(57)【要約】【課題】節炭器の吊下げに起因して生じていたガス中のダストによる伝熱管の磨耗及び回収熱の低下を防止し、且つ節炭器を支持する支持梁に生じる熱及び節炭器の重量等の影響を解消して、節炭器を安定的に支持することができる節炭器の支持梁の支持構造を得る。【解決手段】支持梁１２を、両端部にそれぞれ取付けられたブラケット１５、及び該ブラケット１５と上記ボイラー壁４の外部に設けられた架構梁１４との間に配設されたスライドプレート１６を介して架構梁上１４に支持させ、ブラケット１５を、回動軸１７周りに回動自在なるように支持梁１２に連結された連結部と、上記スライドプレート１６上に載置された基台部１９とを有する構成とし、基台部１９の下面側とスライドプレート１６のスライド面１６ａとが面接触した状態で水平方向に移動可能なるようにする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
高温のガスを上部より導入するボイラーの内部下段側に配設した節炭器が、水平方向に延びて長手方向の両端部がボイラー壁の外部に導出された支持梁に吊下げられた構成のボイラーにおける該節炭器の支持構造であって、
上記支持梁は、両端部にそれぞれ取付けられたブラケット、及び該ブラケットと上記ボイラー壁の外部に設けられた架構梁との間に配設された水平なスライド面を有するスライドプレートを介して該架構梁上に支持されていて、
上記ブラケットは、上記支持梁の長手方向と直交する水平方向に延びる回動軸周りに回動自在なるように該支持梁に連結された連結部と、上記スライドプレートのスライド面上に載置された基台部とを有し、該基台部の下面側とスライドプレートのスライド面とが面接触した状態で水平方向に移動可能なるように該スライドプレートに支持されていることを特徴とするボイラーにおける節炭器の支持梁の支持構造。
【請求項２】
上記スライドプレートのスライド面に作用する面圧が２０００〜１２０００ｋＰａであることを特徴とする請求項１に記載のボイラーにおける節炭器の支持梁の支持構造。
【請求項３】
上記スライドプレートは、板厚が６〜３６ｍｍのＳＵＳ材であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のボイラーにおける節炭器の支持梁の支持構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばコークス乾式消火設備（ＣＤＱ設備）等のボイラーにおける節炭器の支持梁の支持構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＣＤＱ設備等で使用される上部から高温のガスを導入するタイプのボイラーは、例えば図５に模式的に示すよう、ボイラー２１の下部から順に配置した節炭器２２、蒸発器２３、過熱機２４の各種伝熱管群により構成されている。この種のボイラー１は、ＣＤＱ設備の冷却塔２５内に投入された赤熱コークスにより高温に加熱された該冷却塔２５内のガスが、一次集塵器２６を介して上部から導入されるようになっており、この導入された高温ガスは過熱器２４、蒸発管器２３及び節炭器２２を順に通過することにより、それぞれの内部の水と順次熱交換される構成となっている。なお、図５中、符号２７は二次集塵器、符号２８は循環ガスブロアである。
【０００３】
上記各種伝熱管群の全て及びボイラーの外周を囲むボイラー壁２９は、通常、安定構造とするため吊下げられた構造となっている。
中でも、ボイラー２１の最下部に位置する節炭器２２の伝熱管群に関しては、従来は、図６に示すように、この節炭器２２を両端部がボイラー壁２９の外側に導出させた支持梁３０で均等に保持させた上で、該支持梁３０の両端部を、ボイラー壁２９の外部に所定の高さに設けられた架構梁３１，３１から吊りロッド３２，３２によって吊下げた構成としており、支持梁３０の熱膨張に対して架構梁上部にある吊りロッド３２，３２の保持点３２ａ，３２ａを基点にして自由に動く構造としていた。
【０００４】
しかしながら、このような構造の場合において、節炭器２２の上部にある蒸発器２３等の伝熱管のヘッダー管３３をボイラー壁２９の外部に導出しようとすると、該ヘッダー管３３と上記吊りロッド３２とが相互に干渉するという問題があった。この問題を解消するため、蒸発器２３等での伝熱管群におけるヘッダー３３管近傍の伝熱管の形状を折り曲げるなどして異形状態としていたが、当該異形状態の場所においては、ガスの流れが他の場所と異なってボイラー全体のガス流が不均一となる結果となってしまい、ガス中のダストによる磨耗促進及びボイラーでの回収熱の低下が生じていた。
【０００５】
一方、ボイラーの伝熱管群の支持構造としては、特許文献１に示すように、ボイラーの伝熱管群の上端の管寄せをボイラーの建屋の梁に支持金具を介して載置して、吊りロッドを省略したものが公知となっている。この特許文献１に記載の技術は、さらに、上記支持金物と梁との間にスライドプレートを設けて、梁にボイラーの熱膨張による不当な反力が作用することを防止する点が記載されている。
しかしながら、上記特許文献１に記載の技術の場合、熱の影響及び伝熱管群の支持重量によって管寄せが大きく撓んでしまうことが考えられ、その際には、支持金物が傾いて梁の接触部分が偏接触（非面接触）となる可能性がきわめて高い。このため、支持金物とスライドプレートの接触部分、延いては梁の一部に過大な荷重が作用してしまい、スライドプレートによる円滑なスライドが実施できず、最悪スライドプレートや支持金物、梁が破損してしまう可能性がある。
【０００６】
【特許文献１】特開平７−３５３０６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の技術的課題は、ＣＤＱ設備等に用いられる上部からガスを導入するタイプのボイラーにおいて、従来の節炭器の吊下げに起因して生じていたガス中のダストによる伝熱管の磨耗及び回収熱の低下を防止すると共に、節炭器を支持する支持梁に生じる熱及び節炭器の重量等の影響を解消して、節炭器を安定的に支持することができるボイラーにおける節炭器の支持梁の支持構造を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するため、本発明のボイラーにおける節炭器の支持梁の支持構造は、高温のガスを上部より導入するボイラーの内部下段側に配設した節炭器が、水平方向に延びて長手方向の両端部がボイラー壁の外部に導出された支持梁に吊下げられた構成のボイラーにおける該節炭器の支持構造であって、上記支持梁は、両端部にそれぞれ取付けられたブラケット、及び該ブラケットと上記ボイラー壁の外部に設けられた架構梁との間に配設された水平なスライド面を有するスライドプレートを介して該架構梁上に支持されていて、上記ブラケットは、上記支持梁の長手方向と直交する水平方向に延びる回動軸周りに回動自在なるように該支持梁に連結された連結部と、上記スライドプレートのスライド面上に載置された基台部とを有し、該基台部の下面側とスライドプレートのスライド面とが面接触した状態で水平方向に移動可能なるように該スライドプレートに支持されていることを特徴とする。
【０００９】
本発明においては、上記スライドプレートのスライド面に作用する面圧が２０００〜１２０００ｋＰａであるものとすることができる。
また、本発明においては、上記スライドプレートは、板厚が６〜３６ｍｍのＳＵＳ材であることが好ましい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、節炭器を吊下げる支持梁を、ボイラー壁の外部に設けた架構梁に、ブラケット及びスライドプレートを介して載置するようにしたため、従来のような吊りロッドを省略して該吊りロッドと伝熱管群のヘッダー管とが相互に干渉することを解消することができ、これにより、ヘッダー管近傍の伝熱管を異形とする必要がないため、ボイラー全体のガス流を均一とすることができ、ガス中のダストによる伝熱管の磨耗及びボイラーでの回収熱の低下を防止することができる。
しかも、上記支持梁が熱の影響及び節炭器の伝熱管群の重量によって撓んでも、上記ブラケットは、連結部の支持梁に対する回動及び基台部のスライドプレートに対する水平方向へのスライドにより支持梁の撓みを吸収し、基台部とスライドプレートとが常に面接触してスムーズなスライドが可能な状態を維持することができる。これにより、ブラケットとスライドプレートの接触部分、あるいは架構梁の一部に過大な荷重が作用することが防止され、スライドプレートやブラケット、架構梁の破損を防ぐことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明に係るボイラーにおける節炭器の支持構造をＣＤＱ設備に適用した例によって、本発明の実施の形態を説明する。
【００１２】
即ち、図１は、本発明の節炭器の支持構造が適用されたＣＤＱ設備に用いられるボイラーを示すもので、このボイラー１は、図示しないＣＤＱ設備の冷却塔から集塵器を通して供給される高温の不活性ガスを上部の導入口２から導入し、熱交換した後の不活性ガスを下部の排出口３から排出するものである。
上記ボイラー１は、ボイラー壁４で囲まれた空間５内（ボイラー内部）に、上部から導入された高温の不活性ガスと熱交換するために、上部側から下部側に向けて二次過熱器６、一次過熱器７、蒸発器８及び節炭器９が順に配設された構成となっている。また、ボイラー壁４、及び上記一次・二次過熱器６，７、蒸発器８は、ボイラー上部から垂下する吊りロッド１０により吊下げられた状態でそれぞれ支持されている。
一方、上記ボイラー１の外部には、図示しない架構が設けられていて、上記吊りロッド１０は、この架構におけるボイラー１の上方に架け渡された吊下用梁１１から吊下げられている。
【００１３】
上記節炭器９は、水平方向に延びて長手方向（長さ方向）の両端部１２ａ，１２ａがボイラー壁４の外部に貫通部分がシールされた状態で導出された支持梁１２に、節炭器用吊りロッド１３によって吊下げ状態に支持された構成となっている。
そして、上記支持梁１２は、図３及び図４に示すように、その両端部１２ａ，１２ａにおいて、上記ボイラー壁の外部近傍であって、上記架構の所定の高さに設けられて相互に同じ高さに位置する一対の角柱状の架構梁１４，１４によって均等に支持されている。また、上記支持梁１２は、上記両端部１２ａ，１２ａに、上記架構梁１４，１４による支持に供せられるブラケット１５，１５がそれぞれ取付けられていて、各ブラケット１５，１５が、該架構梁１４，１４上にそれぞれ配設されたスライドプレート１６，１６を介してこの架構梁１４，１４上に載置されることにより、支持梁１２が架構梁１４，１４に支持される構成となっている。
【００１４】
上記支持梁１２は、上下方向に立ち上がる板体状に形成されて上記ブラケット１５が連結される本体部１２ｂと、この本体部１２ｂの上端部及び下端部から直角に張り出すようにそれぞれ設けられた、支持梁１２の長手方向に延びる上端側フランジ部１２ｃ及び下端側フランジ部１２ｄとを有している。
なお、上記上端側フランジ部１２ｃは、支持梁の長手方向の全長に亘って設けられているが、上記下端側フランジ部１２ｄは、上記ブラケット１５が取付けられる部分、即ち支持梁１２の両端部１２ａ，１２ａ及びその近傍は切り欠かれており、該下端側フランジ１２ｄとブラケット１５とが相互に干渉しないようになっている。
なお、上記支持梁１２は、図１及び図２における節炭器９の前方寄り及び後方寄りの２か所に、同型のものが相互に平行なるようにそれぞれ配設されており、各支持梁に取付けられるブラケットはすべて同型のものが用いられ、また上記スライドプレートも同型のものが各ブラケットの位置に合わせて配設されている。
【００１５】
上記ブラケット１５は、支持梁１２の各端部１２ａ，１２ａに該支持梁１２の長手方向と直交（図１〜図３中の手前側から奥側に向く方向、即ち支持梁１２の幅方向）する水平方向に延設された回動軸１７を軸として、該回動軸１７周りに回動自在なるように支持梁１２に連結された連結部１８と、上記スライドプレート１６の後述するスライド面１６ａ上に載置された基台部１９とを一体に有している。
【００１６】
具体的に、上記連結部１８は、上記支持梁１２の本体部１２ｂを幅方向から挟み込むように設けられたもので、該本体部１８の挿入する空間を形成するように間隔を空けて配設された一対の立壁１８ａ，１８ａと、これらの各立壁１８ａ，１８ａを貫通して上記回動軸１７が嵌挿される挿入穴１８ｂ，１８ｂとを備えている。そして、支持梁１２が撓んだ場合には、該支持梁１２の端部１２ａを、上記回動軸１７を中心として回動させることにより、支持梁１２とブラケット１５との相対的な角度を変化させて支持梁１２の上下方向の撓みを吸収し、該ブラケット１５の姿勢を維持させることができるようにしている
なお、上記ブラケット１５と支持梁１２とは、支持梁１２の本体部１２ｂの前後両面と、該本体部１２ｂの前後各面と対向するブラケット１５の立壁１８ａ，１８ａとの間に配設された円環状の一対のワッシャ２０，２０を介して連結されている。
【００１７】
一方、上記基台部１９は、下面側に上記スライドプレート１６のスライド面１６ａと面接触する平坦な接触面１９ａを有する平板状に形成されていて、この基台部１９の上面側に上記連結部１８の立壁１８ａ，１８ａがほぼ垂直に立設されている。そして、支持梁１２が膨張あるいは収縮した場合には、この基台部１９が上記スライド面１６ａを水平にスライドしてブラケット１５全体を変位させることにより、支持梁１２の長手方向の伸縮を吸収しながらブラケット１５の姿勢を維持させることができるようにしている。
【００１８】
上記スライドプレート１６は、上面側に上記基台部１９の接触面１９ａと面接触する水平なスライド面１６ａを有した板体状のもので、上記架構梁１４の水平な上面に固定的に配設されている。このスライドプレート１６は、上記スライド面１６ａが滑らかに形成されていて、上記基台部１９の接触面１９ａが常時面接触した状態で、ブラケット１５全体を円滑に水平方向にスライドさせることができるようになっている。
【００１９】
上記スライドプレート１６としては、上記ボイラー１から伝熱によって該スライドプレート１６が設置される上記架構梁１４の温度が１００℃前後になること、及びボイラー１が設置される環境においては粉塵が多いこと等を考慮すると、耐熱性・耐摩耗性の観点から、ＳＵＳ３０４等のＳＵＳ材を使用することが好ましい。また、後述するように、このスライドプレート１６に作用する面圧が比較的大きくなる場合があるため、剛性を確保するため、板厚を６ｍｍ以上にするのが好ましい。その一方で、板圧が３６ｍｍ超になるとコスト的に好ましくなく、また、スライドプレート自体の重量が増大して取扱いの困難性が増すため、３６ｍｍ以下の厚みにすることが望ましい。
【００２０】
また、上記スライドプレート１６に作用する面圧、即ちブラケット１５の基体部１９の接触面１９ａから受ける面圧は、２０００〜１２０００ｋＰａ程度となるようにすることが好ましい。これは、面圧が２０００ｋＰａ未満では、受圧面積が大きくなりすぎて、荷重をブラケット縦板から全体に均一分散させにくいことから、均一な荷重分布とならず、ブラケットのスライド性が低下するからであり、他方、面圧が１２００００ｋＰａを超えると、上置きのビームの大きさに対して受圧面が小さくなりすぎ、支持梁に対する支持が不安定になる上、スライド性も低下するからである。
したがって、節炭器９及び支持梁１２等の上記ブラケット１５に作用する重量に応じて、スライドプレート１６に作用する適正な面圧が２０００〜１２０００ｋＰａとなるように、ブラケット１５の基体部１９の接触面１９ａの面積を確保する一方、スライドプレート１６においてはブラケット１５の水平方向のスライドを確実に実現できる程度のスライド面の大きさを確保することが肝要となる。
【００２１】
上記構成を有するボイラー１における節炭器９の支持構造は、該節炭器９を吊下げる支持梁１２の両端部１２ａ，１２ａを、ボイラー壁４の外部に設けた架構梁１４，１４に、ブラケット１５，１５及びスライドプレート１６，１６を介して載置するようにしたため、従来のような吊りロッドを省略することができる。これにより、従来のように吊りロッドと伝熱管群のヘッダー管とが相互に干渉することがないため、蒸発器８のヘッダー管８ａ等の近傍の伝熱管を異形とする必要がなく、この結果、ボイラー全体のガス流を均一とすることができ、ガス中のダストによる伝熱管やボイラー壁の磨耗及びボイラーでの回収熱の低下を防止することができる。
【００２２】
しかも、支持梁１２が熱の影響及び節炭器９の伝熱管群の重量によって撓んでも、ブラケット１５の連結部１８が、支持梁１２に対する回動によって上下方向の撓みを吸収する一方、基台部１９がスライドプレート１６のスライド面１６ａを水平方向にスライドしてブラケット１５全体を変位させ、支持梁１２の長手方向の伸縮を吸収する。これにより、基台部１９の接触面１９ａとスライドプレート１６のスライド面１６ａとが常時面接触した状態の姿勢が常に維持されるため、ブラケット１５のスライドプレート１６に対する水平方向へのスライドを常に円滑に行うことができる。
この結果、ブラケット１５とスライドプレート１６の接触部分、あるいは架構梁１２の一部に過大な荷重が作用することが防止され、スライドプレート１６やブラケット１５、架構梁１２の破損を確実に防ぐことができる。
【００２３】
上記実施の形態では、本発明の節炭器の支持構造をＣＤＱ設備に適用した例について述べているが、これ以外であっても、高温のガスを上部より導入するボイラーの内部下段側に配設した節炭器が、水平方向に延びて長手方向の両端部がボイラー壁の外部に導出された支持梁に吊下げられた構成のボイラーであれば適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明における節炭器の支持構造を用いたボイラーを模式的に示す正面図である。
【図２】本発明のボイラーにおける節炭器の支持構造を概略的に示す要部拡大図である。
【図３】本発明の支持梁の支持構造を示す要部拡大正面図である。
【図４】図３の要部拡大側面図である。
【図５】ＣＤＱ設備を模式的にあらわす正面図である。
【図６】従来のボイラーにおける節炭器の支持構造を概略的に示す要部拡大図である。
【符号の説明】
【００２５】
１        ボイラー
４        ボイラー壁
９        節炭器
１２      支持梁
１２ａ    端部
１４      架構梁
１５      ブラケット
１６      スライドプレート
１６ａ    スライド面
１７      回動軸
１８      連結部
１９      基台部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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