CN111989531A - 传热管支承构造及传热管支承方法 - Google Patents

Abstract

提供能够将由传热管面板的振动引起的支撑构件的损伤及传热管翅片的损伤遍及整个范围进行抑制的传热管支承构造。传热管支承构造设为了以下结构：具备：传热管面板(30)，将在垂直方向上延伸的多个传热管(31)呈交错状地排列；及支撑构件(35)，将传热管(31)在水平方向上捆束，支撑构件(35)在传热管面板(30)的垂直方向上隔开规定间隔而设置有多段，其中，传热管支承构造具备：第一加强板(38)，在斜方向上配置于各传热管(31)的间隙；第二加强板(39)，以与第一加强板(39)交叉的方式在斜方向上配置于各传热管(31)的间隙；及连结构件(40)，将这些第一加强板(38)及第二加强板(39)各自的一端侧固定于支撑构件(35)。

Description

传热管支承构造及传热管支承方法

技术领域

本发明涉及在排热回收锅炉等所具备的传热管面板交错排列的传热管的支承构造及这样的传热管的支承方法。

背景技术

作为高效率发电的一环而受到关注的复合发电设备首先进行基于燃气轮机的发电，并且将从燃气轮机排出的废气中的热在排热回收锅炉(HRSG)中回收，利用在该排热回收锅炉中产生的蒸汽使蒸汽轮机驱动而进行发电。该复合发电设备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，因此发电效率高，而且，燃气轮机在负荷响应性上优异，也存在也能够充分应对急剧的电力需要的上升这一优点。

在这种复合发电设备中，一般来说，在排热回收锅炉内配置有回收燃气轮机的废气的热的过热器、蒸发器、省煤器等热交换器，并且为了进行废气的脱硝而配置有脱硝装置。热交换器由将在上下方向上直立的许多传热管呈交错状地排列的传热管面板构成，为了容易吸收来自废气的热，广泛地采用了将翅片呈螺旋状地缠绕的带翅片传热管。

在构成为相对于传热管面板而废气在水平方向上流动的被称作横型的排热回收锅炉中，由于伴随于燃气轮机的大型化的锅炉的大型化，通道的高度为20m或其以上，成为了大型的结构，根据此而内部的带翅片传热管的长度也成为了长尺寸。

已知带翅片传热管会因废气的流体力、在带翅片传热管的尾流产生的卡门涡流等而振动，尤其是，若带翅片传热管长尺寸化，则相邻的传热管的翅片彼此容易因振动而损伤。于是，以往提出了以下技术：将交错配置的带翅片传热管利用支撑构件在水平方向上捆束，将该支撑构件在传热管面板的垂直方向上隔开规定间隔而设置多段，由此抑制带翅片传热管的振动。

例如，在专利文献1中记载了以下的传热管支承构造：将交错配置的带翅片传热管利用插入于翅片与翅片之间的板状的支撑构件支承，并且向带翅片传热管的斜方向上的间隙插入连结板，将该连结板的两端分别固定于沿着废气的流动方向而在前后方向上相邻的各传热管面板的支撑构件，由此提高多个传热管面板整体的刚性。

另外，在专利文献2中记载了以下的传热管支承构造：将交错配置的带翅片传热管利用蜂巢形状的支撑构件支承，并且将位于水平方向的两端侧的数根带翅片传热管利用短尺寸的加强用支撑构件支承，利用插入于带翅片传热管的斜方向的间隙的门型的打开防止板将支撑构件与加强用支撑构件连结，由此降低传热管面板的振动位移。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利第2857440号公报

专利文献2：日本特开2013-57468号公报

发明内容

发明所要解决的课题

然而，在近年来的燃气轮机规格中，到达排热回收锅炉的废气为高温、高流速且伴随着回旋，由此，传热管面板的振动变得剧烈，因此，引起将带翅片传热管在水平方向上捆束的支撑构件的损伤及传热管翅片的损伤的可能性变高。

但是，专利文献1所记载的传热管支承构造是向位于水平方向的两端侧的带翅片传热管的斜方向上的间隙插入连结板且将该连结板的两端固定于各传热管面板的支撑构件来提高面板的刚性这一技术，虽然支撑构件的两端侧的刚性由连结板提高某种程度，但并非支撑构件整体的刚性得到提高，因此难以将支撑构件的损伤及传热管翅片的损伤遍及整个范围而抑制。

另外，专利文献2所记载的传热管支承构造是通过追加加强用支撑构件而使支撑构件的两端侧的宽度比中央部宽来利用三个振动系统(面板左端部振动系统、面板中央部振动系统、面板右端部振动系统)中的相位差降低传热管面板的振动位移这一技术，插入于带翅片传热管的斜方向的间隙的打开防止板用于避免加强用支撑构件和支撑构件分离，并非支撑构件整体的刚性通过打开防止板得到提高，因此难以遍及整个范围抑制支撑构件的损伤及传热管翅片的损伤。

本发明根据这样的现有技术的实际情况而完成，其目的在于，提供能够遍及整个范围抑制由传热管面板的振动引起的支撑构件的损伤及传热管翅片的损伤的传热管支承构造，另一目的在于提供这样的传热管支承构造的支承方法。

用于解决课题的手段

为了达成上述目的，代表性的本发明是一种传热管支承构造，具备：传热管面板，将在垂直方向上延伸的多个传热管呈交错状地排列；及支撑构件，将所述传热管在水平方向上捆束，所述支撑构件在所述传热管面板的垂直方向上隔开规定间隔而设置有多段，所述传热管支承构造的特征在于，具备：第一加强板，在斜方向上配置于多个所述传热管的间隙；第二加强板，以与所述第一加强板交叉的方式在斜方向上配置于所述间隙；及连结构件，将所述第一加强板及所述第二加强板各自的一端侧固定于所述支撑构件。

发明效果

根据本发明，能够遍及整个范围抑制由传热管面板的振动引起的支撑构件的损伤及传热管翅片的损伤。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而变得明了。

附图说明

图1是示出复合发电设备的概略系统的说明图。

图2是排热回收锅炉的外观立体图。

图3是示出排热回收锅炉的入口部分的内部构造的侧视图。

图4是排热回收锅炉所具备的传热管面板的立体图。

图5是传热管面板的横剖视图。

图6是本发明的实施方式的传热管支承构造的立体图。

图7是该传热管支承构造的主视图。

图8是该传热管支承构造的俯视图。

图9是该传热管支承构造的主要部分说明图。

图10是示出该传热管支承构造的组装工序的说明图。

图11是本发明的另一实施方式的传热管支承构造的立体图。

图12是本发明的另一实施方式的传热管支承构造的立体图。

具体实施方式

以下，参照图1～图12来说明本发明的实施方式。

图1是示出复合发电设备的概略系统的说明图。如图1所示，来自燃气轮机1的高温高速的废气11与在排热回收锅炉(HRSG)2的通道12内设置的过热器3、第一蒸发器4、脱硝装置5、第二蒸发器6、省煤器7依次接触而进行热交换。另外，来自第一蒸发器4和第二蒸发器6的包含蒸汽的水从管路9a和管路9b向汽水分离滚筒8分别输送，从该汽水分离滚筒8分离出的蒸汽经过饱和蒸汽管10而在过热器3中进一步被过热后，作为经由主蒸汽管13而驱动蒸汽轮机14的过热蒸汽来利用。

在蒸汽轮机14中使用后的蒸汽在凝汽器15中恢复为水W，由配置于给水管路16的给水泵17向省煤器7循环，在省煤器7中由来自燃气轮机1的废气11预热并向汽水分离滚筒8内供给。汽水分离滚筒8内的水通过降水管18而下降，经过管路19a、19b而向蒸发器4、6导入，之后，经过管路9a、9b而返回汽水分离滚筒8内。连接于主蒸汽管13的涡轮机旁通管20也可以绕过蒸汽轮机14而将蒸汽直接向凝汽器15引导。另外，设置有调节蒸汽向蒸汽轮机14的流量的蒸汽轮机调节阀21、通过蒸汽向蒸汽轮机14的供给来调节蒸汽的旁通量的涡轮机旁通阀22及通道12的阻尼器23。

以上的说明对复合发电设备中的高温高速的废气11、给水及蒸汽的各流动的概要进行了说明，但一般来说，在排热回收锅炉2的通道12内组装过热器3、蒸发器4、6及省煤器7等热交换器而回收废气11的排热，并且为了进行废气11的脱硝而配置有脱硝装置5。

图2是排热回收锅炉2的外观立体图，以能够看见内部构造的方式将通道12的一部分剖开而示出。图3是示出排热回收锅炉2的入口部分的内部构造的侧视图。

如图2和图3所示，排热回收锅炉2的通道12经由构架24而支承于地面25，来自燃气轮机1的高温高速的废气11向该通道12的内部流入。流入到通道12内的废气11由传热管面板30吸收热，成为了比较低温的气体从烟囱26向通道12的外部排出。传热管面板30是构成图1所示的过热器3、第一蒸发器4、第二蒸发器6及省煤器7等的传热面的热交换器，悬吊支承于集管27。由于在传热管面板30上作用高温高速的废气11，所以相对于气流而传热管面板30也在前后方向及左右方向上振动。

图4是传热管面板30的立体图，图5是传热管面板30的横剖视图。如图4和图5所示，传热管面板30在上下的各集管27之间连接有许多传热管31，在传热管31的外周面呈螺旋状地缠绕有用于使得容易吸收来自废气11的热的翅片32。在本实施方式中，将面板面朝向与气流正交的方向而将3个传热管面板30设为1个单元，将这样的单元排列配置有多个。

带翅片32的传热管31(以下，称作带翅片传热管)交错配置成3列，各带翅片传热管31使用蜂巢支撑件33和水平支撑件34而在水平方向上被捆束。蜂巢支撑件33将以夹持翅片32的方式配置的波状板对接而一体化成蜂巢形状，交错配置的各带翅片传热管31由该蜂巢支撑件33在水平方向上连结。水平支撑件34焊接连接于蜂巢支撑件33的周围，由这些蜂巢支撑件33和水平支撑件34构成了1个支撑构件35。支撑构件35在传热管面板30的垂直方向上隔开规定间隔而设置有多段(例如9段)，例如33根×3列的带翅片传热管31中的上下方向的多个部位由这些支撑构件35在水平方向上捆束。

这样由支撑构件35捆束后的传热管面板30设置于排热回收锅炉2的通道12内，但如前所述，由于在传热管面板30上作用高温高速的废气11，所以相对于气流而传热管面板30也在前后方向及左右方向上剧烈振动，由此，可能会引起支撑构件35的损伤及翅片32的损伤。作为其对策构造，本发明采用了以下说明的传热管支承构造。

图6是本发明的实施方式的传热管支承构造的立体图，图7是该传热管支承构造的主视图，图8是该传热管支承构造的俯视图，图9是该传热管支承构造的主要部分说明图。需要说明的是，在图6和图7中，关于带翅片传热管31，省略翅片32而示意性地示出。

如图6～图9所示，在交错配置成3列的带翅片传热管31中的配置于面对通道12的入口的近前侧(气流的最上游侧)的带翅片传热管31上，在隔着支撑构件35的上下2个部位分别装配有圆筒状的保护构件36。该保护构件36是将多个分割片配置于翅片32的周围并呈圆筒状地焊接接合而成的构件，保护构件36在上下分别焊接接合与蜂巢支撑件33相接的部位，通过安装片37而形成上下一对的构造。通过将这样的保护构件36安装于已经设置的传热管面板30，即使假设翅片32因蜂巢支撑件33的振动而缺损，传热管31也以不与蜂巢支撑件33接触的方式被保护。

在交错配置的带翅片传热管31的间隙在斜左方向上插入有第一加强板38，并且以与第一加强板38交叉的方式在斜右方向上插入有第二加强板39。第一加强板38支承于蜂巢支撑件33上，第二加强板39以交叉状态支承于第一加强板38上。

如图9所示，第一加强板38形成为具有一对切口38a的T型，以一方的切口38a避免与保护构件36抵接的状态载置于蜂巢支撑件33上，因此能够将第一加强板38稳定地支承于蜂巢支撑件33上。需要说明的是，第一加强板38也可以是仅具有1个切口38a的形状，但若是具有2个切口38a的T型形状，则不管在将第一加强板38从前后哪个朝向插入的情况下，都必定能够在一方的切口38a内收纳保护构件36，因此能够使组装作业性提高。

第二加强板39形成为均一宽度的I型，第二加强板39的长度与第一加强板38大致相同。在本实施方式的情况下，在交错配置成3列的带翅片传热管31的全部间隙以交叉状态插入有第一加强板38和第二加强板39，因此，1个第一加强板38与3个第二加强板39交叉，1个第二加强板39与3个第一加强板38交叉。

第一加强板38和第二加强板39的一端侧向水平支撑件34的外方以交叉的状态突出，在这些第一加强板38与第二加强板39之间插入有平板状的连结构件40。并且，通过将第一加强板38和第二加强板39焊接连接于连结构件40的两侧部并且将连结构件40焊接接合于水平支撑件34，相邻的第一加强板38和第二加强板39的一端侧经由共用的连结构件40而固定于支撑构件35(水平支撑件34)。

如以上说明那样，在本实施方式的传热管支承构造中，将第一加强板38和第二加强板39及连结构件40结合成三角形状的构造遍及支撑构件35的整个范围而形成，因此能够将各列全部的带翅片传热管31刚体化，即使在传热管面板30在前后方向及左右方向上剧烈振动的情况下，也能够抑制支撑构件35的损伤及翅片32的损伤。需要说明的是，这样的传热管支承构造优选对在传热管面板30的上下方向上设置有多段的全部支撑构件35实施，但关于任意段的支撑构件35(例如上下两端侧的支撑构件35)也可以省略。另外，也能够省略保护构件36，在该情况下，第一加强板38和第二加强板39双方均设为I型形状即可。

接着，参照图10对如上述这样构成的传热管支承构造的组装工序进行说明。

在配置于通道12内的已经设置的传热管面板30中，交错配置成3列的带翅片传热管31被由蜂巢支撑件33和水平支撑件34构成的支撑构件35在水平方向上捆束，这样的支撑构件35在传热管面板30的上下方向上设置有多段。

在本实施方式的传热管支承方法中，如图10的(a)所示，首先，对配置于传热管面板30的前表面侧(气流的最上游侧)的第一列的带翅片传热管31在隔着支撑构件35的上下2个部位分别装配保护构件36后，将这些保护构件36与蜂巢支撑件33相接的部位焊接接合，利用安装片37而形成上下一对构造。

接着，如图10的(b)所示，从传热管面板30的前表面侧向带翅片传热管31的间隙插入第一加强板38，将该第一加强板38在斜左方向上配置于交错配置的带翅片传热管31的间隙。由于在第一加强板38形成有一对切口38a，所以通过在一方的切口38a内收纳保护构件36，能够将第一加强板38稳定地载置于蜂巢支撑件33上。另外，由于由切口38a和保护构件36规定第一加强板38的插入量，所以能够使第一加强板38的一端侧从水平支撑件34的外方突出规定量。

接着，如图10的(c)所示，以与第一加强板38交叉的方式向带翅片传热管31的间隙插入第二加强板39，将该第二加强板39重叠于第一加强板38上且在斜右方向上配置于带翅片传热管31的间隙。此时，使第二加强板39的一端侧向水平支撑件34的外方突出与第一加强板38相同的量。

接着，向从水平支撑件34突出的第一加强板38与第二加强板39之间嵌入连结构件40，对该连结构件40焊接连接第一加强板38和第二加强板39，并且将连结构件40焊接接合于水平支撑件34，由此，如图7所示，将第一加强板38和第二加强板39的一端侧经由连结构件40而固定于支撑构件35。

如以上说明那样，根据本实施方式的传热管支承方法，通过对于由支撑构件35在水平方向上捆束后的已经设置的传热管面板30从确保了作业空间的面板前表面侧向带翅片传热管31的间隙插入第一加强板38和第二加强板39，能够遍及支撑构件35的整个范围而容易地形成将第一加强板38和第二加强板39及连结构件40结合成三角形状的构造。其结果，能够将各列全部的带翅片传热管31刚体化，因此，即使传热管面板30在前后方向及左右方向上剧烈振动的情况下，也能够抑制支撑构件35的损伤及翅片32的损伤。

需要说明的是，在上述的实施方式中，对带翅片传热管31交错配置成3列的传热管面板30进行了说明，但带翅片传热管31的交错配置也可以是2列或4列以上。另外，第一加强板38和第二加强板39的形状、固定方法不限定于上述的实施方式，能够根据带翅片传热管31的交错排列、保护构件36的有无等而适当变更。

图11是本发明的另一实施方式的传热管支承构造的立体图，示出了向带翅片传热管31是2列的交错配置并且未装配保护构件36的传热管面板的应用例。

如图11所示，在交错配置成2列的带翅片传热管31中的蜂巢支撑件33的下方的间隙在斜方向上插入有使近前侧成为了弯曲形状的第一加强板41，该第一加强板41的近前侧经由连结构件42而固定于蜂巢支撑件33。另外，在带翅片传热管31中的蜂巢支撑件33的上方的间隙，以与第一加强板41交叉的方式在斜方向上插入有使里侧成为了弯曲形状的第二加强板43，该第二加强板43的近前侧经由别的连结构件44而固定于蜂巢支撑件33。

图12是本发明的又一实施方式的传热管支承构造的立体图，示出了向带翅片传热管31是2列的交错配置并且装配有保护构件36的传热管面板的应用例。

如图12所示，在交错配置成2列的带翅片传热管31装配有圆筒状的保护构件36，该保护构件36焊接连接于蜂巢支撑件33。并且，在带翅片传热管31中的蜂巢支撑件33的下方的间隙在斜方向上插入有使近前侧成为了弯曲形状的第一加强板41，该第一加强板41的近前侧经由连结构件42而固定于保护构件36的外周面。另外，在带翅片传热管31中的蜂巢支撑件33的上方的间隙以与第一加强板41交叉的方式在斜方向上插入有使里侧成为了弯曲形状的第二加强板43，该第二加强板43的近前侧经由别的连结构件44而固定于保护构件36的外周面。

需要说明的是，本发明不限定于上述的各实施方式，包括各种各样的变形例。例如，上述的各实施方式为了通俗易懂地说明本发明而详细地进行了说明，但未必限定于具备说明的全部结构。

标号说明

1 燃气轮机

2 排热回收锅炉

11 废气

12 通道

27 集管

30 传热管面板

31 传热管(带翅片传热管)

32 翅片

33 蜂巢支撑件(支撑构件)

34 水平支撑件(支撑构件)

35 支撑构件

36 保护构件

37 安装片

38、41 第一加强板

38a 切口

39、43 第二加强板

40、42、44 连结构件

权利要求书(按照条约第19条的修改)

1.一种传热管支承构造，具备：传热管面板，将在垂直方向上延伸且在外周部装配有翅片的多个带翅片传热管呈交错状地排列；及支撑构件，将所述带翅片传热管在水平方向上捆束，所述支撑构件在所述传热管面板的垂直方向上隔开规定间隔而设置有多段，其特征在于，

所述传热管支承构造具备：

第一加强板，在斜方向上配置于多个所述带翅片传热管的间隙；

第二加强板，以与所述第一加强板交叉的方式在斜方向上配置于所述间隙；

连结构件，将所述第一加强板及所述第二加强板各自的一端侧固定于所述支撑构件；及

圆筒状的保护构件，包围所述带翅片传热管，

所述保护构件固定于所述支撑构件。

2.根据权利要求1所述的传热管支承构造，其特征在于，

所述第一加强板和所述第二加强板经由共用的所述连结构件而固定于所述支撑构件。

3.根据权利要求1所述的传热管支承构造，其特征在于，

在所述第一加强板和所述第二加强板的任一方形成有避免与所述保护构件抵接的切口。

4.一种传热管支承方法，针对排热回收锅炉进行该传热管支承方法，所述排热回收锅炉在使来自燃气轮机的废气流入的通道内配设有将在垂直方向上延伸且在外周部装配有翅片的多个带翅片传热管呈交错状地排列的传热管面板，所述带翅片传热管由支撑构件在水平方向上捆束，并且所述支撑构件在所述传热管面板的垂直方向上隔开规定间隔而设置有多段，

其特征在于，所述传热管支承方法包括以下工序：

对于配置于所述传热管面板中的气流的最上游侧的列的多个所述带翅片传热管，在隔着所述支撑构件的上下分别装配圆筒状的保护构件，将所述保护构件固定于所述支撑构件；

在斜方向上向多个所述带翅片传热管的间隙插入第一加强板；

在斜方向上以与所述第一加强板交叉的方式向所述间隙插入第二加强板；及

将所述第一加强板及所述第二加强板各自的一端侧经由连结构件而固定于所述支撑构件。

Claims (5)

1.一种传热管支承构造，具备：传热管面板，将在垂直方向上延伸的多个传热管呈交错状地排列；及支撑构件，将所述传热管在水平方向上捆束，所述支撑构件在所述传热管面板的垂直方向上隔开规定间隔而设置有多段，其特征在于，

所述传热管支承构造具备：第一加强板，在斜方向上配置于多个所述传热管的间隙；第二加强板，以与所述第一加强板交叉的方式在斜方向上配置于所述间隙；及连结构件，将所述第一加强板及所述第二加强板各自的一端侧固定于所述支撑构件。

2.根据权利要求1所述的传热管支承构造，其特征在于，

所述第一加强板和所述第二加强板经由共用的所述连结构件而固定于所述支撑构件。

3.根据权利要求1所述的传热管支承构造，其特征在于，

所述传热管由在外周部装配有翅片的带翅片传热管构成，具备包围所述带翅片传热管的圆筒状的保护构件，所述保护构件固定于所述支撑构件。

4.根据权利要求3所述的传热管支承构造，其特征在于，

在所述第一加强板和所述第二加强板的任一方形成有避免与所述保护构件抵接的切口。

5.一种传热管支承方法，针对排热回收锅炉进行该传热管支承方法，所述排热回收锅炉在使来自燃气轮机的废气流入的通道内配设有将在垂直方向上延伸的多个传热管呈交错状地排列的传热管面板，所述传热管由支撑构件在水平方向上捆束，并且所述支撑构件在所述传热管面板的垂直方向上隔开规定间隔而设置有多段，

其特征在于，所述传热管支承方法包括以下工序：

在斜方向上向多个所述传热管的间隙插入第一加强板；

在斜方向上以与所述第一加强板交叉的方式向所述间隙插入第二加强板；及

将所述第一加强板及所述第二加强板各自的一端侧经由连结构件而固定于所述支撑构件。

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