JPS5813902A - 排熱回収熱交換器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、コンバインドサイクル発電プラント婢に使用
される排熱回収熱交換６に係り、特に、プラントの高効
率化、および高稼動率化を促す排熱回収熱交換器−１関
する。

コンバインドサイクルとは、ガスタービンと蒸気タービ
ンを組み合わせること冨二よって、プラント効率な筒め
た発電システムであり、その中の代衣的なコンバインド
サイクルは、排熱回収形と呼ばれるサイクルである。排
熱回収形コンバインドサイクル発ｔ７′２ントの主要な
構成要素である排熱回収熱交換器は、ガスタービンの高
温排気によって水を加熱し蒸気を発生させる熱交換器で
ある。

以下、排熱回収熱交換器の一例について、第１−を用い
て説明する。図示しない燃焼器≦−よって作られる高圧
高温の燃焼ガスは、ガスタービン（１）に流入して、こ
れを高速で回転させることによって、圧力、温度が低下
して排出される。この排気の温度は、普通５００〜６０
０℃であるため、このまま排ガスとして捨てるのは、非
常に不経済である。この理由で設けられたのが、排熱回
収熱交換器（２）であり、ガスタービン（１）の高温排
気は、入口ダクト（８１を通って排熱回収熱交換器（２
）区二送られる。排熱回収熱交換器（２）は、本体胴（
４）の内部Ｉ：多数の伝熱管で構成された複数の熱交換
部を備えており、強制熱伝達ｉ二より水と排ガスとの熱
交換を行なう機器である。本体部（４）内≦二流入した
排ガスは、上方に向って流れ、熱交換部１例えば蒸発器
（６）およびエコノマイザ（６）を通って出［」ダクト
（７）から図示しない煙突へ抜ける。ここで％蒸発器（
５）、およびエコノマイザ（０）は上述したようζ二多
数の伝熱管（ユよって構成されており、管内を蒸気、お
よび水が流れる。エコノマイザ（６）の入口側は、給水
管（８）■二接続しており、−刃出口側は、蒸気ドラム
（９）の下部≦二接続している。また、蒸発器（４）は
入口側が蒸気ドラム（９）の下部と、−刃出口側が蒸気
ドラム（９）の上部とそれぞれ連通している。さらに蒸
気ドラム（１１１１の上端部には王蒸気管叫が接続して
おり、この主蒸気管−の他端は、蒸気タービンσ旧：導
びかれている。また、蒸気タービンｑ１１には一端５二
復水器（Ｗが設置されている。なお、ここで符号０句は
脱硝装置を示している。

以上の１ｍｗｔ二おいて、蒸気タービンＣ１１ｌの排気
蒸気は％復水器（１９１二て復水となり、給水ポンプへ
剣に抽出−ｇ　ｆ］て給水管（８）からエコノマイザ（
６）へ圧送される。エコノマイザ（６）で加熱された給
水は、蒸気ドラム（９）の下部Ｃ二流入する。蒸気ドラ
ム（９）の缶水は、ドラム底部から循環ポンプＱ５）ｌ
二よって、蒸発器（５１に送られ、ここで上述した排ガ
スとの熱父換により蒸気となり再び蒸気ドラム（９）の
上部−・戻る。

蒸気ドラム（９）内の蒸気は、蒸気ドラム（９）の上部
から主蒸気管−を介して抽出され蒸気タービンＯ旧−再
人され、ここで膨張することによって仕事を終え、再び
復水器叫へ流入する０ さて、以上で説明した排熱回収熱交換器（ｚｌは普通非
常Ｃ二大形の構造物であるため、入口ダクト（８）、蒸
発器（５）、脱硝装置α〜、エコノマイザ（６）、出ロ
ダクＨ７）？％は製作や運搬、および据付の便利さから
、一つの箱形ユニツ゛トとして別々に製造組立てられる
。これらの機器を実際に設置し、一つのわト熱回収熱交
換器を形成する場合、第２図１−示すように、蒸発器（
５）、脱五肖装ｇｉ（Ｌ（１、エコノマイザ（６）等の
各ユニットの外板（１６＋を溶接またはフランジにて結
びつけ、全体を排熱回収熱交換器を支持する架構（１７
）Ｉ−据付ける。そして、その際入口ダクト（８）や出
口ダクト（７）も外板を溶接、またはフランジによって
組合わせる。この排熱回収熱交換器（２）は上記のよう
な積層組立構造となっているため、各ユニットのｈｉｔ
は外板０６）を介して架構Ｑ７）で受けるようになって
いる。

ところで、排熱回収熱交換缶（２）では内部を流れる排
ガスの熱電を大気に逃がさないため、本体胴（番）、す
なわち、上述ユニットの各外板０６）の周囲には保温材
を取付は保温を行なう必賛があるが、この保温法として
通電の熱交換器のように本体胴の外面Ｉ：保温材を取り
つける。外面保温方式をとった場合、内部を流れる排ガ
スの温度が５００〜６００℃と尚温であるため、外板０
６）の温度は排ガス温屓と１ｂ」じ温屁まで常（二加熱
されることになる。このような高温で使用出来る材料は
、例えばステンレス鋼尋極一部のものＣ′″、限られる
。しかも使用温度が高くなン）と、材料の許容応力が小
さくなり同一荷重に対する厚さが厚くなるという整置が
生じる。

そこで、排熱回収熱交換器（２）では外板（ト）の温度
が内部を流れる排ガスの温度に左右されず常Ｃ−外気温
度付近に保つことが出来る内面保温方式が採用されてい
るそして、この内面保温方式では外板α６）の材料とし
て一般炭素鋼を使用することが可能である。

しかして、内面保温方式の構造は第３図に示すよう≦：
、外板Ｑ６）の内１１９０取付けられる保温材（ト）。

およびラギング翰は、例えばステンレス鋼等より造られ
、外板０６）に溶接固定される支持ピン翰と押え板継）
によって固定される。さらに制温の排ガスにさらされる
ラギング−は熱膨張６二より伸びを生ずるが、このとき
の外板（至）との伸び差はラギング四の取付穴を支持ピ
ン−の直佳より大きくすること（二よって、押え＆　＋
２１１との間でスライドさせ吸収するようＩ：なってい
る。しかし上記構造においてはステンレス銅等から造ら
れる支持ピン翰が内部を流れる高温の排ガスと接触する
ため、熱が支持ピン−を通して一般炭素鋼で造られた外
板α６０二伝わり、外板（１６）Ｆｉ％支持ピン■が溶
接しである部分のみが局部的に加熱され、脆化（一般羨
素鋼の使用可能な温度１ｉ３５０℃以下である。）する
ことによって支持ピン翰の溶接部付近がクラックの発生
により破損する纒れがある。また、外板Ｑ６１が局部的
区：高温Ｉ：加熱されるため、外板（ト）の外面塗料が
剥離し１腐食される等の問題がある。この問題を解決す
るＣ：は支持ビン翰を排ガスと直接接触させず１保温材
（ト）と２ギング（２）を外板Ｑ６１に同定すれば良い
が・、そのような固定はほとんど不可能に近い。

本発明は上述した点に鑑みなされたもので、外板に内部
流体の熱を伝えず保温材、およびラギングを固定するこ
とのできる排熱回収熱交換器を提供することを目的とす
る。

以下、本発明の一実施例を第４図を用いて説明する。

Ｍ４図は本発明を用いた保温材の取付は構造を示すもの
である。従来技術との相蓮点は支持ビンＣ−あり、これ
以外は第３図で説明した構造と同一である。本発明では
支持ビン（２２）は断熱材料、すなわち熱伝導率が低く
高強度で耐高温材である１例えば碍子（ハ）Ｉより本体
部分を構成している。この碍子ｇｅｌ　Ｆｉ非金緘であ
るため外板■）、および押え板（２１）と直接、溶接に
より接続することが不可能であることから碍子−の一側
（＝固定金具−を、また他の側１ニピン（ホ）をそれぞ
れ設けている。これらの固定金具−１およびビンμｓ）
は荷重が作用した場合に碍子例から抜は出ることを防止
するため、ダプティル部分を形成している。

本発明による支持ピン關を使用して、保温材（財）およ
びラギング四を外板Ｃｌ１ｌ）！−取付は固定した場合
、支持ビン（財）の本体部分区二極めて熱伝導率が低い
碍子−）を使用しているため、内部を流れる＾温の排ガ
スよりピン咥）を介して伝わってくる熱を外板（至）に
伝えることなく、碍子゛−）で遮断する仁とが出来る。

また、固定金具−１およびピン−）をステンレス鋼等で
造ることにより従来と全く同一要領で保温材（至）、お
よびラギング■・の取付は固定が可能となる。

なお、以上の説明においては支持ビン（支）の断熱部材
として碍子を使用した場合について行なったが、碍子以
外の材料、例えばセラミック等を使用した場合Ｃ：おい
ても同様の効果があるのは−ビ猜口ひ説明から理解され
る通りである。

以上述べたように本発明によれば、支持ビンの一部が、
内部を流れる高温排ガスと接触しても外板ｌ二は熱を伝
える膚れがなく、このため、外板に及ぼす局部的な加熱
Ｃ−よる材料の脆化、および外面塗料の剥離による腐食
を有効に防止出来るから、保温材、およびラギングの脱
落する等の不都合がなくなり、排熱回収熱交換器の信頼
性が大幅区二高杓られるという優れた効果を秦する。

【図面の簡単な説明】

第１図は排熱回収形コンバインドサイクル発電プラント
の主要な構成機器を示す系統図、第２図は従来の排熱回
収熱交換器の立面図、第３図は従来の内面保温方式によ
る保温材の支持方法Ａ示す断面図、１ｇ＜図は本発明に
よる排熱回収熱交換器の要部を示す断面図である。 （５）　−−−一蒸発器 （６）　−”−エコノマイザ ｌ′１場　−脱硝装置 Ｏａ）〜　外板 ０８）　　−保温材 （１１−−−−ラギング 体１１−−−−−押え板 關−一−−支持ビン に）−一一一一碍子 Ｎ−−−ｍ−固定金具 咋１−−−−−ビン （７３１７）　　代理人　弁理士　則　近　憲　佑Ｏｔ
が１名）第１図 第２図 士 第３図 第４図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 排ガスの下方から上方へかけての流れ方向Ｃ１沿って複
   数の熱交換部等を多段配置して構成した排熱回収熱交換
   幅において、前記熱交換部の本体部分を収容する外板の
   内側に外板が排ガスの流れｉ１直接触れるのを抑制する
   ラギング、および保温材を支持ビンを介して設け、該支
   持ビンは外板ロー直接結合される固定金具と、′）ギン
   グ（二押え板を介して連結されるビンとを断熱材料で造
   られた本体部分の両端部に形成していることを特徴とす
   る排熱回収熱交換器。