JPH10253001A - 排熱回収ボイラ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ドラムからの缶水が降水管、蒸発管を経て水
と蒸気の２相流となってドラムに戻る循環系統、さらに
はドラムから過熱器に至る蒸気系統の構造を簡略化し
て、安全性および経済性を向上させた排熱回収ボイラを
提供すること。 【解決手段】 排熱回収ボイラのケーシング８’内にガ
ス流れ横断面に１列以上、ガス流れ方向に複数段の蒸発
器１９が設けられ、各蒸発器１９の出口ヘッダ１９ｂか
らそれぞれ間隔をおいて複数本ずつの蒸発器上昇管１９
ｃが設けられ、蒸発器上昇管１９ｃを接続する集合上昇
管２０を複数本設けて、該複数本の集合上昇管２０がケ
ーシング８’を貫通させてドラム１７と接続させる。ま
た、節炭器１６からドラム１７への連結管を、前記上昇
管１９ｃに接続してもよい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は排熱回収ボイラに係
り、特に、ドラム下まわりの管の配置を簡素化し、安全
性、経済性を向上させた排熱回収ボイラに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の排熱回収ボイラとして、ガスター
ビンとのコンバインドサイクルに適用した例を、図９な
いし図１５を使用して説明する。図９はコンバインドサ
イクル全体を説明する図であり、排熱回収ボイラが使用
されている。排熱回収ボイラには、図９で示した高圧と
低圧からなる二重圧のものの他に、単圧のものと、高
圧、中圧および低圧からなる三重圧のものが一般に使用
されているが、従来技術の説明においては、このうち低
圧部を代表例として説明している。また、図１０ないし
図１５は図９の排熱回収ボイラの部分図である。

【０００３】まず、図９に示されるようにコンバインド
サイクルにおいて、発電機１２に対して蒸気タービン１
１とガスタービン５が同軸上に配置されている。このう
ちガスタービン５では、大気より吸入した空気を空気ダ
クト１から空気圧縮機３に導き、該空気圧縮機３で圧縮
した空気を燃焼器４に導く。該燃焼器４には燃料ガスが
燃料配管２から供給され、前記圧縮した空気により燃料
ガスを燃焼させる。次に、燃焼によって発生した高温、
高圧ガスをガスタービン５に導く。前記高温、高圧ガス
はガスタービン５内で膨張し、ガスタービン５の回転軸
を回し、発電機１２によって電力が発生する。尚、ガス
タービン５のはね部の内部には焼損を防止するために冷
却用空気が流通している。

【０００４】前記ガスタービン５で仕事をした排ガス
は、なおも約６００℃と高温であり、ディフューザ６を
経て広がりダクト７から排熱回収ボイラに導入される。
排熱回収ボイラのケーシング８内にはガス上流側から高
圧過熱器３２、高圧蒸発器２９、低圧過熱器２２、高圧
節炭器４０、低圧蒸発器１９および低圧節炭器１６など
の伝熱管群が配置されている。

【０００５】また、排熱回収ボイラのケーシング８外に
は高圧ドラム２７と低圧ドラム１７が設けられており、
前記伝熱管群との間を連絡管などの配管が、板、梁およ
び柱などの密閉された枠体構造となるケーシング８を貫
通することにより接続している。

【０００６】また、排熱回収ボイラは、そのケーシング
８内部を高温のガスが流れるため、ケーシング８の内部
または外部の全面に保温材が施工された断熱構造になっ
ている。

【０００７】このような構成からなる排熱回収ボイラに
おいては、前記広がりダクト７から導入された高温のガ
スは、前記伝熱管の管外を通過する間に、管内を流通す
る水または蒸気により熱吸収されて温度が低下した後、
絞りダクト９を経て最終的には煙突１０より排出され
る。

【０００８】次に、前記低圧節炭器１６への給水は、低
圧給水ポンプ１４により給水配管１５を経て行われる。
前記低圧節炭器１６に供給された給水は、図１０に示す
ように低圧節炭器伝熱管１６ａ、低圧節炭器出口ヘッダ
１６ｂおよび低圧節炭器連絡管３５内を、高温のガスと
の熱吸収により昇温されながら流通し、低圧節炭器１６
の中でガス流れ方向の最前列に置かれたパネルの低圧節
炭器出口ヘッダ１６ｂから、低圧給水連絡管３４により
低圧ドラム１７に供給され、該低圧ドラム１７の下部に
接続された降水管１８により低圧蒸発器１９に供給され
る。また、低圧節炭器１６で昇温された給水は高圧給水
ポンプ２４により高圧給水管２５を経由して高圧節炭器
４０に送られる。

【０００９】低圧蒸発器１９は多数の蒸発管群からなっ
ており、高温のガスとの熱吸収により各管群で発生した
蒸気は、水と蒸気の２相流となって多数の低圧蒸発器上
昇管１９ｃにより低圧ドラム１７に戻され、汽水分離さ
れる。汽水分離によって分離された水は再び降水管１８
に供給され、一方、蒸気は飽和蒸気となって複数の低圧
蒸気連絡管２１により低圧過熱器２２に供給され、過熱
蒸気となって前記低圧主蒸気管２３から前記蒸気タービ
ン１１に供給される。

【００１０】また、高圧蒸発器２９から高圧ドラム２７
に流入する蒸気は汽水分離され、汽水分離によって分離
された高圧水は高圧降水管２８に供給され、再度高圧蒸
発器２９に送られる。高圧ドラム２７内の蒸気は高圧蒸
気連絡管３１から高圧過熱器３２でさらに加熱され、高
圧主蒸気管３３を経て蒸気タービン１１に供給される。

【００１１】さらに、該蒸気タービン１１で仕事をした
蒸気は復水器１３に導入され、凝縮して水となり、再び
低圧給水ポンプ１４から給水配管１５を経て低圧節炭器
１６に供給される。

【００１２】次に、図１０ないし図１３を使用して、従
来の排熱回収ボイラの低圧ドラム１７廻りの連絡管の配
置および低圧蒸発器１９の構造を説明する。このうち図
１０および図１１は低圧ドラム１７廻りの連絡管の配置
を説明する側断面図および平面図であり、図１２（ａ）
および図１３は低圧蒸発器１９の構造を説明する側断面
図および低圧蒸発器１９のガス流れ方向から見た図であ
る。

【００１３】まず、図１２（ａ）に示すように、低圧ド
ラム１７の下部に配置された降水管１８（図示していな
いが、通常は２本ある）は低圧蒸発器連絡管１９ｄを介
して、低圧蒸発器１９を構成する多数の蒸発管１９ａか
らなる管群のそれぞれの低圧蒸発器入口ヘッダ１９ｅに
連絡されており、低圧ドラム１７からの缶水は降水管１
８を下降して、低圧蒸発器連絡管１９ｄを経て低圧蒸発
器入口ヘッダ１９ｅからそれぞれの蒸発管１９ａの管群
に流入する。

【００１４】各蒸発管群は、ガス流れ方向に２段または
３段の複数段に配置された低圧蒸発器伝熱管１９ａがガ
ス流れ横断方向に隣接して配置された低圧蒸発器入口ヘ
ッダ１９ｅおよび低圧蒸発器出口ヘッダ１９ｂによって
集合して構成されたパネル構造になっており、このうち
低圧蒸発器伝熱管１９ａには熱吸収の効率を良くするた
めにフィン付き管が使用されている。

【００１５】ここで、図１２に示すように、低圧蒸発器
１９を構成する多数の蒸発管群においては、ガス流れの
上流側から順次、ガスからの熱吸収が行われるため、上
流側が高温で下流側が低温となるガス温度勾配が生じる
ことになる（図１２（ｂ）参照）。

【００１６】このため、上流側に配置される蒸発管群ほ
ど蒸発量が大きくなり、低圧ドラム１７内の缶水との比
重差が大きくなるが、これに対して、下流側に配置され
る蒸発管群では蒸発量が少なくなり、缶水との比重差が
小さくなる。これにより、低圧ドラム１７からの缶水
が、降水管１８、低圧蒸発器連絡管１９ｄを経て低圧蒸
発器１９で蒸気を発生して蒸気と水との２相流となっ
て、低圧ドラム１７へ循環される流量が、上流側に設け
られた蒸発管群に集中し、下流側に設けられた蒸発管群
ではほとんど流れないといった問題が生じることにな
る。

【００１７】従来は、この問題を解消するために、上流
側の蒸発管群ほど管内部の流体の流動抵抗をつけるよう
な構造が採用されており、例えば、図１３に示すよう
に、低圧蒸発器連絡管１９ｄの本数を最上段の蒸発管群
の１本から最下段の蒸発管群の４本までガス流れ方向の
蒸発管群順に順次増加した構成や、低圧蒸発器連絡管１
９ｄの管の内径を上流段の連絡管から順に小さいものか
らガス流れ方向の蒸発管群順に順次大きいものとした構
成が採用されていた。従って、それらに伴って、低圧蒸
発器入口ヘッダ１９ｅの構造は、蒸発管群毎に異なる構
造を採る必要があったりと複雑化していた。

【００１８】また、図１０の側面図に示すように、各低
圧蒸発器出口ヘッダ１９ｂからの２本の低圧蒸発器上昇
管１９ｃはケーシング８をそれぞれ貫通した後に、低圧
ドラム１７の側面に接続されるが、ケーシング８の貫通
部から低圧ドラム１７までの間の配管部分において、ケ
ーシング８内部と低圧蒸発器上昇管１９ｃとの熱伸び差
を吸収する必要があることから、ケーシング８の低圧蒸
発器上昇管１９ｃの貫通部において、図５に示すような
エクスパンション構造が採られる。図５において保温材
５１、５２、５３が充填されており、プレート５４と止
め具５５によって支持されている。また、図示していな
いが、低圧蒸発器上昇管１９ｃには熱伸び差が吸収でき
るだけのループ構造が採られる。

【００１９】しかしながら、各蒸発管群はガス流れ方向
の狭い設置スペースに集中して設けられており、隣接す
る蒸発管群からの低圧蒸発器上昇管１９ｃの貫通部が干
渉しないようにするために、従来は図１１の平面図に示
すように、隣接する蒸発管群からの低圧蒸発器上昇管１
９ｃの低圧蒸発器出口ヘッダ１９ｂからの取り出し位置
を、それぞれ干渉しないように配置する構造を採る必要
があり、低圧蒸発器上昇管１９ｃのケーシング８の貫通
部から低圧ドラム１７までの配管部分は非常に複雑な構
造となっていた。

【００２０】次に、図１４の側面図と図１５の平面図を
使用して、従来の排熱回収ボイラの低圧ドラム１７内部
の構造を説明する。図１４に示すように、低圧ドラム１
７内には、内部装置としてサイクロン６０、汽水混合室
６１およびスクラバ３７などが設けられており、このう
ちサイクロン６０は汽水混合室６１との間は連通すると
共に、サポート６３によりサイクロン６０は汽水混合室
６１に支持されている。上昇管１９ｃからの２相流は、
汽水混合室６１に流入され、該汽水混合室６１と連通し
て設けられたサイクロン６０により一次の汽水分離が行
われ、分離された水は缶水となって降水管１８に流入
し、蒸気はスクラバ３７で完全に汽水分離されて低圧蒸
気連絡管２１に流入する。

【００２１】ここで、前記汽水混合室６１およびサイク
ロン６０はドラム１７内において、低圧蒸発器１９が配
置される一方の側面に集中して配置されるが、多数のサ
イクロン６０が必要となるため、図１５に示すように隣
接するサイクロン６０が干渉しないようにドラム１７の
半径方向にずらして配置されている。しかしながら、ド
ラム１７内にはメンテナンス上、検査員が入るスペース
が必要であり、その高さを確保するためにはドラムサイ
ズを大型化する必要があった。

【００２２】

【発明が解決しようとする課題】前記従来の排熱回収ボ
イラは、構造を簡略化することで、安全性および経済性
を向上させる点での配慮が少なく、構造の複雑化に伴
い、安全性や経済性の面での問題があった。

【００２３】すなわち、例えば図１２（ａ）に示すよう
に低圧系において、低圧ドラム１７の缶水が、低圧ドラ
ム１７下部から降水管１８、低圧蒸気連絡管１９ｄ、低
圧蒸発器入口ヘッダ１９ｅ、低圧蒸発管１９ａ、低圧蒸
発器出口ヘッダ１９ｂおよび上昇管１９ｃを通り、水と
蒸気の２相流となって低圧ドラム１７を循環するのに、
図１３に示すようにガス流れ方向最上流段から最下流段
までの各蒸発管群ごとに循環経路が形成される構成とな
っていた。このため、各蒸発管群での蒸発量の差に基づ
く各循環経路の循環流量の差が生じ、蒸発効率の低下
や、循環不良から蒸発管が破損するといった問題があっ
た。また、これを防止するためには、蒸発管群ごとの流
体の流動抵抗をほぼ一定する構造差を設ける必要があ
り、製作面での困難性が増加していた。

【００２４】また、図１３に示すように、多数の蒸発管
群ごとの低圧蒸発器出口ヘッダ１９ｂからは、２本づつ
の上昇管１９ｃがそれぞれケーシング８を貫通した後、
低圧ドラム１７の側面に接続される構成となっており、
ケーシング８の貫通部には、熱伸び差を吸収するための
装置が上昇管１９ｃ毎に必要となり、製作面での困難性
が増加していた。

【００２５】ここで、前記ケーシング８の保温に関し
て、従来の内側を保温する内部保温型のものとケーシン
グ８の外側を保温する外部保温型のものとを比較する
と、内部保温型に対して外部保温型では、熱膨張差の吸
収構造が簡素化できることから、据え付けが比較的容易
となる。しかしながら、高温によるケーシング８の損傷
が大きいといった欠点がある。しかしいずれにしても、
ケーシング８の貫通部と低圧ドラム１７との間には、熱
伸び差を吸収するためのループ構造や装置が上昇管１９
ｃ毎に必要であり、製作面での困難性が増加する。

【００２６】また、低圧ドラム１７においてもドラム側
面の一方から多数の上昇管１９ｃが接続されており、そ
れに対応して設けられる内部装置が一方の側面側に集中
するために、内部装置が複雑化すると共に、検査スペー
スを確保するのにドラムサイズを大型化するなど経済性
の面でも問題があった。

【００２７】本発明の課題は、ドラムからの缶水が降水
管、蒸発管を経て水と蒸気の２相流となってドラムに戻
る循環系統、さらにはドラムから過熱器に至る蒸気系統
の構造を簡略化して、安全性および経済性を向上させた
排熱回収ボイラを提供することにある。

【００２８】

【課題を解決するための手段】本発明の上記課題は、排
ガス流路となるケーシング内に配置された過熱器、蒸発
器および節炭器と、ケーシング外に配置された前記蒸発
器および節炭器で加熱された流体を一時的に貯留する一
以上のドラムと、前記過熱器、蒸発器および節炭器とド
ラムとを接続する流体流路用の連絡管を備えた排熱回収
ボイラにおいて、蒸発器からドラムへの流体流路となる
連絡管をケーシング内で集合させた集合上昇管を設け、
該集合上昇管をドラムに接続するための貫通部をケーシ
ングに設けた排熱回収ボイラである。

【００２９】前記集合上昇管をドラムに接続するための
貫通部をドラム中心軸直下のケーシングに設け、この貫
通部をドラムからの降水管用のケーシング貫通部と兼用
とするかまたは該降水管用のケーシング貫通部に隣接し
て設けることでケーシングの貫通部の構造を簡素化でき
る。

【００３０】また、蒸発器からドラムへの流体流路とな
る連絡管をケーシング内で集合させた集合上昇管を設
け、該集合上昇管をドラムに接続するための貫通部を排
ガス流路の最下流段の蒸発器近傍のケーシングに設ける
と、蒸発量の多いガス流れ方向上流側の流体と蒸発量の
少ない下流側の流体とが混合して、最下流段の蒸発器に
おいても流体の上昇流量を確保することができる。

【００３１】また、ドラムから過熱器への流体流路とな
る連絡管を過熱器に接続するための貫通部をドラム中心
軸直下のケーシングに設けることでもケーシングの貫通
部の構造を簡素化でき、ケーシング外部の配管用に必要
な部材が不要となり、ケーシング外部の天井部での作業
空間が確保できる。

【００３２】蒸発器からドラムへの流体流路となる連絡
管をケーシング内で集合させた集合上昇管に節炭器から
ドラムへの流体流路となる連絡管を接続するか、または
節炭器からドラムへの流体流路となる連絡管をドラムに
接続するための貫通部をドラム中心軸直下のケーシング
に設けることでも、ケーシング貫通部の簡素化などが可
能となる。

【００３３】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態について、以
下説明する。排熱回収ボイラのケーシング内には、ガス
流れ横断方向に１以上、ガス流れ方向に複数段の蒸発器
パネルが設けられ、各蒸発器の出口ヘッダからは、それ
ぞれ間隔をおいて複数本ずつの蒸発器上昇管が設けられ
ているが、本発明では、該蒸発器上昇管を接続する集合
上昇管を複数本設け、該複数本の集合上昇管がケーシン
グを貫通した後、ドラムと接続するようにした。

【００３４】従来は全段の蒸発器パネルの循環力を調整
するために、各段の蒸発器パネルを上流の段ほど流動抵
抗を付与する構成にする必要があり、特に、入口側で各
段で異なる蒸発器パネル形状となっていたが、本発明に
おいては、前記蒸発器上昇管を出口側で集合する集合上
昇管を設け、該集合上昇管を経由してドラムへ内部流体
を循環する経路とは別に、蒸発器パネル間を循環可能な
経路を設けたことによって、蒸発器パネルからの循環力
を調節することができると共に、蒸発器パネル間での内
部循環ができるようにしたので、従来のような蒸発器パ
ネル形状での調節が必要なくなる。

【００３５】この場合、蒸発器出口ヘッダにおける蒸発
器上昇管の接続位置も、全段で同一位置とすれば、ガス
流れ横断方向に蒸発器上昇管の列ができるので、前記集
合上昇管をガス流れ方向の各段の蒸発器上昇管と接続す
るように構成すれば、集合上昇管の据え付けが簡素化で
きると共に全段の蒸発器パネルとの接続により、全段の
蒸発器パネルからの循環力を調節することができるの
で、蒸発器パネルの形状を全段で同一にすることもで
き、製作面での経済性も向上する。

【００３６】また、エクスパンション構造により複雑と
なるケーシングの貫通部の数を大幅に減少でき、ケーシ
ング構造が簡素化できる。また、ドラム下まわりの配管
数が減少できることから、配置の簡素化並びに、熱伸び
差の吸収を考慮した配管サポート、スプリングハンガー
および付帯設備などが減少でき、据え付け面での簡素化
ができる。また、作業スペースの確保ができ、安全性が
図れる。

【００３７】また、降水管、蒸発器および集合上昇管内
の流体は、水と蒸気との相変化が起きているが、流体温
度としては同一温度であることから、前記集合上昇管を
ドラム下部においてケーシングを貫通させる場合に、そ
の貫通部を降水管用の貫通部と兼用とするかまたは降水
管貫通部の横並びの位置に設けることにより、貫通部構
造を簡素化することができる。この場合、前記集合上昇
管の数量は、例えば、従来の１／４と少量であり、これ
によってドラム下部への集中配置が可能となる。

【００３８】前記ドラム下部への集中配置により、円筒
状のドラム内の内部装置をドラム両側壁面側に振り分け
て配置できるので、ドラム中央部の最大高さの部位（最
大直径部位）が検査スペースとして使用でき、ドラムを
コンパクトにすることができる。

【００３９】また、ドラムから過熱器への蒸気連絡管に
ついても、ドラム下部を貫通させた後、ドラム下部での
ケーシング貫通部を降水管と共通の貫通部とするかまた
は、横並びの位置に設けることにより、ケーシング貫通
部構造を簡素化することができる。この場合、前記蒸気
連絡管はドラム内にある複数の気液分離装置の中の最終
気液分離装置（スクラバ）の気体滞留部内からドラム下
部を貫通させて設ける。

【００４０】また、節炭器からの給水連絡管について
も、ケーシング内を降水管と横並びの位置近傍まで配管
し、さらにケーシング貫通部を降水管と共通の貫通部と
するかまたは、横並びの位置で貫通させることにより、
ケーシング貫通部構造を簡素化することができる。ま
た、この場合、前記節炭器からの給水連絡管を集合上昇
管に接続することで、ケーシングとの貫通部をなくすこ
ともできる。

【００４１】

【実施例】図１ないし図６を用いて本発明の一実施例の
コンバインドサイクルに用いる排熱回収ボイラの説明を
する。図１はコンバインドサイクル全体を説明する図で
あり、このコンバイドサイクルに本実施例の排熱回収ボ
イラが使用されている。排熱回収ボイラには図１で示し
た高圧部と低圧部からなる二重圧のものの他に、単圧の
ものと、高圧部、中圧部および低圧部からなる三重圧の
ものが一般に使用されているが、本実施例においても、
このうち、低圧部を代表例として説明している。また、
図２ないし図６は図１の排熱回収ボイラの部分図であ
る。

【００４２】本実施例の説明においては、冗長となるの
を避けるために、従来技術と同様の部分は同一符号を用
いて示し、その説明を省いている。コンバインドサイク
ルの構成、排熱回収ボイラのガス流れ方向の伝熱管群の
配置、ドラムの配置および保温構造は前記従来技術のも
のと同じである。

【００４３】図１において、低圧蒸発器１９とケーシン
グ８’の間に、低圧蒸発器１９からの低圧蒸発器上昇管
１９ｃが接続される低圧集合上昇管２０が設けられてお
り、該低圧集合連絡管２０はケーシング８’を低圧ドラ
ム１７の下部において貫通して低圧ドラム１７の下部に
接続されている。また、前記低圧集合上昇管２０には、
低圧節炭器１６からの低圧給水連絡管３４が接続されて
いる。

【００４４】また、図３に示すように低圧蒸気連絡管２
１が低圧ドラム１７内のスクラバ３７および低圧ドラム
１７下部を貫通した後、ケーシング８’を低圧ドラム１
７の下部において貫通して、低圧過熱器ヘッダ２２ｂに
接続されている。

【００４５】また、図１に示すように高圧側では高圧蒸
発器２９とケーシング８’の間に、高圧蒸発器２９から
の上昇管が接続される高圧集合上昇管３０が設けられて
おり、該高圧集合上昇管３０はケーシング８’を貫通し
て高圧ドラム２７の下部に接続されている。また、高圧
節炭器４０からの高圧給水連絡管２６が高圧ドラム２７
の下部からケーシング８’を貫通して高圧ドラム２７に
接続されている。また、高圧ドラム２７の下部から高圧
蒸気連絡管３１が接続されている。

【００４６】このうち、低圧側を代表して説明する。図
２のケーシング８’内をボイラの縦断面方向から見て、
さらにケーシング８’外の低圧ドラム１７を側面から見
た図および図３のボイラ縦断面方向から見た図に示すよ
うに、ケーシング８’内には、低圧蒸発器１９のパネル
がガス流れに直交する方向に２パネル並べて設けられて
おり、さらにガス流れ方向に複数段が設けられている。
各低圧蒸発器出口ヘッダ１９ｂからはそれぞれ間隔をお
いて２本づつの低圧蒸発器上昇管１９ｃが設けられてお
り、ガス流れ横断方向に低圧蒸発器上昇管１９ｃが４列
形成される。各列の低圧蒸発器上昇管１９ｃは、それぞ
れ４本の低圧集合上昇管２０に接続され、低圧ドラム１
７の下部でケーシング８’を貫通した後、低圧ドラム１
７下部に間隔をもって接続される。

【００４７】また、同じく、低圧節炭器１６のパネルが
ガス流れ方向に複数段設けられており、最終の低圧節炭
器出口ヘッダ１６ｂからの低圧給水連絡管３４が、ケー
シング８’で前記低圧集合上昇管２０に接続されてい
る。

【００４８】また、低圧過熱器２２のパネルがガス流れ
方向に図示していないが複数段設けられており、低圧ド
ラム１７からの低圧蒸気連絡管２１が低圧ドラム１７の
下部でケーシング８’を貫通した後、前記低圧過熱器２
２に接続されている。

【００４９】前記本実施例によれば、低圧ドラム１７か
ら缶水は、降水管１８を経てそれぞれ複数段の低圧蒸発
器１９に供給され、排ガスからの熱吸収により水と蒸気
の２相流となる。この場合、各段の低圧蒸発器１９では
図４に示すように、ガス流れ上流段の蒸発器１９ほど排
ガスと内部流体との温度差が大きいため、多量の熱吸収
が行われ、発生する蒸気量も多くなる。しかしながら、
各段の低圧蒸発器１９から低圧蒸発器上昇管１９ｃを集
合する低圧集合上昇管２０を設けており、該低圧集合上
昇管２０内では、それぞれの蒸発器１９内で発生した蒸
気の一部が凝縮し、２相流のうち、飽和温度に達してい
ない水の昇温に使用され、各段の蒸発器１９を循環する
流体の循環力が調節された後、該低圧集合上昇管２０か
ら低圧ドラム１７に循環する。

【００５０】ここで、前記低圧集合上昇管２０の後流側
には、低圧給水連絡管３４が接続され（図１参照）低圧
節炭器１６からの給水が供給されているため、低圧集合
上昇管２０の後流側の管内流体の温度は給水の飽和温度
との差、すなわちアプローチ温度が大きくなる。従っ
て、この場合、最後段の低圧蒸発器１９における排ガス
温度と管内流体温度との差、すなわちピンチポイントが
小さい場合には、最後段の低圧蒸発器１９の管内流体に
おいて、低圧集合上昇管２０から低圧蒸発器上昇管１９
ｃを経ての下降流となり、伝熱管１９ａ、入口ヘッダ１
９ｅを経て降水管１８内に逆流することになるが、この
場合でも、降水管１８内に逆流した後の流体は、缶水と
合流し、蒸発量の多い上流側の段の蒸発管１９へ供給さ
れ、さらに低圧集合上昇管２０を経て低圧ドラム１７へ
循環する循環流が形成されることになり、低圧蒸発管１
９内での循環は確保できる。

【００５１】ただし、この場合、図４（ｂ）に示すよう
に低圧蒸発器１９での上流段側と下流段側での管の温度
差が高くなることから、特に、最後段の低圧蒸発器１９
の低圧蒸発器上昇管１９ｃには、熱伸び差を吸収するた
めのループ構造を採る必要がある。

【００５２】これにより、最後段の低圧蒸発器１９のパ
ネルにおいても十分な循環流量を得ることができるの
で、図４（ａ）に示すように各段の低圧蒸発器１９のパ
ネル形状を同一とすることができ、製作面での経済性が
従来品より向上する。

【００５３】また、前記本実施例によれば、低圧蒸発器
上昇管１９ｃを低圧集合上昇管２０に集合して低圧ドラ
ム１７下部に接続し、また、前記低圧集合上昇管２０に
は、低圧給水連絡管３４を接続し（図１参照）、さらに
低圧ドラム１７下部から低圧蒸気連絡管２１を低圧過熱
器ヘッダ２２ｂに接続したので、図５に示すようなケー
シング８の貫通部の構造体の設置数を大幅に減少するこ
とができ、ケーシング８の構造を簡素化できる。また、
ケーシング８外部の配管に必要となるサポート、スプリ
ングハンガーおよび架構類が不要となるので、ケーシン
グ８の外部の天井面での作業空間が確保でき、例えば、
定期的に必要なドラム１７などの内部装置の点検分解時
の部品仮置場とすることができるなどの有効活用が行え
る。

【００５４】また、前記本実施例によれば、前記低圧蒸
発器出口ヘッダ１９ｂからの低圧蒸発器上昇管１９ｃの
接続位置を全部の低圧蒸発器出口ヘッダ１９ｂにおいて
同じ位置としているので、前記低圧集合上昇管２０の形
状も全く同じにすることができる。また、ガス流れ方向
に平行に配置することでケーシング８内の配管構造を簡
単にすることができ、製作コスト的に有利であると共
に、据えつけ作業を簡素化することができる。

【００５５】また、前記本実施例によれば、図６に示す
ように、低圧ドラム１７下部において、降水管の他に低
圧集合上昇管２０と低圧蒸気連絡管２１を接続している
ので、ドラム１７内の内部装置である汽水混合室６１お
よびサイクロン６０をドラム１７内の両側面側に設ける
ことができるので、サポート構造などが簡素化できると
共に、ドラム１７の中央部を検査員の入る作業空間部と
して確保できるので、ドラムサイズのコンパクト化が可
能である。

【００５６】本発明の他の実施例を図７を使用して説明
する。先の実施例と異なるのは、低圧節炭器１６からの
低圧給水連絡管３４を前記低圧集合上昇管２０に接続せ
ず、低圧ドラム１７下部からケーシング８’を貫通して
低圧ドラム１７に直接接続したことであり、これによっ
て、低圧ドラム１７下部でのケーシング８’の貫通部の
数は増加するが、前記低圧集合上昇管２０後流側でのア
プローチ温度の差が大きくならないので、最後段低圧蒸
発器１９からの低圧蒸発器上昇管１９ｃに、熱伸び差を
吸収するためのループ構造を採る必要がなく、配管構造
が簡素化できる。

【００５７】また、本発明の他の実施例を図８を使用し
て説明する。先の実施例と異なるのは、前記低圧集合上
昇管２０のケーシング８’からの低圧ドラム１７への出
口側として、低圧ドラム１７下部のケーシング８’では
なく、後流側の低圧蒸発器１９の上方でケーシング８’
を貫通させて低圧集合上昇管２０を低圧ドラム１７側面
に接続したことである。これによって、ケーシング８’
から低圧ドラム１７側面への配管が必要となるが、蒸発
量の多い上流側の流体と蒸発量の少ない後流側の流体と
が混合して、最後流側段の低圧蒸発器１９においても上
昇流量を確保できる利点がある。

【００５８】

【発明の効果】本発明によれば、ドラムからの缶水が降
水管、蒸発器を経て水と蒸気の２相流となってドラムに
戻る循環系統、さらにはドラムから過熱器に至る蒸気系
統の構造を簡略化できる。特に、蒸発水管パネル、上昇
管などの形状を同一にできることと、ケーシング貫通部
を少なくして、ケーシング上面の配管、サポート、スプ
リングハンガおよび架構類を最小限にできることによ
り、安全性および経済性に優れた排熱回収ボイラを提供
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施例となる排熱回収ボイラが使
用されるコンバインドサイクルの全体を説明する図であ
る。

【図２】 本発明の一実施例となる排熱回収ボイラを説
明するための部分正面図である。

【図３】 本発明の一実施例となる排熱回収ボイラを説
明するための部分側面図である。

【図４】 本発明の一実施例となる排熱回収ボイラを説
明するための部分側面図である。

【図５】 本発明の一実施例または従来例となる排熱回
収ボイラにおけるケーシング貫通部のエクスパンション
構造を説明するための側断面図である。

【図６】 本発明の一実施例または従来例とる排熱回収
ボイラにおける低圧ドラム内の構造を説明するための断
面図である。

【図７】 本発明の一実施例となる排熱回収ボイラを説
明するたの部分側面図である。

【図８】 本発明の一実施例となる排熱回収ボイラを説
明するための部分側面図である。

【図９】 従来例となる排熱回収ボイラが使用されるコ
ンバインドサイクルの全体を説明する図である。

【図１０】 従来例となる排熱回収ボイラを説明するた
めの部分側面図である。

【図１１】 従来例となる排熱回収ボイラを説明するた
めの部分平面図である。

【図１２】 従来例となる排熱回収ボイラを説明するた
めの部分側面図である。

【図１３】 従来例となる排熱回収ボイラを説明するた
めの部分側面図である。

【図１４】 従来例となる排熱回収ボイラにおける低圧
ドラム内の構造を説明するための断面図である。

【図１５】 従来例となる排熱回収ボイラにおける低圧
ドラム内の構造を説明するための断面図である。

【符号の説明】

１ 空気ダクト ３ 空気圧縮機 ４ 燃焼器 ５ ガスタービン ６ ディフューザ ７ ダクト ８ ケーシング ９ 絞りダクト １０ 煙突 １１ 蒸気タービン １２ 発電機 １３ 復水器 １４ 低圧給水ポンプ １５ 給水配管 １６ 低圧節炭器 １６ａ 低圧節炭器伝
熱管 １６ｂ 低圧節炭器出口ヘッダ １７ 低圧ドラム １８ 降水管 １９ 低圧蒸発器 １９ａ 蒸発管 １９ｂ 低圧蒸発器出
口ヘッダ １９ｃ 低圧蒸発器上昇管 １９ｄ 低圧蒸発器連
絡管 １９ｅ 低圧蒸発器入口ヘッダ ２１ 低圧蒸気連絡管 ２２ 低圧過熱器 ２３ 低圧主蒸気管 ２７ 高圧ドラム ２９ 高圧蒸発器 ３２ 高圧過熱器 ３４ 低圧給水連絡管 ３５ 低圧節炭器連絡管 ３７ スクラバ ４０ 高圧節炭器 ５１、５２、５３ 保
温材 ５４ プレート ５５ 止め具 ６０ サイクロン ６１ 汽水混合室 ６３ サポート

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 河原 淳夫 広島県呉市宝町６番９号 バブコック日立 株式会社呉工場内

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 排ガス流路となるケーシング内に配置さ
   れた過熱器、蒸発器および節炭器と、ケーシング外に配
   置された前記蒸発器および節炭器で加熱された流体を一
   時的に貯留する一以上のドラムと、前記過熱器、蒸発器
   および節炭器とドラムとを接続する流体流路用の連絡管
   を備えた排熱回収ボイラにおいて、 蒸発器からドラムへの流体流路となる連絡管をケーシン
   グ内で集合させた集合上昇管を設け、該集合上昇管をド
   ラムに接続するための貫通部をケーシングに設けたこと
   を特徴とする排熱回収ボイラ。
2. 【請求項２】 蒸発器からドラムへの流体流路となる連
   絡管をケーシング内で集合させた集合上昇管を設け、該
   集合上昇管をドラムに接続するための貫通部をドラム中
   心軸直下のケーシングに設けたことを特徴とする請求項
   １に記載の排熱回収ボイラ。
3. 【請求項３】 蒸発器からドラムへの流体流路となる連
   絡管をケーシング内で集合させた集合上昇管を設け、該
   集合上昇管をドラムに接続するための貫通部を排ガス流
   路の最下流段の蒸発器近傍のケーシングに設けたことを
   特徴とする請求項１に記載の排熱回収ボイラ。
4. 【請求項４】 ドラムから過熱器への流体流路となる連
   絡管を過熱器に接続するための貫通部をドラム中心軸直
   下のケーシングに設けたことを特徴とする請求項１ない
   し３のいずれかに記載の排熱回収ボイラ。
5. 【請求項５】 蒸発器からドラムへの流体流路となる連
   絡管をケーシング内で集合させた集合上昇管に節炭器か
   らドラムへの流体流路となる連絡管を接続したことを特
   徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の排熱回収
   ボイラ。
6. 【請求項６】 節炭器からドラムへの流体流路となる連
   絡管を、ドラムに接続するための貫通部をドラム中心軸
   直下のケーシングに設けたことを特徴とする請求項１な
   いし４のいずれかに記載の排熱回収ボイラ。