JPS591903A - 蒸気発生装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、ボイラの火炉または煙道周壁を蒸発管または
蒸気冷却管によって形成し、前記壁管の上部に管寄せを
肩すると共に、火炉壁、煙道部に設けられた加熱管によ
り構成された過熱器、再熱器などの入口、出口に連通ず
る加熱管が、天井管部を貝通し、天井上方に設けられた
管寄せに連結される型式の蒸気発生装置の改良に関する
ものである。

従来の蒸気発生装置は、第１図ないし第５図に示すよう
なものである。第１図、第２図において、（１１は火炉
および火炉上方の炉壁を形成する蒸発管、（２）は煙道
壁を形成する冷却管、（３）、（４１は各々天井管、（
５）、（６）は各々９１１１壁の上部管寄せ、（力、（
８）は各々天井管々寄せ、（９７−（Ｕは各々天井管部
を貫通し煙道内に吊下げ配置された加熱管によりそれぞ
れ構成された過熱器および再熱器、ａ４１−　（２！１
）は上記過熱器および再熱器の入口および出口にそれぞ
れ設けられた管寄せ、翰は炉壁を補強するパックスティ
、（２）は蒸気発生装置の各部をそれぞれ吊下げ支持す
る吊柿、（財）は吊棒＠に介装されたスプリング、（ハ
）は天井上部を保温する保温材および外装板などにより
形成される周壁、に）は蒸気発生装置を支持している支
持建物である。

一般に最近の大型蒸気発生装置においては、その重量は
、支持建物（ト）の頂部から吊棒脅によって吊下げ支持
されている。

このようにして蒸気発生装置においては、タービンなど
に送る蒸気条件を満足することが必しであるが、これと
同時に、蒸気発生装置自体を禎々の条件に対し、充分安
全に支持しなければならなし）。

即ち、該蒸気発生装置の量や、運転時に炉壁に作用する
炉内のカス圧および地震やＪＫ圧など不時に大きな水平
力などが作用しても、安全に支持されるものでなければ
ならない。

史には、蒸気発生装置においては運転時谷部の温度が異
るため、熱膨張差が生じるが、これを自由に許し、不当
な応力が、蒸気発生装置自体に生じないものでなければ
ならない。従来公知の前記蒸気発生装ｆｔ　においては
、前述のような要請にもとず（ものであるが、後述の如
（構成され構造上多くの欠点を鳴している。

ｈｌｊち、第１図、第２図に示す如く、炉壁官（ｌ、２
）の土部管薔せにおいて、それぞれ対応する壁管（ｌ−
１，１−２ンにおいてＣよ、しばしばこ才ｔら壁管で天
井を形成するため炉内側に折曲させ、壁管の管寄せ（力
を天井部に設けることもあるが炉壁と直角方向に配置−
される他の対応する０１ｌｌ壁管（１−３，１−４）に
おいては、その天井管（３，４）の位置より若干（約１
メートル）上向にその管寄せ（５−１，５−２）が配置
される。これは、第５図に示す如（、天井管位置の近く
にその壁管（１−３、ｔ−４）の乱れを防止するパック
スティ脅を取付けるためのタイバー（イ）が設けられる
ため、このタイバージ乃と管寄せ（５）、又は壁管（１
−３）を互いに溶接にてウェルデッドウオールとされる
壁においては、壁管（１−３）と管寄せ（５）との熱膨
張差を許すためにその天井位置から上方に相当の間隔を
設けていたのである。

ところが、核部は、第１図に示す如く、天井部を貫通し
、炉内に吊下げられた加熱器（９〜１３）が多（配置さ
れるので、核部の地震による水平力は極めて大きな力と
なり、更に炉内のガス圧によって炉外方向に炉壁を湾曲
せしめよ５とする力などもあり、巨大な力となる。

このため核部近くに極めて大きな断面をＭするパックス
ティに）が必要となり、安価に提供てきない。史には、
パックスティ（イ）が相当大きなものてあってもその力
の支持点が、第３図に示す如く両端部であるためその中
央部においては、炉外方向にδ１（約数１０ミリメート
ル）のたわみを生じるこさになる。

このため、核部のガスシール板（ホ）の構造が複雑とな
り、また前記シール板備は不当な応力が発生し、破損す
ることがあり、ボイラ運転をガス洩れ補修のため度々停
止させなければならないことがある。災には、核部のパ
ックスティ（イ）が大なるので、パックスティ（イ）を
壁管（１−３）に取付けるため、該部体合金＃ｒＬＡや
壁管（１−３）に取付けられる部分等に大きなモーメン
）（Ｍｌ）が生じるため好ましくない偏った応力が生じ
、壁管（１−３）を破損するおそれがある。又前記係合
金物（イ）においては該部壁管（１−３）とパックステ
ィ（イ）との膨張差を自由に許しつつ、前記巨大な力を
パックスティ（イ）に伝えると同時に、上記モーノ７　
）　（Ｍｌ　）に対しても充分＋１ｌｌ（えるものでな
ければならないのて、係合金物（４）の構造は複雑とな
り、史には、据伺租立においても容易で１よい。

次に壁管（１−ａ）にか＼る荷重の支持においては、そ
の管寄せ（５）に吊下用の金物間を取付け、吊柿（ホ）
によってボイラ支持鉄管から吊下げ支持されるが、壁管
（１−３）と直角方向の壁管（＋−１）または、天井管
（３）および核部の加熱器（９〜１３）なとの支持点の
上下方向の位置が異るので、その吊柿の長さが異り、ボ
イラ運転時に、熱膨張差が生じることになる。このため
、前記伸び差を吸収するため、吊棒翰と建物に）との取
合部にスプリング（ハ）が介装されることもある。とこ
ろが、スプリング■においては、スプリング脅の伸縮に
よって若干の荷重変動があるため、炉壁管（ｌ−３）の
荷重は、コーナ部（ａ）を伝わって炉壁管（１−１）に
移動することになるが、該コーナ部の結合部にカがかか
り好ましくない。

更には、炉内（煙道）に配置された加熱管（９〜１３）
と天井の上方に設けられた管寄せ（１４〜２１）とを連
絡する連絡管（９′〜１３′）の両側の端部においては
第２．５図に示す如＜０Ｉｌｌ壁管（１−３）（１−４
）、（２）の管寄せ（５，６）が連絡管（９′〜１３′
）の鉛直上に位置するため、連絡管（９′〜１３′）の
端部首は、迂回して配置鉦しなければならない。まｌこ
、このためその（山”４ｆぜ（１４〜２１）と天井管（
３）との距ｔ４１ｉは、この迂回に女する間隔が必安す
なり、長（しなければならない。ところが、前記加熱管
連絡′＃（９Ｆ〜１３′）においては、姑んどが尚湿部
であるため、その材料は商級で且つ高価であり、又、連
絡管（９′〜１３′）は蒸気発生装置の機能上からは熱
父換を行う部分てな（、加熱管（９〜１３）と盲をせ（
１４〜２１）　　とを連結するだけであり、２次的要素
しかないため、徒ら１に長くすることは、無意味であり
不経済である。

更に、該連絡管を長くすることは、内１弗流体の摩擦抵
抗による圧力損失が増し、ボイラ出口の蒸気圧力を保つ
ためには、給水圧力をそれだけ高くする必要があり、ボ
イラ全体の設刷圧力を市（しなければならず、不経済で
あり好ましくない。

更には上述の如く管寄せ（１４〜２１）と天井管（３ノ
サの間隔を広（することはそれだけボイラ支持建物（イ
）の高さを高くしなければならず好ましくな（１゜ また、核部の据付組立においては側壁管寄せ（５，６）
などが障害となり容易でない。

上記のように、従来の蒸気発生装置鉦においては、天井
部のパックスティが大きくなり不純性な設計表なり又、
煙道内に配置される加熱ぎの管をせが天井部に配置され
るがその加熱管の非加熱部の長さが、側壁管寄せとの隙
間が挾いことから、長くなり不経済な設計となるなどの
欠点を崩しており、コスト低減上から開発が必要であっ
た。

本発明は上記従来の装置の欠点を解消するものであり、 ｌ）炉側壁管を略天井位置において、炉外方向に略水平
に折曲せしめ、壁管の上部管寄せを略、前記管軸線延長
上の外方に配置する指運とした。

２）上記側壁管の折曲部に壁管の連なる１を結び、支持
する支持板を取付け、その管をせと支持板およびこれら
を連結する側壁連絡官とによって一組の支持梁としてパ
ックスティの効果を１Ｔる構造とした。

３）側壁管に係る荷重については、ｎｉＪ記支持板を介
し、吊棒によって吊り下ける構造となるが、この場合、
側壁外の壁および天井管等の吊柿の長さを略同−にした
。

４）天井管支持金物を前記支持板にボルトまたは溶接な
どにより連結し、前記Ｏ１１壁管寄せが外方へたわもう
とすることを防止てきる効果をもつようにした。

以上のことを本発明の特徴と吏るものである。

本発明は発電用ボイラ及び座業用ボイラに広く応用でき
る。

以下、本発明の一実施例を第６図〜第１０図について説
明すれば、前記従来装置において説明した如き蒸気発生
装置における側壁上部において、壁管（１−３）、（１
−４）　　を略天井管（３）位置で、炉外方向に略水平
に折曲せしめ、側壁上部の管寄せ（！ｊ）を略壁肯（１
−３’）の軸線延長上の外方に適当な間隔を設けて配置
し、側壁管（ニー３）の折曲部に連なり、０１１Ｉ壁管
（１−３）を結ぶ支持板ＯＤを側壁管（ｘ−３）の内側
より取付け、天井管（３）の支持金物０りの端部を相対
応する支持板０υにそれぞれ溶接またはボルトによって
結合する。

また、側壁（１−ａ）Ｋか＼る荷ｌについてはその支持
板０υを吊棒−によって蒸気発生装置支持建物四により
吊下げ支持する構造とする。次に天井部ガス７−ル板（
ホ）においては、その側壁端部ては、支持板０υに直接
溶接取付け、他の部分ては天井支持金物０りまたは、加
熱管貫通部金物（ト）にそれぞれ溶接取付けられる。ま
た、側壁（１−３）と直角方向の壁（１−１）において
は、その壁管（１−ｘ）ＶＣよって天井管として天井を
形成される場合は、核部は第６図に示す如く壁管の外側
面から支持板−を設け、ガスシール板端は前記支持板■
に取付けられる。

次に第１１．１２図に示す方法は、前記Ｏｉｔ＋ｖ管（
１−３）を外方に略水平に折曲せしめた本発明の構造に
おいて、管寄せ（５）と折曲部に設けた支持板０υおよ
び核部を連結する連絡管（１−３’）とによって支持梁
としての効果をより強剛にするために連絡管（１−３’
）を互いに交叉させトラスビーム構造的にした１本発明
の他の一実施例の方法である。

次に上述の本発明の構造について力の作用上の囲から説
明すれば、先に述べたように蒸気発生装置においては、
タービン等に迭る然気条件を光分満足することが必要で
あるが、これと同時に蒸気発生装置自体を種々の条件に
対し、安全に支持してやらなけれはならない。

即ち、蒸気発生装置の重置や運転時に炉壁に作用する炉
内のガス圧、および地震、ｊ紙圧なと不時に大きな水平
力などが作用しても充分安全に支持してやらなければな
らない。

また、蒸気発生装置においては、運転時に谷部のｍＷ差
或いは長さの麦によって熱膨張差が生じるが、これを自
由に許し不当な応力が蒸気発生装置自体に生じないもの
でなければならない。また、可能な限り前記伸び差の生
じないものが好ましい。

一般に、最近の大型ボイラにおいては、該電量は子持建
物−の頂部から吊柿−によって吊下げる構造が採用され
ており、また、特に、ボイラの天井部においては、炉内
（嫌道内）に加熱器（９〜１３）が配置され、天井を貫
通して吊下げられるものについては、地震等による水平
力は極めて大きな力となるが、このような巨大な力に対
しても充分耐える構造でなげればならない。先ず、炉壁
管Ｕにかかる垂直荷重については、壁管（１−３）を外
方に折曲せしめた折曲部に取付げられた支持板０］）を
介し吊柿（２３−１）によって支持建物（ホ）の頂部よ
り吊下げられる。

また、天井管（３）および天井管部を貫通して炉内（煙
道内）に配置される加熱器（９〜１３ンのＭ鼠について
は、従来公知の如く、各々支持金物（，３秒および貫通
部金物鏝を介して吊棒（２３−２）ＩＬよって前記同俤
支持建物翰頂部から吊下げられる。この場合、側壁（１
−３）の吊柿（２３−１）と天井部の吊柿（２３−２）
の長さは略同−となるため、熱膨張差を生じないので、
核部の取合部ｖｃｇ７ったカは作用しないことになる。

次に押込通ノ虱方式を採用しているボイラの場合、運転
中に炉内は、水柱数ｉｏｏミリメートルの圧力となり炉
壁Ｃ１−３）にこの炉壁を外方に矯°曲させようとする
大きな力が生じるが、この力は、壁管（′１−３）を外
方に折曲せしめ、外方に設けられた管寄せ（５）および
支持似０υによって一組の采さされた核部に伝えられ、
力の一部は、炉壁（１−３）部に設けられた支持板０υ
に伝えられ、前記力の他の一部の力は、天井管（３）に
取付けられた複数４１６１の支持金物Ｑ′４（ト）にそ
れぞれ伝えられる。また前記壁管と対応する壁管（１−
４）においても同様な作用をなし、それぞれ支持板（３
１−１）および支持金物０埠（ト）に伝えられるがこの
場合、相対応する他の炉壁に作用する反力と方向が反対
であるだけで力の大きさは同じであるから、それぞれ支
持板０υ’−（３”）および支持金物１３３０３によっ
て釣合いを得るふとが出来る。また、炉壁管（１−３）
に作用する炉に一３圧匠ついては、天井管（３）がそれ
ぞれ相対応する壁に設けられた支持板に）に）に連結さ
れているために、天井管（３）に反力が作用し、前記同
様に各々釣合いを得ることが出来る。

次に地震の場合は、過熱器および再熱器を構成している
加熱管（９〜１３）に発生する水平力は巨大となるが、
その水平力は、加熱管（９〜１３）を伝って天井貫通部
へ伝えられる。このため、天井管部においては極めて巨
大な水平力が作用することになる。

このため、従来公知のボイラにおいては、前述の如く該
部周壁の外方に極めて大きなＩ＠面を有するパックステ
ィ（イ）が配置されており、種々の欠点を有していたが
、本発明においては、前述の如く側壁上部管寄せ（５１
を略天井位置の外方に配置し。

ｆＡＩＪ壁管（１−３）の折曲部に支持板０υを設け、
この支持板Ｏｖに天井支持金物０秒（ト）を連結するこ
とによって核部に生じる巨大な水平力に対しても偏った
応力を生じることな（、充分安全に支持することができ
る。

先ず第８図に示す水平力Ｈ）について説明すれは、天井
部および加熱管貫通部に生じたカビ）は、各々支持金物
Ｏａ■に伝わり、両側に設けられた支持板（３１）　（
３１’）　　Ｋそれぞれ一方は引張ツバ一方は圧縮力と
して伝達され、側壁管寄せ（５）、壁管連結管（１−３
’）および支持板０υによって形成される剛性体を伝わ
って両端に設けられた連結杆に）を介し壁管（１−３）
と直角方向の壁（１−１）Ｋ設げられ支持板り匈に伝達
され、固足点（口、口′）部から建物（２）に伝達され
る。また、前記力（４１の一部は天井管（３）とガスシ
ール板（ト）および支持金物（３２，３３）とによって
形成される天井壁の剛性により天井壁から直接支持板■
に伝えられ上記同様固定点（口、σ′）から建！／Ｉ（
２）に伝達される。

また水平力（ハ）については、力（ハ）の一部は天井管
（３）を伝わって支持板（３ｔ、３ｘ’）Ｖｃ谷々伝達
され、壁管（１−３）　（１−３’）に設けられたパッ
クスティ（イ）により両端に伝えられ（この場合力は極
めて小さいので小さなパックスティでよい）核部に設け
られた連結杆−を介し管寄せ（ｓ）　（５’）　に伝え
られ固定点（二、ユリ部から建物に）に伝えられ、力Ｐ
’１の大部分の力は天井管（３）とガスシール板（至）
および支持金物（３２，３３）によって形成される天井
壁の剛性により支持板−に直接伝達され、固足点（二、
二′ンを介し建物（イ）に伝えられ支持されることにな
る。

側壁’＠（１−３）においては、該壁補強のためのパ。

ツクステイは不要となる。即ち、管寄せ（５）を略天井
管（３）位置て外方に配置することにより、先に述べた
如（１，核部の剛性によって、パックスティの効果を生
じ、更には、天井管（３）の上部に取（＝Ｊけた複数個
の支持金物６秒に）をその支持板（３υに連結するこさ
によって炉内圧による反力については、相対ｌｔＬ、す
る側の反力と力が釣合うことになり管をせ（５）部に係
る力を支持する間隔が狭くなるため、ｒｉｉＪ記営寄せ
（５）の外方へのたわみは殆んどな（なる。このため、
天井管（３）と側壁管（１−３）との間は運転時及び冷
却時、いずれの場合も常に一定に保たれることになり、
伸縮がないので該部天井部ガスシール板四を直接その支
持板に溶接増付けることができ、また破損することもな
い。

また、支持板部ＯＪ）と支持金物０望■およびシール板
（ト）を直接結ぶことにより天井壁は天井管（３）、支
持金物０砂（至）およびシール板（ト）等が一体となり
、水平力に対する剛性度が著しく増え、天井壁自体とし
て水平力に対し支持梁の効果が充分期待できる構造とな
る。

更には炉壁（１−３）に係る荷重につ０て（マ支持板０
υを吊棒（２３−１）によって吊下げることによって壁
管（１−３）と直角方向の壁管（１−１）の支持点の上
下位置および天井部の他の吊点の上下位置と略同−とな
るので、吊柿長さも略同−となり、ボイラ運転時におい
ても各部の吊棒間に熱膨張差を生じることはないので核
部の吊棒（２３−１）には全くスプリング等を介装する
必要はな（なる。

このためスプリングを介装しないことによってボイラ冷
間時、運転時、いずれの場合も各部吊柿間に荷重変動′
がないため、炉壁コーナ部（ｂ）の取合部等においても
荷重の移動がなくなり、コーナ部に偏った力は生じない
ようになる。更に、天井の上方に配置される各加熱器管
寄せ（１４〜２１）の位置においては、側壁管寄せ（５
）を略天井管位置の外方に配置することにより、従来公
知の蒸気発生装置に生じる如ぎ、天井管上方に配置され
る、加熱管連絡管（９′〜１３′）の配置を妨害するこ
とは全（なくなる。

このため、従来公知装置の如く側壁管寄せ（５）のため
に加熱器連絡管（９Ｆ〜１３′）を迂回する必要はない
ので、加熱器管寄せ（１４〜２１）の位置は従来に比し
て、極めて低く配置することができる。

核部の連絡管（ｇｌ〜１３つは殆んど高温部であり高級
な特殊材が使用されるところであるが、該連絡管（９′
〜１３′）を最少限に短くすることができることになり
、また蒸気発生装置としても高さが低くなることにより
、支持建物も低くすることができるので、従来装置に比
し長かに安価に提供できる。

更には、側壁管寄せ（５ンが天井位置において外方にあ
るので上記核部の据付組立に際しても管寄せ（５）は障
害物とならずその作業が容易となる。

また加熱器の連絡管が短くなることによって内部流体の
摩擦抵抗による圧力損失が少な（なり、プラント効率も
良くなることになる。

このように本発明においては、蒸気発生装置の天井部忙
おける従来装置の種々の欠点を除去しまた従来装置に比
して遥かに安価に提供できるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第５図は従来公知の蒸気発生装置の上部を示し
、第１図はその側面図、第２図は第１図の１−１矢視断
面図、第３図は第１図の川−■矢視断面における力が作
用した場合の作用図、第４薗は第３図のト１矢視断面図
、第５図は第２図のＡ部の拡大正面図、第６図〜第１０
図は本発明の一実施例を示し、第６図は、前記第１図と
同様に本発明の蒸気発生装置の上部側面図、第７図は第
６図のＩＶ　−ＩＶ矢視断面図、第８図は第６図のＶ−
Ｖ矢視断面図、第９図は、第７図のＢ部の拡大正面図、
第１０図は第９因の矢印Ｃ方向より見た斜視図、第ｉ　
ｉ’図、第１２図は本発明の他の一実施例を示し、第１
１図は第８図のＤ部の拡大平面図、第１２図は第１１図
の■−Ｖｌ矢視断面図である。 １・−蒸発管、１−１　、１−２．　ｌ−３、１−ト１
壁管、１−３′・・壁管、２・・冷却管、３，４・・天
井管、５，６・・上部管寄せ、７，８・・天井管管寄せ
、９，１０，１１，１２，１３・・過熱器及び再熱器、
９’、１０’、１１’、１２’、１３’・・カロ熱管連
絡管、１４，１５，１６，１７，１８，１９，２０，２
１・・管寄せ、２２・・パックスティ、２３°°吊棒、
２３−１，２３−２・・吊柿、２４・・スプリング、２
５・・周壁、２６・−支持建物、２７・・タイバー　２
８・・ガスシール板、２９・・係合金物、３１・・支持
板、３２・・支持金物、３３・・加熱管貫通部金物、３
４・・支持板。 ％３図　　　　　　　第４６ 第５図 第６図 篤７図 ＄　１３　　図 どＯ 連９図 筋１０図 １りｒ□

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （ＩＪ　　ボイラの火炉または煙道の周壁が蒸発管また
   は蒸気冷却官で構成され、前記周壁の上縁部が略水平に
   外方へ屈曲して管寄せに連結されるとともに、前記屈曲
   部に胸壁荷車を支持する支持板が固着されているこさを
   特徴とする蒸気発生装置。