JPH09229300A - High-temperature gas piping system - Google Patents
High-temperature gas piping systemInfo
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Abstract
(57)【要約】
【課題】2つのボイラーから引き出された高温ガスが温
度差を持つ場合でも、タービンへ流入する前に均一な温
度に混合され、かつ配管系全体の大きな振動が発生しな
い経路を有する高温ガス配管系を提供する。
【解決手段】二つのボイラーからタービンへ高温ガスを
供給する高温ガス配管系において、前記2つのボイラー
A,Bから引き出されたそれぞれの配管が、1本の配管
に合流し、かつタービンに流入する手前で再び2本の配
管に分岐され、タービンに2箇所から流入する経路を有
するように形成した。
(57) 【Abstract】 PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a path in which even when a high temperature gas extracted from two boilers has a temperature difference, it is mixed to a uniform temperature before flowing into a turbine and a large vibration of the entire piping system does not occur. To provide a hot gas piping system. In a high temperature gas piping system for supplying high temperature gas from two boilers to a turbine, the respective pipes drawn out from the two boilers A and B merge into one pipe and flow into the turbine. It was divided into two pipes again in front of it, and formed so as to have a route to flow into the turbine from two locations.
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は高温ガス配管系の改
良に係わり、特に加圧流動床プラントのボイラーからタ
ービンへ高温ガスを供給する配管系およびその配管に関
するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to improvement of a hot gas piping system, and more particularly to a piping system for supplying hot gas from a boiler of a pressurized fluidized bed plant to a turbine and the piping thereof.
【0002】[0002]
【従来の技術】次世代の高効率火力プラントとして開発
が進められている加圧流動床(PFBC)プラントは、
バーナー炉にて微粉炭を燃焼させ、この燃焼により得ら
れた高温ガスを配管系を介してガスタービンへ送り込
み、ガスタービンに結合されている発電機にて発電する
ように形成されている。2. Description of the Related Art A pressurized fluidized bed (PFBC) plant, which is being developed as a next-generation high-efficiency thermal power plant,
It is formed so that pulverized coal is burned in a burner furnace, the high temperature gas obtained by this burning is sent to a gas turbine through a piping system, and power is generated by a generator connected to the gas turbine.
【0003】このPFBCプラントは、図2にその基本
構成が示されているように、二つのバーナー炉が設置さ
れ、一つは高圧蒸気タービンからの排出蒸気の高温加熱
に、もう一つは排熱回収熱交換器からの再循環水を再加
熱する機能を持つように形成されている。このような構
成をとることによりプラント全体の熱効率が既存のコン
バインドサイクルより高くなり、また1個のバーナー炉
のサイズが小さくなることにより建設コストを抑えるこ
とができ、非常に有効なプラント構成と評価されてい
る。In this PFBC plant, two burner furnaces are installed as shown in the basic structure of FIG. 2, one for high-temperature heating of exhaust steam from a high-pressure steam turbine and the other for exhaust gas. It is formed to have the function of reheating the recirculated water from the heat recovery heat exchanger. By adopting such a configuration, the thermal efficiency of the entire plant is higher than that of the existing combined cycle, and because the size of one burner furnace is smaller, the construction cost can be suppressed, and a very effective plant configuration and evaluation Has been done.
【0004】しかし、このPFBCプラントはバーナー
炉からタービンへのガスの温度が非常に高く、このガス
配管系では、高温ガスによる配管全体の熱伸びを吸収す
るため、配管の支持は、例えばハンガースプリング等の
ルーズな支持構造となっている。このように高温ガスで
あること、また熱伸びを吸収する配管支持であることか
ら、内部流の変動が大きくなると配管全体の振動が生じ
やすくなるため、配管経路は、建屋や機器の配管関係も
含め、エルボー、分岐、合流、デフューザ、レデューサ
などの各種配管要素を組み合わせて用い、内部流の変動
が小さくなるようにしている。However, in this PFBC plant, the temperature of the gas from the burner furnace to the turbine is very high, and in this gas piping system, the thermal expansion of the entire piping due to the high temperature gas is absorbed, so that the piping is supported by, for example, a hanger spring. It has a loose support structure. Since the pipe is a high temperature gas and supports pipes that absorb thermal expansion, the vibration of the entire pipe tends to occur when the fluctuation of the internal flow is large. In addition, various piping elements such as elbow, branch, confluence, diffuser and reducer are used in combination to reduce the fluctuation of internal flow.
【0005】また、上述の高温ガス配管は、図5にも示
されているように外管の変形を防止するため、外管と内
管の2重管から構成され、かつ外管と内管の間に断熱材
が充填さた構成をなしている。この場合、高温の流体に
直接触れる内管はその熱伸びを吸収するため、流れ方向
の一定間隔毎に、分割して外管と一体構造をなし、分割
された内管同士の間には、一定間隔のギャップ(熱伸び
時のスライドギャップ)が存在するように形成されてい
る。Further, as shown in FIG. 5, the above-mentioned high temperature gas pipe is composed of a double pipe of an outer pipe and an inner pipe in order to prevent the outer pipe from being deformed. It has a structure in which a heat insulating material is filled in between. In this case, since the inner pipe that directly contacts the high-temperature fluid absorbs its thermal expansion, it is divided at regular intervals in the flow direction to form an integral structure with the outer pipe, and between the divided inner pipes, It is formed so that there are gaps at regular intervals (slide gaps during thermal expansion).
【0006】なお、この種の高温ガス配管に関連するも
のとしては、例えば特開昭59−6494号公報あるい
は特開昭61−6498号公報などが挙げられる。[0006] Examples of those related to this kind of high temperature gas piping include JP-A-59-6494 and JP-A-61-6498.
【0007】[0007]
【発明が解決しようとする課題】このように形成され、
またこのような配管系を有するPFBCプラントは、従
来から採用されてきたコンバインドサイクル,すなわち
燃焼器に隣接させてガスタービンが配置されているコン
バインドサイクルの火力プラントに比較し、燃焼ガスの
温度および蒸気の温度が大幅に上昇することから、各機
器はもとより特に配管系の熱応力による変形が生じ易
く、また、プラント起動時や運転状態の変化により2個
のバーナーから、それぞれ温度の異なる高温ガスが発生
する場合が生じるが、この場合温度差のある状態でター
ビンへ流入するとタービン翼の変形、回転効率の低下を
招く恐れがあった。[Problems to be Solved by the Invention]
In addition, the PFBC plant having such a piping system has a temperature and a steam of combustion gas as compared with a combined cycle thermal power plant which is conventionally adopted, that is, a combined cycle in which a gas turbine is disposed adjacent to a combustor. Since the temperature of the equipment greatly increases, not only the equipment but also the piping system is apt to be deformed due to thermal stress. Also, due to changes in plant start-up and operating conditions, two burners generate high-temperature gas with different temperatures. Although it may occur, in this case, if it flows into the turbine with a temperature difference, the turbine blade may be deformed and the rotation efficiency may be reduced.
【0008】また前述したように、配管が断熱材を有す
る外管と内管の2重管から構成され、かつ内外配管の熱
伸びを吸収するため内管が長手方向にギャップを有する
ように形成されていることから、このギャップを介して
図6に示されているように断熱材の部分に剥離渦により
高温の流体が流入する恐れがあった。すなわち、この図
は合流部の下流および分岐部の下流で、剥離渦が発生し
逆流領域が管壁の近傍に発生する状況を示したもので、
この剥離渦により断熱材充填部へ蒸気が吹き込まれる恐
れがあった。Further, as described above, the pipe is composed of a double pipe including an outer pipe having a heat insulating material and an inner pipe, and the inner pipe is formed to have a gap in the longitudinal direction in order to absorb thermal expansion of the inner and outer pipes. Therefore, there is a risk that a high-temperature fluid may flow into the heat insulating material through the gap due to the separation vortex as shown in FIG. That is, this figure shows the situation where a separation vortex occurs and a backflow region occurs near the pipe wall in the downstream of the confluence and the branch.
This separation vortex could cause steam to be blown into the heat insulating material filling portion.
【0009】この内管分割構造における一定間隔のギャ
ップでは、エルボー部や合流部、分岐部において、上述
の剥離渦のほかに主流の向きが変更される過程で管周方
向に圧力分布が生じるため、内管主流部と断熱部充填領
域の間で、吹き込みや噴き出しの流れが発生する。内管
主流部から、ギャップを通して断熱部充填領域へ吹き込
み流れが発生すると、この流速が大きい場合は、断熱材
を圧縮し、同時に熱的な劣化を発生させる。また、この
断熱材の圧縮と劣化が著しくなると、内管主流部から断
熱部充填領域へ吹き込んだ流れが、外管の内表面まで到
達する可能性がある。この場合、外管は設定温度以上の
高温となるため、異常な膨張が発生し配管全体に大きな
熱応力が加わり、大きな構造変形を引き起こす恐れがあ
った。At the gaps at regular intervals in this inner pipe division structure, a pressure distribution is generated in the pipe circumferential direction in the process of changing the direction of the main flow in addition to the above-mentioned separation vortex at the elbow portion, the joining portion, and the branch portion. Blow-in and blow-out flows occur between the main flow section of the inner pipe and the filling area of the heat insulating section. When a blow-in flow is generated from the main flow part of the inner pipe through the gap to the heat insulating part filling region, when the flow velocity is high, the heat insulating material is compressed and at the same time thermal deterioration is caused. When the heat insulating material is significantly compressed and deteriorated, the flow blown from the main flow part of the inner pipe into the heat insulating part filling region may reach the inner surface of the outer pipe. In this case, since the outer pipe has a temperature higher than the set temperature, abnormal expansion occurs, and large thermal stress is applied to the entire pipe, which may cause large structural deformation.
【0010】本発明はこれに鑑みなされたもので、その
目的とするところは、例えば加圧流動床プラントのボイ
ラーからタービンへ高温ガスを供給する配管系におい
て、2つのボイラーから引き出された高温ガスが温度差
を持つ場合でも、タービンへ流入する前に均一な温度に
混合され、かつ配管系全体の大きな振動が発生しない経
路を有するこの種の高温ガス配管系およびその高温ガス
配管を提供するにある。The present invention has been made in view of the above, and an object of the present invention is, for example, in a piping system for supplying a high temperature gas from a boiler of a pressurized fluidized bed plant to a turbine, the high temperature gas drawn from two boilers. In order to provide a hot gas piping system of this type and a hot gas piping thereof, which has a path in which even if there is a temperature difference, the temperature is mixed to a uniform temperature before flowing into the turbine and large vibration of the entire piping system does not occur. is there.
【0011】さらにまた、配管系の合流部あるいは分岐
部の下流で、主流から断熱材充填部へ高温流体の噴き出
しが発生することのないこの種の高温ガス配管系を提供
するにある。Further, another object of the present invention is to provide a hot gas piping system of this kind in which the high temperature fluid is not spouted from the main stream to the heat insulating material filling portion downstream of the merging portion or the branching portion of the piping system.
【0012】[0012]
【課題を解決するための手段】すなわち本発明は、二つ
のボイラーからタービンへ高温ガスを供給する高温ガス
配管系において、前記2つのボイラーから引き出された
それぞれの配管が、1本の配管に合流し、かつタービン
に流入する手前で再び2本の配管に分岐され、タービン
に2箇所から流入する経路を有するように形成し所期の
目的を達成するようにしたものである。That is, according to the present invention, in a high temperature gas piping system for supplying high temperature gas from two boilers to a turbine, the respective pipes drawn out from the two boilers are combined into one pipe. In addition, the pipe is branched again into two pipes before flowing into the turbine so that the turbine has two paths to flow into the pipe from two locations to achieve the intended purpose.
【0013】また本発明は、前記2つのボイラーから引
き出された2本の配管が1本の配管に合流する部分にお
いて、主流の配管に対して合流する配管が、主流の配管
の側面から90゜の角度で連結するように形成したもの
である。また前記2つのボイラーから引き出されたそれ
ぞれの配管が、1本の配管に合流するまでに、それぞれ
複数個のエルボー部を有するように形成したものであ
る。また前記タービンに流入する手前で2本の配管に分
岐する部分において、分岐した後流側に管中心軸は同一
で、直径が徐々に減少するレデューサをそれぞれ設ける
ようにしたものである。Further, according to the present invention, in a portion where the two pipes drawn out from the two boilers merge into one pipe, the pipe which joins the main pipe is 90 ° from the side surface of the main pipe. It is formed so as to be connected at an angle of. Further, each of the pipes drawn out from the two boilers is formed so as to have a plurality of elbow parts before joining the one pipe. Further, in a portion where the pipe is branched into two pipes before flowing into the turbine, reducers each having the same pipe center axis and gradually decreasing in diameter are provided on the branched downstream side.
【0014】また前記合流部と分岐部との間で、かつ分
岐位置より管直径の5倍以上離れた上流側にエルボーを
設置するようにしたものである。またこの場合、前記配
管を、内管と外管の二重配管に形成され、かつ内外管の
間に断熱材が充填されている配管としたものである。さ
らに、前記2つのボイラーから引き出された2本の配管
が、1本の配管に合流する部分と、タービンに流入する
手前で再び2本の配管に分岐する部分においてのみ、二
重管構造の内管が、断熱材充填部に通じる間隙が存在し
ない形に形成したものである。An elbow is installed between the merging portion and the branch portion and on the upstream side at a distance of 5 times or more the pipe diameter from the branch position. Further, in this case, the pipe is formed as a double pipe having an inner pipe and an outer pipe, and a heat insulating material is filled between the inner and outer pipes. In addition, the two pipes drawn out from the two boilers have a double pipe structure only in a portion where they merge into one pipe and a portion where they branch into two pipes again before they flow into the turbine. The tube is formed so that there is no gap leading to the heat insulating material filling portion.
【0015】さらに本発明は、複数の配管が一つの配管
に合流する合流部,若しくは一つの配管が複数の配管に
分岐する分岐部を有するとともに、これらの配管がそれ
ぞれ内管と外管の二重配管に形成され、かつその内外管
の間に断熱材が充填され、かつ内管がその長手方向に所
定の間隔毎に熱伸縮スライドギャップを備えている高温
ガス配管系において、前記合流部若しくは分岐部におけ
る内管のスライドギャップを、合流部若しくは分岐部で
生じる管内流体の逆流領域外に位置するように形成した
ものである。Furthermore, the present invention has a merging portion where a plurality of pipes merge into a single pipe, or a branching portion where a single pipe branches into a plurality of pipes, and these pipes respectively include an inner pipe and an outer pipe. In a high temperature gas piping system that is formed in a heavy pipe and is filled with a heat insulating material between the inner and outer pipes, and the inner pipe is provided with thermal expansion and contraction slide gaps at predetermined intervals in the longitudinal direction, The slide gap of the inner pipe in the branch portion is formed so as to be located outside the reverse flow region of the fluid in the pipe generated at the merging portion or the branch portion.
【0016】また複数の配管が一つの配管に合流する合
流部,若しくは一つの配管が複数の配管に分岐する分岐
部を有するとともに、この配管が内管と外管の二重配管
に形成され、かつ内外管の間に断熱材が充填され、かつ
内管がその長手方向に所定の間隔毎に熱伸縮スライドギ
ャップを備えている高温ガス配管系において、前記合流
部若しくは分岐部における内管のスライドギャップを、
合流部若しくは分岐部で生じる管内流体の逆流領域に対
応した内管の円周方向反対側位置にのみ形成するように
したものである。In addition, a plurality of pipes have a merging portion that joins one pipe, or one pipe has a branch portion that branches into a plurality of pipes, and this pipe is formed into a double pipe of an inner pipe and an outer pipe, In a high temperature gas piping system in which a heat insulating material is filled between the inner and outer tubes, and the inner tubes are provided with thermal expansion / contraction slide gaps at predetermined intervals in the longitudinal direction, the inner tube slides at the merging portion or the branching portion. The gap
It is formed only at the position on the opposite side in the circumferential direction of the inner pipe corresponding to the reverse flow region of the fluid in the pipe generated at the merging portion or the branching portion.
【0017】また配管系の途中に、配管の管直径が徐々
に増加する配管を備え、かつこの配管系が内管と外管の
二重配管にて形成され、かつ内外管の間に断熱材が充填
されている高温ガス配管系において、前記直径が徐々に
増加する配管の領域を、配管内を流通する流体の流れが
垂直方向となるように配置したものである。Further, in the middle of the piping system, there is provided piping in which the diameter of the piping gradually increases, and this piping system is formed by a double pipe of an inner pipe and an outer pipe, and a heat insulating material is provided between the inner and outer pipes. In the high temperature gas pipe system filled with, the region of the pipe in which the diameter is gradually increased is arranged so that the flow of the fluid flowing in the pipe is in the vertical direction.
【0018】また三次元配管系統の配管系の途中に、配
管の管直径が徐々に増加する配管を備え、かつこの配管
系が内管と外管の二重配管にて形成され、かつ内外管の
間に断熱材が充填されている高温ガス配管系において、
前記配管の管直径が徐々に増加する領域を、常に内部流
体の主流が水平方向となる向きに配置するようにしたも
のである。またこの場合、前記管直径が徐々に増加する
領域の上流部に一定間隔の水平直管を設け、曲がり部が
この領域に直接連結させないように形成したものであ
る。Further, in the middle of the piping system of the three-dimensional piping system, there is provided piping in which the diameter of the piping gradually increases, and this piping system is formed by a double piping of an inner pipe and an outer pipe, and In a high temperature gas piping system with insulation filled between
The region in which the pipe diameter of the pipe gradually increases is arranged such that the main flow of the internal fluid is always in the horizontal direction. Further, in this case, horizontal straight pipes are provided at regular intervals in the upstream portion of the region where the pipe diameter gradually increases, and the bent portion is formed so as not to be directly connected to this region.
【0019】すなわちこのように形成されている高温ガ
ス配管系であると、2つのボイラーから引き出された2
本の配管が、一度1本の配管に合流し、その後、タービ
ンに流入する手前で再び2本の配管に分岐し、タービン
に2箇所から流入する経路を構成することにより、2つ
のボイラーから引き出された高温ガスが温度差を持つ場
合でも、タービン流入前に均一温度に混合することがで
きる。That is, in the high temperature gas piping system formed in this way, the two drawn from the two boilers are used.
The two pipes merge once into one pipe, and then branch into two pipes again before they flow into the turbine. Even if the generated hot gas has a temperature difference, it can be mixed to a uniform temperature before entering the turbine.
【0020】また、合流部分においては、主流の配管に
対して合流する配管が、主流の配管の流れに対して側面
から90゜の角度で連結し、分岐部分においては、分岐
した直後に管中心軸は同一で、直径が徐々に減少するレ
デューサをそれぞれ設けることにより、配管内の流れの
変動を抑制し、配管系全体の大きな振動発生を防止でき
る。Further, in the merging portion, the pipe merging with the mainstream pipe is connected at an angle of 90 ° from the side surface to the flow of the mainstream pipe. By providing reducers each having the same shaft and having a diameter that gradually decreases, it is possible to suppress fluctuations in the flow in the pipe and prevent large vibrations in the entire pipe system.
【0021】さらに、ボイラ出口から、タービン入り口
までの高温ガス配管において、建屋や機器の配置関係か
らエルボー、分岐、合流、デフューザ、レデューサなど
の各種配管要素を用いた場合、特に、問題となる流れの
逆流領域は、流動解析結果から、(1)T字合流部の内
側下流部分、(2)分岐部下流、(3)曲率半径の小さ
いエルボー下流の部分で発生することが分かっている。
これらの領域においては、内管にはギャップが形成され
ていないことから、逆流により内管のギャップから断熱
材充填部への高温ガスが噴き出すことはなく、したがっ
て2つのボイラーから引き出された高温ガスが温度差を
持つ場合でも、タービンへ流入する前に均一な温度に混
合され、かつ配管系全体の大きな振動が発生しない経路
とすることができ、また配管系の合流部あるいは分岐部
の下流で、主流から断熱材充填部へ高温流体の噴き出し
が発生することがないこの種の高温ガス配管系とするこ
とができるのである。Further, in the high temperature gas piping from the boiler outlet to the turbine inlet, when various piping elements such as elbow, branching, merging, diffuser, reducer, etc. are used due to the layout of the building and equipment, the problematic flow It is known from the flow analysis result that the backflow region of (1) occurs in (1) the inner downstream portion of the T-shaped confluence portion, (2) the downstream portion of the branch portion, and (3) the elbow downstream portion having a small radius of curvature.
In these areas, since no gap is formed in the inner pipe, hot gas from the gap of the inner pipe to the heat-insulating material filling portion is not blown out by the backflow, and therefore the hot gas drawn from the two boilers is not blown out. Even if there is a temperature difference, it can be a path that mixes to a uniform temperature before flowing into the turbine and does not cause large vibrations in the entire piping system, and also in the downstream of the confluence or branch of the piping system. A high temperature gas piping system of this kind can be provided in which the high temperature fluid does not spout from the mainstream to the heat insulating material filling portion.
【0022】[0022]
【発明の実施の形態】以下図示した実施例に基づいて本
発明を詳細に説明する。図1にはその高温ガス配管系が
斜視図で示されている。一次サイクロンAから出た配管
は、2個のエルボー部A1,A2を経て合流部9に達
し、二次サイクロンBから出た配管は3個のエルボー部
B1,B2,B3を経て合流部9に達する。これらのエ
ルボーは、高温ガスによる配管の熱伸びを吸収するため
に設置されているわけであるが、これらのエルボーを合
流部直前に設置すると、エルボー部で発生する剥離渦が
合流部の流れに大きく影響し、合流部における圧力変
動、圧力損失が大幅に増加する。そのため、この実施例
では、一次サイクロンAから出た配管には最後のエルボ
ーを出た後、管径が徐々に増大するデフューザが設けら
れ、エルボー部で発生する剥離渦の影響を抑制するよう
にしている。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described below in detail with reference to the illustrated embodiments. FIG. 1 shows the hot gas piping system in a perspective view. The piping from the primary cyclone A reaches the confluence section 9 via the two elbow sections A1 and A2, and the piping from the secondary cyclone B passes through the three elbow sections B1, B2 and B3 to the confluence section 9. Reach These elbows are installed to absorb the thermal expansion of the pipe due to high temperature gas, but if these elbows are installed immediately before the confluence part, the separation vortex generated in the elbow part will flow in the confluence part. This greatly affects the pressure fluctuation and pressure loss at the confluence. Therefore, in this embodiment, the pipe coming out of the primary cyclone A is provided with a diffuser in which the pipe diameter gradually increases after leaving the last elbow so as to suppress the influence of the separation vortex generated in the elbow portion. ing.
【0023】なお、このデフューザを設ける場合、デフ
ューザ内での主流の流れ方向が水平な場合は、デフュー
ザ内の鉛直下部分の滞留領域に配管内流体の塵埃、すな
わちPFBCプラントの場合は灰が堆積する可能性があ
る。そのため、本実施例におけるデフューザは、主流の
流れ方向が鉛直方向となるよう設定されている。When this diffuser is provided, if the mainstream flow direction in the diffuser is horizontal, dust in the fluid in the pipe, that is, ash in the case of a PFBC plant, accumulates in the retention area in the vertically lower part of the diffuser. there's a possibility that. Therefore, the diffuser in this embodiment is set so that the mainstream flow direction is the vertical direction.
【0024】図3には、合流部の拡大形状が示されてい
る。二次サイクロンAから出た配管は、二次サイクロン
Bから出た配管の流れに対して側面から90゜の角度で
連結されている。この2本の配管の合流部形状の断面図
が図8に示されている。合流部の下流で剥離渦による逆
流領域が発生するため、この部分に内管のギャップが位
置しないように、合流部直後の内管のみギャップの無い
構成となっている。FIG. 3 shows an enlarged shape of the merging portion. The pipe coming out of the secondary cyclone A is connected to the flow of the pipe coming out of the secondary cyclone B at an angle of 90 ° from the side surface. A cross-sectional view of the shape of the confluence of these two pipes is shown in FIG. Since a backflow region due to a separation vortex is generated downstream of the confluence, only the inner pipe immediately after the confluence has no gap so that the gap of the inner pipe is not located in this region.
【0025】合流部の形状としては、本実施例の他に、
図10に示したような180゜対抗型が考えられる。こ
の合流形状では、対抗の軸をずらすことにより、旋回流
を発生させ温度混合を促進させる効果がある。一方、流
れが対抗して合流するため、合流部での圧力変動幅が増
大する。3次元の非定常流動解析の結果、本実施例の合
流形状では、圧力変動の最大値が1800(pa)に対
して、図10の対抗合流型では、圧力変動の最大値が6
350(pa)と3.5倍となった。As the shape of the merging portion, in addition to this embodiment,
A 180 ° counter type as shown in FIG. 10 can be considered. In this confluent shape, by shifting the opposing axes, a swirling flow is generated and the temperature mixing is promoted. On the other hand, since the flows are opposed to each other and merge, the pressure fluctuation width at the merge portion increases. As a result of the three-dimensional unsteady flow analysis, the maximum value of the pressure fluctuation is 1800 (pa) in the confluent shape of the present embodiment, whereas the maximum value of the pressure fluctuation is 6 in the counter confluent type of FIG.
It was 3.5 times that of 350 (pa).
【0026】温度混合に関しては、対抗合流型の方が合
流から下流3D(配管径の3倍の長さ)程度で均一温度
に混合するが、本実施例の合流形状では、5Dから6D
で均一温度に混合する。しかし、タービン入り口では、
どちらの形状でも均一温度になっている。そのため、本
実施例の合流形状の方が、配管振動のポテンシャルが小
さくて、タービンへ均一温度の高温ガスを供給できる。Regarding the temperature mixing, the counter merging type mixes at a uniform temperature about 3D downstream from the merging (three times the pipe diameter), but in the merging shape of this embodiment, 5D to 6D.
Mix to a uniform temperature. But at the turbine entrance,
Both shapes have a uniform temperature. Therefore, the confluent shape of the present embodiment has a smaller potential for pipe vibration and can supply high-temperature gas having a uniform temperature to the turbine.
【0027】合流部後は、図3に示したようにプラント
建屋、機器配置の都合上、2個のエルボーを経て分岐部
に達する。分岐部においても直前にエルボーを設置する
と同部分での剥離、偏流の影響が分岐部に影響し、圧力
変動、圧力損失の増加を招く。さらに、PFBCプラン
トの配管では、分岐後の流量を左右均等に設定する必要
があり、分岐前のエルボーの影響は極力抑制する必要が
ある。そのため、分岐部の直前には一定長さの直管部が
設けられている。After the merging portion, as shown in FIG. 3, due to the layout of the plant and the arrangement of the equipment, it reaches the branch portion through two elbows. Even if the elbow is installed immediately before the branch part, the separation and drift in the same part affect the branch part, resulting in an increase in pressure fluctuation and pressure loss. Further, in the piping of the PFBC plant, it is necessary to set the flow rate after branching evenly on the left and right, and it is necessary to suppress the influence of the elbow before branching as much as possible. Therefore, a straight pipe portion having a constant length is provided immediately before the branch portion.
【0028】そして分岐直後には、左右に別れた両方向
ともに管直径が徐々に減少するレデューサが設けられて
いる。このレデューサにより、分岐部で発生した剥離渦
および変動が抑制される。レデューサで乱れを抑制した
後に、エルボーを設けガスタービンに流入させる。図4
にはその分岐部が拡大して示されている。レデューサ後
のエルボーが下方向に曲がっているのは、機器の配置の
都合である。図9には、分岐部の管断面形状を示した。
分岐部の下流で剥離渦による逆流領域が発生するため、
この部分に内管のギャップが位置しないように、分岐部
直後の内管のみギャップの無い構成としている。Immediately after branching, there is provided a reducer in which the pipe diameter gradually decreases in both left and right directions. This reducer suppresses separation vortices and fluctuations that occur at the bifurcation. After suppressing the turbulence with a reducer, an elbow is installed to allow it to flow into the gas turbine. FIG.
The branch portion is shown enlarged in FIG. The elbow after the reducer is bent downward due to the arrangement of the equipment. FIG. 9 shows the pipe cross-sectional shape of the branch portion.
Since a backflow region due to the separation vortex occurs downstream of the bifurcation,
In order not to locate the gap of the inner pipe in this portion, only the inner pipe immediately after the branching portion has no gap.
【0029】図11には本発明の高温ガス配管系の第2
の実施例の合流部と分岐部の断面が示されている。本実
施例では、合流部と分岐部のみ内管の厚みを増加させて
いる。第1の実施例のように、合流部と分岐部のみ内管
ギャップの間隔を長くすると、支持間隔が長くなり圧力
変動による変形量が増加する。また、これらの部分で
は、流れの乱れによる圧力変動自体が直管部分より大き
くなる。そのため、同部分のみ、内管厚みを増加させ、
変形量を抑制し、構造的な健全性を保持する。FIG. 11 shows a second hot gas piping system of the present invention.
The cross section of the confluence | merging part and branch part of the Example of FIG. In this embodiment, the thickness of the inner pipe is increased only at the merging portion and the branching portion. As in the first embodiment, if the interval between the inner pipe gaps is increased only in the confluence part and the branch part, the support interval is increased and the amount of deformation due to pressure fluctuation increases. Further, in these portions, the pressure fluctuation itself due to the turbulence of the flow becomes larger than that in the straight pipe portion. Therefore, increase the inner tube thickness only in the same part,
It suppresses the amount of deformation and maintains structural integrity.
【0030】図12、図13には本発明の高温ガス配管
系の3の実施例の合流部と分岐部の断面が示されてい
る。本実施例では、合流部と分岐部のみ内管ギャップの
間隔は、直管部分と同程度にし、逆流領域が生じる管周
方向のみ、内管ギャップを塞ぎ、同部分から断熱材充填
部への噴き出しを抑制する。合流部と分岐部では逆流の
発生領域が異なるため、内管ギャップを塞ぐ領域もこと
なってくる。FIG. 12 and FIG. 13 show the cross sections of the merging portion and the branch portion of the third embodiment of the hot gas piping system of the present invention. In this embodiment, the space between the inner pipe gaps only at the merging portion and the branching portion is set to be approximately the same as that of the straight pipe portion, and the inner pipe gap is closed only in the pipe circumferential direction where a reverse flow region occurs, and the portion from the same portion to the heat insulating material filling portion Suppress the gush. Since the converging part and the branching part have different regions of backflow generation, the regions that block the inner pipe gap also differ.
【0031】以上説明してきたように、本発明の高温ガ
ス配管系であると、加圧流動床プラントのボイラーから
タービンへ高温ガスを供給する配管において、2つのボ
イラーから引き出された高温ガスが温度差を持つ場合で
も、タービン流入前に均一温度に混合し、同時に配管系
全体の大きな振動が発生しない経路を持つ高温ガス配管
系とすることができる。As described above, according to the hot gas piping system of the present invention, the hot gas drawn from the two boilers has a high temperature in the piping for supplying the hot gas from the boiler of the pressurized fluidized bed plant to the turbine. Even if there is a difference, it is possible to obtain a high temperature gas piping system having a path in which it is mixed to a uniform temperature before flowing into the turbine and at the same time a large vibration of the entire piping system does not occur.
【0032】さらに、曲率半径の小さいエルボーの下流
領域、エルボーの直後にデフューザが連結される配管領
域およびT字合流部の合流位置より下流領域に、逆流が
発生する領域に内管ギャップを設置しないことにより、
断熱材充填部への高温ガスの噴き出しを防止でき、プラ
ント全体の健全性が向上する。Furthermore, an inner pipe gap is not provided in a region where backflow occurs in a downstream region of the elbow having a small radius of curvature, a pipe region to which the diffuser is connected immediately after the elbow, and a region downstream of the confluence position of the T-shaped merging portion. By
It is possible to prevent the high temperature gas from spouting into the heat insulating material filling portion, and improve the soundness of the entire plant.
【0033】[0033]
【発明の効果】以上説明してきたように本発明によれ
ば、ボイラーからタービンへ高温ガスを供給する配管系
において、2つのボイラーから引き出された高温ガスが
温度差を持つ場合でも、タービンへ流入する前に均一な
温度に混合され、かつ配管系全体の大きな振動が発生し
ない経路を有するこの種の高温ガス配管系を得ることが
でき、また、配管系の合流部あるいは分岐部の下流で、
主流から断熱材充填部へ高温ガスの噴き出しが発生する
ことのないこの種の高温ガス配管系を得ることができ
る。As described above, according to the present invention, in a piping system for supplying high temperature gas from a boiler to a turbine, even if the high temperature gas drawn from two boilers has a temperature difference, it flows into the turbine. It is possible to obtain a hot gas piping system of this kind that has a path in which it is mixed to a uniform temperature before it does not generate large vibrations in the entire piping system, and also downstream of the confluence or branch of the piping system.
It is possible to obtain this kind of high temperature gas piping system in which the high temperature gas is not spouted from the main stream to the heat insulating material filling portion.
【図1】本発明の高温ガス配管系の一実施例を示す縦断
側面図である。FIG. 1 is a vertical sectional side view showing an embodiment of a hot gas piping system of the present invention.
【図2】従来の加圧流動層プラントの基本構成線図であ
る。FIG. 2 is a basic configuration diagram of a conventional pressurized fluidized bed plant.
【図3】本発明の高温ガス配管系の合流部の一実施例を
示す拡大斜視図である。FIG. 3 is an enlarged perspective view showing an embodiment of a confluent portion of the hot gas piping system of the present invention.
【図4】図1の実施例の分岐部の拡大図である。FIG. 4 is an enlarged view of a branch portion of the embodiment of FIG.
【図5】配管断面の基本構成概略図である。FIG. 5 is a schematic diagram of a basic configuration of a cross section of a pipe.
【図6】高温ガス配管系の合流部、分岐部での流れの模
式図である。FIG. 6 is a schematic diagram of a flow at a merging portion and a branching portion of a high temperature gas piping system.
【図7】合流部下流の流れと管内壁面の圧力分布の模式
図である。FIG. 7 is a schematic diagram of a flow on the downstream side of the merging portion and a pressure distribution on the inner wall surface of the pipe.
【図8】本発明の高温ガス配管系の第1の実施例の合流
部の構成概略図である。FIG. 8 is a schematic configuration diagram of a merging portion of the first embodiment of the hot gas piping system of the present invention.
【図9】本発明の高温ガス配管系の第1の実施例の分岐
部の構成概略図である。FIG. 9 is a schematic configuration diagram of a branch portion of the first embodiment of the hot gas piping system of the present invention.
【図10】本発明の高温ガス配管系の合流部形状の他の
実施例を示す斜視図である。FIG. 10 is a perspective view showing another embodiment of the shape of the confluent portion of the hot gas piping system of the present invention.
【図11】本発明の高温ガス配管系の第2の実施例の合
流部の構成概略図である。FIG. 11 is a schematic configuration diagram of a merging portion of a second embodiment of the hot gas piping system of the present invention.
【図12】本発明の高温ガス配管系の第2の実施例の分
岐部の構成概略図である。FIG. 12 is a schematic configuration diagram of a branch portion of a second embodiment of the hot gas piping system of the present invention.
【図13】本発明の高温ガス配管系の第3の実施例の合
流部の構成概略図である。FIG. 13 is a schematic configuration diagram of a confluence portion of a third embodiment of the hot gas piping system of the present invention.
1…高温ガス配管、2…ボイラー、3…一次サイクロ
ン、4…二次サイクロン、5…ガスタービン、6…コン
プレッサ、7…発電機、8…エルボ、9…合流部、10
…分岐部、11…レデューサ、12…デフューザ、13
…断熱材、14…外管、16…内管、17…内管支持
板、18…逆流領域、19…内管ギャップ、20…ギャ
ップ閉じリング。1 ... High temperature gas piping, 2 ... Boiler, 3 ... Primary cyclone, 4 ... Secondary cyclone, 5 ... Gas turbine, 6 ... Compressor, 7 ... Generator, 8 ... Elbow, 9 ... Confluence section, 10
... Branching part, 11 ... Reducer, 12 ... Diffuser, 13
... Insulating material, 14 ... Outer tube, 16 ... Inner tube, 17 ... Inner tube support plate, 18 ... Backflow region, 19 ... Inner tube gap, 20 ... Gap closing ring.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 鈴木 雅記 茨城県日立市幸町三丁目1番1号 株式会 社日立製作所日立工場内 (72)発明者 石居 憲法 茨城県日立市大みか町七丁目2番1号 株 式会社日立製作所電力・電機開発本部内 (72)発明者 梅垣 菊男 茨城県日立市大みか町七丁目2番1号 株 式会社日立製作所電力・電機開発本部内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Masaki Suzuki 3-1-1, Saiwaicho, Hitachi-shi, Ibaraki Hitachi Ltd. Hitachi factory (72) Inventor Ishii Constitution 7-chome, Omika-cho, Hitachi-shi, Ibaraki 2-1 Incorporated company Hitachi, Ltd. Electric Power & Electric Development Headquarters (72) Inventor Kikuo Umegaki 7-2-1, Omika-cho, Hitachi City, Ibaraki Prefecture Hitachi Electric Power & Electric Equipment Development Headquarters
Claims (13)
部,若しくは一つの配管が複数の配管に分岐する分岐部
を有するとともに、これらの配管がそれぞれ内管と外管
の二重配管に形成され、かつその内外管の間に断熱材が
充填され、かつ内管がその長手方向に所定の間隔毎に熱
伸縮スライドギャップを備えている高温ガス配管系にお
いて、 前記合流部若しくは分岐部における内管のスライドギャ
ップを、合流部若しくは分岐部で生じる管内流体の逆流
領域外に位置するように形成したことを特徴とする高温
ガス配管系。1. A merging portion in which a plurality of pipes merge into a single pipe, or a branch portion in which a single pipe branches into a plurality of pipes, and these pipes are double pipes of an inner pipe and an outer pipe, respectively. In a high temperature gas piping system that is formed and is filled with a heat insulating material between the inner and outer pipes, and the inner pipe is provided with thermal expansion and contraction slide gaps at predetermined intervals in the longitudinal direction, A high-temperature gas piping system, characterized in that the slide gap of the inner pipe is formed outside the reverse flow region of the fluid in the pipe generated at the confluence or branch.
部,若しくは一つの配管が複数の配管に分岐する分岐部
を有するとともに、この配管が内管と外管の二重配管に
形成され、かつ内外管の間に断熱材が充填され、かつ内
管がその長手方向に所定の間隔毎に熱伸縮スライドギャ
ップを備えている高温ガス配管系において、 前記合流部若しくは分岐部における内管のスライドギャ
ップを、合流部若しくは分岐部で生じる管内流体の逆流
領域に対応した内管の円周方向反対側位置にのみ形成す
るようにしたことを特徴とする高温ガス配管系。2. A pipe having a merging portion where a plurality of pipes merge into one pipe, or a branch portion where one pipe branches into a plurality of pipes, and the pipe is formed into a double pipe of an inner pipe and an outer pipe. In a high temperature gas piping system in which a heat insulating material is filled between the inner and outer pipes, and the inner pipe is provided with thermal expansion and contraction slide gaps at predetermined intervals in the longitudinal direction, A high temperature gas piping system, characterized in that a slide gap is formed only at a position on the opposite side in the circumferential direction of the inner pipe corresponding to a reverse flow region of the fluid in the pipe generated at the merging portion or the branch portion.
増加する配管を備え、かつこの配管系が内管と外管の二
重配管にて形成され、かつ内外管の間に断熱材が充填さ
れている高温ガス配管系において、 前記直径が徐々に増加する配管の領域を、配管内を流通
する流体の流れが垂直方向となるように配置したことを
特徴とする高温ガス配管系。3. A pipe having a pipe diameter of which gradually increases in the middle of the pipe system, and the pipe system is formed by a double pipe of an inner pipe and an outer pipe, and heat insulation is provided between the inner pipe and the outer pipe. In a high temperature gas piping system filled with a material, a region of the pipe in which the diameter is gradually increased is arranged such that a flow of a fluid flowing in the pipe is in a vertical direction. .
の管直径が徐々に増加する配管を備え、かつこの配管系
が内管と外管の二重配管にて形成され、かつ内外管の間
に断熱材が充填されている高温ガス配管系において、 前記配管の管直径が徐々に増加する領域を、常に内部流
体の主流が水平方向となる向きに配置したことを特徴と
する高温ガス配管系。4. A three-dimensional piping system is provided with a pipe having a gradually increasing pipe diameter in the middle of the piping system, and the piping system is formed by a double pipe of an inner pipe and an outer pipe, and In a high temperature gas piping system in which a heat insulating material is filled between the pipes, a region where the pipe diameter of the pipe is gradually increased is arranged such that the main flow of the internal fluid is always arranged in a horizontal direction. Gas piping system.
部に一定間隔の水平直管を設け、曲がり部がこの領域に
直接連結させないように形成してなる請求項5記載の高
温ガス配管系。5. A high-temperature gas pipe according to claim 5, wherein horizontal straight pipes are provided at regular intervals upstream of the region where the pipe diameter gradually increases, and the bent portion is formed so as not to be directly connected to this region. system.
を供給する高温ガス配管系において、 前記2つのボイラーから引き出されたそれぞれの配管
が、1本の配管に合流し、かつタービンに流入する手前
で再び2本の配管に分岐され、タービンに2箇所から流
入する経路を有するように形成したことを特徴とする高
温ガス配管系。6. In a high temperature gas piping system for supplying high temperature gas from two boilers to a turbine, the respective pipes drawn out from the two boilers are joined together into one pipe and before entering the turbine. A high-temperature gas piping system, characterized in that it is branched into two pipes again, and is formed so as to have a path to flow into the turbine from two locations.
本の配管が1本の配管に合流する部分において、主流の
配管に対して合流する配管が、主流の配管の側面から9
0゜の角度で連結するように形成してなる請求項1記載
の高温ガス配管系。7. The two drawn from the two boilers
In the portion where the two pipes merge into one pipe, the pipe that merges with the main pipe is 9 from the side surface of the main pipe.
The hot gas piping system according to claim 1, wherein the hot gas piping system is formed so as to be connected at an angle of 0 °.
れぞれの配管が、1本の配管に合流するまでに、それぞ
れ複数個のエルボー部を有するように形成されてなる請
求項6または7記載の高温ガス配管系。8. The high temperature according to claim 6 or 7, wherein each of the pipes drawn out from the two boilers is formed to have a plurality of elbow parts before joining the one pipe. Gas piping system.
管に分岐する部分において、分岐した後流側に管中心軸
は同一で、直径が徐々に減少するレデューサをそれぞれ
設けてなる請求項6,7または8記載の高温ガス配管
系。9. A reducer having the same pipe central axis and gradually decreasing diameter is provided on the branched downstream side in a portion branched into two pipes before flowing into the turbine. , 7 or 8 high temperature gas piping system.
岐位置より管直径の5倍以上離れた上流側にエルボーを
設置してなる請求項6,7,8または9記載の高温ガス
配管系。10. The high temperature gas according to claim 6, 7, 8 or 9, wherein an elbow is installed between the merging portion and the branch portion and on the upstream side at a distance of 5 times or more the pipe diameter from the branch position. Piping system.
形成され、かつ内外管の間に断熱材が充填されている請
求項6,7,8,9または10記載の高温ガス配管系。11. The high-temperature gas according to claim 6, wherein the pipe is formed as a double pipe of an inner pipe and an outer pipe, and a heat insulating material is filled between the inner pipe and the outer pipe. Piping system.
一定間隔毎に、断熱材充填部に通じる間隙が存在する形
に外管に連結してなる請求項11記載の高温ガス配管
系。12. The high temperature gas pipe according to claim 11, wherein the inner pipe of the double pipe structure is connected to the outer pipe in such a manner that there is a gap leading to the heat insulating material filling portion at regular intervals in the flow direction. system.
2本の配管が、1本の配管に合流する部分と、タービン
に流入する手前で再び2本の配管に分岐する部分におい
てのみ、二重管構造の内管が、断熱材充填部に通じる間
隙が存在しない形に形成してなる請求項12記載の高温
ガス配管系。13. A double pipe is provided only in a portion where two pipes drawn from the two boilers join together into one pipe and a portion where the two pipes are branched again before flowing into the turbine. 13. The hot gas piping system according to claim 12, wherein the inner pipe of the structure is formed in a shape in which there is no gap leading to the heat insulating material filling portion.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3202096A JPH09229300A (en) | 1996-02-20 | 1996-02-20 | High-temperature gas piping system |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3202096A JPH09229300A (en) | 1996-02-20 | 1996-02-20 | High-temperature gas piping system |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09229300A true JPH09229300A (en) | 1997-09-05 |
Family
ID=12347188
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3202096A Pending JPH09229300A (en) | 1996-02-20 | 1996-02-20 | High-temperature gas piping system |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09229300A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101417652B1 (en) * | 2013-06-24 | 2014-07-08 | 주식회사 포스코 | Apparatus and Method for preventing a formation of gas congestion in rector |
-
1996
- 1996-02-20 JP JP3202096A patent/JPH09229300A/en active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101417652B1 (en) * | 2013-06-24 | 2014-07-08 | 주식회사 포스코 | Apparatus and Method for preventing a formation of gas congestion in rector |
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