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熱回収蒸気発生器（HRSG ）は、燃焼タービンからの排ガスなどの高温ガス流から熱を回収する熱交換器です。 [ 1 ]プロセス（コジェネレーション）で使用できる蒸気、または蒸気タービンを駆動するために使用できる蒸気（複合サイクル）を生成します。
HRSGは、エコノマイザー、蒸発器、過熱器、および水予熱器の4つの主要コンポーネントで構成されています。これらのコンポーネントは、ユニットの運転要件を満たすように組み合わせられています。モジュール式HRSGの全体配置図については、添付の図を参照してください。
モジュール式HRSGは、排ガスの流れの方向や圧力レベルの数など、さまざまな方法で分類できます。排ガスの流れに基づいて、HRSGは垂直型と水平型に分類されます。水平型HRSGでは、排ガスは垂直管の上を水平に流れますが、垂直型HRSGでは、排ガスは水平管の上を垂直に流れます。圧力レベルに基づいて、HRSGは単圧型と多圧型に分類できます。単圧型HRSGは蒸気ドラムが1つだけで、単一の圧力レベルで蒸気が発生しますが、多圧型HRSGは2つ（2倍圧）または3つ（3倍圧）の蒸気ドラムを使用します。したがって、3倍圧型HRSGは、LP（低圧）セクション、再熱/IP（中間圧）セクション、HP（高圧）セクションの3つのセクションで構成されます。各セクションには、蒸気ドラムと、水が蒸気に変換される蒸発器セクションがあります。この蒸気は過熱器を通過して、飽和点を超えて温度が上昇します。
HRSGの蒸気および水圧部分は、クリープ、熱疲労、クリープ疲労、機械的疲労、流動促進腐食（FAC）、腐食、腐食疲労など、さまざまな劣化メカニズムにさらされます。 [ 2 ]
さらに、HRSGには、排ガス中の水分を凝縮して排出量を削減し効率を高めるように設計された冷水熱交換器が含まれる場合がある。[ 3 ]
パッケージ型HRSGは、工場から完全に組み立てられた状態で出荷されるように設計されています。廃熱またはタービン（通常20MW未満）用途で使用できます。パッケージ型HRSGには水冷式炉が備わっており、補助燃焼量を増やして全体的な効率を向上させることができます。[ 3 ]
HRSG（排熱回収ボイラー）の中には、補助燃焼装置、すなわちダクト燃焼装置を備えているものもあります。これらの追加バーナーはHRSGに追加のエネルギーを供給し、より多くの蒸気を発生させることで蒸気タービンの出力を増加させます。一般的に、ダクト燃焼はより低い設備投資コストで発電量を確保できるため、ピーク負荷運転によく利用されます。
HRSGには、HRSGへの流入量を調整するための切替弁を設けることもできます。これにより、蒸気需要がない場合やHRSGを停止する必要がある場合でも、ガスタービンは運転を継続できます。
排ガス制御装置はHRSG内に設置される場合もある。窒素酸化物（スモッグや酸性雨の発生に大きく関与）を低減するための選択的触媒還元（SCR）システムや、一酸化炭素を除去するための触媒を備えているものもある。SCRの導入はHRSGのレイアウトに大きな影響を与える。NOx触媒は650～750 °F（343～399 °C）の温度範囲で最も性能を発揮する。これは通常、HRSGの蒸発器セクションを分割し、SCRを2つのセクションの間に配置する必要があることを意味する。最近では、SCRを蒸発器セクションとエコノマイザーセクションの間に配置できる低温NOx触媒（350～500 °F [177～260 °C]）が市場に出回っている。[ 3 ]
ボイラードラムのない特殊なタイプのHRSGは、貫流式蒸気発生器です。この設計では、給水入口はエコノマイザー、蒸発器、過熱器などの分割されたセクションを通らずに連続した経路を流れます。これにより、ガスタービンから受ける熱負荷に応じてセクションが拡大または縮小できるため、高い柔軟性が得られます。ドラムがないため、蒸気生産量を迅速に変更でき、制御する変数が少なくなり、サイクル運転やベースロード運転に最適です。適切な材料を選択すれば、OTSGはドライ運転が可能で、つまり、高温の排ガスがチューブ内を水が流れない状態でチューブを通過することができます。これにより、ドラム式HRSGが停止している状態で燃焼タービンを運転するために必要なバイパススタックと排ガスダイバータシステムが不要になります。[ 4 ]
