JP2000506441A - 汽水分離システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 汽水分離システム（１）は水と水蒸気の混合物（Ｇ）から水を分離するのに使われ、分離容器（２）の周囲に配置された少なくとも１つの流入管（４）並びにこの流入管（４）の上方に設けられた蒸気（Ｄ’）の流出管（６）を含んでいる。できるだけ高品質の汽水分離を行うために、この発明によれば、容器（２）の入口側に蒸気部分流（Ｄ、Ｄ’）の分離装置（１４）が好ましくはベンド管（１０、１０’）の形で並列に接続される。

Description

【発明の詳細な説明】 汽水分離システム この発明は、容器の周囲に配置された少なくとも１つの流入管と、この流入管 の上方に設けられた蒸気の流出管とを備え、水と水蒸気の混合物から水を分離す る汽水分離システムに関する。 例えばドイツ特許出願公開第４２４２１４４号公報から公知の、汽水分離器を 備えたこのような汽水分離システムは、通常、貫流形或いは強制貫流形ボイラの 蒸発系で使用される。この汽水分離器は蒸発器と称されるボイラの伝熱面の端部 において水と水蒸気の混合物から水を分離するために利用される。これにより、 水がその後に続く過熱器の伝熱面に到達するのを回避しようとする。伝熱面の入 口における媒体の衝流のこのように乱れは、加熱により伝熱面における流量を異 ならせる。これに起因して冷却も異ならせねばならないが、この冷却は許容でき ない過熱温度、従って伝熱面における管の損傷を招くことがある。 通常、傾斜した流入管を介して、しばしば正接方向に汽水分離器に流入する水 と水蒸気の混合物は容器において重力及び遠心力の作用の組合せによって分離さ れる。その場合、水は容器の壁で分離し、下に向かって流れるが、蒸気は流入管 の傾斜により先ず下に向かって導かれ、汽水分離器において流れの方向を変えた 後容器の上部範囲において抜き取られる。 蒸気含有量が多くなると共に、またボイラ負荷が増えると共に、当然に、下向 きの流れと上向きの流れとの比によって定まる流体力学上の断面積が狭まり、そ の結果水と水蒸気の混合成分の速度が増大し、圧力損失が上昇する。この場合、 水と水蒸気の混合物の流速が比較的速いことにより蒸気によって水滴が引き連れ られるので、汽水分離品質が益々低下する。その上、流入管の数が増えるにつれ この水と水蒸気の混合物の流れの流出状態が益々乱される。 この発明の課題は、従って、特に高い汽水分離品質を有する汽水分離システム を提供することにある。 この課題は、冒頭で述べた種類の汽水分離システムにおいて、この発明によれ ば、容器の流入側に蒸気部分流の分離装置が並列に接続されることにより解決さ れる。 この発明は、その場合、既存の汽水分離器の負担を、蒸気部分流を前もって分 離することによって流体力学的に軽減するという考えを基にしている。 容器の内部において遠心力分離を維持するために、容器の周囲における流入管 はある傾斜角をもって斜めに延びて及び／又は正接方向に配置されている。 好ましい構成例においては分離装置はベンド管と蒸気部分流分岐管とからなる 。汽水分離システムの分離容器に直列接続されこれに並列に配置された分離装置 により、汽水分離システムの容器にわたる圧力差を利用して、本来の汽水分離器 の前で蒸気が抜き取られ、この蒸気が汽水分離器から排出される蒸気と混合され る。その場合、ベンド管においては遠心力作用が利用され、その際ベンド管に形 成される水蒸気層の範囲で蒸気の一部分が抜き取られる。 直列接続された分離装置への流入は上或いは下から行われる。従って分離装置 のベンド管は上に或いは下に向かって曲げられている。特に下から流入する場合 には汽水分離器の容器に直列接続された分離装置の脱水が行われるものとする。 このために蒸気部分流分岐管には脱水管が接続され及び／又は蒸気部分流分岐管 に脱水槽が接続される。 直列接続された分離装置においてベンド管が上方に向かって曲げられている場 合蒸気部分流分岐管のベント管側の端部が分岐されるのがよく、一方ベンド管が 方下に向かって曲げられた場合蒸気部分流分岐管のベンド管側の端部は好ましく はサイホン状に形成される。 汽水分離器の容器からの蒸気配管と、これに直列接続された分離装置の蒸気配 管との合流は汽水分離器の直ぐ背後で或いは上位の集合システムにおいて行われ る。蒸気流出管及び蒸気部分流分岐管はその場合互いにもしくは共通の集合シス テムと接続される。 この発明により得られる利点は、特に、汽水分離器の上流側で分離されこれに 並列に導かれる蒸気部分流により、汽水分離システムにおける圧力損失が減少す ることにある。これに起因して本来の汽水分離器への蒸気流が減少する結果、汽 水分離器における蒸気速度が減少し、分離された蒸気流に水滴が引き連れられる のが回避される。 分離装置をベンド管とこれに接続された蒸気部分流分岐管との形で形成するこ とにより、さらに、本来の汽水分離器の寸法及び壁厚を特に減少させることが可 能となる。これはまた、汽水分離システムの全圧力損失を特に減少させ、壁厚の 薄いことにより温度変化の際に特に良好な挙動が得られる。 この発明の実施例を図面を参照して詳細に説明する。図面において、 図１は上に向かって湾曲している流入ベンド管を備えた汽水分離システムを、 図２は下に向かって湾曲した流入ベンド管と上に向かって湾曲している流入ベン ド管とを備えた図１による汽水分離システムを、 図３はサイホン状に形成されたベンド管の、図２におけるIII−III線に沿った断 面を部分的に示す。 全図において対応する部分は同一の符号で示してある。 図１による汽水分離システムは、斜めに延びて配置された流入管４と軸方向に 延びて配置された流出管６並びに同じく軸方向の排水管８を備えた閉鎖形の容器 ２を備える。軸方向の流出管６の代わりに複数個の、例えば斜めに或いは放射方 向に延びる抜き取り管を設けることもできる。 流入管４は上流側で上方に湾曲したベンド管１０に移行し、これはベンド管部 分に接続された蒸気部分流分岐管１２と共に、容器２に直列接続され、これに並 列に配置された分離装置１４を形成している。蒸気部分流分岐管１２は流出管６ に接続され、この流出管６は蒸気集合システム１６に接続されている。 汽水分離システム１の運転の際に水と水蒸気の混合物Ｇは流入管４のベンド管 １０を介して容器２に流入する。ベンド管１０への流入はその場合上から行われ る。分離装置１４により蒸気の部分流Ｄは容器２の前でベンド管１０及び蒸気部 分流分岐管１２を介して抜き取られ、容器２の後ろで蒸気集合システム１６に導 かれる。この場合、ベンド管１０においては遠心力作用が利用され、その際ベン ド管１０において形成される水と蒸気の層の範囲で単位時間毎に蒸気部分量が分 離される。その場合、蒸気部分流Ｄは汽水分離システム１の圧力比に応じて、即 ち容器２と並列或いは蒸気部分流分岐管１２とにおける圧力比に応じて設定され る。 残こりの水と水蒸気の混合物Ｇ’は流入管４を介して容器２に流入する。流入 した流れが容器２の壁１８に衝突することにより、速度の比に平衡する旋回流Ｓ が形成される。高い蒸気成分による負担が増大すると、容器２において分離され た蒸気の流れＤ’は水滴を引き連れることになる。これは直列接続された分離装 置１４により回避される。 水と水蒸気の混合物Ｇ’からの水の分離は、水と水蒸気の混合物Ｇ’が特に傾 いてかつ正接方向に配置された流入管４を介して流入するときは、容器２の壁１ ８において行われる。蒸気は流入管４の傾斜により先ず下に向かって導かれ、容 器２内で流れの方向を変えた後軸方向に上方に抜き出される。この流れの経過は 曲線２０で示されている。蒸気含有量が多くなると共に、また負荷が増えると共 に、流体力学的な断面積Ｑが狭まり、その結果流れの速度が増大し、圧力損失が 上昇する。汽水分離品質は、高速において水滴が引き連れられるので、悪化する ことになる。これは、蒸気部分流Ｄを容器２の前において並列に導くことにより 、容器２に導かれた蒸気量が、従ってまた蒸気速度がこの場合比較的小さくなる ので、回避される。 図２には２つの流入管４を備えた容器２が示されている。図の右側に示された ベンド管１０は上に向かって曲げられているが、図の左側に示されたベンド管１ ０’は下に向かって曲げられている。ベンド管１０側の端部で分岐している蒸気 部分流分岐管１２には脱水槽２２が接続され、これは脱水管２３を介して容器２ の下側部分に接続されている。下に向かって曲がったベンド管１０’の脱水は、 蒸気部分流分岐管１２’の一部であるサイホン２４によって行われる。サイホン ２４は脱水管２５を介して同様に容器２の下側部分に接続されている。蒸気部分 流分岐管１２’のベンド管１０’側端部のサイホン状構造は図３に示されている 。 蒸気部分流分岐管１２、１２’は流出管６に接続されている。図２の左側に破 線で示されているように、蒸気部分流分岐管１２’は直接蒸気集合システム１６ に接続することもできる。蒸気部分流分岐管１２’における圧力損失を制御する ために、これには絞り或いは弁２６を接続することができる。 容器２の周囲に配置された複数の流入管４を、上或いは下に向かって曲げられ たベンド管１０、１０’と任意に組み合わせて設けることもできるが、流入管４ の数は、それが多くなるにつれ曲線２０で表される流れ状態が乱されるので少数 に制限されるのがよい。 蒸気の部分流Ｄ、Ｄ’を本来の分離器の前で分離装置１４により分岐すること によって容器２における流れ状態が良くなり、これにより特に高い汽水分離品質 が得られる。さらに、汽水分離システム１の寸法を特に小さく選ぶことができる ので、温度変化の点で特に良好な状態が生ずる。さらに、汽水分離システム１に おける圧力損失は、特に全負荷運転において、特に少ない。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．容器（２）の周囲に配置された少なくとも１つの流入管（４）と、この流入 管（４）の上方に設けられた蒸気（Ｄ’）の流出管（６）とを備え、水と水蒸気 の混合物（Ｇ）から水を分離する汽水分離システムにおいて、この容器（２）の 入口側に蒸気部分流（Ｄ、Ｄ’）の分離装置（１４）が並列に接続されているこ とを特徴とする汽水分離システム。 ２．流入管（４）が斜めに延びて配置されていることを特徴とする請求項１に記 載の汽水分離システム。 ３．分離装置（１４）がベンド管（１０、１０’）及び蒸気部分流分岐管（１２ 、１２’）とからなることを特徴とする請求項１又は２に記載の汽水分離システ ム。 ４．ベンド管（１０、１０’）が上或いは下に向かって湾曲していることを特徴 とする請求項３に記載の汽水分離システム。 ５．蒸気部分流分岐管（１２、１２’）に脱水管（２３、２５）が接続されてい ることを特徴とする請求項３又は４に記載の汽水分離システム。 ６．蒸気部分流分岐管（１２）に脱水槽（２２）が接続されていることを特徴と する請求項３乃至５の１つに記載の汽水分離システム。 ７．蒸気部分流分岐管（１２）のベンド管（１０）側の端部が分岐されているこ とを特徴とする請求項３乃至６の１つに記載の汽水分離システム。 ８．蒸気部分流分岐管（１２’）のベンド管（１０’）側の端部がサイホン状に 形成されていることを特徴とする請求項３乃至６の１つに記載の汽水分離システ ム。 ９．流出管（６）と分離装置（１４）とが共通の蒸気集合システム（１６）に接 続されていることを特徴とする請求項１乃至８の１つに記載の汽水分離システム 。