(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ボイラ本体の火炉の底部炉壁の下方外側に配設された入口ヘッダと、ボイラ本体の天井炉壁を覆う天井囲内に吊下部材により吊下配置された出口ヘッダと、下端が入口ヘッダに接続され底部炉壁を貫通して火炉内を上方へ延び且つ上端部が天井炉壁に対しスライド自在に貫通して出口ヘッダに接続され、パネルを形成する多数の過熱器管と、前記出口ヘッダに一次スプレー連絡管を介して接続された一次スプレー連絡管マニホールドとを備えたボイラの放射形過熱器の湾曲防止構造であって、
出口ヘッダを少なくとも五本以上に細分化し、該細分化した各出口ヘッダに接続される過熱器管によって構成されるパネルを少なくとも五枚以上に細分化すると共に、前記各出口ヘッダを吊下部材により所望の引上げ力が付加されるよう個別に吊り下げ、各出口ヘッダの底部にドレン排出管を接続し、各出口ヘッダに対する過熱器管の接続位置を前記ドレン排出管の接続位置より少なくとも上部に設定し、前記入口ヘッダに接続された連絡管にドレン排出管を接続し、前記一次スプレー連絡管と、前記一次スプレー連絡管マニホールドの底部とにそれぞれ、前記出口ヘッダのドレン排出管に接続されるドレン排出管を接続したことを特徴とするボイラの放射形過熱器の湾曲防止構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ボイラの放射形過熱器の湾曲防止構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図４はボイラの一例を表わすものであって、図中、１はボイラ本体、２はボイラ本体１の火炉１ａ内へ燃料を噴射して燃焼させるバーナ、３はボイラ本体１の火炉１ａ内に配設された放射形過熱器であり、バーナ２からボイラ本体１の火炉１ａ内へ燃料を噴射して燃焼させ、火炎による輻射熱を利用して放射形過熱器３内を流れる蒸気或いは水を過熱すると共に、前記燃料の燃焼によって生成された燃焼ガスと、図示していない板形過熱器、最終過熱器、再熱器、一次過熱器、及び節炭器等の内部を流れる蒸気或いは水とを互いに熱交換させ、過熱された過熱蒸気を図示していない蒸気タービンへ導き、該蒸気タービンを駆動して発電機を駆動する一方、熱交換した後の排ガスは排ガスダクト４へ流出させるようになっている。
【０００３】
前記放射形過熱器３は、ボイラ本体１の火炉１ａの底部炉壁１ｂの下方外側に二本の入口ヘッダ５を配設し、ボイラ本体１の天井炉壁１ｃを覆う天井囲１ｄ内に、ボイラ前後方向へ延びる四本の出口ヘッダ８をそれぞれ、架構６から吊り下げられたコンスタントハンガ等の吊下部材７により所望の引上げ力が付加されるよう吊下配置し、前記入口ヘッダ５に下端が接続された多数の過熱器管９をボイラ本体１の底部炉壁１ｂを貫通させて火炉１ａ内を上方へ延ばし、その上端部を天井炉壁１ｃに対しスライド自在に貫通させて出口ヘッダ８に接続し、前記多数の過熱器管９によって四枚のパネル１０を形成してなる構成を有している。
【０００４】
前記放射形過熱器３の入口ヘッダ５には、図示していない上流側の過熱器の出口ヘッダから延びる連絡管１１が接続されており、又、前記放射形過熱器３の出口ヘッダ８には、図５に示される如く、多数の一次スプレー連絡管１２を介して一次スプレー連絡管マニホールド１３が接続されており、前記上流側の過熱器の出口ヘッダ（図示せず）から連絡管１１（図４参照）を介して入口ヘッダ５に導入された蒸気は、該入口ヘッダ５から過熱器管９内へ流入して該過熱器管９内を上昇し、火炉１ａ内におけるバーナ２からの火炎による輻射熱により過熱された後、出口ヘッダ８へ導かれ、該出口ヘッダ８から一次スプレー連絡管１２を介して一次スプレー連絡管マニホールド１３へ導かれるようになっている。
【０００５】
一方、前記放射形過熱器３のパネル１０を形成する過熱器管９と過熱器管９との間は、図６に示される如く、多数のタイロッド１４によって連結されており、該タイロッド１４の過熱器管９長手方向における取付ピッチＬは、およそ１５００［ｍｍ］程度に設定されており、この場合、各パネル１０内において隣接する過熱器管９の間での座屈限界温度差は、およそ７３［℃］（ａｔ３００［℃］）となっている。尚、各パネル１０内において隣接する過熱器管９の間での座屈限界温度差が７３［℃］（ａｔ３００［℃］）であるということは、ある過熱器管９の温度が３００［℃］である場合に、隣接する過熱器管９の温度が３７３［℃］以下であれば、座屈が生じないことを意味している。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
前述の如きボイラは、従来においては、一旦起動されたら一年程度運転が継続される、いわゆるベースロード用として運用されており、このようなベースロード用としての運用ではほとんど問題はなかったが、近年においては、ベースロード用として例えば原子力発電等を利用し、昼間に電気の使用量がピークを迎えるような特に夏場の時期等に、朝に起動を行って夜に運転を停止し、毎日、起動・停止を繰り返す、いわゆるピークロード用として前述の如きボイラを使用する動きが出てきている。
【０００７】
しかしながら、ピークロード用として前述の如きボイラを使用した場合、ボイラの起動・停止回数が大幅に増加し、特に、ボイラが冷えた状態からの起動時には、放射形過熱器３の出口ヘッダ８の下流側の一次スプレー連絡管マニホールド１３及び一次スプレー連絡管１２からドレンが出口ヘッダ８を介して過熱器管９内へ逆流し、ドレンが流れ込む過熱器管９の温度は低く、ドレンが流れ込まない過熱器管９の温度は高くなり、各パネル１０内において過熱器管９の間で大きな温度差が生じて歪量にも大きな差が生じることとなり、パネル１０が湾曲してしまうという欠点を有していた。
【０００８】
本発明は、斯かる実情に鑑み、ボイラ起動時に各パネル内において発生する過熱器管の間での温度差を抑えて歪量の差を抑制し得、パネルの湾曲を防止し得るボイラの放射形過熱器の湾曲防止構造を提供しようとするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、ボイラ本体の火炉の底部炉壁の下方外側に配設された入口ヘッダと、ボイラ本体の天井炉壁を覆う天井囲内に吊下部材により吊下配置された出口ヘッダと、下端が入口ヘッダに接続され底部炉壁を貫通して火炉内を上方へ延び且つ上端部が天井炉壁に対しスライド自在に貫通して出口ヘッダに接続され、パネルを形成する多数の過熱器管と、前記出口ヘッダに一次スプレー連絡管を介して接続された一次スプレー連絡管マニホールドとを備えたボイラの放射形過熱器の湾曲防止構造であって、
出口ヘッダを少なくとも五本以上に細分化し、該細分化した各出口ヘッダに接続される過熱器管によって構成されるパネルを少なくとも五枚以上に細分化すると共に、前記各出口ヘッダを吊下部材により所望の引上げ力が付加されるよう個別に吊り下げ、各出口ヘッダの底部にドレン排出管を接続し、各出口ヘッダに対する過熱器管の接続位置を前記ドレン排出管の接続位置より少なくとも上部に設定し、前記入口ヘッダに接続された連絡管にドレン排出管を接続し、前記一次スプレー連絡管と、前記一次スプレー連絡管マニホールドの底部とにそれぞれ、前記出口ヘッダのドレン排出管に接続されるドレン排出管を接続したことを特徴とするボイラの放射形過熱器の湾曲防止構造にかかるものである。
【００１０】
【００１１】
【００１２】
上記手段によれば、以下のような作用が得られる。
【００１３】
ボイラが冷えた状態からの起動時に、仮に、放射形過熱器の出口ヘッダの下流側からドレンが出口ヘッダを介して過熱器管内へ逆流したとしても、少なくとも五本以上に細分化した各出口ヘッダに接続される過熱器管によって構成されるパネルは、少なくとも五枚以上に細分化してあるため、各パネル内において生じる過熱器管間の温度差は低く抑えられ、歪量の差も小さくなり、しかも、前記各出口ヘッダは、吊下部材により所望の引上げ力が付加されるよう個別に吊り下げてあるため、各パネルにおける歪の発生が抑制される。
【００１４】
又、前記ボイラの放射形過熱器の湾曲防止構造においては、各出口ヘッダの底部にドレン排出管を接続し、各出口ヘッダに対する過熱器管の接続位置を前記ドレン排出管の接続位置より少なくとも上部に設定してあるため、放射形過熱器の出口ヘッダの下流側から出口ヘッダ内へ逆流したドレンは、ドレン排出管から排出され、過熱器管内へはほとんど流れ込まなくなり、各パネル内において過熱器管の間で大きな温度差が発生しなくなり、歪量の差も生じにくくなる。
【００１５】
更に、前記ボイラの放射形過熱器の湾曲防止構造においては、前記放射形過熱器の入口ヘッダに接続された連絡管には、ドレン排出管を接続してあるため、前記放射形過熱器の上流側からの入口ヘッダと過熱器管に対するドレンの流入も阻止され、又、一次スプレー連絡管と、一次スプレー連絡管マニホールドの底部とにそれぞれ前記出口ヘッダのドレン排出管に接続されるドレン排出管を接続してあるため、一次スプレー連絡管マニホールド及び一次スプレー連絡管から出口ヘッダ内へドレンが逆流すること自体がきわめて少なくなる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図示例と共に説明する。
【００１７】
図１〜図３は本発明を実施する形態の一例であって、図中、図４〜図６と同一の符号を付した部分は同一物を表わしており、基本的な構成は図４〜図６に示す従来のものと同様であるが、本図示例の特徴とするところは、図１に示す如く、出口ヘッダ８を所要数（図の例では十本）に細分化し、該細分化した各出口ヘッダ８に接続される過熱器管９によって構成されるパネル１０を所要数（図の例では十枚）に細分化すると共に、前記各出口ヘッダ８をコンスタントハンガ等の吊下部材７により所望の引上げ力が付加されるよう個別に吊り下げ、又、図２に示す如く、前記各出口ヘッダ８の底部にドレン排出管１５を接続し、各出口ヘッダ８に対する過熱器管９の接続位置を前記ドレン排出管１５の接続位置より少なくとも上部に設定し、更に、図３に示す如く、細分化した各パネル１０内において隣接する過熱器管９を連結するタイロッド１４の過熱器管長手方向における取付ピッチＬ’をおよそ９００［ｍｍ］程度に狭めた点にある。
【００１８】
尚、前記放射形過熱器３の入口ヘッダ５に接続された連絡管１１には、ドレン排出管１８を接続してあり、又、前記一次スプレー連絡管１２の所要位置と、一次スプレー連絡管マニホールド１３の底部にはそれぞれ、図２に示す如く、前記ドレン排出管１５に接続されるドレン排出管１６，１７を接続してある。
【００１９】
次に、上記図示例の作動を説明する。
【００２０】
ボイラが冷えた状態からの起動時に、仮に、放射形過熱器３の出口ヘッダ８の下流側の一次スプレー連絡管マニホールド１３及び一次スプレー連絡管１２からドレンが出口ヘッダ８を介して過熱器管９内へ逆流したとしても、前述の如く、所要数（図の例では十本）に細分化した各出口ヘッダ８に接続される過熱器管９によって構成されるパネル１０は、所要数（図の例では十枚）に細分化してあるため、各パネル１０内において生じる過熱器管９間の温度差は低く抑えられ、歪量の差も小さくなる。
【００２１】
しかも、前記各出口ヘッダ８は、コンスタントハンガ等の吊下部材７により所望の引上げ力が付加されるよう個別に吊り下げてあるため、各パネル１０における歪の発生が抑制される。
【００２２】
又、各出口ヘッダ８の底部にはドレン排出管１５を接続し、各出口ヘッダ８に対する過熱器管９の接続位置は、前記ドレン排出管１５の接続位置より少なくとも上部に設定してあるため、放射形過熱器３の出口ヘッダ８の下流側の一次スプレー連絡管マニホールド１３及び一次スプレー連絡管１２から出口ヘッダ８内へ逆流したドレンは、ドレン排出管１５から排出され、過熱器管９内へはほとんど流れ込まなくなり、各パネル１０内において過熱器管９の間で大きな温度差が発生しなくなり、歪量の差も生じにくくなる。尚、前記放射形過熱器３の入口ヘッダ５に接続された連絡管１１には、ドレン排出管１８を接続してあるため、前記放射形過熱器３の上流側からの入口ヘッダ５と過熱器管９に対するドレンの流入も阻止され、又、前記一次スプレー連絡管１２の所要位置と、一次スプレー連絡管マニホールド１３の底部にはそれぞれ、図２に示す如く、前記ドレン排出管１５に接続されるドレン排出管１６，１７を接続してあるため、一次スプレー連絡管マニホールド１３及び一次スプレー連絡管１２から出口ヘッダ８内へドレンが逆流すること自体がきわめて少なくなる。
【００２３】
更に、細分化した各パネル１０内における隣接する過熱器管９を連結するタイロッド１４の過熱器管長手方向における取付ピッチＬ’は、およそ９００［ｍｍ］程度に狭めてあるため、各パネル１０内において隣接する過熱器管９の間での座屈限界温度差は、およそ１０２［℃］（ａｔ３００［℃］）となり、パネル１０としての剛性が高められる形となる。尚、各パネル１０内において隣接する過熱器管９の間での座屈限界温度差が１０２［℃］（ａｔ３００［℃］）であるということは、ある過熱器管９の温度が３００［℃］である場合に、隣接する過熱器管９の温度が４０２［℃］以下であれば、座屈が生じないことを意味している。
【００２４】
こうして、ボイラ起動時に各パネル１０内において発生する過熱器管９の間での温度差を抑えて歪量の差を抑制し得、パネル１０の湾曲を防止し得る。
【００２５】
尚、本発明のボイラの放射形過熱器の湾曲防止構造は、上述の図示例にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【００２６】
【発明の効果】
以上、説明したように本発明のボイラの放射形過熱器の湾曲防止構造によれば、ボイラ起動時に各パネル内において発生する過熱器管の間での温度差を抑えて歪量の差を抑制し得、パネルの湾曲を防止し得るという優れた効果を奏し得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明を実施する形態の一例の全体概要構成図である。
【図２】  本発明を実施する形態の一例の要部概略正面図であって、図１のＩＩ−ＩＩ矢視相当図である。
【図３】  本発明を実施する形態の一例におけるパネルの過熱器管を連結するタイロッドの取付ピッチを表わす部分拡大図である。
【図４】  従来例の全体概要構成図である。
【図５】  従来例の要部概略正面図であって、図４のＶ−Ｖ矢視相当図である。
【図６】  従来例におけるパネルの過熱器管を連結するタイロッドの取付ピッチを表わす部分拡大図である。
【符号の説明】
１          ボイラ本体
１ａ        火炉
１ｂ        底部炉壁
１ｃ        天井炉壁
１ｄ        天井囲
３          放射形過熱器
５          入口ヘッダ
７          吊下部材
８          出口ヘッダ
９          過熱器管
１０          パネル
１４          タイロッド
１５          ドレン排出管
Ｌ’        取付ピッチ
【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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