JP2772584B2

JP2772584B2 - 蒸気発生装置用エコノマイザシステム

Info

Publication number: JP2772584B2
Application number: JP6515144A
Authority: JP
Inventors: リチャードディブラウン; ステフェンエムレナルス
Original assignee: Combustion Engineering Inc
Current assignee: Combustion Engineering Inc
Priority date: 1992-12-29
Filing date: 1993-11-15
Publication date: 1998-07-02
Anticipated expiration: 2013-07-02
Also published as: KR950704645A; JPH08500429A; KR0167633B1; US5361827A; WO1994015147A1

Description

【発明の詳細な説明】本発明は、一般的には蒸気発生の技術に関するが、特
に、ボイラなどの蒸気発生装置と協同するエコノマイザ
システムの改良に関する。エコノマイザは、ボイラと煙
突との間の煙道ガス通路の適所に設けられている熱交換
器である。このエコノマイザは燃焼生成物から廃熱の一
部分を回収するように設計されている。典型的に、エコ
ノマイザは一連の管を有し、これらの管を通して水又は
他の作動流体がボイラへ流れる。これらの管は、典型的
に、ボイラに接続されている入口と煙突に接続されてい
る出口とを有するチャンバ内に配置されている。このよ
うなエコノマイザは、回収しなければ捨てられてしまう
熱を回収するように設計されている。そして、エコノマ
イザにおいて設計上考慮すべきこととして、エコノマイ
ザを去る煙道ガスの最低温度を制限することがある。こ
れは、腐食を防止しまた煙突の適正な機能を保証するた
めに望まれるものである。

エコノマイザを去る煙道ガスの最低温度を制御するた
めに従来から存在する技術によれば、エコノマイザの主
本体の外部に煙道ガスバイパスダクトが設けられてい
る。そして、ダンパがこの外部の煙道ガスバイパスダク
トに設けられて、バイパスダクト内の流れを制御する。
バイパスダクトを通して流れた煙道ガスは、エコノマイ
ザの主本体の下流側の地点で、エコノマイザを直接通し
て流れてきたガスに混合される。このバイパスダクトシ
ステムは、しかし、非常にコストがかかり、また、バイ
パスダクト内を非常に熱い煙道ガスが通過することによ
る熱膨張のためと、バイパスダクトがその寿命間多くの
回数にわたって比較的低い温度から比較的高い温度に急
速に変化させられることによる疲れ寿命の心配のため
に、設計上の問題が生じる。煙道ガスバイパスシステム
の他の例が、米国特許第1,946,221号明細書に記載され
ている。この米国特許明細書に記載されている化石燃料
燃焼式蒸気発生装置用エコノマイザシステムは、入口、
出口及びこれらの入口と出口との間に延びて第１と第２
の流路を限定する壁を有するハウジングを包含する。そ
して、このハウジングの入口が関連する蒸気発生装置へ
の接続手段を包含し、またこの蒸気発生装置が関連する
煙突への接続手段を包含している。

また、ハウジング内に限定された第１の流路は、入口
及び出口を有し、関連する作動流体が流れる熱交換管を
囲んでいる。

更に、第１の流路及び第２の流路を通しての燃焼ガス
の流れを選択的に制御する手段（ダンパ）が設けられ、
これにより流体の連通が第１の流路及び第２の流路の入
口と出口との間に維持されている。

本発明の目的は、製造するのが非常に簡単でコストが
少なくてすむ蒸気発生装置用エコノマイザシステムを提
供することにある。

また、本発明の他の目的は、熱膨張及び疲れ寿命に関
してのバイパスダクトの固有の設計上の問題を除去する
ことができるエコノマイザシステムを提供することにあ
る。

更に、本発明の更に他の目的は、エコノマイザを去る
煙道ガスの混合を最大にすることができるエコノマイザ
システムを提供することにある。

発明の概要本発明の以上述べた目的は、ハウジングを包含し、こ
のハウジングが入口、出口及びこれらの入口と出口との
間に延びてハウジング内に第１の流路と第２の流路とを
限定する壁を有する化石燃料燃焼式蒸気発生装置用のエ
コノマイザシステムによって、達成される。ハウジング
の入口は関連する蒸気発生装置への接続手段を包含し、
一方出口は関連する煙突への接続手段を包含する。熱交
換器は、蒸気発生装置の関連する作動流体と連通する内
部を有する第１の流路内に設置されている。エコノマイ
ザシステムは、また、第２の流路内に設置されて、この
第２の流路内の流れを制御する手段を包含する。

本発明によるエコノマイザシステムは、更に、熱交換
器内の入口と出口とを接続するバイパス導管に設けた弁
の手段によって、熱交換器内の関連する作動流体の流れ
を制御する手段は包含する。

図面の簡単な説明本発明は、添付図面を参照することによって一層理解
されるであろう。

図１は、本発明が適用される型式の蒸気発生装置の垂
直断面図である。

図２は、煙道ガスバイパスダクトを組み込んでいる従
来のエコノマイザシステムの垂直断面図である。

図３は、本発明によるエコノマイザシステムの垂直断
面図である。

図４は、図３のエコノマイザシステムを簡略化して作
動流体バイパス導管を示す概略図である。

好適な実施例の説明図１を参照するに、この図１には垂直に配置されてい
る炉10が示されている。炉10は、その上方端に、その後
壁から延びる燃焼ガス用出口を有している。そして、こ
の出口からは横ガス通路12が延びている。横ガス通路12
は、垂直に延びているガス通路14の上方端に接続してい
る。ガス通路14は、炉10と平行な関係で下向きに延びて
いる。燃焼ガスは、炉10、横ガス通路12、ガス通路（ハ
ウジング）14及び煙突（図示せず）を順次通過する。こ
こに示した炉10は、バーナ16を備えている。炉10は、前
壁22及び後壁24を有するように作られている。そして、
両側壁（図示せず）が互いに間隔を置いた関係で設置さ
れて、前壁22と後壁24とを結合している。図１の蒸気発
生装置は、多数の熱交換部分又は区域から成る貫流式の
蒸気発生装置として示されている。多数の熱交換区域は
連続する流れ関係で接続され、これらの熱交換区域を通
して、流れの通過が給水ポンプ30の手段によって作られ
る。これらの熱交換区域は、具体的には、エコノマイ
ザ、壁管加熱区域、及び炉内のガス通路中へ下向きに延
びる管状部材を包含する加熱区域となるものである。給
水ポンプ30は、エコノマイザ32を通して作動媒体を供給
する。エコノマイザ32は、互いに平行な流れ関係でガス
通路14の下方端に配置されている多数の管状部材から成
っている。そして、このエコノマイザ32から、流体流れ
は接続管34を通して混合容器36へ供給される。この混合
容器36から、流体は下降管38を通して下向きに流れ、壁
の底部に設置されている入口加熱器40へ流れる。

一方、タービンの第２段85からの排気はコンデンサ83
に受け入れられ、ここで蒸気が凝縮され、その凝縮水が
ポンプ86により複数の給水加熱器87及びデフレータ89を
通して上述の給水ポンプ30の入口に供給される。図２に
示されるように、従来の技術によれば、熱交換管102は
ガス通路14の前壁106から後壁108まで延びている。

すなわち、図２を参照するに、この図２には煙道ガス
バイパスダクト104を備える従来のエコノマイザシステ
ム100が示されている。ガス通路14内には熱交換管102が
設置されており、これらの熱交換管102を通して作動流
体が流れる。バイパスダクト104は、ガス通路14の上流
側部分を煙突接続装置又はダクト106に接続する。この
バイパスダクト104内にはダンパ（図示せず）が設けら
れ、これにより、ガス通路14内を下降する煙道ガスが、
熱交換管102を横切って冷却されるようにするか、又は
選択的にバイパスダクト104に向けられて冷却が生じな
いようにすることができる。このような方法によって、
ダクト106内の温度は必要な最低温度以上に維持され
る。また、通常の蒸気発生装置においては、作動流体は
入口接続部103で熱交換管102内に入り、それから出口接
続部105,107,111を通してエコノマイザを出る。

なお、図１において、参照符号29は炉10の水管壁、42
はこの水管壁29が流体流れ関係で接続されている管寄
せ、44はこの管寄せ42からの流体が流れる下降管であ
る。また、80は炉10の上方部分内に設けられた熱交換
管、82は炉10内で発生した蒸気が供給されるタービンの
第１段である。

次に、図３を参照するに、この図３には本発明による
エコノマイザシステム109が示されている。本発明の好
適な実施例によれば、熱交換管112は後壁108まで延ばさ
れていない。そして、壁117がエコノマイザシステム109
の入口と出口との間の代替流路である通路110を限定し
ている。この通路110は、流体流れがガス通路（ハウジ
ング）14内の熱交換管112をバイパスできるようにす
る。通路110は、熱交換管112と後壁108との間に位置
し、この通路110の軸方向の上方端に設けられているダ
ンパ114の位置の変化にしたがって、通路110を通過する
流量が増減され、したがって熱交換管112をバイパスす
る流量が増減される。図３のエコノマイザシステム109
は、更に、ダンパ114を位置決めして、熱交換管112をバ
イパスする流れの量を決定するレベル装置113を備えて
いる。

図３及び図４に最も良く見ることができるように、エ
コノマイザシステム109は、また、作動流体パイプ又は
導管116と、この導管116を流体連通されているマニホル
ド121とを包含し、これらは入口接続部103と出口接続部
105,107,111との間の作動流体通路をバイパスしてい
る。そして、流体バイパス弁120が出口接続部105,107,1
11へのバイパス流体流れを制御する。この流体流れは、
熱交換管112をバイパスする流体流れである。また、主
止め弁122が熱交換管112内の流体流れをしゃ断するため
に設けられている。バイパス制御弁120は、導管116及び
マニホルド121を通して出口接続部105,107,111へ流れる
作動流体の流れを調節する。

作動において、以上述べたエコノマイザシステム109
によれば、負荷が減少した時には炉装置のオペレータは
エコノマイザバイパスダンパ114を簡単に開くという方
法によって、エコノマイザを去る煙道ガスの温度を上昇
させることができる。そして、もし煙道ガスバイパスダ
ンパ114が完全に開いた後に負荷が更に減少した場合に
は、主止め弁122を完全に閉じるとともに、流体バイパ
ス弁120を開き、エコノマイザシステム109を去る煙道ガ
スの温度を追加的に制御するようにする。負荷が増大す
るときには、前述したと逆の手順が行われる。特に、本
発明によるエコノマイザシステムは、作動流体のための
バイパス通路（作動流体導管116及びマニホルド121）と
煙道ガスのためのバイパス通路110との両方を持つこと
を特徴としている。

以上述べた本発明による装置によれば、煙道ガス温度
制御システムのコストをかなり減少することができる。
また、特に、既存の設備を改変して本発明を実施するこ
とも、パイプ及び弁などのような不通の機材類を用いて
簡単に行うことができる。更に、煙道ガスを熱交換管11
2の区域のまわりにバイパスさせる通路110は、蒸気にさ
らされる３つの壁と、一部分が冷却される板壁である第
４の壁とを有することができる。したがって、熱サイク
ルについての技術的な心配は取り除かれ、熱膨張のため
の装置の設計は非常に簡単にされる。このことは、多大
の熱サイクル問題にさらされる上述の従来のダクトとは
著しく相違するところである。

また、本発明による煙道ガスバイパスシステムは、ガ
ス通路14のほぼ半径方向内向きにテーパしているノーズ
部分130の近くに設けられることによって、異なる温度
を有する煙道ガスの混合を最大にすることができる。し
たがって、本発明による装置は、従来から存在している
ノーズ部分130の構成の利益を受けることができる。す
なわち、バイパス通路110を通過した流体流れはノーズ
部分130によって横へ向けられ、異なる温度を有する煙
道ガスの混合を促進するものである。

以上本発明をその好適な実施例を参照して詳述した。
しかし、このような装置の分野の当業者であれば、ここ
に示した本発明の教示の下に他の変形を考えつくもので
ある。そして、このような変形は本発明の範囲に含まれ
るものであり、本発明は次の請求の範囲によってのみ限
定されるものである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開昭57−210202（ＪＰ，Ａ) 実開昭56−13606（ＪＰ，Ｕ) 英国特許1577202（ＧＢ，Ｂ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) F22D 1/12

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】化石燃料燃焼式であって、関連する煙突へ
の接続手段を包含する蒸気発生装置用のエコノマイザシ
ステムにおいて、入口、出口及びこれらの入口と出口と
の間に延びて第１の流路と第２の流路とを限定する壁を
有するとともに、前記入口が関連する蒸気発生装置への
接続手段を包含しているハウジングと、前記蒸気発生装
置の関連する作動流体と連通している内部を有する前記
第１の流路内に設置されているとともに、入口及び出口
を有する熱交換管と、前記熱交換管内の関連する作動流
体の流れを制御する手段であって、第１の弁から成る手
段と、作動流体を前記熱交換管のまわりに選択的にバイ
パスさせる手段てあって、第１の端及び第２の端を有す
る導管を包含し、この導管の第１の端及び第２の端がそ
れぞれ前記熱交換管の前記入口及び前記出口に流体連通
で設置されている手段と、前記第２の流路内に設置され
て、この第２の流路内の流れを制御する手段であって、
第２の弁から成る手段とを包含し、前記ハウジングがほ
ぼ半径方向内向きにテーパしているノーズ部分を有して
いるとともに、前記ハウジング内の前記第２の流路が流
れを前記ノーズ部分に向けるように設置され、これによ
り、前記第１の流路内のガス流れと前記第２の流路内の
ガス流れとのガス混合が増大するようにしてなる、エコ
ノマイザシステム。
【請求項２】請求項１記載のエコノマイザシステムにお
いて、前記導管は前記熱交換管への複数の接続部を作る
マニホルドを包含してなる、エコノマイザシステム。