(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ボイラケーシングと、ボイラケーシングの上部に取り付けられた機器および機器操作床と、ボイラケーシング内部に支持部材を介して水平に吊り下げられた伝熱管とを有し、前記ボイラケーシングの天井面が水平に形成され、該天井面の凹状にたわむと予想される最低部に排水用凹部が形成され、該凹部に接続され前記天井面のたわみ以上の下り勾配を有する凹形排水溝が前記天井面に形成されたことを特徴とするボイラ天井面の水切り装置。
【請求項２】
前記排水用凹部と前記凹形排水溝が、天井裏面に取り付けられたＵ字形溝管と該Ｕ字形溝管直上の天井面部材の所定個所に設けられた排水口である請求項１記載の水切り装置。
【請求項３】
ボイラケーシングと、ボイラケーシングの上部に取り付けられた機器および機器操作床と、ボイラケーシング内部に支持部材を介して水平に吊り下げられた伝熱管とを有し、前記ボイラケーシングの天井面が水平に形成され、該天井面の凹状にたわむと予想される最低部に排水用凹部が形成され、該凹部に接続され前記天井面のたわみ以上の下り勾配を有する凹形排水溝が前記天井面に形成されたことを特徴とする天井面の水切り装置を備えたボイラ。
【請求項４】
前記排水用凹部と前記凹形排水溝が、天井裏面に取り付けられたＵ字形溝管と該Ｕ字形溝管直上の天井面部材の所定個所に設けられた排水口である請求項３記載のボイラ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ボイラ天井部の水切り構造に係り、上面ケーシング自体に水切り勾配を設けず、また上面ケーシングの上部に水切り外装板や操作床兼用水切り外装板を設けずに、天井部の水切りを改善するのに好適な装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
急増する電力需要に応えるために大容量の火力発電所が建設されているが、これらの発電所のボイラは部分負荷時においても高い発電効率を得るために変圧運転を行うことが要求されている。これは、最近の電力需要の特徴として、負荷の最大と最小の差が増大し、火力発電はベースロード用から負荷調整用へと移向する傾向にあるからである。
【０００３】
つまり、火力発電用ボイラは、ボイラ負荷を常に全負荷で運転されるものは少なく、７５％負荷、５０％負荷、２５％負荷へと負荷を上げ下げして運転したり、ボイラの運転を停止するなど、いわゆる毎日起動停止（Ｄａｉｌｙ Ｓｔａｒｔ Ｓｔｏｐ 以下ＤＳＳという）運転や、週末起動停止（Ｗｅｅｋｌｙ Ｓｔａｒｔ Ｓｔｏｐ 以下ＷＳＳという）運転を行って中間負荷を担い、発電効率を向上させることが行われている。
【０００４】
例えば高効率発電の一環として、最近複合発電プラントが注目されている。この複合発電プラントは、まずガスタービンによる発電を行うと共に、ガスタービンから排出される排ガス中の熱を排熱回収装置（以下排熱回収ボイラという）によって回収し、この排熱回収ボイラで発生した蒸気により、蒸気タービンを駆動させて発電するものである。
【０００５】
この複合発電プラントは、ガスタービンによる発電と、蒸気タービンによる発電を同時に行うことができるので、発電効率が高い上に、ガスタービンは負荷応答性に優れているから、急激な電力需要の上昇、下降にも十分対応し得る負荷追従性に優れている利点もあり、特にＤＳＳ運転やＷＳＳ運転を行うプラントには有効である。
【０００６】
ところが、この複合発電プラントにおいては、ＬＮＧ、灯油などのクリーンな燃料を使用するので、ＳＯｘ量やダスト量は少なくなるが、ガスタービンの燃焼において酸素量が多く高温燃焼のため排ガス中のＮＯｘ量が増加するので、脱硝装置を内蔵した排熱回収ボイラが開発されている。
【０００７】
図５と図６は、一般的な排熱回収ボイラを示すもので、図５はその概略系統図、図６は断面図である。
【０００８】
図５において、図示しないが、ガスタービンからの排ガスＧは、矢印で示すように煙道１００内の上流側（図の左方）から下流側（図の右方）へ向かって流れ、この煙道１００内には、過熱器１、第１段高圧蒸発器２、第２段高圧蒸発器４、高圧節炭器７、低圧蒸発器８および低圧節炭器１１等の伝熱管群によって構成された排熱回収ボイラが配置されている。
【０００９】
排ガスＧは、過熱器１、第１段高圧蒸発器２を経て脱硝装置３に至り、排ガス中の窒素酸化物（ＮＯｘ）を除去される。続いて排ガスＧは第２段高圧蒸発器４、高圧節炭器７、低圧蒸発器８、低圧節炭器１１を経て排出され排ガス中の排熱が回収される。この間に発生した高圧蒸気Ｓ1と低圧蒸気Ｓ2は、蒸気タービンの動力源と所内熱源として利用される。図５の中の符号５と９はそれぞれ高圧ドラムと低圧ドラムを、符号６と１０は降水管を示す。
【００１０】
以上述べたように、排熱回収ボイラは、ガスタービンからの排ガスを通過させる煙道１００内に配置され、図６の排熱回収ボイラ断面図に示すように、煙道内部には伝熱管１２が配置されるので、煙道は天井水平構造の箱形となる。
【００１１】
図７に排熱回収ボイラの天井部の詳細を示す。天井面は壁の自重や、上部で支持される伝熱管１２の重量や、機器操作用床１４等で、天井外壁面である上面ケーシング１３がたわみ雨水が溜まる。雨水が溜まると上面ケーシング１３が腐食する可能性があり、腐食すると煙道内排ガスが炉外へ漏洩することが懸念される。さらには、排ガスに含まれる窒素酸化物（ＮＯｘ）の脱硝装置３を通過する前の漏洩は、環境破壊の原因になることから、天井面に溜まる雨水は極力除去しなければならない。
【００１２】
従来は、一般建築物の屋根に勾配をつけて中央から側面へ流し出す水切り方式を使用した、上面ケーシング自体に勾配を設けた水切り両勾配付構造とか、ボイラ本体上部を水切り外装板で覆った構造等があった。
【００１３】
図８は上面ケーシング水切り両勾配付構造を示し、排熱回収ボイラ天井壁である上面ケーシング１３に勾配（傾斜）を付け、その勾配を利用してボイラ側壁面にある軒樋１５に雨水を流し込み排水管１６から排出する。天井面は、伝熱管１２を支えるための支持梁１７（鉄骨）が、水切り勾配と直角方向に設置されているため、雨水の流れを妨げるように組まれており、図９に示すように、支持梁１７には雨水が流れるように水抜き孔２３が設けられている。
【００１４】
図１０はボイラ本体上部を水切り外装板（屋根）で覆った構造を示し、上面ケーシング１３は水平構造で、その上部に設置した外装板１９は水切り両勾配構造とし、ボイラ天井面に雨水が入り込まないようにしている。図１２は、図１０の機器操作用床１４が、外装板を兼用した水切り板２０を用いて、雨水が入り込まないようにした構造である。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
図９に示すように、伝熱管支持梁１７の間において、上面ケーシング１３は上部荷重によって中央部がたわみ、また製作組立時の歪み等により水溜まりができる。水切りを優先した構造とすれば、考えられるたわみ以上の水切り勾配を設けることと、支持梁１７に水抜き孔２３を設けることで、天井面の水溜まりは発生しなくなるが、内蔵する伝熱管１２を天井で支持する構造であることから、支持梁１７に斜めの力が加わり排熱回収ボイラ天井には複雑な力が加わることになる。また、上面ケーシング１３、伝熱管吊り装置１８は傾斜を持たせた構造になるので、製作、組立に手間がかかる。
【００１６】
図１０はボイラ本体上部に設ける水切り外装材に波形外装板１９を使用した構造である。雨の吹き込みを防ぐために波形外装板１９の溝部とボイラ上部の支持架構の貫通部を雨仕舞い構造とする必要がある。そこで図１１に示すように、波形外装板１９を貫通する連絡管２４の貫通部に、雨仕舞いカバー２５を設けるのであるが、連絡管２４の熱膨張を拘束しないよう隙間を設ける必要があり、この隙間から横風により外装板内ボイラ天井面へ雨水が侵入し水が溜まる。また、ボイラ本体上部を外装板１９で覆う構造は、ボイラ上部の表面温度が上昇して水溜まりから発錆し易くなる。また、ボイラ上部に機器操作用床１４を設置することから、ボイラ上部は上面ケージング１３、機器操作用床１４、水切り外装板１９の３重構造となり不経済でもある。
【００１７】
図１２は図１０の水切り外装板１９と機器操作用床１４を兼用するチェッカー板２０を設置した構造である。水切り外装板としては水切りをよくするため勾配を大きくする必要があるが、一方機器操作用床は転倒防止のためあまり勾配を大きくできない。従って、実際には機器操作用床を優先し安全上勾配を大きくできないため水切り状態が悪くなる。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、本発明は、ボイラケーシングとボイラケーシングの上部に取り付けられた機器および機器操作床とボイラケーシング内部に支持部材を介して水平に吊り下げられた伝熱管とを有し、ボイラケーシングの天井面が水平に形成され、天井面の凹状にたわむと予想される最低部に排水用凹部が形成され、その凹部に接続され天井面のたわみ以上の下り勾配を有する凹形排水溝が天井面に形成されたことを特徴とするボイラ天井面の水切り装置を提供するものである。
【００１９】
上記の凹形排水溝を形成する代りに、同一の配置で天井裏面にＵ字形溝管を設けその直上の天井面部材に所定個所排水口を設けた構造でもよい。
【００２０】
さらに本発明は、上記の天井面水切り装置を備えたボイラを提供するものである。
【００２１】
このように、水平に形成されたボイラ天井面は、その自重や支持する伝熱管と機器操作用床の重量でたわむが、天井面中央の最低部に設けた排水用凹部に雨水が集まり、その凹部に接続され天井面のたわみ以上の下り勾配を有する凹形排水溝に流れ込み、ボイラ側壁に導かれて円滑に水切りされる。
【００２２】
また、ボイラ天井面を水平構造にすることにより、伝熱管支持部材に傾斜がなくなり、製作と組立が簡単になる。また、天井面に排水溝を設けるので、天井面の伝熱管支持梁に水抜き孔を加工する必要がなく、天井面の上に水切り用外装板とその支持梁を設ける必要もない。
【００２３】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を図１、図２、図３を用いて説明する。図１は天井面の概略図、図２は排熱回収ボイラ上部の断面図、図３は天井面中央部の詳細図である。  排熱回収ボイラ天井面１３には、壁部材の自重、天井面１３で支持される伝熱管１２の重量、機器操作用床１４の重量等により凹形にたわみが発生し水溜まりができる。天井面１３を水平構造にすることにより、図２のように天井面１３の中央部が最大たわみによる最低部となり、この最低部に向かって傾斜面ができ、天井面１３に溜まった雨水は傾斜に沿って流れ中央最低部に溜まる。
【００２４】
天井面１３の中央最低部には、ボイラの長手方向に所定の長さに排水用凹部２１が形成され、排水用凹部２１の中央において直交し左右方向に天井面両縁端部に向かって天井面のたわみ以上の下り勾配に形成された凹形排水溝２２が設けられている。このような排水用凹部２１、凹形排水溝２２から構成された排水溝セットが、排熱回収ボイラの長手方向に所定の間隔で設けられている。排水溝２２の終端部は、ボイラ側壁面上部に長手方向に連続して設けた軒樋１５に接続されているから、溜まった雨水は、凹部２１、排水溝２２を経て、軒樋１５に集められて、軒樋１５に設けられた排水管１６から排出され、天井面の水切りが行われる。  従来機器支持梁１７は、雨水の流れを妨げるように組まれていて水抜き孔が必要であったが、雨水は天井面に設けた排水用凹部２１と凹形排水溝２２に流れ込むので、水抜き孔は要らなくなる。また、天井面を水平な構造にすることにより、支持梁１７、伝熱管吊り部材１８に傾斜が無くなり、従来構造より製作も組立も簡単になる。さらに、伝熱管１２は、支持梁１７から水平に吊り下げられ支持梁１７に垂直な力が加わるので、伝熱管１２による支持梁１７の応力が強軸方向に作用し、排熱回収ボイラの天井面にかかる応力が単純になる。図１０に示すような従来構造の雨水除け外装板１９やその支持梁は不要となる。
【００２５】
【実施例】
本発明の他の実施例を図４に示す。この実施例では、天井面１３の裏面に前述のような十字型の排水用凹部２１と凹形排水溝２２を取り付け、各排水溝を覆う天井面１３の部分に所要数の排水孔２６を開け、雨水を排水溝に導き、軒樋１５と排水管１６を経て水切りが行われる。
【００２６】
また、図示しないが、最初の実施形態におけるダクト長手方向の排水用凹部２１を省略し、ダクト横断方向の凹形排水溝２２をダクト長手方向に所定間隔に設けるだけでも水切りは可能である。
【００２７】
【発明の効果】
本発明のボイラの天井面水切り装置によれば、雨除け外装板を用いた場合の構造的複雑化の問題が解消され、天井面に溜まった雨水が排水溝に集められて円滑に排水されるので、水溜まり昇温によるボイラ天井面の腐食を未然に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるボイラの天井面の排水用凹部の配置を示す概略図である。
【図２】本発明によるボイラ上部の断面図である。
【図３】本発明による排水用凹部と凹形排水溝の交差部の断面図である。
【図４】本発明による他の実施例を示す概略図である。
【図５】一般の排熱回収ボイラの概略系統図である。
【図６】図５の断面図である。
【図７】一般の排熱回収ボイラの天井部の詳細断面図である。
【図８】従来のボイラの上面ケーシング水切り両勾配付構造を示す断面図である。
【図９】従来の上面ケーシングのたわみを示す断面図である。
【図１０】従来のボイラ本体上部を水切り外装板で覆った構造を示す断面図である。
【図１１】従来の水切り外装板を配管が貫通する部分の雨仕舞い構造を示す断面図である。
【図１２】従来の機器操作用床を兼用した水切り外装板を用いた構造を示す断面図である。
【符号の説明】
１  過熱器
２  第１段高圧蒸発器
３  脱硝装置
４  第２段高圧蒸発器
５  高圧ドラム
６  降水管
７  高圧節炭器
８  低圧蒸発器
９  低圧ドラム
１０  降水管
１１  低圧節炭器
１２  伝熱管
１３  上面ケーシング（ボイラ天井壁）
１４  機器操作床
１５  軒樋
１６  排水管
１７  支持梁
１８  伝熱管吊り部材
１９  外装板
２０  チェッカー板
２１  排水用凹部
２２  凹形排水溝
２３  支持梁の水抜き孔
２４  連絡管
２５  雨仕舞いカバー
２６  排水孔
１００  煙道
Ｇ  排ガス
Ｓ1  高圧蒸気
Ｓ2  低圧蒸気
【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】
0003809565.tif 000009
【図９】
0003809565.tif 000010
【図１０】
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【図１１】
0003809565.tif 000012
【図１２】
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