CN111433515A - 废热回收锅炉 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种能够消除外壳的内表面侧的高度差而实现平坦化的废热回收锅炉。该废热回收锅炉具备导入来自燃气轮机的废气(1)的外壳(2)、将外壳(2)的内表面侧覆盖的保温材料(13)、以及配置于外壳的内部的热交换器，外壳(2)沿着废气(1)的流动方向被分割为多个壳体件，其中，将壳体件设为由两根槽型钢(10)包围两端部的壁面结构，将邻接的壳体件所具备的槽型钢(10)的腹板彼此以相互的内侧凸缘具有高度差地连续的方式连接，并且通过在由于高度差产生的间隙中配置厚度尺寸阶段性不同的保温材料(13)，从而使与外壳(2)内的热交换器对置的保温材料(13)的内表面侧成为同一平面。

Description

废热回收锅炉

技术领域

本发明涉及将从燃气轮机排出的废气导入外壳内，利用内部的热交换器吸收废气的热量而产生蒸汽的废热回收锅炉，特别是涉及外壳沿着废气的流动方向被分割为多个壳体件的废热回收锅炉。

背景技术

作为高效发电的一个环节而被关注的复合发电设备，首先进行基于燃气轮机的发电，并且在废热回收锅炉(HRSG)中回收从燃气轮机排出的废气中的热量，通过在该废热回收锅炉中产生的蒸汽驱动蒸汽轮机以进行发电。该复合发电设备由于能够同时进行基于燃气轮机的发电和基于蒸汽轮机的发电，因此除了发电效率高之外，燃气轮机的负载响应性优异，还具有能够充分应对电力需求急剧上升的优点。

在这种复合发电设备中，一般在废热回收锅炉的外壳内配置有回收燃气轮机的废气的热量的过热器、蒸发器、节煤器等热交换器，并且为了进行废气的脱硝而配置有脱硝装置。外壳是由左右两侧面和上下壁面构成的框体结构，废气在外壳内与所述热交换器进行热交换之后，从设置于外壳的出口的烟囱向大气中排放。

另外，外壳需要支承作为重物的各种设备，且必须针对地震、暴风时等作用的水平力而具有充分的强度，因此在主体中构成有柱、梁等强度构件。并且，由于在外壳内流动的废气的温度为高温，因此在外壳的内部内衬有保温材料。需要说明的是，由于外壳为大型构造物，因此，通常外壳以分割成多个壳体件的小模块的形式输送，并在现场组装该小模块。

例如，在专利文献1所记载的废热回收锅炉中，将外壳在柱的位置分割为多个壳体件，并且由剖面“コ”字形的槽型钢形成各柱，由此构成由两根槽型钢包围两端部的单位壳体件，以这样模块化后的壳体件的形式进行输送并进行现场组装。此时，在壳体件内的柱与柱之间，在工厂焊接有加强件和内壳体，并且在内壳体安装有规定厚度的保温材料。并且，在现场将相邻的壳体件的槽形钢背靠背地连接，用螺栓将这些槽形钢的腹板彼此紧固连结。

图8是示出这样分割成多个壳体件的外壳的壁面结构的横剖视图。如图8所示，通过将单位壳体件的槽型钢101彼此连接而构成外壳100，在焊接于各壳体件的槽型钢101之间的内壳体102安装有规定厚度的保温材料103。在此，在外壳100的内部流动的废气的温度在接近入口的上游侧较高，朝向出口侧逐渐变成低温，因此在设置于废气的上游侧的壳体件安装有厚度较厚的保温材料103，在设置于下游侧的壳体件安装有厚度较薄的保温材料103。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开昭63-183302号公报

发明内容

发明要解决的课题

如图8所示，在将相同尺寸的槽型钢101彼此背靠背地连接而构成外壳100的情况下，由于各槽型钢101的内侧凸缘沿着废气的流动方向成为同一平面，因此由于配置于废气的上游侧和下游侧的保温材料103的厚度的不同，在外壳100的内侧面与热交换器的侧面之间产生凹凸状的高度差。因此，以往需要以填埋由于高度差而产生的间隙的方式配置挡板(流动防止板)104，存在由于该挡板104而导致部件成本、组装成本上升的问题。

本发明是鉴于这样的现有技术的实际情况而完成的，其目的在于提供一种能够消除外壳的内表面侧的高度差而实现平坦化的废热回收锅炉。

用于解决课题的方案

为了达到上述目的，代表性的本发明涉及一种废热回收锅炉，其具备导入来自燃气轮机的废气的外壳、将所述外壳的内表面侧覆盖的保温材料、以及配置于所述外壳的内部的热交换器，所述外壳沿着废气的流动方向被分割为多个壳体件，所述废热回收锅炉的特征在于，将所述壳体件设为沿着废气的流动方向的两端部由槽型钢包围的壁面结构，将邻接的所述壳体件所具备的所述槽型钢的腹板彼此以相互的内侧凸缘具有高度差地连续的方式连接，并且通过在由于所述高度差而产生的间隙中配置厚度尺寸不同的所述保温材料，从而使与所述热交换器对置的所述保温材料的内表面侧成为同一平面。

发明效果

根据本发明的废热回收锅炉，能够消除外壳的内表面侧的高度差而实现平坦化。需要说明的是，上述以外的课题、结构及效果通过以下的实施方式的说明得以明确。

附图说明

图1是示出实施方式的废热回收锅炉的内部结构的侧视图。

图2是示出图1的废热回收锅炉所具备的外壳的壁面结构的横剖视图。

图3是示出适用于图2的外壳的受压构件的设置状态的俯视图。

图4是示出该受压构件的设置状态的侧视图。

图5是示出该受压构件的设置状态的主视图。

图6是示出该受压构件的设置状态的立体图。

图7是示出变形例的外壳的壁面结构的横剖视图。

图8是示出现有例的外壳的壁面结构的横剖视图。

具体实施方式

以下，参照图1～图7对本发明的实施方式进行说明。

图1是示出实施方式的废热回收锅炉的内部结构的侧视图。如图1所示，来自未图示的燃气轮机的废气1流入废热回收锅炉(HRSG)的外壳2，在外壳2的内部配置有过热器3、第一蒸发器4、脱硝装置5、第二蒸发器6、节煤器7。流入到外壳2内的废气1与构成过热器3、第一蒸发器4、第二蒸发器6及节煤器7的传热面的热交换器接触而被吸收热量，之后，较低温的气体从在外壳2的出口设置的烟囱8向大气中排放。

外壳2是由左右两侧面和上下壁面构成的框体结构，经由构架9支承于地面。在此，外壳2以分割成多个壳体件的小模块的形式被输送，并在现场对该小模块进行组装安装。

图2是示出外壳2的壁面结构的横剖视图，在本例中，外壳2被分割成五个壳体件a、b、c、d、e。如图2所示，外壳2在柱的位置被分割成五个壳体件a、b、c、d、e，这些壳体件a～e的分割位置与过热器3、第一蒸发器4、脱硝装置5、第二蒸发器6、节煤器7的设置位置对应。即，壳体件a位于过热器3的外侧，壳体件b位于第一蒸发器4的外侧，壳体件c位于脱硝装置5的外侧，壳体件d位于第二蒸发器6的外侧，壳体件e位于节煤器7的外侧。

外壳2的柱由剖面“コ”字形的槽型钢10形成，各壳体件a～e的两端部由两根槽型钢10包围。在此，各壳体件a～e由相同尺寸的两根槽型钢10包围两端部，但针对各壳体件a～e使用宽度尺寸不同的槽型钢10。具体而言，在废气1的最上游侧设置的壳体件a使用使腹板高度最小的槽型钢10，与壳体件a的下游侧邻接的壳体件b使用腹板高度比壳体件a的槽型钢10长的槽型钢10。另外，与壳体件b的下游侧邻接的壳体件c和壳体件d使用腹板高度比壳体件b的槽型钢10进一步长的槽型钢10，在废气1的最下游侧设置的壳体件e使用使腹板高度最长的槽型钢10。需要说明的是，在壳体件c和壳体件d中使用相同尺寸的槽型钢10是因为，配置于壳体件c的内侧的设备为脱硝装置5，在该部位不进行废气1的热量吸收。

相邻的两个壳体件以各个槽型钢10的腹板背靠背地连接的方式由未图示的螺栓紧固连结。此时，各壳体件a～e以全部的槽型钢10的外侧凸缘成为同一面的方式连接，因此，若观察各壳体件a～e的内表面侧的连接部，则在腹板高度不同的两个槽型钢10的内侧凸缘之间产生高度差。

在各壳体件a～e的槽型钢10之间设置有加强件11和内壳体12，这些加强件11和内壳体12在输送前在工厂被焊接。另外，在内壳体12安装有保温材料13，该保温材料13的厚度针对每个壳体件a、b、c、d、e使用最佳的厚度。具体而言，在废气1的温度成为最高温的壳体件a中使用保温材料13，以下，按照废气1的温度逐渐降低的壳体件b及壳体件c、d的顺序使保温材料13的厚度变薄，在成为最低温的壳体件e中使用薄的保温材料13。

在此，前述各壳体件a～e中的连接部的高度差的大小考虑各壳体件a～e所需的保温材料13的厚度的差异而设定，基于此，在各壳体件a～e中使用具有规定的腹板高度的槽型钢10。例如，若将壳体件a所需的保温材料13的厚度设为t1，将壳体件b所需的保温材料13的厚度设为t2，则为了使壳体件a与壳体件b之间的高度差为(t1-t2)，使用与壳体件a相比将壳体件b的腹板高度加长了(t1-t2)的槽型钢10。

这样，若将厚度不同的保温材料13安装于各壳体件a～e的内表面侧，则在前述壳体件间的连接部产生的高度差由于保温材料13的厚度的不同而相互抵消，因此与外壳2内的热交换器对置的保温材料13的内表面成为无高度差的平坦的面。因此，外壳2的内侧面与热交换器的侧面之间不会产生由高度差引起的间隙，不需要用于填埋该间隙的挡板(流动防止板)，因此能够相应地削减部件成本、组装成本。

在图2所示的外壳2中，在邻接的壳体件之间的高度差较大的情况下，优选通过受压构件来加强该部位。图3是示出这样的受压构件的设置状态的俯视图，图4是示出该受压构件的设置状态的侧视图，图5是示出该受压构件的设置状态的主视图，图6是示出该受压构件的设置状态的立体图。

如图3～图6所示，将加强件11与加强板15组合而构成受压构件14，该受压构件14例如配置于高度差大的壳体件b与壳体件c的连接部。

为了方便说明，对壳体件b的槽型钢标注附图标记10A，对壳体件c的槽型钢标注附图标记10B，由于槽型钢10B的腹板高度比槽型钢10A的腹板高度高，因此如上所述，在槽型钢10A和槽型钢10B的接合部产生高度差B。加强件11由H型钢构成，该加强件11以连结壳体件b的两端部的槽型钢10A的方式沿水平方向延伸。加强板15由五边形状的钢材构成，配置于槽型钢10A的腹板与H型钢(加强件)11的腹板之间。加强板15位于与槽型钢10B背靠背接合的槽型钢10A的内侧凸缘的延长线上，其一边经由中继板16与H型钢11的腹板面抵接。

需要说明的是，构成受压构件14的构件的组合、形态不限于上述的例子。加强板15也可以为在柱的上下方向上连续的构件。即，也可以使与壳体件b的槽型钢10A的内侧凸缘对称的构件与壳体件c的槽型钢10B的腹板面抵接。加强件11与加强板15的关系除了上述的例子以外，还可以将加强件11的不与外壳接触的外侧的凸缘部与加强板15接合。另外，也可以省略中继板16。

如上所说明的那样，在具有高度差地连续的两个壳体件的槽型钢10A、10B中，在位于废气1的流动方向的下游侧的槽型钢10B与加强件11的结合部夹设加强板15，若使由这些加强件11和加强板15构成的受压构件14位于槽型钢10A的内侧凸缘的延长线上，则即使在地震时对外壳2作用沿着前后方向(废气1的流动方向)的水平力，也能够由受压构件14承受水平力而提高耐震性。

需要说明的是，本发明并不限定于上述的实施方式，能够在不脱离本发明的主旨的范围内进行各种变形，权利要求书所记载的技术思想所包含的技术事项全部是本发明的对象。所述实施方式示出优选的例子，而本领域技术人员可根据本说明书所公开的内容实现各种替代例、修正例、变形例或者改良例，它们包含在所附加的权利要求书所记载的技术范围中。

例如，在上述的实施方式中，各壳体件a～e所具备的全部槽型钢10构成为在外壳2的外侧成为同一平面，但也可以如图7所示的变形例那样，只要以背靠背的方式接合的槽型钢10的内侧凸缘彼此具有高度差地连续，则槽型钢10的外侧凸缘也可以不成为同一平面。此时，也可以如壳体件c所具备的槽型钢10那样，用腹板高度不同的两根槽型钢10包围任意的壳体件的两端部。需要说明的是，在该变形例中，在邻接的壳体件的接合部的高度差大的情况下，优选通过前述那样的受压构件14加强该部位。

另外，在上述的实施方式中，将腹板高度不同的两个槽型钢10背靠背地连接，并以相互的内侧凸缘具有高度差地连续的方式而构成，但作为各壳体件a～e所具备的槽型钢10，也可以使用腹板高度全部相同的槽型钢，将这些槽型钢10的腹板彼此在左右方向上错开而接合。

另外，在上述的实施方式中，对在外壳2的内部配置有过热器3、第一蒸发器4、脱硝装置5、第二蒸发器6、节煤器7的情况进行了说明，但配置于外壳2内的热交换器的种类、数量并不限定于此，例如，也可以在过热器3的上游侧配置管道喷烧器来实现热交换器中的热回收量增大。在该情况下，由于管道喷烧器是对废气进行再加热的加热机构，因此包围管道喷烧器的壳体件所需的保温材料13的厚度比包围其下游侧的过热器3的壳体件所需的保温材料13的厚度薄。

附图标记说明：

1...废气；

2...外壳；

3...过热器(热交换器)；

4...第一蒸发器(热交换器)；

5...脱硝装置；

6...第二蒸发器(热交换器)；

7...节煤器(热交换器)；

10、10A、10B...槽型钢；

11...加强件；

12...内壳体；

13...保温材料；

14...受压构件；

15...加强板；

16...中继板；

a、b、c、d、e...壳体件；

B...高度差。

Claims (4)

1.一种废热回收锅炉，其具备导入来自燃气轮机的废气的外壳、将所述外壳的内表面侧覆盖的保温材料、以及配置于所述外壳的内部的热交换器，所述外壳沿着废气的流动方向被分割为多个壳体件，

所述废热回收锅炉的特征在于，

将所述壳体件设为沿着废气的流动方向的两端部由槽型钢包围的壁面结构，

将邻接的所述壳体件所具备的所述槽型钢的腹板彼此以相互的内侧凸缘具有高度差地连续的方式连接，并且通过在由于所述高度差而产生的间隙中配置厚度尺寸不同的所述保温材料，从而使与所述热交换器对置的所述保温材料的内表面侧成为同一平面。

2.根据权利要求1所述的废热回收锅炉，其特征在于，

将使用了腹板的高度尺寸不同的两种所述槽型钢、且以这些槽型钢的外侧凸缘彼此成为同一平面的方式邻接的所述壳体件连接。

3.根据权利要求1或2所述的废热回收锅炉，其特征在于，

经由所述高度差连接的一对所述壳体件中的位于废气的流动方向的下游侧的所述壳体件具备将相对置的所述槽型钢的腹板之间连结的受压构件，

所述受压构件在设置于经由所述高度差连接的一对所述壳体件中的位于废气的流动方向的上游侧的所述壳体件的、所述内侧凸缘的延长线上配置。

4.根据权利要求3所述的废热回收锅炉，其特征在于，

所述受压构件由H型钢与加强板的组合体构成，

所述H型钢以使凸缘朝向废气的流动方向的方式配置，并且所述加强板配置于所述槽型钢的腹板与所述H型钢的腹板之间。

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