JPH11304102A - 自然循環方式のガス竪流れ型排ガスボイラ - Google Patents

自然循環方式のガス竪流れ型排ガスボイラ

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JPH11304102A
JPH11304102A JP10943698A JP10943698A JPH11304102A JP H11304102 A JPH11304102 A JP H11304102A JP 10943698 A JP10943698 A JP 10943698A JP 10943698 A JP10943698 A JP 10943698A JP H11304102 A JPH11304102 A JP H11304102A
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JP
Japan
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exhaust gas
pipe
evaporator
steam
water
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JP10943698A
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English (en)
Inventor
Okikazu Ishiguro
興和 石黒
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Mitsubishi Power Ltd
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Babcock Hitachi KK
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  • Control Of Steam Boilers And Waste-Gas Boilers (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 循環ポンプを省略し、起動時においても正常
な循環流量を確保できるガス竪流れ型自然循環式排ガス
ボイラを提供すること。 【解決手段】 蒸発器8の伝熱管が水平配置の場合に
は、自然循環流量は大きく振動しながら変動し、安定し
た運転を確保できない可能性があるので、この現象を回
避するために、蒸発器8の下流に配置されている上昇管
10の一部にバイパス配管21を設け、この配管21に
起動用ブロー弁20を設置する。ボイラ起動時にブロー
弁20を全開し、ドラム4の水位レベルの変動が収まっ
てきた時点でブロー弁20を全閉とすると、蒸発器8の
伝熱管内で発生した蒸気は降水管5の方向には流出せず
に上昇管10の方向に流れるので、安定した自然循環流
を確保することが可能となる。バイパス管接続部より汽
水分離ドラム4側の上昇管10に開閉弁22を設けても
良く、また上昇管10のバイパス管接続部に三方弁23
を設けても良い、

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、自然循環方式のガ
ス竪流れ型排ガスボイラに係わり、特に起動時の安定な
運転を確保するのに好適なボイラ装置に関する。
【0002】
【従来の技術】図3は従来のガス竪流れ型排ガスボイラ
の一例を示す系統構成図である。図示しないガスタービ
ンからの高温排ガス1は排ガスボイラ3に流入する。排
ガスボイラ3内には伝熱管の伝熱面が水平方向に配置さ
れた(これを以後、水平配管の伝熱面と言うことがあ
る)過熱器16及び蒸発器8が配置されており、ガスタ
ービンからの高温排ガス1は、これら過熱器16及び蒸
発器8の伝熱面で高温水または蒸気と熱交換した後に低
温排ガス2となってボイラから排出される。
【0003】一方、給水タンク18から給水ポンプ12
により給水流量調整弁13を経てドラム4に供給された
水は降水管5を通って循環ポンプ6で昇圧され、供給管
19を経由して蒸発器入口ヘッダ7を通って蒸発器8に
供給される。蒸発器8内の水は高温排ガス1より熱吸収
を受けて蒸気を発生し、蒸発器出口ヘッダ9及び上昇管
10を経てドラム4に循環される。ドラム4では水と蒸
気が分離され、水は降水管5へ戻されるが、蒸気は飽和
蒸気管14及び過熱器入口ヘッダ15を経て過熱器16
に供給される。ドラム4には缶水ブロー弁11が設置さ
れ、ドラムレベルが規定値以上に上昇した場合に全開し
てドラム水をブローしてドラムレベルが基準値に戻され
る。また、過熱器16では飽和蒸気が過熱されて過熱蒸
気となり、過熱器出口ヘッダ17を経て、例えば図示し
ていない蒸気タービンに供給される。
【0004】上記従来のガス竪流れ型排ガスボイラは水
平配管の伝熱面を有する蒸発器8を設置するとともに、
循環ポンプ6を有する強制循環方式であった。この強制
循環方式のボイラでは循環ポンプ6を常時運転しておく
必要があり、循環ポンプ6の設置費用だけでなく保守作
業費用も必要である。さらに、循環ポンプ6を常時運転
するために補機の動力が増加し、プラント効率が低下す
るという問題があった。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】上記従来技術は、循環
ポンプ6を省略すれば、経済的なボイラプラントが得ら
れるが、循環ポンプ6を省略して自然循環方式を採用す
る場合には以下に示す課題を解決する必要がある。 (1)ボイラ起動時においては、水平配管の伝熱面を有
する蒸発器8の伝熱管内の汽水混合物の滞留により、正
常な循環流量を確保できず、ドラムレベルが大きく変動
して運転不能となる可能性がある。 (2)上記のように、正常な循環流量を確保できない場
合には、局部的に蒸発器8の伝熱管内の熱伝達率が低下
して、該伝熱管の温度上昇による損傷や蒸発量の低下が
発生する。 本発明の課題は、循環ポンプを省略し、起動時において
も正常な循環流量を確保できるガス竪流れ型自然循環式
排ガスボイラを提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明の上記課題は、高
温の排ガスがほぼ鉛直方向に流れる排ガス流路と、該排
ガス流路内に配置される水平方向に伝熱面が配置された
伝熱管を有する伝熱器と、伝熱器との間で水と蒸気の混
合流体を循環させながら汽水分離をする汽水分離ドラム
と、汽水分離ドラムと伝熱器との間で水と蒸気の混合流
体を循環させるための上昇管と降下管と、上昇管の少な
くとも一か所に接続されるバイパス管と、該バイパス管
に設置した起動用ブロー弁とを備えた自然循環方式のガ
ス竪流れ型排ガスボイラにより解決される。
【0007】本発明の排ガスボイラの起動時において、
伝熱器、例えば蒸発器の出口の上昇管の一部に設けられ
たバイパス配管の起動用ブロー弁を全開して蒸発器で発
生した水と蒸気の混合流体の一部を汽水分離ドラムと伝
熱器との循環系外にブローし、常に正常な自然循環流を
発生させる。
【0008】これにより、蒸気の一部がブローされて、
汽水分離ドラム内の水位レベルの急激な上昇を抑えるこ
とができるとともに、ブローされた水と蒸気の混合流体
部分の圧力低下により、蒸発器と汽水分離ドラムとの間
の水と蒸気の混合流体の自然循環の駆動力が一時的に増
加し、安定した自然循環流量を確保することが可能とな
る。
【0009】また、バイパス管接続部より汽水分離ドラ
ム側の上昇管に開閉弁を設けておくことにより、汽水分
離ドラムから上昇管を経由する流体の逆流が発生する可
能性のある場合には前記開閉弁を閉じて逆流発生を防止
することができる。
【0010】上記汽水分離ドラムから上昇管を経由する
流体の逆流が発生する可能性のある場合とは、例えば、
起動時には蒸発器内の流体の流動が脈動(後述では振動
と記載)になる。上昇管から汽水分離ドラム方向に向か
う方向に振動する場合は、逆流なしで汽水分離ドラムへ
流入できるが、振動がゼロまたはマイナスになった場合
は、逆流することになる。これはバイパス配管の出口は
大気圧であり、その圧力が汽水分離ドラム管内圧力より
低いことにより、蒸発管からの勢いがなければ汽水分離
ドラムから上昇管を経由する流体の逆流が発生する状況
にあることによる。これは、設計条件(汽水分離ドラム
の位置が高い時など)により発生しやすいボイラがある
ため、試運転時に調整することになる。
【0011】また、上昇管のバイパス管接続部に三方弁
を設けておくと、前記開閉弁がなくても汽水分離ドラム
から上昇管を経由する流体の逆流を防止できる。また、
この三方弁があるとバイパス配管の起動用ブロー弁がな
くても、ボイラ起動時における蒸発器で発生した水と蒸
気の混合流体の一部を汽水分離ドラムと伝熱器との循環
系外にブローし、常に正常な自然循環流を発生させるこ
ともできる。
【0012】
【発明の実施の形態】本発明になるガス竪流れ型排ガス
ボイラの起動制御装置の実施の形態を図1の系統構成図
に示す。図1は本発明のボイラの一例を示す系統構成図
である。図示しないガスタービンからの高温排ガス1は
排ガスボイラ3に流入する。排ガスボイラ3内には水平
配管の伝熱面を有する過熱器16及び蒸発器8が配置さ
れており、ガスタービン排ガスは、これら伝熱面で高温
水または蒸気と熱交換した後に低温排ガス2となってボ
イラから排出される。
【0013】給水タンク18から給水ポンプ12により
給水流量調整弁13を経て汽水分離ドラム4に供給され
た水は降水管5を通って、供給管19を経由して蒸発器
入口ヘッダ7を通って蒸発器8に供給される。蒸発器8
内の水は高温排ガス1より熱吸収を受けて蒸気を発生
し、蒸発器出口ヘッダ9及び上昇管10を経てドラム4
に循環される。ドラム4では水と蒸気が分離され、水は
降水管5へ戻されるが、蒸気は飽和蒸気管14及び過熱
器入口ヘッダ15を経て過熱器16に供給される。
【0014】ドラム4には缶水ブロー弁11が設置さ
れ、ドラムレベルが規定値以上に上昇した場合に全開し
てドラム水をブローしてドラムレベルが基準値に戻され
る。また、過熱器16では飽和蒸気が過熱されて過熱蒸
気となり、過熱器出口ヘッダ17を経て、例えば図示し
ていない蒸気タービンに供給される。
【0015】本実施例において、高温のガスタービン排
ガスがボイラ3内に流入してくると、蒸発器8の伝熱管
内には急激に気泡が発生する。この発生した気泡は、蒸
発器8の伝熱管が水平配置されているので、一時的に
は、上昇管10及び降水管5の両方向へ流れようとす
る。降水管5の方へ気泡が流れると、降水管5の密度が
低下して蒸発器8内の蒸気密度との差が小さくなり、自
然循環流が阻害される。自然循環流が低下してくると、
今度は蒸発器8内には熱吸収により大量の気泡が発生
し、降水管5と蒸発器8の間の水と蒸気の混合流体の密
度差が増大して、大きな自然循環流が発生する。
【0016】このように、蒸発器8の伝熱管が水平配置
の場合には、自然循環流量は大きく振動しながら変動
し、安定した運転を確保できない可能性がある。このよ
うな現象を回避するために、蒸発器8の下流に配置され
ている上昇管10の一部にバイパス配管21を設け、こ
の配管21に起動用ブロー弁20を設置し、低圧の図示
していないブロータンクへ、蒸発器8の伝熱管内で発生
した水と蒸気の混合流体を流出させる系統を設置する。
起動用ブロー弁20はバイパス配管21の一か所に限ら
ず、複数箇所に設置しても良い。
【0017】高温のガスタービン排ガスがボイラ3内に
流入してくると同時に、バイパス配管21の起動用ブロ
ー弁20を全開し、ドラム4の水位レベルの変動が収ま
ってきた時点でブロー弁20を全閉とする。このため、
蒸発器8の伝熱管内で発生した蒸気は降水管5の方向に
は流出せずに上昇管10の方向に流れるので、安定した
自然循環流を確保することが可能となる。
【0018】したがって、本発明においては、ボイラ起
動時においても安定した自然循環流量を確保できるの
で、ボイラ起動時におけるドラムレベルの変動を抑制で
き、正常な運転が可能となる。
【0019】また、図1に示すようにバイパス配管21
の接続部より汽水分離ドラム4側の上昇管10に開閉弁
22を設けておくことにより、汽水分離ドラム4から上
昇管10を経由する流体の逆流が発生する可能性がある
場合には前記開閉弁22を閉じて逆流発生を防止するこ
とができる。
【0020】さらに、図2に示すように上昇管10のバ
イパス管接続部に三方弁23を設けておくと、前記図1
に示す開閉弁22がなくても汽水分離ドラム4から上昇
管10を経由する流体の逆流を防止できる。また、この
三方弁23があると図1に示すバイパス配管21の起動
用ブロー弁20がなくても、ボイラ起動時における蒸発
器で発生した水と蒸気の混合流体の一部を汽水分離ドラ
ム4と蒸発器8との循環系外にブローし、常に正常な自
然循環流を発生させることもできる。
【0021】
【発明の効果】本発明のガス竪流れ型自然循環式排ガス
ボイラはボイラ起動時においても正常な循環流量を確保
できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の実施の形態のガス竪流れ型自然循環
式排ガスボイラの系統構成図である。
【図2】 本発明の実施の形態のガス竪流れ型自然循環
式排ガスボイラの系統構成図である。
【図3】 従来技術のガス竪流れ型強制循環式排ガスボ
イラの系統構成図である。
【符号の説明】
1 高温排ガス 2 低温排ガス 3 排ガスボイラ 4 汽水分離ドラ
ム 5 降水管 6 循環ポンプ 7 蒸発器入口ヘッダ 8 蒸発器 9 蒸発器出口ヘッダ 10 上昇管 11 缶水ブロー弁 12 給水ポンプ 13 給水流量調整弁 14 飽和蒸気管 15 過熱器入口ヘッダ 16 過熱器 17 過熱器出口ヘッダ 18 給水タンク 19 供給管 20 起動用ブロ
ー弁 21 バイパス配管 22 開閉弁 23 三方弁

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 高温の排ガスがほぼ鉛直方向に流れる排
    ガス流路と、 該排ガス流路内に配置される水平方向に伝熱面が配置さ
    れた伝熱管を有する伝熱器と、 伝熱器との間で水と蒸気の混合流体を循環させながら汽
    水分離をする汽水分離ドラムと、 汽水分離ドラムと伝熱器との間で水と蒸気の混合流体を
    循環させるための上昇管と降下管と、 上昇管の少なくとも一か所に接続されるバイパス管と、 該バイパス管に設置した起動用ブロー弁とを備えた自然
    循環方式のガス竪流れ型排ガスボイラ。
  2. 【請求項2】 バイパス管接続部より汽水分離ドラム側
    の上昇管に開閉弁を設けたことを特徴とする請求項1記
    載の自然循環方式のガス竪流れ型排ガスボイラ。
  3. 【請求項3】 上昇管のバイパス管接続部に三方弁を設
    けたことを特徴とする請求項1記載の自然循環方式のガ
    ス竪流れ型排ガスボイラ。
JP10943698A 1998-04-20 1998-04-20 自然循環方式のガス竪流れ型排ガスボイラ Pending JPH11304102A (ja)

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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013044489A (ja) * 2011-08-25 2013-03-04 Miura Co Ltd 蒸気発生装置
WO2014074184A1 (en) * 2012-11-08 2014-05-15 Vogt Power International Inc. Once-through steam generator
CN105087079A (zh) * 2015-09-11 2015-11-25 哈尔滨工业大学 一种气化炉停电自保护装置及方法
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CN111156487A (zh) * 2020-03-06 2020-05-15 江苏正阳锅炉有限公司 一种垃圾焚烧处理余热利用锅炉

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