(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
上下に間隔をおいて配置された入口管寄せと出口管寄せに両端部が接続されガス流れを横切って配置された複数の伝熱管によって構成される伝熱管群を備えたガス竪流れ型排ガスボイラにおいて、入口管寄せと出口管寄せのそれぞれに伝熱管を２本取りに接続し、左右の一方の組の上下に隣接する伝熱管の間に他方の組の伝熱管を配置したことを特徴とするガス竪流れ型排ガスボイラ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、伝熱管と管寄せとの接続方式を改良したガス竪流れ型排ガスボイラに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のガス竪流れ型排ガスボイラの１例を、図４及び図５によって説明する。図４に示すように、下方から上方へ向ってガスが竪流れする排ガスボイラ１は、その全体の荷重伝達のために、排ガスボイラ１内に設置される伝熱管群２と、その荷重を吊り下げ構造として支持するためにガスダクト内に設置されたホットビーム１９と、このホットビーム１９からの荷重を地面に伝達させるための支持架構１３、１６を備えている。また、排ガスボイラ１は、前記の部材の他に、伝熱管群２の管端部にガス流れの両側に設けられた対をなすガス案内板６およびその外側に対をなす管寄せ収納部３、さらに燃焼排ガスを完全にシールするためのケーシング部２０を備えている。排ガスボイラ１の高温ガス入口部は、入口高温ダクト１４と入口プレナム１５により構成され、排ガスボイラ１の出口部は低温ダクト１１により構成されている。
【０００３】
図示される排ガスボイラ１は二段圧力式であり、高圧蒸気発生系に装備される高圧蒸気ドラム１７は、支持架構１６の上に設けられた支持架台１８の上に設置されている。一方、低圧蒸気発生系に装備される低圧蒸気ドラム１０は、支持架構１３の上に設けられた支持架台１２の上に設置されている。
【０００４】
図５に示すように、排ガスボイラ１内のガス流れの側部の管寄せ収納部３内には、互いに間隔をおいてそれぞれ１個の下方の入口管寄せ４と１個の上方の出口管寄せ５が配置され、入口管寄せ４と出口管寄せ５に伝熱管群２を形成する複数の伝熱管２ａの両端部が接続され、伝熱管群２は、ガス流れを横切るように水平に配置され、かつ、ガス流れの両側においてＵ字形に湾曲されており、排ガスボイラ１内において伝熱面を構成している。
【０００５】
伝熱管群２は、管内流量を確保するために、通常水平方向に列をなし、かつ、上下方向に間隔をおいて配置された４列又はそれ以上の列をなす複数の伝熱管２ａで構成され、この上下方向に４列又はそれ以上の列をなす伝熱管２ａの両端部は、図５に示すように、入口管寄せ４と出口管寄せ５に溶接によって接続されている（本明細書ではこれを４本取り又はそれ以上の本数取りという）。
【０００６】
前記従来のガス竪流れ型排ガスボイラにおける伝熱管の管寄せに接続される位置を、図６に示す。図６は、４本取りの伝熱管群２において、入口管寄せ４及び出口管寄せ５に接続される伝熱管２ａの部分を黒丸で示し、それ以外の伝熱管２ａの部分を白丸で示している。
【０００７】
図６に示すように、伝熱管２ａを入口管寄せ４と出口管寄せ５に溶接して接続する部分では、黒丸で示す隣接する複数の伝熱管２ａがそれぞれ入口管寄せ４又は出口管寄せ５に接続されているために、接続される伝熱管２ａの部分の間のピッチが小さい。従って、伝熱管２ａを前記管寄せ４、５へ溶接するために広い作業スペースが必要となり、図４及び図５中に示す管寄せ収納部３の水平方向の寸法Ｌ及び入口管寄せ４と出口管寄せ５との間の上下方向の寸法Ｈ（高さ方向の寸法）が大きくなり、排ガスボイラ全体を大型化する要因の一つとなっている。特に、伝熱管の本取り数の多い伝熱管群（蒸発器系統等）においては、この傾向が顕著である。
【０００８】
本発明は、以上の問題点を解決することができるガス竪流れ型排ガスボイラを提供しようとするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上下に間隔をおいて配置された入口管寄せと出口管寄せとに両端部が接続されガス流れを横切って配置された複数の伝熱管によって構成される伝熱管群を備えたガス竪流れ型排ガスボイラにおいて、入口管寄せと出口管寄せのそれぞれに伝熱管を２本取りに接続し、左右の一方の組の上下に隣接する伝熱管の間に他方の組の伝熱管を配置したことを特徴とする。
【００１０】
【作用】
本発明では、入口管寄せと出口管寄せに伝熱管をそれぞれ２本取りの方式で接続し、左右の一方の組の上下に隣接する伝熱管の間に他方の組の伝熱管を配置しているために、前記入口管寄せと出口管寄せに接続されるこれらの伝熱管の部分の間のピッチが大きくなり、伝熱管の前記管寄せとの接続部において、溶接等の接続作業に要するスペースを小さくすることができる。また、２本取りとすることによって管寄せの寸法も小さくてすむ。従って、排ガスボイラ全体を小形化することが可能になる。
【００１１】
なお、本発明では伝熱管の本取りを２本と少なくしているので、伝熱管１本あたりが受持つ管内流量が増加し、管内圧力損失が許容値に納まらなくなるおそれがあるが、伝熱管１本あたりの管内通過流量を計画条件にそろえるように、２本取りの管寄せ数を調整することによって、この問題は容易に解決され、排ガスボイラの性能に悪影響を及ぼすことはない。
【００１２】
【実施例】
本発明の第１の実施例を、図１及び図２によって説明する。本実施例は、図４ないし図６に示される型式のガス竪流れ型排ガスボイラにおいて、入口管寄せ４、出口管寄せ５及び伝熱管群２を次のように構成したものである。
【００１３】
伝熱管群２は、水平方向に列をなし、かつ、上下方向に間隔をおいて２列をなして配置された複数の伝熱管２ａによって構成されている。排ガスボイラ１内を矢印に示すように上下方向に竪方向に流れるガスの流れの両側には、対をなすガス案内板６が設けられ、その外側には対をなす管寄せ収納部３が設けられている。
【００１４】
各管寄せ収納部３内には、間隔をおいて下方の入口管寄せ４と上方の出口管寄せ５が配置されており、前記上下方向に２列をなす伝熱管２ａの両端は、それぞれ入口管寄せ４と出口管寄せ５に溶接によって接続（２本取り）されている。伝熱管群２は、排ガスボイラ１内のガス流れを横切るように水平に配置されており、かつ、ガス流れの両側の管寄せ収納部３内でＵ字形に湾曲されていて、排ガスボイラ１内において伝熱面を形成している。ガス流れの各側部にある入口管寄せ４と出口管寄せ５との間に前記のように伝熱管群２が形成されているので、排ガスボイラ１は、図１に示すように、左右の２組の入口管寄せ４、出口管寄せ５及び伝熱管群２を具備している。また、図１に示すように、一方の組の上下に隣接する伝熱管２ａ、２ａの間に、他方の組の伝熱管２ａが配置されるようになっている。
【００１５】
図２に、図１の左側の入口管寄せ４と出口管寄せ５とに接続される伝熱管群２の部分を示す。図中黒丸は、一方の組の前記管寄せ４、５に接続される部分にある伝熱管２ａを示し、白丸は、一方の組の伝熱管２ａのその他の部分と他の組の伝熱管２ａを示している。
【００１６】
図２に示すように、入口管寄せ４と出口管寄せ５は上下に２列をなす複数の伝熱管２ａが接続される２本取りの接続方式を採用しており、かつ、黒丸で示される一方の組の伝熱管２ａの管寄せ４、５に接続される部分の隣接するものの間には、他方の組の伝熱管２ａが配置されているために、管寄せ４、５に接続される伝熱管２ａの間の間隔が広がる。
【００１７】
従って、入口管寄せ４と出口管寄せ５において、伝熱管２ａの溶接による接続作業を容易に行うことができ、管寄せ収納部３の水平方向の寸法Ｌと両管寄せ間の上下方向の寸法Ｈを小さくし、かつ、管寄せ４、５の寸法も小さくすることができる。これによって、本実施例では、排ガスボイラ１全体を小形化することが可能である。
【００１８】
また、本実施例では、伝熱管を２本取りで接続する各管寄せ４、５においては、接続される伝熱管２ａの数が減少するが、管寄せ４、５と伝熱管群２を２組備えているために、各伝熱管２ａ１本当りが受持つ管内流量を計画条件内にすることが可能であり、管内圧力損失を抑えて所定の性能を実現することができる。
【００１９】
本発明の第２の実施例を、図３によって説明する。本実施例は、従来のガス竪流れ型排ガスボイラの８本取りの管寄せの配置に対応するものであり、ガス流れの両側の各々に、それぞれ２個ずつ下方に位置して上下に位置をずらせた入口管寄せ４と上方に位置して上下に位置をずらせた出口管寄せ５を配置し、かつ、ガス流れの両側の対応するもの同士が同じ高さにあるように配置し、入口管寄せ４と出口管寄せ５の各々に上下に２列をなす複数の伝熱管２ａを２本取りの方式で接続したものである。従って、本実施例では、図３の左側と右側にそれぞれ２組、計４組の入口管寄せ４、出口管寄せ５及び伝熱管群２の組が構成されており、前記第１の実施例におけると同様に、対応する左右の組の一方の上下に隣接する伝熱管２ａの間に他方の組の伝熱管２ａが配置されている。また、本実施例では、図３に示すように、伝熱管２ａはガス流れの他側の管寄せ収納部３内でＵ字形に１回湾曲しており、かつ、ガス流れの各側において、最下位の入口管寄せ４に１端部が接続された伝熱管２ａの他端部は最上位の出口管寄せ５に接続されており、また、上下方向の中間の入口管寄せ４に１端部が接続された伝熱管２ａの他端部は上下方向中間の出口管寄せ５に接続されている。
【００２０】
本実施例においても、前記第１の実施例と同様に寸法Ｌ及びＨを小さくして、排ガスボイラ１の全体を小形化することができる。
【００２１】
【発明の効果】
本発明は、ガス竪流れ型排ガスボイラにおいて、入口管寄せと出口管寄せに伝熱管を２本取りに接続し、左右の一方の組の上下に隣接する伝熱管の間に他方の組の伝熱管を配置しているために、従来のガス竪流れ型排ガスボイラと比較して排ガスボイラの管寄せ収納部の水平方向の寸法と入口管寄せと出口管寄せ間の上下方向の寸法を減少させることができ、排ガスボイラ全体をコンパクトにすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例の要部の立面図である。
【図２】同第１の実施例の管寄せへの接続部における伝熱管の配置を示す説明図である。
【図３】本発明の第２の実施例の要部の立面図である。
【図４】従来のガス竪流れ型排ガスボイラの１例の構成を示す縦断面図である。
【図５】同従来のガス竪流れ型排ガスボイラの要部の立面図である。
【図６】同従来のガス竪流れ型排ガスボイラの管寄せへの接続部における伝熱管の配置を示す説明図である。
【符号の説明】
１    排ガスボイラ
２    伝熱管群
２ａ  伝熱管
３    管寄せ収納部
４    入口管寄せ
５    出口管寄せ
６    ガス案内板
【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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