JPH09243002A - 排熱回収熱交換器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 排熱回収熱交換器の内部を流れる排ガスの温
度分布及び速度分布を均一にすることが可能であり、伝
熱性能の向上を図ることができる排熱回収熱交換器を提
供する。 【解決手段】 少なくとも蒸発器を含む複数の熱交換手
段を排ガスの流れ方向に沿って順次配設する。また、前
記各熱交換手段に、排ガスの流れ方向に直交する方向に
配置された各伝熱管を設ける。そして、前記蒸発器の伝
熱管以外の少なくとも１つの前記伝熱管を、前記蒸発器
の伝熱管と異なる方向に配置する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は排熱回収熱交換器に
係わり、特に、伝熱性能の向上を図ることができる排熱
回収熱交換器に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、コンバインドサイクル発電プラ
ントは、ガスタービンから排出された排ガスを排熱回収
熱交換器（排熱回収ボイラ）に送り、この排ガスを熱源
として蒸気を発生させ、発生した蒸気を蒸気タービンに
送って電力を取り出すものである。このため、コンバイ
ンドサイクル発電プラントは、ガスタービンの排熱を有
効に利用できると共に、起動・停止時間を大幅に短縮で
きるという特徴を備えている。

【０００３】図３３は、従来のコンバインドサイクル発
電プラントの一部を構成する横置型の自然循環型排熱回
収熱交換器の一例を示した側面図である。図３３におい
て符号１００は排熱回収熱交換器本体を示し、この排熱
回収熱交換器本体１００の内部にガスタービン（図示せ
ず）からの排ガスＧが図中左側から供給される。排熱回
収熱交換器１００の内部には、排ガスＧの流れ方向の最
上流部に過熱器１０１が配置されている。この過熱器１
０１は、Ｕ字ベンド管１０２、１０２を有して鉛直方向
に設置された過熱器伝熱管１０３を備えており、この過
熱器伝熱管１０３は水平方向に多段に配設されている。
この過熱器伝熱管１０３の入口部及び出口部には過熱器
入口ヘッダ１０４及び過熱器出口ヘッダ１０５が設けら
れ、また、Ｕ字ベンド管１０２、１０２には過熱器中間
ヘッダ１０６、１０６が設けられている。

【０００４】過熱器１０１からみて排ガスＧの流れ方向
の下流側には再熱器１０７が配置されており、この再熱
器１０７はＵ字ベンド管１０８、１０８を有して鉛直方
向に設置された再熱器伝熱管１０９を備え、この再熱器
伝熱管１０９は水平方向に多段に配設されている。この
再熱器伝熱管１０９の入口部及び出口部には再熱器入口
ヘッダ１１０及び再熱器出口ヘッダ１１１が設けられ、
また、Ｕ字ベンド管１０８、１０８には再熱器中間ヘッ
ダ１１２、１１２が設けられている。

【０００５】再熱器１０７からみて排ガスＧの流れ方向
の下流側には鉛直方向に設置された蒸発器伝熱管１１３
を有する蒸発器１１４が配置されており、蒸発器伝熱管
１１３は排ガスＧの流れ方向に多段に配設されている。
蒸発器１１４の入口部及び出口部には蒸発器入口ヘッダ
１１５及び蒸発器出口ヘッダ１１６が設けられている。

【０００６】蒸発器１１４からみて排ガスＧの流れ方向
の下流側には節炭器１１７が配置されており、この節炭
器１１７はＵ字ベンド管１１８、１１８を有して鉛直方
向に設置された節炭器伝熱管１１９を備え、この節炭器
伝熱管１１９は水平方向に多段に配設されている。この
節炭器伝熱管１１９の入口部及び出口部には節炭器入口
ヘッダ１２０及び節炭器出口ヘッダ１２１が設けられ、
Ｕ字ベンド管１１８、１１８には節炭器中間ヘッダ１２
２、１２２が設けられている。

【０００７】節炭器入口ヘッダ１２０には給水配管１２
３が接続されており、この給水配管１２３の途中には給
水ポンプ１２４が設けられている。節炭器出口ヘッダ１
２１は配管１２５を介して蒸気ドラム１２６に接続され
ており、この蒸気ドラム１２６は配管１２７を介して蒸
発器入口ヘッダ１１５に接続されている。蒸発器出口ヘ
ッダ１１６は配管１２８を介して蒸気ドラム１２６に接
続されており、この蒸気ドラム１２６は配管１２９を介
して過熱器入口ヘッダ１０４に接続されている。過熱器
出口ヘッダ１０５は配管１３０を介して蒸気タービン
（図示せず）に接続されており、この蒸気タービンの出
口側は配管１３１を介して再熱器入口ヘッダ１１０に接
続されている。再熱器出口ヘッダ１１１は配管１３２を
介して蒸気タービンの入口側に接続されている。

【０００８】そして、上記構成を備えた従来の排熱回収
熱交換器においては、排熱回収熱交換器本体１００の内
部に、図中左側から右側に向けてガスタービンから排出
された排ガスＧが供給される。一方、蒸気を生成するた
めの給水Ｗが給水ポンプ１２４で昇圧されて給水配管１
２３を介して節炭器入口ヘッダ１２０に送り込まれ、複
数の節炭器伝熱管１１９を通る間に、排熱回収熱交換器
本体１００の内部を流れる排ガスＧの熱によって加熱さ
れる。このときの加熱温度は、蒸気ドラム１２６の内部
圧力によって定まる飽和温度よりも少し低い温度であ
る。さらに、給水Ｗは、節炭器出口ヘッダ１２１から配
管１２５を介して蒸気ドラム１２６に送られる。蒸気ド
ラム１２６に送られた給水Ｗは、配管１２７を介して蒸
発器入口ヘッダ１１５に送られ、複数の蒸発器伝熱管１
１３を通過する際に排ガスＧの熱によってさらに加熱さ
れる。加熱された給水Ｗは、沸騰して気水混合流体とな
り、蒸発器出口ヘッダ１１６から配管１２８を介して再
び蒸気ドラム１２６に送られる。そして、気水混合流体
は蒸気ドラム１２６において蒸気と水とに分離され、分
離された蒸気は配管１２９を介して過熱器入口ヘッダ１
０４に送られる。過熱器入口ヘッダ１０４に送られた蒸
気は、複数の過熱器伝熱管１０３を通過する際に排ガス
Ｇの熱によって加熱され、所定の蒸気条件の過熱蒸気と
なった後に過熱器出口ヘッダ１０５に接続された配管１
３０を介して蒸気タービンに送られる。そして、蒸気タ
ービンにおいて仕事をして過熱度が低くなった蒸気は、
配管１３１を介して再熱器入口ヘッダ１１０に送られ、
複数の再熱器伝熱管１０９を通過する際に排ガスＧによ
って再加熱されて再び蒸気タービンに送られる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上述した従
来の排熱回収熱交換器においては、上述したように過熱
器伝熱管１０３、再熱器伝熱管１０９、蒸発器伝熱管１
１３及び節炭器伝熱管１１９のすべての伝熱管が鉛直方
向に配置されているために、排熱回収熱交換器本体１０
０の内部において排ガスＧの撹拌作用が生じにくい。こ
のため、排熱回収熱交換器本体１００の内部に導入され
た排ガスＧの温度分布及び速度分布が、排熱回収熱交換
器本体１００の内部で不均一になる傾向があった。この
ように排ガスＧの温度分布及び速度分布が排熱回収熱交
換器本体１００の内部で不均一になると、過熱器１０
１、再熱器１０７、蒸発器１１４及び節炭器１１７にお
ける伝熱性能が劣化し、排熱回収熱交換器における過熱
蒸気の生成に支障をきたすという問題があった。

【００１０】また、上記従来の排熱回収熱交換器は、上
述したように節炭器伝熱管５、蒸発器伝熱管１１、再熱
器伝熱管１５及び過熱器伝熱管１９はすべて鉛直方向に
配置されているため、各伝熱管を支持するために上部ヘ
ッダを支えて伝熱管を吊るか、又は下部ヘッダを支える
必要があり、いずれにしても各伝熱管にヘッダを取り付
けることが必要であった。これらのヘッダは排熱回収熱
交換器の構成を複雑にするばかりでなく、全体の重量の
増加を招き、さらには、溶接部分の増加によって機器信
頼性の低下をもたらすという問題があった。

【００１１】そこで、本発明の目的は、排熱回収熱交換
器の内部を流れる排ガスの温度分布及び速度分布を均一
にすることが可能であり、伝熱性能の向上を図ることが
できる排熱回収熱交換器を提供することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
水平方向に供給される排ガスの流れ方向に沿って順次配
設され、少なくとも蒸発器を含む複数の熱交換手段と、
前記各熱交換手段に設けられ、排ガスの流れ方向に直交
する方向に配置された各伝熱管とを備え、前記蒸発器の
伝熱管は鉛直方向に配置された横置型の排熱回収熱交換
器において、前記蒸発器の伝熱管以外の少なくとも１つ
の前記伝熱管は前記蒸発器の伝熱管と異なる方向に配置
されたことを特徴とする。

【００１３】請求項２記載の発明は、上向きに供給され
る排ガスの流れ方向に沿って順次配設され、少なくとも
蒸発器を含む複数の熱交換手段と、前記各熱交換手段に
設けられ、水平方向に配置された各伝熱管とを備えた竪
置型の排熱回収熱交換器において、前記蒸発器の伝熱管
以外の少なくとも１つの前記伝熱管は前記蒸発器の伝熱
管と異なる方向に配置されたことを特徴とする。

【００１４】請求項３記載の発明は、前記少なくとも１
つの前記伝熱管は前記蒸発器の伝熱管と直交する方向に
配置されていることを特徴とする。

【００１５】請求項４記載の発明は、前記各伝熱管は隣
り合う他の前記伝熱管と異なる方向に配置されたことを
特徴とする。

【００１６】請求項５記載の発明は、前記各伝熱管は隣
り合う他の前記伝熱管と直交する方向に配置されたこと
を特徴とする。

【００１７】請求項６記載の発明は、前記蒸発器以外の
少なくとも１つの前記熱交換手段は、第１の入口及び出
口ヘッダと、前記第１の入口及び出口ヘッダに対向する
ようにして配置された第２の入口及び出口ヘッダと、前
記第１の入口及び出口ヘッダに接続された複数の第１の
伝熱管と、前記第２の入口及び出口ヘッダに接続された
複数の第２の伝熱管とを備え、前記ヘッダの軸線方向に
沿って前記第１の伝熱管と前記第２の伝熱管とを交互に
配設したことを特徴とする。

【００１８】請求項７記載の発明は、少なくとも１つの
前記熱交換手段は複数の伝熱管を備え、前記複数の伝熱
管は、排ガスの流れ方向の上流側の伝熱管同士の間隔が
排ガスの流れ方向の下流側の伝熱管同士の間隔よりも小
さいことを特徴とする。

【００１９】

【発明の実施の形態】第１の実施形態 以下、本発明による排熱回収熱交換器の第１実施形態に
ついて図１及び図２を参照して説明する。なお、図１は
本実施形態による排熱回収熱交換器の概略構成を示した
側面図であり、図２は同平面図である。

【００２０】図１及び図２において符号１は横置型の自
然循環型排熱回収熱交換器本体を示し、この排熱回収熱
交換器本体１の内部にガスタービン（図示せず）からの
排ガスＧが図中左側から供給される。排熱回収熱交換器
本体１の内部には、排ガスＧの流れ方向の最上流部に過
熱器２が配置されており、この過熱器２はＵ字ベンド管
３、３、３を有する過熱器伝熱管４を備えている。この
過熱器伝熱管４は、水平方向に且つ排ガスＧの流れ方向
に対して直交する方向に配置されるとともに、鉛直方向
に多段に配設されている。過熱器伝熱管４の入口部及び
出口部には、過熱器入口ヘッダ５及び過熱器出口ヘッダ
６が、鉛直方向に且つ排ガスＧの流れ方向に対して直交
する方向に配置されている。

【００２１】過熱器２からみて排ガスＧの流れ方向の下
流側には蒸発器７が配置されており、この蒸発器７は、
鉛直方向に且つ排ガスＧの流れ方向に対して直交する方
向に配置された蒸発器伝熱管８を備え、この蒸発器伝熱
管８は排ガスＧの流れ方向に多段に配設されている。蒸
発器７の入口部及び出口部には、蒸発器入口ヘッダ９及
び蒸発器出口ヘッダ１０が、水平方向に且つ排ガスＧの
流れ方向に対して直交する方向に配置されている。

【００２２】蒸発器７からみて排ガスＧの流れ方向の下
流側には節炭器１１が配置されており、この節炭器１１
はＵ字ベンド管１２、１２、１２を有する節炭器伝熱管
１３を備えている。この節炭器伝熱管１３は、水平方向
に且つ排ガスＧの流れ方向に対して直交する方向に配置
されるとともに、鉛直方向に多段に配設されている。節
炭器伝熱管１３の入口部及び出口部には、節炭器入口ヘ
ッダ１４及び節炭器出口ヘッダ１５が、鉛直方向に且つ
排ガスＧの流れ方向に対して直交する方向に配置されて
いる。

【００２３】このように、過熱器伝熱管４及び節炭器伝
熱管１３は水平方向に配置されており、これらの中間に
位置する蒸発器伝熱管８は鉛直方向に配置されている。
つまり、各伝熱管４、８、１３は、それらの配置方向が
水平方向と鉛直方向とを排ガスＧの流れ方向に向かって
交互に変化するように配置されている。

【００２４】節炭器入口ヘッダ１４には給水配管１６が
接続されており、この給水配管１６の途中には給水ポン
プ１７が設けられている。節炭器出口ヘッダ１５は配管
１８を介して蒸気ドラム１９に接続されており、この蒸
気ドラム１９は配管２０を介して蒸発器入口ヘッダ９に
接続されている。蒸発器出口ヘッダ１０は配管２１を介
して蒸気ドラム１９に接続されており、この蒸気ドラム
１９は配管２２を介して過熱器入口ヘッダ５に接続され
ている。過熱器出口ヘッダ６は配管２３を介して蒸気タ
ービン（図示せず）の入口側に接続されている。

【００２５】次に、本実施形態の作用について説明す
る。排熱回収熱交換器本体１の内部に、図中左側から右
側に向けてガスタービンから排出された排ガスＧが供給
される。一方、蒸気を生成するための給水Ｗが給水ポン
プ１７で昇圧されて給水配管１６を介して節炭器入口ヘ
ッダ１４に送り込まれ、複数の節炭器伝熱管１３を通る
間に、排熱回収熱交換器本体１の内部を流れる排ガスＧ
の熱によって加熱される。このときの加熱温度は、蒸気
ドラム１９の内部圧力によって定まる飽和温度よりも少
し低い温度である。さらに、給水Ｗは、節炭器出口ヘッ
ダ１５から配管１８を介して蒸気ドラム１９に送られ
る。蒸気ドラム１９に送られた給水Ｗは、配管２０を介
して蒸発器入口ヘッダ９に送られ、複数の蒸発器伝熱管
８を通過する際に排ガスＧの熱によってさらに加熱され
る。加熱された給水Ｗは、沸騰して気水混合流体とな
り、蒸発器出口ヘッダ１０から配管２１を介して再び蒸
気ドラム１９に送られる。気水混合流体は蒸気ドラム１
９において蒸気と水とに分離され、分離された蒸気は配
管２２を介して過熱器入口ヘッダ５に送られる。過熱器
入口ヘッダ５に送られた蒸気は、複数の過熱器伝熱管４
を通過する際に排ガスＧの熱によって加熱され、所定の
蒸気条件の過熱蒸気となった後に過熱器出口ヘッダ６に
接続された配管２３を介して蒸気タービンに送られる。

【００２６】そして、本実施形態においては、過熱器伝
熱管４を水平方向に配置し、その下流に位置する蒸発器
伝熱管８を鉛直方向に配置し、その下流に位置する節炭
器伝熱管１３を水平方向に配置しているので、排熱回収
熱交換器１の内部に導入された排ガスＧは、交互に向き
を変えて配置された各伝熱管４、８、１３を通過するこ
とによって撹拌され、排熱回収熱交換器１の内部を流れ
る排ガスＧの温度分布及び速度分布は均一化される。

【００２７】以上述べたように本実施形態によれば、排
熱回収熱交換器１の内部を流れる排ガスＧの温度分布及
び速度分布が均一化されるので、過熱器２、蒸発器７及
び節炭器１１における伝熱性能が向上し、過熱蒸気の生
成を適切に行うことができる。

【００２８】また、本実施形態によれば、過熱器伝熱管
４及び節炭器伝熱管１３は水平方向に配設されているの
で、ヘッダによる伝熱管支持を行う必要がなく、このた
め、構成を簡略化できるばかりでなく、全体の重量を軽
量化することが可能であり、さらに、溶接部が減少して
機器信頼性が向上する。

【００２９】また、図３及び図４は本実施形態の一変形
例を示しており、この変形例は上記第１実施形態におけ
る過熱器２及び節炭器１１の伝熱管４、１３及びヘッダ
５、６、１４、１５の構成を変更したのものである。す
なわち、この変形例においては、鉛直方向の同一高さに
おいて、過熱器入口ヘッダ５と過熱器出口ヘッダ６との
間に外周及び内周の２本の過熱器伝熱管４、４が並列に
接続されており、同様に節炭器入口ヘッダ１４と節炭器
出口ヘッダ１５との間にも外周及び内周の２本の節炭器
伝熱管１３、１３が並列に接続されている。このような
構成を備えた本実施形態においても、上記第１実施形態
と同様の効果を得ることができる。

【００３０】第２の実施形態 次に、本発明による排熱回収熱交換器の第２実施形態に
ついて図５及び図６を参照して説明する。なお、図５は
本実施形態による排熱回収熱交換器の概略構成を示した
側面図であり、図６は同平面図である。

【００３１】図５及び図６において符号１は横置型の自
然循環型排熱回収熱交換器本体を示し、この排熱回収熱
交換器本体１の内部にガスタービン（図示せず）からの
排ガスＧが図中左側から供給される。排熱回収熱交換器
本体１の内部には、排ガスＧの流れ方向の最上流部に過
熱器２が配置されており、この過熱器２はＵ字ベンド管
３、３を有する過熱器伝熱管４を備えている。この過熱
器伝熱管４は、鉛直方向に且つ排ガスＧの流れ方向に対
して直交する方向に配置されるとともに、水平方向に多
段に配設されている。過熱器伝熱管４の入口部及び出口
部には、過熱器入口ヘッダ５及び過熱器出口ヘッダ６
が、水平方向に且つ排ガスＧの流れ方向に対して直交す
る方向に配置されている。また、Ｕ字ベンド管３、３に
は、中間ヘッダ２４、２４が設けられている。

【００３２】過熱器２からみて排ガスＧの流れ方向の下
流側には再熱器２５が配置されており、この再熱器２５
はＵ字ベンド管２６、２６、２６を有する再熱器伝熱管
２７を備えている。この再熱器伝熱管２７は、水平方向
に且つ排ガスＧの流れ方向に対して直交する方向に配置
されるとともに、鉛直方向に多段に配設されている。再
熱器２５の入口部及び出口部には、再熱器入口ヘッダ２
８及び再熱器出口ヘッダ２９が、鉛直方向に且つ排ガス
Ｇの流れ方向に対して直交する方向に配置されている。
また、再熱器入口ヘッダ２８及び再熱器出口ヘッダ２９
には、配管３０及び配管３１がそれぞれ接続されてい
る。

【００３３】再熱器２５からみて排ガスＧの流れ方向の
下流側には蒸発器７が配置されており、この蒸発器７
は、鉛直方向に且つ排ガスＧの流れ方向に対して直交す
る方向に配置された蒸発器伝熱管８を備え、この蒸発器
伝熱管８は排ガスＧの流れ方向に多段に配設されてい
る。蒸発器７の入口部及び出口部には、蒸発器入口ヘッ
ダ９及び蒸発器出口ヘッダ１０が、水平方向に且つ排ガ
スＧの流れ方向に対して直交する方向に配置されてい
る。

【００３４】蒸発器７からみて排ガスＧの流れ方向の下
流側には節炭器１１が配置されており、この節炭器１１
はＵ字ベンド管１２、１２、１２を有する節炭器伝熱管
１３を備えている。この節炭器伝熱管１３は、水平方向
に且つ排ガスＧの流れ方向に対して直交する方向に配置
されるとともに、鉛直方向に多段に配設されている。節
炭器伝熱管１３の入口部及び出口部には、節炭器入口ヘ
ッダ１４及び節炭器出口ヘッダ１５が、鉛直方向に且つ
排ガスＧの流れ方向に対して直交する方向に配置されて
いる。

【００３５】このように、再熱器伝熱管２７及び節炭器
伝熱管１３は水平方向に配置されており、過熱器伝熱管
４及び蒸発器伝熱管８は鉛直方向に配置されている。つ
まり、各伝熱管４、２７、８、１３は、それらの配置方
向が水平方向と鉛直方向とを排ガスＧの流れ方向に向か
って交互に変化するように配置されている。

【００３６】節炭器入口ヘッダ１４には給水配管１６が
接続されており、この給水配管１６の途中には給水ポン
プ１７が設けられている。節炭器出口ヘッダ１５は配管
１８を介して蒸気ドラム１９に接続されており、この蒸
気ドラム１９は配管２０を介して蒸発器入口ヘッダ９に
接続されている。蒸発器出口ヘッダ１０は配管２１を介
して蒸気ドラム１９に接続されており、この蒸気ドラム
１９は配管２２を介して過熱器入口ヘッダ５に接続され
ている。過熱器出口ヘッダ６は配管２３を介して蒸気タ
ービン（図示せず）の入口側に接続されている。

【００３７】次に、本実施形態の作用について説明す
る。排熱回収熱交換器本体１の内部に、図中左側から右
側に向けてガスタービンから排出された排ガスＧが供給
される。一方、蒸気を生成するための給水Ｗが給水ポン
プ１７で昇圧されて給水配管１６を介して節炭器入口ヘ
ッダ１４に送り込まれ、複数の節炭器伝熱管１３を通る
間に、排熱回収熱交換器本体１の内部を流れる排ガスＧ
の熱によって加熱される。このときの加熱温度は、蒸気
ドラム１９の内部圧力によって定まる飽和温度よりも少
し低い温度である。さらに、給水Ｗは、節炭器出口ヘッ
ダ１５から配管１８を介して蒸気ドラム１９に送られ
る。蒸気ドラム１９に送られた給水Ｗは、配管２０を介
して蒸発器入口ヘッダ９に送られ、複数の蒸発器伝熱管
８を通過する際に排ガスＧの熱によってさらに加熱され
る。加熱された給水Ｗは、沸騰して気水混合流体とな
り、蒸発器出口ヘッダ１０から配管２１を介して再び蒸
気ドラム１９に送られる。気水混合流体は蒸気ドラム１
９において蒸気と水とに分離され、分離された蒸気は配
管２２を介して過熱器入口ヘッダ５に送られる。過熱器
入口ヘッダ５に送られた蒸気は、複数の過熱器伝熱管４
を通過する際に排ガスＧの熱によって加熱され、所定の
蒸気条件の過熱蒸気となった後に過熱器出口ヘッダ６に
接続された配管２３を介して蒸気タービンに送られる。

【００３８】そして、本実施形態においては、過熱器伝
熱管４を鉛直方向に配置し、その下流に位置する再熱器
伝熱管２７を水平方向に配置し、その下流に位置する蒸
発器伝熱管８を鉛直方向に配置し、その下流に位置する
節炭器伝熱管１３を水平方向に配置しているので、排熱
回収熱交換器１の内部に導入された排ガスＧは、交互に
向きを変えて配置された各伝熱管４、２７、８、１３を
通過することによって撹拌され、排熱回収熱交換器１の
内部を流れる排ガスＧの温度分布及び速度分布は均一化
される。

【００３９】以上述べたように本実施形態によれば、排
熱回収熱交換器１の内部を流れる排ガスＧの温度分布及
び速度分布が均一化されるので、過熱器２、再熱器２
５、蒸発器７及び節炭器１１における伝熱性能が向上
し、過熱蒸気の生成を適切に行うことができる。

【００４０】また、本実施形態によれば、再熱器伝熱管
２７及び節炭器伝熱管１３は水平方向に配設されている
ので、ヘッダによる伝熱管支持を行う必要がなく、この
ため、構成を簡略化できるばかりでなく、全体の重量を
軽量化することが可能であり、さらに、溶接部が減少し
て機器信頼性が向上するという効果が得られる。

【００４１】第３の実施形態 次に、本発明による排熱回収熱交換器の第３実施形態に
ついて図７及び図８を参照して説明する。なお、図７は
本実施形態による排熱回収熱交換器の概略構成を示した
側面図であり、図８は同平面図である。

【００４２】図７及び図８において符号１は横置型の自
然循環型排熱回収熱交換器本体を示し、この排熱回収熱
交換器本体１の内部にガスタービン（図示せず）からの
排ガスＧが図中左側から供給される。排熱回収熱交換器
本体１の内部には、排ガスＧの流れ方向の最上流部に第
１過熱器２ａが配置されており、この第１過熱器２ａは
Ｕ字ベンド管３ａ、３ａ、３ａを有する第１過熱器伝熱
管４ａを備えている。この第１過熱器伝熱管４ａは、水
平方向に且つ排ガスＧの流れ方向に対して直交する方向
に配置されるとともに、鉛直方向に多段に配設されてい
る。第１過熱器伝熱管４ａの入口部及び出口部には、第
１過熱器入口ヘッダ５ａ及び第１過熱器出口ヘッダ６ａ
が、鉛直方向に且つ排ガスＧの流れ方向に対して直交す
る方向に配置されている。

【００４３】第１過熱器２ａからみて排ガスＧの流れ方
向の下流側には再熱器２５が配置されており、この再熱
器２５はＵ字ベンド管２６、２６を有する再熱器伝熱管
２７を備えている。この再熱器伝熱管２７は、鉛直方向
に且つ排ガスＧの流れ方向に対して直交する方向に配置
されるとともに、水平方向に多段に配設されている。再
熱器２５の入口部及び出口部には、再熱器入口ヘッダ２
８及び再熱器出口ヘッダ２９が、鉛直方向に且つ排ガス
Ｇの流れ方向に対して直交する方向に配置されている。
また、Ｕ字ベンド管２６、２６には中間ヘッダ３２、３
２が設けられている。さらに、再熱器入口ヘッダ２８及
び再熱器出口ヘッダ２９には、配管３０及び配管３１が
それぞれ接続されている。

【００４４】再熱器２５からみて排ガスＧの流れ方向の
下流側には第２過熱器２ｂが配置されており、この第２
過熱器２ｂはＵ字ベンド管３ｂ、３ｂ、３ｂを有する第
２過熱器伝熱管４ｂを備えている。この第２過熱器伝熱
管４ｂは、水平方向に且つ排ガスＧの流れ方向に対して
直交する方向に配置されるとともに、鉛直方向に多段に
配設されている。第２過熱器伝熱管４ｂの入口部及び出
口部には、第２過熱器入口ヘッダ５ｂ及び第２過熱器出
口ヘッダ６ｂが、鉛直方向に且つ排ガスＧの流れ方向に
対して直交する方向に配置されている。

【００４５】第２過熱器２ｂからみて排ガスＧの流れ方
向の下流側には蒸発器７が配置されており、この蒸発器
７は、鉛直方向に且つ排ガスＧの流れ方向に対して直交
する方向に配置された蒸発器伝熱管８を備え、この蒸発
器伝熱管８は排ガスＧの流れ方向に多段に配設されてい
る。蒸発器７の入口部及び出口部には、蒸発器入口ヘッ
ダ９及び蒸発器出口ヘッダ１０が、水平方向に且つ排ガ
スＧの流れ方向に対して直交する方向に配置されてい
る。

【００４６】蒸発器７からみて排ガスＧの流れ方向の下
流側には節炭器１１が配置されており、この節炭器１１
はＵ字ベンド管１２、１２、１２を有する節炭器伝熱管
１３を備えている。この節炭器伝熱管１３は、水平方向
に且つ排ガスＧの流れ方向に対して直交する方向に配置
されるとともに、鉛直方向に多段に配設されている。節
炭器伝熱管１３の入口部及び出口部には、節炭器入口ヘ
ッダ１４及び節炭器出口ヘッダ１５が、鉛直方向に且つ
排ガスＧの流れ方向に対して直交する方向に配置されて
いる。

【００４７】このように、第１過熱器伝熱管４ａ、第２
過熱器伝熱管４ｂ及び節炭器伝熱管１３は水平方向に配
置されており、再熱器伝熱管２７及び蒸発器伝熱管８は
鉛直方向に配置されている。つまり、各伝熱管４ａ、２
５、４ｂ、８、１３は、それらの配置方向が水平方向と
鉛直方向とを排ガスＧの流れ方向に向かって交互に変化
するように配置されている。

【００４８】節炭器入口ヘッダ１４には給水配管１６が
接続されており、この給水配管１６の途中には給水ポン
プ１７が設けられている。節炭器出口ヘッダ１５は配管
１８を介して蒸気ドラム１９に接続されており、この蒸
気ドラム１９は配管２０を介して蒸発器入口ヘッダ９に
接続されている。蒸発器出口ヘッダ１０は配管２１を介
して蒸気ドラム１９に接続されており、この蒸気ドラム
１９は分岐配管２２ａ、２２ｂを有する配管２２を介し
て第１過熱器入口ヘッダ５ａ及び第２過熱器入口ヘッダ
５ｂに接続されている。第１過熱器出口ヘッダ６ａ及び
第２過熱器出口ヘッダ６ｂは配管２３ａ、２３ｂを有す
る配管２３を介して蒸気タービン（図示せず）の入口側
に接続されている。

【００４９】次に、本実施形態の作用について説明す
る。排熱回収熱交換器本体１の内部に、図中左側から右
側に向けてガスタービンから排出された排ガスＧが供給
される。一方、蒸気を生成するための給水Ｗが給水ポン
プ１７で昇圧されて給水配管１６を介して節炭器入口ヘ
ッダ１４に送り込まれ、複数の節炭器伝熱管１３を通る
間に、排熱回収熱交換器本体１の内部を流れる排ガスＧ
の熱によって加熱される。このときの加熱温度は、蒸気
ドラム１９の内部圧力によって定まる飽和温度よりも少
し低い温度である。さらに、給水Ｗは、節炭器出口ヘッ
ダ１５から配管１８を介して蒸気ドラム１９に送られ
る。蒸気ドラム１９に送られた給水Ｗは、配管２０を介
して蒸発器入口ヘッダ９に送られ、複数の蒸発器伝熱管
８を通過する際に排ガスＧの熱によってさらに加熱され
る。加熱された給水Ｗは、沸騰して気水混合流体とな
り、蒸発器出口ヘッダ１０から配管２１を介して再び蒸
気ドラム１９に送られる。気水混合流体は蒸気ドラム１
９において蒸気と水とに分離され、分離された蒸気は配
管２２を介して第１及び第２過熱器入口ヘッダ５ａ、５
ｂに送られる。第１及び第２過熱器入口ヘッダ５ａ、５
ｂに送られた蒸気は、複数の第１及び第２過熱器伝熱管
４ａ、４ｂを通過する際に排ガスＧの熱によって加熱さ
れ、所定の蒸気条件の過熱蒸気となった後に第１及び第
２過熱器出口ヘッダ６ａ、６ｂに接続された配管２３を
介して蒸気タービンに送られる。

【００５０】そして、本実施形態においては、第１過熱
器伝熱管４ａを水平方向に配置し、その下流に位置する
再熱器伝熱管２７を鉛直方向に配置し、その下流に位置
する第２過熱器伝熱管４ｂを水平方向に配置し、その下
流に位置する蒸発器伝熱管８を鉛直方向に配置し、その
下流に位置する節炭器伝熱管１３を水平方向に配置して
いるので、排熱回収熱交換器１の内部に導入された排ガ
スＧは、交互に向きを変えて配置された各伝熱管４ａ、
２７、４ｂ、８、１３を通過することによって撹拌さ
れ、排熱回収熱交換器１の内部を流れる排ガスＧの温度
分布及び速度分布は均一化される。

【００５１】以上述べたように本実施形態によれば、排
熱回収熱交換器１の内部を流れる排ガスＧの温度分布及
び速度分布が均一化されるので、第１過熱器２ａ、再熱
器２５、第２過熱器２ｂ、蒸発器７及び節炭器１１にお
ける伝熱性能が向上し、過熱蒸気の生成を適切に行うこ
とができる。

【００５２】また、本実施形態によれば、第１過熱器伝
熱管４ａ、第２過熱器伝熱管２ｂ及び節炭器伝熱管１３
は水平方向に配設されているので、ヘッダによる伝熱管
支持を行う必要がなく、このため、構成を簡略化できる
ばかりでなく、全体の重量を軽量化することが可能であ
り、さらに、溶接部が減少して機器信頼性が向上すると
いう効果が得られる。

【００５３】第４の実施形態 次に、本発明による排熱回収熱交換器の第４実施形態に
ついて図９及び図１０を参照して説明する。なお、図９
は本実施形態による排熱回収熱交換器の概略構成を示し
た側面図であり、図１０は同平面図である。

【００５４】図９及び図１０において符号１は横置型の
自然循環型排熱回収熱交換器本体を示し、この排熱回収
熱交換器本体１の内部にガスタービン（図示せず）から
の排ガスＧが図中左側から供給される。排熱回収熱交換
器本体１の内部には、排ガスＧの流れ方向の最上流部に
第１再熱器２５ａが配置されており、この第１再熱器２
５ａはＵ字ベンド管２６ａ、２６ａ、２６ａを有する第
１再熱器伝熱管２７ａを備えている。この第１再熱器伝
熱管２７ａは、水平方向に且つ排ガスＧの流れ方向に対
して直交する方向に配置されるとともに、鉛直方向に多
段に配設されている。第１再熱器２５ａの入口部及び出
口部には、第１再熱器入口ヘッダ２８ａ及び第１再熱器
出口ヘッダ２９ａが、鉛直方向に且つ排ガスＧの流れ方
向に対して直交する方向に配置されている。

【００５５】第１再熱器２５ａからみて排ガスＧの流れ
方向の下流側には過熱器２が配置されており、この過熱
器２はＵ字ベンド管３、３を有する過熱器伝熱管４を備
えている。この過熱器伝熱管４は、鉛直方向に且つ排ガ
スＧの流れ方向に対して直交する方向に配置されるとと
もに、水平方向に多段に配設されている。過熱器伝熱管
４の入口部及び出口部には、過熱器入口ヘッダ５及び過
熱器出口ヘッダ６が、水平方向に且つ排ガスＧの流れ方
向に対して直交する方向に配置されている。また、Ｕ字
ベンド管３、３には、中間ヘッダ２４、２４が設けられ
ている。

【００５６】過熱器２からみて排ガスＧの流れ方向の下
流側には第２再熱器２５ｂが配置されており、この第２
再熱器２５ｂはＵ字ベンド管２６ｂ、２６ｂ、２６ｂを
有する第２再熱器伝熱管２７ｂを備えている。この第２
再熱器伝熱管２７ｂは、水平方向に且つ排ガスＧの流れ
方向に対して直交する方向に配置されるとともに、鉛直
方向に多段に配設されている。第２再熱器２５ｂの入口
部及び出口部には、第２再熱器入口ヘッダ２８ｂ及び第
２再熱器出口ヘッダ２９ｂが、鉛直方向に且つ排ガスＧ
の流れ方向に対して直交する方向に配置されている。

【００５７】第２再熱器２５ｂからみて排ガスＧの流れ
方向の下流側には蒸発器７が配置されており、この蒸発
器７は、鉛直方向に且つ排ガスＧの流れ方向に対して直
交する方向に配置された蒸発器伝熱管８を備え、この蒸
発器伝熱管８は排ガスＧの流れ方向に多段に配設されて
いる。蒸発器７の入口部及び出口部には、蒸発器入口ヘ
ッダ９及び蒸発器出口ヘッダ１０が、水平方向に且つ排
ガスＧの流れ方向に対して直交する方向に配置されてい
る。

【００５８】蒸発器７からみて排ガスＧの流れ方向の下
流側には節炭器１１が配置されており、この節炭器１１
はＵ字ベンド管１２、１２、１２を有する節炭器伝熱管
１３を備えている。この節炭器伝熱管１３は、水平方向
に且つ排ガスＧの流れ方向に対して直交する方向に配置
されるとともに、鉛直方向に多段に配設されている。節
炭器伝熱管１３の入口部及び出口部には、節炭器入口ヘ
ッダ１４及び節炭器出口ヘッダ１５が、鉛直方向に且つ
排ガスＧの流れ方向に対して直交する方向に配置されて
いる。

【００５９】このように、第１再熱器伝熱管２７ａ、第
２再熱器伝熱管２７ｂ及び節炭器伝熱管１３は水平方向
に配置されており、過熱器伝熱管４及び蒸発器伝熱管８
は鉛直方向に配置されている。つまり、各伝熱管２７
ａ、４、２７ｂ、８、１３は、それらの配置方向が水平
方向と鉛直方向とを排ガスＧの流れ方向に向かって交互
に変化するように配置されている。

【００６０】節炭器入口ヘッダ１４には給水配管１６が
接続されており、この給水配管１６の途中には給水ポン
プ１７が設けられている。節炭器出口ヘッダ１５は配管
１８を介して蒸気ドラム１９に接続されており、この蒸
気ドラム１９は配管２０を介して蒸発器入口ヘッダ９に
接続されている。蒸発器出口ヘッダ１０は配管２１を介
して蒸気ドラム１９に接続されており、この蒸気ドラム
１９は配管２２を介して過熱器入口ヘッダ５に接続され
ている。過熱器出口ヘッダ６は配管２３を介して蒸気タ
ービン（図示せず）の入口側に接続されている。また、
第１再熱器入口ヘッダ２８ａ及び第２再熱器入口ヘッダ
２８ｂは、配管３０ａ及び配管３０ｂを有する配管３０
を介して蒸気タービンの出口側に接続されている。さら
に、第１再熱器出口ヘッダ２９ａ及び第２再熱器出口ヘ
ッダ２９ｂは、配管３１ａ及び配管３１ｂを有する配管
３１を介して蒸気タービンの入口側に接続されている。

【００６１】次に、本実施形態の作用について説明す
る。排熱回収熱交換器本体１の内部に、図中左側から右
側に向けてガスタービンから排出された排ガスＧが供給
される。一方、蒸気を生成するための給水Ｗが給水ポン
プ１７で昇圧されて給水配管１６を介して節炭器入口ヘ
ッダ１４に送り込まれ、複数の節炭器伝熱管１３を通る
間に、排熱回収熱交換器本体１の内部を流れる排ガスＧ
の熱によって加熱される。このときの加熱温度は、蒸気
ドラム１９の内部圧力によって定まる飽和温度よりも少
し低い温度である。さらに、給水Ｗは、節炭器出口ヘッ
ダ１５から配管１８を介して蒸気ドラム１９に送られ
る。蒸気ドラム１９に送られた給水Ｗは、配管２０を介
して蒸発器入口ヘッダ９に送られ、複数の蒸発器伝熱管
８を通過する際に排ガスＧの熱によってさらに加熱され
る。加熱された給水Ｗは、沸騰して気水混合流体とな
り、蒸発器出口ヘッダ１０から配管２１を介して再び蒸
気ドラム１９に送られる。気水混合流体は蒸気ドラム１
９において蒸気と水とに分離され、分離された蒸気は配
管２２を介して過熱器入口ヘッダ５に送られる。過熱器
入口ヘッダ５に送られた蒸気は、複数の過熱器伝熱管４
を通過する際に排ガスＧの熱によって加熱され、所定の
蒸気条件の過熱蒸気となった後に過熱器出口ヘッダ６に
接続された配管２３を介して蒸気タービンに送られる。
そして、蒸気タービンにおいて仕事をして過熱度が低く
なった蒸気は、配管３０を介して第１及び第２再熱器入
口ヘッダ２８ａ、２８ｂに送られ、複数の第１及び第２
再熱器伝熱管２７ａ、２７ｂを通過する際に排ガスＧに
よって再加熱され、第１及び第２再熱器出口ヘッダ２９
ａ、２９ｂに接続された配管３１を介して再び蒸気ター
ビンに送られる。

【００６２】そして、本実施形態においては、第１再熱
器伝熱管２７ａを水平方向に配置し、その下流に位置す
る過熱器伝熱管４を鉛直方向に配置し、その下流に位置
する第２再熱器伝熱管２７ｂを水平方向に配置し、その
下流に位置する蒸発器伝熱管８を鉛直方向に配置し、そ
の下流に位置する節炭器伝熱管１３を水平方向に配置し
ているので、排熱回収熱交換器１の内部に導入された排
ガスＧは、交互に向きを変えて配置された各伝熱管２７
ａ、４、２７ｂ、８、１３を通過することによって撹拌
され、排熱回収熱交換器１の内部を流れる排ガスＧの温
度分布及び速度分布は均一化される。

【００６３】以上述べたように本実施形態によれば、排
熱回収熱交換器１の内部を流れる排ガスＧの温度分布及
び速度分布が均一化されるので、第１再熱器２５ａ、過
熱器２、第２再熱器２５ｂ、蒸発器７及び節炭器１１に
おける伝熱性能が向上し、過熱蒸気の生成を適切に行う
ことができる。

【００６４】また、本実施形態によれば、第１再熱器伝
熱管２７ａ、第２再熱器伝熱管２７ｂ及び節炭器伝熱管
１３は水平方向に配設されているので、ヘッダによる伝
熱管支持を行う必要がなく、このため、構成を簡略化で
きるばかりでなく、全体の重量を軽量化することが可能
であり、さらに、溶接部が減少して機器信頼性が向上す
るという効果が得られる。

【００６５】第５の実施形態 次に、本発明による排熱回収熱交換器の第５実施形態に
ついて図１１及び図１２を参照して説明する。なお、図
１１は本実施形態による排熱回収熱交換器の概略構成を
示した側面図であり、図１２は同平面図である。

【００６６】図１１及び図１２において符号１は横置型
の自然循環型排熱回収熱交換器本体を示し、この排熱回
収熱交換器本体１の内部にガスタービン（図示せず）か
らの排ガスＧが図中左側から供給される。排熱回収熱交
換器本体１の内部には、排ガスＧの流れ方向の最上流部
に第１過熱器２ａが配置されており、この第１過熱器２
ａはＵ字ベンド管３ａ、３ａを有する第１過熱器伝熱管
４ａを備えている。この第１過熱器伝熱管４ａは、鉛直
方向に且つ排ガスＧの流れ方向に対して直交する方向に
配置されるとともに、水平方向に多段に配設されてい
る。第１過熱器伝熱管４ａの入口部及び出口部には、第
１過熱器入口ヘッダ５ａ及び第１過熱器出口ヘッダ６ａ
が、水平方向に且つ排ガスＧの流れ方向に対して直交す
る方向に配置されている。また、Ｕ字ベンド管３ａ、３
ａには、中間ヘッダ２４ａ、２４ａが設けられている。

【００６７】第１過熱器２ａからみて排ガスＧの流れ方
向の下流側には第１再熱器２５ａが配置されており、こ
の第１再熱器２５ａはＵ字ベンド管２６ａ、２６ａ、２
６ａを有する第１再熱器伝熱管２７ａを備えている。こ
の第１再熱器伝熱管２７ａは、水平方向に且つ排ガスＧ
の流れ方向に対して直交する方向に配置されるととも
に、鉛直方向に多段に配設されている。第１再熱器２５
ａの入口部及び出口部には、第１再熱器入口ヘッダ２８
ａ及び第１再熱器出口ヘッダ２９ａが、鉛直方向に且つ
排ガスＧの流れ方向に対して直交する方向に配置されて
いる。

【００６８】第１再熱器２５ａからみて排ガスＧの流れ
方向の下流側には第２過熱器２ｂが配置されており、こ
の第２過熱器２ｂはＵ字ベンド管３ｂ、３ｂを有する第
２過熱器伝熱管４ｂを備えている。この第２過熱器伝熱
管４ｂは、鉛直方向に且つ排ガスＧの流れ方向に対して
直交する方向に配置されるとともに、水平方向に多段に
配設されている。第２過熱器伝熱管４ｂの入口部及び出
口部には、第２過熱器入口ヘッダ５ｂ及び第２過熱器出
口ヘッダ６ｂが、水平方向に且つ排ガスＧの流れ方向に
対して直交する方向に配置されている。また、Ｕ字ベン
ド管３ｂ、３ｂには、中間ヘッダ２４ｂ、２４ｂが設け
られている。

【００６９】第２過熱器２ｂからみて排ガスＧの流れ方
向の下流側には第２再熱器２５ｂが配置されており、こ
の第２再熱器２５ｂはＵ字ベンド管２６ｂ、２６ｂ、２
６ｂを有する第２再熱器伝熱管２７ｂを備えている。こ
の第２再熱器伝熱管２７ｂは、水平方向に且つ排ガスＧ
の流れ方向に対して直交する方向に配置されるととも
に、鉛直方向に多段に配設されている。第２再熱器２５
ｂの入口部及び出口部には、第２再熱器入口ヘッダ２８
ｂ及び第２再熱器出口ヘッダ２９ｂが、鉛直方向に且つ
排ガスＧの流れ方向に対して直交する方向に配置されて
いる。

【００７０】第２再熱器２５ｂからみて排ガスＧの流れ
方向の下流側には蒸発器７が配置されており、この蒸発
器７は、鉛直方向に且つ排ガスＧの流れ方向に対して直
交する方向に配置された蒸発器伝熱管８を備え、この蒸
発器伝熱管８は排ガスＧの流れ方向に多段に配設されて
いる。蒸発器７の入口部及び出口部には、蒸発器入口ヘ
ッダ９及び蒸発器出口ヘッダ１０が、水平方向に且つ排
ガスＧの流れ方向に対して直交する方向に配置されてい
る。

【００７１】蒸発器７からみて排ガスＧの流れ方向の下
流側には節炭器１１が配置されており、この節炭器１１
はＵ字ベンド管１２、１２、１２を有する節炭器伝熱管
１３を備えている。この節炭器伝熱管１３は、水平方向
に且つ排ガスＧの流れ方向に対して直交する方向に配置
されるとともに、鉛直方向に多段に配設されている。節
炭器伝熱管１３の入口部及び出口部には、節炭器入口ヘ
ッダ１４及び節炭器出口ヘッダ１５が、鉛直方向に且つ
排ガスＧの流れ方向に対して直交する方向に配置されて
いる。

【００７２】このように、第１再熱器伝熱管２７ａ、第
２再熱器伝熱管２７ｂ及び節炭器伝熱管１３は水平方向
に配置されており、第１過熱器伝熱管４ａ、第２過熱器
伝熱管４ｂ及び蒸発器伝熱管８は鉛直方向に配置されて
いる。つまり、各伝熱管４ａ、２７ａ、４ｂ、２７ｂ、
８、１３は、それらの配置方向が水平方向と鉛直方向と
を排ガスＧの流れ方向に向かって交互に変化するように
配置されている。

【００７３】節炭器入口ヘッダ１４には給水配管１６が
接続されており、この給水配管１６の途中には給水ポン
プ１７が設けられている。節炭器出口ヘッダ１５は配管
１８を介して蒸気ドラム１９に接続されており、この蒸
気ドラム１９は配管２０を介して蒸発器入口ヘッダ９に
接続されている。蒸発器出口ヘッダ１０は配管２１を介
して蒸気ドラム１９に接続されており、この蒸気ドラム
１９は配管２２ａ、２２ｂを有する配管２２を介して第
１過熱器入口ヘッダ５ａ及び第２過熱器入口ヘッダ５ｂ
に接続されている。第１過熱器出口ヘッダ６ａ及び第２
過熱器出口ヘッダ６ｂは配管２３ａ、２３ｂを有する配
管２３を介して蒸気タービン（図示せず）の入口側に接
続されている。また、第１及び第２再熱器入口ヘッダ２
８ａ、２８ｂは配管３０ａ、３０ｂを有する配管３０を
介して蒸気タービンの出口側に接続されている。さら
に、第１及び第２再熱器出口ヘッダ２９ａ、２９ｂは配
管３１ａ、３１ｂを有する配管３１を介して蒸気タービ
ンの入口側に接続されている。

【００７４】次に、本実施形態の作用について説明す
る。排熱回収熱交換器本体１の内部に、図中左側から右
側に向けてガスタービンから排出された排ガスＧが供給
される。一方、蒸気を生成するための給水Ｗが給水ポン
プ１７で昇圧されて給水配管１６を介して節炭器入口ヘ
ッダ１４に送り込まれ、複数の節炭器伝熱管１３を通る
間に、排熱回収熱交換器本体１の内部を流れる排ガスＧ
の熱によって加熱される。このときの加熱温度は、蒸気
ドラム１９の内部圧力によって定まる飽和温度よりも少
し低い温度である。さらに、給水Ｗは、節炭器出口ヘッ
ダ１５から配管１８を介して蒸気ドラム１９に送られ
る。蒸気ドラム１９に送られた給水Ｗは、配管２０を介
して蒸発器入口ヘッダ９に送られ、複数の蒸発器伝熱管
８を通過する際に排ガスＧの熱によってさらに加熱され
る。加熱された給水Ｗは、沸騰して気水混合流体とな
り、蒸発器出口ヘッダ１０から配管２１を介して再び蒸
気ドラム１９に送られる。気水混合流体は蒸気ドラム１
９において蒸気と水とに分離され、分離された蒸気は配
管２２を介して第１及び第２過熱器入口ヘッダ５ａ、５
ｂに送られる。第１及び第２過熱器入口ヘッダ５ａ、５
ｂに送られた蒸気は、複数の第１及び第２過熱器伝熱管
４ａ、４ｂを通過する際に排ガスＧの熱によって加熱さ
れ、所定の蒸気条件の過熱蒸気となった後に第１及び第
２過熱器出口ヘッダ６ａ、６ｂに接続された配管２３を
介して蒸気タービンに送られる。そして、蒸気タービン
において仕事をして過熱度が低くなった蒸気は、配管３
０を介して第１及び第２再熱器入口ヘッダ２８ａ、２８
ｂに送られ、複数の第１及び第２再熱器伝熱管２７ａ、
２７ｂを通過する際に排ガスＧによって再加熱され、第
１及び第２再熱器出口ヘッダ２９ａ、２９ｂに接続され
た配管３１を介して再び蒸気タービンに送られる。

【００７５】そして、本実施形態においては、第１過熱
器伝熱管４ａを鉛直方向に配置し、その下流に位置する
第１再熱器伝熱管２７ａを水平方向に配置し、その下流
に位置する第２過熱器伝熱管４ｂを鉛直方向に配置し、
その下流に位置する第２再熱器伝熱管２７ｂを水平方向
に配置し、その下流に位置する蒸発器伝熱管８を鉛直方
向に配置し、その下流に位置する節炭器伝熱管１３を水
平方向に配置しているので、排熱回収熱交換器１の内部
に導入された排ガスＧは、交互に向きを変えて配置され
た各伝熱管４ａ、２７ａ、４ｂ、２７ｂ、８、１３を通
過することによって撹拌され、排熱回収熱交換器１の内
部を流れる排ガスＧの温度分布及び速度分布は均一化さ
れる。

【００７６】以上述べたように本実施形態によれば、排
熱回収熱交換器１の内部を流れる排ガスＧの温度分布及
び速度分布が均一化されるので、第１過熱器２ａ、第１
再熱器２５ａ、第２過熱器２ｂ、第２再熱器２５ｂ、蒸
発器７及び節炭器１１における伝熱性能が向上し、過熱
蒸気の生成を適切に行うことができる。

【００７７】また、本実施形態によれば、第１再熱器伝
熱管２７ａ、第２再熱器伝熱管２７ｂ及び節炭器伝熱管
１３は水平方向に配設されているので、ヘッダによる伝
熱管支持を行う必要がなく、このため、構成を簡略化で
きるばかりでなく、全体の重量を軽量化することが可能
であり、さらに、溶接部が減少して機器信頼性が向上す
るという効果が得られる。

【００７８】第６の実施形態 次に、本発明による排熱回収熱交換器の第６実施形態に
ついて図１３を参照して説明する。なお、図１３は本実
施形態による排熱回収熱交換器の要部の概略構成を示し
た斜視図である。

【００７９】図１３において符号１は横置型の自然循環
型排熱回収熱交換器本体を示し、この排熱回収熱交換器
本体１の内部にガスタービン（図示せず）からの排ガス
Ｇが供給される。排熱回収熱交換器本体１の内部には、
排ガスＧの流れ方向の最上流部に第１過熱器２ａが配置
されており、この第１過熱器２ａは第１過熱器伝熱管４
ａを備えている。第１過熱器２ａの下流側には再熱器２
５が配置されており、この再熱器２５は再熱器伝熱管２
７を備えている。再熱器２５の下流側には第２過熱器２
ｂが配置されており、この第２過熱器２ｂは第２過熱器
伝熱管４ｂを備えている。第２過熱器２ｂの下流側には
蒸発器（図示せず）が配置され、そのさらに下流側には
節炭器（図示せず）が配置されている。

【００８０】そして、第１過熱器伝熱管４ａは、排ガス
Ｇの流れ方向に対して垂直な面内において、鉛直方向に
対して傾斜して配置されている。また、再熱器伝熱管２
７は、排ガスＧの流れ方向に対して垂直な面内におい
て、鉛直方向に対して第１過熱器伝熱管４ａと逆の方向
に傾斜して配置されている。さらに、第２過熱器伝熱管
４ｂは、排ガスＧの流れ方向に対して垂直な面内におい
て、再熱器伝熱管２７と逆の方向、すなわち第１過熱器
伝熱管４ａと同じ方向に傾斜して配置されている。

【００８１】以上述べたように本実施形態によれば、第
１過熱器伝熱管４ａ、再熱器伝熱管２７、及び第２過熱
器伝熱管４ｂを交互に逆方向に傾斜させて配置したの
で、排熱回収熱交換器本体１の内部を流れる排ガスＧ
は、交互に逆方向に傾斜する各伝熱管４ａ、２７、４ｂ
によって撹拌され、その温度分布及び速度分布が均一化
されて排熱回収熱交換器の伝熱性能が向上する。

【００８２】第７の実施形態 次に、本発明による排熱回収熱交換器の第７実施形態に
ついて図１４を参照して説明する。なお、以下の説明で
は過熱器２を例に挙げて説明するが、過熱器２に限ら
ず、再熱器、節炭器に対しても同様の構成を適用するこ
とができ、それらのすべてに適用することも、一部につ
いて適用することもできる。

【００８３】図１４は本実施形態による横置型の自然循
環型排熱回収熱交換器の一部を示した斜視図であり、図
中符号２は過熱器を示し、この過熱器２の内部には、排
ガスＧの流れ方向の上流側からみて右側に過熱器第１入
口ヘッダ５ｃ及び過熱器第１出口ヘッダ６ｃが立設され
ており、同左側には過熱器第２入口ヘッダ５ｄ及び過熱
器第２出口ヘッダ６ｄが上記過熱器第１入口及び出口ヘ
ッダ５ｃ、６ｃに対向するようにして立設されている。

【００８４】過熱器第１入口及び出口ヘッダ５ｃ、６ｃ
には、Ｕ字ベンド管３ｃ、３ｃ、３ｃを有する複数の過
熱器第１伝熱管４ｃ、４ｃ…４ｃが、水平方向に且つ排
ガスＧの流れ方向に対して直交するようして鉛直方向に
多段に配設されている。

【００８５】一方、過熱器第２入口及び出口ヘッダ５
ｄ、６ｄには、Ｕ字ベンド管３ｄ、３ｄ、３ｄを有する
複数の過熱器第２伝熱管４ｄ、４ｄ…４ｄが、上記複数
の過熱器第１伝熱管４ｃ、４ｃ…４ｃの鉛直方向の隙間
に位置するようにして配設されている。すなわち、過熱
器第１伝熱管４ｃと過熱器第２伝熱管４ｄとが鉛直方向
に交互に配設されている。

【００８６】以上述べたように本実施形態においては、
過熱器２の内部に過熱器第１伝熱管４ｃと過熱器第２伝
熱管４ｄとを鉛直方向に交互に配設したので、これらの
伝熱管４ｃ、４ｄの内部を流れる流体の流れ方向が対向
し、このため、水平方向でかつ排ガスＧの流れ方向に直
交する方向に対して排ガスＧの温度分布が均一化され
る。このようにして排ガスＧの温度分布が均一化される
ことによって、排熱回収熱交換器における伝熱性能が大
幅に向上する。

【００８７】また、図１５は本実施形態の変形例を示し
ており、この変形例においては、鉛直方向の同一高さに
おいて、過熱器第１入口ヘッダ５ｃと過熱器第１出口ヘ
ッダ６ｃとの間に、Ｕ字ベンド管３ｃを有する、外周及
び内周の２本の過熱器伝熱管４ｃ、４ｃが並列に接続さ
れており、同様に、過熱器第２入口ヘッダ５ｄと過熱器
第２出口ヘッダ６ｄとの間に、Ｕ字ベンド管３ｄを有す
る、内周及び外周の２本の過熱器伝熱管４ｄ、４ｄが並
列に接続されている。このような構成を備えた本変形例
においても、上記実施形態と同様の効果が得られる。

【００８８】第８の実施形態 次に、本発明による横置型の自然循環型排熱回収熱交換
器の第８実施形態について図１６を参照して説明する。
なお、以下の説明では過熱器２を例に挙げて説明する
が、過熱器２に限らず、再熱器、蒸発器、節炭器に対し
ても同様な構成を適用することができ、それらのすべて
に適用することも、一部について適用することもでき
る。

【００８９】図１６は排熱回収熱交換器本体（図示せ
ず）の内部に配置された過熱器２の概略を示した側断面
図であり、図１６において符号４ｅは過熱器２の排ガス
入口側伝熱管を示す。また、図１６において符号Ｐ1 及
びＰ2 は、排ガス入口側伝熱管４ｅ同士の排ガスＧに直
交する方向のピッチを示している。図１６から分かるよ
うに、排ガス入口側伝熱管４ｅ同士のピッチは、排ガス
Ｇの流れ方向の上流側のピッチＰ1 よりも下流側のピッ
チＰ2 の方が大きくなっている。

【００９０】このように本実施形態によれば、過熱器２
の伝熱管同士のピッチを、排ガスＧの流れ方向の上流側
で小さく、下流側で大きくとっているので、排ガスＧは
ピッチの小さい上流側の伝熱管を通過する際に圧力損失
を生じ、撹拌されるため、排ガスＧの温度分布及び速度
分布が均一化されて排熱回収熱交換器の伝熱性能が向上
する。

【００９１】第９の実施形態 以下、本発明による排熱回収熱交換器の第９実施形態に
ついて図１７及び図１８を参照して説明する。なお、図
１７は本実施形態による排熱回収熱交換器の概略構成を
示した正面図であり、図１８は同側面図である。

【００９２】図１７及び図１８において符号１は竪置型
の自然循環型排熱回収熱交換器本体を示し、この排熱回
収熱交換器本体１の内部にガスタービン（図示せず）か
らの排ガスＧが下方から供給される。排熱回収熱交換器
本体１の内部には、排ガスＧの流れ方向の最上流部に過
熱器２が配置されており、この過熱器２はＵ字ベンド管
３、３、３を有する過熱器伝熱管４を備えている。この
過熱器伝熱管４は、水平方向に配置されるとともに、伝
熱管の軸線に直交する方向に多段に配設されている。過
熱器伝熱管４の入口部及び出口部には、過熱器入口ヘッ
ダ５及び過熱器出口ヘッダ６が、水平方向に且つ過熱器
伝熱管４の軸線に直交する方向に配置されている。

【００９３】過熱器２からみて排ガスＧの流れ方向の下
流側には蒸発器７が配置されており、この蒸発器７は、
水平方向に配置された蒸発器伝熱管８を備え、この蒸発
器伝熱管８は、水平方向に且つ過熱器伝熱管４の軸線に
直交する方向に配置されるとともに、蒸発器伝熱管８の
軸線に直交する方向に多段に配設されている。蒸発器７
の入口部及び出口部には、蒸発器入口ヘッダ９及び蒸発
器出口ヘッダ１０が、水平方向に且つ蒸発器伝熱管８の
軸線に直交する方向に配置されている。

【００９４】蒸発器７からみて排ガスＧの流れ方向の下
流側には節炭器１１が配置されており、この節炭器１１
はＵ字ベンド管１２、１２、１２を有する節炭器伝熱管
１３を備えている。この節炭器伝熱管１３は、水平方向
に且つ蒸発器伝熱管８の軸線に直交する方向に配置され
るとともに、節炭器伝熱管１３の軸線に直交する方向に
多段に配設されている。節炭器伝熱管１３の入口部及び
出口部には、節炭器入口ヘッダ１４及び節炭器出口ヘッ
ダ１５が、水平方向に且つ節炭器伝熱管１３の軸線に直
交する方向に配置されている。

【００９５】このように、過熱器伝熱管４と節炭器伝熱
管１３とは同方向に配置されており、これらの伝熱管の
間に位置する蒸発器伝熱管８は、過熱器伝熱管４及び節
炭器伝熱管１３に直交する方向に配置されている。つま
り、各伝熱管４、８、１３は、それらの配置方向が、排
ガスＧの流れ方向に向かって交互に変化するように配置
されている。このため、排熱回収熱交換器１の内部に導
入された排ガスＧは、交互に向きを変えて配置された各
伝熱管４、８、１３を通過することによって撹拌され、
排熱回収熱交換器１の内部を流れる排ガスＧの温度分布
及び速度分布は均一化される。

【００９６】以上述べたように本実施形態によれば、排
熱回収熱交換器１の内部を流れる排ガスＧの温度分布及
び速度分布が均一化されるので、過熱器２、蒸発器７及
び節炭器１１における伝熱性能が向上し、過熱蒸気の生
成を適切に行うことができる。

【００９７】また、図１９及び図２０は本実施形態の一
変形例を示しており、この変形例は上記第９実施形態に
おける過熱器２、蒸発器７及び節炭器１１の各伝熱管
４、８、１３及び各ヘッダ５、６、９、１０、１４、１
５の構成を変更したのものである。すなわち、この変形
例においては、同一垂直面内において、過熱器入口ヘッ
ダ５と過熱器出口ヘッダ６との間に外周及び内周の２本
の過熱器伝熱管４、４が並列に接続されており、同様
に、蒸発器入口ヘッダ９と蒸発器出口ヘッダ１０との
間、及び節炭器入口ヘッダ１４と節炭器出口ヘッダ１５
との間にも、それぞれ、外周及び内周の２本の蒸発器伝
熱管８、８及び節炭器伝熱管１３、１３が並列に接続さ
れている。このような構成を備えた本実施形態において
も、上記第９実施形態と同様の効果を得ることができ
る。

【００９８】第１０の実施形態 次に、本発明による排熱回収熱交換器の第１０実施形態
について図２１及び図２２を参照して説明する。なお、
図２１は本実施形態による排熱回収熱交換器の概略構成
を示した正面図であり、図２２は同側面図である。

【００９９】図２１及び図２２において符号１は竪置型
の自然循環型排熱回収熱交換器本体を示し、この排熱回
収熱交換器本体１の内部にガスタービン（図示せず）か
らの排ガスＧが下方から供給される。排熱回収熱交換器
本体１の内部には、排ガスＧの流れ方向の最上流部に過
熱器２が配置されており、この過熱器２はＵ字ベンド管
３、３を有する過熱器伝熱管４を備えている。この過熱
器伝熱管４は、水平方向に配置されるとともに、伝熱管
の軸線に直交する方向に多段に配設されている。過熱器
伝熱管４の入口部及び出口部には、過熱器入口ヘッダ５
及び過熱器出口ヘッダ６が、水平方向に且つ過熱器伝熱
管４の軸線に直交する方向に配置されている。

【０１００】過熱器２からみて排ガスＧの流れ方向の下
流側には再熱器２５が配置されており、この再熱器２５
はＵ字ベンド管２６、２６、２６を有する再熱器伝熱管
２７を備えている。この再熱器伝熱管２７は、水平方向
に且つ過熱器伝熱管４の軸線に直交する方向に配置され
るとともに、再熱器伝熱管２７の軸線に直交する方向に
多段に配設されている。再熱器２５の入口部及び出口部
には、再熱器入口ヘッダ２８及び再熱器出口ヘッダ２９
が、水平方向に且つ再熱器伝熱管２７に直交する方向に
配置されている。

【０１０１】再熱器２５からみて排ガスＧの流れ方向の
下流側には蒸発器７が配置されており、この蒸発器７は
蒸発器伝熱管８を備えている。この蒸発器伝熱管８は、
水平方向に且つ再熱器伝熱管２７の軸線に直交する方向
に配置されるとともに、蒸発器伝熱管８の軸線に直交す
る方向に多段に配設されている。蒸発器７の入口部及び
出口部には、蒸発器入口ヘッダ９及び蒸発器出口ヘッダ
１０が、水平方向に且つ蒸発器伝熱管８の軸線に直交す
る方向に配置されている。

【０１０２】蒸発器７からみて排ガスＧの流れ方向の下
流側には節炭器１１が配置されており、この節炭器１１
はＵ字ベンド管１２、１２、１２を有する節炭器伝熱管
１３を備えている。この節炭器伝熱管１３は、水平方向
に且つ蒸発器伝熱管８の軸線に直交する方向に配置され
るとともに、節炭器伝熱管１３の軸線に直交する方向に
多段に配設されている。節炭器伝熱管１３の入口部及び
出口部には、節炭器入口ヘッダ１４及び節炭器出口ヘッ
ダ１５が、水平方向に且つ節炭器伝熱管１３の軸線に直
交する方向に配置されている。

【０１０３】このように、過熱器伝熱管４、再熱器伝熱
管２７、蒸発器伝熱管８、節炭器伝熱管１３は、それら
の配置方向が排ガスＧの流れ方向に向かって交互に変化
するように配置されているので、排熱回収熱交換器１の
内部を流れる排ガスＧの温度分布及び速度分布が均一化
される。このため、過熱器２、再熱器２５、蒸発器７及
び節炭器１１における伝熱性能が向上し、過熱蒸気の生
成を適切に行うことができる。

【０１０４】第１１の実施形態 次に、本発明による排熱回収熱交換器の第１１実施形態
について図２３及び図２４を参照して説明する。なお、
図２３は本実施形態による排熱回収熱交換器の概略構成
を示した正面図であり、図２４は同側面図である。

【０１０５】図２３及び図２４において符号１は竪置型
の自然循環型排熱回収熱交換器本体を示し、この排熱回
収熱交換器本体１の内部にガスタービン（図示せず）か
らの排ガスＧが下方から供給される。排熱回収熱交換器
本体１の内部には、排ガスＧの流れ方向の最上流部に第
１過熱器２ａが配置されており、この第１過熱器２ａは
Ｕ字ベンド管３ａ、３ａ、３ａを有する第１過熱器伝熱
管４ａを備えている。この第１過熱器伝熱管４ａは、水
平方向に配置されるとともに、伝熱管の軸線に直交する
方向に多段に配設されている。第１過熱器伝熱管４ａの
入口部及び出口部には、第１過熱器入口ヘッダ５ａ及び
第１過熱器出口ヘッダ６ａが、水平方向に且つ第１過熱
器伝熱管４ａに直交する方向に配置されている。

【０１０６】第１過熱器２ａからみて排ガスＧの流れ方
向の下流側には再熱器２５が配置されており、この再熱
器２５はＵ字ベンド管２６、２６を有する再熱器伝熱管
２７を備えている。この再熱器伝熱管２７は、水平方向
に且つ第１過熱器伝熱管４ａの軸線に直交する方向に配
置されるとともに、再熱器伝熱管２７の軸線に直交する
方向に多段に配設されている。再熱器２５の入口部及び
出口部には、再熱器入口ヘッダ２８及び再熱器出口ヘッ
ダ２９が、水平方向に且つ再熱器伝熱管２７の軸線に直
交する方向に配置されている。

【０１０７】再熱器２５からみて排ガスＧの流れ方向の
下流側には第２過熱器２ｂが配置されており、この第２
過熱器２ｂはＵ字ベンド管３ｂ、３ｂ、３ｂを有する第
２過熱器伝熱管４ｂを備えている。この第２過熱器伝熱
管４ｂは、水平方向に且つ再熱器伝熱管２７の軸線に直
交する方向に配置されるとともに、第２過熱器伝熱管４
ｂの軸線に直交する方向に多段に配設されている。第２
過熱器伝熱管４ｂの入口部及び出口部には、第２過熱器
入口ヘッダ５ｂ及び第２過熱器出口ヘッダ６ｂが、水平
方向に且つ第２過熱器伝熱管４ｂの軸線に直交する方向
に配置されている。

【０１０８】第２過熱器２ｂからみて排ガスＧの流れ方
向の下流側には蒸発器７が配置されており、この蒸発器
７は蒸発器伝熱管８を備えている。この蒸発器伝熱管８
は、水平方向に且つ第２過熱器伝熱管４ｂに直交する方
向に配置されるとともに、蒸発器伝熱管８の軸線に直交
する方向に多段に配設されている。蒸発器７の入口部及
び出口部には、蒸発器入口ヘッダ９及び蒸発器出口ヘッ
ダ１０が、水平方向に且つ蒸発器伝熱管８の軸線に直交
する方向に配置されている。

【０１０９】蒸発器７からみて排ガスＧの流れ方向の下
流側には節炭器１１が配置されており、この節炭器１１
はＵ字ベンド管１２、１２、１２を有する節炭器伝熱管
１３を備えている。この節炭器伝熱管１３は、水平方向
に且つ蒸発器伝熱管８の軸線に直交する方向に配置され
るとともに、節炭器伝熱管１３の軸線に直交する方向に
多段に配設されている。節炭器伝熱管１３の入口部及び
出口部には、節炭器入口ヘッダ１４及び節炭器出口ヘッ
ダ１５が、水平方向に且つ節炭器伝熱管１３の軸線に直
交する方向に配置されている。

【０１１０】以上述べたように、第１過熱器伝熱管４
ａ、再熱器伝熱管２７、第２過熱器伝熱管４ｂ、蒸発器
伝熱管８、節炭器伝熱管１３は、それらの配置方向が排
ガスＧの流れ方向に向かって交互に変化するように配置
されているので、排熱回収熱交換器１の内部に導入され
た排ガスＧは、交互に向きを変えて配置された各伝熱管
４ａ、２７、４ｂ、８、１３を通過することによって撹
拌され、排熱回収熱交換器１の内部を流れる排ガスＧの
温度分布及び速度分布は均一化される。このため、第１
過熱器２ａ、再熱器２５、第２過熱器２ｂ、蒸発器７及
び節炭器１１における伝熱性能が向上し、過熱蒸気の生
成を適切に行うことができる。

【０１１１】第１２の実施形態 次に、本発明による排熱回収熱交換器の第１２実施形態
について図２５及び図２６を参照して説明する。なお、
図２５は本実施形態による排熱回収熱交換器の概略構成
を示した正面図であり、図２６は同側面図である。

【０１１２】図２５及び図２６において符号１は竪置型
の自然循環型排熱回収熱交換器本体を示し、この排熱回
収熱交換器本体１の内部にガスタービン（図示せず）か
らの排ガスＧが下方から供給される。排熱回収熱交換器
本体１の内部には、排ガスＧの流れ方向の最上流部に第
１再熱器２５ａが配置されており、この第１再熱器２５
ａはＵ字ベンド管２６ａ、２６ａ、２６ａを有する第１
再熱器伝熱管２７ａを備えている。この第１再熱器伝熱
管２７ａは、水平方向に配置されるとともに、伝熱管の
軸線に直交する方向に多段に配設されている。第１再熱
器２５ａの入口部及び出口部には、第１再熱器入口ヘッ
ダ２８ａ及び第１再熱器出口ヘッダ２９ａが、水平方向
に且つ第１再熱器伝熱管２７ａの軸線に直交する方向に
配置されている。

【０１１３】第１再熱器２５ａからみて排ガスＧの流れ
方向の下流側には過熱器２が配置されており、この過熱
器２はＵ字ベンド管３、３を有する過熱器伝熱管４を備
えている。この過熱器伝熱管４は、水平方向に且つ第１
再熱器伝熱管２７ａに直交する方向に配置されるととも
に、過熱器伝熱管４の軸線に直交する方向に多段に配設
されている。過熱器伝熱管４の入口部及び出口部には、
過熱器入口ヘッダ５及び過熱器出口ヘッダ６が、水平方
向に且つ過熱器伝熱管４に直交する方向に配置されてい
る。

【０１１４】過熱器２からみて排ガスＧの流れ方向の下
流側には第２再熱器２５ｂが配置されており、この第２
再熱器２５ｂはＵ字ベンド管２６ｂ、２６ｂ、２６ｂを
有する第２再熱器伝熱管２７ｂを備えている。この第２
再熱器伝熱管２７ｂは、水平方向に且つ過熱器伝熱管４
に直交する方向に配置されるとともに、第２過熱器伝熱
管２７ｂの軸線に直交する方向に多段に配設されてい
る。第２再熱器２５ｂの入口部及び出口部には、第２再
熱器入口ヘッダ２８ｂ及び第２再熱器出口ヘッダ２９ｂ
が、水平方向に且つ第２再熱器伝熱管２７ｂに直交する
方向に配置されている。

【０１１５】第２再熱器２５ｂからみて排ガスＧの流れ
方向の下流側には蒸発器７が配置されており、この蒸発
器７は蒸発器伝熱管８を備えている。この蒸発器伝熱管
８は水平方向に且つ第２再熱器伝熱管２７ｂに直交する
方向に設けられるとともに、蒸発器伝熱管８の軸線に直
交する方向に多段に配設されている。蒸発器７の入口部
及び出口部には、蒸発器入口ヘッダ９及び蒸発器出口ヘ
ッダ１０が、水平方向に且つ蒸発器伝熱管８に直交する
方向に配置されている。

【０１１６】蒸発器７からみて排ガスＧの流れ方向の下
流側には節炭器１１が配置されており、この節炭器１１
はＵ字ベンド管１２、１２、１２を有する節炭器伝熱管
１３を備えている。この節炭器伝熱管１３は、水平方向
に且つ蒸発器伝熱管８に直交する方向に配置されるとと
もに、節炭器伝熱管１３の軸線に直交する方向に多段に
配設されている。節炭器伝熱管１３の入口部及び出口部
には、節炭器入口ヘッダ１４及び節炭器出口ヘッダ１５
が、水平方向に且つ節炭器伝熱管１３に直交する方向に
配置されている。

【０１１７】以上述べたように、第１再熱器伝熱管２７
ａ、過熱器伝熱管４、第２再熱器伝熱管２７ｂ、蒸発器
伝熱管８、節炭器伝熱管１３は、それらの配置方向が排
ガスＧの流れ方向に向かって交互に変化するように配置
されているので、排熱回収熱交換器１の内部に導入され
た排ガスＧは、交互に向きを変えて配置された各伝熱管
２７ａ、４、２７ｂ、８、１３を通過することによって
撹拌され、排熱回収熱交換器１の内部を流れる排ガスＧ
の温度分布及び速度分布は均一化される。このため、第
１再熱器２５ａ、過熱器２、第２再熱器２５ｂ、蒸発器
７及び節炭器１１における伝熱性能が向上し、過熱蒸気
の生成を適切に行うことができる。

【０１１８】第１３の実施形態 次に、本発明による排熱回収熱交換器の第１３実施形態
について図２７及び図２８を参照して説明する。なお、
図２７は本実施形態による排熱回収熱交換器の概略構成
を示した正面図であり、図２８は同側面図である。

【０１１９】図２７及び図２８において符号１は竪置型
の自然循環型排熱回収熱交換器本体を示し、この排熱回
収熱交換器本体１の内部にガスタービン（図示せず）か
らの排ガスＧが図中下側から供給される。排熱回収熱交
換器本体１の内部には、排ガスＧの流れ方向の最上流部
に第１過熱器２ａが配置されており、この第１過熱器２
ａはＵ字ベンド管３ａ、３ａを有する第１過熱器伝熱管
４ａを備えている。この第１過熱器伝熱管４ａは、水平
方向に配置されるとともに、伝熱管の軸線に直交する方
向に多段に配設されている。第１過熱器伝熱管４ａの入
口部及び出口部には、第１過熱器入口ヘッダ５ａ及び第
１過熱器出口ヘッダ６ａが、水平方向に且つ第１過熱器
伝熱管４ａに直交する方向に配置されている。

【０１２０】第１過熱器２ａからみて排ガスＧの流れ方
向の下流側には第１再熱器２５ａが配置されており、こ
の第１再熱器２５ａはＵ字ベンド管２６ａ、２６ａ、２
６ａを有する第１再熱器伝熱管２７ａを備えている。こ
の第１再熱器伝熱管２７ａは、水平方向に且つ第１過熱
器伝熱管４ａに直交する方向に配置されるとともに、第
１再熱器伝熱管２７ａの軸線に直交する方向に多段に配
設されている。第１再熱器２５ａの入口部及び出口部に
は、第１再熱器入口ヘッダ２８ａ及び第１再熱器出口ヘ
ッダ２９ａが、水平方向に且つ第１再熱器伝熱管２７ａ
に直交する方向に配置されている。

【０１２１】第１再熱器２５ａからみて排ガスＧの流れ
方向の下流側には第２過熱器２ｂが配置されており、こ
の第２過熱器２ｂはＵ字ベンド管３ｂ、３ｂを有する第
２過熱器伝熱管４ｂを備えている。この第２過熱器伝熱
管４ｂは、水平方向に且つ第１再熱器伝熱管２７ａに直
交する方向に配置されるとともに、第２過熱器伝熱管４
ｂに直交する方向に多段に配設されている。第２過熱器
伝熱管４ｂの入口部及び出口部には、第２過熱器入口ヘ
ッダ５ｂ及び第２過熱器出口ヘッダ６ｂが、水平方向に
且つ第２過熱器伝熱管４ｂに直交する方向に配置されて
いる。

【０１２２】第２過熱器２ｂからみて排ガスＧの流れ方
向の下流側には第２再熱器２５ｂが配置されており、こ
の第２再熱器２５ｂはＵ字ベンド管２６ｂ、２６ｂ、２
６ｂを有する第２再熱器伝熱管２７ｂを備えている。こ
の第２再熱器伝熱管２７ｂは、水平方向に且つ第２感熱
器伝熱管４ｂに直交する方向に配置されるとともに、第
２再熱器伝熱管２７ｂの軸線に直交する方向に多段に配
設されている。第２再熱器２５ｂの入口部及び出口部に
は、第２再熱器入口ヘッダ２８ｂ及び第２再熱器出口ヘ
ッダ２９ｂが、水平方向に且つ第２再熱器伝熱管２７ｂ
に直交する方向に配置されている。

【０１２３】第２再熱器２５ｂからみて排ガスＧの流れ
方向の下流側には蒸発器７が配置されており、この蒸発
器７は蒸発器伝熱管８を備えている。この蒸発器伝熱管
８は水平方向に且つ第２再熱器伝熱管２７ｂに直交する
方向に配置されるとともに、蒸発器伝熱管８の軸線に直
交する方向に多段に配設されている。蒸発器７の入口部
及び出口部には、蒸発器入口ヘッダ９及び蒸発器出口ヘ
ッダ１０が、水平方向に且つ蒸発器伝熱管８に直交する
方向に配置されている。

【０１２４】蒸発器７からみて排ガスＧの流れ方向の下
流側には節炭器１１が配置されており、この節炭器１１
はＵ字ベンド管１２、１２、１２を有する節炭器伝熱管
１３を備えている。この節炭器伝熱管１３は、水平方向
に且つ蒸発器伝熱管８に直交する方向に配置されるとと
もに、節炭器伝熱管１３に直交する方向に多段に配設さ
れている。節炭器伝熱管１３の入口部及び出口部には、
節炭器入口ヘッダ１４及び節炭器出口ヘッダ１５が、水
平方向に且つ節炭器伝熱管１３の軸線に直交する方向に
配置されている。

【０１２５】このように、第１過熱器伝熱管４ａ、第１
再熱器伝熱管２７ａ、第２過熱器伝熱管４ｂ、第２再熱
器伝熱管２７ｂ、蒸発器伝熱管８、節炭器伝熱管１３
は、それらの配置方向が排ガスＧの流れ方向に向かって
交互に変化するように配置されているので、排熱回収熱
交換器１の内部に導入された排ガスＧは、交互に向きを
変えて配置された各伝熱管４ａ、２７ａ、４ｂ、２７
ｂ、８、１３を通過することによって撹拌され、排熱回
収熱交換器１の内部を流れる排ガスＧの温度分布及び速
度分布は均一化される。このため、第１過熱器２ａ、第
１再熱器２５ａ、第２過熱器２ｂ、第２再熱器２５ｂ、
蒸発器７及び節炭器１１における伝熱性能が向上し、過
熱蒸気の生成を適切に行うことができる。

【０１２６】第１４の実施形態 次に、本発明による排熱回収熱交換器の第１４実施形態
について図２９を参照して説明する。なお、図２９は本
実施形態による排熱回収熱交換器の要部の概略構成を示
した斜視図である。

【０１２７】図２９において符号１は竪置型の自然循環
型排熱回収熱交換器本体を示し、この排熱回収熱交換器
本体１の内部にガスタービン（図示せず）からの排ガス
Ｇが供給される。排熱回収熱交換器本体１の内部には、
排ガスＧの流れ方向の最上流部に第１過熱器２ａが配置
されており、この第１過熱器２ａは第１過熱器伝熱管４
ａを備えている。第１過熱器２ａの下流側には再熱器２
５が配置されており、この再熱器２５は再熱器伝熱管２
７を備えている。再熱器２５の下流側には第２過熱器２
ｂが配置されており、この第２過熱器２ｂは第２過熱器
伝熱管４ｂを備えている。第２過熱器２ｂの下流側には
蒸発器（図示せず）が配置され、そのさらに下流側には
節炭器（図示せず）が配置されている。

【０１２８】そして、第１過熱器伝熱管４ａは、水平面
内において、本体胴４０に対して傾斜して配置されてい
る。また、再熱器伝熱管２７は、水平面内において、本
体胴４０に対して第１過熱器伝熱管４ａと逆の方向に傾
斜して配置されている。さらに、第２過熱器伝熱管４ｂ
は、水平面内において、再熱器伝熱管２７と逆の方向、
すなわち第１過熱器伝熱管４ａと同じ方向に傾斜して配
置されている。

【０１２９】以上述べたように本実施形態によれば、第
１過熱器伝熱管４ａ、再熱器伝熱管２７及び第２過熱器
伝熱管４ｂを交互に逆方向に傾斜させて配置したので、
排熱回収熱交換器本体１の内部を流れる排ガスＧは、交
互に逆方向に傾斜する各伝熱管４ａ、２７、４ｂによっ
て撹拌され、その温度分布及び速度分布が均一化されて
排熱回収熱交換器の伝熱性能が向上する。

【０１３０】第１５の実施形態 次に、本発明による排熱回収熱交換器の第１５実施形態
について図３０を参照して説明する。なお、以下の説明
では過熱器２を例に挙げて説明するが、過熱器２に限ら
ず、再熱器、蒸発器、節炭器にも同様の構成を適用する
ことができ、それらのすべて、又は一部について適用す
ることもできる。

【０１３１】図３０は本実施形態による竪置型の自然循
環型排熱回収熱交換器の内部に設けられた過熱器２を示
し、この過熱器２の内部には、水平方向に配置された過
熱器第１入口ヘッダ５ｃ及び過熱器第１出口ヘッダ６ｃ
が並設されている。また、過熱器２の内部には、水平方
向に配置された過熱器第２入口ヘッダ５ｄ及び過熱器第
２出口ヘッダ６ｄが、過熱器第１入口及び出口ヘッダ５
ｃ、６ｃに対向するようにして上下に並設されている。

【０１３２】過熱器第１入口及び出口ヘッダ５ｃ、６ｃ
には、Ｕ字ベンド管３ｃ、３ｃ、３ｃを有する過熱器第
１伝熱管４ｃが水平方向に設けられ、この過熱器第１伝
熱管４ｃはその軸線に直交する方向に多段に配設されて
いる。

【０１３３】一方、過熱器第２入口及び出口ヘッダ５
ｄ、６ｄには、Ｕ字ベンド管３ｄ、３ｄ、３ｄを有する
複数の過熱器第２伝熱管４ｄ、４ｄ…４ｄが、上記複数
の過熱器第１伝熱管４ｃ、４ｃ…４ｃの隙間に位置する
ようにして配設されている。すなわち、過熱器第１伝熱
管４ｃと過熱器第２伝熱管４ｄとが水平方向に交互に配
設されている。

【０１３４】以上述べたように本実施形態においては、
過熱器２の内部に過熱器第１伝熱管４ｃと過熱器第２伝
熱管４ｄとを水平方向に交互に配設したので、これらの
伝熱管４ｃ、４ｄの内部を流れる流体の流れ方向が対向
し、このため、過熱器第１及び第２伝熱管４ｃ、４ｄの
軸線方向に対して排ガスＧの温度分布が均一化される。
このように排ガスＧの温度分布が均一化されることによ
って、排熱回収熱交換器における伝熱性能が大幅に向上
する。

【０１３５】また、図３１は本実施形態の変形例を示し
ており、この変形例においては、過熱器第１入口ヘッダ
５ｃと過熱器第１出口ヘッダ６ｃとの間に、Ｕ字ベンド
管３ｃを有する、外周及び内周の２本の過熱器伝熱管４
ｃ、４ｃが同一鉛直面内に並列に接続されており、同様
に、過熱器第２入口ヘッダ５ｄと過熱器第２出口ヘッダ
６ｄとの間に、Ｕ字ベンド管３ｄを有する、外周及び内
周の２本の過熱器伝熱管４ｄ、４ｄが同一鉛直面内に並
列に接続されている。このような構成を備えた本変形例
においても、上記実施形態と同様の効果が得られる。

【０１３６】第１６の実施形態 次に、本発明による排熱回収熱交換器の第１６実施形態
について図３２を参照して説明する。なお、以下の説明
では過熱器２を例に挙げて説明するが、過熱器２に限ら
ず、再熱器、蒸発器、節炭器に対しても同様な構成を適
用することができ、それらのすべてに適用することも、
一部について適用することもできる。

【０１３７】図３２は竪置型の自然循環型排熱回収熱交
換器本体（図示せず）の内部に配置された過熱器２の概
略を示した側断面図であり、図３２において符号４ｅは
過熱器２の排ガス入口側伝熱管を示す。また、図３２に
おいて符号Ｐ1 及びＰ2 は、排ガス入口側伝熱管４ｅ同
士の水平方向のピッチを示している。図３２から分かる
ように、排ガス入口側伝熱管４ｅ同士の水平方向のピッ
チは、排ガスＧの流れ方向の上流側のピッチＰ1 よりも
下流側のピッチＰ2 の方が大きくなっている。

【０１３８】このように本実施形態によれば、過熱器２
の伝熱管の水平方向のピッチを、排ガスＧの流れ方向の
上流側で小さく、下流側で大きくとっているので、排ガ
スＧはピッチの小さい上流側の伝熱管を通過する際に圧
力損失を生じ、撹拌されるため、排ガスＧの温度分布及
び速度分布が均一化されて排熱回収熱交換器の伝熱性能
が向上する。

【０１３９】

【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、蒸発
器の伝熱管以外の少なくとも１つの伝熱管を蒸発器の伝
熱管と異なる方向に配置したので、排熱回収熱交換器の
内部を流れる排ガスが撹拌されてその温度分布及び速度
分布が均一化され、排熱回収熱交換器における伝熱性能
が大幅に向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態の横置型の自然循環型排
熱回収熱交換器の概略構成を示した側面図。

【図２】図１に示した横置型の自然循環型排熱回収熱交
換器の平面図。

【図３】本発明の第１実施形態の横置型の自然循環型排
熱回収熱交換器の変形例の概略構成を示した側面図。

【図４】図３に示した横置型の自然循環型排熱回収熱交
換器の平面図。

【図５】本発明の第２実施形態の横置型の自然循環型排
熱回収熱交換器の概略構成を示した側面図。

【図６】図５に示した横置型の自然循環型排熱回収熱交
換器の平面図。

【図７】本発明の第３実施形態の横置型の自然循環型排
熱回収熱交換器の概略構成を示した側面図。

【図８】図７に示した横置型の自然循環型排熱回収熱交
換器の平面図。

【図９】本発明の第４実施形態の横置型の自然循環型排
熱回収熱交換器の概略構成を示した側面図。

【図１０】図９に示した横置型の自然循環型排熱回収熱
交換器の平面図。

【図１１】本発明の第５実施形態の横置型の自然循環型
排熱回収熱交換器の概略構成を示した側面図。

【図１２】図１１に示した横置型の自然循環型排熱回収
熱交換器の平面図。

【図１３】本発明の第６実施形態の横置型の自然循環型
排熱回収熱交換器の要部の概略構成を示した斜視図。

【図１４】本発明の第７実施形態の横置型の自然循環型
排熱回収熱交換器の過熱器の概略構成を示した斜視図。

【図１５】本発明の第７実施形態の横置型の自然循環型
排熱回収熱交換器の過熱器の変形例の概略構成を示した
斜視図。

【図１６】本発明の第８実施形態の横置型の自然循環型
排熱回収熱交換器の過熱器の概略構成を示した図。

【図１７】本発明の第９実施形態の竪置型の自然循環型
排熱回収熱交換器の概略構成を示した正面図。

【図１８】図１７に示した竪置型の自然循環型排熱回収
熱交換器の側面図。

【図１９】本発明の第９実施形態の竪置型の自然循環型
排熱回収熱交換器の変形例の概略構成を示した正面図。

【図２０】図１９に示した竪置型の自然循環型排熱回収
熱交換器の側面図。

【図２１】本発明の第１０実施形態の竪置型の自然循環
型排熱回収熱交換器の概略構成を示した正面図。

【図２２】図２１に示した竪置型の自然循環型排熱回収
熱交換器の側面図。

【図２３】本発明の第１１実施形態の竪置型の自然循環
型排熱回収熱交換器の概略構成を示した正面図。

【図２４】図２３に示した竪置型の自然循環型排熱回収
熱交換器の側面図。

【図２５】本発明の第１２実施形態の竪置型の自然循環
型排熱回収熱交換器の概略構成を示した正面図。

【図２６】図２５に示した竪置型の自然循環型排熱回収
熱交換器の側面図。

【図２７】本発明の第１３実施形態の竪置型の自然循環
型排熱回収熱交換器の概略構成を示した正面図。

【図２８】図２７に示した竪置型の自然循環型排熱回収
熱交換器の側面図。

【図２９】本発明の第１４実施形態の竪置型の自然循環
型排熱回収熱交換器の要部の概略構成を示した斜視図。

【図３０】本発明の第１５実施形態の竪置型の自然循環
型排熱回収熱交換器の過熱器の概略構成を示した斜視
図。

【図３１】同実施形態の変形例を示した斜視図。

【図３２】本発明の第１６実施形態の竪置型の自然循環
型排熱回収熱交換器の過熱器の概略構成を示した側断面
図。

【図３３】従来の横置型の自然循環型排熱回収熱交換器
の概略構成を示した側面図。

【符号の説明】

１ 排熱回収熱交換器 ２、２ａ、２ｂ 過熱器 ４、４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ、４ｅ 過熱器伝熱管 ５、５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄ 過熱器入口ヘッダ ６、６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄ 過熱器出口ヘッダ ７ 蒸発器 ８ 蒸発器伝熱管 ９ 蒸発器入口ヘッダ １０ 蒸発器出口ヘッダ １１ 節炭器 １３ 節炭器伝熱管 １４ 節炭器入口ヘッダ １５ 節炭器出口ヘッダ １６ 給水配管 １７ 給水ポンプ １９ 蒸気ドラム ２４ 中間ヘッダ ２５、２５ａ、２５ｂ 再熱器 ２７、２７ａ、２７ｂ 再熱器伝熱管 ２８、２８ａ、２８ｂ 再熱器入口ヘッダ ２９、２９ａ、２９ｂ 再熱器出口ヘッダ Ｇ 排ガス Ｐ1 、Ｐ2 伝熱管同士のピッチ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 筒 井 政 司 神奈川県横浜市鶴見区末広町２丁目４番地 東芝アイテック株式会社内

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】水平方向に供給される排ガスの流れ方向に
   沿って順次配設され、少なくとも蒸発器を含む複数の熱
   交換手段と、前記各熱交換手段に設けられ、排ガスの流
   れ方向に直交する方向に配置された各伝熱管とを備え、
   前記蒸発器の伝熱管は鉛直方向に配置された横置型の排
   熱回収熱交換器において、 前記蒸発器の伝熱管以外の少なくとも１つの前記伝熱管
   は前記蒸発器の伝熱管と異なる方向に配置されたことを
   特徴とする排熱回収熱交換器。
2. 【請求項２】上向きに供給される排ガスの流れ方向に沿
   って順次配設され、少なくとも蒸発器を含む複数の熱交
   換手段と、前記各熱交換手段に設けられ、水平方向に配
   置された各伝熱管とを備えた竪置型の排熱回収熱交換器
   において、 前記蒸発器の伝熱管以外の少なくとも１つの前記伝熱管
   は前記蒸発器の伝熱管と異なる方向に配置されたことを
   特徴とする排熱回収熱交換器。
3. 【請求項３】前記少なくとも１つの前記伝熱管は前記蒸
   発器の伝熱管と直交する方向に配置されたことを特徴と
   する請求項１又は請求項２に記載の排熱回収熱交換器。
4. 【請求項４】前記各伝熱管は隣り合う他の前記伝熱管と
   異なる方向に配置されたことを特徴とする請求項１乃至
   請求項３のいずれか一項に記載の排熱回収熱交換器。
5. 【請求項５】前記各伝熱管は隣り合う他の前記伝熱管と
   直交する方向に配置されたことを特徴とする請求項４記
   載の排熱回収熱交換器。
6. 【請求項６】前記蒸発器以外の少なくとも１つの前記熱
   交換手段は、第１の入口及び出口ヘッダと、前記第１の
   入口及び出口ヘッダに対向するようにして配置された第
   ２の入口及び出口ヘッダと、前記第１の入口及び出口ヘ
   ッダに接続された複数の第１の伝熱管と、前記第２の入
   口及び出口ヘッダに接続された複数の第２の伝熱管とを
   備え、前記ヘッダの軸線方向に沿って前記第１の伝熱管
   と前記第２の伝熱管とを交互に配設したことを特徴とす
   る請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載の排熱回
   収熱交換器。
7. 【請求項７】少なくとも１つの前記熱交換手段は複数の
   伝熱管を備え、前記複数の伝熱管は、排ガスの流れ方向
   の上流側の伝熱管同士の間隔が排ガスの流れ方向の下流
   側の伝熱管同士の間隔よりも小さいことを特徴とする請
   求項１乃至請求項６のいずれか一項に記載の排熱回収熱
   交換器。