JP2944783B2 - 自然循環形排熱回収ボイラ - Google Patents

自然循環形排熱回収ボイラ

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JP2944783B2 JP3141549A JP14154991A JP2944783B2 JP 2944783 B2 JP2944783 B2 JP 2944783B2 JP 3141549 A JP3141549 A JP 3141549A JP 14154991 A JP14154991 A JP 14154991A JP 2944783 B2 JP2944783 B2 JP 2944783B2
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    • F22STEAM GENERATION
    • F22BMETHODS OF STEAM GENERATION; STEAM BOILERS
    • F22B1/00Methods of steam generation characterised by form of heating method
    • F22B1/02Methods of steam generation characterised by form of heating method by exploitation of the heat content of hot heat carriers
    • F22B1/18Methods of steam generation characterised by form of heating method by exploitation of the heat content of hot heat carriers the heat carrier being a hot gas, e.g. waste gas such as exhaust gas of internal-combustion engines
    • F22B1/1869Hot gas water tube boilers not provided for in F22B1/1807 - F22B1/1861

Description

【発明の詳細な説明】
[発明の目的]
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はガスタービンに代表され
る各種熱発生手段から排出される排ガスの熱を回収する
自然循環形熱回収ボイラに関する。
【0002】
【従来の技術】最近、蒸気タービン単体またはガスター
ビン単体を原動機としていた火力発電設備に代わり、両
者の利点を巧みに組み合わせたコンバインドサイクル発
電が活用されるようになってきている。
【0003】このコンバインドサイクル発電プラント
は、ガスタービンから排出される排ガスの余熱を利用し
て、排熱回収ボイラにより蒸気を発生させ、その蒸気を
蒸気タービンへ送って電力を取り出すものであって、エ
ネルギー効率、負荷変動の追従性などに優れている。
【0004】図5にコンバインド発電プラントを構成す
る従来の自然循環形排熱回収ボイラの過熱器、蒸発器、
節炭器部分の一例を側面図に示す。自然循環形排熱回収
ボイラにおいては、図に示すようにガスタービンの排ガ
スGを水平に導く横置き形が一般的である。図におい
て、排ガスダクト8の中を排ガス11が流れ、その上流
部分から過熱器7、そして蒸発器5が配置されており、
さらにその下流には節炭器2が配置されている。蒸発器
5は降水管4と上昇管6により蒸気ドラム3と接続され
ている。
【0005】給水は給水ポンプ1により節炭器2に送り
込まれて、排ガス11により予熱されて蒸気ドラム3へ
送られる。蒸気ドラム3内の給水は降水管4から蒸発器
5、上昇管6、そして蒸気ドラム3を結ぶ循環回路を自
然循環し、その間、蒸発器5において排ガス11によっ
て加熱され、蒸発する。蒸発により気水混合流体となっ
た流体は、蒸気ドラム3において蒸気と水に分離され、
その蒸気は過熱器7内で排ガス11により加熱され、所
定の蒸気条件となって蒸気タービン(図示せず)へ送ら
れる。
【0006】ところで、火力発電プラント向けの排熱回
収ボイラへの要求から、最近、複数の蒸気の圧力条件を
満たすため、上記の過熱器7、蒸発器5、節炭器2、場
合によっては再熱器も追加して、これらを1モジュール
とし、このモジュールを各圧力条件に合わせて2モジュ
ールを備えた2圧式、3モジュールを備えた3圧式など
の排熱回収ボイラを採用することが多くなってきてい
る。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】自然循環形排熱回収ボ
イラの蒸発器5内の水の循環は、蒸発器5を構成する蒸
発管と降水管4内の流体の密度差に重力が作用し、それ
により生じる圧力差が循環力を発生させるということを
原理としている。
【0008】循環力は蒸気の発生する蒸発管側の管路に
ついて長手方向(高さ方向)の流体の密度を積分したも
のと、降水管側長手方向(高さ方向)について流体の密
度を積分したものの差に重力をかけたものとなる。すば
わち、Fを循環力、ρ1 を降水管内流体密度、ρ2 を蒸
発管内流体密度、gを重力加速度、lを蒸発器の高さと
すると次の式で表される。
【0009】
【数1】
【0010】蒸発器5内の水はほぼ飽和温度で、温度の
違いは小さいと考えられるから、上記に示す循環力の式
の中の流体密度は、降水管4と蒸発管の間の水の温度の
違いによる水の密度差よりも蒸発器5と上昇管6の中に
存在する蒸気に依存している。すなわち、蒸発器5と上
昇管6中に存在する蒸気の量、そして蒸気は水の密度
(比容積)差の関係が循環力を支配する。
【0011】ここで圧力の違いによる循環力への影響を
考えると、低圧の蒸気では比容積が大きいため、蒸発時
の膨張量も大きく、大きな循環力を発生する。これに対
し、高圧では同量の蒸発量があったとしても、蒸気の比
容積が小さいので低圧蒸発器に比べて循環力は小さくな
る。
【0012】蒸発器5の健全性を保つために、蒸発管内
の流速が十分高いこと、すなわち適切な循環力が発生し
ていることが重要であるから、高い圧力で使用する自然
循環形の蒸発器5では、水の循環力を得るためには上式
中のlを大きくすること、すなわち蒸発管の高さを高く
することが必要である。
【0013】そのため自然循環形排熱回収ボイラを計画
する場合、蒸発器5の高さはそのボイラの最高使用圧力
にて適切な水循環を得るために必要な最低限度以上にす
ることを要求され、また構造強度の面からは低くするこ
とが好ましい。以上のことから、必然的に蒸発管の高
さ、すなわち排ガスダクト8の高さが定まってくる。
【0014】ところで、前述のごとく最近の排熱回収ボ
イラでは2圧式、3圧式を採用する傾向があるが、ダク
トの寸法を途中で変えない限り、最も高い圧力の蒸発器
5により定められたダクト寸法に中圧蒸発器や低圧蒸発
器が設置されることになる。さらにガスタービンの性能
向上による排ガス温度の上昇、大容量化によるガス量の
増加により、蒸気タービン効率向上のため、近年最高使
用圧力は上昇傾向にある。そのために複数の圧力を持つ
排熱回収ボイラの高圧側と低圧側の圧力差は大きくなっ
ている。
【0015】水循環の原理から、低圧の蒸発器になるほ
ど蒸発器の必要な高さは低くなる。一般には蒸発管の高
さが高い分には蒸発器の水循環に関しては有利となり問
題とはならない。ところが必要以上に蒸発管が長いと低
圧蒸気の蒸発時の体積膨張量が大きいために蒸発管出口
部付近ではほとんど蒸気となって水が存在しなくなり、
蒸発管内壁が乾いてしまう。いわゆるドライアウトが発
生しやすくなるが、ドライアウトは熱効率を低下させる
ばかりでなく、管壁へのスケール付着を引き起こす。
【0016】そのため、従来技術では自然循環形排熱回
収ボイラの蒸発器5の設計に際し、今後の蒸気条件の多
様化に対しては、高圧蒸気器の水循環の健全性を保ちつ
つ、低圧蒸発器でのドライアウトを防止することを両立
することは不可能であった。
【0017】そこで本発明の目的は複圧式の自然循環形
排熱回収ボイラの高圧系および低圧系の双方の蒸発器で
水循環の健全性を保ち、かつドライアウトの発生を抑制
するようにした自然循環形排熱回収ボイラを提供するこ
とである。 [発明の構成]
【0018】
【課題を解決するための手段】本発明の自然循環形排熱
回収ボイラは、低圧系の高さ方向に少なくとも2体に分
割し、蒸気ドラムとの間にそれぞれ閉回路を構成したこ
とを特徴とするものである。
【0019】
【作用】このような自然循環形排熱回収ボイラは、サイ
ズの大きいダクト内に設置する場合でも蒸発管の長さを
短くすることができるため、蒸発管出口付近の蒸気体積
率を低く抑えることができる。
【0020】
【実施例】以下、本発明を図1に示す実施例を参照して
説明する。図1は自然循環形排熱回収ボイラの構成要素
のうち過熱器7と蒸発器11と節炭器2の1モジュール
を抜きだしたものである。
【0021】排ガスダクト8の中を流れる排ガスGの流
れ方向上流側には、過熱器7が配置されており、その下
流には蒸発器11が配置されている。さらにその下流に
は節炭器2が配置されている。
【0022】蒸発器11は図のごとく高さ方向に2つに
分割し、第1および第2蒸発器11a,11bとして構
成される。伝熱管は垂直に配置されており、伝熱管内の
水は伝熱管を1回のみ通過するいわゆる1パス式であ
る。蒸発器11に備えられる降水管12、上昇管13は
それぞれ専用の第1および第2の降水管12a,12b
と第1および第2上昇管13a,13bとにより蒸気ド
ラム3と接続されている。排ガスダクト8の中では、排
ガスGはラギング14により上下に分割され、第1およ
び第2蒸発器11a,11bと熱交換を行う。
【0023】給水は給水ポンプ1により節炭器2へ送り
込まれる。さらに節炭器2において排ガスGにより予熱
され、蒸気ドラム3へ送られる。蒸気ドラム3内の給水
は第1および第2降水管12a,12bを通り第1およ
び第2蒸発器11a,11bへ流入し、排ガスGにより
加熱され蒸発する。気水混合流体となった給水は再び蒸
気ドラム3へ流入し、蒸気と水に分離され、蒸気は過熱
器7により所定の蒸気条件となって蒸気タービンへ送ら
れる。
【0024】ところで、排ガスダクト8の高さは高圧側
の蒸発器内の水の循環を十分満足するものである。低圧
側の蒸発器11もこのダクト高さに合わせてダクト高さ
にわたる伝熱管長さを用いたとすれば蒸発器11出口部
での給水の蒸気体積率は高くなりすぎてしまう。図1に
示す本発明の実施例によれば、蒸発器1の高さは排ガス
ダクト8の高さの約半分である。そのため、ダクト高さ
の全長にわたって蒸発器11の伝熱管を配置した場合に
比して、交換熱量は一方の蒸発器11では約半分とな
る。結果として、蒸発器11出口付近の蒸気体積率を小
さく抑えることができ、また、低圧であるため十分な循
環力が得られるので、水の循環量に関しての問題も生じ
にくい。
【0025】図2(a)(b)は本発明の第2実施例を
示している。ここでは、簡単のため蒸気ドラム・降水管
12・蒸発器11・上昇管13の蒸発器系統のみを示し
て、他の部分は省略している。
【0026】ところで、この第2実施例においては、蒸
発器11の設置状況は第1実施例と同様である。第1お
よび第2蒸発器11a,11bにそれぞれ専用の第1お
よび第2蒸気ドラム15a,15bを設け、双方の蒸気
ドラム15a,15bの水位と蒸発器11a,11bと
の高さを適切にするため第2蒸発器11b用の第2蒸気
ドラム15bを下げ、排ガスダクト8内に設置したもの
である。
【0027】図3(a)(b)は本発明の第2実施例を
示している。ここでは、簡単のため蒸気ドラム15・降
水管12・蒸発器11・上昇管13の蒸発器系統のみを
示して、他の部分は省略している。
【0028】ところで、この第3実施例においては、蒸
発器11の設置状況は第1実施例と同様である。上下の
第1および第2の蒸発器11a,11bにそれぞれ専用
第1、第2、第3および第4の蒸気ドラム15a,15
b,15c,15dを設ける。蒸気ドラム15b,15
dの水位と蒸発器11bとの高さを適切にするため、第
2蒸発器11bを下げ、排ガスダクト8の左右両側面に
設置したものである。第1および第2連通管16a,1
6bは左右の蒸気ドラム15a,15cおよび15b,
15d内の水位を均等に保つため、両者を接続してい
る。
【0029】図4は本発明の第4実施例を示している。
第4実施例においては、蒸発器系の設置状況は第1ない
し第3実施例の一つと同様としているが、少なくとも1
つの蒸発器11bの排ガスGの上流側に排ガス用のダン
パ17を設けている。この場合、蒸発器11の後流側に
は節炭器2もダクト高さ全長にわたるものではなく、蒸
発器11と同様に高さ方向に2分割して配置される。こ
の実施例では、プラントの部分負荷において排ガスGの
量が少ない場合は、ダンパ17を閉め、一方蒸発器のみ
を利用することによって、交換熱量を少なくすることが
可能である。これにより部分負荷時の排ガスGの温度降
下による排ガスGの中の水分が凝縮することを防ぎ、伝
熱管の酸腐食を防止するものである。
【0030】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
蒸発器系を構成する蒸発器を高さ方向に2体に分割し、
蒸気ドラムとの間にそれぞれ閉回路を構成したので、最
適な高圧系の蒸発器と低圧系の蒸発器を同一ダクトサイ
ズにても混在させることができる自然循環形排内回収ボ
イラを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る自然循環形排熱回収ボイラの一実
施例を示す構成図。
【図2】本発明の他の実施例を示す構成図。
【図3】本発明の他の実施例を示す構成図。
【図4】本発明のさらに異なる実施例を示す構成図。
【図5】従来の自然循環形排熱回収ボイラを示す構成
図。
【符号の説明】
11…蒸発器 11a…第1蒸発器 11b…第2蒸発器 12…降水管 12a…第1降水管 12b…第2降水管 13…上昇管 13a…第1上昇管 13b…第2上昇管 15…蒸気ドラム 15a…第1蒸気ドラム 15b…第2蒸気ドラム

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 高圧系および低圧系の双方に節炭器およ
    び蒸発器を有する自然循環形排熱回収ボイラにおいて、
    前記低圧系の蒸発器を高さ方向に少なくとも2体に分割
    し、蒸気ドラムとの間にそれぞれ閉回路を構成したこと
    を特徴とする自然循環形排熱回収ボイラ。
JP3141549A 1991-06-13 1991-06-13 自然循環形排熱回収ボイラ Expired - Lifetime JP2944783B2 (ja)

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WO2014033837A1 (ja) * 2012-08-28 2014-03-06 株式会社日立製作所 排熱回収ボイラ、排熱回収ボイラの制御方法、及びこれを用いたコンバインドサイクル発電プラント
JP6484845B2 (ja) * 2013-06-25 2019-03-20 三菱重工コンプレッサ株式会社 ガスタービンコンバインドサイクル設備、水上設備
CN105247190B (zh) * 2014-04-07 2017-04-05 三菱重工压缩机有限公司 浮体式液化气制造设备
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