JP2017072342A - 排熱回収ボイラ及び排熱回収ボイラのガスシール方法 - Google Patents

Abstract

【課題】伝熱管が配置されていないダクト内壁面近傍のガス流れを生じる間隙を一層に低減することが可能な排熱回収ボイラ及び排熱回収ボイラのガスシール方法を提供することを目的とする。【解決手段】排熱回収ボイラは、ダクト２と、ダクト２内部に配置された伝熱管７と、伝熱管７よりもダクト２の内壁面側に、内壁面から離隔して配置されるバッフル板１０と、長手方向がダクト２の内部を流れる排ガスの流れ方向に対して直交するように配置され、バッフル板１０からダクト２の内壁面側に突出した長尺状の第１シール板１１と、長手方向が第１シール板１１の長手方向に沿うように配置され、第１シール板１１側の短手方向端部が自由端として第１シール板１１に接触するよう内壁面に対して固定して設けられる、長尺状の第２シール板１３とを備え、第２シール板１３は、複数の薄板１３Ａが積層されている。【選択図】図５

Description

本発明は、排熱回収ボイラ及び排熱回収ボイラのガスシール方法に関するものである。

排熱回収ボイラ（ＨＲＳＧ）は、ガスタービン等から排出される排ガスがダクト内を通過し、排ガスと伝熱管内の水又は蒸気とが熱交換することによって、蒸気を生成する。排熱回収ボイラのダクト内部には、水や蒸気が流通する多数の伝熱管が配置されている。

したがって、伝熱管が配置されている領域は、排ガス流れに対する流路抵抗が高く圧力損失が大きい。そのため、排ガスは、伝熱管が配置されておらず、流路抵抗が低いダクトの内壁面近傍の領域へ流れやすい。その結果、熱交換を行う伝熱管が存在しない領域へ排ガスの一部が流れ、熱交換効率が低下する。

そこで、ダクトの内壁面近傍に板材を設けて、流路抵抗を高めることで、内壁面近傍の領域へ流れる排ガス量を低減させている。具体的には、伝熱管とダクト内壁面の間に、ショートパス防止板が設けられている。

下記の特許文献１には、ダクト内壁面に沿って配置されるバッフルと、ダクト内壁面の間の空間に、ショートパス防止板及びガスシール板が配置され、空間をショートパスする排ガスを遮ることが開示されている。

特開２０１１−１２２８０８号公報

上述した特許文献１に記載された発明は、ショートパス防止板が、バッフルからダクトに向けて張り出しており、長尺のガスシール板が、短手方向の一端が固定端で他端が自由端であって、ショートパス防止板とダクトとの間に形成された間隙のガス流れを塞ぐように配置されている。また、上記のガスシール板は、固定端と自由端との間が排ガスの流れる方向の下流側へ凸となるように湾曲している。

ところが、上記特許文献１に記載された発明では、バッフル及びショートパス防止板の振動などによって、湾曲したガスシール板が、ダクト内壁面に押し付けられたとき、ダクト内壁面との抵抗が小さい結果、ガスシール板が接触位置でスライドして接触状態を維持すれば問題がないが、ダクト内壁面が粗面となっている場合など、ガスシール板が接触位置でうまくスライドしない場合がある。この場合、ガスシール板に過大な力がかかり、ガスシール板が塑性変形する可能性がある。特許文献１に記載された発明では、ガスシール板は、１枚の板で構成されていることから、ガスシール板の塑性変形が生じると、ガスシール板とダクト内壁面の間にガス流れを生じる間隙が発生するおそれがある。

また、排熱回収ボイラのダクト内壁面の排ガス流れ方向に直交する１辺の長さは、例えば１０ｍ〜２０ｍと長い。そのため、上記特許文献１に記載された発明では、ダクト内壁面の排ガス流れ方向に直交する方向でガスシール板の長尺な長手方向全てにわたってガスの流通を生じる間隙を塞ぐように、長尺のガスシール板によって接触状態を維持させて、ガスの流通を抑制するようにシールすることは困難であるという知見が発明者らによって得られた。すなわち、ガスシール板を支持するバッフルが温度分布などによる熱膨張差等によって湾曲することで、長手方向の一部（例えば中間部分）で、バッフルとダクト内壁面との間隔が広くなる。その結果、ガスシール板が復元力によって短手方向に伸張できる長さ以上に、ガスシール板の固定端側がダクト内壁面から離れたとき、ガスシール板とダクト内壁面の間にガスの流通を生じる間隙が形成される。したがって、特許文献１に記載のガスシール板は、排ガスの流れ方向の下流側へ凸となるように湾曲しているものの、例えば１０ｍ〜２０ｍと長い区間にわたって、ガスの流通を生じる間隙を形成させないことは困難である。

また、近年では排熱回収ボイラにおいて、更なる熱交換効率の向上が要求されているが、熱交換効率を向上させるためには、上述したガスシール板で生じるガスの流通を生じる間隙を低減させ、伝熱管が配置されていない領域に流れる排ガス量を減少させる必要がある。

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、伝熱管が配置されていないダクト内壁面近傍のガスの流通を生じる間隙を一層低減することが可能な排熱回収ボイラ及び排熱回収ボイラのガスシール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、本発明の排熱回収ボイラ及び排熱回収ボイラのガスシール方法は以下の手段を採用する。
すなわち、本発明に係る排熱回収ボイラは、ダクトと、前記ダクト内部に配置された伝熱管と、前記伝熱管よりも前記ダクトの内壁面側に、前記内壁面から離隔して配置されるバッフル板と、長手方向が前記ダクト内部を流れる排ガスの流れ方向に対して直交するように配置され、前記バッフル板から前記内壁面側に突出した長尺状の第１シール板と、長手方向が前記第１シール板の長手方向に沿うように配置され、前記第１シール板側の短手方向端部が自由端として前記第１シール板に接触するよう前記内壁面に対して固定して設けられる、長尺状の第２シール板とを備え、前記第２シール板は、複数の薄板が積層されている。

この構成によれば、ダクトの内壁面から離隔してバッフル板が配置され、バッフル板には、長尺状の第１シール板が、長手方向がダクト内部を流れる排ガスの流れ方向に対して直交するように配置され、バッフル板から内壁面側に突出して設けられる。そして、長尺状の第２シール板は、長手方向が第１シール板の長手方向に沿うように配置される。また、第２シール板は、複数の薄板が積層された状態でダクトの内壁面に対して固定され、第１シール板側の短手方向端部が自由端になって第１シール板と接触している。これにより、バッフル板と内壁面の間を排ガスが流れることを防止できる。また、第２シール板が薄板から構成されていることから、弾性を有しており、第１シール板との接触性が高まる。さらに、第２シール板が複数の薄板からなり、薄板が積層されていることから、バッフル板と内壁面との間の接触領域が増加できるので、バッフル板と内壁面との間の排ガスの通過を一層に防止することができる。
なお、バッフル板、第１シール板及び第２シール板は、各部材の長手方向が、伝熱管の長手方向に沿って設けられてもよいし、ヘッダの長手方向に沿って設けられてもよい。

上記発明において、前記第２シール板は、自由端側の短手方向端部が、固定端側の短手方向端部よりも前記伝熱管側に位置するように、前記第１シール板と接触しており、前記第２シール板は、前記第１シール板が離隔しているとき、自由端側の端部が、前記排ガスの流れ方向に対して直交する方向で固定端側の端部よりも前記伝熱管側に位置する形状を有する。

この構成によれば、第１シール板と第２シール板が接触しているとき、第２シール板の自由端側の端部は、固定端側の端部よりも伝熱管側に位置している。一方、第１シール板と第２シール板が離隔した状態でも、第２シール板の自由端側は、第２シール板の復元力によってダクトの内壁面側に移動せず、第２シール板は、自由端側の端部が固定端側の端部よりも伝熱管側に位置する形状を有する。したがって、一時的な荷重や地震などで、伝熱管及び第１シール板が第２シール板から一時的に離隔した後、通常の位置に戻ったとき、移動前と同一の状態で第１シール板と第２シール板が接触することができる。すなわち、第２シール板は、伝熱管及び第１シール板が移動する前と同一又は略同一の位置で、第１シール板と接触する。

上記発明において、前記第２シール板は、前記排ガスの流れ方向に対して直交する方向で折れ形状又は湾曲形状を有する。

この構成によれば、予め折れ加工又は曲げ加工されて折れ形状又は湾曲形状を有する第２シール板が、ダクトの内壁面に対して固定され、第２シール板の自由端側の端部が、固定端側の端部よりも伝熱管側に位置するようになる。

上記発明において、前記第２シール板を前記内壁面に対して固定する固定部を更に備え、前記固定部は、前記第２シール板を前記ダクトの内壁面側で支持する支持部を有し、前記支持部の前記第１シール板側の端部が、前記排ガスの流れ方向に対して直交する方向で前記第２シール板の固定端側の端部よりも前記伝熱管側に位置する。

この構成によれば、固定部において第２シール板をダクトの内壁面側で支持する支持部の第１シール板側の端部が、排ガスの流れ方向に対して直交する方向で第２シール板の固定端側の端部よりも伝熱管側に位置する。したがって、第２シール板が平板状のものである場合でも、支持部の形状に合わせ沿うようにして、第２シール板の自由端側の端部が、固定端側の端部よりも伝熱管側に位置するようになる。

上記発明において、前記第２シール板を前記内壁面に対して固定する固定部を更に備え、前記固定部は、前記第２シール板を前記ダクトの内壁面側で支持する支持部と、前記支持部及び前記第２シール板の間に設けられる案内板とを有し、前記案内板の前記第１シール板側の端部が、前記排ガスの流れ方向に対して直交する方向で前記第２シール板の固定端側の端部よりも前記伝熱管側に位置する。

この構成によれば、案内板の第１シール板側の端部が、排ガスの流れ方向に対して直交する方向で第２シール板の固定端側の端部よりも伝熱管側に位置する。したがって、第２シール板が平板状のものである場合でも、案内板の形状に合わせ沿うようにして、第２シール板の自由端側の端部が、固定端側の端部よりも伝熱管側に位置するようになる。

上記発明において、積層されている複数の前記薄板は、自由端側の幅方向端部の位置が前記排ガスの流れ方向に対して直交する方向で異なる。

この構成によれば、薄板の自由端側の幅方向端部における薄板同士の接触を低減できる。その結果、幅方向端部のエッジが同じ位置に重なって引っかかってしまい、各薄板が動かなくなり第１シール板との接触が低下することを防止できる。

上記発明において、前記薄板の少なくとも１枚は、前記第２シール板の長手方向に沿う方向で分割されて、互いに隣接して配置される分割薄板を有する。

この構成によれば、薄板が第２シール板の長手方向に沿う方向で分割されない場合に比べ、薄板の取り付け作業が容易になる。また、第２シール板が折れ形状又は湾曲形状を有する場合、折れ加工又は曲げ加工を簡単に行うことができる。

上記発明において、積層されている複数の前記分割薄板のうち、少なくとも１枚の前記分割薄板における前記第２シール板の長手方向の端部は、他の前記分割薄板における前記第２シール板の長手方向の端部と異なる位置に配置される。

この構成によれば、少なくとも１枚の分割薄板における第２シール板の長手方向の端部と、他の分割薄板における第２シール板の長手方向の端部とが、異なる位置にあるため、積層された薄板全部が長手方向に同一位置で分割されて設けられる場合に比べて、隣接している２枚の分割薄板の間を通過する排ガスの流れ量を低減できる。

本発明に係る排熱回収ボイラのガスシール方法は、ダクトと、前記ダクト内部に配置された伝熱管と、前記伝熱管よりも前記ダクトの内壁面側に、前記内壁面から離隔して配置されるバッフル板と、長手方向が前記ダクト内部を流れる排ガスの流れ方向に対して直交するように配置され、前記バッフル板から前記内壁面側に突出した長尺状の第１シール板と、長手方向が前記第１シール板の長手方向に沿うように配置され、前記第１シール板側の短手方向端部が自由端として前記第１シール板に接触するよう前記内壁面に対して固定して設けられる、長尺状の第２シール板とを備え、前記第２シール板は、複数の薄板が積層されている排熱回収ボイラのガスシール方法であって、前記第１シール板が前記第２シール板から離れるステップと、前記第１シール板が、前記第２シール板から離れる前の位置に戻るステップと、前記第１シール板が、前記第２シール板から離れる前の位置に戻ったとき、前記第１シール板の移動前と同一の状態で前記第１シール板と前記第２シール板が接触するステップとを有する。

本発明によれば、伝熱管が配置されていないダクト内壁面近傍の間隙を一層に低減することができ、ダクト内壁面近傍を流れる排ガス量を減少させることができる。その結果、排熱回収ボイラにおいて、伝熱管が配置されている領域に流れる排ガス量を増加させて、熱交換効率を向上させることができる。

本発明の第１実施形態に係る排熱回収ボイラを示す構成図である。 本発明の第１実施形態に係る排熱回収ボイラを示す縦断面図である。 本発明の第１実施形態に係る排熱回収ボイラの伝熱管、ヘッダ、バッフル板及び第１ガスシール板を示す斜視図である。 本発明の第１実施形態に係る排熱回収ボイラを示す横断面図である。 本発明の第１実施形態に係るガスシール部を示す平面図である。 本発明の第１実施形態に係るガスシール部を示す斜視図である。 本発明の第１実施形態に係るガスシール部の第２ガスシール板を示す正面図である。 本発明の第１実施形態に係るガスシール部の第２ガスシール板の変形例を示す正面図である。 本発明の第１実施形態に係る第１ガスシール板及びガスシール部の第２ガスシール板を示す概略図である。 本発明の第１実施形態に係る第１ガスシール板及びガスシール部の第２ガスシール板の変形例を示す概略図である。 本発明の第１実施形態に係るガスシール部を示す平面図である。 本発明の第２実施形態に係るガスシール部を示す平面図である。 本発明の第２実施形態に係るガスシール部の変形例を示す平面図である。

［第１実施形態］
以下、本発明の第１実施形態に係る排熱回収ボイラ及びガスシール部について、図１から図１１を用いて説明する。

まず、図１から図４を参照して、本発明の実施形態に係る排熱回収ボイラを説明する。
なお、以下では、図１に示す排ガスが水平方向に流れる横型の排熱回収ボイラについて説明する。本実施形態では、排ガス流れ方向が水平方向で、これに直交する方向が鉛直方向となり、また、伝熱管の長手方向が鉛直方向になるが、本発明はこれに限定されない。すなわち、排熱回収ボイラは、排ガスが鉛直方向に流れる縦型でもよい。この場合も、後述するガスシール部を伝熱管とダクト内壁面の間に設けて、ダクト内壁面近傍の排ガス流れ量を低減できる。
また、後述するガスシール部は、伝熱管とダクト内壁面の間に設けるものである。なお、排ガスが水平方向に流れる横型の排熱回収ボイラでは、伝熱管７の鉛直方向上下両端に設けたヘッダ８とダクト内壁の鉛直上面又は下面との間の空間についても、排ガスの通過を防止する構造（図示せず。）が設けられている。

本実施形態に係る排熱回収ボイラ１は、図１に示すように、水平方向に延設されたダクト２の内部に、節炭器、蒸発器又は過熱器等の熱交換部５と、脱硝装置６などを備える。ガスタービン等から排出された排ガスは、ダクト入口３からダクト２内に導入され、複数の熱交換部５を順次通過した後にダクト出口４を介して煙突（図示せず。）から排出される。

熱交換部５は、排ガス流れ方向と交差するように鉛直方向に延設された複数の伝熱管７を有する。また、複数の伝熱管７を連結するヘッダ８が、ダクト２内部に設けられ、ドラム９がダクト２の外部に設けられる。ヘッダ８のそれぞれは、連絡管及び下降管を介してドラム９と接続される。なお、伝熱管７は、図１では複数の伝熱管７を集約して熱交換部５として表示しており、また、図２及び図３においても、伝熱管７の設置本数を概略的に表示している。

ヘッダ８は、ダクト２内の鉛直方向で上方と下方それぞれに設けられる。複数の伝熱管７は、ヘッダ８の間に設けられて、ダクト２内の所定位置に配置される。

バッフル板１０は、図２から図４に示すように、長尺の板状部材であって、複数の伝熱管７よりも外側、すなわち、ダクト２の内壁面側に配置される。バッフル板１０は、ダクト２の内壁面に沿ってほぼ平行に、ダクト２の内壁面から離隔して配置される。本実施形態では、バッフル板１０は、例えばダクト２の内壁面から３００ｍｍ程度の位置にある。バッフル板１０は、上方のヘッダ８から吊り下げ支持される。バッフル板１０は、鋼板等の高温排ガス中でも剛性を有する材料で形成される。

図４及び図５に示すように、ダクト２の内壁面とバッフル板１０の外面との間には空間２０が形成される。この空間２０に、第１ガスシール板１１及びガスシール部１２が設置される。第１ガスシール板１１及びガスシール部１２は、ダクト２の内壁面とバッフル板１０の外面との間の空間２０を排ガスが通過することを効果的に抑制する。なお、第１ガスシール板１１は、第１シール板の一例である。

第１ガスシール板１１は、図２から図５に示すように、長尺の板状部材であって、バッフル板１０の板面に対してほぼ鉛直方向に設けられる。すなわち、第１ガスシール板１１は、ダクト２の内壁面とバッフル板１０の外面との間の空間２０に、排ガス流れ方向に対して略垂直に配置される。第１ガスシール板１１は、幅方向の一側の端部１１ａがバッフル板１０に固定され、バッフル板１０からダクト２の内壁面に向けて突出して配設される。第１ガスシール板１１の他側の端部１１ｂは、ダクト２と離隔している。本実施形態では、第１ガスシール板１１の端部１１ｂは、例えばダクト２の内壁面から３０ｍｍ〜１００ｍｍ程度の位置にあり、排ガスによる温度上昇でダクト２と熱交換部５の熱膨張差による変形や相互位置変位による接触を防止している。第１ガスシール板１１は、鋼板等の高温排ガス中でも剛性を有する材料で形成される。

ガスシール部１２は、図５及び図６に示すように、第２ガスシール板１３と固定部１４などからなる。ガスシール部１２は、ダクト２と第１ガスシール板１１との間の間隙を塞ぐように配置される。なお、図６は、第２ガスシール板１３を第１ガスシール板１１から分離して図示した分離斜視図である。

第２ガスシール板１３は、長尺の板状部材であって、一端の端部１３ａ側が固定部１４に固定されて、固定部１４を介してダクト２側に固定される。第２ガスシール板１３は、長手方向がダクト２の内部を流れる排ガスの流れ方向に対して直交するように配置される。第２ガスシール板１３は、一端の端部１３ａが固定端で他端の端部１３ｂが自由端である。第２ガスシール板１３の端部１３ｂは、第１ガスシール板１１と全長に渡り離隔可能に接触している。第２ガスシール板１３は、複数の薄板からなり、複数の薄板の各々の他端の端部１３ｂが自由端となるように積層された構造を有する。なお、第２ガスシール板１３は、第２シール板の一例である。

上記構成により、第２ガスシール板１３は、第１ガスシール板１１とダクト２内壁面との間の間隙の排ガスの流通を塞ぐように配置される。第２ガスシール板１３は、ダクト２を流通する排ガスの温度において弾性を有する材料で、自由端の端部１３ｂで数１０ｍｍ程度のたわむような負荷がかかった後、復元力を有する厚さと材質であることが好ましい。

固定部１４は、ダクト２の壁面に接続される支持部１５と、支持部１５との間に第２ガスシール板１３を挟み込む平板１６と、ボルト１７，１８及びナット１９などからなる。

支持部１５及び平板１６は、例えば厚さ３ｍｍ〜５ｍｍの金属板であり、ダクト２の壁面の鉛直方向に沿って延在する長尺の部材である。支持部１５及び平板１６は、排熱回収ボイラ１内の中低温領域で用いられる場合は、ＳＳ４００などの一般構造鋼材が適用され、高温領域で用いられる場合は、耐久性を確保するため、ＳＵＳ４１０、ＳＵＨ４０９などが適用される。

支持部１５は、長尺の板状部材であって、一端がダクト２の内壁面に固定されて固定端となり、他端が自由端である。支持部１５は、固定端側で、ボルト１７によってダクト２の内壁面に固定される。なお、ダクト２の内壁面の部材に応じてボルト１７を用いずに溶接接合など他の手段で固定を行ってもよい。

支持部１５の自由端側では、平板１６、ボルト１８及びナット１９を用いて、第２ガスシール板１３が支持される。第２ガスシール板１３は、支持部１５と平板１６の間に挟み込まれて支持される。第２ガスシール板１３は、複数の薄板から構成されることから、荷重が比較的軽く、比較的簡易な支持構造で第２ガスシール板１３を支持することができる。

支持部１５の自由端側は、本実施形態ではダクト２の内壁面から３０ｍｍ〜１００ｍｍ程度離隔している。このように、支持部１５の自由端がダクト２の内壁面から離隔して配置されることで、ダクト２内壁面にボルト等の別用途構造物が突出している場合でも、凹凸を回避して支持部１５を取り付けて、薄板から構成される第２ガスシール板１３と接触や干渉することなく、ダクト２に対して第２ガスシール板１３を支持できる。

第２ガスシール板１３を構成する各薄板は、厚さが例えばｔ０．１ｍｍからｔ０．７ｍｍ程度である。第２ガスシール板１３は、図５に示すように、金属製の複数枚の薄板１３Ａからなり、各薄板１３Ａは、例えばｔ０．２ｍｍである。各薄板１３Ａは、幅方向（ガス流れ方向）端部の固定端側が共通して固定されているが、他端の自由端側はそれぞれの薄板１３Ａが個別に移動可能である。なお、第２ガスシール板１３は、図７及び図８に示すように、固定端側においてボルト１８が挿通されるボルト穴１３ｃが形成されている。これにより、支持部１５と平板１６の間に挟み込まれる第２ガスシール板１３の面積が増加するため、より強固に支持されるので好ましい。
また、各薄板１３Ａの幅方向端部の固定端側は、各薄板１３Ａ同士がスポット溶接などで仮接続されていると、支持部１５への取り付け作業が容易となり好ましい。

第２ガスシール板１３は、複数枚の薄板１３Ａで構成され、積層されたそれぞれの薄板１３Ａが弾性を有することによって、第２ガスシール板１３自体の第１ガスシール板１１との密着性を向上させて、排ガスの流通を抑制するシール性を向上することができる。また、第２ガスシール板１３は、複数の薄板のうちの１枚の薄板１３Ａが破損等した場合でも、残りの薄板１３Ａがシール性を保つことができ、１枚のみの金属板からなる場合に比べて、冗長性を高めることができる。

第２ガスシール板１３は、薄いために減肉しにくいことが必要であり、耐酸化性、耐食性を保有することが望ましく、ステンレス板（ＳＵＳ３０４，ＳＵＳ３１０等）が適切である。

第２ガスシール板１３は、自由端側の端部１３ｂが、固定端側の端部１３ａよりも伝熱管７側に位置するように、第１ガスシール板１１と接触している。また、第２ガスシール板１３は、図５，図６及び図１１に示すように、折れ形状又は湾曲形状を有する。第２ガスシール板１３は、例えば、平板に対して折れ加工又は曲げ加工が行われて形成される。第２ガスシール板１３は、折れ形状の場合、折れ曲げ部分の外面側がダクト２側であり、折れ曲げ部分の内面側が伝熱管７側となる形状を有し、又は、湾曲形状の場合、湾曲面の外面側がダクト２側であり、湾曲面の内面側が伝熱管７側となる形状を有する。外面側とは、折れ形状又は湾曲形状の凸側をいい、内面側とは、折れ形状又は湾曲形状の凹側をいう。これにより、第１ガスシール板１１と第２ガスシール板１３が離隔しているとき、第２ガスシール板１３の自由端側の端部１３ｂは、固定端側の端部１３ａよりも伝熱管７側に位置する形状を有する。
第２ガスシール板１３が上述の形状を有することにより、通常運転時（又は初期状態）において、第２ガスシール板１３が所定の負荷以上で第１ガスシール板１１に押し付けられ、第１ガスシール板１１との密着性及び排ガスの流通を抑制するシール性が確保される。

ここで、図１１に示すように、第１ガスシール板１１と第２ガスシール板１３が接触しているとき、第２ガスシール板１３の自由端側の端部１３ｂは、固定端側の端部１３ａよりも伝熱管７側に位置している。一方、第１ガスシール板１１と第２ガスシール板１３が離隔した状態でも、第２ガスシール板１３の自由端側は、第２ガスシール板１３の復元力によってダクト２の内壁面側に移動せず、第２ガスシール板１３は、自由端側の端部１３ｂが固定端側の端部１３ａよりも伝熱管７側に位置する形状を有する。したがって、一時的な荷重や地震などで、図１１の破線で示す位置に伝熱管７及び第１ガスシール板１１が第２ガスシール板１３から一時的に離れたとする。その後に伝熱管７及び第１ガスシール板１１が元の位置に戻った際に、第２ガスシール板１３が折れ形状や湾曲形状を有する場合は、移動前と同一の状態で第１ガスシール板１１と第２ガスシール板１３が接触することができる。すなわち、第２ガスシール板１３は、移動前と同一又は略同一の位置で、第１ガスシール板１１と接触する。

反対に、第２ガスシール板１３が折れ形状や湾曲形状を有さない場合は、図１１の破線部分で示すように、第２ガスシール板１３は平板の状態に戻るため、伝熱管７及び第１ガスシール板１１が元の位置に戻ったとき、移動前と同一の状態で第１ガスシール板１１と第２ガスシール板１３が接触することがなく、第２ガスシール板１３の自由端の端部１３ｂはダクト２の内壁面側に外れた状態となってしまう。したがって、これに対し、第２ガスシール板１３が固定部１４で支持される際に、折れ形状や湾曲形状を有して第２ガスシール板１３の自由端の端部１３ｂが正規の接触位置付近に位置することで、伝熱管７及び第１ガスシール板１１の位置が一旦変わり、その後に元の位置に戻った際に、第１ガスシール板１１と第２ガスシール板１３との間の密着性及び排ガスの流通を抑制するシール性を回復させることができる。

各薄板１３Ａは、図８に示すように、長手方向に分割された分割薄板１３Ａ−１から構成されてもよい。分割薄板１３Ａ−１は、例えば５００ｍｍ〜１０００ｍｍ程度の長さを有する。分割薄板１３Ａ−１は、互いに隣接して配置される。図９に示すように、薄板１３Ａを分割せずに、長手方向全てにわたって１枚の薄板１３Ａで構成しようとする場合において、第１ガスシール板１１が長手方向の位置によって変形量が異なるとき、薄板１３Ａは、第１ガスシール板１１の変形に対する追従性が悪く、結果として間隙２１が生じ、密着性及び排ガスの流通を抑制するシール性が低下するおそれがある。第１ガスシール板１１の変形は、温度分布などによる熱膨張量の差等によって生じる。また、薄板１３Ａから第１ガスシール板１１までの距離が部分的に長くなった場合などにおいても、薄板１３Ａは、第１ガスシール板１１の移動に対する追従性が悪くなる。

これに対し、図８に示すような分割薄板１３Ａ−１で構成される場合、図９に示すように、各分割薄板１３Ａ−１は、所定の長さごとに、第１ガスシール板１１と接触する。このとき、分割薄板１３Ａ−１ごとに撓み量（変形量）を異ならせることができる。すなわち、第１ガスシール板１１の変形量が大きい領域（図１０では長手方向上下端方向部分）では、分割薄板１３Ａ−１の撓み量が大きくなり、反対に、第１ガスシール板１１の変形量が小さい領域（図１０では長手方向中間部分）では、分割薄板１３Ａ−１の撓み量が小さくなる。したがって、第１ガスシール板１１が長手方向の位置によって変形量が異なる場合でも、分割薄板１３Ａ−１ごとに、分割薄板１３Ａ−１を第１ガスシール板１１の変形に追従させることができ、第１ガスシール板１１の長手方向に対する第２ガスシール板１３による排ガスの流通を抑制するシール性を向上させることができる。さらに、分割薄板１３Ａ−１は、１枚の薄板１３Ａで形成しようとする場合に比べてそれぞれが軽量であるため、取り付け作業が容易となる。また、折れ形状又は湾曲形状を有する分割薄板１３Ａ−１を形成する際、１枚の薄板１３Ａで形成しようとする場合に比べて長手方向の長さがそれぞれ短いため、折れ加工又は曲げ加工を容易に行うことができる。

また、図８に示すように、積層された複数枚の分割薄板１３Ａ−１のうち、１枚の分割薄板１３Ａ−１の長手方向端部が、他の分割薄板１３Ａ−１の長手方向端部と異なる位置に配置されてもよい。すなわち、１枚の分割薄板１３Ａ−１に対し、他の分割薄板１３Ａ−１が覆うように設置される。これにより、隣り合う分割薄板１３Ａ−１間の間隙を通過する排ガスの流量を低減できる。

更に、薄板１３Ａの幅は、積層される薄板１３Ａ全てが同一であってもよいし、図７及び図８に示すように、積層される薄板１３Ａごとに幅を徐々に変化させるように異ならせてもよい。図７では、各薄板１３Ａの幅をＷ_１，Ｗ_２，Ｗ_３で示した。積層方向で薄板１３Ａの幅を異ならせること、すなわち、薄板１３Ａの自由端側の幅方向端部である端部１３ｂの位置を異ならせることによって、薄板１３Ａの端部１３ｂにおける薄板１３Ａ同士の接触を低減できる。その結果、端部１３ｂの位置が相互に重ならないので、エッジが引っかかってしまい、各薄板１３Ａが動かなくなることを防止できる。

以上、本実施形態の第２ガスシール板１３を適用することで、第１ガスシール板１１との密着性が向上し、ダクト２の内壁面近傍に流れる排ガス流量をより低減できる。その結果、排ガスが伝熱管７の配置された領域を通過するようになり、排熱回収ボイラ１の熱交換効率を向上させることができる。

［第２実施形態］
以下、図１２を参照して、本発明の第２実施形態に係る排熱回収ボイラについて説明する。
上述した第１実施形態では、第２ガスシール板１３が折れ加工又は曲げ加工される場合について説明したが、本発明はこの例に限定されない。すなわち、以下で説明するとおり、第２ガスシール板２３には、固定部２４に取り付ける前には、平板状のものが用いられる。なお、第１実施形態と重複する構成要素については詳細な説明を省略する。

ガスシール部２２は、第２ガスシール板２３と固定部２４などからなる。ガスシール部２２は、ダクト２と第１ガスシール板１１との間の間隙の排ガスの流通を塞ぐように配置される。なお、第２ガスシール板２３は、第２シール板の一例である。
固定部２４は、ダクト２の壁面に接続される支持部２５と、支持部２５との間に第２ガスシール板１３を挟み込む平板２６と、ボルト２７，２８及びナット２９などからなる。

支持部２５の固定端側は、第１実施形態と同様に、ボルト２７によってダクト２の内壁面に固定される。なお、ボルト２７を用いずに他の手段で固定を行ってもよい。
支持部２５の自由端側では、平板２６、ボルト２８及びナット２９を用いて、第２ガスシール板２３が支持される。第２ガスシール板２３は、支持部２５と平板２６の間に挟み込まれて支持される。第２ガスシール板２３は、第１実施形態の第２ガスシール板１３と同様に積層された複数の薄板から構成される。

支持部２５は、平板２６よりもダクト２の内壁側に配置されていて、支持部２５の自由端側の端部２５ａ側は、ダクト２の内壁面から遠ざかるように湾曲した形状を有する。すなわち、湾曲面の外面側がダクト２側であり、湾曲面の内面側が伝熱管７側となる形状を有する。また、支持部２５の端部２５ａは、平板２６の端部２６ａよりも突出した位置、すなわち第１ガスシール板１１側にある。

これにより、第２ガスシール板２３が、支持部２５と平板２６の間に挟み込まれることによって、平板状の第２ガスシール板２３は、第１ガスシール板１１側に湾曲して保持される。また、ボルト２８及びナット２９の締め付け具合によって、第２ガスシール板２３の湾曲状態を調整できる。これにより、第１ガスシール板１１が第２ガスシール板２３と接触する状態での密着性や押し付ける力を調整するので、排ガスの流通を抑制するシール性を調整できる。

本実施形態における場合も、第１実施形態において第２ガスシール板１３が折れ形状又は湾曲形状を有する場合と同様に、一時的な荷重や地震などで、伝熱管７及び第１ガスシール板１１が第２ガスシール板２３から離れたとしても、伝熱管７及び第１ガスシール板１１が元の位置に戻ったとき、移動前と同一の状態で第１ガスシール板１１と第２ガスシール板２３が接触することができる。
また、本実施形態の場合、第２ガスシール板２３が固定部２４に取り付ける前には平板状であるため、折れ加工や曲げ加工等の加工作業が不要になり、簡易に組み立てることができる。
なお、ガスシール部２２の固定部２４の支持部２５が湾曲している場合を説明したが、本発明はこの例に限定されない。たとえば、図１３に示すとおり、ダクト２の内壁から遠ざかるように折れ形状又は湾曲形状を有した案内板３０を支持部２５と第２ガスシール板２３との間に配置してもよい。

この場合、支持部２５は、第１実施形態と同様に湾曲形状を有さない。支持部２５の自由端側では、平板２６、ボルト２８及びナット２９を用いて、第２ガスシール板２３と案内板３０が支持される。案内板３０は、支持部２５及び第２ガスシール板２３の間に設けられる。案内板３０の自由端側の端部２５ａ側は、ダクト２の内壁面から遠ざかるように湾曲した形状を有する。すなわち、湾曲面の外面側がダクト２側であり、湾曲面の内面側が伝熱管７側となる形状を有する。また、案内板３０の端部３０ａは、平板２６の端部２６ａよりも突出した位置、すなわち第１ガスシール板１１側にある。これにより、第２ガスシール板２３が、案内板３０と平板２６の間に挟み込まれることによって、平板状の第２ガスシール板２３は、第１ガスシール板１１側に湾曲して保持される。

なお、上述した実施形態では、バッフル板１０が伝熱管７の長手方向に沿って設けられ、それに伴い、第１ガスシール板１１及びガスシール部１２，２２が伝熱管７の長手方向に沿って設けられる場合について説明したが、本発明はこの例に限定されない。例えば、ヘッダの長手方向に沿って、伝熱管やヘッダよりもダクトの内壁面側にバッフル板が設けられ、ヘッダに沿って設けられたバッフル板に対して、上述した第１ガスシール板１１及びガスシール部１２，２２が設けられてもよい。

１ ：排熱回収ボイラ
２ ：ダクト
３ ：ダクト入口
４ ：ダクト出口
５ ：熱交換部
６ ：脱硝装置
７ ：伝熱管
８ ：ヘッダ
９ ：ドラム
１０ ：バッフル板
１１ ：第１ガスシール板
１２ ：ガスシール部
１３ ：第２ガスシール板
１３Ａ ：薄板
１３Ａ−１ ：分割薄板
１３ｃ ：ボルト穴
１４ ：固定部
１５ ：支持部
１６ ：平板
２２ ：ガスシール部
２３ ：第２ガスシール板
２４ ：固定部
２５ ：支持部
２６ ：平板
３０ ：案内板

Claims (9)

1. ダクトと、
   前記ダクト内部に配置された伝熱管と、
   前記伝熱管よりも前記ダクトの内壁面側に、前記内壁面から離隔して配置されるバッフル板と、
   長手方向が前記ダクト内部を流れる排ガスの流れ方向に対して直交するように配置され、前記バッフル板から前記内壁面側に突出した長尺状の第１シール板と、
   長手方向が前記第１シール板の長手方向に沿うように配置され、前記第１シール板側の短手方向端部が自由端として前記第１シール板に接触するよう前記内壁面に対して固定して設けられる、長尺状の第２シール板と、
   を備え、
   前記第２シール板は、複数の薄板が積層されている排熱回収ボイラ。
2. 前記第２シール板は、自由端側の短手方向端部が、固定端側の短手方向端部よりも前記伝熱管側に位置するように、前記第１シール板と接触しており、
   前記第２シール板は、前記第１シール板が離隔しているとき、自由端側の端部が、前記排ガスの流れ方向に対して直交する方向で固定端側の端部よりも前記伝熱管側に位置する形状を有する請求項１に記載の排熱回収ボイラ。
3. 前記第２シール板は、前記排ガスの流れ方向に対して直交する方向で折れ形状又は湾曲形状を有する請求項２に記載の排熱回収ボイラ。
4. 前記第２シール板を前記内壁面に対して固定する固定部を更に備え、
   前記固定部は、前記第２シール板を前記ダクトの内壁面側で支持する支持部を有し、前記支持部の前記第１シール板側の端部が、前記排ガスの流れ方向に対して直交する方向で前記第２シール板の固定端側の端部よりも前記伝熱管側に位置する請求項２に記載の排熱回収ボイラ。
5. 前記第２シール板を前記内壁面に対して固定する固定部を更に備え、
   前記固定部は、
   前記第２シール板を前記ダクトの内壁面側で支持する支持部と、
   前記支持部及び前記第２シール板の間に設けられる案内板と、
   を有し、
   前記案内板の前記第１シール板側の端部が、前記排ガスの流れ方向に対して直交する方向で前記第２シール板の固定端側の端部よりも前記伝熱管側に位置する請求項２に記載の排熱回収ボイラ。
6. 積層されている複数の前記薄板は、自由端側の幅方向端部の位置が前記排ガスの流れ方向に対して直交する方向で異なる請求項１から５のいずれか１項に記載の排熱回収ボイラ。
7. 前記薄板の少なくとも１枚は、前記第２シール板の長手方向に沿う方向で分割されて、互いに隣接して配置される分割薄板を有する請求項１から６のいずれか１項に記載の排熱回収ボイラ。
8. 積層されている複数の前記分割薄板のうち、少なくとも１枚の前記分割薄板における前記第２シール板の長手方向の端部は、他の前記分割薄板における前記第２シール板の長手方向の端部と異なる位置に配置される請求項７に記載の排熱回収ボイラ。
9. ダクトと、前記ダクト内部に配置された伝熱管と、前記伝熱管よりも前記ダクトの内壁面側に、前記内壁面から離隔して配置されるバッフル板と、長手方向が前記ダクト内部を流れる排ガスの流れ方向に対して直交するように配置され、前記バッフル板から前記内壁面側に突出した長尺状の第１シール板と、長手方向が前記第１シール板の長手方向に沿うように配置され、前記第１シール板側の短手方向端部が自由端として前記第１シール板に接触するよう前記内壁面に対して固定して設けられる、長尺状の第２シール板とを備え、前記第２シール板は、複数の薄板が積層されている排熱回収ボイラのガスシール方法であって、
   前記第１シール板が前記第２シール板から離れるステップと、
   前記第１シール板が、前記第２シール板から離れる前の位置に戻るステップと、
   前記第１シール板が、前記第２シール板から離れる前の位置に戻ったとき、前記第１シール板の移動前と同一の状態で前記第１シール板と前記第２シール板が接触するステップと、
   を有する排熱回収ボイラのガスシール方法。
   

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