JPS586301A - 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】 この発明はコンパインドザイクル発電プラ／ト等に使用
される排熱回収熱交換器に係り、特に、ノラントの高効
率化および高稼動率化を促す排熱回収熱交換器の構造の
改良に関する。

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によって、ノラント効率を高めた
発電システムでおり、そのコンバインドサイクルの代表
的女ものとしては排熱回収形と呼ばれるものがある。こ
の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、蒸気を発生させる一種の
熱交換器として作用する。以下、従来の排熱回収熱交換
器の一例について、第１固有・用いて説明する。

図示しない燃焼器によって作られる＾圧高温ノ燃焼ガス
は、ガスタービン１に流入して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せる。しかし、この
ｊＩｌ’気ガスの温度は普通５００〜６００℃の高温で
おるため、このまま廃ガスとして捨てるのは非常に不経
術である。この理由で設けられたのが排熱回収熱交換器
２でアシ、ガスタービンの高温排気は入口ダクト３通っ
て拮熱回収熱交換器２に送られる。

排熱回収熱交換器２は多数の伝熱管を有し、強制対流熱
伝達によシ水と排気ガスとの熱交換を行なう機器である
。

排熱回収熱交換器２に流入した排気ガスは上方ニ向って
流れ蒸発器４およびエコノマイザ５を通って出口ダクト
から図示しない煙突へ抜ける。ここで蒸発器４およびエ
コノマイザ５は多数の伝熱管６に構成されておυ、管内
を蒸気および水が流れる。エコノマイザ５の伝熱管６０
片側管端は？イラ給水管８に接続しておシ、他の舌端は
蒸気ドラム９の下部に接続している。

また蒸発器４の伝熱ｔｔ６は両管端共ドラム９に取付け
られている。さらに蒸気ドラム９の上端部には主蒸気管
１４が接続しておシ、主蒸気管１４は蒸気タービン１２
に導びかれている。また、蒸気タービン１２と連設して
腹水器１１が設置されている。なお２７は集合ダクトを
示している。

以上の構成において、蒸気タービン１２の〃ト気蒸気は
復水器１１で復水とな９、給水ポンプ１３によりて給水
管８からエコノマイザ５に圧送される。エコノマイザ５
で加熱された給水は蒸気ドラム９の下部Ｋ（Ｎ、入する
。蒸気ドラム９の缶水け、ドラム底部から、移送ポンプ
１ｏによって、蒸発器４に送られ、伝熱管内で蒸発して
蒸気となｐ再び蒸気ドラム９の上部に戻る。

蒸気ドラム内の蒸気はドラムの上部から抽出されて、主
蒸気管１４から蒸気タービンに導入され、再び復水器に
流入する。

以上のような排熱回収形コンパイドサイクル発電プラン
トでは、高温のガスタービン排気が有効に利用されるた
めに、プラント熱効率が従来よシ数襲上昇することが確
認されている。

第２図は、排熱回収熱交換器の構造を立体的に宍わした
ｆ＋視図でおる。リド熱回収熱交換器は普通非常に大形
の構造物であるため、製作や運搬および据付の便利さか
ら、複数に分割された構造にすることが一般的である。

第２図の例では、１つのガスタービン排気に対して熱交
換器を２つに分割している。蒸気発生能力は、２分割さ
れた熱又換器Ａ、Ｈに均等に振り分けられでいて、ガス
タービン排気は特殊なＹダクト３によってＭｆ、量が２
分割されてる。

ところでこのような形式の排熱回収熱交換器では、２分
割てれた片側の熱交換器が事故尋で運転不能となった場
合、点検や補修のために内部に作業員が入るためには、
ガスタービン、蒸気タービンを含めたユニット全体を停
止する必要があシ、補修が完了するまでプラントは遊休
状態となる。また、１度プラントを停止すると、再起動
のために多くの労力と時間を費やすことになる。そのた
め、グランドの稼動率は著しく低下する。従って、２分
割された熱交換器Ａ、Ｈの出入口ダクト７．３の各々に
弁を設け、各々を切離し可能な構造とすることが考えら
れるが、この詩法の問題が生じる。

（１）前述したように排熱回収熱交換器に流入する排気
ガス温度は普通５００〜６ｏｏ℃の高温であるため、入
口ダクト３に設ける弁は５００〜６００℃の高温状態に
なる。

（２）２分割の片側のみを停止して点検や修理を行な５
場合は、停止した側の内部に作業員が入るので、入口ダ
クト３に設ける弁は洩れのない構造の弁でなければなら
ない。

（３）　　出入口ダクトに設ける弁は、排熱回収熱交換
器の構造が大型機器であるため、大型のものが必要とな
る。以上述べた３種の問題点を考慮した場合、ダクトを
仕切る為に必要な弁は、大型であシ、高温状態で洩れの
ない構造を有する弁が必要となるが、このような弁は技
術的にもかなシ難かしく、高度の技術を要する高価な弁
となる。

この発明は上述の問題点に鑑みなされたもので、特に高
度の技術を要する高価な弁を設けることなく、安価な弁
等を用いて、片側の熱交換器のみを停止可能なる排熱回
収熱交換器を提供することを目的とする。

以下この発明について図面を参照して説明する。第３図
はこの発明の一実施例を示す斜視図であシ、第４図はｉ
；Ｒ３図を上方よシ見た概略構成図を示している。ここ
では第１図、第２図と同一部分には同一符号を付しその
説明は省略し、異る点のみを説明する。すなわち、出口
ダクト７Ａ、ｙＢ（総称して７とする）の内部に、この
内部のガス通路を開閉可能な手段例えば仕切弁１９Ａ、
１９Ｂ（以下総称して１９とする）をそれぞれ設け、又
、入ロダク）、９Ａ、ＪＢの内部に、この内部のガス通
路を開閉可能な手段例えば２個でリセットの仕切弁２０
に、２１ｋ。

２ｏＢ、２１Ｂ（以下総称して２０．２１とする）を設
ける。人口ダクト３Ａ、３Ｂ（総称して３とする）に設
けられる仕切弁２０，２１のうち、高温の排気に直接接
触する上流側の仕切弁２０は、この仕切弁２０端とダク
ト３の間よｐ多少の洩れは許容する高温に耐えるものｋ
　（Ｊ＋４用し、又、下流側の仕切弁２）は、この仕切
弁２ノとダクト３の間よシの洩れは許さない一般に常温
で使用される密閉可能なものを使用する。出口ダクト７
に使用でれる仕切弁１９は、仕切弁２ノと同様の常温で
使用される密閉可能な弁を使用する。芒らに仕切弁２ｏ
と仕切弁２１の間には、空気等の冷風を吹き込むための
止弁２３に、２３Ｂを有する配管２２Ａ１２２Ｂと、冷
風と洩れガスを排出するための止弁２５に、２５Ｂを有
する配管２４に、２４Ｂが接続されている。冷風は配管
の上流側に設けられたポンｆ２ｅ等の昇圧装置を介して
送シ込まれる。以上述べた構成は、第１図、第２図と同
一である。

次に以上のように構成されたこの発明の作用について説
明する。図ではＡ側が事故等で運転不能となった場合の
状態を示しているが、この時仕切弁２０にと出入ロダン
）７Ｂ、３Ｂについた仕切弁１９に、２１には閑、仕切
弁２０Ｂと用入ロダク）７Ｂ、、９Ｂについた仕切弁１
９Ｂ１２１Ｂは全開、止弁２Ｂｋは開、止弁２３Ｂは閑
の状態にセットされる。この状態ではＢ側は従来と同様
に排ガスは流れ、排熱熱交換器管群との間で排ガスは熱
交換を行った後温度は低下し、ダクト７を介して煙突へ
抜ける。しかし、Ａ側では高温の排ガスは仕切弁ｊＯＡ
で止められ、同時に弁は高温に加熱される。しかし仕切
弁２０には洩れのない形式の弁ではないため、弁端を介
して高温ガスは仕切弁２０にと仕切弁２１にの間の空間
２７Ａ内に洩れてくる。この時空間２７　Ａ　Ｐ９には
配管２２ｋを介して冷風が吹き込まれているため、洩れ
た高温ガスは混合によシ冷却され、仕切弁２１Ａを高温
に加熱することはなくなる。高温ガスと混合した空気は
管、？４Ａを介して外部に放出される。

以上述べたように仕切弁２０は高温に加熱されるが弁端
部よりのガス洩れを許す構造であるため、特殊な弁構造
は必要でカい。さらに仕切弁２ノは洩れのないタイプの
ガ・ではおるが、温度は冷風の温度に近い常温であシ、
仕切弁２１前後の差圧も仕切弁２０を介して洩れてくる
ガス量が少ないため小さく、特殊な構造は必要で９− なく、両タイプの仕切弁２０，２１共一般に用いられる
技術で製作可能な安価な弁の使用が可能となる。さらに
出口ダクト？に仕切弁１９を設けた理山は、別々のダク
）７Ａ、７Ｂが一般には１本の集合ダクト２７にまとめ
られているため、集合ダクト２７よシの排ガスの逆流を
防ぐためである。この場所での廃ガスは既に熱交換を行
なったあとのガスでおるため温度は低下しているので、
第４図の例では仕切弁１９を使用している。

第５図はこの発明の他の実施例を示すもので、出口ダク
ト７を通過する廃ガスの温度がまだかなシ高い場合の適
用例でアって、出口ダクト７においても、入口ダクト３
と同様１対の仕切弁（Ｊ７Ａ、　１１１Ａ、　１７Ｂ、
１８Ｂ）のうち上流側に仕切弁１８を、また下流側に仕
切弁１７を取付け、仕切弁１７と１８の間の空間には仕
切弁２３を有する配管２２と仕切弁２５を有する配管２
４を接続している。従ってこの場合の作用および効果は
前述の実施例と全く同様である。なおこの場合には出口
ダクト７よ）の排ガス排出配管系統がすべて単独に構成
されている場合は、出口ダクトに仕切弁１７．１Ｂが不
要であるのは勿論である。

なお前述の実施例では各イＡＩの弁を用いたが、これら
は弁にかぎらずダンパでもよいことはいうまでもない。

以上述べたように、この発明によれば特殊な機密構造を
必要とするような高度の技術を要する弁を使用すること
なく、一般に使用される安価な弁を使用することにより
、確実に洩れがない状態で片側の単独停止が可能な排熱
回収熱メ換器を提供出来る。さらに単独停止が可能とな
るだめ、通常運転時一方の熱交換器に事故が発見された
場合、速やかに一方側を弁の操作によシ切り離し、プラ
ントの負荷を下げただけで連続的に運転を行なえ、事故
側の熱交換器を同時に安全に修理して復起出来る等の効
果合奏する排熱回収熱交換器を提供できる。

【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
の概略を示す系統図、第２図は従来の排熱回収熱交換器
の一例を示す斜視図、第３図はこの発明による排熱回収
熱交換器の一実施例を示す斜視図、第４図は第３図を上
方から見た概略構成図、第５図はこの発明による排熱回
収熱交換器の他の実施例を示す概略構成図である。 ２Ａ、２Ｂ・・・排熱回収熱交換器胴、３・・・入口ダ
クト、ｌ・・・出口ダクト、１７．１Ｂ、、１９゜２０
．２１・・・仕切弁、２３．２５・・・止弁、２２・・
・冷風供給管、２４・・・混合〃スｕカ出管。 出願人代理人　　弁理士　鈴　江　武　彦第１図 第２図 第３図 ２７ 第４図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １つの排ガス入口に対し７て複数に分割された出口を有
   する入口ダクトと、ダクトの分割数に尋しい数に分割さ
   れた熱交換器胴を有する一組の排熱回収熱変換器におい
   て、前記熱交換器胴の各々の入口部および出口部の少な
   くともいす中 れか一方耐熱性が高くガス洩れを許容する部材と、ガス
   洩れｆ：杵答せず耐熱性の低い部材とを組合せたもので
   あってそのガス通路を開閉可能な第１の手段と、この第
   １の手段相互間を接続し冷却空気を供給する冷風供給管
   の一部に前記第１の手段とｅ汁はｌｉｄ様の第２の手段
   を設け、前記第１の手段の部材間に連通される混合ガス
   ｎト出管に前記第１の手段とほぼ同様の第３の手段を設
   けた排熱回収熱交換器。