JPH10122501A - 排熱回収ボイラ - Google Patents
排熱回収ボイラInfo
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- JPH10122501A JPH10122501A JP27771996A JP27771996A JPH10122501A JP H10122501 A JPH10122501 A JP H10122501A JP 27771996 A JP27771996 A JP 27771996A JP 27771996 A JP27771996 A JP 27771996A JP H10122501 A JPH10122501 A JP H10122501A
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- recovery boiler
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
- F28F1/00—Tubular elements; Assemblies of tubular elements
- F28F1/10—Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses
- F28F1/12—Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses the means being only outside the tubular element
- F28F1/34—Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses the means being only outside the tubular element and extending obliquely
- F28F1/36—Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses the means being only outside the tubular element and extending obliquely the means being helically wound fins or wire spirals
Abstract
(57)【要約】
【課題】オーステナイト系ステンレス鋼を材料とするフ
ラットセレーテッドフィンチューブおよびツイストセレ
ーテッドフィンチューブを使用した場合よりも少ない圧
力損失で所定の収熱量を確保し、プラント効率を高める
ことのできる排熱回収ボイラを得ることを目的とする。 【解決手段】ガスタービン排ガスを利用して蒸気を発生
させる排熱回収ボイラ７において、排ガスの上流側に高
温熱交換器２を配設し、この高温熱交換器の下流側に低
温熱交換器３，４を配設し、前記高温熱交換器のフィン
チューブ５にオーステナイト系ステンレス鋼より熱伝導
率の良い材料を使用し、このフィンチューブのフィンに
切り欠きを有するフラットセレーテッドフィンチューブ
６１を用いることを特徴とする。
ラットセレーテッドフィンチューブおよびツイストセレ
ーテッドフィンチューブを使用した場合よりも少ない圧
力損失で所定の収熱量を確保し、プラント効率を高める
ことのできる排熱回収ボイラを得ることを目的とする。 【解決手段】ガスタービン排ガスを利用して蒸気を発生
させる排熱回収ボイラ７において、排ガスの上流側に高
温熱交換器２を配設し、この高温熱交換器の下流側に低
温熱交換器３，４を配設し、前記高温熱交換器のフィン
チューブ５にオーステナイト系ステンレス鋼より熱伝導
率の良い材料を使用し、このフィンチューブのフィンに
切り欠きを有するフラットセレーテッドフィンチューブ
６１を用いることを特徴とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は排熱回収ボイラにか
かり、高温蒸気発生熱交換器を有する排熱回収ボイラに
関する。
かり、高温蒸気発生熱交換器を有する排熱回収ボイラに
関する。
【０００２】
【従来の技術】排熱回収ボイラでは、蒸気タービンの効
率を最適化するために、排ガス温度に見合った飽和蒸気
圧力レベル毎に蒸発器を備えた多重圧力レベル化が行わ
れている。その一例である３重圧排熱回収ボイラの構成
図を図５に示す。
率を最適化するために、排ガス温度に見合った飽和蒸気
圧力レベル毎に蒸発器を備えた多重圧力レベル化が行わ
れている。その一例である３重圧排熱回収ボイラの構成
図を図５に示す。
【０００３】図５において、この排熱回収ボイラ７は、
ボックスケーシング６内に図中矢印１で示すガスタービ
ン排ガスの入口側７ａより、高温熱交換器である高圧熱
交換器群２、次いで低温熱交換器である中圧熱交換器群
３、ガスタービン排ガス１の最下流部に中圧熱交換器群
３より低温の蒸気を発生させる低温熱交換器である低圧
熱交換器群４が設置されている。各熱交換器群２，３，
４は複数のフィンチューブ５によって構成されている。
ボックスケーシング６内に図中矢印１で示すガスタービ
ン排ガスの入口側７ａより、高温熱交換器である高圧熱
交換器群２、次いで低温熱交換器である中圧熱交換器群
３、ガスタービン排ガス１の最下流部に中圧熱交換器群
３より低温の蒸気を発生させる低温熱交換器である低圧
熱交換器群４が設置されている。各熱交換器群２，３，
４は複数のフィンチューブ５によって構成されている。
【０００４】一般的に約６００℃程度であるガスタービ
ン排ガス１は、入口側７ａからまず高圧熱交換器群２に
導かれフィンチューブ５内の蒸気および水と熱交換を行
い、排ガス温度を低下させる。そしてこのガスタービン
排ガス１は、中圧熱交換器群３、最後に低圧熱交換器群
４へと順次排ガス温度を低下させながら導かれ、低圧熱
交換器群４出口では排ガス温度は１００℃程度となる。
ン排ガス１は、入口側７ａからまず高圧熱交換器群２に
導かれフィンチューブ５内の蒸気および水と熱交換を行
い、排ガス温度を低下させる。そしてこのガスタービン
排ガス１は、中圧熱交換器群３、最後に低圧熱交換器群
４へと順次排ガス温度を低下させながら導かれ、低圧熱
交換器群４出口では排ガス温度は１００℃程度となる。
【０００５】該高圧熱交換器群２は、ガスタービン排ガ
ス入口側７ａより高圧過熱器および再熱器２ａ、次いで
高圧蒸発器２ｂで構成される。この高圧過熱器および再
熱器２ａは高温排ガスによる加熱が必要であるため一般
的には約５００℃以上の排ガスにさらされ、排熱回収ボ
イラ７の中では最も高温の熱交換器である。このため、
高圧過熱器および再熱器２ａのような高温熱交換器のフ
ィンチューブには高温強度が必要となり、そのため高温
強度特性が良好なステンレス鋼が用いられている。
ス入口側７ａより高圧過熱器および再熱器２ａ、次いで
高圧蒸発器２ｂで構成される。この高圧過熱器および再
熱器２ａは高温排ガスによる加熱が必要であるため一般
的には約５００℃以上の排ガスにさらされ、排熱回収ボ
イラ７の中では最も高温の熱交換器である。このため、
高圧過熱器および再熱器２ａのような高温熱交換器のフ
ィンチューブには高温強度が必要となり、そのため高温
強度特性が良好なステンレス鋼が用いられている。
【０００６】一方、各熱交換器２，３，４のフィンチュ
ーブ５は炭素鋼から構成され、そのフィン形状として
は、図６（ａ）に縦断面図、（ｂ）に側面図で示すフラ
ットセレーテッドフィンチューブ６１および図７（ａ）
に縦断面図、（ｂ）に側面図で示すツイストセレーテッ
ドフィンチューブ７１が用いられている。
ーブ５は炭素鋼から構成され、そのフィン形状として
は、図６（ａ）に縦断面図、（ｂ）に側面図で示すフラ
ットセレーテッドフィンチューブ６１および図７（ａ）
に縦断面図、（ｂ）に側面図で示すツイストセレーテッ
ドフィンチューブ７１が用いられている。
【０００７】フラットセレーテッドフィンチューブ６１
（以下フラット形とも呼ぶ）の形状は、図８に示す伝熱
管８１にフィン８２を巻回固着させたソリッドフィンチ
ューブ８３（以下ソリッド形とも呼ぶ）のフィン外周に
切り込み（セレーテッド）を入れ、図６（ａ）に示すよ
うにフィン外周に放射状の矩形状フィン（セグメント６
２）を形成したものである。
（以下フラット形とも呼ぶ）の形状は、図８に示す伝熱
管８１にフィン８２を巻回固着させたソリッドフィンチ
ューブ８３（以下ソリッド形とも呼ぶ）のフィン外周に
切り込み（セレーテッド）を入れ、図６（ａ）に示すよ
うにフィン外周に放射状の矩形状フィン（セグメント６
２）を形成したものである。
【０００８】ツイストセレーテッドフィンチューブ７１
（以下ツイスト形と呼ぶ）はセグメント７３を図７
（ｂ）に示すようにフィン巻き付け面からある角度（ツ
イスト角度）７２を持つようにひねりを加えた（ツイス
ト化）ものである。
（以下ツイスト形と呼ぶ）はセグメント７３を図７
（ｂ）に示すようにフィン巻き付け面からある角度（ツ
イスト角度）７２を持つようにひねりを加えた（ツイス
ト化）ものである。
【０００９】この炭素鋼を使用したフィンチューブのフ
ィン形状による伝熱特性を図９に示す。図９の横軸は管
外流速すなわちガスタービン排ガスの流速であり、縦軸
はソリッドフィンチューブ単位長さ当たりの収熱量を１
とした場合のフィンチューブ単位長さ当たりの収熱量で
ある。
ィン形状による伝熱特性を図９に示す。図９の横軸は管
外流速すなわちガスタービン排ガスの流速であり、縦軸
はソリッドフィンチューブ単位長さ当たりの収熱量を１
とした場合のフィンチューブ単位長さ当たりの収熱量で
ある。
【００１０】セグメント化およびツイスト化によってフ
ラット形およびツイスト形の収熱量はソリッド形の収熱
量より増加する。これはセグメント化によりフィン外表
面積は減少するが、フィン周辺での管外流の乱れが促進
され管外熱伝達性能向上し、管外熱伝達性能と伝熱面積
の積で表されるフィンチューブ一本当たりの収熱量が高
まるためである。フィンチューブ一本当たりの収熱量が
増加することにより、所定の収熱量を確保するために必
要なフィンチューブ総本数は減少する。したがって、フ
ィンチューブ総本数に比例する排熱回収ボイラ内部の圧
力損失も減少することになる。
ラット形およびツイスト形の収熱量はソリッド形の収熱
量より増加する。これはセグメント化によりフィン外表
面積は減少するが、フィン周辺での管外流の乱れが促進
され管外熱伝達性能向上し、管外熱伝達性能と伝熱面積
の積で表されるフィンチューブ一本当たりの収熱量が高
まるためである。フィンチューブ一本当たりの収熱量が
増加することにより、所定の収熱量を確保するために必
要なフィンチューブ総本数は減少する。したがって、フ
ィンチューブ総本数に比例する排熱回収ボイラ内部の圧
力損失も減少することになる。
【００１１】同じく炭素鋼についてフィン形状による圧
力損失特性を図１０に示す。図の横軸は管外流速であ
り、縦軸はソリッドフィンチューブ一本当たりの圧力損
失を１とした場合のフィンチューブ一本当たりの圧力損
失である。セグメント化およびツイスト化によりフィン
周辺の管外流の乱れが促進されフラット形およびツイス
ト形の圧力損失はソリッド形の圧力損失より増加する。
力損失特性を図１０に示す。図の横軸は管外流速であ
り、縦軸はソリッドフィンチューブ一本当たりの圧力損
失を１とした場合のフィンチューブ一本当たりの圧力損
失である。セグメント化およびツイスト化によりフィン
周辺の管外流の乱れが促進されフラット形およびツイス
ト形の圧力損失はソリッド形の圧力損失より増加する。
【００１２】排熱回収ボイラ内部の圧力損失の増加はガ
スタービンの出力低下を招きプラント効率を低下させ
る。したがって、排熱回収ボイラのフィンチューブとし
ては所定の収熱量を最小の圧力損失で実現するようなも
のがプラント効率の面から望ましい。
スタービンの出力低下を招きプラント効率を低下させ
る。したがって、排熱回収ボイラのフィンチューブとし
ては所定の収熱量を最小の圧力損失で実現するようなも
のがプラント効率の面から望ましい。
【００１３】上記の通り、フィン形状をソリッド形から
フラット形およびツイスト形に変えるとフィンチューブ
一本当たりの収熱量が高まり、所定の収熱量を得るのに
必要なフィンチューブ総本数は減り排熱回収ボイラ内部
の圧力損失は減少する方向となる。反面、フィン形状を
ソリッド形からフラット形およびツイスト形にすること
によりフィンチューブ一本当たりの圧力損失は増加する
方向となる。この減少率と増加率を総合したものが、あ
るフィン形状について所定収熱量を得るために生じる圧
力損失となる。
フラット形およびツイスト形に変えるとフィンチューブ
一本当たりの収熱量が高まり、所定の収熱量を得るのに
必要なフィンチューブ総本数は減り排熱回収ボイラ内部
の圧力損失は減少する方向となる。反面、フィン形状を
ソリッド形からフラット形およびツイスト形にすること
によりフィンチューブ一本当たりの圧力損失は増加する
方向となる。この減少率と増加率を総合したものが、あ
るフィン形状について所定収熱量を得るために生じる圧
力損失となる。
【００１４】炭素鋼をフィンチューブ材料とした場合
の、フィン形状による所定収熱量を得るために生じる圧
力損失特性を図１１に示す。図１１の横軸は管外流速で
あり、縦軸はソリッド形で所定収熱量を得るために生じ
る圧力損失を１とした場合の各フィン形状についての圧
力損失である。フィンチューブ本数削減による効果はフ
ィンチューブ一本当たりの圧力損失増加とほとんど相殺
され、所定の収熱量を得るために生じる圧力損失はフラ
ット形が若干低めであり、ツイスト形とソリッド形はほ
とんど等しい。したがって、排熱回収ボイラの性能面か
ら考えればフラット形がやや有効であるといえる。
の、フィン形状による所定収熱量を得るために生じる圧
力損失特性を図１１に示す。図１１の横軸は管外流速で
あり、縦軸はソリッド形で所定収熱量を得るために生じ
る圧力損失を１とした場合の各フィン形状についての圧
力損失である。フィンチューブ本数削減による効果はフ
ィンチューブ一本当たりの圧力損失増加とほとんど相殺
され、所定の収熱量を得るために生じる圧力損失はフラ
ット形が若干低めであり、ツイスト形とソリッド形はほ
とんど等しい。したがって、排熱回収ボイラの性能面か
ら考えればフラット形がやや有効であるといえる。
【００１５】しかし、フィンチューブ製作面において
は、フラット形およびツイスト形はセグメント化によ
り、フィン巻き付け工程でのフィン外周部での延性の影
響が減少するため、フィンの巻き付け速度を早くするこ
とができ、また、フィン外径を大きくすることができ、
さらにフィンチューブ重量も軽減されるという利点を持
つ。
は、フラット形およびツイスト形はセグメント化によ
り、フィン巻き付け工程でのフィン外周部での延性の影
響が減少するため、フィンの巻き付け速度を早くするこ
とができ、また、フィン外径を大きくすることができ、
さらにフィンチューブ重量も軽減されるという利点を持
つ。
【００１６】以上の強度面、収熱・圧力損失性能面およ
び製作面での特性から、多くの排熱回収ボイラの高温熱
交換器にはステンレス鋼を材料とするフラットセレーテ
ッドフィンチューブおよびツイストセレーテッドフィン
チューブが用いられ、それ以外の熱交換器には炭素鋼を
材料とするフラットセレーテッドフィンチューブおよび
ツイストセレーテッドフィンチューブが用いられてい
る。
び製作面での特性から、多くの排熱回収ボイラの高温熱
交換器にはステンレス鋼を材料とするフラットセレーテ
ッドフィンチューブおよびツイストセレーテッドフィン
チューブが用いられ、それ以外の熱交換器には炭素鋼を
材料とするフラットセレーテッドフィンチューブおよび
ツイストセレーテッドフィンチューブが用いられてい
る。
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】ところが、図３に示す
ように、フィンチューブの収熱量はフィン材質の熱伝導
率に依存する。図３の横軸はフィンチューブ材料の熱伝
導率であり、縦軸はソリッド形の収熱量を１とした場合
の同一管外流速での各フィン形状の収熱量である。材料
の熱伝導率が高い場合はフラット形およびツイスト形の
単位長さ当たりの収熱量はソリッド形よりも多いが、材
料の熱伝導率が低下するにしたがって両者の差は縮まっ
てゆき、さらに熱伝導率が低下するとソリッド形の収熱
量の方がフラット形およびツイスト形よりも多くなると
いう逆転現象が起こる。一方、図４の横軸はフィンチュ
ーブ材料の熱伝導率であり、縦軸はソリッド形の圧力損
失を１とした場合の同一管外流速での各フィン形状の圧
力損失であるが、この図に示すように圧力損失はフィン
材料の熱伝導率に関わらずフィン形状だけに依存するの
で、セグメント化およびツイスト化によりフラット形お
よびツイスト形の圧力損失はソリッド形よりも増加す
る。
ように、フィンチューブの収熱量はフィン材質の熱伝導
率に依存する。図３の横軸はフィンチューブ材料の熱伝
導率であり、縦軸はソリッド形の収熱量を１とした場合
の同一管外流速での各フィン形状の収熱量である。材料
の熱伝導率が高い場合はフラット形およびツイスト形の
単位長さ当たりの収熱量はソリッド形よりも多いが、材
料の熱伝導率が低下するにしたがって両者の差は縮まっ
てゆき、さらに熱伝導率が低下するとソリッド形の収熱
量の方がフラット形およびツイスト形よりも多くなると
いう逆転現象が起こる。一方、図４の横軸はフィンチュ
ーブ材料の熱伝導率であり、縦軸はソリッド形の圧力損
失を１とした場合の同一管外流速での各フィン形状の圧
力損失であるが、この図に示すように圧力損失はフィン
材料の熱伝導率に関わらずフィン形状だけに依存するの
で、セグメント化およびツイスト化によりフラット形お
よびツイスト形の圧力損失はソリッド形よりも増加す
る。
【００１８】したがって、所定の収熱量を得るために生
じる圧力損失特性は図２のようになる。図の横軸は熱伝
導率であり、縦軸は所定の収熱量を得るために生じるソ
リッド形の圧力損失を１とした場合の圧力損失である。
上記のような収熱特性のためフラット形およびツイスト
形の所定収熱量を得るために生じる圧力損失はソリッド
形より大きくなる。つまり、オーステナイト系ステンレ
ス鋼のように、炭素鋼に比べ熱伝導率が低い材料を使用
したフラット形およびツイスト形の場合は所定の収熱量
を得るためには排熱回収ボイラ内部の圧力損失が増加す
る。
じる圧力損失特性は図２のようになる。図の横軸は熱伝
導率であり、縦軸は所定の収熱量を得るために生じるソ
リッド形の圧力損失を１とした場合の圧力損失である。
上記のような収熱特性のためフラット形およびツイスト
形の所定収熱量を得るために生じる圧力損失はソリッド
形より大きくなる。つまり、オーステナイト系ステンレ
ス鋼のように、炭素鋼に比べ熱伝導率が低い材料を使用
したフラット形およびツイスト形の場合は所定の収熱量
を得るためには排熱回収ボイラ内部の圧力損失が増加す
る。
【００１９】なお、フィン外径、フィン枚数を増やすこ
とにより伝熱面積を増加させ、フィンチューブ一本当た
りの収熱量を増加させることもできるが、この場合もフ
ィンチューブ一本当たりの圧力損失も増加するので、セ
グメント化やツイスト化と同様に排熱回収ボイラ内部の
圧力損失増加を招く。
とにより伝熱面積を増加させ、フィンチューブ一本当た
りの収熱量を増加させることもできるが、この場合もフ
ィンチューブ一本当たりの圧力損失も増加するので、セ
グメント化やツイスト化と同様に排熱回収ボイラ内部の
圧力損失増加を招く。
【００２０】そこで、本発明はオーステナイト系ステン
レス鋼を材料とするフラットセレーテッドフィンチュー
ブおよびツイストセレーテッドフィンチューブを使用し
た場合よりも少ない圧力損失で所定の収熱量を確保し、
排熱回収ボイラ内部の圧力損失増加に起因するガスター
ビン出力の低下を減少させ、プラント効率を高めること
のできる排熱回収ボイラを得ることを目的とする。
レス鋼を材料とするフラットセレーテッドフィンチュー
ブおよびツイストセレーテッドフィンチューブを使用し
た場合よりも少ない圧力損失で所定の収熱量を確保し、
排熱回収ボイラ内部の圧力損失増加に起因するガスター
ビン出力の低下を減少させ、プラント効率を高めること
のできる排熱回収ボイラを得ることを目的とする。
【００２１】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に請求項１に係る本発明においては、ガスタービン排ガ
スを利用して蒸気を発生させる排熱回収ボイラにおい
て、排ガスの上流側に高温熱交換器を配設し、この高温
熱交換器の下流側に低温熱交換器を配設し、高温熱交換
器のフィンチューブにオーステナイト系ステンレス鋼よ
り熱伝導率の良い材料を使用し、このフィンチューブの
フィンに切り欠きを有するフラットセレーテッドフィン
チューブを用いることを特徴とした排熱回収ボイラを提
供し、請求項２に係る本発明においては、ガスタービン
排ガスを利用して蒸気を発生させる排熱回収ボイラにお
いて、排ガスの上流側に高温熱交換器を配設し、この高
温熱交換器の下流側に低温熱交換器を配設し、高温熱交
換器のフィンチューブにオーステナイト系ステンレス鋼
より熱伝導率の良い材料を使用し、このフィンチューブ
のフィンに切り欠きと捻りを有するツイストセレーテッ
ドフィンチューブを用いることを特徴とした排熱回収ボ
イラを提供し、請求項３に係る本発明においては、ガス
タービン排ガスを利用して蒸気を発生させる排熱回収ボ
イラにおいて、排ガスの上流側に高温熱交換器を配設
し、この高温熱交換器の下流側に低温熱交換器を配設
し、高温熱交換器のフィンチューブにオーステナイト系
ステンレス鋼を使用し、かつフィンチューブのフィンに
切り欠きを有さないソリッドフィンチューブを用いるこ
とを特徴とした排熱回収ボイラを提供し、請求項４に係
る本発明においては、ガスタービン排ガスを利用して蒸
気を発生させる排熱回収ボイラにおいて、排ガスの上流
側に高温熱交換器を配設し、この高温熱交換器の下流側
に低温熱交換器を配設し、高温熱交換器のフィンチュー
ブにオーステナイト系ステンレス鋼より熱伝導率の良い
材料を使用し、このフィンチューブのフィンに切り欠き
を有さないソリッドフィンチューブを用いることを特徴
とした排熱回収ボイラを提供する。
に請求項１に係る本発明においては、ガスタービン排ガ
スを利用して蒸気を発生させる排熱回収ボイラにおい
て、排ガスの上流側に高温熱交換器を配設し、この高温
熱交換器の下流側に低温熱交換器を配設し、高温熱交換
器のフィンチューブにオーステナイト系ステンレス鋼よ
り熱伝導率の良い材料を使用し、このフィンチューブの
フィンに切り欠きを有するフラットセレーテッドフィン
チューブを用いることを特徴とした排熱回収ボイラを提
供し、請求項２に係る本発明においては、ガスタービン
排ガスを利用して蒸気を発生させる排熱回収ボイラにお
いて、排ガスの上流側に高温熱交換器を配設し、この高
温熱交換器の下流側に低温熱交換器を配設し、高温熱交
換器のフィンチューブにオーステナイト系ステンレス鋼
より熱伝導率の良い材料を使用し、このフィンチューブ
のフィンに切り欠きと捻りを有するツイストセレーテッ
ドフィンチューブを用いることを特徴とした排熱回収ボ
イラを提供し、請求項３に係る本発明においては、ガス
タービン排ガスを利用して蒸気を発生させる排熱回収ボ
イラにおいて、排ガスの上流側に高温熱交換器を配設
し、この高温熱交換器の下流側に低温熱交換器を配設
し、高温熱交換器のフィンチューブにオーステナイト系
ステンレス鋼を使用し、かつフィンチューブのフィンに
切り欠きを有さないソリッドフィンチューブを用いるこ
とを特徴とした排熱回収ボイラを提供し、請求項４に係
る本発明においては、ガスタービン排ガスを利用して蒸
気を発生させる排熱回収ボイラにおいて、排ガスの上流
側に高温熱交換器を配設し、この高温熱交換器の下流側
に低温熱交換器を配設し、高温熱交換器のフィンチュー
ブにオーステナイト系ステンレス鋼より熱伝導率の良い
材料を使用し、このフィンチューブのフィンに切り欠き
を有さないソリッドフィンチューブを用いることを特徴
とした排熱回収ボイラを提供する。
【００２２】請求項１から４記載の本発明においては、
フィンチューブ単位長さ当たりの収熱量が圧力損失の増
加分以上に増し、オーステナイト系ステンレス鋼を材料
をしたセレーテッドフィンチューブを使用した場合より
も排熱回収ボイラ内部の圧力損失を減らすことができ
る。
フィンチューブ単位長さ当たりの収熱量が圧力損失の増
加分以上に増し、オーステナイト系ステンレス鋼を材料
をしたセレーテッドフィンチューブを使用した場合より
も排熱回収ボイラ内部の圧力損失を減らすことができ
る。
【００２３】
（第１の実施の形態）本発明の第１の実施の形態を３重
圧排熱回収ボイラに適用した実施例として図５および図
１を参照して説明する。
圧排熱回収ボイラに適用した実施例として図５および図
１を参照して説明する。
【００２４】図５において、３重圧排熱回収ボイラは、
ガスタービン排ガス１の入口側より高圧熱交換器群２、
次いで中圧熱交換器群３、最下流部に低圧熱交換器群４
が配設されている。一般的に６００℃程度のガスタービ
ン排ガス１は高圧熱交換器群２に導かれ熱交換を行い、
温度を低下させながら順次中圧熱交換器群３、低圧熱交
換器群４へと導かれ、低圧熱交換器群４の出口での温度
は１００℃程度になる。
ガスタービン排ガス１の入口側より高圧熱交換器群２、
次いで中圧熱交換器群３、最下流部に低圧熱交換器群４
が配設されている。一般的に６００℃程度のガスタービ
ン排ガス１は高圧熱交換器群２に導かれ熱交換を行い、
温度を低下させながら順次中圧熱交換器群３、低圧熱交
換器群４へと導かれ、低圧熱交換器群４の出口での温度
は１００℃程度になる。
【００２５】各熱交換器群２，３，４は複数のフィンチ
ューブ５により構成され、中圧熱交換器群３および低圧
熱交換器群４のフィンチューブ５は炭素鋼にて構成され
ている。
ューブ５により構成され、中圧熱交換器群３および低圧
熱交換器群４のフィンチューブ５は炭素鋼にて構成され
ている。
【００２６】高圧熱交換器群２は図１に示すようにガス
タービン排ガス１の入口側から高圧過熱器および再熱器
２１、次いで高圧蒸発器２２で構成される。高温の排ガ
スで熱交換を行う高圧過熱器および再熱器２１は約５０
０℃以上の高温の排ガス１にさらされる。
タービン排ガス１の入口側から高圧過熱器および再熱器
２１、次いで高圧蒸発器２２で構成される。高温の排ガ
スで熱交換を行う高圧過熱器および再熱器２１は約５０
０℃以上の高温の排ガス１にさらされる。
【００２７】本発明の第１の実施の形態によれば、高温
熱交換器である高圧過熱器および再熱器２１にオーステ
ナイト系ステンレス鋼よりも熱伝導率が高いフェライト
系ステンレス鋼を材料とし、図６に示したフラットセレ
ーテッドフィンチューブを用いている。図２に示す通
り、オーステナイト系ステンレス鋼を材料とするツイス
トセレーテッドフィンチューブおよびフラットセレーテ
ッドフィンチューブの場合よりも小さな圧力損失で所定
の収熱量を得ることができる。また、所定の高温強度も
確保することができる。
熱交換器である高圧過熱器および再熱器２１にオーステ
ナイト系ステンレス鋼よりも熱伝導率が高いフェライト
系ステンレス鋼を材料とし、図６に示したフラットセレ
ーテッドフィンチューブを用いている。図２に示す通
り、オーステナイト系ステンレス鋼を材料とするツイス
トセレーテッドフィンチューブおよびフラットセレーテ
ッドフィンチューブの場合よりも小さな圧力損失で所定
の収熱量を得ることができる。また、所定の高温強度も
確保することができる。
【００２８】（第２の実施の形態）つぎに、図１および
図５を参照して本発明の第２の実施の形態について説明
する。
図５を参照して本発明の第２の実施の形態について説明
する。
【００２９】図５において、各熱交換器群２，３，４は
複数のフィンチューブ５により構成され、中圧熱交換器
群３および低圧熱交換器群４のフィンチューブ５は炭素
鋼にて構成されている。
複数のフィンチューブ５により構成され、中圧熱交換器
群３および低圧熱交換器群４のフィンチューブ５は炭素
鋼にて構成されている。
【００３０】図１において、高温熱交換器である高圧過
熱器および再熱器２１にはオーステナイト系ステンレス
鋼よりも熱伝導率が高いフェライト系ステンレス鋼を材
料とし、図７に示したツイストセレーテッドフィンチュ
ーブを用いている。
熱器および再熱器２１にはオーステナイト系ステンレス
鋼よりも熱伝導率が高いフェライト系ステンレス鋼を材
料とし、図７に示したツイストセレーテッドフィンチュ
ーブを用いている。
【００３１】図２に示される通り、本発明の第２の実施
の形態においてはオーステナイト系ステンレス鋼を材料
とするフラットセレーテッドフィンチューブの場合より
も小さな圧力損失で所定の収熱量を得ることができる。
また、所定の高温強度を確保することができる。
の形態においてはオーステナイト系ステンレス鋼を材料
とするフラットセレーテッドフィンチューブの場合より
も小さな圧力損失で所定の収熱量を得ることができる。
また、所定の高温強度を確保することができる。
【００３２】（第３の実施の形態）つぎに、図１および
図５を参照して本発明の第３の実施の形態について説明
する。
図５を参照して本発明の第３の実施の形態について説明
する。
【００３３】図５において、各熱交換器群２，３，４は
複数のフィンチューブ５により構成され、中圧熱交換器
群３および低圧熱交換器群４のフィンチューブ５は炭素
鋼にて構成されている。
複数のフィンチューブ５により構成され、中圧熱交換器
群３および低圧熱交換器群４のフィンチューブ５は炭素
鋼にて構成されている。
【００３４】図１において、高温熱交換器である高圧過
熱器および再熱器２１にはオーステナイト系ステンレス
鋼を材料とし、図８に示したソリッドフィンチューブを
用いている。
熱器および再熱器２１にはオーステナイト系ステンレス
鋼を材料とし、図８に示したソリッドフィンチューブを
用いている。
【００３５】図２に示される通り、オーステナイト系ス
テンレス鋼を材料とするツイストセレーテッドフィンチ
ューブおよびフラットセレーテッドフィンチューブの場
合よりも小さな圧力損失で所定の収熱量を得ることがで
きる。また、所定の高温強度も確保することができる。
テンレス鋼を材料とするツイストセレーテッドフィンチ
ューブおよびフラットセレーテッドフィンチューブの場
合よりも小さな圧力損失で所定の収熱量を得ることがで
きる。また、所定の高温強度も確保することができる。
【００３６】（第４の実施の形態）つぎに、図１および
図５を参照して本発明の第４の実施の形態について説明
する。
図５を参照して本発明の第４の実施の形態について説明
する。
【００３７】図５において、各熱交換器群２，３，４は
複数のフィンチューブ５により構成され、中圧熱交換器
群３および低圧熱交換器群４のフィンチューブ５は炭素
鋼にて構成されている。
複数のフィンチューブ５により構成され、中圧熱交換器
群３および低圧熱交換器群４のフィンチューブ５は炭素
鋼にて構成されている。
【００３８】図１において、高温熱交換器である高圧過
熱器および再熱器５にはオーステナイト系ステンレス鋼
より熱伝導率が高いフェライト系ステンレス鋼を材料と
し、図８に示したソリッドフィンチューブを用いてい
る。
熱器および再熱器５にはオーステナイト系ステンレス鋼
より熱伝導率が高いフェライト系ステンレス鋼を材料と
し、図８に示したソリッドフィンチューブを用いてい
る。
【００３９】図２に示される通り、オーステナイト系ス
テンレス鋼を材料とするツイストセレーテッドフィンチ
ューブおよびフラットセレーテッドフィンチューブの場
合よりも小さな圧力損失で所定の収熱量を得ることがで
きる。また、所定の高温強度も確保することができる。
テンレス鋼を材料とするツイストセレーテッドフィンチ
ューブおよびフラットセレーテッドフィンチューブの場
合よりも小さな圧力損失で所定の収熱量を得ることがで
きる。また、所定の高温強度も確保することができる。
【００４０】
【発明の効果】請求項１から４記載の本発明によれば、
排熱回収ボイラの高温熱交換器において、オーステナイ
ト系ステンレス鋼を材料とするツイストセレーテッドフ
ィンチューブおよびフラットセレーテッドフィンチュー
ブの場合よりも小さな圧力損失で所定の収熱量を確保す
ることができるため、排熱回収ボイラ内部の圧力損失増
加に起因するガスタービン出力の低下を減少させ、プラ
ント効率を高めることができる。
排熱回収ボイラの高温熱交換器において、オーステナイ
ト系ステンレス鋼を材料とするツイストセレーテッドフ
ィンチューブおよびフラットセレーテッドフィンチュー
ブの場合よりも小さな圧力損失で所定の収熱量を確保す
ることができるため、排熱回収ボイラ内部の圧力損失増
加に起因するガスタービン出力の低下を減少させ、プラ
ント効率を高めることができる。
【図１】本発明の実施の形態を示す高圧熱交換器群の構
成図。
成図。
【図２】所定収熱量を得るために生じるフィンチューブ
圧力損失の熱伝導率特性図。
圧力損失の熱伝導率特性図。
【図３】フィンチューブ収熱量の熱伝導率特性図。
【図４】フィンチューブ圧力損失の熱伝導率特性図。
【図５】３重圧排熱回収ボイラの熱交換器群を示す構成
図。
図。
【図６】フラットセレーテッドフィンチューブの形状を
示し、（ａ）はその縦断面図、（ｂ）はその側面図。
示し、（ａ）はその縦断面図、（ｂ）はその側面図。
【図７】ツイストセレーテッドフィンチューブの形状を
示し、（ａ）はその縦断面図、（ｂ）はその側面図。
示し、（ａ）はその縦断面図、（ｂ）はその側面図。
【図８】ソリッドフィンチューブの形状を示し、（ａ）
はその縦断面図、（ｂ）はその側面図。
はその縦断面図、（ｂ）はその側面図。
【図９】炭素鋼フィンチューブの収熱量特性図。
【図１０】炭素鋼フィンチューブの圧力損失特性図。
【図１１】所定収熱量を得るために生じる炭素鋼フィン
チューブの圧力損失特性図。
チューブの圧力損失特性図。
１…ガスタービン排ガス ２…高圧熱交換器群 ３…中圧熱交換器群 ４…低圧熱交換器群 ５…フィン
チューブ ６…ボックスケーシング ７…排熱回収ボイラ ２１…高圧過熱器および再熱器 ２２…高圧蒸発器 ６１…フラットセレーテッドフィンチューブ ６２…セ
グメント ７１…ツイストセレーテッドフィンチューブ ７２…ツ
イスト角度 ８１…伝熱管 ８２…フィン ８３…ソリッドフィンチ
ューブ
チューブ ６…ボックスケーシング ７…排熱回収ボイラ ２１…高圧過熱器および再熱器 ２２…高圧蒸発器 ６１…フラットセレーテッドフィンチューブ ６２…セ
グメント ７１…ツイストセレーテッドフィンチューブ ７２…ツ
イスト角度 ８１…伝熱管 ８２…フィン ８３…ソリッドフィンチ
ューブ
Claims (4)
- 【請求項１】ガスタービン排ガスを利用して蒸気を発生
させる排熱回収ボイラにおいて、排ガスの上流側に高温
熱交換器を配設し、この高温熱交換器の下流側に低温熱
交換器を配設し、前記高温熱交換器のフィンチューブに
オーステナイト系ステンレス鋼より熱伝導率の良い材料
を使用し、このフィンチューブのフィンに切り欠きを有
するフラットセレーテッドフィンチューブを用いること
を特徴とした排熱回収ボイラ。 - 【請求項２】ガスタービン排ガスを利用して蒸気を発生
させる排熱回収ボイラにおいて、排ガスの上流側に高温
熱交換器を配設し、この高温熱交換器の下流側に低温熱
交換器を配設し、前記高温熱交換器のフィンチューブに
オーステナイト系ステンレス鋼より熱伝導率の良い材料
を使用し、このフィンチューブのフィンに切り欠きと捻
りを有するツイストセレーテッドフィンチューブを用い
ることを特徴とした排熱回収ボイラ。 - 【請求項３】ガスタービン排ガスを利用して蒸気を発生
させる排熱回収ボイラにおいて、排ガスの上流側に高温
熱交換器を配設し、この高温熱交換器の下流側に低温熱
交換器を配設し、前記高温熱交換器のフィンチューブに
オーステナイト系ステンレス鋼を使用し、かつフィンチ
ューブのフィンに切り欠きを有さないソリッドフィンチ
ューブを用いることを特徴とした排熱回収ボイラ。 - 【請求項４】ガスタービン排ガスを利用して蒸気を発生
させる排熱回収ボイラにおいて、排ガスの上流側に高温
熱交換器を配設し、この高温熱交換器の下流側に低温熱
交換器を配設し、前記高温熱交換器のフィンチューブに
オーステナイト系ステンレス鋼より熱伝導率の良い材料
を使用し、このフィンチューブのフィンに切り欠きを有
さないソリッドフィンチューブを用いることを特徴とし
た排熱回収ボイラ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27771996A JPH10122501A (ja) | 1996-10-21 | 1996-10-21 | 排熱回収ボイラ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27771996A JPH10122501A (ja) | 1996-10-21 | 1996-10-21 | 排熱回収ボイラ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10122501A true JPH10122501A (ja) | 1998-05-15 |
Family
ID=17587374
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP27771996A Pending JPH10122501A (ja) | 1996-10-21 | 1996-10-21 | 排熱回収ボイラ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10122501A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7254964B2 (en) * | 2004-10-12 | 2007-08-14 | Wolverine Tube, Inc. | Heat transfer tubes, including methods of fabrication and use thereof |
| US7464700B2 (en) * | 2006-03-03 | 2008-12-16 | Proliance International Inc. | Method for cooling an internal combustion engine having exhaust gas recirculation and charge air cooling |
| JP2010169391A (ja) * | 2009-01-23 | 2010-08-05 | General Electric Co <Ge> | 伝熱管 |
| CN104696937A (zh) * | 2015-02-12 | 2015-06-10 | 安徽海螺川崎工程有限公司 | 一种对废气进行热量回收的锅炉 |
| CN105546510A (zh) * | 2016-02-04 | 2016-05-04 | 贾富广 | 一种锅炉中温段用复合鳍片管 |
| JP2018162917A (ja) * | 2017-03-24 | 2018-10-18 | 日新製鋼株式会社 | ガス予熱装置の操業方法 |
| US10907822B2 (en) | 2015-02-12 | 2021-02-02 | Anhui Conch Kawasaki Engineering Company Limited | Waste heat boiler |
-
1996
- 1996-10-21 JP JP27771996A patent/JPH10122501A/ja active Pending
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7254964B2 (en) * | 2004-10-12 | 2007-08-14 | Wolverine Tube, Inc. | Heat transfer tubes, including methods of fabrication and use thereof |
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| US8037685B2 (en) * | 2006-03-03 | 2011-10-18 | Centrum Equities Acquisition, Llc | Method for cooling an internal combustion engine having exhaust gas recirculation and charge air cooling |
| US20130014733A1 (en) * | 2006-03-03 | 2013-01-17 | Centrum Equities Acquisition, Llc | Method for cooling an internal combustion engine having exhaust gas recirculation and charge air cooling |
| JP2010169391A (ja) * | 2009-01-23 | 2010-08-05 | General Electric Co <Ge> | 伝熱管 |
| CN104696937A (zh) * | 2015-02-12 | 2015-06-10 | 安徽海螺川崎工程有限公司 | 一种对废气进行热量回收的锅炉 |
| US10907822B2 (en) | 2015-02-12 | 2021-02-02 | Anhui Conch Kawasaki Engineering Company Limited | Waste heat boiler |
| CN105546510A (zh) * | 2016-02-04 | 2016-05-04 | 贾富广 | 一种锅炉中温段用复合鳍片管 |
| JP2018162917A (ja) * | 2017-03-24 | 2018-10-18 | 日新製鋼株式会社 | ガス予熱装置の操業方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A977 | Report on retrieval |
Effective date: 20040921 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 |
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20050225 |
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|
| RD04 | Notification of resignation of power of attorney |
Effective date: 20050606 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424 |
|
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Effective date: 20050624 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 |