JP2007298245A - Economizer and exhaust heat recovery boiler provided therewith - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は節炭器に係り、特に節炭器内の伝熱管に流体をほぼ均一に流すのに好適な節炭器ならびにそれを備えた排熱回収ボイラに関するものである。 The present invention relates to a economizer, and more particularly to an economizer suitable for flowing a fluid almost uniformly through a heat transfer pipe in the economizer and an exhaust heat recovery boiler equipped with the economizer.
従来の排熱回収ボイラ用節炭器の例を、図5ないし図8に示す。図5は節炭器パネルの正面図、図6ならびに図7は入口管寄せの給水管取付部位の構造を説明するための図、図8はその入口管寄せ付近での内部流体のフローアンバランスを説明するための図である。 Examples of conventional economizers for exhaust heat recovery boilers are shown in FIGS. FIG. 5 is a front view of the economizer panel, FIGS. 6 and 7 are diagrams for explaining the structure of the feed pipe attachment portion of the inlet header, and FIG. 8 is a flow imbalance of the internal fluid in the vicinity of the inlet header. It is a figure for demonstrating.
節炭器パネルは図5に示すように、入口管寄せ6と出口管寄せ8との間に多数本の伝熱管7が並行に設置されている。そして前記入口管寄せ6のほぼ中央位置に入口給水管5が、また前記出口管寄せ8のほぼ中央位置に出口排水管10が、それぞれ接続されている。この節炭器パネルを多数枚組合せて、前記節炭器2が構成される。
As shown in FIG. 5, in the economizer panel, a large number of
前記節炭器パネルにおいて、前記入口給水管5は図6に示すように前記入口管寄せ6の伝熱管7取付位置とは反対側に垂直に設置されて、図7に示すように入口給水管5の排出口11が伝熱管7の流入口13側と対向している。このため図8に示すように、給水管5の近傍に設置されている伝熱管7、特に給水管5の排出口11と対向する流入口13を有する伝熱管7、すなわち直上の伝熱管7には動圧の影響により給水14が集中的に多く流れ、給水管5から離れると給水14が流れにくくなり、全体としてフローアンバランスを生じていた。フローアンバランスがあると、流量の少ない伝熱管7ではメタル温度が極端に上昇し、伝熱管7の焼損などを招くとともに、熱回収効率が低下するため、フローアンバランスの発生を抑制する必要がある。
In the economizer panel, the inlet
この伝熱管7毎の内部流体(給水14)のフローアンバランスを低減するために、従来は給水管5の口径を大きくして、流れ込む流体の動圧を小さくしていた。
In order to reduce the flow unbalance of the internal fluid (feed water 14) for each
なお、節炭器などに関しては例えば下記のような特許文献を挙げることができる。
前述した従来技術では、内部流体のフローアンバランスを低減するために、給水管5の口径を必要以上に大きくしており、またその口径の大きい給水管5に合わせて必要以上に大きな給水止弁も必要であり、このようなことからコスト高を招来することとなっていた。さらにこの構造でも、内部流体のフローアンバランスを有効に除去することができなかった。
In the prior art described above, in order to reduce the flow unbalance of the internal fluid, the diameter of the
本発明の目的は、このような従来技術の欠点を解消し、給水管の口径を必要以上に大きくしなくても、伝熱管に流体をほぼ均一に流すことのできる節炭器ならびにそれを備えた排熱回収ボイラを提供することにある。 An object of the present invention is to eliminate such drawbacks of the prior art, and to provide a economizer capable of flowing a fluid almost uniformly through a heat transfer pipe without increasing the diameter of the water supply pipe more than necessary. It is to provide a waste heat recovery boiler.
前記目的を達成するため本発明の第1の手段は、入口管寄せと、出口管寄せと、前記入口管寄せと出口管寄せとの間に多数本並行に接続された伝熱管と、前記入口管寄せに対して垂直方向に接続された入口給水管と、前記出口管寄せに対して垂直方向に接続された出口排水管とを備えた節炭器において、
前記入口給水管の先端に形成されている排出口を蓋部材で塞ぎ、
前記入口給水管の排出口が形成されている先端部の周壁に、前記入口管寄せ上の前記伝熱管の配列方向に向けて開口する例えば孔あるいはスリットなどの開口部を設け、
その開口部を含む前記入口給水管の先端部を前記入口管寄せの内部に挿入して、前記入口給水管を入口管寄せに固定したことを特徴とするものである。
In order to achieve the object, the first means of the present invention includes an inlet header, an outlet header, a plurality of heat transfer tubes connected in parallel between the inlet header and the outlet header, and the inlet. In a economizer comprising an inlet water supply pipe connected in a vertical direction to a header and an outlet drain pipe connected in a direction perpendicular to the outlet header,
The outlet formed at the tip of the inlet water supply pipe is closed with a lid member,
Provided on the peripheral wall of the distal end portion where the discharge port of the inlet water supply pipe is formed, for example, an opening such as a hole or a slit that opens toward the arrangement direction of the heat transfer pipe on the inlet pipe header,
The tip of the inlet water supply pipe including the opening is inserted into the inlet header, and the inlet water supply pipe is fixed to the inlet header.
本発明の第2の手段は前記第1の手段において、前記入口給水管が前記入口管寄せの下側に接続されて、前記入口給水管の開口部を前記入口管寄せの下側内面に接するように設けたことを特徴とするものである。 According to a second means of the present invention, in the first means, the inlet water supply pipe is connected to the lower side of the inlet header, and the opening of the inlet water supply pipe is in contact with the lower inner surface of the inlet header. It is characterized by providing as described above.
本発明の第3の手段は前記第1の手段において、前記入口給水管の開口部が複数設けられており、その開口部の合計開口面積が当該入口給水管の流通断面積と等しいかあるいはそれ以上であることを特徴とするものである。 According to a third means of the present invention, in the first means, a plurality of openings of the inlet water supply pipe are provided, and a total opening area of the openings is equal to or equal to a flow sectional area of the inlet water supply pipe. It is the above, It is characterized by the above.
本発明の第4の手段は、燃焼排ガスを流通する煙道内に節炭器を設け、前記煙道内を流通する燃焼排ガスの保有熱を前記節炭器内に流す給水で回収する排熱回収ボイラにおいて、前記節炭器が前記第1ないし3の手段の節炭器であることを特徴とするものである。 According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a waste heat recovery boiler in which a economizer is provided in a flue that circulates combustion exhaust gas, and the retained heat of the combustion exhaust gas that circulates in the flue is recovered by feed water flowing into the economizer. In the above, the economizer is the economizer of the first to third means.
本発明は前述したように、入口給水管の先端に形成されている排出口を蓋部材で塞ぎ、入口給水管の排出口が形成されている先端部の周壁に、前記入口管寄せ上の前記伝熱管の配列方向に向けて開口する開口部を設けることにより、伝熱管毎の内部流体のフローアンバランスが有効に除去される。 As described above, in the present invention, the discharge port formed at the tip of the inlet water supply pipe is closed with a lid member, and the peripheral wall of the tip portion where the discharge port of the inlet water supply pipe is formed has the above-mentioned on the inlet header. By providing the opening that opens in the arrangement direction of the heat transfer tubes, the flow imbalance of the internal fluid for each heat transfer tube is effectively removed.
以下、本発明の実施形態を図とともに説明する。図1は本発明の実施形態に係る入口管寄せの給水管取付部位の構造を説明するための図、図2はその入口管寄せ付近での内部流体のフロー状態を説明するための図、図3はその節炭器を備えた排熱回収ボイラの概略構成図である。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram for explaining the structure of a water supply pipe mounting portion of an inlet header according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a diagram for explaining the flow state of internal fluid in the vicinity of the inlet header. 3 is a schematic configuration diagram of an exhaust heat recovery boiler equipped with the economizer.
先ず、図3を用いて排熱回収ボイラの概略構成を説明する。同図に示すように排熱回収ボイラ1は節炭器2、蒸発器3、過熱器4ならびにドラム12などの機器から主に構成され、前記節炭器2は図5に示す節炭器パネルを多数枚組み合わせて構成されている。
First, a schematic configuration of the exhaust heat recovery boiler will be described with reference to FIG. As shown in the figure, the exhaust heat recovery boiler 1 is mainly composed of equipment such as a
排熱回収ボイラ1の煙道内において燃焼排ガスの流れ方向に沿って過熱器4、蒸発器3、ならびに節炭器2の順で配置され、各機器は配管を用いて図に示すように接続されている。ガスタービンから排出された高温燃焼排ガスが保有している熱は、過熱器4、蒸発器3ならびに節炭器2において効率良く順次回収され、所定の後処理によりクリーン化された後、煙突(図示せず)から大気に放出される。
The superheater 4, the evaporator 3 and the
一方、給水ポンプ(図示せず)により圧送される給水は節炭器2を通すことにより排熱によって加熱されて高温水となり、ドラム12に導かれる。ドラム12内の高温水は蒸発器3を通すことにより加熱されて水蒸気となり、ドラム12で汽水分離され、水蒸気は過熱器4を通すことによりさらに過熱されて、過熱蒸気はタービンへ送られる。
On the other hand, feed water pumped by a feed water pump (not shown) is heated by exhaust heat by passing through the
本実施形態においても節炭器パネルは図5に示すように、入口管寄せ6と出口管寄せ8との間に多数本の伝熱管7が並行に設置されて、節炭器パネルを構成している。そして前記入口管寄せ6のほぼ中央位置に入口給水管5が、また前記出口管寄せ8のほぼ中央位置に出口排水管10が、それぞれ接続されている。
Also in this embodiment, as shown in FIG. 5, the economizer panel includes a plurality of
図1に示すように前記入口給水管5は、前記入口管寄せ6の伝熱管7取付位置とは反対側、すなわち入口管寄せ6の下側に入口管寄せ6の軸方向に対して垂直方向に接続されている。入口給水管5の先端に形成されている排出口11は蓋部材15で覆われて、その殆どが、あるいは完全に塞がれている。蓋部材15の外径は、入口給水管5の外径とほぼ等しく設計されている。
As shown in FIG. 1, the inlet
この入口給水管5の先端部付近の周壁には孔16が複数形成されており、その孔16が形成されている先端部が入口管寄せ6の内部に挿入された状態で、入口給水管5が入口管寄せ6に溶接固定されている。前記孔16は、入口管寄せ6上の伝熱管7の配列方向に向けて開口している。
A plurality of
そのため入口給水管5によって導入された給水14は孔16から矢印で示すように伝熱管7の配列方向に向けて左右に分散して噴出され、各伝熱管7の流入口13に導入される。その結果、図7に示すように給水14が入口給水管5の直上の伝熱管7に直接流入することなく、左右に分かれるから、図2に示すように各伝熱管7に対してほぼ均等の給水ができる。
Therefore, the
図4は、本発明の他の実施形態を説明するための図である。本実施形態は、入口給水管5の周壁にその端縁から軸方向に向けて延びた切り込み状のスリット17が複数本形成されており、各スリット17の開口は伝熱管7の配列方向に向けて開口している。前記実施形態と同様に、入口給水管5の排出口11は蓋部材15で覆われている。
FIG. 4 is a diagram for explaining another embodiment of the present invention. In the present embodiment, a plurality of slit-
入口給水管5によって導入された給水14はスリット17から矢印で示すように伝熱管7の配列方向に向けて左右に分散して噴出され、各伝熱管7の流入口13に導入される。前記実施形態では入口給水管5の端縁から軸方向に向けて切り込み状のスリット17を形成したが、切り込み状でない通常のスリット17でも構わない。
The
図1に示すように、入口給水管5の周壁に孔16が複数個形成される場合、そのうち最下部の孔16は入口管寄せ6の下側内面と接する(合致する)ように形成されている。また図4に示すように、入口給水管5の周壁にスリット17が複数本形成される場合、そのスリット17の下端は入口管寄せ6の下側内面と接する(合致する)ように形成されている。このようにすれば、節炭器2内部で生成したドレンをこれら孔16やスリット17を通して完全に排出することができる。
As shown in FIG. 1, when a plurality of
前記入口給水管5に形成された複数の孔16の合計開口面積、あるいは複数のスリット17の合計開口面積は、その入口給水管5の流通断面積と同等かそれ以上に設計されている。このようにすれば、孔16あるいはスリット17での圧力損失が低減できる。
The total opening area of the plurality of
前述のフローアンバランスの発生は排熱回収ボイラの負荷により異なり、フローアンバランスが発生すると給水流量の少ない伝熱管7のメタル温度が急激に上昇する。そのため、前記孔16の径,個数あるいはスリット17の幅,長さ,本数などは、伝熱管7のメタル温度が最も高くなるボイラ負荷において、前述のフローアンバランスが解消されるように夫々決定される。
The occurrence of the aforementioned flow unbalance varies depending on the load of the exhaust heat recovery boiler. When the flow unbalance occurs, the metal temperature of the
前記入口給水管5の排出口11は蓋部材15で完全に覆う必要はなく、伝熱管7の間でフローアンバランスが生じない程度に、蓋部材15で排出口11の一部を開口したり、また蓋部材15に一部に開口孔を形成することも可能である。
The
1:排熱回収ボイラ、2:節炭器、3:蒸発器、4:過熱器、5:入口給水管、6:入口管寄せ、7:伝熱管、8:出口管寄せ、10:出口排出管、11:排出口、12:ドラム、13:流入口、14:給水、15:蓋部材、16:孔、17:スリット。 1: exhaust heat recovery boiler, 2: economizer, 3: evaporator, 4: superheater, 5: inlet water supply pipe, 6: inlet pipe, 7: heat transfer pipe, 8: outlet pipe, 10: outlet discharge Pipe: 11: outlet, 12: drum, 13: inlet, 14: water supply, 15: lid member, 16: hole, 17: slit.
Claims (4)
前記入口給水管の先端に形成されている排出口を蓋部材で塞ぎ、
前記入口給水管の排出口が形成されている先端部の周壁に、前記入口管寄せ上の前記伝熱管の配列方向に向けて開口する開口部を設け、
その開口部を含む前記入口給水管の先端部を前記入口管寄せの内部に挿入して、前記入口給水管を入口管寄せに固定したことを特徴とする節炭器。 An inlet header, an outlet header, a number of heat transfer tubes connected in parallel between the inlet header and the outlet header, and an inlet water supply pipe connected in a direction perpendicular to the inlet header In the economizer equipped with an outlet drain pipe connected in a direction perpendicular to the outlet header,
The outlet formed at the tip of the inlet water supply pipe is closed with a lid member,
In the peripheral wall of the tip portion where the discharge port of the inlet water supply pipe is formed, an opening is provided that opens toward the arrangement direction of the heat transfer tubes on the inlet header.
The economizer characterized by inserting the front-end | tip part of the said inlet water supply pipe | tube containing the opening part into the inside of the said inlet header, and fixing the said inlet water supply pipe | tube to the inlet header.
前記節炭器が請求項1ないし3のいずれか1項記載の節炭器であることを特徴とする排熱回収ボイラ。 In a waste heat recovery boiler that provides a economizer in a flue that circulates combustion exhaust gas, and recovers the retained heat of the combustion exhaust gas that circulates in the flue by feed water flowing into the economizer,
An exhaust heat recovery boiler, wherein the economizer is the economizer according to any one of claims 1 to 3.
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