JPS6042361B2 - 炉壁を構成する旋条付内孔型流体管のためにクロスオ−バ−回路を使用した可変圧型蒸気発生装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、蒸気発生装置に関し、特に、水を蒸気に変
換するために可変圧力で作動する臨界以下の、または超
臨界の貫流型蒸気発生装置に関する。

発電の分野においては、配系統の周期的な、あるいは
ピーク負荷要件を充足するために大型の化石燃料炊き蒸
気発生装置を使用することに関心が向けられている。

この用途に使用される蒸気発生装置は、作動中急速な負
荷変化を行うことができなければならない。例えば、電
力会社の配電系統は、蒸気発生装置に対して１分当り３
％もの負荷変更能力を必要とする場合があり、場合によ
つては１分当り５〜１０％もの負荷変化率を必要とする
ことがある。また、大型蒸気発生装置は、夜間または週
末の作動体止の後迅速な熱間始動を行うことができなけ
ればならない。 迅速な負荷変更は、タービンの寿命を
保つという観点からみれば、蒸気発生装置を可変圧力で
作’動させることによつて行うのが最良であることは周
知である。

なぜなら、タービンヘの蒸気導入を全開にして可変絞り
圧で作動させる方式は、第１段の温度への変化を最少に
し、急速な負荷変更に適応することができ、タービンの
ロータの損傷を最少限にすることができるからである。
可変圧式作動のもう１つの利点は、蒸気発生装置の冷間
および熱間始動の際、タービンの入口部品への疲れ損傷
を制限するために流体の温度をタービンの金属温度に密
に整合させるのが容易であることである。

しかしながら、可変圧作動を行うために設計された貫流
型蒸気発生装置は、炉の流れ回路内に良好な流れ特性を
維持し、熱混乱即ち流れ回路への蒸気および水の不均一
な分配によつて惹起される回路内流れの不均衡を最少限
にしなければならない。

本出願人の米国特許第３７８９８０６号には、いろいろ
な異る負荷および圧力での炉の機能が上記欠点を克服す
るのに十分に満足なものとされた可変圧作動の可能な貫
流型蒸気発生装置の使用が教示されている。

この構成では、特に同特許の第９〜１０図の実施例の構
成では、炉の回路を通しての流体の最初の通流は、炉の
囲い側壁の下方部分を通しての通流である。次いで、流
体は、混合ヘッダーへ通され、次に、炉の前壁、後壁、
および側壁端パネルを同時併行的に通された後上方側壁
部分に通される。しかしながら、この構成では、流体を
最初に通される下方側壁部分の水平方向のスパン（広が
り）が大きく、この回路部分のエンタルピー取得を制限
するために中間混合ヘッダーが用いられる。この場合ヘ
ッダーの使用は、密封および保守の面からみて望ましく
なく、しかも、製造コストを増大させる。１９７師２月
６日付で出願された本出願人の米国特許第１００７７吋
には、上記特許の構成における中間混合ヘッダーの使用
を省除する貫流型蒸気発生装置が開示されている。

即ち、炉壁管の過度の温度差または過熱を回避するとと
もに、流体通路を．画定する炉の囲壁に混合ヘッダーを
配設する必要性を回避するために炉の回路内に良好な流
れ特性を設定するようにした可変圧式蒸気発生装置が開
示されてる。この構成においては、炉の囲壁即ち炉壁の
熱の不均衡を補償し、しかも混合ヘッダー・の使用を回
避するために炉壁の一区域から他の区域へ流体を移送す
るためのクロスオーバー（交差）回路が各炉壁に接続さ
れている。上記２つの構成のいずれの場合においても、
ボイラーは２４００〜３０００ｐＳｉ（１６９〜２１１
ｋ９／ｄ）の範囲の可変圧力で作動するので、いわゆる
核沸騰と称される現象を維持することが肝要である。

核沸騰の特徴は、管の熱吸収表面の、まだ水で濡らされ
ている内側表面て蒸気の気泡が発生し放出されることで
ある。この管の内側面が水で濡されていることが重要な
のである。なぜなら、管の熱吸収外面とは反対側の内面
が水て濡らされている限り、即ち、核沸騰が生じている
限りは、炉内の高”温ガスの接触および／または炉から
の熱輻射により管の金属壁を通しての熱伝達率が高い場
合であつても、管の金属壁の温度が管を弱化または損傷
させるほど管内の流体の温度を越えて上昇することがな
いからである。しかしながら、上述の比較的高い圧力範
囲においては、高い熱束帯域における望ましい核沸騰が
、いわゆる１膜沸騰ョにとつて代わられる。１膜沸騰ョ
においては、管の熱伝達面を覆つて蒸気膜が生じ、液体
が熱伝達面を濡らすのを阻止する。

従つて、この蒸気膜は断熱層の作用をし、熱が熱吸収面
から水へ伝えられるのを遅らせるので、管の金属壁の温
度が急激に上昇する。その結果、この金属温度（金属壁
の温度）が、直ちに管の破損を招くほど高くなることが
あり、そうでなくとも、腐食を促進し、究極的に管を破
損させることになる。従つて、この種の構成においては
ボイラのすべての作動条件において核沸騰が維持される
ようにすることが特に肝要である。上記米国特許願に開
示されたボイラにおいては、ボイラを通る流体の質量流
量を比較的高いレベルに維持すれば、核沸騰からの逸脱
を回避することができる。しかしながら、高い質量流量
を維持することは、その結果として回路を通しての圧力
降下が大きくなり、比較的小径の管の使用を必要とする
ので、問題がないわけではない。

従つて本発明の目的は、炉の囲壁管の過度の温度差また
は過熱を回避するために炉の流れ回路内の流れ特性が好
適な態様に維持されるようにいろいろ異なる負荷および
圧力での炉回路の作動が達成されるようにした、可変圧
作動が可能な貫流型蒸気発生装置を提供することである
。

本発明の他の目的は、最初の流路を画定する炉の囲壁の
側壁部分に混合ヘッダーを配設する必要なしに、上記利
点が達成されるようにした貫流型蒸気発生装置を提供す
ることである。

本発明の更に他の目的は、炉壁を構成している各管の熱
不均衡を補償するためにクロスオーバー回路を設けた、
上記型式の蒸気発生装置を提供することである。

本発明の他の目的は、比較的高いレベルの圧力を含む可
変圧力て作動し、しかも核沸騰を維持するようにした、
上記型式の蒸気発生装置を提供することである。

本発明の更に他の目的は、流体回路を通る流体の質量流
量を高くする必要なしに核沸騰が維持されるようにした
上記型式の蒸気発生装置を提供することである。

本発明の更に他の目的は、蒸気相と水相を不分離状態に
維持し、かつ、蒸気相と水相の分離のおそれなしに比較
的低い最低限負荷および流量にまて絞ることを可能にし
た上記型式の蒸気発生装置を提供することである。

本発明の更に他の目的は、ボイラ即ち蒸気発生器の炉部
の各管の少くとも一部分を旋条付内孔とした上記型式の
蒸気発生装置を提供することてある。

略述すれば、本発明の蒸気発生装置は、多数の流体流れ
管を連設して形成された囲壁から成る炉即ち囲い体を有
する。

流体は各壁部分を通る２つの順次流路（バス）を通して
流通させる。各管の熱の吸収を均一にするために１つま
たは幾つかの壁部分から他の壁部分へ流体を移送するク
ロスオーバー回路を設ける。各管の質量流量を比較的高
いレベルに維持することに依存することなく、核沸騰を
維持するために、囲壁構成管の少なくとも一部分は、旋
条付内孔を備えたものとする。第１〜４図を参照して説
明すると、本発明の蒸気発生装置１０は、上方炉部１２
および下方炉部１４を有している。炉部１２，１４を画
定する囲い壁は、前壁１６と、後壁１８と、前壁と後壁
の間に延在する両側壁２０，２２を含む。前壁１６と後
壁１８の下方部分を内方に傾斜させ、下方炉部１４に灰
等を慣用の態様で堆積させるためのホッパー２３を形成
する。第２図に明示されるように、各壁１６，１８，２
０，２２は、直径方向に相対向した両側部分から外方に
突出した連続フィン２６を有する複数の管２４を並置さ
せ、隣接する管のフィンとフィンを相互に溶接などによ
り結合させて気密構造を形成することによつて構成され
ている。

壁１６，１８，２０，２２を構成する各管２４は、下方
炉部１２の下端から上方炉部１４の上端にまで垂直に延
長しているが、後壁１８の管の一部分は、上方炉部にお
いて該後壁の平面から外方へ屈曲させることによつて分
枝壁１８ａを形成している。第１および３図に示される
ように、分枝壁１８ａは、後壁１８から選ばれた幾つか
の管２４を外方へ屈曲させることによつて傾斜部分と、
それから上に延びる垂直部分を形成している。その結果
、分枝壁１８ａの垂直部分を構成する管と管の間にも、
屈曲されずに残されている後壁１８の管と管の間にも、
後述するように上方炉部分１４から燃焼ガスを放出させ
るための間隙を画定する。下方炉部１４の前壁１６およ
び後壁１８に複数のバーナ２８を配設する。図示の実施
例では、各列に３つのバーナを各壁に４列配置してある
。これらのバーナは、慣用構造のものであるから概略的
に示されている。再び第１図を参照して説明すると、連
絡通路部３２および対流部３４を含む熱回収帯域３０を
上方炉部１２に隣接させ、それによつて流体連通させて
配設する。

連絡通路部３２の床は、分枝壁１８ａの傾斜部分を構成
している管２４は、ガスを連絡通路部３２から対流部３
４へ通すように間隔をおいて配置してある。熱回収帯域
３０は、前壁４０と、後壁４１と、両側壁４２（第１図
には一方だけがが示されてい゛る）を有してる。

前壁４０の上方部分は、連絡通路部３２から対流部３４
へガスを通すように互いに離隔させた複数の並置管によ
つて形成されている。後壁４１、両側壁４２および前壁
４０の下方部分は、炉部の場合と同様に相互に結合させ
た複．数のフィン付管２４によつて形成する。熱回収帯
域３０内には、やはり複数の相互に連結させた管２４に
よつて形成した仕切壁４４を設け、熱回収帯域を前部ガ
ス流路４６と後部ガス流路４８とに分割する。

後部ガス流路４８の下方部ノ分内に節炭器５０を配設し
、節炭器のすぐ上に一次過熱器５２を配設する。前部ガ
ス流路４６内には再加熱管列５４を設ける。上方炉部１
６内にプラテン過熱器５６を設け、連絡通路３２内には
プラテン過熱器５６に直接流体連通させた最終過熱器５
７を設ける。

壁１６，１８，２０，２２および分枝壁１８ａの上端部
分ならびに熱回収帯域３０の仕切壁４４、側壁４２およ
び後壁４１の上端部分は、いずれも蒸気発生部１０の上
方部分のほぼ同じ領域に終端している。

炉内の上方部分に、各々水平部分５８ａと垂直部分５８
ｂを有する複数の分割壁５８を配設する。

各隔壁５８は、間隔をおいて施された溶接結合部でもつ
て相互に結合された複数の管によつて構成する。壁５８
の水平部分５８ａを構成する管は、前壁１６に近接して
炉外に配置されたヘッダー５９から前壁１６を貫通して
炉内へ延長しており、それらの管が炉内で上向きに屈曲
されて上方へ延長し、垂直部分５８ｂを構成している。
垂直部分５８ｂの上端は、壁１６，１８，２０，２２の
上端と同じ部位に終端させてある。分割壁の水平部分５
８ａによつて貫通される前壁１６の部分には溶接シール
（図示せず）を施す。分割壁５８およびそのシールの細
部構造自体は、本発明の部分を構成するものではないか
ら、これ以上詳しく説明しない。蒸気発生部１０の上方
部分には、炉部の前壁１６から熱回収帯域３０の後壁４
１にまで水平に延長させて、他の壁と同様に隣接するフ
ィン２６を結合させた複数の管２４から成る頂壁６０を
設ける。

以上の説明から分るように、下方炉部１４内のバーナ２
８からの燃焼ガスは、上方炉部１２へ上昇し、熱回収帯
域３０を通り、前部ガス流路４６および後部ガス流路４
８から流出する。

その結果として、熱ガスは、プラテン型過熱器５６、最
終過熱器５７および一次過熱器５２ならびに再加熱器管
５４および節炭器５０を被つて通り、それらの流れ回路
内を流れる流体に熱を与える。第１図に示されるように
、複数の水／蒸気分離器６２を熱回収帯域３０の後壁４
１に近接させて並列関係に配置し、頂壁６０と一次過熱
器５２の間で主流れ回路内に直接設ける。

分離器６２は、装置の始動中頂壁６０からの流体を液体
と蒸気に・分離する働きをする。分離器６２からの蒸気
は、直接一次過熱器５２へ送給し、液体はドレンマニホ
ルドおよび熱回収回路へ送り処理する。かくして、通常
作動においては、単一相の流体が分離器６２を通して一
次過熱器５２へ送られる。図を簡略にするために図面に
は示されてないが、上述した各壁、頂壁６０、分離器お
よび熱交換器の管２４を流体連通させて後述する流れ回
路を設定するように適当な導入ヘッダー、排出ヘッダー
、降下管および導管を設ける。

第１，３および４図に示されるように、各壁１６，１８
，２０，２２に対してクロスオーバー（交差連結）回路
６４を設け、壁１６，１８に関ノしてはバーナ２８の部
位の僅か上方に、壁２０，２２に関しても同様な高さの
ところに配置する。

クロスオーバー回路６４は、各壁区域のバーナ２８に対
する位置の差（遠近）や、灰被覆の不均一、バーナの作
動（発火）の不均衡などによつて・生じる、壁の各管内
の流体による熱吸収の不均衡を補正するために１つの壁
の１つの区域からその壁の、熱への暴露度合の異なる他
の区域へ流体を移し替えるためのものである。壁１６の
一部分を示す第５および６図に示されているように、ク
ロ・スオーバー回路６４は、壁１６の１つの区分１６ａ
から他の区分１６ｂへ延長した複数の水平なＵ字管６６
から成つている。各管６６の一端を壁区分１６ａの管２
４に連結し、他端を壁区分１６ｂの別の管２４に連結す
る。第６図に示されるように、スペースの関係上、壁区
分１６ａと１６ｂの一本置きの管２４と２４が水平クロ
スオーバー管６６によつて連結させてあるが、第５およ
び６図に示される部位で連結されていない管は、第５−
６図のクロスオーバー回路のすぐ上の高さのところで別
のクロスオーバー回路によつて連結させる。例示の目的
で、壁区分１６ａから１つの管を符号２４ａで示し、壁
区分１６ｂから１つの管を符号２４ｂで示し、クロスオ
ーバー回路６４を構成する２つの管を符号６６ａ，６６
ｂで示してある。クロスオーバー管６６ａは壁区分１６
ａの管２４ａの下方部分を壁区分１６ｂの管２４ｂの上
方部分に連結している。同様にして、クロスオーバー管
６６ｂは、壁区分１６ｂの管２４ｂの下方部分を壁区分
１６ａの管２４ａの上方部分に連結している。このよう
にして、例えば壁区分１６ｂが壁区分１６ａとは熱に対
する露呈度が異るとすれば、それらの管内を通る水の熱
吸収量の差が実質的に平衡化される。上に述べたように
、第５−６図の例におけるクロスオーバー回路６４によ
つてクロスオーバー（交差連結）されていない１本置き
の管２４は、クロスオーバー回路６４のすぐ上の高さの
ところにおいて他の壁区分の他の管とクロスオーバーさ
せる。

この追加のクロスオーバー回路は第３図に符号６８で示
されている。第３図には、図示を簡略にするために、壁
１８，２０に関連したクロスオーバー回路６４，６８の
一部だけしか示されていない。前壁１６に対するクロス
オーバー回路６４の具体例が、第７図に示されている。
この例では、壁１６が壁区分１６ａ〜１６ｊに分割され
ている。各壁区分の間に示されている僅かな途切れは、
説明の便宜上設けられたものでありリ、実際は壁１６は
そのような途切れはなく、連続した気密構造である。図
には壁区分１６ａの管２４と壁区分１６ｂの管２４とを
連結するクロスオーバー管６６ａが、壁区分１６ｃと１
６ｄ１壁区分１６ｅと１６ｆ１壁区分１６ｇと１６ｈ１
および壁区分１６１と１６ｊの管をそれぞれ連結する追
加のクロスオーバー管６６と共に概略的に示されている
。この概略図には２つの壁部分を結ぶクロスオーバー管
が１本だけしか示されていないが、実際には第５〜６図
に示されたクロスオーバー管６６ａ，６６ｂのような２
本の管を２つの壁区分の２本の管の間に延設する。即ち
、クロスオーバー回路６４は２つの壁区分からそれぞれ
対応する交互の管の対を連結し、クロスオーバー管６６
の数は、各壁区分の管２４の数に応じてきまる。追加の
クロスオーバー回路６８は、クロスオーバー回路６４の
僅かに上の位置で他の交互の管をの対を連結する。後壁
１８のためのクロスオーバー回路６４も、前壁１６のそ
れと同じであるから第７図には示してない。

第７図に示されるように、側壁２２も区分２２ａ，２２
ｂ，２２ｃ，２２ｄおよび２２ｅに分割する。

（これらの壁区分の間の途切れは、前壁１６に関して先
に述べたように、単に図を分り易くするだけのためであ
り、実際には壁２２は連続した気密構造である。）側壁
２２も、前壁１６に関連して説明したのと同様の態様で
各壁部分を連結するクロスオーバー回路６４を備えてい
る。クロスオーバー回路６４は、左端の壁区分２２ａの
１つ置きの管と中央管区分２２ｃの右側部分の対応する
１つ置きの管とを連結する複数のクロスオーバー管７０
（第７図には１本だけが代表して示されている）と、右
端の壁区分２２ｅの１つ置きの管と中央壁区分２２ｃの
対応する１つ置きの管とを連結する複数のクロスオーバ
ー管７２（１本だけが代表的に示されている）を備えて
いる。前壁１６の場合と同様に、実際には、２本のクロ
スオーバー管７０，７２によつて２つの壁区分の各対の
管を相互に連結させ、それらの壁区分の別の１本置きの
管をクロスオーバー管７０，７２より僅かに上の位置に
おいて別のクロスオーバー回路６８によつて連結する。
第７図にみられるように、中央壁区分２２ｃと端部壁区
分２２ａとの間、および中央壁区分２２ｃと他方の端部
壁区分２２ｅとの間に、それぞれ延在する壁区分２２ｂ
および２２ｄにはクロスオーバー回路が設けられていな
いが、その理由については後で説明する。

第７図には示されていないが、側壁２０も、側壁２２の
場合と同様に区分され、クロスオーバー回路が設けられ
ている。

本発明の特徴の１つによれば、壁１６，１８および壁区
分２０ａ，２０ｃ，２０ｅ，２２ａ，２２ｃ，２２ｅを
構成する垂直管２４の内孔を旋条付内孔とする。

即ち、管の内壁にその全長に亘つて延びる複数のら旋状
のリブを形成する。管２４の一部分を図示した第８およ
び９図を参照すると、管の内壁にその全長に亘つてら旋
状に延びる複数のリブ２４ａが形成されている。それら
のリブは、互いに間隔を置いて設けてあり、各リブとリ
ブの間にやはりら旋状の溝２４ｂを画定する。好ましい
実施形態においては、各管の内周面に１２個のリブ２４
ａを設け、それらのリブの間に１２個の溝１２ｂを画定
する。また、リブ２４ａのピッチ、即ち、管の軸線に対
して平行に測定した隣接するリブの対応する点と点との
間の距離は、１．０インチ±０．２５インチ（２５．４
Ｔｆｒｍ±６．３５Ｔ０ｆＬ）とし、各リブの幅は０．
２５〜０．３インチ（６．３５〜７．６２Ｔｗｔ）とす
る。各リブの高さは０．０５〜０．０６インチ（１．２
７〜１．５２Ｔ！Ｒｍ）とし、Ｌ／ｄ比を約７〜１０の
範囲とする（Ｌは旋条のリードのことであり、ピッチ×
リブの個数によつて表わされる）。旋条付内孔を備えた
管を設けることにより、上述したように核沸騰を損わせ
ることなくボイラを作動させることを可能にし、しかも
比較的低い質量流量での作動を可能にする。

本発明の蒸気発生装置の作動を第１０図に従つて説明す
る。

外部供給源からの供給水は、節炭器５０内へ通されて加
熱された後、炉の側壁２２の壁区分２２ｂ，２２ｄおよ
び側壁２０の対応する壁区分２０ｂ，２２ｄの下端に接
続した導入ヘッダーへ通される。この水はすべて上記壁
区分内を同時併行的に上昇して更に加熱され、それらの
壁区分の上端に接続した適当なヘッダー内に集められる
。次いで、流体（水および蒸気）は、適当な降下管を通
つて流下し、前壁１６、後壁１８、側壁２２の区分２２
ａ，２２ｃ，２２ｅおよび側壁２０の区分２０ａ，２０
ｃ，２０ｅを構成する管２４の下端に接続した導入ヘッ
ダーへ集められる。次いで、流体は、壁１６，１８およ
び壁区分２０ａ，２０ｃ，２０ｅ，２２ａ，２２ｃ，２
２ｅ内を通つて上昇し、それぞれの壁および壁区分に接
続したクロスオーバー回路６４，６８に達する。ここで
、流体は、先に述べたように１つの壁区分から熱暴露度
合の異なる他の壁区分へ移送され、熱の不均衡を修正し
、次いで壁１６，１８および壁区分２０ａ，２０ｃ，２
０ｅ，２２ａ，２２ｃ，２２ｅの残りの部分を通つて同
時併行的に上昇した後、上方炉部１２の上端に配設され
ている適当なヘッダーに集められる。

次いで流体は、適当な降下管を通つて流下し、次いで分
割壁５８内を通つて上昇し、その間に更に追加の熱を与
えられる。

次に、流体は熱回収帯域３０の壁４０，４１，４２，４
４内を通して導かれた後、収集され、頂壁６０内を通さ
れる。頂壁６０から流体は適当な収集ヘッダーを経て分
離器６２へ送られ、装置の始動時ではなく通常作動時に
おいては該分離器から直接一次過熱器５２へ．送られる
。過熱器５２を出た流体は、スプレーによつて温度を下
げられた後プラテン型過熱器５６および最終過熱器５７
へ通され、しかる後乾燥した蒸気の状態でタービン等へ
送給される。本発明の蒸気発生装置の典型的な作動にお
ける−温度一エンタルピー曲線が、２５％負荷時の場合
については第１１図に、そして最大容量定格（ＭＣＲ）
負荷の場合については第１２図にそれぞれ示されている
。

第１１図から分るように、２５％負荷においては、壁区
分２０ｂ，２０ｄ，２２ｂ，２２ｄから成る第１バス（
流路）（節炭器までの流路を除く）を通る流体は、１０
００ｐＳｉ（７０．３ｋ９／Ｃｌｔ）の一定圧で過冷（
飽和温度以下の温度）状態に維持されており、エンタル
ピー取得量は、導入部の４４０ＢＴＵ／ＬＢ（２４４Ｋ
ｃａ１／Ｋｇ）から排出部の５２０ＢＴＵ／ＬＢ（２８
８Ｋｃａ１／Ｋｇ）へ上昇する。側壁２０，２２の他の
壁区分２０ａ，２０ｃ，２０ｅ，２２ａ，２２ｃ，２２
ｅおよび壁１６，１８の全域から成る第２バスを通る間
に水はほぼ７０重量％蒸気に変換され、エンタルピー取
得量は、１０００ｐＳｉ（７０．３ｋ９／ｃ：ｉ）の一
定圧で導入部の５４０ＢＴＵ／ＬＢ（３００Ｋｃａ１／
Ｋ９）から排出部の９８５ＢＴＵ／ＬＢ４５４７Ｋｃａ
ｌ／Ｋｇ）にまで増大する。第１２図を参照して説明す
ると、ＭＣＲ（最大容量定格）負荷においては流体は約
４０００ｐＳｉ（２８１．２ｋ９／ｄ）の圧力レベルで
超臨界流れとなる。第１バスにおけるエンタルピー取得
は、５７０ＢＴＵ／ＬＢ（３１７ｃａ１／Ｋ９）から６
３ＢＴＵ／ＬＢ（３５０Ｋｃａ１／Ｋ９）にまで上昇し
、第２バスにおいては６３０ＢＴＵ／ＬＢ（３５０Ｋｃ
ａ１／Ｋ９）から９３５ＢＴＵ／ＬＢ（５１９Ｋｃａ１
／Ｋ９）に上昇する。

節炭器５０および炉の第１バス（流路）は、第２バス（
炉流路）に流入する流体が単一相であることを保証する
ように設計されている。以上要約すれば、本発明の特徴
は、 （イ）蒸気発生装置の前壁１６、後壁１８および両側壁
２０，２２の各々を複数の壁区分に区分し、流体を最初
に通す第１バスを両側壁２０，２２の壁区分うちの少な
くとも１つの壁区分（実施例では壁区分２０ｂ，２０ｄ
，２２ｂ，２２ｄ）の全長によつて構成したこと、（ロ
）流体を通す第２バスを前壁および後壁の各壁区分、お
よび両側壁の前記少なくとも１つの壁区分以外の他の壁
区分（２０ａ，２０ｃ，２０ｅ，２２ａ，２２ｃ，２２
ｅ）によつて構成し、該第２バスの各壁区分の全長の中
間部位において前壁および後壁の各壁区分の間、および
両側壁の前記他の壁区分の間にクロスオーバー回路を設
けたこと、および（ハ）前壁１６および後壁１８の各壁
区分を構成する管、および両側壁２０，２２の第１バス
となる前記少なくとも１つの壁区分以外の他の壁区分を
構成する管を、旋条付内孔を備えた管としたことである
。

本発明の構成によれば、幾つかの重要な利点が得られる
。

即ち、第１バスにおいて両側壁の壁区分のいちの全部で
はなく、一部の壁区分だけの全長を通して、換言すれば
両側壁の全幅亘つてではなく、幅の狭い部分に亘つて流
体を通すので、流体のエンタルピーの増大を抑制するこ
とができるので、この第１バスから流体を二相（液相と
蒸気相）の混合物としてではなく、単一相（液相）の流
体として第２バスへ送給することができる。このことは
重要な意味を有する。もし、二相の、即ち水と蒸気の混
合物が第２バスへ送給されたとちすれば、第２バスにお
いて水と蒸気とが分離たすることになる。第２バスは、
多量の熱を吸収する。即ち、エンタルピー取得量の高い
流路である。従つて、蒸気発生装置が全負荷または高負
荷で作動している場合、高い割合の蒸気を受入れる第２
バスの管では流体の流量が減少し、それらの管は、蒸気
と水とが分離することと、多量の熱を吸収することから
極めて高い温度にまで加熱され、管の温度が設計限度を
越えて管が破損したしまう。これに対して、本発明では
、第１バスを両側壁の全幅の一部分だけとしたことによ
りエンタルピーの増大を抑制し、液体を第バスへ液相と
して送給することができるので、水と蒸気の混合物とし
て送給される場合に生じる問題に配慮する必要がない。
更に、第１バスを両側壁の一部壁区分の全長に亘つて通
すので管の全長の中間にヘッダーを設ける必要もない。

また、混合相を生じないので混合ヘッダーを設ける必要
もない。また、本発明においては第１バスのエンタルピ
ー取得量の増大を抑制することができるので第１バスに
膜沸騰を防止するための旋条付内孔管を用いる必要がな
く、バスの幅が狭く、熱の不均衡を生じる度合が小さい
のでクロスオーバー回路を設ける必要もない。

本発明においては、第２バスにおいて単一相の流体（水
）が前壁および後壁のすべての壁区分と、両側壁の第１
バス以外の残りの壁区分内を同時併行的に通され、加熱
されて蒸気に変換される。

そして、この第２バスの全長の中間部位においてクロス
オーバー回路によつて各壁区分間の熱の不均衡即ち過度
の温度差が修生され、管の過熱が回避される。更に、本
発明によれば、特に第２バスにおいて、各管の質量流量
は比較的高いレベルに維持することに依存することなく
、比較的低い質量流量でも１核沸騰ョを確保するために
旋条付内孔を備えた管が用いられる。

叙上のように、本発明は、前壁、後壁および両側壁の各
々を複数の壁区分に分けることと、第１バスおよび第２
バスを独特のパターンとすることと、第２バスの中間部
位にクロスオーバー回路を設けることと、少なくとも一
部分の管を旋条付内孔管とすることとを組合せることに
よつて、第１バスを画定する側壁部分に混合ヘッダーを
配設する必要性を回避すること、流体を蒸気相と水相に
分離させるおそれなしに負荷の最低限度を低くすること
、各管の熱不均衡を補償し、過熱を回避すること、およ
び流体の質量流量を高い値に維持する必要なしに核沸騰
を維持することを可能にした。

添付図には、図を簡略にするために蒸気発生装置の一部
を省略してあるが、装置１０の囲い壁の周りに断熱材お
よび支持部材を配設することができ、バーナ２８に慣用
の態様で燃焼用空気を供給するためにそれらのバーナの
周りに風箱を配設することができる。

また、上方炉部１２および熱回収帯域３０を構成する管
２４の上端部分は、慣用の態様で熱膨脹を吸収するため
に装置１０の上方から吊すようにしてもよい。また、旋
条付内孔を備えた管の使用もいろいろに変更することが
でき・る。例えば、クロスオーバー回路６４，６８を構
成する管にも、管２４に関連して先に説明したのと同様
の態様で旋条を施すこともできる。以上、本発明の好ま
しい実施例を説明したが、本発明はこれり限定されるも
のではなく、本発明・の精神および範囲から逸脱するこ
となくいろいろな変更および改変が可能でることは当業
者には明らかであろう。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の蒸気発生装置の垂直断面図、ノ第２図
は前記蒸気発生装置の炉壁の一部分の拡大透視図、第３
図は第１図の蒸気発生装置の一部分の縮少透視図、第４
図は第１図の線４−４に沿つてみた断面図、第５図は第
１図の発生装置の部分正面図、第６図は第５図の線６−
６に沿つてみた断面図、第７図は蒸気発生装置の囲壁お
よび流体回路の概略説明図、第８図は本発明の蒸気発生
装置に使用される内部旋条付管の長手断面図、第９図は
第８図の線９−９に沿つてみた断面図、第１０図は本発
明の蒸気発生装置の流体回路全体の概略図、第１１およ
び１２図は本発明の蒸気発生装置のそれぞれ２５％負荷
での作動と、最大容量定格負荷での作動におけるエンタ
ルピー曲線を示すグラフである。 図中、１２，１４は炉部、１６は前壁、１８は後壁、１
６ａ〜１６ｊは壁区分、２０，２２は側壁、２０ａ，２
０ｂ，２０ｃ，２０ｄ，２０ｅ，２２ａ，２２ｂ，２２
ｃ，２２ｄ，２２ｅは壁区分、２４は管、２４ａはリブ
、２４ｂは溝、２８はバーナ、６４，６８はクロスオー
バー回路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 前壁と、後壁と、両側壁によつて一部を画定されて
   いる囲い体と、該前壁および後壁のどちらか一方または
   両方に設けられたバーナとから成り、該各壁は、複数の
   相互に結合された管によつて構成されており、前記各壁
   は複数の壁区分を有しており、流体を最初に該両側壁の
   壁区分のうちの少なくとも１つの壁区分の全長を通して
   第１パスとして通流させ、次いで、前壁および後壁の各
   壁区分、および両側壁の前記少なくとも１つの壁区分以
   外の他の壁区分を通して第２パスとして通流させるため
   の手段と、該第２パスの該各壁区分の全長の中間部位に
   おいて前壁の第１壁区分から他の壁区分へ、後壁の１区
   分から他の壁区分へ、そして各側壁の前記他の壁区分の
   うちの１壁区分から他の壁区分へ前記流体を移送するた
   めに該前壁および後壁の各壁区分および両側壁の該他の
   壁区分にクロスオーバー回路が設けられており、前記前
   壁および後壁の各壁区分を構成する管および両側壁の第
   １パスとなる前記少なくとも１つの壁区分以外の他の壁
   区分を構成する管は施条付内孔を備えたものであること
   を特徴とする蒸気発生装置。