JPH06193858A - 排熱回収ボイラ高温ダクトの冷却方法 - Google Patents
排熱回収ボイラ高温ダクトの冷却方法Info
- Publication number
- JPH06193858A JPH06193858A JP34241292A JP34241292A JPH06193858A JP H06193858 A JPH06193858 A JP H06193858A JP 34241292 A JP34241292 A JP 34241292A JP 34241292 A JP34241292 A JP 34241292A JP H06193858 A JPH06193858 A JP H06193858A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 ダクトの材料を高級化したり構造を複雑にせ
ず、かつ、ボイラの効率を低下させずに排熱回収ボイラ
の高温ダクトを冷却すること。 【構成】 ガスタービン１から出る高温排ガスの熱を回
収する排熱回収ボイラ３において、同排ガスボイラ３の
中間部から煙突５出口までの煙道から１００℃以上４５
０℃以下の排ガスを抽出し昇圧ファン４によって昇圧
し、温度が４５０℃以上の高温ダクト２に導く。高温ダ
クト２に導いた抽出排ガスは高温ダクト２内に導入して
その内面に沿わせてフィルム状に流して高温ダクトを冷
却し高温から保護する。また、本発明によれば高温ダク
トを２重にし、その２重ダクトの間に前記抽出排ガスを
流して高温ダクトを冷却する方法も提供する。
ず、かつ、ボイラの効率を低下させずに排熱回収ボイラ
の高温ダクトを冷却すること。 【構成】 ガスタービン１から出る高温排ガスの熱を回
収する排熱回収ボイラ３において、同排ガスボイラ３の
中間部から煙突５出口までの煙道から１００℃以上４５
０℃以下の排ガスを抽出し昇圧ファン４によって昇圧
し、温度が４５０℃以上の高温ダクト２に導く。高温ダ
クト２に導いた抽出排ガスは高温ダクト２内に導入して
その内面に沿わせてフィルム状に流して高温ダクトを冷
却し高温から保護する。また、本発明によれば高温ダク
トを２重にし、その２重ダクトの間に前記抽出排ガスを
流して高温ダクトを冷却する方法も提供する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はガスタービン、ディーゼ
ルエンジン等の排ガス中の熱を回収する排ガスボイラ入
口部高温ダクトの冷却方式に関する。
ルエンジン等の排ガス中の熱を回収する排ガスボイラ入
口部高温ダクトの冷却方式に関する。
【０００２】
【従来の技術】ガスタービン排ガスボイラの構成を図５
に示してあるが、ガスタービン等の排ガスボイラに通ず
る高温ダクト０２は、その排ガス温度に応じ、４００℃
迄は炭素鋼、４００℃から６００℃まではＣr −Ｍ
o 鋼、６００℃以上ではステンレス鋼というように温度
が高くなるにつれて高温ダクトを構成する材料を高級化
して対応している。図６にガスタービン排ガスボイラに
おける高温排ダクト０２の１例を概略図で示してある
が、その（ｂ）図に示すように高温排ガスと接するダク
ト材０３を耐熱性金属材料に高級化してゆくわけであ
る。
に示してあるが、ガスタービン等の排ガスボイラに通ず
る高温ダクト０２は、その排ガス温度に応じ、４００℃
迄は炭素鋼、４００℃から６００℃まではＣr −Ｍ
o 鋼、６００℃以上ではステンレス鋼というように温度
が高くなるにつれて高温ダクトを構成する材料を高級化
して対応している。図６にガスタービン排ガスボイラに
おける高温排ダクト０２の１例を概略図で示してある
が、その（ｂ）図に示すように高温排ガスと接するダク
ト材０３を耐熱性金属材料に高級化してゆくわけであ
る。
【０００３】或いはまた、図６の（ｃ）図に示すように
高温ガスに晒されるダクト材０３の内表面に耐火材０４
を施工してダクト材料を高温から保護する方法が採用さ
れている。低温の圧縮空気を高温ガス接触面より吹き出
して冷却する方式はガスタービンでは高温ガスに接触す
る翼の冷却で広く行なわれているが、ダクトではその例
がない。なお空気を冷却流体として使用する場合には煙
突へ排出される排ガス量がその分だけ増加することにな
り排ガスロスの増加をもたらす。
高温ガスに晒されるダクト材０３の内表面に耐火材０４
を施工してダクト材料を高温から保護する方法が採用さ
れている。低温の圧縮空気を高温ガス接触面より吹き出
して冷却する方式はガスタービンでは高温ガスに接触す
る翼の冷却で広く行なわれているが、ダクトではその例
がない。なお空気を冷却流体として使用する場合には煙
突へ排出される排ガス量がその分だけ増加することにな
り排ガスロスの増加をもたらす。
【０００４】前記したように、高温排ガス（燃焼生成排
ガス）を通じる排ガスボイラのダクトの材料はガス温度
により決定されガス温度が高温化するに伴い材料の高級
化および大形化が必要となる。これは材料の許容応力が
温度の高いほど低下するために使用温度域に対しそれに
耐えうるように材料選定および部材のサイジングをする
必要があるからである。
ガス）を通じる排ガスボイラのダクトの材料はガス温度
により決定されガス温度が高温化するに伴い材料の高級
化および大形化が必要となる。これは材料の許容応力が
温度の高いほど低下するために使用温度域に対しそれに
耐えうるように材料選定および部材のサイジングをする
必要があるからである。
【０００５】高温になるに伴い各部材は大形化するとと
もに熱膨張量も大きくなり構造も熱応力を軽減するため
熱伸びを拘束しないスライド構造とする等複雑化する。
ガス温度が６００℃以上となると、もはやフェライト系
材料である炭素鋼、Ｃr−Ｍo 鋼では対処できなくなり
オーステナイト系ステンレス（ＳＵＳ３０４等）の使用
が必要となり、その場合には熱膨張に対する対策がより
厳しく求められることとなる。
もに熱膨張量も大きくなり構造も熱応力を軽減するため
熱伸びを拘束しないスライド構造とする等複雑化する。
ガス温度が６００℃以上となると、もはやフェライト系
材料である炭素鋼、Ｃr−Ｍo 鋼では対処できなくなり
オーステナイト系ステンレス（ＳＵＳ３０４等）の使用
が必要となり、その場合には熱膨張に対する対策がより
厳しく求められることとなる。
【０００６】なお、金属材料が直接高温排ガスに晒され
ないように高温ダクト内表面に耐火材を施工する方法も
古くから行なわれているが、ガスタービンの起動停止を
頻繁に行うような発電プラントにおいては熱疲労による
耐火材の割れ、脱落の原因となる。従って従来の方法で
は頻繁な起動停止（昼間運転・夜間停止、又は週末停
止）を要求される（ガスタービン−排熱回収ボイラ）コ
ンバインドサイクルにおいては、もはやダクトの寿命信
頼性の面から限界に近づいている。将来、ガスタービン
の高効率化が進んで排ガス温度がさらに高くなると従来
技術ではもはや対応できなくなる。
ないように高温ダクト内表面に耐火材を施工する方法も
古くから行なわれているが、ガスタービンの起動停止を
頻繁に行うような発電プラントにおいては熱疲労による
耐火材の割れ、脱落の原因となる。従って従来の方法で
は頻繁な起動停止（昼間運転・夜間停止、又は週末停
止）を要求される（ガスタービン−排熱回収ボイラ）コ
ンバインドサイクルにおいては、もはやダクトの寿命信
頼性の面から限界に近づいている。将来、ガスタービン
の高効率化が進んで排ガス温度がさらに高くなると従来
技術ではもはや対応できなくなる。
【０００７】このような状況において、ガスタービン翼
冷却の如く圧縮空気を高温ガスに接触する高温ダクトの
金属表面に吹出し冷却する方法も考えられるが、この場
合には冷却用に注入した空気の量だけ排ガス量が増加す
ることとなり、排熱回収ボイラ出口の温度は一定に保た
れている事から、排ガス量増加分だけ熱がボイラより系
外へよけいに放出されることとなってボイラの効率の低
下をもたらすこと、及び環境規制面から煙突出口の総排
出ガス量も規制されていることからこの方法も現実的で
はない。
冷却の如く圧縮空気を高温ガスに接触する高温ダクトの
金属表面に吹出し冷却する方法も考えられるが、この場
合には冷却用に注入した空気の量だけ排ガス量が増加す
ることとなり、排熱回収ボイラ出口の温度は一定に保た
れている事から、排ガス量増加分だけ熱がボイラより系
外へよけいに放出されることとなってボイラの効率の低
下をもたらすこと、及び環境規制面から煙突出口の総排
出ガス量も規制されていることからこの方法も現実的で
はない。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、排ガス温度
の高温化に対処するにあたり、高温ダクトの材料、構造
を高級化、複雑化することなく、また、ボイラの効率を
低下させることなく（煙突から出る排ガス量を増加させ
ることなく）高温ダクトを冷却する方法を提供すること
を課題としている。
の高温化に対処するにあたり、高温ダクトの材料、構造
を高級化、複雑化することなく、また、ボイラの効率を
低下させることなく（煙突から出る排ガス量を増加させ
ることなく）高温ダクトを冷却する方法を提供すること
を課題としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明は排熱回収ボイラ
における前記課題を解決するため、排熱回収ボイラの中
間部から煙突出口までの煙道から１００℃以上４５０℃
以下の排ガスを抽出して温度が４５０℃以上の排ガスを
通ずる高温ダクト内に導入し、その内面に沿わせて流す
手段を採用する。抽出した低温排ガスは昇圧通風機によ
り昇圧した後高温ダクトの内表面にそってフィルム状に
噴出させる。
における前記課題を解決するため、排熱回収ボイラの中
間部から煙突出口までの煙道から１００℃以上４５０℃
以下の排ガスを抽出して温度が４５０℃以上の排ガスを
通ずる高温ダクト内に導入し、その内面に沿わせて流す
手段を採用する。抽出した低温排ガスは昇圧通風機によ
り昇圧した後高温ダクトの内表面にそってフィルム状に
噴出させる。
【００１０】また、本発明は前記課題を解決する手段と
して前記したように抽出した１００℃から４５０℃の低
温排ガスを排ガスボイラにおける高温ダクトの外表面表
を流す方法も採用する。このときは、高温ダクト壁面を
２重構造としその空間に通じて冷却を行う。
して前記したように抽出した１００℃から４５０℃の低
温排ガスを排ガスボイラにおける高温ダクトの外表面表
を流す方法も採用する。このときは、高温ダクト壁面を
２重構造としその空間に通じて冷却を行う。
【００１１】前記いづれの手段を採用した場合も煙突へ
放出される排ガス量を増加させることなく（ボイラ効率
の低下をもたらすことなく）ダクトの冷却を行なわせる
ことが可能となる。
放出される排ガス量を増加させることなく（ボイラ効率
の低下をもたらすことなく）ダクトの冷却を行なわせる
ことが可能となる。
【００１２】
【作用】本発明によって排ガスボイラの中間から煙突出
口までの煙道から抽出した１００℃以上４５０℃以下の
排ガスを使って高温ダクトを冷却することによって高温
排ガスダクト構成部材は低温排ガスによる冷却で６００
℃以下の温度（現在実用に供されている温度域）に維持
される。
口までの煙道から抽出した１００℃以上４５０℃以下の
排ガスを使って高温ダクトを冷却することによって高温
排ガスダクト構成部材は低温排ガスによる冷却で６００
℃以下の温度（現在実用に供されている温度域）に維持
される。
【００１３】抽出された低温排ガスを昇圧ファンによっ
て昇圧し高温ダクト内に導入しその内面に沿わせて流す
と、冷却用低温排ガスは高温排ガスと混合し排ガス抽出
点に到るまでのガス量は図２の（ａ）に示すように低温
排ガスを抽出しない時のガス量Ｗ1 に比べ増加してＷ1
＋Ｗ2 となり抽出点における排ガス温度は従来方式を示
す図２の（ｂ）に比べ５℃程度上昇するが、煙突に到る
までの最終伝熱面ですべて熱回収されボイラ出口におい
ては排ガス抽出しない場合（従来方式）と同じ温度、例
えば図示のように１００℃に維持されボイラ効率の低下
を起こすことはない。
て昇圧し高温ダクト内に導入しその内面に沿わせて流す
と、冷却用低温排ガスは高温排ガスと混合し排ガス抽出
点に到るまでのガス量は図２の（ａ）に示すように低温
排ガスを抽出しない時のガス量Ｗ1 に比べ増加してＷ1
＋Ｗ2 となり抽出点における排ガス温度は従来方式を示
す図２の（ｂ）に比べ５℃程度上昇するが、煙突に到る
までの最終伝熱面ですべて熱回収されボイラ出口におい
ては排ガス抽出しない場合（従来方式）と同じ温度、例
えば図示のように１００℃に維持されボイラ効率の低下
を起こすことはない。
【００１４】なお、冷却用排ガス抽出点をボイラ最終伝
熱面後（煙突入口）とした場合、排ガス温度が多少上昇
し効率をわずかに低下させるが、煙突出口総排出ガス量
を増加させないという意味で利点があり、そのような場
合をも本発明の範囲に含めるのである。
熱面後（煙突入口）とした場合、排ガス温度が多少上昇
し効率をわずかに低下させるが、煙突出口総排出ガス量
を増加させないという意味で利点があり、そのような場
合をも本発明の範囲に含めるのである。
【００１５】また、本発明によって、排ガスボイラの中
間部から煙突出口までの煙道から抽出した１００℃から
４５０℃の排ガスを高温煙道の外側に流す方法を採用す
ると高温ダクトを２重構造とするだけでよいので容易に
高温ダクトを冷却することができる。
間部から煙突出口までの煙道から抽出した１００℃から
４５０℃の排ガスを高温煙道の外側に流す方法を採用す
ると高温ダクトを２重構造とするだけでよいので容易に
高温ダクトを冷却することができる。
【００１６】
【実施例】以下本発明による実施の態様を図１から図３
を用いて具体的に説明する。図１はガスタービン排ガス
ボイラにおける本発明による低温排ガスの抽出と同排ガ
スによる高温ダクトの冷却態様を示している。図１に示
すように、排ガスボイラ３の中間段より抽出した低温排
ガスは昇圧用通風機４にて昇圧され高温ダクト２に導か
れる。高温ダクト２に導かれた低温排ガスは、図３に示
す通り高温ダクト２内表面に沿ってフィルム状に噴出し
てダクト内表面に沿って流すことによってダクト材を冷
却する。
を用いて具体的に説明する。図１はガスタービン排ガス
ボイラにおける本発明による低温排ガスの抽出と同排ガ
スによる高温ダクトの冷却態様を示している。図１に示
すように、排ガスボイラ３の中間段より抽出した低温排
ガスは昇圧用通風機４にて昇圧され高温ダクト２に導か
れる。高温ダクト２に導かれた低温排ガスは、図３に示
す通り高温ダクト２内表面に沿ってフィルム状に噴出し
てダクト内表面に沿って流すことによってダクト材を冷
却する。
【００１７】あるいは図３に示すように冷却すべき高温
ダクトを２重構造として、ダクト内面板とダクト外面板
の間に低温排ガスの流路を形成しそこに前記したように
抽出した低温排ガスを流し、高温ダクトを外面から冷却
して６００℃以下の実用温度域に維持する。なお、本発
明に従って排ガスボイラの中間部から煙突出口までの煙
道から抽出するガス量は、その具体的抽出位置、抽出さ
れる排ガス温度等を勘案して適宜決定する。
ダクトを２重構造として、ダクト内面板とダクト外面板
の間に低温排ガスの流路を形成しそこに前記したように
抽出した低温排ガスを流し、高温ダクトを外面から冷却
して６００℃以下の実用温度域に維持する。なお、本発
明に従って排ガスボイラの中間部から煙突出口までの煙
道から抽出するガス量は、その具体的抽出位置、抽出さ
れる排ガス温度等を勘案して適宜決定する。
【００１８】
【発明の効果】以上具体的に説明したように、本発明に
よれば排ガスボイラの中間部から煙突出口までの煙道か
ら抽出した１００℃以上４５０℃以下の排ガスを使って
温度が４５０℃以上の排ガスを通ずる高温ダクトの構成
部材の温度を下げる事によりステンレス等の高級材料を
使用しないで炭素鋼もしくは低合金鋼でダクトを構成す
ることが可能となる。
よれば排ガスボイラの中間部から煙突出口までの煙道か
ら抽出した１００℃以上４５０℃以下の排ガスを使って
温度が４５０℃以上の排ガスを通ずる高温ダクトの構成
部材の温度を下げる事によりステンレス等の高級材料を
使用しないで炭素鋼もしくは低合金鋼でダクトを構成す
ることが可能となる。
【００１９】また、熱膨張量を小さく抑え熱応力を軽減
するとともに熱疲労を抑えダクトの寿命を永くすること
ができる。また、本発明によれば排ガスボイラ自体の低
温排ガスを冷却媒体として使うので、これを注入しても
排熱回収ボイラの効率低下、煙突よりの排出ガス量の増
加を起させない。
するとともに熱疲労を抑えダクトの寿命を永くすること
ができる。また、本発明によれば排ガスボイラ自体の低
温排ガスを冷却媒体として使うので、これを注入しても
排熱回収ボイラの効率低下、煙突よりの排出ガス量の増
加を起させない。
【図１】本発明の実施の１態様を示す排ガスボイラにお
けるダクトの系統図。
けるダクトの系統図。
【図２】本発明により冷却媒体を高温ダクト内へ注入す
る場合の実施の態様を示すダクトの断面図。
る場合の実施の態様を示すダクトの断面図。
【図３】本発明により高温ダクトを冷却媒体で外面から
冷却する場合の実施の態様を示す図面で（ａ）は断面
図、（ｂ）は斜視図。
冷却する場合の実施の態様を示す図面で（ａ）は断面
図、（ｂ）は斜視図。
【図４】排ガスボイラにおけるガス量とガス温度の関係
を示す説明図で、（ａ）は本発明によるガス冷却方法の
場合、（ｂ）は従来の方法による場合を示す。
を示す説明図で、（ａ）は本発明によるガス冷却方法の
場合、（ｂ）は従来の方法による場合を示す。
【図５】ガスタービン排ガスボイラの構成を示す系統
図。
図。
【図６】従来の排ガスボイラにおけるダクトの例を示す
図で（ａ）は側面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線に沿う
断面図、（ｃ）は他のダクト側を示す（ｂ）と同様の断
面図。
図で（ａ）は側面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線に沿う
断面図、（ｃ）は他のダクト側を示す（ｂ）と同様の断
面図。
１ ガスタービン ２ 高温ダクト ３ 排熱回収ボイラ ４ 昇圧通風機 ５ 煙突
Claims (2)
- 【請求項１】 高温排ガスの熱を回収する排熱回収ボイ
ラにおいて、同ボイラの中間部から煙突出口までの煙道
から１００℃以上４５０℃以下の排ガスを抽出して昇圧
ファンによって昇圧し、温度が４５０℃以上の排ガスを
通ずる高温ダクト内に導入し、その内面に沿わせて流す
ことを特徴とする排熱回収ボイラ高温ダクトの冷却方
法。 - 【請求項２】 高温排ガスの熱を回収する排熱回収ボイ
ラにおいて、同ボイラの中間部から煙突出口までの煙道
から１００℃以上４５０℃以下の排ガスを抽出して温度
が４５０℃以上の排ガスを通ずる高温ダクトの外表面上
を流すことを特徴とする排熱回収ボイラ高温ダクトの冷
却方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34241292A JPH06193858A (ja) | 1992-12-22 | 1992-12-22 | 排熱回収ボイラ高温ダクトの冷却方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34241292A JPH06193858A (ja) | 1992-12-22 | 1992-12-22 | 排熱回収ボイラ高温ダクトの冷却方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06193858A true JPH06193858A (ja) | 1994-07-15 |
Family
ID=18353534
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP34241292A Withdrawn JPH06193858A (ja) | 1992-12-22 | 1992-12-22 | 排熱回収ボイラ高温ダクトの冷却方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06193858A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5947110A (en) * | 1996-10-25 | 1999-09-07 | Combustion Engineering, Inc. | Flue gas flow control |
| JP2016502014A (ja) * | 2012-11-02 | 2016-01-21 | エクソンモービル アップストリーム リサーチ カンパニー | 排気ガス再循環を備えたガスタービンエンジン中の構成要素を保護するためのシステム及び方法 |
| JP2016527429A (ja) * | 2013-06-28 | 2016-09-08 | エクソンモービル アップストリーム リサーチ カンパニー | 排気ガス再循環を有するガスタービンシステムをモニタするためのシステム及び方法 |
-
1992
- 1992-12-22 JP JP34241292A patent/JPH06193858A/ja not_active Withdrawn
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5947110A (en) * | 1996-10-25 | 1999-09-07 | Combustion Engineering, Inc. | Flue gas flow control |
| JP2016502014A (ja) * | 2012-11-02 | 2016-01-21 | エクソンモービル アップストリーム リサーチ カンパニー | 排気ガス再循環を備えたガスタービンエンジン中の構成要素を保護するためのシステム及び方法 |
| JP2016527429A (ja) * | 2013-06-28 | 2016-09-08 | エクソンモービル アップストリーム リサーチ カンパニー | 排気ガス再循環を有するガスタービンシステムをモニタするためのシステム及び方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20000307 |