(57)【要約】【課題】従来の放射伝熱面寸法が輸送限界寸法を超えるボイラーは、放射伝熱面耐圧部の現地組立、建設工期の長期化、溶接技能者の適宜派遣、溶接品質の確保において、安全性を確保しつつ、経済性を追求しなければならないという課題を有していた。【解決手段】従来の課題を解決するために本発明は、ボイラーの下部管寄せ、上昇流伝熱管、上部管寄せ、気水分離器および連絡管よりなる貫流ボイラーの板状である伝熱面の折り曲げ数を零ないしは２個まで有する、貫流板状ボイラーを複数個以上組み合わせ、連結し、ボイラーのガス通路を形成するボイラーとすることによって、従来の課題を解決するものである。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ボイラーの下部管寄せ、上昇流伝熱管、上部管寄せ、気水分離器および連絡管よりなる貫流ボイラーの板状である伝熱面の折り曲げ数を零ないしは２個まで有する、貫流板状ボイラーを複数個以上組み合わせ、連結することによって、ボイラーのガス通路を形成するボイラー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、廃棄物焼却炉に設置する、貫流ボイラーの放射伝熱面の構成、組合せ方に関するものである。
【背景技術】
【０００２】  ボイラーの放射伝熱面は、ガス量の多少に応じて、ある体積が必要になっている。特にこのボイラーが廃棄物焼却炉で代表される燃焼排ガス温度を１０００℃付近とするボイラーは、化石燃料燃焼ボイラーの燃焼排ガス温度を２０００℃付近にする場合に比べて、燃焼空気過剰率が増加し、排ガス流量が多くなる傾向にある。
このような状況においてボイラーを製作建設する場合、ボイラー製作を工場で完成させ、道路の輸送限界内寸法でボイラーを輸送することがしばしば困難な状況となる。ボイラーは現地組立ボイラーとなる。現地組立ボイラーは、現地での耐圧部分の溶接組立が必要になる。この場合、ボイラー建設には、熟練溶接技能者の確保、溶接品質の確保、建設工期確保と多くの検討事項があり、これらを軽減できる方策が望まれているという技術背景にあった。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】  放射伝熱面寸法が輸送限界を超えるボイラーは、放射伝熱面耐圧部の現地組立、建設工期の長期化、溶接技能者の適宜派遣、溶接品質の確保において、安全性を確保しつつ、経済性を追求しなければならないという課題を有していた。
【課題を解決するための手段】
【０００４】  本発明は、ボイラーの下部管寄せ、上昇流伝熱管、上部管寄せ、気水分離器および連絡管よりなる貫流ボイラーの板状である伝熱面の折り曲げ数を零ないしは２個まで有する、貫流板状ボイラーを複数個以上組み合わせ、連結し、ボイラーのガス通路を形成するボイラーとすることによって、前述課題を解決するものである。
【発明の効果】
【０００５】  ボイラーの耐圧部溶接を現地工事で行う場合、しばしば天候や溶接姿勢の選択が制限され、溶接の信頼性確保が困難となる場合がある。しかしながら、本発明によれば、ボイラー耐圧部の溶接は工場内でなされるため、作業環境は良く、溶接姿勢は、物品を反転し下向き姿勢で溶接可能になることから、溶接品質が確保され、安全性向上に効果がある。【０００６】  本発明によるボイラーは、耐圧部が工場完成された個別ボイラーの組合せによって大型のボイラーへと組合せ組立てが可能となるので、ある一部分の耐圧部破損がボイラー全体の飽和水漏洩などの事故につながらず、事故を最小限に食い止めることが可能となり、危険分散の対策としての安全性向上に効果がある。【０００７】  従来の放射伝熱面寸法が大きい廃棄物燃焼炉に設備するボイラーは、気水分離ドラムを有する自然循環形ボイラーとする例が多いが、このボイラーは気水分離ドラムの保有水量を増加させ、気水分離ドラムからの飽和水循環流量が蒸気蒸発量の数倍から数十倍になることから、ボイラー伝熱管内の蒸気量に対する飽和水量の割合が大きくなり、保有飽和水量も増加することとなる。本発明によるボイラーは、ボイラー形式を貫流形に限定することによりボイラー全体の保有水量が少なくなり、耐圧部破損に対してより安全なボイラーを提供することに効果がある。【０００８】  自然循環ボイラーの蒸発量に対する飽和水の再循環量比は、数倍から数十倍になる。一方、貫流ボイラーの蒸気量に対する飽和水の再循環量比は、１対１程度である。このことから、貫流ボイラーの気水分離器は、自然循環ボイラーの気水分離ドラムより、小さい寸法で済むことになり、貫流ボイラーの気水分離器は小形となる。本発明におけるボイラーの気水分離器は、分離性能を確保しながら経済性を達成できることとなる。【０００９】  本発明によるボイラーは、輸送限界内の複数個のボイラーに分割されることから、輸送費用の低減につながる経済効果を有している。【００１０】  本発明によるボイラーは、現地における組立は、非耐圧部の結合になるため、耐圧部溶接のような熟練高技能溶接者に依存しなくても良い。品質管理が容易になる効果がある。【００１１】  本発明を構成する工場内完成の個別のボイラーは、形状を統一し、板状折り曲げ数が無いもの、板状折り曲げ数が１個のもの、板状折り曲げ数が２個のもの、これらを標準化し工場生産にすることにより、これらの組合せ組立て方により種々のボイラー形状に対応することが可能になり、経済的効果のあるボイラーとすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】従来の自然循環ボイラーの水循環系統図
【図２】従来の自然循環ボイラーの放射伝熱部外形図
【図３】従来の自然循環ボイラーの現地結合部図
【図４】本発明の貫流形板状ボイラーの水循環系統図
【図５】本発明の貫流形板状ボイラーの放射伝熱部外形図
【図６】本発明の貫流形板状ボイラーの現地結合図
【発明を実施するための形態】
【００１３】  本発明の実施するための形態として、図面を用いて説明する。
【００１４】  従来の自然循環ボイラーは以下のようになっている。
図１は従来の自然循環ボイラーの系統図を示している。図２は従来の自然循環ボイラーの放射伝熱部の外形図を示す。図３は従来の自然循環ボイラーの現地結合部を示す。
【００１５】  図１において、ボイラー給水の連絡管１０１は気水分離ドラム１０７に入り、降水管１０２を通じてボイラーの下部管寄せ１０３に流入し、上昇伝熱管１０４において排ガスより熱を受け比重の軽い気水混合流体となって上部管寄せ１０５に流れ込み、その気水混合体は連絡管１０６を通じて気水分離ドラム１０７に導入される。気水分離ドラム１０７では、蒸気と飽和水に分離され、蒸気は連絡管１０８を経て、ボイラー外へ送気され、飽和水は連絡管１０１を経て流入された給水と気水分離ドラム内で混合して、再び降水管１０２を通じて再循環される。このボイラーの再循環流量は、上昇伝熱管１０４と降水管１０２の内部流体の比重差によって、自然に決まることから自然循環ボイラーと称している。
【００１６】  図２は、図１で示した系統を、鳥瞰的に示した図である。図２において、上昇伝熱管１０４に熱を与える入口排ガス１２１は下方から導入され、出口排ガス１２２となって上昇伝熱管１０４を離れることになる。この上昇伝熱管１０４と同様の上昇伝熱管は多数あり、上昇伝熱管どうしはヒレ板１１１によって代表的に示される多数のヒレ板を介して溶接連結されているので、多数の上昇伝熱管および多数のヒレ板は、板状のガス気密性のある放射伝熱面を形成し、排ガスは矩形のガス通路を通って下方から上方へ抜けていく状況になる。ここで、ボイラーの長手寸法１３４および縦高さ寸法１３１は陸上輸送限界寸法内で、横巾寸法１３２が陸上輸送限界寸法以上である場合、このボイラーを工場内製作し、一体で現地輸送することは困難になる。この場合、ボイラーは輸送限界内寸法１３３で伝熱面積を分割し、現地で溶接にて分割部分を結合する方法を取らざるを得ないことになる。この分割は輸送限界内寸法１３３の対面にある伝熱面でも同様に分割しなければならない。このことによって、従来の自然循環ボイラーで放射伝熱面積が大きくならざるを得ないボイラーは、現地耐圧部溶接接合は避けられない建設条件になっている。
【００１７】  図３は、図２におけるＡ部分を拡大した、分割結合部分である。図３において上部管寄せ１０５には上昇伝熱管１０４が結合され、上昇伝熱管１０４にはヒレ板１１１及び１１２が結合されている。同様に上部管寄せ１０９には上昇伝熱管１１０が結合され、上昇伝熱管１１０にはヒレ板１１３及び１１４結合されている。ここで輸送の都合により管寄せおよびヒレ板は接合溶接線１６１で分割され、現地で溶接接合されることになる。図２では、Ａ部分に該当する溶接は下部管寄せ１０３および上部管寄せ１０５さらに対面の上下管寄せに合計８か所ある。この現地接合で管寄せ１０５と管寄せ１０９の接合は、耐圧部溶接接合となり、品質管理、熟練資格技能者による施工、管寄せ肉厚が厚い場合は、溶接後部分焼鈍等高度の施工管理が必要になる。またそのための工期確保が必要となる。
【００１８】  図４は本発明による、ボイラー系統図を示す。ここで給水は、連絡管４０１、２０１、４０２、３０１を経て、下部管寄せ２０３、３０３に供給され、上昇伝熱管２０４、３０４では、排ガスより熱を受け比重の軽い気水混合流体となって上部管寄せ２０５，３０５に流れ込み、その気水混合体は連絡管２０６，３０６を通じて気水分離器２０７，３０７に導入される。気水分離器２０７、３０７では、蒸気と飽和水に分離され、蒸気は連絡管２０８、３０８、４０５、４０８を経て、ボイラー外へ送気され、飽和水は降水管２０２，３０２を経て流入される給水と混合して、再び連絡管２０１、３０１を通じて再循環される。このボイラーは気水分離器から降水管２０２、３０２を通じて再循環される量が給水流量、ないしはボイラー蒸発流量とほぼ同じ程度であることから、貫流ボイラーに分類される。本発明でボイラーの種類を貫流形に限定しているのは、貫流ボイラーは飽和水の再循環水量が少ないため、上昇伝熱管２０４，３０４および気水分離器２０７、３０７に保有される飽和水量が少なく、本発明の目的である安全により寄与することになるためである。
【００１９】  図４の本発明の系統図において、符号２００番台と符号３００番台との２つに分割されているが、必ずしも複数に限定されることなく、複数以上であれば本発明の目的とするところを満足するものである。このことは上昇伝熱管２０４が破損し、上昇伝熱管３０４が健全であれば、上昇伝熱管２０４の被害がボイラーシステム全体に拡大せずに最小限で抑えられることになり、本発明の目的である安全に寄与することになる。
【００２０】  本発明の図５は、図４で示した系統を、鳥瞰的に示した図である。図５において、ボイラーへの入口排ガス２２１は下方から導入され、出口排ガス２２２となってボイラーから離れることになる。図５で排ガスは、下方から上方に抜けているが、必ずしも排ガス流れが下方から上方へ流れることを限定するものではない。排ガスの流れは、場合によっては上方から下方に流れる場合もある。排ガスの熱を受ける伝熱面は上昇伝熱管２０４と同様の伝熱管が多数あり、伝熱管どうしはヒレ板２１１によって代表的に示される多数のヒレ板を介して溶接連結されているので、多数の伝熱管および多数のヒレ板は、板状のガス気密性のある放射伝熱面を形成し、排ガスは矩形のガス通路を通って下方から上方へ抜けていく状況になる。ここで、ボイラー放射伝熱面寸法が輸送限界を超えるような寸法のボイラーである場合、長手寸法１３６および縦高さ寸法１３１は陸上輸送限界巾内で、横巾寸法１３５が陸上輸送限界巾以上である場合、非耐圧部接合溶接線２６２，２６３によってボイラーを符号２００番台と符号３００番台の二つのボイラーに分割する。このようにすると長手寸法１３６、縦高さ寸法１３１、横巾寸法１３７，１３８はそれぞれ陸上輸送限界寸法内にできるようになり、このボイラーは、耐圧部は全て工場内結合となり、輸送も陸上輸送限界寸法内に入るので、安全性の増加と経済性の増加の二つの目的を達成することになる。
【００２１】  図６は、図５におけるＢ部分を拡大した、分割結合部分である。図６において上部管寄せ２０５には上昇伝熱管２０４が結合され、上昇伝熱管２０４にはヒレ板２１１及び２１２が結合されている。同様に上部管寄せ３０５には上昇伝熱管３０４が結合され、上昇伝熱管３０４にはヒレ板３１２及び３１１結合されている。ここで輸送の都合によりヒレ板は非耐圧接合溶接線２６２で分割され、現地で溶接接合されることになる。上部管寄せ２０５と上部管寄せ３０５は、もともと工場内で分割され独立しており内部流体も流通することは無く、現地ではこれら管寄せを直接溶接結合することは無い。符号２００番台ボイラーと符号３００番台ボイラーは現地で非耐圧溶接接合線２６２の溶接で接合されるが、これはヒレ板２１２とヒレ板３１２の非耐圧部の結合となる。図５におけるこのＢ部分の溶接は、従来技術の場合の図２におけるＡ部分に相当する８か所の現地耐圧部溶接が無くなり、ヒレ板同士の非耐圧部溶接になることを意味している。この結合は、溶接が容易であるため、現地工事による品質低減防止につながり、安全性の向上、経済的効果の結果につながっている。
【００２２】  本発明の図５の符号２００番台ボイラーを見ると、上昇伝熱管２０４と同様の多数の上昇流伝熱管がヒレ板２７１と同様の多数のヒレ板と接合されており、この上昇伝熱管とヒレ板が下部管寄せと上部管寄せに連結されている。これら部品は板状の放射伝熱面を形成することとなる。この放射伝熱面は上昇伝熱管で構成されおり、図５の符号２００番台のボイラーでは、２本の垂直な折り曲げ線２５１および２５２によって、板状伝熱面が折り曲げられている。折り曲げているという事は、必ずしも一枚のヒレ板が折り曲げていることのみを意味していることではなく、折り曲げ部が溶接で接合されていても、円弧状に曲げられていても良いものとする。この折り曲げ線は、図５では符号２００番台ボイラーでは、２本示されているがあるが、放射伝熱面の構成によっては、折り曲げ線は無くてもよく、１本でも２本でも良い。図５では符号２００番ボイラーと符号３００番台ボイラーを組み合わせることによってガス通路が形成され、入口排ガス２２１を受入れ、出口排ガス２２２を放出する放射伝熱面が形成されている。符号２００番台のボイラーと符号３００番台のボイラーを、同じ形状に作ると輸送容易、建設容易、標準化生産ができ、安全で経済的なボイラー提供しようとする本発明の目的に合致している。また、図５では、放射伝熱面の折れ線が垂直軸になっているが、伝熱面の構成によっては折れ線が水平軸でも本発明の目的を達成できる。
【符号の説明】
【００２３】  １０１．  連絡管
１０２．  降水管
１０３．  下部管寄せ
１０４．  上昇伝熱管
１０５．  上部管寄せ
１０６．  連絡管
１０７．  気水分離ドラム
１０８．  連絡管
１０９．  上部管寄せ
１１０．  上昇伝熱管
１１１．  ヒレ板
１１２．  ヒレ板
１１３．  ヒレ板
１１４．  ヒレ板
１２１．  入口排ガス
１２２．  出口排ガス
１３１．  縦高さ寸法
１３２．  横巾寸法
１３３．  輸送限界内寸法
１３４．  長手寸法
１３５．  横巾寸法
１３６．  長手寸法
１３７．  横巾寸法
１３８．  横巾寸法
１６１．  接合溶接線
２０１．  連絡管
２０２．  降水管
２０３．  下部管寄せ
２０４．  上昇伝熱管
２０５．  上部管寄せ
２０６．  連絡管
２０７．  気水分離器
２０８．  連絡管
２１１．  ヒレ板
２１２．  ヒレ板
２５１．  折り曲げ線
２５２．  折り曲げ線
２６２．  非耐圧部接合溶接線
２６３．  非耐圧部接合溶接線
２７１．  ヒレ板
３０１．  連絡管
３０２．  降水管
３０３．  下部管寄せ
３０４．  上昇伝熱管
３０５．  上部管寄せ
３０６．  連絡管
３０７．  気水分離器
３０８．  連絡管
３１１．  ヒレ板
３１２．  ヒレ板
４０１．  連絡管
４０２．  連絡管
４０５．  連絡管
４０６．  連絡管
【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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