(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
下方から上方に向かって排気ガスを導くケーシング内に、給水を通して予熱する節炭器と、該節炭器からの前記給水を加熱して蒸気を生成する蒸発器と、該蒸発器からの前記蒸気を更に加熱して過熱蒸気を生成する過熱器とを備えた貫流型排熱ボイラにおいて、前記蒸発器と前記過熱器との間には、該蒸発器からの前記蒸気の流れを少なくとも一回、前記節炭器の高さまで上方に導いてから下方の前記過熱器に導く第１流動安定部が設けられていることを特徴とする貫流型排熱ボイラ。
【請求項２】
請求項１に記載の貫流型排熱ボイラにおいて、
前記節炭器が、該節炭器内の前記給水を前記排気ガスの流れに対向する向流方向に流す向流型であり、
前記蒸発器が、前記節炭器の下方に配置されるとともに、該蒸発器内の前記蒸気を前記向流方向に流す向流型であり、
前記過熱器が、前記蒸発器の下方に配置されるとともに、該過熱器内の前記過熱蒸気を前記向流方向に流す向流型であることを特徴とする貫流型排熱ボイラ。
【請求項３】
請求項２に記載の貫流型排熱ボイラにおいて、該過熱器の一部に、前記蒸発器から前記蒸気を受け入れて、前記排気ガスの流れに並行な並流方向に流しながら蒸発させる第２流動安定部が設けられていることを特徴とする貫流型排熱ボイラ。
【請求項４】
請求項１に記載の貫流型排熱ボイラにおいて、
前記節炭器が、該節炭器内の前記給水を前記排気ガスの流れに対向する向流方向に流す向流型であり、
前記蒸発器が、前記節炭器の下方に配置されるとともに、該蒸発器内の前記蒸気を前記排気ガスの流れに並行な並流方向に流す並流型であり、
前記過熱器が、前記蒸発器の下方に配置されるとともに、該過熱器内の前記過熱蒸気を前記向流方向に流す向流型であることを特徴とする貫流型排熱ボイラ。
【請求項５】
請求項２または請求項４に記載の貫流型排熱ボイラにおいて、
前記第１流動安定部は、前記ケーシング内の排気ガス流路中に配置されていることを特徴とする貫流型排熱ボイラ。
【請求項６】
下方から上方に向かって排気ガスを導くケーシング内に、給水を通して予熱する節炭器と、該節炭器からの前記給水を加熱して蒸気を生成する蒸発器と、該蒸発器からの前記蒸気を更に加熱して過熱蒸気を生成する過熱器とを備えた貫流型排熱ボイラにおいて、
前記節炭器と前記蒸発器とが、前記節炭器の下方に前記蒸発器が配置される一体型とされるとともに、
前記過熱器が、前記節炭器および前記蒸発器と水平方向に並列に配置され、
前記蒸発器の下方に管寄せが設けられ、該管寄せが、前記蒸気を、前記節炭器の高さまで上方に導いてから、前記過熱器に導くことを特徴とする貫流型排熱ボイラ。
【請求項７】
下方から上方に向かって排気ガスを導くケーシング内に、給水を通して予熱する節炭器と、該節炭器からの前記給水を加熱して蒸気を生成する蒸発器と、該蒸発器からの前記蒸気を更に加熱して過熱蒸気を生成する過熱器とを備えた貫流型排熱ボイラにおいて、
前記蒸発器が、前記節炭器の下方に配置されるとともに、前記過熱器が、前記蒸発器および前記節炭器の配置に対し、水平方向に並列に配置され、
前記節炭器が、該節炭器内の前記給水を前記排気ガスの流れに並行な並流方向に流す並流型であり、
前記蒸発器が、該蒸発器内の前記蒸気を前記排気ガスの流れに対向する向流方向に流す向流型であり、
前記過熱器が、該過熱器内の前記過熱蒸気を前記向流方向に流す向流型であり、
前記蒸発器と前記過熱器との間には、該蒸発器からの前記蒸気の流れを、少なくとも一回、上方に導いてから下方へ導く第３流動安定部が設けられていることを特徴とする貫流型排熱ボイラ。
【請求項８】
請求項７に記載の貫流型排熱ボイラにおいて、
前記第３流動安定部が、前記ケーシング内の排気ガス流路中に配置されていることを特徴とする貫流型排熱ボイラ。
【請求項９】
下方から上方に向かって排気ガスを導くケーシング内に、給水を通して予熱する節炭器と、該節炭器からの前記給水を加熱して蒸気を生成する蒸発器と、該蒸発器からの前記蒸気を更に加熱して過熱蒸気を生成する過熱器とを備えた貫流型排熱ボイラにおいて、
前記節炭器は、該節炭器内の前記給水を前記排気ガスの流れに対向する向流方向に流す向流型であり、
前記蒸発器は、前記節炭器の下方に配置されるとともに、該蒸発器内の前記蒸気を前記向流方向に流す向流型であり、
前記過熱器は、前記蒸発器の下方に配置されるとともに、該過熱器内の前記過熱蒸気を前記向流方向に流す向流型であり、
前記過熱器の下流部には、該過熱器からの前記過熱蒸気の流れを少なくとも一回、前記節炭器の高さまで上方に導いてから管寄せに導く第４流動安定部が設けられていることを特徴とする貫流型排熱ボイラ。
【請求項１０】
請求項９に記載の貫流型排熱ボイラにおいて、
前記第４流動安定部は、前記ケーシング内の排気ガス流路中に配置されていることを特徴とする貫流型排熱ボイラ。
【請求項１１】
下方から上方に向かって排気ガスを導くケーシング内に、給水を通して予熱する節炭器と、該節炭器からの前記給水を加熱して蒸気を生成する蒸発器と、該蒸発器からの前記蒸気を更に加熱して過熱蒸気を生成する過熱器とを備えた貫流型排熱ボイラにおいて、
前記節炭器と、前記蒸発器と、前記過熱器とは、連続する管により一体化され、
前記過熱器の下流に、該過熱器からの前記過熱蒸気の流れを、少なくとも一回、前記節炭器の高さまで上方に導いてから、下流側管寄せに導く、第５流動安定部が設けられていることを特徴とする貫流型排熱ボイラ。
【請求項１２】
請求項１１に記載の貫流型排熱ボイラにおいて、前記第５流動安定部が、前記ケーシング内の排気ガス流路中に配置されていることを特徴とする貫流型排熱ボイラ。
【請求項１３】
下方から上方に向かって排気ガスを導くケーシング内に、給水を通して予熱する節炭器と、該節炭器からの前記給水を加熱して蒸気を生成する蒸発器と、該蒸発器からの前記蒸気を更に加熱して過熱蒸気を生成する過熱器とを備えた貫流型排熱ボイラにおいて、前記節炭器と、前記蒸発器と、前記過熱器とは、連続する管により一体化され、前記過熱器の内部での、前記過熱蒸気の流れの途中に、少なくとも一回、前記節炭器の高さまで上方に導いてから、下流側管寄せに導く、第６流動安定部が設けられていることを特徴とする貫流型排熱ボイラ。
【請求項１４】
請求項１３に記載の貫流型排熱ボイラにおいて、
前記第６流動安定部が、前記ケーシング内の排気ガス流路中に配置されていることを特徴とする貫流型排熱ボイラ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、貫流型排熱ボイラに係り、特にガスタービン等から排出される排気ガスの排熱を利用して過熱蒸気を生成する貫流型排熱ボイラに関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種の貫流型排熱ボイラの一例を、図２１を参照しながら以下に説明する。同図に示す従来の貫流型排熱ボイラは、下方から上方に向かって排気ガスＧを導くケーシング１と、該ケーシング１内に上から下に向かって順番に配置された節炭器２および蒸発器３および過熱器４と、ケーシング１の外部に配置されて節炭器２に給水Ｗを供給する給水ポンプ５および管寄せ６と、ケーシング１の外部に配置されて過熱器４からの過熱蒸気ＳＳを取り入れる管寄せ７とを備えて構成されている。
【０００３】
節炭器２および蒸発器３および過熱器４は、お互いの接続部を介して、管寄せ６から管寄せ７にかけて連続した流路をなすように構成されている。節炭器２は、管寄せ６からの給水Ｗをその内部に通して予熱する役目をなし、また、蒸発器３は、節炭器２からの給水Ｗを加熱して蒸気Ｓ蒸発させる役目をなし、過熱器４は、蒸発器３からの蒸気Ｓを更に加熱して過熱蒸気ＳＳを生成する役目をなす。
【０００４】
そして、この従来の貫流型排熱ボイラによれば、給水ポンプ５を起動して給水Ｗを管寄せ６に送り込むことにより、節炭器２への給水が開始される。節炭器２では、ケーシング１内を流れる排気ガスＧからの排熱が管壁面を介して熱交換され、蒸発器３に行く前の予熱が行われる。このようにして予熱されて昇温した給水Ｗは、下方の蒸発器３へと送り込まれ、排気ガスＧとの熱交換で更に昇温して蒸発することにより蒸気Ｓとなる。続いて、蒸発器３から下方の過熱器４に向かって送り込まれる蒸気Ｓは、排気ガスＧとの熱交換で更なる加熱を受けて過熱蒸気ＳＳとなる。
このようにして生成された過熱蒸気ＳＳは、管寄せ７を介してケーシング１の外部へと取り出される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記説明の従来の貫流型排熱ボイラでは、装置起動時や負荷変動時などの運用条件が変化する際に、蒸発器３内で完全に給水Ｗが蒸発せずに水と蒸気とが混在した気液混合状態となり、例えば、蒸発器３から下方の過熱器４に向かう蒸気Ｓと共に水が流れ落ちることがあり、このような場合、過熱器４内での蒸気の流動安定性が不安定になる恐れがあった。
【０００６】
この発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、給水から過熱蒸気生成に至る加熱経路上での流動安定性が不安定になるのを防止できる貫流型排熱ボイラの提供を目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、この発明は以下の手段を提供している。
請求項１に係る発明は、下方から上方に向かって排気ガスを導くケーシング内に、給水を通して予熱する節炭器と、該節炭器からの前記給水を加熱して蒸気を生成する蒸発器と、該蒸発器からの前記蒸気を更に加熱して過熱蒸気を生成する過熱器とを備えた貫流型排熱ボイラにおいて、前記蒸発器と前記過熱器との間には、該蒸発器からの前記蒸気の流れを少なくとも一回、前記節炭器の高さまで上方に導いてから下方の前記過熱器に導く第１流動安定部が設けられていることを特徴とする。
【０００８】
この発明に係る貫流型排熱ボイラによれば、蒸発器から過熱器に向かう蒸気中に水が混在している場合、この気液混合流体は、過熱器に入る前に第１流動安定部へと導入される。このとき、気液混合流体が、第１流動安定部によって、少なくとも一回、節炭器の高さまで上方に導かれてヘッドを稼いでから、下方の過熱器へと導かれるため、過熱器への水の流れ落ちを防止することができる。
【０００９】
請求項２に係る発明は、請求項１に記載の貫流型排熱ボイラにおいて、前記節炭器が、該節炭器内の前記給水を前記排気ガスの流れに対向する向流方向に流す向流型であり、前記蒸発器が、前記節炭器の下方に配置されるとともに、該蒸発器内の前記蒸気を前記向流方向に流す向流型であり、前記過熱器が、前記蒸発器の下方に配置されるとともに、該過熱器内の前記過熱蒸気を前記向流方向に流す向流型であることを特徴とする。
【００１０】
この発明に係る貫流型排熱ボイラによれば、節炭器および蒸発器および過熱器内を流れながら、外部の排気ガスとの間で熱交換を行う各流体を考えた場合、向流型を採用した方が、高い熱交換率を得ることができる。すなわち、排気ガスの流れ方向の上流側および下流側それぞれを流れる際の前記各流体を比較した場合、各流体は前記下流側から前記上流側に向かって流れることとなる。このとき、前記下流側の位置では、排気ガスは前記上流側での熱交換により温度が下がっているが、各流体は前記上流側の位置よりも低温であるため、排気ガスと各流体との間の温度差が大きくなるようにすることができる。同様に、前記上流側の位置では、既に各流体は昇温されているが、これを加熱する排気ガスはまだ熱交換前なので高温状態を保っており、やはり、排気ガスと各流体との間の温度差が大きくなるようにすることができる。
したがって、熱交換は温度差に比例して行われるので、向流型を採用した方が、高い熱交換率を得ることができるものとなる。
【００１１】
請求項３に係る発明は、請求項２に記載の貫流型排熱ボイラにおいて、該過熱器の一部に、前記蒸発器から前記蒸気を受け入れて、前記排気ガスの流れに並行な並流方向に流しながら蒸発させる第２流動安定部が設けられていることを特徴とする。
【００１２】
この発明に係る貫流型排熱ボイラによれば、蒸発器から過熱器に向かう蒸気中に水が混在している場合、この気液混合流体は、過熱器に入る前に、第２流動安定部へと導入される。そして、第２流動安定部に導かれた気液混合流体は、排気ガスからの排熱により加熱され、完全に蒸発させられる。しかも、この蒸発過程は、第２流動安定部を下方から上方へと向かう並流方向に流れながら行われるので、気液混合流体が、重力により、蒸発完了前に過熱器に流れ込んでしまうことを防止できる。
【００１３】
請求項４に係る発明は、請求項１に記載の貫流型排熱ボイラにおいて、前記節炭器が、該節炭器内の前記給水を前記排気ガスの流れに対向する向流方向に流す向流型であり、前記蒸発器が、前記節炭器の下方に配置されるとともに、該蒸発器内の前記蒸気を前記排気ガスの流れに並行な並流方向に流す並流型であり、前記過熱器が、前記蒸発器の下方に配置されるとともに、該過熱器内の前記過熱蒸気を前記向流方向に流す向流型であることを特徴とする。
【００１４】
この発明に係る貫流型排熱ボイラによれば、蒸発器内を通過する流体には水が多く混在しており、この気液混合流体が、蒸発器内部にて、下方から上方へと向かう並流方向に流れながら加熱されるので、重力により、気液混合流体が、蒸発完了前に過熱器に流れ込んでしまうことを抑制することができる。
【００１５】
請求項５に係る発明は、請求項２または請求項４に記載の貫流型排熱ボイラにおいて、前記第１流動安定部は、前記ケーシング内の排気ガス流路中に配置されていることを特徴とする。
この発明に係る貫流型排熱ボイラによれば、第１流動安定部内を流れる際の蒸気は、排気ガスからの排熱を受け取り続けることができるので、温度が下がるのを防止することができる。
【００２６】
請求項６に係る発明は、下方から上方に向かって排気ガスを導くケーシング内に、給水を通して予熱する節炭器と、該節炭器からの前記給水を加熱して蒸気を生成する蒸発器と、該蒸発器からの前記蒸気を更に加熱して過熱蒸気を生成する過熱器とを備えた貫流型排熱ボイラにおいて、前記節炭器と前記蒸発器とが、前記節炭器の下方に前記蒸発器が配置される一体型とされるとともに、前記過熱器が、前記節炭器および前記蒸発器と水平方向に並列に配置され、前記蒸発器の下方に管寄せが設けられ、該管寄せが、前記蒸気を、前記節炭器の高さまで上方に導いてから、前記過熱器に導くことを特徴とする貫流型排熱ボイラ。
【００２７】
この発明に係る貫流型排熱ボイラによれば、節炭器と蒸発器が一体型となったことで、分離型と比較して、よりコンパクトな設計を行うことができ、製造の際に組み立てが容易なものとなり、生産性を向上させることができる。
また、主に気液混合流体が通過する節炭器および蒸発器と、主に蒸気が通過する過熱器とを、水平方向に並列に配置することにより、蒸発器から過熱器への流体の受け渡しが、重力の影響を受けやすい上下方向ではなく、水平方向に向かって行われ、前記気液混合流体が過熱器に流れ込むことを防止できる。
そして、蒸発器の下流側で管寄せによりパイプ類が集約され、過熱器上方にて再びパイプ類に分岐される構造のため、節炭器および蒸発器と過熱器とが、各々ユニット単位で扱えるようになるため、製造時の組み立てが容易なものとなり、生産性を向上させることができる。
【００３２】
請求項７に係る発明は、下方から上方に向かって排気ガスを導くケーシング内に、給水を通して予熱する節炭器と、該節炭器からの前記給水を加熱して蒸気を生成する蒸発器と、該蒸発器からの前記蒸気を更に加熱して過熱蒸気を生成する過熱器とを備えた貫流型排熱ボイラにおいて、前記蒸発器が、前記節炭器の下方に配置されるとともに、前記過熱器が、前記蒸発器および前記節炭器の配置に対し、水平方向に並列に配置され、前記節炭器が、該節炭器内の前記給水を前記排気ガスの流れに並行な並流方向に流す並流型であり、前記蒸発器が、該蒸発器内の前記蒸気を前記排気ガスの流れに対向する向流方向に流す向流型であり、前記過熱器が、該過熱器内の前記過熱蒸気を前記向流方向に流す向流型であり、前記蒸発器と前記過熱器との間には、該蒸発器からの前記蒸気の流れを、少なくとも一回、上方に導いてから下方へ導く第３流動安定部が設けられていることを特徴とする貫流型排熱ボイラ。
【００３３】
この発明に係る貫流型排熱ボイラによれば、主に気液混合流体が通過する節炭器および蒸発器と、主に蒸気が通過する過熱器とを、水平方向に並列に配置することにより、蒸発器から過熱器への流体の受け渡しが、重力の影響を受けやすい上下方向ではなく、水平方向に向かって行われ、前記気液混合流体が過熱器に流れ込むことを防止できる。
また、節炭器内を通過する給水が、下方から上方へと向かう並流方向に流れながら加熱されるので、重力によって、予熱の完了しない給水が蒸発器へと流れ込んでしまうことを防止することができるとともに、給水の流れそのものの安定性を向上させることができる。
そして、蒸発器から過熱器に向かう蒸気中に水が混在している場合、この気液混合流体は、過熱器に入る前に第３流動安定部へと導かれる。このとき、気液混合流体が、第３流動安定部によって、少なくとも一回、蒸発器の高さまで上方に導かれてヘッドを稼いでから、下方へと導かれるため、過熱器に水が入り込むことを防止することができる。
【００３４】
請求項８に係る発明は、請求項７に記載の貫流型排熱ボイラにおいて、前記第３流動安定部が、前記ケーシング内の排気ガス流路中に配置されていることを特徴とする。
【００３５】
この発明に係る貫流型排熱ボイラによれば、第３流動安定部内を流れる際の蒸気は、排気ガスからの排熱を受け取り続けることができるので、温度が下がるのを防止することができる。
【００３６】
請求項９に係る発明は、下方から上方に向かって排気ガスを導くケーシング内に、給水を通して予熱する節炭器と、該節炭器からの前記給水を加熱して蒸気を生成する蒸発器と、該蒸発器からの前記蒸気を更に加熱して過熱蒸気を生成する過熱器とを備えた貫流型排熱ボイラにおいて、前記節炭器は、該節炭器内の前記給水を前記排気ガスの流れに対向する向流方向に流す向流型であり、前記蒸発器は、前記節炭器の下方に配置されるとともに、該蒸発器内の前記蒸気を前記向流方向に流す向流型であり、前記過熱器は、前記蒸発器の下方に配置されるとともに、該過熱器内の前記過熱蒸気を前記向流方向に流す向流型であり、前記過熱器の下流部には、該過熱器からの前記過熱蒸気の流れを少なくとも一回、前記節炭器の高さまで上方に導いてから管寄せに導く第４流動安定部が設けられていることを特徴とする。
【００３７】
この発明に係る貫流型排熱ボイラによれば、向流型であることから、前述のように、並流型よりも高い熱交換率を得ることができる。
また、過熱器の下流側に設けられた第４流体安定部が、該過熱器から排出された流体の流れを、少なくとも一回、節炭器の高さまで上方に導かれてヘッドを稼ぐため、節炭器および蒸発器および過熱器の内部を流れる各流体の流れの安定性を向上させることができる。
【００３８】
請求項１０に係る発明は、請求項９に記載の貫流型排熱ボイラにおいて、前記第４流動安定部は、前記ケーシング内の排気ガス流路中に配置されていることを特徴とする。
【００３９】
この発明に係る貫流型排熱ボイラによれば、第４流動安定部内を流れる際の蒸気は、排気ガスからの排熱を受け取り続けることができるので、温度が下がるのを防止することができる。
【００４０】
請求項１１に係る発明は、下方から上方に向かって排気ガスを導くケーシング内に、給水を通して予熱する節炭器と、該節炭器からの前記給水を加熱して蒸気を生成する蒸発器と、該蒸発器からの前記蒸気を更に加熱して過熱蒸気を生成する過熱器とを備えた貫流型排熱ボイラにおいて、前記節炭器と、前記蒸発器と、前記過熱器とは、連続する管により一体化され、前記過熱器の下流に、該過熱器からの前記過熱蒸気の流れを、少なくとも一回、前記節炭器の高さまで上方に導いてから、下流側管寄せに導く、第５流動安定部が設けられていることを特徴とする。
【００４１】
この発明に係る貫流型排熱ボイラによれば、節炭器と蒸発器と過熱器とを一体化したため、構造が簡易なものとなり、生産性を向上させることができる。
また、過熱器から排出された過熱蒸気が、過熱器の下流側に設けられた第５流体安定部によって、少なくとも一回、節炭器の高さまで上方に導かれてヘッドを稼ぐため、節炭器および蒸発器および過熱器の内部を流れる各流体の流れの安定性を向上させることができる。
【００４２】
請求項１２に係る発明は、請求項１１に記載の貫流型排熱ボイラにおいて、前記第５流動安定部が、前記ケーシング内の排気ガス流路中に配置されていることを特徴とする。
【００４３】
この発明に係る貫流型排熱ボイラによれば、第５流動安定部内を流れる際の蒸気は、排気ガスからの排熱を受け取り続けることができるので、温度が下がるのを防止することができる。
【００４４】
請求項１３に係る発明は、下方から上方に向かって排気ガスを導くケーシング内に、給水を通して予熱する節炭器と、該節炭器からの前記給水を加熱して蒸気を生成する蒸発器と、該蒸発器からの前記蒸気を更に加熱して過熱蒸気を生成する過熱器とを備えた貫流型排熱ボイラにおいて、前記節炭器と、前記蒸発器と、前記過熱器とは、連続する管により一体化され、前記過熱器の内部での、前記過熱蒸気の流れの途中に、少なくとも一回、前記節炭器の高さまで上方に導いてから、下流側管寄せに導く、第６流動安定部が設けられていることを特徴とする。
【００４５】
この発明に係る貫流型排熱ボイラによれば、節炭器と蒸発器と過熱器とを一体化したため、構造が簡易なものとなり、生産性を向上させることができる。
また、過熱器の内部を通過する流体が、該過熱器の途中に設けられた第６流体安定部によって、少なくとも一回、節炭器の高さまで上方に導かれてヘッドを稼ぐため、節炭器および蒸発器および過熱器の内部を流れる、各流体の流れの安定性を向上させることができる。
さらに、第６流動安定部内を流れる際の蒸気は、一度ケーシング外に出るため、その温度を低下させるが、その後再びケーシング内に戻って、排気ガスからの排熱を受け取ることができるので、前記蒸気の温度低下を抑制することができる。
【００４６】
請求項１４に係る発明は、請求項１３に記載の貫流型排熱ボイラにおいて、前記第６流動安定部が、前記ケーシング内の排気ガス流路中に配置されていることを特徴とする。
【００４７】
この発明に係る貫流型排熱ボイラによれば、第６流動安定部内を流れる流体は、排気ガスからの排熱を受け取り続けることができるので、温度が下がるのを防止することができる。
【００４８】
【発明の実施の形態】
この発明の貫流型排熱ボイラは、ガスタービン等から排出される排気ガスの排熱を利用して過熱蒸気を生成する貫流型排熱ボイラに関するものであり、その第１実施形態〜第８実施形態の各説明を、図面を参照しながら以下に行うが、この発明がこれらの実施形態のみに限定解釈されるものではない。
【００４９】
［第１実施形態］
まず、図１の縦断面図を参照しながら、この発明の貫流型排熱ボイラの第１実施形態について説明する。
図１に示すように、この発明の第１実施形態の貫流型排熱ボイラは、下方から上方に向かって排気ガスＧを導くケーシング１０内に、給水Ｗを通して予熱する節炭器１１と、該節炭器１１からの給水Ｗを加熱して蒸気Ｓを生成する蒸発器１２と、該蒸発器１２からの蒸気Ｓを更に加熱して過熱蒸気ＳＳを生成する過熱器１３とを有し、更に、ケーシング１０の外部に配置されて節炭器１１に給水Ｗを供給する給水ポンプ１４および管寄せ１５と、ケーシング１０の外部に配置されて過熱器１３からの過熱蒸気ＳＳを取り入れる管寄せ１６とを備えて概ね構成されている。
【００５０】
なお、図１では、説明を簡略化するために、配管系路中に装備される弁類を省略している。
【００５１】
節炭器１１および蒸発器１２および過熱器１３は、お互いの接続部を介して、管寄せ１５から管寄せ１６にかけて連続した流路をなすように構成されている。これら節炭器１１および蒸発器１２および過熱器１３間の前記接続部を明示するため、同図に接続部ａ，ｂ，ｃを示す。
すなわち、管寄せ１５から接続部ａまでの配管経路が節炭器１１であり、ケーシング１０内の流路を複数回にわたって繰り返し横断するように折曲形成されている。同様に、接続部ａから接続部ｂまでの配管経路が蒸発器１２であり、節炭器１１の下方においてケーシング１０内の流路を複数回にわたって繰り返し横断するように折曲形成されている。さらに同様に、接続部ｃから管寄せ１６までの配管経路が過熱器１３であり、蒸発器１２の下方においてケーシング１０内の流路を複数回にわたって繰り返し横断するように折曲形成されている。
【００５２】
節炭器１１は、管寄せ１５からの給水Ｗをその内部に通しながら、外部を流れる排気ガスＧからの排熱と熱交換させることで予熱する役目をなしている。そして、本実施形態の節炭器１１は、上方から下方に向かって給水Ｗを流すので、排気ガスＧの流れ方向に対向する向流型を採用している。
【００５３】
蒸発器１２は、節炭器１１からの給水Ｗをその内部に通しながら、外部を流れる排気ガスＧからの排熱と熱交換させることで給水Ｗを蒸発させ、蒸気Ｓを生成する役目をなしている。そして、本実施形態の蒸発器１２は、該蒸発器１２の内部の給水Ｗ／蒸気Ｓを前記向流方向に流す向流型を採用している。
【００５４】
蒸発器１２と過熱器１３との間には、第１流体安定部１２Ａが設けられており、該第１流体安定部１２Ａは、蒸発器１２の下端出口である接続部ｂと、加熱器１３の入口である接続部ｃとの間を、ケーシング１０外で接続する逆Ｕ字配管であり、節炭器１１の上端部と同じ高さの頂部を有している。第１流体安定部１２Ａは、蒸発器１２の蒸気Ｓを、一度節炭器１１の高さまで上方に導き、その後、過熱器１３へと導く役目をなしている。
【００５５】
過熱器１３は、蒸発器１２からの蒸気Ｓをその内部に通しながら、外部を流れる排気ガスＧからの排熱と熱交換させることで蒸気Ｓを更に加熱し、過熱蒸気ＳＳを生成する役目をなしている。そして、本実施形態の過熱器１３は、該過熱器１３の内部の過熱蒸気ＳＳを前記向流方向に流す向流型を採用している。
【００５６】
以上説明の構成を有する本実施形態の貫流型排熱ボイラの動作について以下に説明する。
まず、給水ポンプ１４を起動して給水Ｗを管寄せ１５に送り込むことにより、節炭器１１への給水が開始される。節炭器１１では、ケーシング１０内を流れる排気ガスＧからの排熱が管壁を介して熱交換され、蒸発器１２に行く前の予熱が行われる。このようにして予熱されて昇温した給水Ｗは、下方の蒸発器１２へと送り込まれ、排気ガスＧとの熱交換で更に昇温して蒸発することにより、蒸気Ｓとなる。
【００５７】
続いて、蒸発器１２から第１流体安定部１２Ａに向かって送り込まれた蒸気Ｓは、一度節炭器１１の高さまで上方に導かれた後に、下方の過熱器１３に送り込まれる。
このとき、第１流動安定部１２Ａを設け、蒸気Ｓを一度上昇させてヘッドを稼いでいるため、蒸発器１２を通過した蒸気Ｓに液化した水が混入していた際でも、その水が、過熱器１３へと流れ込むことを防止することができる。
そのようにして、蒸発器１２から下方の過熱器１３に向かって送り込まれる蒸気Ｓは、排気ガスＧとの熱交換で更なる加熱を受けて過熱蒸気ＳＳとなる。
生成された過熱蒸気ＳＳは、管寄せ１６を介してケーシング１０の外部へと取り出される。
【００５８】
この実施形態の貫流型排熱ボイラは、節炭器１１と蒸発器１２と過熱器１３とを流れる全ての形態の流体が、排気ガスＧの流れる方向に対向する向流方向に流れるので、排気ガスＧの流れ方向の上流側、および下流側それぞれを流れる際の流体の温度と、排気ガスＧの温度とを比較した場合、下流側では、排気ガスＧは上流側での熱交換により温度が当初のそれより低下しているが、下流側での流体の温度は、上流側のそれよりも低温であるため、その温度差は大きなものとすることができる。同様に、上流側についても、流体はすでに昇温されていても、排気ガスＧは熱交換前の高温を保っており、やはり、その温度差を大きなものとすることが可能である。
したがって、熱交換は温度差に比例して行われることとなるため、向流型を採用することにより、並流型よりも高い熱交換率を得ることができる。
【００５９】
また、蒸発器１２と過熱器１３との間に、流体の流れを一度節炭器１１の上端部の高さまで上方に導き、その後、下方の過熱器１３へと導く第１安定部１２Ａを設ける構成としたため、たとえ、蒸発器１２から過熱器１３に向かう蒸気Ｓ中に液化した水が含まれていたとしても、過熱器１３に向かう前に通る第１流動安定部１２Ａで上方へと導かれ、重力により、液化した水が第１流体安定部１２Ａを越えることを防止するので、蒸気Ｓが、水を含んだ気液混合状態のまま過熱器１３に向かうのを防止することができる。したがって、給水Ｗから過熱蒸気ＳＳを生成する加熱経路上での流動安定性が不安定になるのを防止することが可能となる。
【００６０】
なお、図１に示す構成について、図２に示すように、過熱器１３の一部（接続部ｃ〜接続部ｄの間）に蒸発器１２から蒸気Ｓを受け入れて、排気ガスＧの流れに並行な並流方向に流しながら蒸発させる第２流動安定部１３Ａを設ける構成としてもよい。
この実施形態の構成によれば、蒸発器１２から過熱器１３に向かう蒸気Ｓ中に水が混在している場合でも、この気液混合流体が、過熱器１３に入る前に、第２流動安定部１３Ａへと導入され、下方から上方へと向かう並流方向に流れながら、排気ガスＧからの排熱により加熱され、完全に蒸発させられることとなる。したがって、重力によって、気液混合流体が、蒸発完了前に過熱器１３に流れ込んでしまうことを防止でき、各流体の流れの安定性を向上させることができる。
【００６１】
また、図１に示す構成について、図３に示すように、第１流体安定部１２Ａをケーシング１０内の排気ガスＧの流路中に配置される構成としてもよい。
この実施形態の構成によれば、第１流動安定部１２Ａ内を流れる際の蒸気Ｓは、排気ガスＧからの排熱を受け取り続けることができるので、温度が下がるのを防止することができる。
したがって、第１流動安定部１２Ａ内を流れる蒸気Ｓまたは気液混合流体の温度低下を防止することができるので、第１流動安定部１２Ａから過熱器１３へと向かう流体内に混在する液化水分量の増加を防止することが可能となる。
【００６２】
さらに、図１に示す構成について、図４に示すように、蒸発器１２を、該蒸発器１２の内部の蒸気Ｓが排気ガスＧの流れに並行な並流方向に流す並流型としてもよい。
この実施形態の構成によれば、蒸発器１２の内部を通過する流体が、水を多く混在する気液混合流体であっても、この気液混合流体が、蒸発器１２の内部にて、下方から上方へと向かう並流方向に流れながら加熱されるので、重力によって、気液混合流体が、蒸発完了前に過熱器１３に流れ込んでしまうことを抑制することができる。
【００６３】
さらにまた、図４に示す構成について、図５に示すように、第１流体安定部１２Ａをケーシング１０内の排気ガスＧの流路中に配置される構成としてもよい。
この実施形態の構成によれば、第１流動安定部１２Ａ内を流れる際の蒸気Ｓまたは気液混合流体は、排気ガスＧからの排熱を受け取り続けることができるので、温度が下がるのを防止することができる。したがって、第１流動安定部１２Ａの内部を流れる蒸気Ｓまたは気液混合流体の温度低下を防止することができるので、第１流動安定部１２Ａから過熱器１３へと向かう流体内に混在する液化水分量の増加を防止することが可能となる。
【００６４】
［第２実施形態］
次に、図６の縦断面図を参照しながら、この発明の貫流型排熱ボイラの第２実施形態についての説明を以下に行う。
なお、以下の説明において上記第１実施形態と同一構成要素には同一符号を付し、その詳細説明を省略する。
図６に示すように、本実施形態の貫流型排熱ボイラは、下方から上方に向かって排気ガスＧを導くケーシング１０内に、給水Ｗを通して予熱する節炭器１１と、該節炭器１１からの給水Ｗを加熱して蒸気Ｓを生成する蒸発器１２と、該蒸発器１２からの蒸気Ｓを更に加熱して過熱蒸気ＳＳを生成する過熱器１３と、ケーシング１０の外部に配置されて節炭器１１に給水Ｗを供給する給水ポンプ１４および管寄せ１５と、ケーシング１０の外部に配置されて過熱器１３からの過熱蒸気ＳＳを取り入れる管寄せ１６とを備えて概ね構成されている。
【００６５】
なお、図６においても、上記第１実施形態と同様に、説明を簡略化するために、配管系路中に装備される弁類を省略している。
【００６６】
この実施形態の貫流型排熱ボイラは、過熱器１３が、該過熱器１３の内部の過熱蒸気ＳＳを、排気ガスＧと対向する向流方向に流す向流型となっているが、節炭器１１と蒸発器１２とを一体化するとともに、その節炭器１１および蒸発器１２の内部を流れる流体が、排気ガスＧと並行な並流方向に流れる並流型とした点が特徴の一つとなっている。
【００６７】
この実施形態の貫流型排熱ボイラによれば、節炭器１１および蒸発器１２の内部を通過する流体に水が多く混在していても、この気液混合流体が、節炭器１１および蒸発器１２の内部にて、下方から上方へと向かう並流方向に流れながら、排気ガスＧによって加熱されるので、重力により、気液混合流体が、蒸発完了前に過熱器１３に流れ込んでしまうことを抑制することができる。
また、節炭器１１と蒸発器１２が一体型となったことにより、これらが分離している構成と比較して、より小型化した設計を行うことができる。
さらに、一体型となったことで、製造の際に組み立てが容易なものとなり、生産性を向上させることができる。
【００６８】
［第３実施形態］
次に、図７の縦断面図を参照しながら、この発明の貫流型排熱ボイラの第３実施形態についての説明を以下に行う。
なお、以下の説明において上記第１実施形態と同一構成要素には同一符号を付し、その詳細説明を省略する。
【００６９】
図７に示すように、本実施形態の貫流型排熱ボイラは、下方から上方に向かって排気ガスＧを導くケーシング１０内に、給水Ｗを通して予熱する節炭器１１と、該節炭器１１からの給水Ｗを加熱して蒸気Ｓを生成する蒸発器１２と、該蒸発器１２からの蒸気Ｓを更に加熱して過熱蒸気ＳＳを生成する過熱器１３と、ケーシング１０の外部に配置されて節炭器１１に給水Ｗを供給する給水ポンプ１４および管寄せ１５と、ケーシング１０の外部に配置されて過熱器１３からの過熱蒸気ＳＳを取り入れる管寄せ１６とを備えて概ね構成されている。
なお、図７においても、上記第１実施形態と同様に、説明を簡略化するために、配管系路中に装備される弁類を省略している。
【００７０】
この実施形態の貫流型排熱ボイラは、蒸発器１２が、該蒸発器１２の内部の蒸気Ｓを排気ガスに対向する向流方向に流す向流型であり、同じく過熱器１３も、該過熱器１３の内部の過熱蒸気ＳＳを、向流方向に流す向流型であるが、節炭器１１が、該節炭器１１の内部を流れる給水Ｗを、排気ガスと並行な並流方向に流れる並流型とした点が特徴となっている。
【００７１】
この実施形態の構成によれば、節炭器１１内を通過する給水Ｗが、下方から上方へと向かう並流方向に流れながら排気ガスＧにより加熱されるので、重力によって、予熱の完了しない給水Ｗが蒸発器１２へと流れ込んでしまうことを防止することができるとともに、給水Ｗの流れそのものの安定性を向上させることができる。
【００７２】
［第４実施形態］
次に、図８の縦断面図を参照しながら、この発明の貫流型排熱ボイラの第４実施形態についての説明を以下に行う。
なお、以下の説明において上記第１実施形態と同一構成要素には同一符号を付し、その詳細説明を省略する。
【００７３】
図８に示すように、本実施形態の貫流型排熱ボイラは、下方から上方に向かって排気ガスＧを導くケーシング１０内に、給水Ｗを通して予熱する節炭器１１と、該節炭器１１からの給水Ｗを加熱して蒸気Ｓを生成する蒸発器１２と、該蒸発器１２からの蒸気Ｓを更に加熱して過熱蒸気ＳＳを生成する過熱器１３と、ケーシング１０の外部に配置されて節炭器１１に給水Ｗを供給する給水ポンプ１４および管寄せ１５と、ケーシング１０の外部に配置されて過熱器１３からの過熱蒸気ＳＳを取り入れる管寄せ１６とを備えて概ね構成されている。
なお、図８においても、上記第１実施形態と同様に、説明を簡略化するために、配管系路中に装備される弁類を省略している。
【００７４】
この実施形態の貫流型排熱ボイラは、節炭器１１が、該節炭器１１内の給水Ｗを排気ガスＧの流れに対向する向流方向に流す向流型であり、蒸発器１２も、該蒸発器１２内の蒸気Ｓを前記向流方向に流す向流型であり、過熱器１３も、該過熱器１３内の過熱蒸気ＳＳを前記向流方向に流す向流型を採用している。
そして、節炭器１１と蒸発器１２とが、節炭器１１の下方に蒸発器１２が配置されるように一体化され、過熱器１３が、節炭器１１および蒸発器１２と、水平方向に並列に配置されることを特徴とする。
【００７５】
この発明に係る貫流型排熱ボイラによれば、主に気液混合流体が通過する節炭器１１および蒸発器１２と、主に蒸気Ｓが通過する過熱器１３とを、水平方向に並列に配置することにより、節炭器１１および蒸発器１２から過熱器１３への流体の受け渡しが、重力の影響を受けやすい上下方向ではなく、水平方向に向かって行われるので、気液混合流体が過熱器１３に流れ込むことを防止できる。
また、節炭器１１および蒸発器１２および過熱器１３の内部を流れる流体が、全て向流方向に流れるため、前述の通り、並流型と比較して、高い熱交換率を得ることができる。
【００７６】
なお、図８に示す構成について、図９に示すように、節炭器１１および蒸発器１２を並流型とする構成としてもよい。
この実施形態の構成によれば、節炭器１１および蒸発器１２の内部の流体に水が混在している場合でも、この気液混合流体が、下方から上方へと向かう並流方向に流れながら、排気ガスＧからの排熱により加熱され、完全に蒸発させられることとなる。したがって、重力によって、気液混合流体が、蒸発完了前に過熱器１３に流れ込んでしまうことを防止でき、各流体の流れの安定性を向上させることができる。
【００７７】
また、図８に示す構成について、図１０および図１１に示すように、節炭器１１および蒸発器１２の下方に管寄せ１５Ａが設けられ、該管寄せ１５Ａが、蒸気Ｓを、節炭器１１および蒸発器１２の上端部の高さまで上方に導いてから、過熱器１３に導く構成としてもよい。
この実施形態の構成によれば、蒸発器１２の下流側で管寄せ１５Ａによりパイプ類が集約され、該管寄せ１５Ａがそのまま過熱器１３の上方にまで延びて、再び管寄せ１５Ａからパイプ類が分岐される構造となるため、節炭器１１および蒸発器１２と、過熱器１３とが、各ユニットとして扱えるようになるため、製造時の組み立てが容易なものとなり、生産性を向上させることができる。
【００７８】
［第５実施形態］
次に、図１２の縦断面図を参照しながら、この発明の貫流型排熱ボイラの第５実施形態についての説明を以下に行う。
なお、以下の説明において上記第１実施形態と同一構成要素には同一符号を付し、その詳細説明を省略する。
【００７９】
図１２に示すように、この実施形態の貫流型排熱ボイラは、下方から上方に向かって排気ガスＧを導くケーシング１０内に、給水Ｗを通して予熱する節炭器１１と、該節炭器１１からの給水Ｗを加熱して蒸気Ｓを生成する蒸発器１２と、該蒸発器１２からの蒸気Ｓを更に加熱して過熱蒸気ＳＳを生成する過熱器１３と、ケーシング１０の外部に配置されて節炭器１１に給水Ｗを供給する給水ポンプ１４および管寄せ１５と、ケーシング１０の外部に配置されて過熱器１３からの過熱蒸気ＳＳを取り入れる管寄せ１６とを備えて概ね構成されている。
なお、図１２においても、上記第１実施形態と同様に、説明を簡略化するために、配管系路中に装備される弁類を省略している。
【００８０】
この実施形態の貫流型排熱ボイラは、節炭器１１が、該節炭器１１内の給水Ｗを排気ガスＧの流れに並行な並流方向に流す並流型であり、蒸発器１２が、該蒸発器１２内の蒸気Ｓを排気ガスＧと対向した向流方向に流す向流型であり、過熱器１３も、該過熱器１３内の過熱蒸気ＳＳを前記向流方向に流す向流型を採用している。
【００８１】
そして、蒸発器１２が、節炭器１１の下方に配置されるとともに、過熱器１３が、蒸発器１２および節炭器１１の配置に対し、水平方向に並列に配置されることを特徴としている。
【００８２】
この実施形態の貫流型排熱ボイラによれば、主に気液混合流体が通過する節炭器１１および蒸発器１２と、主に蒸気Ｓが通過する過熱器１３とを水平方向に並列に配置することにより、蒸発器１２から過熱器１３への流体の受け渡しが、重力の影響を受けやすい上下方向ではなく、水平方向に向かって行われることとなり、気液混合流体が過熱器に流れ込むことを防止することができる。
また、節炭器１１の内部を通過する給水Ｗが、下方から上方へと向かう並流方向に流れながら加熱されるので、重力によって、予熱の完了しない給水Ｗが蒸発器１３へと流れ込んでしまうことを防止することができるとともに、給水の流れそのものの安定性を向上させることも可能となる。
【００８３】
なお、図１２に示す構成について、図１３に示すように、蒸発器１２と過熱器１３との間に、該蒸発器１２からの蒸気Ｓの流れを、少なくとも一回、上方に導いてから下方へ導く第３流動安定部１２Ｂを設ける構成としてもよい。
この実施形態の構成によれば、蒸発器１２から過熱器１３に向かう蒸気Ｓに水が混在していたとしても、この気液混合流体は、過熱器１３に入る前に第３流動安定部１２Ｂへと導かれ、該第３流動安定部１２Ｂによって、少なくとも一回、上方に導かれてヘッドを稼いでから、下方へと導かれるため、過熱器１３に水が入り込むことを防止することができる。
【００８４】
また、図１３に示す構成について、図１４に示すように、第３流動安定部１２Ｂが、ケーシング１０内の排気ガスＧの流路中に配置される構成としてもよい。
この実施形態の構成によれば、第３流動安定部１２Ｂの内部を流れる際の蒸気Ｓまたは気液混合流体は、排気ガスＧからの排熱を受け取り続けることができるので、温度が下がるのを防止することができる。したがって、第３流動安定部１２Ｂの内部を流れる蒸気Ｓまたは気液混合流体の温度低下を防止することができるので、第３流動安定部１２Ｂから過熱器１３へと向かう流体内に混在する液化水分量の増加を防止することが可能となる。
【００８５】
［第６実施形態］
次に、図１５の縦断面図を参照しながら、この発明の貫流型排熱ボイラの第６実施形態についての説明を以下に行う。
なお、以下の説明において上記第１実施形態と同一構成要素には同一符号を付し、その詳細説明を省略する。
【００８６】
図１５に示すように、この実施形態の貫流型排熱ボイラは、下方から上方に向かって排気ガスＧを導くケーシング１０内に、給水Ｗを通して予熱する節炭器１１と、該節炭器１１からの給水Ｗを加熱して蒸気Ｓを生成する蒸発器１２と、該蒸発器１２からの蒸気Ｓを更に加熱して過熱蒸気ＳＳを生成する過熱器１３と、ケーシング１０の外部に配置されて節炭器１１に給水Ｗを供給する給水ポンプ１４および管寄せ１５と、ケーシング１０の外部に配置されて過熱器１３からの過熱蒸気ＳＳを取り入れる管寄せ１６とを備えて概ね構成されている。
なお、図１５においても、上記第１実施形態と同様に、説明を簡略化するために、配管系路中に装備される弁類を省略している。
【００８７】
この実施形態の貫流型排熱ボイラは、節炭器１１が、該節炭器１１内の給水Ｗを排気ガスＧの流れに対向する向流方向に流す向流型であり、蒸発器１２も、該蒸発器１２内の蒸気Ｓを前記向流方向に流す向流型であり、過熱器１３も、該過熱器１３内の過熱蒸気ＳＳを前記向流方向に流す向流型を採用している。
そして、過熱器１３の下流部には、該過熱器１３からの過熱蒸気ＳＳの流れを、少なくとも一回、節炭器１１の上端部の高さまで上方に導いてから、管寄せ１６に導く第４流動安定部１３Ｂが設けられていることを特徴としている。
この発明に係る貫流型排熱ボイラによれば、節炭器１１および蒸発器１２および過熱部１３が、全て向流型であることから、前述のように、並流型よりも高い熱交換率を得ることができる。
【００８８】
また、該過熱器１３から排出された過熱蒸気ＳＳが、過熱器１３の下流側に設けられた第４流体安定部１３Ｂによって、少なくとも一回、節炭器１１の上端部の高さまで上方に導かれてヘッドを稼ぐため、節炭器１１および蒸発器１２および過熱器１３の内部を流れる、各流体の流れの安定性を向上させることができる。
【００８９】
なお、図１５に示す構成について、図１６に示すように、第４流動安定部１３Ｂが、ケーシング１０内の排気ガスＧの流路中に配置される構成としてもよい。
この実施形態の構成によれば、第４流動安定部１３Ｂの内部を流れる際の過熱蒸気ＳＳは、排気ガスＧからの排熱を受け取り続けることができるので、温度が下がるのを防止することができる。したがって、第４流動安定部１３Ｂの内部を流れる過熱蒸気ＳＳの温度低下を防止することができる。
【００９０】
［第７実施形態］
次に、図１７の縦断面図を参照しながら、この発明の貫流型排熱ボイラの第７実施形態についての説明を以下に行う。
なお、以下の説明において上記第１実施形態と同一構成要素には同一符号を付し、その詳細説明を省略する。
【００９１】
図１７に示すように、この実施形態の貫流型排熱ボイラは、下方から上方に向かって排気ガスＧを導くケーシング１０内に、給水Ｗを通して予熱する節炭器１１と、該節炭器１１からの給水Ｗを加熱して蒸気Ｓを生成する蒸発器１２と、該蒸発器１２からの蒸気Ｓを更に加熱して過熱蒸気ＳＳを生成する過熱器１３と、ケーシング１０の外部に配置されて節炭器１１に給水Ｗを供給する給水ポンプ１４および管寄せ１５と、ケーシング１０の外部に配置されて過熱器１３からの過熱蒸気ＳＳを取り入れる管寄せ１６とを備えて概ね構成されている。
なお、図１７においても、上記第１実施形態と同様に、説明を簡略化するために、配管系路中に装備される弁類を省略している。
【００９２】
この実施形態の貫流型排熱ボイラは、節炭器１１および蒸発器１２および過熱器１３が、連続する管により一体化され、その内部の流体が向流方向に流れる向流型となっており、過熱器１３の下流に、該過熱器１３からの過熱蒸気ＳＳの流れを、少なくとも一回、節炭器１１の上端まで上方に導いてから、下流側管寄せ１６に導く、第５流動安定部１３Ｃが設けられていることを特徴としている。
【００９３】
この実施形態の構成によれば、節炭器１１と蒸発器１２と過熱器１３とを一体化したため、構造が簡易なものとなり、製造時における生産性を向上させることができる。
また、過熱器１３から排出された過熱蒸気ＳＳが、過熱器１３の下流側に設けられた第５流体安定部１３Ｃによって、少なくとも一回、節炭器１１の上端部の高さまで上方に導かれてヘッドを稼ぐため、節炭器１１および蒸発器１２および過熱器１３の内部を流れる各流体の流れの安定性を向上させることができる。
【００９４】
なお、図１７に示す構成について、図１８に示すように、第５流動安定部１３Ｃが、ケーシング１０内の排気ガスＧの流路中に配置される構成としてもよい。
この実施形態の構成によれば、第５流動安定部１３Ｃの内部を流れる際の過熱蒸気ＳＳは、排気ガスＧからの排熱を受け取り続けることができるので、温度が下がるのを防止することができる。したがって、第５流動安定部１３Ｃの内部を流れる過熱蒸気ＳＳの温度低下を防止することができる。
【００９５】
［第８実施形態］
次に、図１９の縦断面図を参照しながら、この発明の貫流型排熱ボイラの第８実施形態についての説明を以下に行う。
なお、以下の説明において上記第１実施形態と同一構成要素には同一符号を付し、その詳細説明を省略する。
【００９６】
図１９に示すように、この実施形態の貫流型排熱ボイラは、下方から上方に向かって排気ガスＧを導くケーシング１０内に、給水Ｗを通して予熱する節炭器１１と、該節炭器１１からの給水Ｗを加熱して蒸気Ｓを生成する蒸発器１２と、該蒸発器１２からの蒸気Ｓを更に加熱して過熱蒸気ＳＳを生成する過熱器１３と、ケーシング１０の外部に配置されて節炭器１１に給水Ｗを供給する給水ポンプ１４および管寄せ１５と、ケーシング１０の外部に配置されて過熱器１３からの過熱蒸気ＳＳを取り入れる管寄せ１６とを備えて概ね構成されている。
なお、図１９においても、上記第１実施形態と同様に、説明を簡略化するために、配管系路中に装備される弁類を省略している。
【００９７】
この実施形態の貫流型排熱ボイラは、節炭器１１および蒸発器１２および過熱器１３が、連続する管により一体化され、その内部の流体が向流方向に流れる向流型となっており、過熱器１３の内部での、過熱蒸気ＳＳの流れの途中に、該過熱蒸気ＳＳを、少なくとも一回、節炭器１１の上端まで上方に導く、第６流動安定部１３Ｄが設けられていることを特徴としている。
この実施形態の構成によれば、節炭器１１および蒸発器１２および過熱器１３を一体化したため、構造が簡易なものとなり、製造時における生産性を向上させることができる。
また、過熱器１３から排出された過熱蒸気ＳＳが、過熱器１３の途中に設けられた第６流体安定部１３Ｄによって、少なくとも一回、節炭器１１の上端部の高さまで上方に導かれてヘッドを稼ぐため、節炭器１１および蒸発器１２および過熱器１３の内部を流れる各流体の流れの安定性を向上させることができる。
【００９８】
なお、図１９に示す構成について、図２０に示すように、第６流動安定部１３Ｄが、ケーシング１０内の排気ガスＧの流路中に配置される構成としてもよい。
この実施形態の構成によれば、第６流動安定部１３Ｄの内部を流れる際の過熱蒸気ＳＳは、排気ガスＧからの排熱を受け取り続けることができるので、温度が下がるのを防止することができる。したがって、第６流動安定部１３Ｄの内部を流れる過熱蒸気ＳＳの温度低下を防止することができる。
【００９９】
【発明の効果】
この発明の請求項１に記載の貫流型排熱ボイラは、蒸発器と過熱器との間に第１流動安定部を設けた構成を採用した。この構成によれば、蒸発器から過熱器に向かう流体中に水が含まれていたとしても、過熱器に向かう前に通る第１流動安定部でヘッドを稼いでいるので、水を含んだ気液混合状態のまま過熱器に流れ込むのを防止することができる。したがって、給水から過熱蒸気生成に至る加熱経路上での流動安定性が不安定になるのを防止することが可能となる。
また、請求項２に記載の貫流型排熱ボイラは、請求項１に記載の貫流型排熱ボイラにおいて、節炭器および蒸発器および過熱器の全てが向流型である構成を採用した。この構成によれば、節炭器および蒸発器および過熱器それぞれの内部を流れる流体と、排気ガスとの間の熱交換効率を向上させることができるので、極めて高い蒸気生成能力を得ることが可能となる。
【０１００】
また、請求項３に記載の貫流型排熱ボイラは、請求項２に記載の貫流型排熱ボイラにおいて、過熱器の一部に第２流動安定部を設けた構成を採用した。この構成によれば、もし、蒸発器から過熱器に向かう流体中に水が含まれるとしても、過熱器に向かう前に通る第２流動安定部で完全に蒸発されるようになっているので、水を含んだ気液混合状態のまま過熱器に向かうのを防止することができる。したがって、給水から過熱蒸気生成に至る加熱経路上での流動安定性が不安定になるのを防止することが可能となる。
また、請求項４に記載の貫流型排熱ボイラは、請求項１に記載の貫流型排熱ボイラにおいて、蒸発器が並流型である構成を採用した。この構成によれば、第１流動安定部に蒸気と共に水が流れ込むのを防止することができるので、より流動安定性を向上させることが可能となる。
【０１０１】
また、請求項５に記載の貫流型排熱ボイラは、請求項２または請求項４に記載の貫流型排熱ボイラにおいて、第１流動安定部を、ケーシング内の排ガス流路中に配置する構成を採用した。この構成によれば、第１流動安定部内を流れる蒸気または気液混合流体の温度低下を防止することができるので、第１流動安定部の下流側に向かう流体内に混在する液化水分量の増加を防止することが可能となる。
【０１０５】
また、請求項６に記載の貫流型排熱ボイラは、節炭器と蒸発器とが一体型とされ、過熱器と水平方向に並列に配置される構成を採用した。この構成によれば、節炭器と蒸発器が一体型となったので、よりコンパクトな設計を行うことができ、製造の際に組み立てが容易なものとなって、生産性を向上させることが可能となる。
さらに、気液混合流体が通過する節炭器および蒸発器と、蒸気が通過する過熱器とを水平方向に並列に配置したので、蒸発器から過熱器への流体の受け渡しが、重力の影響を受けにくい水平方向に向かって行われるので、気液混合流体が過熱器に流れ込むことを防止できる。したがって、給水から過熱蒸気生成に至る加熱経路上での流動安定性が不安定になるのを防止することが可能となる。
そして、蒸発器の下方に管寄せが設けられ、該管寄せが、流体を節炭器の高さまで上方に導いてから、過熱器に導く構成を採用している。この構成によれば、蒸発器の下流側で管寄せによりパイプ類が集約され、過熱器上方にて再びパイプ類に分岐される構造のため、節炭器および蒸発器と過熱器とが、各々ユニット単位で扱えるようになる。したがって、製造時の組み立てが容易なものとなり、生産性を向上させることが可能となる。
【０１０６】
また、請求項７に記載の貫流型排熱ボイラは、蒸発器が節炭器の下方に配置されるとともに、過熱器が、蒸発器および節炭器に対して、水平方向に並列に配置される構成を採用した。この構成によれば、気液混合流体が通過する節炭器および蒸発器と、蒸気が通過する過熱器とを水平方向に並列に配置したので、蒸発器から過熱器への流体の受け渡しが、重力の影響を受けにくい水平方向に向かって行われるので、気液混合流体が過熱器に流れ込むことを防止できる。したがって、給水から過熱蒸気生成に至る加熱経路上での流動安定性が不安定になるのを防止することが可能となる。
また、節炭器が並流型で、蒸発器および過熱器が向流型である構成を採用した。この構成によれば、節炭器内の給水が下方から上方へ流れるため、水が下方に向かって流れ落ちることがない。したがって、給水から過熱蒸気生成に至る加熱経路上での流動安定性が不安定になるのを防止することが可能となる。
また、蒸発器と過熱器との間に、第３流動安定部が設けた構成を採用した。この構成によれば、蒸発器から過熱器に向かう流体中に水が含まれていたとしても、第３流動安定部でヘッドを稼いでいるので、水を含んだままの気液混合状態が、過熱器に向かうのを防止することができる。したがって、給水から過熱蒸気生成に至る加熱経路上での流動安定性が不安定になるのを防止することが可能となる。
【０１０７】
また、請求項８に記載の貫流型排熱ボイラは、請求項７に記載の貫流型排熱ボイラにおいて、第３流動安定部を、ケーシング内の排ガス流路中に配置する構成を採用した。この構成によれば、第３流動安定部内を流れる蒸気または気液混合流体の温度低下を防止することができるので、第３流動安定部の下流側に向かう流体内に混在する液化水分量の増加を防止することが可能となる。
また、請求項９に記載の貫流型排熱ボイラは、節炭器および蒸発器および過熱器の全てが向流型で、過熱部の下流側に第４流動安定部を設けた構成を採用した。この構成によれば、この構成によれば、節炭器および蒸発器および過熱器それぞれの内部を流れる流体と、排気ガスとの間の熱交換効率を向上させることができるので、極めて高い蒸気生成能力を得ることが可能となる。
さらに、過熱器から排出される流体の流れに対して、第４流体安定部がヘッドを稼ぐため、給水から過熱蒸気生成に至る加熱経路上での流動安定性が不安定になるのを防止することが可能となる。
【０１０８】
また、請求項１０に記載の貫流型排熱ボイラは、請求項９に記載の貫流型排熱ボイラにおいて、第４流動安定部を、ケーシング内の排ガス流路中に配置する構成を採用した。この構成によれば、第４流動安定部内を流れる蒸気または気液混合流体の温度低下を防止することができるので、第４流動安定部の下流側に向かう流体内に混在する液化水分量の増加を防止することが可能となる。
また、請求項１１に記載の貫流型排熱ボイラは、節炭器および蒸発器および過熱器とが連続する管により一体化され、過熱器の下流に第５流動安定部を設けた構成を採用した。この構成によれば、節炭器と蒸発器と過熱器とを一体化したため、構造が簡易なものとなり、生産性を向上させることが可能となる。
さらに、過熱器から排出される流体の流れに対して、第５流体安定部がヘッドを稼ぐため、給水から過熱蒸気生成に至る加熱経路上での流動安定性が不安定になるのを防止することが可能となる。
【０１０９】
また、請求項１２に記載の貫流型排熱ボイラは、請求項１１に記載の貫流型排熱ボイラにおいて、第５流動安定部を、ケーシング内の排ガス流路中に配置する構成を採用した。この構成によれば、第５流動安定部内を流れる蒸気または気液混合流体の温度低下を防止することができるので、第５流動安定部の下流側に向かう流体内に混在する液化水分量の増加を防止することが可能となる。
【０１１０】
また、請求項１３に記載の貫流型排熱ボイラは、節炭器および蒸発器および過熱器とが連続する管により一体化され、過熱器の途中に第６流動安定部を設けた構成を採用した。この構成によれば、節炭器と蒸発器と過熱器とを一体化したため、構造が簡易なものとなり、生産性を向上させることが可能となる。
さらに、過熱器内の流体の流れに対して、第６流体安定部がヘッドを稼ぐため、給水から過熱蒸気生成に至る加熱経路上での流動安定性が不安定になるのを防止することが可能となる。
さらにまた、第６流動安定部内を流れる流体は、一度ケーシング外に出るが、その後再びケーシング内に戻って排気ガスからの排熱を受け取ることができるので、その温度低下を抑制することができる。
【０１１１】
また、請求項１４に記載の貫流型排熱ボイラは、請求項１３に記載の貫流型排熱ボイラにおいて、第６流動安定部を、ケーシング内の排ガス流路中に配置する構成を採用した。この構成によれば、第６流動安定部内を流れる流体は、排気ガスの排熱を受け取り続けることができるため、その温度低下を防止することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の貫流型排熱ボイラの第１実施形態を示す縦断面図である。
【図２】  同貫流型排熱ボイラの変形例を示す縦断面図である。
【図３】  同貫流型排熱ボイラの変形例を示す縦断面図である。
【図４】  同貫流型排熱ボイラの変形例を示す縦断面図である。
【図５】  同貫流型排熱ボイラの変形例を示す縦断面図である。
【図６】  本発明の貫流型排熱ボイラの第２実施形態を示す縦断面図である。
【図７】  本発明の貫流型排熱ボイラの第３実施形態を示す縦断面図である。
【図８】  本発明の貫流型排熱ボイラの第４実施形態を示す縦断面図である。
【図９】  同貫流型排熱ボイラの変形例を示す縦断面図である。
【図１０】  同貫流型排熱ボイラの変形例を示す縦断面図である。
【図１１】  図１０に示す貫流型排熱ボイラの要部を示す側面断面図である。
【図１２】  本発明の貫流型排熱ボイラの第５実施形態を示す縦断面図である。
【図１３】  同貫流型排熱ボイラの変形例を示す縦断面図である。
【図１４】  同貫流型排熱ボイラの変形例を示す縦断面図である。
【図１５】  本発明の貫流型排熱ボイラの第６実施形態を示す縦断面図である。
【図１６】  同貫流型排熱ボイラの変形例を示す縦断面図である。
【図１７】  本発明の貫流型排熱ボイラの第７実施形態を示す縦断面図である。
【図１８】  同貫流型排熱ボイラの変形例を示す縦断面図である。
【図１９】  本発明の貫流型排熱ボイラの第８実施形態を示す縦断面図である。
【図２０】  同貫流型排熱ボイラの変形例を示す縦断面図である。
【図２１】  従来の貫流型排熱ボイラを示す縦断面図である。
【符号の説明】
１０・・・ケーシング
１１・・・節炭器
１２・・・蒸発器
１２Ａ・・・第１流体安定部
１２Ｂ・・・第３流体安定部
１３・・・過熱器
１３Ａ・・・第２流動安定部
１３Ｂ・・・第４流動安定部
１３Ｃ・・・第５流動安定部
１３Ｄ・・・第６流動安定部
１４・・・給水ポンプ
１５，１６・・・管寄せ
Ｇ・・・排気ガス
Ｓ・・・蒸気
ＳＳ・・・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】
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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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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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