JPS6337879B2

JPS6337879B2 -

Info

Publication number: JPS6337879B2
Application number: JP58157300A
Authority: JP
Inventors: Chaaruzu Beru Shinia Furederitsuku; Toomasu Nikoruson Jooji; Reuerin Sheido Junia Ratsuseru; Robaato Sukinaa Deibitsudo
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1982-12-13
Filing date: 1983-08-30
Publication date: 1988-07-27
Also published as: NL8303148A; US4427058A; JPS59109785A; KR840007164A; KR910002110B1

Description

【発明の詳細な説明】発明の背景この発明は一般的に熱交換器、特に、例えば複
合サイクル原動所の熱回収蒸気発生器の様な改良
された設計の非接触形熱交換器に関する。

熱回収蒸気発生器（HRSG）は、ダクトの中
に熱交換用の管を配置した、ガスを通すダクトで
構成される非接触形熱交換器である。米国特許第
4345438号に記載される様に、熱回収蒸気発生器
は、ガスタービン原動所と蒸気タービン原動所と
を結合する複合サイクル原動所の重要な一部分で
ある。ガスタービンの排気端からの高温の廃ガス
が熱回収蒸気発生器に送込まれて、流体を通す管
を通越し、給水を蒸気に変換する。複合サイクル
原動所は、ガスタービンの排ガスの熱を利用して
いる為、世界中で最も効率のよい原動所の方に属
する。

この様に効率が高いけれども、動力発生設備の
製造業者は、更に高い効率が得られる様な改良を
探し続けている。この発明は側壁のじやま板の改
良された設計により、効率を高くする。

発明者は、HRSGの側壁に沿つて流れ、熱交
換用の管群の中に通されないガスにより、側壁と
隣接する管のひれの先端との間の僅か１吋の現実
的なすき間でも、HRSGの効率は２％まで失わ
れることを発見した。この発見の為、発明者は管
群とHRSGの何れかの側壁との間の空間に流れ
るガスを減少する手段を提供することを始めた。
この問題を解決する１つの試みとして、管群より
上流側並びに下流側で各々の側壁に不動のじやま
板を取付けることが考えられた。不動のじやま板
は側壁から内向きに伸びて、側壁に沿つた夫々の
流路と重なり、こうして流れを管群の中に方向転
換する。この解決策は、管群の熱膨張により、管
群と側壁のじやま板との間のすき間が変化し、
HRSGの側壁に沿つて再び望ましくない流れが
生ずる為に、不満足であることが判つた。発明者
が知つているこの他の設計としては、平坦な側壁
に管の半分を取付けること、並びに輪郭を付けた
側壁を使うことがある。何れの場合も、流れの閉
塞作用の抵抗が小さいことと併せて、差別的な熱
膨張並びに製造時の許容公差の影響の為、側路防
止効果が小さい。従つて、発明者は、管束の一部
分として側壁のじやま板を設計するのが望ましい
ことを発見した。

発明の要旨この発明は、管束と隣接する側壁との間のガス
の流路を塞ぐ為にじやま板を利用することによ
り、HRSGの側壁に沿つたガスの流れを抑制す
る。これによつて、側壁のガスの流れは管束の中
に方向転換され、こうして熱交換器の効率を高く
する。管束の熱膨張が起る状態での、側壁とじや
ま板との間のすき間の問題は、じやま板を管束自
体に取付けることによつて解決した。管束に於け
るじやま板の位置ぎめを最適にした。管束にじや
ま板を取付ける手段を説明する。

発明の目的この発明の目的は、熱効率を改善したHRSG
を提供することである。

この発明の目的は、管束の熱膨張に自動的に対
処し、しかも有効性を失わない改良された側壁の
じやま板の設計を提供することである。

この発明の目的は、管束に容易に取付けること
が出来る改良された側壁のじやま板の設計を提供
することである。

この発明の別の目的は、管束内での管の設計上
の配置を制約しないじやま板の配置を提供するこ
とである。

この発明に特有と考えられる新規な特徴は、特
許請求の範囲に記載してあるが、この発明自体並
びにその他の目的及び利点は、以下図面について
説明する所から、最もよく理解されよう。

発明の詳細な記載第１図は熱回収蒸気発生器の箱部分１１の端面
図である。HRSGの構成を知つている者であれ
ば、HRSGが典型的にはエコノマイザ、蒸発器、
及び過熱器を持つていて、その各々が図示の箱部
分と似ているが、組立てた時に何階かの構造を構
成することを承知している。更に、HRSGの箱
部分の端壁と、流体を通す管１３の末端ターン
（図に示していない）を絶縁する為に使われる内
部熱絶縁部とは取去つてある。箱部分が側壁１５
を持ち、これはステンレス鋼のラギング（外装
板）及び絶縁物で構成されている。箱部分の中で
のガスの流れの方向は、図面で見て、下から上で
ある。

箱部分が管支持板１９を含む。管支持板１９
は、管に対して軸方向に相隔たる支持ばりから垂
直に吊されている。管支持板は何れも、上側支持
板２３及び下側支持板２５に取付けられた幾つか
の部分で構成されている。この後、管支持板の各
部分を支持する隣接する支持板を溶接で結合して
チユーブ・シートを形成する。HRSG用管支持
板の特定の構成は、係属中の1983年11月12日提出
の米国特許出願通し番号第440800号に記載されて
いる。然し、HRSGの箱部分の全体的な説明の
まとめとして云うと、HRSGの管支持板はハニ
カム構造に形成されていて、支持ばり２１からリ
ンク２７及び上側板２３を介して吊される。幅
（管の軸線方向）が48フイートのガス通路を持つ
典型的なHRSGでは、管支持板は４フイートの
間隔で設けることが出来、各々の支持板に対して
支持ばりを持つている。

側壁のじやま板３３が対になつて管束に取付け
られ、ガスの流れの方向に対し、HRSGの箱部
分の下流側の端に１対の側壁のじやま板があると
共に、HRSGの箱部分の上流側の端にも１対の
じやま板がある。熱交換器の設計を特定の用途に
対して最適にする時、管束の上流側の端だけに配
置した１対のじやま板で適切であるかどうかを判
定するには、性能／コスト評価を行なうことが出
来る。じやま板は、管支持板の構造によつて物理
的に許される限り、HRSGの箱部分の上流側及
び下流側の端に夫々出来るだけ接近して配置す
る。第１図に示す様に、じやま板が、夫々の支持
ばり２３，２５に最も接近している、管支持板の
最初の引込んだ部分に取付けられる。この他の形
状に対して別の配置をとることも、この発明の範
囲内である。この場合、特定の１対を成すじやま
板は互いに且つ管束に対して正確に同じ高さの所
にある必要はないこと、並びにじやま板の配置
が、主に管支持板の形状と、夫々のじやま板を便
宜の許す限り、上流側のガス入口及び下流側のガ
ス出口に出来るだけ近い所にするという判断基準
とによつて決定されることとは明らかである。ハ
ニカム構造では、これは最初の一杯に引込んだ吊
下げストラツプに取付けることを意味する。更
に、側壁のじやま板は第４図に示す様な形の向き
（下流側を向く）であるが、第５図に示す様な形
の向き（上流を向く）にしてもよい。この配置に
より、側壁に沿つた流れに対する抵抗が最大にな
る。

第２図は第２Ａ図及び第２Ｂ図で構成されてい
るが、この図にじやま板の細部が詳しく示されて
いる。第２Ａ図は側面図であつて、基部３３Ａ、
片持ち部分３３Ｂ及び舌片３３Ｃを含む側壁のじ
やま板３３を示している。側壁のじやま板３３は
アングル部材３５に取付けられる。このアングル
部材が側壁のじやま板を支持してじやま板集成体
を形成する。側壁のじやま板３３はじやま板セグ
メント３７に分割されており、その各々は長さが
1.5フイート程度であつてよい。支持作用をする
アングル部材は、管束との結合の仕方に応じて、
長さが２乃至８フイートの範囲で変わつていてよ
い。じやま板及び支持作用をするアングル部材が
ピン３９とワツシヤ４１とによつて結合され、こ
うして結合した時、ワツシヤ４１を所定位置に仮
付け溶接する。

第２Ｂ図は、その１つを第３図に示した２つの
ハニカム・ストラツプの間に配置し得る典型的な
じやま板集成体を示す。じやま板セグメントとア
ングル部材の両方に溝孔を設け、こうして熱ガス
通路内で差別的に膨張することが出来る様にす
る。じやま板セグメントは中心４３で固定し、何
れの向きにも膨張出来る様にする。第２Ｂ図に示
す例では、管束に対するじやま板集成体の取付け
は両端で行ない、こゝではピン又はワツシヤは示
してない。じやま板集成体は特定のどの点でも管
束に固定せず、従つて溝孔４５の限界内で自由に
膨張することが出来る。

第３図はじやま板集成体を管支持ストラツプに
取付ける様子を示す。管支持ストラツプは管支持
板の要素となる部分であつて、これに対するじや
ま板集成体の取付け方は、前掲米国特許出願に詳
しく記載されている。垂直ストラツプ５１がひれ
つき管５３を支持することが示されている。管と
大体平行に伸びる１本の棒５５をストラツプ５１
に溶接する。棒の各々の端では、ピン５７を用い
て、じやま板集成体の縁をこの棒に結合し、こう
して流体を通す管の軸方向に、管支持板毎にじや
ま板集成体を支持する。やはりワツシヤ５９を使
つて、棒並びにストラツプに対するじやま板集成
体の結合を完成する。この時じやま板集成体は、
前に述べた溝孔４５がある為、自由に膨張する。

第４図及び第５図はHRSGの中のガスの流れ
に対する異なる向きを示す。第４図では、じやま
板がガスの流れの方向に伸びているが、第５図で
は、じやま板がガスの流れと逆向きに伸びてい
る。第５図に示す実施例の利点は、ダクトのガス
の流れがじやま板の本体部分に密閉する様な力を
加え、この力によつてじやま板は側壁に対して駆
動されて、封じを締める。

第４図に示す寸法Ａは、じやま板の舌片と側壁
の間の推奨されるすき間を示す。差渡11フイート
程度の熱ガス通路を持つ典型的な熱交換器では、
このすき間は最大3/8吋に保つべきである。内側
の管とアングル部材の間のすき間Ｂは最大1/2吋
にすることが推奨される。勿論、この様に推奨す
る許容公差は、この発明によつてHRSGの全体
的な設計にもたらされる融通性がなければ、維持
するのが困難である。この発明は前述のすき間に
対する製造上の難しい作業を可能にするだけでな
く、管束自体に於ける管の形成をもかなり調節出
来る様にする。これは最終的には、じやま板自体
が大掛りな整合の手直しを必要としないからであ
る。

発明の効果本願発明においては、じやま板を管束に取付け
たことにより、管束の熱膨張に対処し得る熱交換
器を提供することが出来た。

これまで述べなかつたこの発明の別の利点は、
側壁の側路流が減少することにより、流れによつ
て誘起される管の振動を招くことが知られている
空気力学的な刺激が減少し、こうして管束の信頼
性が高くなることである。

現在この発明の好ましい実施例と考えられるも
のを図示したが、当業者にはこの他の変更が考え
られよう。この様な変更は全てこの発明の範囲内
に含まれることを承知されたい。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明のHRSGの一部分の端面側
面図で、この発明のじやま板の配置を示す。第２
図はじやま板の端面図である第２Ａ図と側面図で
ある第２Ｂ図とを示す。第３図はHRSGの管群
の一部分の側面図で、管群に対するじやま板の組
立てを示す。第４図は典型的なHRSGの管束と
側壁の拡大断面図で、利用し得るすき間を示して
いる。第５図は第４図に示した配置とは別のこの
発明の配置を示す図である。主な符号の説明、１３：管、１５：側壁、１
９：管支持板、３３：じやま板。

Claims

【特許請求の範囲】１側壁及び端壁を持つと共にその中に管束を配
置したガスを通すダクトを持ち、該管束が実質的
に水平で平行な流体を通す複数個の管で構成さ
れ、該管束の各々の端の近くに少なくとも１つの
管支持板が配置されていて、流体を通す管を支持
する様な形式の熱交換器に於て、前記管束の各々
の側に１つずつあつて、該管束の長さに沿つて伸
び、各々の当該じやま板が管束に取付けられてい
て夫々隣接した側壁に向つて外向きに伸びている
第１の１対のじやま板と、前記管束の各々の側に
１つずつ設けられていて該管束の長さに沿つて伸
び、各々の当該じやま板が前記管束に取付けられ
ると共に夫々の隣接する側壁に向つて外向きに伸
びる第２の１対のじやま板とを有し、前記ダクト
のガスの流れの方向に見て、前記第１のじやま板
が前記第２のじやま板より下流側にある熱交換
器。２特許請求の範囲１に記載した熱交換器に於
て、各々のじやま板がじやま板集成体を含み、該
じやま板集成体は、構造部材と、該構造部材に取
付けられた少なくとも１つのじやま板セグメント
とで構成され、該じやま板セグメントは各々の端
に溝孔を持つと共に該溝孔の間に孔を持ち、こう
してじやま板セグメントは各々の端が摺動自在に
自由に膨張出来るが、両端の間の点で構造部材に
固定されている熱交換器。３特許請求の範囲２に記載した熱交換器に於
て、前記管支持板が、隣接する側壁に対して交互
に接近し且つそれから引込んでいる個別の支持ス
トラツプを含むハニカム構造であり、更に、引込
んだストラツプに取付けられた棒と、該棒に摺動
自在に取付けられた少なくとも１つのじやま板集
成体とを有する熱交換器。４特許請求の範囲２に記載した熱交換器に於
て、各々のじやま板セグメントが、構造部材に取
付けられた基部と、該基部から外向きに伸出して
いて自由端で終端する片持ち部分とで構成されて
いる熱交換器。５特許請求の範囲３に記載した熱交換器に於
て、各々のじやま板が管束に対するガスの入口及
び出口に一番接近する引込んだストラツプ部分に
取付けられている熱交換器。６特許請求の範囲４に記載した熱交換器に於
て、上流側に伸びる片持ち部分を持つじやま板セ
グメントを有する熱交換器。７側壁及び端壁を持つていて、その中に管束を
配置したガスを通すダクトを有し、該管束は実質
的に水平で平行な流体を通す複数個の管で構成さ
れ、前記管束の各々の端の近くに少なくとも１つ
の支持板が配置されていて流体を通す管を支持
し、該管支持板はハニカム形を持ち、この為、管
支持板の交互の側面が熱交換器の側壁に対して引
込んでいる様な形式の熱交換器に於て、少なくと
も１列のじやま板が管束の各々の側に配置されて
いて管束と同じ方向に伸び、各々のじやま板は排
出ガスの流れの方向に対して管束の上流側の端に
一番接近した、引込んだ面で管束に取付けられて
いる熱交換器。８特許請求の範囲７に記載した熱交換器に於
て、各々のじやま板が管束から夫々の側壁に向つ
て外向きに伸びる片持ち部分を含んでいる熱交換
器。９特許請求の範囲８に記載した熱交換器に於
て、各々のじやま板が熱的な過渡状態に従つて膨
張並びに収縮し得るじやま板セグメントを含んで
いる熱交換器。