JP2000186802A - 気水分離器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 簡単な構造の変更により、定常状態及び負荷
変動時の気水分離性能を向上させることができるように
した気水分離器を提供する。 【解決手段】 ハウジング２１の上部側面に蒸気導入管
２２を、上端部に蒸気出口管２３を、下端部に降水管２
４をそれぞれ接続した気水分離器２０において、ハウジ
ング２１の内部は、鉛直方向に延びて下方を開放したバ
ッフル板２５で気水混合室２６、分離室２７及び蒸気室
２８に区画され、蒸気室２８の内部には、水平方向に延
びて該蒸気室２８の一部を上下に仕切る分離板３０，３
２が配置されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ボイラに使用さ
れ、比重差による気水分離を行って良質な蒸気を取出す
のに好適な気水分離器に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図４は、気水分離器を備えた従来の一般
的な３位置燃焼制御（０−低燃焼−高燃焼）の多管式貫
流ボイラを示すもので、このボイラには、上部管寄１０
と下部管寄１１とが上下に離間して備えられ、両者は、
バーナ１２の周囲を囲繞するように配置された多数の水
管１３で連結されている。前記下部管寄１１には、給水
ポンプ１４を備えた給水配管１５が接続されている。

【０００３】前記上部管寄１０と下部管寄１１は、水管
１３の側方で連絡管１６で互いに連絡され、この連絡管
１６の途中に水位制御筒１７が備えられている。この水
位制御筒１７の低水位が高燃焼水位を、高水位が低燃焼
水位をそれぞれ表わしており、高燃焼の時には、缶水の
水位がこの高燃焼水位（低水位）に、低燃焼の時には、
缶水の水位がこの低燃焼水位（高水位）になるように制
御される。

【０００４】一方、前記上部管寄１０で発生する気水混
合状態の蒸気を導入して、蒸気と缶水（液滴）とを分離
する気水分離器２０が備えられている。この気水分離器
２０の略円筒状のハウジング２１の上部側面には、前記
上部管寄１０から延びる蒸気導入管２２が、上端部には
蒸気出口管２３が、下端部には降水管２４がそれぞれ接
続され、この降水管２４は前記下部管寄１１に連結され
ている。更に、ハウジング２１の内部は、図５に示すよ
うに、前記蒸気導入管２２と対面する位置に鉛直方向に
配置され下方を開放させたバッフル板２５で、このバッ
フル板２５の１次側の気水混合室２６と、バッフル板２
５の無い下部の分離室２７及びバッフル板２５で仕切ら
れて前記蒸気出口管２３に連通する蒸気室２８の３室に
区画されている。

【０００５】これにより、上部管寄１０で発生した気水
混合状態の蒸気は、蒸気導入管２２からハウジング２１
内の気水混合室２６内に導入され、バッフル板２５によ
りその流れが水平方向から下方への流れに転換されて、
下部の分離室２７内に流入する。そして、この分離室２
７でその流れが上方への流れに転換され、その際に、蒸
気と缶水（液滴）の比重差により気水分離が行われる。
分離された蒸気は、蒸気室２８内に流入し、ここで更に
缶水が分離されて蒸気取出管２２から取出され、分離さ
れた缶水は、降水管２４から下部管寄１１に戻される。

【０００６】ここに、急激な負荷変動が有ると配管抵抗
の少ない降水管２４側より缶水が気水分離器２０のハウ
ジング２１内に流入し乾き度を低下させるので、降水管
２４と下部寄管１１との間には、逆流防止用の環水逆止
弁２９が設けられている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の技術にあっては、機構が簡単で分離効果もよいが、
負荷変動時にキャリオーバが発生し易く、これを防止す
るため、降水管と下部管寄との間に逆止弁を設ける必要
があり、その分、コストアップに繋がってしまうといっ
た問題があった。

【０００８】つまり、貫流ボイラは、「水位を高く設定
すると過熱（水管上部の過熱）が発生しにくくなるが乾
き度は低下し、逆に、水位を低く設定すると乾き度は満
足するが過熱が発生し易くなる」といった傾向があるの
で、過熱と乾き度の両方を満足する位置でその水位が決
定される。

【０００９】そのため、３位置燃焼制御（０−低燃焼−
高燃焼）の貫流ボイラでは、水管の過熱を防止する為に
低燃焼と高燃焼で水位を変化させている。つまり蒸発面
負荷の小さい低燃焼は缶水の蒸発による水管冷却効果が
高燃焼より少ない為に、高燃焼と同一水位であると過熱
が発生し易くなるので、低燃焼の水位（高水位）を高燃
焼の水位（低水位）より高く設定している。

【００１０】負荷変動の激しい稼働条件では、低燃焼と
高燃焼の切替えが頻繁に繰り返される。高燃焼から低燃
焼への切替えは、低水位から高水位に移行するので問題
はないが、低燃焼から高燃焼への切替えは、高水位から
低水位に移行するので、高燃焼の水位（低水位）に移行
するまでの間は、これよりも高い水位での運転となり、
一時的にキャリオーバを発生し易い条件になる。また、
低燃焼から高燃焼への切替え時は、急激な負荷増加の
為、下部管寄から降水管を経由し缶水が気水分離器に逆
流することもあり、その結果、一時的に気水分離器内の
水位が上昇しキャリオーバを発生し易くなる。この為、
下部管寄と降水管の間に逆止弁を挿入し逆流を防止する
必要があった。

【００１１】本発明は上述した事情に鑑みて為されたも
のであり、簡単な構造の変更により、定常状態及び負荷
変動時の気水分離性能を向上させることができるように
した気水分離器を提供することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明の気水分離器は、
ハウジングの上部側面に蒸気導入管を、上端部に蒸気出
口管を、下端部に降水管をそれぞれ接続した気水分離器
において、前記ハウジングの内部は、鉛直方向に延びて
下方を開放したバッフル板で気水混合室、分離室及び蒸
気室に区画され、前記蒸気室の内部には、水平方向に延
びて該蒸気室の一部を上下に仕切る分離板が配置されて
いることを特徴とする。

【００１３】これにより、分離室から蒸気室内に流入し
た蒸気は、この内部を流れて蒸気出口管から外部に流出
する際に、分離板によってその流れの一部が遮られて蛇
行することで缶水がより確実に分離される。従って、負
荷変動時に気水分離器内に通常運転以上の缶水の流入が
あっても、蒸気室に設けた分離板で缶水を分離させるこ
とができるので、環水逆止弁を設ける必要をなくすこと
ができる。

【００１４】また、前記蒸気室の内部には、少なくとも
２枚の分離板が該蒸気室の水平断面のほぼ全域を覆うよ
うに上下に離間して配置されていることを特徴とする。
これにより、蒸気室内を流れるほぼ全量の蒸気が分離板
に遮られて蛇行するようにして、缶水の分離効果を高め
ることができる。

【００１５】また、前記降水管は、前記バッフル板の真
下近傍位置の前記ハウジングの下端部に接続されている
ことを特徴とする。これにより、蒸気の降下流速を利用
して缶水の降水効果を高め、同時に逆流してくる缶水の
量を少なくすることで、更なる分離効果及び乾き度の向
上が達成できる。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、図１乃至図３を参照して本
発明の実施の形態の気水分離器について説明する。この
気水分離器は、前記図４に示す貫流ボイラに使用される
もので、図４及び図５に示す従来例と同一部分に相当す
る部分には同一符号を付して説明する。

【００１７】この気水分離器２０の略円筒状のハウジン
グ２１の上部側面には、上部管寄１０（図４参照）から
延びる蒸気導入管２２が、上端部には蒸気出口管２３
が、下端部には降水管２４がそれぞれ接続され、この降
水管２４は下部管寄１１（図４参照）に連結されてい
る。更に、ハウジング２１の内部の前記蒸気導入管２２
と対面する位置には、バッフル板２５が鉛直方向に下方
を開放させて配置され、これによって、ハウジング２１
の内部は、このバッフル板２５の１次側の気水混合室２
６と、バッフル板２５の無い下部の分離室２７及びバッ
フル板２５で仕切られて前記蒸気出口管２３に連通する
蒸気室２８の３室に区画されている。ここに、前記降水
管２４は、前記バッフル板２５の真下近傍位置で前記ハ
ウジング２１の下端部に接続されている。

【００１８】前記蒸気室２８の内部には、矩形状の第１
分離板３０がその一端面を前記バッフル板２５に当接さ
せた状態で水平方向に配置されている。これによって、
蒸気室２８の一部が該第１分離板３０で上下に仕切ら
れ、第１分離板３０と端面とハウジング２１の内周面と
の間に第１蒸気通路部３１が形成されている。更に、こ
の第１分離板３０の上方に位置して、蒸気室２８の水平
面に、矩形状の切欠き３２ａを有する第２分離板３２
が、その外周端面を前記ハウジング２１の内周面及びバ
ッフル板２５に当接させた状態で水平方向に配置されて
いる。これによって、蒸気室２８の一部が該第２分離板
３２で上下に仕切られ、第２分離板３２の切欠き３２ａ
とバッフル板２５で囲まれた第２蒸気通路部３３が形成
されている。

【００１９】ここに、前記切欠き３２ａの平面形状は、
前記第１分離板３０の平面形状より一回り小さく設定さ
れ、かつ、第１分離板３０の直上方に位置するように配
置されて、第１分離板３０及び第２分離板３２で蒸気室
２８の水平断面の全域を覆うように構成されている。

【００２０】次に、この実施の形態の気水分離器の作用
について説明する。上部管寄１０（図４参照）で発生し
た気水混合状態の蒸気は、蒸気導入管２２からハウジン
グ２１内の気水混合室２６内に導入され、バッフル板２
５によりその流れが水平方向から下方への流れに転換さ
れて、下部の分離室２７内に流入する。そして、この分
離室２７でその流れが上方への流れに転換され、その際
に、蒸気と缶水（液滴）の比重差により気水分離が行わ
れる。分離された蒸気は、蒸気室２８内に流入して、こ
の内部を上昇する。

【００２１】この時、この蒸気の流れは、先ず第１分離
板３０によってその一部が遮られ、外方に蛇行して第１
蒸気通路部３１を流れ、次に、第２分離板３２によって
その一部が遮られ、内方に蛇行して第２蒸気通路部３３
を流れて蒸気出口管２３から外部に流出する。このよう
に、蒸気が蒸気室２８内を蛇行して流れることで、蒸気
と缶水がより確実に分離される。特に、２枚の分離板３
０，３２を蒸気室２８の水平断面の全域を覆うように上
下に離間して配置することで、蒸気室２８内を流れるほ
ぼ全量の蒸気が分離板３０，３２に遮られて蛇行するよ
うにして、缶水の分離効果を高めることができる。

【００２２】そして、分離された缶水は、降水管２４か
ら下部管寄１１（図４参照）に戻される。この時、降水
管２４は、前記バッフル板２５の真下近傍位置で前記ハ
ウジング２１の下端部に接続されているため、蒸気の降
下流速を利用して缶水の降水効果が高められる。

【００２３】この種の気水分離器において、低燃焼から
高燃焼に切替った場合、通常運転以上の気水混合状態の
蒸気が気水分離器に流入する。図５に示す従来の気水分
離器にあっては、この時に気水分離器内の水位が上昇し
て、蒸気に一部缶水が混合したが、この実施の形態の気
水分離器にあっては、分離室で１８０度旋回させ蒸気と
缶水の比重差により気水分離させた蒸気を、更に蒸気室
２８に設けた分離板３０により半径方向に分散し、しか
る後、分離板３２により中央部から上部に導入して、こ
の切欠き３２ａより離れた位置に設けた蒸気出口管２３
より蒸気を取出すことができる。

【００２４】以上のように、流れを方向転換させながら
気水分離を図っているので、負荷変動により気水分離器
内の水位が多少上昇したとしても、蒸気管より良質な蒸
気を取り出すことができ、この結果、従来必要であった
環水逆止弁２９（図４参照）を廃止することができる。

【００２５】また、負荷変動により低燃焼から高燃焼に
移行すると、気水混合室２６を降下する気水混合状態の
蒸気速度が速くなるが、降水管２４をバッフル板２５の
真下に設けることにより、この降下流速を利用して、降
水管２４への降水効果を高めると共に、下部管寄１１か
ら降水管２４を経由して気水分離器２０に逆流してくる
缶水の量を少なくすることができるので、更なる乾き度
の向上が達成できる。

【００２６】なお、前記実施の形態の気水分離器にあっ
ては、蒸気室内に２枚の分離板を配置した例を示してい
るが、２枚に限定するものでなく、乾き度の性能によっ
ては１枚の分離板だけでもよい。また分離板を３枚以上
配置しても良い。

【００２７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
従来の気水分離器内の蒸気室に分離板を追加するだけ
で、負荷変動が頻繁な時でも良質な蒸気を常時供給する
ことが可能になる。しかも、従来必要不可欠であった環
水逆止弁を省略して、コストダウンを図ることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態の気水分離器を示す縦断正
面図である。

【図２】図１のＡ−Ａ線断面図である。

【図３】図１のＢ−Ｂ線断面図である。

【図４】本発明の気水分離器が使用される貫流ボイラを
示す断面図である。

【図５】従来の気水分離器を示す縦断面図である。

【符号の説明】

１０ 上部管寄 １１ 下部管寄 １２ バーナ １３ 水管 １７ 水位制御筒 ２０ 気水分離器 ２１ ハウジング ２２ 蒸気導入管 ２３ 蒸気出口管 ２４ 降水管 ２５ バッフル板 ２６ 気水混合室 ２７ 分離室 ２８ 蒸気室 ３０，３２ 分離板 ３１，３３ 蒸気通路部

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ハウジングの上部側面に蒸気導入管を、
   上端部に蒸気出口管を、下端部に降水管をそれぞれ接続
   した気水分離器において、 前記ハウジングの内部は、鉛直方向に延びて下方を開放
   したバッフル板で気水混合室、分離室及び蒸気室に区画
   され、 前記蒸気室の内部には、水平方向に延びて該蒸気室の一
   部を上下に仕切る分離板が配置されていることを特徴と
   する気水分離器。
2. 【請求項２】 前記蒸気室の内部には、少なくとも２枚
   の分離板が該蒸気室の水平断面のほぼ全域を覆うように
   上下に離間して配置されていることを特徴とする請求項
   １記載の気水分離器。
3. 【請求項３】 前記降水管は、前記バッフル板の真下近
   傍位置の前記ハウジングの下端部に接続されていること
   を特徴とする請求項１または２記載の気水分離器。