JP2000346301A - 排熱回収熱交換器 - Google Patents
排熱回収熱交換器Info
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- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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- Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】圧力損失を少なくさせて助燃ができ、排ガスの
超高温化にも充分対処できる排熱回収熱交換器を提供す
る。 【解決手段】本発明に係る排熱回収交換器は、排ガスＥ
Ｇの流れに沿って配置した複数の熱交換部３８，４０，
４１……のうち、排ガスＥＧの最上流の熱交換部３８と
次の熱交換部４０との間に燃料ガス発生部３９を設け
た。
超高温化にも充分対処できる排熱回収熱交換器を提供す
る。 【解決手段】本発明に係る排熱回収交換器は、排ガスＥ
Ｇの流れに沿って配置した複数の熱交換部３８，４０，
４１……のうち、排ガスＥＧの最上流の熱交換部３８と
次の熱交換部４０との間に燃料ガス発生部３９を設け
た。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ガスタービンプラ
ントと蒸気タービンプラントとを組み合せたコンバイン
ドサイクルに適用され、助燃装置を備えた排熱回収熱交
換器に関する。
ントと蒸気タービンプラントとを組み合せたコンバイン
ドサイクルに適用され、助燃装置を備えた排熱回収熱交
換器に関する。
【０００２】
【従来の技術】最近の火力発電プラントでは、プラント
熱効率を高く維持でき、地域に与える悪い環境も少ない
コンバインドサイクル発電プラントが数多く営業運転に
入っている。
熱効率を高く維持でき、地域に与える悪い環境も少ない
コンバインドサイクル発電プラントが数多く営業運転に
入っている。
【０００３】このコンバインドサイクル発電プラントの
うち、主要原動機としての地位を占めるガスタービン
は、より一層の出力増加を目指しており、出力増加の具
体策としてガスタービン入口温度の高温化が研究されて
いる。
うち、主要原動機としての地位を占めるガスタービン
は、より一層の出力増加を目指しており、出力増加の具
体策としてガスタービン入口温度の高温化が研究されて
いる。
【０００４】この出力増加に伴う高温化対策として、排
熱回収熱交換器では、圧力を低圧から高圧に段階的に変
化させて蒸気を処理する蒸気ドラムを複圧配置または３
圧配置にするとともに、蒸気タービンプラントに供給す
る蒸気を高温化させる再熱器を組み込んでおり、その構
成として図５に示すものがある。
熱回収熱交換器では、圧力を低圧から高圧に段階的に変
化させて蒸気を処理する蒸気ドラムを複圧配置または３
圧配置にするとともに、蒸気タービンプラントに供給す
る蒸気を高温化させる再熱器を組み込んでおり、その構
成として図５に示すものがある。
【０００５】コンバインドサイクル発電プラントは、ガ
スタービンプラント１に蒸気タービン２、発電機３およ
び排熱回収熱交換器４を組み合せて構成される。
スタービンプラント１に蒸気タービン２、発電機３およ
び排熱回収熱交換器４を組み合せて構成される。
【０００６】ガスタービンプラント１は、空気圧縮機
５、ガスタービン燃焼器６、ガスタービン７を備え、空
気圧縮機６で吸い込んだ空気（大気）を圧縮して高圧化
し、その高圧空気を燃料とともにガスタービン燃焼器６
に供給して燃焼ガスを生成し、その燃焼ガスをガスター
ビン７で膨張仕事をさせた後、排ガスＥＧとして排熱回
収熱交換器４に供給している。
５、ガスタービン燃焼器６、ガスタービン７を備え、空
気圧縮機６で吸い込んだ空気（大気）を圧縮して高圧化
し、その高圧空気を燃料とともにガスタービン燃焼器６
に供給して燃焼ガスを生成し、その燃焼ガスをガスター
ビン７で膨張仕事をさせた後、排ガスＥＧとして排熱回
収熱交換器４に供給している。
【０００７】また、排熱回収熱交換器４は、長筒状のケ
ーシング８で形成し、長筒状のケーシング８内に排ガス
ＥＧの流れに沿って順次、高圧二次加熱器９、二次再熱
器１０、一次再熱器１１、高圧一次過熱器１２、蒸気ド
ラム１３を備えた高圧蒸発器１４、中圧過熱器１５、高
圧節炭器１６、蒸気ドラム１７を備えた中圧蒸発器１８
を配置し、温度約５５０℃のガスタービン７からの排ガ
スＥＧを熱源として高圧二次過熱器９等の各種の熱交換
部で蒸気を発生させている。
ーシング８で形成し、長筒状のケーシング８内に排ガス
ＥＧの流れに沿って順次、高圧二次加熱器９、二次再熱
器１０、一次再熱器１１、高圧一次過熱器１２、蒸気ド
ラム１３を備えた高圧蒸発器１４、中圧過熱器１５、高
圧節炭器１６、蒸気ドラム１７を備えた中圧蒸発器１８
を配置し、温度約５５０℃のガスタービン７からの排ガ
スＥＧを熱源として高圧二次過熱器９等の各種の熱交換
部で蒸気を発生させている。
【０００８】また、排熱回収熱交換器４は、高圧一次過
熱器１２で発生した蒸気を過熱器過熱低減器１９で、一
旦温度を下げた後、高圧二次過熱器９、主蒸気管２０を
介して蒸気タービン２に供給している。
熱器１２で発生した蒸気を過熱器過熱低減器１９で、一
旦温度を下げた後、高圧二次過熱器９、主蒸気管２０を
介して蒸気タービン２に供給している。
【０００９】一方、蒸気タービン２は、高圧二次過熱器
９から供給された蒸気に膨張仕事をさせ、その際に発生
する回転トルクで発電機３を駆動するとともに、膨張仕
事を終えたタービン排気を低温再熱蒸気管２１を介して
一次再熱器１１で再び再熱させ、さらに再熱器過熱低減
器２２で、一旦温度を下げた後、二次再熱器１０、高圧
再熱蒸気管２３を介して中圧部２４に供給している。
９から供給された蒸気に膨張仕事をさせ、その際に発生
する回転トルクで発電機３を駆動するとともに、膨張仕
事を終えたタービン排気を低温再熱蒸気管２１を介して
一次再熱器１１で再び再熱させ、さらに再熱器過熱低減
器２２で、一旦温度を下げた後、二次再熱器１０、高圧
再熱蒸気管２３を介して中圧部２４に供給している。
【００１０】このように、従来のコンバインドサイクル
発電プラントでは、ガスタービン７から排出された排ガ
スを巧みに利用して排熱回収熱交換器４で蒸気を発生さ
せ、その蒸気を蒸気タービン２に供給して膨張仕事をさ
せて動力を取り出し、熱の有効活用を図り、プラント熱
効率をコンベンショナルな発電プラントよりも高く維持
させていた。
発電プラントでは、ガスタービン７から排出された排ガ
スを巧みに利用して排熱回収熱交換器４で蒸気を発生さ
せ、その蒸気を蒸気タービン２に供給して膨張仕事をさ
せて動力を取り出し、熱の有効活用を図り、プラント熱
効率をコンベンショナルな発電プラントよりも高く維持
させていた。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】火力発電プラントは、
次世代のコンバインドサイクル発電プラントとしてプラ
ント熱効率を５０％以上にするために、ガスタービン入
口温度を１４００〜１５００℃にするとともに、ガスタ
ービン入口温度の高温化に伴って排熱回収熱交換器４か
ら蒸気タービン２に供給される蒸気の高温化・高圧化の
研究開発が行われている。
次世代のコンバインドサイクル発電プラントとしてプラ
ント熱効率を５０％以上にするために、ガスタービン入
口温度を１４００〜１５００℃にするとともに、ガスタ
ービン入口温度の高温化に伴って排熱回収熱交換器４か
ら蒸気タービン２に供給される蒸気の高温化・高圧化の
研究開発が行われている。
【００１２】しかし、蒸気を高温化・高圧化する場合、
ガスタービン７から排熱回収熱交換器４に蒸気発生用の
熱源として供給する排ガスＥＧに専ら依存すること自
体、自と限界があり、排ガスＥＧに、新たな燃料を加え
て燃焼させる、いわゆる助燃式コンバインドサイクル発
電プラントが必要とされている。
ガスタービン７から排熱回収熱交換器４に蒸気発生用の
熱源として供給する排ガスＥＧに専ら依存すること自
体、自と限界があり、排ガスＥＧに、新たな燃料を加え
て燃焼させる、いわゆる助燃式コンバインドサイクル発
電プラントが必要とされている。
【００１３】図６は、助燃式コンバインドサイクル発電
プラントの一例を示す概略図である。
プラントの一例を示す概略図である。
【００１４】この助燃式コンバインドサイクル発電プラ
ントは、排熱回収熱交換器４の入口側に多孔板２５と助
燃としての燃焼ガス発生部２６、具体的には複数のバー
ナとを設けたものであるが、多孔板２５と燃焼ガス発生
部２６とを設けた場合、幾つかの問題が発生している。
ントは、排熱回収熱交換器４の入口側に多孔板２５と助
燃としての燃焼ガス発生部２６、具体的には複数のバー
ナとを設けたものであるが、多孔板２５と燃焼ガス発生
部２６とを設けた場合、幾つかの問題が発生している。
【００１５】多孔板２５は、排ガスＥＧの流速変動分布
を±１０％以内に納めて速度分布の均一化を図ったもの
ではあるが、その圧力損失が２０〜４０ｍｍＡｑと比較
的高くなっている。このたろめ、ガスタービン７は、高
い圧力損失に基づく排ガスＥＧの背圧が高くなり、プラ
ント熱効率が設計値よりも下廻る要因になっている。
を±１０％以内に納めて速度分布の均一化を図ったもの
ではあるが、その圧力損失が２０〜４０ｍｍＡｑと比較
的高くなっている。このたろめ、ガスタービン７は、高
い圧力損失に基づく排ガスＥＧの背圧が高くなり、プラ
ント熱効率が設計値よりも下廻る要因になっている。
【００１６】また、燃焼ガス発生部２６は、排熱回収熱
交換器４の入口側に設置されている高圧二次過熱器９と
の距離が５ｍ以上離れた充分な距離になっていないと伝
熱管を焼損させることが往々にしてあった。
交換器４の入口側に設置されている高圧二次過熱器９と
の距離が５ｍ以上離れた充分な距離になっていないと伝
熱管を焼損させることが往々にしてあった。
【００１７】また、排熱回収熱交換器４を長筒状に画成
するケーシング８は、従来、使用温度を６５０℃に設定
する耐熱構造に設計している。
するケーシング８は、従来、使用温度を６５０℃に設定
する耐熱構造に設計している。
【００１８】しかし、次世代のガスタービン７では、排
ガス温度が定格点で６１５℃とし、部分負荷時で６５０
℃になっている。このため、次世代の排熱回収熱交換器
４は、定格運転時、燃焼ガス発生部２６が使用できて
も、部分負荷運転時、ケーシング８の耐熱保証の関係か
ら燃焼ガス発生部２６の使用ができず、結局、部分負荷
運転時での出力増加が望めない不具合・不都合がある。
ガス温度が定格点で６１５℃とし、部分負荷時で６５０
℃になっている。このため、次世代の排熱回収熱交換器
４は、定格運転時、燃焼ガス発生部２６が使用できて
も、部分負荷運転時、ケーシング８の耐熱保証の関係か
ら燃焼ガス発生部２６の使用ができず、結局、部分負荷
運転時での出力増加が望めない不具合・不都合がある。
【００１９】また、定格点での排ガス温度６１５℃に対
し、排ガス温度を例えば１００℃上乗せして７１５℃に
高めるように燃焼ガス発生部２６に指令があると、現在
のケーシング８の耐熱構造ではもはや温度保証をするこ
とができなくなる。
し、排ガス温度を例えば１００℃上乗せして７１５℃に
高めるように燃焼ガス発生部２６に指令があると、現在
のケーシング８の耐熱構造ではもはや温度保証をするこ
とができなくなる。
【００２０】現在のケーシング８の断熱構造は、断熱材
としてセラミックスウールとロックウールとを使用し、
これら断熱材で１３Ｃｒ材を用いて被覆しているが、許
容温度６５０℃までが限界である。
としてセラミックスウールとロックウールとを使用し、
これら断熱材で１３Ｃｒ材を用いて被覆しているが、許
容温度６５０℃までが限界である。
【００２１】排ガス温度の高温化に対し、ケーシング８
は、耐熱構造をレンガに求めることも考えられる。
は、耐熱構造をレンガに求めることも考えられる。
【００２２】しかし、排熱回収熱交換器４は、工場内で
部品をモジュール化して作製し、据付け現地でモジュー
ル化した部品を組み立てる工法を採用し、輸送時および
据付け時の軽量化、簡素化を図っているので、レンガを
使用すること自体、輸送の重量化につながり、採用する
ことが難しい。
部品をモジュール化して作製し、据付け現地でモジュー
ル化した部品を組み立てる工法を採用し、輸送時および
据付け時の軽量化、簡素化を図っているので、レンガを
使用すること自体、輸送の重量化につながり、採用する
ことが難しい。
【００２３】本発明は、このような事情に基づいてなさ
れたもので、圧力損失を少なくさせて助燃ができ、排ガ
スの超高温化にも充分に対処できる排熱回収熱交換器を
提供することを目的とする。
れたもので、圧力損失を少なくさせて助燃ができ、排ガ
スの超高温化にも充分に対処できる排熱回収熱交換器を
提供することを目的とする。
【００２４】
【課題を解決するための手段】本発明に係る排熱回収熱
交換器は、上記目的を達成するために、請求項１に記載
したように、ガスタービンから排ガスダクトを介して供
給される排ガスの流れに沿って複数の熱交換部を収容
し、上記排ガスを熱源として上記複数の熱交換部で蒸気
を発生させる排熱回収熱交換器において、上記複数の熱
交換部のうち、最上流側の熱交換部と次の熱交換部との
間に燃焼ガス発生部を設けたものである。
交換器は、上記目的を達成するために、請求項１に記載
したように、ガスタービンから排ガスダクトを介して供
給される排ガスの流れに沿って複数の熱交換部を収容
し、上記排ガスを熱源として上記複数の熱交換部で蒸気
を発生させる排熱回収熱交換器において、上記複数の熱
交換部のうち、最上流側の熱交換部と次の熱交換部との
間に燃焼ガス発生部を設けたものである。
【００２５】本発明に係る排熱回収熱交換器は、上記目
的を達成するために、請求項２に記載したように、ガス
タービンから排ガスダクトを介して供給される排ガスの
流れに沿って複数の熱交換部を収容し、上記排ガスを熱
源として上記複数の熱交換部で蒸気を発生させる排熱回
収熱交換器において、上記排ガスダクトを上流側頂部傾
斜ダクトと下流側頂部傾斜ダクトとに区分けして構成し
たものである。
的を達成するために、請求項２に記載したように、ガス
タービンから排ガスダクトを介して供給される排ガスの
流れに沿って複数の熱交換部を収容し、上記排ガスを熱
源として上記複数の熱交換部で蒸気を発生させる排熱回
収熱交換器において、上記排ガスダクトを上流側頂部傾
斜ダクトと下流側頂部傾斜ダクトとに区分けして構成し
たものである。
【００２６】本発明に係る排熱回収熱交換器は、上記目
的を達成するために、請求項３に記載したように、上流
側頂部傾斜ダクトを、排ガスの流れ軸方向に対し、１０
°〜２０°の範囲の拡開角に設定したものである。
的を達成するために、請求項３に記載したように、上流
側頂部傾斜ダクトを、排ガスの流れ軸方向に対し、１０
°〜２０°の範囲の拡開角に設定したものである。
【００２７】本発明に係る排熱回収熱交換器は、上記目
的を達成するために、請求項４に記載したように、下流
側頂部傾斜ダクトを、排ガス流れ軸方向に対し、６０°
〜７５°の範囲の拡開角に設定したものである。
的を達成するために、請求項４に記載したように、下流
側頂部傾斜ダクトを、排ガス流れ軸方向に対し、６０°
〜７５°の範囲の拡開角に設定したものである。
【００２８】本発明に係る排熱回収熱交換器は、上記目
的を達成するために、請求項５に記載したように、上流
側頂部傾斜ダクトの排ガス流れ軸方向の長さをＬ１と
し、下流側頂部傾斜ダクトの排ガス流れ軸方向の長さを
Ｌ２とするとき、その長さ比Ｌ １／Ｌ２を
的を達成するために、請求項５に記載したように、上流
側頂部傾斜ダクトの排ガス流れ軸方向の長さをＬ１と
し、下流側頂部傾斜ダクトの排ガス流れ軸方向の長さを
Ｌ２とするとき、その長さ比Ｌ １／Ｌ２を
【数２】Ｌ１／Ｌ２ ≧ １／２ の範囲に設定したものである。
【００２９】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係る排熱回収熱交
換器の実施形態を図面および図面に付した符号を引用し
て説明する。
換器の実施形態を図面および図面に付した符号を引用し
て説明する。
【００３０】図１は、本発明に係る排熱回収熱交換器を
適用するコンバインドサイクル発電プラントの実施形態
を示す概略系統図である。
適用するコンバインドサイクル発電プラントの実施形態
を示す概略系統図である。
【００３１】本実施形態に係るコンバインドサイクル発
電プラントは、ガスタービンプラント２７に蒸気タービ
ン２８、発電機２９および排熱回収熱交換器３０を組み
合わせて構成される。
電プラントは、ガスタービンプラント２７に蒸気タービ
ン２８、発電機２９および排熱回収熱交換器３０を組み
合わせて構成される。
【００３２】ガスタービンプラント２７は、空気圧縮機
３１、ガスタービン燃焼器３２、ガスタービン３３、排
ガスダクト３３ａで構成し、空気圧縮機３１で吸込んだ
空気（大気）を圧縮して高圧化し、その高圧空気を燃料
とともにガスタービン燃焼器３２に供給して燃焼ガスを
生成し、その燃焼ガスをガスタービン３３で膨張仕事を
させた後、排ガスとして排ガスダクト３３ａを介して排
熱回収熱交換器３０に供給している。
３１、ガスタービン燃焼器３２、ガスタービン３３、排
ガスダクト３３ａで構成し、空気圧縮機３１で吸込んだ
空気（大気）を圧縮して高圧化し、その高圧空気を燃料
とともにガスタービン燃焼器３２に供給して燃焼ガスを
生成し、その燃焼ガスをガスタービン３３で膨張仕事を
させた後、排ガスとして排ガスダクト３３ａを介して排
熱回収熱交換器３０に供給している。
【００３３】また、蒸気タービン２８は排熱回収熱交換
器３０から主蒸気管３４および高圧再熱蒸気管３５を介
して供給された蒸気に膨張仕事をさせ、その際に発生す
る回転トルクで発電機２９を駆動するとともに、膨張仕
事を終えたタービン排気を低温再熱蒸気管３６を介して
排熱回収熱交換器３０に戻している。
器３０から主蒸気管３４および高圧再熱蒸気管３５を介
して供給された蒸気に膨張仕事をさせ、その際に発生す
る回転トルクで発電機２９を駆動するとともに、膨張仕
事を終えたタービン排気を低温再熱蒸気管３６を介して
排熱回収熱交換器３０に戻している。
【００３４】また、排熱回収熱交換器３０は、長筒状の
ケーシング３７で形成し、長筒状のケーシング３７内に
ガスタービン３３からの排ガスＥＧの流れに沿って順
次、高圧二次過熱器３８、排ガスＥＧとは別に燃焼ガス
を発生させる例えば、バーナ等の燃焼ガス発生部３９、
二次再熱器４０、一次再熱器４１、高圧一次過熱器４
２、蒸気ドラム４３を備えた高圧蒸発器４４、中圧過熱
器４５、高圧節炭器４６、蒸気ドラム４７を備えた中圧
蒸発器４８を配置し、ガスタービン３３から供給された
温度６１５℃（定格点における温度）の排ガスＥＧを熱
源として上述の各種熱交換部で蒸気を発生させて、発生
した蒸気を蒸気タービン２８に供給している。なお、高
圧一次過熱器４２から発生した蒸気は、過熱器過熱低減
器４９で一旦、温度を下げてから高圧二次過熱器３８に
供給している。また、一次再熱器４１から発生した蒸気
も、上述と同様に、再熱器過熱低減器５０で一旦、温度
を下げてから二次再熱器４０に供給している。
ケーシング３７で形成し、長筒状のケーシング３７内に
ガスタービン３３からの排ガスＥＧの流れに沿って順
次、高圧二次過熱器３８、排ガスＥＧとは別に燃焼ガス
を発生させる例えば、バーナ等の燃焼ガス発生部３９、
二次再熱器４０、一次再熱器４１、高圧一次過熱器４
２、蒸気ドラム４３を備えた高圧蒸発器４４、中圧過熱
器４５、高圧節炭器４６、蒸気ドラム４７を備えた中圧
蒸発器４８を配置し、ガスタービン３３から供給された
温度６１５℃（定格点における温度）の排ガスＥＧを熱
源として上述の各種熱交換部で蒸気を発生させて、発生
した蒸気を蒸気タービン２８に供給している。なお、高
圧一次過熱器４２から発生した蒸気は、過熱器過熱低減
器４９で一旦、温度を下げてから高圧二次過熱器３８に
供給している。また、一次再熱器４１から発生した蒸気
も、上述と同様に、再熱器過熱低減器５０で一旦、温度
を下げてから二次再熱器４０に供給している。
【００３５】ところで、燃焼ガス発生部３９は、排ガス
ＥＧの温度を、例えば６５０℃に設定する場合、その適
正設置位置を求めておく必要がある。
ＥＧの温度を、例えば６５０℃に設定する場合、その適
正設置位置を求めておく必要がある。
【００３６】図４は、燃焼ガス発生部３９を排熱回収熱
交換器３０に設置する際、その適正位置を求めるにあた
り、排ガスＥＧの熱量から排ガス温度を求める排ガス温
度分布線図である。
交換器３０に設置する際、その適正位置を求めるにあた
り、排ガスＥＧの熱量から排ガス温度を求める排ガス温
度分布線図である。
【００３７】なお、図４中、熱交＃１、熱交＃２、熱交
＃３、……は、図１で示した高圧二次過熱器３８、二次
再熱器４０の上流側、二次再熱器４０、……等排ガスＥ
Ｇの流れに沿って配置された熱交換部に相当する。
＃３、……は、図１で示した高圧二次過熱器３８、二次
再熱器４０の上流側、二次再熱器４０、……等排ガスＥ
Ｇの流れに沿って配置された熱交換部に相当する。
【００３８】今、排ガスＥＧの温度を、例えば６５０℃
に設定した場合、燃焼ガス発生部３９からの助燃による
温度△Ｔは次式で求めることができる。
に設定した場合、燃焼ガス発生部３９からの助燃による
温度△Ｔは次式で求めることができる。
【００３９】△Ｔ＝助燃による熱量／排ガスの比熱
【００４０】上式から求めた助燃による温度△Ｔに対
し、設定温度６５０℃から引いた値（６５０℃−△Ｔ）
の温度分布線Ａと各熱交＃１、＃２、……が必要とする
排ガス熱量の温度分布線Ｂとの交点が燃焼ガス発生部３
９の適正位置となる。つまり、熱交＃３に相当する二次
再熱器４０の位置に相当するが、排ガスＥＧの放熱等の
損失を考慮して二次再熱器４０の上流側が望ましい。な
お、本実施形態は、排ガスＥＧの温度を６５０℃に設定
したが、この温度に限定するものではない。
し、設定温度６５０℃から引いた値（６５０℃−△Ｔ）
の温度分布線Ａと各熱交＃１、＃２、……が必要とする
排ガス熱量の温度分布線Ｂとの交点が燃焼ガス発生部３
９の適正位置となる。つまり、熱交＃３に相当する二次
再熱器４０の位置に相当するが、排ガスＥＧの放熱等の
損失を考慮して二次再熱器４０の上流側が望ましい。な
お、本実施形態は、排ガスＥＧの温度を６５０℃に設定
したが、この温度に限定するものではない。
【００４１】このように、本実施形態は、燃焼ガス発生
部３９の位置を、上述の理由により二次再熱器４０の上
流側に設定したが、排ガスＥＧの速度変動分布の幅も考
慮する必要がある。燃焼ガス発生部３９を二次再熱器４
６の上流側に設置する場合、実測によれば燃焼ガス発生
部３９が高圧二次過熱器３８から抵抗を受け、圧力損失
が３０ｍｍＡｑになっているので、その速度変動の分布
幅は、±１０％の変動幅の範囲に収めることができるま
た、燃焼ガス発生部３９は、排ガスＥＧの速度変動幅を
±１０％の範囲に収めることと相まって、二次再熱器４
０の焼損を防止するため、二次再熱器４０から上流側に
向って５ｍ〜７ｍの位置に設置される。この数値の範囲
は、実測に基づくものである。
部３９の位置を、上述の理由により二次再熱器４０の上
流側に設定したが、排ガスＥＧの速度変動分布の幅も考
慮する必要がある。燃焼ガス発生部３９を二次再熱器４
６の上流側に設置する場合、実測によれば燃焼ガス発生
部３９が高圧二次過熱器３８から抵抗を受け、圧力損失
が３０ｍｍＡｑになっているので、その速度変動の分布
幅は、±１０％の変動幅の範囲に収めることができるま
た、燃焼ガス発生部３９は、排ガスＥＧの速度変動幅を
±１０％の範囲に収めることと相まって、二次再熱器４
０の焼損を防止するため、二次再熱器４０から上流側に
向って５ｍ〜７ｍの位置に設置される。この数値の範囲
は、実測に基づくものである。
【００４２】他方、排熱回収熱交換器３０は、燃焼ガス
発生部３９の二次再熱器４０に対する焼損防止距離を確
保する必要上、ケーシング３７が長くなりがちになるの
で、その分、排ガスダクト３３ａを短くすることが必要
とされる。
発生部３９の二次再熱器４０に対する焼損防止距離を確
保する必要上、ケーシング３７が長くなりがちになるの
で、その分、排ガスダクト３３ａを短くすることが必要
とされる。
【００４３】本実施形態は、排ガスダクト３３ａを、図
２の実線で示すように、上流側頂部傾斜ダクト３３ａ１
と下流側頂部傾斜ダクト３３ａ２とに区分けし、排ガス
ＥＧの流速を従来の流速とほぼ同一に維持させたもので
ある。この場合、上流側頂部傾斜ダクト３３ａ１は図３
に示すように、排ガス流れ軸方向ＥＬ１に対し、１０°
〜２０°の拡開角に形成する一方、下流側頂部傾斜ダク
ト３３ａ２は排ガス流れ軸方向ＥＬ２に対し６０°〜７
５°の拡開角に形成したものである。また、上流側頂部
傾斜ダクト３３ａ１の排ガス流れ軸方向の長さをＬ１と
し、下流側頂部傾斜ダクト３３ａ２の排ガス流れ軸方向
の長さをＬ２とするとき、その長さ比Ｌ １／Ｌ２を
２の実線で示すように、上流側頂部傾斜ダクト３３ａ１
と下流側頂部傾斜ダクト３３ａ２とに区分けし、排ガス
ＥＧの流速を従来の流速とほぼ同一に維持させたもので
ある。この場合、上流側頂部傾斜ダクト３３ａ１は図３
に示すように、排ガス流れ軸方向ＥＬ１に対し、１０°
〜２０°の拡開角に形成する一方、下流側頂部傾斜ダク
ト３３ａ２は排ガス流れ軸方向ＥＬ２に対し６０°〜７
５°の拡開角に形成したものである。また、上流側頂部
傾斜ダクト３３ａ１の排ガス流れ軸方向の長さをＬ１と
し、下流側頂部傾斜ダクト３３ａ２の排ガス流れ軸方向
の長さをＬ２とするとき、その長さ比Ｌ １／Ｌ２を
【数３】Ｌ１／Ｌ２≧１／２ に設定したものである。
【００４４】このように、本実施形態では、排ガスダク
ト３３ａを、上流側頂部傾斜ダクト３３ａ１と下流側頂
部傾斜ダクト３３ａ２とに区分けし、上流側頂部傾斜ダ
クト３３ａ１の拡開角を１０°〜２０°の範囲にし、下
流側頂部傾斜ダクト３３ａ２の拡開角を６０°〜７５°
の範囲にするとともに、上流側頂部傾斜ダクト３３ａ １
と下流側頂部傾斜ダクト３３ａ２との長さ比をＬ１／Ｌ
２≧１／２の範囲に設定したので、図２および図３に示
すように、破線で示す従来に較べて長さを短くすること
ができた。
ト３３ａを、上流側頂部傾斜ダクト３３ａ１と下流側頂
部傾斜ダクト３３ａ２とに区分けし、上流側頂部傾斜ダ
クト３３ａ１の拡開角を１０°〜２０°の範囲にし、下
流側頂部傾斜ダクト３３ａ２の拡開角を６０°〜７５°
の範囲にするとともに、上流側頂部傾斜ダクト３３ａ １
と下流側頂部傾斜ダクト３３ａ２との長さ比をＬ１／Ｌ
２≧１／２の範囲に設定したので、図２および図３に示
すように、破線で示す従来に較べて長さを短くすること
ができた。
【００４５】ちなみに、試算してみると、上流側頂部傾
斜ダクト３３ａ１の高さＭ１＝１０ｍ、下流側頂部傾斜
ダクト３３ａ２の高さＨ２＝１９ｍとし、破線で示す従
来の排ガスダクトの頂部側を拡開角４５°にすると、破
線で示す従来の排ガスダクトの長さＬ０は９ｍである。
斜ダクト３３ａ１の高さＭ１＝１０ｍ、下流側頂部傾斜
ダクト３３ａ２の高さＨ２＝１９ｍとし、破線で示す従
来の排ガスダクトの頂部側を拡開角４５°にすると、破
線で示す従来の排ガスダクトの長さＬ０は９ｍである。
【００４６】これに対し、本実施形態では、上流側頂部
傾斜ダクト３３ａ１の拡開角を１５°、下流側頂部傾斜
ダクト３３ａ２の拡開角を７０°にすると、全長Ｌは約
６ｍになり、従来に較べて約３ｍ短くすることができ
た。
傾斜ダクト３３ａ１の拡開角を１５°、下流側頂部傾斜
ダクト３３ａ２の拡開角を７０°にすると、全長Ｌは約
６ｍになり、従来に較べて約３ｍ短くすることができ
た。
【００４７】
【発明の効果】以上の説明のとおり、本発明に係る排熱
回収熱交換器は、ガスタービンから排出される排ガスの
温度を高める助燃としての燃焼ガス発生部を適正位置に
設定し、排ガスの速度分布変動幅を低く抑えるととも
に、熱交換器の伝熱管の焼損を防止する位置に燃焼ガス
発生部を設置したので、排ガスの温度を高温化させてよ
り一層の高プラント熱効率化、高出力化を実現すること
ができる。
回収熱交換器は、ガスタービンから排出される排ガスの
温度を高める助燃としての燃焼ガス発生部を適正位置に
設定し、排ガスの速度分布変動幅を低く抑えるととも
に、熱交換器の伝熱管の焼損を防止する位置に燃焼ガス
発生部を設置したので、排ガスの温度を高温化させてよ
り一層の高プラント熱効率化、高出力化を実現すること
ができる。
【００４８】また、本発明に係る排熱回収熱交換器は、
排ガスダクトを二つの拡開角の異なる頂部傾斜ダクトに
形成し、その長さを短くして燃焼ガス発生部の焼損防止
に必要な距離とを相殺させたので、全体として設置面積
を少なくさせて高出力化にすることができる。
排ガスダクトを二つの拡開角の異なる頂部傾斜ダクトに
形成し、その長さを短くして燃焼ガス発生部の焼損防止
に必要な距離とを相殺させたので、全体として設置面積
を少なくさせて高出力化にすることができる。
【図１】本発明に係る排熱回収熱交換器を組み込んだコ
ンバインドサイクル発電プラントの概略系統図。
ンバインドサイクル発電プラントの概略系統図。
【図２】本発明に係る排熱回収熱交換器に適用される排
ガスダクトの従来と対比させた模式図。
ガスダクトの従来と対比させた模式図。
【図３】図２で示した排ガスダクトにおける頂部傾斜ダ
クトの拡開角を具体的に示す模式図。
クトの拡開角を具体的に示す模式図。
【図４】本発明に係る排熱回収熱交換器に組み込んだ燃
焼ガス発生部の設置位置を定めた際、排ガスの熱量から
排ガス温度を求める排ガス温度分布線図。
焼ガス発生部の設置位置を定めた際、排ガスの熱量から
排ガス温度を求める排ガス温度分布線図。
【図５】従来のコンバインドサイクル発電プラントを示
す概略系統図。
す概略系統図。
【図６】従来の別のコンバインドサイクル発電プラント
を示す概略系統図。
を示す概略系統図。
１ ガスタービンプラント ２ 蒸気タービン ３ 発電機 ４ 排熱回収熱交換器 ５ 空気圧縮機 ６ ガスタービン燃焼器 ７ ガスタービン ８ ケーシング ９ 高圧二次過熱器 １０ 二次再熱器 １１ 一次再熱 １２ 高圧一次過熱器 １３ 蒸気ドラム １４ 蒸発器 １５ 中圧過熱器 １６ 高圧節炭器 １７ 蒸気ドラム １８ 中圧蒸発器 １９ 過熱器過熱低減器 ２０ 主蒸気管 ２１ 低温再熱蒸気管 ２２ 再熱器過熱低減器 ２３ 高圧再燃蒸気管 ２４ 中圧部 ２５ 多孔板 ２６ 燃焼ガス発生部 ２７ ガスタービンプラント ２８ 蒸気タービン ２９ 発電機 ３０ 排熱回収熱交換器 ３１ 空気圧縮機 ３２ ガスタービン燃焼器 ３３ ガスタービン ３３ａ 排ガスダクト ３３ａ１ 上流側頂部傾斜ダクト ３３ａ２ 下流側頂部傾斜ダクト ３４ 主蒸気管 ３５ 高圧再燃蒸気管 ３６ 低温再熱蒸気管 ３７ ケーシング ３８ 高圧二次過熱器 ３９ 燃焼ガス発生部 ４０ 二次再熱器 ４１ 一次再熱器 ４２ 高圧一次過熱器 ４３ 蒸気ドラム ４４ 高圧蒸発器 ４５ 中圧過熱器 ４６ 高圧節炭器 ４７ 蒸気ドラム ４８ 中圧蒸発器 ４９ 過熱器過熱低減器 ５０ 再熱器過熱低減器
Claims (5)
- 【請求項１】 ガスタービンから排ガスダクトを介して
供給される排ガスの流れに沿って複数の熱交換部を収容
し、上記排ガスを熱源として上記複数の熱交換部で蒸気
を発生させる排熱回収熱交換器において、上記複数の熱
交換部のうち、最上流側の熱交換部と次の熱交換部との
間に燃焼ガス発生部を設けたことを特徴とする排熱回収
熱交換器。 - 【請求項２】 ガスタービンから排ガスダクトを介して
供給される排ガスの流れに沿って複数の熱交換部を収容
し、上記排ガスを熱源として上記複数の熱交換部で蒸気
を発生させる排熱回収熱交換器において、上記排ガスダ
クトを上流側頂部傾斜ダクトと下流側頂部傾斜ダクトと
に区分けして構成したことを特徴とする排熱回収熱交換
器。 - 【請求項３】 上流側頂部傾斜ダクトを、排ガスの流れ
軸方向に対し、１０°〜２０°の範囲の拡開角に設定し
たことを特徴とする請求項３記載の排熱回収熱交換器。 - 【請求項４】 下流側頂部傾斜ダクトを、排ガス流れ軸
方向に対し、６０°〜７５°の範囲の拡開角に設定した
ことを特徴とする請求項３記載の排熱回収熱交換器。 - 【請求項５】 上流側頂部傾斜ダクトの排ガス流れ軸方
向の長さをＬ１とし、下流側頂部傾斜ダクトの排ガス流
れ軸方向の長さをＬ２とするとき、その長さ比Ｌ１／Ｌ
２を 【数１】Ｌ１／Ｌ２ ≧ １／２ の範囲に設定したことを特徴とする請求項３記載の排熱
回収熱交換器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16304199A JP2000346301A (ja) | 1999-06-09 | 1999-06-09 | 排熱回収熱交換器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16304199A JP2000346301A (ja) | 1999-06-09 | 1999-06-09 | 排熱回収熱交換器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000346301A true JP2000346301A (ja) | 2000-12-15 |
Family
ID=15766069
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16304199A Pending JP2000346301A (ja) | 1999-06-09 | 1999-06-09 | 排熱回収熱交換器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000346301A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104294324A (zh) * | 2014-09-18 | 2015-01-21 | 北京科技大学 | 一种筛选和优化电解铜箔工艺的实验装置及方法 |
| JP2015040565A (ja) * | 2013-08-22 | 2015-03-02 | ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ | ダクト燃焼式複合サイクルシステム |
-
1999
- 1999-06-09 JP JP16304199A patent/JP2000346301A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2015040565A (ja) * | 2013-08-22 | 2015-03-02 | ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ | ダクト燃焼式複合サイクルシステム |
| CN104294324A (zh) * | 2014-09-18 | 2015-01-21 | 北京科技大学 | 一种筛选和优化电解铜箔工艺的实验装置及方法 |
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20040907 |
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| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20060606 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20060807 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20060905 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20061226 |