(57)【要約】      （修正有）【課題】熱交換器の補修にあたり、コアを反転させることにより、熱交換器の長寿命化を実現することができる熱交換器の補修方法を提供する。【解決手段】  ガスタービンの排ガスＥＧと圧縮空気Ａとの間で熱交換を行う熱交換器２の補修方法であって、熱交換器２がほぼ直方体形状で、前後面に排ガスＥＧの流入口２０および流出口２１を有し、左右両側面に圧縮空気Ａの流入口３０および流出口３１を有しており、補修にあたり、熱交換器２を前後軸Ｘまたは上下軸Ｙの回りに１８０°回転させて再使用する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガスタービンの排ガスと圧縮機からの圧縮空気との間で熱交換を行う熱交換器の補修方法であって、
前記熱交換器のコアがほぼ直方体形状で、前後面に排ガスの流入口および流出口を有し、左右両側面に圧縮空気の流入口および流出口を有しており、
補修にあたり、前記コアを前後軸または上下軸の回りに１８０°回転させて再使用する熱交換器の補修方法。
【請求項２】
請求項１において、前記熱交換器の上下面に、吊上げ装置と基台の両方に連結可能な連結部材を装着する熱交換器の補修方法。
【請求項３】
請求項１または２において、前記コアは、フィンを介して複数のプレートを積層し、各プレートを挟んで、前記フィンにより形成される排ガスの通路と圧縮空気の通路とを配置したものである熱交換器の補修方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主として再生サイクルガスタービンで用いられる熱交換器の補修方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
再生サイクルガスタービンは、熱交換器（再生器）で排ガスと圧縮空気との間で熱交換し、熱交換によって高温となった圧縮空気を前記燃焼器に供給することで、燃焼に必要な燃料の低減を図り、ガスタービン全体の熱効率を高めることができる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、前記熱交換器は、運転中に５００℃以上の排ガスに曝され、運転停止中は常温となるため、運転と停止の繰り返しによって大きな熱応力が繰り返し作用する。これにより、細かいひび割れ（クラック）のような損傷が発生し、熱交換器の寿命を短くしていた。
【０００４】
これに対し、前記熱交換器の損傷を補修しやすくしたプレートフィン型熱交換器の一例として、特許文献１に記載のものが知られている。この熱交換器は、フィンとセパレートプレートを交互に積層してコアを形成し、このコアに圧縮空気とガスタービンの排ガスとを導入または導出させるヘッダを取り付けたものであって、各ヘッダを、コアに継ぎ板を介して取り付けている。コアは、特に、高温の排ガスが流入する流入口側に熱応力による割れが発生し易いが、この熱交換器の場合、コアに割れが生じて補修する場合には、コアと継ぎ板の溶接部を切断し、コアの損傷箇所の補修を終えてから、再び、コアに継ぎ板を溶接し、続いて継ぎ板にヘッダを溶接する。
【特許文献１】実開平６―６５７７５号公報
【０００５】
しかしながら、損傷を補修した後のコアは、損傷がない場合に比べて強度の低下が避けられないため、熱交換器の寿命は補修前に比べ、かなり短くなるいう問題がある。
【０００６】
そこで、本発明は、補修にあたり、コアを反転させて使用する簡単な手順により熱交換器の長寿命化を実現する熱交換器の補修方法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】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明に係る熱交換器の補修方法は、ガスタービンの排ガスと圧縮機からの圧縮空気との間で熱交換を行う熱交換器の補修方法であって、前記熱交換器のコアがほぼ直方体形状で、前後面に排ガスの流入口および流出口を有し、左右両側面に圧縮空気の流入口および流出口を有しており、補修にあたり、前記コアを前後軸または上下軸の回りに１８０°回転させて再使用する。ここで、前記直方体形状は立方体形状も含む。
【０００８】
この構成によれば、コアの損傷を補修したのち、コアを前後軸または上下軸の回りに１８０°回転させて再使用するので、熱応力による損傷を最も受け易い場所、すなわち、排ガスの流入口側でかつ圧縮空気の流出口側に当る場所に位置するコアの弱点部分と、補修前の損傷が比較的少ない部分が入れ替わるため、熱交換器の長寿命化が図れる。
【０００９】
本発明の好ましい実施形態では、前記熱交換器の上下面に、吊上げ装置と基台の両方に連結可能な連結部材を装着する。
【００１０】
この構成によれば、損傷の補修にあたり、熱交換器をその上下面が逆となるように反転した場合でも、連結部材は付け換えることなく、そのまま使用できるので、補修作業が容易になる。
【００１１】
本発明の好ましい実施形態では、前記コアは、フィンを介して複数のプレートを積層し、各プレートを挟んで、前記フィンにより形成される排ガスの通路と圧縮空気の通路とを配置したものである。
【００１２】
この構成によれば、熱交換器としてプレートフィン型の熱交換器が用いられるので、損傷を受け易い排ガスの流入口側と損傷を受けにくい排ガスの流出口側とにおけるフィンの構成（厚み、ピッチ等）を同一にしておけば、補修したコアを上下軸の回りに１８０°回転させて再使用することで、熱交換器の長寿命化を実現することができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明に係る熱交換器の補修方法によれば、熱交換器の損傷の補修後に、コアを前後軸または上下軸の回りに反転させるだけの簡単な手順により、熱交換器の長寿命化を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の好ましい実施形態について図面を参照しながら説明する。図１は、本発明に係る熱交換器の補修方法が適用される再生サイクルガスタービンシステムの概略を示す平面図である。同図に示すシステムは、ガスタービン１と、これに付設されたレキュペレータ（再生器）と呼ばれる熱交換器２とを備えている。
【００１５】
前記ガスタービン１は、外部から空気を吸引して圧縮空気Ａを生成する圧縮機３と、圧縮空気Ａに燃料Ｆを供給して燃焼させる燃焼器４と、燃焼器４からの燃焼ガスＧにより駆動されるタービン５とを有しており、負荷である例えば発電機７を駆動する。一軸型である場合、単一の回転軸６に圧縮機３、タービン５および発電機７が連結される。
【００１６】
前記熱交換器２と圧縮機３とは空気導入通路１１Ａで接続されており、圧縮機３からの圧縮空気Ａが空気導入通路１１Ａを経由して熱交換器２に送られる。タービン５と前記熱交換器２とは排ガス導入通路１１Ｂで接続されており、タービン５からの排ガスＥＧが排ガス導入通路１１Ｂを経由して熱交換器２に送られる。また、前記熱交換器２と燃焼器４とは空気導出通路１１Ｃで接続されており、熱交換器２で前記排ガスＥＧと熱交換されて高温となった圧縮空気Ａが、空気導出通路１１Ｃを経由して燃焼器４に送られる。一方、圧縮空気Ａと熱交換された後の排ガスＥＧは、排気通路１１Ｄを通って、例えば排熱ボイラに導入されて蒸気の生成に利用された後、大気中に放出される。
【００１７】
熱交換器２は、直方形状のコア６０の前面の排ガス流入口２０に入口ダクト４１が、後面の排ガス流出口２１に出口ダクト４２が、それぞれ溶接により接続され、圧縮空気Ａの流入口３０となる一側面に圧縮空気Ａの流入ヘッダタンク１３Ａが、圧縮空気Ａの流出口３１となる他側面に流出ヘッダタンク１３Ｂが溶接により接続されている。排ガス導入通路１１Ｂは、タービン５の出口に連結された伸縮する連結ダクト４５と、これの後端に連結された流入ダクト４６とで形成され、流入ダクト４６と入口ダクト４１がボルト４３で固定されている。排気通路１１Ｄは、前記出口ダクト４２と、これにボルト４４で接続された排気ダクト４７とで形成されている。
【００１８】
図２の正面図に示すように、前記熱交換器２の一側面のヘッダタンク１３Ａには、下向きの連結部１４Ａを介して前記空気導入通路１１Ａが接続され、他側面のヘッダタンク１３Ｂには、上向きの連結部１４Ｂを介して前記空気導出通路１１Ｃが接続されている。入口ダクト４１で囲われた内側が、コア６０への排ガスＥＧの流入口２０となっており、図４に示すように、反対側の流出口２１から熱交換後の排ガスＥＧが流出するようになっている。
【００１９】
熱交換器２のコア６０は、図３に示すように、複数のプレート６１とフィン６２を交互に積層したプレートフィン型熱交換器である。このコア６０は、その前面から後面方向にかけて、フィン６２により排ガスＥＧの通路６３が形成され、右側面から左側面方向にかけて、フィン６２により圧縮空気Ａの通路６６が形成されている。通路６３と通路６６はプレート６１を挟んでその両側に配置されている。前記コア６０の端部には強度部材として角柱６７が配置されている。
【００２０】
コア６０の上面には、設置時や補修時に熱交換器２を吊上げるためのクレーンなどの吊上げ装置（図示せず）に連結される連結部材２３が固定されている。この連結部材２３は、平面図である図５に示すように、コア６０の上面の四隅に一つずつ、合計４つ固定されている。図３のコア６０の下面には、床面もしくは地面に対してスライド可能に設置された基台２５に取り付けられる連結部材２４が、四隅に一つずつ、合計４つ固定されている。したがって、図２に示すように、前記連結部材２４をボルト５１で基台２５に取り付けることにより、熱交換器２は基台２５上に支持される。
【００２１】
前記連結部材２３，２４は、前記吊上げ装置と基台２５の両方に連結可能で、いずれの部材２３，２４に対しても共通して用いられる図６（Ａ），（Ｂ）に示す２種類の構造のものを用いる。例えば、図６（Ａ）に示す第１構造体５０Ａは、一方の端面を端板５２で塞いだＬ型形鋼５３を、コアの上下面に溶接された当て板５４に接合したものである。この形鋼５３のフランジ部は基台２５に取り付けるためのボルトが挿通される長孔５５を有し、端板５２に吊上げ装置のクランプを挿通するための孔５６を有している。図６（Ｂ）に示す第２構造体５０Ｂは、Ｌ型形鋼５３の他方の端面を端版５２で塞いでおり、その他の構造は、第１構造体５０Ａと同一である。図３に示すコア６０の上面で、一つの対角線上に２つの第１構造体５０Ａを配置し、他の対角線上に２つの第２構造体５０Ｂを配置する。同様に、コア６０の下面にも第１および第２構造体５０Ａ，５０Ｂを２つずつ配置する。
【００２２】
次に、上記構成の熱交換器の作用について図１を参照しながら説明する。まず、再生サイクルガスタービンにおいては、大気から空気を吸入し、圧縮機３でこの空気を圧縮する。圧縮空気Ａは、空気導入通路１１Ａを経由して熱交換器２に送られ、この熱交換器２にて、排ガス導入通路１１Ｂ経由で送られるタービン５からの排ガスＥＧと熱交換されることで昇温された圧縮空気Ａとなる。この圧縮空気Ａは、空気導出通路１１Ｃを経て燃焼器４に送られ、供給される燃料Ｆと混合されて燃焼することで、高温高圧のガスＧが発生する。このガスＧは、タービン５に送られて、これを駆動し、タービン５に接続された発電機７のような負荷を駆動する。タービン５から排出された排ガスＥＧは、排ガス導入通路１１Ｂを通って熱交換器２に導入されたのち、排気通路１１Ｄを経て、図示しない排熱ボイラに送られ、その後、大気に放出される。
【００２３】
このように運転される再生サイクルガスタービンにおいて、特に、ガスタービン１の起動時、まだ十分に暖まっていない熱交換器２に対し、熱交換器２のコア６０の流入口２０付近が流入する高温の排ガスＥＧに曝されると、この流入口２０付近に急激な昇温による大きな熱負荷がかかり、図３に示すプレート６１と角柱６７や、コア６０とヘッダタンク１３Ａ，１３Ｂ（図１）との溶接部に、熱応力に起因する細かいひび割れが発生する。このようなひび割れは、ガスタービンの運転時間が一定時間経過すると発生するものであり、一定時間経過後に前記ひび割れの補修を行う。
【００２４】
この補修方法について説明する。まず、図２に示す基台２５と熱交換器２側の連結部材２４との締結部のボルト５１を取り外す。続いて、熱交換器２の上部に装着されている連結部材２３の挿通孔５６に吊上げ装置の吊上げ具を挿入し、吊上げ装置で前記熱交換器２を設置場所から吊上げ移動し、補修作業場まで運ぶ。
【００２５】
この補修作業場で、図５に示すように、ヘッダタンク１３Ａ，１３Ｂとコア６０との溶接部を切断線Ｂに沿って切断する。続いて、入口ダクト４１および出口ダクト４２と熱交換器２との溶接部を切断線Ｃに沿って切断する。これにより、図３に示すように、排ガスＥＧの流入口２０、流出口２１および圧縮空気Ａの流入口３０、流出口３１が外部に露出し、コア６０の全周が外部から確認できる状態になる。この状態で、損傷箇所のチェックを行う。
【００２６】
一般に、損傷の大きい順は、通常、排ガスの流入口２０側で圧縮空気Ａの流出口３１側に当る部分Ｓ１が最も高温となるために損傷が最も大きく、排ガスＥＧの流入口２０側で圧縮空気Ａの流入口３０側に当る部分Ｓ２がその次に損傷が大きく、排ガスＥＧの流出口２１側で圧縮空気Ａの流出口３１側の部分Ｓ３および排ガスＥＧの流出口２１側で圧縮空気Ａの流入口３０側の部分Ｓ４は、前記部分Ｓ１，Ｓ２に比べて損傷が少ない。これらの部分Ｓ１〜Ｓ４のうち、少なくとも最も損傷が大きい部分Ｓ１の補修を完了したのち、コア６０を吊上げて元の設置場所に戻すが、このとき、熱交換器２のコア６０を前後軸Ｘの回りに１８０°回転させてから元の設置場所に設置する。これにより、補修前の排ガスＥＧの流入口２０の左右が逆転した状態となり、補修前の排ガスＥＧの損傷が比較的少ない部分Ｓ２が補修前の排ガスＥＧの損傷が最も大きい部分Ｓ１と場所が入れ替わる。これにより、補修後の熱交換器２の寿命を向上させることができる。
【００２７】
また、コア６０を上下軸Ｙの回りに１８０°回転させてもよく、その場合には、補修前の排ガスＥＧの流入口２０が、補修後の設置時には流出口となり、補修前の排ガスＥＧの損傷が最も少ない流出口２１が新たな流入口となる。こうして、補修前の損傷が比較的大きい部分Ｓ１，Ｓ２が、損傷が比較的少ない部分Ｓ３，Ｓ４と入れ替わるので、やはり、補修後の熱交換器２の寿命を向上させることができる。
【００２８】
ここで、前後軸Ｘの回りにコア６０を反転させたとき、上下の連結部材２３，２４も入れ替わるが、両連結部材２３，２４は共通の構造であるから、取り替える必要はなく、そのまま使用できる。
【００２９】
このようにして、コア６０を前後軸Ｘまたは上下軸Ｙの回りに１８０°回転させたのち、ヘッダタンク１３Ａ，１３Ｂおよび入口ダクト４１，出口ダクト４２を溶接により再び、接合し、熱交換器２の補修を完了する。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明に係る熱交換器の補修方法が適用される再生サイクルガスタービンの概略を示す平面図である。
【図２】熱交換器の正面図である。
【図３】熱交換器のコアの斜視図である。
【図４】熱交換器の右側面図である。
【図５】熱交換器の平面図である。
【図６】吊上げ装置と基台の両方に連結可能な連結部材の斜視図である。
【符号の説明】
【００３１】
１  ガスタービン
２  熱交換器
２０  排ガスの流入口
２１  排ガスの流出口
２３，２４  連結部材
２５  基台
３０  圧縮空気Ａの流入口
３１  圧縮空気Ａの流出口
６０  コア
６１  プレート
６３  排ガスＥＧの通路
６６  圧縮空気Ａの通路
ＥＧ  排ガス
Ａ  圧縮空気
Ｘ  前後軸
Ｙ  上下軸
【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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