JP7232639B2 - 煙突及び煙突の製造方法 - Google Patents

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Description

本発明は、煙突及び煙突の製造方法に関する。
ガスタービンコンバインドサイクル設備等の発電設備等においては、排ガスを排出するための煙突が設けられる（例えば、特許文献１参照）。
特開２００４－１３１９３８号公報
特許文献１のような煙突においては、断熱目的としたライニングが筒身内周面に形成される場合がある。また、筒身外周面にロックウール断熱材が設けられる場合がある。しかしながら、ライニングを筒身内部に形成する構成では、吹付の工期が必要となり、筒身全体の重量が重くなってしまう。また、ロックウール断熱材を設ける構成では、例えば雨風を防ぐ外装板を配置したり、二重筒方式を適用したりする必要があるため、コストが高くなってしまう。また、ライニング及びロックウール断熱材を設けない場合、冬季等において排ガス中の水分が内部で結露し、腐食環境が悪化するため、筒身材として高価な材料を用いることになる。
本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、筒身全体の重量化を抑制し、耐腐食性が確保され、低コストで製造可能な煙突及び煙突の製造方法を提供することを目的とする。
本発明の態様に係る煙突は、ガスタービンコンバインドサイクル設備において排ガスを排出する煙突であって、基礎上に設けられ、溶接構造用圧延鋼材を用いて形成される筒身下部と、前記筒身下部の上側に設けられ、所定の低合金鋼材を用いて形成される筒身上部と、前記筒身下部と前記筒身上部とを接続する接続部とを備える。
従って、筒身下部において強度を確保しつつ、筒身上部の低合金鋼材により軽量化を図ることができる。また、低合金鋼材を用いて筒身上部を形成することで、耐腐食性が確保される。このため、筒身内周面にライニングを設ける必要が無いため、低コストで製造可能となる。これにより、筒身全体の重量化を抑制し、耐腐食性が確保され、低コストで製造可能な煙突を提供することができる。
また、前記筒身上部は、外周面に塗布された断熱材層を有してもよい。
従って、筒身上部において容易に断熱性を確保できるため、結露の発生を抑制し、耐腐食性を確保できる。
また、前記接続部は、前記筒身下部及び前記筒身上部とは別個に設けられ、鋼材を用いて環状に形成され、前記筒身下部及び前記筒身上部にそれぞれ溶接により接合された状態であってもよい。
従って、接続部において筒身下部と筒身上部とを強固に接続できるため、筒身全体の強度を確保できる。
また、前記接続部は、前記所定の低合金鋼材を用いて形成されてもよい。
従って、接続部においても、低コストで重量化の抑制及び耐腐食性を確保することができる。
また、前記接続部は、前記溶接構造用圧延鋼材を用いて形成されてもよい。
従って、接続部において、強度を確保することができる。
本発明の態様に係る煙突の製造方法は、ガスタービンコンバインドサイクル設備において排ガスを排出する煙突の製造方法であって、溶接構造用圧延鋼材を用いて基礎上に筒身下部を設置する工程と、前記筒身下部の上部に、環状の接続部を接合する工程と、前記環状鋼材の上部に、所定の低合金鋼材を用いて形成される筒身上部を接合する工程とを含む。
従って、筒身全体の重量化を抑制し、耐腐食性が確保され、低コストで製造可能な煙突を効率的に製造することができる。
本発明によれば、筒身全体の重量化を抑制し、低コストで製造可能な煙突を提供することができる。
図１は、本実施形態に係る煙突の一例を示す図である。 図２は、煙突の接続部における構造の一例を示す断面図である。 図３は、本実施形態に係る煙突の他の例を示す図である。 図４は、本実施形態に係る煙突の他の例を示す図である。 図５は、本実施形態に係る煙突の製造方法の一例を示すフローチャートである。
以下、本発明に係る煙突及び煙突の製造方法の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施形態における構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。
図１は、本実施形態に係る煙突１００の一例を示す図である。煙突１００は、筒身下部１０と、筒身上部２０と、接続部３０とを有する。煙突１００は、例えばガスタービンコンバインドサイクル発電設備において排ガスを排出する際に用いられる煙突である。
筒身下部１０は、基礎４０上に例えば溶接構造用圧延鋼材（ＳＭ材）を用いて形成される。筒身下部１０が溶接構造用圧延鋼材を用いて形成されるため、煙突１００の強度が確保される。筒身下部１０は、例えば無機系ライニング等が筒身内周面に形成されてもよい。また、筒身下部１０は、例えばロックウール断熱材が筒身外周面に形成されてもよい。これらの構成により、筒身下部１０において結露の発生を抑制し、腐食環境を向上させることが可能である。
筒身上部２０は、筒身下部１０の情報に設けられ、所定の低合金鋼材を用いて形成される。このような低合金鋼材としては、例えば、重量（％）で、Ｃ：０．１０％超～０．１５％、Ｓｉ：０．０１～０．５％、Ｍｎ：０．１～１．５％、Ｐ：０．０２５％以下、Ｓ：０．０１０％以下、Ｃｒ：２．５～７．５％、Ｎｉ：１．０～２．５％、Ｔｉ：０．００５～０．０５％、Ａｌ：０．００５～０．１％を含み、残部がＦｅおよびその他の不純物から構成される鋼材であってもよい。この鋼材においては、例えば重量（％）で、Ｃｕ：０．１０～１．０％、Ｍｏ：０．１０～１．０％のうち１種または２種を、さらに含有してもよい。
また、例えば重量（％）で、Ｃ：０．１０％超～０．１５％、Ｓｉ：０．０１～０．５％、Ｍｎ：０．１～１．５％、Ｐ：０．０２５％以下、Ｓ：０．０１０％以下、Ｃｒ：２．５～７．５％、Ｎｉ：０．１０～１．０％未満、Ｔｉ：０．００５～０．０５％、Ａｌ：０．００５～０．１％、Ｃｕ：０．１０～１．０％を含み、残部がＦｅおよびその他の不純物から構成される鋼材であってもよい。この鋼材においては、例えば重量（％）で、Ｍｏ：０．１０～１．０％を、さらに含有してもよい。
また、例えば重量（％）で、Ｃ：０．１０％超～０．１５％、Ｓｉ：０．０１～０．５％、Ｍｎ：０．１～１．５％、Ｐ：０．０２５％以下、Ｓ：０．０１０％以下、Ｃｒ：２．５～７．５％、Ｍｏ：０．１～１．０％、Ｔｉ：０．００５～０．０５％、Ａｌ：０．００５～０．１％を含み、残部がＦｅおよびその他の不純物から構成される鋼材等が挙げられる。この鋼材においては、例えば重量（％）で、Ｃｕ：０．１０～１．０％を、さらに含有してもよい。
また、上記各鋼材においては、重量（％）で、Ｎｂ：０．００５～０．１％、Ｖ：０．００５～０．１％、Ｔａ：０．００１～０．１％のうち１種または２種以上を、さらに含有してもよい。また、重量（％）で、Ｂ：０．０００３～０．００５０％を、さらに含有してもよい。また、重量（％）で、ＲＥＭ：０．０００３～０．００５０％、Ｃａ：０．０００３～０．０６％、Ｚｒ：０．０００２～０．１０％のうち１種または２種以上を、さらに含有してもよい。
また、筒身上部２０を構成する所定の低合金鋼材として、例えば新日鉄住金社製のＳ－ＴＥＮ１（登録商標）、Ｓ－ＴＥＮ２（登録商標）等を用いることが可能である。
接続部３０は、筒身下部１０と筒身上部２０とを接続する。接続部３０は、筒身下部１０及び筒身上部２０とは別個に設けられ、鋼材を用いて環状に形成される。接続部３０は、筒身下部１０及び筒身上部２０にそれぞれ溶接により接合された状態である。接続部３０は、例えば筒身上部２０と同様の所定の低合金鋼材を用いて形成されてもよい。また、接続部３０は、筒身下部１０と同様の溶接構造用圧延鋼材を用いて形成されてもよい。
図２は、煙突１００の接続部３０における構造の一例を示す断面図である。図２に示すように、筒身下部１０は、内周面１１に断熱構造５０を有する。断熱構造５０は、例えばライニング材等が用いられる。なお、筒身下部１０は、外周面１２にロックウール断熱材等が設けられてもよい。断熱構造５０が設けられることにより、筒身下部１０における腐食環境の悪化が抑制される。断熱構造５０の内周面５１と、接続部３０の内周面３１と、筒身上部２０の内周面２１との間は、面一状態となっている。このため、煙突１００の内部において排ガスを円滑に流通させることが可能となっている。
筒身下部１０は、上端面１３が接続部３０の下端面３３と溶接等によって接合された状態である。筒身下部１０は、例えば接続部３０の径方向において外周面３２側の位置に接合される。上記の断熱構造５０は、筒身下部１０の内周面１１と接続部３０の下端面３３とで形成されるスペースに形成される。
筒身上部２０は、上記の所定の低合金鋼材を用いて形成され、耐腐食性が確保される。そのため、筒身上部２０は、内周面２１及び外周面２２には、断熱構造が設けられない構成である。筒身上部２０は、下端面２３が接続部３０の上端面３４と溶接等によって接合された状態である。筒身上部２０は、内周面２１にライニング材等を設けなくてもよいため、筒身下部１０よりも径方向の寸法が小さく形成される。筒身上部２０は、内周面２１が接続部３０の内周面３１と面一状態となるように、接続部３０の径方向における内側端部に接合される。
接続部３０は、例えば筒身上部２０と同様の所定の低合金鋼材を用いてフランジ状に形成される。この構成により、筒身上部２０と同様、耐腐食性が確保されるため、内周面３１及び外周面３２には断熱構造が設けられない構成である。接続部３０は、上記のように、下端面３３が筒身下部１０の上端面１３に溶接により接合された状態である。また、接続部３０は、上端面３４が筒身上部２０の下端面２３に溶接により接合された状態である。
図３は、本実施形態に係る煙突の他の例を示す図である。図３に示す煙突１００Ａは、筒身上部２０の外周面２２に断熱材層６０が設けられた構成である。煙突１００Ａの他の部分の構成については、上記の煙突１００と同様である。断熱材層６０としては、例えばセラミック等により形成される。筒身上部２０の外周面２２に断熱材層６０が設けられることにより、筒身上部２０において容易に断熱性を確保できるため、結露の発生を抑制し、より高い耐腐食性を確保できる。
図４は、本実施形態に係る煙突の他の例を示す図である。図４に示す煙突１００Ｂは、筒身下部１０から筒身上部２０にかけて径方向の寸法が徐々に小さくなるように接続部３０Ｂの形状がテーパ形状となっている。接続部３０Ｂは、上記煙突１００と同様に、下端面３３Ｂが筒身下部１０の上端面１３に溶接により接合された状態であり、上端面３４Ｂが筒身上部２０の下端面２３に溶接により接合された状態である。
接続部３０Ｂは、例えば筒身下部１０と同様の溶接構造用圧延鋼材を用いて形成される。接続部３０Ｂの内周面３１Ｂには、筒身下部１０の内周面１１の断熱構造５０Ｂの一部が上方に張り出した状態で設けられている。このため、接続部３０Ｂにおいて耐腐食性が確保される。断熱構造５０Ｂは、当該断熱構造５０Ｂの内周面５１Ｂと、筒身上部２０の内周面２１と面一状態となるように接続部３０Ｂの内周面３１Ｂに設けられる。これにより、煙突１００Ｂの内部において排ガスを円滑に流通させることができる。
図５は、本実施形態に係る煙突の製造方法の一例を示すフローチャートである。以下、煙突１００を例に挙げて説明するが、煙突１００Ａ、１００Ｂにおいても同様の説明が可能である。図５に示すように、まず、基礎４０に筒身下部１０を設置する（ステップＳ１０）。ステップＳ１０では、溶接構造用圧延鋼材を用いて基礎４０上に筒身下部１０を建設する。
次に、筒身下部１０に断熱構造５０を設置する（ステップＳ２０）。ステップＳ２０では、例えば無機系のライニング材等を断熱構造５０として筒身下部１０の内周面１１に設置することができる。また、ライニング材に代えて、筒身下部１０の外周面１２にロックウール断熱材等を形成してもよい。
次に、筒身下部１０上に接続部３０を設置する（ステップＳ３０）。ステップＳ３０では、予め形状及び寸法が設定されたフランジ状の接続部３０を筒身下部１０の上端面１３上に配置し、接続部３０の下端面３３を溶接により上端面１３に接合する。なお、筒身下部１０の内周面１１にライニング材を設置する場合には、例えば筒身下部１０上に接続部３０を設置した後に、筒身下部１０の内周面１１に断熱構造５０を設置してもよい。つまり、ステップＳ３０を行った後に、ステップＳ２０を行ってもよい。
次に、接続部３０上に筒身上部２０を設置する（ステップＳ４０）。ステップＳ４０では、筒身上部２０を接続部３０の上端面３４上に配置し、筒身上部２０の下端面２３を溶接により上端面３４に接合する。これにより、煙突１００が完成する。なお、筒身下部１０の内周面１１にライニング材を設置する場合には、例えば筒身下部１０上に接続部３０を設置し、接続部３０上に筒身上部２０を設置した後に、筒身下部１０の内周面１１に断熱構造５０を設置してもよい。つまり、ステップＳ３０及びステップＳ４０を行った後に、ステップＳ２０を行ってもよい。
以上のように、本実施形態に係る煙突１００は、ガスタービンコンバインドサイクル設備において排ガスを排出する煙突１００であって、基礎４０上に設けられ、溶接構造用圧延鋼材を用いて形成される筒身下部１０と、筒身下部１０の上側に設けられ、所定の低合金鋼材を用いて形成される筒身上部２０と、筒身下部１０と筒身上部２０とを接続する接続部３０とを備える。
従って、筒身下部１０において強度を確保しつつ、筒身上部２０の低合金鋼材により軽量化を図ることができる。また、低合金鋼材を用いて筒身上部２０を形成することで、耐腐食性が確保される。このため、外装板を用いたり二重筒方式を適用したりする必要が無いため、低コストで製造可能となる。これにより、筒身全体の重量化を抑制し、耐腐食性が確保され、低コストで製造可能な煙突１００を提供することができる。
本実施形態に係る煙突１００において、筒身上部２０は、外周面２２に塗布された断熱材層６０を有する。従って、筒身上部２０において容易に断熱性を確保できるため、結露の発生を抑制し、耐腐食性を確保できる。
本実施形態に係る煙突１００において、接続部３０は、筒身下部１０及び筒身上部２０とは別個に設けられ、鋼材を用いて環状に形成され、筒身下部１０及び筒身上部２０にそれぞれ溶接により接合された状態である。従って、接続部３０において筒身下部１０と筒身上部２０とを強固に接続できるため、筒身全体の強度を確保できる。
本実施形態に係る煙突１００において、接続部３０は、所定の低合金鋼材を用いて形成される。従って、接続部３０においても、低コストで重量化の抑制及び耐腐食性を確保することができる。
本実施形態に係る煙突１００において、接続部３０は、溶接構造用圧延鋼材を用いて形成される。従って、接続部３０において、強度を確保することができる。
また、本実施形態に係る煙突１００の製造方法は、ガスタービンコンバインドサイクル設備において排ガスを排出する煙突１００の製造方法であって、溶接構造用圧延鋼材を用いて基礎４０上に筒身下部１０を形成する工程と、筒身下部１０の上部に、接続部３０を溶接により接合する工程と、接続部３０の上部に、所定の低合金鋼材を用いて形成される筒身上部２０を接合する工程とを含む。従って、筒身全体の重量化を抑制し、耐腐食性が確保され、低コストで製造可能な煙突１００を効率的に製造することができる。
本発明の技術範囲は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更を加えることができる。
１０ 筒身下部
１１，２１，３１，３１Ｂ，５１，５１Ｂ 内周面
１２，２２，３２ 外周面
１３，３４，３４Ｂ 上端面
２０ 筒身上部
２３，３３，３３Ｂ 下端面
３０，３０Ｂ 接続部
４０ 基礎
５０，５０Ｂ 断熱構造
６０ 断熱材層
１００，１００Ａ，１００Ｂ 煙突

Claims (6)

  1. ガスタービンコンバインドサイクル設備において排ガスを排出する煙突であって、
    基礎上に設けられ、溶接構造用圧延鋼材を用いて形成される筒身下部と、
    前記筒身下部の上側に設けられ、所定の低合金鋼材を用いて形成される筒身上部と、
    前記筒身下部と前記筒身上部とを接続する環状の接続部と
    を備え、
    前記低合金鋼材は、
    重量（％）で、Ｃ：０．１０％超～０．１５％、Ｓｉ：０．０１～０．５％、Ｍｎ：０．１～１．５％、Ｐ：０．０２５％以下、Ｓ：０．０１０％以下、Ｃｒ：２．５～７．５％、Ｎｉ：１．０～２．５％、Ｔｉ：０．００５～０．０５％、Ａｌ：０．００５～０．１％を含む鋼材、
    重量（％）で、Ｃ：０．１０％超～０．１５％、Ｓｉ：０．０１～０．５％、Ｍｎ：０．１～１．５％、Ｐ：０．０２５％以下、Ｓ：０．０１０％以下、Ｃｒ：２．５～７．５％、Ｎｉ：０．１０～１．０％未満、Ｔｉ：０．００５～０．０５％、Ａｌ：０．００５～０．１％、Ｃｕ：０．１０～１．０％を含む鋼材、又は、
    重量（％）で、Ｃ：０．１０％超～０．１５％、Ｓｉ：０．０１～０．５％、Ｍｎ：０．１～１．５％、Ｐ：０．０２５％以下、Ｓ：０．０１０％以下、Ｃｒ：２．５～７．５％、Ｍｏ：０．１～１．０％、Ｔｉ：０．００５～０．０５％、Ａｌ：０．００５～０．１％を含む鋼材である
    煙突。
  2. 前記筒身上部は、外周面に塗布された断熱材層を有する
    請求項１に記載の煙突。
  3. 前記接続部は、前記筒身下部及び前記筒身上部とは別個に設けられ、前記筒身下部及び前記筒身上部にそれぞれ溶接により接合された状態である
    請求項１又は請求項２に記載の煙突。
  4. 前記接続部は、前記所定の低合金鋼材を用いて形成される
    請求項３に記載の煙突。
  5. 前記接続部は、前記溶接構造用圧延鋼材を用いて形成される
    請求項３に記載の煙突。
  6. ガスタービンコンバインドサイクル設備において排ガスを排出する煙突の製造方法であって、
    溶接構造用圧延鋼材を用いて基礎上に筒身下部を設置する工程と、
    前記筒身下部の上部に、環状の接続部を接合する工程と、
    前記接続部の上部に、所定の低合金鋼材を用いて形成される筒身上部を接合する工程と
    を含み、
    前記低合金鋼材は、
    重量（％）で、Ｃ：０．１０％超～０．１５％、Ｓｉ：０．０１～０．５％、Ｍｎ：０．１～１．５％、Ｐ：０．０２５％以下、Ｓ：０．０１０％以下、Ｃｒ：２．５～７．５％、Ｎｉ：１．０～２．５％、Ｔｉ：０．００５～０．０５％、Ａｌ：０．００５～０．１％を含む鋼材、
    重量（％）で、Ｃ：０．１０％超～０．１５％、Ｓｉ：０．０１～０．５％、Ｍｎ：０．１～１．５％、Ｐ：０．０２５％以下、Ｓ：０．０１０％以下、Ｃｒ：２．５～７．５％、Ｎｉ：０．１０～１．０％未満、Ｔｉ：０．００５～０．０５％、Ａｌ：０．００５～０．１％、Ｃｕ：０．１０～１．０％を含む鋼材、又は、
    重量（％）で、Ｃ：０．１０％超～０．１５％、Ｓｉ：０．０１～０．５％、Ｍｎ：０．１～１．５％、Ｐ：０．０２５％以下、Ｓ：０．０１０％以下、Ｃｒ：２．５～７．５％、Ｍｏ：０．１～１．０％、Ｔｉ：０．００５～０．０５％、Ａｌ：０．００５～０．１％を含む鋼材である
    煙突の製造方法。
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