WO2015186207A1 - ボイラおよびその伝熱管の取り替え方法 - Google Patents

ボイラおよびその伝熱管の取り替え方法 Download PDF

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transfer tube
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casing
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原田　修
智 細谷
遼太 澤田
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川崎重工業株式会社
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    • F22B—METHODS OF STEAM GENERATION; STEAM BOILERS
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    • F22B1/02—Methods of steam generation characterised by form of heating method by exploitation of the heat content of hot heat carriers
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    • F22G7/00—Steam superheaters characterised by location, arrangement, or disposition
    • F22G7/14—Steam superheaters characterised by location, arrangement, or disposition in water-tube boilers, e.g. between banks of water tubes

Definitions

  • the present invention relates to a boiler and a method for replacing the heat transfer tube, and more particularly, to a boiler having a radiation chamber and a flue in which at least a part of a wall surface is formed of a membrane wall, and a method for replacing the heat transfer tube.
  • a flow path for high-temperature gas generated in a combustion chamber is formed by a membrane wall to form a radiation chamber and a flue, and a superheater is installed in the radiation chamber and / or the flue.
  • a boiler that generates superheated steam by heating the steam flowing inside with a high-temperature gas is known (Patent Document 1).
  • the generated superheated steam can be used for power generation, for example, as a driving force of a turbine.
  • FIG. 9 shows an outline of the overall configuration of a conventional boiler 80, and hot gas from the combustion chamber 81 flows into the second radiation chamber 83 through the first radiation chamber 82 and further into the third flue 84. Inflow.
  • a plurality of superheaters 86 are installed in the third flue 84 formed by the membrane wall 85.
  • the heat transfer tube 87 of the superheater 86 includes a heat transfer tube main body portion 87 ⁇ / b> A disposed inside the third flue 84, an inlet tube portion 87 ⁇ / b> B and an outlet that are spaced apart in the vertical direction. It has a tube portion 87C and has a panel-like shape as a whole (hereinafter referred to as “heat transfer tube panel”). As shown in FIG. 10A, the superheater 86 is configured by arranging a large number of heat transfer tube panels 88 in the horizontal direction.
  • the inlet tube portion 87B and the outlet tube portion 87C of the heat transfer tube 87 constituting the heat transfer tube panel 88 pass through the membrane wall 85, and the third flue It is connected to the header 89 outside 84.
  • the portion of the heat transfer tube 87 where the inlet tube portion 87B and the outlet tube portion 87C penetrate the membrane wall 85 is kept airtight by the wall box 90 and the refractory material therein.
  • the heat transfer tube 87 may be thinned by contacting the heat transfer tube 87 of the superheater 86. For this reason, before the thickness reduction of the heat transfer tube 87 due to corrosion exceeds the allowable limit, the corroded heat transfer tube 87 is taken out from the third flue 84 and replaced with a new heat transfer tube.
  • the inlet tube portion 87 ⁇ / b> B and the outlet tube portion 87 ⁇ / b> C of the heat transfer tube 87 that penetrates the membrane wall 85 are connected to the membrane wall 85 and the header 89. Cut at a point 91. Further, the wall box 90 and the refractory material inside thereof are removed.
  • a slit-like opening 92 for individually taking out the heat transfer tube panel 88 is formed in the membrane wall 85 opposite to the membrane wall 85 through which the inlet tube portion 87B and the outlet tube portion 87C of the heat transfer tube 87 pass.
  • FIG. 11 shows a membrane wall 85 in which slit-like openings 92 are formed. In order to form one slit-like opening 92, a plurality of water tubes 85A of the membrane wall 85 and a wall material 85B between them are cut off. Is done.
  • the heat transfer tube panel 88 separated from the header 89 is moved to the left side in the drawings in FIGS. 10A and 10B, and the inlet tube portion 87B and the outlet tube portion 87C that have penetrated the right membrane wall 85 in the drawing. Is drawn from the membrane wall 85 to the third flue 84 side.
  • the heat transfer tube panel 88 into which the inlet tube portion 87B and the outlet tube portion 87C are drawn is moved upward or downward in FIG. 10A by the worker in the third flue 84, and the membrane wall 85 Are transferred to the position of the nearest slit-shaped opening 92 formed.
  • the heat transfer tube panel 88 is moved to the left in FIG. 10A, and the heat transfer tube panel 88 is moved through the slit-shaped opening 92 of the membrane wall 85 as shown in FIG. Take out from the third flue 84 to the second radiation chamber 83 side.
  • the inlet pipe part 87B and the outlet pipe part 87C of the new heat transfer pipe panel 88 are connected to the inlet pipe part 87B and the outlet pipe part 87C left in the header 89 by welding.
  • a new wall box 90 and a refractory material inside thereof are installed at a location where the inlet pipe portion 87B and the outlet pipe portion 87C of the new heat transfer tube panel 88 penetrate the membrane wall 85.
  • the slit-shaped opening 92 formed in the membrane wall 85 for carrying out and carrying in the heat transfer tube panel 88 is hermetically sealed by welding a newly produced membrane wall piece.
  • the welding work of the inlet pipe portion and the outlet pipe portion of the heat transfer pipe in a limited and narrow space and in many places has led to a prolonged construction period.
  • the sealing work of the slit-like opening of the membrane wall requires the production of a new membrane wall piece and the welding work thereof, which is a heavy burden of work and prolongs the construction period. .
  • the present invention has been made in view of the above-described problems of the prior art, and can reduce the load of replacing a corroded heat transfer tube and shorten the operation time of the boiler and its heat transfer tube. It is intended to provide a replacement method.
  • the present invention includes a boiler having a casing in which at least a part of a wall surface is formed of a membrane wall, a heat transfer tube panel disposed inside the casing, and the heat transfer tube.
  • a collecting pipe connected to a heat pipe panel and disposed outside the casing, and a membrane wall opening formed in the membrane wall so that the heat transfer pipe panel can be taken in and out of the casing. It is characterized by that.
  • the present invention according to a second aspect is characterized in that, in the present invention according to the first aspect, further comprising a sealing member detachably attached to the membrane wall for sealing the membrane wall opening. To do.
  • the present invention according to a third aspect is the present invention according to the first or second aspect, wherein the plurality of heat transfer tube panels connected to the collecting pipe and the plurality of heat transfer tube panels are respectively formed. And a plurality of the membrane wall openings.
  • the present invention according to a fourth aspect is the present invention according to the third aspect, comprising a sealing member that is detachably attached to the membrane wall in order to seal the membrane wall opening,
  • the plurality of membrane wall openings are formed as an integral member for sealing the whole.
  • the present invention according to the fifth aspect is characterized in that, in the present invention according to the second or fourth aspect, the sealing member is fixed to the membrane wall by a detachable fastener.
  • the present invention according to a sixth aspect is the heat transfer tube module according to any one of the first to fifth aspects, comprising a plurality of the heat transfer tube panels and the collecting tube to which the plurality of heat transfer tube panels are connected. It is characterized by having multiple.
  • the present invention according to a seventh aspect is characterized in that, in the present invention according to the sixth aspect, each of the plurality of collecting pipes is connected to a common pipe via each connecting pipe.
  • the present invention according to an eighth aspect is characterized in that, in the present invention according to the seventh aspect, the common pipe is arranged at a position where a space for drawing out the heat transfer tube panel can be secured.
  • the present invention according to a ninth aspect is a method for replacing a heat transfer tube in a boiler according to any one of the first to eighth aspects, wherein the collecting pipe to which the heat transfer tube panel is connected, and A step of releasing the fixed state of the heat transfer tube panel with respect to the membrane wall, and a step of moving the heat transfer tube panel in the casing together with the collecting pipe and pulling it out of the casing. .
  • the tenth aspect of the present invention is a method for replacing a heat transfer tube in the boiler of the present invention according to the sixth aspect, the step of separating the collecting tube to which the heat transfer tube panel is connected, and the heat transfer tube to the membrane wall.
  • the present invention is a method for replacing a heat transfer tube of a boiler according to the eighth aspect of the present invention, comprising the step of disconnecting a collecting tube to which the heat transfer tube panel is connected, and the heat transfer tube to the membrane wall. A step of releasing the fixed state of the panel, and a step of moving the heat transfer tube panel in the casing together with the collecting tube and pulling it out of the casing, the heat transfer tube passing between a pair of the common pipes The panel is pulled out.
  • FIG. 5 is a view taken along arrow V-V in FIG. 3.
  • FIG. 5 The perspective view for demonstrating the replacement method of the heat exchanger tube in the boiler shown in FIG.
  • FIG. 9 The side view for demonstrating the replacement method of the heat exchanger tube in the boiler shown in FIG.
  • (a) is a horizontal sectional view
  • (b) is the side surface of (a).
  • (C) is the side view which showed the removed heat exchanger tube.
  • the hot gas from the combustion chamber 11 flows into the second radiation chamber 13 through the first radiation chamber 12, and further, the third flue (casing) 14. It is comprised so that it may flow into.
  • the 1st superheater 16, the 2nd superheater 17, and the 3rd superheater 18 are installed toward the downward direction from the upper direction.
  • Hot gas flows through the third flue 14 from below to above.
  • the steam heated by the high-temperature gas flows from the first superheater 16 to the second superheater 17 and from the second superheater 17 to the third superheater 18 from top to bottom.
  • the superheated steam generated by the first to third superheaters 16, 17, 18 can be used, for example, as a driving force of a turbine to generate electric power.
  • first to third superheaters 16, 17, 18, particularly the third superheater 18 and the second superheater 17 have severe temperature conditions, and the progress of thinning due to corrosion is fast. It is necessary to perform replacement work relatively frequently.
  • a header (collecting pipe) 19 connected to the third superheater 18 is divided into first to sixth headers 19.
  • Six (or five) heat transfer tube panels 20 are connected to each of the sixth headers 19.
  • the heat transfer tube 21 of the heat transfer tube panel 20 includes a heat transfer tube main body portion 21 ⁇ / b> A disposed inside the third flue 14, and an inlet extending through the membrane wall 15.
  • a pipe part 21B and an outlet pipe part 21C are provided.
  • the inlet tube portion 21 ⁇ / b> B and the outlet tube portion 21 ⁇ / b> C of the heat transfer tube 21 of the heat transfer tube panel 20 penetrate the membrane wall 15 between adjacent water tubes 15 ⁇ / b> A of the membrane wall 15. Yes.
  • the membrane wall 15 has a penetration portion of each inlet pipe portion 21 ⁇ / b> B and a penetration portion of each outlet pipe portion 21 ⁇ / b> C.
  • Each membrane wall opening 22 formed continuously in the extending direction of the water pipe 15A is formed.
  • the membrane wall opening 22 formed in the membrane wall 15 has first to sixth sealing flanges (sealing) provided corresponding to the first to sixth headers 19, respectively.
  • Sealing member 23 The inlet tube portion 21 ⁇ / b> B and the outlet tube portion 21 ⁇ / b> C of the heat transfer tube 21 pass through the sealing flange 23, and the sealing member 24 ensures airtightness of those through portions.
  • the sealing flange 23 is fixed to the membrane wall 15 by bolts (fasteners) 25, and the sealing flange 23 can be attached to and detached from the membrane wall 15 by detaching the bolts 25.
  • the sealing flange portion also serves as a wall box in the conventional boiler.
  • each of the first to sixth headers 19, the six heat transfer tube panels 20 connected to each header 19, and each sealing flange 23 constitute each heat transfer tube module 26.
  • the boiler 10 according to this embodiment includes a total of six heat transfer tube modules 26.
  • the inlet pipe portion 21A and the outlet pipe portion 21B of the heat transfer pipe 21 extending outward from the membrane wall 15 are connected to the header 19, and the first to sixth headers 19 are respectively connected to the connecting pipes.
  • 27 is connected to the upper and lower common pipes 28.
  • the upper and lower common pipes 28 are arranged at positions where a space for drawing out the heat transfer tube panel 20 can be secured.
  • the connecting tube 27 of the header 19 belonging to the heat transfer tube module 26 including the corroded heat transfer tube 21 is cut at the cutting position 29 shown in FIG. 3 (header 19 separation step).
  • the bolt 25 that fixes the sealing flange 23 to the membrane wall 15 is removed, and the fixing state of the sealing flange 23 to the membrane wall 15 is released (step of releasing the sealing flange 23).
  • the entire heat transfer tube module 26 is moved as shown in FIGS. 7 and 8, and the heat transfer tube 21 in the third flue 14 is drawn out to the outside through the membrane wall opening 22 (heat transfer tube 21 Drawing process).
  • the common pipe 28 is shifted in advance up and down, so that the heat transfer tube module 26 can be drawn out between the upper and lower common pipes 28 as shown in FIG. .
  • each heat transfer tube panel 20 of the new heat transfer tube module 26 is attached to the membrane wall 15 contrary to the above-described removal process. It inserts in the inside of the 3rd flue 14 through each membrane wall opening part 22 formed between adjacent water pipes 15A.
  • the sealing flange 23 of the new heat transfer tube module 26 is fixed to the membrane wall 15 with bolts 25. Further, the connecting pipe 27 of the header 19 of the new heat transfer pipe module 26 is connected to the connecting pipe 27 left on the common pipe 28 side by welding when the corroded heat transfer pipe module 26 is removed.
  • the connecting tube connecting the header 19 and the common pipe 28. 27, and only the bolt 25 of the sealing flange 23 is removed.
  • the connecting tube 27 is welded and the sealing flange 23 is fixed with the bolt 25.
  • the removed heat transfer tube module 26 is transported from the site to an inspection / repair factory, and if it is determined that it can be reused as a result of the inspection, the corroded portion is repaired and reused when the heat transfer tube is replaced next time. be able to.
  • the work period can be further shortened. Can be planned.
  • the header 19 is divided into six to constitute the six heat transfer tube modules 26 as described above.
  • division of the header is not necessarily essential.
  • the entire header may be removed together with all the heat transfer tube panels connected thereto without dividing the header.
  • the plurality of membrane wall openings 22 are sealed with a single sealing flange 23.
  • each of the plurality of membrane wall openings 22 is sealed with each sealing flange. It can also be individually sealed.
  • the boiler provided with the boiler wall which has a membrane wall may be an application object.
  • a boiler using exhaust gas without having a combustion furnace may be used.

Abstract

　本ボイラは、ケーシング(14)内に配置された伝熱管パネル(20)と、伝熱管パネル(20)に接続され、ケーシング(14)の外部に配置された集合管(19)と、メンブレンウォール(15)において、伝熱管パネル(20)がケーシング(14)の内外に出し入れ可能なように形成されたメンブレンウォール開口部(22)とを備える。本ボイラによれば、腐食した伝熱管の取り替え作業の負荷を軽減し、作業時間を短縮できる。

Description

ボイラおよびその伝熱管の取り替え方法
　本発明は、ボイラおよびその伝熱管の取り替え方法に係わり、特に、少なくとも壁面の一部がメンブレンウォールで形成された放射室および煙道を有するボイラおよびその伝熱管の取り替え方法に関する。
　従来、燃焼室で生成される高温ガスの流路をメンブレンウォールで形成して放射室および煙道を形成すると共に、放射室および／または煙道内に過熱器を設置し、過熱器の伝熱管の内部を流れる蒸気を高温ガスで過熱して、過熱蒸気を生成するボイラが知られている（特許文献１）。生成された過熱蒸気は、例えばタービンの駆動力として利用して発電を行なうことができる。
　図９は、従来のボイラ８０の全体構成の概略を示しており、燃焼室８１からの高温ガスは、第１放射室８２を通って第２放射室８３に流れ込み、さらに第３煙道８４に流入する。メンブレンウォール８５で形成された第３煙道８４の中には、複数段の過熱器８６が設置されている。
　図１０に示したように、過熱器８６の伝熱管８７は、第３煙道８４の内部に配置された伝熱管本体部８７Ａと、上下方向に離間して配置された入口管部８７Ｂおよび出口管部８７Ｃを有し、全体としてパネル様の形状（以下「伝熱管パネル」と呼ぶ。）を備えている。図１０（ａ）に示したように、多数の伝熱管パネル８８を、水平方向に多数並べて、過熱器８６が構成されている。
　図１０（ａ）、（ｂ）に示したように、伝熱管パネル８８を構成する伝熱管８７の入口管部８７Ｂおよび出口管部８７Ｃは、メンブレンウォール８５を貫通しており、第３煙道８４の外側においてヘッダ８９に接続されている。伝熱管８７の入口管部８７Ｂおよび出口管部８７Ｃがメンブレンウォール８５を貫通する部分は、ウォールボックス９０およびその内部の耐火材によって気密性が維持されている。
　図９に示したボイラ８０の燃焼室８１に投入される燃料の中には、廃棄物燃料のように燃焼時に腐食性の強い成分を発生するものがあり、このような腐食性の強い成分が過熱器８６の伝熱管８７に接触して、伝熱管８７が減肉してしまうことがある。このため、腐食による伝熱管８７の減肉が許容限度を超える前に、腐食した伝熱管８７を第３煙道８４内から取り出して、新しい伝熱管と交換するようにしている。
　図９に示した従来のボイラ８０において、腐食した伝熱管８７を取外す際には、メンブレンウォール８５を貫通する伝熱管８７の入口管部８７Ｂおよび出口管部８７Ｃを、メンブレンウォール８５とヘッダ８９との間箇所９１で切断する。また、ウォールボックス９０およびその内部の耐火材を除去する。
　さらに、伝熱管８７の入口管部８７Ｂおよび出口管部８７Ｃが貫通するメンブレンウォール８５と反対側のメンブレンウォール８５において、伝熱管パネル８８を個別に取り出すためのスリット状開口９２を形成する。図１１は、スリット状開口９２が形成されたメンブレンウォール８５を示しており、一つのスリット状開口９２を形成するために、メンブレンウォール８５の複数の水管８５Ａとそれらの間の壁材８５Ｂが切除される。
　ヘッダ８９から切り離された伝熱管パネル８８は、図１０（ａ）、（ｂ）において図中左側に移動され、図中右側のメンブレンウォール８５を貫通していた入口管部８７Ｂおよび出口管部８７Ｃが、メンブレンウォール８５から第３煙道８４側に引き入れられる。
　入口管部８７Ｂおよび出口管部８７Ｃが引き入れられた伝熱管パネル８８は、第３煙道８４の中にいる作業員によって、図１０（ａ）において図中上方または下方に移動され、メンブレンウォール８５に形成された最寄りのスリット状開口９２の位置まで移送される。
　この状態から、図１０（ａ）において図中左側に伝熱管パネル８８を移動させて、メンブレンウォール８５のスリット状開口９２を介して、図１０（ｃ）に示したように伝熱管パネル８８を第３煙道８４から第２放射室８３側に取り出す。
　上述した作業により、腐食した伝熱管８７を含む伝熱管パネル８８を取り出したら、交換用の新しい伝熱管パネル８８を、上述した作業と逆の手順によって所定の位置に配置する。
　新しい伝熱管パネル８８の入口管部８７Ｂおよび出口管部８７Ｃは、ヘッダ８９に残置された入口管部８７Ｂおよび出口管部８７Ｃと溶接によって接続される。新しい伝熱管パネル８８の入口管部８７Ｂおよび出口管部８７Ｃがメンブレンウォール８５を貫通する箇所には、新しいウォールボックス９０とその内部の耐火材が設置される。
　伝熱管パネル８８の搬出および搬入のためにメンブレンウォール８５に形成されたスリット状開口９２は、新たに製作されたメンブレンウォール片を溶接することにより気密に封止される。
特開２０１３－５３８２９号公報
　上述したように、従来のボイラにおいては、腐食した伝熱管を新しい伝熱管と交換するために、それぞれの伝熱管の入口管部および出口管部の切断および溶接作業、ウォールボックスおよびその内部の耐火材の除去および設置作業、メンブレンウォールにおけるスリット状開口の形成および封止作業、並びに放射室または煙道内での伝熱管の移動作業など、多くの複雑な作業が必要となり、多大の作業時間と労力を要していた。
　特に、伝熱管の入口管部および出口管部の溶接作業を、限られた狭いスペースで、しかも多くの箇所において行なうことは、工期の長期化をもたらしていた。また、メンブレンウォールのスリット状開口の封止作業も、新しいメンブレンウォール片を製造する必要があると共に、その溶接作業も必要であり、作業の負担は大きく、工期の長期化をもたしていた。
　本発明は、上述した従来技術の問題点に鑑みてなされたものであって、腐食した伝熱管の取り替え作業の負荷を軽減して、作業時間の短縮を図ることができるボイラおよびその伝熱管の取り替え方法を提供することを目的としている。
　上記課題を解決するために、第１の態様による本発明は、少なくとも壁面の一部がメンブレンウォールで形成されたケーシングを有するボイラにおいて、前記ケーシングの内部に配置された伝熱管パネルと、前記伝熱管パネルと接続され、前記ケーシングの外部に配置された集合管と、前記メンブレンウォールにおいて、前記伝熱管パネルが前記ケーシングの内外に出し入れ可能なように形成されたメンブレンウォール開口部と、を備えたことを特徴とする。
　第２の態様による本発明は、第１の態様による本発明において、前記メンブレンウォール開口部を封止するために前記メンブレンウォールに着脱自在に装着される封止部材をさらに備えたことを特徴とする。
　第３の態様による本発明は、第１または第２の態様による本発明において、前記集合管に接続された複数の前記伝熱管パネルと、前記複数の伝熱管パネルのそれぞれに対応して形成された複数の前記メンブレンウォール開口部と、を備えたことを特徴とする。
　第４の態様による本発明は、第３の態様による本発明において、前記メンブレンウォール開口部を封止するために前記メンブレンウォールに着脱自在に装着される封止部材を備え、前記封止部材は、前記複数のメンブレンウォール開口部の全体を封止する一体の部材として形成されている、ことを特徴とする。
　第５の態様による本発明は、第２または４の態様による本発明において、前記封止部材は、前記メンブレンウォールに対して、着脱自在の締結具によって固定されている、ことを特徴とする。
　第６の態様による本発明は、第１乃至第５のいずれかの態様による本発明において、複数の前記伝熱管パネルと前記複数の伝熱管パネルが接続された前記集合管とを有する伝熱管モジュールを複数備えている、ことを特徴とする。
　第７の態様による本発明は、第６の態様による本発明において、複数の前記集合管のそれぞれが各連絡管を介して共通配管に接続されている、ことを特徴とする。
　第８の態様による本発明は、第７の態様による本発明において、前記共通配管は、前記伝熱管パネルを引き出すための空間を確保できるような位置に配置されている、ことを特徴とする。
　第９の態様による本発明は、第１乃至第８のいずれかの態様による本発明のボイラにおける伝熱管の取り替え方法であって、前記伝熱管パネルが接続された集合管を切り離す工程と、前記メンブレンウォールに対する前記伝熱管パネルの固定状態を解除する工程と、前記ケーシング内の前記伝熱管パネルを、前記集合管と共に移動させて前記ケーシングの外部に引き出す工程と、を備えたことを特徴とする。
　第１０の態様による本発明は、第６の態様による本発明のボイラにおける伝熱管の取り替え方法であって、前記伝熱管パネルが接続された集合管を切り離す工程と、前記メンブレンウォールに対する前記伝熱管パネルの固定状態を解除する工程と、前記ケーシング内の前記伝熱管パネルを、前記集合管と共に移動させて前記ケーシングの外部に引き出す工程と、を備え、前記伝熱管モジュール毎に前記伝熱管パネルを前記ケーシングの外部に引き出す、ことを特徴とする。
　第１１の態様による本発明は、第８の態様による本発明のボイラの伝熱管の取り替え方法であって、前記伝熱管パネルが接続された集合管を切り離す工程と、前記メンブレンウォールに対する前記伝熱管パネルの固定状態を解除する工程と、前記ケーシング内の前記伝熱管パネルを、前記集合管と共に移動させて前記ケーシングの外部に引き出す工程と、を備え、一対の前記共通配管の間を通して前記伝熱管パネルを引き出す、ことを特徴とする。
　本発明によれば、腐食した伝熱管の取り替え作業の負荷を軽減して、作業時間の短縮を図ることができるボイラおよびその伝熱管の取り替え方法を提供することができる。
本発明の一実施形態によるボイラの全体構成の概略を示した側面図。 図１に示したボイラの第３煙道に配置された過熱器およびヘッダの部分を拡大して示した水平断面図。 図２に示したボイラの第３煙道に配置された過熱器およびヘッダの部分を拡大して示した側面図。 図３のIV-IV矢視図。 図３のV-V矢視図。 図１に示したボイラの伝熱管ユニットの部分をヘッダ等と共に拡大して示した斜視図。 図１に示したボイラにおける伝熱管の取り替え方法を説明するための斜視図。 図１に示したボイラにおける伝熱管の取り替え方法を説明するための側面図。 従来のボイラの全体構成の概略を示した側面図。 図９に示した従来のボイラの第３煙道に配置された過熱器およびヘッダの部分を拡大して示した図であり、（ａ）は水平断面図、（ｂ）は（ａ）の側面図、（ｃ）は取外された伝熱管を示した側面図。 図１０（ｂ）のX-X矢視図。
　以下、本発明の一実施形態によるボイラおよびその伝熱管の取り替え方法について、図面を参照して説明する。
　図１に示したように、本実施形態によるボイラ１０は、燃焼室１１からの高温ガスが、第１放射室１２を通って第２放射室１３に流れ込み、さらに第３煙道（ケーシング）１４に流入するように構成されている。
　メンブレンウォール１５で構成された第３煙道１４の中には、上方から下方に向けて、第１過熱器１６、第２過熱器１７、および第３過熱器１８が設置されている。第３煙道１４の内部を、高温ガスが下方から上方に向かって流れる。一方、高温ガスによって加熱される蒸気は、第１過熱器１６から第２過熱器１７、第２過熱器１７から第３過熱器１８へと、上方から下方に向かって流れる。第１乃至第３過熱器１６、１７、１８によって生成された過熱蒸気は、例えばタービンの駆動力として利用して発電を行なうことができる。
　第１乃至第３過熱器１６、１７、１８のうち、特に第３過熱器１８および第２過熱器１７はそれらの温度条件が厳しく、腐食による減肉の進行が早いので、腐食した伝熱管の交換作業を比較的頻繁に行なう必要がある。
　本実施形態によるボイラ１０においては、図２に示したように、第３過熱器１８に接続されるヘッダ（集合管）１９が、第１乃至第６ヘッダ１９に分割されており、第１乃至第６ヘッダ１９のそれぞれに、伝熱管パネル２０が６体（または５体）接続されている。
　図２および図３に示したように、伝熱管パネル２０の伝熱管２１は、第３煙道１４の内部に配置された伝熱管本体部２１Ａと、メンブレンウォール１５を貫通して延在する入口管部２１Ｂおよび出口管部２１Ｃを備えている。
　図４および図５に示したように、伝熱管パネル２０の伝熱管２１の入口管部２１Ｂおよび出口管部２１Ｃは、メンブレンウォール１５の隣接する水管１５Ａ同士の間においてメンブレンウォール１５を貫通している。
　なお、メンブレンウォール１５の水管１５Ａのピッチと伝熱管２１のピッチとが異なる場合には、図４および図５に示したように、メンブレンウォール１５の水管１５Ａおよび／または伝熱管２１を適宜湾曲させて、水管１５Ａと伝熱管２１との干渉を避けるようにする。
　図４に示したように、伝熱管２１の入口管部２１Ｂおよび出口管部２１Ｃが貫通する領域において、メンブレンウォール１５には、各入口管部２１Ｂの貫通箇所と各出口管部２１Ｃの貫通箇所とを含んで水管１５Ａの延在方向に連続的に形成された各メンブレンウォール開口部２２が形成されている。
　図３に示したように、メンブレンウォール１５に形成されたメンブレンウォール開口部２２は、第１乃至第６のヘッダ１９のそれぞれに対応して設けられた第１乃至第６の封止フランジ（封止部材）２３によって封止されている。伝熱管２１の入口管部２１Ｂおよび出口管部２１Ｃは封止フランジ２３を貫通しており、それらの貫通部はシール部材２４によって気密性が確保されている。
　封止フランジ２３は、ボルト（締結具）２５によってメンブレンウォール１５に固定されており、ボルト２５の脱着によって封止フランジ２３をメンブレンウォール１５に対して着脱することができる。図３に示したように、本実施形態によるボイラ１０においては、封止フランジ部が従来のボイラにおけるウォールボックスを兼ねる。
　図６に示したように、第１乃至第６ヘッダ１９のそれぞれと、各ヘッダ１９に接続された６体の伝熱管パネル２０と、各封止フランジ２３とによって各伝熱管モジュール２６が構成されている。本実施形態によるボイラ１０は、計６体の伝熱管モジュール２６を備えている。
　図３に示したように、メンブレンウォール１５から外側に延びる伝熱管２１の入口管部２１Ａおよび出口管部２１Ｂはヘッダ１９に接続され、第１乃至第６のヘッダ１９は、それぞれ、各連絡管２７を介して上下の共通配管２８に接続されている。上下の共通配管２８は、伝熱管パネル２０を引き出すための空間を確保できるような位置に配置されている。
　次に、本実施形態によるボイラ１０において、腐食した伝熱管２１を取外す方法について説明する。
　第１乃至第６のヘッダ１９のうち、腐食した伝熱管２１を含む伝熱管モジュール２６に属するヘッダ１９の連絡管２７を、図３に示した切断位置２９において切断する（ヘッダ１９の切り離し工程）。次に、封止フランジ２３をメンブレンウォール１５に固定しているボルト２５を外し、メンブレンウォール１５に対する封止フランジ２３の固定状態を解除する（封止フランジ２３の解除工程）。
　次に、図７および図８に示したように伝熱管モジュール２６全体を移動させて、メンブレンウォール開口部２２を介して、第３煙道１４内の伝熱管２１を外部に引き出す（伝熱管２１の引き出し工程）。このとき、図３に示したように共通配管２８は予め上下にずらして配置しているので、図８に示したように、上下の共通配管２８の間を通して伝熱管モジュール２６を引き出すことができる。
　なお、取り外した伝熱管モジュール２６に換えて、新しい伝熱管モジュール２６を装着する際には、上述した取外し工程とは逆に、新しい伝熱管モジュール２６の各伝熱管パネル２０を、メンブレンウォール１５の隣接する水管１５Ａ同士の間に形成された各メンブレンウォール開口部２２を介して第３煙道１４の内部に挿入する。
　次に、新しい伝熱管モジュール２６の封止フランジ２３を、ボルト２５によってメンブレンウォール１５に固定する。また、新しい伝熱管モジュール２６のヘッダ１９の連絡管２７を、腐食した伝熱管モジュール２６を取外した際に共通配管２８側に残置した連絡管２７に溶接によって接続する。
　以上述べたように、本実施形態によるボイラ１０およびその伝熱管２１の取り替え方法によれば、腐食した伝熱管２１をボイラ１０から取り外す際には、ヘッダ１９と共通配管２８とを連結する連絡管２７を切断すると共に、封止フランジ２３のボルト２５を外すだけで済み、新しい伝熱管２１をボイラ１０に装着する際にも、連絡管２７を溶接すると共に封止フランジ２３をボルト２５で固定するだけで済む（すなわち、従来必須のメンブレンウォールの再製作およびその溶接作業が不要となり、伝熱管の現地溶接作業が不要となる）ので、従来のボイラの場合と比べて作業工程が大幅に簡素化され、伝熱管交換作業に要する工期を短縮することができる。
　特に、本実施形態においては、管の切断とその復旧（溶接）といった非常に手間のかかる部分の現地作業を大幅に簡素化することができるので、作業負担の軽減と工期の短縮において極めて有利である。
　また、本実施形態におけるボイラ１０においては、ヘッダ１９を分割構造にすると共に、分割されたヘッダ１９毎に各伝熱管モジュール２６を構成するようにしたので、伝熱管２１の取り替えを各モジュール単位で行なうことができる。これにより、ヘッダ１９を分割しない場合に比べて、搬送対象物（伝熱管モジュール２６）の寸法および重量が小さくなり、作業性を向上させることができる。
　また、取り外した伝熱管モジュール２６を現場から検査・修理工場に搬送し、検査の結果、再利用可能と判断された場合には、腐食部分を修理して次回以降の伝熱管交換時に再利用することができる。
　また、予備の伝熱管モジュール２６を予め用意しておいて、腐食した伝熱管２１を含む伝熱管モジュール２６を予備の伝熱管モジュール２６と交換するようにすれば、作業期間の更なる短縮化を図ることができる。
　なお、本実施形態においては、上述したようにヘッダ１９を６つに分割して６つの伝熱管モジュール２６を構成するようにしているが、本発明によるボイラにおいては、ヘッダの分割は必ずしも必須ではなく、例えば、ヘッダを分割せずに、ヘッダ全体をそこに接続されているすべての伝熱管パネルと共に取り外すようにしても良い。
　また、本実施形態においては、複数のメンブレンウォール開口部２２を一つの封止フランジ２３で封止するようにしているが、例えば、複数のメンブレンウォール開口部２２のそれぞれを、各封止フランジで個別に封止するようにすることもできる。
　なお、本発明の適用対象としては、石炭焚きボイラや上記実施形態に記載のボイラには限定されず、要するに、メンブレンウォールを有するボイラ壁を備えたボイラが適用対象となり得る。例えば、燃焼炉を有さずに排ガスを利用したボイラであっても良い。
　１０　ボイラ
　１１　燃焼室
　１２　第１放射室
　１３　第２放射室
　１４　第３煙道（ケーシング）
　１５　メンブレンウォール
　１５Ａ　メンブレンウォールの水管
　１６　第１過熱器
　１７　第２過熱器
　１８　第３過熱器
　１９　ヘッダ（集合管）
　２０　伝熱管パネル
　２１　過熱器の伝熱管
　２１Ａ　伝熱管本体部
　２１Ｂ　伝熱管の入口管部
　２１Ｃ　伝熱管の出口管部
　２２　メンブレンウォール開口部
　２３　封止フランジ（封止部材）
　２４　シール部材
　２５　ボルト（締結具）
　２６　伝熱管モジュール
　２７　連絡管
　２８　共通配管
　２９　切断位置

Claims (11)

  1. 　少なくとも壁面の一部がメンブレンウォールで形成されたケーシングを有するボイラにおいて、
    　前記ケーシングの内部に配置された伝熱管パネルと、
    　前記伝熱管パネルと接続され、前記ケーシングの外部に配置された集合管と、
    　前記メンブレンウォールにおいて、前記伝熱管パネルが前記ケーシングの内外に出し入れ可能なように形成されたメンブレンウォール開口部と、を備えたボイラ。
  2. 前記メンブレンウォール開口部を封止するために前記メンブレンウォールに着脱自在に装着される封止部材をさらに備えた請求項１記載のボイラ。
  3. 　前記集合管に接続された複数の前記伝熱管パネルと、
    　前記複数の伝熱管パネルのそれぞれに対応して形成された複数の前記メンブレンウォール開口部と、を備えた請求項１または２に記載のボイラ。
  4. 　前記メンブレンウォール開口部を封止するために前記メンブレンウォールに着脱自在に装着される封止部材を備え
    前記封止部材は、前記複数のメンブレンウォール開口部の全体を封止する一体の部材として形成されている、請求項３記載のボイラ。
  5. 　前記封止部材は、前記メンブレンウォールに対して、着脱自在の締結具によって固定されている、請求項２または４に記載のボイラ。
  6. 　複数の前記伝熱管パネルと前記複数の伝熱管パネルが接続された前記集合管とを有する伝熱管モジュールを複数備えている、請求項１乃至５のいずれか一項に記載のボイラ。
  7. 　複数の前記集合管のそれぞれが各連絡管を介して共通配管に接続されている、請求項６記載のボイラ。
  8. 　前記共通配管は、前記伝熱管パネルを引き出すための空間を確保できるような位置に配置されている、請求項７記載のボイラ。
  9. 　請求項１乃至８のいずれか一項に記載のボイラにおける伝熱管の取り替え方法であって、
    　前記伝熱管パネルが接続された集合管を切り離す工程と、
    　前記メンブレンウォールに対する前記伝熱管パネルの固定状態を解除する工程と、
    　前記ケーシング内の前記伝熱管パネルを、前記集合管と共に移動させて前記ケーシングの外部に引き出す工程と、を備えた伝熱管の取り替え方法。
  10. 　請求項６記載のボイラにおける伝熱管の取り替え方法であって、
    　前記伝熱管パネルが接続された集合管を切り離す工程と、
    　前記メンブレンウォールに対する前記伝熱管パネルの固定状態を解除する工程と、
    　前記ケーシング内の前記伝熱管パネルを、前記集合管と共に移動させて前記ケーシングの外部に引き出す工程と、を備え、
    　前記伝熱管モジュール毎に前記伝熱管パネルを前記ケーシングの外部に引き出す、伝熱管の取り替え方法。
  11. 　請求項８記載のボイラの伝熱管の取り替え方法であって、
    　前記伝熱管パネルが接続された集合管を切り離す工程と、
    　前記メンブレンウォールに対する前記伝熱管パネルの固定状態を解除する工程と、
    　前記ケーシング内の前記伝熱管パネルを、前記集合管と共に移動させて前記ケーシングの外部に引き出す工程と、を備え、
    　一対の前記共通配管の間を通して前記伝熱管パネルを引き出す、伝熱管の取り替え方法。
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