JP2002022103A - フィン付き伝熱管の支持構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 排熱回収ボイラの排ガス温度が高められて
も、工程の増加を招くことなく、フィンが取り付けられ
た伝熱管を安定して確実に支持し得るフィン付き伝熱管
の支持構造を提供する。 【解決手段】 伝熱管２１に溶接されたフィン２２のピ
ッチを部分的に広くして（フィンピッチ幅広部ＦＷ）、
該部分のフィン２２の間に伝熱管受け板２４を嵌入さ
せ、伝熱管受け金具２３で伝熱管２１を直接支持した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はボイラ等の熱交換器
として用いられ、水平方向に設置される伝熱管に係り、
特に、その外周に所定間隔を隔ててフィンが取り付けら
れたフィン付き伝熱管の支持構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】コンバインドサイクル発電プラントでは
ガスタービンで発電を行うと共に、ガスタービンから排
出された燃焼排ガス中の熱を排熱回収ボイラで回収し、
発生した蒸気を用いて蒸気タービンでも発電を行う。一
般に、コンバインドサイクル発電プラントは発電効率が
高いことに加えて、負荷応答性が良好であるため、急激
な電力需要の変動に速やかに対応できるという長所があ
り、近年多用される傾向にある。

【０００３】図９は排熱回収ボイラの排ガス後処理装置
の概略構成を示す構成図である。排熱回収ボイラでは、
図示されていないガスタービンから排出され、入口ダク
ト２から導入した燃焼排ガスＧをケーシング３内で上昇
方向に流れ転換して、伝熱部１で熱交換を行う自然循環
方式となっている。伝熱部１にはケーシング３内の上方
への排ガス流れ方向に沿って、過熱・高圧蒸発器４、脱
硝装置５、低圧蒸発器６、低圧節炭器７が配置されてい
る。

【０００４】ガスタービンからの排気ガスＧはケーシン
グ３内に流入し、まず過熱・高圧蒸発器４で熱交換され
た後、脱硝装置５に流入して含有する窒素酸化物が除去
される。更に排ガスＧは低圧蒸発器６、低圧節炭器７を
順次通過する過程で伝熱管内の内部流体と熱交換して温
度が低下し、出口ダクト９を通って図示していない煙突
から大気中に排出される。上述の過熱・高圧蒸発器４、
低圧蒸発器６及び低圧節炭器７は、それぞれ水平方向に
配置された伝熱管群で構成され、これら伝熱管群は鉄骨
８から伝熱管吊り金具２７によって吊り下げられてい
る。

【０００５】図８は排熱回収ボイラの伝熱管群を示す正
面図である。排熱回収ボイラでは燃焼排ガスとの効率的
な熱交換を行うために、伝熱管２１には多数のフィン２
２が電気抵抗溶接等によって取り付けられいる。伝熱管
２１の材質は炭素鋼から９Ｃｒ鋼まで幅広い種類の鋼材
が使用される。例えば、フィン２２には厚さ１ｍｍ程
度、幅２０ｍｍ程度の帯鋼が使用される。なお、フィン
２２の種類では、平板状のソリッドフィンや先端に切れ
込みのあるセレーテッドフィン等がある。上述のよう
に、熱交換を効率的に行うために伝熱管２１の外周にフ
ィン２２が取り付けられており、例えば、伝熱管２１の
長さ方向に１ｃｍ当り、１〜４回程度の巻き数で巻き付
け固定されている。

【０００６】図６は従来例に係るフィン付き伝熱管の支
持構造の一例を示す正面図、図７は伝熱管支持板２６を
示す鳥瞰図である。このように、フィン２２の外側から
伝熱管支持板２６で伝熱管２１を挟み込むようにして、
フィン２２を介して伝熱管２１を支持する構造となって
いる。図６に示すように、通常は数本の伝熱管２１が纏
めて伝熱管支持板２６によって上下から挟み込まれて積
層状態となり、最下部が伝熱管支持受け２８によって支
持されている。伝熱管支持受け２８は伝熱管吊り金具２
７によって排熱回収ボイラ炉内に吊り下げられるように
なっている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、ガスタービ
ンの熱効率向上のため排ガス温度が近年、従来と比較し
て５０〜１００℃高められているため、フィン付き伝熱
管２１のフィン２２が高温で軟化する可能性があり、高
温でのフィン２２の機械強度が問題となってきた。即
ち、上述のように、伝熱管２１をフィン２２を介して伝
熱管支持板２６によって支持する場合には、フィン２２
の高温変形が問題となる。そのため、フィン２２の間に
嵌合するような複数の伝熱管受け板を配設することも考
えられるが、フィン２２のピッチは非常に狭い場合が多
く、その場合は伝熱管受け板の取付けは困難になる。

【０００８】そこで、伝熱管２１を支持する部位のフィ
ン２２を局部的に剥がした後に、支持部材で伝熱管２１
を直接支持することも考えられるが、フィン２２を取り
除く工程が必要となるため、その工程に多大の時間と労
力を要し、コスト高になるという欠点がある。本発明の
目的は、排熱回収ボイラの排ガス温度が高められても、
工程の増加を招くことなく、フィンが取り付けられた伝
熱管を安定して確実に支持し得るフィン付き伝熱管の支
持構造を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は上記問題点を解
決するため、伝熱管の外周のフィンの取付部分をフィン
の取付間隔を狭くした幅狭部と、該幅狭部に隣接してフ
ィンの取付間隔を広くした幅広部とに分け、該幅広部の
フィンの間に嵌挿されて伝熱管を直接支持する、フィン
の高さより高い伝熱管受け金具を有したことで達成でき
る。即ち、伝熱管受け金具はフィンの間に嵌挿されて伝
熱管を直接支持するから、フィンを剥がすことなく伝熱
管を支持することができ、伝熱管の重力によるフィンの
熱変形を防止することができる。

【００１０】

【本発明の実施の形態】以下に図面を参照して本発明の
実施例を詳細に説明する。図１は本発明の実施例に係る
排熱回収ボイラの伝熱管の支持構造を示す正面図、図２
は伝熱管受け金具の鳥瞰図である。これらの図におい
て、２３は伝熱管２１に直接接して、その重量を支える
伝熱管受け金具、２４はフィン２２の高さより高く、フ
ィンピッチ幅広部ＦＷ内でフィン２２の間に嵌入して伝
熱管２１に当接し、これを支持する４枚の伝熱管受け
板、２５は４枚の伝熱管受け板２４をそれらの下端部で
一体的に支える支え板である。従来例と同一または同一
と見做せる個所には同一の符号を付し、その重複する説
明を省略する。

【００１１】フィン２２は内周側が伝熱管２１の外周に
電気抵抗溶接によって取り付けられており、取付幅が粗
密の二つの領域があり、取付幅が狭いフィンピッチ幅狭
部ＦＮと取付幅が広いフィンピッチ幅広部ＦＷとを有し
ている。伝熱管受け板２４の取付幅は取付幅が広いフィ
ンピッチ幅広部ＦＷのフィン２２の取付幅とほぼ等しく
設定されている。つまり、フィン２２は伝熱管２１の非
支持部では密に取り付けられているが、支持部では伝熱
管受け板２４が丁度それらの間に嵌入できるように粗に
取りつけられている。

【００１２】上述のフィン付き伝熱管２１を作製するに
は、伝熱管２１にフィン２２を巻き付けて溶接接着加工
する時の伝熱管２１の送り量をフィンピッチ幅広部ＦＷ
で多めにすれば容易に実現できる。なお、伝熱管受け板
２４の枚数は当該伝熱管受け板２４の厚さや材質、設計
荷重により適宜変更される。

【００１３】図５は多数の伝熱管２１を多重積装した場
合の伝熱管支持構造を示した正面図である。伝熱管支持
板２６は従来例と同様に、図７に示すように断面が台形
を成すように曲げ加工された板材から成っていて、これ
らを複数個組合せて、フィン２２が取り付けられた多数
の伝熱管２１を伝熱管受け金具２３を介して一緒に挟み
込んで組み立てられている。

【００１４】本実施例では伝熱管２１にフィン２２の取
付幅が広いフィンピッチ幅広部ＦＷを設けて、該部分の
フィン２２の間に伝熱管受け板２４を嵌入させ、伝熱管
受け金具２３で伝熱管２１を直接支持したので、伝熱管
２１を支持するためにフィン２２を剥がす必要がなく、
また伝熱管２１の重量はフィン２２に全く作用しないか
ら、高温排ガスに晒される伝熱管２１を安定して支持す
ることができる。

【００１５】上記の実施例では伝熱管２１を４枚の伝熱
管受け板２４で支持するようにしたが、より安定して強
固に伝熱管２１を支持する場合には、伝熱管２１を単体
でブロック状の伝熱管受け金具で支持するようにすれば
良い。但し、この場合はフィン２２のフィンピッチを非
常に大きく設定する必要がある。図３は伝熱管受け金具
を単体でブロック状とした本発明の実施例の変形例に係
る伝熱管支持構造を示した正面図、図４は伝熱管受け金
具の鳥瞰図である。

【００１６】図３に示すように、フィン２２のフィンピ
ッチ幅広部ＦＷのフィンピッチを例えば１００ｍｍ程度
とすれば、図４に示すような、単体でブロック状の伝熱
管受け金具２３′で伝熱管２１を安定して強固に支持す
ることができる。この変形例ではフィン２２のフィンピ
ッチ幅広部ＦＷのフィンピッチが非常に大きいため、支
持部近傍のフィン密度がかなり粗になり、この部分では
伝熱管２１の熱伝動率が若干低下するが、伝熱管２１群
全体としては熱伝動率は殆ど影響を受けず、しかも、伝
熱管受け金具２３′の製作が容易になるという利点があ
る。

【００１７】

【発明の効果】本発明によれば、幅広部のフィンの間に
伝熱管受け金具を嵌挿して伝熱管を直接支持するように
したので、排ガスの温度が上昇しても、工程の増加を招
くことなく、フィンが取付けられた伝熱管を確実かつ安
定的に支持することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例に係る排熱回収ボイラの伝熱管
の支持構造を示す正面図である。

【図２】同じく、伝熱管受け金具の鳥瞰図である。

【図３】本発明の実施例の変形例に係る伝熱管支持構造
を示す正面図である。

【図４】同じく、伝熱管受け金具の鳥瞰図である。

【図５】伝熱管を多重積装した場合の伝熱管支持構造を
示す正面図である。

【図６】従来例に係るフィン付き伝熱管の支持構造を示
す正面図である。

【図７】同じく、伝熱管支持板を示す鳥瞰図である。

【図８】同じく、排熱回収ボイラの伝熱管群を示す正面
図である。

【図９】同じく、排熱回収ボイラの排ガス後処理装置の
概略構成を示す構成図である。

【符号の説明】

１ 伝熱部 ２ 入口ダクト ３ ケーシング ４ 過熱・高圧蒸発器 ５ 脱硝装置 ６ 低圧蒸発器 ７ 低圧節炭器 ８ 鉄骨 ９ 出口ダクト ２１ 伝熱管 ２２ フィン ２３ 伝熱管受け金具 ２４ 伝熱管受け板 ２５ 支え板 ２６ 伝熱管支持板 ２７ 伝熱管吊り金具 ２８ 伝熱管支持受け ＦＷ フィンピッチ幅広部 ＦＮ フィンピッチ幅狭部 Ｇ 排気ガス

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 水平方向に設置された伝熱管の外周に所
   定高さのフィンを所定間隔を隔てて取り付けたフィン付
   き伝熱管の支持構造において、前記伝熱管の外周の前記
   フィンの取付部分を前記フィンの取付間隔を狭くした幅
   狭部と、該幅狭部に隣接して前記フィンの取付間隔を広
   くした幅広部とに分け、該幅広部の前記フィンの間に嵌
   挿されて前記伝熱管を直接支持する、前記フィンの高さ
   より高い伝熱管受け金具を有したことを特徴としたフィ
   ン付き伝熱管の支持構造。
2. 【請求項２】 請求項１の記載において、伝熱管受け金
   具は隣接するフィンの間に嵌挿される複数枚の伝熱管受
   け板と、複数枚の該伝熱管受け板の下端を接合する支え
   板で構成したことを特徴とするフィン付き伝熱管の支持
   構造。