JP2014031908A

JP2014031908A - 排熱回収ボイラのダクト

Info

Publication number: JP2014031908A
Application number: JP2012171157A
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: 2012-08-01
Filing date: 2012-08-01
Publication date: 2014-02-20

Abstract

【課題】ガス入口ダクトの天井面を構成するインナーケーシングと保温材との間の隙間を無くすことができ、インナーケーシングと保温材との間への排ガスの流入を無くす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】高さ方向に延びるダクト本体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排熱回収ボイラのガス入口ダクトであって、天井面２ａを構成するケーシング２２の下面と、このケーシング２２の下面を覆うようにして配置された保温材２３の上面との面間距離を調整する面間距離調整手段４１，４２，４３が設けられている。
【選択図】図３

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。
また、竪型排熱回収ボイラのダクトは、例えば、特許文献２の図４に開示されているように、インナーケーシング７と、ケーシング外周壁４０とを備えている。

特開２００４−１０１０４５号公報特開平８−２９６８０７号公報（図４）

さて、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いる。特に、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）と接続されるガス入口ダクト内には、節炭器、蒸発器、過熱器等の熱交換部を構成する伝熱管群と熱交換される前の、温度の高い排ガスが導入され、この温度の高い排ガスが、ガス入口ダクト内を通過していくことになる。

また、ガス入口ダクトの天井面（上面）を構成するインナーケーシングの下面（内面）全体には、保温材が取り付けられている。しかしながら、据え付けから何年か経つと、保温材の自重により保温材が据え付け時の位置から下方に下がり、インナーケーシングと保温材との間に隙間ができて、この隙間に温度の高い排ガスが入り込み、隙間に入り込んだ温度の高い排ガスによりインナーケーシングが熱せられて、インナーケーシングが高温になってしまうおそれがある。

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、ガス入口ダクトの天井面を構成するインナーケーシングと保温材との間の隙間を無くすことができ、インナーケーシングと保温材との間への排ガスの流入を無くす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ガス入口ダクトは、高さ方向に延びるダクト本体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排熱回収ボイラのガス入口ダクトであって、天井面を構成するケーシングの下面と、このケーシングの下面を覆うようにして配置された保温材の上面との面間距離を調整する面間距離調整手段が設けられている。

本発明に係る排熱回収ボイラのガス入口ダクトによれば、面間距離調整手段を用いてケーシングの下面と、保温材の上面との面間距離（隙間）が無くなるようにし、ケーシングの下面と、保温材の上面とを密着させることができる。
これにより、ケーシングと保温材との間への排ガスの流入を無くすことができる。

上記排熱回収ボイラのガス入口ダクトにおいて、前記面間距離調整手段は、頭部が下方に位置し、軸部が前記ケーシングに設けられた貫通穴に挿通されるとともに、前記軸部の先端部が前記ケーシングの上面から突出するようにして配置されたボルトと、前記ケーシングの上面から突出する前記軸部の先端部に締結されるナットと、上面全体が前記保温材の下面と接し、下面の内周縁部が前記頭部のフランジ面全体と接するようにして配置されたワッシャと、を備えているとさらに好適である。

このような排熱回収ボイラのガス入口ダクトによれば、ケーシングの下面と、保温材の上面との間に隙間ができ、この隙間に排ガスが流入していると予想される部位の周りに位置するナットを順次増し締めしていくだけで、ケーシングの下面と、保温材の上面との間の隙間を容易に無くすことができ、ケーシングの下面と、保温材の上面とを容易に密着させることができる。
なお、ケーシングの下面と、保温材の上面との間に隙間ができ、この隙間に排ガスが流入していると予想される部位は、その他の部位よりもケーシングの温度が高温となるため、例えば、ケーシングの温度が高温となっている領域をサーモグラフィで大まかに特定し、赤外線放射温度計（例えば、株式会社エー・アンド・デイのＡＤ−５６１１Ａ）を用いて局所的な温度上昇を把握することにより容易に特定することができる。

上記排熱回収ボイラのガス入口ダクトにおいて、上端面が前記ナットの下端面と接するとともに、下端面が前記貫通穴の周りに位置する前記ケーシングの上面と接するようにして配置されたコイルバネを備えているとさらに好適である。

このような排熱回収ボイラのガス入口ダクトによれば、保温材がケーシングの側に常に付勢され、ケーシングの下面と、保温材の上面とが、常に密着した状態に保たれることになる。すなわち、ケーシングの下面と、保温材の上面との面間距離が常に０（零）になるように自動的に調整されることになる。
これにより、ケーシングの下面と、保温材の上面との間に隙間ができ、この隙間に排ガスが流入していると予想される部位を特定するための作業、およびナットの増し締め作業を不要とすることができる。すなわち、メンテナンスフリーにすることができる。

上記排熱回収ボイラのガス入口ダクトにおいて、前記面間距離調整手段は、前記保温材の下面を覆うようにして配置された中間部材と、前記中間部材の下方を覆うようにして配置されたインナーライナーと、上端面が前記中間部材の下面と接するとともに、下端面が前記インナーライナーの上面と接するようにして配置されたコイルバネと、を備えているとさらに好適である。

本発明に係る排熱回収ボイラのダクトは、天井面を構成するケーシングと保温材との間の隙間を無くすことができ、ケーシングと保温材との間への排ガスの流入を無くすことができるガス入口ダクトを具備している。

本発明に係る排熱回収ボイラのダクトによれば、ガス入口ダクトの天井面を構成するケーシングと保温材との間の隙間を無くすことができ、ケーシングと保温材との間への排ガスの流入を無くすことができる。

本発明に係る排熱回収ボイラは、ガス入口ダクトの天井面を構成するケーシングと保温材との間の隙間を無くすことができ、ケーシングと保温材との間への排ガスの流入を無くす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、ガス入口ダクトの天井面を構成するケーシングと保温材との間に排ガスが流入して、ガス入口ダクトの天井面を構成するケーシングが高温になってしまうの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、ガス入口ダクトの天井面を構成するケーシングと保温材との間の隙間を無くすことができ、ケーシングと保温材との間への排ガスの流入を無くすことができるという効果を奏する。

本発明の第１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）排熱回収ボイラのガス入口ダクトの天井面を上方（または下方）から見た図である。図１に示す（竪型）排熱回収ボイラのガス入口ダクトの要部を拡大して示す断面図である。図３に示すインナーケーシングを上方から見た図である。本発明の第２実施形態に係る（竪型）排熱回収ボイラのダクトを示す図であって、図３と同様の図である。本発明の第３実施形態に係る（竪型）排熱回収ボイラのダクトを示す図であって、図３と同様の図である。

〔第１実施形態〕
以下、本発明の第１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、ガス入口ダクト２と、ダクト本体３と、ガス出口ダクト４と、ヘッダーハウジング５，６と、を備えている。

ガス入口ダクト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、ガス入口ダクト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。

ダクト本体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がガス入口ダクト２の下流端（出口端）１０と接続され、その下流端（出口端）１１がガス出口ダクト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。ダクト本体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。

ガス出口ダクト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、ガス出口ダクト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、ガス入口ダクト２の天井面（上面）２ａ、およびダクト本体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、ダクト本体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に示すように、ガス入口ダクト２の天井面２ａは、上方（または下方）から見て、奥行き方向（図１において左右方向：図２において上下方向）に、例えば、２０００ｍｍ〜５０００ｍｍ、幅方向（図１において紙面に垂直な方向：図２において左右方向）に、例えば、１００００ｍｍとされた、奥行き方向に短く、幅方向に長い矩形状を呈している。

図３に示すように、ガス入口ダクト２の天井面２ａは、アウターケーシング（ケーシング外周壁）２１と、インナーケーシング２２と、保温材（断熱材）２３と、インナーライナー２４と、を備えている。
アウターケーシング２１は、インナーケーシング２２の上方（外側）全体を覆うようにして配置された波板状の部材であり、インナーケーシング２２は、アウターケーシング２１の下方（内側）に配置された平板状の部材である。また、図４に示すように、インナーケーシング２２には、後述するボルト４１の軸部４１ｂが挿通される貫通穴２５が、奥行き方向および幅方向に沿って等ピッチで、例えば、奥行き方向に３００ｍｍのピッチＰ１、幅方向に３００ｍｍのピッチＰ２で設けられているとともに、後述するボルト４４の軸部４４ｂの外周面に形成された雄ねじ部と螺合する雌ねじ部を有するボルト穴２６が、奥行き方向および幅方向に沿って所定のピッチで設けられている。

図３に示すように、保温材２３は、インナーケーシング２２の下面（内面）全体を覆うようにして配置された外側保温材（外側断熱材）３１と、この外側保温材３１の下面（内面）全体を覆うようにして配置された内側保温材（内側断熱材）３２と、を備えている。
外側保温材３１は、例えば、厚み１５０ｍｍの生体溶解性繊維（バイオソルブルファイバー）からなり、ボルト（面間調整手段）４１、ナット（面間調整手段）４２、およびワッシャ（面間調整手段）４３を介して、上面（外面）全体がインナーケーシング２２の下面（内面）全体と接するようにして取り付けられている。

ボルト４１は、頭部４１ａが下方（内側）に位置し、軸部４１ｂが貫通穴２５に挿通されるとともに、軸部４１ｂの先端部がインナーケーシング２２の上面（外面）から突出するようにして配置される。
ナット４２は、インナーケーシング２２の上面から突出するボルト４１の軸部４１ｂの先端部に締結される。
ワッシャ４３は、上面全体が外側保温材３１の下面と接し、下面の内周縁部がボルト４１の頭部４１ａのフランジ面（頂面と反対の側に位置する面）全体と接するようにして配置される。

インナーライナー２４は、内側保温材３２の下面（内面）全体を覆うようにして配置された平板状の部材であり、インナーライナー２４には、ボルト４４の軸部４４ｂが挿通される貫通穴２７が、奥行き方向および幅方向に沿って所定のピッチで設けられている。
内側保温材３２は、例えば、厚み５０ｍｍの石膏ボードからなり、ボルト４４を介して、下面（内面）全体がインナーライナー２４の上面（外面）全体と接するようにして取り付けられている。

ボルト４４は、頭部４４ａが下方（内側）に位置し、軸部４４ｂの根本部（基端部）が貫通穴２７に挿通されるとともに、軸部４４ｂの先端部に設けられた雄ねじ部が、ボルト穴２６の内周面に設けられた雌ねじ部と螺合するようにして配置される。

本実施形態に係るダクト１によれば、インナーケーシング２２の下面と、保温材２３（より詳しくは、外側保温材３１）の上面との間に隙間（図３中の破線および実線矢印参照）ができ、この隙間に排ガスが流入していると予想される部位の周りに位置するナット４２を順次増し締めしていくだけで、インナーケーシング２２の下面と、保温材２３の上面との間の隙間を容易に無くすことができ、インナーケーシング２２の下面と、保温材２３の上面とを容易に密着させることができる。
なお、インナーケーシング２２の下面と、保温材２３の上面との間に隙間ができ、この隙間に排ガスが流入していると予想される部位は、その他の部位よりもインナーケーシング２２の温度が高温となるため、例えば、インナーケーシング２２の温度が高温となっている領域をサーモグラフィで大まかに特定し、赤外線放射温度計（例えば、株式会社エー・アンド・デイのＡＤ−５６１１Ａ）を用いて局所的な温度上昇を把握することにより容易に特定することができる。

〔第２実施形態〕
本発明の第２実施形態に係るダクトについて、図５を参照しながら説明する。
本実施形態に係るダクトは、上述した第１実施形態に係るナット４２とインナーケーシング２２との間に、コイルばね（面間調整手段）５１が設けられているという点で上述した第１実施形態のものと異なる。その他の構成要素については上述した第１実施形態のものと同じであるので、ここではそれら構成要素についての説明は省略する。
なお、上述した第１実施形態と同一の部材には同一の符号を付している。

コイルばね５１は、ボルト４１、ナット４２、ワッシャ４３、および外側保温材３１をアウターケーシング２１の側、すなわち、外方（上方）に向かって付勢する部材であり、上端面がナット４２の下端面と接するとともに、下端面が貫通穴２５の周りに位置するインナーケーシング２２の上面と接するようにして配置されている。

本実施形態に係るダクトによれば、保温材２３がインナーケーシング２２の側に常に付勢され、インナーケーシング２２の下面と、保温材２３の上面とが、常に密着した状態に保たれることになる。すなわち、インナーケーシング２２の下面と、保温材２３の上面との面間距離が常に０（零）になるように自動的に調整されることになる。
これにより、上述した第１実施形態において必要とされたインナーケーシング２２の下面と、保温材２３の上面との間に隙間ができ、この隙間に排ガスが流入していると予想される部位を特定するための作業、およびナットの増し締め作業を不要とすることができる。すなわち、メンテナンスフリーにすることができる。

〔第３実施形態〕
本発明の第３実施形態に係るダクトについて、図６を参照しながら説明する。
本実施形態に係るダクトは、上述した第１実施形態に係るボルト４１、ナット４２、ワッシャ４３、上述した第２実施形態に係るボルト４１、ナット４２、ワッシャ４３、コイルばね５１の代わりに、中間部材（面間調整手段）６１およびコイルバネ（面間調整手段）６２が設けられているという点で上述した実施形態のものと異なる。その他の構成要素については上述した実施形態のものと同じであるので、ここではそれら構成要素についての説明は省略する。
なお、上述した実施形態と同一の部材には同一の符号を付している。

中間部材６１は、保温材２３（より詳しくは、内側保温材３２（図３または図５参照））の下面（内面）全体を覆うようにして配置された平板状の部材である。
なお、本実施形態において、インナーライナー２４は、中間部材６１の下方（内側）全体を覆うようにして配置されている。

コイルバネ６２は、中間部材６１とインナーライナー２４との間に複数配置されて、保温材２３および中間部材６１をインナーケーシング２２の側、すなわち、外方（上方）に向かって付勢する部材であり、上端面が中間部材６１の下面（内面）と接するとともに、下端面がインナーライナー２４の上面（外面）と接するようにして配置されている。
なお、コイルバネ６２は、奥行き方向および幅方向に沿って所定のピッチで配置されている。

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、外側保温材３１として、例えば、厚み１５０ｍｍの生体溶解性繊維（バイオソルブルファイバー）からなるものを一具体例として挙げ、内側保温材３２として、例えば、厚み５０ｍｍの石膏ボードからなる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、その厚みおよび材質は、保温性（断熱性）を有する厚みおよび材質であれば、いかなるものであってもよい。

また、上述した実施形態では、面間調整手段として、ボルト４１、ナット４２、ワッシャ４３、コイルばね５１、中間部材６１、およびコイルバネ６２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、同様の機能を果たすものであれば、いかなるものであってもよい。

１ダクト（排熱回収ボイラのダクト）
２ガス入口ダクト
２ａ天井面
３ダクト本体
２２インナーケーシング（ケーシング）
２３保温材
２４インナーライナー
４１ボルト（面間調整手段）
４２ナット（面間調整手段）
４３ワッシャ（面間調整手段）
５１コイルばね（面間調整手段）
６１中間部材（面間調整手段）
６２コイルバネ（面間調整手段）

Claims

高さ方向に延びるダクト本体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排熱回収ボイラのガス入口ダクトであって、
天井面を構成するケーシングの下面と、このケーシングの下面を覆うようにして配置された保温材の上面との面間距離を調整する面間距離調整手段が設けられていることを特徴とする排熱回収ボイラのガス入口ダクト。
前記面間距離調整手段は、頭部が下方に位置し、軸部が前記ケーシングに設けられた貫通穴に挿通されるとともに、前記軸部の先端部が前記ケーシングの上面から突出するようにして配置されたボルトと、
前記ケーシングの上面から突出する前記軸部の先端部に締結されるナットと、
上面全体が前記保温材の下面と接し、下面の内周縁部が前記頭部のフランジ面全体と接するようにして配置されたワッシャと、を備えていることを特徴とする請求項１に記載の排熱回収ボイラのガス入口ダクト。
上端面が前記ナットの下端面と接するとともに、下端面が前記貫通穴の周りに位置する前記ケーシングの上面と接するようにして配置されたコイルバネを備えていることを特徴とする請求項２に記載の排熱回収ボイラのガス入口ダクト。
前記面間距離調整手段は、前記保温材の下面を覆うようにして配置された中間部材と、
前記中間部材の下方を覆うようにして配置されたインナーライナーと、
上端面が前記中間部材の下面と接するとともに、下端面が前記インナーライナーの上面と接するようにして配置されたコイルバネと、を備えていることを特徴とする請求項１に記載の排熱回収ボイラのガス入口ダクト。
請求項１から４のいずれか一項に記載の排熱回収ボイラのガス入口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のダクト。
請求項５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。