JP3774301B2

JP3774301B2 - ボイラ

Info

Publication number: JP3774301B2
Application number: JP23130597A
Authority: JP
Inventors: 進中垣内; 保西川; 茂森岡
Original assignee: Babcock Hitachi KK
Current assignee: Mitsubishi Power Ltd
Priority date: 1997-08-27
Filing date: 1997-08-27
Publication date: 2006-05-10
Anticipated expiration: 2017-08-27
Also published as: JPH1163478A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ボイラの炉壁の外周を水平な帯状に囲う燃焼空気用の風箱およびその支持装置並びに保持部材に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図６は従来のボイラの構成を示す側面一部断面図である。図で、１はボイラの炉壁で、吊り棒２を介して十分な強度を持つ鉄骨構造物３に支持されている。４は燃焼空気用の風箱（以下、風箱という。）で、炉壁１の外周を水平な帯状に囲い、風箱支持装置３０により炉壁１に支持されている。６は風道で、図示しない送風装置に接続されている。７はバーナで、炉壁１の側面に複数が配置されている。８ａ、８ｂは伝熱器である。
【０００３】
以上の構成において、風道６から風箱４に空気を送り込み、バーナ７で図示しない燃料を燃焼させ、炉壁１および伝熱器８ａ、８ｂにより点線で示す高温の燃焼ガスおよび空気から熱を取り出し、低温になった燃焼ガスおよび空気を出口９から炉外に排出する。
【０００４】
次に、図７〜１２により風箱４と風箱支持装置３０についてさらに説明する。図７は風箱４の鳥瞰図、図８は図７におけるＡ部の拡大図、図９は図８におけるＢ部を斜め下から見上げた図、図１０は図７におけるＣ−Ｃ断面図（図６におけるＤ部拡大図）、図１１は図９のＥ−Ｅ断面図、図１２は図９のＦ−Ｆ断面図である。なお、図９において縫目状の短線を付した個所は溶接個所である。
【０００５】
これらの図において、１１は断面が略長方形の枠体で、垂直方向の複数のポスト１２とポスト１２に組合せた４段の水平トラス１３ａ〜１３ｄ（以下、図示の如何にかかわらず、位置を明確にするために後述の部材を含めて、上から１段目に配置される部材に添字ａを、２、３、４段目に配置される部材にそれぞれ添字ｂ、ｃ、ｄを付して位置を表示する。）とを組合せた外側の面と、平板状のサポートプレート１４ａ〜１４ｄの炉壁１に対向する各面で形成される内側の面とを備えている。サポートプレート１４ａ〜１４ｄは炉壁１の幅と略同じ長さで、ポスト１２に対向する位置に配置された平板状の連結金具１５ａ〜１５ｄを介してサポートプレート１４ａ〜１４ｄと平行の水平トラス梁１６ａ〜１６ｄに接続されている。なお、クリップ３４、３５とサポートプレート１４ａ〜１４ｄの背面（以下、炉壁に対向する側の面を表面と呼び、連結金具１５ａ〜１５ｄ側の面を背面と呼ぶ。）との間には当接しない程度の隙間Ｇが設けられている。水平トラス梁１６ａ〜１６ｄと水平トラス１３ａ〜１３ｄは多数の梁１７により結合されている。１８は斜梁で、連結金具１５ｂとポスト１２とを結合している。なお、ポスト１２、水平トラス１３ａ〜１３ｄ、水平トラス梁１６ａ〜１６ｄ、梁１７および斜梁１８はＬ形・Ｈ形・管などの構造用鋼材により形成されている。１９は鋼製のカバーで、枠体１１の内側の面を除く３面に配置され、炉壁１との接点は図示しない耐熱性のある弾性部材によりシールされ、炉壁１とカバー１９とで囲まれる空間を外気から遮断している。
【０００６】
３０ｂは複数の板状の風箱支持装置で、上側の端面３１ｂがそれぞれ同一面を形成するようにして炉壁１を構成する炉壁管３２に溶接されている。なお、風箱支持装置３０ｂは連結金具１５ｂを中心とする幅Ｗにだけ配置されており、炉壁１の全幅にわたり配置されているわけではない。端面３１ｂはサポートプレート１４ｂの底面に当接し、風箱４は風箱支持装置３０ｂにより炉壁１に支持されている。３３は隣接する炉壁管３２を接続するシールバーで、炉壁管３２と共に炉壁１を構成している。なお、炉壁１の表面は完全な平面ではなく凸凹あるいは倒れがあり、サポートプレート１４ａ〜１４ｄはボイラの一辺の幅とほぼ同一の長さの１個の平板で形成されているため、炉壁管３２とサポートプレート１４ａ〜１４ｄとが接触する個所もある。
【０００７】
３４はＬ字形のクリップで、内面３４ｈを端面３１ｂと同一面に、また内面３４ｖをサポートプレート１４ｂの背面と僅かな隙間ｇが開くようにして炉壁管３２に溶接されている。３５はＬ字形のクリップで、内面３５ｈがサポートプレート１４ｂの上面と隙間を開けて、また内面３５ｖがサポートプレート１４ｂの背面に隙間ｇの隙間が開くようにして炉壁管３２に溶接されている。なお、クリップ３４，３５は炉壁１の全周にわたり、略等間隔に配置されている。
【０００８】
以上の構成であるから、風箱４の重量は炉壁管３２に溶接された複数の風箱支持装置３０ｂそれぞれに略均等に負担され、特定の風箱支持装置３０ｂおよび炉壁管３２に負荷が集中することを防止するようになっている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
ボイラの運転・停止等の稼働状況に対応して炉壁１とサポートプレート１４ａ〜１４ｄはいずれも熱変形する。ここで、サポートプレート１４ｂに供給される熱は炉壁１からの伝導熱および風箱支持装置３０ｂを介して伝達される炉壁１からの伝導熱であり（なお、サポートプレート１４ａ、ｃ、ｄに供給される熱は炉壁１からの伝導熱だけである。）、炉壁１の温度変化に比べてはるかに小さいから、固定のサポートプレート１４ｂに対して炉壁１が膨張あるいは収縮することにより移動するとみなしてよい。そこで、炉壁１の移動に伴う影響を前後（サポートプレート１４ｂに接・離する方向）、左右（前後と直角な水平方向）、上下の各方向成分に分類すると以下のようになる。
【００１０】
（１）前後方向：
端面３１ｂが移動する際、端面３１ｂとサポートプレート１４ｂの下面との間に発生する前後方向の摩擦力により、風箱支持装置３０ｂを支持する炉壁管３２に応力が加わる。
【００１１】
（２）左右方向：
端面３１ｂが移動する際、端面３１ｂとサポートプレート１４ｂの下面との間に発生する左右方向の摩擦力により、風箱支持装置３０ｂを支持する炉壁管３２に応力が加わる。また、端面３１ｂとサポートプレート１４ｂの接触個所では摩擦力により、風箱支持装置３０ｂを支持する炉壁管３２に左右方向の応力が加わる。
【００１２】
（３）上下方向：
風箱４の重量は１個の風箱支持装置３０ｂを支持する炉壁管３２の剛性に比べて遙かに大きい。このため、ｎ個（ただし、ｎ《Ｎで、Ｎは風箱支持装置３０ｂの全個数）の風箱支持装置３０ｂが上方に移動しようとする場合、伸びを０にするような圧縮応力が当該炉壁管３２に加わる。なお、この圧縮応力により、端面３１ｂとサポートプレート１４ｂの下面との間の前後および左右方向の摩擦力も大きくなる。
【００１３】
通常の運転による温度変化の場合、熱変形により炉壁管３２が直ちに損傷することはない。しかし、熱変形が繰返されることにより、風箱支持装置３０ｂを支持する炉壁管３２が損傷し、特に端面３１ｂとサポートプレート１４ｂが当初から接触している個所では短時間で炉壁管３２の損傷が発生することが分かった。そして、このように炉壁管３２が損傷すると、修理に多大な費用と時間が必要となる。
【００１４】
本発明の目的は、上記従来技術における課題を解決し、熱変形による炉壁管３２の損傷を防止し、保守が容易なボイラの燃焼空気用風箱およびその支持装置並びに保持部材を提供するにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、請求項１の発明は、炉壁管と、隣接する炉壁管を接続するシールバーとからなる炉壁と、
断面が略長方形の枠体と、その枠体の前記炉壁に対向する面を除く外面を覆うカバーとを有して前記炉壁に支持される燃焼空気用の風箱を有するボイラにおいて、
表面が前記炉壁に対向するようにして前記枠体内部に固定された帯状のサポートプレートと、前記炉壁に固定されて前記サポートプレートを支持する支持部材とを備え、
その支持部材は、
複数の前記シールバーにわたって表面が前記炉壁管と略同一面となるようにそれぞれ溶接された金具と、
厚さが前記サポートプレートの厚さよりも厚く、端面が前記サポートプレートの底面に当接するようにして前記金具の表面に溶接されたブロックと、
前記サポートプレートの下部と対向してサポートプレートとの間に隙間をもって前記ブロックに溶接されたクリップとを有していることを特徴とする。
【００１６】
また、請求項２の発明は、サポートプレートは炉壁の幅方向に渡って複数に分割されて独立しており、各サポートプレートは水平トラス梁に接続されていることを特徴とする。
【００１７】
さらに、請求項３の発明は、クリップのサポートプレートと対向する面を円弧状の凸面にしたことを特徴とする。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図示の実施の形態に基づいて説明する。
【００１９】
図１は風箱４の取付け部を示す鳥瞰図で、図８に対応する図である。図２は図１におけるＫ部を斜め下から見上げた図で、図９に対応する図である。図３は図２におけるＬ−Ｌ断面図、図４は図２のＭ−Ｍ断面図、図５はクリップの外観図である。なお、図２において縫目状の短線を付した個所は溶接個所である。また、図７〜１２と同じものまたは同一機能のものは同一符号を付して説明を省略する。４０は断面が略コの字形の詰め金具で、従来技術における風箱支持装置３０ｂが溶接されていた高さ方向の位置および幅Ｗに合わせ、幅Ｗ内の総てのシールバー３３に表面４１ｂが炉壁管３２と同一面を構成するようにして溶接されている。４２ｂはプレートで、長さはＷであり、連結金具１５ｂを介して水平トラス梁１６ｂに接続されている。４３ｂはブロックで、長さはＷであり、厚さはプレート４２ｂの厚さよりも僅かに厚く、連結金具１５ｂを中心として端面４４ｂがプレート４２ｂの底面に水平に当接するようにして表面４１ｂおよび炉壁管３２に溶接されている。
【００２０】
ここで上記の構成を従来の構成と比較すると以下の通りである。すなわち、プレート４２ｂは従来技術におけるサポートプレート１４ｂを分割し、１個の幅をＷにしてそれぞれの間に隙間を設けた、すなわち隣接するプレート４２ｂは互いに独立した構造になっている。この結果、それぞれのプレート４２ｂを、それぞれが対向する炉壁管３２の表面状態（凸凹および倒れ等）に合わせて水平トラス梁１６ｂに接続することが可能になり、炉壁管３２との圧着を防止できる。
【００２１】
４５は棒状のクリップで、ブロック４３ｂに溶接され、プレート４２ｂの背面と対向する面が隙間ｇを開けて円弧状の凸面に形成されている。４６はＬ字形のクリップで、内面４６ｈがプレート４３ｂの上面と隙間を開けて、また内面４６ｖがプレート４２ｂの背面に隙間ｇを開けて対向するようにして詰め金具４０に溶接されている。
【００２２】
なお、図示を省略しているが、上から１、３、４段目も従来の構成部材を上記本発明の２段目の構成部材に置き換えた構成となっている。すなわち、詰め金具４０により表面４１ａ、ｃ、ｄが形成され、プレート４２ｂの上下各段にはプレート４２ｂと同一寸法のプレート４２ａ、ｃ、ｄが設けられ、それぞれ連結金具１５ａ、ｃ、ｄを介してそれぞれの内面が対向する炉壁管３２の表面と平行になるようにして水平トラス梁１６ａ、ｃ、ｄに接続されている。風箱４はプレート４２ｂがブロック４３ｂにより炉壁１に支持されている。
【００２３】
次に、本実施の形態の動作を説明する。ボイラの運転・停止等の稼働状況に対応して炉壁１とプレート４２ｂは熱変形するが、プレート４２ｂの温度変化は炉壁１の温度変化に比べてはるかに小さい。そこで、従来と同様、炉壁１が膨張あるいは収縮することにより固定のプレート４２ｂに対して移動するとする。また、理解を容易にするために、炉壁管３２とシールバー３３の幅と剛性は炉壁管３２と等しいとする。この場合、炉壁１の移動に伴う影響を前後、左右、上下の各方向成分に分類すると以下のようになる。
【００２４】
（１）前後方向：
ブロック４３ｂの長さは従来技術における風箱支持装置３０ｂが配置された幅Ｗに等しいから、ブロック４３ｂの単位面積当たりに加わる風箱４の重量は１／２になり、端面４４ｂとプレート４２ｂの下面との間の摩擦力も１／２になる。また、ブロック４３ｂを炉壁管３２とシールバー３３とで支えるから、ブロック４３ｂを支持する炉壁管３２の数を従来の約２倍にしたものと等価になる。この結果、前後方向の摩擦力によりブロック４３ｂを支持する炉壁管３２に加わる応力は従来の１／４になる。
【００２５】
（２）左右方向：
上記前後方向の場合と同様に、左右方向の摩擦力によりブロック４３ｂを支持する炉壁管３２に加わる応力は従来の１／４になる。
【００２６】
（３）上下方向：
従来の場合と同様に伸びを０にするような圧縮応力がブロック４３ｂに加わるが、ブロック４３ｂを支持する炉壁管３２の数を従来の約２倍にしたものと等価であるから、炉壁管３２の１本当たりの圧縮応力は従来の１／２になる。
【００２７】
本実施の形態では、クリップ４５にプレート４２ｂの背面に対向する側の面を円弧状の凸面に形成したから、隙間ｇが０になってもクリップ４５はプレート４２ｂに食い込まず、炉壁１は左右方向に滑らかに移動できる。
【００２８】
なお、上記ではブロック４３ｂの１個の長さをＷにしたが、短い長さのものをいくつか並べて１個のブロック４３ｂに形成しても良い。また、ブロック４３ｂの厚さをプレート４２ｂの厚さよりも僅かに厚く形成したが、プレート４２ｂの厚さより薄くても良い。さらに、断面が四角のボイラで説明したが、断面が円形のボイラにも適用できる。また、隣合うプレート４２ａ〜ｄの左右方向の隙間は、プレート４２ａ〜ｄが熱変形したときに干渉しない程度の小さいものでも良い。
【００２９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、複数のプレートを炉壁の幅方向に帯状に並べて炉壁の一辺当りのサポートプレートとしたから、総てのプレートの表面とそれぞれが対向する炉壁との圧着を防止することができ、プレートと炉壁との接触に起因する熱変形時の炉壁への負荷を軽減できる。また、風箱を支持する部材を板状とし、風箱の単位面積当たりの荷重を小さくしたから、熱変形に起因するプレートとの摩擦力を小さくでき、炉壁への負荷を軽減することができる。さらに、上記部材を支える面積を増したから、炉壁管１本当たりの負荷を軽減することができる。また、プレートが炉壁から離れる方向に移動することを防止するための棒状の保持部材の表面を円弧状の凸面に形成したから、炉壁の左右方向の移動が滑らかになり、結果として、炉壁管の負荷を軽減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態に係る風箱４の取付け部を示す鳥瞰図である。
【図２】図１におけるＫ部を斜め下から見上げた図である。
【図３】図２におけるＬ−Ｌ断面図である。
【図４】図２のＭ−Ｍ断面図である。
【図５】クリップの外観図である。
【図６】従来のボイラの構成を示す側面一部断面図である。
【図７】従来の風箱４の鳥瞰図である。
【図８】図７におけるＡ部の拡大図である。
【図９】図８におけるＢ部を斜め下から見上げた図である。
【図１０】図７におけるＣ−Ｃ断面図（図６におけるＤ部拡大図）である。
【図１１】図１０のＥ−Ｅ断面図である。
【図１２】図１０のＦ−Ｆ断面図である。
【符号の説明】
１炉壁
３２炉壁管
３３シールバー
４２ｂプレート
４３ｂブロック
４４ｂ端面
４５，４６クリップ

Claims

炉壁管と、隣接する炉壁管を接続するシールバーとからなる炉壁と、
断面が略長方形の枠体と、その枠体の前記炉壁に対向する面を除く外面を覆うカバーとを有して前記炉壁に支持される燃焼空気用の風箱を有するボイラにおいて、
表面が前記炉壁に対向するようにして前記枠体内部に固定された帯状のサポートプレートと、前記炉壁に固定されて前記サポートプレートを支持する支持部材とを備え、
その支持部材は、
複数の前記シールバーにわたって表面が前記炉壁管と略同一面となるようにそれぞれ溶接された金具と、
厚さが前記サポートプレートの厚さよりも厚く、端面が前記サポートプレートの底面に当接するようにして前記金具の表面に溶接されたブロックと、
前記サポートプレートの下部と対向してサポートプレートとの間に隙間をもって前記ブロックに溶接されたクリップとを有していることを特徴とするボイラ。
請求項１記載のボイラにおいて、前記サポートプレートは前記炉壁の幅方向に渡って複数に分割されて独立しており、各サポートプレートは水平トラス梁に接続されていることを特徴とするボイラ。
請求項１記載のボイラにおいて、前記クリップの前記サポートプレートと対向する面を円弧状の凸面にしたことを特徴とするボイラ。