(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ボイラの内部で燃料を燃焼させた燃焼ガスの熱とボイラ内のパネル状管群の管の中を流れる給水もしくは蒸気とで熱交換させる前記パネル状管群の点検の際に前記パネル状管群の前記燃焼ガスに曝される内側の劣化状態を判定し、
前記パネル状管群の劣化状態が取替基準に達しているときはその管またはパネル状管群を部分的に切り取り、
部分的に切り取った管またはパネル状管群を裏返して前記燃焼ガスに曝される内側と前記燃焼ガスに曝されない外側との位置を反転させ、
部分的に切り取って位置を反転させた管またはパネル状管群を切り取り部分に嵌め込み溶接してボイラのパネル状管群を補修するにあたり、
劣化状態が予め定めた取替基準に達している箇所の管またはパネル状管群に歪みがあるときは、管またはパネル状管群を部分的に切り取る際に、切り取った管またはパネル状管群の管口を前記切り取り部分の管口に合わせて溶接できる大きさに分割して切り取り、切り取った管またはパネル状管群を裏返した後に、管またはパネル状管群の管口が前記切り取り部分の管口位置に合うように修正加工し、修正加工した管またはパネル状管群を前記切り取り部分に嵌め込み溶接することを特徴とするボイラ補修方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ボイラ内のパネル状管群を補修するボイラ補修方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、火力発電所のボイラの火炉は、多数の管を連結部で連結した角筒状のパネル状管群にて形成されている。パネル状管群の角筒の内部が火炉であり、この火炉でバーナーにより燃料を燃焼させる。そして、火炉内で燃やされた燃料の燃焼ガスの熱と管の中を流れる給水（水）とで熱交換し蒸気を発生させる。同様に、ボイラの後伝部においても壁の一部がパネル状管群で形成され、火炉から出た燃焼ガスの熱と管の中を流れる給水とで熱交換をし給水を加熱している。従って、パネル状管群の内側部は燃焼ガスに曝され、外側部は燃焼ガスに曝されない。
【０００３】
このことから、パネル状管群の内側部の劣化が激しく、パネル状管群の外側部は事実上劣化はない。そこで、ボイラの停止時において、劣化が激しいパネル状管群の内側部の管の健全性を確認している。この管の健全性の確認は管の減肉やき裂などの劣化状態を点検し、管の劣化状態が取替基準に達しているか否かを判断し、管の劣化状態が取替基準に達しているときは管の取り替えを行っている。管の取り替えは、管の劣化部分を部分的に切り取り、切り取り部分に新品の管を溶接して修理している。また、管の取替範囲が多い場合には、管ごとに代えてパネル状管群の劣化部分を部分的に切り取り、切り取り部分に新品のパネル状管群を溶接して修理している。
【０００４】
ここで、排ガスと熱交換を行う熱交換器を補修するものとして、複数のチューブバンドルを備える熱交換器の少なくとも一つのチューブバンドルを取り外し、取り外したチューブバンドルの複数の伝熱管のうち少なくとも一部の伝熱管を修理し、修理したチューブバンドルを他のチューブバンドルと置き換えるようにし、コストを低減するとともに、作業時間を短縮するようにしたものがある（特許文献１参照）。この特許文献１のものでは、伝熱管の修理の際には、減肉の少ない伝熱管においては排ガス上流側と下流側とを交換するように伝熱管を１８０°反転させることによって、伝熱管の再利用を可能とし修理時のコストを低減するようにしたり、排ガスの最上流系列と最下流系列のうち、より高温となるチューブバンドルの置換頻度を、より低温となるチューブバンドルの置換頻度よりも高くするようにしたりしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１５−３４６５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、従来のように、劣化が激しいパネル状管群を部分的に切り取り、切り取った部分に新品の管やパネル状管群を溶接して取り替える取替方法では、切り取った大きさの新品の管やパネル状管群を用意しなければならない。従って、切り取った大きさの新品の管やパネル状管群の製作に時間が掛かりコストも高くなり、さらには、工事工程も長期間となる。
【０００７】
また、特許文献１のものでは、複数のチューブバンドルを備えた熱交換器であることからチューブバンドルでの取り替えが可能であるが、ボイラの場合は、管がパネル状管群で一体となっておりチューブバンドルを形成していないので、高温となるチューブバンドルの置換頻度を低温となるチューブバンドルの置換頻度よりも高くするといったチューブバンドル単位での置換を行うことができない。
【０００８】
また、特許文献１の伝熱管は、減肉の少ない伝熱管について排ガス上流側と下流側とを交換するように伝熱管を１８０°反転させて伝熱管の再利用を可能とすることができるが、ボイラの場合はパネル状管群であり、燃焼ガスの上流側と下流側の管を１８０°反転させても意味がない。
【０００９】
本発明の目的は、低コストで工事工程を短縮でき、しかも新品と同等にボイラのパネル状管群を補修できるボイラ補修方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
請求項１の発明に係るボイラ補修方法は、 ボイラの内部で燃料を燃焼させた燃焼ガスの熱とボイラ内のパネル状管群の管の中を流れる給水もしくは蒸気とで熱交換させる前記パネル状管群の点検の際に前記パネル状管群の前記燃焼ガスに曝される内側の劣化状態を判定し、 前記パネル状管群の劣化状態が取替基準に達しているときはその管またはパネル状管群を部分的に切り取り、 部分的に切り取った管またはパネル状管群を裏返して前記燃焼ガスに曝される内側と前記燃焼ガスに曝されない外側との位置を反転させ、 部分的に切り取って位置を反転させた管またはパネル状管群を切り取り部分に嵌め込み溶接してボイラのパネル状管群を補修するにあたり、劣化状態が予め定めた取替基準に達している箇所の管またはパネル状管群に歪みがあるときは、管またはパネル状管群を部分的に切り取る際に、切り取った管またはパネル状管群の管口を前記切り取り部分の管口に合わせて溶接できる大きさに分割して切り取り、切り取った管またはパネル状管群を裏返した後に、管またはパネル状管群の管口が前記切り取り部分の管口位置に合うように修正加工し、修正加工した管またはパネル状管群を前記切り取り部分に嵌め込み溶接することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
請求項１の発明によれば、ボイラのパネル状管群の劣化状態が取替基準に達しているときは、その管またはパネル状管群を部分的に切り取り、部分的に切り取った管またはパネル状管群を裏返して燃焼ガスに曝される内側と燃焼ガスに曝されない外側との位置を反転させ、ボイラのパネル状管群を補修するので、新品の管やパネル状管群を用意する必要がなく、コストの低減及び工事工程を短縮できる。また、燃焼ガスに曝される内側と燃焼ガスに曝されない外側との位置を反転させるので、補修後に燃焼ガスに曝される内側の管やパネル状管群は、燃焼ガスに曝されていない外側のものとなり、劣化のない新品と同様の管やパネル状管群となる。従って、管やパネル状管群の寿命は事実上２倍に延びる。
【００１３】
さらには、劣化状態が予め定めた取替基準に達している管またはパネル状管群に歪みがあるときは、管またはパネル状管群を部分的に切り取る際に、切り取った管またはパネル状管群の管口を前記切り取り部分の管口に合わせて溶接できる大きさに分割して切り取り、切り取った管またはパネル状管群を裏返した後に、管またはパネル状管群の管口が前記切り取り部分の管口位置に合うように修正加工し、修正加工した管またはパネル状管群を前記切り取り部分に嵌め込み溶接するので、管やパネル状管群に歪みがあっても、切り取った管またはパネル状管群を容易に切り取り部分に嵌め込むことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の第１実施形態に係るボイラ補修方法の工程を示すフローチャート。
【図２】本発明の第１実施形態で対象とする火力発電所のボイラの一例を示す概念図。
【図３】本発明の第１実施形態におけるボイラのパネル状管群の斜視図。
【図４】本発明の第１実施形態において部分的に切り取ったパネル状管群を裏返して切り取り部分に嵌め込み溶接する場合の説明図。
【図５】本発明の第２実施形態に係るボイラ補修方法の工程を示すフローチャート。
【図６】本発明の第２実施形態において管またはパネル状管群に歪みがある場合に部分的に切り取ったパネル状管群を裏返して切り取り部分に嵌め込み溶接する場合の説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明に至った経緯を説明する。特許文献１には、伝熱管を１８０°反転させることによって、伝熱管の再利用を可能とする技術的思想が示されている。本発明においても、管またはパネル状管群を裏返しさせる（１８０°反転させる）ことによって、管またはパネル状管群の再利用を可能とするので、その点では一致する。しかし、特許文献１が対象とする伝熱管は減肉が少ない伝熱管であるが、本発明の対象とする管またはパネル状管群は、逆に、減肉やき裂（劣化）の激しい（内側が取替基準に達している）管またはパネル状管群である点で相違する。
【００１６】
これは、特許文献１の伝熱管は、伝熱管自体が排ガス中に曝されており、伝熱管の下流側であっても減肉していることから、上流側で減肉が少ない伝熱管ならば、伝熱管を１８０°反転させることによって、まだ、使用できるというものである。一方、本発明の管またはパネル状管群は、燃焼ガスに曝される内側と燃焼ガスに曝されない外側とがあり、燃焼ガスに曝されるのは内側のみであるというボイラの特質に基づくものである。つまり、ボイラでは、燃焼ガスに曝されていない外側のものは、劣化のない新品と同様のものであるという特質に基づくものである。この特質に基づき、本発明は、特許文献１のように、減肉が少ない管を対象とするのではなく、逆に、減肉やき裂（劣化）の激しい（内側が取替基準に達している）管またはパネル状管群であっても、管またはパネル状管群の再利用を可能としたものである。
【００１７】
以下、本発明の実施形態を説明する。図１は本発明の第１実施形態に係るボイラ補修方法の工程を示すフローチャート、図２は本発明の第１実施形態で対象とする火力発電所のボイラの一例を示す概念図である。
【００１８】
図２において、火力発電所のボイラ１１は火炉部１１ａと後伝部１１ｂとから構成される。給水系統から送水されてきた水は、後伝部１１ｂの節炭器１２に導かれ、節炭器１２にてボイラ１１の火炉部１１ａから出た燃焼ガスと熱交換され加熱される。節炭器１２で加熱された水は、第１連結配管１３及び第１管寄せ１４を介してボイラ１１の火炉部１１ａを構成するパネル状管群１５に供給される。また、図示は省略するが、後伝部１１ｂ内側の壁の一部にはパネル状管群が形成され、後伝部１１ｂの内側において、火炉部１１ａから出た燃焼ガスの熱とパネル状管群の管の中を流れる給水とで熱交換をして給水を加熱し、火炉部１１ａのパネル状管群１５に供給される。
【００１９】
次に、火炉部１１ａのパネル状管群１５はボイラ１１内において角筒状に配置され、パネル状管群１５の内部が火炉となる。すなわち、パネル状管群１５の内部でバーナーにより燃料を燃焼させ、燃焼ガスの熱とパネル状管群１５の管の中を流れる給水とで熱交換することで蒸気を発生させ、発生した蒸気は第２管寄せ１６及び第２連絡配管１７を介して過熱器１８に供給され、過熱器１８から図示省略の蒸気タービンに導かれる。
【００２０】
また、火炉部１１ａから出た燃焼ガスは過熱器１８及び節炭器１２に流れ熱交換して、ボイラ１１外に排ガスとして排出される。図示は省略するが、火炉部１１ａのパネル状管群１５は、保熱材で包囲されているので、火炉部１１ａから出た燃焼ガスはパネル状管群１５の外側には流れない。従って、火炉部１１ａのパネル状管群１５や図示省略の後伝部１１ｂの壁のパネル状管群の内側部は燃焼ガスに曝され、外側部は燃焼ガスに曝されない。
【００２１】
以下の説明では、ボイラ１１の火炉部１１ａのパネル状管群１５を補修する場合について説明する。図１において、本発明の第１実施形態に係るボイラ補修方法では、まず、ボイラのパネル状管群の燃焼ガスに曝される内側の劣化状態を判定する（Ｓ１）。ボイラ１１のパネル状管群１５の点検は、ボイラ１１を停止した状態で点検員がパネル状管群１５の内側に入り、目視または超音波探傷装置を用いて点検する。
【００２２】
図３はボイラ１１のパネル状管群１５の斜視図である。図３ではパネル状管群１５に接続される第１管寄せ１４及び第２管寄せ１６の図示は省略している。図３に示すように、パネル状管群１５は、複数の管１９を連結板２０で連結して角筒状に形成されている。このような角筒状のパネル状管群１５の内側にバーナーが位置するようにボイラ１１内に配置される。パネル状管群１５の点検の際には、点検員がパネル状管群１５の内側に入り、パネル状管群１５の内側の劣化状態が予め定めた取替基準に達しているか否かを判定する。
【００２３】
次に、図１において、パネル状管群１５の内側の劣化状態が予め定めた取替基準に達している箇所があるか否かを判定する（Ｓ２）。劣化状態が予め定めた取替基準に達している箇所がない場合は処理を終了する。一方、劣化状態が予め定めた取替基準に達している箇所があるときは、劣化状態が予め定めた取替基準に達している箇所の管またはパネル状管群１５を部分的に所定の大きさで切り取る（Ｓ３）。
【００２４】
点検員による点検で、劣化状態が予め定めた取替基準に達している箇所があるときは、図３に示すように、その劣化状態箇所２１を部分的に所定の大きさで、例えばグラインダーで切り取る。所定の大きさは切り取った管またはパネル状管群の取り替え作業が火炉内で行える程度の大きさである。例えば、数メートル四方の範囲に入る大きさである。劣化状態箇所２１が数メートル四方の範囲に入らない場合は分割して切り取ることになる。なお、図３では管ではなくパネル状管群１５の一部を切り取る場合を示している。
【００２５】
次に、切り取った管またはパネル状管群を裏返す（Ｓ４）。すなわち、部分的に切り取った管またはパネル状管群を半回転させて表裏を入れ替え、燃焼ガスに曝される内側と燃焼ガスに曝されない外側との位置を反転させる。そして、裏返した管またはパネル状管群を切り取り部分に嵌め込み溶接する（Ｓ５）。
【００２６】
図４は、部分的に切り取ったパネル状管群を裏返して切り取り部分に嵌め込み溶接する場合の説明図である。図４では部分的にパネル状管群を切り取った場合を示している。図４に示すように、パネル状管群１５のうち、劣化状態が予め定めた取替基準に達している劣化状態箇所２１を切り取る。
【００２７】
切り取ったパネル状管群１５ａ１は、パネル状管群１５の内側に位置していた部分が劣化している。これは、燃焼ガスに曝されていたからである。この切り取ったパネル状管群１５ａ１を裏返すと、パネル状管群１５の外側に位置していた部分が前面となったパネル状管群１５ａ２となる。このパネル状管群１５ａ２の背面は劣化しているが、前面は燃焼ガスに曝されない外側であるので、劣化のない新品と同様の管やパネル状管群である。このパネル状管群１５ａ２の前面がパネル状管群１５の内側になるように、切り取りしていないパネル状管群１５の切り取り部分（劣化状態箇所２１）に溶接して取り付ける。
【００２８】
これにより、パネル状管群１５の内側のパネル状管群は劣化のない新品と同様のパネル状管群となり、パネル状管群の寿命は事実上２倍に延びる。以上の説明では、パネル状管群として切り取る場合について説明したが、管だけを切り取る場合も同様である。
【００２９】
次に、本発明の第２実施形態を説明する。図５は本発明の第２実施形態に係るボイラ補修方法の工程を示すフローチャートである。この第２実施形態は、図１に示した第１実施形態に対し、ステップＳ１１〜ステップＳ１５を追加して設け、管またはパネル状管群に歪みがあるときは、管またはパネル状管群を部分的に切り取る際に、切り取った管またはパネル状管群の管口を切り取り部分の管口に合わせて溶接できる大きさに分割して切り取り、切り取った管またはパネル状管群を裏返した後に、管またはパネル状管群の管口が切り取り部分の管口位置に合うように修正加工し、切り取った管またはパネル状管群を前記切り取り部分に嵌め込み溶接するようにしたものである。図１と同一ステップには同一符号を付し重複する説明は省略する。
【００３０】
図５において、ステップＳ２の判定で、パネル状管群１５の内側の劣化状態が予め定めた取替基準に達している箇所があるときは、劣化状態が予め定めた取替基準に達している箇所に歪みがあるか否かを判定する（Ｓ１１）。劣化状態が予め定めた取替基準に達している箇所に歪みがないときは、図１に示したステップＳ３〜ステップＳ５と同様の処理を行う。
【００３１】
一方、劣化状態が予め定めた取替基準に達している箇所に歪みがあるときは、その箇所の管またはパネル状管群を切り取ったときに、切り取った管またはパネル状管群の管口を切り取り部分の管口に合わせて溶接できる大きさに分割して切り取る（Ｓ１２）。そして、切り取った管またはパネル状管群を裏返し（Ｓ１３）、管またはパネル状管群の管口が切り取り部分の管口位置に合うように修正加工し（Ｓ１４）、修正加工した管またはパネル状管群を前記切り取り部分に嵌め込み溶接する（Ｓ１５）。
【００３２】
これは、切り取った管またはパネル状管群を切り取り部分に嵌め込み溶接する場合に、切り取りしていない管またはパネル状管群に適切に連結できるようにするためである。すなわち、切り取った管またはパネル状管群を裏返すことから、火炉の内側と外側とが入れ替わり、管またはパネル状管群の管口が切り取り部分の管口位置に合うように修正加工しないと、切り取りしていない管またはパネル状管群に適切に連結できなくなるからである。
【００３３】
図６は、管またはパネル状管群に歪みがある場合に部分的に切り取ったパネル状管群を裏返して切り取り部分に嵌め込み溶接する場合の説明図である。図６では部分的にパネル状管群を切り取った場合を示している。
【００３４】
パネル状管群１５のうち、劣化状態が予め定めた取替基準に達している劣化状態箇所２１を切り取るにあたり、劣化状態箇所２１に歪みがあるときは、切り取ったパネル状管群の大きさが、切り取った管またはパネル状管群の管口を切り取り部分の管口に合わせて溶接できる大きさに分割して切り取る。図６ではパネル状管群１５が内側に凸に歪んでいる場合を示している。
【００３５】
切り取ったパネル状管群１５ｂ１は、パネル状管群１５の内側に位置していた部分が劣化している。これは、燃焼ガスに曝されていたからである。この切り取ったパネル状管群１５ｂ１を裏返すと、パネル状管群１５の外側に位置していた部分が前面となったパネル状管群１５ｂ２となる。このパネル状管群１５ｂ２の背面は劣化しているが、前面は燃焼ガスに曝されない外側であるので、劣化のない新品と同様の管やパネル状管群である。
【００３６】
このパネル状管群１５ｂ２の前面がパネル状管群１５の内側になるように、切り取りしていないパネル状管群１５の切り取り部分（劣化状態箇所２１）に溶接して取り付けるわけであるが、パネル状管群１５ｂ１は内側に凸に歪んでいることから、パネル状管群１５ｂ１を裏返したパネル状管群１５ｂ２は内側に凹に歪んだものとなる。
【００３７】
そこで、パネル状管群１５ｂ１を裏返したパネル状管群１５ｂ２に対し、その管口が切り取り部分（劣化状態箇所２１）の管口位置に合うように修正加工する。パネル状管群１５ｂ２を修正加工させるにあたっては、パネル状管群１５ｂ２の上下端部において、管１９間の連結板２０に切り込み２２を入れる。そして、パネル状管群１５ｂ２の上下端の連結板２０を、管１９またはパネル状管群１５の管口が切り取り部分の管口位置に合うように修正加工する。
【００３８】
図６の修正加工したパネル状管群１５ｂ３において、管１９間の上下端部の連結板２０の先端部は切り込み２２により２分割される。管１９ａと管１９ｂとの間の上端部の連結板２０は、先端部が連結板片２０ａ１と連結板片２０ａ２とに２分割され、同様に、管１９ｂと管１９ｃとの間の連結板２０は、切り込み２２により先端部が連結板片２０ｂ１と連結板片２０ｂ２とに２分割され、管１９ｃと管１９ｄとの間の連結板２０は、切り込み２２により先端部が連結板片２０ｃ１と連結板片２０ｃ２とに２分割される。また、管１９間の下端部においても、符号の図示は省略するが、同様に連結板２０の先端部は２分割される。
【００３９】
そして、パネル状管群１５ｂ２の上下端の連結板２０を、管１９またはパネル状管群１５の管口が切り取り部分の管口位置に合うように修正加工すると、図６の修正加工したパネル状管群１５ｂ３となる。このパネル状管群１５ｂ３を切り取りしていないパネル状管群１５の切り取り部分（劣化状態箇所２１）に嵌め込み溶接して取り付ける。
【００４０】
すなわち、切り取った管またはパネル状管群の管口と切り取り部分の管口との間、切り込み２２を入れた連結板２０の切り込み部分が重なり合っている箇所を溶接する。これにより、管やパネル状管群に歪みがあっても、切り取った管またはパネル状管群を容易に切り取り部分に嵌め込むことができる。以上の説明では、パネル状管群として切り取る場合について説明したが、管だけを切り取る場合も同様である。
【００４１】
ここで、切り取った管またはパネル状管群の管口を切り取り部分の管口に合わせて溶接できる大きさとは、図６の修正加工したパネル状管群１５ｂ３において、パネル状管群１５ｂ３の修正加工した上下端の連結板２０が重なり合う大きさである。すなわち、切り取った管またはパネル状管群の管口を、切り取り部分の管口に合わせるように修正加工したとき、パネル状管群１５ｂ３の修正加工した上下端の連結板２０が重なり合う大きさである。上下端の連結板２０が重なり合っていれば、溶接が可能であるからである。
【００４２】
以下の説明では、ボイラ１１の火炉部１１ａのパネル状管群１５を補修する場合について説明したが、ボイラ１１の後伝部１１ｂのパネル状管群を補修する場合についても同様に適用できる。
【００４３】
以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００４４】
１１…ボイラ、１１ａ…火炉部、１１ｂ…後伝部、１２…節炭器、１３…第１連結配管、１４…第１管寄せ、１５…パネル状管群、１６…第２管寄せ、１７…第２連絡配管、１８…過熱器、１９…管、２０…連結板、２１…劣化状態箇所、２２…切り込み
【図１】
0006736936.tif 000002
【図２】
0006736936.tif 000003
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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