(57)【要約】螺旋状の上向きの傾斜状流路を持つ火炉壁管２ａからなる火炉壁下部Ａと該火炉壁下部Ａに続く火炉の後壁Ｂの中間部に設けられたノーズ壁管５ａを有するノーズ部Ｃとスクリーン管７を有するスクリーン部Ｄを備えた火炉壁１を設置し、火炉壁管２ａの終端部をノーズ部Ｃの下方に配置したことにより、ボイラ運転停止時にノーズ壁管５ａで生じるドレンをノーズ部Ｃより下方の前記火炉壁管２ａ内に自然流下することことができ、また火炉壁管２ａの終端部に管寄せ６が接続される場合には、前記ノーズ壁管５ａで生じるドレンを管寄せ６内に自然流下させることができる。  また、火炉壁管２ａの終端部から鉛直方向上方に伸びる火炉壁管２ｂ（２ｂ１、２ｂ２）を設け、該火炉壁管２ｂの一部２ｂ１を管寄せ６に接続し、該管寄せ６を鉛直管５ｅ１、５ｅ２を介してノーズ壁管５ａに接続し、かつ前記火炉壁管２ｂの他部２ｂ２をスクリーン管７へ直接接続し、前記鉛直状火炉壁管２ｂ（２ｂ１、２ｂ２）と鉛直管５ｅ１、５ｅ２とスクリーン管７とをメンブレンバー３により溶接接合して一体化することで火炉壁下部Ａの質量を支持するための補強サポートを必要としない火炉壁構造が得られる。
2004023037.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
火力発電用ボイラの燃焼室である火炉に螺旋状の上向きの傾斜状流路を持つ火炉壁管２ａからなる火炉壁下部Ａと該火炉壁下部Ａに続く火炉の後壁Ｂの中間部に設けられたノーズ壁管５ａを有するノーズ部Ｃとスクリーン管７を有するスクリーン部Ｄを備えた火炉壁１を設置し、
前記火炉壁管２ａの終端部をノーズ部Ｃの下方に配置したことを特徴とする火炉壁構造。
【請求項２】
前記火炉壁管２ａの終端部と前記ノーズ壁管５ａとの接続部に管寄せ６を設け、該管寄せ６を前記ノーズ部Ｃより下方で、更に火炉壁１の外側に設置したことを特徴とする請求項１記載の火炉壁構造。
【請求項３】
前記火炉壁管２ａの終端部から鉛直方向上方に伸びる火炉壁管２ｂ（２ｂ１、２ｂ２）を設け、該火炉壁管２ｂの一部２ｂ１を管寄せ６に接続し、該管寄せ６を鉛直管５ｅ１、５ｅ２を介してノーズ壁管５ａに接続し、かつ前記火炉壁管２ｂの他部２ｂ２をスクリーン管７へ直接接続し、前記鉛直状火炉壁管２ｂ（２ｂ１、２ｂ２）と鉛直管５ｅ１、５ｅ２とスクリーン管７とをメンブレンバー３により溶接接合して一体化したことを特徴とする請求項２に記載した火炉壁構造。
【請求項４】
前記鉛直状火炉壁管２ｂの一部２ｂ１は下方に折り曲げられて管寄せ６に接続し、管寄せ６の相反する２つの水平方向に分配される水平管５ｂ１、５ｂ２を設け、該水平管５ｂ１、５ｂ２には鉛直管５ｃ１、５ｃ２と水平管５ｄ１、５ｄ２を介して前記鉛直状火炉壁管２ｂ（２ｂ１、２ｂ２）に隣接して部分的に鉛直方向上方に伸びる鉛直管５ｅ１、５ｅ２をそれぞれ接続し、さらに鉛直管５ｅ１、５ｅ２にそれぞれノーズ壁管５ａを接続したことを特徴とする請求項３に記載した火炉壁構造。
【請求項５】
管寄せ６の底部にはドレン抜出配管５ｄを設け、該ドレン抜出配管５ｄには開閉弁１０を設けたことを特徴とする請求項２に記載した火炉壁構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】  本発明は、火力発電用ボイラの蒸気発生装置である燃焼室を構成する火炉構造に関し、特に、火炉後壁における火炉壁構造に関する。
【背景技術】  図６には従来の火力発電用ボイラの燃焼室を構成する火炉の壁面を構成する壁管の概略側面図を示す。
火力発電用ボイラの燃焼室は水、蒸気又は水と蒸気の混合流体が内部を流れる配管である火炉壁管２ａを一定の間隔に配列し、該火炉壁管２ａの間をメンブレンバー３（図２参照）で溶接接合して得られる火炉壁１から構成される。
火炉壁１は、螺旋状の上向きの傾斜状流路を持つ火炉壁管２ａからなる火炉壁下部Ａと該火炉壁下部Ａに続く火炉の後壁Ｂの中間部に設けられた側面視「く」字状のノーズ壁管５ａを有するノーズ部Ｃとスクリーン管７を有するスクリーン部Ｄを備えている。
火炉壁１のガス流れの前壁と後壁の下部側には外部から燃料を供給して燃焼させるバーナ４がそれぞれの壁面の上下方向に複数段、各段に複数本ずつ前壁と後壁の相対向する部位に設けられている。このバーナ４により火炉壁管２ａ内の流体は加熱されて傾斜状の火炉壁管２ａ内を火炉壁下部Ａから上部へ向けて移動する。
バーナ４により加熱された流体は、該流体が流れる火炉壁管２ａの配列部位により、または火炉壁管２ａとバーナ４の配置部位との関係により受熱する熱量がそれぞれ異なるため、流体が受熱する熱量が火炉壁管２ａの配列部位または火炉壁管２ａとバーナ４の配置部位の関係が違っていても均一化されるようにするために火炉壁下部Ａにある火炉壁管２ａは上向き傾斜で螺旋状に巻いた構造としている。従来の火力発電用ボイラの上向きに螺旋状に巻いた火炉壁管２ａの構造は、例えば特開２０００−１３０７０１号公報の段落［００２７］に記載されている。
図７及び図８（図７のＩＩ−ＩＩ線矢視図）に火炉後壁における螺旋状の火炉壁管２ａからノーズ壁管５ａとスクリーン管７へ接続する部分（以後、移行部ということがある）の詳細な構造図を示す。
火炉内の燃焼ガスＧは図６に示すように火炉壁下部Ａから上昇してノーズ部Ｃで図面左側に向かって流れ、その後火炉天井部を通り、図示しない火炉後部伝熱部に向けて流れる。つまり、火炉壁１の上部を燃焼ガスＧが遠回りして上昇する。これに対して、もしもノーズ部Ｃがなければ、火炉壁下部Ａのバーナ４部分で発生した燃焼ガスＧは図６に図面の右側に向かって流れ、その後、火炉天井部を通り、図示しない火炉後部伝熱部に向って流れる。このように、もしもノーズ部Ｃがなければ、燃焼ガスＧが火炉壁１内の最短距離を流れるので、火炉内での燃焼ガスＧの滞留時間が短くなり、燃料の燃焼が十分行えなくなる。さらに火炉内での燃焼ガスＧの滞留時間が短くなると火炉内での火炉壁管２ａおよびその他の伝熱管部分での収熱が十分行えなくなり、火炉後部伝熱部側に高温の燃焼ガスＧが流れることになる。その結果、高温の燃焼ガスＧにより火炉後部伝熱部に配置された伝熱管にクリンカ又はスラグが付着して、これらの付着が強固になると、除去できなくなる。
このように、複雑な配管の構成を採用せざるを得ないノーズ部Ｃを設ける必要があるが、螺旋状の火炉壁管２ａの終端部はノーズ壁管５ａなどで構成されるノーズ部Ｃの中間部に位置していることから、火炉壁管２ａとノーズ壁管５ａとの本数の違いで螺旋状に傾斜した火炉壁管２ａとスクリーン管７との接続部（移行部）に必要とされる本数調整用及び内部流体の混合用の管寄せ６は、図７に示すように、従来はノーズ部Ｃの内側に設置されている。
螺旋状の上向きに流体流路が傾斜して配置される火炉壁管２ａの傾斜終端部から鉛直方向上向に伸びる火炉壁管２ｂが管寄せ６に接続され、さらに管寄せ６からはノーズ壁管５ａに向けて流体が流れるが、管寄せ６とノーズ壁管５ａの間には下向きに内部流体が流れる流路５ｆが設けられている。この流路５ｆは鉛直状の火炉壁管２ｂと並列配置されている。
また、前記移行部においては、火炉壁管２ａの傾斜終端部から直接、スクリーン管７に接続させているが、スクリーン管７は、その本数が少ないにもかかわらず火炉壁下部Ａの質量を支持するために火炉壁管２ａより強度を増加させた太い管で構成されている。しかしながら、強度が不足する火炉壁管２ａだけで火炉壁下部Ａの質量をスクリーン管７に伝達することができないので、火炉壁管２ａの強度不足分を補って火炉壁下部Ａの質量をスクリーン管７に伝達させるための補強サポート８を火炉壁管２ａとスクリーン管７の間に設置している。
上記従来技術は、螺旋状に傾斜した火炉壁管２ａの終端部がノーズ部Ｃの中間部に位置していることから、火炉壁管２ａとノーズ壁管５ａとの本数の違いを補い、かつ内部流体の混合のために管寄せ６が設けられるが、該管寄せ６はノーズ部Ｃの内側に設置され、その管寄せ６から出た内部流体は流路５ｆを通り側面視「く」字状のノーズ壁管５ａに流入する。
このように従来の火炉壁構造では、管寄せ６より下方に位置する流路５ｆ内にある水は、ボイラの運転停止中に抜くことができない構造となっていた。
また、上記従来技術は、螺旋状に傾斜した火炉壁管２ａから直接接続しているスクリーン管７部分に補強サポート８を設置しなければならず、複雑な構造でコストアップの要因となっていた。
本発明の目的は、ボイラ運転停止中にノーズ壁管内部の水を抜くことが可能な火炉壁構造、更には、火炉壁下部の質量を支持するための補強サポートを必要としない火炉壁構造を提供することである。
【発明の開示】
本発明は、火力発電用ボイラの燃焼室である火炉に螺旋状の上向きの傾斜状流路を持つ火炉壁管２ａからなる火炉壁下部Ａと該火炉壁下部Ａに続く火炉の後壁Ｂの中間部に設けられたノーズ壁管５ａを有するノーズ部Ｃとスクリーン管７を有するスクリーン部Ｄを備えた火炉壁１を設置し、前記火炉壁管２ａの終端部をノーズ部Ｃの下方に配置した火炉壁構造である。
前記火炉壁管２ａの終端部をノーズ部Ｃの下方に配置するので、ボイラ運転停止時にノーズ壁管５ａで生じるドレンをノーズ部Ｃより下方の前記火炉壁管２ａ内に自然流下させることができる。
また火炉壁管２ａの終端部に管寄せ６が接続される場合にも、前記火炉壁管２ａの終端部をノーズ部Ｃの下方に配置するので、前記ノーズ壁管５ａで生じるドレンを管寄せ６内に自然流下させることができる。
また、前記管寄せ６を前記ノーズ部Ｃより下方で、更に火炉壁１の外方に設置することができる。この場合には管寄せ６が火炉壁１の外方にあるので管寄せ６部分からのドレンの排出作業及びメンテナンス作業などが容易に行える。
さらに、前記火炉壁管２ａの終端部から鉛直方向上方に伸びる火炉壁管２ｂ（２ｂ１、２ｂ２）を設け、該火炉壁管２ｂの一部２ｂ１を管寄せ６に接続し、該管寄せ６を鉛直管５ｅ１、５ｅ２を介してノーズ壁管５ａに接続し、かつ前記火炉壁管２ｂの他部２ｂ２をスクリーン管７へ直接接続し、前記鉛直状火炉壁管２ｂ（２ｂ１、２ｂ２）と鉛直管５ｅ１、５ｅ２とスクリーン管７とをメンブレンバー３により溶接接合して一体化することができる。
このように、本発明では、前記螺旋状の傾斜流路の火炉壁管２ａの終端部をノーズ部Ｃより下方に設けたので、火炉壁管２ａの終端部とノーズ壁管５ａとの間に鉛直方向上方に伸びた火炉壁管２ｂ（２ｂ１、２ｂ２）を設けることができ、前記火炉壁管２ｂの一部２ｂ２をスクリーン管７へ直接接続し、前記鉛直状火炉壁管２ｂ（２ｂ１、２ｂ２）と鉛直管５ｅ１、５ｅ２とスクリーン管７とをメンブレンバー３により溶接接合して一体化して、補強部材を使わずに、前記一体化した構造で火炉壁下部Ａの質量を支持することが可能となる。
また、前記鉛直状火炉壁管２ｂの一部２ｂ１は下方に折り曲げられて管寄せ６に接続し、管寄せ６には、その相反する２つの水平方向に分配される水平管５ｂ１、５ｂ２を接続し、該水平管５ｂ１、５ｂ２には鉛直管５ｃ１、５ｃ２と水平管５ｄ１、５ｄ２を介して前記鉛直状火炉壁管２ｂ（２ｂ１、２ｂ２）に隣接して部分的に鉛直方向上方に伸びる鉛直管５ｅ１、５ｅ２をそれぞれ接続し、さらに鉛直管５ｅ１、５ｅ２にそれぞれノーズ壁管５ａを接続することができる。
このように、管寄せ６とノーズ壁管５ａとを水平管５ｂ１、５ｂ２、５ｄ１、５ｄ２と鉛直管５ｃ１、５ｃ２と鉛直管５ｅ１、５ｅ２からなる接続管群（５ｂ１、５ｂ２〜５ｅ１、５ｅ２）を介して接続するので、これら接続管群（５ｂ１、５ｂ２〜５ｅ１、５ｅ２）にはドレンが滞留することがなく、ノーズ壁管５ａからのドレンは速やかに管寄せ６に自然に流れ落ちる。
なお、図示しないが火炉壁１は鉄骨柱で支持された天井梁から吊り下げられているが、前記管寄せ６も重量物であるので、近くの天井梁にスプリングアームで支持されている。火炉壁１は熱伸びで下方に数ｃｍ〜数十ｃｍ動くが、このときの管寄せ６の上下方向の熱伸びには前記スプリングアームが追従できるが、火炉壁１の水平方向の熱伸びには管寄せ６の前記スプリングアームは対応できない。しかし、前記接続管群（５ｂ１、５ｂ２〜５ｅ１、５ｅ２）、特に鉛直管５ｃ１、５ｃ２と水平管５ｄ１、５ｄ２がそれぞれ形成する側面視で逆Ｌ字管部分は火炉壁１の水平方向の熱伸びを吸収することができる。
また、管寄せ６の底部にはドレン抜出配管５ｄを設け、該ドレン抜出配管５ｄには開閉弁１０を設けたことにより、管寄せ６内部から容易にドレンを抜き出すことができる。
【図面の簡単な説明】  図１は、本発明の実施例の火炉壁構造の側面図を示す。
図２は、図１の火炉壁構造の一部斜視図を示す。
図３は、図１の火炉壁構造の詳細な側面図を示す。
図４は、図３のＩ−Ｉ矢視図を示す。
図５は、図４の一部拡大図を示す。
図６は、従来技術の火炉壁構造の側面図を示す。
図７は、従来技術の火炉壁構造の詳細な側面図を示す。
図８は、図７のＩＩ−ＩＩ線斜視図を示す。
【発明を実施するための最良の形態】  本発明の実施例を図面と共に説明する。本実施例のボイラ火炉壁構造を図１〜図５に示す。
本実施例のボイラ火炉壁構造を図１には概略側面図、図２は火炉壁構造の一部の切取部の斜視図に示し、図３には火炉壁管からノーズ部への火炉壁管の移行部の拡大側面図、図４には図３のＩ−Ｉ線矢視図を示す。図５には図４の一部拡大図を示す。
図１に示す火炉壁１は、螺旋状の上向きの傾斜状流路を持つ火炉壁管２ａからなる火炉壁下部Ａと該火炉壁下部Ａに続く火炉の後壁Ｂの中間部に設けられたノーズ壁管５ａを有するノーズ部Ｃとスクリーン管７を有する上部スクリーン部Ｄを備えている。
本実施例の火炉壁１は、螺旋状に上向き傾斜した火炉壁管２ａの終端部をノーズ壁管５ａを有するノーズ部Ｃより下方に配置する。また、火炉壁管２ａとノーズ壁管５ａとの本数の違いにより必要とされる本数調整用及び内部流体の混合用の管寄せ６をノーズ部Ｃより下方で、さらには火炉壁１の外側に設置したボイラ構造を採用する。
図３〜図５に示すように、螺旋状に上向き傾斜した火炉壁管２ａの終端部をノーズ部Ｃより下方に設置し、火炉壁管２ａの終端部とノーズ部Ｃとの間に該火炉壁管２ａの終端部より上側に続く鉛直方向に向いた鉛直状火炉壁管２ｂ（２ｂ１、２ｂ２）を設け、火炉壁管２ｂ（２ｂ１、２ｂ２）とノーズ壁管５ａとの本数の違いにより必要とされる本数調整用及び内部流体の混合用の管寄せ６をノーズ部Ｃより下方で、さらには火炉壁１の外方に設置する。そして火炉壁管２ｂの一部２ｂ１を下方に折り曲げて管寄せ６に接続する。さらに、管寄せ６から相反する２つの水平方向に分配される水平管５ｂ１、５ｂ２を設け、該水平管５ｂ１、５ｂ２には傾斜火炉壁管２ａに隣接して部分的に鉛直方向上方に伸びる鉛直管５ｃ１、５ｃ２がそれぞれ接続しており、鉛直管５ｃ１、５ｃ２には水平管５ｄ１、５ｄ２を介して前記火炉壁管２ｂ（２ｂ１、２ｂ２）に隣接して部分的に鉛直方向上方に伸びる鉛直管５ｅ１、５ｅ２がそれぞれ接続している。さらに鉛直管５ｅ１、５ｅ２にそれぞれ側面視で「く」字状のノーズ壁管５ａが接続する構成である。
また、管寄せ６に底部にはドレン抜出配管５ｄと該ドレン抜出配管５ｄには開閉弁１０を設けているので、管寄せ６内に生じたドレンはドレン抜出配管５ｄから容易に抜き出せる。
また、スクリーン管７は螺旋状の火炉壁管２ａに続く鉛直状火炉壁管２ｂの一部２ｂ２に接続しており、該スクリーン管７は火炉壁下部Ａの質量を支持するために比較的太い管により構成されている。
本実施例の火炉壁構造は、螺旋状に上向き傾斜した火炉壁管２ａの終端部をノーズ部Ｃより下方に配置することで、火炉壁管２ａとノーズ壁管５ａとの本数の違いで移行部に必要とされる管寄せ６をノーズ部Ｃより下方で、更には火炉壁１の外側に設置する構造が可能となるので、次のような作用を奏する。
▲１▼管寄せ６とノーズ壁管５ａとの接続部には内部流体の上昇流が得られる鉛直方向上方に伸びる壁管（鉛直管５ｃ１、５ｃ２と鉛直管５ｅ１、５ｅ２）を設けることができ、ボイラ運転停止中にはノーズ壁管５ａ内の水は管寄せ６に自然流下させることができる。
▲２▼螺旋状の上向きに傾斜した火炉壁管２ａの終端部をノーズ部Ｃより下方に配置することで、螺旋状の火炉壁管２ａとスクリーン管７との接続部に鉛直方向を向さらに火炉壁管２ｂ１を管寄せ６に接続し、該管寄せ６を鉛直管５ｅ１、５ｅ２を介してノーズ壁管５ａに接続できるので、前記鉛直管５ｅ１、５ｅ２とスクリーン管７と鉛直状火炉壁管２ｂ１、ｂ２をメンブレンバー３で溶接接合して一体化して火炉壁下部Ａの質量を支持することができる。
▲３▼管寄せ６の底部にはドレン抜出配管５ｄを設け、該ドレン抜出配管５ｄには開閉弁１０を設けたことにより、火炉壁１の外側にある開閉弁１０を操作して管寄せ６内部から容易にドレンを抜き出すことができ、また管寄せ６とその近傍の配管群を火炉壁１の外側から容易にメンテナンス作業をすることができる。
【産業上の利用可能性】  本発明によれば、ボイラ停止時にノーズ壁管５ａ内の内部流体である水が溜まらないので、メインテナンスが従来より容易になる。また、従来火炉壁下部Ａの質量を支持するために設置していた補強サポートを設置する必要がなくなり、設備費が比較的少なくなる。
【図１】
2004023037.tif 000003
【図２】
2004023037.tif 000004
【図３】
2004023037.tif 000005
【図４】
2004023037.tif 000006
【図５】
2004023037.tif 000007
【図６】
2004023037.tif 000008
【図７】
2004023037.tif 000009
【図８】
2004023037.tif 000010
【手続補正書】
【提出日】平成17年2月8日(2005.2.8)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【書類名】        明細書
【特許請求の範囲】
【請求項１】火力発電用ボイラの燃焼室である火炉に螺旋状の上向きの傾斜状流路を持つ火炉壁管２ａからなる火炉壁下部Ａと該火炉壁下部Ａに続く火炉の後壁Ｂの中間部に設けられたノーズ壁管５ａを有するノーズ部Ｃとスクリーン管７を有するスクリーン部Ｄを備えた火炉壁１を設置し、
前記火炉壁管２ａの終端部をノーズ部Ｃの下方に配置し、前記火炉壁管２ａの終端部と前記ノーズ壁管５ａとの接続部に管寄せ６を設け、該管寄せ６を前記ノーズ部Ｃより下方で、更に火炉壁１の外側に設置し、
前記火炉壁管２ａの終端部から鉛直方向上方に伸びる火炉壁管２ｂ（２ｂ1、２ｂ2）を設け、該火炉壁管２ｂの一部２ｂ1を管寄せ６に接続し、該管寄せ６を鉛直管５ｅ1、５ｅ2を介してノーズ壁管５ａに接続し、かつ前記火炉壁管２ｂの他部２ｂ2をスクリーン管７へ直接接続し、前記鉛直状火炉壁管２ｂ（２ｂ1、２ｂ2）と鉛直管５ｅ1、５ｅ2とスクリーン管７とをメンブレンバー３により溶接接合して一体化したことを特徴とする火炉壁構造。
【請求項２】  前記鉛直状火炉壁管２ｂの一部２ｂ1は下方に折り曲げられて管寄せ６に接続し、管寄せ６の相反する２つの水平方向に分配される水平管５ｂ1、５ｂ2を設け、該水平管５ｂ1、５ｂ2には鉛直管５ｃ1、５ｃ2と水平管５ｄ1、５ｄ2を介して前記鉛直状火炉壁管２ｂ（２ｂ1、２ｂ2）に隣接して部分的に鉛直方向上方に伸びる鉛直管５ｅ1、５ｅ2をそれぞれ接続し、さらに鉛直管５ｅ1、５ｅ2にそれぞれノーズ壁管５ａを接続したことを特徴とする請求項１に記載した火炉壁構造。
【請求項３】  管寄せ６の底部にはドレン抜出配管５ｄを設け、該ドレン抜出配管５ｄには開閉弁１０を設けたことを特徴とする請求項１又は２に記載した火炉壁構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
本発明は、火力発電用ボイラの蒸気発生装置である燃焼室を構成する火炉構造に関し、特に、火炉後壁における火炉壁構造に関する。
【背景技術】
図６には従来の火力発電用ボイラの燃焼室を構成する火炉の壁面を構成する壁管の概略側面図を示す。
火力発電用ボイラの燃焼室は水、蒸気又は水と蒸気の混合流体が内部を流れる配管である火炉壁管２ａを一定の間隔に配列し、該火炉壁管２ａの間をメンブレンバー３（図２参照）で溶接接合して得られる火炉壁１から構成される。
火炉壁１は、螺旋状の上向きの傾斜状流路を持つ火炉壁管２ａからなる火炉壁下部Ａと該火炉壁下部Ａに続く火炉の後壁Ｂの中間部に設けられた側面視「く」字状のノーズ壁管５ａを有するノーズ部Ｃとスクリーン管７を有するスクリーン部Ｄを備えている。
火炉壁１のガス流れの前壁と後壁の下部側には外部から燃料を供給して燃焼させるバーナ４がそれぞれの壁面の上下方向に複数段、各段に複数本ずつ前壁と後壁の相対向する部位に設けられている。このバーナ４により火炉壁管２ａ内の流体は加熱されて傾斜状の火炉壁管２ａ内を火炉壁下部Ａから上部へ向けて移動する。
バーナ４により加熱された流体は、該流体が流れる火炉壁管２ａの配列部位により、または火炉壁管２ａとバーナ４の配置部位との関係により受熱する熱量がそれぞれ異なるため、流体が受熱する熱量が火炉壁管２ａの配列部位または火炉壁管２ａとバーナ４の配置部位の関係が違っていても均一化されるようにするために火炉壁下部Ａにある火炉壁管２ａは上向き傾斜で螺旋状に巻いた構造としている。従来の火力発電用ボイラの上向きに螺旋状に巻いた火炉壁管２ａの構造は、例えば特開２０００−１３０７０１号公報の段落［００２７］に記載されている。
図７及び図８（図７のII−II線矢視図）に火炉後壁における螺旋状の火炉壁管２ａからノーズ壁管５ａとスクリーン管７へ接続する部分（以後、移行部ということがある）の詳細な構造図を示す。
火炉内の燃焼ガスＧは図６に示すように火炉壁下部Ａから上昇してノーズ部Ｃで図面左側に向かって流れ、その後火炉天井部を通り、図示しない火炉後部伝熱部に向けて流れる。つまり、火炉壁１の上部を燃焼ガスＧが遠回りして上昇する。これに対して、もしもノーズ部Ｃがなければ、火炉壁下部Ａのバーナ４部分で発生した燃焼ガスＧは図６に図面の右側に向かって流れ、その後、火炉天井部を通り、図示しない火炉後部伝熱部に向って流れる。このように、もしもノーズ部Ｃがなければ、燃焼ガスＧが火炉壁１内の最短距離を流れるので、火炉内での燃焼ガスＧの滞留時間が短くなり、燃料の燃焼が十分行えなくなる。さらに火炉内での燃焼ガスＧの滞留時間が短くなると火炉内での火炉壁管２ａおよびその他の伝熱管部分での収熱が十分行えなくなり、火炉後部伝熱部側に高温の燃焼ガスＧが流れることになる。その結果、高温の燃焼ガスＧにより火炉後部伝熱部に配置された伝熱管にクリンカ又はスラグが付着して、これらの付着が強固になると、除去できなくなる。
このように、複雑な配管の構成を採用せざるを得ないノーズ部Ｃを設ける必要があるが、螺旋状の火炉壁管２ａの終端部はノーズ壁管５ａなどで構成されるノーズ部Ｃの中間部に位置していることから、火炉壁管２ａとノーズ壁管５ａとの本数の違いで螺旋状に傾斜した火炉壁管２ａとスクリーン管７との接続部（移行部）に必要とされる本数調整用及び内部流体の混合用の管寄せ６は、図７に示すように、従来はノーズ部Ｃの内側に設置されている。
螺旋状の上向きに流体流路が傾斜して配置される火炉壁管２ａの傾斜終端部から鉛直方向上向に伸びる火炉壁管２ｂが管寄せ６に接続され、さらに管寄せ６からはノーズ壁管５ａに向けて流体が流れるが、管寄せ６とノーズ壁管５ａの間には下向きに内部流体が流れる流路５ｆが設けられている。この流路５ｆは鉛直状の火炉壁管２ｂと並列配置されている。
また、前記移行部においては、火炉壁管２ａの傾斜終端部から直接、スクリーン管７に接続させているが、スクリーン管７は、その本数が少ないにもかかわらず火炉壁下部Ａの質量を支持するために火炉壁管２ａより強度を増加させた太い管で構成されている。しかしながら、強度が不足する火炉壁管２ａだけで火炉壁下部Ａの質量をスクリーン管７に伝達することができないので、火炉壁管２ａの強度不足分を補って火炉壁下部Ａの質量をスクリーン管７に伝達させるための補強サポート８を火炉壁管２ａとスクリーン管７の間に設置している。
上記従来技術は、螺旋状に傾斜した火炉壁管２ａの終端部がノーズ部Ｃの中間部に位置していることから、火炉壁管２ａとノーズ壁管５ａとの本数の違いを補い、かつ内部流体の混合のために管寄せ６が設けられるが、該管寄せ６はノーズ部Ｃの内側に設置され、その管寄せ６から出た内部流体は流路５ｆを通り側面視「く」字状のノーズ壁管５ａに流入する。
このように従来の火炉壁構造では、管寄せ６より下方に位置する流路５ｆ内にある水は、ボイラの運転停止中に抜くことができない構造となっていた。
また、上記従来技術は、螺旋状に傾斜した火炉壁管２ａから直接接続しているスクリーン管７部分に補強サポート８を設置しなければならず、複雑な構造でコストアップの要因となっていた。
本発明の目的は、ボイラ運転停止中にノーズ壁管内部の水を抜くことが可能な火炉壁構造、更には、火炉壁下部の質量を支持するための補強サポートを必要としない火炉壁構造を提供することである。
【発明の開示】
本発明は、火力発電用ボイラの燃焼室である火炉に螺旋状の上向きの傾斜状流路を持つ火炉壁管２ａからなる火炉壁下部Ａと該火炉壁下部Ａに続く火炉の後壁Ｂの中間部に設けられたノーズ壁管５ａを有するノーズ部Ｃとスクリーン管７を有するスクリーン部Ｄを備えた火炉壁１を設置し、前記火炉壁管２ａの終端部をノーズ部Ｃの下方に配置した火炉壁構造である。
前記火炉壁管２ａの終端部をノーズ部Ｃの下方に配置するので、ボイラ運転停止時にノーズ壁管５ａで生じるドレンをノーズ部Ｃより下方の前記火炉壁管２ａ内に自然流下させることができる。
また火炉壁管２ａの終端部に管寄せ６が接続される場合にも、前記火炉壁管２ａの終端部をノーズ部Ｃの下方に配置するので、前記ノーズ壁管５ａで生じるドレンを管寄せ６内に自然流下させることができる。
また、前記管寄せ６を前記ノーズ部Ｃより下方で、更に火炉壁１の外方に設置することができる。この場合には管寄せ６が火炉壁１の外方にあるので管寄せ６部分からのドレンの排出作業及びメンテナンス作業などが容易に行える。
さらに、前記火炉壁管２ａの終端部から鉛直方向上方に伸びる火炉壁管２ｂ（２ｂ1、２ｂ2）を設け、該火炉壁管２ｂの一部２ｂ1を管寄せ６に接続し、該管寄せ６を鉛直管５ｅ1、５ｅ2を介してノーズ壁管５ａに接続し、かつ前記火炉壁管２ｂの他部２ｂ2をスクリーン管７へ直接接続し、前記鉛直状火炉壁管２ｂ（２ｂ1、２ｂ2）と鉛直管５ｅ1、５ｅ2とスクリーン管７とをメンブレンバー３により溶接接合して一体化することができる。
このように、本発明では、前記螺旋状の傾斜流路の火炉壁管２ａの終端部をノーズ部Ｃより下方に設けたので、火炉壁管２ａの終端部とノーズ壁管５ａとの間に鉛直方向上方に伸びた火炉壁管２ｂ（２ｂ1、２ｂ2）を設けることができ、前記火炉壁管２ｂの一部２ｂ2をスクリーン管７へ直接接続し、前記鉛直状火炉壁管２ｂ（２ｂ1、２ｂ2）と鉛直管５ｅ1、５ｅ2とスクリーン管７とをメンブレンバー３により溶接接合して一体化して、補強部材を使わずに、前記一体化した構造で火炉壁下部Ａの質量を支持することが可能となる。
また、前記鉛直状火炉壁管２ｂの一部２ｂ1は下方に折り曲げられて管寄せ６に接続し、管寄せ６には、その相反する２つの水平方向に分配される水平管５ｂ1、５ｂ2を接続し、該水平管５ｂ1、５ｂ2には鉛直管５ｃ1、５ｃ2と水平管５ｄ1、５ｄ2を介して前記鉛直状火炉壁管２ｂ（２ｂ1、２ｂ2）に隣接して部分的に鉛直方向上方に伸びる鉛直管５ｅ1、５ｅ2をそれぞれ接続し、さらに鉛直管５ｅ1、５ｅ2にそれぞれノーズ壁管５ａを接続することができる。
このように、管寄せ６とノーズ壁管５ａとを水平管５ｂ1、５ｂ2、５ｄ1、５ｄ2と鉛直管５ｃ1、５ｃ2と鉛直管５ｅ1、５ｅ2からなる接続管群（５ｂ1、５ｂ2〜５ｅ1、５ｅ2）を介して接続するので、これら接続管群（５ｂ1、５ｂ2〜５ｅ1、５ｅ2）にはドレンが滞留することがなく、ノーズ壁管５ａからのドレンは速やかに管寄せ６に自然に流れ落ちる。
なお、図示しないが火炉壁１は鉄骨柱で支持された天井梁から吊り下げられているが、前記管寄せ６も重量物であるので、近くの天井梁にスプリングアームで支持されている。火炉壁１は熱伸びで下方に数ｃｍ〜数十ｃｍ動くが、このときの管寄せ６の上下方向の熱伸びには前記スプリングアームが追従できるが、火炉壁１の水平方向の熱伸びには管寄せ６の前記スプリングアームは対応できない。しかし、前記接続管群（５ｂ1、５ｂ2〜５ｅ1、５ｅ2）、特に鉛直管５ｃ1、５ｃ2と水平管５ｄ1、５ｄ2がそれぞれ形成する側面視で逆Ｌ字管部分は火炉壁１の水平方向の熱伸びを吸収することができる。
また、管寄せ６の底部にはドレン抜出配管５ｄを設け、該ドレン抜出配管５ｄには開閉弁１０を設けたことにより、管寄せ６内部から容易にドレンを抜き出すことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
本発明の実施例を図面と共に説明する。本実施例のボイラ火炉壁構造を図１〜図５に示す。 
本実施例のボイラ火炉壁構造を図１には概略側面図、図２は火炉壁構造の一部の切取部の斜視図に示し、図３には火炉壁管からノーズ部への火炉壁管の移行部の拡大側面図、図４には図３のＩ−Ｉ線矢視図を示す。図５には図４の一部拡大図を示す。
図１に示す火炉壁１は、螺旋状の上向きの傾斜状流路を持つ火炉壁管２ａからなる火炉壁下部Ａと該火炉壁下部Ａに続く火炉の後壁Ｂの中間部に設けられたノーズ壁管５ａを有するノーズ部Ｃとスクリーン管７を有する上部スクリーン部Ｄを備えている。
本実施例の火炉壁１は、螺旋状に上向き傾斜した火炉壁管２ａの終端部をノーズ壁管５ａを有するノーズ部Ｃより下方に配置する。また、火炉壁管２ａとノーズ壁管５ａとの本数の違いにより必要とされる本数調整用及び内部流体の混合用の管寄せ６をノーズ部Ｃより下方で、さらには火炉壁１の外側に設置したボイラ構造を採用する。
図３〜図５に示すように、螺旋状に上向き傾斜した火炉壁管２ａの終端部をノーズ部Ｃより下方に設置し、火炉壁管２ａの終端部とノーズ部Ｃとの間に該火炉壁管２ａの終端部より上側に続く鉛直方向に向いた鉛直状火炉壁管２ｂ（２ｂ1、２ｂ2）を設け、火炉壁管２ｂ（２ｂ1、２ｂ2）とノーズ壁管５ａとの本数の違いにより必要とされる本数調整用及び内部流体の混合用の管寄せ６をノーズ部Ｃより下方で、さらには火炉壁１の外方に設置する。そして火炉壁管２ｂの一部２ｂ1を下方に折り曲げて管寄せ６に接続する。さらに、管寄せ６から相反する２つの水平方向に分配される水平管５ｂ1、５ｂ2を設け、該水平管５ｂ1、５ｂ2には傾斜火炉壁管２ａに隣接して部分的に鉛直方向上方に伸びる鉛直管５ｃ1、５ｃ2がそれぞれ接続しており、鉛直管５ｃ1、５ｃ2には水平管５ｄ1、５ｄ2を介して前記火炉壁管２ｂ（２ｂ1、２ｂ2）に隣接して部分的に鉛直方向上方に伸びる鉛直管５ｅ1、５ｅ2がそれぞれ接続している。さらに鉛直管５ｅ1、５ｅ2にそれぞれ側面視で「く」字状のノーズ壁管５ａが接続する構成である。
また、管寄せ６に底部にはドレン抜出配管５ｄと該ドレン抜出配管５ｄには開閉弁１０を設けているので、管寄せ６内に生じたドレンはドレン抜出配管５ｄから容易に抜き出せる。
また、スクリーン管７は螺旋状の火炉壁管２ａに続く鉛直状火炉壁管２ｂの一部２ｂ2に接続しており、該スクリーン管７は火炉壁下部Ａの質量を支持するために比較的太い管により構成されている。
本実施例の火炉壁構造は、螺旋状に上向き傾斜した火炉壁管２ａの終端部をノーズ部Ｃより下方に配置することで、火炉壁管２ａとノーズ壁管５ａとの本数の違いで移行部に必要とされる管寄せ６をノーズ部Ｃより下方で、更には火炉壁１の外側に設置する構造が可能となるので、次のような作用を奏する。
（１）管寄せ６とノーズ壁管５ａとの接続部には内部流体の上昇流が得られる鉛直方向上方に伸びる壁管（鉛直管５ｃ1、５ｃ2と鉛直管５ｅ1、５ｅ2）を設けることができ、ボイラ運転停止中にはノーズ壁管５ａ内の水は管寄せ６に自然流下させることができる。
（２）螺旋状の上向きに傾斜した火炉壁管２ａの終端部をノーズ部Ｃより下方に配置することで、螺旋状の火炉壁管２ａとスクリーン管７との接続部に鉛直方向を向いた火炉壁管２ｂ2を設け、さらに火炉壁管２ｂ1を管寄せ６に接続し、該管寄せ６を鉛直管５ｅ1、５ｅ2を介してノーズ壁管５ａに接続できるので、前記鉛直管５ｅ1、５ｅ2とスクリーン管７と鉛直状火炉壁管２ｂ1、ｂ2をメンブレンバー３で溶接接合して一体化して火炉壁下部Ａの質量を支持することができる。
（３）管寄せ６の底部にはドレン抜出配管５ｄを設け、該ドレン抜出配管５ｄには開閉弁１０を設けたことにより、火炉壁１の外側にある開閉弁１０を操作して管寄せ６内部から容易にドレンを抜き出すことができ、また管寄せ６とその近傍の配管群を火炉壁１の外側から容易にメンテナンス作業をすることができる。
【産業上の利用可能性】
本発明によれば、ボイラ停止時にノーズ壁管５ａ内の内部流体である水が溜まらないので、メインテナンスが従来より容易になる。また、従来火炉壁下部Ａの質量を支持するために設置していた補強サポートを設置する必要がなくなり、設備費が比較的少なくなる。
【図面の簡単な説明】
図１は、本発明の実施例の火炉壁構造の側面図を示す。
図２は、図１の火炉壁構造の一部斜視図を示す。
図３は、図１の火炉壁構造の詳細な側面図を示す。
図４は、図３のＩ−Ｉ矢視図を示す。
図５は、図４の一部拡大図を示す。  
図６は、従来技術の火炉壁構造の側面図を示す。
図７は、従来技術の火炉壁構造の詳細な側面図を示す。
図８は、図７のII−II線斜視図を示す。
【国際調査報告】
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