(57)【要約】水平の高温ガス流れ方向（ｘ）に高温ガスが貫流する高温ガス通路（６）内に、蒸発器貫流伝熱面（８）と、該伝熱面（８）に流れ媒体（Ｗ）側で後置接続された過熱器伝熱面（２０）が配置され、蒸発器伝熱面（８）が、流れ媒体の貫流に対して並列接続された多数の蒸気発生管（１２）を有し、加熱器伝熱面（２０）が、蒸発した流れ媒体の貫流に対し並列接続された多数の過熱管（２２）を有する貫流ボイラ（１）を、安価な製造費と運転費で、過熱器伝熱面（２０）の出口（２４）における蒸気（Ｄ）の温度（Ｔ）を比較的単純かつ柔軟に制御可能とする。このため、流れ媒体の蒸発点を過熱管内に転移させる。この方法の実施に適した貫流ボイラは、蒸発器貫流伝熱面と過熱器伝熱面を、過熱器伝熱面が蒸発器伝熱面として利用可能なように１つの機能ユニットの形に結合してなる。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
水平の高温ガス流れ方向（ｘ）に高温ガスが貫流する高温ガス通路（６）内に、蒸発器貫流伝熱面（８）と、該伝熱面（８）に流れ媒体（Ｗ）側で後置接続された過熱器伝熱面（２０）が配置され、前記蒸発器貫流伝熱面（８）が、流れ媒体（Ｗ）の貫流に対して並列に接続された多数の蒸気発生管（１２）を有し、前記過熱器伝熱面（２０）が、蒸発した流れ媒体（Ｗ）の貫流に対し並列に接続された多数の過熱管（２２）を有する貫流ボイラ（１）の始動方法において、流れ媒体（Ｗ）の蒸発点を、一時的に過熱管（２２）内に転移させることを特徴とする方法。
【請求項２】
過熱器伝熱面（２０）の出口（２４）における流れ媒体（Ｗ）の温度を、過熱器伝熱面（２０）内における流れ媒体（Ｗ）の蒸発点の位置の選択により制御することを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項３】
流れ媒体（Ｗ）の蒸発点を、蒸発器貫流伝熱面（８）に導入する流れ媒体（Ｗ）の供給率により調整することを特徴とする請求項１又は２記載の方法。
【請求項４】
水平の高温ガス流れ方向（ｘ）に高温ガスが貫流する高温ガス通路（６）内に、蒸発器貫流伝熱面（８）と、該伝熱面（８）に流れ媒体（Ｗ）側において後置接続された過熱器伝熱面（２０）が配置され、前記蒸発器貫流伝熱面（８）が、流れ媒体（Ｗ）の貫流に対し並列接続された多数の蒸気発生管（１２）を有し、前記過熱器伝熱面（２０）が、蒸発した流れ媒体（Ｗ）の貫流に対し並列接続された多数の過熱管（２２）を有する貫流ボイラ（１）において、蒸発器貫流伝熱面（８）と過熱器伝熱面（２０）が、流れ媒体（Ｗ）の蒸発点が過熱器伝熱面（２０）内に転移できるように１つの機能ユニットの形に結合されたことを特徴とする貫流ボイラ。
【請求項５】
各過熱管（２２）に、流れ媒体（Ｗ）側で、個々に対応した多数の蒸気発生管（１２）が各々前置接続されたことを特徴とする請求項４記載の貫流ボイラ。
【請求項６】
流れ媒体側で並列接続され、高温ガス側で連続して配置された蒸気発生管（１２）に、各々長手軸線が高温ガス流れ方向（ｘ）に対し平行に延びる共通の管寄せ（１６）が後置接続されたことを特徴とする請求項４又は５記載の貫流ボイラ。
【請求項７】
管寄せ（１６）の数が、高温ガス流れ方向（ｘ）に対し直角に延びる管横列内に配置された蒸気発生管（１２）の数と同じであることを特徴とする請求項６記載の貫流ボイラ。
【請求項８】
流れ媒体（Ｗ）側で、過熱器伝熱面（２０）に分離器（２６）が後置接続されたことを特徴とする請求項４から７の１つに記載の貫流ボイラ。
【請求項９】
各蒸気発生管（１２）が、
垂直に配置されかつ流れ媒体（Ｗ）が上向きに貫流する第１昇り管部材（２８）と、
流れ媒体側で第１昇り管部材（２８）に後置接続され、かつ垂直に配置され、流れ媒体（Ｗ）が下向きに貫流する下り管部材（３０）と、
流れ媒体側で下り管部材（３０）に後置接続され、かつ垂直に配置され、流れ媒体（Ｗ）が上向きに貫流する第２昇り管部材（３２）とを有し、
高温ガス流れ方向（ｘ）に見て、第２昇り管部材（３２）が、第１昇り管部材（２８）と下り管部材（３０）との間に配置されたことを特徴とする請求項４から８の１つに記載の貫流ボイラ。
【請求項１０】
高温ガス側で、ガスタービンが前置接続されたことを特徴とする請求項４から９の１つに記載の貫流ボイラ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ほぼ水平の高温ガス流れ方向に高温ガスが貫流される高温ガス通路内に、蒸発器貫流伝熱面と、該伝熱面に流れ媒体側において後置接続された過熱器伝熱面が配置され、前記前期伝熱面が、流れ媒体の貫流に対して並列に接続された多数の蒸発管を有し、前記過熱器伝熱面が、蒸発された流れ媒体の貫流に対し並列に接続された多数の過熱管を有する横形貫流ボイラに関する。また本発明は、当該貫流ボイラの始動方法に関する。
【０００２】
ガス・蒸気複合タービン設備では、ガスタービンからの膨張済み作動媒体又は高温ガス（燃焼ガス）に含まれる熱が、蒸気タービン用蒸気を発生するために利用される。熱の伝達は、ガスタービンに後置接続された廃熱ボイラで行われ、通常、該廃熱ボイラ内に給水加熱用、蒸気発生用および蒸気過熱用の複数の伝熱面が配置されている。それら伝熱面は蒸気タービンの水・蒸気回路に接続されている。該水・蒸気回路は、通常複数の、例えば３つの圧力段を有し、各圧力段は各々蒸発器伝熱面を有する。
【０００３】
ガスタービンに高温ガス側において廃熱ボイラとして後置接続されたボイラに関し、種々の設計構想が考えられ、つまり、貫流ボイラとしての設計或いは循環ボイラとしての設計が考えられる。貫流ボイラの場合、蒸発管として利用される蒸気発生管の加熱は、蒸気発生管における一回の貫流で流れ媒体を蒸発させる。これに対し自然循環ボイラや強制循環ボイラの場合、循環される水は、蒸発管の一回の貫流で部分的にしか蒸発しない。その際蒸発しない水は、発生した蒸気の分離後に、一層の蒸発のため同じ蒸発管にあらためて導入され、蒸発した分量は、蒸発器系に新たに導入された水で置換えられる。
【０００４】
自然循環ボイラや強制循環ボイラと異なり、貫流ボイラは圧力制限を受けず、従って生蒸気圧は、液状媒体と蒸気状媒体との間にほんの僅かな圧力差しか存在しない水の臨界圧（ＰKri≒２２１bar）よりかなり高くできる。高い生蒸気圧は、高い熱効率に貢献し、従って化石燃料式発電所の低いＣＯ2放出量に貢献する。また、貫流ボイラは循環ボイラに比べて単純な構造を有し、従って特に安価に製造できる。従って、ガス・蒸気複合タービン設備の廃熱ボイラとして貫流原理に基づき設計したボイラの利用は、ガス・蒸気複合タービン設備の高い総効率を単純な構造で得る上で特に有効である。
【０００５】
横形廃熱ボイラは製造費並びに必要な点検作業について特別な利点を持つ。横形廃熱ボイラにおいて、加熱媒体或いは高温ガス（燃焼ガス）、即ち、ガスタービンからの排気ガスは、ボイラを通してほぼ水平の流れ方向に導かれる。そのようなボイラは例えば欧州特許出願公開第０９４４８０１号明細書で知られている。
【０００６】
効率上或いは有害物質放出上の理由から、ボイラの始動時、できるだけ短い所謂始動時間が望まれ、即ち、全負荷条件に達する迄および完全加熱において設備構成要素の熱的バランスに達する迄の時間ができるだけ短いことが望まれる。ガスタービンは始動過程或いは負荷変動過程に対して比較的短い時間しか必要としない。従って、ガスタービンの排気ガスは非常に急速に高温にされる。ガスタービンの短い始動時間は、始動過程中に生ずる始動損失およびガスタービンの有害物放出量が低く抑えられるので、望ましい。
【０００７】
ガス・蒸気複合タービン設備におけるように高温ガス側においてガスタービンに蒸気タービンが後置接続されている場合、ガスタービンの廃熱が蒸気タービンのボイラにおける加熱ガスとして利用される。蒸気タービンは、技術上の理由から、特にその大きな質量の熱的慣性上の理由から、ガスタービンより長い始動時間を必要とし、このために、必要な始動時間に対する下限が存在する。従って、ガスタービンが蒸気タービンに「前置」されているので、ガス・蒸気複合タービン設備の始動過程中、ガスタービンの廃熱は蒸気タービンの蒸気回路によって完全に吸収できない。従って、ガス・蒸気複合タービン設備の始動過程中、通常、高温水蒸気の主要部分は、所謂バイパス系統を介して、蒸気タービンを迂回して復水器に導かれる。蒸気タービンはこの過程中に少量の蒸気流部分によって、許容できない材料応力を生じさせる大きな温度変化速度を回避して慎重に暖機される。この比較的時間のかかる蒸気タービンの暖機過程後に初めて、蒸気タービンは全蒸気流が供給され、設備の総出力に供される。従って、始動過程の際、或る時間中、ガスタービン出力しか利用できない。
【０００８】
この時間を特に短くするか、完全に零にすべく、ボイラで生じた蒸気をボイラから出る前に、蒸気タービン設備の材料温度に近い温度レベル迄冷却できる。この冷却は、ガスタービンが始動時に蒸気タービンから遠く離れて「前置接続」されている程経費がかかる。
【０００９】
通常、ガス・蒸気複合タービン設備の始動過程中、ボイラの貫流伝熱面に後置接続された過熱器伝熱面の内部における注水冷却の採用によって、その冷却が行われる。もっとも、過熱器から流出する際の蒸気の温度は、注水冷却によって或る限界内でしか制御させられず、このために、そのような処置によっても、一般的になお蒸気タービンの或る暖機時間が残存する。また、別個の冷却装置の採用は技術的経費がかかる。
【００１０】
従って、本発明の課題は、過熱器伝熱面の管から出る蒸気の温度が、比較的単純な手段で、確実に制御され、比較的短い始動時間が得られる、冒頭に述べた形式の貫流ボイラの始動方法を提供することにある。また、この方法を実施するために適した冒頭に述べた形式の貫流ボイラを提供することにある。
【００１１】
方法に関する本発明の課題は、本発明に基づいて、流れ媒体の蒸発点を、一時的に過熱管の中に転移することにより解決される。
【００１２】
本発明は、ボイラの組立および運転時における技術的経費を低減すべく、ガスタービンの短い始動時間を可能にするのに必要な過熱器伝熱面の冷却を、特に単純な様式で行わねばならないという考えから出発する。このため、例えば注水冷却器のような別個の冷却装置はできるだけ回避せねばならない。別個の冷却装置の省略は、蒸気の余剰加熱を防止すべく、蒸発器伝熱面の貫流後に未蒸発の流れ媒体部分、即ち液状の流れ媒体部分を、過熱器伝熱面の貫流のために利用することで達成される。そのため、水・蒸気混合物が過熱器伝熱面の管に流入せねばならず、これは、給水量の増大により達成できる。これを可能にすべく、蒸発器伝熱面と過熱器伝熱面を１つの機能ユニットの形に結合せねばならない。かくして、蒸発管から過熱管への液状媒体・蒸気混合物の直接転流が可能となる。従って流れ媒体の蒸発点は、必要に応じ過熱器伝熱面の管内に転移する。
【００１３】
その際、蒸気タービンに導入する過熱器伝熱面の出口での蒸気の温度は、給水流量によって直接制御するとよい。かくして、例えばガス・蒸気複合タービン設備の始動過程又は負荷変動時、過熱器伝熱面の蒸気発生管の内部に、蒸発により温度上昇なしに熱を吸収して過熱器伝熱面の出口における蒸気の過熱を低下させるべく、十分な量の液状媒体を存在させ得る。これに対し設備の正常運転中、蒸気タービンの金属材料の温度が高い蒸気温度に適応したとき、蒸気の低い温度は必要なく、流れ媒体の蒸発点を蒸発器伝熱面の出口に置くだけで十分である。これは、ボイラの出口での蒸気温度を蒸気タービンの運転状態に特に簡単且つ非常に柔軟に適合することを可能にする。
【００１４】
過熱器伝熱面又は蒸発器伝熱面の内部での蒸発点の位置が、単位時間毎の流れ媒体の供給量により制御される。かくして、蒸発点が、特に単純・柔軟な様式で、蒸気タービンの温度要件に合わされる。例えばガス・蒸気複合タービン設備の始動過程中、低い蒸気温度を得るべく、流れ媒体の供給量の増大により、過熱器伝熱面の内部の、未蒸発の流れ媒体の分量が、強く過熱された蒸気を冷却する補助装置なしに急速に高められる。
【００１５】
貫流ボイラに関する課題は、蒸発器貫流伝熱面と過熱器伝熱面を、流れ媒体の蒸発点が過熱器伝熱面内に転移可能なように１つの機能ユニットに結合することで解決できる。
【００１６】
過熱器伝熱面の必要に応じた蒸発器伝熱面としての利用は、ガス・蒸気複合タービン設備の種々の運転状態におけるボイラの特に柔軟で安価な運転を保証する。ガス・蒸気複合タービン設備の通常運転中、ボイラの過熱器伝熱面を蒸発器伝熱面として利用する必要はなく、むしろ効率上望ましくない。ボイラは、蒸発器伝熱面の出口で、流れ媒体を蒸発器伝熱面に流れ媒体側において後置接続した過熱器伝熱面の管内で続いて過熱すべく、既に完全に蒸発しているよう設計されている。これに対しガス・蒸気複合タービン設備の始動過程中、未蒸発流れ媒体が過熱器に送られてそこで潜熱を吸収して蒸発し、かくして過熱器伝熱面の出口における蒸気の温度が低下することが望ましい。そのために考慮された流れ媒体側での蒸発器伝熱面と過熱器伝熱面との結合は、一般に蒸発器伝熱面と過熱器伝熱面の間に挿入接続された気水分離器を意識的に省略することで行う。
【００１７】
蒸発器伝熱面と過熱器伝熱面を１つのユニットに結合することで、蒸発器伝熱面の管横列の高温ガス側並列管からの蒸気流用および過熱器伝熱面の並列管への流れの再分配用の共通の出口管寄せが不要となる。逆に、流れ媒体側を並列接続した個別管系の形で、区域的な横の連通なしに、過熱器管に流れ媒体側で各々個々に対応した多数の蒸気発生管を前置接続することが考えられ、これに伴い蒸発器伝熱面と過熱器伝熱面の間での流れ媒体の再分配が不要となる利点がある。従って、流れ媒体の液相と蒸気相との分離の恐れもなくなる。蒸発器の過剰供給、従って流れ媒体が蒸発器伝熱面の管内で完全に蒸発しないような流れ媒体の供給量の増大と、蒸発器伝熱面の管から過熱器伝熱面の管への液状媒体・蒸気混合物の転流とは、この結果問題なしに可能となり、始動時および負荷変動時に過熱器伝熱面の出口における蒸気温度を必要に応じて低下すべく採用できる。
【００１８】
流れ媒体側で並列接続した管縦列の形で連続して配置した蒸気発生管からの流れの合流および過熱管への転流は、所期の如く設計した管寄せ・分配ユニットにより行え、その際流れ媒体側で並列接続した蒸気発生管に、各々長手軸線がほぼ高温ガス流れ方向に対し平行に延びる共通の管寄せが後置接続される。管寄せの数は、高温ガス流れ方向に対し直角に延びる管横列内に配置した蒸気発生管の数と同じであるとよく、この結果、管横列内で各蒸気発生管に管寄せが正確かつ明白に対応する。
【００１９】
流れ媒体側で、過熱器伝熱面に気水分離器を後置接続するとよい。この気水分離器は、場合により未蒸発の流れ媒体、即ち過熱器伝熱面の貫流後もまだ液状の流れ媒体を、蒸気タービンに送らないように機能する。
【００２０】
特に大きな流れ安定性と良好な加熱分布は、貫流伝熱面の蒸気発生管（並列管）を各々少なくとも３つの区域に区分することで、安価な建設および構造的経費で達成できる。その際各管の第１区域は昇り管部材を有し、上向きに貫流される。対応して第２区域は下り管部材を有し、下向きに貫流される。各蒸気発生管の第２区域を形成する下り管部材は、高温ガス通路内に高温ガス流れ方向に見て、各々それに対応する昇り管部材の下流に配置される。第３区域はもう１つの第２昇り管部材を有し、上向きに貫流される。
【００２１】
高温ガス通路内での蒸気発生管又は各蒸気発生管の区域は、個々の区域の加熱需要が特に高温ガス通路内での局所的給熱量に適合するように位置するとよい。そのため、各蒸気発生管の第３区域を形成する昇り管部材は、高温ガス通路内に高温ガス流れ方向に見て、各々それに対応する第１区域の昇り管部材と第２区域の下り管部材の間に配置される。従って、この配置の場合、流れ媒体の部分的予熱と早くも大部分の蒸発のために使われる第１昇り管部材は、“高温燃焼ガス領域”における高温ガスにより比較的強い加熱作用を受ける。このため全負荷範囲で、各第１昇り管部材から比較的大きな蒸気含有量の流れ媒体が流出する。これは、続く後置接続した下り管部材への導入時に、該部材内で、流れ安定性に対し不利な流れ媒体の流れ方向と逆向きの蒸気泡の上昇を徹底的に防止する。“低温燃焼ガス領域”内への下り管部材の配置と、第１昇り管部材と下り管部材との間での第２昇り管部材の配置、従ってそれにより得られる高い流れ安定性に伴い、蒸発器伝熱面の特に高い効率を保証できる。
【００２２】
このボイラは、ガス・蒸気複合タービン設備の廃熱ボイラとしての利用に適する。該ボイラは、高温ガス側をガスタービンに後置接続するとよい。この配列では、ガスタービンの下流に、高温ガス温度を高めるべく、追加燃焼装置を設けると目的に適う。
【００２３】
本発明による利点は、特に単純で技術的に安価な様式で、本来の流れ媒体を利用することにより、始動過程中に過熱器伝熱面の出口における蒸気の温度を蒸気タービンの運転状態に特に柔軟に適合させ得ることにある。この結果、出力を発生すべく蒸気を蒸気タービンに供給する迄の待機時間と、それに伴う始動時の出力発生遅れとを、特に簡単な様式で短縮できる。その際、例えば注水冷却のような複雑な別個の冷却装置が不要となる利点がある。流れ媒体の液状部分の利用およびその潜熱吸収容量は、特に柔軟で単純な制御方式と、過熱器伝熱面の出口における蒸気温度の必要に応じた低下とを可能にし、その場合、注水冷却時に考慮した再熱による高温蒸気の冷却が不要となる。
【００２４】
以下図を参照し、本発明の実施例を詳細に説明する。
【００２５】
図１の貫流ボイラ１は、図示しないガスタービンの排気ガス側に、廃熱ボイラの形で後置接続されている。貫流ボイラ１は囲壁２を有し、該囲壁２は、ガスタービンからの排気ガスが矢印４で示す略水平の高温ガス（燃焼ガス）流れ方向ｘに貫流する高温ガス（燃焼ガス）通路６を形成している。該通路６内に、各々貫流原理で設計された流れ媒体に対する予熱用、蒸発用および過熱用の複数の伝熱面を配置している。図１の実施例では、蒸発区域に唯一の蒸発器貫流伝熱面８のみ示すが、多数の貫流伝熱面を設けてもよい。
【００２６】
蒸発器貫流伝熱面８で形成された蒸発器系に流れ媒体Ｗが供給され、該媒体Ｗは、定格負荷運転時、蒸発器貫流伝熱面８の１回の貫流で完全に蒸発する。蒸発器貫流伝熱面８で形成された蒸発器系は、蒸気タービンの図示しない水・蒸気回路に接続されている。
【００２７】
図１の貫流ボイラ１の蒸発器貫流伝熱面８は、流れ媒体Ｗの貫流のために並列接続された多数の蒸気発生管１２を管束の形で備える。多数の蒸気発生管１２は、各々高温ガスの流れ方向に見て横に並べて配置され、かくして所謂管横列を形成している。図１は、そのように横に並べて配置した蒸気発生管１２の内の１本のみを示す。多数の蒸気発生管１２が、高温ガス流れ方向に見て、縦に連続して配置され、かくして所謂管縦列を形成している。１つの管縦列に配置された蒸気発生管１２に、流れ媒体側において共通の管寄せ１６が後置接続されている。
【００２８】
蒸発器貫流伝熱面８に流れ媒体側に、同様に高温ガス通路６内に配置された過熱器伝熱面２０が後置接続されている。蒸発器系と過熱器伝熱面２０に加え、蒸気タービンの水・蒸気回路の、図１に示さない他の複数の伝熱面が接続され、それは例えば中圧蒸発器、低圧蒸発器および／又は給水加熱器である。
【００２９】
貫流ボイラ１は、始動過程中に特に単純な手段で、過熱器伝熱面２０を形成する過熱管２２の出口で低い蒸気温度を確実に保証するよう設計している。そのため、流れ媒体Ｗの蒸発点を、必要に応じ蒸気発生管１２から過熱管２２に転移できる。これにより、特に始動時や部分負荷時、蒸気発生管１２への流れ媒体Ｗの供給量を適当に調整することで、過熱管２２内での残留蒸発に基づき、特に僅かな過熱を達成できる。
【００３０】
管寄せ１６は、完全又は部分的に蒸発した流れ媒体Ｗが、蒸気器貫流伝熱面８に後置接続した過熱器伝熱面２０に、流れ媒体Ｗの液相と蒸気相との分離を起すことなく転流するのを可能にすべく設計してある。従って、管寄せ・分配ユニットは、蒸発器貫流伝熱面８と過熱伝熱面２０とを、流れ媒体Ｗの蒸発点が過熱器伝熱面２０の中に転移可能なように１つの機能ユニットの形に結合している。
【００３１】
通常運転時、過熱器伝熱面２０を形成する過熱管２２で、蒸発器ユニットで流れ媒体Ｗから発生した蒸気Ｄが過熱される。高温ガス流れ方向ｘに横に並べて配置された過熱管２２の数は、蒸発器系の管縦列数に相当する。即ち、管縦列の蒸気発生管１２内で発生した蒸気Ｄは各々の管寄せ１６に集められ、各１つ又は２つの過熱管２２に供給され、このため各過熱管２２に流れ媒体側で、個々に対応した複数の蒸気発生管１２が前置接続されている。この配置構造により、蒸発器系と過熱器伝熱面２０の間に気水分離器を挿入接続することなく実現される蒸発器系から過熱管２２への直接転流は、未蒸発の、特に未だ液状の流れ媒体Ｗを蒸発器系から過熱管２２に運び入れることを可能にする。これによって得られた流れ媒体Ｗの蒸発点の蒸発器系から過熱管２２への転移によって、ガス・蒸気複合タービン設備の運転状態に応じ望まれる過熱管２２の出口２４における蒸気Ｄの温度の低下が達成される。これは過熱管２２内での液状媒体部分の蒸発、即ち過熱器伝熱面２０を必要に応じて蒸発器伝熱面として利用することで行われる。
【００３２】
蒸気タービンはガスタービンに比べて応答性が鈍く、始動時に蒸気温度が排気ガス温度を迅速に追従できない故、ガス・蒸気複合タービン設備の特に始動又は負荷変動時、過熱管２２の出口２４での蒸気Ｄの温度低下が必要である。過熱器伝熱面２０を必要に応じ蒸発器伝熱面として利用すると、特に単純且つ柔軟に、過熱器伝熱面２０の出口２４での蒸気Ｄの温度を、蒸気タービンの金属材料の低い温度に合わせ、即ち低下させ得る。
【００３３】
過熱器伝熱面２０の出口２４での蒸気温度Ｔの特に柔軟な調整は、蒸発点が過熱管２２の内部で流れ媒体Ｗの矢印２６で示す流れ方向ｙに転移することで保証できる。流れ方向ｙにおいてかなり手前、即ち管寄せ１６の近傍に位置する蒸発点は、過熱器伝熱面２０の内部における液状媒体・蒸気混合物の小さな熱容量を意味し、従って過熱器伝熱面２０の出口２４における蒸気Ｄの比較的高い温度Ｔを意味する。しかし蒸発点が流れ方向ｙにおいて比較的深く過熱管２２内に転移した際、即ち流れ媒体Ｗが非常に遅れてようやく完全に蒸発した際、過熱器伝熱面２０の内部における液状媒体・蒸気混合物の熱容量が大きくなり、過熱器伝熱面２０の出口２４における蒸気Ｄの温度Ｔが非常に低くなる。
【００３４】
流れ方向ｙにおける蒸発点の位置、従って過熱器伝熱面２０の出口２４での蒸気Ｄの温度Ｔは、この実施例では、蒸気発生管１２への流れ媒体Ｗの供給量、即ち給水量により制御できる。そのため、給水ポンプのポンプ動力を統括制御装置で制御する。蒸気発生管１２に単位時間毎に比較的多量の流れ媒体Ｗを供給すると、高温ガスにより用意される熱量は、蒸発器貫流伝熱面８の内部で流れ媒体Ｗを完全蒸発するのに十分でない。単位時間毎に蒸気発生管１２に供給する流れ媒体Ｗの量が多くなればなる程、管寄せ・分配ユニットを経て蒸発器系から過熱管２２に送られる液状媒体・蒸気混合物における液状媒体按分量が高くなる。また高い液状媒体按分量は、液状媒体・蒸気混合物の比較的大きな熱容量と比較的低い出口温度Ｔを生じさせる。かくして、特に単純で柔軟に、単位時間毎の流れ媒体Ｗの供給量の増大だけで、蒸気タービンに供給する蒸気Ｄの温度Ｔの低下が起り、逆に供給量の減少により温度Ｔが上昇する。
【００３５】
更に、蒸発器貫流伝熱面８は特に良好な加熱特性を得るべく設計されている。これを特に単純な構造手段で特に確実に保証すべく、蒸発器貫流伝熱面８は流れ媒体側を直列接続した３つの区域を備える。蒸発器貫流伝熱面８の各蒸気発生管１２は、第１区域に略垂直に配置され、流れ媒体Ｗが上向きに貫流する昇り管部材２８を有する。蒸発器貫流伝熱面８の各蒸気発生管１２は、第２区域に、流れ媒体側において昇り管部材２８に後置接続され、略垂直に配置され流れ媒体Ｗが下向きに貫流する下り管部材３０を備える。蒸発器貫流伝熱面８の各蒸気発生管１２は、第３区域に、流れ媒体側で、下り管部材３０に後置接続され、略垂直に配置され流れ媒体Ｗが上向きに貫流する第２昇り管部材３２を持つ。下り管部材３０は、それに対応した昇り管部材２８に転流管３４を経て接続されている。同様に、第２昇り管部材３２はそれに対応した下り管部材３０に、転流管３４を経て接続されている。高温ガス流れ方向ｘに見て、第２昇り管部材３２は昇り管部材２８と下り管部材３０との間に配置されている。
【００３６】
蒸発器系から過熱管２２への流れ媒体Ｗの蒸発点の転移は、図に詳細に示す管寄せ１６の採用で可能となる。蒸発器貫流伝熱面８の出口で大部分蒸発した流れ媒体Ｗは、通常出口管寄せに集められ、分配器で改めて蒸気発生管１２に後置接続された過熱管２２に分配される。しかし、管横列の蒸気発生管１２およびこれに伴い必要となる過熱管２２への流れ媒体Ｗの再分配用に、共通の管寄せを採用する際、液相と蒸気相が不所望に分離する恐れがある。これに対し実施例のように、管横列の蒸気発生管１２に対する共通の管寄せ・分配器を省き、代わりに管縦列の蒸気発生管１２に対する管寄せ１６だけを設けると、液相／蒸気相の分離現象の恐れはなくなる。液状媒体・蒸気混合物が管縦列の蒸気発生管１２から、分離現象なしに管寄せ１６に流入し、そこから、流れ媒体Ｗの再分配を必要とすることなく、後置接続された過熱管２２に流入する。蒸発器系と過熱器伝熱面２０との間に通常接続される気水分離器３６は、過熱管２２の出口２４に配置されている。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】横形貫流ボイラの概略縦断面図。
【図２】貫流ボイラの管寄せの縦断面図。
【符号の説明】
【００３８】
１  貫流ボイラ、６  高温ガス通路、８  蒸発器伝熱面、１２  蒸気発生管、２０  過熱器伝熱面、２２  過熱管、２４  出口、３６  気水分離器、Ｗ  流れ媒体、  Ｄ  蒸気、ｘ  流れ媒体の流れ方向矢印、Ｔ  蒸気温度
【図１】
2007504426.tif 000003
【図２】
2007504426.tif 000004
【国際調査報告】
2007504426.tif 000005
2007504426.tif 000006
2007504426.tif 000007
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