(57)【要約】【課題】部品点数の増加を最小限に抑え、建設時の伝熱管パネルの据付けを容易に行うことができ、確実にボイラ運転中のケーシング内壁と伝熱管パネルとの間にできる隙間に排ガスがバイパスしない構造を有する排熱回収ボイラを提供すること。【解決手段】ケーシング側バッフル１４と伝熱管側バッフル１５との間に新たに中間バッフル１６を追加することでケーシング１の内壁と伝熱管パネル９との間の間隔を塞ぎ、この間を流れる排ガスバイパス流れの発生を防止する。このとき中間バッフル１６をケーシング内壁側バッフルと伝熱管パネル側バッフルとの間にできる隙間を塞ぐ位置に取り付け、これ以降の中間バッフルの取り付け位置が排熱回収ボイラの運転中にケーシング内壁と伝熱管パネルとの間にできる隙間を完全に塞ぐ位置を維持することができるように追加された中間バッフル接合部１７は完全固定とせず、最初の運転で伝熱管パネル９の変位により中間バッフル１６がスライドするような構造とする。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
煙道を形成するケーシングと、該ケーシング内に導入されるガスの熱を回収するためにケーシング内に配置される伝熱管群からなる伝熱管パネルを備えた排熱回収ボイラにおいて、
前記ケーシング内壁と伝熱管パネルの間隔を塞ぐようにケーシング内壁と伝熱管パネルにそれぞれ設置されるバッフルと、
該両バッフルの間にできる隙間を塞ぐ位置に、スライド自在に前記バッフルのいずれか一方に取り付けられる中間バッフルと、
を設けたことを特徴とする排ガスバイパス流れ防止構造を有する排熱回収ボイラ。
【請求項２】
スライド自在の中間バッフルは、ケーシング及び伝熱管パネルの熱伸びに伴うケーシング内壁と伝熱管パネルとの間隔の変動に伴って伸縮可能に構成されることを特徴とする請求項１記載の排ガスバイパス流れ防止構造を有する排熱回収ボイラ。
【請求項３】
中間バッフルはガス流れに直交する方向に複数に分割され、分割されたそれぞれのバッフル片がケーシング内壁と伝熱管パネルとの間隔の変動に伴って独立して伸縮可能に構成されることを特徴とする請求項１又は２記載の排ガスバイパス流れ防止構造を有する排熱回収ボイラ。
【請求項４】
請求項１記載の排ガスバイパス流れ防止構造を有する排熱回収ボイラのケーシング内壁側バッフル又は伝熱管パネル側バッフルへの中間バッフルの取り付け時に、中間バッフルをケーシング内壁側バッフルと伝熱管パネル側バッフルとの間にできる隙間を塞ぐ位置に設置し、最初の排熱回収ボイラの起動時に伝熱管パネルの熱伸びおよび排ガス動圧によるたわみの変位により、中間バッフルがケーシング内壁側バッフルと伝熱管パネル側バッフルとの間にできる隙間を塞いだままスライドし、これ以降の中間バッフルの取り付け位置が排熱回収ボイラの運転中にケーシング内壁と伝熱管パネルとの間にできる隙間を完全に塞ぐ位置を維持することができるように中間バッフルを完全固定しないことを特徴とする排熱回収ボイラの排ガスバイパス流れ防止構造の設置方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、排熱回収ボイラに係り、排熱回収ボイラ内におけるケーシング内壁と伝熱管パネルとの隙間を排ガスがバイパスすることを防止するための排ガスバイパス流れ防止構造を有する排熱回収ボイラに関する。
【０００２】
【従来の技術】
排熱回収ボイラの概略系統の例を図３に示す。図示しないガスタービンから排出された排ガスＧ１が矢印に示されるように、排熱回収ボイラケーシング１で構成される煙道を上流から下流へ流れる。排熱回収ボイラの煙道中には、上流側から順に過熱器２、蒸発器３及び節炭器４の伝熱管パネルが設置されており、それぞれの伝熱管パネルで排ガスＧ１と接触して熱交換が行われる。給水Ｗは節炭器４に流入して、蒸気ドラム５内で水の飽和温度近くまで加熱される。蒸気ドラム５に流入した給水Ｗは、蒸発器３で沸騰した後に再び蒸気ドラム５に戻り、飽和蒸気と飽和水に分離される。蒸気ドラム５で分離された飽和蒸気は過熱器２に流入し、ここで過熱蒸気Ｓとなって図示しない蒸気タービン側に送られる。
【０００３】
過熱器２、蒸発器３及び節炭器４の伝熱管パネル９は図４に示されるように、上部ヘッダ６、下部ヘッダ７および多数の伝熱管８で構成されており、図３における排ガスＧ１との熱交換は伝熱管８の外面において行われる。これらの伝熱管パネル９は図５に示されるように、排熱回収ボイラケーシング１の中に配置されている。排ガスＧ１が伝熱管８と効率よく熱交換させるために、伝熱管パネル９と排熱回収ボイラケーシング１の内壁との隙間を排ガスＧ１がバイパスしないように、上部ヘッダ６および下部ヘッダ７のまわりには上部バッフル１０および下部バッフル１１、２つの伝熱管パネル９の間にはそれぞれ伝熱管パネル間バッフル１２がそれぞれ設置されている。一方、伝熱管パネル９の側面隙間１３は、図５のＡ−Ａ矢視図を表わす図６のような構造となっている。
【０００４】
図６中の伝熱管パネル９は運転中の温度上昇によりケーシング幅方向に熱伸び変位Ｄ１が生じると同時に、排ガスの動圧により排ガス流れ方向にたわみ変位Ｄ２が生じるため、伝熱管パネル９は排熱回収ボイラケーシング１の内壁に対して固定できない。従って、伝熱管パネル９と排熱回収ボイラケーシング１の内壁との間には隙間があり、排ガスＧ１のバイパス流れＧ２が生じる。この排ガスバイパス流れＧ２を低減するために排熱回収ボイラケーシング１の内壁にケーシング側バッフル１４、伝熱管パネル９に伝熱管側バッフル１５を設置している。ケーシング側バッフル１４と伝熱管パネル側バッフル１５との隙間Ｌ１は、伝熱管パネル９のケーシング幅方向熱伸び変位Ｄ１以上の間隔となるようにしなければならない。またケーシング側バッフル１４のガス流れ方向の長さＬ２は、伝熱管パネル９のたわみ変位Ｄ２以上の長さを必要とする。このため、結果的にはケーシング側バッフル１４と伝熱管側バッフル１５との間には全体変位Ｄ３以上の間隔が必要となる。
【０００５】
【特許文献１】
特開平７−３５４９３号公報
【０００６】
【特許文献２】
特開２００１−２３５１３７号公報
【０００７】
【特許文献３】
特開２００２−１６８４０３号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
排熱回収ボイラ運転中の伝熱管パネル９の熱伸び量および排ガス動圧によるたわみ量は予想値に対してある程度の誤差を含む。上記従来技術ではこれらの誤差が大きいと運転中の規定の隙間が予想より大きくなってバイパス量が増加し、排熱回収ボイラは要求される性能を満足しなくなるか、あるいは伝熱管パネル９がケーシング１の内面と接触し、機器の破損につながるおそれがある。
【０００９】
また、２０ｍ程度の長尺の伝熱管パネルをケーシング１の天井部に吊り下げることから、上下方向の伝熱管パネル９の伸び差に応じて隙間を調整しなければならず、ボイラ建設時において伝熱管パネル９を据付ける際、高い据付精度が要求される。
【００１０】
本発明の課題は、部品点数の増加を最小限に抑えた簡易な構造で、建設時の伝熱管パネルの据付けを容易に行うことができ、確実にボイラ運転中のケーシング内壁と伝熱管パネルとの隙間を排ガスがバイパスすることを防止できる構造を有する排熱回収ボイラを提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記本発明の課題は、次の解決手段により達成される。
すなわち、請求項１記載の発明は、煙道を形成するケーシングと、該ケーシング内に導入されるガスの熱を回収するためにケーシング内に配置される伝熱管群からなる伝熱管パネルを備えた排熱回収ボイラにおいて、前記ケーシング内壁と伝熱管パネルの間隔を塞ぐようにケーシング内壁と伝熱管パネルにそれぞれ設置されるバッフルと、該両バッフルの間にできる隙間を塞ぐ位置に、スライド自在に前記バッフルのいずれか一方に取り付けられる中間バッフルとを設けた排ガスバイパス流れ防止構造を有する排熱回収ボイラである。
【００１２】
請求項２記載の発明は、前記スライド自在の中間バッフルは、ケーシング及び伝熱管パネルの熱伸びおよび排ガス動圧によるたわみの変位に伴うケーシング内壁と伝熱管パネルとの間隔の変動に伴って伸縮可能に構成される請求項１記載の排ガスバイパス流れ防止構造を有する排熱回収ボイラである。
【００１３】
請求項３記載の発明は、中間バッフルはガス流れに直交する方向に複数に分割され、分割されたそれぞれのバッフル片がケーシング内壁と伝熱管パネルとの間隔の変動に伴って独立して伸縮可能に構成される請求項１又は２記載の排ガスバイパス流れ防止構造を有する排熱回収ボイラである。
【００１４】
請求項４記載の発明は、請求項１記載の排ガスバイパス流れ防止構造を有する排熱回収ボイラのケーシング内壁側バッフル又は伝熱管パネル側バッフルへの中間バッフルの取り付け時に、中間バッフルをケーシング内壁側バッフルと伝熱管パネル側バッフルとの間にできる隙間を塞ぐ位置に設置し、最初の排熱回収ボイラの起動時に伝熱管パネルの熱伸びおよび排ガス動圧によるたわみの変位により、中間バッフルがケーシング内壁側バッフルと伝熱管パネル側バッフルとの間にできる隙間を塞いだままスライドし、これ以降の中間バッフルの取り付け位置が排熱回収ボイラの運転中にケーシング内壁と伝熱管パネルとの間にできる隙間を完全に塞ぐ位置を維持することができるように中間バッフルを完全固定しない排熱回収ボイラの排ガスバイパス流れ防止構造の設置方法である。
【００１５】
【作用】
請求項１、２、４記載の発明により、煙道を形成するボイラケーシング側に取り付けられたバッフルと伝熱管パネル側に取り付けられたバッフルとの間にできる隙間に新たに中間バッフルを追加することでボイラケーシング内壁と伝熱管パネルとの間を塞ぎ、この間を流れる排ガスのバイパス流れが生じるのを防止する。このとき、追加された中間バッフルの接合部を完全固定とせず、中間バッフルの据付時に中間バッフルがボイラケーシング内壁側バッフルと伝熱管パネル側バッフルとの間にできる隙間を塞ぐ位置に設置する。そして最初の排熱回収ボイラの起動時に伝熱管パネルの熱伸びおよび排ガス動圧によるたわみの変位により、中間バッフルはケーシング内壁側バッフルと伝熱管パネル側バッフルとの間にできる隙間を塞いだままスライドする。これ以降の中間バッフルの位置は排熱回収ボイラの運転中にケーシング内壁と伝熱管パネルとの間にできる隙間を完全に塞ぐ位置を維持することができる。
【００１６】
請求項３記載の発明によれば、中間バッフルはガス流れに直交する方向に複数に分割され、分割されたそれぞれのバッフル片がケーシング内壁と伝熱管パネルとの間隔の変動に伴って独立して伸縮可能に構成されるので、ボイラ運転中に伝熱管パネル内を流れる流体温度によりバッフル片毎の伸縮率がガス流れに直交する方向で異なっていても中間バッフルのスライド量を伝熱管パネルの熱伸びＤ１（図２）のガス流れに直交する方向の偏差に合わせることができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態について図面と共に説明する。
図１に図５のＡ−Ａ矢視図に相当する排ガスバイパス流れ防止構造の平面図（図１（ａ））と図１（ａ）のＡ視矢視図（図１（ｂ））を示す。
【００１８】
図４に示す上部ヘッダ６と下部ヘッダ７と複数の伝熱管８からなる伝熱管パネル９は、排熱回収ボイラケーシング１の内壁との間に間隔があり、この間隔を排ガスの一部がバイパスしないように、排熱回収ボイラケーシング１の内壁にケーシング側バッフル１４、伝熱管パネル９に伝熱管側バッフル１５をそれぞれ設置する。さらにケーシング側バッフル１４と伝熱管側バッフル１５の間に中間バッフル１６を追加することにより、伝熱管パネル９と排熱回収ボイラケーシング１の内壁との隙間を流れる排ガスバイパスの流路を塞ぐ。
【００１９】
このとき中間バッフル１６は、バネ固定ピン１７により伝熱管パネル側バッフル１５に接合する。バネ固定ピン１７のバネ固定強さは中間バッフル１６が脱落しないだけの強さとし、伝熱管パネル９の熱伸びによる変位で中間バッフル１６が伝熱管パネル側バッフル１５に対してスライドする動きを妨げない強さとする。中間バッフル１６のバネ固定ピン穴１８は、中間バッフル１６がスライドできるだけの長さを持った長穴とする。また中間バッフル１６は、据付時においてケーシング側バッフル１４と伝熱管パネル側バッフル１５との間の隙間を完全に塞ぐ位置で設置する。
【００２０】
排熱回収ボイラの最初の運転で伝熱管パネル９は熱伸びおよび排ガス動圧により変位するが、これに従って中間バッフル１６はケーシング側バッフル１４に接触しながらスライドし、伝熱管パネル９の変位が最大になった位置で中間バッフル１６のスライドも止まる。これ以降、中間バッフル１６はこの位置に維持され、この位置は排熱回収ボイラの運転中にのみケーシング側バッフル１４と伝熱管パネル側バッフル１５との間の隙間を完全に塞ぐ位置となり、排ガスバイパス流れを最小限にすることができる。
【００２１】
本実施例においてケーシング側バッフル１４は、中間バッフル１６との接触により負荷がかかるため、これによる変形によって中間バッフル１６のスライドが妨げられないように、図１の例では断面が門型の構造としている。
【００２２】
また図１の実施例では、中間バッフル１６は伝熱管パネル側バッフル１５に固定されているが、ケーシング側バッフル１４に固定した構造としても良く、この場合にも同様の効果が得られる。
【００２３】
本実施例の構成によれば、中間バッフル１６は、一方のバッフル１４又は１５にのみ保持される構造であるため、部品点数の増加が少なくて済む。また、中間バッフル１６は、その熱伸び方向の先端が当接する側のバッフル１４又は１５を拘束しないから、ボイラ建設時に伝熱管パネル９の据付精度を高める必要性が小さく、据付作業が容易かつ迅速に行える。
【００２４】
一方、ボイラ運転中の伝熱管パネル９の熱伸びＤ１（図２参照）は、伝熱管パネル９内を流れる流体温度によりガス流れに直交する方向で異なる。図２には図３に示す排熱回収ボイラの縦断面図（図２（ａ）は運転停止中、図２（ｂ）は運転中）を示すが、中間バッフル１６をガス流れに直交する方向に分割して設置することによって、中間バッフル１６のスライド量を伝熱管パネル９の熱伸びＤ１のガス流れに直交する方向の偏差に合わせることができ、これにより排熱回収ボイラの運転中のケーシング側バッフル１４との隙間も、ガス流れに直交する方向全域に沿って最小限にすることができる。
【００２５】
【発明の効果】
請求項１、２、４記載の発明によれば、簡易な構造で、建設時の伝熱管パネルの据付けを容易に行うことができ、据付時のボイラケーシング内壁と伝熱管パネルとの隙間設定精度、および伝熱管パネルの熱伸びと排ガス動圧たわみによる変位誤差によって運転中のケーシング内壁と伝熱管パネルとの間に隙間が生じて排ガスがバイパスしたり、バッフルの干渉による応力の発生に起因する機器の損傷を防止できる。
【００２６】
請求項３記載の発明によれば、請求項１、２記載の発明の効果に加えてボイラ運転中に伝熱管パネル内を流れる流体温度によりガス流れに直交する方向で異なっていても中間バッフルのスライド量を伝熱管パネルの熱伸びＤ１（図２）のガス流れに直交する方向の偏差に合わせることができ、これにより排熱回収ボイラの運転中のケーシング側バッフルとの隙間も、ガス流れに直交する方向全域に沿って最小限にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例の排熱回収ボイラの排ガスバイパス流れ防止構造の平面図（図１（ａ）：図５のＡ−Ａ線矢視図）と図１（ａ）のＡ視矢視図（図１（ｂ））である。
【図２】本発明の実施例の排熱回収ボイラの中間バッフルの垂直方向分割設置した実施例のボイラ断面図（停止中：図２（ａ）、運転中：図２（ｂ））である。
【図３】排熱回収ボイラの概略系統図である。
【図４】排熱回収ボイラの伝熱管パネルの概略斜視図である。
【図５】従来技術における排熱回収ボイラの断面図である。
【図６】従来技術における排ガスバイパス流れ防止構造の平面図（図５のＡ−Ａ線矢視図）である。
【符号の説明】
１  排熱回収ボイラケーシング    ２  過熱器
３  蒸発器                      ４  節炭器
５  蒸気ドラム                  ６  上部ヘッダ
７  下部ヘッダ                  ８  伝熱管
９  伝熱管パネル                １０  上部バッフル
１１  下部バッフル              １２  伝熱管パネル間バッフル
１３  側面隙間                  １４  ケーシング側バッフル
１５  伝熱管パネル側バッフル    １６  中間バッフル
１７  バネ固定ピン              １８  バネ固定ピン穴
Ｄ１  熱伸び変位                Ｄ２  たわみ変位
Ｄ３  全体変位
Ｇ１  排ガス                    Ｇ２  排ガスバイパス流れ
Ｌ１  側面バッフル隙間          Ｌ２  ケーシング側バッフル長さ
Ｓ  過熱蒸気                    Ｗ  給水
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2004301479.tif 000006
【図５】
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【図６】
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