(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内圧を受ける耐圧外管と、耐圧外管の内面に取付けられ、内側を流れる高温ガスを保温して耐圧外管の温度を下げる内部保温材と、内部保温材の内側に配置され、高温ガスによる保温材の飛散及び摩耗を防止するライナと、ライナを耐圧外管に固定する支持金具と、からなり、
耐圧外管の曲がり部は、少なくとも一端面が中心線に対して斜めに傾斜した端面を互いに接続した複数の円筒形外管片からなり、これにより耐圧外管の曲がり部を形成し、
ライナは、前記各外管片と同心に配置され、かつ各外管片の両端面と平行な両端面を有する複数の円筒形ライナ片からなり、
支持金具は、隣接するライナ片の一方の端部に接合され、他方の端部を軸線方向に移動可能に同心に囲む複数の支持リングと、該支持リングに内端が固定され、半径方向外方に斜めに延び、耐圧外管の内面に外端が固定された複数の支持プレートと、からなる、ことを特徴とする高温配管のライニング構造。
【請求項２】
前記支持リングは、隣接するライナ片の端部を同心に囲む１対のリングからなり、該リングは互いに接合されている、ことを特徴とする請求項１に記載の高温配管のライニング構造。
【請求項３】
前記内部保温材は、圧縮性を有する繊維質である、ことを特徴とする請求項１に記載の高温配管のライニング構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は曲がり部を有する高温配管に係わり、更に詳しくは、高温配管のライニング構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、加圧下で石炭を流動燃焼させる加圧流動層ボイラ（Ｐｒｅｓｓｕｒｉｓｅｄ  Ｆｌｕｉｄｉｚｅｄ  Ｂｅｄ  Ｃｏｍｂｕｓｔｅｒ）は、図３に例示するように、ボイラ本体１、サイクロン２、灰クーラ３、ベッド材貯蔵容器４、等が圧力容器５内に格納された構成のものであり、外部から供給さた石炭Ｃをボイラ本体１内で燃焼させ、その排ガスがサイクロン２に送られ、サイクロン２で除去された灰が灰クーラ３で冷却されてボイラ本体１に戻り、灰が除去された排ガスが排ガス管７を通って外部のガスタービン（図示せず）に供給され、仕事（例えば発電機の駆動）をするようになっている。なお、この図でＡ，Ｂは燃焼用空気と流動層、６ａ，６ｂ，６ｃは蒸発器、過熱器、及び再熱器である。
【０００３】
図３において、サイクロン２を出たガスは、高温高圧（例えば８６０℃、１５ａｔａ以上）であり、かつサイクロン２では分離できない微細な灰を含んでいる。このため、従来の排ガス管７（高温配管）の曲がり部は、図４に例示するように、圧力を受ける耐圧外管８ａ、内部を流れる高温ガス９を保温しかつ耐圧外管８ａの温度を低く保持する内部保温材８ｂ、及び灰による保温材の摩耗や高温ガス流れによる保温材の飛散を防止する一体ライナ８ｃ、等から構成されていた。
【０００４】
また、このライナ８ｃは、高温ガス９に直接接触するため、圧力を受けずに自由に熱変形（熱膨張と熱収縮）する必要がある。このため、ライナ８ｃの外側にも高温ガス９がわずかに流れるように、ライナ８ｃの接続箇所に隙間（図示せず）を設けると共に、曲がり部のライナ８ｃを図４（Ｂ）に示す支持板８ｄを介して外管８ａに連結・固定し、ライナ８ｃが軸方向に自由に熱変形できるようにしていた。なお、図４（Ｂ）は、（Ａ）のＡ−Ａ線における断面図である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上述した従来の高温配管のライニング構造では、ライナ８ｃが熱変形すると、図４のＢ部に示すように、ライナ８ｃは軸方向だけではなく、半径方向にも変位し、特に固定位置（支持板８ｄの位置）から離れた部分では、曲がり部の熱変形による半径方向移動量が加わるため半径方向（Ｂ部では上向き）の変位が大きくなり、▲１▼保温材に強く当たって保温材８ｂを破損させ保温材同士の隙間を拡大させたり、▲２▼保温材８ｂとライナ８ｃとの隙間が部分的に大きくなってその部分の保温性能を低下させ、これにより耐圧外管８ａのメタル温度を部分的に上昇させたり、▲３▼更に、保温材８ｂ同士の隙間が拡大すると、高温ガス９が耐圧外管８ａにまで達し、耐圧外管８ａを部分的に過熱し、許容応力を大幅に低下させてしまう、▲４▼キャスタブル等の断熱材の場合、クラック発生し粒子がガスタービンへ飛散してタービン翼を破損させるおそれがある、等の問題点があった。
【０００６】
本発明は、かかる問題点を解決するために創案されたものである。すなわち、本発明の目的は、曲がり部の影響を受けることなくライナを軸方向及び半径方向に自由に熱変形させることができ、かつライナのまわりにできる隙間が小さくかつ周方向にほぼ均等であり、内部保温材の保温性能を各部でほぼ均一に保持でき、かつ保温材に亀裂や破損を生じさせにくい、高温配管のライニング構造を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、内圧を受ける耐圧外管と、耐圧外管の内面に取付けられ、内側を流れる高温ガスを保温して耐圧外管の温度を下げる内部保温材と、内部保温材の内側に配置され、高温ガスによる保温材の飛散及び摩耗を防止するライナと、ライナを耐圧外管に固定する支持金具と、からなり、耐圧外管の曲がり部は、少なくとも一端面が中心線に対して斜めに傾斜した端面を互いに接続した複数の円筒形外管片からなり、これにより耐圧外管の曲がり部を形成し、ライナは、前記各外管片と同心に配置され、かつ各外管片の両端面と平行な両端面を有する複数の円筒形ライナ片からなり、支持金具は、隣接するライナ片の一方の端部に接合され、他方の端部を軸線方向に移動可能に同心に囲む複数の支持リングと、該支持リングに内端が固定され、半径方向外方に斜めに延び、耐圧外管の内面に外端が固定された複数の支持プレートと、からなる、ことを特徴とする高温配管のライニング構造が提供される。
【０００８】
本発明の好ましい実施例によれば、前記支持リングは、隣接するライナ片の端部を同心に囲む１対のリングからなり、該リングは互いに接合されている。また、前記内部保温材は、圧縮性を有する繊維質である、ことが好ましい。
【０００９】
【作用】
上記本発明の構成によれば、耐圧外管の曲がり部が、中心線に対して斜めに傾斜した端面を互いに接続した複数の円筒形外管片から形成されており、かつライナは、各外管片と同心に配置され、かつ各外管片の両端面と平行な両端面を有する複数の円筒形ライナ片から構成されているので、各ライナ片の両端部を各外管片の端面付近に位置決めすることができる。
【００１０】
また、複数の支持プレートの内端が各支持リングに固定され、支持プレートが半径方向外方に斜めに延び、支持プレートの外端が耐圧外管の内面に固定されているので、支持プレートの半径方向の撓みにより支持リングの半径方向変位を許容しながら、支持リングを外管片の内面から同一の間隔を隔て、かつ外管片の端面付近に位置決めすることができる。更に、支持プレートと各ライナ片はほぼ同一の温度であるため、それらの半径方向熱変位量はほぼ同一であり、曲がり部の影響を受けることなくライナを半径方向に自由に熱変形させることができる。
【００１１】
また、複数の支持リングがそれぞれ隣接するライナ片の一方の端部に接合され、他方の端部を軸線方向に移動可能に同心に囲んでいるので、熱変形時に各ライナ片の一端を、隣接する一方の支持リングに固定したまま、他端を他方の支持リングの内側で軸方向に熱膨張させることができ、これにより、曲がり部の影響を受けることなくライナを軸方向に自由に熱変形させることができる。
【００１２】
従って、各支持リングは、複数の支持プレートにより外管片の内面から同一の間隔で外管片の端面付近に位置決めされているので、ライナのまわりにできる隙間が小さくかつ周方向にほぼ均等であり、内部保温材の保温性能を各部でほぼ均一に保持できる。また、ライナのまわりにできる隙間が均等で小さいので、保温材の変形を最小限にすることができ、特に、圧縮性を有する繊維質の内部保温材を用いることにより、亀裂や破損をほとんどなくすことができる。
【００１３】
【実施例】
以下、本発明の好ましい実施例を図面を参照して説明する。なお、各図において共通する部分には同一の符号を付して使用する。
図１は、本発明による高温配管のライニング構造を示す図であり、（Ａ）は側面断面図、（Ｂ）は図１（Ａ）のＣ−Ｃ線における断面図である。また、図２は、図１（Ａ）のＤ部拡大図である。
【００１４】
図１及び図２において、本発明の高温配管のライニング構造は、内圧を受ける耐圧外管１２と、耐圧外管１２の内面に取付けられた内部保温材１４と、内部保温材１４の内側に配置され高温ガス９による保温材の飛散及び摩耗を防止するライナ１６と、ライナ１６を耐圧外管１２に固定する支持金具１８とからなる。
【００１５】
耐圧外管１２の曲がり部は、図１において、ａ，ｂ，ｃの各端面で互いに接続された複数の円筒形外管片１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄからなる。各外管片１２ａ〜ｄの少なくとも一端面ａ，ｂ，ｃは中心線Ｚ−Ｚに対してそれぞれ斜めに傾斜し、これにより耐圧外管の曲がり部を形成するようになっている。
【００１６】
内部保温材１４は、内側を流れる高温ガス９を保温して耐圧外管１２の温度を下げる機能を有する。この内部保温材１４は、適当な取付け金具（例えばスタッドボルト）により耐圧外管１２の内面にほぼ一定の厚さに取付けられている。この内部保温材１４は、例えば１０００℃以上の高温に耐え、かつ圧縮性を有する繊維質であるのがよく、例えば、セラミックファイバ、等がよい。かかる内部保温材１４の使用により、熱変形によりライナ１６のまわりにできる隙間を内部保温材１４の復元力により無くすことができ、かつ変形による内部保温材１４同士の隙間の拡大や破損をほとんどなくすことができる。
【００１７】
更に図１において、ライナ１６は、複数の円筒形ライナ片１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１６ｄからなる。各ライナ片１６ａ〜ｄは、各外管片１２ａ〜ｄにそれぞれ対応して同心に配置され、かつ各外管片１２ａ〜ｄの両端面とほぼ平行な両端面１７ａ，１７ｂを有している。この構成により、各ライナ片の両端面１７ａ，１７ｂを各外管片１２ａ〜ｄの端面付近に位置決めすることができる。
【００１８】
支持金具１８は、複数の支持リング１９と複数の支持プレート２０からなる。支持リング１９は、図２に示すように、隣接するライナ片の一方の端部１７ｂに溶接等で接合され、ライナ片の他方の端部１７ａを軸線方向に移動可能に同心に囲んでいる。すなわち、支持リング１９は、互いに溶接により接合された１対のリング１９ａ，１９ｂからなり、それぞれのリング１９ａ，１９ｂは、隣接するライナ片の端部１７ａ，１７ｂをそれぞれ同心に囲み、ライナ端部１７ｂとリング１９ｂが互いに溶接されている。かかる構成により、熱変形時に各ライナ片の一端部１７ｂを、隣接する一方の支持リング１９に固定したまま、他端部１７ａを他方の支持リング１９の内側で軸方向に熱膨張させることができ、これにより、曲がり部の影響を受けることなく各ライナ片１６ａ〜ｄを軸方向に自由に熱変形させることができる。
【００１９】
また、図１（Ｂ）に示すように、支持プレート２０は、支持リング１９に内端２０ａが固定され、半径方向外方に斜めに延び、耐圧外管１２の内面に外端１９ｂが固定されている。この構成により、支持プレート２０の半径方向の撓みにより支持リング１９の半径方向変位を許容しながら、支持リング１９を外管片１２ａ〜ｄの内面から同一の間隔を隔て、かつ外管片１２ａ〜ｄの端面付近に位置決めすることができる。更に、支持プレート２０と各ライナ片１６ａ〜ｄはほぼ同一の温度であるため、それらの半径方向熱変位量はほぼ同一であり、曲がり部の影響を受けることなく各ライナ片１６ａ〜ｄを半径方向に自由に熱変形させることができる。
【００２０】
従って、各支持リング１９は、複数の支持プレート２０により外管片１２ａ〜ｄの内面から同一の間隔で外管片の端面付近に位置決めされているので、各ライナ片は、外管片１２ａ〜ｄと同心を維持したまま軸方向に伸びるだけであり、各ライナ片１６ａ〜ｄのまわりにできる隙間は小さくかつ周方向にほぼ均等となる。これにより、内部保温材１４の保温性能を各部でほぼ均一に保持でき、また、ライナ１６のまわりにできる隙間が均等で小さいので、保温材の変形を最小限にすることができ、特に、圧縮性を有する繊維質の内部保温材を用いることにより、保温材同士の隙間拡大や破損をほとんどなくすことができる。
【００２１】
なお、上述した実施例では、本発明を高温配管の曲がり部について説明したが、本発明はかかる曲がり部に限定されず、Ｔピース部、Ｙピース部、等の高温配管の分岐・合流部にも同様に適用できる。従って本発明は上述した実施例に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で自由に変更できることは勿論である。
【００２２】
【発明の効果】
上述したように、本発明の高温配管のライニング構造は、曲がり部の影響を受けることなくライナを軸方向及び半径方向に自由に熱変形させることができ、かつライナのまわりにできる隙間が小さくかつ周方向にほぼ均等であり、内部保温材の保温性能を各部でほぼ均一に保持でき、かつ保温材同士の隙間拡大や破損を生じさせにくい、等の優れた効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による高温配管のライニング構造を示す図である。
【図２】図１のＤ部拡大図である。
【図３】従来の加圧流動層ボイラの全体構成図である。
【図４】従来の高温配管のライニング構造を示す図である。
【符号の説明】
１  ボイラ本体
２  サイクロン
３  灰クーラ
４  ベッド材貯蔵容器
５  圧力容器
６ａ  蒸発器
６ｂ  過熱器
６ｃ  再熱器
７  排ガス管
８ａ  耐圧外管
８ｂ  内部保温材
８ｃ  一体ライナ
９  高温ガス
１２  耐圧外管
１２ａ〜ｄ  外管片
１４  内部保温材
１６  ライナ
１６ａ〜ｄ  ライナ片
１７ａ，１７ｂ  端部（端面）
１８  支持金具
１９  支持リング
２０  支持プレート
Ａ  空気
Ｂ  流動層
Ｃ  石炭
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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