TWI744815B - 鍋爐裝置 - Google Patents

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Abstract

提供可在地震發生時降低鍋爐本體之損傷的鍋爐裝置。鍋爐裝置，具備：鍋爐本體(1)，其具有火爐(2)及位於火爐之後部的籠部(3)；以及複數個鋼柱(12)，其設在鍋爐本體的周圍，支撐鍋爐本體；其特徵為，具備：複數個背支架(20)，其分別將火爐之左右的水壁(2a)與籠部之左右的籠壁(3a)予以連結，且於水平方向延伸；以及複數個連結構件(13a、15a)，其將複數個背支架的各個與設在鍋爐本體之左右的複數個鋼柱予以連結。

Description

鍋爐裝置
本發明，關於鍋爐裝置，特別是關於鍋爐本體的支撐構造。
正常來說，鍋爐本體具備火爐與籠部，該鍋爐本體，是透過吊桿而垂吊支撐於鋼樑。在地震發生時為了防止鍋爐本體晃動，鋼柱與鍋爐本體是透過抗震帶來連結。
且，作為謀求地震發生時之反應負重之降低的鍋爐之制震支撐構造體，例如於專利文獻1，記載有以連結裝置來連結鍋爐本體之火爐與籠部的構造。該連結裝置是構成為，對於火爐與籠部之熱所致之緩慢的相對位移來說產生微弱的抵抗力，或是不產生抵抗力，而是在對地震發生時之急遽的相對位移來說產生較大的抵抗力。 [先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1] 日本專利第3181369號公報
[發明所欲解決之問題]
火爐，是以將在內部流動有鍋爐水的導熱管彼此以膜棒連接而構成之水壁所包圍的中空之箱型構造物，相對於此，籠部，設置有用來在該箱型構造物之中進行對流導熱的導熱管群。因此，火爐之每單位容積的質量(質量密度)與籠部的質量密度之間有很大的差距。具體來說，火爐的質量密度與籠部的質量密度相較之下非常地小。
於是，在地震發生時，火爐與籠部會因應各自之剛性及質量來以固有的頻率振動，而例如在火爐與籠部之間所設置之副側壁或鼻部施加局部性的應力，有著損傷之虞。為了防止這問題，使火爐與籠部盡量以同相位來振動，使火爐及籠部的動作成為一體為佳。
在專利文獻1，對於地震發生時之火爐與籠部的相位差，藉由連結裝置產生的拘束力，而可使火爐及籠部的動作接近成為一體，但是為了進一步降低鍋爐本體的損傷，還有改良的餘地。
本發明，是有鑑於該情況而完成者，其目的在於提供可降低地震發生時之鍋爐本體之損傷的鍋爐裝置。 [解決問題之技術手段]
為了達成上述目的，代表性的本發明，是鍋爐裝置，具備：鍋爐本體，其具有火爐及位於前述火爐之後部的籠部；以及複數個鋼柱，其設在前述鍋爐本體的周圍，支撐前述鍋爐本體；其特徵為，具備：複數個背支架，其分別將前述火爐之左右的水壁與前述籠部之左右的籠壁予以連結，且於水平方向延伸；以及複數個連結構件，其將前述複數個背支架的各個與設在前述鍋爐本體之左右的前述複數個鋼柱予以連結。在此，前述複數個連結構件，是全部由抗震帶所構成，或是全部由阻尼器所構成，或是由抗震帶與阻尼器之組合所構成之任一者為佳。 [發明之效果]
根據本發明，可降低地震發生時之鍋爐本體的損傷。又，上述以外的課題、構造及效果，是由以下實施形態的說明而明瞭。
以下，參照圖1~圖7來說明本發明之實施形態。圖1是表示本實施形態之鍋爐裝置之全體構造的側視圖，圖2是圖1所示之鍋爐裝置的俯視圖，圖3是表示圖1所示之鍋爐本體之側面與背支架之配置的圖，圖4是圖3所示之背支架的立體圖，圖5是圖3的V-V剖面圖，圖6是表示背支架之安裝機構之主要部的立體圖，圖7是表示圖6所示之安裝機構之主要部的縱剖面圖。又，以下的說明中，前後、左右、上下的各方向是如圖1、2所示地定義。
如圖1、2所示般，本實施形態的鍋爐裝置，具備：鍋爐本體1、設置成包圍鍋爐本體1並支撐鍋爐本體1的複數個鋼柱12。鍋爐本體1，透過複數個吊桿10而垂吊於在複數個鋼柱12之上部跨接的複數個鋼樑11。鍋爐本體1，具備：火爐2、籠部3、連結火爐2與籠部3的副側壁4。又，符號5為鼻部。火爐2，被水壁2a(參照圖6、7)所包圍，該水壁2a是將在內部流動有鍋爐水的導熱管7彼此以膜棒8來焊接固定而形成。籠部3亦被與水壁2a相同構造的籠壁3a所包圍。火爐2是由中空的箱型構造物所成，但籠部3是在中空的箱型構造物之中，設有用來進行對流導熱之未圖示的導熱管群。因此，火爐2之每單位容積的質量(質量密度)相較於籠部3的質量密度是非常小。
火爐2，透過複數個抗震帶13b(第2抗震帶)而連結於設在火爐2之前方的複數個鋼柱12。更詳細來說，設在火爐2之水壁2a的背支架20與鋼柱12，是被抗震帶13b所連結。且，籠部3，是透過複數個抗震帶13c(第3抗震帶)而連結於設在籠部3之後方的複數個鋼柱12。更詳細來說，設在籠壁3a的背支架20與鋼柱12，是被抗震帶13c所連結。
此外，使火爐2之左右的水壁2a與籠部3之左右的籠壁3a被於水平方向延伸的複數個背支架20所連結，該等之背支架20與設在鍋爐本體1之左右的複數個鋼柱12，是透過複數個抗震帶13a(第1抗震帶)來連結。抗震帶13a相當於本發明的「連結構件」。又，抗震帶13a、13b、13c的數量為適當即可。
且，在火爐2與籠部3之間沿著前後方向設有複數個阻尼器15(第2阻尼器)。具體來說，阻尼器15，在上下方向設有兩個(參照圖1)，在左右方向設有兩個(參照圖2)，但並不過問該等之數量。又，各阻尼器15，其一端固定於安裝在水壁2a的背支架20，其另一端固定於安裝在籠壁3a的背支架20。在此，作為阻尼器15可使用油壓阻尼器或黏彈性阻尼器。藉由使用油壓阻尼器或黏彈性阻尼器，而容許火爐2與籠部3之熱變形所致之位移，且可限制地震所致之較大的位移。特別是，使用黏彈性阻尼器的話，在地震時會迅速地動作，而可限制火爐2與籠部3的相對位移，故較佳。
接著，詳細說明阻尼器15的安裝位置，上側的阻尼器15設在：比副側壁4之底部之與火爐2連接的部分還要下方的位置，且在鼻部5之彎曲部附近的高度位置(L2)。下側的阻尼器15設在：比上側的阻尼器15還要下方，且在可連接火爐2之胴體部與籠部3之胴體部的高度位置(L1)。如上述般，在高度位置L1與高度位置L2設置兩個阻尼器15，藉此可有效抑制地震時之火爐2與籠部3的相對變形。且，在左右方向，火爐2與鋼柱12之間的抗震帶13b、阻尼器15、籠部3與鋼柱12之間的抗震帶13c，在俯視觀看時是配置在往前後方向延伸之大致相同直線M1、M2上(參照圖2)。因此，在地震時可有效抑制鍋爐本體1對前後方向的振動。
接著，針對背支架20進行說明。在鍋爐本體1的運轉時，水壁2a會承受水壁2a之內部的燃燒用空氣及燃燒氣體所產生的爐內壓。該爐內壓是以正負的形態來作用於水壁2a、副側壁4及籠壁3a，而使水壁2a、副側壁4及籠壁3a呈現膨脹或變形行為。在此，為了防止水壁2a、副側壁4及籠壁3a之過度的變形，如圖3、4所示般使背支架20具備在水壁2a、副側壁4及籠壁3a的外表面亦即鍋爐本體1的外表面。例如圖5所示般，以背支架20包圍火爐2的四方，藉此防止火爐2的變形。
接著，針對背支架20的安裝機構30參照圖6、7進行說明。背支架20是由H型鋼所成，透過安裝機構30而安裝於水壁2a或籠壁3a。適用於水壁2a的安裝機構30與適用於籠壁3a的安裝機構30為相同，故在此針對適用於水壁2a的安裝機構30進行說明。
安裝機構30，具備：一對支撐塊31，其沿著導熱管7的長度方向設置；銷32，其插通於一對支撐塊31；板狀的繫條33，其安裝在導熱管7上，被銷32給固定；縱板狀的支座34，其固定於繫條33；輔助支撐塊35，其在支座34的上下端部設置一對，且將背支架20支撐成對水平方向(圖6中的箭頭方向)滑動自如。背支架20是於水平方向滑動的構造，故在地震時亦可防止對鍋爐本體1施加較大的衝撃。
如此構成的鍋爐裝置，如圖2所示般，火爐2之左右的側壁亦即水壁2a與籠部3之左右的側壁亦即籠壁3a是以背支架20來連結，該背支架20與鋼柱12是以抗震帶13a(第1抗震帶)來連結，故火爐2與籠部3是藉由背支架20而一體化，使火爐2與籠部3在左右方向以相同動作來振動。換言之，火爐2與籠部3不會以各自固有的振動周期來振動。其結果，可迴避應力集中在火爐2與副側壁4的連接部之下部(圖1的A部)，或是籠部3與副側壁4的連接部之下部(圖1的B部)的情況，可事先防止該部分之地震時的破損。
且，在火爐2與籠部3之間將阻尼器15以兩段配置在圖1的高度位置L1、L2，藉此可抑制兩者的相對位移。而且，使抗震帶13b、13c(第2抗震帶、第3抗震帶)與阻尼器15(第2阻尼器)之上下方向的位置成為相同高度位置L1、L2，左右方向的位置亦在俯視觀看時於同一直線(M1、M2)上，藉此可有效抑制火爐2與籠部3的相對變形。且，使阻尼器15成為黏彈性阻尼器，藉此提高地震時的反應性，可更有效抑制火爐2與籠部3的相對變形。
又，推測因地震而會有地震力成分比起左右方向是在前後方向較大的案例發生，但在該案例，只要在圖2中增加設置在前後方向的阻尼器15之數量或是增大阻尼器15的容量即可。
(變形例1) 接著，針對上述實施形態的變形例1進行說明。圖8是變形例1之鍋爐裝置的俯視圖。在變形例1的鍋爐裝置，其特徵為，將左右之背支架20與鋼柱12予以連結的複數個連結構件，是將複數個抗震帶13a(第1抗震帶)與複數個阻尼器15a(第1阻尼器)予以組合來構成。又，阻尼器15a，與阻尼器15同樣地，為油壓阻尼器或黏彈性阻尼器。
推測因地震而會有地震力成分比起前後方向是在左右方向較大的案例發生。由於在籠部3側是在內部存在有重量物(橫放線圈)，但在火爐2側於內部不存在有重量物，故地震發生時，籠部3側的地震力(慣性力)與火爐2側的地震力(慣性力)之關係，會成為籠部3側的地震力(慣性力)＞火爐2側的地震力(慣性力)。作為對地震力的反作用力，換算成阻尼器15a(黏彈性阻尼器)所致之反作用力時，會成為籠部3側的反作用力＞火爐2側的反作用力之關係。
在這種案例，是將圖2所示之複數個抗震帶13a的一部分置換成阻尼器15a，藉此可成為適合承受左右方向之地震力成分的構造。具體來說，如圖8所示般，在火爐2的前側左右分別設置一個抗震帶13a，在火爐2的後側左右分別設置一個阻尼器15a，在籠部3的左右分別設置兩個阻尼器15a。如此構成的話，即使是左右方向之地震力成分較大的情況，亦可降低鍋爐本體1的損傷。
在此，亦可將所有抗震帶13a置換成阻尼器15a。亦即，將背支架20與鋼柱12予以連結的複數個連結構件，全部都以阻尼器15a來構成亦可。
(變形例2) 接著，針對上述實施形態的變形例2進行說明。圖9是變形例2之鍋爐裝置的俯視圖。在變形例2的鍋爐裝置，設置在火爐2之左右之水壁2a的背支架20a與設置在籠部3之左右之籠壁3a的背支架20b是個別地構成這點與變形例1不同。即使是如此構成，亦可在地震發生之際降低鍋爐本體1的損傷。
又，本發明並不限定於上述實施形態，在不超脫本發明之主旨的範圍可有各種變形，記載於申請專利範圍之技術思想所包含的技術性事項全部都為本發明的對象。前述實施形態，是表示出適當的例子，但該技術領域中具有通常知識者，可由本說明書揭示的內容，來實現各種代替例、修正例、變形例或改良例，該等包含在附件的申請專利範圍所記載之技術性範圍。
例如，將本發明適用於圖10所示之屬於自然循環式的鼓式(過熱器垂吊式)鍋爐，或圖11所示之屬於直通型的超臨界鍋爐亦可。該等之情況亦同樣地，使阻尼器15設在高度位置L1、L2。又，在圖10、11中，圖1所示的背支架20、抗震帶13b、13c、鋼柱12的圖示被省略。
1:鍋爐本體 2:火爐 2a:水壁 3:籠部 3a:籠壁 4:副側壁 5:鼻部 7:導熱管 8:膜棒 10:吊桿 11:鋼樑 12:鋼柱 13a:抗震帶(第1抗震帶) 13b:抗震帶(第2抗震帶) 13c:抗震帶(第3抗震帶) 15:阻尼器(第2阻尼器) 15a:阻尼器(第1阻尼器) 20,20a,20b:背支架 30:安裝機構 31:支撐塊 32:銷 33:繫條 34:支座 35:輔助支撐塊
[圖1] 表示本實施形態之鍋爐裝置之全體構造的側視圖。 [圖2] 圖1所示之鍋爐裝置的俯視圖。 [圖3] 表示圖1所示之鍋爐本體之側面與背支架之配置的圖。 [圖4] 圖3所示之背支架的立體圖。 [圖5] 圖3的V-V剖面圖。 [圖6] 表示背支架之安裝機構之主要部的立體圖。 [圖7] 表示圖6所示之安裝機構之主要部的縱剖面圖。 [圖8] 變形例1之鍋爐裝置的俯視圖。 [圖9] 變形例2之鍋爐裝置的俯視圖。 [圖10] 表示將本發明適用於鼓式鍋爐之情況之鍋爐裝置之全體構造的側視圖。 [圖11] 表示將本發明適用於超臨界鍋爐之情況之鍋爐裝置之全體構造的側視圖。
1:鍋爐本體
2:火爐
2a:水壁
3:籠部
3a:籠壁
4:副側壁
5:鼻部
10:吊桿
11:鋼樑
12:鋼柱
13b:抗震帶(第2抗震帶)
13c:抗震帶(第3抗震帶)
15:阻尼器(第2阻尼器)
20:背支架

Claims (7)

  1. 一種鍋爐裝置，具備：鍋爐本體，其具有火爐及位於前述火爐之後部的籠部；以及複數個鋼柱，其設在前述鍋爐本體的周圍，支撐前述鍋爐本體；其特徵為，具備：複數個背支架，其分別將前述火爐之左右的水壁與前述籠部之左右的籠壁予以連結，且於水平方向延伸；複數個連結構件，其將前述複數個背支架的各個與設在前述鍋爐本體之左右的前述複數個鋼柱予以連結；複數個第2阻尼器，其設在前述火爐與前述籠部之間，將前述火爐與前述籠部予以連結；複數個第2抗震帶，其將前述火爐與設在前述火爐之前方的前述複數個鋼柱予以連結；以及複數個第3抗震帶，其將前述籠部與設在前述籠部之後方的前述複數個鋼柱予以連結，前述複數個第2阻尼器，設置在：比將前述火爐與前述籠部予以連接之副側壁的底部還下方的不同高度位置，前述複數個第2阻尼器之中一個與前述複數個第2抗震帶之中一個與前述複數個第3抗震帶之中一個是設置在相同高度位置。
  2. 一種鍋爐裝置，具備：鍋爐本體，其具有火爐及位於前述火爐之後部的籠部；以及複數個鋼柱，其設在前述鍋爐本體的周圍，支撐前述鍋爐本體；其特徵為，具備： 複數個背支架，其分別將前述火爐之左右的水壁與前述籠部之左右的籠壁予以連結，且於水平方向延伸；複數個連結構件，其將前述複數個背支架的各個與設在前述鍋爐本體之左右的前述複數個鋼柱予以連結；複數個第2阻尼器，其設在前述火爐與前述籠部之間，將前述火爐與前述籠部予以連結；複數個第2抗震帶，其將前述火爐與設在前述火爐之前方的前述複數個鋼柱予以連結；以及複數個第3抗震帶，其將前述籠部與設在前述籠部之後方的前述複數個鋼柱予以連結，前述複數個第2阻尼器，設置在：比將前述火爐與前述籠部予以連接之副側壁的底部還下方的不同高度位置，前述複數個第2阻尼器之中一個與前述複數個第2抗震帶之中一個與前述複數個第3抗震帶之中一個是在俯視觀看時設置在相同直線上。
  3. 如請求項1或2所述之鍋爐裝置，其中，前述複數個連結構件，是全部由第1抗震帶所構成，或是全部由第1阻尼器所構成，或是由前述第1抗震帶與前述第1阻尼器之組合所構成之任一者。
  4. 如請求項3所述之鍋爐裝置，其中，前述各第1阻尼器及前述各第2阻尼器，均為油壓阻尼器或黏彈性阻尼器。
  5. 如請求項1或2所述之鍋爐裝置，其中，在前述火爐的前述水壁及前述籠部的前述籠壁，複數 設有用來安裝前述各背支架的安裝機構，前述各安裝機構，含有：保持在前述水壁的繫條、安裝於前述繫條的支座、固定於前述支座而將前述背支架支撐成可往水平方向滑動的輔助支撐塊。
  6. 如請求項3所述之鍋爐裝置，其中，在前述火爐的前述水壁及前述籠部的前述籠壁，複數設有用來安裝前述各背支架的安裝機構，前述各安裝機構，含有：保持在前述水壁的繫條、安裝於前述繫條的支座、固定於前述支座而將前述背支架支撐成可往水平方向滑動的輔助支撐塊。
  7. 如請求項4所述之鍋爐裝置，其中，在前述火爐的前述水壁及前述籠部的前述籠壁，複數設有用來安裝前述各背支架的安裝機構，前述各安裝機構，含有：保持在前述水壁的繫條、安裝於前述繫條的支座、固定於前述支座而將前述背支架支撐成可往水平方向滑動的輔助支撐塊。
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