(57)【要約】【課題】プラント運転時に角ダクト端板やエキスパンションジョイント端板の陥没変形や割れを防いで高温の排気ガスが排気ダクトから漏洩するのを防ぐ。【解決手段】ガスタービン１から排出される排気ガスＧをエキスパンションジョイント３、丸ダクト４および角ダクト５と通して他の設備に導くようにした排気ダクト６において、丸ダクト４の外周面と角ダクト５の端板５１とを補強材としてのリブ２０を介して固定したことを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガスタービンから排出される排気ガスをエキスパンションジョイント、丸ダクトおよび角ダクトと通して他の設備に導くようにした排気ダクトにおいて、
前記丸ダクトの外周面と前記角ダクトの端板との間のスペースに補強材を配置し、この補強材と前記丸ダクト外周面との接合部および前記角ダクト端板との接合部をそれぞれ溶接したことを特徴とする排気ダクト。
【請求項２】
ガスタービンから排出される排気ガスをエキスパンションジョイント、丸ダクトおよび角ダクトと通して他の設備に導くようにした排気ダクトにおいて、
前記角ダクト端板に補強梁を取付け、前記丸ダクトの外周面、前記角ダクトの端板および前記補強梁の間のスペースに補強材を配置し、この補強材と前記丸ダクト外周面との接合部、前記角ダクト端板との接合部および補強梁との接合部をそれぞれ溶接したことを特徴とする排気ダクト。
【請求項３】
ガスタービンから排出される排気ガスをエキスパンションジョイント、丸ダクトおよび角ダクトと通して他の設備に導くようにした排気ダクトにおいて、
前記エキスパンションジョイントの端板、前記丸ダクトの外周面および前記角ダクトの端板の間のスペースに補強材を配置し、この補強材と前記エキスパンションジョイント端板との接合部、前記丸ダクト外周面との接合部および前記角ダクト端板との接合部をそれぞれ溶接したことを特徴とする排気ダクト。
【請求項４】
ガスタービンから排出される排気ガスをエキスパンションジョイント、丸ダクトおよび角ダクトと通して他の設備に導くようにした排気ダクトにおいて、
前記エキスパンションジョイントの端板、前記丸ダクトの外周面および前記角ダクトの端板の間のスペースに補強材を配置し、この補強材と前記エキスパンションジョイント端板との接合部、前記角ダクト端板との接合部をそれぞれ溶接したことを特徴とする排気ダクト。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４のいずれか１つに記載の排気ダクトを介して、ガスタービン発電設備を構成するガスタービンから排出される排気ガスを排熱回収ボイラに導くことを特徴とするコンバインドサイクル発電プラント。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガスタービンから排出される排気ガスを、下流の設備に導く排気ダクトおよび排気ダクトを備えたコンバインドサイクル発電プラントに関する。
【背景技術】
【０００２】
ガスタービン発電設備を有する発電プラント、例えば、コンバインドサイクル発電プラントにおいては、ガスタービンから排出される高温の排気ガスを排気ダクトによって排熱回収ボイラに導いて熱回収して蒸気を発生させ、その蒸気で蒸気タービンを回転させて発電するようにしている。排気ダクトは内部を流れる高温の排気ガスにより温度上昇し、排気ガスの流下方向に熱伸び移動する。この熱伸び移動はエキスパンションジョイント（伸縮継手）によって吸収するようにしている（例えば、特許文献１参照）。  
この特許文献１で若干触れている排気ガスの流下方向に発生する排気ダクト材の熱伸び移動について、以下の図６、図７および図８を参照して詳しく説明する。
【０００３】
図６は、一般的なコンバインドサイクル発電設備の排気系概要図、図７は従来の排気ダクトの一部を示す拡大断面図、そして図８は従来の排気ダクトの運転時の拡大断面図である。
【０００４】
図６で示すコンバインドサイクル発電設備の排気系では、プラント運転中にガスタービン１から排出される高温の排気ガスＧをディフューザー２、エキスパンションジョイント３、丸ダクト４および角ダクト５から成る排気ダクト６内を通して排熱回収ボイラ７に導いており、排熱回収ボイラ７中で排気ガスＧの有する熱エネルギーを回収したのち、煙道８を経て煙突９から大気中に放出するようになっている。
【０００５】
排気ダクト６は、ガスタービン１の排気ガスＧを高温状態で排熱回収ボイラ７に導くために内部保温方式を採用しており、例えば、図７で示すようにディフューザー２、エキスパンションジョイント３、丸ダクト４および角ダクト５等のダクト構成部品の全てを外被１１と内板１２との間に保温材１３を介挿させた構造を採用している。
【０００６】
ところで、排気ダクト６は内部を通る高温の排気ガスＧによって各構成部品の温度が上昇し、熱膨張によって図６のようにディフューザー熱伸び支点Ｔ１を起点としディフューザー３側へ向かうＦ１方向へ、また排気ダクト熱伸び支点Ｔ２を起点とし丸ダクト４側へ向かうＦ２方向へ、それぞれ熱伸び移動する。
【０００７】
通常、この熱伸び移動は、ディフューザー２と丸ダクト４間に設けたエキスパンションジョイント３のシールプレート３１で吸収するように構成しており、図８で示すように熱伸びを吸収する際に発生する丸ダクト熱伸び反力Ｆ３を、エキスパンションジョイント端板３２および角ダクト端板５１の剛性により受け持つ構造を採用している。
【特許文献１】特開平９−１３３０２５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、従来のエキスパンションジョイント端板３２および角ダクト端板５１の剛性は必ずしも十分とはいえず、プラント運転時に角ダクト端板５１やエキスパンションジョイント端板３２に陥没変形や割れが生じ、極端な場合はそこから高温の排気ガスＧが漏洩する惧れがあった。
【０００９】
そこで、本発明は上述した課題を解決するためになされたものであり、角ダクト端板およびエキスパンションジョイント端板の剛性を十分に確保することによって、角ダクト端板およびエキスパンションジョイント端板の陥没変形や割れを防ぎ、高温の排気ガスが漏洩するのを防ぐようにした排気ダクトおよびコンバインドサイクル発電プラント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】
【００１０】
上記の目的を達成するために、請求項１の発明に係わる排気ダクトは、ガスタービンから排出される排気ガスをエキスパンションジョイント、丸ダクトおよび角ダクトと通して他の設備に導くようにした排気ダクトにおいて、前記丸ダクトの外周面と前記角ダクトの端板との間のスペースに補強材を配置し、この補強材と前記丸ダクト外周面との接合部および前記角ダクト端板との接合部をそれぞれ溶接したことを特徴とする。
【００１１】
また、請求項２に係る排気ダクトの発明は、ガスタービンから排出される排気ガスをエキスパンションジョイント、丸ダクトおよび角ダクトと通して他の設備に導くようにした排気ダクトにおいて、前記角ダクト端板に補強梁を取付け、前記丸ダクトの外周面、前記角ダクトの端板および前記補強梁の間のスペースに補強材を配置し、この補強材と前記丸ダクト外周面との接合部、前記角ダクト端板との接合部および補強梁との接合部をそれぞれ溶接したことを特徴とする。
【００１２】
また、請求項３に係る排気ダクトの発明は、ガスタービンから排出される排気ガスをエキスパンションジョイント、丸ダクトおよび角ダクトと通して他の設備に導くようにした排気ダクトにおいて、前記エキスパンションジョイントの端板、前記丸ダクトの外周面および前記角ダクトの端板の間のスペースに補強材を配置し、この補強材と前記エキスパンションジョイント端板との接合部、前記丸ダクト外周面との接合部および前記角ダクト端板との接合部をそれぞれ溶接したことを特徴とする。
【００１３】
さらに、請求項4に係る排気ダクトの発明は、ガスタービンから排出される排気ガスをエキスパンションジョイント、丸ダクトおよび角ダクトと通して他の設備に導くようにした排気ダクトにおいて、前記エキスパンションジョイントの端板、前記丸ダクトの外周面および前記角ダクトの端板の間のスペースに補強材を配置し、この補強材と前記エキスパンションジョイント端板との接合部、前記角ダクト端板との接合部をそれぞれ溶接したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の排気ダクトによれば、丸ダクトと角ダクトの端板との間に補強材（リブ）を取り付けるようにしたので、角ダクト端板およびエキスパンションジョイント端板の剛性を十分に確保することができ、この結果、エキスパンションジョイント端板や角ダクト端板の陥没変形、割れを防いで高温の排気ガスが漏洩するのを防ぐことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明に係る排気ダクトの実施形態について図面を用いて説明する。  
（第１実施形態）
図１は本発明の１実施形態に係る排気ダクトの一部分を示す斜視図であり、図２は本発明の１実施形態に係る排気ダクト一部の断面図である。
【００１６】
図１および図２において、５は断面が□型に形成された角筒状ダクト（以下、角ダクトという）であり、排気ガスＧの上流側に配置されている円筒状に形成された丸ダクト４に接続する端板５１に丸い開口部５１ｈを開けており、この開口部５１ｈに対して、丸ダクト４のフランジ部４１を当てがい、そのフランジ部４１の外周部を溶接等によって端板５１に固定するようになっている。
【００１７】
そして丸ダクト４の外周面と、角ダクト５の端板５１との間のスペースに後述する補強材としてのリブ２０を丸ダクト４の軸線と平行に配置し、このリブ２０と丸ダクト４の外周面との接合部、およびリブ２０と角ダクト５の端板５１との接合部をそれぞれ溶接することによって丸ダクト４と角ダクト５間の剛性の補強を行なうようにしている。
【００１８】
上記リブ２０は丸ダクト４のフランジ４１と角ダクト端板５１との溶接部を避けるように直角部を若干切り落としたほぼ直角三角形に形成されており、リブ２０の直交する２辺のうちの一辺（図示、水平辺）２０ｈと丸ダクト４の外周面との接合部を溶接し、また直交する他の一辺（図示、垂直辺）２０ｖと角ダクト５の端板５１との接合部を溶接する。
【００１９】
この実施形態では、リブ２０を丸ダクト４の外周面に対して円周方向に９０度間隔で４箇所取付けている。さらに、角ダクト端板の角部には補強梁２１を斜めに溶接で固定することによって、端板５１の剛性をさらに高めるようにしている。
【００２０】
以上述べたように本実施形態によれば、ほぼ直角三角形状に形成されたリブ２０の各辺と丸ダクト４の外周面との接合部および角ダクト端板５１との接合部をそれぞれ溶接し、しかも溶接箇所を丸ダクトの円周方向の複数個所としたので、角ダクト端板５１の剛性を十分に確保することが可能となり、プラント運転中に角ダクト端板５１に陥没変形や割れが発生するのを防止することができる。
【００２１】
（第２実施形態）
図３は本発明の第２実施形態に係る排気ダクトの一部分を示す斜視図であり、図４は本発明の２実施形態に係る排気ダクト一部の断面図である。
【００２２】
本実施形態に係る排気ダクト６は、補強材として２種類のリブ２２および２３を用意し、これらリブ２２および２３によって、丸ダクト４外周面、角ダクト端板５１およびエキスパンションジョイント端板３２間を溶接等で固定するようにしたものである。
【００２３】
以下、図３および図４を参照して詳細に説明する。図３および図４において、２２は第１のリブであり、一部の角部を切り落としてほぼ台形状に形成されており、丸ダクト４の外周面、角ダクト端板５１およびエキスパンションジョイント端板３２にそれぞれ対向する３つの辺すなわち、水平辺２２ｈ、垂直辺２２ｖ１および垂直辺２２ｖ２を有している。この第１のリブ２２の水平辺２２ｈ、垂直辺２２ｖ１および垂直辺２２ｖ２の、それぞれ丸ダクト４の外周面、角ダクト端板５１およびエキスパンションジョイント端板３２にそれぞれ接合する箇所を溶接して固定する。
【００２４】
また、２３は第２のリブであり、その形状は第１のリブ２２とは若干異なり、端板５１の角部に斜めに設けた補強梁２１に接合する辺を付加した形状になっている。すなわち、この第２のリブ２３は、丸ダクト４の外周面、角ダクト端板５１、エキスパンションジョイント端板３２および補強梁２１の４箇所にそれぞれ接合する辺を有しており、これらの４箇所の接合部を溶接することによって、角ダクト端板５１、丸ダクト４の外周面およびエキスパンションジョイント端板３２を固定する。
【００２５】
このように、本実施形態の排気ダクトは、エキスパンションジョイント端板３２、丸ダクト４外周面および角ダクト端板５１の３箇所が第１のリブ２２で溶接され、さらに、エキスパンションジョイント端板３２、丸ダクト４の外周面、角ダクト端板５１および補強梁２１の４箇所が第２のリブ２３で溶接される。この結果、エキスパンションジョイント端板３２、角ダクト端板５１の剛性を十分に確保することが可能となり、プラント運転中にエキスパンションジョイント端板３２、角ダクト端板５１に陥没変形、割れが発生することを防止することができる。
【００２６】
（第３実施形態）
図５は本発明の第３実施形態に係る排気ダクトの断面図である。  
本実施形態に係る排気ダクト６の場合は、斜視図を省略して断面図しか示していないが、図５の断面図からわかるように、エキスパンションジョイント端板３２の角部３２ｃと角ダクト端板５１間に補強材２４を配置し、この補強材２４とエキスパンションジョイント端板３２の角部３２ｃとの接合部および角ダクト端板５１との接合部をそれぞれ溶接して固定したものである。この結果、丸ダクト４の熱伸び反力Ｆ３は補強材２４により受け持つため、エキスパンションジョイント端板３２、および角ダクト端板５１には丸ダクト熱伸び反力Ｆ３が作用しないようにすることが可能である。
【００２７】
なお、この実施形態の場合、補強材２４は第１および第２実施形態のように、丸ダクト４の外周部に接合する構成にはなっていないが、角ダクト端板５１およびエキスパンションジョイント端板３２間を補強材２４で固定しただけでも角ダクト端板５１の剛性、およびエキスパンションジョイント端板３２の剛性を十分に確保することが可能である。
【００２８】
（その他）
以上説明した実施形態の排気ダクト６は、排気ガスＧをコンバインドサイクル発電プラントの排熱回収ボイラに導くようにしたが、本発明の排気ダクトは排気ガスを排熱回収ボイラ以外の設備に導くようにしてもよいし、煙道等の設備に導くようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の第１実施形態に係る排気ダクトの一部分を示す鳥瞰図。
【図２】本発明の第１実施形態に係る排気ダクトの運転時の断面図。
【図３】本発明の第２実施形態に係る排気ダクトの一部分を示す鳥瞰図。
【図４】本発明の第２実施形態に係る排気ダクトの運転時の断面図。
【図５】本発明の第３実施形態に係る排気ダクトの運転時の断面図。
【図６】一般的なコンバインドサイクル発電設備の排気系概要図。
【図７】従来の排気ダクトの停止時の断面図。
【図８】従来の排気ダクトの運転時の断面図。
【符号の説明】
【００３０】
１…ガスタービン、２…ディフューザー、３…エキスパンションジョイント、３１…シールプレート、３２…エキスパンションジョイント端板、４…丸ダクト、４１…丸ダクトフランジ、５…角ダクト、５１…角ダクト端板、５１ｈ…角ダクト端板開口部、６…排気ダクト、７…排熱回収ボイラ、８…煙道、９…煙突、Ｇ…排気ガス、２０…補強材（リブ）、２１…補強梁、２２…第１の補強材（リブ）、２３…第２の補強材（リブ）、２４…補強材。
【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】
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【図８】
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