JP2008096087A - Steam boiler device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は蒸気ボイラ装置に係り、特にガスタービン装置やガスエンジンなどから排出される排気ガスの熱で蒸気を発生させる蒸気ボイラ装置に関する。 The present invention relates to a steam boiler device, and more particularly to a steam boiler device that generates steam by the heat of exhaust gas discharged from a gas turbine device or a gas engine.
ガスタービン装置やガスエンジンからは高温の排気ガスが排出される。この排気ガスの熱を回収する排熱回収装置として蒸気ボイラ装置が活用されている。この蒸気ボイラ装置は排気ガスと水との間で熱交換させることにより水を蒸発させ、蒸気を発生させる。最近では、蒸気ボイラ装置とガスタービン装置とを組み合わせたマイクロガスタービン発電装置が、エネルギー効率に優れたコージェネレーションシステムとして注目を集めている。 High-temperature exhaust gas is discharged from the gas turbine device and the gas engine. A steam boiler device is used as an exhaust heat recovery device for recovering the heat of the exhaust gas. This steam boiler device generates water by evaporating water by exchanging heat between exhaust gas and water. Recently, a micro gas turbine power generation device combining a steam boiler device and a gas turbine device has attracted attention as a cogeneration system with excellent energy efficiency.
マイクロガスタービン発電装置は、極小型のタービンに極小型の発電機を直結し、タービンに燃焼ガスを供給することで、例えば毎分10万回転程度の高速で運転を行うものである。このようなガスタービン発電装置によれば、極小型の設備でありながら、例えば50〜100kW程度の発電電力を供給することができる。マイクロガスタービン発電装置は、小型軽量であるという利点に加え、都市ガスなどのガス燃料を使用するために液体燃料を貯蔵するタンクが不要であり、災害時における稼働率が従来の発電装置に比べて高いという利点がある。このような理由から、最近では、非常用電源としてのマイクロガスタービン発電装置への需要が高まっている。 The micro gas turbine power generator is operated at a high speed of, for example, about 100,000 revolutions per minute by directly connecting a micro generator to a micro turbine and supplying combustion gas to the turbine. According to such a gas turbine power generator, it is possible to supply generated power of, for example, about 50 to 100 kW, although it is an extremely small facility. In addition to the advantages of being small and lightweight, the micro gas turbine power generator does not require a tank for storing liquid fuel in order to use gas fuel such as city gas, and the operating rate during a disaster is higher than that of conventional power generators. Has the advantage of being expensive. For these reasons, recently, there is an increasing demand for micro gas turbine power generation devices as emergency power sources.
マイクロガスタービン発電装置をコージェネレーションシステムとして用いる観点からは、エネルギー効率(排熱回収率)はできるだけ高いことが好ましい。また、マイクロガスタービン発電装置を非常用電源として用いる観点からは、全体として小型軽量であることが好ましい。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、排熱回収率が高く、かつコンパクトな蒸気ボイラ装置を提供することを目的とする。
From the viewpoint of using the micro gas turbine power generator as a cogeneration system, it is preferable that the energy efficiency (exhaust heat recovery rate) be as high as possible. Further, from the viewpoint of using the micro gas turbine power generation device as an emergency power source, the overall size is preferably small and light.
The present invention has been made in view of such circumstances, and an object thereof is to provide a compact steam boiler apparatus having a high exhaust heat recovery rate.
上述した目的を達成するために、本発明の一態様は、排気ガスの熱で蒸気を発生させる蒸気ボイラ装置であって、排気ガス流路を形成するダクトと、前記排気ガス流路内を延びる複数の伝熱管を有する熱交換器と、前記複数の伝熱管に水を供給する給水ポンプと、前記複数の伝熱管の長手方向に対して略垂直に配置され、前記熱交換器を上流側セクションと下流側セクションとに仕切る仕切板とを備え、前記ダクトは、排気ガス入口と、排気ガスの流れ方向を転向させる転向部と、排気ガス出口とを有し、前記排気ガス流路を流れる排気ガスは、前記下流側セクションを通過した後、前記転向部で流れ方向を変えて前記上流側セクションを通過することを特徴とする。 In order to achieve the above-described object, one aspect of the present invention is a steam boiler device that generates steam by the heat of exhaust gas, and includes a duct that forms an exhaust gas passage, and the inside of the exhaust gas passage. A heat exchanger having a plurality of heat transfer tubes, a water supply pump for supplying water to the plurality of heat transfer tubes, and arranged substantially perpendicular to a longitudinal direction of the plurality of heat transfer tubes; And a partition plate partitioning into a downstream section, and the duct has an exhaust gas inlet, a turning portion for turning the flow direction of the exhaust gas, and an exhaust gas outlet, and the exhaust gas flowing through the exhaust gas passage After passing through the downstream section, the gas is changed in the flow direction at the turning portion and passes through the upstream section.
本発明の好ましい態様は、前記上流側セクションと前記下流側セクションとの長手方向の長さは、ほぼ同一であることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記転向部に整流板を配置したことを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記熱交換器をバイパスして前記排気ガス入口と前記排気ガス出口とを連通するバイパス通路と、前記熱交換器をバイパスさせる排気ガスの流量を調整するバイパス弁とをさらに設けたことを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記熱交換器で発生した蒸気の圧力を計測する圧力計と、前記バイパス弁の開度を制御する制御部とをさらに備え、前記制御部は、前記圧力計からの出力信号に基づき、前記熱交換器で発生した蒸気の圧力が予め設定された値に維持されるように前記バイパス弁の開度を制御することを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記排気ガス流路を流れる排気ガスの温度を計測する温度計をさらに備え、前記排気ガスの温度が所定の値に達するまでは、前記バイパス弁を閉じて前記熱交換器をバイパスさせることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記熱交換器で発生した蒸気の圧力が所定の第1の値に達したときに蒸気を大気に開放する蒸気開放弁と、前記熱交換器で発生した蒸気の圧力が、前記第1の値よりも大きい所定の第2の値に達したときに蒸気を大気に開放する安全弁とをさらに備えたことを特徴とする。
In a preferred aspect of the present invention, lengths in the longitudinal direction of the upstream section and the downstream section are substantially the same.
In a preferred aspect of the present invention, a rectifying plate is disposed in the turning portion.
In a preferred aspect of the present invention, a bypass passage that bypasses the heat exchanger and connects the exhaust gas inlet and the exhaust gas outlet, and a bypass valve that adjusts a flow rate of the exhaust gas that bypasses the heat exchanger are provided. Further, it is provided.
A preferred aspect of the present invention further includes a pressure gauge that measures the pressure of the steam generated in the heat exchanger, and a control unit that controls the opening degree of the bypass valve, and the control unit is configured to output from the pressure gauge. Based on the output signal, the opening degree of the bypass valve is controlled so that the pressure of the steam generated in the heat exchanger is maintained at a preset value.
A preferred aspect of the present invention further includes a thermometer for measuring a temperature of the exhaust gas flowing through the exhaust gas flow path, and the heat exchange is performed by closing the bypass valve until the temperature of the exhaust gas reaches a predetermined value. The device is bypassed.
A preferred embodiment of the present invention includes a steam release valve that opens steam to the atmosphere when the pressure of the steam generated in the heat exchanger reaches a predetermined first value, and the pressure of the steam generated in the heat exchanger. Is further provided with a safety valve that opens the steam to the atmosphere when a predetermined second value larger than the first value is reached.
本発明の他の態様は、上記蒸気ボイラ装置と、発電機を有するガスタービン装置とを備えたことを特徴とするガスタービン発電システムである。 Another aspect of the present invention is a gas turbine power generation system including the steam boiler device and a gas turbine device having a generator.
本発明によれば、排気ガス流路を湾曲させたことにより、ダクトの収容スペースを小さくすることができ、蒸気ボイラ装置全体をコンパクトにすることができる。また、排気ガスが熱交換器を2回通過することにより、排熱回収率を向上させることができる。 According to the present invention, since the exhaust gas flow path is curved, the space for accommodating the duct can be reduced, and the entire steam boiler apparatus can be made compact. Further, the exhaust gas passes through the heat exchanger twice, so that the exhaust heat recovery rate can be improved.
以下、本発明に係る蒸気ボイラ装置を備えるガスタービン発電システムの実施形態について図1乃至図5を参照して詳細に説明する。なお、以下に説明するガスタービン発電システムには、極小型のタービンを使用して発電を行うマイクロガスタービン発電装置も含まれる。 Hereinafter, an embodiment of a gas turbine power generation system including a steam boiler device according to the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 1 to 5. The gas turbine power generation system described below includes a micro gas turbine power generation apparatus that generates power using a very small turbine.
図1は、本発明の一実施形態における蒸気ボイラ装置を備えたガスタービン発電システムの全体構成を模式的に示す系統図である。図1に示すように、ガスタービン発電システムは、圧縮空気と燃料ガスとの混合気を燃焼させることにより発電を行うガスタービン装置1と、ガスタービン装置1に天然ガスや液化石油ガス(LPG)などの燃料ガスを供給するガス圧縮装置2と、ガスタービン装置1から排出された排気ガスから排熱を回収する蒸気ボイラ(蒸気ボイラ装置)3とを備えている。
FIG. 1 is a system diagram schematically showing an overall configuration of a gas turbine power generation system including a steam boiler device according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the gas turbine power generation system includes a
ガスタービン装置1は、空気吸入ポート10から吸入された空気を圧縮する空気圧縮機11と、空気圧縮機11により圧縮された圧縮空気と上記ガス圧縮装置2からの燃料ガスとの混合気を燃焼させる環状燃焼器12と、環状燃焼器12において発生した燃焼ガスを受けて高速で回転する複数の回転翼を有するタービン13と、タービン13の高速回転により発電を行う発電機14と、タービン13から排出された排気ガスの熱を利用して環状燃焼器12に供給される圧縮空気を加熱する再生器15とを備えている。本実施形態における再生器15は、プレートフィンにより圧縮空気流路(低温媒体流路)と排気ガス流路(高温媒体流路)とを形成したプレートフィン形熱交換器を内部に有している。
The
空気圧縮機11、タービン13、及び発電機14は、回転軸16を介して同軸上に配置されており、回転軸16は、図示しない軸受により回転自在に支持されている。回転軸16の一端部には発電機14が連結されており、タービン13、空気圧縮機11、及び発電機14は回転軸16を介して一体に回転するようになっている。
The
空気圧縮機11から吐出された圧縮空気は流路24を流れて再生器15に導入されるようになっている。再生器15では、圧縮空気とタービン13からの排気ガスとの間で熱交換が行われ、圧縮空気が加熱される。加熱された圧縮空気は流路25を通って環状燃焼器12に導入され、ここでガス圧縮装置2から供給される燃料ガスと混合される。これにより、環状燃焼器12の内部には圧縮空気と燃料ガスとの混合気が形成される。この混合気は環状燃焼器12の内部で燃焼され、この混合気の燃焼によって高温・高圧の燃焼ガスが発生する。
The compressed air discharged from the
環状燃焼器12における燃焼により発生した燃焼ガスを受けてタービン13が高速で回転し、このタービン13の高速回転に伴って、発電機14及び空気圧縮機11が高速で回転駆動される。発電機14において発生した交流電流は、図示しない直流変換部、昇圧部、インバータ装置などにより商用交流電流として使用できるように調整された後、外部に出力される。
The
タービン13から排出された排気ガスは、流路26を通って再生器15の高温媒体流路に送られる。この再生器15内の高温媒体流路を流れる排気ガスは、再生器15内の低温媒体流路を流れる圧縮空気を加熱し、その後、排気ガス入口29から蒸気ボイラ3に供給される。
The exhaust gas discharged from the
図1に示すように、蒸気ボイラ3は、タービン13からの排気ガスと水との間で熱交換を行う熱交換器30を備えており、給水ライン42から供給される水をタービン13からの排気ガスによって加熱して蒸気を発生させるようになっている。蒸気ボイラ3において水と熱交換を行った排気ガスは、排気ガス出口31から外部に排気される。
As shown in FIG. 1, the
図2は図1に示す蒸気ボイラを示す模式図である。図2に示すように、この蒸気ボイラは、内部に排気ガス流路33が形成されるダクト32と、排気ガス流路33を横切って延びる複数の伝熱管36を有する熱交換器30と、排気ガス流路33内に配置される予熱器(エコノマイザー)40と、予熱器40を介して伝熱管36に水を供給する給水ポンプ41とを備えている。図1に示す再生器15から排出された排気ガスは排気ガス入口29から排気ガス流路33に導入され、熱交換器30および予熱器40をこの順に通過した後、排気ガス出口31から排出される。
FIG. 2 is a schematic diagram showing the steam boiler shown in FIG. As shown in FIG. 2, the steam boiler includes a
伝熱管36は鉛直方向に延びる直線状の水管であり、互いに並列に配置されている。各伝熱管36の外周面には複数のフィン37が固定されている。これらの伝熱管36の下端は下部ヘッダー45に接続され、上端は上部ヘッダー46に接続されている。
The
予熱器40は排気ガスの流れ方向において熱交換器30の下流側に位置している。予熱器40の入口は給水ライン42の一端に接続され、予熱器40の出口は下部ヘッダー45に連結されている。給水ライン42の他の端部は給水ポンプ41に接続されており、水は給水ポンプ41により給水ライン42を介して予熱器40に送られるようになっている。なお、給水ライン42には逆止弁43および給水弁(電磁弁)44が設けられている。また、給水ライン42には循環ライン71が接続され、この循環ライン71にはポンプ循環弁72が設けられている。この構成において、給水弁44を閉じつつポンプ循環弁72を開くと、給水ポンプ41と循環ライン71との間で水が循環し、熱交換器30への給水が停止される。
The
予熱器40では排気ガスにより水が加熱されて温水となり、熱交換器30に供給される。熱交換器30では、温水は伝熱管36を下から上に流れつつ、排気ガス流路33を流れる排気ガスにより加熱される。伝熱管36のほぼ中央部には、伝熱管36の長手方向と垂直な仕切板50が設けられており、この仕切板50により熱交換器30は上流側セクション30Aと下流側セクション30Bとに区分けされている。なお、上流側セクション30Aと下流側セクション30Bとの長さの比率は1:1に限られず、必要に応じて変更することができる。ダクト32は排気ガスの流れ方向を約180度転向させる転向部35を有しており、この転向部35には整流板38が配置されている。
In the
このような形状を有するダクト32によれば、排気ガスは熱交換器30の下流側セクション30Bを通過した後、転向部35においてその流れ方向が変えられ、熱交換器30の上流側セクション30Aを通過する。このように、排気ガス流路33を流れる排気ガスは熱交換器30を2回通過するようになっており、これにより排熱回収の効率が向上される。また、ダクト32および熱交換器30をコンパクトにすることができる。さらには、伝熱管36の本数を減らすことができるので、溶接箇所が少なくなり、結果として製作コストを下げることができる。
According to the
伝熱管36を流れる温水は排気ガス流路33を流れる排気ガスにより加熱されて蒸気となる。蒸気は上部ヘッダー46にて集められ、第1蒸気ライン55を介して気水分離器60に導入される。気水分離器60では、蒸気と水とが互いに分離され、蒸気のみが第2蒸気ライン56を介して需要先に供給される。なお、第2蒸気ライン56には蒸気の逆流を防止する逆止弁69が設けられている。
The hot water flowing through the
ここで、転向部35に整流板38を設けることの効果について図3(a)および図3(b)を参照して説明する。図3(a)に示すように、転向部35に整流板38を設けることによって、熱交換部30を通過した排気ガスは大きく流れAと流れBとに分流される。図3(b)に示すように、熱交換部30の内部には温度分布があり、下側から上側に向かって、低温温水領域、中温温水領域、高温温水領域、高温蒸気領域に区分される。
Here, the effect of providing the rectifying
流れAを形成する排気ガスは、熱交換部30の高温蒸気領域を通過し、流れBを形成する排気ガスは、熱交換部30の高温水領域を通過するので、熱交換部30を通過した流れAの排気ガス温度は、流れBの排気ガス温度よりも高い状態に維持されている。そして、温度の高い排気ガスの流れAは、熱交換部30の低温温水領域を通過し、温度の比較的低い排気ガスの流れBは、熱交換部30の中温温水領域を通過する。このように、整流板38を流路32に設けることにより、排気ガス熱と温水との熱交換を効率よく行うことが可能である。
The exhaust gas that forms the flow A passes through the high temperature steam region of the
図2に示すように、気水分離器60において回収された水は液面計61に供給されるようになっている。さらに、液面計61に供給された水は、液面計61の底部に接続された水回収ライン63を通じて下部ヘッダー45に戻されるようになっている。液面計61の上端の鉛直方向位置は伝熱管36の上端の鉛直方向位置とほぼ同一であり、液面計61の水面位置は、伝熱管36内の水(温水)の水面位置に概ね等しくなっている。
As shown in FIG. 2, the water collected in the
液面計61内には長さの異なる4つの電極棒62が配置されており、4点の水位(H/H,H,L,L/L)が検出可能となっている。液面計61からの出力信号(水位)は制御部53に送られ、水位に応じて給水弁44およびポンプ循環弁72が開閉されるようになっている。より詳しくは、水位が2番目に低い位置L以上にあるときは給水弁44が開かれるとともにポンプ循環弁72が閉じられる。これにより、熱交換器30に水が供給される。一方、水位が3番目に低い位置Hに達したときは給水弁44が閉じられるとともにポンプ循環弁72が開かれる。これにより、水は給水ポンプ41および循環ライン71を循環する流れに切り替えられ、熱交換器30への給水が停止される。最も低い水位L/Lを検出する電極棒62および最も高い水位H/Hを検出する電極棒62は、それぞれ低水位警報用および高水位警報用として設けられている。
In the
このように、定常運転時には、4つあるうちの2つの電極棒62を用いて給水弁44とポンプ循環弁72の開閉制御が行われ、伝熱管36内の水面位置がほぼ一定となるように調整される。なお、給水ポンプ41のON−OFF制御により伝熱管36内の水面位置を調整してもよい。本実施形態によれば、伝熱管36の鉛直方向の寸法を長くとることができるので、伝熱管36内の水面位置の調整が容易である。
Thus, during steady operation, the opening / closing control of the
なお、給水ポンプ41および循環ライン71を通って循環する水は、給水ポンプ41からの放熱により加熱されて温度上昇し、給水ポンプ41およびポンプ循環弁72を損傷させるおそれがある。そこで、本装置では、熱電対(温度計)73により循環する水の温度を計測し、所定の温度を超えたときに、ポンプ循環弁72を閉じ、同時にブロー弁75を開くことにより、昇温された水をブローライン74から排出する。このように、本ガスタービン装置は、ポンプ41を循環する水の温度上昇を抑える安全機構を備えている。
The water circulating through the
排気ガス入口29と排気ガス出口31は互いに隣接して配置されている。排気ガス入口29と排気ガス出口31との間には、熱交換器30をバイパスさせるバイパス孔(バイパス通路)34が設けられている。また、排気ガス出口31の上流側には、熱交換器30をバイパスさせる排気ガスの流量を調整するためのバイパス弁51が設けられている。図4はバイパス弁51を100%開いた状態を示す図である。この状態では、排気ガスは、バイパス孔34を通ることなく、熱交換器30および予熱器40を通過して水を加熱する。一方、図5はバイパス弁51を完全に閉じた状態を示す図である。この状態では、排気ガスは熱交換器30および予熱器40に流れず、バイパス孔34を通じて排気ガス出口31から排出される。このように、バイパス弁51の開度は0%(図5に示す状態)から100%(図4に示す状態)まで調整可能に構成されている。したがって、熱交換器30で発生する蒸気の量(すなわち蒸気の圧力)をバイパス弁51の開度により調整することができる。
The
排気ガス入口29の近傍には温度計65が設けられており、この温度計65によって熱交換器30に導入される前の排気ガスの温度が計測されるようになっている。温度計65の出力信号(排気ガスの温度)は制御部53に送られ、制御部53によって排気ガスの温度が常時監視されている。
A
本実施形態では、ガスタービン装置の起動運転は排気ガスの温度に基づいて行われる。具体的な動作は次の通りである。まず、ガスタービン装置の起動時にはバイパス弁51が閉じられ、熱交換器30および予熱器40を排気ガスが通過しないようになっている。このとき、給水ポンプ41は停止している。ガスタービン装置が起動した後、排気ガスの温度が上昇して所定の値に達すると、バイパス弁51が開かれて排気ガスが排気ガス流路33を流れ始め、同時に給水ポンプ41の運転が開始されて予熱器40および熱交換器30へ水が供給され、これにより蒸気の生成が開始される。このような起動運転によれば、ガスタービン起動時の排気圧損が最小限となり、かつ、排気圧力変動がない状態を維持することが可能となり、起動時におけるガスタービン装置への負荷を軽減することができる。
In the present embodiment, the start-up operation of the gas turbine device is performed based on the temperature of the exhaust gas. The specific operation is as follows. First, the
図2に示すように、第2蒸気ライン56には圧力計66が設けられており、この圧力計66によって熱交換器30で発生した蒸気の圧力が計測されるようになっている。定常運転時においては、バイパス弁51の開度は、熱交換器30で発生した蒸気の圧力が予め設定された値を保つように調整される。圧力計66の出力信号(蒸気圧)は制御部53に送信され、バイパス弁51は圧力計66の出力信号に基づいて制御部53により操作される。より具体的には、制御部53は、第2蒸気ライン56を通過する蒸気の圧力が設定値を維持するように圧力計66の出力信号に基づいてバイパス弁51を操作する。この設定値(目標値)は必要に応じて変えることができる。
As shown in FIG. 2, a
気水分離器60には、上述の第2蒸気ライン56に加え、蒸気開放ライン57が接続されている。これら第2蒸気ライン56と蒸気開放ライン57とはバイパスライン67を介して連通している。バイパスライン67には蒸気開放弁(電磁弁)68が設けられており、定常時には蒸気開放弁68は閉じられている。第2蒸気ライン56を流れる蒸気の圧力は、圧力計66を介して制御部53により常時監視されている。そして、第2蒸気ライン56を流れる蒸気の圧力が上昇して所定の第1の値に達すると、制御部53は蒸気開放弁68に指令を送り、蒸気開放弁68を開くように構成されている。これにより蒸気は第2蒸気ライン56からバイパスライン67を介して蒸気開放ライン57に流れ込み、大気に放出される。
In addition to the
蒸気開放ライン57には安全弁70が設けられており、熱交換器30で発生した蒸気の圧力が過度に上昇して所定の第2の値に達すると、安全弁70が自動的に開いて蒸気を大気に放出するようになっている。この安全弁70が配置される位置は、蒸気開放ライン57がバイパスライン67と接続される箇所よりも上流側である。なお、蒸気開放弁68が開くときの第1の値は、安全弁70が開くときの第2の値よりも低く設定されている。このように、バイパス弁51、蒸気開放弁68、および安全弁70は、熱交換器30で発生した蒸気の圧力値に基づいて動作する。
The
一般に、蒸気ボイラで生成される蒸気の圧力が過度に高くならないように、蒸気ボイラに安全対策を施すことが必要とされる。この点に関し、本実施形態における蒸気ボイラには、3段階の安全対策がなされている。すなわち、定常運転時にはバイパス弁51により圧力調整が行われ(第1段階)、蒸気圧が上昇して第1の値に達したときは蒸気開放弁68が開かれ(第2段階)、そして、蒸気圧がさらに上昇して第2の値に達したときは安全弁70が開かれる(第3段階)。このように、本実施形態の蒸気ボイラには3段階の安全対策がなされているので、安全な運転を確保することができる。
Generally, it is necessary to take safety measures for the steam boiler so that the pressure of the steam generated in the steam boiler does not become excessively high. In this regard, the steam boiler according to the present embodiment has three steps of safety measures. That is, during steady operation, the pressure is adjusted by the bypass valve 51 (first stage), and when the steam pressure rises to reach the first value, the
これまで本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されず、その技術的思想の範囲内において種々異なる形態にて実施されてよいことは言うまでもない。 Although one embodiment of the present invention has been described so far, it is needless to say that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and may be implemented in various forms within the scope of the technical idea.
1 ガスタービン装置
2 ガス圧縮装置
3 蒸気ボイラ(排熱回収装置)
10 空気吸入ポート
11 空気圧縮機
12 環状燃焼器
13 タービン
14 発電機
15 再生器
16 回転軸
17 ケーシング
24 流路
25 流路
26 流路
29 排気ガス入口
30 熱交換器
30A 上流側セクション
30B 下流側セクション
31 排気ガス出口
32 ダクト
33 排気ガス流路
34 バイパス孔(パイパス流路)
35 転向部
36 伝熱管
37 フィン
38 整流板
40 予熱器
41 給水ポンプ
42 給水ライン
43 逆止弁
44 給水弁
45 下部ヘッダー
46 上部ヘッダー
50 仕切板
51 バイパス弁
53 制御部
55 第1蒸気ライン
56 第2蒸気ライン
57 蒸気開放ライン
60 気水分離器
61 液面計
62 電極棒
63 水回収ライン
65 温度計
66 圧力計
67 バイパスライン
68 蒸気開放弁
69 逆止弁
70 安全弁
71 循環ライン
72 ポンプ循環弁
73 熱電対
74 ブローライン
75 ブロー弁
DESCRIPTION OF
DESCRIPTION OF
35
Claims (8)
排気ガス流路を形成するダクトと、
前記排気ガス流路内を延びる複数の伝熱管を有する熱交換器と、
前記複数の伝熱管に水を供給する給水ポンプと、
前記複数の伝熱管の長手方向に対して略垂直に配置され、前記熱交換器を上流側セクションと下流側セクションとに仕切る仕切板とを備え、
前記ダクトは、排気ガス入口と、排気ガスの流れ方向を転向させる転向部と、排気ガス出口とを有し、
前記排気ガス流路を流れる排気ガスは、前記下流側セクションを通過した後、前記転向部で流れ方向を変えて前記上流側セクションを通過することを特徴とする蒸気ボイラ装置。 A steam boiler device that generates steam by the heat of exhaust gas,
A duct forming an exhaust gas flow path;
A heat exchanger having a plurality of heat transfer tubes extending in the exhaust gas flow path;
A water supply pump for supplying water to the plurality of heat transfer tubes;
A partition plate arranged substantially perpendicular to the longitudinal direction of the plurality of heat transfer tubes, and partitioning the heat exchanger into an upstream section and a downstream section;
The duct has an exhaust gas inlet, a turning portion for turning the flow direction of the exhaust gas, and an exhaust gas outlet,
The steam boiler apparatus, wherein the exhaust gas flowing through the exhaust gas flow path passes through the upstream section while changing the flow direction at the turning section after passing through the downstream section.
前記熱交換器をバイパスさせる排気ガスの流量を調整するバイパス弁とをさらに設けたことを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一項に記載の蒸気ボイラ装置。 A bypass passage that bypasses the heat exchanger and communicates the exhaust gas inlet and the exhaust gas outlet;
The steam boiler device according to any one of claims 1 to 3, further comprising a bypass valve that adjusts a flow rate of exhaust gas that bypasses the heat exchanger.
前記バイパス弁の開度を制御する制御部とをさらに備え、
前記制御部は、前記圧力計からの出力信号に基づき、前記熱交換器で発生した蒸気の圧力が予め設定された値に維持されるように前記バイパス弁の開度を制御することを特徴とする請求項4に記載の蒸気ボイラ装置。 A pressure gauge for measuring the pressure of the steam generated in the heat exchanger;
A controller for controlling the opening of the bypass valve;
The control unit controls the opening of the bypass valve based on an output signal from the pressure gauge so that the pressure of steam generated in the heat exchanger is maintained at a preset value. The steam boiler device according to claim 4.
前記排気ガスの温度が所定の値に達するまでは、前記バイパス弁を閉じて前記熱交換器をバイパスさせることを特徴とする請求項5に記載の蒸気ボイラ装置。 A thermometer for measuring the temperature of the exhaust gas flowing through the exhaust gas flow path;
The steam boiler device according to claim 5, wherein the heat exchanger is bypassed by closing the bypass valve until the temperature of the exhaust gas reaches a predetermined value.
前記熱交換器で発生した蒸気の圧力が、前記第1の値よりも大きい所定の第2の値に達したときに蒸気を大気に開放する安全弁とをさらに備えたことを特徴とする請求項1乃至6のいずれか一項に記載の蒸気ボイラ装置。 A steam release valve that opens the steam to the atmosphere when the pressure of the steam generated in the heat exchanger reaches a predetermined first value;
A safety valve that further opens the steam to the atmosphere when the pressure of the steam generated in the heat exchanger reaches a predetermined second value that is greater than the first value. The steam boiler apparatus as described in any one of 1 thru | or 6.
発電機を有するガスタービン装置とを備えたことを特徴とするガスタービン発電システム。 A steam boiler device according to any one of claims 1 to 7,
A gas turbine power generation system comprising a gas turbine device having a generator.
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