JPH0799243B2 - 廃熱回収装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は廃熱回収装置に係り、特に広範囲の負荷領域運
転に好適な補助燃料投入型の廃熱回収装置に関する。

（従来の技術） 発電用や補機駆動用蒸気タービンを高い効率で稼働させ
るためには使用蒸気を高温・高圧化する必要がある。一
方ガスタービンの排ガスからの熱を回収して蒸気を得る
廃熱回収装置の場合、ガスタービンの負荷の大小に関係
なく所要の蒸気量を得るために、補助燃料を投入するシ
ステムが多く採用されている。従来の廃熱回収装置は、
第２図に示すように水冷壁で構成される火炉１（以下水
冷壁火炉と記す）に排ガス10を導入し、燃料は火炉バー
ナ２から噴射される。導入される排ガス10の保有熱及び
燃料の燃焼熱は下流の蒸気過熱器３、蒸気発生器４、及
びエコノマイザ５を経由して熱回収され、排気煙突６を
経て最終的には排ガス10は大気へ放散される。この場
合、水冷壁火炉１は主として輻射熱を、蒸気過熱器３は
主として対流熱を受けて温度上昇する。通常は、例えば
排ガス10がガスタービンを発生源とする場合、ガスター
ビン側の負荷が変動しても、排ガス10のガス量にはそれ
ほどの変動がなくこのため蒸気13の蒸発量はかなりの量
が得られるが、蒸気温度は所要温度まで上昇しない。排
ガス温度が400℃内外程度にも拘らず、蒸気タービンの
効率向上のため若しくは蒸気タービン内部での湿り蒸気
域への突入を防止するためには、蒸気温度を500℃内外
にまで上昇させる必要があり、補助燃料の燃焼によって
排ガス温度を上昇させている。一方必要とする蒸気13の
蒸発量が少ない場合には、蒸気温度を維持するため補助
燃料を投入しつつ燃焼させ、バイパス煙突７から余剰排
ガスを大気中に放散させるという手段を採っている。

（発明が解決しようとする問題点） 上記従来技術において、導入される排ガス温度が低く、
しかも必要とする蒸気13の蒸発量が少ない、いわゆる低
負荷運転時においては、廃熱回収装置に対する供給燃料
を絞りたくても水冷壁火炉による熱吸収が大きく蒸気過
熱器３の入り口のガス温度は低下してしまい、このため
高温の蒸気13が得られなくなる。逆に多量の蒸気蒸発量
を必要とする高負荷時には、高温ガスが水冷壁火炉１に
よって熱吸収されるため、蒸気過熱器３の過熱が防止さ
れるという利点もあり、従って補助燃料の投入による余
剰のガス放散量の増大と燃料消費量の増加については、
やむを得ないものとして容認せざるを得なかった。本発
明は上記の問題点を解決し、廃熱回収装置の低負荷運転
時にも余剰の排ガス放散量を極力減少させ、かつ燃料消
費量を低減させることを目的として創作されたものであ
る。

（問題点を解決するための手段） 上記の目的は、火炉の水冷壁による熱吸収の影響を受け
ないように、水冷壁火炉外に廃熱回収装置内のものとは
別に、バーナ及び蒸気過熱器を設けることによって達成
される。

（作用） 導入排ガスの温度が低くても、水冷壁火炉外に配設した
ダクトバーナの燃焼により、前記水冷壁に熱吸収される
ことなく火炉内の温度は上昇し、蒸気過熱器入り口のガ
ス温度は低下せず、所要の温度と圧力を有する蒸気を発
生させることができ、従って過剰の燃料を投入する必要
がなくなる。

（実施例） 本発明の一実施例を第１図によって説明する。

同図と第２図従来技術において同一符号を有するものは
同一機能品を示す。導入された排ガス10は、ダクト内に
設置されたダクトバーナ８によって燃焼し加熱され、ダ
クト内蒸気過熱器９を通過した後、火炉バーナ２によっ
てさらに燃焼加熱され水冷壁火炉１に入る。水冷壁火炉
１によって熱吸収された後、蒸気過熱器３、蒸気蒸発器
４及びエコノマイザ５を経て熱回収され、排気煙突６に
より大気へ放出される。この廃熱回収装置のシステムで
は多量の蒸気13が必要な場合、つまり高負荷運転時に
は、ダクトバーナ８よりも容量の大きい火炉バーナ２に
よって燃料を燃焼させ、水冷壁火炉１からも熱吸収が効
果的に行なわれるようにし、適切なガス温度とした後蒸
気過熱器３を通過するから、蒸気過熱器３の材質選定の
条件が緩和され、逆に低負荷運転時においては、火炉バ
ーナ２に通ずる燃料路を遮断し、ダクトバーナ８にのみ
燃料を投入し少量の燃料消費によって排ガス温度を上昇
させ、そのまま蒸気過熱器９に排ガスを導入させる。す
なわち補助燃料11の流路に設けた流量比調整弁14、15の
開度を調整することにより、廃熱回収装置で発生させる
必要蒸気量と温度に応じて、補助燃料11の流量比を調整
することができる。なお元弁16は廃熱回収装置の出口ダ
クトの温度によって補助燃料供給量を調整する弁であ
る。

このように火炉バーナ２とダクトバーナ８の使い分けに
より、広範囲の負荷領域において廃熱回収装置を運転
し、効果的に蒸気温度を高温に維持しかつ燃料消費量を
最小にすると共に余剰な燃料を投入しないから、バイパ
ス煙突７からの排ガス放散量をも最小化することができ
る。

（発明の効果） 上述のように本発明の実施により、廃熱回収装置の低負
荷運転時においても、水冷壁火炉によって熱吸収される
ことがないため、過剰に補助燃料を投入することなく、
蒸気過熱器の所要温度が維持されて熱回収され、低負荷
時の燃料消費量を最小化することができるという効果が
得られた。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に係る一実施例の廃熱回収装置の系統
図、第２図は従来の廃熱回収装置の系統図である。 １……水冷壁火炉、２……火炉バーナ ３……蒸気過熱器、４……蒸気発生器 ５……エコノマイザ、６……排気煙突 ７……バイパス煙突、８……ダクトバーナ ９……ダクト内蒸気過熱器、10……排ガス 11……補助燃料、12……給水 13……蒸気、14、15、……流量比調整弁 16……元弁

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】水冷壁を有する火炉と、この火炉に臨む火
   炉バーナと、この火炉内に導入した排ガスを補助燃料と
   共に燃焼させて蒸気を発生させる蒸気発生器及び蒸気過
   熱器とを備える廃熱回収装置において、前記排ガスを導
   入するダクト内にダクトバーナと、このダクトバーナと
   前記火炉バーナの中間に前記蒸気過熱器とは別の蒸気過
   熱器とを備えていることを特徴とする廃熱回収装置。