直管壁とその下部に接
続するスパイラル壁とよりなる火炉をこれを囲む
外側の鉄骨架構から吊り下げ支持する構造におい
て、スパイラル壁下端に接続する支持梁４を該ス
パイラル壁外側の架構に取付けたコンスタントハ
ンガー５で保持し、該スパイラル壁の下部にその
許容力内の圧縮荷重を与えるように構成したスパ
イラル炉壁を有するボイラであることを特徴とす
る。

以下この考案の実施例を図面により説明する。

第２図はこの考案に係るスパイラル炉壁の支持
状態を示す。６はボイラ周囲に形成配置した架構
であり、この架構６に対してはコンスタントハン
ガー本体５ａが配置してあり、この本体５ａには
吊り用ロツド５ｂが接続してあり、かつこのロツ
ド５ｂの他端はボイラ火炉底面に配置したガーダ
と称する支持梁４に接続しており、これら本体５
ａおよびロツド５ｂから成るコンスタントハンガ
ー５により火炉の荷重は支持されている。

第３図及び第４図はこの支持状態を示したもの
であり、特に第４図は従来方法と比較して示して
ある。第４図中線図イ，ロ，ハはボイラ火炉に対
して火炉圧が加わつていない場合のスパイラル炉
壁の高さと荷重の関係を示す。図中線図イはコン
スタントハンガーを用いない場合の荷重の分布を
示し、炉壁全体は自重により引張り荷重が加わ
り、上部ほど多くの荷重が加ることを示してい
る。次に線図ロは第２図に示す様にコンスタント
ハンガー５を用いて炉壁を支持しているのである
が、スパイラル炉壁下端部における荷重f₂をｏと
するように支持している。従つて炉壁の荷重分布
は線図イの場合に比較して同じ高さでほぼf₂だけ
減少する。

ハはこの考案に係る支持状態を示す。線図ロの
場合にはコンスタントハンガーによる吊り荷重を
炉壁下部の荷重f₂と同じにすることにより炉壁下
部の荷重f₂をｏとしたが、この考案の場合にはこ
の吊り荷重をより大きなｆとする。これによりf₂
より大きな荷重△ｆは全て圧縮荷重として炉壁に
作用することになる。つまり、これによつて荷重
ｏの部分は炉壁の上方h₁へ移動し、炉壁、特にそ
の上部に加わる引張り荷重を減少させ炉壁高さｈ
全体として引張り荷重を減少させることができ
る。但し、荷重ｏとなる高さh₁以下の部分に圧縮
荷重が加わることになるので、この圧縮荷重は炉
壁強度以内に止めておき炉壁の座屈等の問題が生
じないようにする。

次に火炉に対して内圧が生じた場合、この炉内
圧による荷重は炉壁全体に対して均等に作用する
ので荷重の線図は前述の線図に対してほぼ平行移
動した形となり、イはイ′に、ロはロ′に、ハは
ハ′に移動する。

ここで炉壁の強度は上述の荷重の外に炉壁の温
度も大きく影響する。第５図は炉壁温度と炉壁高
さの関係を示し、バーナ火災が形成されている部
分については上部ほど昇温して最高温部ｄを形成
し、かつバーナ火災部上部ではこの火炎から遠ざ
かるためスパイラル壁上端部Ｃに向つて上部ほど
温度降下し、温度分布は全体として線図ニの如く
なる。炉壁強度は高温になるほど低下するので、
炉壁の許容荷重曲線は第４図の線図Ａの如く線図
ニに対して対象な略「く」の字形の曲線となる。
炉内圧が加つた場合線図イ′，ロ′では炉壁高さの
中間部より上部ではこの許容荷重以上の荷重が加
わることになり、炉壁自体の強度を高めるか、ま
たはコンスタントハンガーによる吊り下げ支持部
を炉底部以外の他の場所にも設けなければならな
い。この実施例の場合には炉壁下部に圧縮荷重を
加えることにより炉壁全体の引張り荷重を減少で
き炉壁の全ての高さにおいてその加わる荷重が許
容荷重曲線Ａ以下に収まる。

第６図、第７図は第２の実施例を示す。この実
施例の場合にはボイラ炉壁高さｈのうち所定の高
さｈにおいて他のコンスタントハンガーを用いて
炉壁を支持する。これにより炉壁全体に加わる引
張り荷重をさらに低減することができる。なお、
第７図の場合は炉壁底部に加わる圧縮荷重は前述
の実施例と同じにとつてあるが、炉壁途中での支
持を見込んで△ｆを小さくし、炉壁底部における
圧縮荷重の減少を図つてもよい。

この考案を実施することにより、コンスタント
ハンガー等の吊り下げ支持具を用いて、他に補強
部材を用いることなく、垂直管壁とスパイラル壁
との接続部に掛る引張力をボイラ運転時でもボイ
ラ停止時でも低いものに保持でき、ボイラの安全
運転を確保することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の支持方法を示すスパイラル炉壁
のボイラ火炉斜視図、第２図はこの考案の実施例
を示すスパイラル炉壁のボイラ火炉斜視図、第３
図は第２図の側面図、第４図は荷重と炉壁高さと
の関係を示す線図、第５図は管壁温度と炉壁高さ
との関係を示す線図、第７図は第２の実施例によ
る荷重と炉壁高さとの関係を示す線図、第６図は
第２の実施例を示すボイラ火炉の側面図である。 ２……スパイラル壁、５……コンスタントハン
ガー。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 垂直管壁とその下部に接続するスパイラル壁と
   よりなる火炉をこれを囲む外側の鉄骨架構から吊
   り下げ支持する構造において、スパイラル壁下端
   に接続する支持梁４を該スパイラル壁外側の架構
   に取付けたコンスタントハンガー５で保持し、該
   スパイラル壁の下部にその許容応力内の圧縮荷重
   を与えるように構成したことを特徴とするスパイ
   ラル炉壁を有するボイラ。