JP2002048303A - 気水分離器への連絡管途中に流路縮小部を設けたボイラ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 遠心式の気水分離器によって蒸気と缶水を分
離しているボイラにおいて、コストを低減しかつ蒸気と
缶水の分離能力を高める。 【解決手段】 缶水を加熱する蒸気発生部６、沸騰によ
り持ち上がった缶水を含んでいる蒸気を蒸気発生部６か
ら気水分離器７へ送る連絡管３、缶水を含んだ蒸気を胴
内で旋回させることにより、蒸気と缶水を分離する遠心
式の気水分離器７を設けており、連絡管３には途中に１
対のフランジ５を設け、フランジ５で接合することによ
って蒸気発生部６と気水分離器７を接続しているボイラ
であって、円形の板に同心円の開口部を設け、周縁部は
ふさいでいる円環状の板を流速調整板８としてフランジ
５の接合部に挟み込む。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、気水分離器への連絡管
途中に流路縮小部を設けたボイラに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】水を加熱して蒸気を発生する蒸気ボイラ
では、沸騰した缶水が蒸気とともに取り出されることを
防ぐために、蒸気と缶水を分離する気水分離器を設け
る。気水分離器には、縦型円筒形の胴内部で内壁面に沿
って気液２相流を旋回させ、遠心力の作用によって蒸気
と缶水を分離する遠心分離式の気水分離器を使用してい
る。遠心式気水分離器は、気水分離器胴の接線方向に、
気液２相流を高速で導入することで、重量の重い缶水は
遠心力のために胴内壁にそって旋回しながら落下してい
き、蒸気は胴の中央部に集合して上昇するために、蒸気
と缶水を分離することができる。

【０００３】遠心式気水分離器の場合、気水分離器内へ
導入する蒸気の流速が遅いと、気水分離器内での旋回が
十分に行うことができず、乾き度の低い蒸気しか得るこ
とができなくなる。蒸気の流速は、蒸気流量と流路の断
面積から定まるため、蒸気発生量に応じて蒸気発生部と
気水分離器を結ぶ連絡管の口径を選定する。蒸気発生量
の多いボイラであれば、連絡管３の口径を大きくしてお
かないと蒸気流量が不十分となり、蒸気発生量の少ない
ボイラであれば、連絡管３の口径を小さくしておかない
と蒸気流速が不十分となるため、連絡管は蒸気発生量に
合わせて選定する必要がある。連絡管の口径が異なれば
気水分離器の蒸気入り口径も異なるため、気水分離器は
ボイラの蒸気発生量ごとに設計する必要があり、気水分
離器の種類が多くなるとボイラの製造に要する総合のコ
ストが上昇することになる。また、蒸気の流速は適正で
あっても、缶水の沸き上がり量が大きくなれば蒸気の乾
き度は低下するため、分離能力を向上するための研究を
行っている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明が解決しようと
する課題は、遠心式の気水分離器によって蒸気と缶水を
分離しているボイラにおいて、コストを低減しかつ蒸気
と缶水の分離能力を高めることにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】缶水を加熱する蒸気発生
部、沸騰により持ち上がった缶水を含んでいる蒸気を蒸
気発生部から気水分離器へ送る連絡管、缶水を含んだ蒸
気を胴内で旋回させることにより、蒸気と缶水を分離す
る遠心式の気水分離器を設けており、連絡管には途中に
１対のフランジを設け、フランジで接合することによっ
て蒸気発生部と気水分離器を接続しているボイラであっ
て、円形の板に同心円の開口部を設け、周縁部はふさい
でいる円環状の板を流速調整板としてフランジの接合部
に挟み込む。

【０００６】

【発明の実施の形態】本発明の一実施例を図面を用いて
説明する。図１は本発明を実施しているボイラの概要
図、図２は連絡管での蒸気流の説明図、図３は流速調整
板の斜視図である。ボイラは蒸気発生部６で缶水を沸騰
させることで蒸気を発生し、沸騰によって持ち上がった
缶水を含んでいる蒸気を気水分離器７内へ導入して内部
で旋回させ、気水分離器７内で蒸気と缶水を分離して分
離した蒸気を取り出すものである。

【０００７】気水分離器７は、上下を鏡板でふさいでい
る縦型円筒形の胴４を持った容器であり、上部に取り出
し管１、下部に還水管２、側部に連絡管３をそれぞれ接
続する。取り出し管１と還水管２は、胴４と同心になる
ように接続する。連絡管３は、胴４内に蒸気を導入した
ときに蒸気流が胴の内壁に沿って旋回するように、中心
からずらした位置に接続する。

【０００８】連絡管３は途中に１対のフランジ５を設け
ており、蒸気発生部６と気水分離器７はフランジ５によ
って接合する。蒸気発生部６は連絡管３と溶接により接
合し、気水分離器７も連絡管３に溶接によって接合して
おり、蒸気発生部６と気水分離器７は連絡管３のフラン
ジ５によって接続する。フランジ５を接合する際、フラ
ンジの間に、中心部を開口し周縁部はふさいだ円環状の
板を、流速調整板８として挟み込んでおく。流速調整板
８は、円形板に同心円の開口部を設けた形状であり、連
絡管３の中心部を開き、周縁部には蒸気の流れを妨げる
抵抗体を形成するものであるため、連絡管３内での蒸気
の流れは、流速調整板８部分で連絡管３の中心部に集合
する。流速調整板８によって連絡管３での流路断面積を
小さくしているため、流速調整板８部分で蒸気の流速が
増加し、蒸気は気水分離器７内に高速で流入する。

【０００９】蒸気と缶水からなる気液２相流を高速で胴
４内へ導入すると、２相流は胴内壁面に沿って旋回す
る。２相流を旋回させると、重量の重い缶水には遠心力
が働き、重力の作用と組合わさることによって、胴内で
渦巻状の流れとなる。胴内で渦巻状の流れとなった缶水
は、重力の影響を受けて下方に向かい、下部に接続した
還水管２を通して蒸気発生部６へ循環する。蒸気は遠心
力や重力の影響をほとんど受けないため、蒸気は胴内で
上向きの流れとなり、気水分離器７に接続した取り出し
管１を通って取り出される。連絡管３の途中に流速調整
板８を設け、流路面積を縮小することにより、気水分離
器７へ向かう蒸気の流速を増加しているため、気水分離
器７内での旋回速度が増加し、蒸気と缶水の分離性能が
向上する。

【００１０】また、流速調整板８部分で中心部に集合し
た蒸気は、流速調整板８を通過して連絡管３の断面積が
広がった部分で分散する。分散する場合、重量密度の小
さな蒸気は偏ることなく中心から周方向に分散しようと
するが、重量密度の大きな缶水は重力の影響を受けるた
め、下方に向かうものが多くなる。そのため、流速調整
板８より下流側の連絡管内では、連絡管３の底部に沿っ
て流れる缶水が多くなる。この場合、連絡管３の底部に
沿って流れている缶水の多くは、連絡管３から気水分離
器７内に入る時点でそのまま下方に向かうことになるた
め、気水分離器７での蒸気と缶水の分離性能が向上す
る。

【００１１】流速調整板８の開口径によって連絡管３で
の蒸気流速を調整するものであるため、蒸気発生量に応
じて連絡管自体の口径を変える必要がなくなり、蒸気発
生量が異なるものであっても共通の連絡管３と気水分離
器７を使用できる。気水分離器７と連絡管３を異なる蒸
発量のボイラで共通化することができるため、製造に要
する総合的なコストを低減することができる。

【００１２】

【発明の効果】本発明を実施することにより、ボイラの
総合的な製造コストを低減することができ、かつ蒸気と
缶水の分離能力を高めることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明を実施しているボイラの概要図

【図２】 連絡管のフランジ部分での蒸気流の説明図

【図３】 流速調整板の斜視図

【符号の説明】

１ 取り出し管 ２ 還水管 ３ 連絡管 ４ 胴 ５ フランジ ６ 蒸気発生部 ７ 気水分離器 ８ 流速調整板

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 缶水を加熱する蒸気発生部、沸騰により
   持ち上がった缶水を含んでいる蒸気を蒸気発生部から気
   水分離器へ送る連絡管、缶水を含んだ蒸気を胴内で旋回
   させることにより、蒸気と缶水を分離する遠心式の気水
   分離器を設けており、連絡管には途中に１対のフランジ
   を設け、フランジで接合することによって蒸気発生部と
   気水分離器を接続しているボイラであって、中心部を開
   口し周縁部はふさいでいる円環状の板を流速調整板とし
   てフランジの接合部に挟み込んだことを特徴とする気水
   分離器への連絡管途中に流路縮小部を設けたボイラ。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の気水分離器への連絡管
   途中に流路縮小部を設けたボイラにおいて、前記流速調
   整板は円形の板に同心円の開口部を設けた形状であるこ
   とを特徴とする気水分離器への連絡管途中に流路縮小部
   を設けたボイラ。