JPS60105801A - 廃熱回収ボイラ - 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】 この発明は廃熱回収ボイラに係り、特にボイラの一部を
構成する管寄せの支持に改良を加え起動停止による応力
を良好に吸収し得るよう構成したボイラに関する。

高効率発電の一環として、最近複合発電プラントが注目
されている。このフ゛ラントはまず、ガスタービンによ
り発′市を行うと共に、ガスタービンから排出された排
ガス中の熱を廃熱回収ボイラにおいて回収し、同ボイラ
で発生した蒸気により蒸気タービンを作動させて発電す
るものである。

このプラントは、発電効率の高効率化に加えてガスター
ビンの特性において負荷応答性が高く、急激な電力需要
の上昇にも十分対応し得るという利点もある。

第１図は、タービン廃ガスの熱を回収する廃熱回収ボイ
ラの構造を示す。図中タービン排ガスＧは、過熱器上、
高圧蒸発器２を経て脱税装置３に至り、排ガス中の窒繁
酸化物（ＮＯｘ）を除去する。続いて排ガスＧは、別の
高圧蒸発に４、高圧節炭器７．低圧蒸発器８．低圧節炭
器１１を経て排出される。この間に発生した高圧蒸気Ｓ
１および低圧蒸気Ｓ２は、蒸気タービンの動力源、所内
熱源として利用される。図中符号５および９は、各々高
圧ドラム、低圧ドラムを、符号６および１０は、降水管
を示す。

このような排熱回収ボイラは、ガスタービン排ガスを通
過させるガスダクト内に配置されておりこのガスダクト
の周囲は、外部に対する熱の放散を防止し廃熱回収ボイ
ラの熱回収効率を高めるため保温構造となっている。

第２図に廃熱回収ボイラの前記過熱器等の熱交換部分の
細断ｉｍｊ図を示す。図中ダクトのケーシング２１内に
は、上部管寄せ１９と、ガスタービン廃ガスＧと熱交換
する伝熱管１２．下部管寄せ１３、および上部連絡管１
８．下部連絡管２０で構成されている。上部連絡管１８
．伝熱管１２．上部管寄せ１９．下部管寄せ］−３の重
量は、基礎１７によつ゛Ｃ支持されボイラ全体は自立構
造となっている。下部管寄せ］−３とケーシング２１の
間には、下部連絡９Ｑ・２０を配置する必要性と保温ｔ
４層１６を施すために一定の空間が必要である。そのた
めに機器重量の支持方法は、サポートラグ１４を介して
サポートビーム１５に伝え、さらに基礎１７に伝達され
る構造となっている。第、３図は、第２図のＡ−Ａ断面
図である。伝熱管１２．下ｒ’ｔｌｓ管寄せ１３および
上ｉ１３連絡管１８の重量を支持するために、下部管寄
せ１３には管寄せ長手方向に数個のサポートラグ１４を
設けている。この構造において運転時には下部管寄せ１
３の管壁温度は、管寄せ内部の流体温度とほぼ等しくな
るのに対し、それを支持するサポートビーム１５および
ケーシング２１は、保温４１層１６があるため外気温度
に近くなり、このため双方に熱膨張差が生じる。したが
ってこの熱膨張差を吸収するように、サポートラグ１４
とサポートビーム１５間は、管寄せ軸方向に滑動させる
（イ４造となっている。また、管　（寄せ軸と直角方間
に対する撮動あるい（」地震水平力を支持するようにク
リップ２２を設けて、管寄せ軸直角方向Ａの転倒および
移動を防止するような構造となっている。（第４図、第
５図参照） 以上の構成の支持構造においては次の叩き欠点が指摘さ
れておりその加養が望まれている。

（１）　サポートラグ１４とサポートビーム１５間で滑
　１動させる際、滑動時には必ず摩擦抵抗が働きこの滑
動によりサポートラグ高さに対Ｉノフする距離：Ｌ（第
４図、第５図）に比例した曲げモーメントが下部管寄せ
１３に作用して重要機器である管寄せ取何部に応力が発
生ずるにの応力貝ン°ラン・小の起動停止にには必ず発
生ずることに１１なり、特にこの形式の廃熱回収ボイラ
は、プラントの起動特性が良いことから高頻度起動停止
運用され、しかも急速起動されるので、プラントの却動
停正に伴うｌ＋ｉ５力の繰り返しによる疲労が問題とな
る。

２）　−Ｆ部管寄せ１３が滑動すると、サポートラグ１
４も同様に滑動することに／ｌ′す、−リボートラク回
りに施工した保温材層１６も移動あるい（は変形せねば
ならず、したがつ゛Ｃ保温イ９層１６とサポートラグ１
４間に間隙ができ、その間隙に排ガスが流入してサポー
トビーム１５やケーシング２１が温度上昇して熱応力が
発生し、しかも熱効率の低下をきたすことになる。

３）下部管寄せ１３にサポートラグ１４を直接溶接する
と、サポートラグの下端部まで管寄せ管壁温度による熱
が伝導され、サポートビーム１５に熱が伝わりやすくな
り、サポートビーム１５の温度が上昇して基礎１７との
取合部やケーシング２１との接続部分に熱応力が発生す
ることになる。　この点からもプラントの頻繁な起動停
止に耐えられなくなる。

（４）　下部管寄せユ３にサポートラグ１４を固定する
と、サポートラグ１４は管寄せ長手方向に複数個あるた
め、下部管寄せの自重によるたわみや製作誤差等によっ
てサポートラグ１４の滑動面が水平になりに＜＜、シた
がって滑動面が傾斜して片当りすることがあり、この欠
点は管寄せと滑動面の距離＝Ｌが長い程差が大きくなる
。また、このような現象に対処するため、サポートラグ
の滑動面を機械仕上げせねばならなくなり製作コストが
上昇する。

この発明は、管寄せとケーシングあるいはサポートビー
ムとの湿度差による熱膨張差を滑動により吸収させる構
造において、上記した従来技術の欠点をなくすよう滑動
に伴う応力を低減し、ボイラの起動停止回数の制限を緩
和できるようにした管寄せ支持部を有するボイラ装置を
提供することにある。

要するにこの発明は、サポートビーム上に受け台を設け
て、管寄せと受け台とを組合げて、管寄せと受け台で滑
動させるよう構成したボイラ装置である。

以下この発明の実施例を図面により説明する。

第６図及び第７図はこの発明の第１の実施例を示す。図
においてサポートビーム１５の」ユに受け台２３を溶接
等の手段で固設し、その受け台上に、サポートラグ１４
を付けた下部管寄せ１３を配置６シている。これにより
受け台２３はサポートビーム１５上に固定され、サポー
トラグ１４は下部管寄せ１３に固定されることになる。

したがって、下部管寄せ１３とサポートビーム１５の温
度差による熱膨張差は、サポートラグ１４と受け台２３
間で滑動して吸収する構造となっている。受は台２３と
サポートビーム１５とは、図のように溶接するかあるい
は第４図２．７第５図に示すようなりリップ２２で固定
してもよい。このように受け台とサポートラグ付の管寄
せを組合わせることによって、滑動面からサポートラグ
の管寄せ取付部までの距離：ＬＩは従来構造の距離りか
ら受け台の高さＬ２を除いた部分となるため従来構造に
比べて格段に小さくなり、滑動時の摩擦抵抗による曲げ
モーメントが大幅に低下し、発生応力を低減できる。受
は台２３自体はサポートビーム１５に固定しておけば保
温材層１６が変形することがな〈従来構造のように保温
材層内に間隙が出来なく、保温効果が向」ニする。また
ザボートビーム１５と受け台をクリップ２２で固定すれ
ば保温４′Ａ層がやや菱形する可能性はあるが１７６カ
の吸収性はさらに向上する。なおサポートラグ１４と受
け台２３間並びに受け台２３とサポートビーム１５間は
接触構造となり、従来型の一体構造に比べて温度が伝導
しにくい。つまり、接触構造では伝熱抵抗が大きくなる
ので従来ｉ′＃／造では１個所しか悼ａ＋ｂ　トμ兆　
−→　す−＋　、　ｎ）Ｉ−■　１　丁＋Ｍ　Ｌｂｈ　
Ｎｊ＋　ｌＪ＝　ＪＪ　＋　ｎｎ　＝ｒ　＋なるこの発
明では伝熱抵抗が増大でき、管寄せの温度をサポートビ
ーム１５に伝導させにくくなる。従ってサポートビーム
およびそれにつながるケーシングの熱応力を低減できる
。

第８図及び第９図は他の実施例であり、サポートラグ１
４の下部をテーバさせて下端の最小１ｍ積部が受け台２
３に接触するよう構成したものであり、これにより滑動
面を小さくシ、かつ管寄せ１３の傾斜に対してもなめら
かに滑動させる。

しかも接触面積を低下させることによって、伝熱抵抗を
さらに増大させる構造としている。またサポートラグ１
４の接触面は第１０図に示すように、円弧あるい（才曲
線状の形状にしてもよい。

なお肯究せ軸直角方向の力に対して１まストッパ２４を
Ｉｌ’ｔηえ対処する。

以」−述べた実施例よ及び２は、共通して保温材層１６
をケーシング内部に配置したものであるが、ケーシング
２１の外部に配した場合もありうる。

第１１図及び第１２図は第３の実施例を示す、この実施
例では受け台を上部受Ｏフ台２５と下部受は台２６に分
割して組合わせ、上部受は台２５は下部受は台２６に固
定され、下部受は台２６はサポートビーム１５に固定さ
れている。したがって、滑動は、サポートラグ１４と上
部受は台２５間で吸収する。第１２図は第１１図のＦ−
Ｆ親図である。

本構造によると、サポートラグ１４と上部受は台２５間
、上下部受は台間、および下部受は台２６とザボートビ
ーム１５間で接触面を構成することになって接触面は３
個所となり、第６図〜第１０図の実施例よりもさらに熱
伝導を低下させることができる。本実施例では受け台を
２個以上複数個組合わせてもよい。また、上下部は台間
及び下部受は台とサポートビーム間には、受は台のレベ
ル調整や接触面を増加させる目的で、第１３Ａ図に示す
ように一枚以上のプレート２７を挿入してもよい。第１
３Ｅ図はこの変形例であり、上部受は台２６との間に介
在させる部材をプレート２７に代えてリング２８とし、
このリング２８をボルト２９．ナツト３０で固定するよ
うに構成したものである。

第１４図は第４の実施例を示し、２個の管寄せ１３ａ、
１３ｂを共通の受け台２３に配置したものであり、この
方法によると、受は台の製作コストを低減できる。この
構造の場合には一個の受け台で支持される管寄せは２個
以上の複数個としてもよく、第８図〜第１０図に示すよ
うなサポートラグ１４と組合せてもよく、また第１１図
〜第１３図に示すような受け台を分割して、その間にプ
レート２７を挿入してもよい。第１５図及び第１６図は
第５の実施例を示し、この実施例においてはサポートラ
グ１４は全廃し、管寄せ１３の支持は受け台３５のみに
よって行うよう構成している。すなわち、具体的にはサ
ポートビーム１５の上に受け台３５を設け、その受け台
上に下部管寄せ１３を配置しており、受は台３５はサポ
ートビーム１５に固定されている。したがって下部管寄
せ１３とサポートビーム１５の湿度差による管寄せ長手
軸方向熱膨張差は、下部管寄せ１３と受け台３５間で滑
動して吸収する構造となっている。また受け台３５には
、下部管寄せ１３の外形にそった円弧状の支持板３６が
取付けしてあり管寄せ軸方向への変位を許容すると共に
軸と直角方向への変位を拘束している。受は台３５とサ
ポートビーム１５とは、第１３図に示すようなりリップ
２２で固定してもよく、また管寄せ１３と受け台３５の
滑動面には、滑動しやすいように適当な材料を挿入して
もよい。

以上のような構造にすることによって、管寄せ１３は滑
動時に摩擦抵抗による曲げモーメントから完全に解放さ
れ管寄せに働く応力を低減できる。

第１７図及び第１８図は第６の実施例を示す。この実施
例の場合にはサポートビーム１５を管Ｎせ　・１３ニ対
して平行に配置し、かっこのサポートビーム上にサポー
トビーム１５と直交するよう梁形の長尺の受け台３７を
配置し、さらにその上に管寄せ１３を設置している。管
寄せ軸直角方向の力に対しては、ストッパー３６を設け
て支持する構造となっている。したがって、管寄せ１３
は受け台３７上を滑動することになる。管寄せ１３は受
け台３７上に複数個配置してもよく、サポートビーム１
５と受け台３７とは、第６図、第７図に示すようなりリ
ップ２２で固定してもよい。

この発明により、下部管寄せを中心として発生する熱応
力をきわめて効果的に吸収できるので、応力集中による
管体の変形、破壊の虞れがなく、ボイラ装置の頻繁かつ
急激な起動停止にも十分に対応することができる。

また管寄せとケーシングの間に多数段の接触構造を形成
しであるため伝熱抵抗が増加しボイラ全体の保温性も高
める口とができ熱効果を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は脆熱回収ボイラの構造概略図、第２図は第１図
の詳細図、第３図は第２図のＡ−Ａ断１１ｉｊ図、第４
図は第２図のＢ部詳細図、第５図は第３図のＣ部詳細図
、第６図はこの発明による管寄せ支持部の構造図、第７
図は第６図のＤ−り親図、第８図はこの発明による第２
の実施例の管寄せ支持部の構造図、第９図は第８図のＥ
−Ｅ親図、第１０図は第９図の拡大図、第１１図はこの
発明による第３の実施例の管寄せ支持部の（ｌＩソ造図
、第１２図は第１１図のＦ−Ｆ親図、第１３Ａ図および
第１３Ｂ図は第１１図に示す受り台構造の変形例を示す
図、第１４図はこの発明による第４の実施例の管寄せ支
持部の構造図、第１５図はこの発明による第５の実施例
の管寄せ支持部の構造図、第１６図は第１５図のＧ−Ｇ
親図、第１７図（」この発明ににる第６の実施例の管寄
せ支持部の１１η造図、第１８図は第１７図のＨ−Ｈ親
図である。 工３・・・・・・下部慣・寄せ １４・・・・・・サポートラグ １５・・・・・・サポートビーム ２３．３５　・・・・・・受は台 ２５・・・・・・上部受は台 ２６・・・・・・下部受は台 ３７・・・・・・長尺型受は台 代理人弁理士　岡　田梧　部１ｊｆｌｊｊ’：’５４へ
第１　図 第２図 第３図 第４　図　第５　図 第６図　第７図 り。 第１１図　第１２図 第１４図 第１５図　第１６図 一〇 第１７図 第１８図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、　加熱気体の通過する通路内に伝熱管群を配置しか
   つこの伝熱管群の下部管寄せを支持することにより各伝
   熱管群の荷重を支持するよう構成したものにおいて、こ
   れら伝熱管群の荷重を支持するサポートビームと下部管
   寄せとの間に配置したサポートラグ全長のうぢ、少くと
   も一部をサポートビーム側に接続する受け台に置換した
   ことを特徴とする廃熱回収ボイラ。 ２、前記サポートラグの下部をテーパさせ、サポートラ
   グと受け台との接触面積を減少させたことを特徴とする
   特ＪＴ請求の範囲第１項記載の廃熱回収ボイラ。 ３、前記受は台を複数個に分割したことを特徴とする特
   許請求の範囲第１項または第２項記載の廃熱回収ボイラ
   。 ４、　受は台を大型化し、−基の受け台で複数本の下部
   管寄せを支持するよう構成したことを特徴とする特許請
   求の範囲第１項ないし第３項のいづれかに記載、の廃熱
   回収ボイラ。 ５、　サポートラグを全廃し、下部管寄せを受け台のみ
   で支持し、かつ受け台上端部には下部管寄せの外壁面に
   密着係合する湾曲した支持板を取り付けたことを特徴と
   する特許請求の範囲第１項記載の廃熱回収ボイラ０ ６、　前記受は台を梁状の長尺型に形成し、この受け台
   を下部管寄せと平行に配置したサポートビームに対して
   直交するよう張り渡したことを特徴とする特許請求の範
   囲第１項記載の廃熱回収ボイラ。