JPH0428961B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は廃熱回収ボイラに係り、特にボイラ
の一部を構成する管寄せの支持に改良を加え起動
停止による応力を良好に吸収し、かつボイラケー
シングの焼損によるガス漏れ防止をはかるよう構
成したボイラに関する。

高効率発電の一環として、最近複合発電プラン
トが注目されている。このプラントはまず、ガス
タービンにより発電を行うと共に、ガスタービン
から排出された排ガス中の熱を廃熱回収ボイラに
おいて回収し、同ボイラで発生した蒸気により蒸
気タービンを作動させて発電するものである。

このプラントは、発電効率の高効率化に加えて
ガスタービンの特性において負荷応答性が高く、
急激な電力需要の上昇にも十分対応し得るという
利点もある。

第１図は、タービン廃ガスの熱を回収する廃熱
回収ボイラの構造を示す。図中タービン排ガスＧ
は、過熱器１、高圧蒸発器２を経て脱硝装置３に
至り、排ガス中の窒素酸化物NOxを除去する。
続いて排ガスＧは、別の高圧蒸発器４、高圧節炭
器７、低圧蒸発器８、低圧節炭器１１を経て排出
される。この間に発生した高圧蒸気S₁および低圧
蒸気S₂は、蒸気タービンの動力源、所内熱源とし
て利用される。図中符号５および９は、各々高圧
ドラム、低圧ドラムを、符号６および１０は、降
水管を示す。

このような排熱回収ボイラは、ガスタービン排
ガスを通過させるガスダクト内に配置されており
このガスダクトの周囲は、外部に対する熱の放散
を防止し廃熱回収ボイラの熱回収効率を高めるた
め保温構造となつている。

第２図に廃熱回収ボイラの前記過熱器等の熱交
換部分の側断面図を示す。図中ダクトのケーシン
グ２１内には、上部管寄せ１９と、ガスタービン
廃ガスＧと熱交換する伝熱管１２、下部管寄せ１
３、および上部連絡管１８、下部連絡管２０で構
成されている。上部連絡管１８、伝熱管１２、上
部管寄せ１９、下部管寄せ１３の重量は、基礎１
７によつて支持されボイラ全体は自立構造となつ
ている。下部管寄せ１３とケーシング２１の間に
は、下部連絡管２０を配置する必要性と保温材層
１６を施すために一定の空間が必要である。その
ために機器重量の支持方法は、サポートラグ１４
を介してサポートビーム１５に伝え、さらに基礎
１７に伝達される構造となつている。第３図は、
第２図のＡ−Ａ断面図である。伝熱管１２、下部
管寄せ１３および上部連絡管１８の重量を支持す
るために、下部管寄せ１３には管寄せ長手方向に
数個のサポートラグ１４を設けている。この構造
において運転時には下部管寄せ１３の管壁温度
は、管寄せ内部の流体温度とほぼ等しくなるのに
対し、それを支持するサポートビーム１５および
ケーシング２１は、保温材層１６があるため外気
温度に近くなり、このため双方の熱膨張性が生じ
る。したがつてこの熱膨張差を吸収するように、
支持部材（以下サポートラグと称す）１４とサポ
ート部材（以下サポートビームと称す）１５間
は、管寄せ軸方向に滑動させる構造となつてい
る。また、管寄せ軸と直角方向に対する振動ある
いは地震水平力を支持するようにクリツプ２２を
設けて、管寄せ軸直角方向Ａの転倒および移動を
防止するような構造となつている。（第４図、第
５図参照） 以上の構成の支持構造においては次の如き欠点
が指摘されておりその加善が望まれている。

(1) サポートラグ１４とサポートビーム１５間で
滑動させる際、滑動時には必ず摩擦抵抗が働き
この滑動によりサポートラグ高さに対応する距
離：Ｌ（第４図、第５図）に比例した曲げモー
メントが下部管寄せ１３に作用して重要機器で
ある管寄せ取付部に応力が発生する。この応力
はプラントの起動停止には必ず発生することに
なり、特にこの形式の廃熱回収ボイラは、プラ
ントの起動特性が良いことから高頻度起動停止
運用され、しかも急速起動されるので、プラン
トの起動停止に伴う応力の繰り返しによる疲労
が問題となる。

(2) 下部管寄せ１３が滑動すると、サポートラグ
１４も同様に滑動することになり、サポートラ
グ回りに施工した保温材層１６も移動あるいは
変形せねばならず、したがつて保温材層１６と
サポートラグ１４間に間隙ができ、その間隙に
排ガスが流入してサポートビーム１５やケーシ
ング２１が温度上昇して熱応力が発生し、しか
も熱効率の低下をきたすことになる。

(3) 下部管寄せ１３にサポートラグ１４を直接溶
接すると、サポートラグの下端部まで管寄せ管
壁温度による熱が伝導され、サポートビーム１
５に熱が伝わりやすくなり、サポートビーム１
５の温度が上昇して基礎１７との取合部やケー
シング２１との接続部分に熱応力が発生するこ
とになる。この点からもプラントの頻繁な起動
停止に耐えられなくなる。

(4) 下部管寄せ１３にサポートラグ１４を固定す
ると、サポートラグ１４は管寄せ長手方向に複
数個あるため、下部管寄せの自重によるたわみ
や製作誤差等によつてサポートラグ１４の滑動
面が水平になりにくく、したがつて滑動面が傾
斜して片当りすることがあり、この欠点は管寄
せと滑動面の距離：Ｌが長い程差が大きくな
る。また、このような現象に対処するため、サ
ポートラグの滑動面を機械仕上げせねばならな
くなり製作コストが上昇する。

この発明は、管寄せとケーシングあるいはサポ
ートビームとの温度差による熱膨張差を滑動によ
り吸収させる構造において、上記した従来技術の
欠点をなくすよう滑動に伴う応力を低減し、ボイ
ラの起動停止回数の制限を緩和できるようにした
管寄せ支持部を有するボイラ装置を提供すること
にある。

要するにこの発明は、下管寄に接続する複数の
伝熱管を有する単位伝熱管群を、排ガス通路たる
ダクトのケーシング内に配置した廃熱ボイラにお
いて、該ケーシングト内面に保温材層を内張り
し、前記単位伝熱管群の夫々の下管寄に複数の支
持部材を設け、該保温材層の厚みとほぼ等しい背
丈の受け台を前記ケーシング外に位置するサポー
ト部材に固定接続し、廃熱ボイラの熱膨張変位を
可能に前記サポートラグ下面を前記受け台頂面と
接触させてなることを特徴とする廃熱回収ボイラ
である。

以下この発明の実施例を図面により説明する。

第６図及び第７図はこの発明の第１の実施例を
示す。図においてサポートビーム１５の上に受け
台２３を溶接等の手段で固設し、その受け台上
に、サポートラグ１４を付けた下部管寄せ１３を
配置している。これにより受け台２３はサポート
ビーム１５上に固定され、サポートラグ１４は下
部管寄せ１３に固定されることになる。したがつ
て、下部管寄せ１３とサポートビーム１５の温度
差による熱膨張差は、サポートラグ１４と受け台
２３間で滑動して吸収する構造となつている。受
け台２３とサポートビーム１５とは、図のように
溶接するがあるいは第４図、第５図に示すような
クリツプ２２で固定してもよい。このように受け
台とサポートラグ付の管寄せを組合わせることに
よつて、滑動面からサポートラグの管寄せ取付部
までの距離：L₁は従来構造の距離Ｌから受け台
の高さL₂を除いた部分となるため従来構造に比
べて格段に小さくなり、滑動時の摩擦抵抗による
曲げモーメントが大幅に低下し、発生応力を低減
できる。受け台２３自体はサポートビーム１５に
固定しておけば保温材層１６が変形することがな
く従来構造のように保温材層内に間隙が出来な
く、保温効果が向上する。またサポートビーム１
５と受け台をクリツプ２２で固定すれば保温材層
がやや変形する可能性はあるが応力の吸収性はさ
らに向上する。なおサポートラグ１４と受け台２
３間並びに受け台２３とサポートビーム１５間は
接触構造となり、従来型の一体構造に比べて温度
が伝導しにくい。つまり、接触構造では伝熱抵抗
が大きくなるので従来構造では１個所しか接触構
造はないのに対して接触構造が２個所となるこの
発明では伝熱抵抗が増大でき、管寄せの温度をサ
ポートビーム１５に伝導させにくくなる。従つて
サポートビームおよびそれにつながるケーシング
の熱応力を低減できる。

第８図及び第９図は他の実施例であり、サポー
トラグ１４の下部をテーパさせて下端の最小面積
部が受け台２３に接触するよう構成したものであ
り、これにより滑動面を小さくし、かつ管寄せ１
３の傾斜に対してもなめらかに滑動させる。しか
も接触面積を低下させることによつて、伝熱抵抗
をさらに増大させる構造としている。またサポー
トラグ１４の接触面は第１０図に示すように、円
弧あるいは曲線状の形状にしてもよい。なお管寄
せ軸直角方向の力に対してはストツパ２４を備え
対処する。

以上述べた実施例１及び２は、共通して保温材
層１６をケーシング内部に配置したものである
が、ケーシング２１の外部に配した場合もありう
る。

第１１図及び第１２図は第３の実施例を示す。

この実施例では受け台を上部受け台２５と下部
受け台２６に分割して組合わせ、上部受け台２５
は下部受け台２６に固定され、下部受け台２６は
サポートビーム１５に固定されている。したがつ
て、滑動は、サポートラグ１４と上部受け台２５
間で吸収する。第１２図は第１１図のＦ−Ｆ視図
である。本構造によると、サポートラグ１４と上
部受け台２５間、上下部受け台間、および下部受
け台２６とサポートビーム１５間で接触面を構成
することになつて接触面は３個所となり、第６図
〜第１０図の実施例よりもさらに熱伝導を低下さ
せることができる。本実施例では受け台を２個以
上複数個組合わせてもよい。また、上下受け台間
及び下部受け台とサポートビーム間には、受け台
のレベル調整や接触面を増加させる目的で、第１
３Ａ図に示すように一枚以上のプレート２７を挿
入してもよい。第１３Ｂ図はこの変形例であり、
上部受け台２６との間に介在させる部材をプレー
ト２７に代えてリング２８とし、このリング２８
をボルト２９、ナツト３０で固定するように構成
したものである。

第１４図は第４の実施例を示し、２個の管寄せ
１３ａ，１３ｂを共通の受け台２３に配置したも
のであり、この方法によると、受け台の製作コス
トを低減できる。この構造の場合には一個の受け
台で支持される管寄せは２個以上の複数個として
もよく、第８図〜第１０図に示すようなサポート
ラグ１４と組合せてもよく、また第１１図〜第１
３図に示すような受け台を分割して、その間にプ
レート２７を挿入してもよい。第１５図及び第１
６図は第５の実施例を示し、この実施例において
はサポートラグ１４は全廃し、管寄せ１３の支持
は受け台３５のみによつて行うよう構成してい
る。すなわち、具体的にはサポートビーム１５の
上に受け台３５を設け、その受け台上に下部管寄
せ１３を配置しており、受け台３５はサポートビ
ーム１５に固定されている。したがつて下部管寄
せ１３とサポートビーム１５の温度差による管寄
せ長手軸方向熱膨張差は、下部管寄せ１３と受け
台３５間で滑動して吸収する構造となつている。
また受け台３５には、下部管寄せ１３の外形にそ
つた円弧状の支持板３６が取付けしてあり管寄せ
軸方向への変位を許容すると共に軸と直角方向へ
の変位を拘束している。受け台３５とサポートビ
ーム１５とは、第１３図に示すようなクリツプ２
２で固定してもよく、また管寄せ１３と受け台３
５の滑動面には、滑動しやすいように適当な材料
を挿入してもよい。以上のような構造にすること
によつて、管寄せ１３は滑動時に摩擦抵抗による
曲げモーメントから完全に解放され管寄せに働く
応力を低減できる。

第１７図及び第１８図は第６の実施例を示す。
この実施例の場合にはサポートビーム１５を管寄
せ１３に対して平行に配置し、かつこのサポート
ビーム上にサポートビーム１５と直交するよう梁
形の長尺の受け台３７を配置し、さらにその上に
管寄せ１３を設置している。管寄せ軸直角方向の
力に対しては、ストツパー３６を設けて支持する
構造となつている。したがつて、管寄せ１３は受
け台３７上を滑動することになる。管寄せ１３は
受け台３７上に複数個配置してもよく、サポート
ビーム１５と受け台３７とは、第６図、第７図に
示すようなクリツプ２２で固定してもよい。

この発明により、下部管寄せを中心として発生
する熱応力をきわめて効果的に吸収できるので、
応力集中による管体の変形、破壊の虞れがなく、
ケーシングからのガス漏れ防止が図られ、ボイラ
装置の頻繁かつ急激な起動停止にも十分に対応す
ることができる。

また管寄せとケーシングの間に多数段の接触構
造を形成してあるため伝熱抵抗が増加しボイラ全
体の保温性も高めることができ熱効果を向上させ
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は廃熱回収ボイラの構造概略図、第２図
は第１図の詳細図、第３図は第２図のＡ−Ａ断面
図、第４図は第２図のＢ部詳細図、第５図は第３
図のＣ部詳細図、第６図はこの発明による管寄せ
支持部の構造図、第７図は第６図のＤ−Ｄ視図、
第８図はこの発明による第２の実施例の管寄せ支
持部の構造図、第９図は第８図のＥ−Ｅ視図、第
１０図は第９図の拡大図、第１１図はこの発明に
よる第３の実施例の管寄せ支持部の構造図、第１
２図は第１１図のＦ−Ｆ視図、第１３Ａ図および
第１３Ｂ図は第１１図に示す受け台構造の変形例
を示す図、第１４図はこの発明による第４の実施
例の管寄せ支持部の構造図、第１５図はこの発明
による第５の実施例の管寄せ支持部の構造図、第
１６図は第１５図のＧ−Ｇ視図、第１７図はこの
発明による第６の実施例の管寄せ支持部の構造
図、第１８図は第１７図のＨ−Ｈ視図である。 １３……下部管寄せ、１４……支持部材、１５
……サポート部材、２３，３５……受け台、２５
……上部受け台、２６……下部受け台、３７……
長尺型受け台。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 下管寄に接続する複数の伝熱管を有する単位
   伝熱管群を、排ガス通路たるダクトのケーシング
   内に配置した廃熱ボイラにおいて、該ケーシング
   の内面に保温材層を内張りし、前記単位伝熱管群
   の夫々の下管寄に複数の支持部材を設け、該保温
   材層の厚みとほぼ等しい背丈の受け台を前記ケー
   シング外に位置するサポート部材に固定接続し、
   廃熱ボイラの熱膨張変位を可能に前記サポートラ
   グ下面を前記受け台頂面と接触させてなることを
   特徴とする廃熱回収ボイラ。 ２ 夫々の支持部材の下部を保持する複数のクリ
   ツプを受け台上面に接続して設けたことを特徴と
   する特許請求の範囲第１項記載の廃熱回収ボイ
   ラ。 ３ 一基の受け台で複数個の支持部材を保持する
   ごとく構成したことを特徴とする特許請求の範囲
   第１項または第２項記載の廃熱回収ボイラ。 ４ 下管寄の下面を、受け台上端に接続する支持
   板で直接保持することを特徴とする特許請求の範
   囲第１項記載の廃熱回収ボイラ。