排熱回収ボイラ

排熱回収ボイラ（HRSG）

排熱回収ボイラ、またはHRSG（Heat Recovery Steam Generator）は、工業化の進展に伴い重要性を増している発電装置です。主にコジェネレーションシステム、特にコンバインドサイクル発電で利用され、排ガスの熱を効果的に利用して蒸気を生成します。この蒸気は、ガスタービンと連携して高効率な発電を実現するために使用されます。

HRSGの構造と機能

HRSGは以下の5つの主要部分から構成されています：

1. エコノマイザ（節炭器）: 給水を加熱し、燃料消費を最小限に抑えます。
2. 蒸発器: 加熱された水を蒸発させ、蒸気を生成します。
3. ドラム: 蒸気と水を分離し、蒸気の品質を向上させます。
4. 過熱器: 蒸気を飽和温度以上に加熱し、過熱蒸気を生成します。
5. 給水予熱器: 給水の温度を上げることで、節炭器での結露を防ぎます。

それぞれの構成要素が連動して、高効率な熱交換を行うことにより、効果的なエネルギー利用を可能にします。

HRSGは、その排ガスの流れの方向、蒸気の条件、または伝熱管の支持方式に応じて様々に分類されます。例えば、排ガスの流れの向きによっては竪型と横型に分かれます。竪型では、排ガスが水平に設置された伝熱管を経て垂直に流れるのに対し、横型ではその逆になります。

蒸気圧に関しては、単圧型、複圧型、三重圧型といった分類があります。単圧型は1つの蒸気ドラムを持ち、複圧型は低圧と高圧の2つのドラムを、三重圧型はさらに中圧を持つというように、圧力の組み合わせによって異なります。

HRSGの付属設備

HRSGには、いくつかの付属設備もあります。まずは、助燃バーナーです。これは、夏場のように気温が上昇する時期に、蒸気タービンの出力を向上させるために追加されることがあります。助燃バーナーにより、蒸気の発生量が増加しますが、復水器への熱負荷が上昇するため、注意が必要です。

次に、切替弁です。この弁が設置されていると、蒸気需要がないときやHRSGを緊急で停止したい状況でもガスタービンは動作を続けることができます。

また、HRSG内に設置されることが多い脱硝設備は、排ガス中の窒素酸化物を除去するために使用されます。これには選択触媒還元脱硝装置（SCR）が使われており、特定の温度帯で最も効果的に機能します。このため、HRSGの高圧蒸発器は分割されることが一般的です。

貫流型HRSG

近年では、貫流型HRSGも注目されています。これはドラムを持たず、給水が節炭器、蒸発器、過熱器を通って連続的に流れる方式です。ドラムがないため、熱容量が小さく起動や停止が容易で、運転制御がしやすいのが特徴です。日本初の高圧貫流型HRSGも、市場に出回るようになっています。

このように、HRSGは排熱を最大限に活用し、効率的な発電を実現するための重要な装置です。

もう一度検索