(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
管寄せに接合された伝熱管をボイラ火炉壁に開口された伝熱管貫通部を貫通してボイラ火炉壁内に配置するボイラ装置において、前記管寄せの長さ方向と前記ボイラ火炉壁を構成する火炉壁管の長さ方向とを平行に設定し、前記伝熱管貫通部の周囲を被覆可能な形状に形成されたシールボックスの一端を前記管寄せに溶接すると共に、当該シールボックスの他端を前記伝熱管貫通部の周囲のボイラ火炉壁に直接溶接するか、当該ボイラ火炉壁に溶接された帯状の平板に溶接したことを特徴とするボイラ火炉壁伝熱管貫通部のシール構造。
【請求項２】
請求項１に記載のボイラ火炉壁伝熱管貫通部のシール構造において、前記シールボックスに、熱応力を吸収するためのエキスパンションを設けたことを特徴とするボイラ火炉壁伝熱管貫通部のシール構造。
【請求項３】
請求項１に記載のボイラ火炉壁伝熱管貫通部のシール構造において、前記シールボックスを、前記管寄せ及びボイラ火炉壁又は平板に溶接された固定部と、当該固定部に対して着脱可能に取り付けられた着脱部とから構成したことを特徴とするボイラ火炉壁伝熱管貫通部のシール構造。
【請求項４】
請求項３に記載のボイラ火炉壁伝熱管貫通部のシール構造において、前記固定部に対して前記着脱部をねじ締結したことを特徴とするボイラ火炉壁伝熱管貫通部のシール構造。
【請求項５】
請求項３に記載のボイラ火炉壁伝熱管貫通部のシール構造において、前記固定部に対して前記着脱部をシール溶接したことを特徴とするボイラ火炉壁伝熱管貫通部のシール構造。
【請求項６】
請求項１に記載のボイラ火炉壁伝熱管貫通部のシール構造において、前記管寄せ及びボイラ火炉壁又は平板に設けられた溶接用突条部に、前記シールボックスの一端及び他端を溶接したことを特徴とするボイラ火炉壁伝熱管貫通部のシール構造。
【請求項７】
請求項１に記載のボイラ火炉壁伝熱管貫通部のシール構造において、前記シールボックスに、当該シールボックス内に溜ったダストを前記伝熱管貫通部を通して前記ボイラ火炉内に戻す高圧空気噴射ノズルを設けたことを特徴とするボイラ火炉壁伝熱管貫通部のシール構造。
【請求項８】
請求項１に記載のボイラ火炉壁伝熱管貫通部のシール構造において、前記シールボックスの前記ボイラ火炉壁側に、当該ボイラ火炉壁側に至るにしたがって幅狭となるテーパ部を設けたことを特徴とするボイラ火炉壁伝熱管貫通部のシール構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ボイラ火炉壁外に配置された管寄せに接合された伝熱管をボイラ火炉壁に開口された伝熱管貫通部を貫通してボイラ火炉壁内に配置するボイラ装置における前記伝熱管貫通部のシール構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図１４に、従来より知られている発電用大型ボイラの代表的な構造を示す。この種の大型ボイラでは、ボイラ火炉４が、伝熱管とフィンバーとを交互に溶接することによって製作された火炉側壁２と火炉天井壁３とから構成され、鉄骨１から吊りボルト１０ａで吊り下げられる。鉄骨１と火炉天井壁３との間に設けられた天井室９には、過熱器又は再熱器を構成する伝熱管群７が接続された管寄せ６とマニホールド５とが吊りボルト１０ｂで吊り下げられ、前記伝熱管群７は火炉天井壁３に開口された伝熱管貫通部８を貫通してボイラ火炉４内に配置され、過熱器又は再熱器となる。
【０００３】
伝熱管群７は、ボイラ火炉４内で１０００℃以上の燃焼ガスによって加熱されており、内部流体である蒸気も高温になるため、管全体が熱膨張によって下方に伸びる。これに対して、鉄骨１から火炉天井壁３を吊り下げている吊りボルト１０ａは、火炉天井壁３からの熱伝導で多少の温度上昇はあるものの伝熱管群７ほど高温にならないため、熱膨張による下方への伸び量は小さい。したがって、伝熱管貫通部８における伝熱管群７と火炉天井壁３との相対的な伸び量の差は、数１０ｍｍから１００ｍｍにも達する。
【０００４】
伝熱管貫通部８は、通常、図１５に示すように、天井壁管１２を連結するフィンバー１１の一部を省略することによって構成され、当該伝熱管貫通部８の周囲とこれに貫通された伝熱管群７との間にクリアランス１７を設けることにより、伝熱管群７と火炉天井壁３との間に生じる相対変位を逃がし、伝熱管群７に過大な熱応力が作用するのを防止している。
【０００５】
ところで、近年火力発電プラントの主力になっている石炭焚きボイラにおいては、伝熱管貫通部と伝熱管群７との間にクリアランス１７を設けると、天井室９内に燃焼灰が侵入するという問題を生じる。即ち、通常、ボイラ運転時は火炉４内が天井室９に対して負圧となるように制御されているが、バーナの着火時や消火時等の過渡的な運転状態においては一時的に火炉４内が１ｋｇ／ｃｍ2 以下の正圧になる場合があり、その期間は火炉４内の燃焼灰が前記クリアランス１７から天井室９内に侵入して堆積する。このように天井室９内に燃焼灰が侵入して堆積すると、１〜２年に１度行われるボイラ装置の定期検査時に、天井室９内に配置された管寄せ６等の配管類の点検に先立って大量に堆積した燃焼灰の除去作業を行わなくてはならないため、点検に多大の時間と労力を要するという不都合を生じる。
【０００６】
従来より、天井室９内への灰の侵入を防止する手段としては、以下の如きものが提案されている。
【０００７】
▲１▼図１６に示したように、伝熱管貫通部８を被覆可能な形状に形成されたシールボックス１０１の一端を天井壁管１２に溶接すると共に、当該シールボックス１０１の他端側に伝熱管群７に沿って伸びるスリーブ１０２を設けたもの。
【０００８】
▲２▼図１７に示すように、伝熱管貫通部８を覆うように火炉天井壁３上に耐火材１１１を設け、当該耐火材１１１と伝熱管群７との間に断熱材１１２が充填されたベローズ１１３を設けたもの（特開平６−１３７５０６号公報に記載）。
【０００９】
▲３▼図１８に示すように、伝熱管貫通部８の周囲を、伝熱管群７にシール溶接された溝形鋼１２１と、その外面に溶接されたサイドプレート１２２と、隣接して配置された２つのサイドプレート１２２に両端が溶接されたクラウンプレート１２３で覆い、伝熱管群７と溝形鋼１２１とサイドプレート１２２とで構成される空間内に保温材１２４を充填したもの（実開平７−３２３０９号公報に記載）。
【００１０】
▲４▼図１９に示すように、火炉天井壁３の上に受板１３１を配して、当該受板１３１の上に断熱材１３２と耐火材１３３を置き、さらに伝熱管群７の火炉天井壁３よりも突出した部分全体を囲むように取付け枠１３４に対してスライド可能なガスシールド用のスキンケーシング１３５を設けたもの（特開平１−３００１０２号公報に記載）。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、前記各公知例のうち、▲１▼の公知例は、伝熱管群７の伸縮に伴うシールボックス１０３の変形ひいては疲労破壊を防止する必要上、伝熱管群７とスリーブ１０２との間にある程度のクリアランス１７をもたせなくてはならないため、当該クリアランス１７から燃焼灰が天井室９内に侵入しやすく、天井室９内への燃焼灰の侵入を十分に防止できないという不都合がある。
【００１２】
また、前記公知例のうち、▲２▼〜▲４▼の公知例は、いずれも耐火材、断熱材、保温材を必須の構成要件とするので、構造が複雑でコスト高の原因となるばかりでなく、１〜２年に１度行われるボイラ装置の定期検査時に交換しなくてはならないので、配管類の点検に要する時間と労力の軽減にあまり効果がないという問題がある。
【００１３】
さらに伝熱管群７は一般に耐熱性に優れたオーステナイト鋼によって作製されるが、オーステナイト鋼は高価であるため、公知例▲２▼におけるベローズ１１３やそれを支えるフランジ１１４、それに公知例▲３▼における溝形鋼１２１、サイドプレート１２２、クラウンプレート１２３等は安価なフェライト鋼をもって作製される。したがって、これらの異種金属どうしを溶接によって接合する前記▲２▼及び▲３▼の公知例では溶接部から熱膨張率差に起因する割れを生じやすく、ボイラ装置の寿命に悪影響があるという問題もある。
【００１４】
加えて、▲４▼の公知例は、管寄せ６の長さ方向と火炉天井壁を構成する天井壁管１２の長さ方向とが直交して配置されているので、管寄せ６及び天井壁管１２の熱膨張を逃がすためには、スキンケーシング１３５の下端を取付け枠１３４にスライド可能に取り付けざるを得ず、したがって、スキンケーシング１３５と取付け枠１３４との取付構造が複雑になるという不都合がある。また、スキンケーシング１３５の下端と取付け枠１３４とがスライド可能に取り付けられているので、天井室９内への燃焼灰の侵入を完全には防止できないという不都合がある。
【００１５】
本発明は、このような従来技術の不備を解決するためになされたものであって、その課題とするところは、簡単な構成で天井室９内への燃焼灰の侵入を完全に防止でき、かつ耐久性に優れたボイラ火炉壁伝熱管貫通部のシール構造を提供することにある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前記の課題を解決するため、管寄せに接合された伝熱管をボイラ火炉壁に開口された伝熱管貫通部を貫通してボイラ火炉壁内に配置するボイラ装置において、前記管寄せの長さ方向と前記ボイラ火炉壁を構成する火炉壁管の長さ方向とを平行に設定し、前記伝熱管貫通部の周囲を被覆可能な形状に形成されたシールボックスの一端を前記管寄せに溶接すると共に、当該シールボックスの他端を前記伝熱管貫通部の周囲のボイラ火炉壁に直接溶接するか、当該ボイラ火炉壁に溶接された帯状の平板に溶接するという構成にした。
【００１７】
例えば、図２に示す伝熱管貫通部のシール構造において、シールボックス１３の一端を管寄せ６に溶接し、他端を伝熱管貫通部８の周囲の火炉天井壁３又は当該火炉天井壁３に溶接された平板２４に溶接すると、伝熱管貫通部８の周囲をシールボックス１３にて完全に密閉することができるので、天井室９内への燃焼灰の侵入を完全に防止することが、天井室９に配置された配管類の点検を極めて容易なものにすることができる。
【００１８】
また、管寄せ６の長さ方向と火炉天井壁３を構成する天井壁管１２の長さ方向とを平行に配置したので、管寄せ６と天井壁管１２とにシールボックス１３の両端を溶接しても、シールボックス１３にねじれ方向の熱応力が作用しない。また、前記したように伝熱管群７は一般に耐熱性に優れたオーステナイト鋼によって作製されるが、管寄せ６や火炉天井壁３又は平板２４についてはコスト低減のために安価なフェライト鋼をもって作製されるので、シールボックス１３をフェライト鋼をもって作製すれば異種金属どうしを溶接を避けることができ、溶接部に大きな熱応力が作用しない。よって、これらのことから、シールボックス１３を設けたことによるボイラ寿命の短縮化を防止できる。
【００１９】
前記シールボックス１３は、単純な箱型に形成することもできるが、シールボックス１３及びその溶接部に作用する熱応力をより低減するため、図３に示すように、シールボックス１３の一部にエキスパンション（容易変形部）２１を設けることもできる。
【００２０】
また、前記シールボックス１３は、当該シールボックス１３の内部に配置された配管類の検査をも行えるようにするため、前記管寄せ６び火炉天井壁３又は平板２４に溶接された固定部と、当該固定部に対して着脱可能に取り付けられた着脱部とから構成することが好ましい。この場合、固定部に対して着脱部をねじ締結することによって着脱可能とすることもできるし、固定部に対して着脱部をシール溶接することによって着脱可能とすることもできる。なお、シールボックス１３にエキスパンション２１が設けられる場合には、当該エキスパンション２１を着脱部とすることが装置を簡略化する上で特に好ましい。
【００２１】
前記シールボックス１３は、その一端及び他端を管寄せ６及び火炉天井壁３又は平板２４に直接溶接することもできるが、シールボックス１３の取外し及び再溶接を容易にするため、図５に示すように、管寄せ６、火炉天井壁３、平板２４に予め溶接用突条部１６を設けておき、当該溶接用突条部１６にシールボックス１３の一端及び他端を溶接することもできる。
【００２２】
また、前記シールボックス１３には、当該シールボックス１３内に堆積した燃焼灰を前記伝熱管貫通部８を通してボイラ火炉４内に戻すため、図１０に示すように、高圧空気噴射ノズル３１を設けることもできる。
【００２３】
その他、前記シールボックス１３は、必要に応じて任意の形状に形成することができる。例えば、単純な四角形のほか、図４に示すように、火炉天井壁３側に至るにしたがって幅狭となるテーパ部を設けることもできる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
〈第１実施形態例〉
第１実施形態例に係るボイラ火炉壁伝熱管貫通部のシール構造を、図１及び図２に基づいて説明する。図１は本例に係るシール構造の概略構成図、図２は本例に係るシール構造のより具体的な構成を示す断面図である。
【００２５】
これらの図から明らかなように、本例のシール構造は、管寄せ６に連結される伝熱管を材質が異なる２つの部分２２、２３から構成すると共に、断面がＬ字状に形成されたシールボックス１３の上端部を管寄せ６に溶接し、当該シールボックス１３の下端部を火炉天井壁３上に溶接された平板２４に溶接して、火炉天井壁３に開設された伝熱管貫通部８の周囲をシールボックス１３にて覆ったことを特徴とする。なお、図中の符号２５は、管寄せ６と吊りボルト１０ｂとを連結するための吊り金具を示している。
【００２６】
管寄せ６及び当該管寄せ６に直接溶接される伝熱管２２は、例えば１Ｃｒ−  ０．５Ｍｏ鋼などの耐熱性に優れたフェライト鋼をもって形成され、フェライト伝熱管２２の下端に溶接される伝熱管２３は、より高い耐熱性を有するオーステナイト鋼をもって形成される。これらの各伝熱管２２，２３は、異材溶接部１６を介して接合される。また、火炉天井壁３を構成する天井壁管１２及びフィンバー１１、それに当該火炉天井壁３に溶接される平板２４は、１Ｃｒ−０．５Ｍｏ鋼などのフェライト鋼をもって形成される。一方、シールボックス１３は、３００℃程度までしか加熱されないために火炉天井壁３ほどの耐酸化性が要求されないこと、及び管寄せ６や平板２４との異材溶接を避ける意味から、０．５Ｍｏ鋼や炭素鋼などのフェライト鋼をもって形成される。
【００２７】
本例のボイラ火炉壁伝熱管貫通部のシール構造は、シールボックス１３の一端を管寄せ６に溶接し、他端を伝熱管貫通部８の周囲に溶接された平板２４に溶接したので、伝熱管貫通部８の周囲をシールボックス１３にて完全に密閉することができ、天井室９内への燃焼灰の侵入を完全に防止することができる。よって、天井室９に配置された配管類の点検を極めて容易なものにすることができる。
【００２８】
また、管寄せ６の長さ方向と火炉天井壁３を構成する天井壁管１２の長さ方向とを平行にし、かつ管寄せ６と火炉天井壁３とを共にフェライト鋼をもって形成したので、管寄せ６と火炉天井壁３との伸び方向が一致し、かつその伸び量差が小さいことから、シールボックス１３の両端を管寄せ６と平板２４とに溶接してもシールボックス１３の長さ方向に大きな熱応力が作用しない。また、管寄せ６、火炉天井壁３、平板２４及びシールボックス１３がフェライト鋼にて形成されることから、異種金属どうしを溶接を避けることができ、溶接部に大きな熱応力が作用しない。加えて、管寄せ６を吊り下げている吊りボルト１０ｂと火炉天井壁３を吊り下げている吊りボルト１０ａとは直接加熱されず、ほとんど同じ温度であるので、管寄せ６と火炉天井壁３との相対変位は僅かなものであり、シールボックス１３の上下方向にも大きな熱応力が作用しない。よって、これらのことから、シールボックス１３に熱応力を逃げるための特別な手段を何ら備えなくても、シールボックス１３及びボイラ装置の破壊を防止することができる。
【００２９】
なお、本例においては、シールボックス１３の下端を火炉天井壁３の上面に溶接された平板２４に溶接したが、かかる構成に代えて、シールボックス１３の下端を火炉天井壁３を構成する天井壁管１２又はフィンバー１１に直接溶接することもできる。
【００３０】
〈第２実施形態例〉
第２実施形態例に係るボイラ火炉壁伝熱管貫通部のシール構造を、図３に基づいて説明する。図３は本例に係るシール構造を示す断面図である。
【００３１】
この図から明らかなように、本例のシール構造は、シールボックス１３の一部に、シールボックス１３の上下方向に作用する熱応力を吸収するためのエキスパンション２１を設けたことを特徴とする。エキスパンション２１は、図３に示すようにＷ字形に屈曲形成されており、その上辺及び下辺が管寄せ６に溶接された上側シール部品１８及び平板２４に溶接された下側シール部品２０に溶接されている。なお、本例においては、エキスパンション２１をＷ字形に屈曲形成したが、シールボックス１３の上下方向に作用する熱応力を吸収可能なものであれば、任意の形状にできることは勿論である。その他については、第１実施形態例に係るシール構造と同じであるので、重複を避けるために説明を省略する。
【００３２】
本例のボイラ火炉壁伝熱管貫通部のシール構造は、第１実施形態例に係るシール構造と同様の効果を奏するほか、シールボックス１３の一部にエキスパンション２１を設けたので、シールボックス１３を上下方向に伸縮させることができ、シールボックス１３及び各溶接部に作用する熱応力をより一層緩和することができる。前記したように、管寄せ６と火炉天井壁３との相対変位は僅かなものであり、通常はシールボックス１３に作用する熱応力が問題になることはないが、シールボックス１３が上下方向に長くてシールボックス自体の熱膨張が無視できないような場合に好適である。
【００３３】
〈第３実施形態例〉
第３実施形態例に係るボイラ火炉壁伝熱管貫通部のシール構造を、図４に基づいて説明する。図４は本例に係るシール構造を示す断面図である。
【００３４】
この図から明らかなように、本例のシール構造は、シールボックス１３を上側シール部品１８と下側シール部品２０とエキスパンション２１とから構成し、上側シール部品１８及び下側シール部品２０に対してエキスパンション２１を着脱自在に取り付けたこと、及び下側シール部品２０を火炉天井壁側に至るにしたがって幅狭となるテーパ状に形成したことを特徴とする。
【００３５】
エキスパンション２１は、図４に示すように略Ｖ字形に屈曲形成されており、その上辺及び下辺が管寄せ６に溶接された上側シール部品１８及び平板２４に溶接された下側シール部品２０に取付ねじ２６で締結されている。なお、本例においては、エキスパンション２１の断面形状が略Ｖ字形に形成されているが、シールボックス１３に作用する上下方向の熱応力を吸収可能なものであれば、任意の形状にすることも可能であることは勿論である。一方、下側シール部品２０の下端部は、平板２４の最内周部に溶接される。その他については、第２実施形態例に係るシール構造と同じであるので、重複を避けるために説明を省略する。
【００３６】
本例のボイラ火炉壁伝熱管貫通部のシール構造は、第２実施形態例に係るシール構造と同様の効果を奏するほか、シールボックス１３の一部にエキスパンション２１を着脱自在に取り付けたので、取付ねじ２６を緩めて上側シール部品１８及び下側シール部品２０からエキスパンション２１を取り外すだけで、シールボックス１３にて囲まれた配管類の点検が可能になる。シールボックス１３内には燃焼灰が侵入しているが、シールボックス１３という限られた空間内の燃焼灰だけを除去すれば配管類の点検を行うことができるので、天井室９全体に燃焼灰が侵入した場合に比べて格段に容易化できる。また、下側シール部品２０をテーパ状に形成し、その下端部を平板２４の最内周部に溶接したので、シールボックス１３内に堆積した燃焼灰を掻き落とすだけで、掻き落とされた燃焼灰を効率良く伝熱管貫通部８を通してボイラ火炉４内に戻すことができ、シールボックス１３内の清掃が容易であるという効果もある。
【００３７】
〈第４実施形態例〉
第４実施形態例に係るボイラ火炉壁伝熱管貫通部のシール構造を、図５及び図６に基づいて説明する。図５は本例に係るシール構造を示す断面図であり、図６はその側面図である。
【００３８】
これらの図から明らかなように、本例のシール構造は、シールボックス１３を直接管寄せ６及び平板２４に溶接するのではなく、管寄せ６及び平板２４に予め溶接された溶接用突条部２７，２７ａに溶接したこと、及びシールボックス１３を上側シール部品１８と下側シール部品２０の２部分から構成し、これらの各部分を溶接により接合したことを特徴とする。
【００３９】
溶接用突条部２７，２７ａは、Ｍｏ鋼や炭素鋼によって形成される。新缶ボイラの場合、管寄せ６に対する溶接用突条部２７の取り付け、火炉天井壁３に対する平板２４及び溶接用突条部２７ａの取り付けは、管寄せ６及び火炉天井壁３の工場内での製作時に行い、溶接後熱処理を施す。その他については、第２実施形態例に係るシール構造と同じであるので、重複を避けるために説明を省略する。
【００４０】
本例のボイラ火炉壁伝熱管貫通部のシール構造は、第１実施形態例に係るシール構造と同様の効果を奏するほか、シールボックス１３を管寄せ６及び平板２４に予め溶接された溶接用突条部２７，２７ａに溶接し、かつ上側シール部品１８と下側シール部品２０の突合せ部を溶接により接合したので、定期検査時に管寄せ６と伝熱管２２との溶接部及び伝熱管２２と伝熱管２３との溶接部等について点検する必要が生じた場合、シールボックス１３と各溶接用突条部２７，２７ａとの溶接部及び上側シール部品１８と下側シール部品２０の突合せ溶接部をグラインダ等で削り落とすことによってシールボックス１３の全部又は一部を容易に取り外すことができるので、シールボックス１３内の点検を容易に行うことができる。復旧の際は、切断した部分を再度溶接してシールする。このように、本例のシール構造は、切断と再溶接とがシールボックス１３と溶接用突条部２７，２７ａとの接合部及び上側シール部品１８と下側シール部品２０の突合せ溶接部に限られるため、重要な高温耐圧部材である管寄せ６や天井壁管１２を損傷させることがなく、施工不良による内部流体の漏洩事故も防止できる。また、溶接用突条部２７，２７ａは、Ｍｏ鋼や炭素鋼によって形成されるので、再溶接後の熱処理も不必要である。
【００４１】
〈第５実施形態例〉
第５実施形態例に係るボイラ火炉壁伝熱管貫通部のシール構造を、図７に基づいて説明する。図７は本例に係るシール構造を示す断面図である。
【００４２】
この図から明らかなように、本例のシール構造は、図５及び図６に示した第４実施形態例に係るボイラ火炉壁伝熱管貫通部のシール構造において、下側シール部品２０にエキスパンション２１を形成したことを特徴とする。その他については、第４実施形態例に係るシール構造と同じであるので、重複を避けるために説明を省略する。
【００４３】
本例のボイラ火炉壁伝熱管貫通部のシール構造は、第４実施形態例に係るシール構造と同様の効果を奏するほか、シールボックス１３の下側シール部品２０にエキスパンション２１を形成したので、シールボックス１３を上下方向に伸縮させることができ、シールボックス１３及び各溶接部に作用する熱応力をより一層緩和することができる。
【００４４】
〈第６実施形態例〉
第６実施形態例に係るボイラ火炉壁伝熱管貫通部のシール構造を、図８に基づいて説明する。図８は本例に係るシール構造を示す断面図である。
【００４５】
この図から明らかなように、本例のシール構造は、図７に示した第５実施形態例に係るボイラ火炉壁伝熱管貫通部のシール構造において、下側シール部品２０の下端部を平板２４に予め溶接された溶接用突条部２７ａに溶接するのではなく、火炉天井壁３を構成する天井壁１２に直接溶接された溶接用突条部２７ａに溶接したことを特徴とする。その他については、第５実施形態例に係るシール構造と同じであるので、重複を避けるために説明を省略する。
【００４６】
本例のボイラ火炉壁伝熱管貫通部のシール構造も、第５実施形態例に係るシール構造と同様の効果を奏する。
【００４７】
〈第７実施形態例〉
第７実施形態例に係るボイラ火炉壁伝熱管貫通部のシール構造を、図９に基づいて説明する。図９は本例に係るシール構造を示す側面図である。
【００４８】
この図から明らかなように、本例のシール構造は、シールボックス１３を管寄せ６及び平板２４に予め溶接された溶接用突条部２７，２７ａに溶接される固定部１３ａと当該固定部１３ａに溶接された遮蔽板１３ｂとから構成したことを特徴とする。遮蔽板１３ｂは、シールボックス１３に開設された角形の窓孔２８の周辺部にシール溶接される。その他については、第４実施例に係るシール構造と同じであるので、重複を避けるために説明を省略する。
【００４９】
本例のボイラ火炉壁伝熱管貫通部のシール構造は、遮蔽板２９の溶接部をグラインダ等で削り落とすことによってシールボックス１３の一部に窓孔２８を開口することができるので、シールボックス１３内の点検を容易に行うことができ、第４実施形態例に係るシール構造と同様の効果を奏する。復旧の際は、切断した部分を再度溶接してシールする。
【００５０】
〈第８実施形態例〉
第８実施形態例に係るボイラ火炉壁伝熱管貫通部のシール構造を、図１０に基づいて説明する。図１０は本例に係るシール構造を示す断面図である。
【００５１】
この図から明らかなように、本例のシール構造は、シールボックス１３のうち管寄せ６に溶接される上側シール部品１８に空気噴射ノズル３１を設けたことを特徴とする。空気噴射ノズル３１は、上側シール部品１８の水平部に垂直下向きに取り付けられ、当該空気噴射ノズル３１に接続された空気配管３２には、空気噴射ノズル３１からの高圧空気の噴射を断続するための空気弁３３が設けられる。その他については、第３実施形態例に係るシール構造と同じであるので、重複を避けるために説明を省略する。
【００５２】
本例のボイラ火炉壁伝熱管貫通部のシール構造は、図４に示した第３実施形態例に係るシール構造と同様の効果を奏するほか、上側シール部品１８の水平部に空気噴射ノズル３１を垂直下向きに取り付けたので、ボイラの定期点検時に空気噴射ノズル３１より圧力空気を噴射することによって、シールボックス１３内に堆積した燃焼灰を自動的かつ高能率に伝熱管貫通部８を通して排出することができ、シールボックス１３内に備えられた配管類の検査をより容易化することができる。
【００５３】
〈第９実施形態例〉
第９実施形態例に係るボイラ火炉壁伝熱管貫通部のシール構造を、図１１に基づいて説明する。図１１は本例に係るシール構造を示す断面図である。
【００５４】
この図から明らかなように、本例のシール構造は、シールボックス１３の上側シール部品１８と下側シール部品２０とにそれぞれ２組の空気噴射ノズル３１ａ及び空気噴射ノズル３１ｂを設けたことを特徴とする。上側シール部品１８に取り付けられる空気噴射ノズル３１ａは、当該上側シール部品１８の垂直部に斜め下向きに取り付けられ、下側シール部品２０に取り付けられる空気噴射ノズル３１ｂは、垂直下向きに取り付けられる。その他については、第８実施形態例に係るシール構造と同じであるので、重複を避けるために説明を省略する。
【００５５】
本例のボイラ火炉壁伝熱管貫通部のシール構造は、図１０に示した第８実施形態例に係るシール構造と同様の効果を奏するほか、シールボックス１３の上側シール部品１８と下側シール部品２０とにそれぞれ２組の空気噴射ノズル３１ａ，３１ｂを設けたので、上側シール部品１８に取り付けられた空気噴射ノズル３１ａにてシールボックス１３内に堆積した燃焼灰を吹き飛ばし、この吹き飛ばされた燃焼灰を下側シール部品２０に取り付けられた空気噴射ノズル３１ｂにて火炉４内に排出することができ、シールボックス１３内の燃焼灰をより効率良く排出することができる。即ち、テーパ状に形成された下側シール部品２０に空気噴射ノズル３１ｂを垂直下向きに取り付けたので、当該空気噴射ノズル３１ｂより高圧空気を噴射すると伝熱管貫通部８に高速の空気流が発生して強力な吸引力が発生する。よって、上側シール部品１８に垂直下向きの空気噴射ノズル３１ａのみを備える場合に比べて、シールボックス１３内の燃焼灰を効率良く排出することができる。
【００５６】
〈第１０実施形態例〉
第１０実施形態例に係るボイラ火炉壁伝熱管貫通部のシール構造を、図１２に基づいて説明する。図１２は本例に係るシール構造を示す断面図である。
【００５７】
この図から明らかなように、本例のシール構造は、下側シール部品２０をテーパ状に形成するのではなく、平板２４上に垂直に溶接したことを特徴とする。その他については、図１０に示した第８実施形態例に係るシール構造と同じであるので、重複を避けるために説明を省略する。
【００５８】
本例のボイラ火炉壁伝熱管貫通部のシール構造は、下側シール部品２０を平板２４上に垂直に設定したので、当該下側シール部品２０を平板２４上にテーパ状に設定した場合に比べて、空気噴射ノズル３１による燃焼灰の排出効果はやや低下するが、下側シール部品２０を平板２４上に垂直に溶接したので、シールボックス１３の構造強度を高めることができ、耐震性を高めることができる。
【００５９】
〈第１１実施形態例〉
第１１実施形態例に係るボイラ火炉壁伝熱管貫通部のシール構造を、図１３に基づいて説明する。図１３は本例に係るシール構造を示す断面図である。
【００６０】
この図から明らかなように、本例のシール構造は、エキスパンション２１を上側シール部品１８及び下側シール部品２０にねじ２６等により着脱自在に取り付けるのではなく、エキスパンション２１の端部を上側シール部品１８及び下側シール部品２０の端部にシール溶接１５ａをしたことを特徴とする。なお、図１３においてはエキスパンション２１の断面形状がＵ字形に形成されているが、シールボックス１３に作用する上下方向の熱変形を吸収可能であれば良く、他の任意の形状にすることもできる。その他については、図１０に示した第８実施形態例に係るシール構造と同じであるので、重複を避けるために説明を省略する。
【００６１】
本例のボイラ火炉壁伝熱管貫通部のシール構造は、第８実施形態例に係るシール構造と同様の効果を奏するほか、エキスパンション２１と上側シール部品１８及び下側シール部品２０とをシール溶接するので、これらの各部材をねじ止め等によって組み立てる場合に比べて各部材の構成の簡略化と、これら各部材の組立、分解、再組立の容易化とを図ることができる。即ち、エキスパンション２１と上側シール部品１８及び下側シール部品２０とをシール溶接する場合には、各部材間にねじ孔等を開設する必要がないので、各部材の構成を簡略化できる。また、シール溶接によると、ねじ止め等に比べて各部材の接合を容易に行うことができるので、各部材の組立を容易化できる。分解時には、各シール溶接部をグラインダ等で削り落とすことによってエキスパンション２１を上側シール部品１８及び下側シール部品２０から取り外すことができるので、定期検査時等におけるシールボックス１３内の点検を支障なく実施することができ、復旧の際も、切断した部分を再度溶接することによって容易に行うことができる。
【００６２】
なお、本発明の要旨は、前記各実施例に掲げられたものに限定されるものではなく、前記各実施例に掲げられた各部の構成を組み合わせることなどによって、他の構成にすることも勿論可能である。
【００６３】
また、前記各実施例においては、火炉天井壁３に伝熱管貫通部８を開設して伝熱管群７を貫通させる場合のみを例にとって説明したが、本発明の要旨はこれに限定されるものではなく、ボイラ火炉壁の任意の個所に伝熱管貫通部を開設する場合にも応用できることは勿論である。
【００６４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によると、シールボックスの一端を管寄せに溶接し、他端をボイラ火炉壁又は当該ボイラ火炉壁に溶接された平板に溶接したので、伝熱管貫通部の周囲をシールボックスにて完全に密閉することができ、例えば天井室内等への燃焼灰の侵入を完全に防止することができる。よって、天井室等に配置された配管類の点検を極めて容易なものにすることができる。
【００６５】
また、管寄せの長さ方向とボイラ火炉壁を構成する火炉壁管の長さ方向とを平行にしたので、シールボックスの両端を管寄せと平板とに溶接してもシールボックスに大きな熱応力が作用せず、シールボックス及びボイラ装置の破壊を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施形態例に係る伝熱管貫通部のシール構造を模式的に示す概略構成図である。
【図２】第１実施形態例に係る伝熱管貫通部のシール構造を示す断面図である。
【図３】第２実施形態例に係る伝熱管貫通部のシール構造を示す断面図である。
【図４】第３実施形態例に係る伝熱管貫通部のシール構造を示す断面図である。
【図５】第４実施形態例に係る伝熱管貫通部のシール構造を示す断面図である。
【図６】第４実施形態例に係る伝熱管貫通部のシール構造を示す側面図である。
【図７】第５実施形態例に係る伝熱管貫通部のシール構造を示す断面図である。
【図８】第６実施形態例に係る伝熱管貫通部のシール構造を示す断面図である。
【図９】第７実施形態例に係る伝熱管貫通部のシール構造を示す断面図である。
【図１０】第８実施形態例に係る伝熱管貫通部のシール構造を示す断面図である。
【図１１】第９実施形態例に係る伝熱管貫通部のシール構造を示す断面図である。
【図１２】第１０実施形態例に係る伝熱管貫通部のシール構造を示す断面図である。
【図１３】第１１実施形態例に係る伝熱管貫通部のシール構造を示す断面図である。
【図１４】ボイラ装置の概略構成図である。
【図１５】伝熱管貫通部の断面図である。
【図１６】第１従来例に係る伝熱管貫通部のシール構造を示す断面図である。
【図１７】第２従来例に係る伝熱管貫通部のシール構造を示す断面図である。
【図１８】第３従来例に係る伝熱管貫通部のシール構造を示す断面図である。
【図１９】第４従来例に係る伝熱管貫通部のシール構造を示す断面図である。
【符号の説明】
１  鉄骨
２  火炉側壁
３  火炉天井壁
４  火炉
５  マニホールド
６  管寄せ
７  伝熱管群
８  伝熱管貫通部
９  天井室
１０ａ，１０ｂ  吊りボルト
１１  フィンバー
１２  天井壁管
１３  シールボックス
１６  異材溶接部
１７  クリアランス
１８  上側シール部品
２０  下側シール部品
２１  エキスパンション
２２  フェライト伝熱管
２３  オーステナイト伝熱管
２４  平板
２５  吊り金具
２６  ねじ
３１，３１ａ，３１ｂ  空気噴射ノズル
３２  空気配管
３３  空気弁
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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