JPS602801A - 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】 〔発明の技術分野〕 本発明は排熱回収形のコンバインドサイクル発電プラン
トにおいて用いられる排熱回収熱交換器に関する。

〔発明の技術的背景とその問題点〕

コンバインドサイクルとは、ガスタービンと蒸気タービ
ンな組み合わせることによってプラント効率を高めた発
電システムで、その形式の一つに排熱回収形と呼ばれる
ものがある。排熱回収形コンバインドサイクル発電プラ
ントは、第１因に示すようにガスタービン１、発電機２
および蒸気タービン３な一軸上に配列し、一つの排熱回
収熱交換器４を組み合せて構成される。そして図示しな
い燃焼器によって作られた高圧高６鴇の燃焼ガスＧ。

は、ガスタービンｌに流入してこれを高速４回転させる
仕事を行なうことにより、圧力温度が低下して排出され
る。しかし、この排気ガスＧ２の温度は、普通５００℃
〜６００℃の高温であるため、このまま廃ガスとして捨
てるのは、非常に不経済である。そこでこの熱エネルギ
ーを排熱回収熱交換器４で回収する。

この排熱回収熱交換器４は、入口ダクト５および排気ダ
クト６を有する胴体７の内部に多数の伝熱管からなる蒸
発器８およびエコノマイザ９を備えている。その入口ダ
クト５にガスタービン１の排気ガスＧ！を導いて出口ダ
クト６から排気し、エコノマイザ９に蒸気タービン３の
復水器１０から復水乞復水ポンプ１１により給水管１２
を経て供給し、加熱された熱水をドラム１３に導き、こ
のドラム１３の熱水を蒸発器８で蒸気にして再びドラム
１３に導き、こ＼から蒸気管１４を経て蒸気タービン）
に供給するように構成されている。

し１かをて、排熱回収熱又換器４は、第２図に示す某う
に入口ダクト５および排気ダクト６を有する胴体７を鋼
板製の枠構体で作られており、この胴体７の内部に第１
図に示す蒸発器８およびエコノマイザ９を構成する多数
の伝熱管が複数層になって配設されている。なお、符号
１５は集合ダクトを示している。

かかる排熱回収熱交換器４において、排気ガスＧ２の保
有している熱を有効に回収するためには胴体７の内側に
て熱が外部へ伝わるのを防止することが必要である。こ
のような考えを具対化したものとして例えば第３図に示
される外部保温方式がある。この方式では排気ガスＧ２
は外板１６、保温材１７、およびラギング１８によって
外部と仕切られた胴体７等の内側を流れる。すなわち、
外板１６はその外面を保温材１７、およびラギング１７
によって覆われており、胴体７内を流れる排気外板１６
の外側で防止しようとするものである。

一方、このような外部保温方式では、外板１６が直接高
温の排気ガスＧ２に接触するため外板１６の温度が排気
ガスＧ２の温度、つまり５００〜６００°Ｃ程度まで上
昇してしまうことになる。このため外板１６の１壜料に
はクロム・モリブデン鋼等の高級材料を使用せねばなら
ず、その分コストが上昇するのみでなく、外板１６自体
が熱膨張により大きく伸びるためその熱応力が非常に大
きくなってしまうという難点がある。この問題を解決す
るには第４図に示されるように保温材１７を外板１６の
内面に取付は外板１６の温度があまり上昇しないような
内部保温方式が検討されている。しかしながら、内部保
温方式によるラギング１８の支持にはスタッドボルト１
９が必要であり、このスタッドボルト１９の先端排気ガ
スＧ！に触れて高温になるため、スタッドボルト１９を
通して外板１６１：、伝わり、この部分が局部的に温度
上昇してしまうという欠点がある。

ところで、最近コンバインドサイクル発電プラントにお
いてもプラント全体の熱効率を改善することが鋭意研究
されている。この場合比較的簡単な方法として策動に考
えられるのはガスタービン１の入口温度を上げることで
ある。現在この入口温度として１３００℃程度のものが
検討されているが、このようにガスタービン１の入ロア
ｍ　Ｋ　ｋ上昇させると、ガスタービン１の排気ガスＧ
２の温度は従来の５００〜６０σＣからさらに上昇する
ものと予−想される。第４図で示したような内部保温方
式では外板１６の温度上昇を抑え、炭素鋼のような安価
な材料を使用するために、排気ガスＧ２の温度上昇に伴
って保温材１７の厚さを増してやる必要がある。ところ
が、保温材１７の厚さを増すと、当然その重量も増加し
てくるため、これを支えるスタッドボルト１９の数を増
加させねばならなくなる。スタッドボルト１９の数が多
くなると、局部的な外板１６の温度上昇が全体に拡がる
ことになり、結果として外板１６の温度が著しく上昇し
てしまうことも考えられる。

〔発明の目的〕

本発明は上述の点に鑑みなされたもので外板の温度上昇
を抑えることにより外板材料（二安価なる材料を用いて
も充分な機械的強度を保持することのできる排熱回収熱
交換器Ｚ提供することを目的とする。

〔発明の概要〕

本発明は胴体、および入口ダクトの内周面に複数本のス
タッドポル）Ｙ介して保温材を装着してなる排熱回収熱
交換器において、胴体、および入口ダクトの要部を構成
している外板と保温材との間に仕切板によって区画され
た空気通路をＪし成したことを特徴とするものである。

〔発明の実施例〕

以下、本発明の一実施例を第５因、および第６図を参照
して説明する。なお、これらの図Ｃ二おυ）で、第１図
、ないし第４図に示される部分と同一部分には同一の符
号を付しており、その説明Ｆま省略する。

第５図、および第６図において、入口ダクト５および排
気ダクト６を有する胴体７はその内部に多数の伝熱管か
らなる蒸発器８、およびエコノマイザ９を備えており、
この入口ダクト５の全域、および胴体７の入口ダクト５
側領域にはこれらの入口ダクト５、および胴体７の要部
を構成している外板１６に沿って設けられた仕切板２０
により空気通路２１が形成されている。この突気通［２
１は入口ダクト５側にて窒気源（図示せず）とファン２
２を介して連絡している空気供給管２３と結ばれており
、一方、反対側は胴体７内にそのまま開口させて排熱回
収熱又換器の内部に排気ガスＧ。

の経路とは独立した流路が形成されている。

しかして、本発明での保温材１７は第６図に示されるよ
うに仕切板２０とラギング１８との間に適宜必要な量が
介装される。

次に、上述のように構成された本発明の作用について説
明する。

まず、ファン２２により吸込まれた冷却用空気は空気供
給管２３を通って空気通路２１（＝流入する。ここで空
気：ｉｎｉ路２１は一方が排熱回収熱交換器の入口ダク
ト５、および胴体７内を流れるガスタービン１の排気ガ
スＧ２とラギング１８、保温材１７、ネ、りよび仕切板
２０を介して接しており、他方が入口ダクト５、および
胴体７の要部を構成している外板１６と接しているので
、これらの両側から熱を吸収しながら流れて行く。この
空気通路２１途中にはその頭部が入口ダクト５、および
胴体７内を流れる排気ガスＧ２にさらされ、全体の温度
が上昇しているスタッドボルト１９があり、流れてきた
空気はこのスタッドボルト１９の熱ｌ吸収し、さらにス
タッドボルト１９の熱により局部的に７１Ｗ１度が−Ｆ
昇している外板１６のスタッドポル）　１　ｆｉ　Ｊｉ
’、’材部の熱も吸収して流れて行く。これにより外板
Ｊ６の温度−上昇はガスタービン１の排気ガスＧ、の温
度が従来の５００℃〜６００℃からさらに上昇する場合
にも抑えられ、外板１６の温度を従来のものと同等か、
それ以下に保つことができる。

一方、保温材１７の厚さを増すためにスタッドボルト１
９の本数を増加する必要が生じてもスタッドボルト１９
の取付部の温度上昇が抑えられるので外板１６全体の温
度を低く保つことができ、外板１６０拐料とし、て安価
な炭素鋼等ケ使用することも可能である。

なお、本実施例では、空冷通路２１は高温の排気ガスＧ
２が流入する排熱回収熱交換器の入口ダクト５と胴体７
０入ロダクト５側領域にのみに設けられるが、これは冷
却用突気が外板１６等を冷却して温度上昇した後は排熱
回収熱又換器内に回収するようにしたもので、この後、
冷却用空気は排気ガスＧ２と共に器外に流出する。

一方、第７図では外板１６等の冷却に用いられ、温度の
上昇した冷却用空気を空気回収管２４にて集合しこれを
給水を加熱する熱交器２５に導いてその熱回収を図った
例である。

すなわち、空気通路２１内にて外板１６等の熱を奪い温
度上昇した冷却用空気は空気回収管２４に集められ、続
いて熱交換器２５に送られる。この熱交換器２５内には
給水９１２を介して給水が送られており、この給水と温
度上昇している空気とが熱交換し、空気は温度を下げら
れて後、器外へ流出する。

〔発明の効果〕

以上述べたように、本発明による排熱回収熱交換器は将
来ガスタービンの排気ガスが胃温化しても、外板の温度
を低く抑えることができ、外板の材料としてより安価な
炭素１ＩｌｆｉＹ使用できるという優れた効果を奏する
。

【図面の簡単な説明】

第１ｉはコンバインドサイクル発電プラントの主要機器
と排熱回収熱交換器の要部とを示す構成図、第２図は従
来の排熱回収熱交換器の斜視図、第３図、および第４図
は同然交換器で用いら、れる＼ それぞれ異なる保温方式を示す断面図、第５図は本発明
による排熱回収熱交換器の一実施例を構成図、第６因は
外板の内面に形成される閉気通路を示す断面図、第７図
は本発明の他の実施例を示す構成図である。 ５・・・入口ダクト　６・・・排気ダクト７・・・胴体
　８・・・蒸発器 ９・・・エコノマイザ　１６・・・外板１７・・・保温
材　１８・・・ラギング１９・・・スタッドポル）　２
０・・・仕切板２１・・・空気通路　２２・・・ファン
２３・・・交電供給管　２４・・・空気回収管２５・・
・熱交換器 代理人　弁理士　則　近　憲　佑 （ほか１名） 第１図 乙 第２図 第３図　第４図 第６図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 胴体、および入口ダクトの内周面に複数本のスタッドボ
   ルトを介して保温材を装着してなる排熱回収熱交換器に
   おいて、前記胴体、および入口ダたことな特徴とする排
   熱回収熱交換器。