JPS6239321B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はボイラプラント、ことにその熱交換装
置に関する。

従来の火力プラント発電設備に使用される空気
予熱器は第１図に示す如く外部にケーシング０１
を有し、内部に回転式のロータ０２とこれに取付
けられたエレメント０３の組合せとなつている構
造を有し、このロータ及びエレメントが高温ガス
側から低温空気側へと旋回しつつ熱交換を行なう
いわゆる再生回転式予熱器である。この型式の空
気予熱器はコンパクトで伝熱効率が良くスペース
を取らないため多く用いられてきたが、構造複雑
で回転動力を要し、回転部分よりの空気漏洩があ
り、その損失は0.2〜0.4％になり無視できないも
のとなつている。又腐食、つまり等により運転上
の障害も発生している。

これ等の他管型空気予熱器もあるが、伝熱効率
が悪く、スペース重量共過大となる為最近では余
り使用されない。また、ヒートパイプ方式や圧力
変化を吸収するアキユムレータを備えた熱交換装
置もある。しかし、ヒートパイプ方式では温度条
件に応じて内部圧力が変化する問題があり、アキ
ユムレータを備えた方式では圧力保持のために通
常窒素加圧等が必要となりコントロールできる圧
力に制限があることやそれ自体の設備費が高いと
いう問題がある。

さらに、従来のものは全て空気とガスのダクト
を隣接させる必要があるためダクト配置上非常に
難しい面があつた。

そこで本発明の目的は、上述の欠点がなく、構
造簡単で、空気漏洩がなく、伝熱効率が良く、空
気とガスのダクトを近接する必要のない配置上自
由な熱媒体を使用した熱交換器を有するボイラプ
ラントを提供するにある。

すなわち本発明は、ボイラと、このボイラの排
ガスとボイラ缶水等のプラント作動熱媒との間で
熱交換せしめる高温熱交換器と、前記プラント作
動熱媒と低温熱源との間で熱交換せしめる低温熱
交換器とをそなえ、前記高温熱交換器と前記低温
熱交換器との間で前記プラント作動熱媒を循環せ
しめる閉ループを形成するボイラプラントの熱交
換装置において、前記閉ループをボイラ水ドラ
ム、脱気器等のプラント設備機器と均圧管を介し
て連通せしめると共に、ボイラ給水系の高圧部に
温度制御弁を介して連通せしめたことを特徴とす
るボイラプラントにある。

本発明によれば、ボイラ缶水を熱媒体としてボ
イラ煙道排ガスと燃焼用空気（あるいは、燃料ガ
ス、他昇温を必要とする低熱源）との熱交換をた
とえば多管式熱交換器で行なうのである。

さらに、ボイラ本体をアキユムレータとして利
用し、温度コントロールをボイラ給水、ボイラ缶
水で行うものである。

又、従来ガスダクトと空気ダクトは排熱回収の
ためには近接させる必要があつたが、その必要を
なくし、プラント配置上有利な熱交換設備として
ある。

以下本発明を添付図面第２図以下に例示したそ
の好適な実施例につき詳述する。

第２図に於て、空気入口ダクト１より導入され
た空気は通風機２にて加圧され出口ダクト３を経
て空気予熱器４に導入され、熱媒輸送管２２で輸
送された熱媒（ボイラ缶水）によつて（多管式熱
交換器が通常）加熱され高温空気となつて出口ダ
クト５よりバーナ６を経てボイラ７に到り燃料配
管１２より導入の燃料を燃焼せしめ高温ガスとな
つてボイラ内にてボイラ蒸発管１６、過熱器管２
５等と熱交換の後ボイラ出口ダクト８より排ガス
冷却器９に導かれ熱媒（ボイラ缶水）を加熱し低
温ガスとなつて出口ガスダクト１０より煙突１１
を経て大気に排出される。

ボイラ７内にて発生した蒸気は、ドラム１４、
過熱器２５、主蒸気管１７を経てタービンあるい
は、工場送気用蒸気等に利用される。

又、１８はボイラの給水ポンプでボイラ給水管
１３を経てボイラにボイラ水を供給するが１部、
熱媒温度計２３の指示によつて熱媒温度を変化さ
せたい場合、熱媒輸送管２２内へ、コントロール
弁２４、熱媒温度コントロール用冷水供給管２０
を経て分岐使用される。

さらに、１５はボイラ水ドラムあるいは下部管
寄せでボイラ水下降管２６の水を受けボイラ蒸発
管１６用の安定な水供給をすると共に熱交換器の
熱媒供給管並びに圧力均一管１９によつて熱媒輸
送管２２に熱媒のボイラ缶水を供給する働きをし
ている。又、２１は、熱媒循環ポンプである。

上記装置に於て、ボイラ缶水は空気予熱をする
のに通常適当な温度であり、実際のボイラでのヒ
ートバランスの１例を示すと第３図のとおりにな
る。

又、ボイラ給水は、圧力がボイラ缶水より高く
温度は缶水より低いため、温度コントロール用の
冷水を送水するには適当である。（第３図に示す
ように本熱媒の冷水としてボイラ給水の温度は適
当である。）すなわち、高圧水であるため蒸発に
よる膨張変化が少なく、温度条件の変化に対する
運用範囲が広くなつている。

又、ボイラ給水注入の際等熱媒輸送管の圧力は
ボイラ本体がアキユームレータ（圧力緩衝器）と
なつているため常に一定している。つまり、熱媒
の圧力はボイラ本体と同一に保持され、ボイラ給
水で熱媒の温度のみコントロールされるのであ
る。

熱媒の温度をコントロールすることで、排ガス
出口温度、空気出口温度をコントロールすること
が可能である。

又、本発明によれば、熱媒の輸送管のアレンジ
によつて高熱源（排ガス）と低熱源の配置は任意
である。

又、低熱源としては燃焼用空気の他にガス燃
料、微粉炭乾燥、運搬用空気等が考えられること
は勿論である。

本発明の他の実施例を第４図に示す。

この実施例では、ボイラ１０１より排出された
高温ガスは空気予熱器１０２を通り、更に給水を
熱媒体とする排ガス冷却器１０３にて省エネル
ギ、公害対策上要求される最低限度まで温度低下
せしめられ、煙突１１５より大気中に放出せしめ
られる。

一方、燃料（ガスまたは液体その他）は給水を
熱媒体とする燃料加熱器１０４にて適正な温度ま
で加温され、バーナ１０６を経てボイラ１０１に
て燃焼せしめられる。燃料用空気は通風器１０５
よりバーナ風箱１０６に到る。

蒸気ドラム１０７より発生した蒸気は図示せざ
る過熱器を経て蒸気タービン１０８に到り、発電
機１０９を回転し電力を発生する。タービン１０
８出口の蒸気は復水器１１０より脱気器給水ポン
プ１１１を経て脱気器１１２に到り、ここで加熱
脱酸せしめられ給水ポンプ１１３より高圧給水加
熱器１１４を経て蒸気ドラム１０７に入る。

排ガス冷却器１０３と燃料加熱器１０４は給水
を熱媒体とした熱交換ループ（熱媒輸送管）１１
６により連絡され、熱媒は脱気器１１２より導入
される。輸送管１１６内の水循環は熱媒循環ポン
プ１１８により行なわれ、温度のコントロールは
脱気器入口の低温給水を連結管１１９よりコント
ロール弁１２０を経て送ることにより行なうこと
ができる。

かかる方式を採用することによつて、ボイラ出
口の排ガス温度を20〜40℃低下せしめることがで
き、プラント効率の向上に大きく寄与することが
でき、その効果は大である。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の再生回転式予熱器の模式的縦断
面図、第２図は本発明の第１の実施例の系統図、
第３図はそのヒートバランスを説明する略図、第
４図は本発明の第２の実施例の系統図である。 １……空気入口ダクト、２……通風機、３……
通風機出口ダクト、４……かん水を熱媒体として
使用の空気予熱器（熱交換器）、５……高温空気
出口ダクト、６……バーナ、７……ボイラ装置、
８……ボイラ出口ガス・ダクト、９……かん水を
熱媒体として使用の排ガス冷却器（熱交換器）、
１０……排ガス冷却器出口ガスダクト、１１……
煙突、１２……燃料配管、１３……ボイラ給水
管、１４……ボイラ蒸気ドラム、１５……ボイラ
水ドラム又はボイラ下部管寄せ、１６……ボイラ
蒸発管、１７……ボイラ主蒸気管、１８……給水
ポンプ、１９……熱交換器の熱媒供給管及び圧力
均一管、２０……熱媒温度コントロール用冷水供
給管、２１……熱交換器の熱媒循環ポンプ、２２
……熱媒輸送管、２３……熱媒温度計、２４……
熱媒温度コントロール弁、２５……過熱器管、２
６……ボイラ水下降管、１０１……ボイラ、１０
２……空気予熱器、１０３……給水を熱媒体とす
る排ガス冷却器、１０４……給水を熱媒体とする
燃料加熱器、１０５……通風器、１０６……バー
ナ風箱、１０７……蒸気ドラム、１０８……蒸気
タービン、１０９……発電機、１１０……復水
器、１１１……脱気器給水ポンプ、１１２……脱
気器、１１３……給水ポンプ、１１４……高圧給
水ヒータ、１１５……煙突、１１６……熱媒輸送
管、１１７……均圧管、１１８……熱媒循環ポン
プ、１１９……低温給水連絡管、１２０……温度
コントロール弁。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ ボイラと、このボイラの排ガスとボイラ缶水
   等のプラント作動熱媒との間で熱交換せしめる高
   温熱交換器と、前記プラント作動熱媒と低温熱源
   との間で熱交換せしめる低温熱交換器とをそな
   え、前記高温熱交換器と前記低温熱交換器との間
   で前記プラント作動熱媒を循環せしめる閉ループ
   を形成するボイラプラントの熱交換装置におい
   て、前記閉ループをボイラ水ドラム、脱気器等の
   プラント設備機器と均圧管を介して連通せしめる
   と共に、ボイラ給水系の高圧部に温度制御弁を介
   して連通せしめたことを特徴とするボイラプラン
   ト。