(57)【要約】【課題】排ガス流路が上下方向に延び、かつ、伝熱管群がこれに交差する横方向に延びた竪型排熱回収ボイラにおいて、より簡素に、よりシンプルに、そしてより安価にした構成でケーシングの内部と外部とをシールするようにしたものを提供することを課題とする。【解決手段】ケーシングの上下方向に延びて形成された排ガス流路に対し、横方向に延びて交差した伝熱管群をケーシングの一部に設けたスキンケーシングを介してケーシング外のヘッダーに連通するように構成し、排ガス流路での伝熱管群の熱変形をスキンケーシングで吸収させ、ケーシングの周囲にその他のシール機構や支持機構を不要とし、シンプルでコンパクトな装置構造を得た。【選択図】　　　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
排ガス流路をケーシングの上下方向に延ばして形成し、これに交差して横方向に延びる伝熱管群を同ケーシング内に複数配置した竪型排熱回収ボイラにおいて、前記それぞれの伝熱管群は、前記ケーシングの一部に設けたスキンケーシングを介してそれぞれのヘッダーに連通したことを特徴とする竪型排熱回収ボイラ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、コンバインドサイクル発電プラント等に用いられる排熱回収ボイラに係わり、特に排ガス流路が上下方向に延び、かつ、伝熱管群がこれに交差する横方向に延びた竪型排熱回収ボイラに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
コンバインドサイクル発電プラントは、ガスタービン開放サイクルをトッピングサイクルとし、排熱回収ボイラ（ＨＲＳＧ）と蒸気タービンサイクル部及び発電機等をボトミングサイクルとして構成され、高い発電効率を得ることを可能としたものである。
【０００３】
しかもトッピングサイクルを形成するガスタービンは、負荷応答性に優れていることから、急激な電力需要の変化にも十分対応し得る負荷追従性を有し、高頻度起動停止（ＤＳＳ：Ｄａｉｌｙ　Ｓｔａｒｔ　Ｓｔｏｐ）運転に有効であり、この面からもコンバインドサイクル発電プラントの関心を高めている。
【０００４】
上記したトッピングサイクルとボトミングサイクルの区分では、蒸気タービンと共に後者に含めて分類した排熱回収ボイラは、便宜的にこのように区分しているものの、ガスタービンと蒸気タービンとのつなぎ役であり、コンバインドサイクル形成の立役者ともいうべき機器に当たる。
【０００５】
この排熱回収ボイラは、プラントの規模、立地条件等々に応じて、排ガスが水平方向に流れる横型、又は垂直方向に流れる竪型等の型式が使い分けられることになるが、本発明はこのうち特に排ガス流路が上下方向に延び、かつ、節炭器、蒸発器、過熱器等の伝熱管群がこれに交差する横方向に延びた竪型の排熱回収ボイラに係るものであるため、ここでは同竪型の排熱回収ボイラについて述べることになる。
【０００６】
このようにコンバインドサイクルの纏め役とも言うべき、従来の竪型排熱回収ボイラの概要について、図３に基づいて説明する。
図３は従来の竪型排熱回収ボイラを概略的に示す説明図である。
【０００７】
図３において、１は排熱回収ボイラを示し、同排熱回収ボイラ１は鉄骨構造の外郭部１３を支持体として、同外郭部１３に支持されたケーシング３を中心にして構成されている。
【０００８】
ケーシング３の内部には、それぞれ節炭器、蒸発器、又は過熱器等の熱交換部を構成する伝熱管群２が複数配設され、同ケーシング３は図示省略のガスタービンの排ガスが導入される排ガス入口４から同排ガスを大気に放出する煙突５へと続いている。
【０００９】
ここでケーシング３中に形成される排ガスの流路は、上下方向に延びて下方から上方に向けて排ガスが流れるように形成され、また、ケーシング３に収納された複数の伝熱管群２は、それぞれ長手方向を水平として排ガス流路と交差し、下方から上方に向けて流れる前記排ガスに晒されるように配置されている。
【００１０】
前記伝熱管群２が配置される位置に相当して、ケーシング３の外周にはヘッダーハウジング７が配置され、前記それぞれの伝熱管群２に対応するヘッダー８が収納されている。
【００１１】
なお、図面は概略表示のため、伝熱管群２は箱状の方形で表示しているがこれは複数の伝熱管チューブを集約して表示したものであり、また、同伝熱管群２からヘッダー８の間も１本の線で結んでいるがこれも前記複数の伝熱管チューブが全て寄せ集められているのを略示したものである。
【００１２】
そして前記ヘッダー８のそれぞれは、ベローズ１０を介してヘッダーハウジング７の外部へ連なり、前記外郭部１３で支持された蒸気ドラム６との間を下降管１１又は連絡管１２を介して連絡されている。
【００１３】
なお、この蒸気ドラム６との連絡構成の詳細、また、図示省略の蒸気タービンに至る伝熱管群２（特に過熱器）又は蒸気ドラム６等からの連絡構成の詳細については、本発明の趣旨外となるため、大幅に省略している。
【００１４】
他方、図３の表示で特に着目を要する点は、ケーシング３の内部から外部の蒸気ドラム６等に至るには、先ずヘッダーハウジング７で覆われたヘッダー８に集約されること、次いで同ヘッダー８からヘッダーハウジング７の外部へ出る位置にはそれぞれベローズ１０が設けられていること、及びヘッダーハウジング７の内部で各ヘッダー８の間にはガスショートパス防止部材９が介装されている点である。
【００１５】
すなわち、伝熱管群２からケーシング３を貫通してヘッダー８に至り、更にヘッダーハウジング７を貫通して下降管１１、連絡管１２等に連なる蒸気又は熱水の径路では、ケーシング３、ヘッダーハウジング７等の貫通部のシールを確実に行う工夫、手当てがなされねばならず、このため従来はヘッダーハウジング７、ベローズ１０、そしてガスショートパス防止部材９等にその機能を受け持たせていた。
【００１６】
【特許文献１】
特開平１１−１８２８０３号公報
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】
前記したように従来の竪型排熱回収ボイラにおいては、伝熱管群２を内在するケーシング３から蒸気ドラム６又は図示省略の蒸気タービン等の外部とのシールはヘッダーハウジング７、ガスショートパス防止部材９、ベローズ１０等の部材に依存するものであり、構造上も複雑になり、コストも嵩むものであって。
【００１８】
本発明は、このような従来の竪型排熱回収ボイラにおける問題点を解消し、より簡素に、よりシンプルに、そしてより安価にした構成でケーシングの内部と外部とをシールするようにした竪型排熱回収ボイラを提供することを課題とするものである。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
本発明は前記した課題を解決すべくなされたもので、排ガス流路をケーシングの上下方向に延ばして形成し、これに交差して横方向に延びる伝熱管群を同ケーシング内に複数配置した竪型排熱回収ボイラにおいて、前記それぞれの伝熱管群は、前記ケーシングの一部に設けたスキンケーシングを介してそれぞれのヘッダーに連通した竪型排熱回収ボイラを提供するものである。
【００２０】
すなわち、本発明によれば、ケーシングの上下方向に延びて形成された排ガス流路に対し、横方向に延びて交差した伝熱管群は、ケーシングの一部に設けたスキンケーシングを介してケーシング外のヘッダーに連通しているので、排ガス流路での伝熱管群の熱変形はスキンケーシングで吸収され、ケーシングの周囲にその他のシール機構や支持機構を不要とし、シンプルでコンパクトな装置構造を得るものである。
【００２１】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の一形態について図１及び図２に基づいて説明する。
図１は本実施の形態に係る竪型排熱回収ボイラを概略的に示す説明図、図２はその要部構成となるスキンケーシングを示し、（ａ）は部分正面図、（ｂ）は（ａ）の矢視Ａ−Ａ図、（ｃ）は（ａ）の矢視Ｂ−Ｂ図、（ｄ）は（ａ）の矢視Ｃ−Ｃ図である。
【００２２】
本実施の形態はケーシングの貫通部に図２に示すスキンケーシングを採用することにより、従来のものにおけるヘッダーハウジング、ガスショートパス防止部材、そしてベローズ等々の部材の省略化を達成したものであり、ガスタービンの排ガスから熱回収を行う熱交換部等々については従来と変わることはないものである。
【００２３】
従って説明が冗長とならないように、前記した従来のものにおける各構成と同一の部位については、図面中に同一の符号を付して示し、前記した従来のものにおける説明を援用することにより、重複する説明を省略して本実施の形態に特有の点を重点的に説明する。
【００２４】
すなわち、本実施の形態において、排熱回収ボイラ１は、鉄鋼構造の外郭部１３に支持されたケーシング３の内部に複数の伝熱管群２を配置し、同伝熱管群２をヘッダー８を介して蒸気ドラム６又は図示省略の蒸気タービン等の間で蒸気又は熱水を導通させるものである点は前記従来のものと変わりはない。
【００２５】
しかしながら本実施の形態においては、複数の伝熱管群２のそれぞれに対応してケーシング３の一部にスキンケーシング１５をそれぞれ設け、各伝熱管群２を構成する多数の伝熱管チューブ２ａを、同スキンケーシング１５を貫通させて対応するヘッダー８に寄せ集めるように構成している。
【００２６】
スキンケーシング１５は薄板状の平板上に一定の面積を囲ってループ状に形成された凸部１５ａを有しており、同スキンケーシング１５の周囲でこれを支持することになる強度メンバーとの熱延差をこの凸部１５ａにより吸収することにより、ガスシールと熱伸差の吸収を両立させる部材である。
【００２７】
すなわち、本実施の形態によれば、伝熱管群２のチューブ２ａは、ケーシング３の一部に設けた前記スキンケーシング１５を貫通してヘッダー８に集約されているので、排ガス流路で排ガスの熱回収を行うことにより熱変形されるチューブ２ａの変動をスキンケーシング１５で吸収し、かつ、ケーシング３の排ガス流路のガスシールを確実に保持することができる。
【００２８】
かくして本実施の形態によれば、従来の排熱回収ボイラに必須の構成部材であった、ヘッダーハウジング、ガスショートパス防止部材、そしてベローズ等々の部材を不要とし、シンプルでコンパクトな構造の排熱回収ボイラを得ることが出来、製造コストはもとより保守等のランニングコストも大幅に低減することが出来たものである。
【００２９】
以上、本発明を図示の実施の形態について説明したが、本発明はかかる実施の形態に限定されず、本発明の範囲内でその具体的構造に種々の変更を加えてよいことはいうまでもない。
【００３０】
【発明の効果】
以上、本発明によれば、排ガス流路をケーシングの上下方向に延ばして形成し、これに交差して横方向に延びる伝熱管群を同ケーシング内に複数配置した竪型排熱回収ボイラにおいて、前記それぞれの伝熱管群は、前記ケーシングの一部に設けたスキンケーシングを介してそれぞれのヘッダーに連通して竪型排熱回収ボイラを構成ているので、排ガス流路での伝熱管群の熱変形はスキンケーシングで吸収され、従来の装置が必須としたようにケーシングの周囲にその他のシール機構や支持機構を不要とし、シンプルでコンパクトな装置構造を得、製造コストはもとより保守等のランニングコストも大幅に低減する好適な竪型排熱回収ボイラを得ることが出来たものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の一形態に係る竪型排熱回収ボイラを概略的に示す説明図である。
【図２】図１の要部構成となるスキンケーシングを示し、（ａ）は部分正面図、（ｂ）は（ａ）の矢視Ａ−Ａ図、（ｃ）は（ａ）の矢視Ｂ−Ｂ図、（ｄ）は（ａ）の矢視Ｃ−Ｃ図である。
【図３】従来の竪型排熱回収ボイラを概略的に示す説明図である。
【符号の説明】
１　　　　排熱回収ボイラ
２　　　　伝熱管群
２ａ　　　チューブ
３　　　　ケーシング
４　　　　排ガス入口
５　　　　煙突
６　　　　蒸気ドラム
７　　　　ヘッダーハウジング
８　　　　ヘッダー
９　　　　ガスショートパス防止部材
１０　　　　ベローズ
１１　　　　下降管
１２　　　　連絡管
１３　　　　外郭部
１５　　　　スキンケーシング
１５ａ　　　凸部
【図１】
2004101045.tif 000003
【図２】
2004101045.tif 000004
【図３】
2004101045.tif 000005