(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガスタービンからの排ガスを流入させるダクト内に複数の伝熱管を束ねた伝熱管パネルを吊り下げて配置してガスタービンからの排ガスの熱を伝熱管内に回収して蒸気を生成させる排熱回収ボイラにおいて、排ガスの流れ方向に直交する水平方向に伝熱管パネルを束ねる所定幅の水平サポートを上下方向に複数段設け、伝熱管パネルの両側の数本の伝熱管部分における各段の水平サポートの幅を前記所定幅より広くしたことを特徴とする排熱回収ボイラ。
【請求項２】
各伝熱管パネルの両側の数本の伝熱管部分は、所定幅の水平サポートの略３倍の幅としたことを特徴とする請求項１記載の排熱回収ボイラ。
【請求項３】
伝熱管は外周部にフィンを巻き付けたフィン付き伝熱管からなり、該フィン付き伝熱管の左右からフィン付き伝熱管を挟持して固定する波形バッフル板からなるハニカムサポートを設け、該ハニカムサポートの外側に水平サポートを設け、各伝熱管パネルの両側の数本の伝熱管部分は、ハニカムサポートと水平サポートの幅を共に前記水平サポートの所定幅より広くしたことを特徴とする請求項１又は２記載の排熱回収ボイラ。
【請求項４】
ガスタービンからの排ガスを流入させるダクト内に複数の伝熱管を束ねた伝熱管パネルを吊り下げて配置してガスタービンからの排ガスの熱を伝熱管内に回収して蒸気を生成させる既設の排熱回収ボイラにおいて、排ガスの流れ方向に直交する水平方向に伝熱管パネルを束ねる所定幅の水平サポートを上下方向に複数段設け、各段の水平サポートとして各伝熱管パネルの両側の数本の伝熱管部分は、前記水平サポートの上下に前記水平サポートと略同一幅の補強水平サポートを配置し、該補強水平サポートを取り付けた伝熱管パネルの補強水平サポートの外側から補強水平サポートを挟み込んで補強水平サポートを支持する開き防止板を設けたことを特徴とする排熱回収ボイラ。
【請求項５】
補強水平サポートは、その外側の中央にはリブを有する構成として配置し、該リブで開き防止板を支持させた構成からなる請求項４記載の排熱回収ボイラ。
【請求項６】
伝熱管が外周部にフィンを巻き付けたフィン付き伝熱管からなり、該フィン付き伝熱管の左右から挟持して固定する波形バッフル板からなるハニカムサポートを設け、該ハニカムサポートの外側に水平サポートを設け、各伝熱管パネルの両側の数本の伝熱管部分は、ハニカムサポートの上下に該ハニカムサポートと略同一幅の補強ハニカムサポートを設け、さらに前記水平サポートの上下に該水平サポートと略同一幅の補強水平サポートを配置したことを特徴とする請求項４又は５記載の排熱回収ボイラ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排熱回収ボイラ（ＨＲＳＧ）に関し、特にガスタービンからの高温高速の排ガス流により励振される排熱回収ボイラの伝熱管パネルのサポート構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
急増する電力需要に応えるために、高効率発電の一環として、最近複合発電プラントが注目されている。この複合発電プラントはまず、ガスタービンによる発電を行うとともに、ガスタービンから排出される排ガス中の熱を排熱回収装置（排熱回収ボイラ）によって回収し、この排熱回収ボイラで発生した蒸気により、蒸気タービンを駆動させて発電するものである。
【０００３】
この複合発電プラントは、ガスタービンによる発電と蒸気タービンによる発電を同時に行うことができるために、発電効率が高い上にガスタービンは負荷応答性に優れており、急激な電力需要の上昇、下降にも充分対応し得る負荷追従性に優れた利点もあり、特にいわゆる毎日起動停止（Daily Start Stop）運転や、週末起動停止（Weekly Start Stop）運転を行うプラントには有効である。
【０００４】
ところが、この複合発電プラントにおいては、ＬＮＧ、灯油などのクリーンな燃料を使用するので、ＳＯｘ量やダスト量は少なくなるが、ガスタービンの燃焼においては酸素量が多く、高温燃焼を行うために、排ガス中のＮＯｘ量が増加するので、脱硝装置を内蔵した排熱回収ボイラが用いられている。
【０００５】
図７には脱硝装置が配置された複合発電プラントの概略系統図を示す。図７において、ガスタービン１からの高温高速の排ガス１１は排熱回収ボイラ（ＨＲＳＧ）ダクト１２に設置された過熱器３、第１の蒸発器４、脱硝装置５、第２の蒸発器６、節炭器７に順次に接触して熱交換される。また第１の蒸発器４と第２の蒸発器６からの蒸気を含む水が管路２８ａと管路２８ｂから汽水分離ドラム８にそれぞれ送られ、該汽水分離ドラム８から分離された蒸気は飽和蒸気管３７を経て過熱器３でさらに過熱された後、主蒸気管３１を経由して蒸気タービン９を駆動する過熱蒸気として利用される。蒸気タービン９で用いられた蒸気は復水器１０で水Ｗに戻され、給水管路３２に配置された給水ポンプ３０により節炭器７に循環され、節炭器７でガスタービン１からの排ガス１１より予熱されてドラム８内に供給される。ドラム８内の水は降水管３３を通って下降し、管路３５ａ、３５ｂを経て蒸発器４、６へ導入され、その後、管路２８ａ、２８ｂを経てドラム８内に戻る。主蒸気管３１に接続されたタービンバイパス管３８は、蒸気タービン９をバイパスして蒸気を直接復水器１０に導いても良い。
【０００６】
また、図７には、蒸気タービン９への蒸気の流量を調節する蒸気タービン加減弁３９、蒸気タービン９への蒸気の供給により蒸気のバイパス量を調節するタービンバイパス弁４０および排ガスダクト１２のダンパ４１が設けられている。
【０００７】
以上の説明は、複合発電プラントにおける高温高速の排ガス１１、給水Ｗ及び蒸気の各流れの概要を説明したものであるが、一般に、排熱回収ボイラ（ＨＲＳＧ）内には、過熱器３、蒸発器４、６及び節炭器７等の熱交換器が組み込まれて、排ガス１１の排熱を回収するとともに排ガス１１の脱硝を行うために脱硝装置５が配置されている。
【０００８】
図８には排熱回収ボイラ（ＨＲＳＧ）内に配置される熱交換器を構成する伝熱管パネル１３の斜視図を示している。該伝熱管パネル１３は、前記図７の過熱器３、第１の蒸発器４、第２の蒸発器６及び節炭器７等の伝熱面を構成する熱交換器であり、上部、下部管寄せ１７、１７とそれらの間に多数の伝熱管２５を接続し、伝熱管２５の外周には排ガス１１からの熱を吸収し易くしたフィン２６が螺旋状に巻き付けられ、溶接接続されたフィンチューブ２４からなる。このような伝熱管パネル１３が図８に示す例では、パネル面をガス流れに直交する方向に向けて３つ伝熱管パネル１３を一ユニットとして、このユニットを複数並べて配置し、これらをガス流れに直交するボイラ左右方向の水平サポート１９とガス流れ方向に沿った連結金具１８で束ねている。
【０００９】
３列の伝熱管２５を千鳥配置する伝熱管パネル１３の横断面図を図９に示し、図１０に図９の伝熱管パネルの側面図と図１１に図９の伝熱管パネル１３の上下に管寄せを接続する前の状態の側面図を示している。
【００１０】
これら図９、図１０及び図１１の断面図、側面図及び組み立て前の側面図に示す構成からなるフィンチューブ２４（伝熱管２５とフィン２６からなる）をハニカムサポート２９で束ね、さらにハニカムサポート２９の外側を水平サポート１９で束ねて一つの伝熱管パネル１３として用いる例である。ここでは、各伝熱管パネル１３は伝熱管２５とその回りに螺旋状に溶接されるフィン２６からなるフィンチューブ２４を備え、このフィンチューブ２４を２列また３列千鳥配置した例を示している。
【００１１】
図９〜図１１に示す、３列の伝熱管群を一伝熱管パネルユニットとして製造する場合には、上部、下部管寄せ１７、１７の間のフィンチューブ２４の上下にそれぞれ波板からなるハニカムサポート２９ａ、２９ｂ、２９ｃの互いに接触する部分の要所を溶接接続して溶接部Ｙとする。
【００１２】
また、図１２にＨＲＳＧの鳥瞰図を示す。ＨＲＳＧはダクト１２の内部に図８に示す伝熱管パネル１３を収納した蒸気発生器である。従来のＨＲＳＧでは、ダクト１２の内部には、ガスタービン１からの約６５０℃で約２０ｍ／sの高温高速の排ガス１１が流入し、伝熱管パネル１３で熱吸収され比較的低温になったガスが煙突１４から排出される。
【００１３】
図１３はＨＲＳＧの排ガス入口部分の内部に配置される伝熱管パネル構造を示す側面図である。ダクト１２は架構１６を介して地面１５に支持されている。伝熱管パネル１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃは、各々ヘッダ１７Ａ、１７Ｂ、１７Ｃに吊下げ支持されている。伝熱管パネル１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃには、約６５０℃で約２０ｍ／sの排ガス１１が作用し、伝熱管パネル１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃがガス流れに対し前後方向及び左右方向にも揺動する。
【００１４】
この伝熱管パネル１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃの振動を抑制するため、図１３に示す伝熱管パネル１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃに複数の水平サポート１９で束ねて伝熱管パネル１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃの固有振動数を高めることにより、伝熱管群を通過する排ガスに対する振動を抑制してきた（特許第３６２５９４８号公報参照)。
【００１５】
しかし、近年、ガスタービンが大型化し、高温高流速からなる排ガス１１のダクト１２内での偏流が拡大し、高温高速の排ガス１１による伝熱管パネル１３の振動揺動が増幅され、パネル端部のガス流れに直交するボイラ左右方向の水平サポート１９に損傷が生じることが問題視されるようになってきた。
【００１６】
下記特許文献１記載の発明では、フィン付きの伝熱管（フィンチューブ）を水平サポートにより挟持固定した構成で伝熱管パネルの振動揺動を無くすような対策を講じている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１７】
【特許文献１】特許第３６２５９４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
前述のように、特許文献１記載の発明では、伝熱管パネルの振動揺動を解決するために水平サポートの段数を増加させて設置しているが、旋回成分の偏流による振動は抑制出来ないことが問題であった。
【００１９】
ガスタービンが大型化することで、排熱回収ボイラ（ＨＲＳＧ） に流入する排ガスは、従来の約２０ｍ／ｓの流速に比べて遥かに高温高速流である約５０ｍ／s以上で、しかも約６５０℃という高温ガスとなっている。そのため、ＨＲＳＧ内で高速高温の排ガスに偏流が生じると、局所的には約１００ｍ／ｓの高温高速の排ガスの流れが部分的に発生する場合があり、従来の水平サポートでは伝熱管パネルの振動をとても抑制できなく、伝熱管パネルがＨＲＳＧのダクト壁面に接触して、伝熱管パネルだけでなくダクトを損傷させることもあった。
【００２０】
このため、単純に水平サポートを補強するために補強用の部材を増加させても、伝熱管の伝熱面積を塞ぐために熱回収効率が低下し、さらに水平サポートの補強部材の質量が数倍に増加するといった解決すべき問題があった。
【００２１】
そこで、本発明の課題は、上記従来技術における問題点を解決し、約６５０℃で約５０ｍ／ｓ、場合によっては１００ｍ／ｓとなる高温高速のガスタービン排ガスの旋回流によって励起される伝熱管パネルの振動による応力を低減し、安定運用を可能とする排熱回収ボイラを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
本発明の上記課題は次の解決手段により達成される。  
請求項１記載の発明は、ガスタービンからの排ガスを流入させるダクト内に複数の伝熱管を束ねた伝熱管パネルを吊り下げて配置してガスタービンからの排ガスの熱を伝熱管内に回収して蒸気を生成させる排熱回収ボイラにおいて、排ガスの流れ方向に直交する水平方向に伝熱管パネルを束ねる所定幅の水平サポートを上下方向に複数段設け、伝熱管パネルの両側の数本の伝熱管部分における各段の水平サポートの幅を前記所定幅より広くしたことを特徴とする排熱回収ボイラである。
【００２３】
請求項２記載の発明は、各伝熱管パネルの両側の数本の伝熱管部分は、所定幅の水平サポートの略３倍の幅としたことを特徴とする請求項１記載の排熱回収ボイラである。
【００２４】
請求項３記載の発明は、伝熱管は外周部にフィンを巻き付けたフィン付き伝熱管からなり、該フィン付き伝熱管の左右からフィン付き伝熱管を挟持して固定する波形バッフル板からなるハニカムサポートを設け、該ハニカムサポートの外側に水平サポートを設け、各伝熱管パネルの両側の数本の伝熱管部分は、ハニカムサポートと水平サポートの幅を共に前記水平サポートの所定幅より広くしたことを特徴とする請求項１又は２記載の排熱回収ボイラである。
【００２５】
請求項４記載の発明は、ガスタービンからの排ガスを流入させるダクト内に複数の伝熱管を束ねた伝熱管パネルを吊り下げて配置してガスタービンからの排ガスの熱を伝熱管内に回収して蒸気を生成させる既設の排熱回収ボイラにおいて、排ガスの流れ方向に直交する水平方向に伝熱管パネルを束ねる所定幅の水平サポートを上下方向に複数段設け、各段の水平サポートとして各伝熱管パネルの両側の数本の伝熱管部分は、前記水平サポートの上下に前記水平サポートと略同一幅の補強水平サポートを配置し、該補強水平サポートを取り付けた伝熱管パネルの補強水平サポートの外側から補強水平サポートを挟み込んで補強水平サポートを支持する開き防止板を設けたことを特徴とする排熱回収ボイラである。
【００２６】
請求項５記載の発明は、補強水平サポートは、その外側の中央にはリブを有する構成として配置し、該リブで開き防止板を支持させた構成からなる請求項４記載の排熱回収ボイラである。
【００２７】
請求項６記載の発明は、伝熱管が外周部にフィンを巻き付けたフィン付き伝熱管からなり、該フィン付き伝熱管の左右から挟持して固定する波形バッフル板からなるハニカムサポートを設け、該ハニカムサポートの外側に水平サポートを設け、各伝熱管パネルの両側の数本の伝熱管部分は、ハニカムサポートの上下に該ハニカムサポートと略同一幅の補強ハニカムサポートを設け、さらに前記水平サポートの上下に該水平サポートと略同一幅の補強水平サポートを配置したことを特徴とする請求項４又は５記載の排熱回収ボイラである。
【００２８】
（作用）  
図１に、本発明によるＨＲＳＧの全体で伝熱管パネル１３の防振構造を示す。複数の伝熱管２５（伝熱管２５の外周にフィン２６を巻いたフィンチューブ２４でも良い）の質量Ｍと水平サポート１９（水平サポート１９とハニカムサポート２９でも良い）を水平サポート１９によって束ねた伝熱管パネル１３は排ガス１１の流れ方向に対して直交する方向（左右方向）の全伝熱管数(図１に示す例では３２本)に対し、約２０％の管数分(図１に示す例では６本)の範囲(図１中の幅Ｌ１×２の範囲)におけるパネル端部の水平サポート１９の幅Ｈを従来の３倍である３Ｈにしている。具体的には、水平サポート１９の上部にサポート１９Ｕ、下部に１９Ｄを追設している。従って、水平サポート１９は、ガス流れ方向に直交する方向（左右方向）に全長Ｌからなり、その内でパネル両端部に長さＬ１×２、幅３Ｈの水平サポート構造（サポート１９Ｕ、水平サポート１９及び下部サポート１９Ｄ）とその間にある幅Ｈ、長さＬ２の水平サポート１９からなる。
【００２９】
上記上下サポート１９Ｕ、１９Ｄを追設することが、パネル１３の左右方向の振動変位の低減、及びパネル１３の衝突時の応力低減に有効であることを、パネル１３の振動系を用いて以下に説明する。
【００３０】
まず、パネル１３の左右方向（ガス流れに直交する方向）の振動の低減について説明する。図２に示す従来構造、及び図１に示す本発明によるパネル構造の振動系を、各々図４及び図３に示す。図４に示す従来構造の振動系において、図２中のパネル１３内の３２本の伝熱管２５の質量Ｍと水平サポート１９の剛性Ｋは次式（１）及び（２）に示すように、質量Ｍは長さＬに比例し、剛性Ｋはヤング率Ｅと水平サポート１９の幅Ｈに比例し、長さＬに反比例する。
【００３１】
この振動系の固有振動数ｆは、式（３）に示すように（Ｋ／Ｍ）の１／２乗に比例する。  
Ｍ∝Ｌ                                        （１）  
Ｋ∝Ｅ×Ｈ／Ｌ                                （２）  
ｆ∝（Ｋ／Ｍ）１／２                          （３）
図２と図４に示すように、従来構造においては、水平サポート１９によって束ねられる３２本の伝熱管２５の振動方向は同方向(いわゆる同位相の振動)となり、パネル１３全体の振動変位が大きくなる。
【００３２】
これに対し、本発明による伝熱管パネル１３の構造の振動系は、図３に示す三つの振動系を連結した系である。図３において、各々パネル１３の両端部における約２０％の伝熱管２５の本数分(実施例では３本×２)の質量Ｍ１及び剛性Ｋ１と各々パネル１３の両端部以外のパネル１３における約６０％の伝熱管数分（本実施例では２０本)の質量Ｍ２及び剛性Ｋ１との間には次式（４）、（５）及び（６）で表される関係がある。  
Ｍ１∝Ｍ／Ｌ×Ｌ１＝Ｍ／５.３                   （４）  
Ｋ１∝Ｅ×３Ｈ／Ｌ１＝１６Ｅ×Ｈ／Ｌ＝１６Ｋ    （５）  
Ｍ２＝Ｍ／Ｌ×Ｌ２＝Ｍ／１.６                   （６）  
Ｋ２＝Ｅ×Ｈ／Ｌ２＝１.６×Ｅ×Ｈ／Ｌ＝１.６Ｋ  （７）
また、Ｍ１−Ｋ１振動系及びＭ２−Ｋ２振動系の固有振動数ｆ１及びｆ２は、各々式（８）及び（９）で表される。  
ｆ１∝（Ｋ１／Ｍ１）１／２＝９.２×ｆ            （８）  
ｆ２∝（Ｋ２／Ｍ２）１／２＝１.６×ｆ            （９）  
式（８）を式（９）で割ることで、式（１０）のように、ｆ２に対するｆ１の比が求まる。  
ｆ１／ｆ２＝５.７３                            （１０）
式（１０）に示すように、Ｍ１−Ｋ１振動系の固有振動数ｆ１は、Ｍ２−Ｋ２振動系の固有振動数ｆ２の５.７３倍になる。このように、固有振動数が異なる三つの振動系(パネル左端のＭ１−Ｋ１振動系、パネル中央のＭ２−Ｋ２振動系、パネル右端のＭ１−Ｋ１振動系)を形成することで、各振動系の振動方向の違い（いわゆる位相の違い）を利用することで、パネル１３全体の振動変位δを低減でき、ひいては隣接するパネル１３の端部同士の衝突荷重及びパネル１３の端部とケーシング（ダクト１２のケーシング）の衝突荷重の低減が可能となる。
【００３３】
次に、パネル１３の衝突時の応力低減について説明する。図２に示す従来構造の水平サポート１９の幅Ｈに対して図１に示す本実施例による構造では、幅３Ｈの水平サポート構造（上部の補強用サポート１９Ｕ、水平サポート１９及び下部の補強用サポート１９Ｄ）は３倍になる。このことより、本実施例によるサポート構造では、パネル１３の衝突荷重を受ける面積が従来の３倍となり、伝熱管パネル１３の衝突時の応力を低減できる。
【００３４】
なお、上記説明において、伝熱管パネル１３の端部の幅を従来の水平サポート１９の幅Ｈの３倍とした例、あるいは補強用の補強上部サポート１９Ｕ、水平サポート１９及び補強下部サポート１９Ｄ）を用いて水平サポート１９に幅Ｈの略３倍とした例を説明したが、本発明では、伝熱管パネル１３の端部に設ける補強上部サポート１９Ｕ及び補強下部サポート１９Ｄの幅は、水平サポート１９の幅Ｈと同じとは限らず、必要に応じてさらに広い幅としても良い。
【００３５】
上記したように本発明によれば、伝熱管パネル１３の両端部における水平サポート１９の幅を、パネル１３の中央部における水平サポート１９の幅（Ｈ）と違えることで、三つの振動系(パネル左端部振動系、パネル中央部振動系、パネル右端部振動系)を形成でき、これら三つの振動系での振動の位相差を利用してパネル１３の左右方向振動を低減することで、隣接するパネル１３の端部同士あるいはパネル１３の端部とケーシングの衝突荷重を低減することができる。また、パネル１３の端部の水平サポート１９の幅を従来の略３倍にすることで、伝熱管パネル１３端部の衝突時に発生する応力を低減することもできる。これらの作用により、排熱回収ボイラの安定運用に寄与する排熱回収ボイラ防振構造が得られる。
【発明の効果】
【００３６】
請求項１記載の発明によれば、約５０ｍ／ｓ以上、局所的には約１００ｍ／ｓの高温高速のガスタービン排ガスが排熱回収ボイラのダクト内に導入されて、該排ガスが旋回流となっても、伝熱管パネルの振動変位を伝熱管パネルの水平サポートの簡易構造からなる補強により低減することができ、隣接する伝熱管パネル端部同士あるいは伝熱管パネル端部と排熱回収ボイラケーシングの衝突力を低減でき、排熱回収ボイラの安定運用に寄与する防振構造が得られる。
【００３７】
請求項２記載の発明によれば、請求項１記載の発明の効果に加えて、伝熱管パネル端部の水平サポートの幅を従来の略３倍にすることで、パネル端部の衝突時に発生する応力を低減できることから排熱回収ボイラの安定運用に寄与する防振構造が得られる。
【００３８】
請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の発明の効果に加えて、伝熱管が外周部にフィンを巻き付けたフィン付き伝熱管からなる場合には、フィン付き伝熱管の左右から挟持して固定する波形バッフル板からなるハニカムサポートを設け、該ハニカムサポートの外側に水平サポートを設け、各伝熱管パネルの両側の数本の伝熱管部分は、ハニカムサポートと水平サポートの幅を共に前記水平サポートの所定幅より広くしたことで伝熱管パネルの振動変位を低減することかでき、隣接する伝熱管パネル端部同士あるいは伝熱管パネル端部と排熱回収ボイラケーシングの衝突力を低減できる。
【００３９】
請求項４記載の発明によれば、既設の排熱回収ボイラにおいて水平サポートを溶接により補強できない場合にも補強水平サポートの外側から補強水平サポートを支持する開き防止板により保持することで、伝熱管パネル端部の水平サポートの幅を従来の約３倍にすることができ、高温高速流のガスタービン排ガスが排熱回収ボイラのダクト内に導入されて当該排ガスが旋回流になっても、該伝熱管パネルの振動変位を低減することができ、隣接する伝熱管パネル端部同士あるいは伝熱管パネル端部と排熱回収ボイラケーシングの衝突力を低減でき、排熱回収ボイラの安定運用に寄与する防振構造が得られる。
【００４０】
請求項５記載の発明によれば、請求項４記載の発明の効果に加えて、補強水平サポートの外側の中央にはリブを有する構成として、該リブで開き防止板を支持させるので補強水平サポートを溶接なしで容易に保持できる効果がある。
【００４１】
請求項６記載の発明は、請求項４又は５記載の発明の効果に加えて、伝熱管の外周部にフィンを巻き付けたフィン付き伝熱管を用いる場合には、フィン付き伝熱管の左右から挟持して固定する波形バッフル板からなるハニカムサポートを設け、該ハニカムサポート外側に水平サポートを設け、各伝熱管パネルの両側の数本の伝熱管部分は、ハニカムサポートの上下に該ハニカムサポートと略同一幅の補強ハニカムサポートを設け、さらに前記水平サポートの上下に該水平サポートと略同一幅の補強水平サポートを設けることで伝熱管パネルの振動変位を低減することができ、伝熱管パネル端部同士あるいは伝熱管パネル端部と排熱回収ボイラケーシングの衝突力を低減できる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明によるＨＲＳＧの全体で伝熱管パネルの防振構造を示す側面図である。
【図２】従来技術によるＨＲＳＧの全体で伝熱管パネルの防振構造を示す側面図である。
【図３】図１に示す本発明によるＨＲＳＧのパネル構造の振動系を示す。
【図４】図２に示す従来技術によるＨＲＳＧのパネル構造の振動系を示す。
【図５】本発明の一実施例の伝熱管パネルの水平サポートの補強を行った場合の構成を示す一部斜視図である。
【図６】本発明の一実施例の伝熱管パネルの水平サポートの補強を行った場合の構成を示す一部斜視図である。
【図７】脱硝装置が配置された複合発電プラントの概略系統図を示す
【図８】排熱回収ボイラ（ＨＲＳＧ）内に配置される熱交換器を構成する伝熱管パネルの斜視図を示している。
【図９】排熱回収ボイラ内に配置される伝熱管パネルの断面図である。
【図１０】図９の伝熱管パネルの側面図である。
【図１１】図９の伝熱管パネルの組み立て前の側面図である。
【図１２】本発明の実施例のＨＲＳＧの鳥瞰図である。
【図１３】図１２のＨＲＳＧの入口部分の側面図である。
【図１４】図１３のＡ−Ａ線断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００４３】
本発明の実施例を図面とともに説明する。  
図１２に示す排熱回収ボイラ（ＨＲＳＧ）の鳥瞰図と図１３のＨＲＳＧ入口側の伝熱管パネルを配置したダクト内部の側面図は本発明の実施例にも適合し、図１４には図１３のＡ−Ａ線断面図を示す。
【００４４】
本発明の実施例の伝熱管パネル１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃをガスタービンからの排ガス１１の流れ方向に沿って順次配置する。また図１４には、例えば伝熱管パネル１３Ａは排ガス１１のガス流れに直交する方向に左、中央、右と３列並列配置された例を示しており、伝熱管パネル１３ＡＬ、伝熱管パネル１３ＡＭ、伝熱管パネル１３ＡＲからなる。
【００４５】
また各伝熱管パネル１３ＡＬ、伝熱管パネル１３ＡＭ、伝熱管パネル１３ＡＲはダクト１２の前後方向の連結金具１８とダクト１２の横断方向に水平サポート１９（ハニカムサポート２９を設けることもできるが、図示していない）がそれぞれ複数段配置されている。連結金具１８は水平サポート１９の端部に設けられている。
【００４６】
また各伝熱管パネル１３ＡＬ、伝熱管パネル１３ＡＭ、伝熱管パネル１３ＡＲは上部、下部管寄せ１７Ａ、１７Ｂ、１７Ｃにそれぞれ接続している。
【実施例１】
【００４７】
図５には本実施例で用いる２列の伝熱管２５とフィン２６からなるフィンチューブ２４を一つの伝熱管パネル１３としてハニカムサポート２９と水平サポート１９で束ねた場合の防振補強構造を斜視図で示す。なお、図５にはフィンチューブ２４は一部だけを点線で示しており、図５はハニカムサポート２９とその外側に設けた水平サポート１９の一端部側の部分斜視図である。また、水平サポート１９の端部同士は水平サポート端部補強板２０で接続している。なお、ハニカムサポート２９を備えていない伝熱管構造は図示していないが、ハニカムサポート２９とフィンチューブ２４が無く、水平サポート１９で伝熱管２５を束ねた構造にも、本実施例の防振補強構造を適用できる。
【００４８】
図５には一つのハニカムサポート２９と一つの水平サポート１９で約３２本×２列のフィンチューブ２４を束ねた例を図示している。そして図５に示すように所定幅（Ｈ）の波形バッフル板からなるハニカムサポート２９と水平サポート１９の両端部の上下に約同一幅（Ｈ）の波形バッフル板からなる上方補強用ハニカムサポート２９Ｕと上方水平サポート１９Ｕと下方ハニカムサポート２９Ｄと下方水平サポート１９Ｄをそれぞれフィンチューブ２４の６本×２列分に相当する部分に設けて互いに溶接接続する。従ってハニカムサポート２９と水平サポート１９の上下の両端部では約３倍の幅のサポート構造体で伝熱管２５とフィン２６からなるフィンチューブ２４を支持することができる。
【００４９】
なお、水平サポート１９と水平サポート端部補強板２０とハニカムサポート２９で囲まれた空間部には充填部材４３を埋め込む。
【００５０】
前記所定幅（Ｈ）は３０〜５０ｍｍとする。また、水平サポート１９と水平サポート端部補強板２０とハニカムサポート２９の互いの接触部分は熱交換器製造工場での作製時に適宜溶接することができる。
【００５１】
この場合の応力が強く掛かる箇所は図５のハニカムサポート２９のコーナー部Ｓ１と上方ハニカムサポート２９Ｕと下方ハニカムサポート２９Ｄがなくなり、ハニカムサポート２９だけの幅Ｈになるコーナー部Ｓ２で、有限要素法による解析では、その値は従来の一倍幅の水平サポート１９を使用する場合の約４０％であった。
【実施例２】
【００５２】
次に本発明の第２実施例として既設の排熱回収ボイラ（ＨＲＳＧ）の２列のフィンチューブ２４をハニカムサポート２９と水平サポート１９で束ねた場合の防振補強構造の斜視図を図６に示す。また、水平サポート１９の端部同士は水平サポート端部補強板２０で接続している。なお、図６にはフィンチューブ２４は一部だけを点線で示しており、また、ハニカムサポート２９を備えていない伝熱管構造は図示していないが、ハニカムサポート２９とフィンチューブ２４が無く、水平サポート１９で伝熱管２５を束ねた構造にも、本実施例の防振補強構造を適用できる。
【００５３】
既設の排熱回収ボイラ（ＨＲＳＧ）ではハニカムサポート２９と水平サポート１９を補強する場合に伝熱管パネル１３は取り外すことができなく、また図５に示すようなハニカムサポート２９と水平サポート１９の伝熱管パネル１３への取り付け時のように、上方ハニカムサポート２９Ｕと上方水平サポート１９Ｕと下方ハニカムサポート２９Ｄと下方水平サポート１９Ｄをそれぞれ溶接接続することが不可能であるので、上方ハニカムサポート２９Ｕと下方ハニカムサポート２９Ｄ及び上方水平サポート１９Ｕと下方水平サポート１９Ｄをそれぞれハニカムサポート２９と水平サポート１９の上下に取り付けて、約３２本×２列のフィンチューブ２４を束ねた例を図６に示している。
【００５４】
そして図６に示すように所定幅（Ｈ）の波形バッフル板からなるハニカムサポート２９と水平サポート１９の両端部の上下に約同一幅（Ｈ）の波形バッフル板からなる補強用の上方ハニカムサポート２９Ｕと上方水平サポート１９Ｕと下方ハニカムサポート２９Ｄと下方水平サポート１９Ｄをそれぞれフィンチューブ２４の６本×２列分に相当する部分に設けて、補強用のハニカムサポート２９Ｕ，２９Ｄと水平サポート１９Ｕ、１９Ｄを複数の開き防止板２２で支持する構造とする。
【００５５】
既設の所定幅（Ｈ）の波形バッフル板からなる補強用のハニカムサポート２９Ｕ，２９Ｄを既設ハニカムサポート２９の上下に取り付け、さらにその外側に補強用の水平サポート１９Ｕ、１９Ｄを既設水平サポート１９の上下に取り付ける。この補強用の水平サポート１９Ｕと水平サポート１９Ｄの幅は既設の水平サポート１９と略同一幅とし、また３２本からなるフィンチューブ２４を用いる伝熱管パネル１３において両端部のフィンチューブ２４の６本×２列分の外周に取り付ける。
【００５６】
その後、既設の水平サポート１９の外周には、フィンチューブ２４の６本×２列分のリブ１９ａを取り付け、水平サポート１９の外側から両端のフィンチューブ２４の６本×２列分の一対の門型の開き防止板２２を上下方向から挿し込み、門型の開き防止板２２の底部を前記リブ１９ａで支持させる。
【００５７】
図６に示すように千鳥配置の２列のフィンチューブ２４からなる伝熱管パネル１３の場合は、既設の水平サポート１９の長手方向に対して門型の開き防止板２２を傾斜させて補強用のサポート１９Ｕとサポート１９Ｄの外側から差し込むことで、溶接接続されていない補強用のサポート１９Ｕとサポート１９Ｄを安定的に保持することができる。
【００５８】
千鳥配置でない並列配置のフィンチューブ２４からなる伝熱管パネル１３の場合は、門型の開き防止板２２を既設の水平サポート１９の長手方向に対して直交する方向に補強用のサポート１９Ｕとサポート１９Ｄの外側から差し込むことで、溶接接続されていない補強用のサポート１９Ｕとサポート１９Ｄを安定的に保持することができる。
【００５９】
補強用のハニカムサポート２９Ｕ，２９Ｄと水平サポート１９Ｕ，Ｄの長手方向に対して傾斜させて門型の開き防止板２２で保持する場合の有限要素法解析によると、図６のハニカムサポート２９Ｕ，２９Ｄのコーナー部Ｓ３で示す一番応力が掛かる箇所が従来の一倍幅のハニカムサポート２９と水平サポート１９を使用する場合の応力の７０％であった。
【００６０】
上記本発明の実施例において伝熱管２５の回りにフィン２６を設けたフィンチューブ２４を用いる伝熱管パネル１３を例示して説明したが、伝熱管２５の回りにフィン２６を配置していない伝熱管パネル１３にも本発明の水平サポート１９の補強構造を適用することもできる。
【００６１】
上記実施例で説明した伝熱管パネル１３の端部に設ける補強上部サポート１９Ｕ及び補強下部サポート１９Ｄ及びハニカムサポート２９Ｕ，２９Ｄの幅は、水平サポート１９の幅Ｈ及びハニカムサポート２９Ｕ，２９Ｄの幅Ｈと同じとは限らず、必要に応じてさらに広い幅としても良い。
【産業上の利用可能性】
【００６２】
本発明による伝熱管パネルの水平サポートの補強構造は、ガスタービンが大型化する傾向にあるので、ますます排ガス偏流が増加することが予想され、本発明による伝熱管パネルの水平サポートの補強構造の利用可能性がさらに増えるものと考えられる。
【符号の説明】
【００６３】
１  ガスタービン            ３  過熱器
４  第１の蒸発器            ５  脱硝装置
６  第２の蒸発器            ７  節炭器
８  汽水分離ドラム          ９  蒸気タービン
１０  復水器              １１  排ガス
１２  排熱回収ボイラ（ＨＲＳＧ）ダクト
１３Ａ  ガス流れ前側の伝熱管パネル
１３Ｂ、ガス流れ中央部の伝熱管パネル
１３Ｃ  ガス流れ後側伝熱管パネル
１３ＡＬ、１３ＢＬ、１３ＣＬ  左側の伝熱管パネル
１３ＡＭ、１３ＢＭ、１３ＣＭ  中央の伝熱管パネル
１３ＡＲ、１３ＢＲ、１３ＣＲ  右側の伝熱管パネル
１４  煙突                １５  地面
１６  架構
１７Ａ、１７Ｂ、１７Ｃ  上部、下部管寄せ
１８  連結金具            １９  水平サポート
１９Ｕ、１９Ｄ  補強用の水平サポート
１９ａ  リブ              
２０  水平サポート端部補強板
２２  開き防止板          ２４  フィンチューブ
２５  伝熱管              ２６  フィン
２８ａ、２８ｂ  管路      ２９  ハニカムサポート
２９Ｕ、２９Ｄ  補強用ハニカムサポート
３０  給水ポンプ          ３１  主蒸気管
３２  給水管路            ３３  降水管
３５ａ、３５ｂ  管路      ３７  飽和蒸気管
３８  タービンバイパス管  ３９  蒸気タービン加減弁
４０  タービンバイパス弁  ４１  ダンパ
４３  充填部材            Ｗ  水
Ｙ  溶接部
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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