JP2014020751A

JP2014020751A - 排熱回収ボイラのダクト

Info

Publication number: JP2014020751A
Application number: JP2012162654A
Authority: JP
Inventors: Hiroki Goto; 弘樹後藤; Yasuharu Chuma; 康晴中馬
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2012-07-23
Filing date: 2012-07-23
Publication date: 2014-02-03

Abstract

【課題】ダクトの熱伸びによるヘッダーハウジングの下端部における両コーナ部への応力集中を防止することができ、当該部分における割れや変形を防止することができる排熱回収ボイラのダクトを提供すること。
【解決手段】ヘッダーハウジング５の下端部において、前記ヘッダーハウジング５の前面５ａと前記ヘッダーハウジング５の一側面５ｂとに跨るコーナ部、および前記ヘッダーハウジング５の前記前面５ａと前記ヘッダーハウジング５の他側面５ｃとに跨るコーナ部のそれぞれに、前記ヘッダーハウジング５の幅方向および前記ヘッダーハウジング５の奥行き方向に延びる膨出部２１が、前記ヘッダーハウジング５の高さ方向に沿って少なくとも一つずつ設けられている。
【選択図】図２

Description

本発明は、ダクト（ケーシング）内に配設された複数の伝熱管の間に熱ガスを流して排熱を回収する排熱回収ボイラに関するものである。

ダクト内に配設された複数の伝熱管の間に熱ガスを流して排熱を回収する排熱回収ボイラとしては、例えば、特許文献１に開示された竪型排熱回収ボイラが知られている。

特開２００４−１０１０４５号公報（図３）

さて、竪型排熱回収ボイラのダクトは、その上端部を貫通するホットビームを介して、支持鉄骨の梁から吊り下げられた状態で支持鉄骨に支持されている。
また、竪型排熱回収ボイラのダクト内には、ガスタービンから排出された高温の排ガスが導入されるようになっており、この排ガスによってダクトが熱せられ、ホットビームを中心にダクト全体が下方に向かって熱伸びすることになる。特に、節炭器、蒸発器、過熱器等の熱交換部を構成する伝熱管群のヘッダーが収容されたヘッダーハウジング内をショートパスする高温の排ガスによってヘッダーハウジングが熱せられ、このヘッダーハウジングが、ヘッダー以外の伝熱管群が収容されたダクトの本体部よりも大きく熱伸びする。

そのため、竪型排熱回収ボイラのダクトの下端部において排ガス入口管に向かって長さ方向に突出するとともに、その上流端（入口端）が排ガス入口管の下流端（出口端）と接続される突出部の上面と、ヘッダーハウジングの下端面との接合部における両コーナ部（両端部）、すなわち、ヘッダーハウジングの下端部における両コーナ部、言い換えれば、ヘッダーハウジングの下端部において、ヘッダーハウジングの前面とヘッダーハウジングの左側面（一側面）とに跨るコーナ部近傍、およびヘッダーハウジングの前面とヘッダーハウジングの右側面（他側面）とに跨るコーナ部近傍に応力が集中し、当該部分に割れや変形を生じるおそれがあった。
なお、外面のみに保温材が設けられたダクトの上半部は、外面および内面の両面に保温材が設けられたダクトの下半部よりも大きく熱伸びすることになる。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、ダクトの熱伸びによるヘッダーハウジングの下端部における両コーナ部への応力集中を防止することができ、当該部分における割れや変形を防止することができる排熱回収ボイラのダクトを提供することを目的とする。

本発明は、上記の課題を解決するため、下記の手段を採用した。
本発明に係る排熱回収ボイラのダクトは、高さ方向に延びる本体部の下端部から排ガス入口管に向かって長さ方向に突出するとともに、上流端が前記排ガス入口管の下流端と接続される突出部と、上流端が前記突出部の下流端と接続される前記本体部と、前記本体部内に形成された排ガス流路と交差するようにして前記長さ方向に延びる複数の伝熱管群のヘッダーを収容するとともに、前記突出部の上面、および前記本体部の前面に接するようにして配設されたヘッダーハウジングと、を備えた排熱回収ボイラのダクトであって、前記ヘッダーハウジングの下端部において、前記ヘッダーハウジングの前面と前記ヘッダーハウジングの一側面とに跨るコーナ部、および前記ヘッダーハウジングの前記前面と前記ヘッダーハウジングの他側面とに跨るコーナ部のそれぞれに、前記ヘッダーハウジングの幅方向および前記ヘッダーハウジングの奥行き方向に延びる膨出部が、前記ヘッダーハウジングの高さ方向に沿って少なくとも一つずつ設けられている。

本発明に係る排熱回収ボイラのダクトによれば、本体部よりも大きく熱伸びするヘッダーハウジングの熱伸びが、膨出部が変形することにより吸収されることになる。
これにより、ダクトの熱伸びによるヘッダーハウジングの下端部における両コーナ部への応力集中を防止することができ、当該部分における割れや変形を防止することができる。

本発明に係る排熱回収ボイラは、ダクトの熱伸びによるヘッダーハウジングの下端部における両コーナ部への応力集中を防止することができ、当該部分における割れや変形を防止することができるダクトを具備している。

本発明に係る排熱回収ボイラによれば、ヘッダーハウジングの下端部における両コーナ部における割れや変形による運転の停止を回避することができ、当該排熱回収ボイラの信頼性を向上させることができる。

本発明に係る排熱回収ボイラのダクトよれば、ダクトの熱伸びによるヘッダーハウジングの下端部における両コーナ部への応力集中を防止することができ、当該部分における割れや変形を防止することができるという効果を奏する。

本発明の一実施形態に係る（竪型）排熱回収ボイラのダクトを側方から見た概略構成図である。図１に示す（竪型）排熱回収ボイラのダクトの要部を示す斜視図である。図２に示す（竪型）排熱回収ボイラのダクトの要部を拡大して示す図である。図３のＡ−Ａ矢視断面図である。

以下、本発明の一実施形態に係る（竪型）排熱回収ボイラのダクトについて、図１から図４を用いて説明する。
本実施形態に係る排熱回収ボイラのダクト（以下、「ダクト」という。）１は、例えば、図１に示すような竪型排熱回収ボイラのダクトであって、（第１の）突出部２と、本体部３と、（第２の）突出部４と、ヘッダーハウジング５，６と、を備えている。

突出部２は、ダクト１の下端部において排ガス入口管（図示せず）に向かって長さ方向（図１において左右方向）に突出するとともに、その上流端（入口端）７が排ガス入口管の下流端（出口端）と接続される、断面視矩形状を呈する中空の部材である。そして、突出部２の上流端７には、排ガス入口管を介してガスタービン（図示せず）から排出された高温の排ガス８が導かれるようになっている。

本体部３は、高さ方向（図１において上下方向）に延びるとともに、その上流端（入口端）９が突出部２の下流端（出口端）１０と接続され、その下流端（出口端）１１が突出部４の上流端（入口端）１２と接続される、断面視矩形状を呈する中空の部材である。本体部３の内部には、節炭器、蒸発器、過熱器等の熱交換部を構成するとともに、長さ方向に沿って延びる伝熱管群１３が、高さ方向に沿って複数（本実施形態では三つ）配設されている。また、本実施形態では、最も下に配置された伝熱管群１３と、中央に配置された伝熱管群１３との間に、脱硝装置１４が配設されている。

突出部４は、ダクト１の上端部において排ガス出口管（図示せず）に向かって長さ方向（図１において左右方向）に突出するとともに、その下流端（出口端）１５が排ガス出口管の上流端（入口端）と接続される、断面視矩形状を呈する中空の部材である。そして、突出部４の下流端１５からは、伝熱管群１３にて熱交換されるとともに、脱硝装置１４にて脱硝された排ガス８が排出されるようになっている。

ヘッダーハウジング５，６はそれぞれ、伝熱管群１３の（入口または出口）ヘッダー１６を収容する断面視矩形状を呈する中空の部材であり、ヘッダーハウジング５は、突出部２の上面２ａ、および本体部３の前面３ａに接するようにして配設されており、ヘッダーハウジング６は、本体部３の背面３ｂに接するようにして配設されている。

さて、図２および図３に示すように、突出部２の上面２ａと、ヘッダーハウジング５の下端面との接合部における両コーナ部（両端部）、すなわち、ヘッダーハウジング５の下端部における両コーナ部、言い換えれば、ヘッダーハウジング５の下端部において、ヘッダーハウジング５の前面５ａとヘッダーハウジング５の左側面（一側面）５ｂとに跨るコーナ部、およびヘッダーハウジング５の前面５ａとヘッダーハウジング５の右側面（他側面）５ｃとに跨るコーナ部にはそれぞれ、膨出部２１が設けられている。
膨出部２１は、ヘッダーハウジング５の前面５ａに設けられた前面部２２と、ヘッダーハウジング５の左側面５ｂおよびヘッダーハウジング５の右側面５ｃに設けられた側面部２３と、前面部２２と側面部２３とを連続するようにして接続する接続部２４と、を備えている。

前面部２２は、その高さ方向における中心が、例えば、突出部２の上面２ａから５００ｍｍ〜１０００ｍｍのところに位置するとともに、ヘッダーハウジング５の幅方向に沿って１５００ｍｍ〜３０００ｍｍ延在するようにして設けられている。
側面部２３は、その高さ方向における中心が、例えば、突出部２の上面２ａから５００ｍｍ〜１０００ｍｍのところに位置するとともに、ヘッダーハウジング５の奥行き方向に沿って１５００ｍｍ〜３０００ｍｍ延在するようにして設けられている。
接続部２４は、その高さ方向における中心が、例えば、突出部２の上面２ａから５００ｍｍ〜１０００ｍｍのところに位置するとともに、前面部２２と側面部２３とを滑らかに接続するようにして設けられている。
なお、前面部２２、側面部２３、および接続部２４は、その高さ方向における中心が、突出部２の上面２ａから同じ距離だけ離れた位置に、すなわち、同一の水平面内に形成されるようにして設けられている。

また、接続部２４に接続される前面部２２の一端と反対の側に位置する他端部を除いた前面部２２の大半、接続部２４に接続される側面部２３の一端と反対の側に位置する他端部を除いた側面部２３の大半、および接続部２４は、例えば、ヘッダーハウジング５の前面５ａから膨出部２１の頂点までの高さが１００ｍｍ、ヘッダーハウジング５の高さ方向における長さが１００ｍｍとされ、かつ、図４に示すような断面形状を有している。

本実施形態に係るダクト１によれば、本体部３よりも大きく熱伸びするヘッダーハウジング５の熱伸びが、膨出部２１が変形することにより吸収されることになる。
これにより、ダクト１の熱伸びによるヘッダーハウジング５の下端部における両コーナ部への応力集中を防止することができ、当該部分における割れや変形を防止することができる。
また、本実施形態に係るダクト１を具備した排熱回収ボイラ（図示せず）によれば、ヘッダーハウジング５の下端部における両コーナ部における割れや変形による運転の停止を回避することができ、当該排熱回収ボイラの信頼性を向上させることができる。

なお、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、適宜必要に応じて変形・変更して実施することもできる。
例えば、上述した実施形態では、ヘッダーハウジングの高さ方向に沿って膨出部２１が一つずつ設けられたものを一具体例として挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、ヘッダーハウジングの高さ方向に沿って膨出部２１を二つ、あるいは三つ以上設けるようにしてもよい。

また、膨出部２１を設ける位置、膨出部２１の形状および寸法は、上述した実施形態のものに限定されるものではなく、ダクト１の寸法等に応じて適宜変更され得るものである。

１ダクト（排熱回収ボイラのダクト）
２突出部
２ａ上面
３本体部
３ａ前面
５ヘッダーハウジング
５ａ前面
５ｂ左側面（一側面）
５ｃ右側面（他側面）
１３伝熱管群
１６ヘッダー
２１膨出部

Claims

高さ方向に延びる本体部の下端部から排ガス入口管に向かって長さ方向に突出するとともに、上流端が前記排ガス入口管の下流端と接続される突出部と、
上流端が前記突出部の下流端と接続される前記本体部と、
前記本体部内に形成された排ガス流路と交差するようにして前記長さ方向に延びる複数の伝熱管群のヘッダーを収容するとともに、前記突出部の上面、および前記本体部の前面に接するようにして配設されたヘッダーハウジングと、を備えた排熱回収ボイラのダクトであって、
前記ヘッダーハウジングの下端部において、前記ヘッダーハウジングの前面と前記ヘッダーハウジングの一側面とに跨るコーナ部、および前記ヘッダーハウジングの前記前面と前記ヘッダーハウジングの他側面とに跨るコーナ部のそれぞれに、前記ヘッダーハウジングの幅方向および前記ヘッダーハウジングの奥行き方向に延びる膨出部が、前記ヘッダーハウジングの高さ方向に沿って少なくとも一つずつ設けられていることを特徴とする排熱回収ボイラのダクト。
請求項１に記載の排熱回収ボイラのダクトを具備していることを特徴とする排熱回収ボイラ。