JP4714093B2

JP4714093B2 - 排気用整流格子および整流格子付き排気ダクト

Info

Publication number: JP4714093B2
Application number: JP2006173889A
Authority: JP
Inventors: 泰三柏崎
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2006-06-23
Filing date: 2006-06-23
Publication date: 2011-06-29
Anticipated expiration: 2026-06-23
Also published as: JP2008002393A

Description

本発明は、例えばコンバインドサイクル発電設備のガスタービンから排出される排気ガスを排熱回収ボイラへ導く内部保温式排気ダクトに設置される排気用整流格子および整流格子付き排気ダクトに関する。

例えば、コンバインドサイクル発電設備においては、図３に示すようにガスタービン設備のガスタービン３から排出される排気ガス７を、内部保温式排気ダクト１を通して排熱回収ボイラ１２に導いて蒸気タービン設備の熱エネルギーとして利用した後、煙突１３を通して大気５に排出している。そして、内部保温式排気ダクト１内には、その中心軸と直交する面に排気ガスの流れ方向に適宜の間隔を存して複数の整流格子２が設けられ、排気ガスの乱れた流れを整流し、流速が均一になるようにしている（例えば、特許文献１参照）。

ところで、このようなコンバインドサイクル発電設備において、上記内部保温式排気ダクト１は、図４に示すように保温材１１を挟んで外板４ａと内板４ｂとを設けたものであり、この排気ダクト１内に設けられる整流格子２としては、複数本の横桟２ａを適宜の間隔を存して平行に配置すると共に、複数本の縦桟２ｂを適宜の間隔を存して平行に且つ各横桟２ａに交差させて配置し、これら横桟２ａおよび縦桟２ｂにより形成された格子状の窓に金網１４もしくは薄い板材を格子状にした部材１４を配設した構成のものが用いられている。

従来、この整流格子２を内部保温式排気ダクト１内に支持するには、図４に示す如く排気ダクト１の底面部分の外板４ａに、先端部を排気ガス通路側に露出させて垂直に取付け固定された複数の支持台６の上に整流格子２を載置し、この整流格子２の外周囲部を排気ダクト１の上面および底面の例えば適宜３箇所と両側面の適宜１箇所の外板４ａに取付け固定された係合部材２１の排気ガス通路側に露出する係合部にそれぞれ係合させて、高温環境下に置かれる整流格子２の熱伸びに対して自由自在な支持構造としていた。
実開平０６−６９３３８号公報

しかし、このような支持構造で排気ダクト１内に整流格子２を支持させると、プラント運転中にあっては排気ダクト１の底面部の外板４ａが外気に晒されて温度が低く、熱伸び量が小さいため、排気ダクト１の底面部の外板４ａに取付け固定されている支持台６の移動量が小さいのに対して、整流格子２は高温の排気ガス７に晒されて高温となり、熱伸び量が大きくなるため、支持台６と整流格子２との間に熱伸び差が生じる。

したがって、整流格子２は熱伸びに対して自由自在な構造であるため、支持台６の上をスライドするが、一般に金属材料どうしにおける高温環境下での滑り摩擦係数は大きくなる性質がある。よって熱伸びによる移動時のスライド荷重が大きくなるため、排気ダクト１の底面側に対応する整流格子２の横桟２ａや縦桟２ｂに変形１８や割れ１７が発生したり、スライド面１５が損傷したりする事故が発生していた。

本発明は、上記のような事情に鑑みてなされたもので、排気ダクトの底面部にスライド可能に支持される整流格子のスライド面の摩擦係数を小さくして横桟や縦桟の変形や割れの発生を防止できる排気用整流格子および整流格子付き排気ダクトを提供することを目的とする。

本発明は、上記の目的を達成するために、保温材を挟んで外板と内板とで構成される内部保温式排気ダクト内にその延長方向中心軸と直交する面上に設置され、且つ周囲部を前記排気ダクトの前記外板に取付けられた係合部材により係合される排気用整流格子において、前記整流格子の底面部に複数の脚を取付け固定し、これらの脚を前記排気ダクトの底面部の内板および保温材を貫通させて設けられた脚挿入穴部にそれぞれ挿入すると共に、該脚挿入穴部底面となる前記排気ダクトの外板に熱伸びに対してスライド可能に支持するようにし、かつ、前記脚挿入穴部底面となる排気ダクトの外板と前記脚との間に低摩擦係数を有する材料からなるスライド板を設けた。

さらに、本発明は、上記目的を達成するために、外板と、その内側に配設される内板と、前記外板とこの内板との間に設置される保温材とで構成される内部保温式排気ダクトであって、この排気ダクト内部には、このダクトの延長方向中心軸と直交する面上にその周囲部を前記排気ダクトの前記外板に取付けられた係合部材により係合された排気用整流格子を格納した整流格子付き排気ダクトにおいて、前記排気ダクトの底面部内板および保温材の、前記排気用整流格子の底面部に設けられた脚と対向する位置に、前記脚が挿入される脚挿入穴部を設けるとともに、この脚挿入穴部の近傍領域の前記排気ダクト外板には放熱板を設けた。

本発明によれば、排気ダクトの底面部にスライド可能に支持される整流格子のスライド面の摩擦係数を小さくしてスライド荷重を小さくすることで、整流格子の底面部における横桟や縦桟の変形や割れの発生を防止することができる。

以下本発明の実施形態について図面を参照して説明する。

図１は本発明による排気用整流格子の支持装置の第１の実施形態を示す正面図で、図４と同一部分には同一符号を付してその説明を省略し、ここでは異なる部分について述べる。

第１の実施形態では、図１に示すように整流格子２の底面部の図示左右両側に脚８を溶接により鉛直に取付け固定すると共に、これら両脚８間の中央に固定脚２３を溶接により鉛直に取付け固定する構成とし、これら両脚８および固定脚２３を排気ダクト１の底面部の内板４ｂおよび保温材１１を貫通させて設けられた脚挿入穴部１９および２２にそれぞれ挿入する構成とするものである。

この場合、脚挿入穴部１９は脚８との間に適宜の隙間１９ａが存する大きさに形成され、また脚挿入穴部２２は固定脚２３より若干大きく形成されている。

したがって、整流格子２は、脚挿入穴部２２に挿入された固定脚２３により排気ダクト１の中心軸に対して直交する面上に固定され、脚挿入穴部１９に挿入された脚８は、排気ダクト１の外板４ａ上に載置された状態となっている。

また、整流格子２の周囲部は、図４と同様に排気ダクト１の上面および底面の例えば適宜３箇所と両側面の適宜１箇所の外板４ａに取付け固定された係合部材２１の排気ガス通路側に露出する係合部にそれぞれ係合される。

このような構成の排気用整流格子の支持装置において、プラント運転中は排気ダクト１の底面部の外板４ａが外気に晒されて温度が低いことから熱伸び量が小さく、これに対して整流格子２は高温の排気ガス７に晒されて高温となり、熱伸び量が大きくなるため、整流格子２に取付け固定された脚８と外板４ａとの間に熱伸び差を生じる。

この脚８と外板４ａとの間に熱伸び差が生じると、脚８は脚挿入穴１９との間に間隙１９ａを存して挿入されて外板４の上に載せられているだけの熱伸び自由構造になっているため、脚８は固定脚２３を起点に外板４ａ上をスライドするが、外板４ａは温度が低いため、高温環境下と比べて滑り摩擦係数は小さくなっている。

従って、滑り摩擦係数が小さくので、脚８と外板４ａとは比較的自由に摺動が可能となり、脚８に負荷されるスライド荷重は低減される。その結果、整流格子２と脚８の接合部分のスライド荷重によって負荷される応力も低減される。そして、整流格子２自体もその底面部は比較的自由に熱膨張が可能となる。よって、排気ダクト１の底面部側に対応する整流格子２の横桟２ａや縦桟２ｂが変形や割れが発生したり、スライド面が損傷したりする事故を防止することができる。

図２は本発明の第２の実施形態を示す正面図で、図１と同一部分には同一符号を付してその説明を省略し、ここでは異なる部分について述べる。

第２の実施形態では、図２に示すように整流格子２に取付け固定された脚８に対応する排気ダクト１の脚挿入穴部１９の底面となる外板４ａ上に滑り摩擦係数の小さな特性を有するスライド板９を設ける構成とするものである。このようなスライド板９の例として、通常の金属板にＳｉＣ、ＴｉＮ、Ｓｉ３Ｎ４などセラミックスコーティングを施工したもの、通常の金属板にＣｒやＭｏなどの合金金属をメッキや蒸着等で施工したものなどが挙げられる。

このような構成とすれば、整流格子２に取付け固定された脚８と外板４ａとの間に熱伸び差を生じると、脚８は滑り摩擦係数の小さな特性を有するスライド板９の上をスライド面１５としてスライドするため、第１の実施形態と比べてスライド荷重をより小さくすることができる。

また、上記第２の実施形態において、排気ダクト１に設けられた脚挿入穴部１９および２２に対応する外板４ａの大気側に放熱板１０をそれぞれ取付ける構成とするものである。

このような構成とすれば、脚８とスライド板９とのスライド面１５に伝わる熱が放熱板１０を介して大気側に放熱されるので、スライド面１５の温度をさらに低くすることが可能となり、滑り摩擦係数をさらに小さくすることができる。また、スライド面１５を低温にすることで、高温環境下では使用することができなかった耐熱温度の低い非金属系のスライド板９を使用することが可能である。このようなスライド板９の例として、代表的なものがテフロン（登録商標）樹脂などが挙げられる。

さらに、上記第２の実施形態において、排気ダクト１に設けられた脚挿入穴部１９の開口端の上面に対応する整流格子２の脚８の周囲部に脚８と共にスライド移動する遮熱用内板２０を設け、また脚挿入穴部１９の開口端近傍の穴径を広げてこの部分に遮熱用保温材１６を設ける構成とする。

このような構成とすれば、脚８廻りの隙間１９ａから排気ダクト１の底面部の外板４ａへの熱伝導を防止して排気ダクト１の底面部の外板４ａの温度を下げる効果があり、スライド面１５の温度をさらに低くすることが可能となり、滑り摩擦係数をさらに小さくすることができる。

なお、上記第２の実施形態に放熱板１０を設けたり、遮熱用内板２０および遮熱用保温材１６を設けたりする場合について述べたが、第１の実施形態に放熱板１０を設けたり、遮熱用内板２０および遮熱用保温材１６を設けたりしても良いことは言うまでもない。

本発明による排気用整流格子の支持装置の第１の実施形態を示す正面図。本発明による排気用整流格子の支持装置の第２の実施形態を示す正面図。コンバインドサイクル発電設備における排気系の概略構成図。従来の内部保温式排気ダクトに設置される排気用整流格子の支持構造を示す正面図。

符号の説明

１…排気ダクト、２…整流格子、２ａ…横桟、２ｂ…縦桟、３…ガスタービン、４ａ…外板、４ｂ…内板、５…大気、７…排気ガス、８…脚、９…スライド板、１０…放熱板、１１…保温材、１２…排熱回収ボイラ、１３…煙突、１４…金網、１５…スライド面、１６…遮熱用保温材、１９，２２…脚挿入穴、１９ａ…隙間、２０…遮熱用内板、２１…係合部材、２３…固定脚

Claims

保温材を挟んで外板と内板とで構成される内部保温式排気ダクト内にその延長方向中心軸と直交する面上に設置され、且つ周囲部を前記排気ダクトの前記外板に取付けられた係合部材により係合される排気用整流格子において、
前記整流格子の底面部に複数の脚を取付け固定し、これらの脚を前記排気ダクトの底面部の内板および保温材を貫通させて設けられた脚挿入穴部にそれぞれ挿入すると共に、該脚挿入穴部底面となる前記排気ダクトの外板に熱伸びに対してスライド可能に支持するようにし、かつ、
前記脚挿入穴部底面となる排気ダクトの外板と前記脚との間に低摩擦係数を有する材料からなるスライド板を設けたことを特徴とする排気用整流格子。
外板と、
その内側に配設される内板と、
前記外板とこの内板との間に設置される保温材とで構成される内部保温式排気ダクトであって、
この排気ダクト内部には、このダクトの延長方向中心軸と直交する面上にその周囲部を前記排気ダクトの前記外板に取付けられた係合部材により係合された排気用整流格子を格納した整流格子付き排気ダクトにおいて、
前記排気ダクトの底面部内板および保温材の、前記排気用整流格子の底面部に設けられた脚と対向する位置に、前記脚が挿入される脚挿入穴部を設けるとともに、
この脚挿入穴部の近傍領域の前記排気ダクト外板には放熱板を設けたことを特徴とする整流格子付き排気ダクト。
請求項２に記載の整流格子付き排気ダクトにおいて、
前記脚挿入穴部開口端上面には、前記脚と一緒にスライドする遮熱用内板を設けるとともに、
前記脚挿入穴部は、予め算出された前記脚のスライド量に応じて拡張されるとともに、
その内部には、遮熱用保温材が設けられていることを特徴とする整流格子付き排気ダクト。