JPS63172803A - 排熱回収ボイラ - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、節炭器出口の給水温度を常に規定値に制御し
得るようにした排熱回収ボイラに関するものである。

［従来の技術］ 従来の排熱回収ボイラを第５図により説明すると、ガス
タービンから排出された排ガスＧを導入するガス人口２
及び排熱回収したガスを排出するガス出口３を備えたボ
イラケーシング１には、ガス流れ方向に対し上流側から
下流側へ向けて順次過熱器４、蒸気ドラム６及び水ドラ
ム７を備えた蒸発器５、節炭器８が配設され、節炭器８
の入口側に給水ライン９が接続され、又節炭器８の出口
側と蒸気ドラム６の入口側との間は給水ラインｌＯによ
り、蒸気ドラム６の出口側と過熱器４との間は蒸気ライ
ン１１により、夫々接続され、給水ライン１０の中途部
には、オリフィス１３及び調節弁１４を設けた排水ライ
ン１２が接続され、給水ライン１０の排水ライン１２接
続部より水流れ方向下流側には温度調節計１５が接続さ
れ、温度調節計１５の信号ライン１６は調節弁１４に接
続されている。なお、図中１７はボイラケーシングｌの
ガス入口２部に配設した助燃バーナである。

ガスタービンから排出された所定温度の排ガスＧはガス
人口２からボイラケーシングｌへ導入され、過熱器４で
蒸気を過熱して過熱蒸気にし、蒸発器５で蒸気を発生さ
せ、節炭器８で水を予熱してガス出口３からボイラケー
シングｌ外へ排出され、一方、給水ライン９から節炭器
８へ導入された水は、予熱されて蒸気ドラム６へ送られ
、蒸気ドラムＢ及び水ドラム７間を流れる間に蒸発器５
で蒸発して蒸気となる。この蒸気は、過熱器４で過熱蒸
気にされたうえ目的場所へ供給される。

上記排熱回収ボイラに導入される排ガスＧの温度が負荷
変動により所定温度よりも低下すると、助燃バーナ１７
を使用しない場合には、過熱器４及び蒸発器５では伝熱
管内外のガスと蒸気若しくは水の温度差が小さくなり、
過熱器４及び蒸発器５での収熱量が低下し、蒸発器５で
の蒸気発生量が減少する。このように過熱器４及び蒸発
器５での収熱量が少いと、節炭器８では水が余熱されす
ぎ、節炭器８で蒸気が発生する。

而して、節炭器８で蒸気が発生すると、該蒸気は蒸気ド
ラム６へ送られ、蒸気ドラム６の水面を乱し、ボイラの
制御を困難若しくは不能にするおそれがある。

そこで、上記排熱回収ボイラでは、節炭器８で蒸気が発
生するのを防止するため節炭器８出口側の給水温度が予
め設定した規定値を越えた場合には、温度調節計１５よ
り給水ライン９に設けた給水制御機器に指令を与えて節
炭器８への給水量を増やすと共に調節弁１４へ指令を与
えて調節弁１４を開き、節炭器８出口側の水の温度を規
定値に制御し、蒸発器５での蒸発量に相当する量の水は
給水ラインｌＯから蒸気ドラム６へ送り、残りの水は排
水ライン１２から排水している。

一方、ボイラケーシングｌへ導入される排ガス温度が負
荷変動により低下した場合にも、蒸気発生量の減少を防
止するため、すなわち排熱回収ボイラを高負荷で運転す
るため、助燃バーナ１７を使用してボイラケーシングｌ
内に導入される排ガス温度を上昇させることがある。こ
の場合には、蒸気発生量が一定に保持されようとするが
、過熱器４及び蒸発器５での収熱量は、排ガスの温度が
定格負荷の場合より高い（ガス量は少ない）ため増加す
る。しかし反対に節炭器での成熱が少なくなるため、節
炭器８出口側の給水温度が規定値に達せず、蒸発器５で
の蒸気発生量は減少にみあう助熱量を増やすことになる
。

［発明が解決しようとする問題点］ 上述のように、負荷変動によりボイラケーシングｌへ導
入される排ガス温度が低下しても助燃バーナを使用せず
排熱回収ボイラを低負荷で運転する場合には、節炭器８
への給水量を増やし、節炭器８から送出された水の一部
を蒸気ドラム６へ送るが残りの水は捨てている。このた
め省資源の観点から好ましくなく、又、水を捨てずに循
環しようする場合には冷却装置が必要となりコストアッ
プを招来する。

更に負荷変動によりボイラケーシングｌへ導入される排
ガス温度が低下しても排熱回収ボイラを高負荷運転する
ため助燃バーナ１７を使用する場合には、節炭器８出口
側の給水温度を規定値に保持するために、助燃バーナ１
７での燃料消費量が増えるため、省エネルギー化を図る
ことができない。

本発明は上述の実情に鑑み、ガスタービンの負荷変動で
ボイラケーシングに導入されるタービン排ガスの温度や
ガス量が低下した場合でも簡単で安価な装置によって節
炭器出口の給水温度を規定値に保持し省資源化及び省エ
ネルギー化を図り得るようにすることを目的としてなし
たものである。

［問題点を解決するための手段］ 本発明は排ガス流れ方向に対して上流側から下流側へ向
けて助燃バーナ、過熱器、蒸発器、節炭器を順次配設し
た排熱回収ボイラにおいて、節炭器へ送る排ガスの量を
調整するためにダンパを備えたバイパス通路を設けた構
成を備えている。

［作　　　用］ 節炭器へ送られる排ガスの量はバイパス通路をも流れる
ため、節炭器出口の給水温度は予め定められた規定値に
保持される。

［実　施　例］ 以下、本発明の実施例を添付図面を参照しっつ説明する
。

第１図は本発明の一実施例で、節炭器８の伝熱管一端部
に伝熱促進用ひれの固着してない非伝熱領域２２を設け
、該非伝熱領域２２を、上下に延び上下端をボイラケー
シングｌに固着された仕切板１８により仕切ってボイラ
ケーシングＩと仕切板１８で包囲された非伝熱領域２２
にバイパス通路１９を形成し、バイパス通路１９の入口
側及び出口側に駆動装置２０によって開閉し得るように
したダンパ２１を配設する。又給水ライン１０に設けた
温度調節計１５の信号ライン１６を前記駆動装置２０に
接続する。

上記排熱回収ボイラにおいて、ボイラケーシングｌへ導
入される排ガスＧの温度が低下した場合で助燃バーナ１
７を使用しない場合には、従来のものと同様過熱器４及
び蒸発器５の収熱量が減少するため節炭器８では水は規
定温度よりも高温に予熱されて給水ラインｌＯへ流出す
る。

この温度は温度調節計１５で検出され、信号ライン１６
から指令信号が駆動装置２０に与えられ、駆動装置２０
が駆動されてダンパ２１が゛開き、排ガスの一部が節炭
器８の非伝熱領域２２に設けたバイパス通路１９からガ
ス出口３へ排出され、残りの排ガスにより節炭器８で水
の予熱が行われる。

従って、水は節炭器８で予め定められた規定温度に予熱
されるため、節炭器８で蒸気が発生することはなく、蒸
気ドラム６での水面制御等各種の制御に支障を来たすこ
とはない。

第２図は本発明の他の実施例で、前記実施例では、ボイ
ラケーシング１内にバイパス通路を設けているのに対し
、本実施例ではボイラケーシングｌの節炭器８設置部よ
りも上流側にダクト２３の一端を接続してバイパス通路
を形成し、ダクト２３の他端をガス出口３に接続し、ダ
クト２３の中途部に駆動袋Ｒ２５で開閉し得るようにし
たダンパ２４を配設し、温度調節計１５で検出した信号
を送る信号ライン１６を駆動装置２５に接続する。

ボイラケーシング１へ導入される排ガスＧの温度が低下
し、節炭器８から給水ラインｌＯへ流出した給水温度が
規定値を越えると、温度調節計１５からは信号ラインｔ
ｅを介して指令信号が駆動装置２５に与えられ、駆動装
置２５によりダンパ２４が開く。従って、排ガスＧの一
部は節炭器８を通らずダクト２３を通ってガス出口３へ
送られるため、節炭器８では水は所定の温度に予熱され
、節炭器８では蒸発しない。

第３図は本発明の更に他の実施例で、前記実施例では、
ボイラケーシング１に導入される排ガス温度が低下した
場合に助燃バーナ１７を使用してないが本実施例では助
燃バーナ１７を使用するようにしている。すなわち、ボ
イラケーシング１の節炭器８の伝熱面積をガス−ビン高
負荷で排熱回収ボイラも定格負荷の場合よりも広くし、
該伝熱部に仕切板２６を固着して伝熱部をメイン通路２
７とバイパス通路２８に分割し、バイパス通路２８の入
側に駆動装置２９により開閉されるダンパ３０を設置し
、温度調節計１５で検出した信号を送る信号ライン１Ｂ
を駆動装置２９に接続する。

例えばガスタービンが高負荷で排熱回収ボイラも高負荷
運転を行う場合には、助燃バーナ１７は停止し、ダンパ
３０は閉止し、排ガスをメイン通路２７のみに送って運
転を行う。又ガスタービンが部分負荷で排熱回収ボイラ
の高負荷運転を行う場合には、助燃バーナ１７を燃焼さ
せると共に温度調節計１５で節炭器８出口の給水温度を
検出して指令信号を信号ライン１Ｂを介して駆動装置２
９に与える。このため、駆動装置２９により水の温度に
対応してダンパ３０が開き、排ガスＧはバイパス通路２
８にも流れるため、節炭器８は伝熱面積が広がり、節炭
器８において、水は仕切板２６無しの場合より助燃バー
ナ１７の燃料消費量が少くとも規定温度まで予熱され、
蒸発器５での蒸発量は一定量を確保できる。

次に、節炭器８の部分に仕切板２Ｂを設けてない場合と
設けた場合のガスタービン排ガス温度とボイラ負荷との
関係を第４図により説明する。

ガスタービン部分負荷で排熱回収ボイラを高負荷運転す
る場合、すなわち、ガスタービン排ガス温度が低下して
も蒸気発生量を第４図の直線イのように常時一定量確保
する場合、仕切板２Ｂ無しだと助燃バーナ１７の燃料消
費量は第４図の曲線口に示すように多量に必要になる。

なぜなら節炭器８の伝熱面積は一般的にはガスタービン
高負荷の場合に排熱回収ボイラも高負荷運転を行うよう
決められており、助燃バーナ１７での助燃燃料を多くし
ないと、節炭器８の出口での給水温度は直線ハに示すよ
うに下降し、蒸気発生量も直線二に示すように低下して
しまうためである。

ところが、節炭器８の伝熱領域を仕切板２Ｂにより仕切
ってメイン通路２７とバイパス通路２８に分け、メイン
通路２７の伝熱面積をガスタービン高負荷の場合に排熱
回収ボイラも高負荷になるよう決定しておくことにより
、バイパス通路２８の伝熱面積は余分となる。このため
、ガスタービン部分負荷時に上述のごとくダンパ８０を
開き、バイパス通路２８にも排ガスを通せば、節炭器８
の伝熱面積が大きい状態で水の予熱が行えるから、節炭
器８での伝熱量が増え、従って節炭器８出口の給水温度
は直線ホのように一定になり蒸気発生量も直線へのよう
に一定になり、助燃バーナ１７の燃料消費量は曲線トに
示すように仕切板２Ｂ無しの場合より少量になる。

なお、本発明の実施例では、ガスタービン排ガス温度が
変化する場合について説明したが、ガスタービン排ガス
量が変化する場合でも各実施例に示すような制御を行う
ことができること、その他、本発明の要旨を逸脱しない
範囲内で種々変更を加え得ることは勿論である。

［発明の効果］ 本発明の排熱回収ボイラによれば、ガスタービン負荷が
変動した場合に、節炭器へ送る排ガス量をバイパス通路
を通して調整しているため、常時節炭器出口の給水温度
を簡単な設備で容易に規定値に制御でき、又節炭器の伝
熱面積を余分に設けておけば部分負荷の場合に助燃燃料
を減らして熱回収の改善が図れ、更にガスタービンの負
荷変動が大きい場合に特に有効である、等積々の優れた
効果を奏し得る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の説明図、第２図は本発明の
他の実施例の説明図、第３図は本発明の更に他の実施例
の説明図、第４図は本発明においてガスタービン排ガス
温度とボイラ負荷の関係により決まる性能を表わすグラ
フ、第５図は従来例の説明図である。 図中１はボイラケーシング、４は過熱器、５は蒸発器、
８は節炭器、１５は温度調節計、１７は助燃バーナ、１
９はバイパス通路、２１はダンパ、２３はダクト、２８
はバイパス通路、３０はダンパを示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １）排ガス流れ方向に対して上流側から下流側へ向けて
   助燃バーナ、過熱器、蒸発器、節炭器を順次配設した排
   熱回収ボイラにおいて、節炭器へ送る排ガスの量を調整
   するためにダンパを備えたバイパス通路を設けたことを
   特徴とする排熱回収ボイラ。