CN111351066A - 锅炉的密封结构及锅炉、以及锅炉的运转方法 - Google Patents

Abstract

一种锅炉的密封结构及锅炉、以及锅炉的运转方法。锅炉的密封结构(90)具备：顶壁(82)，其具有将炉膛的内部空间与炉膛的外部空间连通的贯通孔(84a)，并规定出炉膛的上方；过热器，其具有插穿贯通孔(84a)的传热管(89)，并由与顶壁(82)不同的材质构成；外护壳体(91)，其具有下凸缘(91c)，并覆盖贯通孔(84a)而相对于顶壁(82)固定；以及支撑板(93)，其具有上凸缘(93b)而相对于传热管(89)固定。下凸缘(91c)和上凸缘(93b)能够向长度方向滑动。本发明的目的在于抑制在炉膛内生成的燃烧气体的泄漏。

Description

锅炉的密封结构及锅炉、以及锅炉的运转方法

技术领域

本发明涉及锅炉的密封结构及锅炉、以及锅炉的运转方法。

背景技术

专利文献1所公开的燃煤锅炉等大型锅炉具有呈中空形状且沿铅垂方向设置的炉膛，在该炉膛壁沿周向配置有多个燃烧器。另外，燃煤锅炉在炉膛的铅垂方向上方连结有烟道，在该烟道配置有用于生成蒸汽的热交换器。而且，燃烧器通过向炉膛内喷射燃料与空气的混合气而形成火焰，生成燃烧气体并流入烟道。在燃烧气体流动的区域设置热交换器，对在构成热交换器的传热管内流动的水、蒸汽进行加热而生成过热蒸汽。

在这样的锅炉中，炉膛壁、规定出炉膛的上方的顶壁成为具备炉壁管的所谓的膜壁。另外，在顶壁的上方没置有配置热交换器(过热器、再热器等)的集管等的顶部室。即，构成热交换器的传热管的一部分以贯通顶壁的方式设置。若在炉膛内生成的燃烧气体向顶部室内流入，则有可能因燃烧气体的热量、成分而损伤集管等。因此，为了防止燃烧气体流入顶部室内，有时在贯通供传热管贯通的顶壁的部分设置气体的密封结构(例如，专利文献1)。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本实开平2-100004号公报

作为气体的密封结构，在应用通过壳体覆盖贯通部分的结构的情况下，将壳体焊接固定于顶壁侧的构件和传热管侧的构件。

在位于顶壁的上方的热交换器中，在传热管的内部流通的流体为高温(例如为500℃以上)。因此，由于在传热管的内部流通的流体的影响，传热管侧的构件成为高温。另一方面，在顶壁的炉壁管的内部流通的流体与在热交换器的传热管的内部流通的流体相比为低温。因此，顶壁侧的构件与传热管侧的构件相比，不会成为高温。这样，在传热管侧的构件与顶壁侧的构件之间存在温度差。

特别是，在推进锅炉中生成的蒸汽的高温化的最近，在过热器等中，在传热管的内部流通的流体成为进一步的高温(例如约为600℃)，在过热器的传热管侧的构件与顶壁侧的构件之间，温度差更加显著。

进而，考虑到由在过热器等传热管的内部流通的流体的进一步的高温化对传热管强度造成的影响，作为传热管侧的构件，存在使用耐热性更高的构件作为现有的顶壁的炉壁管的材质的情况，例如在使用奥氏体系不锈钢等的情况下，成为热膨胀系数比现有的钢材大的构件。

因此，随着传热管侧的构件的温度上升和传热管材料成为热膨胀系数大的值，传热管侧的构件的热伸长量变得比顶壁侧的构件的热伸长量更大。由此，传热管侧的构件的伸长被顶壁侧的构件(包括固定于顶壁侧的构件的壳体)约束而产生的应力集中容易以比以往大的应力产生，从而传热管侧的构件、壳体发生变形、损伤的可能性增加。

这样，在构成气体的密封结构的传热管侧的构件、壳体发生了变形、损伤的情况下，密封结构的密封性降低，燃烧气体有可能从炉膛内泄漏。若燃烧气体从炉膛内泄漏，则高温的燃烧气体流入顶部室内，有可能损伤集管等。另外，由于燃烧气体所包含的灰堆积在顶部室内，因此在锅炉停止时需要清扫灰。另外，有可能因堆积的灰载荷而使顶壁管变形。

发明内容

本发明是鉴于这样的情况而完成的，其目的在于提供能够抑制在炉膛内生成的燃烧气体的泄漏的锅炉的密封结构及锅炉、以及锅炉的运转方法。

为了解决上述课题，本发明的锅炉的密封结构及锅炉、以及锅炉的运转方法采用以下的方案。

关于本发明的一个实施方式的锅炉的密封结构，所述锅炉利用在炉膛内生成的燃烧气体生成蒸汽，其中，所述锅炉的密封结构具备：顶壁，其具有将所述炉膛的内部空间与所述炉膛的外部空间连通的贯通孔，并规定出所述炉膛的上方；热交换器，其具有插穿所述贯通孔的传热管，并由与所述顶壁不同的材质构成；第一固定构件，其具有第一接触面，覆盖所述贯通孔以对所述外部空间进行密封，并相对于所述顶壁固定；以及第二固定构件，其具有与所述第一接触面直接或间接地面接触的第二接触面，相对于所述传热管固定，并由与所述第一固定构件不同的材质构成，所述第一接触面和所述第二接触面能够向所述第二固定构件的热膨胀方向滑动。

在上述结构中，第一固定构件通过覆盖贯通孔，从而将与贯通孔连通的外部空间作为密闭空间。由此，即使在炉膛中所生成的燃烧气体通过贯通孔的情况下，也被密闭于第一固定构件的内侧的空间(即，外部空间)。因此，能够抑制燃烧气体向第一固定构件的外侧泄漏。

另外，在上述结构中，第一固定构件的第一接触面与相对于传热管固定的第二固定构件的第二接触面直接或间接地面接触。即，为了使燃烧气体不从第一接触面与第二接触面之间泄漏，第一接触面和第二接触面处于密封配置的关系。由此，燃烧气体不易从覆盖贯通孔的第一固定构件与传热管侧的构件之间泄漏。因此，能够更适当地抑制燃烧气体向第一固定构件的外侧泄漏。

热交换器及顶壁分别通过在锅炉中产生的热量而升温。热交换器和顶壁由于设置的环境等不同，因此升温程度不同。因此，热交换器和顶壁由不同的材质形成。这样，相对于升温程度不同的热交换器及顶壁分别固定的第二固定构件和第一固定构件均由不同的材质形成。相对于热交换器的传热管固定的第二固定构件有时由于在传热管内流通的蒸汽的热量而相对于第一固定构件热伸长。另外，由于第二固定构件和第一固定构件由不同的材质形成，因此有时第二固定构件相对于第一固定构件的热伸长变得显著。

在上述结构中，第二固定构件的第二接触面与第一固定构件的第一接触面以能够滑动的方式直接或间接地面接触。即，第一固定构件和第二固定构件能够相对移动。由此，第二固定构件不被第一固定构件约束。因此，即使在第二固定构件热伸长的情况下，也不会产生由第一固定构件的约束引起的应力向第二固定构件的集中。因此，能够抑制第二固定构件的变形及损伤。另外，由于第一接触面和第二接触面向第二固定构件的热膨胀方向滑动移动，因此第一接触面与第二接触面的接触不会被解除。因此，能够维持第一接触面与第二接触面之间的密封性，并且抑制由热伸长引起的第二固定构件的变形及损伤。

需要说明的是，作为由与顶壁不同的材质构成的热交换器的例子，可以列举设置于锅炉的过热器等。

另外，在本发明的一个实施方式的锅炉的密封结构中，也可以是，所述第一固定构件具有板状的第一凸缘，该第一凸缘形成有在板厚方向上贯通的多个第一螺栓孔，所述第二固定构件具有板状的第二凸缘，该第二凸缘形成有在板厚方向上贯通的多个第二螺栓孔，所述第一接触面是所述第一凸缘的板面，所述第二接触面是所述第二凸缘的板面，所述第一凸缘和所述第二凸缘由插穿多个所述第一螺栓孔及多个所述第二螺栓孔的多个螺栓固定。

在上述结构中，通过多个螺栓将具有第一接触面的第一凸缘与具有第二接触面的第二凸缘固定。因此，能够使第一接触面和第二接触面更稳定地接触。因此，能够提高第一接触面与第二接触面之间的密封性。

另外，通过设置于各构件的凸缘及插穿各凸缘的多个螺栓将第一固定构件与第二固定构件固定。因此，能够以比较简单的结构将第一固定构件与第二固定构件固定。

另外，在本发明的一个实施方式的锅炉的密封结构中，也可以是，多个所述第一螺栓孔包括沿所述第一凸缘的所述热膨胀方向延伸的长孔。

在上述结构中，多个第一螺栓孔包括沿第二固定构件的热膨胀方向延伸的长孔。由此，即使在第二固定构件相对于第一固定构件较大地热膨胀而固定于第二固定构件的螺栓向热膨胀方向移动了的情况下，也能够抑制第一螺栓孔的边缘与螺栓的干涉。因此，能够更良好地允许第一接触面与第二接触面的滑动。因此，能够抑制应力向第二固定构件及第一固定构件的集中，能够更适当地抑制第一固定构件及第二固定构件的变形及损伤。

另外，在本发明的一个实施方式的锅炉的密封结构中，也可以是，多个所述第二螺栓孔包括沿所述第二凸缘的所述热膨胀方向延伸的长孔。

在上述结构中，多个第二螺栓孔包括沿第二固定构件的热膨胀方向延伸的长孔。由此，即使在第二固定构件相对于第一固定构件较大地热膨胀了的情况下，也能够抑制第二螺栓孔的边缘与螺栓的干涉。因此，能够更良好地允许第一接触面与第二接触面的滑动。因此，能够抑制应力向第二固定构件及第一固定构件的集中，能够更适当地抑制第一固定构件及第二固定构件的变形及损伤。

另外，在本发明的一个实施方式的锅炉的密封结构中，也可以是，多个所述第一螺栓孔沿所述第一凸缘的所述热膨胀方向以规定的间隔排列配置，配置于所述热膨胀方向的中央的所述第一螺栓孔为圆孔。

在上述结构中，多个第一螺栓孔中的、配置于热膨胀方向的中央的第一螺栓孔为圆孔。由此，能够将第二固定构件的热伸长的起点设为热膨胀方向的中央，因此成为第二固定构件的热伸长的对象的长度(即，从热伸长的起点到热膨胀方向的端部的长度)变短。因此，能够抑制第二固定构件的热膨胀方向的两端部的热伸长量。因此，能够更适当地抑制第一固定构件及第二固定构件的变形及损伤。

另外，在本发明的一个实施方式的锅炉的密封结构中，也可以是，所述第二凸缘具有多个所述第二螺栓孔，多个所述第二螺栓孔沿所述第二凸缘的所述热膨胀方向以规定的间隔排列配置，多个所述第二螺栓孔中的、配置于所述热膨胀方向的中央的所述第二螺栓孔为圆孔。

在上述结构中，多个第二螺栓孔中的、配置于热膨胀方向的中央的第二螺栓孔为圆孔。由此，能够将第二固定构件的热伸长的起点设为热膨胀方向的中央，因此成为第二固定构件的热伸长的对象的长度(即，从热伸长的起点到热膨胀方向的端部的长度)变短。因此，能够抑制第二固定构件的热膨胀方向的两端部的热伸长量。因此，能够更适当地抑制第一固定构件及第二固定构件的变形及损伤。

另外，在本发明的一个实施方式的锅炉的密封结构中，也可以是，所述第一固定构件和所述第二固定构件由热膨胀系数不同的金属形成。

在第一固定构件和第二固定构件由热膨胀系数不同的金属形成的情况下，第二固定构件相对于第一固定构件的热伸长变得显著。在上述结构中，即使在这样的情况下，也能够维持第一接触面与第二接触面之间的密封性，并且抑制由热伸长引起的第二固定构件的变形及损伤。

另外，在本发明的一个实施方式的锅炉的密封结构中，也可以是，所述第一接触面与所述第二接触面隔着设置于所述第一接触面与所述第二接触面之间的衬垫间接地面接触。

在上述结构中，在第一接触面与第二接触面之间设置衬垫，第一接触面与第二接触面间接地面接触。通过设置衬垫，能够更恰当地进行第一接触面与第二接触面的滑动。另外，通过设置衬垫，能够提高第一接触面与第二接触面之间的密封性，更适当地抑制燃烧气体的泄漏。

另外，在本发明的一个实施方式的锅炉的密封结构中，也可以是，所述第二固定构件设置有多个，多个所述第二固定构件沿着所述热膨胀方向排列配置。

在上述结构中，多个第二固定构件沿着热膨胀方向排列配置。由此，能够缩短各第二固定构件的热膨胀方向的长度。因此，能够抑制各第二固定构件的热伸长量。因此，能够更适当地抑制各第二固定构件的变形及损伤。

另外，在本发明的一个实施方式的锅炉的密封结构中，也可以是，所述第一接触面的所述热膨胀方向的长度比所述第二接触面的所述热膨胀方向的长度长。

在上述结构中，第二接触面的热膨胀方向的长度比第一接触面的热膨胀方向的长度长。由此，即使在第二固定构件比第一固定构件更为热伸长的情况下，也能够使第一接触面与第二接触面的面接触不易被解除。因此，能够提高第一接触面与第二接触面之间的密封性。

本发明的一个实施方式的锅炉应用了上述任一项所述的密封结构。

关于本发明的一个实施方式的锅炉的运转方法，所述锅炉利用在炉膛内生成的燃烧气体生成蒸汽，其中，所述锅炉具备：顶壁，其具有将所述炉膛的内部空间与所述炉膛的外部空间连通的贯通孔，并规定出所述炉膛的上方；热交换器，其具有插穿所述贯通孔的传热管，并由与所述顶壁不同的材质构成；第一固定构件，其具有第一接触面，覆盖所述贯通孔以对所述外部空间进行密封，并相对于所述顶壁固定；以及第二固定构件，其具有与所述第一接触面直接或间接地面接触的第二接触面，并相对于所述传热管固定，所述锅炉的运转方法包括使所述第一接触面和所述第二接触面向所述第二固定构件的热膨胀方向滑动的工序。

发明效果

根据本发明，能够抑制在炉膛内生成的燃烧气体的泄漏。

附图说明

图1是表示本发明的实施方式的燃煤锅炉的概要结构图。

图2是表示设置于图1的燃煤锅炉的热交换器和蒸汽及供水系统的概要图。

图3是表示图1的过热器的示意性侧视图。

图4是图3的主要部分(IV部分)放大图，且是表示本发明的实施方式的密封结构的主要部分的侧视图。

图5是图4的密封结构的主视图。

图6是图4的密封结构的俯视图。

图7是表示本实施方式的密封结构的端部的俯视图。

附图标记说明：

10...燃煤锅炉(锅炉)；

11...炉膛；

12...燃烧装置；

13...烟道；

41...过热器；

44...第二再热器；

45...第一再热器；

46...第二节煤器；

47...第一节煤器；

48...气体管道；

50...脱硝催化剂；

74...入口集管；

75...出口集管；

81...壁部；

82...顶壁；

83...顶壁管；

84...翅片；

84a...贯通孔；

85...悬挂件；

86...顶部室；

87...螺栓；

89...传热管；

90...密封结构；

91...外护壳体(第一固定构件)；

91A...第一外护壳体；

91B...第二外护壳体；

91C...外护壳体连结部；

91a...下倾斜部；

91b...上倾斜部；

91c...下凸缘(第一凸缘)；

91d...弯曲面部；

91e...下凸缘连接部；

92...密封板；

93...支撑板(第二固定构件)；

93A...第一支撑板；

93B...第二支撑板；

93C...支撑板连结部；

93a...铅垂部；

93b...上凸缘(第二凸缘)；

93d...上凸缘连接部；

94...螺栓；

95...螺母；

96...第一螺栓孔；

97...第二螺栓孔。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的优选实施方式进行说明。需要说明的是，本发明并非被该实施方式限定，另外，在存在多个实施方式的情况下，也包括组合各实施方式来构成的情况。

图1是表示本实施方式的燃煤锅炉的概要结构图。

本实施方式的锅炉是如下那样的燃煤(微粉煤燃烧)锅炉：作为微粉燃料(含碳固体燃料)而使用将煤粉碎而成的微粉煤，利用燃烧器使该微粉煤燃烧，将通过该燃烧所产生的热量回收而与供水、蒸汽进行热交换，从而能够生成过热蒸汽。在以下的说明中，上、上方表示铅垂方向上侧，下、下方表示铅垂方向下侧。

在本实施方式中，如图1所示，燃煤锅炉10具有炉膛11、燃烧装置12和烟道(燃烧气体流路)13。炉膛11呈四角筒的中空形状并沿着铅垂方向设置。构成炉膛11的炉膛壁由多个蒸发管和连接该多个蒸发管的翅片构成，通过与供水、蒸汽进行热交换来抑制炉膛壁的温度上升。

燃烧装置12设置在构成炉膛11的炉膛壁的下部侧。在本实施方式中，燃烧装置12具有装配于炉膛壁的多个燃烧器(例如21、22、23、24、25)。例如，关于燃烧器21、22、23、24、25，将沿着周向以均等间隔配置的燃烧器设为一组，沿着铅垂方向配置有多级。但是，炉膛的形状、一级中的燃烧器的数量、级数并不限定于该实施方式。

各燃烧器21、22、23、24、25经由微粉煤供给管26、27、28、29、30与粉碎机(研磨机)31、32、33、34、35连结。虽未图示，但该粉碎机31、32、33、34、35构成为，例如在外壳内将旋转台支承为能够驱动旋转，多个辊在该旋转台的上方被支承为能够与旋转台的旋转联动地旋转。若将煤投入多个辊与旋转台之间，则能够在此将其粉碎至规定的微粉煤的大小，并将由搬运用气体(一次空气)分级后的微粉煤从微粉煤供给管26、27、28、29、30向燃烧器21、22、23、24、25供给。

另外，在炉膛11中，在各燃烧器21、22、23、24、25的装配位置设置有风箱36，该风箱36与空气管道37的一端部连结。在空气管道37的另一端部设置有鼓风机38。

另外，在炉膛11中，在比各燃烧器21、22、23、24、25的装配位置靠上方的位置设置有附加空气喷嘴39。附加空气喷嘴39与从空气管道37分支出的分支空气管道40的端部连结。因此，能够将由鼓风机38送出的燃烧用空气(燃料气体燃烧用空气/二次空气)从空气管道37向风箱36供给，并从该风箱36向各燃烧器21、22、23、24、25供给，并且，能够将由鼓风机38送出的燃烧用追加空气(附加空气)从分支空气管道40向附加空气喷嘴39供给。

烟道13与炉膛11的铅垂方向上部连结。在烟道13中，作为用于回收燃烧气体的热量的热交换器，设置有过热器41、42、43、再热器44、45、节煤器46、47，在通过炉膛11中的燃烧而产生的燃烧气体与在各热交换器中流通的供水、蒸汽之间进行热交换。

在烟道13的下游侧连结有供进行了热交换后的燃烧气体排出的气体管道48。气体管道48在与空气管道37之间设置空气加热器(空气预热器)49，在流通于空气管道37的空气与流通于气体管道48的燃烧气体之间进行热交换，从而能够使向燃烧器21、22、23、24、25供给的燃烧用空气升温。

另外，在烟道13中，在比空气加热器49靠上游侧的位置设置有脱硝催化剂50。脱硝催化剂50将具有还原氨、尿素水等氮氧化物的作用的还原剂供给至烟道13内，在被供给了还原剂的燃烧气体中促进氮氧化物与还原剂的反应，由此去除、降低燃烧气体中的氮氧化物。而且，与烟道13连结的气体管道48在比空气加热器49靠下游侧的位置设置有煤尘处理装置(电集尘机、脱硫装置)51、引风机52等，并在下游端部设置有烟囱53。

另一方面，关于微粉煤燃料，在粉碎机31、32、33、34、35驱动时，将所生成的微粉煤与搬运用空气一起通过微粉煤供给管26、27、28、29、30向燃烧器21、22、23、24、25供给。另外，将加热后的燃烧用空气从空气管道37经由风箱36向各燃烧器21、22、23、24、25供给。于是，燃烧器21、22、23、24、25将微粉煤与搬运用气体(一次空气)混合而成的微粉燃料混合气向炉膛11吹入，并且将燃烧用空气向炉膛11吹入，此时通过点火而能够形成火焰。在炉膛11内的下部产生火焰，燃烧气体在该炉膛11内上升，向烟道13排出。

在炉膛11中，在下部的区域A，微粉燃料混合气和燃烧用空气(二次空气)燃烧而产生火焰。在此，在炉膛11中，通过将空气的供给量设定为相对于微粉煤的供给量而小于理论空气量，从而内部被保持为还原气氛。即，在区域B，通过微粉煤的燃烧而产生的NOx在炉膛11内被还原，之后，通过从附加空气喷嘴39供给追加附加空气而结束微粉煤的氧化燃烧，由微粉煤的燃烧产生的NOx的产生量减少。

之后，燃烧气体在配置于烟道13的过热器41、42、43、再热器44、45、节煤器46、47中进行热交换后，利用脱硝催化剂50还原去除氮氧化物，利用煤尘处理装置51去除粒状物质并去除硫成分，之后从烟囱53向大气中排出。

接着，作为热交换器，对设置于烟道13的过热器41、42、43、再热器44、45、节煤器46、47进行详细说明。图2是表示设置于燃煤锅炉10的热交换器和蒸汽及供水系统的概要图。需要说明的是，图2是用于说明蒸汽及供水系统的图，且是并未准确地表示烟道13内的各热交换器(过热器41、42、43、再热器44、45、节煤器46、47)的位置的图。

如图2所示，在本实施方式中，烟道13在内部设置有燃烧气体通过的燃烧气体通路60，在该燃烧气体通路60配置有过热器41、42、43、再热器44、45、节煤器46、47。需要说明的是，过热器41、42、43可以经由集管串联设置，但在图2中省略了该集管。

利用在燃煤锅炉10中生成的蒸汽来运转的蒸汽轮机61例如由高压涡轮62和低压涡轮63构成。低压涡轮63连结有冷凝器64，驱动低压涡轮63的蒸汽在该冷凝器64中被冷却水(例如海水)冷却而成为冷凝水。冷凝器64经由供水管线L1与第一节煤器47的入口集管65连结。入口集管65设置于燃烧气体通路60，供水管线L1在燃烧气体通路60的外侧设置有供水泵66。第二节煤器46配置于第一节煤器47的上方，在各节煤器46、47之间设置有中间集管67。第二节煤器46在上部连结有出口集管68，该出口集管68配置于燃烧气体通路60的外侧。

出口集管68经由供水管线L2与配置于燃烧气体通路60的外侧的蒸汽鼓69连结。蒸汽鼓69与炉膛壁的各传热管(省略图示)连结，并且经由入口集管74与过热器41、42、43连结。另外，过热器41、42、43经由蒸汽管线L3与高压涡轮62连结。需要说明的是，在蒸汽管线L3设置有出口集管75。而且，高压涡轮62经由蒸汽管线L4与第一再热器45的入口集管(靠近管)70连结。入口集管70设置于燃烧气体通路60，第一再热器45经由中间集管71与第二再热器44连结，第二再热器44在上部连结有出口集管72，该中间集管71及出口集管72配置于燃烧气体通路60的外侧。而且，出口集管72经由蒸汽管线L5与低压涡轮63连结，驱动低压涡轮63旋转。

因此，燃烧气体在烟道13的燃烧气体通路60中流动时，该燃烧气体按照过热器41、42、43、再热器44、45、节煤器46、47的顺序被回收热。另一方面，从供水泵66供给的水在由节煤器47、46预热后，向蒸汽鼓69供给，并在向未图示的炉膛壁的各传热管供给的期间被加热而成为饱和蒸汽，返回至蒸汽鼓69。蒸汽鼓69的饱和蒸汽向过热器41、42、43导入，由燃烧气体进行过热。由过热器41、42、43生成的过热蒸汽向高压涡轮62供给，驱动该高压涡轮62旋转。从高压涡轮62排出的蒸汽被导入再热器45、44而被再次过热，之后被供给至低压涡轮63，驱动该低压涡轮63旋转。在蒸汽轮机61的旋转轴连接有发电机，进行发电。从低压涡轮63排出的蒸汽在冷凝器64中被冷却而成为冷凝水，并再次被送至节煤器47、46。

另外，在烟道13中，也可以在入口集管70与节煤器47之间配置有吹灰器(喷射装置)80。吹灰器80沿与入口集管70的长度方向平行的方向延伸而配置于与入口集管70对置的位置。吹灰器80是以入口集管70的长度方向为轴向，向与轴向正交的方向喷射蒸汽(气体)，并且喷射方向也能够变动的喷射装置。从吹灰器80朝向节煤器47喷射的蒸汽将在节煤器47的传热管的表面堆积的燃烧灰去除。

接着，关于本实施方式的设置于烟道13的过热器41、42、43中的至少任一个的支承方式、以及设置于过热器41、42、43中的至少任一个的传热管89与顶壁82的密封结构90，使用图3至图7更详细地进行说明。需要说明的是，各过热器41、42、43中的至少任一个的支承方式、以及设置于各过热器41、42、43中的至少任一个的传热管89与顶壁82的密封结构90为大致相同的结构，因此在以下的说明中，作为代表，对过热器41进行说明，而省略其他过热器42、43的说明。另外，在以下的说明及图3至图7中，Z方向表示铅垂上下方向，X方向表示顶壁管83的延伸方向，Y方向表示与Z方向及X方向正交的方向。

如图3所示，烟道13具有：壁部81，其规定出设置于内部的燃烧气体通路60的侧方；以及顶壁82，其规定出燃烧气体通路60的上方。

如图5所示，与炉膛壁同样地，顶壁82是具有制冷剂在内部流通且沿水平方向(更详细而言为X方向)延伸的多个顶壁管83和将相邻的顶壁管83彼此连接的板状的翅片84的所谓的膜壁。如图3所示，在顶壁82的上方设置有在内部配置过热器41等的入口集管74及出口集管75等的顶部室(penthouse)86。另外，在顶壁82形成有供构成后述的过热器41的传热管89插穿的贯通孔84a。贯通孔84a将与炉膛11连续的烟道13的内部空间(在本实施方式中为燃烧气体通路60)和炉膛11的外部空间(在本实施方式中为顶部室86内的空间)连通。

如图1所示，过热器41是设置于燃烧气体通路60的最上游侧的热交换器。过热器41设置于炉膛11的铅垂上方，并如图3所示那样，设置在烟道13的壁部81的附近。过热器41固定于锅炉钢架(省略图示)，由从锅炉钢架悬挂的悬挂件85支承。

过热器41由连结入口集管74和出口集管75的多个传热管89构成。各传热管89具备从入口集管74向大致铅垂下方延伸的第一铅垂管部89a、从第一铅垂管部89a的下端弯折并向壁部81方向沿X方向延伸的水平管部89b、以及从水平管部89b的端部弯折并向大致铅垂上方延伸的第二铅垂管部89c。即，第一铅垂管部89a及第二铅垂管部89c沿着上下方向(Z方向)延伸。如上述那样，入口集管74及出口集管75设置于顶部室86，因此第一铅垂管部89a及第二铅垂管部89c以贯通烟道13的顶壁82的方式配置。具体而言，如图5所示，第一铅垂管部89a及第二铅垂管部89c插穿形成于顶壁82的翅片84的贯通孔84a。贯通孔84a以与多个传热管89的第一铅垂管部89a及第二铅垂管部89c对应的方式，在X方向(在本实施方式中为顶壁管83的延伸方向)上以规定的间隔形成有多个。需要说明的是，在图5中图示出了第一铅垂管部89a，但第二铅垂管部89c也为相同的结构。

在顶部室86内设置有密封结构90，以使燃烧气体不从贯通孔84a流入顶部室86内。

如图4及图5所示，密封结构90具备焊接固定于顶壁82并覆盖贯通孔84a的外护壳体(第一固定构件)91、焊接固定于传热管89(详细而言为第一铅垂管部89a)的密封板92、焊接固定于密封板92的支撑板(第二固定构件)93、以及将外护壳体91与支撑板93紧固固定的螺栓94及螺母95。密封结构90的长度方向(X方向)的长度例如为大致5m至15m左右。

外护壳体91是沿X方向延伸的罩状的构件，下端通过焊接等固定于顶壁82的顶壁管83的上部。外护壳体91从上方覆盖在X方向上以规定的间隔形成的多个贯通孔84a。即，外护壳体91在内部形成有空间，并对该空间进行密封。外护壳体91例如与顶壁82同样地由低合金钢(例如，0.5～2.0Cr钢等)形成。

外护壳体91具备固定在位于贯通孔84a的一侧的第一顶壁管83A的第一外护壳体91A、固定在位于贯通孔84a的另一侧(相对于一侧隔着贯通孔84a的相反侧)的第二顶壁管83B的第二外护壳体91B、以及将第一外护壳体91A与第二外护壳体91B连结的外护壳体连结部91C。在本实施方式中，例如，第一外护壳体91A和第二外护壳体91B以隔着贯通孔84a大致对称的方式构成，因此，以下进行第一外护壳体91A的说明，省略第二外护壳体91B的说明。

第一外护壳体91A例如具备从顶壁管83的上部朝向传热管89而向斜上方延伸的板状的下倾斜部91a、从下倾斜部91a的上端弯折朝向传热管89而向斜上方延伸的板状的上倾斜部91b、以及从上倾斜部91b的上端沿大致水平方向延伸的板状的下凸缘(第一凸缘)91c。

下倾斜部91a的下端通过焊接等固定在顶壁82的顶壁管83的上部(参照图5的W1)。上倾斜部91b的上端位于支撑板93的侧面附近。下倾斜部91a和上倾斜部91b通过以向形成于内部的空间侧突出的方式弯折一张板材而形成。需要说明的是，第一外护壳体91A的形状并不限定于本实施方式的形状。即，下倾斜部91a及上倾斜部91b的倾斜角度也可以是其他倾斜角度。另外，下倾斜部91a及上倾斜部91b的长度也可以是其他长度。另外，第一外护壳体91A也可以由曲面形成一部分或整体。

下凸缘91c的一端与上倾斜部91b的上端通过焊接等固定(参照图5的W2)。另外，下凸缘91c是大致水平地延伸的板状的构件。下凸缘91c的上表面(第一接触面)以与后述的上凸缘93b的下表面(第二接触面)直接或间接地面接触的方式配置(以下表示为“密封配置”)。下凸缘91c具有在板厚方向上贯通的多个第一螺栓孔96。多个第一螺栓孔96沿着长度方向(X方向)大致等间隔地配置。多个第一螺栓孔96是直径比螺栓94的螺纹部分的剖面直径大的圆孔状或者在长度方向上较长的长孔状，供螺栓94插穿。

如图7所示，外护壳体连结部91C设置于外护壳体91的长度方向(X方向)的两端部。外护壳体连结部91C具有将第一外护壳体91A的下倾斜部91a及上倾斜部91b的端部与第二外护壳体91B的下倾斜部91a及上倾斜部91b的端部连接的弯曲面部91d、以及将第一外护壳体91A的下凸缘91c与第二外护壳体91B的下凸缘91c连接的下凸缘连接部91e。外护壳体连结部91C在俯视下以具有规定的曲率的方式弯曲。另外，与下凸缘91c的端部对置而密封配置的上凸缘93b的端部形成为在俯视下具有规定的曲率。

如图4及图5所示，密封板92是沿X方向及Z方向延伸的剖面为大致“コ”字状的构件，且形成有供在X方向上排列配置的多个传热管89贯通的孔。密封板92的Y方向的长度设定为比传热管89的直径的长度长，以使传热管89的外周面不露出。在本实施方式中，在过热器41的传热管89的内部流通的蒸汽与在构成顶壁82的顶壁管83的内部流通的蒸汽相比成为高温(例如约为600℃)。因此，过热器41使用耐热性比构成顶壁82的顶壁管83优异的材质构成。过热器41的传热管89例如由奥氏体系不锈钢钢材(SUS304等)形成。另外，密封板92在与传热管89连接时优选为相同材料，另外由于来自传热管89的热量而成为高温，因此例如由奥氏体系不锈钢钢材(SUS304等)形成。密封板92和传热管89的外周面通过焊接等固定。

支撑板93优选为与密封板92相同的材料，且同样为高温，因此例如由奥氏体系不锈钢钢材(SUS304等)形成。支撑板93与悬挂件85固定。另外，支撑板93具有配置于第一外护壳体91A侧的第一支撑板93A、配置于第二外护壳体91B侧的第二支撑板93B、以及将第一支撑板93A与第二支撑板93B连结的支撑板连结部93C。第一支撑板93A和第二支撑板93B以隔着传热管89大致平行的方式配置。第一支撑板93A和第二支撑板93B隔着贯通孔84a对称地构成，因此，以下进行第一支撑板93A的说明，省略第二支撑板93B的说明。

第一支撑板93A具备沿着密封板92的侧面延伸的板状的铅垂部93a、以及从铅垂部93a的上下方向的中途区域(例如大致中央区域)沿大致水平方向延伸的板状的上凸缘(第二凸缘)93b。

铅垂部93a的板面与密封板92的侧面面接触。铅垂部93a的上端位于比密封板92的上端靠下方的位置。铅垂部93a的上端通过焊接等固定于密封板92的侧面(参照图5的W3)。另外，悬挂件85的下部通过螺栓87固定于铅垂部93a的外侧面。另外，铅垂部93a的下端位于比外护壳体91的上倾斜部91b的上端靠下方的位置。即，铅垂部93a的下端位于形成于外护壳体91的内部的空间内。需要说明的是，在图5中，由于图示的关系，省略了悬挂件85进行图示。

上凸缘93b的一端与铅垂部93a的侧面通过焊接等固定(参照图5的W4)。另外，上凸缘93b是大致水平地延伸的板状的构件。上凸缘93b的下表面以能够与下凸缘91c的上表面对置地滑动的方式密封配置。上凸缘93b的短边方向(Y方向)的长度与下凸缘91c的短边方向的长度大致相同。上凸缘93b具有在板厚方向上贯通的多个第二螺栓孔97。多个第二螺栓孔97沿着长度方向(X方向)大致等间隔地配置。螺栓94插穿于多个第二螺栓孔97。另外，在多个第二螺栓孔97中，仅位于上凸缘93b的长度方向的中央的第二螺栓孔97a形成为圆孔状。其他第二螺栓孔97形成为在长度方向上较长的长孔状。各第二螺栓孔97设置于与第一螺栓孔96对应的位置。即，各第二螺栓孔97形成于与第一螺栓孔96连通的位置。需要说明的是，对应的第一螺栓孔96和第二螺栓孔97的形状也可以相反。具体而言，也可以是，下凸缘91c的多个第二螺栓孔97和位于中央的第二螺栓孔97a为圆孔状，上凸缘93b的仅与位于长度方向的中央的第二螺栓孔97a对应的第一螺栓孔96形成为圆孔状，其他第一螺栓孔96形成为在长度方向上较长的长孔状。并且，也可以是，对应的第一螺栓孔96和第二螺栓孔97的形状两者都相同，在上凸缘93b和下凸缘91c两者中，均为仅位于长度方向的中央的第二螺栓孔97a形成为圆孔状，其他第二螺栓孔97形成为在长度方向上较长的长孔状。

另外，在上凸缘93b与下凸缘91c之间设置有未图示的衬垫材料(例如，非石棉类材料等)。

如图7所示，支撑板连结部93C设置于支撑板93的长度方向(X方向)的两端部。支撑板连结部93C具有将第一支撑板93A的铅垂部93a的端部与第二支撑板93B的铅垂部93a的端部连接的弯曲部93c、以及将第一支撑板93A的上凸缘93b与第二支撑板93B的上凸缘93b连接的上凸缘连接部93d。弯曲部93c以在俯视下具有规定的曲率的方式弯曲。另外，上凸缘连接部93d形成为在俯视下具有规定的曲率。

需要说明的是，上凸缘93b的长度方向的长度设定为比下凸缘91c的长度方向的长度短。即，下凸缘连接部91e的长度方向的端部位于比上凸缘连接部93d的长度方向的端部靠长度方向的外侧的位置。由此，在铅垂部93a的长度方向的端部与下凸缘连接部91e之间设置有间隙G。

螺栓94从上方或下方插穿各第一螺栓孔96及各第二螺栓孔97。另外，螺栓94的下端通过螺母95紧固。螺栓94通过进行转矩管理，从而能够使上凸缘93b与下凸缘91c的滑动变得可能。此时，例如螺栓94在进行了完全紧固之后，通过向松开螺栓94的紧固的方向旋转半圈的量，从而能够使上凸缘93b与下凸缘91c的滑动变得可能，并且能够简单地进行转矩管理。

需要说明的是，也可以对螺栓94和下凸缘91c进行点焊接，进行止转。通过进行止转，能够维持螺栓94的紧固力。

根据本实施方式，起到以下的作用效果。

在本实施方式中，外护壳体91通过覆盖贯通孔84a来对贯通孔84a所连通的外部空间进行密封。由此，即使在炉膛11中所生成的燃烧气体通过了贯通孔84a的情况下，也被密闭于外护壳体91的内侧的空间。因此，能够抑制燃烧气体向外护壳体91的外侧(顶部室86内)泄漏。

另外，在本实施方式中，外护壳体91的下凸缘91c和经由密封板92固定于传热管89的支撑板93的上凸缘93b对置地密封配置。由此，燃烧气体不易从覆盖贯通孔84a的外护壳体91与支撑板93之间泄漏。因此，能够更好地抑制燃烧气体向外护壳体91的外侧泄漏。

另外，在锅炉运转时，相对于过热器41的传热管89固定的密封板92和支撑板93由于在传热管89内流通的蒸汽的热量而温度上升并进行热伸长。在本实施方式中，在过热器41的传热管89的内部流通的蒸汽与以往(例如，500至560℃左右)相比成为高温(例如约为600℃)。因此，由于与在传热管89的内部流通的以往相比更高温的蒸汽的影响，支撑板93也与以往相比成为高温。以往，支撑板93作为与外护壳体91相同的材质而使用了例如低合金钢(例如0.5～2Cr钢)，但在本实施方式中使用与外护壳体91不同的材质的高温耐久材料。即，支撑板93与形成外护壳体91的低合金钢相比热膨胀系数不同，由热膨胀系数大且容易热伸长的高温耐久材料(例如奥氏体系不锈钢钢材)形成。并且由于与以往相比成为高温，因此热伸长量变大。

另一方面，在顶壁管83的内部流通的蒸汽与在过热器41的传热管89的内部流通的蒸汽相比为低温。因此，外护壳体91与支撑板93相比不会成为高温。因此，外护壳体91由与形成支撑板93的高温耐久材料(例如奥氏体系不锈钢钢材)相比不易热伸长的低合金钢形成，因此与高温耐久材料相比热膨胀系数相对较小，温度本身也相对较低，因此热伸长量较小。这样，在外护壳体91和支撑板93中，由于温度及材质的不同，锅炉运转时的热伸长量也不同。因此，外护壳体91和支撑板93通过热伸长而产生相对移动。特别是，外护壳体91及支撑板93的向作为长度方向的X方向(热膨胀方向)的相对移动量变大。

在本实施方式中，外护壳体91具有下倾斜部91a和上倾斜部91b。通过将下倾斜部91a与上倾斜部91b的倾斜角度设为不同的形状，从而允许由热伸长量的不同引起的支撑板93和外护壳体91的Z方向及Y方向的相对移动，以抑制应力集中的产生。

另外，在本实施方式中，支撑板93的上凸缘93b和外护壳体91的下凸缘91c以能够滑动的方式对置地密封配置。即，外护壳体91和支撑板93能够向成为长度方向的X方向(热膨胀方向)相对移动。由此，支撑板93不被外护壳体91约束。因此，支撑板93的热膨胀系数相对较大，相对地成为高温，从而即使在支撑板93的热伸长比外护壳体91大的情况下，也能够抑制因外护壳体91的约束而引起的应力向支撑板93的集中。因此，能够抑制支撑板93、外护壳体91的变形及损伤。另外，下凸缘91c和上凸缘93b向支撑板93的长度方向(X方向)滑动移动，因此即使在支撑板93向X方向热伸长的情况下，下凸缘91c与上凸缘93b对置而密封配置的状态也不被解除。因此，能够维持下凸缘91c与上凸缘93b之间的密封性，并且能够抑制由热伸长引起的支撑板93、外护壳体91的变形及损伤。

另外，在本实施方式中，利用螺栓94固定第一凸缘和第二凸缘。因此，能够维持将上凸缘93b和下凸缘91c更稳定地对置而密封配置的状态。因此，能够维持上凸缘93b与下凸缘91c之间的密封性。

另外，通过设置于各构件的凸缘并插穿各凸缘的螺栓94来将外护壳体91与支撑板93固定。因此，能够以比较简单的结构将外护壳体91与支撑板93固定。另外，维护也变得容易。

在本实施方式中，在支撑板93的上凸缘93b、或外护壳体91的下凸缘91c中，设置于长度方向(X方向)的中央以外的第二螺栓孔97为沿X方向延伸的长孔。由此，即使在支撑板93向X方向热膨胀了的情况下，也能够抑制第二螺栓孔97的边缘与螺栓94的干涉。因此，能够更良好地允许上凸缘93b与下凸缘91c的滑动。因此，能够抑制由支撑板93的约束引起的应力向外护壳体91的集中，或者抑制由外护壳体91的约束引起的应力向支撑板93的集中，从而更适当地抑制支撑板93或外护壳体91的变形及损伤。

在本实施方式中，多个第二螺栓孔97中的、配置在支撑板93的上凸缘93b或外护壳体91的下凸缘91c的长度方向(X方向)的中央的第二螺栓孔97a为圆孔。由此，能够将支撑板93的热伸长的起点(参照图6的附图标记S)设为X方向的中央。因此，热伸长方向以X方向的中央为起点向两个方向延伸，从而能够抑制支撑板93的长度方向的两端部的热伸长量。因此，能够更适当地抑制支撑板93的变形及损伤。

在本实施方式中，在上凸缘93b与下凸缘91c之间设置有衬垫。通过设置衬垫，能够更良好地进行上凸缘93b与下凸缘91c的滑动。另外，通过设置衬垫，能够提高上凸缘93b与下凸缘91c之间的密封性。

在本实施方式中，下凸缘91c的长度方向(X方向)的长度比上凸缘93b的X方向的长度长。由此，能够抑制向成为长度方向的X方向的热伸长时的干涉，不易解除下凸缘91c与上凸缘93b的密封配置。因此，能够维持下凸缘91c与上凸缘93b之间的密封性。

另外，下凸缘连接部91e的长度方向的端部位于比上凸缘连接部93d的长度方向的端部靠长度方向的外侧的位置，在铅垂部93a的长度方向的端部与下凸缘连接部91e之间设置有间隙G。由此，即使在支撑板93比外护壳体91相对较大地向成为长度方向的X方向热伸长的情况下，支撑板93和下凸缘91c也能够成为抑制干渉的结构。

需要说明的是，本发明并不限定于上述实施方式的发明，在不脱离其主旨的范围内能够进行适当变形。

例如，也可以设置多个支撑板93，并沿着X方向排列配置各支撑板93。即，也可以构成为相对于一个外护壳体91设置多个支撑板93。在这样构成的情况下，各支撑板93的X方向的长度例如为3m至5m左右，例如也可以形成30至40个第二螺栓孔97。

通过这样构成，能够缩短各支撑板93的X方向的长度。因此，能够抑制各支撑板93的X方向的热伸长量。因此，能够更适当地抑制各支撑板93的变形及损伤。

另外，在上述实施方式中，对形成于上凸缘93b或下凸缘91c的多个第二螺栓孔97之中、仅位于上凸缘93b或下凸缘91c的长度方向的中央的第二螺栓孔97a形成为圆孔状的例子进行了说明，但本发明并不限定于此。形成为圆孔状的第二螺栓孔97的位置也可以不在上凸缘93b或下凸缘91c的长度方向的中央。

另外，在上述实施方式中，对将本发明的密封结构90应用于过热器41与顶壁82之间的密封结构的例子进行了说明，但本发明并不限定于此。例如，也可以将密封结构90应用于其他过热器42、43与顶壁82之间的密封结构。另外，也可以应用于其他热交换器(再热器44等)与顶壁82之间的密封结构。

Claims (12)

1.一种锅炉的密封结构，所述锅炉利用在炉膛内生成的燃烧气体生成蒸汽，其中，

所述锅炉的密封结构具备：

顶壁，其具有将所述炉膛的内部空间与所述炉膛的外部空间连通的贯通孔，并规定出所述炉膛的上方；

热交换器，其具有插穿所述贯通孔的传热管，并由与所述顶壁不同的材质构成；

第一固定构件，其具有第一接触面，覆盖所述贯通孔以对所述外部空间进行密封，并相对于所述顶壁固定；以及

第二固定构件，其具有与所述第一接触面直接或间接地面接触的第二接触面，相对于所述传热管固定，并由与所述第一固定构件不同的材质构成，

所述第一接触面和所述第二接触面能够向所述第二固定构件的热膨胀方向滑动。

2.根据权利要求1所述的锅炉的密封结构，其中，

所述第一固定构件具有板状的第一凸缘，该第一凸缘形成有在板厚方向上贯通的多个第一螺栓孔，

所述第二固定构件具有板状的第二凸缘，该第二凸缘形成有在板厚方向上贯通的多个第二螺栓孔，

所述第一接触面是所述第一凸缘的板面，

所述第二接触面是所述第二凸缘的板面，

所述第一凸缘和所述第二凸缘由插穿多个所述第一螺栓孔及多个所述第二螺栓孔的多个螺栓固定。

3.根据权利要求2所述的锅炉的密封结构，其中，

多个所述第一螺栓孔包括沿所述第一凸缘的所述热膨胀方向延伸的长孔。

4.根据权利要求2所述的锅炉的密封结构，其中，

多个所述第二螺栓孔包括沿所述第二凸缘的所述热膨胀方向延伸的长孔。

5.根据权利要求3所述的锅炉的密封结构，其中，

多个所述第一螺栓孔沿所述第一凸缘的所述热膨胀方向以规定的间隔排列配置，

配置于所述热膨胀方向的中央的所述第一螺栓孔为圆孔。

6.根据权利要求4所述的锅炉的密封结构，其中，

多个所述第二螺栓孔沿所述第二凸缘的所述热膨胀方向以规定的间隔排列配置，

配置于所述热膨胀方向的中央的所述第二螺栓孔为圆孔。

7.根据权利要求1所述的锅炉的密封结构，其中，

所述第一固定构件和所述第二固定构件由热膨胀系数不同的金属形成。

8.根据权利要求1所述的锅炉的密封结构，其中，

所述第一接触面与所述第二接触面隔着设置于所述第一接触面与所述第二接触面之间的衬垫间接地面接触。

9.根据权利要求1所述的锅炉的密封结构，其中，

所述第二固定构件设置有多个，

多个所述第二固定构件沿着所述热膨胀方向排列配置。

10.根据权利要求1至9中任一项所述的锅炉的密封结构，其中，

所述第一接触面的所述热膨胀方向的长度比所述第二接触面的所述热膨胀方向的长度长。

11.一种锅炉，其中，

所述锅炉应用了权利要求1至10中任一项所述的锅炉的密封结构。

12.一种锅炉的运转方法，所述锅炉利用在炉膛内生成的燃烧气体生成蒸汽，其中，

所述锅炉具备：

顶壁，其具有将所述炉膛的内部空间与所述炉膛的外部空间连通的贯通孔，并规定出所述炉膛的上方；

热交换器，其具有插穿所述贯通孔的传热管，并由与所述顶壁不同的材质构成；

第一固定构件，其具有第一接触面，覆盖所述贯通孔以对所述外部空间进行密封，并相对于所述顶壁固定；以及

第二固定构件，其具有与所述第一接触面直接或间接地面接触的第二接触面，并相对于所述传热管固定，

所述锅炉的运转方法包括使所述第一接触面和所述第二接触面向所述第二固定构件的热膨胀方向滑动的工序。

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