JP2000028101A

JP2000028101A - 排熱回収ボイラの伝熱管構造

Info

Publication number: JP2000028101A
Application number: JP10195909A
Authority: JP
Inventors: Katsuyuki Yasuhara; 勝行安原
Original assignee: Ishikawajima Harima Heavy Industries Co Ltd
Current assignee: IHI Corp
Priority date: 1998-07-10
Filing date: 1998-07-10
Publication date: 2000-01-25

Abstract

(57)【要約】【課題】管寄せの必要数を大幅に低減することがで
き、かつ伝熱管の溶接箇所を減らして大幅なコストダウ
ンが可能であり、伝熱管を密に配置して伝熱面積を増
大させることができ、連絡管を細くでき、かつ官庁
検査の対象となる圧力容器を逓減することができる排熱
回収ボイラの伝熱管構造を提供する。【解決手段】複数の垂直伝熱管１１とその上端間及び
下端間を交互に連結する複数のＵ字形ベンド管１２とか
らなり、下流側から上流側まで一体に成形された複数の
伝熱パネル１０と、伝熱パネルの入口側及び出口側をそ
れぞれ連結する管寄せ１４と、上下のＵ字形ベンド管を
それぞれ連結するエアーベント管１６及びドレン管１８
とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、排熱回収ボイラの
伝熱管構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】ブレイトンサイクルとランキンサイクル
を組合わせた複合サイクルや、既設のボイラにガスター
ビンを組み合わせて出力を増大させるリパワリングが、
近年ますます盛んになっている。図３は、複合サイクル
の１つである排熱回収式複合サイクル発電プラントの全
体構成図であり、ガスタービン１の排気を排熱回収ボイ
ラ２（ＨＲＳＧ：Heat Recovery Steam Generator ）に
導き、その熱を回収して蒸気を発生させ蒸気タービン３
を駆動するようになっている。かかる複合サイクルは、
ガスタービンの最高利用温度が高いという利点と、蒸気
タービンの最低利用温度が低いという利点の両方を活用
したものであり、熱効率及び部分負荷効率が高く、起動
停止時間が短く、温排水量が少ない、等の特徴を有して
いる。なおこの図に示した排熱回収ボイラは、ガスター
ビンの排熱を回収するためにリパワリングにも適用され
る。

【０００３】図４は、排熱回収ボイラの部分構成図であ
り、（Ａ）は側面図、（Ｂ）はＡ−Ａ矢視図を示してい
る。この図に示すように、排熱回収ボイラは、断熱材で
内張りされた炉壁４（ケーシング）と、このケーシング
内に垂直に配置された伝熱パネル５とからなる。各伝熱
パネル５にはボイラ用給水が下流側（図の右側）から順
次上流側に流れ、図で右方向に流れる高温排ガスにより
加熱されて、高温水又は蒸気となり、これにより排ガス
中の熱を回収するようになっている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】図４に示すように、従
来の排熱回収ボイラでは、伝熱管５ａの上下部に管寄せ
５ｂを配置し、ガス流方向に対して直角にパネル化し、
前後方向は２〜４本の連絡管５ｃで連結し、缶水の循環
をさせていた。また、従来は、各々のパネルのエアーベ
ント及びドレン管は個別にケーシング外に出し、弁５ｄ
で閉鎖していた。

【０００５】しかし、この構造では、以下の問題点があ
った。管寄せ５ｂの本数が多くなり、重量的にかなり重くな
る。また、各伝熱管５ａをそれぞれ個別に曲げ加工し、
管寄せ５ｂに溶接する必要があるため、加工工数が多く
コスト高となる。伝熱管の配置は、管寄せ５ｂの外径で決まってしまう
ため、伝熱管５ａを密に配置することが困難であり、ロ
スエリアが出る。各パス間の連絡管５ｃも太くなり、加工上の制約があ
る。管寄せ５ｂが大径（例えば１５０Ａ鋼管相当）とな
り、圧力容器として官庁検査対象となるため、その認可
取得のために日程がかかり、コスト的に高くなる。

【０００６】本発明は、上述した問題点を解決するため
に創案されたものである。すなわち本発明の目的は、
管寄せの必要数を大幅に低減することができ、かつ伝熱
管の溶接箇所を減らして大幅なコストダウンが可能であ
り、伝熱管を密に配置して伝熱面積を増大させること
ができ、連絡管を細くでき、かつ官庁検査の対象と
なる圧力容器を逓減することができる排熱回収ボイラの
伝熱管構造を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、複数の
垂直伝熱管（１１）とその上端間及び下端間を交互に連
結する複数のＵ字形ベンド管（１２）とからなり、下流
側から上流側まで一体に成形された複数の伝熱パネル
（１０）と、該伝熱パネルの入口側及び出口側をそれぞ
れ連結する管寄せ（１４）と、上下のＵ字形ベンド管を
それぞれ連結するエアーベント管（１６）及びドレン管
（１８）と、を備えたことを特徴とする排熱回収ボイラ
の伝熱管構造が提供される。

【０００８】上記本発明の構成によれば、伝熱パネル
（１０）の出入口部のみに管寄せ（１４）を配置し、途
中の管寄せを廃止したので、途中の管寄せがないため、
管配列に自由度があり、全体のコンパクト化と軽量化が
図れる。また、この伝熱パネル（１０）は、複数の垂直
伝熱管（１１）とその上端間及び下端間を交互に連結す
る複数のＵ字形ベンド管（１２）とからなり、下流側か
ら上流側まで一体に成形されているので、既存のパイプ
ベンダ装置を用いて管曲げ加工のみで成形することがで
き、溶接箇所が大幅に減り、大幅なコストダウンが可能
となる。更に、上下部のエアーベント管（１６）及びド
レン管（１８）を集約化でき、かつ細い管で十分とな
る。また、出入口部のみに管寄せ（１４）を配置し、途
中はＵ字形ベンド管を有する伝熱管パネルで連結し、缶
水を循環させるので、官庁検査の対象となる圧力容器は
出入口部の管寄せ（１４）のみとなる。

【０００９】本発明の好ましい実施形態によれば、垂直
伝熱管（１１）の上端間と下端間を連結するＵ字形ベン
ド管（１２ａ，１２ｂ）は、曲げ面が互いにほぼ直交し
ており、これにより、垂直伝熱管（１１）の上昇管（１
１ａ）と下降管（１１ｂ）が互いにオフセットしてい
る。この構成により、垂直伝熱管（１１）の上昇管（１
１ａ）と下降管（１１ｂ）を互いにオフセットさせて伝
熱管を密に配置し、伝熱面積を増大させることができ
る。

【００１０】言い換えれば、垂直伝熱管（１１）とＵ字
形ベンド管（１２）とで伝熱パネル（１０）を構成した
ので、伝熱管の配置が自由となり、熱効率上、理想とさ
れる配置ができる。また、伝熱管は自立となり、上部に
管寄せ等がないため、管の座屈及び振動がなくなる。更
に、製作コストの高い管寄せをなくすことにより、スリ
ム化、コンパクト化が図れ、コストも大幅に低減でき
る。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下に本発明の好ましい実施形態
を図面を参照して説明する。なお、各図において、共通
する部分には同一の符号を付し重複した説明を省略す
る。図１は、本発明による伝熱管構造を備えた排熱回収
ボイラの部分構成図である。この図において、（Ａ）は
部分側面図、（Ｂ）はＡ部斜視図である。この図に示す
ように、本発明の伝熱管構造では、複数の伝熱パネル１
０が、複数（この図で６本）の垂直伝熱管１１と、その
上端間及び下端間を交互に連結する複数（この図で５
つ）のＵ字形ベンド管１２とからなる。垂直伝熱管１１
とＵ字形ベンド管１２とは、排熱回収ボイラの下流側
（右側）から上流側（左側）まで既存のパイプベンダ装
置を用いて管曲げ加工のみで一体に成形されている。

【００１２】また、図１（Ａ）に示すように、複数の伝
熱パネル１１の入口側及び出口側をそれぞれ連結する管
寄せ１４と、上下のＵ字形ベンド管１２をそれぞれ連結
するエアーベント管１６及びドレン管１８とを備えてい
る。

【００１３】図１（Ｂ）に示すように、複数の伝熱パネ
ル１０は、排熱回収ボイラの幅方向に密に配置されてい
る。また、エアーベント管１６は、上部の隣接するＵ字
形ベンド管１２を連結するエアー集合管１６ａと、エア
ーを外部に放出するエアーベント弁１６ｂとを備え、余
分なエアーを大気放出できるようになっている。更に、
ドレン管１８は、下部の隣接するＵ字形ベンド管１２を
連結するドレン集合管１８ａと、ドレンを下流側の給水
管に連結するドレン弁１８ｂとを備え、ボイラ停止時に
余分なドレンを給水管側に排出できるようになってい
る。

【００１４】上述した本発明の構成によれば、伝熱パネ
ル１０の出入口部のみに管寄せ１４を配置し、途中の管
寄せを廃止したので、途中の管寄せがないため、管配列
に自由度があり、全体のコンパクト化と軽量化が図れ
る。また、この伝熱パネル１０は、複数の垂直伝熱管１
１とその上端間及び下端間を交互に連結する複数のＵ字
形ベンド管１２とからなり、下流側から上流側まで一体
に成形されているので、既存のパイプベンダ装置を用い
て管曲げ加工のみで成形することができ、溶接箇所が大
幅に減り、大幅なコストダウンが可能となる。更に、上
下部のエアーベント管１６及びドレン管１８を集約化で
き、かつ細い管で十分となる。また、出入口部のみに管
寄せ１４を配置し、途中はＵ字形ベンド管を有する伝熱
管パネルで連結し、缶水を循環させるので、官庁検査の
対象となる圧力容器は出入口部の管寄せ１４のみとな
る。

【００１５】図２は、本発明の伝熱管構造の部分詳細図
であり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）はＡ−Ａ矢視図、
（Ｃ）はＢ−Ｂ矢視図である。この図において、垂直伝
熱管１１の上端間と下端間を連結するＵ字形ベンド管１
２ａ，１２ｂは、曲げ面が互いにほぼ直交している。す
なわち、伝熱パネル１０の上端部を構成するＵ字形ベン
ド管１２ａと下端部を構成するＵ字形ベンド管１２ｂと
が、互いに交叉して連結されており、これにより、垂直
伝熱管１１の上昇管１１ａと下降管１１ｂが互いに幅方
向にオフセットして位置するようになっている。この構
成により、垂直伝熱管１１の上昇管１１ａと下降管（１
１ｂ）を互いにオフセットさせて伝熱管を密に配置し、
伝熱面積を増大させることができる。

【００１６】なお、本発明は上述した実施形態に限定さ
れず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変更できる
ことは勿論である。

【００１７】

【発明の効果】上述したように、本発明の排熱回収ボイ
ラの伝熱管構造では、垂直伝熱管１１とＵ字形ベンド管
１２とで伝熱パネル１０を構成したので、伝熱管１１の
配置が自由となり、熱効率上、理想とされる配置ができ
る。また、伝熱管１１は自立となり、上部に管寄せ等が
ないため、管の座屈及び振動がなくなる。更に、製作コ
ストの高い管寄せをなくすことにより、スリム化、コン
パクト化が図れ、コストも大幅に低減できる。

【００１８】従って、本発明の排熱回収ボイラの伝熱管
構造は、管寄せの必要数を大幅に低減することがで
き、かつ伝熱管の溶接箇所を減らして大幅なコストダウ
ンが可能であり、伝熱管を密に配置して伝熱面積を増
大させることができ、連絡管を細くでき、かつ官庁
検査の対象となる圧力容器を逓減することができる、等
の優れた効果を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による伝熱管構造を備えた排熱回収ボイ
ラの部分構成図である。

【図２】本発明の伝熱管構造の部分詳細図である。

【図３】従来の排熱回収式複合サイクル発電プラントの
全体構成図である。

【図４】従来の排熱回収ボイラの全体側面図である。

【符号の説明】

１ガスタービン２排熱回収ボイラ（ＨＲＳＧ）３蒸気タービン４炉壁（ケーシング）５伝熱パネル５ａ伝熱管５ｂ管寄せ５ｃ連絡管５ｄ弁１０伝熱パネル１１垂直伝熱管１１ａ上昇管１１ｂ下降管１２，１２ａ，１２ｂＵ字形ベンド管１４管寄せ１６エアーベント管１６ａエアー集合管１６ｂエアーベント弁１８ドレン管１８ａドレン集合管１８ｂドレン弁

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数の垂直伝熱管（１１）とその上端間
及び下端間を交互に連結する複数のＵ字形ベンド管（１
２）とからなり、下流側から上流側まで一体に成形され
た複数の伝熱パネル（１０）と、該伝熱パネルの入口側
及び出口側をそれぞれ連結する管寄せ（１４）と、上下
のＵ字形ベンド管をそれぞれ連結するエアーベント管
（１６）及びドレン管（１８）と、を備えたことを特徴
とする排熱回収ボイラの伝熱管構造。
【請求項２】垂直伝熱管（１１）の上端間と下端間を
連結するＵ字形ベンド管（１２ａ，１２ｂ）は、曲げ面
が互いにほぼ直交しており、これにより、垂直伝熱管
（１１）の上昇管（１１ａ）と下降管（１１ｂ）が互い
にオフセットしている、ことを特徴とする請求項１に記
載の排熱回収ボイラの伝熱管構造。