JPH03221702A - 複圧式排熱回収熱交換器 - Google Patents

複圧式排熱回収熱交換器

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JPH03221702A
JPH03221702A JP1611990A JP1611990A JPH03221702A JP H03221702 A JPH03221702 A JP H03221702A JP 1611990 A JP1611990 A JP 1611990A JP 1611990 A JP1611990 A JP 1611990A JP H03221702 A JPH03221702 A JP H03221702A
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steam
pressure
heat exchanger
turbine
low
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JP1611990A
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English (en)
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Takayuki Nagashima
孝幸 長嶋
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Toshiba Corp
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Toshiba Corp
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    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D21/00—Heat-exchange apparatus not covered by any of the groups F28D1/00 - F28D20/00
    • F28D21/0001—Recuperative heat exchangers
    • F28D21/0003—Recuperative heat exchangers the heat being recuperated from exhaust gases
    • F28D21/001—Recuperative heat exchangers the heat being recuperated from exhaust gases for thermal power plants or industrial processes
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F22—STEAM GENERATION
    • F22B—METHODS OF STEAM GENERATION; STEAM BOILERS
    • F22B1/00—Methods of steam generation characterised by form of heating method
    • F22B1/02—Methods of steam generation characterised by form of heating method by exploitation of the heat content of hot heat carriers
    • F22B1/18—Methods 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
    • F22B1/1807—Methods 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 using the exhaust gases of combustion engines
    • F22B1/1815—Methods 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 using the exhaust gases of combustion engines using the exhaust gases of gas-turbines
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F28D7/0083—Multi-circuit heat-exchangers, e.g. integrating different heat exchange sections in the same unit or heat-exchangers for more than two fluids with units having particular arrangement relative to a supplementary heat exchange medium, e.g. with interleaved units or with adjacent units arranged in common flow of supplementary heat exchange medium
    • F28D7/0091—Multi-circuit heat-exchangers, e.g. integrating different heat exchange sections in the same unit or heat-exchangers for more than two fluids with units having particular arrangement relative to a supplementary heat exchange medium, e.g. with interleaved units or with adjacent units arranged in common flow of supplementary heat exchange medium the supplementary medium flowing in series through the units

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明はガスタービン、蒸気タービンを組合わせたコン
バインドサイクル発電プラントに用いられる複圧式排熱
回収熱交換器に関する。
（従来の技術） コンバインドサイクル発電プラントは、ガスタービンか
らの５００℃程度の排気を排熱回収熱交換器に導入しそ
の高温ガスの持つエネルギを伝熱管で吸収し、発生した
蒸気で蒸気タービンを駆動し、プラント全体の熱効率を
上昇させるものである。
従来の技術を第７図を参照して説明する。
１は熱回収熱交換器本体、２は過熱器、３は高圧蒸発器
、４は高圧節炭器、５は低圧蒸発器、６は低圧節炭器、
７は高圧蒸発ドラム、８は低圧蒸発ドラム、９，１１は
下降管、１０．１２は上昇管、１３は給水ポンプ、１４
．１５は給水管、１６は循環ポンプを示している５ このようなコンバインドサイクル発電プラントに用いら
れる排熱回収熱交換器は、股備が簡単な自然循環形が多
用されている。自然循環形の排熱回収熱交換器は、ガス
タービンの排気を横に流す横置として熱交換器全体の高
さを２０ｍ程度に抑えることができ、排気ガスを縦に流
す強制循環形に比較して耐震上有利となる。
（発明が解決しようとする課題） ところが、このような自然＊＊形排熱回収熱交換器はガ
スタービンが高温、大形化されるにつれてより高圧の蒸
気出力を要求されるようになると、循環力を確保する為
に高さを高くせざるを得ず、１７０ａｔａ級になると３
０ｍ以上の高さが必要となり耐震上のメリットが失われ
てしまう。この為複圧式排熱回収熱交換器では、実開昭
６１−１３５１０５号公報に示されているように循環力
が不足する高圧蒸気発生部のみを強制循環にして高さを
低く抑えるようなことが考えられている。
しかしながら、このような構成にして熱交換器全体の高
さを２０ｍ程度に抑えると圧力が高い場合、比重量の低
下により循環ポンプの有効吸込水頭（Ｎ　Ｐ　Ｓ　Ｈ）
が不足してキャビテーション等の発生をまねく虞れがあ
る。
特に、過渡的に圧力が変動するような（たとえばトリッ
プのような〉時には、通常運転の時の２倍位の押込み水
頭が必要になり、この為過渡時には特にキャビテーショ
ン発生が予想される。
本発明は、以上の事に鑑みなされたもので、熱交換器全
体の高さを高くすることなく、高圧の蒸気を発生させる
事のできる複圧式排熱回収熱交換器を提供することを目
的とする。
〔発明の構成〕
（１１題を解決するための手段） 上記課題を解決するために本発明は、排ガスが横方向に
流れるよう熱交換器本体を横置形とし、排ガスの上流側
に貫流形の高圧蒸気発生部、下流側に自然循環形の低圧
蒸気発生部を各々配設したことを特徴とするものである
。
（作用） 高圧蒸気発生部が貫流形なので、熱交換器全体の高さを
低圧蒸気発生部の高さにおさえたまま高圧蒸気発生部（
例えば１７０ａｔａ以上）を構成することができる。
（実施例） 本発明の実施例を第１図を参照して説明する。
排熱回収熱交換１は排ガスの上流側から順に過熱器１７
、高圧蒸発器１８、高圧節炭器１９からなる高圧蒸気発
生部と、低圧蒸発器２０、低圧節炭器２１からなる低圧
蒸気発生部とを有する。過熱器１７の出口は蒸気タービ
ン２２の入口と主蒸気管２３を介して結ばれる。この経
路には蒸気加減弁２４が設けられる。
低圧蒸気ドラム８は蒸気タービン２２の低圧部と低圧蒸
気管２５を介して結ばれる。この経路には蒸気加減弁２
６が設けられる。
また、低圧蒸気ドラム８には脱気器２７が設けられる。
この脱気器２７と低圧節炭器２１の出口側とが低圧給水
管２８により連結しており、この経路には給水調節弁２
９が設けられる。さらに、タービンバイパス管３０は主
蒸気管２３と復水器３１とを連絡している。蒸気ブロー
管３２は低圧給水管２８と復水器３１とを連絡している
。これらのタービンバイパス管３０及び蒸気ブロー管３
２の経路にはタービンバイパス弁３３及びブロー弁３４
が各々設けられる。
なお、図中符号３７は気水分離器、３８．３９は低圧及
び高圧給水ポンプ、　４０は高圧給水調節弁を各々示し
ている。
次に、動作を説明する。
復水器３１より低圧給水ポンプ３８で昇圧された低圧給
水は低圧節炭器２１に入り、温度上昇した後脱気器２７
に入る。脱気器２７で給水は脱気された後低圧蒸気ドラ
ム８に流入する。この低圧給水は低圧蒸発器２６で気水
混合となり蒸気は低圧蒸気管２５を備えて蒸気タービン
２２の低圧部に流入する。低圧蒸気ドラム８の給水は、
高圧給水ポンプ３９で昇圧され、高圧給水調節弁４０を
経て高圧蒸気発生部へ流入する。
高圧蒸気発生部は排ガスとの熱交換形態が対向流形とな
る高圧節炭器１９、過熱器１７と、並行流となる高圧蒸
発器１８とに分かれている。これは高圧蒸発器１８で伝
熱管中の水の割合が大きい部分を排ガスの高温側にもっ
ていったものである。給水はここで順次昇温、蒸発、過
熱され、主蒸気として主蒸気管２３を通して蒸気タービ
ン２２に導かれその羽根車を回転させる。起動時には高
圧蒸気発生部が貫流形なので、必ず給水を流す必要があ
り、タービンバイパス系を使用して高圧蒸気の発生のた
めの起動運転が行なわれる。
初めに、図示しないガスタービンが起動され、高温の排
ガスが流入し始めるとき、蒸気加減弁２４及びタービン
バイパス弁３３を閉とする。このとき調節弁３６を開け
れば、高圧給水はフラッシュ蒸気管３５を通して脱気器
２７内へ流入し、低圧給水を脱気しつつ、低圧蒸気ドラ
ム８に回収される。なお、余剰蒸気は蒸気タービン２２
の低圧段落のクーリングに使用される。
次に、高圧蒸気発生部の圧力が上昇して脱気及びクーリ
ング蒸気以上の蒸気が発生し始めたときにタービンバイ
パス弁３３を開として蒸気を復水器３１へ逃しつつ、さ
らに発生蒸気圧力を高めて行く。
蒸気圧力が決められた圧力に達したところでタービンバ
イパス弁３３、調節弁３６を閉とし、これに併せて蒸気
加減弁２４を開として蒸気タービン２２の運転に入る。
ガスタービンを用いたコンバインドサイクル発電プラン
トでは窒素酸化物の発生量を抑える為しばしば蒸気噴射
を行なう。この為、多量の蒸気が系外に放出されるので
多くの補給水が入ってくる。これによる不純物の濃縮は
通常の貫流形のボイラを使用した場合以上なので、気水
分離器３７を設けておき、そこで濃縮された不純物を系
外ヘブローする。
かくして、上記の構成による排熱回収熱交換器によれば
、熱交換器全体の高さは低く抑えられ、しかも最適な条
件の高圧蒸気を発生させることができる。
本発明の他の実施例を第２図ないし第６図を参照して説
明する。ただし第１図と同一の構成については説明を省
略する。第２図は貫流形の高圧蒸気の蒸発部を水平に配
列される伝熱管で構成し、加熱下降流をなくして高圧蒸
発器１８における流動の安定を図ったものである。
第３図は第２図に示される高圧蒸発器１８の伝熱管のガ
ス流れ方向から見た図である。
第４図ないし第６図は水平伝熱管を流れ方向に複数のブ
ロックに分割しそれぞれのブロックを上下方向及び流れ
方向に交互にならべ、それぞれのブロックを流れる水の
熱負荷が均等になるように構成したものである。
〔発明の効果〕
以上の説明から明らかなように本発明は熱交換器全体の
高さを従来の自然循環形排熱回収熱交換器の並に抑える
ことができ、高さの面から耐震性の低下を強いられてい
たコンバインドサイクル発電プラントの安全性を向上さ
せることが可能である。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明に係る複圧式排熱回収熱交換器の一実施
例を示す構成図、第２図は本発明の他の実施例を示す構
成図、第３図は第２図に示された高圧蒸発器の排ガスの
流れ方向から見た平面図、第４図ないし第６図は第２図
に示された高圧蒸発器の他の実施例を示す平面図、断面
図、斜視図、第７図は従来の排熱回収熱交換器を示す構
成図である。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 　排ガスが横方向に流れるよう熱交換器本体を横置形と
    し、排ガスの上流側に貫流形の高圧蒸気発生部、下流側
    に自然循環形の低圧蒸気発生部を各々配設したことを特
    徴とする複圧式排熱回収熱交換器。
JP1611990A 1990-01-29 1990-01-29 複圧式排熱回収熱交換器 Pending JPH03221702A (ja)

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