JP2016156432A - 給水配管接続構造およびこれを備えたガスタービンコンバインドサイクル発電プラントならびに給水配管冷却方法 - Google Patents

Abstract

【課題】給水温度が急低下しても給水が漏洩するおそれがない給水配管接続構造を提供する。【解決手段】排ガスボイラの給水加熱用エコノマイザから導かれた給水が流れる給水配管のフランジ部３２ａ，３４ａ同士を複数のボルト４０によって接続する給水配管接続構造３０Ａであって、各フランジ部３２ａ，３４ａを外側から覆うカバー部５０を備え、カバー部５０には、冷却用空気を導入する冷却用空気導入配管５４と、冷却用空気を排出する冷却用空気排出配管６０とが接続されている。冷却用空気導入配管５４に設けられ、冷却用流体をカバー部５０内へと圧送するブロワ５６を備えており、ブロワ５６は、ガスタービンの停止信号に基づいて起動される。【選択図】図２

Description

本発明は、蒸気ドラムに給水を導く給水配管の給水配管接続構造およびこれを備えたガスタービンコンバインドサイクル発電プラントならびに給水配管冷却方法に関するものである。

蒸気タービンプラントは、蒸気を発生するボイラと、ボイラから導かれた蒸気によって駆動される蒸気タービンとを備えている。ボイラには、給水ポンプから水が供給されるようになっているが、給水をボイラに供給する前に加熱して熱効率を上げるために、ボイラからの燃焼排ガスによって給水を加熱するエコノマイザが設けられている（特許文献１参照）。エコノマイザによって約１７０℃まで加熱された給水は給水配管へと戻され、再び給水ポンプによって加圧されてボイラへと導かれる。

また、ガスタービンと蒸気タービンとを備えたガスタービンコンバインドサイクル発電プラントが知られている。この場合、ボイラとしてはガスタービンの排ガスから熱回収する排ガスボイラが用いられる。この排ガスボイラにも、給水を約１７０℃まで加熱するエコノマイザが設けられている。

特開２０１２−１７７５１９号公報

しかし、ガスタービンコンバインドサイクル発電プラントでは、ガスタービンが停止して排ガスボイラの運転も停止される際に、燃焼ガスが供給されずに空回しされたガスタービンから大量の空気が排ガスボイラに供給されるため、エコノマイザで給水の急激な冷却が行われることになり、エコノマイザから給水配管に戻される給水温度は短時間の内に約１７０℃から約５０℃まで下がる。このようにエコノマイザから給水配管に戻される給水温度が急激に下がることになるので、給水配管には大きな熱変化が生じる。給水配管は、フランジ部をボルト及びナットで締結することによって接続される構造を有しているので、急激に給水温度が低下するとボルトよりも先にフランジ部が熱収縮を起こし、ボルトによる締結力が低下して給水の漏洩が生じるおそれがある。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、給水温度が急低下しても給水が漏洩するおそれがない給水配管接続構造およびこれを備えたガスタービンコンバインドサイクル発電プラントならびに給水配管冷却方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の給水配管接続構造およびこれを備えたガスタービンコンバインドサイクル発電プラントならびに給水配管冷却方法は以下の手段を採用する。
すなわち、本発明にかかる給水配管接続構造は、排ガスボイラの給水加熱用エコノマイザから導かれた給水が流れる給水配管のフランジ部同士を複数のボルトによって接続する給水配管接続構造であって、各前記フランジ部の全体を、前記給水配管の外側から覆うカバー部を備え、該カバー部には、冷却用流体を導入する冷却用流体導入配管と、冷却用流体を排出する冷却用流体排出配管とが接続されていることを特徴とする給水配管接続構造。

フランジ部を外側から覆うカバー部内に冷却用流体導入配管から冷却用流体が導入されることにより、各フランジ部及び各ボルトが冷却用流体によって冷却される。これにより、フランジ部とボルトとの温度差が小さくなり、ボルトによる適正な締付力が維持され、配管内を流れる給水の漏洩が防止される。
各フランジ部及び各ボルトを冷却した後の冷却用流体は、冷却用流体排出配管からカバー部外へと排出される。これにより、新たな冷却用流体を連続的に導入することができ、冷却効果を促進することができる。
冷却用流体としては、典型的には、空気が用いられる。

さらに、本発明の給水配管接続構造では、前記冷却用流体導入配管に設けられ、前記冷却用流体を前記カバー部内へと圧送する冷却用流体圧送手段と、該冷却用流体圧送手段の動作を制御する制御部とを備え、前記制御部は、前記排ガスボイラの熱回収量が所定値以下に低下する信号に基づいて、前記冷却用流体圧送手段を起動することを特徴とする。

排ガスボイラに排ガスを供給する排ガス発生源（例えばガスタービンに燃焼ガスを供給する燃焼器）が停止すると、所定温度以上の排ガスが供給されなくなり熱回収量が低下して給水加熱用エコノマイザによる給水の加熱が行われなくなるので、給水配管内を流れる給水温度が急低下する。給水温度が急低下するとボルトの締結力が低下するおそれがあるので、制御部により、冷却用流体圧送手段を起動させ、ボルト及びフランジ部を冷却することとした。これにより、フランジ部とともにボルトも冷却されるので、フランジ部とボルトとの温度差が小さくなり、ボルトの締結力が維持されることになる。
例えば、給水配管内を流れる給水の温度は、排ガスボイラの通常運転中は約１７０℃とされ、排ガスボイラの熱回収量が低減すると約５０℃まで低下する。
なお、制御部は、「排ガスボイラの熱回収量が所定値以下に低下する信号に基づいて」制御が行われるものであり、熱回収量が所定値以下に低下してエコノマイザにて給水が冷却されることが予測される信号に基づいて行われ、例えば、排ガスの発生源の停止信号（例えば燃焼器の停止指令を意味するガスタービンの停止信号）が好適に用いられ、それ以外には、排ガスボイラの停止動作を検知する信号や、ボルトやフランジ部の温度変化、給水配管を流れる給水の温度を検出することとしても良い。

さらに、本発明の給水配管接続構造では、前記冷却用流体導入配管と前記冷却用流体排出配管とを接続する冷却用流体再循環配管と、該冷却用流体再循環配管を流れる冷却用流体の流量を調整する再循環流量調整手段と、を備えていることを特徴とする。

冷却用流体再循環配管に冷却用流体を流すことにより、カバー部内で各ボルト及び各フランジ部を冷却することによって加熱された冷却用流体を、冷却用流体導入配管へと戻すことができる。これにより、冷却用流体導入配管からカバー部内へ導かれる冷却用流体の温度を上昇させることができる。そして、再循環流量調整手段によって再循環する冷却用流体の流量を調整することにより、カバー部内に流れ込む冷却用流体の温度を調整することができるので、適正な温度にボルト及びフランジ部を維持することができる。
また、ボルト及び／又はフランジ部の温度、或いは、ボルトとフランジ部との温度差に基づいて、制御部によって再循環流量調整手段を制御することとしてもよい。これにより、ボルトの適正な締結力を維持することができる。

さらに、本発明の給水配管接続構造では、前記ボルトには、中心軸線を通って貫通する中心軸貫通孔が形成されていることを特徴とする。

中心軸線を通って貫通する中心軸貫通孔がボルトに形成されているので、中心軸貫通孔を流通する冷却用流体によってボルトが内部から冷却されることになる。これにより、ボルト自身を効率的に冷却することができる。

さらに、本発明の給水配管接続構造では、前記ボルトには、前記中心軸貫通孔に連通するとともに半径方向に貫通する半径方向貫通孔が少なくとも一か所に形成されていることを特徴とする。

中心軸貫通孔に連通するとともに半径方向に貫通する半径方向貫通孔がボルトに形成されているので、中心軸貫通孔を流れる冷却用流体が半径方向貫通孔を通りボルトの外周側へと導かれる。ボルトの外周側に導かれた冷却用流体は、ボルトが挿入されているボルト孔の内周面とボルト外周面との間を流れる。これにより、ボルトが外周面側からも冷却されることになり、ボルト自身を更に効率的に冷却することができる。

さらに、本発明の給水配管接続構造では、前記ボルトの頭部と前記フランジ部との間、及び/又は、前記ボルトに取り付けられるナットと前記フランジ部との間、に設けられた座金を備え、該座金の前記フランジ部側の面には、半径方向に形成された半径方向溝が形成されていることを特徴とする。

半径方向に形成された半径方向溝を座金のフランジ部側の面に形成し、冷却用流体を半径方向へと導くようにして、フランジ部へ冷却用流体を流すこととした。これにより、フランジ部もボルトと同様の温度に冷却することができる。

さらに、本発明の給水配管接続構造では、各前記ボルトに向けて前記冷却用流体導入配管から導かれる冷却用流体を吹き付けるノズルを備えていることを特徴とする。

ボルトに向けて冷却用流体を吹き付けるノズルを設けることにより、ボルトを重点的に冷却することができる。
また、ノズルは、ボルト方向に加えて、フランジ部方向へ向けて冷却用流体を吹き付けるようにしても良い。

さらに、本発明の給水配管接続構造では、前記カバー部は、前記冷却用流体を旋回させるように、該カバー部の内面に立設された壁部を有していることを特徴とする。

カバー部内に壁部を設け、冷却用流体を旋回させることとした。これにより、カバー部内に導かれた冷却用流体が全体的に攪拌され、冷却効率を向上させるとともに、フランジ部及びボルトを均一に冷却することができる。

また、本発明のガスタービンコンバインドサイクル発電プラントは、燃焼器から導かれた燃焼ガスによって駆動されるガスタービンと、該ガスタービンから導かれた排ガスによって蒸気を生成する排ガスボイラと、該排ガスボイラの給水加熱用エコノマイザによって加熱された給水が合流する給水配管と、前記排ガスボイラからの蒸気によって駆動される蒸気タービンと、前記ガスタービン及び前記蒸気タービンによって駆動されて発電する発電機と、前記給水配管の端部同士を接続するための上記のいずれかに記載の給水配管接続構造とを備えていることを特徴とする。

上記の給水配管接続構造を備えているので、給水の漏洩を防ぐことができ、ガスタービンコンバインドサイクル発電プラントの連続運転を実現することができる。

また、本発明の給水配管冷却方法は、排ガスボイラの給水加熱用エコノマイザから導かれた給水が流れる給水配管のフランジ部同士を複数のボルトによって接続する給水配管接続構造を冷却する給水配管冷却方法であって、各前記フランジ部を外側から覆うカバー部内に、冷却用流体を導入するとともに、冷却後の冷却用流体を該カバー部内から排出させて、前記給水配管内を流れる給水の漏洩を防止することを特徴とする。

さらに、本発明の給水配管冷却方法は、前記カバー部内から排出された冷却後の冷却用流体を、該カバー部内へ再び導く冷却用流体再循環工程と、該冷却用流体再循環工程にて流れる冷却用流体の再循環流量を調整する再循環流量調整工程とを有し、前記再循環流量調整工程にて、前記ボルト及び／又は前記フランジ部の温度、或いは、前記ボルトと前記フランジ部との温度差に基づいて、前記再循環流量を調整することを特徴とする。

フランジ部およびボルトを適正に冷却することにより、給水の漏洩を抑えることができる。

本発明の給水配管接続構造が適用されるガスタービンコンバインドサイクル発電プラントを示した概略構成図である。 本発明の第１実施形態に係る給水配管接続構造を示した縦断面図である。 図２の給水配管接続構造の横断面図である。 本発明の第２実施形態に係る給水配管接続構造を示した縦断面図である。 図４に示された座金を示し、（ａ）は斜視図、（ｂ）フランジ部に当接する面側から視た底面図である。 図４に示されたノズルに冷却空気を分配するマニホールドを示した斜視図である。 本発明の第３実施形態に係る給水配管接続構造を示した縦断面図である。

以下に、本発明にかかる実施形態について、図面を参照して説明する。
［第１実施形態］
以下、本発明の第１実施形態について、図１〜図３を用いて説明する。
図１には、本実施形態の給水配管接続構造が適用されるガスタービンコンバインドサイクル発電プラント１が示されている。
ガスタービンコンバインドサイクル発電プラント１は、排ガスボイラ３と、ガスタービン４と、蒸気タービン５とを備えている。

ガスタービン４は、図示しない燃焼器から導かれる燃焼ガスによって回転駆動される。ガスタービン４を通過した燃焼ガスは、排ガスとして、排ガス配管２２を介して排ガスボイラ３へと導かれる。

排ガスボイラ３は、排ガスを流通させるダクトとしての機能を有する排ガスボイラ本体部７を備えている。この排ガスボイラ本体部７内には、排ガス流れの上流側から順に、過熱器１１と、蒸発器１３と、排ガスエコノマイザ（給水加熱用エコノマイザ）１６とが設けられている。これら過熱器１１、蒸発器１３及び排ガスエコノマイザ１６によって、ガスタービン４から導かれた排ガスから熱回収が行われる。

過熱器１１には、第１蒸気配管２３を介して蒸気ドラム１７から蒸気が導かれるようになっている。この過熱器１１にて、排ガスによって蒸気が過熱蒸気に加熱される。
蒸発器１３は、第２給水配管２９を介して蒸気ドラム１７から導かれた給水を蒸気に加熱する。
排ガスエコノマイザ１６には、復水配管２６を介して復水器２７から給水が導かれるようになっている。この排ガスエコノマイザ１６にて、蒸気ドラム１７に投入する前の給水が排ガスによって加熱される。
排ガスエコノマイザ１６にて加熱された給水は、給水ポンプ９へ導かれる。給水ポンプ９によって、排ガスエコノマイザ１６によって加熱された後の給水は、第１給水配管２８を通り蒸気ドラム１７へと導かれる。このように、第１給水配管２８には、排ガスエコノマイザ１６にて加熱された約１７０℃とされた給水が流通するようになっている。第１給水配管２８に対して、本発明の給水配管接続構造が適用される。第１給水配管２８の外径は、例えば２００Ａ（呼び径）とされる。

蒸気タービン５は、過熱器１１によって生成された過熱蒸気が第２蒸気配管２４を介して導かれるようになっており、この過熱蒸気によって回転駆動される。
蒸気タービン５の下流側には、復水器２７が接続されている。この復水器２７にて、蒸気タービン５より排出された蒸気が冷却されて凝縮液化され、復水を生成する。復水器２７にて生成された復水は、復水ポンプ１０によって復水配管２６を通り、排ガスエコノマイザ１６へ導かれる。

蒸気タービン５は、ガスタービン４と共通のロータ軸１９を介して接続されており、これらタービン４，５の回転出力は、発電機２１に設けられた発電機回転軸を介して発電機２１へ伝達される。発電機２１は、回転出力を得て電力を発生するものであり、得られた電力は図示しない電力系統へと供給される。

図２及び図３には、上述した第１給水配管２８に設けられた給水配管接続構造３０Ａが示されている。
図２に示されているように、第１給水配管２８は、給水流れＷの上流側の上流配管３２と、給水流れＷの下流側の下流配管３４とを備えている。配管３２，３４内を流れる給水は、ガスタービン４の運転時すなわち排ガスボイラ３に約６００℃の排ガスが供給されている運転時は、約１７０℃であるが、ガスタービン４の停止後すなわち排ガスボイラ３の停止後は約５０℃まで温度が低下する。なぜなら、ガスタービン４が停止するとガスタービンには燃焼器から高温の燃焼ガスが供給されなくなり、空回しされたガスタービンから大量の空気が排ガスボイラ３に供給されて排ガスエコノマイザ１６にて給水の冷却が行われるからである。

上流配管３２の下流端部には第１フランジ部３２ａが設けられている。下流配管３４の上流端部には第２フランジ部３４ａが設けられている。各フランジ部３２ａ，３４ａの外径は約１５０ｍｍ以上の大口径となっており、一般的にはフランジ部の外径が約１５０ｍｍから２００ｍｍの口径のものが使用されている。各フランジ部３２ａ，３４ａの材料は、例えばＳＦ４９０Ａ（炭素鋼鍛鋼品）などが一般的に利用されており、線膨張係数は約１１×１０^−６／℃である。

第１フランジ部３２ａと第２フランジ部３４ａとの間には、シール部材３６が挟み込まれている。シール部材３６は、リング形状とされており、第１フランジ部３２ａの端面と第２フランジ部３４ａの端面とによって押し付けられた状態で配置され、配管３２，３４内の液密性を高め、配管３２，３４内を流通する給水が配管外へ漏出することを防止するものである。

両フランジ部３２ａ，３４ａは、複数のボルト４０及びナット４２によって固定されている。ボルト４０の材料は、例えばＳＮＢ−７又はＳＮＢ−１６（高温用合金鋼ボルト材）などが一般的に利用されており、線膨張係数は１０×１０^−６／℃以上１１×１０^−６／℃未満とされており、フランジ部３２ａ，３４ａよりも若干小さい線膨張係数とされることが好ましい。これにより、温度の高い給水が流通することで、配管３２，３４に直結するフランジ部３２ａ，３４ａの温度がボルト４０よりも上昇するが、仮にフランジ部３２ａ，３４ａ及びボルト４０が温度上昇した場合、フランジ部３２ａ，３４ａの熱伸び量に比べ、ボルトの熱伸び量が小さくなり、ボルト４０がフランジ部３２ａ，３４ａを締付ける力（締結力）が温度上昇前に比べて増加することで、温度の高い給水が流通している状態においても、シール部材３６の押し付け状態が緩和されることなく、給水が配管外へと漏出することを防止するようになっている。
各ボルト４０は、図３に示されているように、等ピッチで円周方向に配置されている。なお、図３に示された実施形態では、８個のボルトが配置されているが、その個数は適宜設定することができる。
図２に示されているように、ボルト頭部４０ａと第１フランジ部３２ａとの間には、第１座金４４が配置されている。ナット４２と第２フランジ部３４ａとの間には、第２座金４６が配置されている。

フランジ部３２ａ，３４ａを外周側から覆うように、カバー部５０が設けられている。カバー部５０は、図３に示されているように、半円の横断面を有する上半部５０ａと、半円の横断面を有する下半部５０ｂとから構成されており、これら上半部５０ａ及び下半部５０ｂとを組み合わせることにより、円筒形状の密閉空間が形成されるようになっている。
カバー部５０の材質は、一般構造材（ＳＳ４００）に腐食防止用の塗装やメッキ処理したもの、ステンレス材（ＳＵＳ３０４）、や高温耐久エンジニアリングプラスティック材（ポリイミド系）などが利用されるが、価格を考慮するとＳＳ４００が好ましい。
図２に示されているように、カバー部５０の上半部５０ａの一側面（図２において左側面）には、冷却用空気（冷却用流体）を導入するための導入口５２が設けられている。冷却用流体はそのまま排気できる空気が好ましいが、空気に限定されるものではなく窒素や二酸化炭素などのイナートガスを含んだガスでもよく、温度が低下していれば別目的でシールしたガスを流通させてもよい。導入口５２には、冷却用空気導入配管５４が接続されており、ブロワ（冷却用流体圧送手段）５６によって強制的に冷却用空気がカバー部５０内に導入されフランジ部３２ａ，３４ａ及びボルト４０の冷却に必要な冷却空気流量が導入されるようになっている。なお、給水配管表面の腐食(エロ―ジョン)を抑制するために、冷却用空気には水分含有量の少ない流体であることが好ましい。

ブロワ５６は、制御部６６の指令によって発停が行われる。
制御部６６は、ＰＬＣ（Programmable Logic Controller）を含み、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、及びコンピュータ読み取り可能な記憶媒体等から構成されている。そして、各種機能を実現するための一連の処理は、一例として、プログラムの形式で記憶媒体等に記憶されており、このプログラムをＣＰＵがＲＡＭ等に読み出して、情報の加工・演算処理を実行することにより、各種機能が実現される。なお、プログラムは、ＲＯＭやその他の記憶媒体に予めインストールしておく形態や、コンピュータ読み取り可能な記憶媒体に記憶された状態で提供される形態、有線又は無線による通信手段を介して配信される形態等が適用されてもよい。コンピュータ読み取り可能な記憶媒体とは、磁気ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、半導体メモリ等である。
制御部６６は、排ガスボイラ３の停止動作に関連する信号に基づいて、ブロワ５６を起動する。排ガスボイラ３の熱回収量低下に関連する信号としては、ガスタービン４の停止信号が好適に用いられ、それ以外には、排ガスボイラの停止動作を直接検知する信号や、ボルト４０やフランジ部３２ａ，３４ａの温度変化を示す信号、第１給水配管２８内を流れる給水温度などが挙げられる。

カバー部５０の上半部の他側面（図２において右側面）には、排出口５８が設けられている。排出口５８には、冷却用空気排出配管６０が接続されており、カバー部５０内を流通した冷却用空気がカバー部５０外へと排出されるようになっている。
なお、導入口５２と排出口５８の位置は、図２に示した位置に限定されるものではなく、カバー部５０内の冷却用空気の流動状態がフランジ部３２ａ，３４ａ及び温度がボルト４０の冷却に良好となるように適宜決定することができ、例えばカバー部５０の下半部５０ｂに設けてもよい。

次に、上記構成の給水配管接続構造３０Ａの作用効果について説明する。
ガスタービンコンバインドサイクル発電プラント１の運転中には、排ガスボイラ３も運転中であり、第１給水配管２８には排ガスエコノマイザ１６によって加熱された約１７０℃とされた給水が流れている。そして、ガスタービン４が停止されると燃焼器にて燃焼が行われなくなり燃焼ガスが発生しなくなるので、制御部６６によって排ガスボイラの熱回収量が所定値以下に低下する信号として検知されて制御部６６に入力され、以下のようにボルト４０及びフランジ部３２ａ，３４ａの冷却を行う。すなわち、制御部６６の指令によりブロワ５６を起動し、冷却用空気導入配管５４を介して導入口５２からカバー部５０内へ冷却用空気を導入する。これにより、フランジ部３２ａ，３４ａ及びボルト４０が強制的に冷却される。図２には、冷却用空気によって、フランジ部３２ａ，３４ａと、配管３２，３４について説明用にフランジ部３２ａ，３４ａに隣接する部分が冷却されて温度が低減されるようなる箇所になっていることがスマッジング（薄く塗りつぶされた部分）によって示されている。
このように、冷却用空気によってボルト４０が冷却されることにより、ガスタービン４が停止して排ガスエコノマイザ１６による給水加熱が行われなくなり、第１給水配管２８内を流れる給水温度が約１７０℃から約５０℃まで急激に低下してフランジ部３２ａ，３４ａの温度が急低下しても、ガスタービン停止時点よりフランジ部３２ａ，３４ａおよびボルト４０の冷却が開始されているので、フランジ部３２ａ，３４ａとボルト４０との温度差が過剰に大きくならずに、ボルト４０の締結力が維持されることになる。これにより、配管３２，３４内を流れる給水の漏洩が防止される。
フランジ部３２ａ，３４ａ及びボルト４０を冷却した後の冷却用空気は、排出口５８からカバー部５０外へと排出される。これにより、新たな冷却用空気をカバー部５０内に連続的に導入することができ、冷却効果を促進することができる。

［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態について図４を用いて説明する。
本実施形態は、第１実施形態と同様に図１に示されたガスタービンコンバインドシステム発電プラント１に用いられるものであり、図２に示した第１実施形態の構造と部分的に異なる。そこで、以下の説明では、第１実施形態と同様の構成については同一符号を付し、その説明を省略する。

図４に示されているように、本実施形態に係る給水配管接続構造３０Ｂでは、冷却用空気排出配管６０と冷却用空気導入配管５４との間に、再循環配管（冷却用流体再循環配管）６２が接続されている。また、冷却用空気排出配管６０の再循環配管６２との分岐点よりも下流側には、制御弁（再循環流量調整手段）６４が設けられている。制御弁６４の開度は、制御部６６によって決定される。
なお、制御弁６４は、再循環配管６２内を流れる冷却用空気の流量を調整できる位置に配置されていれば良く、再循環配管６２に設けてもよいし、また、冷却用空気排出配管６０と再循環配管６２との分岐点に３方弁を設けても良い。

制御部６６には、ボルト４０の温度を計測する第１温度センサ６８からの出力信号と、第１フランジ部３２ａの温度を計測する第２温度センサ６９からの出力信号が入力されるようになっている。第１温度センサ６８は、本実施形態では、ボルト４０の軸端部の温度、即ち冷却用空気流れの下流側の温度を計測する。ただし、ボルト４０の温度を計測できる位置であれば他の位置であっても良い。第２温度センサ６９は、第１フランジ部３２ａの外表面（図４において左側表面）の温度を計測する。ただし、フランジ部３２ａ，３４ａの温度を計測できる位置であれば、第２フランジ部３４ａであっても良い。

制御部６６では、ボルト４０の温度およびフランジ部３２ａ，３４ａの温度やこれらの温度差を適正範囲内に維持する制御弁６４の開度を演算し、適正な開度指令値を制御弁６４に指令するようになっている。

ボルト４０には、中心軸線を通って貫通する中心軸貫通孔４０ｂが形成されている。また、ボルト４０には、中心軸貫通孔４０ｂに連通するとともに半径方向に貫通する半径方向貫通孔４０ｃが形成されている。半径方向貫通孔４０ｃは、ボルト４０の軸方向における各位置に少なくとも一か所に、更に好ましくは複数個所に設けられている。
また、図５に示されているように、座金４４，４６の一側面には、半径方向に形成された半径方向溝４４ａ，４６ａが設けられている。これら半径方向溝４４ａ，４６ａは、フランジ部３２ａ，３４ａに当接する面に形成されている。

図４に示されているように、ボルト４０に対向する位置にノズル７０が設けられている。ノズル７０は、冷却用空気導入配管５４に接続されており、ノズル７０から噴出する冷却用空気が正面のボルト頭部４０ａに吹き付けるように配置されている。したがって、ノズル７０は、各ボルト４０の位置に応じてそれぞれ設けられている。また、ノズル７０からは、正面のボルト頭部４０ａへと冷却用空気を吹き付けるだけでなく、斜め方向にも噴射して第１フランジ部３２ａへも吹き付けることができるようになっている。
各ノズル７０への冷却用空気の分配は、冷却用空気導入配管５４を分岐して各ノズル７０へ供給しても良いが、図６に示したように、冷却用空気導入配管５４からマニホールド７２へ冷却用空気を導入し、マニホールド７２から分岐流路７４を介して各ノズル７０へ冷却用空気を分配するようにしても良い。

次に、上記構成の給水配管接続構造３０Ｂによれば、第１実施形態の作用効果に加えて、以下の作用効果を奏する。
制御部６６によって制御弁６４の開度を調整することで、カバー部５０内に投入される冷却用空気の温度を調整する。具体的には、制御弁６４の開度を小さくすると、再循環配管６２を通り冷却用空気導入配管５４へと流れ込む流量が増大する。再循環配管６２を流れる冷却用空気は、カバー部５０内でフランジ部３２ａ，３４ａ及びボルト４０を冷却することによって加熱されているので、冷却用空気導入配管５４に合流させることでブロワ５６に吸い込まれる空気の温度を上昇させて、ノズル７０からカバー部５０内に供給する冷却用空気の温度を上げることができる。これとは逆に、制御弁６４の開度を大きくすると、再循環配管６２を通り冷却用空気導入配管５４へと流れ込む流量が減少するので、ノズル７０からカバー部５０内に供給する冷却用空気の温度を上げる量を少なくすることができる。そして、制御部６６は、第１温度センサ６８で計測したボルト４０の温度と、第２温度センサ６９で計測した第１フランジ部３２ａの温度とに基づいて、ボルト４０及びフランジ部３２ａ，３４ａの温度が適正範囲になるように制御弁６４によって調整することができる。
また、制御部６６は、ボルト４０とフランジ部３２ａ，３４ａの温度差についても管理する。ガスタービン４が停止して給水温度が急低下するとフランジ部３２ａ，３４ａがボルト４０よりも先に急冷されて熱収縮し、ボルト４０とフランジ部３２ａ，３４ａの温度差が大きくなると、ボルト４０の締結力が低下するおそれがあるからである。したがって、ボルト４０とフランジ部３２ａ，３４ａの温度差が大きくなった場合には、ボルト４０の冷却がフランジ部３２ａ，３４ａに追随するように、制御部６６の指令によって制御弁６４の開度を小さくしてカバー部５０内に流入する冷却用空気の温度を下げるように制御することで、ボルト４０の冷却を促進できる。
一方、ボルト４０とフランジ部３２ａ，３４ａの温度差が小さい場合には、ボルト４０による締結力が足りていると考えられるので、このままボルト４０とフランジ部３２ａ，３４ａの温度差が大きくならないように、制御部６６の指令によって制御弁６４の開度を調整してカバー部５０内に流入する冷却用空気の温度を適正値となるように制御する。

ノズル７０から吹き付けられた冷却用空気は、ボルト４０の中心軸貫通孔４０ｂ内に導かれ、ボルト４０を内部から冷却することができる。また、中心軸貫通孔４０ｂに導かれた冷却用空気は、中心軸貫通孔４０ｂを通過するのみでなく、半径方向貫通孔４０ｃを通りボルト４０の外周面側へと導かれる。ボルト４０の外周面側へと導かれた冷却用空気は、フランジ部３２ａ，３４ａに設けられたボルト用貫通孔の内周面とボルト４０の外周面との間を流れ、ボルト４０を外周面側からも冷却する。これにより、ボルト４０を効果的に冷却することができる。
さらに、冷却用空気は、座金４４，４６へと導かれ、座金４４，４６のフランジ部３２ａ，３４ａ側の面に形成された半径方向溝４４ａ，４６ａを流れ、フランジ部３２ａ，３４ａ側へと導かれる。これにより、フランジ部３２ａ，３４ａもボルト４０と同等の温度に冷却することができる。

［第３実施形態］

次に、本発明の第３実施形態について、図７を用いて説明する。
本実施形態は、第１実施形態と同様に図１に示されたガスタービンコンバインドサイクル発電プラント１に用いられるものであり、図２に示した第１実施形態の構造と部分的に異なる。そこで、以下の説明では、第１実施形態と同様の構成については同一符号を付し、その説明を省略する。

図７に示されているように、本実施形態に係る給水配管接続構造３０Ｃでは、カバー部５０の内周面にスパイラル状に設けられた内周壁部５０ｃが立設されている。内周壁部５０ｃは、フランジ部３２ａ，３４ａに干渉しない高さとされており、カバー部５０内に導かれた冷却用空気が旋回するようになっている。これにより、カバー部５０内に導かれた冷却用空気が全体的に攪拌され、冷却効率を向上させるとともに、ボルト４０及びフランジ部３２ａ，３４ａを均一に冷却することができる。

なお、上述した各実施形態は、それぞれ適宜組み合わせることができる。例えば、第２実施形態で示した再循環配管６２、制御弁６４、制御部６６及び温度センサ６８，６９の組合せは、第１実施形態や第３実施形態に用いることができ、第３実施形態の内周壁部５０ｃは、第１実施形態や第２実施形態に用いることができる。

１ ガスタービンコンバインドサイクル発電プラント
３ 排ガスボイラ
４ ガスタービン
５ 蒸気タービン
７ 排ガスボイラ本体部
９ 給水ポンプ
１０ 復水ポンプ
１１ 過熱器
１３ 蒸発器
１６ 排ガスエコノマイザ（給水加熱用エコノマイザ）
１７ 蒸気ドラム
１９ ロータ軸
２１ 発電機
２２ 排ガス配管
２３ 第１蒸気配管
２４ 第２蒸気配管
２６ 復水配管
２７ 復水器
２８ 第１給水配管
２９ 第２給水配管
３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃ 給水配管接続構造
３２ 上流配管
３２ａ 第１フランジ部
３４ 下流配管
３４ａ 第２フランジ部
３６ シール部材
４０ ボルト
４０ａ 頭部
４０ｂ 中心軸貫通孔
４０ｃ 半径方向貫通孔
４２ ナット
４４ 第１座金
４４ａ 半径方向溝
４６ 第２座金
４６ａ 半径方向溝
５０ カバー部
５０ａ 上半部
５０ｂ 下半部
５０ｃ 内周壁部（壁部）
５２ 導入口
５４ 冷却用空気導入配管
５６ ブロワ（冷却用流体圧送手段）
５８ 排出口
６０ 冷却用空気排出配管
６２ 再循環配管（冷却用流体再循環配管）
６４ 制御弁（再循環流量調整手段）
６６ 制御部
６８ 第１温度センサ
６９ 第２温度センサ
７０ ノズル

Claims (11)

1. 排ガスボイラの給水加熱用エコノマイザから導かれた給水が流れる給水配管のフランジ部同士を複数のボルトによって接続する給水配管接続構造であって、
   各前記フランジ部の全体を、前記給水配管の外側から覆うカバー部を備え、
   該カバー部には、冷却用流体を導入する冷却用流体導入配管と、冷却用流体を排出する冷却用流体排出配管とが接続されていることを特徴とする給水配管接続構造。
2. 前記冷却用流体導入配管に設けられ、前記冷却用流体を前記カバー部内へと圧送する冷却用流体圧送手段と、
   該冷却用流体圧送手段の動作を制御する制御部と、
   を備え、
   前記制御部は、前記排ガスボイラの熱回収量が所定値以下に低下する信号に基づいて、前記冷却用流体圧送手段を起動することを特徴とする請求項１に記載の給水配管接続構造。
3. 前記冷却用流体導入配管と前記冷却用流体排出配管とを接続する冷却用流体再循環配管と、
   該冷却用流体再循環配管を流れる冷却用流体の流量を調整する再循環流量調整手段と、
   を備えていることを特徴とする請求項１又は２に記載の給水配管接続構造。
4. 前記ボルトには、中心軸線を通って貫通する中心軸貫通孔が形成されていることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の給水配管接続構造。
5. 前記ボルトには、前記中心軸貫通孔に連通するとともに半径方向に貫通する半径方向貫通孔が少なくとも一か所に形成されていることを特徴とする請求項４に記載の給水配管接続構造。
6. 前記ボルトの頭部と前記フランジ部との間、及び/又は、前記ボルトに取り付けられるナットと前記フランジ部との間、に設けられた座金を備え、
   該座金の前記フランジ部側の面には、半径方向に形成された半径方向溝が形成されていることを特徴とする請求項５に記載の給水配管接続構造。
7. 各前記ボルトに向けて前記冷却用流体導入配管から導かれる冷却用流体を吹き付けるノズルを備えていることを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の給水配管接続構造。
8. 前記カバー部は、前記冷却用流体を旋回させるように、該カバー部の内面に立設された壁部を有していることを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載の給水配管接続構造。
9. 燃焼器から導かれた燃焼ガスによって駆動されるガスタービンと、
   該ガスタービンから導かれた排ガスによって蒸気を生成する排ガスボイラと、
   該排ガスボイラの給水加熱用エコノマイザによって加熱された給水が合流する給水配管と、
   前記排ガスボイラからの蒸気によって駆動される蒸気タービンと、
   前記ガスタービン及び前記蒸気タービンによって駆動されて発電する発電機と、
   前記給水配管の端部同士を接続するための請求項１から８のいずれかに記載の給水配管接続構造と、
   を備えていることを特徴とするガスタービンコンバインドサイクル発電プラント。
10. 排ガスボイラの給水加熱用エコノマイザから導かれた給水が流れる給水配管のフランジ部同士を複数のボルトによって接続する給水配管接続構造を冷却する給水配管冷却方法であって、
    各前記フランジ部を外側から覆うカバー部内に、冷却用流体を導入するとともに、冷却後の冷却用流体を該カバー部内から排出させて、前記給水配管内を流れる給水の漏洩を防止することを特徴とする給水配管冷却方法。
11. 前記カバー部内から排出された冷却後の冷却用流体を、該カバー部内へ再び導く冷却用流体再循環工程と、
    該冷却用流体再循環工程にて流れる冷却用流体の再循環流量を調整する再循環流量調整工程と、
    を有し、
    前記再循環流量調整工程にて、前記ボルト及び／又は前記フランジ部の温度、或いは、前記ボルトと前記フランジ部との温度差に基づいて、前記再循環流量を調整することを特徴とする請求項１０に記載の給水配管冷却方法。

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