JPH0740805Y2 - 廃熱回収装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔考案の利用分野〕 この考案は伝熱管群振れ止め構造を有する廃熱回収装置
に係り，特に廃熱ボイラ等の上部管寄せを設けていない
鉛直方向の伝熱管群の上部の振れを止めるに好適な伝熱
管群振れ止め構造を有する廃熱回収装置に関するもので
ある。

〔考案の背景〕

近年，高効率発電プラントとして複合発電プラントが注
目されている。複合発電プラントとは，まず，ガスター
ビンによって発電機を運転して発電し，つぎに，廃熱ボ
イラによってガスタービンの排ガスの熱を回収して蒸気
を発生し，この蒸気を蒸気タービンに導いて蒸気タービ
ンによって発電機を運転して発電するプラントである。

第７図は上記の廃熱ボイラの全体概略図，第８図は第７
図のＣ部の詳細図，第９図は従来の伝熱管群振れ止め装
置の側面図，第10図は第９図のＤ−Ｄ断面図である。

第７図，第８図，第９図，第10図において，廃熱ボイラ
40は，図示しないガスタービンの排ガスＧが通過する高
温ダクト41内に配置してある。排ガスＧは，矢印Ｙで示
す方向に廃熱ボイラ40の流入し，最初に過熱器15に熱を
与え，以下，高圧蒸発器16,排煙脱硝装置17,高圧蒸発器
18,高圧節炭器21,低圧蒸発器22,低圧節炭器25の順に通
過する。そして，過熱器15から発生する過熱蒸気S₁は図
示しない蒸気タービンに，また，低圧ドラム23から発生
する低圧蒸気S₂は図示しない所内機器に，夫々送られ
る。

過熱器15は上部管寄せを有しておらず，鉛直方向の多数
の伝熱管１と下部管寄せ27とが管寄せサポート28によっ
て支持部材30に支持されている。伝熱管１は，高温ダク
ト41の中心を基準として矢印Ｙで示す排ガスＧの流れの
方向（以下,Y方向という）に直角な水平方向（以下,X方
向という）に，また，支持部材30を基準としてＹ方向に
直角な鉛直方向（以下,Z方向という）に，夫々熱膨張に
よって延びる構造となっている。

この場合，鉛直方向の多数の伝熱管１の下部は，下部管
寄せ27に接続してあって熱膨張によるＺ方向の延びの基
準点であるため，伝熱管１の下部に作用する水平力を吸
収する構造は簡単である。しかし，既に説明したよう
に，鉛直方向の多数の伝熱管１の上部には上部管寄せを
設けていないので，伝熱管１の熱膨張によるＺ方向の延
びと内部保温形式の高温ダクト41の外側のケーシング７
の熱膨張によるＺ方向の延びとの差を吸収するととも
に，伝熱管１の上部に作用するＹ方向の水平力およびＸ
方向の水平力を，ケーシング７を取り巻いて高温ダクト
41を補強している上部構造部材29bおよび側部構造部材2
9cに伝達する構造は複雑である。

すなわち，まず，隣接する伝熱管１相互にバンド31を順
次巻きつけることによって，過熱器15の全部の伝熱管１
の上部を一体に緊縛する。つぎに，一体に緊縛した伝熱
管１のうちのＹ方向の最前列の全部の伝熱管１の上端
に，ラグ32bを取り付ける。また，上記最前列の伝熱管
１に最も近い位置にある上部構造部材29bに，ラグ32bの
数と同数のラグ32aを取り付ける。そして，相対向する
ラグ32bとラグ32aとをリンク33によって連結する。この
ようにして，伝熱管１の熱膨張によるＺ方向の延びとケ
ーシング７の熱膨張によるＺ方向の延びとの差を吸収す
るとともに，伝熱管１の上部に作用するＹ方向の水平力
を上部構造部材29bに伝達している。

また，一体に緊縛した伝熱管１のうちのＸ方向の最外側
の全部の伝熱管１の上端に，ラグ35aを取り付ける。つ
ぎに，高温ダクト41の両側の水平支持部材11に，ラグ35
aの数と同数のラグ35bを取り付ける。そして，相対向す
るラグ35aとラグ35bとをリンク36によって連結する。こ
のようにして，伝熱管１の熱膨張によるＺ方向の延びと
ケーシング７の熱膨張によるＺ方向の延びとの差を吸収
するとともに，伝熱管１の上部に作用するＸ方向の水平
力を水平支持部材11に伝達している。

このような従来の伝熱管群振れ止め装置は，多数の伝熱
管１の上部を一体に緊縛するために多数のバンド31が必
要であるとともに，これらの多数のバンド31を多数の伝
熱管１に順次巻き付けるために多くの工数を必要とす
る。また,Y方向に伝熱管１と上部構造部材29bとを連結
するために多数のラグ32a,ラグ32b,リンク33が必要であ
るとともに，これらの多数のラグ32a,ラグ32b,リンク33
を取り付けるために多くの工数を必要とする。さらに,X
方向の水平力が伝熱管１の上部に作用した場合に，両側
の最外側の伝熱管１の上端と高温ダクト41の両側の水平
支持部材11とを連結しているため，伝熱管１に大きな曲
げ応力が発生するので強度上好ましくない。従来の伝熱
管群振れ止め装置には，以上説明したような欠点がある
ので問題になっていた。

〔考案の目的〕

この考案は上記の欠点を解消するためになされたもの
で，上部管寄せを設けていない鉛直方向の伝熱管群の上
部に作用する水平力および伝熱管群の熱膨張による鉛直
方向の延びを吸収することができる伝熱管群振れ止め構
造を有する廃熱回収装置を提供することを目的とするも
のである。

〔考案の概要〕

この考案は，煙道内に設けた廃熱ボイラ等における廃熱
回収装置において，上部管寄せを有しない鉛直方向の伝
熱管群の各々の伝熱管の上部を，伝熱管の外径より僅か
に大きい内径を有する水平板の各々の穴に夫々貫通させ
ることによって，上部管寄せを有しない鉛直方向の伝熱
管群の上部を一体化する。そして，この水平板を煙道構
造部材に熱膨張による延びを吸収できるように取り付け
ることによって，上部管寄せを有しない鉛直方向の伝熱
管群の上部に作用する水平力および熱膨張による伝熱管
群の鉛直方向の延びを吸収して，上部管寄せを有しない
鉛直方向の伝熱管群の上部の振れを止める構造としたこ
とを特徴とするものである。

〔考案の実施例〕

この考案に係る実施例を図に基づいて説明する。第１図
はこの考案の伝熱管群振れ止め構造を有する廃熱回収装
置を示す図，第２図は第１図のＡ−Ａ断面図である。

第１図および第２図において，廃熱ボイラの過熱器15の
鉛直方向の多数の伝熱管１の上部には上部管寄せが設け
てないが，過熱器15に隣接する高圧蒸発器16の鉛直方向
の多数の伝熱管２の上部には上部管寄せ３が設けてあ
る。そして，鉛直方向の多数の伝熱管１および伝熱管２
の下部は，図示しない夫々の下部管寄せに夫々連結して
ある。また，鉛直方向の多数の伝熱管１の上部と伝熱管
２の上部とに，水平板として，後述するガスパス防止板
4aと4bとが夫々設けてある。

ガスパス防止板とは，廃熱ボイラの熱源である排ガスか
ら伝熱管内の水および蒸気に熱量を伝達する伝熱効果を
大きくするために，伝熱管の伝熱効果が小さい部分を囲
って，熱源である排ガスが接触しないようにするもので
ある。

鉛直方向の多数の伝熱管１の上部1₁，および伝熱管２の
上部2₁には，伝熱面積を増加するためのフィンが付いて
いないが，伝熱管１の上部1₁以外の部分1₂および伝熱管
２の上部2₁以外の部分2₂には，図示していないが，伝熱
面積を増加するためのフィンが付いている。これは，伝
熱管１および伝熱管２にフィンを付けることができる長
さが，フィン付け機によって制限されているからであ
る。

したがって，伝熱管１の上部1₁の表面積は，フィンの表
面積を含めた伝熱管１の部分1₂の全表面と比べて，無視
できる程度に小さい。それ故，伝熱管１の上部1₁をガス
パス防止板4aで囲むことによって，過熱器15の熱源であ
る排ガスＧが伝熱器１の部分1₂だけに接触するようにし
て，排ガスＧから伝熱管１内の蒸気に熱量を伝達する伝
熱効果を大きくしている。また，過熱器15に隣接する高
圧蒸発器16の伝熱管２についても，過熱器15の伝熱管１
と同様に，フィンを付けていない伝熱管２の上部2₁およ
び上部管寄せ３をガスパス防止板4bで囲むことによっ
て，高圧蒸発器16の熱源である排ガスＧが伝熱管２の部
分2₂だけに接触するようにして，排ガスＧから伝熱管２
内の水および蒸気に熱量を伝達する伝熱効果を大きくし
ている。

この場合，鉛直方向の多数の伝熱管１の上部1₁が夫々貫
通するガスパス防止板4aの各々の穴の内径は，伝熱管１
の外径より僅かに大きくしてある。また，鉛直方向の多
数の伝熱管２の上部2₁が夫々貫通するガスパス防止板4b
の各々の穴の内径も，伝熱管２の外径より僅かに大きく
してある。それ故，図示しない下部管寄せを基準にして
熱膨張によってＺ方向に延びる伝熱管１および伝熱管２
は，ガスパス防止板4aおよび4bに対して夫々スライドす
るとともに，伝熱管１の上部1₁と伝熱管２の上部2₁と
が，ガスパス防止板4aとガスパス防止板4bとによって，
夫々緩く緊縛されるように一体化されている。

一方，高圧蒸発器16の上部管寄せ３の両端にはラグ９が
設けてあり，ラグ９は，廃熱ボイラ40の側面のケーシン
グ７の水平支持部材11に固定してあるブラケット10によ
って,Y方向に支持してある。そして，一端に連結長穴を
有する複数のリンク５によって，ガスパス防止板4aと4b
とがＹ方向に連結してある。したがって，過熱器15の鉛
直方向の多数の伝熱管１の上部1₁にＹ方向に作用する水
平力は，ガスパス防止板4a〜リンク５〜ガスパス防止板
4b〜伝熱管２〜上部管寄せ３〜ラグ９〜ブラケット10を
経て，水平支持部材11に伝達される。

また，複数のサポート６がガスパス防止板4aに取り付け
てあり，廃熱ボイラ40の側面のケーシング７の水平支持
部材11にはブラケット39が固定してある。そして，複数
のサポート６の端部38とブラケット39とは，廃熱ボイラ
40の停止中は間隙αを保っているが，廃熱ボイラ40の運
転中は，サポート６が熱膨張によってＸ方向に延びて間
隙αが無くなり，サポート６の端部38がブラケット39に
当接するようにしてある。したがって，過熱器15の鉛直
方向の多数の伝熱管１の上部1₁にＸ方向に作用する水平
力は，ガスパス防止板4a〜サポート６〜ブラケット39を
経て，水平支持部材11に伝達される。

このように構成してあるので，過熱器15の上部管寄せが
設けてない鉛直方向の多数の伝熱管１の振れを止めるこ
とができる。

第３図はこの考案の他の実施例を示す図，第４図は第３
図のＢ−Ｂ断面図である。第３図および第４図には図示
してないが，過熱器15のガスパス防止板4aと過熱器15に
隣接する高圧蒸発器のガスパス防止板とは，一端に連結
長穴を有する複数のリンクによって連結されている。し
たがって，過熱器15の鉛直方向の多数の伝熱管1aおよび
1bの上部にＹ方向に作用する水平力は，既に説明した第
１図および第２図における場合と同様に，廃熱ボイラ40
の側面のケーシングの図示しない水平支持部材に伝達さ
れるようになっている。それ故，第３図および第４図に
おいては，過熱器15の鉛直方向の多数の伝熱管1aおよび
1bの上部に,X方向の水平力が作用する場合の振れ止め装
置についてのみ示してある。

第３図および第４図において，過熱器15の鉛直方向の多
数の伝熱管1aの上部の水平部分に，サポート6aがＸ方向
に取り付けてある。そして，多数のスペーサ13が，多数
の伝熱管1aの上部の隣接する水平部分相互を隔絶するよ
うに，サポート6aの下面に設けてあり，多数の伝熱管1a
と多数のスペーサ13とが互いに当接している。

一方，廃熱ボイラ40の内部の上面のＹ方向の中心位置に
は，水平支持部材11aが内部ブレース37に取り付けてあ
り，内部ブレース37は廃熱ボイラ40の上部構造部材29b
に固定してある。そして，ラグ12が水平支持部材11aの
下面に，また,2個のブラケット14および14がサポート6a
の上面に，夫々設けてあり,2個のブラケット14および14
がラグ12の両側に当接している。なお，鉛直方向の多数
の伝熱管1aは熱膨張によってＺ方向に延びるので，サポ
ート6aの上面とラグ12の下端との間に間隙βが設けてあ
る。

このように構成してあるので，過熱器15の鉛直方向の多
数の伝熱管1aの上部にＸ方向に作用する水平力は，スペ
ーサ13〜サポート6a〜ブラケット14〜ラグ12〜水平支持
部材11a〜内部ブレース37を経て，上部構造部材29bに伝
達される。また，過熱器15の鉛直方向の多数の伝熱管1b
の上部にＸ方向に作用する水平力は，ガスパス防止板4a
を経て伝熱管1aに伝達され，上記と同様に上部構造部材
29bに伝達される。したがって，過熱器15の上部管寄せ
が設けてない鉛直方向の多数の伝熱管1aおよび1bの振れ
を止めることができる。この場合，サポート6aの熱膨張
によるＸ方向の延びは，水平支持部材11aを基準点とし
ており，過熱器15の鉛直方向の多数の伝熱管1aおよび1b
の上部にＸ方向に作用する水平力は，水平支持部材11a
に伝達されるので，サポート6aの熱膨張によるＸ方向の
延びを考慮する必要がない。

なお,2個のブラケット14および14がラグ12の両側に当接
してあると説明したが，ブラケット14とラグ12とがはず
れる可能性をなくすために，図示していないが，ブラケ
ット14に上下方向に長い連結穴を設けて，ボルト等によ
ってラグ12に連結するようにしてもよい。

第５図はこの考案のさらに他の実施例を示す図，第６図
は第５図のＡ−Ａ断面図である。第５図および第６図に
おいて，複数のサポート６がガスパス防止板4aにＸ方向
に取り付けてある。また，廃熱ボイラ40の側面のケーシ
ング７の水平支持部材11にはブラケット39が固定してあ
る。そして，複数のサポート６の端部38とブラケット39
とは，廃熱ボイラ40の停止中は間隙αを保っているが，
廃熱ボイラ40の運転中は，サポート６が熱膨張によって
Ｘ方向に延びるので間隙αが無くなり，サポート６の端
部38がブラケット39に当接するようにしてある。また，
ブラケット39の両側にはブラケット10が設けてあり，複
数のサポート６の端部38がＹ方向に移動しないようにし
てある。

したがって，過熱器15の鉛直方向の多数の伝熱管１の上
部にＹ方向に作用する水平力およびＸ方向に作用する水
平力が，ガスパス防止板4a〜サポート６〜ブラケット10
および39を経て，水平支持部材11に伝達されるので，過
熱器15の上部管寄せが設けてない鉛直方向の多数の伝熱
管１の振れを止めることができる。

〔考案の効果〕

この考案の廃熱回収装置によれば，上部管寄せが設けて
ない鉛直方向の多数の伝熱管の振れを止めることができ
るので，多数の伝熱管を一体に緊締するための多数のバ
ンド，多数の伝熱管を廃熱ボイラの構造部材に連結する
ための多数のラグおよびリンク等が不要になる効果があ
る。また，これらの多数のバンド，ラグ，リンク等を取
り付ける多くの工数が不要になる効果がある。さらに，
伝熱管に大きな曲げ応力が発生しない効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの考案の伝熱管群振れ止め装置を示す図，第
２図は第１図のＡ−Ａ断面図，第３図はこの考案の他の
実施例を示す図，第４図は第３図のＢ−Ｂ断面図，第５
図はこの考案のさらに他の実施例を示す図，第６図は第
５図のＡ−Ａ断面図，第７図は廃熱ボイラの全体概略
図，第８図は第７図のＣ部の詳細図，第９図は従来の廃
熱ボイラの過熱器の伝熱管群振れ止め装置の側面図，第
10図は第９図のＤ−Ｄ断面図である。 1,2,1₁，1₂,1a,1b,2₁，2₂…伝熱管 ３…上部管寄せ 4a,4b…ガスパス防止板 5,33,36…リンク、6,6a…サポート ７…ケーシング、８…保温材 9,12,32a,32b,35a,35b,39…ラグ 10,14…ブラケット、11,11a…水平支持部材 13…スペーサ、15…過熱器 16…高圧蒸発器 29a,29b,29c…構造部材 31…バンド、37…内部ブレース 38…端部、40…廃熱ボイラ 41…高温ダクト

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)考案者 入木 重行 広島県呉市宝町６番９号 バブコツク日立 株式会社呉工場内 (56)参考文献 特開 昭56−997（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】水平の煙道内に垂直方向に伝熱管群を配設
   し、上記煙道部に上記伝熱管群の水平方向の振れを止め
   る水平支持部材を設け、かつ、上記伝熱管群の上部に、
   該伝熱管群の各伝熱管を熱膨張、収縮自在に貫通する水
   平部と、上記煙道の天井部と上記伝熱管群の上部との間
   の排ガスの流れを遮断する垂直部とを有するガスパス防
   止板を設けた廃熱回収装置において、上記ガスパス防止
   板の水平部もしくは上記伝熱管群の頂部にサポートを設
   け、該サポートを上記水平支持部材に装着してなること
   を特徴とする廃熱回収装置。