(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ケーシングの頂部に設けた内部装置支持大梁と、該内部装置支持大梁から複数の第１の吊り金具で吊り下げられた管群と、前記第１の吊り金具によって前記管群よりも下方に吊り下げられた触媒吊り架構と、該触媒吊り架構から複数の第２の吊り金具により吊り下げられた触媒支持架構と、該触媒支持架構に搭載された脱硝触媒とを備え、前記第１の吊り金具の配置間隔と前記第２の吊り金具の配置間隔とが異なり、前記第２の吊り金具は前記脱硝触媒のブロック寸法に対応した間隔で配置されてなる縦型廃熱回収ボイラ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、管群と脱硝装置を吊り下げた大型化に好適な構造の縦型廃熱回収ボイラに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の縦型廃熱回収ボイラは、脱硝装置を設置しない場合に内部装置支持大梁で管群を吊り下げる構造であり、脱硝装置を設置する場合に管群毎に管群支持梁で管群を吊り下げ、脱硝触媒を搭載した触媒支持架構をケーシングに固定し支持する構造である。
【０００３】
図５は従来技術からなる縦型廃熱回収ボイラを示す縦断面図である。
本図に示すように、１は排ガス入口ダクト、２はケーシング、３は排ガス出口ダクト、５は低圧節炭器、１０は低圧蒸発器、１４は高圧節炭器、１９ａ，１９ｂは高圧蒸発器、２１は高圧過熱器、２３は管群支持梁、２４は吊り金具、２５は管群サポート、２６は脱硝触媒、２７は触媒支持架構である。
【０００４】
低圧節炭器５から高圧過熱器２１の管群は各管群の上部に設けられた管群支持梁２３より吊り金具２４、管群サポート２５にて吊り下げられている。脱硝触媒２６は触媒搬入、交換等を考慮しケーシング２に固定した触媒支持架構２７に搭載されている。
【０００５】
脱硝触媒２６とケーシング２間における排ガスのショートパスを防ぐために脱硝触媒２６にはシールバー、脱硝触媒２６とケーシング２間にはシールプレート及び図５に示すようなスライド式シールプレート４２が取りつけられている。
【０００６】
脱硝触媒２６の下部にある高圧蒸発器１９ａ，１９ｂ及び高圧過熱器２１は触媒支持架構２７とは別の管群の振動防止に最適な間隔に設けられた管群支持梁２３及び吊り金具２４にて吊り下げられている。
【０００７】
尚、上記スライド式シールプレート４２は３５０℃の排ガスにより熱膨張する触媒支持架構２７と内部断熱材で被覆されて熱膨張の少ないケーシング２間の排ガス流れ直角方向の伸び差吸収の為に設けられ一方向伸縮のエキスパンションが用いられる。
【０００８】
図５において、温度約６００℃の排ガスはボイラ下部の排ガス入口ダクト１より流入し高圧過熱器２１、高圧蒸発器１９ｂ、脱硝触媒２６、高圧蒸発器１９ａ、及び高圧節炭器１４、低圧蒸発器１０、低圧節炭器５にて順次廃熱を回収され、温度は約１５０℃となり排ガス出口ダクト３より図示せざる煙突から大気に放出される。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
上記の従来技術は排ガス入口温度が約６００℃で、排ガス量も約１０００ｔ／ｈ、管群構成も複圧非再熱という低温中容量型であった為、図６におけるケーシング長手方向寸法も約５ｍと比較的短く、触媒支持架構２７のスパンも短く支持が容易である。
【００１０】
近年、縦型廃熱回収ボイラの上流に設置されるガスタービンは出力及び効率向上のため流量が増加し同時に排ガス温度も高くなり、排ガス入口温度は６５０℃、流量２２００ｔ／ｈ、管群構成も三重圧再熱と大容量かつ複雑となってくるとケーシング長手方向寸法は低温中容量型の３倍の約１５ｍとなり、脱硝触媒２６底部の触媒支持架構２７のスパンが長くなり、支持可能なスパンとすれば１塔で対応できず複数塔に分割する必要があり、敷地面積の増大とコストアップをもたらす。また、触媒支持架構２７の長大なスパンに耐える材質は高温強度の点からステンレス系を使うことになり、熱膨張率の大きいステンレス系材料で長大なスパンを有することはケーシング２と触媒支持架構２７の熱膨張差対策を煩雑とする。そして、毎日、起動・停止を繰り返すＤ．Ｓ．Ｓ運転がある場合に触媒支持架構２７の強度を高めた部材と長大なスパンは熱疲労が問題となる。従って、排ガス出口の最低温部に内部装置支持大梁を設け、内部装置全体を吊り金具２４、管群サポート２５で吊り下げる構造が必須となる。この場合、各吊り金具２４、管群サポート２５は全て下方に伸びるため、脱硝装置２６や高圧過熱器２１等の下方への伸びは数十ｍｍに達するが、内部断熱されているケーシング２の伸びはほとんどなく、伸び差対策が必要となる。
【００１１】
そして、脱硝装置２６を介して下部の高圧過熱器２１等の荷重を上部の高圧蒸発器１９に伝える必要があるが、従来の脱硝装置の強度は弱く、さらに脱硝触媒２６の交換という問題がある。
更に、管群サポート２５の間隔は振動防止上必要とされる間隔があり、触媒ブロックも標準寸法があり、脱硝触媒２６の交換を考慮すると吊り金具２４の配置間隔には配慮が必要である。
【００１２】
本発明の課題は、脱硝装置を内蔵した縦型廃熱回収ボイラの大型化に１塔で対応可能とするとともに、脱硝触媒の搬入・搬出を容易にすることにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明の縦型廃熱回収ボイラは、ケーシングの頂部に設けた内部装置支持大梁と、この内部装置支持大梁から複数の第１の吊り金具で吊り下げられた管群と、第１の吊り金具によって管群よりも下方に吊り下げられた触媒吊り架構と、触媒吊り架構から複数の第２の吊り金具により吊り下げられた触媒支持架構と、この触媒支持架構に搭載された脱硝触媒とを備え、第１の吊り金具の配置間隔と第２の吊り金具の配置間隔とが異ならせ、第２の吊り金具を脱硝触媒のブロック寸法に対応した間隔で配置したことを特徴とする。
【００１７】
【作用】
上記構成の脱硝触媒架構を脱硝触媒架構支持手段で上から吊り下げることにより、吊り橋の原理で等間隔で脱硝触媒架構を支持するから長いスパンの一体構造が無理なくして得られケーシングを分割する必要が無くなり、縦型廃熱回収ボイラの大型化に際し１塔で対応可能となる。更に、脱硝触媒架構支持手段の配置間隔を脱硝触媒のブロック標準寸法に対応した値とすることにより、脱硝触媒の搬入・搬出が容易になる。
【００１８】
【実施例】
以下、本発明の一実施例を図により詳細に説明する。図１は本発明の実施例の全体構成を示す縦断面図である。管群の構成は基本的に図５と同じであり、１は排ガス入口ダクト、２はケーシング、３は排ガス出口ダクト、２１は高圧過熱器、２４は第１の吊り金具である吊り金具、２５は管群サポート、２６は脱硝触媒、２７は触媒支持架構、２９は本体支持架構、３０はアンモニア注入ノズル、３１は内部装置支持大梁である。図２は本発明の実施例の詳細な構成を示す説明図である。
【００１９】
図２は本発明の実施例の詳細な構成を示す説明図である。
図２に示すように２８はシールバー、３６は高さ調整金具、４３は触媒吊り架構、４４はモノレールである。従来は管（例えば低圧節炭器５）毎に管群支持梁２３を設け吊り金具２４により吊り下げていたが、本実施例では内部装置支持大梁３１から吊り金具２４、高さ調整金具３６、管群サポート梁３７、管群サポート２５、管群サポート梁３７の組合せで管群支持手段を構成し各管を吊り下げている。
【００２０】
触媒支持架構２７より下側の高圧過熱器２１等の荷重と脱硝触媒２６及び触媒支持架構２７の荷重は上記隙間を通した第２の吊り金具である吊り金具３８によって高さ調整金具３６を介して触媒吊り架構４３に伝えられる。触媒吊り架構４３には触媒搬入・搬出用のモノレール４４が取り付けられており、吊り架構の１部を構成している。触媒吊り架構４３に伝えられた荷重は架構自身の荷重と共に、上部管群の周囲条件に適した管群サポート間隔に合せた吊り間隔の吊り金具２４によって更に上部の管群サポート２５に伝えられる。このようにして順次伝えられた荷重は最後に、最低温部に設けられた内部装置支持大梁３１を介して本体支持架構２９に伝えられ支持される。
【００２１】
脱硝触媒２６は触媒支持架構２７に搭載され適当な個数毎に吊り金具３８を通し、脱硝触媒２６の出し入れを可能とする隙間を設けている。それらの隙間を含め各触媒間は触媒支持架構２７、シールバー２８あるいは直接溶接でシールされている。
高圧過熱器２１及び高圧蒸発器１９ｂの脱硝装置下部に設置された管群の荷重はそれらの周囲条件に最適な間隔にて配置された管群サポート２５及び吊り金具２４によって触媒支持架構２７に伝えられる。
【００２２】
図３は本発明の実施例のシール機構の構成を示す説明図である。
本図に示すように２はケーシング、２７は触媒支持架構、３２は断熱材、３３はラギング、３４はシールプレート、３５は２方向性エキスパンションである。触媒支持架構２７は縦型廃熱回収ボイラの運転中に下方へ数十ｍｍ移動する結果、ケーシング２に取り付けられたシールプレート３４との相対変位は垂直方向及び水平方向の２方向に生じ、従来のシールプレートが水平方向にスライドするスライド式シールプレートあるいは１方向性エキスパンションであるために対処できないが、本実施例のシール機構である２方向性エキスパンション３５を用いることにより、熱膨張による伸び差を吸収し排ガスのショートパスを防止できる。２方向性エキスパンション３５は異なる方向の伸び差をそれぞれ吸収する２ヶの金属製ベローズでも良いが、１ヶのエキスパンションで２方向吸収可能な非金属性エキスパンションが好ましい。
【００２３】
次に本発明の実施例における脱硝触媒の搬入と搬出を具体的に説明する。
図４は本発明の実施例の脱硝触媒の搬入・搬出を説明する説明図である。
本図に示すように４５は触媒搬入口、４６は触媒搬入装置である。
脱硝触媒２６の搬入・搬出に際しケーシング２の一部を取り除き触媒搬入口４５が開口し、触媒搬入・搬出用のモノレール４４がケーシング２外まで延長される。触媒支持架構２７は触媒吊り架構４３より、脱硝触媒２６の搬入・搬出を妨げない間隔にて設置された吊り金具３８にて吊り下げられている。脱硝触媒２６はケーシング２外で触媒搬入装置４６により吊り上げられ、吊り金具３８の間をモノレール４４により水平移動し触媒支持架構２７の所定位置に設置された後、図２に示すシールバー２８が取り付けられる。全ての脱硝触媒２６を設置した後、延長された部分のモノレール４４が取り外され、取り除いたケーシング２の一部を復旧し搬入は完了する。脱硝触媒２６の交換の際の搬出も搬入と逆の手順にて行なうことができる。
【００２４】
以上述べたように本実施例によれば、脱硝装置を内蔵した縦型廃熱回収ボイラにおいて、排ガス流量が２０００ｔ／ｈ以上と大型化しても２塔に分割する必要なく１塔で対応できる為、狭い敷他に用いられる縦型廃熱回収ボイラの特徴をより発揮させることができ、今後、増加する都市型火力のリプレース等にも適し、かつ、建設費の大幅な低減が図れる。
【００２５】
【発明の効果】
本発明によれば、脱硝触媒を搭載する脱硝触媒架構を吊り下げて多点支持することにより、長いスパンの一体構造が得られケーシングを分割する必要が無くなり、縦型廃熱回収ボイラの大型化に際し１塔で対応可能となる。
また、２方向に伸縮可能な弾性材によりケーシングと脱硝触媒架構間をシールすることにより、運転中の脱硝触媒架構の垂直及び水平方向の移動を確実に吸収し、排ガスのショートパスを防止しできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例の全体構成を示す縦断面図である。
【図２】本発明の実施例の詳細な構成を示す説明図である。
【図３】本発明の実施例のシール機構の構成を示す説明図である。
【図４】本発明の実施例の脱硝触媒の搬入・搬出を説明する説明図である。
【図５】従来技術からなる縦型廃熱回収ボイラを示す縦断面図である。
【図６】図５のケーシング頂部の横断面図である。
【符号の説明】
１  排ガス入口ダクト
２  ケーシング
３  排ガス出口ダクト
５  低圧節炭器
１０  低圧蒸発器
１４  高圧節炭器
１９ａ  高圧蒸発器
１９ｂ  高圧蒸発器
２１  高圧過熱器
２３  管群支持梁
２４  吊り金具
２５  管群サポート
２６  脱硝触媒
２７  触媒支持架構
２８  シールバー
２９  本体支持架構
３０  アンモニア注入ノズル
３１  内部装置支持大梁
３２  断熱材
３３  ラギング
３４  シールプレート
３５  ２方向性エキスパンション
３６  高さ調整金具
３７  管群サポート梁
３８  吊り金具
４３  触媒吊り架構
４４  モノレール
４５  触媒搬入口
４６  触媒搬入装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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