JPH08500429A - 蒸気発生装置用エコノマイザシステム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 化石燃料燃焼式の蒸気発生装置（１０）用のエコノマイザシステム（１０９）であって、ハウジング（１４）を包含し、このハウジング（１４）は入口、出口及びこれらの入口と出口との間に延びてハウジング（１４）内に第１の流路と第２の流路（１１０）を限定する壁（１１７）を有する。ハウジング（１４）の入口は関連する蒸気発生装置（１０）への接続手段を包含し、一方出口は関連する煙突への接続手段（１０６）を包含する。熱交換管（１１２）は、蒸気発生装置（１０）の関連する作動流体と連通する内部を有する第１の流路内に設置されている。エコノマイザシステム（１０９）は、また、第２の流路（１１０）内に設置されて、この第２の流路内の流れを制御する手段であるダンパ（１１４）を包含する。本発明の最良の実施例によれば、エコノマイザシステム（１０９）は、更に、流体流れを熱交換管（１１２）のまわりに選択的にさし向けるバイパス導管（１１６）を包含する。通常、この流体流れのバイパスはダンパ（１１４）が第２の流路（１１０）内の流体流れをしゃ断したときに望まれる。

Description

【発明の詳細な説明】 蒸気発生装置用エコノマイザシステム 発明の背景 本発明は、一般的には蒸気発生の技術に関するが、特に、ボイラなどの蒸気発 生装置と協同するエコノマイザシステムの改良に関する。エコノマイザは、ボイ ラと煙突との間の煙道ガス通路の適所に設けられている熱交換器である。このエ コノマイザは燃焼生成物から廃熱の一部分を回収するように設計されている。典 型的に、エコノマイザは一連の管を有し、これらの管を通して水又は他の作動流 体がボイラへ流れる。これらの管は、典型的に、ボイラに接続されている入口と 煙突に接続されている出口とを有するチャンバ内に配置されている。このような エコノマイザは、回収しなければ捨てられてしまう熱を回収するように設計され ている。そして、エコノマイザにおいて設計上考慮すべきこととして、エコノマ イザを去る煙道ガスの最低温度を制限することがある。これは、腐食を防止しま た煙突の適正な機能を保証するために望まれるものである。 エコノマイザを去る煙道ガスの最低温度を制御するために従来から存在する技 術によれば、エコノマイザの主本体の外部に煙道ガスバイパスダクトが設けられ ている。そして、ダンパがこの外部の煙道ガスバイパスダクトに設けられて、バ イパスダクト内の流れを制御する。バイパスダクトを通して流れた煙道ガスは、 エコノマイザの主本体の下流側の地点で、エコノマイザを直接通して流れてきた ガスに混合される。このバイパスダクトシステムは、しかし、非常にコストがか かり、また、バイパスダクト内を非常に熱い煙道ガスが通過することによる熱膨 張のためと、バイパスダクトがその寿命の間多くの回数にわたって比較的低い温 度から比較的高い温度に急速に変化させられることによる疲れ寿命の心配のため に、設計上の問題が生じる。 本発明の目的は、製造するのが非常に簡単でコストが少なくてすむ蒸気発生装 置用エコノマイザシステムを提供することにある。 また、本発明の他の目的は、熱膨張及び疲れ寿命に関してのバイパスダクトの 固有の設計上の問題を除去することができるエコノマイザシステムを提供するこ とにある。 更に、本発明の更に他の目的は、エコノマイザを去る煙道ガスの混合を最大に することができるエコノマイザシステムを提供することにある。 発明の概要 本発明の以上述べた目的は、ハウジングを包含し、このハウジングが入口、出 口及びこれらの入口と出口との間に延びてハウジング内に第１の流路と第２の流 路とを限定する壁を有する化石燃料燃焼式蒸気発生装置用のエコノマイザシステ ムによって、達成される。ハウジングの入口は関連する蒸気発生装置への接続手 段を包含し、一方出口は関連する煙突への接続手段を包含する。熱交換器は、蒸 気発生装置の関連する作動流体と連通する内部を有する第１の流路内に設置され ている。エコノマイザシステムは、また、第２の流路内に設置されて、この第２ の流路内の流れを制御する手段を包含する。 本発明の特定の実施例によれば、エコノマイザシステムは、更に、熱交換器内 の関連する作動流体の流れを制御する手段を包含する。この熱交換器内の関連す る作動流体の流れを制御する手段は、弁とすることができる。 図面の簡単な説明 本発明は、添付図面を参照することによって一層理解されるであろう。 図１は、本発明が適用される型式の蒸気発生装置の垂直断面図である。 図２は、煙道ガスバイパスダクトを組み込んでいる従来のエコノマイザシステ ムの垂直断面図である。 図３は、本発明によるエコノマイザシステムの垂直断面図である。 図４は、図３のエコノマイザシステムを簡略化して作動流体バイパス導管を示 す概略図である。 好適な実施例の説明 図１を参照するに、この図１には垂直に配置されている炉１０が示されている 。炉１０は、その上方端に、その後壁から延びる燃焼ガス用出口を有している。 そして、この出口からは横ガス通路１２が延びている。横ガス通路１２は、垂直 に延びているガス通路１４の上方端に接続している。ガス通路１４は、炉１０と 平行な関係で下向きに延びている。燃焼ガスは、炉１０、横ガス通路１２、ガス 通路（ハウジング）１４及び煙突（図示せず）を順次通過する。ここに示した炉 １０は、バーナ１６を備えている。炉１０は、前壁２２及び後壁２４を有するよ うに作られている。そして、両側壁（図示せず）が互いに間隔を置いた関係で設 置されて、前壁２２と後壁２４とを結合している。図１の蒸気発生装置は、多数 の熱交換部分又は区域から成る貫流式の蒸気発生装置として示されている。多数 の熱交換区域は連続する流れ関係で接続され、これらの熱交換区域を通して、流 れの通過が給水ポンプ３０の手段によって作られる。これらの熱交換区域は、具 体的には、エコノマイザ、壁管加熱区域、及び炉内のガス通路中へ下向きに延び る管状部材を包含する加熱区域となるものである。給水ポンプ３０は、エコノマ イザ３２を通して作動媒体を供給する。エコノマイザ３２は、互いに平行な流れ 関係でガス通路１４の下方端に配置されている多数の管状部材から成っている。 そし て、このエコノマイザ３２から、流体流れは接続管３４を通して混合容器３６へ 供給される。この混合容器３６から、流体は下降管３８を通して下向きに流れ、 壁の底部に設置されている入口加熱器４０へ流れる。 一方、タービンの第２段８５からの排気はコンデンサ８３に受け入れられ、こ こで蒸気が凝縮され、その凝縮水がポンプ８６により複数の給水加熱器８７及び デフレータ８９を通して上述の給水ポンプ３０の入口に供給される。図２に示さ れるように、従来の技術によれば、熱交換管１０２はガス通路１４の前壁１０６ から後壁１０８まで延びている。 すなわち、図２を参照するに、この図２には煙道ガスバイパスダクト１０４を 備える従来のエコノマイザシステム１００が示されている。ガス通路１４内には 熱交換管１０２が設置されており、これらの熱交換管１０２を通して作動流体が 流れる。バイパスダクト１０４は、ガス通路１４の上流側部分を煙突接続装置又 はダクト１０６に接続する。このバイパスダクト１０４内にはダンパ（図示せず ）が設けられ、これにより、ガス通路１４内を下降する煙道ガスが、熱交換管１ ０２を横切って冷却されるようにするか、又は選択的にバイパスダクト１０４に 向けられて冷却が生じないようにすることができる。このような方法によって、 ダクト１０６内の温度は必要な最低温度以上に維持される。また、通常の蒸気発 生装置においては、作動流体は入 口接続部１０３で熱交換管１０２内に入り、それから出口接続部１０５，１０７ ，１１１を通してエコノマイザを出る。 次に、図３を参照するに、この図３には本発明によるエコノマイザシステム１ ０９が示されている。本発明の好適な実施例によれば、熱交換管１１２は後壁１ ０８まで延ばされていない。そして、壁１１７がエコノマイザシステム１０９の 入口と出口との間の代替流路である通路１１０を限定している。この通路１１０ は、流体流れがガス通路（ハウジング）１４内の熱交換管１１２をバイパスでき るようにする。通路１１０は、熱交換管１１２と後壁１０８との間に位置し、こ の通路１１０の軸方向の上方端に設けられているダンパ１１４の位置の変化にし たがって、通路１１０を通過する流量が増減され、したがって熱交換管１１２を バイパスする流量が増減される。図３のエコノマイザシステム１０９は、更に、 ダンパ１１４を位置決めして、熱交換管１１２をバイパスする流れの量を決定す るレベル装置１１３を備えている。 図３及び図４に最も良く見ることができるように、エコノマイザシステム１０ ９は、また、作動流体パイプ又は導管１１６と、この導管１１６に流体連通され ているマニホルド１２１とを包含し、これらは入口接続部１０３と出口接続部１ ０５，１０７，１１１との間の作動流体通路をバイパスしている。そして、流体 バイパス弁１２０が出口接続部１０５，１０７，１１１へのバイパス流体流れを 制御する。この流体流れは、熱交換管１１２をバイパスする流体流れである。ま た、主止め弁１２２が熱交換管１１２内の流体流れをしゃ断するために設けられ ている。バイパス制御弁１２０は、導管１１６及びマニホルド１２１を通して出 口接続部１０５，１０７，１１１へ流れる作動流体の流れを調節する。 作動において、以上述べたエコノマイザシステム１０９によれば、負荷が減少 した時には炉装置のオペレータはエコノマイザバイパスダンパ１１４を簡単に開 くという方法によって、エコノマイザを去る煙道ガスの温度を上昇させることが できる。そして、もし煙道ガスバイパスダンパ１１４が完全に開いた後に負荷が 更に減少した場合には、主止め弁１２２を完全に閉じるとともに、流体バイパス 弁１２０を開き、エコノマイザシステム１０９を去る煙道ガスの温度を追加的に 制御するようにする。負荷が増大するときには、前述したと逆の手順が行われる 。特に、本発明によるエコノマイザシステムの好適な形によれば、作動流体のた めのバイパス通路（作動流体導管１１６及びマニホルド１２１）と煙道ガスのた めのバイパス通路１１０との両方を持つことが望まれる。しかし、場合によって は、一方のみのバイパス構成を適用するだけで、十分な場合もある。 以上述べた本発明による装置によれば、煙道ガス温度制御システムのコストを かなり減少することができる。また、特に、既存の設備を改変して本発明を実施 することも、パイプ及び弁などのような普通の機材類を用いて簡単に行うことが できる。更に、煙道ガスを熱交換管１１２の区域のまわりにバイパスさせる通路 １１０は、蒸気にさらされる３つの壁と、一部分が冷却される板壁である第４の 壁とを有することができる。したがって、熱サイクルについての技術的な心配は 取り除かれ、熱膨張のための装置の設計は非常に簡単にされる。このことは、多 大の熱サイクル問題にさらされる上述の従来のダクトとは著しく相違するところ である。 また、本発明による煙道ガスバイパスシステムは、ガス通路１４のほぼ半径方 向内向きにテーパしているノーズ部分１３０の近くに設けられることによって、 異なる温度を有する煙道ガスの混合を最大にすることができる。したがって、本 発明による装置は、従来から存在しているノーズ部分１３０の構成の利益を受け ることができる。すなわち、バイパス通路１１０を通過した流体流れはノーズ部 分１３０によって横へ向けられ、異なる温度を有する煙道ガスの混合を促進する ものである。 以上本発明をその好適な実施例を参照して詳述した。しかし、このような装置 の分野の当業者であれば、こ こに示した本発明の教示の下に他の変形を考えつくものである。そして、このよ うな変形は本発明の範囲に含まれるものであり、本発明は次の請求の範囲によっ てのみ限定されるものである。

【手続補正書】 【提出日】１９９５年６月２８日 【補正内容】 〔Ａ〕明細書を次のように補正します。 (１)第２頁第１１行「問題が生じる。」の後に改行して次の文章を加入。 「煙道ガスバイパスシステムの他の例が、米国特許第１，９４６，２２１号明 細書に記載されている。この米国特許明細書に記載されている化石燃料燃焼式蒸 気発生装置用エコノマイザシステムは、入口、出口及びこれらの入口と出口との 間に延びて第１と第２の流路を限定する壁を有するハウジングを包含する。そし て、このハウジングの入口が関連する蒸気発生装置への接続手段を包含し、また この蒸気発生装置が関連する煙突への接続手段を包含している。 また、ハウジング内に限定された第１の流路は、入口及び出口を有し、関連す る作動流体が流れる熱交換管を囲んでいる。 更に、第１の流路及び第２の流路を通しての燃焼ガスの流れを選択的に制御す る手段（ダンパ）が設けられ、これにより流体の連通が第１の流路及び第２の流 路の入口と出口との間に維持されている。」 (２)第３頁第１０〜１４行「本発明の・・・できる。」を次のように訂正。 「本発明によるエコノマイザシステムは、更に、熱交換管の入口と出口とを接 続するバイパス導管に設けた弁の手段によって、熱交換管内の関連する作動流体 の流れを制御する手段を包含する。」 〔Ｂ〕請求の範囲を別紙のとおり訂正します。 〔Ｃ〕図面の図１を別紙のとおり訂正します。 請求の範囲 １ 化石燃料燃焼式であって、関連する煙突への接続手段（１０６）を包含する 蒸気発生装置（１０）用のエコノマイザシステム（１０９）において、入口、出 口及びこれらの入口と出口との間に延びて第１の流路と第２の流路（１１０）と を限定する壁（１１７）を有するとともに、前記入口が関連する蒸気発生装置（ １０）への接続手段を包含しているハウジング（１４）と、前記蒸気発生装置（ １０）の関連する作動流体と連通している内部を有する前記第１の流路内に設置 されているとともに、入口（１０３）及ひ出口（１０５，１０７，１１１）を有 する熱交換管（１１２）と、前記熱交換管（１１２）内の関連する作動流体の流 れを制御する手段であって、第１の弁（１２２）から成る手段と、作動流体を前 記熱交換管（１２２）のまわりに選択的にバイパスさせる手段であって、第１の 端及ひ第２の端を有する導管（１１６）を包含し、この導管（１１６）の第１の 端及び第２の端がそれぞれ前記熱交換管（１１２）の前記入口（１０３）及び前 記出口（１０５，１０７，１１１）に流体連通で設置されている手段と、前記導 管（１１６）内の流れを制御する手段であって、第２の弁（１２０）から成る手 段とを包含し、前記ハウジング（１４）がほぼ半径方向内向きにテーパしている ノーズ部分（１３０）を有しているとともに、前記ハウジング（１４）内の前記 第２ の流路（１１０）が流れを前記ノーズ部分（１３０）に向けるように設置され、 これにより、前記第１の流路内のガス流れと前記第２の流路（１１０）内のガス 流れとのガス混合が増大するようにしてなる、エコノマイザシステム。 ２ 請求項１記載のエコノマイザシステム（１０９）において、前記導管（１１ ６）は前記熱交換管（１１２）への複数の接続部（１０５，１０７，１１１）を 作るマニホルド（１２１）を包含してなる、エコノマイザシステム。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 化石燃料燃焼式であって、関連する煙突への接続手段を包含する蒸気発生装 置用のエコノマイザシステムにおいて、入口、出口及びこれらの入口と出口との 間に延びて第１の流路と第２の流路とを限定する壁を有するとともに、前記入口 が関連する蒸気発生装置への接続手段を包含しているハウジングと、前記蒸気発 生装置の関連する作動流体と連通している内部を有する前記第１の流路内に設置 されているとともに、入口及び出口を有する熱交換管と、前記第２の流路内に設 置されて、この第２の流路内の流れを制御する手段とを包含してなるエコノマイ ザシステム。 ２ 請求項１記載のエコノマイザシステムにおいて、更に、前記熱交換管内の関 連する作動流体の流れを制御する手段を包含してなるエコノマイザシステム。 ３ 請求項２記載のエコノマイザシステムにおいて、前記熱交換管内の関連する 作動流体の流れを制御する前記手段はダンパである、エコノマイザシステム。 ４ 請求項３記載のエコノマイザシステムにおいて、更に、作動流体を前記熱交 換管のまわりに選択的にバイパスさせる手段を包含してなるエコノマイザシステ ム。 ５ 請求項４記載のエコノマイザシステムにおいて、作動流体を選択的にバイパ スさせる前記手段は第１の端及び第２の端を有する導管を包含し、この導管の第 １の端及び第２の端はそれぞれ前記ハウジングの前記入口及び前記出口に流体連 通で設置されている、エコノマイザシステム ６ 請求項５記載のエコノマイザシステムにおいて、更に、前記熱交換管への入 口をしゃ断する第１の弁を包含してなるエコノマイザシステム。 ７ 請求項６記載のエコノマイザシステムにおいて、更に、前記バイパス導管内 の流れをしゃ断する第２の弁を包含してなるエコノマイザシステム。 ８ 請求項７記載のエコノマイザシステムにおいて、前記ハウジングはほぼ半径 方向内向きにテーパしているノーズ部分を有している、エコノマイザシステム。 ９ 請求項８記載のエコノマイザシステムにおいて、前記ハウジング内の前記第 ２の流路は流れを前記ノーズ部分に対して向けるように設置され、これにより、 前記第１の流路内の流体流れと前記第２の流路内の流体流れとの流体混合が増大 するようにした、エコノマイザシステム。 10 請求項８記載のエコノマイザシステムにおいて、前記導管は前記熱交換管へ の複数の接続部を作るマニホルドを包含してなる、エコノマイザシステム。