JPS58203303A - 排熱回収熱交換器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の技術分野］ 本発明は排熱回収熱交換器に係り、特に蛇行伝熱管の歯
群を複数個の支え格子枠ユニットで支持するようにした
排熱回収熱交換器に関する。

［発明の技術的背景とその問題点］ ガスタービンから排出される高温ガスが保有する排熱を
利用して蒸気を生成し、この蒸気を蒸気タービンの作動
蒸気として使用する発電システムは排熱回収形フンバイ
ンドサイクル発電プラントとして知られている。

第１図はこの種のコンバインドサイクル発電プラントの
一例を示したものであり、ガスタービン１から排出され
る高温高圧の排気ガスは、排気管２を介して排熱回収熱
交換器３に送られる。

この排熱回収熱交換器３に流入した排気ガスは、上方に
向かって流れ蒸発器４およびエコノマイザ５を通って出
口ダクトから図示しない煙突へＪｅｔプる。上記蒸発器
４およびエコノマイザ５は蛇行伝熱管６によって構成さ
れており、これらの管内には蒸気および水が流れるよう
になっている。

エコノマイザ５を構成する蛇行伝熱管６の一端は給水管
７を介して復水器８に接続される一方、他端は蒸気ドラ
ム９の缶水部に接続されている。

また蒸発器４を構成する蛇行伝熱管６の一端は蒸気ドラ
ム９の蒸気室に接続され、他端は給水ポンプ１０を介し
て缶水部に接続されている。さらに蒸気ドラム９の上端
部には主蒸気管１１が接続されており、主蒸気管１１は
蒸気タービン１２のタービン入口に接続され、さらにま
た、蒸気タービン１２の出口側には復水器８が設置され
ている。

このような構成において、蒸気タービン１２からの排気
蒸気は復水器８で復水となり、給水ポンプ１３によって
給水管７からエコノマイザ５に供給される。エコノマイ
ザ５で予熱された給水は蒸気ドラム９の缶水部に流入す
る。蒸気ドラム９の缶水は、ドラム底部から給水ポンプ
１０によって蒸発器４に給送され、蛇行伝熱管６内で蒸
発して蒸気となり再び蒸気ドラム９の蒸気室内に戻され
る。蒸気ドラム９内の蒸気はドラムの上部から抽１ 出されて主蒸気管１１を通して蒸気タービン１２に導入
され、タービン内で仕事をしだ後再び復水器８に流入す
る。

このような排熱回収形コンバインド督ナイクル発電プラ
ントでは高温のガスタービン排気が有効に利用されるた
めに、プラント熱効率が従来より数％上昇することが確
認されている。

ところで上記排熱回収熱交換器は、その内をガスタービ
ンから排気される高温高圧のガス通路となる熱交挽屑１
４と熱交挽屑１４内に配置された蒸発器４およびエコノ
マイザ５から構成されている。蒸発器４およびエコノマ
イザ５は複数群の蛇行伝熱管６によって構成され、これ
ら蛇行伝熱管６は支え格子枠ユニットを介して熱交挽屑
１４内に堅固に保持される。

上記支え格子枠ユニットは蛇行伝熱管６の両端近くおよ
び中程に配置され、従来の支え格子枠ユニットは、第２
図から明らかなように、平板状の支え板１５に多数のｄ
通孔１６．１６、・・・・・・１６を穿設することにＪ
：って構成されていた。そして、蛇行伝熱管６を支え板
１５に組込むには、蛇行伝熱管６を構成する直管６ａを
１本ずつ支え板１５の貫通孔１６内に貫通させた後直管
６ａの端にＵ３− ベント管６ｂを順次接続し接合部を溶接結合することに
よって組立てていた。

しかしながら、上述のようにして組立てられた従来の排
熱回収熱交換器は、支え格子枠ユニットを構成する支え
板１５に複数の貫通孔１６を穿設するものであり、最も
近くに隣合った一対の貫通孔１６．１６の孔縁間の最短
距離〈以下リガメント長さという）をある限度以下とす
ると支え格子枠ユニットの強度が低下するから、支え板
１５の板厚を増大させ強度を保障しなければならず、そ
のために支え格子枠ユニットの重量が増大することは勿
論、精度の高いドリル孔加工が難しくなるという問題が
あった。また、蛇行伝熱管６の直管６ａを支え板１５に
挿通する際、蛇行伝熱管６が自重によってたわみ、貫通
孔１６の孔壁と強く接触するため、抵抗が大きくなって
挿入作業に長時間を要するとともに、挿入時の接触によ
って直管６ａの表面上に引き傷やくびれが生じ、蛇行伝
熱管６の損傷原因となっていた。また、多数の支え板１
５．１５．１５の貫通孔１６．１６．１６を−４＝ 正確に一直線上に整合さ仕ることは実際上回ガであり、
そのために蛇行伝熱管の直管６ａを挿入する作業が難し
かった。

さらにＵベント管６１）の取付けおよび溶接結合は、直
管６ａを支え板１５の間に挿通した後に行なわなければ
ならないために、支え板１５が邪魔となってＵベント管
６ｂの溶接および溶接検査の作業が困難であった。加え
て水圧試験によりＵベント＠６ｂの溶接欠陥が発見され
た場合には、Ｕベント管６ｂを切断して直管６ａを引き
扱かなければならず作業が面倒である等積々の問題があ
った。

［発明の目的］ 従って、本発明の目的は、支え板に多数の貫通孔を穿設
して従来の支え格子枠ユニットが有する欠点を解消し、
蛇行伝熱管を支え格子枠ユニットに対して作業性よく組
込むことを可能とするとともにりがめんと長さを短くと
って伝熱効率を高め、かつ溶接作業、溶接検査をも容易
にした排熱回収熱交換器を提供することにある。

［発明の概要］ 本発明は、熱交換胴内に複数個の蛇行伝熱管を配置し、
これらの蛇行伝熱管を支え格子枠ユニツ：へで支持する
にうにした熱交換器において、上記支え格子枠ユニット
は山部と谷部とを交互に連続形成してなる格子バンド部
材の複数個を積み重ね接合部を互いに結合し、上記格子
バンド部材の谷部と谷部との間に格子目を形成すること
によって構成され、この格子目に蛇行伝熱管を支承させ
るようにしたことを特徴とするものである。

［発明の実施例］ 以下本発明による排熱回収熱交換器の一実施例について
説明する。

第３図は排熱回収熱交換器の斜視図を示したちのであり
、図中排熱回収熱交換器の熱交換器１４は距離をおいて
平行に立設された一対の側パネル２０．２０を有し、こ
れら側パネルの上部端間に叶・１：：。

は複数のクロスビーム２１が間隔をおいて横方向に掛は
渡されている。これらのクロスビーム２１は実施例にお
いては、■形鋼で構成され、このクロスビーム２１下方
にはハンガ２２．２２・・・・・・２２を介して管支え
格子枠２３が懸崖されている。

これらの管支え格子枠２３は複数個の支え格子枠ユニッ
トを組合せ結合したものであり、各支え格子枠ユニット
は上端縁が上枠２４に結合されるとともに、下端縁は下
枠２５を使って接合されている。これらの管支え格子枠
は多数の六角礼状の格子目２６．２６・・・・・・２６
を備えており、これらの格子１２６のうちいずれかが適
当位置の格子目２６に対して後述する手順により蛇行伝
熱管６が支承されている。ちなみに蛇行伝熱管６は通常
両端と中央の３ケ所を支承されている。

次に蛇行伝熱管を支え格子枠ユニツ１〜に支承する組立
手順について説明する。まず蛇行伝熱管６の組立工程を
第４図および第５図を参照して説明しておくと、４本の
直管（３ａ　、　６ａ　、　５ａ　、　（３ａを平面上
に等間隔をおいて並べておき直管６ａの□・。

先をＵベント管６″゛ｂモ接合し、第５図に示したよう
に、全体としてほぼＷ形の蛇行伝熱管６を製造する。れ
らの蛇行伝熱管６の数個を１モジュール７− として支え格子枠ユニットの格子目２６内に後述Ｊるよ
うに組付ける。組付けの方法は種々考えられるが、この
発明の実施例の場合には蛇行伝熱管６の前後を一対の格
子バンド部材２７．２７の間に挾み込むようにして組立
てる。すなわち格子バンド部材は、第６図〜第８図から
明らかなように、台形状の山部２７ａと谷部２７ｂとを
交互に連続して形成した条片である。

実際の製造工程においては、第７図および第８図に示さ
れたように、１つの格子バンド部材２７Ａの上から蛇行
伝熱管６△を吊り降ろし、その上に別の格子バンド部材
２７Ｂを六角形の格子目２６を形成するように積み重ね
た後、隣合って突き合せた格子バンド部材２７Ａ、２７
Ｂの接合部を、例えばスポット溶接によって結合すれば
よい。

次いで２番目の蛇行伝熱管６Ｂを格子バンド部材２７Ｂ
の谷部内に配置し、さらにその上に格子バンド部材２７
Ｃを重ねて溶接結合し、同様な作業を繰返して持運び可
能な数の蛇行伝熱管を１ユニツトとしての支え格子枠ユ
ニットを製造する。

８− そして、１ユニツトとしての支え格子枠ユニツ１〜の両
側には上枠２４と下枠２５を組付けて結合し、持運び可
能なモジュールとすればよく、このモジュールは工場内
で生産可能である。

このようにして製造された蛇行伝熱管６を組付けた支え
格子枠ユニットを排熱回収熱交換器の据付現場へ輸送し
て、熱交換１１１４内に組込み、ハンガ２２．２２、・
・・・・・２２で懸吊すれば組立を完了する。

なお上記実施例においては、格子バンド部材の山部と谷
部を台形状に形成して支え格子枠ユニットの格子目の形
状を六角形状としたが、本発明はこれに限定されるもの
ではなく格子目の形状を四角形としてもよい。

［発明の効果］ 以上述べたように本発明によれば、山部と谷部を交互に
連続形成した一対の格子バンド部材によって蛇行伝熱管
を挾み込むようにして順次組立てるようにしたから、蛇
行伝熱管を支え格子枠ユニットに対して組込む作業が極
めて容易となり、特に従来のＪ：うに蛇行伝熱管の直管
部を支え板の貫通孔に挿入した４％　Ｕベント管を溶接
結合する必要がなく、あらかじめ直管部とＵベント管の
結合を行えるから、溶接作業および漏洩検査が容易とな
るし、また蛇行伝熱管を組立時に損傷させることもない
。

また、リガメント長さを短くとることができるから、管
外ガス流速の増大を図って伝熱効率を向上させることが
でき、蛇行伝熱管の密度の増大になる排熱回収熱交換器
の小型化を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は排熱回収形コンバインドサイクル発電プラント
の一例を示した系統図、第２図は蛇行伝熱管を支える従
来の支え格子枠ユニットを示した斜視図、第３図は本発
明によ、る排熱回収熱交換器を示した斜視図、第４図お
ｔｊｓｌび第５図は蛇行伝熱管の製造工程を示した平面
図、第６図は格子バンド部材の谷部へ１つの蛇行伝熱管
を載置した状態を示す斜視図、第７図は３個の蛇行伝熱
管を格子バンド部材によって結合した状態を示した斜視
図、第８図は同支持状態を示した側面図、第９図は支え
格子枠ユニットの格子目に支持された蛇行伝熱管の一部
を示した斜視図、第１０図および第１１図は異なるリガ
メント長さを持つ蛇行伝熱管の配置の状態を管外ガス流
の流れの様子を示す説明図である。 ３・・・・・・・・・・・・排熱回収熱交換器６・・・
・・・・・・・・・蛇行伝熱管１４・・・・・・・・・
・・・熱交挽屑２６・・・・・・・・・・・・格子目 ２７・・・・・・・・・・・・格子バンド部材代理人弁
理士　　　須　山　佐　− 第１図 第２図 第４図　　　　第５図 第６図 第７図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）熱交換胴内に複数個の蛇行伝熱管を配置し、これ
   らの蛇行伝熱管を支え格子枠ユニットで支持するように
   した熱交換器において、上記支え格子枠ユニットは山部
   と谷部とを交互に連続形成してなる格子バンド部材の複
   数個を積み重ね接合部を互いに結合し、上記格子バンド
   部材の谷部と谷部との間に格子目を形成することによっ
   て構成され、この格子目に蛇行伝熱管を支承させるよう
   にしたことを特徴とする排熱回収熱交換器。
2. （２）上記格子バンド部材は、台形状の谷部と山部とを
   交互に連続形成してなり、谷部と合せたときに六角形状
   の格子目を形成するようにしたことを特徴とする特許請
   求の範囲第１項記載の排熱回収熱交換器。