(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ボイラの炉底の少なくとも一部に、フィンを介して相互に連結して閉塞する複数の炉底蒸発管であって、
円筒形状の伝熱管部と、
前記伝熱管部の前記ボイラの炉内側の表面に設けられた被覆部と、を含み、
前記被覆部のうち、前記伝熱管部に対して鉛直上方向に設けられた前記被覆部の外周径は、少なくとも前記伝熱管部の外周径よりも小さく、
前記被覆部は、前記伝熱管部の長手方向軸に直交する断面において、外表面の少なくとも一部が直線で構成され、直線と直線の交点が角部となる頂点を有し、
前記被覆部は、前記伝熱管部と一体であることを特徴とする炉底蒸発管。
【請求項２】
前記伝熱管部の長手方向軸に直交する断面において、前記伝熱管部の中心を支点として、前記被覆部の外周面と前記伝熱管部の外周面が交わる端面と、水平面とのなす角が５０°以下であることを特徴とする請求項１に記載の炉底蒸発管。
【請求項３】
前記伝熱管部の長手方向軸に直交する断面において、前記伝熱管部の中心を支点として、前記被覆部の鉛直方向最も上側の位置と、前記伝熱管部の鉛直方向の上端とのなす角が１０°以下であることを特徴とする請求項１に記載の炉底蒸発管。
【請求項４】
前記被覆部は、前記伝熱管部の長手方向軸に直交する断面において、前記頂点を複数有することを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の炉底蒸発管。
【請求項５】
前記被覆部は、前記伝熱管部の長手方向軸に直交する断面において、前記頂点の間に凹部が形成されることを特徴とする請求項４に記載の炉底蒸発管。
【請求項６】
前記被覆部は、前記伝熱管部の長手方向軸に直交する断面において、径をｒとし、前記伝熱管部の径をＲとし、水平と端部とのなす角をθ１とした場合、０．３≦ｒ／Ｒ≦０．９かつ、２０°≦θ≦５０を満たすことを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の炉底蒸発管。
【請求項７】
ボイラの炉底の少なくとも一部に、フィンを介して相互に連結して閉塞する複数の炉底蒸発管であって、
円筒形状の伝熱管部と、
前記伝熱管部の前記ボイラの炉内に設けられた肉厚が厚い被覆部と、を含み、
前記被覆部の一方向側の外周径は、伝熱管部の外周径よりも径が小さく、
前記伝熱管部の軸に直交する断面において、径をｒとし、前記伝熱管部の径をＲとし、水平と端部とのなす角をθ１とした場合、０．３≦ｒ／Ｒ≦０．９かつ、２０°≦θ≦５０を満たし、
前記被覆部は、前記伝熱管部の長手方向軸に直交する断面において、外表面の少なくとも一部が直線で構成され、直線と直線の交点が角部となる頂点を有し、
前記被覆部は、前記伝熱管部と一体であることを特徴とする炉底蒸発管。
【請求項８】
前記被覆部の最も厚い位置の厚みをｔとし、前記伝熱管部の厚みをＴとした場合、０．５≦ｔ／Ｔ≦１．５であり、厚みｔが３．０ｍｍ以上８．０ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載の炉底蒸発管。
【請求項９】
請求項１から８のいずれか一項に記載の炉底蒸発管と、
火炉に挿入され、燃料を噴射するバーナと、を有し、
前記炉底蒸発管は、前記バーナよりも鉛直方向下側に配置されていることを特徴とするボイラ。
【請求項１０】
前記炉底蒸発管の一方の端部に接続された円筒の第１蒸発管と、
前記炉底蒸発管の他方の端部に接続された円筒の第２蒸発管と、をさらに有することを特徴とする請求項９に記載のボイラ。
【請求項１１】
複数の前記炉底蒸発管は、水平方向に隣接することを特徴とする請求項９または１０に記載のボイラ。
【請求項１２】
前記炉底蒸発管は、前記バーナよりも鉛直方向下側に配置され、前記火炉の、鉛直面の一部と、鉛直面の下側に設けられた傾斜面と、前記傾斜面の鉛直方向下側に配置された水平面と、に配置されることを特徴とする請求項９から請求項１１のいずれか一項に記載のボイラ。
【請求項１３】
ボイラの火炉の底面の少なくとも一部を保護する炉底保護方法であって、
伝熱管部と前記伝熱管部の前記ボイラの炉内側の表面に配置された被覆部を有する炉底蒸発管を、前記被覆部のうち、前記伝熱管部に対して鉛直上方向に設けられた前記被覆部の外周径が少なくとも前記伝熱管部の外周径よりも小さい位置で配置し、前記被覆部で、炉壁から落下したクリンカによる損傷を抑制し、
前記被覆部は、前記伝熱管部の長手方向軸に直交する断面において、外表面の少なくとも一部が直線で構成され、直線と直線の交点が角部となる頂点を有し、
前記被覆部は、前記伝熱管部と一体で製造されることを特徴とする炉底保護方法。
【請求項１４】
前記被覆部の最も厚い位置の厚みをｔとし、前記伝熱管部の厚みをＴとした場合、０．５≦ｔ／Ｔ≦１．５であり、厚みｔが３．０ｍｍ以上８．０ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１３に記載の炉底保護方法。
【請求項１５】
前記ボイラは、
ボイラの炉底の少なくとも一部に、フィンを介して相互に連結して閉塞する複数の前記炉底蒸発管と、
火炉に挿入され、燃料を噴射するバーナと、
前記炉底蒸発管の一方の端部に接続された円筒の第１蒸発管と、
前記炉底蒸発管の他方の端部に接続された円筒の第２蒸発管と、を有し、
前記炉底蒸発管は、前記バーナよりも鉛直方向下側に配置され、前記火炉の、鉛直面の一部と、鉛直面の下側に設けられた傾斜面と、前記傾斜面の鉛直方向下側に配置された水平面と、に配置される請求項１３または１４に記載の炉底保護方法。
【請求項１６】
ボイラの火炉の底面を補修する炉底改修方法であって、
改修する領域の炉底蒸発管を除去するステップと、
円筒形状の伝熱管部と、前記伝熱管部の前記ボイラの炉内側の表面に設けられた被覆部と、を含み、前記被覆部のうち、前記伝熱管部に対して鉛直上方向に設けられた前記被覆部の外周径は、少なくとも前記伝熱管部の外周径よりも小さい炉底蒸発管を配置するステップと、を有し、
前記被覆部は、前記伝熱管部の長手方向軸に直交する断面において、外表面の少なくとも一部が直線で構成され、直線と直線の交点が角部となる頂点を有し、
前記被覆部は、前記伝熱管部と一体で製造されることを特徴とする炉底補修方法。
【請求項１７】
前記被覆部の最も厚い位置の厚みをｔとし、前記伝熱管部の厚みをＴとした場合、０．５≦ｔ／Ｔ≦１．５であり、厚みｔが３．０ｍｍ以上８．０ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１６に記載の炉底補修方法。
【請求項１８】
前記ボイラは、
ボイラの炉底の少なくとも一部に、フィンを介して相互に連結して閉塞する複数の前記炉底蒸発管と、
火炉に挿入され、燃料を噴射するバーナと、
前記炉底蒸発管の一方の端部に接続された円筒の第１蒸発管と、
前記炉底蒸発管の他方の端部に接続された円筒の第２蒸発管と、を有し、
前記炉底蒸発管は、前記バーナよりも鉛直方向下側に配置され、前記火炉の、鉛直面の一部と、鉛直面の下側に設けられた傾斜面と、前記傾斜面の鉛直方向下側に配置された水平面と、に配置される請求項１６または１７に記載の炉底補修方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、炉底蒸発管、これを有するボイラ、炉底保護方法及び炉底改修方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ボイラは、中空形状をなして鉛直方向に設置される火炉を有し、この火炉壁に複数の燃焼バーナが周方向に沿って配設されている。火炉の壁面は、冷却用の蒸気や給水が通過する蒸発管と、蒸発管の間を閉塞するフィンで形成され壁面が過熱されない構成となっている。火炉の壁面のうち、炉壁の底面となる炉底も冷却用の蒸気や給水が通過する炉底蒸発管と、蒸発管の間を閉塞するフィンで形成され壁面が過熱されない構成となっている。
【０００３】
ここで、石炭焚きボイラなどでは火炉で燃料としての微粉炭を燃焼することから、燃焼ガス中の石炭灰などが凝集して、いわゆるクリンカ（灰の塊）が発生して火炉の側壁に付着、固化して成長する。ボイラの炉底には、炉壁に付着して大きくなったクリンカが落下する場合がある。炉底は、クリンカが落下して炉底蒸発管に衝突すると炉底蒸発管に傷が生じ、補修が必要となる可能性がある。これに対して、特許文献１には、炉壁水管（炉底蒸発管）の炉内側外表面に補強部を設ける構造が記載されている。補強部は、突起形状となるフィン形状または肉厚部とすることが記載されている。特許文献２には、冷却管（炉底蒸発管）の上方側にクリンカを粉砕するフィンを配置する構造が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】実開平０５−００８２０１号公報
【特許文献２】実公昭５９−００９１６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１、特許文献２に記載の構造では、鉛直方向上側から落下するクリンカに対する強度が不十分であり、炉壁水管に損傷が生じる可能性がある。具体的には、特許文献１に記載の構造では、クリンカが衝突し易いと推定される鉛直方向において最も上側となる面の肉厚が、円筒の厚みとおなじである。このため、クリンカ衝突に対する強度を確保できない可能性があり、また上回面の形状も更に凸となる部分が無いのでクリンカを粉砕して衝突力を低減する効果があまり得られない。特許文献２に記載の構造は、クリンカを粉砕するフィンが一部のみに設けられた形状であるため、フィンが設けられていない位置にクリンカが落下すると、冷却管に損傷が生じる可能性がある。
【０００６】
本発明は上述した課題を解決するものであり、特にクリンカが鉛直上方から落下しても炉底の蒸発管への損傷を抑制することができる炉底蒸発管、これを有するボイラ、炉底保護方法及び炉底改修方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の目的を達成するために炉底蒸発管は、ボイラの炉底の少なくとも一部に、フィンを介して相互に連結して閉塞する複数の炉底蒸発管であって、円筒形状の伝熱管部と、前記伝熱管部の前記ボイラの炉内側の表面に設けられた被覆部と、を含み、前記被覆部のうち、前記伝熱管部に対して鉛直上方向に設けられた前記被覆部の外周径は、少なくとも前記伝熱管部の外周径よりも小さいことを特徴とする。
【０００８】
炉底蒸発管は、被覆部を設け、被覆部のうち、前記伝熱管部に対して鉛直上方向に設けられた前記被覆部の外周径を少なくとも前記伝熱管部の外周径よりも小さい形状とすることで、炉底に向けて落下したクリンカを被覆部で粉砕しやすくすることができる。また、落下したクリンカが接触する可能性がある領域に被覆部を設けることで、落下するクリンカが接触する可能性がある位置の炉底蒸発管の肉厚を厚くすることができる。これにより、クリンカを粉砕することで落下するクリンカの衝突力を減少させることができ、かつ肉厚を厚くすることで強度も高くすることができる。以上より、クリンカが落下しても炉底の損傷を抑制することができる。
【０００９】
ここで、前記伝熱管部の長手方向軸に直交する断面において、前記伝熱管部の中心を支点として、前記被覆部の外周面と前記伝熱管部の外周面が交わる端面と、水平面とのなす角が５０°以下であることが好ましい。被覆部を上記範囲で配置することで、クリンカが接触する可能性がある位置を被覆部でより確実に覆うことができる。これにより、クリンカが落下する位置に被覆部をより確実に配置することができ、被覆部でクリンカを粉砕することができ、かつ強度を高くすることができる。
【００１０】
また、前記伝熱管部の長手方向軸に直交する断面において、前記伝熱管部の中心を支点として、前記被覆部の鉛直方向最も上側の位置と、前記伝熱管部の鉛直方向の上端とのなす角が１０°以下であることが好ましい。被覆部の鉛直方向最も上側の位置、つまり、突出している先端を伝熱管の鉛直方向の上端に対して１０°以下の位置に配置することで、落下してくるクリンカをより粉砕しやすくすることができる。
【００１１】
また、前記被覆部は、前記伝熱管部の長手方向軸に直交する断面において、外表面が円弧状であることが好ましい。被覆部を円弧状とすることで、製造を簡単にすることができる。
【００１２】
また、前記被覆部は、前記伝熱管部の長手方向軸に直交する断面において、外表面の少なくとも一部が直線で構成され、直線と直線の交点が角部となる頂点を有することが好ましい。頂点を有する形状とすることで、断面が曲線の場合よりもクリンカを粉砕する力である破壊力を高くすることができ、クリンカを破砕し易くなり、炉底蒸発管７０ｂの損傷を抑制できる。
【００１３】
また、前記被覆部は、前記伝熱管部の長手方向軸に直交する断面において、前記頂点を複数有することが好ましい。頂点を複数設けることで、頂点が１つの場合よりもクリンカを粉砕する力である破壊力を高くすることができ、クリンカを破砕し易くなり、炉底蒸発管７０ｂの損傷を抑制できる。
【００１４】
また、前記被覆部は、前記伝熱管部の長手方向軸に直交する断面において、前記頂点の間に凹部が形成されることが好ましい。凹凸形状とすることで、頂点をより鋭角な形状にすることができ、クリンカを粉砕する力である破壊力を高くすることができ、クリンカを破砕し易くなり、炉底蒸発管７０ｂの損傷を抑制できる。
【００１５】
また、前記被覆部は、前記伝熱管部の長手方向軸に直交する断面において、径をｒとし、前記伝熱管の径をＲとし、水平と端部とのなす角をθ１とした場合、０．３≦ｒ／Ｒ≦０．９かつ、２０°≦θ≦５０を満たすことが好ましい。クリンカの破壊力を向上できるので粉砕しやすくすることができるとともに、肉厚が増加して強度を向上することができ、かつ、クリンカが衝突する可能性がある位置を被覆部１０２で広い範囲で覆うことができる。
【００１６】
上記の目的を達成するために炉底蒸発管は、ボイラの炉底の少なくとも一部に、フィンを介して相互に連結して閉塞する複数の炉底蒸発管であって、円筒形状の伝熱管部と、前記伝熱管部の前記ボイラの炉内に設けられた肉厚が厚い被覆部と、を含み、前記被覆部の一方向側の外周径は、伝熱管部の外周径よりも径が小さく、前記伝熱管部の軸に直交する断面において、径をｒとし、前記伝熱管の径をＲとし、水平と端部とのなす角をθ１とした場合、０．３≦ｒ／Ｒ≦０．９かつ、２０°≦θ≦５０を満たすことを特徴とする。
【００１７】
炉底蒸発管は、上記形状の被覆部を、伝熱管部の前記ボイラの炉内に露出している部分に設けることで、炉底の伝熱管部の鉛直方向上側の領域に被覆部を設けることができる。これにより、炉底に向けて落下したクリンカを被覆部で粉砕しやすくすることができる。また、落下したクリンカが接触する可能性がある領域に被覆部を設けることで、落下するクリンカが接触する可能性がある位置の炉底蒸発管の肉厚を厚くすることができる。これにより、クリンカを粉砕することで落下するクリンカの衝突力を減少させることができ、かつ肉厚を厚くすることで強度も高くすることができる。以上より、クリンカが落下しても炉底の損傷を抑制することができる。また、被覆部を上記範囲とすることで、クリンカの破壊力を向上できるので粉砕しやすくすることができるとともに、肉厚が増加して強度を向上することができ、かつ、クリンカが衝突する可能性がある位置を被覆部１０２で広い範囲で覆うことができる。
【００１８】
上記の目的を達成するために、ボイラは、上記のいずれかに記載の複数の複数の炉底蒸発管と、火炉に挿入され、燃料を噴射するバーナと、を有し、前記炉底蒸発管は、前記バーナよりも鉛直方向下側に配置されていることを特徴とする。
【００１９】
被覆部を有する炉底蒸発管をバーナよりも鉛直方向下側に配置することで、バーナが配置され温度が高くなる領域に被覆部が配置されることを抑制できる。バーナが配置され、クリンカが落下する恐れが低い領域に炉底蒸発管を配置しないことで、必要な位置に炉底蒸発管を配置することができる。
【００２０】
また、前記炉底蒸発管の一方の端部に接続された円筒の第１蒸発管と、前記炉底蒸発管の他方の端部に接続された円筒の第２蒸発管と、をさらに有することが好ましい。これにより、必要な位置に炉底蒸発管を配置することができ、不要な位置は、従来の円筒形形状の蒸発管を配置することができる。従来の円筒形形状の蒸発管を用いることで、不要な位置は、厚さが位置によって異なる炉底蒸発管とは異なり、円筒形状の蒸発管を用いることができるため、設置時に向きの制約がないより簡単な構造の蒸発管を用いることができる。
【００２１】
また、前記複数の炉底蒸発管は、水平方向に隣接することが好ましい。これにより、製造を簡単にすることができ、かつ、被覆部を伝熱管の鉛直方向上側に配置した構造にしやすくできる。
【００２２】
上記の目的を達成するために、ボイラの火炉の底面の少なくとも一部を保護する炉底保護方法であって、伝熱管部と前記伝熱管部の前記ボイラの炉内側の表面に配置された被覆部を有する炉底蒸発管を、前記被覆部のうち、前記伝熱管部に対して鉛直上方向に設けられた前記被覆部の外周径が少なくとも前記伝熱管部の外周径よりも小さい位置で配置し、前記被覆部で、炉壁から落下したクリンカによる損傷を抑制することを特徴とする。
【００２３】
炉底蒸発管の被覆部で落下したクリンカを被覆部で粉砕することで、クリンカを粉砕することで落下するクリンカの衝突力を減少させることができ、かつ、被覆部を設けることで肉厚を厚くすることで強度も高くすることができる。以上より、クリンカが落下しても炉底の損傷を抑制することができる。
【００２４】
上記の目的を達成するために、ボイラの火炉の底面を補修する炉底改修方法であって、改修する領域の炉底蒸発管を除去するステップと、円筒形状の伝熱管部と、前記伝熱管部の前記ボイラの炉内側の表面に設けられた被覆部と、を含み、前記被覆部のうち、前記伝熱管部に対して鉛直上方向に設けられた前記被覆部の外周径は、少なくとも前記伝熱管部の外周径よりも小さい炉底蒸発管を配置するステップと、を有することを特徴とする。
【００２５】
炉底蒸発管に被覆部を設け、被覆部のうち、鉛直方向上側の面が前記ボイラの炉内に露出し、かつ、鉛直方向に対して傾斜した部分に配置されている部分を鉛直方向上側に向けることで、炉底に向けて落下したクリンカを被覆部で粉砕しやすくすることができる。また、落下したクリンカが接触する可能性がある領域に被覆部を設けることで、落下するクリンカが接触する可能性がある位置の炉底蒸発管の肉厚を厚くすることができる。これにより、クリンカを粉砕することで落下するクリンカの衝突力を減少させることができ、かつ肉厚を厚くすることで強度も高くすることができる。以上より、クリンカが落下しても炉底の損傷を抑制することができる。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、鉛直方向上側に突出し、かつ伝熱管の表面を覆う被覆部を伝熱管の肉厚として設けることで、落下したクリンカを被覆部で粉砕し易くすることや肉厚を増加して強度を向上することで、クリンカが落下しても炉底の伝熱管の損傷を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】図１は、本実施形態の石炭焚きボイラを表す概略構成図である。
【図２】図２は、炉底蒸発管を模式的に示す斜視図である。
【図３】図３は、炉底蒸発管の断面図である。
【図４】図４は、炉底蒸発管の被覆部サイズによる影響の例を示す図である。
【図５】図５は、炉底蒸発管の被覆部サイズによる影響の例を示す図である。
【図６】図６は、炉底蒸発管の他の例の断面図である。
【図７】図７は、炉底蒸発管の他の例の断面図である。
【図８】図８は、炉底蒸発管の他の例の断面図である。
【図９】図９は、炉底蒸発管の他の例の断面図である。
【図１０】図１０は、炉底蒸発管の設置方法の一例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下に添付図面を参照して、本発明に係る好適な実施形態を詳細に説明する。なお、この実施形態により本発明が限定されるものではなく、また、実施形態が複数ある場合には、各実施形態を組み合わせて構成するものも含むものである。
【００２９】
図１は、本実施形態の石炭焚きボイラを表す概略構成図である。
【００３０】
本実施形態のボイラは、固体燃料を燃焼させるものとして、石炭を粉砕した微粉炭を微粉燃料（固体燃料）として用い、この微粉炭を燃焼バーナにより燃焼させ、この燃焼により発生した熱を給水や蒸気と熱交換して過熱蒸気を生成することが可能な石炭焚きボイラである。
【００３１】
本実施形態において、図１に示すように、石炭焚きボイラ（ボイラ）１０は、火炉１１と燃焼装置１２と煙道１３を有している。火炉１１は、四角筒の中空形状をなして鉛直方向に沿って設置されている。火炉１１は、壁面が、蒸発管（伝熱管）と蒸発管を接続するフィンとで構成され、給水や蒸気と熱交換することにより火炉壁の温度上昇を抑制している。具体的には、火炉１１の側壁面には、複数の蒸発管が例えば鉛直方向に沿って配置され、水平方向に並んで配置されている。フィンは、蒸発管と蒸発管との間を閉塞している。火炉１１は、炉底に傾斜面が設けられており、傾斜面が底面となる。この点については、後述する。
【００３２】
燃焼装置１２は、この火炉１１を構成する火炉壁の鉛直下部側に設けられている。本実施形態では、この燃焼装置１２は、火炉壁に装着された複数の燃焼バーナ(例えば２１，２２，２３，２４，２５)を有している。例えば、この燃焼バーナ（バーナ）２１，２２，２３，２４，２５は、火炉１１の周方向に沿って均等間隔で複数配設されている。但し、火炉の形状や一つの段における燃焼バーナの数、段数はこの実施形態に限定されるものではない。
【００３３】
この各燃焼バーナ２１，２２，２３，２４，２５は、微粉炭供給管２６，２７，２８，２９，３０を介して粉砕機（微粉炭機／ミル）３１，３２，３３，３４，３５に連結されている。石炭が図示しない搬送系統で搬送されて、この粉砕機３１，３２，３３，３４，３５に投入されると、ここで所定の微粉の大きさに粉砕され、搬送用空気により微粉炭供給管２６，２７，２８，２９，３０から燃焼バーナ２１，２２，２３，２４，２５に粉砕された石炭（微粉炭）を供給することができる。
【００３４】
また、火炉１１は、各燃焼バーナ２１，２２，２３，２４，２５の装着位置に風箱３６が設けられており、この風箱３６に空気ダクト３７の一端部が連結されており、この空気ダクト３７は、他端部に送風機３８が装着されている。
【００３５】
また、火炉１１の鉛直方向上方には煙道１３が連結されており、この煙道１３に蒸気を生成するための複数の熱交換器（４１，４２，４３，４４，４５，４６，４７）が配置されている。そのため、燃焼バーナが火炉１１内に燃料と空気との混合気を噴射することで火炎が形成され、燃焼ガスを生成されて煙道１３に流れる。そして、燃焼ガスにより火炉壁および複数の熱交換器（４１〜４７）を流れる給水や蒸気を加熱して過熱蒸気が生成され、生成された過熱蒸気を供給して図示しない蒸気タービンを回転駆動させ、蒸気タービンの回転軸に連結した図示しない発電機を回転駆動して発電を行うことが出来る。また、この煙道１３は、排ガス通路４８が連結され、送風機３８から空気ダクト３７へ送気する空気と排ガス通路４８を送気する排ガスとの間で熱交換を行うエアヒータ４９、燃焼ガスの浄化を行うための脱硝装置５０、煤塵処理装置５１、誘引送風機５２などが設けられ、下流端部に煙突５３が設けられている。
【００３６】
以下、図１に加え、図２から図１０を用いて、本実施形態の火炉１１の底面の構造について説明する。図２は、炉底蒸発管を模式的に示す斜視図である。図３は、炉底蒸発管の断面図である。図４及び図５は、炉底蒸発管の被覆部サイズによる影響の例を示す図である。図６から図９は、それぞれ炉底蒸発管の他の例の断面図である。図１０は、炉底蒸発管の設置方法の一例を示すフローチャートである。
【００３７】
火炉１１は、図１に示すように、鉛直面６０と、鉛直面６０の下側に設けられた傾斜面６２と、傾斜面６２の鉛直方向下側に配置された水平面６４と、湾曲面６６、６８と、を有する。鉛直面６０と傾斜面６２とは、湾曲面６６で接続され、傾斜面６２と水平面６４とは、湾曲面６８とで接続されている。火炉１１は、鉛直方向に沿った断面において、鉛直面６０、傾斜面６２、水平面６４が各々直線形状であり、湾曲面６６、６８が曲線形状である。火炉１１は、傾斜面６２が鉛直方向下側に向かうにしたがって火炉１１の内部の幅（紙面では左右方向）が狭くなる向きに傾斜している。水平部６４は、傾斜面６２の鉛直方向下側の端部と接続され、火炉１１の内部の幅が広がる方向に伸びている。火炉１１は、傾斜面６２が、火炉１１の炉底となり、火炉１１の内部の壁面などに付着し、付着した位置から落下したクリンカがあった場合には、衝突し易い部分となる。また、傾斜面６２は、傾斜面６２と水平面とが成す傾斜角をクリンカの安息角（４５°）以上とし、落下したクリンカが傾斜面６２上に堆積することを防止する。
【００３８】
火炉１１は、図１及び図２に示すように、鉛直面６０、湾曲面６６、傾斜面６２、湾曲面６８、水平面６４、蒸発管が配置され、各部に配置された蒸発管が接続されている。火炉１１は、鉛直面６０の一部と、湾曲面６６、傾斜面６２、湾曲面６８、及び水平面６４の伝熱管が利用される全域の少なくとも一部に、炉底蒸発管７０が配置されている。火炉１１は、鉛直面６０の炉底蒸発管７０が配置されていない領域に第１蒸発管７２が配置され、水平面６４の炉底蒸発管７０が配置されていない領域に第２蒸発管７４が配置されている。炉底蒸発管７０は、一方の端部が第１蒸発管７２と接続され、他方の端部が第２蒸発管７４と接続されている。また、本実施形態では、火炉１１は、第１蒸発管７２の長手方向が鉛直方向に延び、炉底蒸発管７０、第１蒸発管７２、第２蒸発管７４は、水平方向に並んで配置され、炉底蒸発管７０は鉛直面６０と湾曲面６６と傾斜面６２に設置され、隣接する蒸発管の間がフィン７６で閉塞されている。第１蒸発管７２、第２蒸発管７４は、肉厚が一定の従来からある円筒形状であり、内部に蒸気または給水が流れる。図２に示すように、傾斜面６２での炉底蒸発管７０は、炉底蒸発管７０の断面において鉛直上側に肉厚が厚い部分（後述の被覆部１０２）を設けて配置してある。
【００３９】
次に、炉底蒸発管７０について説明する。炉底蒸発管７０は、図３に示すように、炉底蒸発管７０の断面において内径が円形で、一方向側（Ｚ方向、紙面の上側）の肉厚が厚い部分を設けてあり、伝熱管部１００と、被覆部１０２と、補強部１０４と、を有し、Ｚ方向の中心を通る線を対称軸として、線対称の形状である。伝熱管部１００は、肉厚が一定の円筒形状であり、内部に蒸気または給水が流れる。一例として、炉底蒸発管７０は、炉底となる傾斜面６２に配置されている部分のＺ方向が、鉛直方向上側としてもよい。この場合、傾斜面６２は、鉛直方向上側の面がボイラの炉内に露出し、かつ、鉛直方向に対して傾斜した部分に配置されている部分となる。炉底蒸発管７０は、鉛直面６０に配置されている部分のＺ方向が水平方向となる。
【００４０】
被覆部１０２は、伝熱管部１００のＺ方向の外表面側に突出して、肉厚が厚くなるように設けられている。被覆部１０２は、伝熱管部１００のＺ方向最も離間する側の端部を含む領域に配置されている。被覆部１０２は、伝熱管部１００の軸方向に直交する断面において、外表面が円弧状となる曲面である。被覆部１０２は、伝熱管部１００のＺ方向頂点側の端部と重なる位置が最も厚肉な部分であり、Ｚ方向最も離間する側に突出した位置となる。炉底蒸発管７０の外表面は、被覆部１０２の被覆部のＺ方向頂点部の半径ｒが伝熱管部１００の伝熱管半径Ｒよりも小さい。被覆部１０２は、伝熱管部１００のボイラ１０の炉内側の表面で、かつ、伝熱管部１００に対して鉛直上方向に設けられた被覆部１０２の外周径が、少なくとも伝熱管部１００の外周径よりも小さい形状となる。
【００４１】
補強部１０４は、被覆部１０２の端部を含む領域の被覆部１０２と伝熱管部１００の外表面の間に凹溝部分が生じないように肉厚が厚くすることで設けられている。補強部１０４は、被覆部１０２と伝熱管部１００と外表面が滑らかに連続して接続している。炉底蒸発管７０は、補強部１０４により、被覆部１０２が設けられている面、つまり火炉１１の内部に露出する面が、屈折点がない曲面となる。
【００４２】
炉底蒸発管７０を有するボイラ１０は、火炉１１の内壁面に凝集して付着・成長したクリンカ（灰の塊）が、温度差などが起因した熱伸び差で内壁面から剥がれた場合、火炉１１内を鉛直下側へ落下し、炉底蒸発管７０が配置されている炉底に到達し、衝突する。傾斜面６２など炉底に設置した炉底蒸発管７０は、鉛直上側に肉厚が最も厚い被覆部１０２を設けて配置されている。炉底蒸発管７０は、鉛直方向上側の面がボイラ１０の炉内に露出し、かつ、鉛直方向に対して傾斜した部分に配置されている部分の被覆部１０２が、鉛直上側に設けられている。詳しくは、炉底蒸発管７０の外表面側に突出し肉厚が厚い被覆部１０２のＺ方向最も離間する側が、鉛直上側になるように配置されている。このため、クリンカが落下すると、被覆部１０２が設けられている面がクリンカと衝突する。被覆部１０２のＺ方向頂点部の半径は、伝熱管部１００よりも径が小さい曲面であるため、伝熱管部１００よりも凸な形状となり、また、最も突出している部分が鉛直方向上側の端部に設けられている。クリンカを破砕する力は、大まかにはクリンカの落下質量に略比例し、クリンカとの衝突面積に略反比例することから、被覆部１０２のＺ方向頂点部の半径が小さな凸形状であるほど、クリンカを破砕し易くする。クリンカが破砕されれば、クリンカの落下時に保有していたエネルギの一部が破砕することに変換されるので、クリンカの落下による衝突力は低減し、衝突による炉底蒸発管７０への損傷は著しく軽減される。
【００４３】
本実施形態では、傾斜面６２に設置された炉底蒸発管７０は、被覆部１０２が設けられている部分がクリンカと最初に衝突することで、被覆部１０２でクリンカを粉砕し易くすることができ、クリンカの衝突力を弱めることができる。また、炉底蒸発管７０は、被覆部１０２が母材１００を覆うことで、クリンカと衝突する部分が伝熱管部１００よりも肉厚にすることができる。これにより、クリンカと衝突する部分の強度を高くすることができ、炉底蒸発管７０の損傷を抑制することができる。
【００４４】
このように、炉底蒸発管７０は、伝熱管部１００のＺ方向の端部を含む領域に、伝熱管部１００よりも径が小さい被覆部１０２を設けて、Ｚ方向を鉛直方向上側にして火炉１１の底面（傾斜面６２）に設置することで、落下したクリンカを被覆部１０２で粉砕し易くすることができる。また、落下したクリンカが衝突する可能性がある領域に被覆部１０２を設けることで、落下するクリンカが衝突する可能性がある位置の炉底蒸発管７０の肉厚を厚くして強度を向上することができる。これにより、炉底蒸発管７０は、クリンカを粉砕することで落下するクリンカの衝突力を減少させることができ、かつ肉厚を厚くすることで強度も高くすることができる。以上より、クリンカが落下しても炉底の炉底蒸発管７０の損傷を抑制することができる。
【００４５】
また、ボイラ１０は、複数の炉底蒸発管７０を水平方向に隣接することで、複数の炉底蒸発管が並んでいる方向に被覆部１０２が連続した構造とすることができ、クリンカが炉底蒸発管７０の配置間隔よりも大きい場合、クリンカに対して複数の被覆部１０２を衝突させることができる。これにより、クリンカを複数の被覆部１０２でより破砕し易くすることができ、１つの被覆部１０２に係るクリンカの衝突力を低減し、炉底蒸発管７０の損傷をより確実に抑制することができる。また、炉底蒸発管７０は、Ｚ方向側のみを厚肉として被覆部１０２を形成したものであり、フィン７６との接合部分の厚みは従来の蒸発管と変わらない。また、被覆部１０２の鉛直上側は火炉の空間になり、被覆部１０２の追加により他構造物と干渉することは無い。すなわち、炉底蒸発管７０をボイラ１０の火炉１１へ設置することは、従来の蒸発管と変わることがない。そのため、炉底蒸発管７０は被覆部１０２の機能が追加しても、火炉１１の炉底の製造を従来と変わらずに簡単にすることができ、かつ、被覆部１０２を伝熱管部１００の鉛直方向上側に配置した構造にしやすくできる。
【００４６】
ここで、図４及び図５に示すように、炉底蒸発管７０のクリンカに対する損傷を効果的に抑制するには、被覆部１０２の形状やサイズを伝熱管部１００のサイズに対して適正化することが好ましい。クリンカが炉底蒸発管７０に落下するときの、炉底蒸発管７０による破壊力Ｆをヘルツの式を利用して次にように設定する。ヘルツの接触面圧式を用いることで、クリンカの衝突で瞬間的に接触面が変形する場合を見込んだクリンカの破壊力を想定する。
【００４７】
ヘルツの接触面圧の一般式は次である。
Ｐ＝０．３８８[ｆＥ2((１／Ｒ)2]1/3    ・・・式（１）
ここで、Ｐ：接触面圧、ｆ：荷重、Ｅ：ヤング率、Ｒ：接触部分の半径
ｒ＝Ｒとなった時を基準面圧としてＰ＝１．０と正規化して計算すると、
Ｆ＝((１／ｒ)2)1/3／((１／Ｒ)2)1/3      ・・・式（２）
ここで、Ｆ：クリンカの破壊力（ｒ＝Ｒのとき、Ｆ＝１．０と正規化したもの）
ｒ：被覆部のＺ方向頂点部の半径、Ｒ：伝熱管部の伝熱管半径である。
また、被覆部１０２の最も厚い位置（本実施形態では位置１２０での厚み）の厚みｔを、例えば４ｍｍ〜５ｍｍ程度を想定する。
【００４８】
図４に示すように、被覆部１０２を設けることでクリンカの破壊力Ｆが１．０を越えて、破壊力Ｆが２．０〜２．５が得られる条件を考える。すると、炉底蒸発管７０は、被覆部１０２の被覆部半径ｒと伝熱管部１００の伝熱管半径Ｒとの関係が０．３≦ｒ／Ｒ≦０．９であることが好ましい。ｒ／Ｒが０．３より小さいとクリンカの破壊力が向上することで好ましいが、後述する伝熱管部１００の保護割合は低下して約６０％以下になるので、ｒ／Ｒが０．３を下限とする。またｒ／Ｒが０．９より大きくなるとクリンカの破壊力が被覆部１０２を設けない場合（Ｆ＝１．０）と同程度になるので、ｒ／Ｒが０．９を上限とする。被覆部半径を上記範囲とすることで、クリンカの破壊力を向上できるので粉砕しやすくすることができるとともに、肉厚が増加して強度を向上することができる。
【００４９】
被覆部１０２は、伝熱管部１００の中心を支点として、被覆部１０２の外周面と伝熱管部１００の外周面が交わる端面と、水平面とのなす角（端部角度）がθ１となる。また、なす角θ１は構成形状から、算出される。
θ１=ｓｉｎ-1[（Ｒ−ｒ）／（Ｒ−ｒ＋ｔ）]  ・・・式（３）
【００５０】
図４に示すように、厚みｔを、例えば４ｍｍ〜５ｍｍ程度を想定して、クリンカの破壊力Ｆが１．０を越えて２．０〜２．５が得られるとき、０．３≦ｒ／Ｒ≦０．９に対応する端部角度θ１は、２０°以上５０°以下とすることがより好ましい。
【００５１】
クリンカは炉底から数ｍの高さから落下することから、クリンカはほぼ鉛直方向に落下する場合が多くなる。炉底蒸発管７０を鉛直方向上部（Ｚ方向）から見た際に、伝熱管部１００の表面を覆う割合を、保護割合Ｃとして評価する。
Ｃ＝[Ｒｃｏｓθ１]／[Ｒ]＝ｃｏｓθ１        ・・・式（４）
【００５２】
図４に示した、０．３≦ｒ／Ｒ≦０．９に対応する端部角度θ１は、本実施形態では２０°以上５０°以下とすることがより好ましいことに対応して、図５に示すように、保護割合Ｃは、６０％≦Ｃ≦９５％となる。すなわち、被覆部１０２をなす角θ１を上記範囲ですることで、クリンカが衝突する可能性がある位置を被覆部１０２で広い範囲で覆うことができる。
【００５３】
ここで、本実施形態の炉底蒸発管７０の火炉１１の炉底での設置は、伝熱管部１００の断面において、伝熱管部１００の中心を支点とする周方向において、Ｚ方向となる被覆部１０２の鉛直方向最も上側の位置、つまり、突出している先端１２０と、伝熱管部１００の鉛直方向の上端１３０とが一致する形状とした。つまり、伝熱管部１００を炉底に設置する際の鉛直方向の上端に対する被覆部１０２の鉛直方向最も上側の位置の頂点角度θ２を０°とした。これにより、被覆部１０２の突出している部分を鉛直方向上側に配置することでき、クリンカを粉砕しやすくすることができる。
ここで、頂点角度θ２は０°とすることが最も好ましいが、頂点角度θ２は、上記式（４）で、なす角θ１がθ１±θ２に置き換わることに相当するので、保護割合Ｃの差を１０％以内にするにはθ２は約±１０°以下、つまり、−１０°≦θ２≦１０°とすることが好ましい。頂点角度θ２を±１０°以下とすることで、クリンカが落下する位置に被覆部１０２をより確実に配置することができ、被覆部１０２によりクリンカを粉砕しやすくするとともに、被覆部１０２の厚肉で覆うことで保護することができる。
【００５４】
また、炉底蒸発管７０は、伝熱管部１００の周方向において、被覆部１０２の最も厚い位置（本実施形態では位置１２０での厚み）の厚みをｔとし、伝熱管部１００の厚みをＴとした場合、ｔ／Ｔ≦１．５とすることが好ましく、０．５≦ｔ／Ｔ≦１．５とすることがより好ましい。ｔ／Ｔ≦１．５とすることで、Ｚ方向の被覆部１０２が厚くなりすぎることで、炉底蒸発管７０の伝熱性が低下し、冷却性能が低下すること及び被覆部１０２の表面の温度が高くなり設計許容温度を上回ることを抑制できる。一方、０．５≦ｔ／Ｔとすることで、ｒ／Ｒ＝０．３と被覆部半径ｒが小さな場合でも、保護割合Ｃを５０％以上として、被覆部１０２で覆うことで保護する効果を発揮することができる。また、厚みｔは、３．０ｍｍ以上８．０ｍｍ以下とすることが好ましく、一例として４．０ｍｍ〜５．０ｍｍとすることが好ましい。厚みを上記範囲とすることで、耐久性を高くしつつ、炉底蒸発管７０の伝熱性が低下して、冷却性能が低下すること及び被覆部１０２の表面の温度が高くなりすぎるために材料強度が低下することを抑制できる。より具体的には、上記範囲とすることで、炉底蒸発管７０の外面温度が材料の設計許容温度以下とすることができ、配管のクリープ寿命が使用要求を満足させることができ、炉底蒸発管７０を流れる蒸気や給水の温度の上昇を抑制して出口温度が使用要求を満足させることができ、炉底蒸発管７０と第１蒸発管７２、第２蒸発管７２との接続部の耐久性を高く維持することができる。
【００５５】
また、炉底蒸発管７０は、燃焼バーナ２５よりも鉛直方向下側に配置されていることが好ましい。被覆部１０２を有する炉底蒸発管７０を燃焼バーナ２５よりも鉛直方向下側に配置することで、燃焼バーナ２５が配置され温度が高くなる領域に被覆部１０２が配置されて、被覆部１０２の表面の温度が高くなりすぎて材料強度が低下することを抑制できる。また、燃焼バーナ２５が配置され、クリンカが落下する恐れが低い領域に炉底蒸発管７０を配置しないことで、必要な位置に炉底蒸発管７０を配置することができる。
【００５６】
また、ボイラ１０は、炉底蒸発管７０の一方の端部に接続された円筒の第１蒸発管７２と、炉底蒸発管７０の他方の端部に接続された第２蒸発管７４とを設けることで、必要な位置に炉底蒸発管７０を配置することができ、不要な位置は従来の肉厚が周方向で等しい円筒形状の蒸発管を配置して、コスト低減をすることができる。
【００５７】
なお、本実施形態のボイラ１０は、炉底蒸発管７０を、鉛直面６０から湾曲面６６、傾斜面６２、湾曲面６８まで配置した構造として、炉底蒸発管７０の一方の端部が第１蒸発管７２と接続し、他方の端部が第２蒸発管７４と接続している。この構造により、湾曲面６６と湾曲面６８での溶接接続を行わないことで、作業性と信頼性を向上している。しかし、これに限定されることはない。炉底蒸発管７０の配置領域は、傾斜面６２の少なくとも一部を含んでいればよい。ここで、炉底蒸発管７０は、湾曲部６６，６８以外の部分、つまり、鉛直面６０、傾斜面６２及び水平面６４のいずれかに端部、つまり、第１蒸発管７２または第２蒸発管７４との接続部が配置されることが好ましい。蒸発管の接続部を直線形状の部分に設けることで、溶接作業性が良いことに加え、接続部に熱や応力の負荷が集中することを抑制でき、火炉１１の耐久性を高くして信頼性を向上することができる。また、炉底蒸発管７０は、接続部となる両方の端部が傾斜面６２内に配置されていてもよい。また、ボイラ１０は、傾斜面６２に配置されている炉底の蒸発管のうち、一部の炉底の蒸発管が、例えばクリンカが落下し易い領域に対して本実施形態の被覆部１０２を有する炉底蒸管７０とし、他の炉底の蒸発管を円筒形状で周方向の肉厚が等しく被覆部１０２を備えない従来の蒸発管としてもよい。
【００５８】
炉底蒸発管７０は、伝熱管部１００と、被覆部１０２と、補強部１０４と、を一体で製造することが好ましい。例えば、型押し出し製法で製造してもよい。また、型押し出し製法で製造する場合は、直管の炉底蒸発管を製造した後、湾曲部に相当する位置を曲げ加工することで、本実施形態の炉底蒸発管を製造することができる。炉底蒸発管７０の製造方法はこれに限定されず、伝熱管部１００の上に被覆部１０２と補強部１０４を別体で製造して接合してもよい。具体的には、被覆部１０２と補強部１０４とを肉盛り溶接で製造してもよい。
【００５９】
また、被覆部１０２は、伝熱管部１００の軸方向に直交する断面において、外表面が円弧状であることが好ましい。被覆部１０２を滑らかな円弧形状とすることで、製造を簡単にすることができる。
【００６０】
次に、本実施形態の変形例を示す。図６に示す炉底蒸発管７０ａは、伝熱管部１００と、被覆部１０２と、を有する。炉底蒸発管７０ａは、補強部１０４を備えない以外、炉底蒸発管７０と同様の構造である。炉底蒸発管７０ａのように、補強部１０４を備えない構造としても、炉底蒸発管７０に比べて、伝熱管部１００よりも厚肉化した部分のうち一部の肉厚が薄くなるが、クリンカと接触する領域を被覆部１０２で肉厚を厚くし、かつ、被覆部１０２でクリンカを破砕し易くすることができる。これにより、炉底蒸発管７０ａは、炉底蒸発管７０と同様の効果を得ることができる。また、補強部１０４を備えないのでコスト低減をすることができる。
【００６１】
図７に示す炉底蒸発管７０ｂは、伝熱管部１００と、被覆部１０２ｂと、を有する。被覆部１０２ｂは、伝熱管部１００の外表面側に設けられ、伝熱管部１００の２つの接線を延長させ、伝熱管部１００のＺ方向離間する側で交点が設けられる凸形状であり、Ｚ方向の中心を通る線を対称軸として、線対称の形状である。つまり、被覆部１０２ｂは、断面が直線となり、伝熱管部１００のＺ方向に頂点を配置された形状となる。被覆部１０２ｂを直線で設けた場合、直線部と円筒の外表面との交点が被覆部１０２ｂの端部となりこの点と水平面とのなす角がθ１となる。また、被覆部１０２ｂの径ｒは、頂点と端部とを結んだ円弧となる。炉底蒸発管７０ｂは、被覆部１０２ｂをＺ方向離間する側の端部が角となるように、断面の線を曲線ではなく直線とすることで、クリンカを粉砕する力である破壊力をより高くすることができ、クリンカを破砕し易くなり、炉底蒸発管７０ｂの損傷を抑制できる。
【００６２】
図８に示す炉底蒸発管７０ｃは、伝熱管部１００と、被覆部１０２ｃと、を有する。被覆部１０２ｃは、伝熱管部１００の外表面側に設けられ、４つの直線で外形線が形成されている。被覆部１０２ｃは、鉛直方向に伸び、伝熱管部１００のＺ方向の中心を通る線を対称軸として、線対称の形状である。被覆部１０２ｃは、頂点１４０と、２つの頂点１４２とを有する。頂点１４０は、被覆部１０２ｃの鉛直方向の最も離間する側の端部である。頂点１４２は、頂点１４０と被覆部１０２ｃの端部との間に形成され、伝熱管部１００から離れる方向に凸となる形状である。被覆部１０２ｃを直線で設けた場合、直線部と円筒の外表面との交点が被覆部１０２ｃの端部となりこの点と水平面とのなす角がθ１となる。また、被覆部１０２ｃの径ｒは、頂点１４０と端部とを結んだ円弧となる。炉底蒸発管７０ｃは、被覆部１０２ｃをＺ方向離間する側の端部が角となるように、断面の線を曲線ではなく直線とし、さらに頂点を複数設けることで、クリンカを破砕する力である破壊力をより高くすることができ、クリンカを破砕し易くなり、炉底蒸発管７０ｃの損傷を抑制できる。
【００６３】
図９に示す炉底蒸発管７０ｄは、伝熱管部１００と、被覆部１０２ｄと、を有する。被覆部１０２ｄは、伝熱管部１００の外表面側に設けられ、複数の直線で外形線が形成されている。被覆部１０２ｄは、Ｚ方向に伸び、伝熱管部１００のＺ方向の中心を通る線を対称軸として、線対称の形状である。被覆部１０２ｄは、頂点１５０と、２つの頂点１５２と２つの頂点１５４とを有する。頂点１５０は、被覆部１０２ｄのＺ方向の最も離間する側の端部である。頂点１５２は、頂点１５０と被覆部１０２ｄの端部との間に形成され、伝熱管部１００から離れる方向に凸となる形状である。また、頂点１５０と頂点１５２との間には凹部１５６が形成されている。
【００６４】
頂点１５４は、頂点１５２と被覆部１０２ｄの端部との間に形成され、伝熱管部１００から離れる方向に凸となる形状である。また、頂点１５２と頂点１５４との間には凹部１５８が形成されている。被覆部１０２ｄを直線で設けた場合、直線部と円筒の外表面との交点が被覆部１０２ｄの端部となりこの点と水平面とのなす角がθ１となる。また、被覆部１０２ｄの径ｒは、頂点１５０と端部とを結んだ円弧となる。頂点１５２、１５４は、円弧の中に含まれる。炉底蒸発管７０ｄは、被覆部１０２ｄを鉛直方向上側の端部が角となるように、断面の線を曲線ではなく直線とし、さらに頂点を複数設け、かつ谷となる凹部１５６、１５８を形成することで、頂点１５２、１５４をより鋭角にすることができ、クリンカを破砕する力である破壊力をより高くすることができ、クリンカを破砕し易くなり、炉底蒸発管７０ｄの損傷を抑制できる。
【００６５】
次に、図１０を用いて、炉底蒸発管の設置方法の一例を説明する。図１０は、炉底蒸発管の一部を本実施形態の炉底蒸発管に交換する方法である。図１０に示す処理は、例えば、本実施形態ではない形状であり、交換が必要となった炉底蒸発管を交換する場合に適用することができる。図１０に示す処理は、作業者が切削加工機器や溶断機器を用いて、実行することで実現することができる。
【００６６】
作業者は、交換する炉底蒸発管を特定する（ステップＳ１２）。例えば、クリンカが落下し、損傷が生じている炉底蒸発管や、クリンカが落下する頻度が高い可能性のある位置の炉底蒸発管を交換する炉底蒸発管に特定する。本実施形態は、炉底蒸発管７０は、火炉１１の炉底では、鉛直上方向のみを厚肉として被覆部１０２を形成したものであり、また炉底蒸発管７０の鉛直上側は火炉の空間にあるため、遮る構造物が無く、容易に炉底蒸発管７０の損傷の有無を目視で点検ができる。このため、炉底蒸発管を交換する炉底蒸発管に特定することは容易である。
【００６７】
作業者は、炉底蒸発管を特定したら、特定した炉底蒸発管を切断し、除去する（ステップＳ１４）。作業者は、その後、被覆部１０２を有する炉底蒸発管７０を、炉底蒸発管を除去した位置に固定する（ステップＳ１６）。具体的には、除去した位置に取り換えを行う炉底蒸発管７０を配置し、伝熱管部１００の端部と対面する蒸発管と溶接して、管路を繋げる。また、新たに設置した炉底蒸発管と、隣接する炉底蒸発管との間にフィン７６を配置し、溶接等により固定する。
【００６８】
このように、ボイラ１０の炉底に配置された炉底蒸発管を被覆部１０２を有する炉底蒸発管７０に交換することで、ボイラ１０のクリンカの落下に対する耐久性を高くすることができる。
【００６９】
また、図１０に示す処理では設置方法の一例として補修方法を説明したが、新たに製造するボイラの火炉１１に本実施形態の被覆部１０２を有する炉底蒸発管７０を設置してもよい。
【００７０】
また、上述した実施形態では、本発明のボイラを石炭焚きボイラとしたが、固体燃料としては、バイオマスや石油コークス、石油残渣などを使用するボイラであってもよい。また、燃料として固体燃料に限らず、重質油などの油焚きボイラにも使用することができ、更には、燃料としてガス(副生ガス)も使用することができる。そして、これら燃料の混焼焚きにも適用することができる。
【符号の説明】
【００７１】
１０  石炭焚きボイラ（ボイラ）
１１  火炉
１２  燃焼装置
１３  煙道
２１，２２，２３，２４，２５  燃焼バーナ
４１，４２，４３，４４，４５，４６，４７  熱交換器
６０  鉛直面
６２  傾斜面
６４  水平面
６６、６８  湾曲面
７０，７０ａ，７０ｂ，７０ｃ，７０ｄ  炉底蒸発管
７２  第１蒸発管
７４  第２蒸発管
１００  伝熱管部
１０２，１０２ａ，１０２ｂ，１０２ｃ，１０２ｄ  被覆部
１０４  補強部
θ１  端部角度
θ２  頂点角度  
ｔ    厚み
【図１】
0006712872.tif 000002
【図２】
0006712872.tif 000003
【図３】
0006712872.tif 000004
【図４】
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【図５】
0006712872.tif 000006
【図６】
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【図７】
0006712872.tif 000008
【図８】
0006712872.tif 000009
【図９】
0006712872.tif 000010
【図１０】
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