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技術 排熱回収蒸気発生器のためのカラーに支持された耐圧部

出願人 ゼネラルエレクトリックテクノロジーゲゼルシャフトミットベシュレンクテルハフツング
発明者 ヴァン・ダンウェスリー・バウヴァージェフリー・マギーロバート・ムーア
出願日 2016年4月11日 (5年7ヶ月経過) 出願番号 2016-078555
公開日 2016年12月8日 (4年11ヶ月経過) 公開番号 2016-205806
状態 特許登録済
技術分野 蒸気ボイラの細部
主要キーワード 直線セクション ブロックセクション 厚肉チューブ 支持ストラップ 可変ばね 支持器具 チューブセクション 熱交換器セクション
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重要な関連分野

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図面 (6)

課題

ボイラなどの蒸気発生装置内カラーに支持された耐圧部を提供すること。

解決手段

ベース板天板、および側壁を備えた出入り室であって、ベース板が天板に対向して配設されている出入り室と、排ガス流が内部を通って充填される熱交換器スペースであって、出入り室が熱交換器スペースの頂部に配設され、出入り室がチューブバンドル流体連通している少なくとも1つのヘッダを備え、チューブバンドルの一部が熱交換器スペース内に配設されている熱交換器スペースと、チューブバンドルのための支持システムであって、支持システムは、ベース板ならびに出入り室の天板または出入り室内の構造部材に可逆的に取り付けられているストラップを備え、チューブバンドルの各チューブがベース板にあるカラーに接触する支持システムとを備えた、排熱回収蒸気発生器ステムが本明細書中に開示されている。

概要

背景

排熱回収蒸気発生器HRSG)は、高温ガス流から熱を回収するエネルギー回収熱交換器である。これは、プロセス(熱電併給)に使用することができるまたは蒸気タービンコンバインドサイクル)を駆動するために使用することができる流れを生み出す。排熱回収蒸気発生器(HRSG)を備えたガスタービンは、ほぼ全ての化学プロセス工業(CPI)プラントに見つけることができる。HRSGは、熱電併給モードまたはコンバインドサイクルモードで動作することができる。熱電併給モード時には、HRSGから生み出された流れがプロセス用途に関して主に使用されるのに対して、コンバインドサイクルモード時には、電力蒸気タービン発電機により発生する。

図1(A)および図1(B)は、HRSG100の一実施形態を示す断面概略図である。図1(A)はHRSGの一方の側面図を示し、一方、図1(B)はHRSGの別の側面図を示す。図1(A)と図1(B)の両方は、原寸に比例して描かれておらず、同じ設計の異なる側面図があっても互いに1:1の対応関係を有さない。

排熱回収蒸気発生器100は、タービン(図示せず)の下流に位置し、タービンから排気流を受け取る。排気流は、接続ダクト132およびHRSG入口ダクト130を通じて流れる。排気流は、HRSG40の熱交換器スペース120内に位置する火格子状の配列のチューブ150、160(以下、チューブバンドル)を通過し、ここで、排気流は、その熱をチューブバンドル内に収容された流体へ伝える。

以下の説明は、全てのチューブバンドルに当てはまるが、チューブバンドル160を特に詳述する。チューブバンドル160は、出入り室122および124にそれぞれ収容されている第1のヘッダ110と任意の第2のヘッダ112とを備える。出入り室122および124は、排気流の流路(熱交換器スペース120)の上下にあるエンクロージャであり、したがって排気流の高温ガスには出会わない。したがって、出入り室122および124は、熱交換器スペース120よりも低温である。したがって、出入り室122および124内に位置するチューブバンドルの部分は、熱交換器スペース120内に位置するチューブバンドルの部分よりも低い温度を受ける。

チューブバンドル160は、HRSG内におおよそ垂直に配設されていると共にヘッダ110および112とそれぞれ流体連通している複数のチューブ102、104、106、および108などを備える。図1は紙面内に位置しているチューブ102、104、106、および108を示すが、各チューブバンドルは、紙面に直交する方向に延び排気流が通過しその熱を伝えることができる一連チューブアレイを形成する複数のチューブを備える。これは、図1(B)に示されている。図1(A)および図1(B)に見ることができるように、複数のチューブ102、104、106、および108は、排気流がそれらと接触するスペース120内にある。流体は、チューブバンドル160内に収容されている。

図1(A)に示されたHRSG100では、チューブ102、104、106、および108を備えるチューブバンドル全体は、第2のヘッダ112とともに、ヘッダ110から吊るされている。チューブバンドル160および支持用設備の総重量は、ヘッダ110、ヘッダ110を外部ヘッダ(図示せず)に接続できるチューブ116の一部、チューブ102、104、106、および108の上部分、ならびにチューブ116内の溶接部(202、204)またはチューブ102、104、106、および108内の溶接部(208、210)によって支えられている。以下に詳述するように、この荷重は、HRSGのライフサイクル中の溶接部の劣化に重要な役割を果たす。

一般に、溶接部セクション202、204をチューブ116内で接合する溶接は、様々な異なる形状のチューブ(ここには図示せず)をもたらすために異なるチューブセクションをまとめるように行われる。一般に、出入り室122および124内に存在するチューブセクションは、高価なオーステナイト鋼および合金鋼で構成される。様々な材料からなるこれらのセクションは、共に接合されてチューブ116をもたらす。

オーステナイト系フェライト系の金属の融合は、本来的に合わない溶接部であり、定義によれば異種金属溶接(DMW:Dissimilar Metal Weld)である。概して、DMW管理の当業者最良の実施は、比較的小さい直径のチューブにDMWを配置することよって厚肉DMWを避けることであり、これは、位置202と204で必要とされるものよりももっと薄い壁となる。さらに、長期の寿命を確保するためにDMWにおける(熱的、機械的、静的などの)全ての応力を最小にすることが望ましい。最後に、保守性および修理のためのアクセスしやすさは、DMWの監視を助けると共に設備動作可能時間を最大にするのにも役立つ。

図1Aの従来技術は、DMWへのアクセスしやすさが良好であり、したがって監視を確実にすることができるという点でいくつかの利点を有する。さらに、DMWに作用する応力の多くは、チューブ伸縮ループを適切に設計することによって小さくすることができる(チューブ116は、熱成長などからもたらされる計算した応力に比例する実質的な伸縮ループを収容することができる)。DMWを202および204に用いる図1Aに示された従来技術の解決策が欠くものは薄肉の異種溶接であり、現在の構成は、特に高圧回路のために、DMWで25.4mm(1インチ)を超える壁厚をしばしばもたらす。したがって、DMWに作用する機械的応力の管理は制御可能であり、図1Aに示したDMW202および204へのアクセスしやすさは良好なままであるが、基本設計の欠点は、克服できない厚肉DMWにより依然としてそのままである。

他方、(排気流がチューブ102、104、106、および108に接触するスペース120内に存在する)位置208および210に異種金属溶接(DMW)を配置することに関しては、異種溶接が溶接部に作用する構造の負荷とともに受けるスペース120内のより高い温度は、急速な溶接部の劣化を引き起こす。また、この解決策によってアクセスはかなり制限され、したがってどのような修理であれ、かなりの出資を必要とする。このことは、全ての意図および目的のために、何らかの故障がチューブバンドル内の208および210のいずれか1つのDMWで検出された場合、全体の販売交換エンドユーザの観点から一般に行われることを意味する。したがって、チューブバンドルにより及ぼされるDMWにおける負荷を緩和し、大変アクセスしやすい位置にDMWを配置もし、そうすることによってメンテナンスおよび休止時間を減少させることが望ましい。

概要

ボイラなどの蒸気発生装置内カラーに支持された耐圧部を提供すること。ベース板天板、および側壁を備えた出入り室であって、ベース板が天板に対向して配設されている出入り室と、排ガス流が内部を通って充填される熱交換器スペースであって、出入り室が熱交換器スペースの頂部に配設され、出入り室がチューブバンドルと流体連通している少なくとも1つのヘッダを備え、チューブバンドルの一部が熱交換器スペース内に配設されている熱交換器スペースと、チューブバンドルのための支持システムであって、支持システムは、ベース板ならびに出入り室の天板または出入り室内の構造部材に可逆的に取り付けられているストラップを備え、チューブバンドルの各チューブがベース板にあるカラーに接触する支持システムとを備えた、排熱回収蒸気発生器システムが本明細書中に開示されている。

目的

効果

実績

技術文献被引用数
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牽制数
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請求項1

ベース板(506)、天板(506)、および側壁(502A、502B)を備えた出入り室(500)であって、前記ベース板(506)が前記天板(506)に対向して配設されている出入り室(500)と、排ガス流が内部を通って充填される熱交換器スペース(600)であって、前記出入り室(500)が熱交換器スペース(600)の頂部に配設され、前記出入り室(500)がチューブバンドル流体連通している少なくとも1つのヘッダ(402、404)を備え、前記チューブバンドルの一部が前記熱交換器スペース(600)内に配設されている熱交換器スペース(600)と、前記チューブバンドルのための支持システムであって、前記支持システムは、前記ベース板(506)ならびに前記出入り室(500)の前記天板(506)または前記出入り室(500)内の構造部材に可逆的に取り付けられているストラップ(605、606)を備え、前記チューブバンドルの各チューブが前記ベース(506)板にあるカラー(412)に接触する支持システムとを備えた、排熱回収蒸気発生器ステム

請求項2

前記カラー(412)は、前記チューブバンドルのチューブに溶接されている、請求項1記載の排熱回収蒸気発生器システム。

請求項3

前記少なくとも1つのヘッダ(402、404)または前記チューブバンドルの少なくとも1つのチューブは、チュービングの1つのセクションがチュービングの別のセクションに溶接されている溶接部を備える、請求項1記載の排熱回収蒸気発生器。

請求項4

少なくとも1つの前記チューブバンドルの重量は、前記出入り室(500)の前記天板(506)または前記出入り室(500)内の前記構造部材へ伝えられる、請求項1記載の排熱回収蒸気発生器。

請求項5

前記チューブバンドル内の前記チューブに配置された溶接部は、前記出入り室(500)内に位置する前記チューブの一部に配設されている、請求項3記載の排熱回収蒸気発生器。

請求項6

前記ストラップ(605、606)の対向した端部は、ねじ山を付けられる、請求項1記載の排熱回収蒸気発生器。

請求項7

前記ストラップ(605、606)はねじ山付きロッドであり、ねじ山付の締め具(602、604、610、612)は、荷重を前記出入り室(500)の前記天板(506)または前記出入り室(500)の他の構造部材へ伝えるように前記ねじ山付きロッドに接触している、請求項6記載の排熱回収蒸気発生器。

請求項8

前記ベース板(506)は複数の中空ブロックセクション(506A、506B)を備えており、少なくとも1つのストラップ(605、606)は各中空ブロックセクション(506A、506B)を貫いて配設される、請求項1記載の排熱回収蒸気発生器。

請求項9

複数の対向して配設されたナットは、前記少なくとも1つのストラップ(605、606)を中空ブロック(506A、506B)へ固定する、請求項8記載の排熱回収蒸気発生器。

請求項10

排ガス流を排熱回収蒸気発生器の中に排出するステップを含む方法であって、前記排熱回収蒸気発生器は、ベース板(506)、天板(506)、および側壁(502A、502B)を備えた出入り室(500)であって、前記ベース板(506)が前記天板(506)に対向して配設されている出入り室(500)と、排ガス流が内部を通って充填される熱交換器スペース(600)であって、前記出入り室(500)が熱交換器スペース(600)の頂部に配設され、前記出入り室(500)がチューブバンドルと流体連通している少なくとも1つのヘッダ(402、404)を備え、前記チューブバンドルの一部が前記熱交換器スペース(600)内に配設されている熱交換器スペース(600)と、前記チューブバンドルのための支持システムであって、前記支持システムは、前記ベース板(506)ならびに前記出入り室(500)の前記天板(506)または前記出入り室(500)内の構造部材に可逆的に取り付けられているストラップ(605、606)を備え、前記チューブバンドルの各チューブが前記ベース板(506)にあるカラー(412)に接触する支持システムとを備える方法。

技術分野

0001

本開示は、カラーに支持された耐圧部に関する。詳細には、本開示は、ボイラなどの蒸気発生装置内のカラーに支持された耐圧部に関する。

背景技術

0002

排熱回収蒸気発生器HRSG)は、高温ガス流から熱を回収するエネルギー回収熱交換器である。これは、プロセス(熱電併給)に使用することができるまたは蒸気タービンコンバインドサイクル)を駆動するために使用することができる流れを生み出す。排熱回収蒸気発生器(HRSG)を備えたガスタービンは、ほぼ全ての化学プロセス工業(CPI)プラントに見つけることができる。HRSGは、熱電併給モードまたはコンバインドサイクルモードで動作することができる。熱電併給モード時には、HRSGから生み出された流れがプロセス用途に関して主に使用されるのに対して、コンバインドサイクルモード時には、電力蒸気タービン発電機により発生する。

0003

図1(A)および図1(B)は、HRSG100の一実施形態を示す断面概略図である。図1(A)はHRSGの一方の側面図を示し、一方、図1(B)はHRSGの別の側面図を示す。図1(A)と図1(B)の両方は、原寸に比例して描かれておらず、同じ設計の異なる側面図があっても互いに1:1の対応関係を有さない。

0004

排熱回収蒸気発生器100は、タービン(図示せず)の下流に位置し、タービンから排気流を受け取る。排気流は、接続ダクト132およびHRSG入口ダクト130を通じて流れる。排気流は、HRSG40の熱交換器スペース120内に位置する火格子状の配列のチューブ150、160(以下、チューブバンドル)を通過し、ここで、排気流は、その熱をチューブバンドル内に収容された流体へ伝える。

0005

以下の説明は、全てのチューブバンドルに当てはまるが、チューブバンドル160を特に詳述する。チューブバンドル160は、出入り室122および124にそれぞれ収容されている第1のヘッダ110と任意の第2のヘッダ112とを備える。出入り室122および124は、排気流の流路(熱交換器スペース120)の上下にあるエンクロージャであり、したがって排気流の高温ガスには出会わない。したがって、出入り室122および124は、熱交換器スペース120よりも低温である。したがって、出入り室122および124内に位置するチューブバンドルの部分は、熱交換器スペース120内に位置するチューブバンドルの部分よりも低い温度を受ける。

0006

チューブバンドル160は、HRSG内におおよそ垂直に配設されていると共にヘッダ110および112とそれぞれ流体連通している複数のチューブ102、104、106、および108などを備える。図1は紙面内に位置しているチューブ102、104、106、および108を示すが、各チューブバンドルは、紙面に直交する方向に延び排気流が通過しその熱を伝えることができる一連チューブアレイを形成する複数のチューブを備える。これは、図1(B)に示されている。図1(A)および図1(B)に見ることができるように、複数のチューブ102、104、106、および108は、排気流がそれらと接触するスペース120内にある。流体は、チューブバンドル160内に収容されている。

0007

図1(A)に示されたHRSG100では、チューブ102、104、106、および108を備えるチューブバンドル全体は、第2のヘッダ112とともに、ヘッダ110から吊るされている。チューブバンドル160および支持用設備の総重量は、ヘッダ110、ヘッダ110を外部ヘッダ(図示せず)に接続できるチューブ116の一部、チューブ102、104、106、および108の上部分、ならびにチューブ116内の溶接部(202、204)またはチューブ102、104、106、および108内の溶接部(208、210)によって支えられている。以下に詳述するように、この荷重は、HRSGのライフサイクル中の溶接部の劣化に重要な役割を果たす。

0008

一般に、溶接部セクション202、204をチューブ116内で接合する溶接は、様々な異なる形状のチューブ(ここには図示せず)をもたらすために異なるチューブセクションをまとめるように行われる。一般に、出入り室122および124内に存在するチューブセクションは、高価なオーステナイト鋼および合金鋼で構成される。様々な材料からなるこれらのセクションは、共に接合されてチューブ116をもたらす。

0009

オーステナイト系フェライト系の金属の融合は、本来的に合わない溶接部であり、定義によれば異種金属溶接(DMW:Dissimilar Metal Weld)である。概して、DMW管理の当業者最良の実施は、比較的小さい直径のチューブにDMWを配置することよって厚肉DMWを避けることであり、これは、位置202と204で必要とされるものよりももっと薄い壁となる。さらに、長期の寿命を確保するためにDMWにおける(熱的、機械的、静的などの)全ての応力を最小にすることが望ましい。最後に、保守性および修理のためのアクセスしやすさは、DMWの監視を助けると共に設備動作可能時間を最大にするのにも役立つ。

0010

図1Aの従来技術は、DMWへのアクセスしやすさが良好であり、したがって監視を確実にすることができるという点でいくつかの利点を有する。さらに、DMWに作用する応力の多くは、チューブ伸縮ループを適切に設計することによって小さくすることができる(チューブ116は、熱成長などからもたらされる計算した応力に比例する実質的な伸縮ループを収容することができる)。DMWを202および204に用いる図1Aに示された従来技術の解決策が欠くものは薄肉の異種溶接であり、現在の構成は、特に高圧回路のために、DMWで25.4mm(1インチ)を超える壁厚をしばしばもたらす。したがって、DMWに作用する機械的応力の管理は制御可能であり、図1Aに示したDMW202および204へのアクセスしやすさは良好なままであるが、基本設計の欠点は、克服できない厚肉DMWにより依然としてそのままである。

0011

他方、(排気流がチューブ102、104、106、および108に接触するスペース120内に存在する)位置208および210に異種金属溶接(DMW)を配置することに関しては、異種溶接が溶接部に作用する構造の負荷とともに受けるスペース120内のより高い温度は、急速な溶接部の劣化を引き起こす。また、この解決策によってアクセスはかなり制限され、したがってどのような修理であれ、かなりの出資を必要とする。このことは、全ての意図および目的のために、何らかの故障がチューブバンドル内の208および210のいずれか1つのDMWで検出された場合、全体の販売交換エンドユーザの観点から一般に行われることを意味する。したがって、チューブバンドルにより及ぼされるDMWにおける負荷を緩和し、大変アクセスしやすい位置にDMWを配置もし、そうすることによってメンテナンスおよび休止時間を減少させることが望ましい。

課題を解決するための手段

0012

ベース板天板、および側壁を備えた出入り室であって、ベース板が天板に対向して配設されている出入り室と、排ガス流が内部を通って充填される熱交換器スペースであって、出入り室が熱交換器スペースの頂部に配設され、出入り室がチューブバンドルと流体連通している少なくとも1つのヘッダを備え、チューブバンドルの一部が熱交換器スペース内に配設されている熱交換器スペースと、チューブバンドルのための支持システムであって、支持システムは、ベース板ならびに出入り室の天板または出入り室内の構造部材に可逆的に取り付けられているストラップを備え、チューブバンドルの各チューブがベース板にあるカラーに接触する支持システムとを備えた、排熱回収蒸気発生器システムが本明細書中に開示されている。

0013

排ガス流を排熱回収蒸気発生器の中に排出するステップを含む方法であって、排熱回収蒸気発生器は、ベース板、天板、および側壁を備えた出入り室であって、ベース板が天板に対向して配設されている出入り室と、排ガス流が内部を通って充填される熱交換器スペースであって、出入り室が熱交換器スペースの頂部に配設され、出入り室がチューブバンドルと流体連通している少なくとも1つのヘッダを備え、チューブバンドルの一部が熱交換器スペース内に配設されている熱交換器スペースと、チューブバンドルのための支持システムであって、支持システムは、ベース板ならびに出入り室の天板または出入り室内の構造部材に可逆的に取り付けられているストラップを備え、チューブバンドルの各チューブがベース板にあるカラーに接触する支持システムとを備える方法も本明細書中に開示されている。

図面の簡単な説明

0014

HRSGおよびその中に収容されたチューブバンドルの側面図の従来技術の図である。
HRSGおよびその中に収容されたチューブバンドルの別の側面図の別の従来技術の図である。
ストラップがヘッダおよび関連したチュービングの重量を支持するために使用されているHRSGの出入り室の例示的部分を示す図である。
ストラップがヘッダおよび関連したチュービングの重量を支持するために使用されていると共に、ベース板がストラップが貫いて配設されているいくつかの中空ブロックを備えている、HRSGの出入り室の一部の別の例示的な図である。
図3のセクションMの拡大図である。

実施例

0015

次に、添付図面を参照して本発明を以下より十分に説明する。この添付図面には、様々な実施形態が示されている。

0016

本明細書中には、排熱回収蒸気発生器内に存在する異種溶接(DMW)に作用する正味の荷重(死荷重機械的力、熱的力、および他の力の合計)を減少させるシステムおよび方法が開示されている。DMW荷重を減少させることにより、溶接部が劣化するのを低減させるのを助け、それによって溶接部の寿命を延長させる。DMWに対するこの正味の負荷の低減は、出入り室の天板からまたは出入り室内の任意の他の構造的特徴(以下、出入り室の構造的特徴)から吊るされている耐荷重性ストラップを使用することによって達成されている。チューブバンドルの各チューブに取り付けおよび/または溶接されたカラーは、チューブバンドルの重量をストラップによって出入り室の構造的特徴から吊るされているプラットフォームに伝える。

0017

排熱回収蒸気発生器内に存在するDMWに対する正味の荷重を減少させるシステムおよび方法が本明細書中に開示されている。DMW荷重を減少させることにより、溶接部が劣化するのを低減させ、それによって溶接部の寿命を延長させるのを助ける。DMWに対する正味の荷重のこの減少は、カラー412と関連した下流の設備(416、404、406、402、401など)との間に適切な伸縮ループを使用することによって達成される(以下、図2を参照)。

0018

高温の熱交換器スペース内に溶接部が存在するのとは対照的に、チューブバンドルのチューブに存在する溶接部をHRSGの出入り室内に配置し、それによって溶接部に低温を受けさせ、これによって溶接部が劣化するのを低減させ、それによって溶接部の寿命を延長させるのを助ける方法も本明細書中に開示されている。チューブバンドルの溶接したセクションがHRSGの熱交換器スペース内に配置されるのとは対照的に出入り室内に配置されるシステムが本明細書中に開示されている。

0019

アクセスしにくい熱交換器スペース内にDMWが存在するのとは対照的に、チューブバンドルのチューブ内に存在するDMWをHRSGの出入り室内に配置し、それによってDWNへのアクセス/検査性の向上を助け、それによって保守性および全体の動作可能時間を向上させる方法も本明細書中に開示されている。チューブバンドルの溶接したセクションがHRSGの熱交換器スペース内に配置されるのとは対照的に出入り室内に配置されるシステムが本明細書中に開示されている。DMWが図1Aの厚肉チューブ202および204上に存在するのとは対照的に、DMWを比較的薄肉のコンポーネント416内に配置する方法が本明細書中に開示されている。

0020

チューブバンドルのチューブ内に存在するDMWがアクセスしにくい熱交換器スペース内にまたは代替として厚肉チューブ上に存在するのとは対照的に、チューブバンドルのチューブ内に存在するDMWをHRSGの出入り室内に配置する方法も本明細書中に開示されている。加熱面長手方向間隔が、間隔がヘッダ直径の関数である支持器具としてヘッダ110を用いた設計が含んでいる間隔構成よりもきついおよび/またはややきつい間隔構成に最適化することができるシステムが本明細書中に開示されている。

0021

図2は、熱交換器セクション600の頂部に配設された出入り室500を収容するHRSG400の例示的部分を示す。高温排気流は、複数のフィン付きチューブ410を備える熱交換器セクションを通じて向けられている。出入り室500は、側壁502Aおよび502Bそれぞれ、天板504、ならびにベース板506によって画定されたエンクロージャである。406および407と名付けられた2本以上の一次チューブと流体連通している第1のヘッダ402が出入り室500内部に配設されている。第1のヘッダ402は、支持部材401によってその上方の構造的支持体(図示せず)から主として吊るされている。詳細には、この構造的支持体(図示せず)は、上方への熱成長/膨張を可能にするように設計されている(一般に利用可能なばねおよび/または可変ばねハンガーであれば事足り得る)。

0022

図2は、2本の一次チューブ406および407を有するものとして第1のヘッダ402を示すが、ヘッダ402は3本以上の一次チューブ(すなわち、複数のチューブ)と流体連通し得ることが明らかである。以下の説明は、ヘッダ402、一次チューブ406、ならびにそれと流体連通しているチューブ408および410に向けられているが、それは、出入り室500内および熱交換器スペース600内に収容される全ての他のヘッダおよびチューブに等しく当てはまる。説明は、簡潔にするために出入り室および熱交換器スペース内に収容される他のヘッダおよびチューブには向けられない。

0023

第1のヘッダ402は、一次チューブ406を介して第2のヘッダ404と流体連通している。一次チューブ406は、2つの直線セクション406Aおよび406Cと、2本の曲がり管セクション406Bおよび406Dとを有する。一次チューブ406の形状が出入り室500内のスペースの最大化および有効利用を行い、さらに伸縮ループによって熱膨張の考慮に対応するように調整されているので、曲がり管セクションが使用される。

0024

複数の二次チューブ408は、第2のヘッダ404から配設され、第2のヘッダ404と流体連通している。各二次チューブ408は、図1(A)および図1(B)中に上述したようにチューブバンドルの一部である。一実施形態では、ベース板506の下方の二次チューブ408の部分は、その上に配設されたフィンを有する。これらのフィンは、参照符号410によって表されており、排気流から二次チューブ408を通じて輸送されている流体へより良い熱伝達を行う。チューブセクション410は、図2中の線A−A’に沿って先端が切られている。

0025

二次チューブ408は、その外面にカラー412を固定的に取り付けており、このカラー412は、ベース板506に載っており、したがってチュービング408から及ぼされる荷重をカラー412を介してベース板506へ伝達する。ベース板506は、HRSG400の壁502Aおよび502Bに固定的に取り付けられており、その重量は、壁502Aおよび502Bによって支持され、役立つ場合、必要に応じて、支持ストラップを用いてその長さに沿って出入り室の天板または任意の他の構造的支持体に取り付けられる。

0026

カラー412は、二次チューブ408の外面に取り付け/溶接されるが、ベース板506に自由に載っており、必要があれば調節されてもよい。別の実施形態では、カラー412はベース板506に載っているが、溶接部および/または取り付け手段によってベース板506に固定的に取り付けられている。さらに別の実施形態では、カラー412は、ベース板506に載っているが、ナットボルトなどのねじ山付の締め具を介してベース板506に可逆的に取り付けられている。

0027

ベース板506は、二次チューブ408のバンドルが出入り室500から熱交換器スペース600へ通過できる複数の第1の穴を含み、二次チューブ408のバンドルは熱交換器スペース600排ガス流と接触する。ベース板506は、出入り室の天板から吊り下げられているストラップ606が通過する複数の第2の穴も含む。ベース板506は、二次チューブ408のバンドル用の穴およびストラップ606用の穴を含むことにもかかわらず、ベース板506は、チューブおよびストラップがベース板506を貫いて配設された後には気密障壁となり、結果として、それ(ベース板506)は、熱交換器セクション600から出入り室500の中に排気流が移動することを可能にしない。概して、ベース板は、何ら変形することなくHRSGの温度で応力に耐えることができる適切な寸法(例えば、厚さ)の平ら金属板である。

0028

一実施形態では、ストラップ606は、対向した端部にねじ山を付けられた金属ロッドであり、ストラップを出入り室500の天板504に可逆的に接続する締め具602を有する。第2の締め具604は、ストラップ606の反対側の端部をベース板506に可逆的に接続する。したがって、ストラップ606は、ベース板506の一部の重量を二次チューブ408(すなわち、チューブバンドル)の重量とともに、出入り室の天板または出入り室500内に収容された他の構造部材によって支えることを可能にする。

0029

したがって、ストラップ606は、二次チューブ408(すなわち、チューブバンドル)の重量を出入り室の天板または出入り室内または上方に収容された他の構造部材(図示せず)も伝達する。結果として、(符号416により参照されるものなどの)異種金属溶接(DMW)に対する応力は、緩和される。並行して、それに応じて適切な伸縮ループの引き回し(406、402、および401)は、最小応力がDMWに作用することをさらに確実にする。溶接部からの荷重の逸脱によって溶接部の寿命を延長させ、したがってHRSGに関して行われるメンテナンスの量、およびそのようなメンテナンスに必要とされる休止時間を減少させる。

0030

次に、再び図2を参照すると、排ガス流の経路内に以前は配置されていた二次チュービング408にある溶接部は、出入り室500内にあるチュービングの一部へここで動かされる。これらは、参照符号416によって示されている。熱交換器スペース600の高温ゾーンから出入り室500の低温領域へ溶接部を動かすことによって、二次チューブ(すなわち、チューブバンドル)にある溶接部の溶接寿命を延長させる。本構成の価値の中心も、DMWが図1Aの位置202の直径よりも相対的に小さい直径のチューブにあることである。これにより、DMWの課題を悪化させることが知られている問題である壁厚をかなり減少させる。さらに、本構成は、ここではそれが出入り室内にあることの性質によってDMWへの優れたアクセスしやすさおよび保守性を大いに助ける。また、交換は、仮に必要とされれば、全ての上流(チューブバンドル)および下流(ヘッダなど)設備を完全に無傷のままにしつつただ1つのスプール部品を交換する事柄である。別個に故障を監視および検出することが不能である場合に全体の販売交換が保証されている図1Aの位置208および210とは対照的に、任意のDMWの故障の検出は、故障ごとに制御することができるということに留意することが大切である。

0031

ベース板506の別の実施形態は、図3に示されている。本実施形態では、ベース板506は、上述の通りチューブバンドルの重量に耐えるストラップ605を通過させる複数の中空長方形または正方形ブロックセクション506Aおよび506B(例えば、対向したcチャンネル)を備える。二次チューブ408も、図3に示されるように、このベース板506を通過する。ストラップ605は、中空ブロックセクションを通過し、複数のねじ山付の締め具によって締め付けられる。図4は、図3のセクション620の拡大図である。

0032

図4に見られ得るように、各ストラップ605は、中空ブロック506Aを通過し、中空ブロック506Aの対向した両面に配設されている複数の締め具によって固定されている。第1の締め具(例えば、ナット)610は、ストラップ605にねじ留めされ、中空ブロック506Aと境界をなす外側上面に配設されており、一方、第2の締め具612も、ストラップにねじ留めされているが、中空ブロック506Aの内面に配設されている。外側上面は、内面の反対に配設されている。別の実施形態では、第3の締め具614は、中空ブロック506Aの(前述の内面から離れた)対向した内面でストラップ605にねじ留めされ、一方、第4の締め具616は、中空ブロックと境界をなす外側下面でストラップにねじ留めされている。この配置は、ねじ留めされた締め具が緩むことなくストラップを所定の位置に保持することを可能にする。例えば、一対のナット610および612のが、HRSG内で力により一方向に共に回転した場合、ナットの一方は緩むことになると共に、したがって、他方のナットはきつくなり、ストラップを所定の位置に保つ。

0033

移行「備える、含む(comprising)」は、移行句「からなる(consisting of)」および「本質的にからなる(consisting essentially of)」を包含する。

0034

用語「および/または」は、「および」と共に「または」も両方含む。例えば、「Aおよび/またはB」は、A,B、またはAおよびBであると解釈される。

0035

しかしながら、本発明は、多くの異なる形態で具体化することができ、本明細書中に記載した各実施形態に限定されるものと解釈されるべきではない。むしろ、これらの実施形態は、本開示が徹底的で完全になり、本発明の範囲を当業者に十分に伝えるように与えられる。同様の参照符号は、全体にわたって同じ要素を指す。

0036

ある要素が別の要素の「上」にあると言及されるとき、このある要素は、他の要素の直接上にあってもよく、または介在要素がそれらの間に存在してもよいことが理解されよう。対照的に、ある要素が別の要素の「上に直接」あると言及されるとき、介在要素は存在しない。本明細書中に使用されるとき、用語「および/または」は、関連して挙げられた項目のうちの1つまたは複数の組み合わせのいずれかおよび全部を含む。

0037

様々な要素、コンポーネント、領域、層、および/またはセクションを説明するために、第1の、第2の、第3のなどの用語が本明細書中に使用され得るが、これらの要素、コンポーネント、領域、層、および/またはセクションは、これらの用語によって限定されるべきでないことを理解されよう。これらの用語は、ある要素、コンポーネント、領域、層、またはセクションを別の要素、コンポーネント、領域、層、またはセクションから区別するためだけに使用される。したがって、後述される第1の要素、コンポーネント、領域、層、またはセクションは、本発明の教示から逸脱することなく、第2の要素、コンポーネント、領域、層、またはセクションと呼称することができる。

0038

本明細書中に使用される術語は、特定の実施形態を説明するためのものにすぎず、限定であることは意図されない。本明細書中に使用されるとき、単数形「a」、「an」、および「the」は、文脈上別段明確に指示がない限り、複数形も含むことが意図される。用語「備える、含む(comprises)」および/または「備える、含む(comprising)」、または「含む、備える(includes)」および/または「含む、備える(including)」は、本明細書中に使用されるとき、述べた特徴、領域、整数、ステップ、動作、要素、および/またはコンポーネントの存在を特定するが、1つまたは複数の他の特徴、領域、整数、ステップ、動作、要素、コンポーネント、および/またはそれらの集合の存在または追加を除外しないことがさらに理解されよう。

0039

さらに、図に示されるように、「下」または「底」および「上」または「頂点」などの相対的な用語は、ある要素と別の要素の相対関係を説明するために本明細書中に使用され得る。相対的な用語は、図に示した向きに加えて装置の様々な向きを包含することが意図される。例えば、図の1つにおける装置がひっくり返された場合、他の要素の「下」側にあると説明された要素は、そのとき他の要素の「上」側に配置されることが理解されよう。したがって、図の特定の向きに応じて例示的な用語「下」は、「下」および「上」の向きの両方を包含し得る。同様に、図の1つにおける装置がひっくり返された場合、他の要素の「下方」または「真下」と説明された要素は、そのとき他の要素の「上方」に配置され。したがって、例示的な用語「下方」または「真下」は、上方および下方の両方の向きを包含し得る。

0040

別段の定めがない限り、本明細書中に使用される(科学技術用語を含む)全ての用語は、本発明が属する技術分野の当業者により通常理解されるのと同じ意味を有する。一般に使用されている辞書に定義された用語などの用語は、関連技術分野および本開示の文脈におけるそれらの意味と一致する意味を有するものとして解釈されるべきであり、本明細書中に明示的にそのように定義されるのでない限り理想化された意味または過度形式的な意味で解釈されるべきでないことがさらに理解されよう。

0041

例示的な実施形態は、理想化された実施形態の概略図である断面図を参照して本明細書中に説明される。したがって、例えば、製造技法および/または公差の結果として、例示の形状からの変形が予期される。したがって、本明細書中に記載された実施形態は、本明細書中に示された領域の特定の形状に限定されると解釈されるべきではなく、例えば、製造から生じる形状の逸脱を含むべきである。例えば、平坦として図示または説明された領域は、典型的には、粗い特徴および/または直線状でない特徴を有し得る。さらに、図示される鋭角は、丸みがあってもよい。このように、図に示された領域は、実際は概略的であり、その形状が、領域の正確な形状を示していることは意図されておらず、本特許請求の範囲に限定されるべきではない。

0042

いくつかの実施形態を参照して本発明を説明してきたが、様々な変更がなされてもよく、本発明の範囲から逸脱することなく本発明の要素を均等物で置き換えることができることが当業者により理解されよう。加えて、本発明の本質的な範囲から逸脱することなく、本発明の教示に特定の状況または材料を適合させるように多くの修正がなされてもよい。したがって、本発明は、この本発明を実施するために考えられ得た最良の形態として開示された特定の実施形態に限定されるものではなく、本発明は添付の特許請求の範囲内に含まれる全ての実施形態を含むことが意図される。

0043

40HRSG
100排熱回収蒸気発生器、HRSG
102チューブ
104 チューブ
106 チューブ
108 チューブ
110 第1のヘッダ、ヘッダ
112 第2のヘッダ、ヘッダ
116 チューブ
120熱交換器スペース、スペース
122出入り室
124 出入り室
130 HRSG入口ダクト
132接続ダクト
150 チューブ、チューブバンドル
160 チューブ、チューブバンドル
202溶接部、溶接部セクション、DMW、厚肉チューブ
204 溶接部、溶接部セクション、DMW、厚肉チューブ
208 溶接部、異種金属溶接(DMW)
210 溶接部、異種金属溶接(DMW)
400 HRSG
401 関連した下流の設備、支持部材、伸縮ループの引き回し
402 関連した下流の設備、第1のヘッダ、ヘッダ、伸縮ループの引き回し
404 関連した下流の設備、第2のヘッダ
406 関連した下流の設備、一次チューブ、伸縮ループの引き回し
406A直線セクション
406B曲がり管セクション
406C 直線セクション
406D 曲がり管セクション
407 一次チューブ
408 チューブ、二次チューブ
410フィン付きチューブ、チューブ、チューブセクション、フィン
412カラー
416 関連した下流の設備、比較的薄肉のコンポーネント、異種金属溶接(DMW)
500 出入り室
502A側壁
502B 側壁
504天板
506ベース板
506A中空の長方形または正方形のブロックセクション、中空ブロック
506B 中空の長方形または正方形のブロックセクション、中空ブロック
600熱交換器セクション、熱交換器スペース
602締め具
604 第2の締め具
605ストラップ
606 ストラップ
610 第1の締め具(例えば、ナット)
612 第2の締め具、ナット
614 第3の締め具
616 第4の締め具
620 セクション

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