CN107683390A - 锅炉、具备该锅炉的蒸气产生设备及锅炉的运转方法 - Google Patents

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青山邦明
椙下秀昭
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冈雄
冈雄一
久田直树
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Abstract

锅炉(110n)具备一个以上的蒸发器(113a、113c)、节煤器(112a)以及低温热交换器(115a)。节煤器(112a)设置在一个以上的蒸发器(113a、113c)中的最靠下游侧的蒸发器即最下游蒸发器(113a)的下游侧。低温热交换器(115a)设置在节煤器(112a)的下游侧，具有接受来自外部的水的流入口，低温热交换器(115a)利用燃烧气体来对从流入口流入而向节煤器(112a)输送的水进行加热。

Description

锅炉、具备该锅炉的蒸气产生设备及锅炉的运转方法
技术领域
本发明涉及锅炉、具备该锅炉的蒸气产生设备及锅炉的运转方法。
本申请基于2015年3月31日在日本申请的特愿2015-073700号而主张优先权，并将其内容援引于此。
背景技术
已知有在燃气轮机上连接废热回收锅炉以有效地利用从燃气轮机排出的废气的热这样的技术。
在以下的专利文献1中，公开了具备燃气轮机和废热回收锅炉的燃气轮机设备。该燃气轮机设备还具备：利用由废热回收锅炉产生的蒸气来驱动的蒸气轮机；使驱动过蒸气轮机的蒸气变回成水的凝气器；以及低沸点介质兰金循环。在低沸点介质兰金循环中包括使液体的低沸点介质蒸发的蒸发器、由蒸发出的气体的低沸点介质驱动的涡轮以及使驱动过涡轮的低沸点介质冷凝的冷凝器。低沸点介质兰金循环中的蒸发器使液体的低沸点介质与驱动过蒸气轮机的蒸气进行热交换而使低沸点介质蒸发，另一方面使蒸气变回成水。即，该蒸发器还作为蒸气轮机的凝气器来发挥功能。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开平7-166815号公报
发明内容
在上述专利文献1所记载的技术中，通过在燃气轮机设备中导入低沸点介质兰金循环，由此实现了来自燃气轮机的废热的有效利用。然而，期望更为有效地利用燃烧气体中的热。
因此，本申请涉及的发明的目的在于，提供能够更为有效地利用燃烧气体中的热的技术。
用于解决课题的方案
用于达成上述目的的本发明涉及的第一方案的锅炉具备：
使燃烧气体在内部朝向作为排气口侧的下游侧流动的锅炉外框；至少一部分设置在所述锅炉外框内，利用所述燃烧气体来加热水而产生蒸气的一个以上的蒸发器；设置在所述锅炉外框内且设置在一个以上的所述蒸发器中的最靠所述下游侧的蒸发器即最下游蒸发器的所述下游侧的节煤器，所述节煤器利用所述燃烧气体来加热向所述最下游蒸发器输送的水；设置在所述节煤器的所述下游侧且具有接受来自外部的水的流入口的低温热交换器，所述低温热交换器利用所述燃烧气体来加热从所述流入口流入而向所述节煤器输送的水。
在该锅炉中，能够利用低温热交换器来从低温的燃烧气体中回收热。
用于达成上述目的的本发明涉及的第二方案的锅炉在所述第一方案的所述锅炉的基础上，
所述低温热交换器设置在所述锅炉外框内。
用于达成上述目的的本发明涉及的第三方案的锅炉在所述第一方案的所述锅炉的基础上，
在所述锅炉外框连接有供从所述锅炉外框流出的所述燃烧气体流动的烟道，并且，在所述烟道连接有将来自所述烟道的所述燃烧气体向大气放出的烟囱，所述低温热交换器设置在所述烟囱内或所述烟道内。
用于达成上述目的的本发明涉及的第四方案的锅炉在所述第一方案至第三方案中的任一方案的所述锅炉的基础上，
所述低温热交换器由对所述燃烧气体的冷凝液的耐腐蚀性比形成所述节煤器的材料高的材料形成。
在该锅炉中，即便利用低温热交换器的一部分来产生燃烧气体的冷凝液，也能够抑制该低温热交换器的腐蚀。
用于达成上述目的的本发明涉及的第五方案的锅炉在所述第一方案至第四方案中的任一方案的所述锅炉的基础上，
所述节煤器与所述低温热交换器通过凸缘来连接。
在该锅炉中，即便利用低温热交换器的一部分来产生冷凝液而导致低温热交换器腐蚀，也能够容易地将该低温热交换器更换为新的低温热交换器。
用于达成上述目的的本发明涉及的第六方案的锅炉在所述第一方案至第五方案中的任一方案的所述锅炉的基础上，
所述节煤器具有如下的热交换能力：使所述燃烧气体与在该节煤器的内部流动的水进行热交换，由此来对所述水进行加热，另一方面，将所述燃烧气体冷却至比所述燃烧气体的露点温度高的温度，所述低温热交换器具有如下的热交换能力：使通过所述节煤器中的热交换而被冷却了的所述燃烧气体与在该低温热交换器的内部流动的水进行热交换，由此来对所述水进行加热，另一方面，利用所述低温热交换器的至少一部分来冷却所述燃烧气体直至所述燃烧气体冷凝。
在该锅炉中，利用低温热交换器的一部分来使燃烧气体冷凝，因此还能够回收燃烧气体所含的水分的潜热。
用于达成上述目的的本发明涉及的第七方案的锅炉在所述第一方案至第六方案中的任一方案的所述锅炉的基础上，
所述低温热交换器具有将所述燃烧气体冷却至比所述燃烧气体的露点温度低的温度的热交换能力。
在该锅炉中，能够进一步回收燃烧气体中含有的水分的潜热。
用于达成上述目的的本发明涉及的第八方案的锅炉在所述第一方案至第七方案中的任一方案的所述锅炉的基础上，
所述锅炉具备将所述燃烧气体中含有的水分液化而产生的雾从所述燃烧气体分离的雾分离器，所述雾分离器在所述燃烧气体流动的上下游方向上配置于所述低温热交换器所配置的区域内及/或比所述区域靠下游侧的位置。
在该锅炉中，利用雾分离器来捕获雾，由此能够减少在低温热交换器所配置的区域内流动的雾量、在比该低温热交换器靠下游侧的位置流动的雾量。因此，在该锅炉中，能够抑制低温热交换器的腐蚀、锅炉外框的腐蚀以及烟道或烟囱等的腐蚀。
用于达成上述目的的本发明涉及的第九方案的锅炉在所述第八方案的所述锅炉的基础上，
所述低温热交换器具有沿着所述上下游方向排列的多个低温热交换部，所述雾分离器配置在所述上下游方向上的多个所述低温热交换部的彼此之间的部位中的至少一个彼此之间的部位。
用于达成上述目的的本发明涉及的第十方案的锅炉在所述第九方案的所述锅炉的基础上，
多个低温热交换部彼此通过凸缘来连接。
在该锅炉中，即便在一个低温热交换部的腐蚀加剧的情况下，也能够容易地将这一个低温热交换部更换为新的低温热交换部。
用于达成上述目的的本发明涉及的第十一方案的锅炉具备：
使燃烧气体在内部朝向作为排气口侧的下游侧流动的锅炉外框；至少一部分设置在所述锅炉外框内，利用所述燃烧气体来加热水而产生蒸气的一个以上的蒸发器；设置在所述锅炉外框内且设置在一个以上的所述蒸发器中的最靠所述下游侧的蒸发器即最下游蒸发器的所述下游侧的节煤器，所述节煤器具有接受来自外部的水的流入口，利用所述燃烧气体来加热从所述流入口流入而向所述最下游蒸发器输送的水，所述节煤器具有如下的热交换能力：使所述燃烧气体与在该节煤器的内部流动的水进行热交换，由此对所述水进行加热，另一方面，利用所述节煤器的至少一部分来冷却所述燃烧气体直至所述燃烧气体冷凝。
在该锅炉中，能够利用节煤器来从低温的燃烧气体中回收热。尤其是，在该锅炉中，由于利用节煤器的一部分来使燃烧气体冷凝，因此还能够回收燃烧气体中含有的水分的潜热。
用于达成上述目的的本发明涉及的第十二方案的锅炉在所述第十一方案的所述锅炉的基础上，
所述节煤器具有将所述燃烧气体冷却至比所述燃烧气体的露点温度低的温度的热交换能力。
在该锅炉中，能够进一步回收燃烧气体中含有的水分的潜热。
这里，在所述蒸气产生设备中，可以构成为，所述供水管线将比所述燃烧气体的露点温度低的温度的水从所述流入口向所述锅炉内供给。
用于达成上述目的的本发明涉及的一方案的蒸气产生设备具备：
所述第一方案至第十二方案中的任一方案的所述锅炉；从所述流入口向所述锅炉内供给水的供水管线。
这里，在所述蒸气产生设备中，也可以设计成，所述供水管线将比所述燃烧气体的露点温度低的温度的水从所述流入口向所述锅炉内供给。
另外，在以上的任一方案的所述蒸气产生设备中，也可以具备将由所述节煤器加热后的水的一部分向所述供水管线中引导的温水管线。
在具备所述温水管线的所述蒸气产生设备中，也可以具备对在所述温水管线中流动的水的流量进行调节的流量调节阀。
在具备所述流量调节阀的所述蒸气产生设备中，也可以为，具备对来自所述温水管线的水所流入的所述供水管线中的水的温度进行检测的温度计，所述流量调节阀以使由所述温度计检测出的温度落入预先设定的温度范围内的方式对在所述温水管线中流动的水的流量进行调节。
另外，在以上的任一方案的所述蒸气产生设备中，也可以为，具备使低沸点介质反复循环进行冷凝和蒸发的低沸点介质兰金循环，所述低沸点介质兰金循环具有加热器，所述加热器通过使液体的所述低沸点介质与由所述节煤器加热后的水的一部分进行热交换，来对所述低沸点介质进行加热。
在该蒸气产生设备中，利用燃烧气体的热的一部分来驱动低沸点介质兰金循环，因此能够提高设备的输出及效率。
另外，在具备所述温水管线的以上的任一方案的所述蒸气产生设备中，也可以为，具备使低沸点介质反复循环进行冷凝和蒸发的低沸点介质兰金循环，所述低沸点介质兰金循环具有加热器，所述加热器通过使液体的所述低沸点介质与在所述温水管线中流动的水进行热交换来对所述低沸点介质进行加热。
在该蒸气产生设备中，利用燃烧气体的热的一部分来驱动低沸点介质兰金循环，因此能够提高设备的输出及效率。
用于达成上述目的的本发明涉及的第十三方案的蒸气产生设备具备：
所述第一方案至第十二方案中的任一方案的所述锅炉；使低沸点介质反复循环进行冷凝和蒸发的低沸点介质兰金循环，所述低沸点介质兰金循环具有加热器，所述加热器通过使液体的所述低沸点介质与由所述节煤器加热后的水的一部分进行热交换，来对所述低沸点介质进行加热。
在该蒸气产生设备中，也利用燃烧气体的热的一部分来驱动低沸点介质兰金循环，因此能够提高设备的输出及效率。
另外，在以上的任一方案的蒸气产生设备中，也可以为，所述锅炉是将从燃气轮机排出的废气作为所述燃烧气体使用的废热回收锅炉。
另外，在所述锅炉为废热回收锅炉的所述蒸气产生设备中，也可以具备所述燃气轮机。
用于达成上述目的的本发明涉及的一方案的锅炉的改造方法中，所述锅炉具备：
使燃烧气体在内部朝向作为排气口侧的下游侧流动的锅炉外框；至少一部分设置在所述锅炉外框内，利用所述燃烧气体来加热水而产生蒸气的一个以上的蒸发器；设置在所述锅炉外框内且设置在一个以上的所述蒸发器中的最靠所述下游侧的蒸发器即最下游蒸发器的所述下游侧的节煤器，所述节煤器利用所述燃烧气体来加热向所述最下游蒸发器输送的水，在所述锅炉的改造方法中，在所述锅炉外框内且在所述节煤器的所述下游侧设置低温热交换器，所述低温热交换器利用所述燃烧气体来加热向所述节煤器输送的水。
这里，在所述锅炉的改造方法中，也可以为，将所述低温热交换器由对所述燃烧气体的冷凝液的耐腐蚀性比形成所述节煤器的材料高的材料形成。
另外，在以上的任一方案的所述锅炉的改造方法中，也可以将所述低温热交换器与所述节煤器通过凸缘来连接。
用于达成上述目的的本发明涉及的第十四方案的锅炉的运转方法中，所述锅炉具备：
使燃烧气体在内部朝向作为排气口侧的下游侧流动的锅炉外框；至少一部分设置在所述锅炉外框内，利用所述燃烧气体来加热水而产生蒸气的一个以上的蒸发器；设置在所述锅炉外框内且设置在一个以上的所述蒸发器中的最靠所述下游侧的蒸发器即最下游蒸发器的所述下游侧的节煤器，所述节煤器利用所述燃烧气体来加热向所述最下游蒸发器输送的水，在所述锅炉的运转方法中，在所述节煤器的所述下游侧设置低温热交换器，该低温热交换器利用所述燃烧气体来加热向所述节煤器输送的水，在所述锅炉的运转方法中，执行下述工序：节煤器热交换工序，在该节煤器热交换工序中，利用所述节煤器来使所述燃烧气体与在该节煤器的内部流动的水进行热交换，由此来对所述水进行加热，另一方面，将所述燃烧气体冷却至比所述燃烧气体的露点温度高的温度；低温热交换工序，在该低温热交换工序中，利用所述低温热交换器来使通过所述节煤器中的热交换而被冷却了的所述燃烧气体与在该低温热交换器的内部流动的水进行热交换，由此来对所述水进行加热，另一方面，利用所述低温热交换器的至少一部分来冷却所述燃烧气体直至所述燃烧气体冷凝。
在该锅炉的运转方法中，能够利用低温热交换器来从低温的燃烧气体中回收热。尤其是，在该锅炉的运转方法中，利用低温热交换器的一部分来使燃烧气体冷凝，因此还能够回收燃烧气体中含有的水分的潜热。
用于达成上述目的的本发明涉及的第十五方案的锅炉的运转方法在所述第十四方案的所述锅炉的基础上，
在所述锅炉外框内设置所述低温热交换器。
用于达成上述目的的本发明涉及的第十六方案的锅炉的运转方法中，
在所述锅炉外框连接有供从所述锅炉外框流出的所述燃烧气体流动的烟道，并且，在所述烟道连接有将来自所述烟道的所述燃烧气体向大气放出的烟囱，在所述烟囱或所述烟道内设置所述低温热交换器。
用于达成上述目的的本发明涉及的第十七方案的锅炉的运转方法在所述第十四至第十六方案中的任一方案的锅炉的运转方法的基础上，
执行雾分离工序，在所述雾分离工序中，在所述燃烧气体流动的上下游方向上，在所述低温热交换器所配置的区域内及/或比所述区域靠下游侧的位置，将所述燃烧气体中含有的水分液化而产生的雾从所述燃烧气体分离。
用于达成上述目的的本发明涉及的第十八方案的锅炉的运转方法中，所述锅炉具备：
使燃烧气体在内部朝向作为排气口侧的下游侧流动的锅炉外框；至少一部分设置在所述锅炉外框内，利用所述燃烧气体来加热水而产生蒸气的一个以上的蒸发器；设置在所述锅炉外框内且设置在一个以上的所述蒸发器中的最靠所述下游侧的蒸发器即最下游蒸发器的所述下游侧的节煤器，所述节煤器利用所述燃烧气体来加热向所述最下游蒸发器输送的水，在所述锅炉的运转方法中，执行节煤器热交换工序，在所述节煤器热交换工序中，利用所述节煤器来使所述燃烧气体与在该节煤器的内部流动的水进行热交换，由此来对所述水进行加热，另一方面，利用所述节煤器的至少一部分来冷却所述燃烧气体直至所述燃烧气体冷凝。
在该锅炉的运转方法中，能够利用节煤器来从低温的燃烧气体中回收热。尤其是，在该锅炉的运转方法中，利用节煤器的一部分来使燃烧气体冷凝，因此还能够回收燃烧气体中含有的水分的潜热。
用于达成上述目的的本发明涉及的第十九方案的锅炉的运转方法在所述第十四至第十八方案中的任一方案的所述锅炉的运转方法的基础上，
执行下述工序：利用低沸点介质兰金循环来使低沸点介质循环的兰金循环执行工序；将由所述节煤器加热后的水向所述低沸点介质兰金循环引导的加热水导入工序；使导入所述低沸点介质兰金循环并通过了所述低沸点介质兰金循环的水返回到所述锅炉的水回收工序，所述兰金循环执行工序包括使导入到所述低沸点介质兰金循环中的所述水与液体的所述低沸点介质进行热交换来对所述低沸点介质进行加热的加热工序。
在该锅炉的运转方法中，利用燃烧气体的热的一部分来驱动低沸点介质兰金循环，因此能够提高包括锅炉在内的设备的输出及效率。
发明效果
在本发明的一方案中，能够有效地利用燃烧气体中的热。
附图说明
图1是本发明涉及的第一实施方式中的蒸气产生设备的系统图。
图2是本发明涉及的第二实施方式中的蒸气产生设备的系统图。
图3是本发明涉及的第三实施方式中的蒸气产生设备的系统图。
图4是本发明涉及的第四实施方式中的蒸气产生设备的系统图。
图5是本发明涉及的第五实施方式中的蒸气产生设备的系统图。
图6是本发明涉及的第六实施方式中的蒸气产生设备的系统图。
图7是本发明涉及的第七实施方式中的蒸气产生设备的系统图。
图8是本发明涉及的第八实施方式中的锅炉的系统图。
具体实施方式
以下，使用附图对本发明涉及的锅炉及具备该锅炉的蒸气产生设备的各种实施方式进行说明。
[第一实施方式]
参照图1对本发明涉及的锅炉及具备该锅炉的蒸气产生设备的第一实施方式进行说明。
本实施方式的蒸气产生设备具备燃气轮机10、发电机41、废热回收锅炉110n、蒸气轮机121a、121c、发电机122a、122c、凝气器123、供水泵124和烟囱60。发电机41在燃气轮机10j的驱动下进行发电。废热回收锅炉110n利用从燃气轮机10排出的废气EG的热而产生蒸气。蒸气轮机121a、121c通过由废热回收锅炉110n产生的蒸气来驱动。发电机122a、122c在蒸气轮机121a、121c的驱动下进行发电。凝气器123使驱动过蒸气轮机121a的蒸气变回成水。供水泵124使凝气器123中的水返回废热回收锅炉110n。烟囱60将通过了废热回收锅炉110n的废气EG向大气放出。
燃气轮机10具备：对空气A进行压缩的压缩机11；使燃料F在由压缩机11压缩后的空气中燃烧而生成燃烧气体的燃烧器21；以及通过高温高压的燃烧气体来驱动的涡轮31。压缩机11具有以轴线为中心进行旋转的压缩机转子13以及能够旋转地覆盖该压缩机转子13的压缩机壳体17。涡轮31具有通过来自燃烧器21的燃烧气体而以轴线为中心进行旋转的涡轮转子33以及能够旋转地覆盖该涡轮转子33的涡轮壳体37。涡轮转子33具有沿着与轴线平行的轴向延伸的转子轴34以及固定在该转子轴34的外周的多个动叶35。在涡轮壳体37的内周面固定有多个静叶38。涡轮壳体37的内周面与转子轴34的外周面之间形成供来自燃烧器21的燃烧气体通过的燃烧气体流路。
燃烧器21固定于涡轮壳体37。涡轮转子33与压缩机转子13以同一轴线为中心进行旋转，涡轮转子33与压缩机转子13相互连结而形成燃气轮机转子40。在该燃气轮机转子40连接有前述的发电机41的转子。
在本实施方式中，具有低压蒸气轮机121a和高压蒸气轮机121c来作为蒸气轮机121a、121c。在低压蒸气轮机121a、高压蒸气轮机121c分别连接有发电机122a、122c。需要说明的是，这里，在各蒸气轮机121a、121c连接有发电机122a、122c。然而，也可以将低压蒸气轮机121a、高压蒸气轮机121c的转子相互连接，而相对于共计两台蒸气轮机连接一台发电机。
废热回收锅炉110n具有锅炉外框119、产生低压蒸气LS的低压蒸气产生部111a1以及产生高压蒸气HS的高压蒸气产生部111c。低压蒸气产生部111a1及高压蒸气产生部111c均是至少一部分设定在锅炉外框119内。
锅炉外框119与涡轮壳体37的排气口及烟囱60连接。因此，使涡轮转子33旋转的燃烧气体作为废气EG而从燃气轮机10向锅炉外框119内流入。该废气EG通过锅炉外框119内而从锅炉外框119的排气口119e经由烟囱60向大气放出。在本实施方式中，将锅炉外框119的排气口侧设为废气EG的流动的下游侧，将其相反侧设为上游侧。
低压蒸气产生部111a1设置在比高压蒸气产生部111c靠下游侧的位置。该低压蒸气产生部111a1具有：对水进行加热的低压节煤器112a；使由低压节煤器112a加热后的水成为蒸气的低压蒸发器(最下游蒸发器)113a；以及使由低压蒸发器113a产生的蒸气过热而生成低压蒸气LS的低压过热器114a。本实施方式的低压蒸气产生部111a1还具有低温热交换器115a。低压过热器114a、低压节煤器112a及低温热交换器115a均设置在锅炉外框119内。作为低压蒸发器113a的一部分的蒸发鼓设置在锅炉外框119外。另一方面，作为低压蒸发器113a的另一部分的传热管设置在锅炉外框119内。构成低压蒸气产生部111a1的各要素朝向下游侧按照低压过热器114a、低压蒸发器113a、低压节煤器112a、低温热交换器115a的顺序排列。
低温热交换器115a的上游侧端部与低压节煤器112a通过凸缘来连接。即，在低温热交换器115a的低压节煤器112a侧的端部设有凸缘，在低压节煤器112a的低温热交换器115a侧的端部也设有凸缘，通过螺栓将两凸缘连接。在低温热交换器115a的下游侧端部形成有接受来自外部的水的流入口115i。该低温热交换器115a由与形成低压节煤器112a的材料相比，对燃烧气体的冷凝液的耐腐蚀性更高的材料形成。低压节煤器112a例如由碳素钢等形成。另一方面，低温热交换器115a由包含铬或镍等提高耐腐蚀性的金属在内的合金、例如不锈钢等形成。
高压蒸气产生部111c具有：将由低压节煤器112a加热后的水升压的高压泵116c；对由该高压泵116c升压后的水进行加热的高压节煤器112c；使由高压节煤器112c加热后的水成为蒸气的高压蒸发器113c；以及使由高压蒸发器113c产生的蒸气过热而生成高压蒸气HS的高压过热器114c。高压过热器114c及高压节煤器112c均设置在锅炉外框119内。作为高压蒸发器113c的一部分的蒸发鼓设置在锅炉外框119外。另一方面，作为高压蒸发器113c的另一部分的传热管设置在锅炉外框119内。另外，高压泵116c设置在锅炉外框119外。构成高压蒸气产生部111c的各要素朝向下游侧按照高压过热器114c、高压蒸发器113c、高压节煤器112c的顺序排列。在低压节煤器112a连接有将在此处被加热后的水向低压蒸发器113a引导的低压水管线117。该低压水管线117在途中分支。该分支的管线作为低压水分支管线117c而与高压节煤器112c连接。在该低压水分支管线117c设有高压泵116c。
凝气器123与低温热交换器115a的流入口115i通过供水管线131来连接。在该供水管线131设有前述的供水泵124。低压过热器114a与低压蒸气轮机121a的蒸气入口通过将来自低压过热器114a的低压蒸气LS向低压蒸气轮机121a输送的低压蒸气管线132来连接。低压蒸气轮机121a的蒸气出口与凝气器123相互连接，以将驱动过低压蒸气轮机121a的低压蒸气LS向凝气器123供给。高压过热器114c与高压蒸气轮机121c的蒸气入口通过将来自高压过热器114c的高压蒸气HS向高压蒸气轮机121c输送的高压蒸气管线138来连接。在高压蒸气轮机121c的蒸气出口连接有高压蒸气回收管线139。该高压蒸气回收管线139与低压蒸气管线132合流。
低压水分支管线117c在比高压泵116c靠高压节煤器112c侧的位置分支。该分支的管线作为低压水循环管线118c而与供水管线131中的比供水泵124靠低温热交换器115a侧的位置连接。在低压水循环管线118c设有对在此流动的水的流量进行调节的流量调节阀126。在供水管线131中，在比供水管线131与低压水循环管线118c的连接位置靠低温热交换器115a侧的位置设有对在此处流动的水的温度进行检测的温度计127。流量调节阀126根据由该温度计127检测出的水的温度，来调节在低压水循环管线118c中流动的水的流量。将由低压节煤器112a加热后的水的一部分向供水管线131中引导的温水管线由低压水管线117的一部分、低压水分支管线117c的一部分及低压水循环管线118c构成。
接着，对本实施方式的蒸气产生设备的动作进行说明。
燃气轮机10的压缩机11对空气A进行压缩，将压缩后的空气A向燃烧器21供给。另外，向燃烧器21还供给燃料F。在燃烧器21内中，燃料F在被压缩后的空气A中燃烧，从而生成高温高压的燃烧气体。该燃烧气体从燃烧器21向涡轮31内的燃烧气体流路输送，而使涡轮转子33旋转。通过该涡轮转子33的旋转，与燃气轮机10连接的发电机41进行发电。
使涡轮转子33旋转的燃烧气体作为废气EG而从燃气轮机10排出，经由废热回收锅炉110n从烟囱60向大气放出。废热回收锅炉110n在来自燃气轮机10的废气EG通过废热回收锅炉110n的过程中，对该废气EG所含的热进行回收。
从供水管线131向废热回收锅炉110n中的最下游侧的低温热交换器115a供给水。向该低温热交换器115a供给的水除了包括来自凝气器123的水以外，根据情况还包括由低压节煤器112a加热后的水的一部分。由低压节煤器112a加热后的水的一部分经由低压水分支管线117c及低压水循环管线118c向供水管线131流入。设置于低压水循环管线118c的流量调节阀126在由温度计127检测出的水的温度不为废气EG的露点温度以上这样的范围内，将由低压节煤器112a加热后的水向供水管线131输送。由此，向低温热交换器115a供给低于废气EG的露点温度的水。
需要说明的是，废气EG的露点温度例如为45～50℃这种程度。但是，该露点温度仅为一例，若在燃气轮机10的燃烧器21中燃烧的燃料F的物性等改变，则也存在废气EG的露点温度高于50℃的情况或者低于45℃的情况。在废气EG的露点温度为前述的45～50℃这种程度的情况下，向低温热交换器115a供给例如35～40℃的水。
低温热交换器115a通过使废气EG与在内部流动的水进行热交换，由此对水进行加热，另一方面，对废气EG进行冷却(低温热交换工序)。在低温热交换器115a中，将比废气EG的露点温度低的温度的水加热到比该露点温度高的温度。另外，在低温热交换器115a中，利用低温热交换器115a的至少一部分例如低温热交换器115a的表面上的局部区域对废气EG进行冷却直至废气EG冷凝。然而，通过了低温热交换器115a的废气EG的温度若按平均算则为其露点温度以上。即，该低温热交换器115a具有如下的热交换能力：通过使废气EG与在内部流动的水进行热交换，由此对水进行加热，另一方面，利用低温热交换器115a的至少一部分对废气EG进行冷却直至废气EG冷凝。
由低温热交换器115a加热后的水向低压节煤器112a流入。在低压节煤器112a中，也通过使废气EG与在内部流动的水进行热交换，由此对水进行加热，另一方面，对废气EG进行冷却(节煤器热交换工序)。在低压节煤器112a中，将比废气EG的露点温度高的温度的水加热至更高的温度。另外，在低压节煤器112a中，将废气EG冷却至比其露点温度高的温度。由此，比露点温度高的温度的废气EG向前述的低温热交换器115a流动。
由低压节煤器112a加热后的水的一部分在低压蒸发器113a中被进一步加热而成为蒸气。该蒸气在低压过热器114a中被进一步加热而作为低压蒸气LS经由低压蒸气管线132向低压蒸气轮机121a供给。驱动过低压蒸气轮机121a的蒸气在凝气器123中变回成水。凝气器123中的水在供水泵124中被升压，经由供水管线131向废热回收锅炉110n的低温热交换器115a输送。
由低压节煤器112a加热后的水的另一部分在高压泵116c中被升压。由高压泵116c升压后的水的一部分经由低压水循环管线118c而如前所述那样向供水管线131供给。另外，由高压泵116c升压后的水的另一部分经由低压水分支管线117c向高压节煤器112c输送。
高压节煤器112c使从高压泵116c输送来的水与废气EG进行热交换而对该输送来的水进行加热。由高压节煤器112c加热后的水在高压蒸发器113c中被进一步加热而成为蒸气。该蒸气在高压过热器114c中被进一步加热而成为高压蒸气HS。该高压蒸气HS经由高压蒸气管线138向高压蒸气轮机121c供给，来驱动高压蒸气轮机121c。驱动过高压蒸气轮机121c的蒸气经由高压蒸气回收管线139及低压蒸气管线132向低压蒸气轮机121a供给，来驱动低压蒸气轮机121a。驱动过低压蒸气轮机121a的蒸气如前所述那样在凝气器123中变回成水。
在本实施方式中，通过低温热交换器115a，能够从低温的废气EG中回收热。尤其是，在本实施方式中，利用低温热交换器115a的一部分来使废气EG冷凝，因此还能够回收废气EG中包含的水分的潜热。由此，在本实施方式中，能够有效地利用废气EG中的热，能够提高蒸气产生设备的效率。
另外，在本实施方式中，不仅在新设置锅炉的情况下，在对已有的锅炉进行改造的情况下，通过追加设置如上说明过的低温热交换器115a，由此也能够提高已有的锅炉的效率。
在本实施方式中，如上所述，利用低温热交换器115a的一部分来使废气EG冷凝。在本实施方式中，将低温热交换器115a由对废气EG的冷凝液的耐腐蚀性高的不锈钢等形成，因此能够抑制因冷凝液引起的低温热交换器115a的腐蚀。另外，在本实施方式中，由于将低温热交换器115a与低压节煤器112a通过凸缘来连接，因此能够容易地解除该低温热交换器115a与低压节煤器112a的连接。因此，在本实施方式中，即使假设低温热交换器115a的因腐蚀而引起的损伤加剧，也能够容易地将该低温热交换器115a更换为新的低温热交换器115a。另外，通过与低压节煤器112a不同体地设置低温热交换器115a并将两者连接，由此能够仅将能使废气EG冷凝的低温热交换器115a由耐腐蚀性高的材料形成，而将低压节煤器112a由一般的材料形成。这样，能够将使用高价的耐腐蚀性高的材料的部位限定为低温热交换器115a，从而在削减成本的同时防止腐蚀。
这里，在本实施方式中，将低温热交换器115a由不锈钢等耐腐蚀性高的材料形成，并且，将该低温热交换器115a与低压节煤器112a通过凸缘来连接。然而，在将低温热交换器115a由不锈钢等耐腐蚀性高的材料形成的情况下，也可以不将该低温热交换器115a与低压节煤器112a通过凸缘来连接。另外，在将低温热交换器115a与低压节煤器112a通过凸缘来连接的情况下，也可以不将该低温热交换器115a由不锈钢等耐腐蚀性高的材料形成。
另外，在本实施方式中，利用低温热交换器115a将比露点温度高的温度的废气EG冷却至露点温度以上的温度。然而，也可以利用低温热交换器将比露点温度高的温度的废气EG或露点温度以上的温度的废气EG冷却至低于露点温度。这样，在变更低温热交换器的情况下，在向低温热交换器流入的水的温度与本实施方式相同时，需要使该低温热交换器的传热面积比本实施方式的低温热交换器115a的传热面积大。这样，若利用低温热交换器将废气EG冷却至低于露点温度，则与本实施方式相比能够进一步回收废气EG中包含的水分的潜热。
[第二实施方式]
参照图2对本发明涉及的锅炉及具备该锅炉的蒸气产生设备的第二实施方式进行说明。
本实施方式的蒸气产生设备构成为，将第一实施方式中的蒸气产生设备的低温热交换器115a与低压节煤器112a一体化，并将一体化后的构件作为低压节煤器112d，其它结构与第一实施方式相同。因此，本实施方式的废热回收锅炉110o中的低压蒸气产生部111a2具有低压节煤器112d、低压蒸发器113a和低压过热器114a，但不具有作为设备而独立的低温热交换器。
在本实施方式的低压节煤器112d的下游侧端形成有接受来自外部的水的流入口112i。供水管线131与该流入口112i连接。在该供水管线131也与第一实施方式的蒸气产生设备同样地连接有低压水循环管线118c。该低压水循环管线118c与第一实施方式同样地构成为将由低压节煤器112d加热后的水的一部分向供水管线131中引导的温水管线的一部分。在低压水循环管线118c设有对在此流动的水的流量进行调节的流量调节阀126。在供水管线131中，在比供水管线131与低压水循环管线118c的连接位置靠低温热交换器115a侧的位置设有对在此流动的水的温度进行检测的温度计127。
接着，对本实施方式的蒸气产生设备的动作进行说明。
从供水管线131向废热回收锅炉110o中的最下游侧的低压节煤器112d供给水。向该低压节煤器112d供给的水除了包括来自凝气器123的水以外，根据情况还包括由该低压节煤器112d加热后的水的一部分。由低压节煤器112d加热后的水的一部分经由低压水分支管线117c及低压水循环管线118c向供水管线131流入。设置于低压水循环管线118c的流量调节阀126在由温度计127检测出的水的温度不为废气EG的露点温度以上这样的范围内，将由低压节煤器112d加热后的水向供水管线131输送。由此，向低压节煤器112d供给低于废气EG的露点温度的水。
低压节煤器112d通过使废气EG与在内部流动的水进行热交换，由此对水进行加热，另一方面，对废气EG进行冷却(节煤器热交换工序)。在低压节煤器112d中，将比废气EG的露点温度低的温度的水加热至该比露点温度高的温度。另外，在低压节煤器112d中，在低温热交换器115a中，利用低温热交换器115a的至少一部分例如低温热交换器115a的表面上的局部区域对废气进行冷却直至废气EG冷凝。然而，通过了低温热交换器115a的废气EG的温度若按平均算则为其露点温度以上。即，该低压节煤器112d具有如下的热交换能力：通过使废气EG与在内部流动的水进行热交换，由此对水进行加热，另一方面，利用低压节煤器112d的至少一部分对废气EG进行冷却直至废气EG冷凝。由此，本实施方式的低压节煤器112d的传热面积比第一实施方式的蒸气产生设备中的低压节煤器112a的传热面积大。
由低压节煤器112d加热后的水的一部分与第一实施方式的蒸气产生设备同样地由低压蒸发器113a进一步加热而成为蒸气。该蒸气在低压过热器114a中被进一步过热而作为低压蒸气LS经由低压蒸气管线132向低压蒸气轮机121a供给。由低压节煤器112d加热后的水的另一部分由高压泵116c升压。由高压泵116c升压后的水的一部分经由低压水循环管线118c如前所述那样向供水管线131供给。另外，由高压泵116c升压后的水的另一部分经由低压水分支管线117c向高压节煤器112c输送。
在本实施方式中，能够通过低压节煤器112d从低温的废气EG中回收热。尤其是，在本实施方式中，利用低压节煤器112d的一部分使废气EG冷凝，因此还能够回收废气EG中包含的水分的潜热。由此，在本实施方式中，也能够有效地利用废气EG中的热，提高蒸气产生设备的效率。
这里，在本实施方式中，利用低压节煤器112d将比露点温度高的温度的废气EG冷却至露点温度以上的温度。然而，也可以利用低压节煤器将比露点温度高的温度的废气EG冷却至低于露点温度。这样，在变更低压节煤器的情况下，在向低压节煤器流入的水的温度与本实施方式相同时，需要使该低压节煤器的传热面积比本实施方式的低压节煤器112d的传热面积大。这样，若利用低压节煤器将废气EG冷却至低于露点温度，则与本实施方式相比能够进一步回收废气EG中包含的水分的潜热。
[第三实施方式]
参照图3，对本发明涉及的锅炉及具备该锅炉的蒸气产生设备的第三实施方式进行说明。
本实施方式的蒸气产生设备通过在第一实施方式中的蒸气产生设备追加低沸点介质兰金循环150而成，该低沸点介质兰金循环150使用由低压节煤器112a加热后的水的热来驱动。
兰金循环是由蒸气驱动涡轮的循环。另一方面，低沸点介质兰金循环150是使用沸点低于水的介质(以下，称作低沸点介质)来驱动涡轮152的循环。
作为低沸点介质，例如有以下的物质。
·三氯乙烯、四氯乙烯、一氯苯、二氯苯、全氟萘烷等有机卤素化合物
·丁烷、丙烷、戊烷、己烷、庚烷、辛烷、癸烷等烷烃
·环戊烷、环己烷等环状烷烃
·噻吩、酮、芳香族化合物
·R134a、R245fa等制冷剂
·上述物质的组合
低沸点介质兰金循环150具备对液体的低沸点介质进行加热而使其蒸发的蒸发器(加热器)151、由蒸发了的低沸点介质来驱动的涡轮152、冷凝器153及低沸点介质泵154。在涡轮152连接有例如在该涡轮152的驱动下进行发电的发电机159。冷凝器153对驱动过涡轮152的低沸点介质进行冷却而使其冷凝。该冷凝器153是热交换器的一种，使低沸点介质与水等冷却介质进行热交换。低沸点介质泵154使由冷凝器153冷凝后的低沸点介质返回到蒸发器151。蒸发器(加热器)151也是热交换器的一种，使液体的低沸点介质与由低压节煤器112a加热后的液体的水进行热交换。
在低沸点介质兰金循环150的蒸发器151连接有低压水循环管线118c。具体而言，蒸发器151的加热水入口与低压水循环管线118c的低压节煤器112a侧连接，蒸发器151的加热水出口与低压水循环管线118c的供水管线131侧连接。在该低压水循环管线118c中，在蒸发器151与供水管线131之间设有流量调节阀126。
由低压节煤器112a加热后的水的一部分在由高压泵116c升压之后经由低压水循环管线118c向低沸点介质兰金循环150的蒸发器151供给(加热水导入工序)。
在蒸发器151中，使液体的低沸点介质与由低压节煤器112a加热后的水进行热交换，对低沸点介质进行加热，使该低沸点介质蒸发(加热工序)。在该过程中，水被冷却而从蒸发器151的加热水出口流出。从蒸发器151的加热水出口流出的水经由低压水循环管线118c向供水管线131流入。该水与来自凝气器123的水混合，在供水管线131中流动而返回到低温热交换器115a(水回收工序)。
在蒸发器151中蒸发后的低沸点介质对作为低沸点介质兰金循环150的构成要素的涡轮152进行驱动。驱动过涡轮152的低沸点介质向冷凝器153输送。在该冷凝器153中，低沸点介质与冷却介质进行热交换，低沸点介质被冷却而发生冷凝。冷凝后的低沸点介质借助低沸点介质泵154向蒸发器151输送，如前所述，在该蒸发器151中与水进行热交换。如上所述，低沸点介质在低沸点介质兰金循环150内进行循环(兰金循环执行工序)。
如上所述，在本实施方式中，利用废气EG的热来驱动低沸点介质兰金循环150，由此能够提高设备的输出及效率。
需要说明的是，本实施方式通过在蒸气产生设备的第一实施方式中追加低沸点介质兰金循环150而成，但也可以通过在蒸气产生设备的第二实施方式中追加低沸点介质兰金循环150而成。
另外，这里例示的低沸点介质兰金循环150是低沸点介质兰金循环的最基本的形式，但也可以采用其他形式的低沸点介质兰金循环。例如，可以在以上的实施方式中的低沸点介质兰金循环150中追加预热器，该预热器使由冷凝器153冷凝后的低沸点介质与驱动过涡轮152的低沸点介质进行热交换，来对冷凝后的低沸点介质进行加热。另外，也可以相对于冷凝器153串联或并联连接多个蒸发器151，在多个蒸发器151上分别设置涡轮152。
[第四实施方式]
参照图4对本发明涉及的锅炉及具备该锅炉的蒸气产生设备的第四实施方式进行说明。
本实施方式是上述第三实施方式的变形例。在上述第三实施方式中，将低温热交换器115a设置在锅炉外框119内。在本实施方式中，将低温热交换器115a设置在烟囱60内。在锅炉外框119的下游端连接有烟道61。在该烟道61的下游端连接有烟囱60。来自锅炉外框119的废气EG通过烟道61内及烟囱60内而从烟囱60向大气放出。
在本实施方式中的低温热交换器115a的流入口115i，与上述第一及第三实施方式同样地连接有供水管线131。该低温热交换器115a的上游侧端部与锅炉外框119内的低压节煤器112a连接。需要说明的是，该低温热交换器115a的上游侧端部与低压节煤器112a可以和上述第一及第三实施方式同样地通过凸缘来连接，但也可以通过焊接来连接。另外，该低温热交换器115a也可以与第一及第三实施方式同样地由耐腐蚀性比形成低压节煤器112a的材料高的材料形成。
在本实施方式中，来自供水管线131的水向烟囱60内的低温热交换器115a供给。低温热交换器115a通过使烟囱60内的废气EG与在内部流动的水进行热交换，由此来对水进行加热，另一方面，对废气EG进行冷却(低温热交换工序)。在低温热交换器115a中，将比废气EG的露点温度低的温度的水加热至比该露点温度高的温度。另外，在低温热交换器115a中，利用低温热交换器115a的至少一部分、例如低温热交换器115a的表面上的局部区域来冷却废气EG直至废气EG冷凝。即，该低温热交换器115a也与第一及第三实施方式同样地具有如下的热交换能力：使废气EG与在内部流动的水进行热交换，由此来对水进行加热，另一方面，利用低温热交换器115a的至少一部分来冷却废气EG直至废气EG冷凝。
由低温热交换器115a加热后的水向低压节煤器112a流入。在低压节煤器112a中，也与以上的各实施方式同样地使废气EG与在内部流动的水进行热交换，由此来对水进行加热，另一方面，对废气EG进行冷却(节煤器热交换工序)。在低压节煤器112a中，将比废气EG的露点温度高的温度的水加热至进一步高的温度。另外，在低压节煤器112a中，将废气EG冷却至比其露点温度高的温度。
由于本实施方式也与第三实施方式同样地具备低沸点介质兰金循环150，因此能够利用废气EG的热来驱动低沸点介质兰金循环150，由此来提高设备的输出及效率。
进而，在本实施方式中，在烟囱60内设置有低温热交换器115a，因此能够延长锅炉外框119，与在该锅炉外框119内设置低温热交换器115a的情况相比，能够省去锅炉外框119的延长作业，并且能够抑制蒸气产生设备的设置空间。
[第五实施方式]
参照图5对本发明涉及的锅炉及具备该锅炉的蒸气产生设备的第五实施方式进行说明。
本实施方式是上述第三实施方式的变形例。在上述第三实施方式中，将低温热交换器115a设置在锅炉外框119内。在本实施方式中，将低温热交换器115a设置在烟道61内。在锅炉外框119的下游端连接有烟道61。在该烟道61的下游端连接有烟囱60。来自锅炉外框119的废气EG通过烟道61内及烟囱60内而从烟囱60向大气放出。
在本实施方式中的低温热交换器115a的流入口115i，与上述第一实施方式等同样地连接有供水管线131。该低温热交换器115a的上游侧端部与锅炉外框119内的低压节煤器112a连接。需要说明的是，该低温热交换器115a的上游侧端部与低压节煤器112a可以和上述第一及第三实施方式同样地通过凸缘来连接，但也可以通过焊接来连接。另外，该低温热交换器115a可以与第一及第三实施方式同样地由耐腐蚀性比形成低压节煤器112a的材料高的材料形成。
在本实施方式中，来自供水管线的水向烟道61内的低温热交换器115a供给。低温热交换器115a使烟道61内的废气EG与在内部流动的水进行热交换，由此来对水进行加热，另一方面，对废气EG进行冷却(低温热交换工序)。在低温热交换器115a中，将比废气EG的露点温度低的温度的水加热至比该露点温度高的温度。另外，在低温热交换器115a中，利用低温热交换器115a的至少一部分、例如低温热交换器115a的表面上的局部区域来冷却废气EG直至废气EG冷凝。即，该低温热交换器115a也与第一及第三实施方式同样地具有如下的冷却热交换能力：通过使废气EG与在内部流动的水进行热交换，由此来对水进行加热，另一方面，利用低温热交换器115a的至少一部分来冷却废气EG直至废气EG冷凝。
由低温热交换器115a加热后的水向低压节煤器112a流入。在低压节煤器112a中，也与以上的各实施方式同样地使废气EG与在内部流动的水进行热交换，由此来对水进行加热，另一方面，对废气EG进行冷却(节煤器热交换工序)。在低压节煤器112a中，将比废气EG的露点温度高的温度的水加热至进一步高的温度。另外，在低压节煤器112a中，将废气EG冷却至比其露点温度高的温度。
本实施方式也与第三实施方式同样地具备低沸点介质兰金循环150，因此通过利用废气EG的热来驱动低沸点介质兰金循环150，由此能够提高设备的输出及效率。
进而，在本实施方式中，在烟道61内设置有低温热交换器115a，因此能够延长锅炉外框119，与在该锅炉外框119内设置低温热交换器115a的情况相比，能够与第四实施方式同样地省去锅炉外框119的延长作业，并且能够抑制蒸气产生设备的设置空间。
需要说明的是，上述第四实施方式及本实施方式均是上述第三实施方式的变形例，但在上述第一实施方式中，也可以将低温热交换器115a设置在烟道内或烟囱内。
[第六实施方式]
参照图6来对本发明涉及的锅炉及具备该锅炉的蒸气产生设备的第六实施方式进行说明。
本实施方式是上述第三实施方式的变形例。在上述第三实施方式中，将低沸点介质兰金循环150的蒸发器151中的加热水出口与供水管线131通过低压水循环管线118c来连接。在本实施方式中，将低压节煤器112a和低温热交换器115a之间的管线与低沸点介质兰金循环150的蒸发器151中的加热水出口通过低压水循环管线118d来连接。
在本实施方式中，在低沸点介质兰金循环150的蒸发器151中，也与第三实施方式同样地使液体的低沸点介质与由低压节煤器112a加热后的水进行热交换，对低沸点介质进行加热而使该低沸点介质蒸发(加热工序)。在该过程中，水被冷却而从蒸发器151的加热水出口流出。从蒸发器151的加热水出口流出的水经由低压水循环管线118d向低压节煤器112a流入(水回收工序)。由低温热交换器115a加热后的水也向该低压节煤器112a流入。
在通过低沸点介质兰金循环150的蒸发器151而与液体的低沸点介质进行了热交换的水的温度接近低压节煤器112a的入口温度的情况下，优选如本实施方式那样，使通过低沸点介质兰金循环150的蒸发器151而与液体的低沸点介质进行了热交换的水返回到低压节煤器112a与低温热交换器115a之间。这是为了增加低温热交换器115a中的热回收量。
需要说明的是，本实施方式适用于第三实施方式，但也可以适用于第四实施方式及第五实施方式。
[第七实施方式]
参照图7来对本发明涉及的锅炉及具备该锅炉的蒸气产生设备的第七实施方式进行说明。
以上所说明的各实施方式的蒸气产生设备中的锅炉均是废热回收锅炉。然而，锅炉也可以不是废热回收锅炉，而是凭借自身使燃料燃烧来生成燃烧气体的锅炉。本实施方式的蒸气产生设备是具备这样的锅炉的设备。
本实施方式的蒸气产生设备具备：锅炉110p；利用由锅炉110p产生的蒸气来驱动的蒸气轮机121p；在蒸气轮机121p的驱动下进行发电的发电机122p；使驱动过蒸气轮机121p的蒸气变回成水的凝气器123；以及使凝气器123中的水返回到锅炉110p的供水泵124。
锅炉110p具有：锅炉外框119p；向锅炉外框119p内喷射燃料的燃烧器118p；利用通过燃料的燃烧而生成的燃烧气体来加热水的低温热交换器115p；对由该低温热交换器115p加热后的水进一步进行加热的节煤器112p；使由节煤器112p加热后的水成为蒸气的蒸发器113p(最下游蒸发器)；以及使由蒸发器113p产生的蒸气过热的过热器114p。过热器114p、节煤器112p及低温热交换器115p均设置在锅炉外框119p内。作为蒸发器113p的一部分的蒸发鼓设置在锅炉外框119p外。另一方面，作为蒸发器113p的另一部分的传热管设置在锅炉外框119p内。过热器114p、蒸发器113p、节煤器112p及低温热交换器115p朝向下游侧按顺序排列。
与蒸气产生设备的第一实施方式同样，低温热交换器115p的上游侧端部与节煤器112p通过凸缘来连接。在低温热交换器115p的下游侧端部形成有接受来自外部的水的流入口115i。该低温热交换器115p也由对燃烧气体的冷凝液的耐腐蚀性比形成节煤器112p的材料高的材料形成。
凝气器123与低温热交换器115p的流入口115i通过供水管线131来连接。在该供水管线131设置有前述的供水泵124。
在本实施方式中，也能够通过低温热交换器115p来从低温的燃烧气体中回收热。由此，在本实施方式中，能够有效地利用燃烧气体中的热，能够提高蒸气产生设备的效率。这样，锅炉电可以不是废热回收锅炉，只要是具有蒸气发生器及节煤器的锅炉，则可以是任意类型的锅炉。由此，例如可以是之前说明的燃气轮机设备的各实施方式中的废热回收锅炉。
另外，在本实施方式中，不仅在新设置锅炉110p的情况下，在对已有的锅炉进行改造的情况下，通过追加以上说明的低温热交换器115p，由此也能够提高已有的锅炉的效率。
这里，在本实施方式中，也通过低温热交换器115p来将比露点温度高的温度的燃烧气体冷却至露点温度以上的温度。然而，也可以通过低温热交换器115p来将比露点温度高的温度的燃烧气体或者露点温度以上的温度的燃烧气体冷却至低于露点温度。
另外，在本实施方式中，也可以像第四实施方式及第五实施方式那样将低温热交换器115p设置在烟道内或烟囱内。
另外，在本实施方式中，也可以像蒸气产生设备的第二实施方式那样将节煤器112p与低温热交换器115p一体化。
另外，在本实施方式中，也可以像蒸气产生设备的第三～第六实施方式那样追加低沸点介质兰金循环。在该情况下，例如与第三实施方式同样地设置使由节煤器112p加热后的水的一部分返回到供水管线131的低压水循环管线(温水管线)，并在该管线中设置低沸点介质兰金循环的蒸发器等。或者，例如与第六实施方式同样地设置使由节煤器112p加热后的水的一部分再次返回到节煤器112p与低温热交换器115p之间的管线的低压水循环管线(温水管线)，并在该低压水循环管线中设置低沸点介质兰金循环的蒸发器等。
[第八实施方式]
参照图8来对本发明涉及的锅炉的第八实施方式进行说明。
本实施方式的锅炉110n是第一实施方式的锅炉的变形例。本实施方式的锅炉110n具备从废气EG中分离雾的雾分离器141。
本实施方式的低温热交换器115a也与第一实施方式同样地设置在锅炉外框119内，且设置在相对于低压节煤器112a而言位于燃烧气体的流动的下游侧的位置。低温热交换器115a的上游侧端部与低压节煤器112a通过凸缘来连接。该低温热交换器l15a具有在燃烧气体的流动的上下游方向上排列的多个低温热交换部115ap。多个低温热交换部115ap彼此通过凸缘来连接。例如，在一个低温热交换部115ap的下游侧的端部设置凸缘，在配置于这一个低温热交换部115ap的下游侧的另一个低温热交换部115ap的上游侧的端部设置凸缘，通过螺栓将两凸缘连接。
雾分离器141在上下游方向上配置于低温热交换器115a所配置的区域内。具体而言，雾分离器141在上下游方向上分别配置于多个低温热交换部115ap的彼此之间。雾分离器141还配置于低温热交换器115a的下游侧。该雾分离器141是惯性冲撞式的雾分离器。具体而言，该雾分离器141具有多个冲撞板142。各冲撞板142构成为上游侧端部的上下方向的位置与下游侧端部的上下方向的位置不同。即，各冲撞板142相对于上下游方向倾斜。多个冲撞板142以在上下方向隔开间隔的方式沿着上下方向排列配置。
需要说明的是，这里，多个冲撞板142沿着上下方向排列。然而，多个冲撞板142只要是沿着与锅炉外框119内的废气EG的流动交叉的方向排列即可，例如，也可以沿着与废气EG的流动正交的水平方向排列。在该情况下，各冲撞板142构成为上游侧端部的水平方向的位置与下游侧端部的水平方向的位置不同。
另外，在本实施方式中，通过多个冲撞板142来构成雾分离器141。然而，雾分离器141只要是具有作为用于捕获雾的冲撞板而发挥作用的构件即可，可以是任意的形态。另外，这里，采用了惯性冲撞式的雾分离器，但也可以采用其它方式的雾分离器。
在锅炉外框119的底壁的部分，在位于雾分离器141的下方的部分连接有排泄管线145。该排泄管线145在锅炉外框119的底壁的内表面的位置处开口。
与以上的各实施方式同样，也从供水管线131向本实施方式的低温热交换器115a供给水。向该低温热交换器115供给低于废气EG的露点温度的水。低温热交换器115a使废气EG与在内部流动的水进行热交换，由此来对水进行加热，另一方面，对废气EG进行冷却(低温热交换工序)。水在沿着燃烧气体的流动的上下游方向排列的低温热交换部115ap内朝向燃烧气体的流动的上游侧流动的过程中，逐渐被加热，通过了最上游的低温热交换部115ap内的水的温度成为比废气EG的露点温度高的温度。废气EG在多个低温热交换部115ap所配置的区域内朝向下游侧流动的过程中，逐渐被冷却。废气EG中的水分的一部分如前所述那样在多个低温热交换部115ap的表面上的局部区域发生冷凝。而且，废气EG的平均温度也是在多个低温热交换部115ap所配置的区域内朝向下游侧流动的过程中逐渐降低。因此，随着废气EG在低温热交换器115a所配置的区域内朝向下游侧流动，冷凝而产生的水分量变多。冷凝而产生的水分以雾的形态在锅炉外框119内、进而在下游侧的烟道及烟囱60内流动。
冷凝而产生的水分具有腐蚀性。因此，在本实施方式中，为了抑制锅炉外框119或烟道等的腐蚀，利用雾分离器141从废气EG中分离雾(雾分离工序)。雾通过与构成雾分离器141的冲撞板142冲撞，由此聚集而成为液膜。该液膜向下方流动，经由排泄管线145而向该排泄管线145外流出。
由此，在本实施方式中，能够减少在低温热交换器115a所配置的区域内流动的雾量、在比该低温热交换器115a靠下游侧流动的雾量。因此，在本实施方式中，能够抑制低温热交换器115a的腐蚀、锅炉外框119中的低温热交换器115a所配置的部分及其下游侧的部分的局部腐蚀、以及烟道等的腐蚀。
另外，在本实施方式中，多个低温热交换部115ap彼此通过凸缘来连接，因此即便在一个低温热交换部115ap的腐蚀加剧的情况下，也能够容易地将这一个低温热交换部115ap更换为新的低温热交换部115ap。
需要说明的是，本实施方式的低温热交换器115a具有三个低温热交换部115ap。然而，低温热交换部115ap的数量也可以是两个，还可以是四个以上。从低温的废气EG中回收的热回收量在沿着燃烧气体的流动的上下游方向排列的低温热交换部115ap的数量越多的情况下越是增加。另外，在多个低温热交换部115ap的彼此之间分别配置雾分离器141的情况下，低温热交换部115ap的数量越多，雾的捕获率越高，并且，通过逐次地回收所产生的雾，能够降低废气EG中发生冷凝而产生的水分的量。因此，在该情况下，能够提高锅炉外框119等的防腐蚀效果。另一方面，低温热交换部115ap的数量越多，设置成本越是增加。由此，优选通过对废热回收量的增加及防腐蚀效果与设备成本的增加进行比较考量，来确定低温热交换部115ap的数量。
另外，低温热交换器115a也可以仅具有一个低温热交换部115ap。在该情况下，在一个低温热交换部115ap的上下游方向的中间部分设置雾分离器141，并且根据需要还在比该中间部分靠下游侧的位置设置雾分离器141。
在本实施方式中，雾分离器141分别配置在多个低温热交换部115ap的彼此之间，并且，还配置在低温热交换器115a的下游侧。然而，雾分离器141也可以仅配置在以上例示的任一位置。
在本实施方式中，多个低温热交换部115ap彼此通过凸缘来连接。然而，在低温热交换部115ap由耐腐蚀性高的例如不锈钢等形成的情况下，也可以将多个低温热交换部115ap彼此例如通过焊接来连接。
在本实施方式中，低温热交换器115a配置在锅炉外框119内，在该低温热交换器115a所配置的区域内配置有雾分离器141。然而，在如图4所示那样低温热交换器115a配置在烟囱60内的情况、如图5所示那样低温热交换器115a配置在烟道61内的情况下，也可以在该低温热交换器115a所配置的区域内配置雾分离器141。
另外，以上所说明的各实施方式的蒸气产生设备均具备蒸气轮机。然而，蒸气产生设备也可以不具备蒸气轮机。在该情况下，由蒸气产生设备产生的蒸气例如可以用作对化学设备中的反应器等进行加热的加热源，还可以用作建筑房屋的供暖用的热源。
工业实用性
根据本发明的一方式，能够有效地利用燃烧气体中的热。
附图标记说明
10：燃气轮机、11：压缩机、21：燃烧器、31：涡轮、33：涡轮转子、40：燃气轮机转子、41：发电机、45：轴承、110n、110o：废热回收锅炉、110p：锅炉、111a1、111a2：低压蒸气产生部、111b：中压蒸气产生部、111c：高压蒸气产生部、112a、112d：低压节煤器、112i：流入口、112p：节煤器、113a：低压蒸发器(最下游蒸发器)、113p：蒸发器(最下游蒸发器)、114a：低压过热器、114p：过热器、115a、115p：低温热交换器、115i：流入口、115ap：低温热交换部、117：低压水管线、117c：低压水分支管线、118c、118d：低压水循环管线(温水管线)、119、119p：锅炉外框、119e：排气口、123：凝气器、124：供水泵、126：流量调节阀、127：温度计、131：供水管线、132：低压蒸气管线、138：高压蒸气管线、139：高压蒸气回收管线、141：雾分离器、145：排泄管线、150：低沸点介质兰金循环、151：蒸发器(加热器)、152：涡轮、153：冷凝器、154：低沸点介质泵。

Claims (19)

1.一种锅炉，其具备：
使燃烧气体在内部朝向作为排气口侧的下游侧流动的锅炉外框；
至少一部分设置在所述锅炉外框内，利用所述燃烧气体来加热水而产生蒸气的一个以上的蒸发器；
设置在所述锅炉外框内且设置在一个以上的所述蒸发器中的最靠所述下游侧的蒸发器即最下游蒸发器的所述下游侧的节煤器，所述节煤器利用所述燃烧气体来加热向所述最下游蒸发器输送的水；
设置在所述节煤器的所述下游侧且具有接受来自外部的水的流入口的低温热交换器，所述低温热交换器利用所述燃烧气体来加热从所述流入口流入而向所述节煤器输送的水。
2.根据权利要求1所述的锅炉，其中，
所述低温热交换器设置在所述锅炉外框内。
3.根据权利要求1所述的锅炉，其中，
在所述锅炉外框连接有供从所述锅炉外框流出的所述燃烧气体流动的烟道，并且，在所述烟道连接有将来自所述烟道的所述燃烧气体向大气放出的烟囱，
所述低温热交换器设置在所述烟囱内或所述烟道内。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的锅炉，其中，
所述低温热交换器由对所述燃烧气体的冷凝液的耐腐蚀性比形成所述节煤器的材料高的材料形成。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的锅炉，其中，
所述节煤器与所述低温热交换器通过凸缘来连接。
6.根据权利要求1～5中任一项所述的锅炉，其中，
所述节煤器具有如下的热交换能力：使所述燃烧气体与在该节煤器的内部流动的水进行热交换，由此来对所述水进行加热，另一方面，将所述燃烧气体冷却至比所述燃烧气体的露点温度高的温度，
所述低温热交换器具有如下的热交换能力：使通过所述节煤器中的热交换而被冷却了的所述燃烧气体与在该低温热交换器的内部流动的水进行热交换，由此来对所述水进行加热，另一方面，利用所述低温热交换器的至少一部分来冷却所述燃烧气体直至所述燃烧气体冷凝。
7.根据权利要求1～6中任一项所述的锅炉，其中，
所述低温热交换器具有将所述燃烧气体冷却至比所述燃烧气体的露点温度低的温度的热交换能力。
8.根据权利要求1～7中任一项所述的锅炉，其中，
所述锅炉具备将所述燃烧气体中含有的水分液化而产生的雾从所述燃烧气体分离的雾分离器，
所述雾分离器在所述燃烧气体流动的上下游方向上配置于所述低温热交换器所配置的区域内及/或比所述区域靠下游侧的位置。
9.根据权利要求8所述的锅炉，其中，
所述低温热交换器具有沿着所述上下游方向排列的多个低温热交换部，
所述雾分离器配置在所述上下游方向上的多个所述低温热交换部的彼此之间的部位中的至少一个彼此之间的部位。
10.根据权利要求9所述的锅炉，其中，
多个低温热交换部彼此通过凸缘来连接。
11.一种锅炉，其具备：
使燃烧气体在内部朝向作为排气口侧的下游侧流动的锅炉外框；
至少一部分设置在所述锅炉外框内，利用所述燃烧气体来加热水而产生蒸气的一个以上的蒸发器；
设置在所述锅炉外框内且设置在一个以上的所述蒸发器中的最靠所述下游侧的蒸发器即最下游蒸发器的所述下游侧的节煤器，所述节煤器具有接受来自外部的水的流入口，利用所述燃烧气体来加热从所述流入口流入而向所述最下游蒸发器输送的水，
所述节煤器具有如下的热交换能力：使所述燃烧气体与在该节煤器的内部流动的水进行热交换，由此对所述水进行加热，另一方面，利用所述节煤器的至少一部分来冷却所述燃烧气体直至所述燃烧气体冷凝。
12.根据权利要求11所述的锅炉，其中，
所述节煤器具有将所述燃烧气体冷却至比所述燃烧气体的露点温度低的温度的热交换能力。
13.一种蒸气产生设备，其具备：
权利要求1～12中任一项所述的锅炉；
使低沸点介质反复循环进行冷凝和蒸发的低沸点介质兰金循环，
所述低沸点介质兰金循环具有加热器，所述加热器通过使液体的所述低沸点介质与由所述节煤器加热后的水的一部分进行热交换，来对所述低沸点介质进行加热。
14.一种锅炉的运转方法，所述锅炉具备：
使燃烧气体在内部朝向作为排气口侧的下游侧流动的锅炉外框；
至少一部分设置在所述锅炉外框内，利用所述燃烧气体来加热水而产生蒸气的一个以上的蒸发器；
设置在所述锅炉外框内且设置在一个以上的所述蒸发器中的最靠所述下游侧的蒸发器即最下游蒸发器的所述下游侧的节煤器，所述节煤器利用所述燃烧气体来加热向所述最下游蒸发器输送的水，
其中，在所述节煤器的所述下游侧设置低温热交换器，该低温热交换器利用所述燃烧气体来加热向所述节煤器输送的水，
在所述锅炉的运转方法中，执行下述工序：
节煤器热交换工序，在该节煤器热交换工序中，利用所述节煤器来使所述燃烧气体与在该节煤器的内部流动的水进行热交换，由此来对所述水进行加热，另一方面，将所述燃烧气体冷却至比所述燃烧气体的露点温度高的温度；
低温热交换工序，在该低温热交换工序中，利用所述低温热交换器来使通过所述节煤器中的热交换而被冷却了的所述燃烧气体与在该低温热交换器的内部流动的水进行热交换，由此来对所述水进行加热，另一方面，利用所述低温热交换器的至少一部分来冷却所述燃烧气体直至所述燃烧气体冷凝。
15.根据权利要求14所述的锅炉的运转方法，其中，
在所述锅炉外框内设置所述低温热交换器。
16.根据权利要求14所述的锅炉的运转方法，其中，
在所述锅炉外框连接有供从所述锅炉外框流出的所述燃烧气体流动的烟道，并且，在所述烟道连接有将来自所述烟道的所述燃烧气体向大气放出的烟囱，
在所述烟囱或所述烟道内设置所述低温热交换器。
17.根据权利要求14～16中任一项所述的锅炉的运转方法，其中，
执行雾分离工序，在该雾分离工序中，在所述燃烧气体流动的上下游方向上，在所述低温热交换器所配置的区域内及/或比所述区域靠下游侧的位置将所述燃烧气体中含有的水分液化而产生的雾从所述燃烧气体分离。
18.一种锅炉的运转方法，所述锅炉具备：
使燃烧气体在内部朝向作为排气口侧的下游侧流动的锅炉外框；
至少一部分设置在所述锅炉外框内，利用所述燃烧气体来加热水而产生蒸气的一个以上的蒸发器；
设置在所述锅炉外框内且设置在一个以上的所述蒸发器中的最靠所述下游侧的蒸发器即最下游蒸发器的所述下游侧的节煤器，所述节煤器利用所述燃烧气体来加热向所述最下游蒸发器输送的水，
在所述锅炉的运转方法中，执行节煤器热交换工序，在该节煤器热交换工序中，利用所述节煤器来使所述燃烧气体与在该节煤器的内部流动的水进行热交换，由此来对所述水进行加热，另一方面，利用所述节煤器的至少一部分来冷却所述燃烧气体直至所述燃烧气体冷凝。
19.根据权利要求14～18中任一项所述的锅炉的运转方法，其中，
执行下述工序：
利用低沸点介质兰金循环来使低沸点介质循环的兰金循环执行工序；
将由所述节煤器加热后的水向所述低沸点介质兰金循环引导的加热水导入工序；
使导入所述低沸点介质兰金循环并通过了所述低沸点介质兰金循环的水返回到所述锅炉的水回收工序，
所述兰金循环执行工序包括使导入到所述低沸点介质兰金循环中的所述水与液体的所述低沸点介质进行热交换来对所述低沸点介质进行加热的加热工序。
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