(57)【要約】【課題】より簡便な構造で伝熱管を確実に支持することで伝熱管の自励振動を防止する伝熱管組立体およびこれを備えた熱回収装置を提供することを目的とする。【解決手段】所定間隔を有して略平行に配置され、それぞれが略鉛直方向に延在するとともに、内部に熱媒体が流通する複数の伝熱管４と、各伝熱管４の外周部に設けられた複数のフィンと、フィンを備えた伝熱管４を挿通させる貫通部が形成されるとともに、略水平方向に配置された複数の多孔板１と、を備えた伝熱管群を備え、伝熱管群が、互いに所定間隔を有して略平行に配置され、隣り合う伝熱管群の多孔板１同士が、伝熱管４と多孔板１との相対位置を規定する連結部７によって連結され、連結部７は、フィンと貫通部とが接触する長さ寸法とされていることを特徴とする。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定間隔を有して略平行に配置され、それぞれが略鉛直方向に延在するとともに、内部に熱媒体が流通する複数の伝熱管と、
各前記伝熱管の外周部に設けられた複数のフィンと、
前記フィンを備えた前記伝熱管を挿通させる貫通部が形成されるとともに、略水平方向に配置された複数の多孔板と、
を備えた伝熱管群を備え、
該伝熱管群が、互いに所定間隔を有して略平行に配置され、
隣り合う前記伝熱管群の前記多孔板同士が、前記伝熱管と前記多孔板との相対位置を規定する連結部によって連結され、
前記連結部は、前記フィンと前記貫通部とが接触する長さ寸法とされていることを特徴とする伝熱管組立体。
【請求項２】
一の前記連結部は、連結した互いの前記多孔板同士が接近する長さ寸法に設定され、
前記一の前記連結部の略鉛直方向に隣り合う他の前記連結部は、連結した互いの前記多孔板同士が離間する長さ寸法に設定されていることを特徴とする請求項１に記載の伝熱管組立体。
【請求項３】
前記連結部の端部は、各前記多孔板に設けられた型枠に嵌め込まれて固定されていることを特徴とする請求項１または２に記載の伝熱管組立体。
【請求項４】
前記連結部は、ターンバックルを備えていることを特徴とする請求項１または２に記載の伝熱管組立体。
【請求項５】
請求項１から４のいずれかに記載の伝熱管組立体を備えていることを特徴とする熱回収装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば排ガスボイラの排熱回収装置に用いられて好適な伝熱管組立体およびこれを備えた熱回収装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、ガスタービンやディーゼルエンジン等の原動機から排出される高温の排ガスの熱回収を目的として、原動機と排熱回収ボイラとを組み合わせた複合プラントが知られている。この種の複合プラントの中で、近年、数多く計画・建造されているのが、ＬＮＧ等を燃料とするガスタービン、排熱回収ボイラ、及び、蒸気タービンを組み合わせた排熱回収コンバインドサイクルプラントである。このような複合プラントでは、ガスタービン等から排出される高温の排ガスが排熱回収ボイラ（ＨＲＳＧ：ｈｅａｔ  ｒｅｃｏｖｅｒｙ  ｓｔｅａｍ  ｇｅｎｅｒａｔｏｒ）に導かれる。
【０００３】
近年では、コンバインドサイクルプラントでのガスタービンの高効率化に伴う排ガス量の増大、排ガス温度の上昇は、排熱回収ボイラの大容量化が必要とされている。ガスタービンの大型化に伴い、ＨＲＳＧも大型となるため、従来の竪型ＨＲＳＧでは高さ方向に限界があるため、横型ＨＲＳＧが主流となってきている。
【０００４】
横型ＨＲＳＧは、横方向に排ガスが流れるダクトに対して伝熱管を上方から吊り下げる吊り下げ式となっているため、所定値よりも速いガス流速を受けた場合に伝熱管が振動するというおそれがあった。このような対策について開示された文献として、下記特許文献１がある。
【０００５】
特許文献１には、扁平状態のチューブ状の支持部材を熱交換器シェル内部に間隔を空けて配列された伝熱管の相互間隙に挿入し、該支持部材を膨張させることによって、支持部材の膨張表面を伝熱管に圧接させて、伝熱管の振動を拘束する熱交換器伝熱管の支持構造が示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】実開平５−９６７７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、特許文献１に開示された熱交換器伝熱管の支持構造では、支持構造と複数の伝熱管の間に弾性体を取り付けることで振動を抑制していることから、構造が複雑となるという問題があった。
【０００８】
また、竪型ＨＲＳＧでは伝熱管を側壁から片持ち梁のように横方向に挿入するので、伝熱管の自重によって下方へ変形することを利用して支持点に当接させて保持することが可能となっていた。しかし、横型ＨＲＳＧでは、伝熱管が上方から下方に向けて吊り下げられているため、伝熱管の自重による変形を支持点に当接させるように利用することができない。このため、横型ＨＲＳＧでは、伝熱管と伝熱管を支持する多孔板との接触が不安定となるという問題があった。
【０００９】
図８に示されるように、伝熱管１０１が多孔板１０４に支持されない場合、伝熱管１０１と、伝熱管１０１が挿通する多孔板１０４に設けられた貫通部１０３との間に隙間１０５が形成される。この隙間１０５が形成されている場合に、伝熱管１０１が多孔板１０４との接触不良により振動（自励振動）するという問題があった。また、伝熱管１０１が挿通する多孔板１０４の貫通部１０３と振動時に接触することで、伝熱管１０１に設けられたフィン１０２が摩耗箇所１０２ａのように摩耗するという問題があった。
【００１０】
伝熱管の自励振動を防止するためには、所定の間隔で伝熱管を支持する支持点を設ける必要があるが、支持点として機能させるには所定値よりも高い荷重でフィンと多孔板が接触し続けなければならないという問題があった。
【００１１】
多孔板が伝熱管の支持点として機能しない場合、伝熱管の固有振動が変化するおそれがあった。また、伝熱管の固有振動数を計算する際に振動数が変化することから、振動の周期が変化してしまう。これにより、固有振動数が小さくなるため、排気ガスの低い流速であっても伝熱管の自励振動が発生しやすくなるという問題があった。
【００１２】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、より簡便な構造で伝熱管を確実に支持することで伝熱管の自励振動を防止する伝熱管組立体およびこれを備えた熱回収装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記課題を解決するために、本発明の伝熱管組立体およびこれを備えた熱回収装置は以下の手段を採用する。
本発明の伝熱管組立体は、所定間隔を有して略平行に配置され、それぞれが略鉛直方向に延在するとともに、内部に熱媒体が流通する複数の伝熱管と、各前記伝熱管の外周部に設けられた複数のフィンと、前記フィンを備えた前記伝熱管を挿通させる貫通部が形成されるとともに、略水平方向に配置された複数の多孔板と、を備えた伝熱管群を備え、該伝熱管群が、互いに所定間隔を有して略平行に配置され、隣り合う前記伝熱管群の前記多孔板同士が、前記伝熱管と前記多孔板との相対位置を規定する連結部によって連結され、前記連結部は、前記フィンと前記貫通部とが接触する長さ寸法とされていることを特徴とする。
【００１４】
伝熱管組立体は、所定間隔を有して略平行に配置され、それぞれが略鉛直方向に延在するとともに、内部に熱媒体（例えば蒸気）が流通する複数の伝熱管が設けられた伝熱管群を複数備えている。各伝熱管の外周部には複数のフィンが設けられている。複数の伝熱管群が、互いに所定間隔を有して略平行に配置されている。また、隣り合う伝熱管群の多孔板同士が、伝熱管と多孔板との相対位置を規定する連結部によって連結されている。連結部は、フィンと貫通部とが接触する長さ寸法とされている。連結部によってフィンと貫通部が接触することで、多孔板に設けられた貫通部により伝熱管を支持することができる。したがって、伝熱管の自励振動の発生を防ぐことができる。
【００１５】
さらに、本発明にかかる伝熱管組立体は、一の前記連結部は、連結した互いの前記多孔板同士が接近する長さ寸法に設定され、前記一の前記連結部の略鉛直方向に隣り合う他の前記連結部は、連結した互いの前記多孔板同士が離間する長さ寸法に設定されていることを特徴とする。
【００１６】
一の連結部は、連結した互いの多孔板同士が接近する長さ寸法に設定され、一の連結部の略鉛直方向に隣り合う他の連結部は、連結した互いの多孔板同士が離間する長さ寸法に設定されている。一の連結部と、他の連結部を多孔板同士で離間する長さ寸法とした場合に比べ、一の連結部を多孔板同士が接近する長さ寸法に設定することで、より小さな力で多孔板に設けられた貫通部と伝熱管に設けられたフィンとを接触させることができる。これにより、少ない荷重でフィンと貫通部を接触させることができる。
【００１７】
さらに、本発明にかかる伝熱管組立体は、前記連結部の端部は、各前記多孔板に設けられた型枠に嵌め込まれて固定されていることを特徴とする。
【００１８】
連結部の両端が多孔板に設けられた型枠に嵌め込まれて溶接されて接合されている。これにより、連結部の設置を容易とすることができる。
【００１９】
さらに、本発明にかかる伝熱管組立体は、前記連結部は、ターンバックルを備えていることを特徴とする。
【００２０】
連結部がターンバックルとされて設けられている。これにより、ターンバックルの調整時に荷重を監視しながら調整することで、目的の張力に調整することができる。荷重を監視しながら調整することで、工事の手戻り発生を抑止することができる。また、ターンバックルにひずみ計を設けてもよい。
【００２１】
本発明にかかる熱回収装置は、上記の伝熱管組立体を備えていることを特徴とする。
【００２２】
伝熱管組立体を熱回収装置（例えばガスタービンの排熱を回収して蒸気を生成する排熱回収装置（ＨＲＳＧ））に設けることで、伝熱管と多孔板との接触不良を防ぐことができる。したがって、伝熱管の自励振動を防ぐことができる熱回収装置とすることができる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、隣り合う伝熱管群の多孔板同士が、伝熱管と多孔板との相対位置を規定する連結部によって連結されている。連結部は、フィンと貫通部とが接触する長さ寸法とされている。連結部によってフィンと貫通部が接触することで、多孔板に設けられた貫通部により伝熱管を支持することができる。したがって、伝熱管の自励振動の発生を防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の伝熱管組立体が適用される熱回収装置の概略構成を示した斜視図である。
【図２】本発明の伝熱管組立体が適用される熱回収装置を示した側面図である。
【図３】本発明の伝熱管組立体を示した部分詳細図である。
【図４】本発明に係る伝熱管組立体の第１実施形態を示した側面図である。
【図５】本発明に係る伝熱管組立体の第２実施形態を示した上面図である。
【図６】本発明に係る伝熱管組立体の第３実施形態を示した上面図である。
【図７】本発明に係る伝熱管組立体の第４実施形態を示した上面図である。
【図８】本発明に係る伝熱管組立体の参考例を示した部分詳細図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下に、本発明に係る伝熱管組立体およびこれを備えた熱回収装置の一実施形態について、図１〜４を参照して説明する。
【００２６】
〔第１実施形態〕
図１は各実施形態で共通する構成となっている。また、第１実施形態として取り込み、他の実施形態は同様である。図１に示されているように、本発明の第１実施形態に係る熱回収装置１０は図示しない横型ＨＲＳＧ（以下、単に「ＨＲＳＧ」という。）に適用される。ＨＲＳＧは、図示しないガスタービンから排出された排気ガスをダクト内に水平方向（矢印ａの方向）に流し、垂直に配置した伝熱管４により蒸気を発生させる。コンバインドサイクル発電プラント（図示せず）を構成するＨＲＳＧは、ガスタービンの排熱を利用して蒸気を発生し、蒸気タービン（図示せず）へ供給する設備である。
【００２７】
ＨＲＳＧは、鉄鋼構造の支持体に支持されたケーシング２の内部に複数の伝熱管４が金属バンド等で束ねた群とされて配置されている。伝熱管４の群からヘッダー５を介して図示しない蒸気ドラム又は蒸気タービン等の間で蒸気又は熱水を導通させている。また、ケーシング２の内部に複数の伝熱管４が宙吊りとなって設けられている。
【００２８】
また、複数の伝熱管４は、ケーシング２内で略鉛直方向に延在するとともに、所定間隔を有して略平行に配置されている。また、伝熱管４の内部には熱媒体（例えば蒸気）が流通され、伝熱管４の外周部には複数のフィン３（図３参照）が溶接により接合されて設けられている。
【００２９】
また、同様にケーシング２内には、ケーシング２と水平方向に延在する複数の多孔板１が設けられる。図２に示されているように、多孔板１（図示省略）は、フィン３を備えた伝熱管４を挿通させる貫通部６が形成される。伝熱管４の外周部に設けられたフィン３は、伝熱管４の伝熱を促進させるためのものである。また、フィン３は、多孔板１の貫通部６と接触することで伝熱管４が支持されている。
【００３０】
図３に示されているように、複数の伝熱管４からなる伝熱管４の群は、互いに所定間隔を有して略平行に配置され、隣り合う伝熱管４の群の多孔板１同士が、伝熱管４と多孔板１との相対位置を規定する連結部７によって連結されている。また、連結部７は、フィン３と貫通部６とが接触する長さ寸法とされている。また、連結部７の下段に位置する連結部７ａは、連結した互いの多孔板１同士が接近する長さ寸法に設定され、連結部７の略鉛直方向に隣り合う連結部７ａは、連結した互いの多孔板１同士が離間する長さ寸法に設定されている。連結部７の長さ寸法は、例えば、連結部７ａよりも短い長さ寸法とされている。また、連結部７により、多孔板１が挟み込まれて設けられている。なお、多孔板１に連結部７を設置する際には、ジャッキを用いて多孔板１の間隔が調整される。間隔の調整は、伝熱管４と多孔板１との相対位置に応じて決定される。例えば、伝熱管４と多孔板１の貫通部６との隙間が４ｍｍとした場合に、多孔板１同士を接近する方向に４ｍｍずらした状態で連結部７が固定される。
【００３１】
隣り合う伝熱管４の群の多孔板１同士が、連結部によって連結されていないときの２枚の多孔板１間の間隔をx[mm]とした場合、連結部７の長さは、例えばx−20[mm]〜x−40[mm]であり、連結部７ａの長さは、例えばx＋20[mm]〜x＋40[mm]である。
【００３２】
また、図４に示されているように、連結部７の長さ寸法を、下段に位置する連結部７ａよりも短い寸法とした場合に、多孔板１同士が接近するように連結部７により連結されている。また、連結部７ａは、多孔板１同士を離間する長さ寸法に設けられている。
【００３３】
次に上記構成の伝熱管組立体の動作について説明する。
図１に示されるように、ガスタービンから排出された排気ガスが、水平方向（矢印ａの方向）に流され、伝熱管４の郡と接触する。伝熱管４は、排気ガスからの排熱を利用することで蒸気を生成する。伝熱管４を支持する複数の多孔板１は、連結部７によって連結されている。連結部７は、多孔板１同士が接近する長さ寸法とされているため、図４に示すように、矢印ａの方向に多孔板１同士を引っ張ることで多孔板１同士が接近する。また、伝熱管４は、連結部７が設置される方向に引っ張られる力が働く。
【００３４】
連結部７の下段に位置する連結部７ａは、連結した互いの多孔板１同士が離間する長さ寸法に設定され、矢印ｂの方向に多孔板１が離間する。連結部７は多孔板１同士を水平方向に引っ張り、連結部７ａは、多孔板１同士を水平方向に圧縮する力が働く。
【００３５】
本実施形態によれば、以下の作用効果を奏する。
隣り合う伝熱管４の群の多孔板１同士が、伝熱管４と多孔板１との相対位置を規定する連結部７によって連結されている。連結部７は、伝熱管４に設けられたフィン３と貫通部６とが接触する長さ寸法とされている。これにより、連結部７によってフィン３と貫通部６が接触することで、多孔板１に設けられた貫通部６により伝熱管４を支持することができる。したがって、伝熱管４の自励振動の発生を防ぐことができる。
【００３６】
連結部７と、連結部７ａを多孔板１同士で離間する長さ寸法とした場合に比べ、連結部７を多孔板１同士が接近する長さ寸法に設定することで、より小さな力で多孔板１に設けられた貫通部６と伝熱管４に設けられたフィン３とを接触させることができる。これにより、少ない荷重でフィン３と貫通部６を接触させることができる。
【００３７】
〔第２実施形態〕
以下、本発明の第２実施形態について、図５を用いて説明する。
図５は、本実施形態に係る伝熱管組立体を示す上面図である。この図に示す伝熱管組立体は、上記第１実施形態で示した伝熱管組立体と全体的な構成の大半は共通しているため、以下においては、上記第１実施形態と異なる構成を中心に説明を行い、上記第１実施形態と共通する構成については、同符号を付してその説明を省略する。
図５に示されているように、ガスタービンから排出された排気ガスが矢印ａの方向に流れて伝熱管４と接触する。連結部７と多孔板１の接続部８には、例えば、中実丸棒が用いられている。また、連結部７と多孔板１に設けられた接続部８が貫通する図示されない貫通部が設けられている。貫通部に接続部８が接続された後に、接続部８が連結部７に溶接される。多孔板１は、接続部８に溶接により固定されないため、接続部８の中心軸線回りすなわち矢印ｂの方向に若干の移動が可能とされている。
【００３８】
本実施形態によれば、連結部７と多孔板１の接続部８に中実丸棒が用いられる。これにより、連結部７と多孔板１の接続を容易とすることができる。したがって、施工時の手間を軽減させることができる。また、連接器と多孔板は中実棒を用いて連接することでガス流れ方向の変位は許容可能とされる。
【００３９】
〔第３実施形態〕
以下、本発明の第３実施形態について、図６を用いて説明する。
図６は、本実施形態に係る伝熱管組立体を示す上面図である。この図に示す伝熱管組立体は、上記他の実施形態で示した伝熱管組立体と全体的な構成の大半は共通しているため、以下においては、上記他の実施形態と異なる構成を中心に説明を行い、他の実施形態と共通する構成については、同符号を付してその説明を省略する。
図６に示されているように、連結部７の端部は、各多孔板１に設けられた型枠７ｃに嵌め込まれて固定されて設けられている。連結部７の端部が多孔板１に設けられた型枠７ｃに嵌め込まれた後に、溶接されて固定される。また、多孔板１に連結部７が溶接されて固定されているため、多孔板１も固定される。連結部７を嵌め込む型枠７ｃは、多孔板１に事前に組み込んで設けられる。
【００４０】
本実施形態によれば、連結部７の両端が多孔板１に設けられた型枠７ｃに嵌め込まれて溶接されて接合されている。これにより、連結部７の設置を容易とすることができる。したがって、施工時の手間を軽減させることができる。また、多孔板１が型枠７ｃに嵌め込まれて固定されている。多孔板１が前後方向に動かないように固定されているため、決められた位置に多孔板１を安定して設けることができる。
【００４１】
〔第４実施形態〕
以下、本発明の第４実施形態について、図７を用いて説明する。
図７は、本実施形態に係る伝熱管組立体を示す上面図である。この図に示す伝熱管組立体は、上記他の実施形態で示した伝熱管組立体と全体的な構成の大半は共通しているため、以下においては、上記他の実施形態と異なる構成を中心に説明を行い、他の実施形態と共通する構成については、同符号を付してその説明を省略する。
図７に示されているように、連結部７ｂには、ターンバックル（図示せず）が設けられている。また、連結部７ｂにはひずみゲージ（図示せず）が設けられている。連結部７ｂに設けられたターンバックルにより、連結部７ｂの張力が調整される。ターンバックルは、例えば、金属製の棒状体の両端にネジ溝が形成されている。また、一方は右ネジ、もう一方は左ネジ（逆ネジ）とされる。この胴を回転させることで両端に取り付けられたボルトが締め込まれ（あるいは緩められ）、連結部７ｂの張力が調整される。
【００４２】
本実施形態によれば、連結部７ｂに設けられたターンバックルの調整時に荷重を監視しながら調整することで、連結部７ｂを目的の張力に調整することができる。荷重を監視しながら調整することで、工事の手戻り発生を抑止することができる。また、ターンバックルにひずみ計を設けてもよい。ターンバックルにひずみ計を設けることで、ターンバックルにかかる加重を計測しながらターンバックルを取り付けることができる。
【符号の説明】
【００４３】
１  多孔板
２  ケーシング
３  フィン
４  伝熱管
５  ヘッダー
６  貫通部
７  連結部
７ａ  連結部
７ｂ  連結部
７ｃ  型枠
８  接続部
１０  熱回収装置
【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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【図７】
2014129972.tif 000009
【図８】
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