JP2005074245A - 蒸気中微粒子分離装置および蒸気中微粒子分離方法 - Google Patents

Abstract

【課題】蒸気流から、湿分や固体不純物微粒子などの微粒子を効率よく捕集する。
【解決手段】蒸気流路の一部を構成して電気的に他の部分から絶縁された絶縁流路区間７と、絶縁流路区間７の下流側に配置されて蒸気流路内の蒸気中の微粒子を捕集する捕集用電極１０と、を有する。絶縁流路区間７は導電材によって構成され、絶縁流路区間７の両端に接続された蒸気流路の部分５、６が絶縁材で構成されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、蒸気中の湿分や固体不純物粒子などの微粒子を分離する蒸気中微粒子分離装置および蒸気中微粒子分離方法に関する。

蒸気流からの湿分および不純物粒子を分離する従来の方法としては機械式の分離法（例えば特許文献１）が主流である。機械式としては、旋回を与えて遠心分離する方式や、曲折流路に蒸気流を導き遠心分離する方式、多孔板などを通してフィルタする方式などがある。

機械式以外では、電気力や磁力を利用する方式が考案されている。このうち、磁気式（例えば特許文献２）では磁性をもつ不純物粒子を分離する。また、電気力を利用する方式は、湿分や不純物粒子に帯電させるプロセスとこれを捕集するプロセスからなる。帯電させるプロセスの例として、印加電極間に蒸気流を流す方法がある。例えば特許文献３の例では、低い電圧では水の誘電分極によって、高い電圧ではコロナ放電を誘起し電離帯電させている。
特公昭６１−５５２２号公報 特公平４−３６２４３号公報 特開平１１−９０２６２号公報

従来方式の主流である機械式はどの方式でも原理的に圧力損失が大きい。低圧の飽和蒸気では、圧力が低下すると湿分が増える効果によって本来の分離効果が減殺されてしまうことがある。また、磁気式では磁性をもつ不純物粒子を分離することはできるが、非磁性の不純物や湿分の分離を行うことができない。電気式の場合、誘電分極ではほとんど効果がなく、コロナ放電式では蒸気流中に針状の電極をさらす必要があるが、高温高速の蒸気流中では電極の耐久性、健全性に課題がある。

本発明は上記従来技術の課題を解決するためになされたものであり、蒸気流から湿分や固体不純物微粒子などの微粒子を効率よく捕集する蒸気中微粒子分離装置および蒸気中微粒子分離方法を提供することを目的としている。

この発明は上記目的を達成するものであって、請求項１に記載の発明は、蒸気流路の一部を構成して電気的に他の部分から絶縁された絶縁流路区間と、前記絶縁流路区間の下流側に配置されて前記蒸気流路内の蒸気中の微粒子を捕集する捕集用電極と、を有する蒸気中微粒子分離装置である。

また、請求項１３に記載の発明は、電気的に絶縁した絶縁流路内で蒸気を流すことによって前記蒸気中に含まれる微粒子を帯電させ、前記絶縁流路の下流側に設けた捕集用電極に電圧を印加することにより、前記帯電した微粒子を前記捕集用電極で捕集すること、を特徴とする蒸気中微粒子分離方法である。

本発明によれば、蒸気流から湿分などの微粒子を効果的に分離することができる。

以下、図面を参照しながら、本発明に係る蒸気中微粒子分離のための装置および方法を説明する。ここで、互いに共通または類似の部分には共通の符号を付して、重複説明は省略する。

［第１の実施の形態］
図１に、本発明に係る蒸気中微粒子分離装置の第１の実施の形態を示す。この実施の形態では、接地された流路壁４からなる蒸気流路の途中に、流入側と流出側に電気的絶縁部５、６を設けることによって電気的に絶縁された流路区間７を形成する。そして、この流路区間７の下流側に捕集電極１０を設置する。

絶縁流路部７では流路壁との摩擦静電気によって、蒸気流１中の液滴２や、液滴核として不純物粒子３を含む液滴が帯電する。帯電した液滴８や液滴核として不純物粒子を含む帯電した液滴９は、下流に設置された捕集電極１０にクーロン力で引き寄せられて捕集される。ここで、不純物微粒子３は液滴生成時の凝縮核となるため液滴に包まれており、液滴が帯電することによって帯電する。捕集用電極１０に引き寄せられた微粒子（液滴や不純物粒子などを含む。以下同じ）は、蒸気流から分離される。

この実施の形態では、絶縁流路部を構成するにあたって上流と下流の一部のみを絶縁材で構成することで、絶縁材の使用量を抑えることができる。
この実施の形態で、流路の支持部材（固定部材を含む）の全部または一部に絶縁材を使用することによって、電気的に絶縁された流路区間を設けることもできる。このようにすれば、支持部を絶縁することで流路自体を電気的にまわりから絶縁するため、流路の材質に絶縁材を用いる必要がなくなる。

［第２の実施の形態］
図２に、本発明に係る蒸気中微粒子分離装置の第２の実施の形態を示す。この実施の形態では、絶縁流路の下流に分岐１１を絶縁体によって設け、これに接続する分岐配管（ブローダウン配管）３０の一部を捕集電極１０として利用し、分岐配管３０の途中に排出弁１２を設けたものである。絶縁流路で帯電し、捕集電極１０に引き寄せられた液滴などの微粒子は分岐配管に導かれ、排出弁１２の開閉によって配管外部へ排出される。

この実施の形態によれば、捕集される液滴などの微粒子がブローダウン配管３０に引き寄せられるため、効果的に流路外へこれらを排出できる。
この実施の形態の変形例として、分岐部を絶縁材で構成し、かつ分岐したブローダウン配管３０を導電材で構成して、ブローダウン配管自体を捕集用電極とすることもできる。このようにブローダウン配管３０自体を捕集用電極とすることで、構成を単純化することができる。

［第３の実施の形態］
図３に、本発明に係る蒸気中微粒子分離装置の第３の実施の形態を示す。この実施の形態では、絶縁流路下流の配管曲がり部内に案内羽根１３を設けて、これを捕集電極としても利用するものである。電極間の距離を短くとることができるため電界強度を増すことができ、捕集効率が上昇する。また、曲がり部の遠心力がクーロン力にプラスされるため捕集効率が上昇する。

また、曲がり配管部に案内羽根を設け、これを捕集電極としたことにより、捕集面積を増やし、なおかつ流路壁に電極を設ける場合に比較して電極間距離を小さくとれるため電界強度を強くすることができ、帯電粒子を効率的に捕集することができる。

さらに、この実施の形態の変形例として、電気的に絶縁された流路区間を蒸気配管の曲がり配管部に設けてもよい。この変形例においては、曲がり配管部の乱れの大きな領域で摩擦静電気を起こさせるため、効率的に帯電させることができる。さらに、曲がり配管部に案内羽根を設けることにより、流路壁面の表面積を増加させることで摩擦量を増やし、効率的に帯電させることもできる。

［第４の実施の形態］
図４に、本発明に係る蒸気中微粒子分離装置の第４の実施の形態を示す。この実施の形態では、蒸気流路を突起の出た波板で構成し、従来の液滴、不純物粒子の慣性力による捕集効果をクーロン力による捕集効果により向上させている。波板上の突起を捕集電極１０として利用することにより、電極間の距離を短くして電界強度が増す。また、絶縁流路の流路壁面の表面積が大きくなり、かつ摩擦も大きくなるために効果的に帯電を行うことができる。これにより、捕集効率を上げることができる。

［第５の実施の形態］
図５に、本発明に係る蒸気中微粒子分離装置の第５の実施の形態を示す。この実施の形態は、蒸気流路を形成する弁の弁箱１５の内部に捕集電極１０を設けたものである。このような構成をとれば弁の定期検査時に弁体１６を外すと同時に捕集電極１０の検査・補修を行うことができ点検孔の必要がなくなる。
この実施の形態によれば、捕集電極１０の点検作業を行う上で、弁の分解点検時に同時に行うことができるため、捕集電極用に点検口などを設ける必要がなくなる。

［他の実施の形態］
本発明に係る蒸気中微粒子分離装置の他の実施の形態として、電気的に絶縁された流路を旋回流式気液分離器の出口部に設けることもできる（図示省略）。この実施の形態によれば、旋回流出口部の乱れの大きな領域で摩擦静電気を起こさせるため、効率的に帯電させることができる。

本発明に係る蒸気中微粒子分離装置の第１の実施の形態の模式的縦断面図。 本発明に係る蒸気中微粒子分離装置の第２の実施の形態の模式的縦断面図。 本発明に係る蒸気中微粒子分離装置の第３の実施の形態の模式的縦断面図。 本発明に係る蒸気中微粒子分離装置の第４の実施の形態の模式的縦断面図。 本発明に係る蒸気中微粒子分離装置の第５の実施の形態の模式的縦断面図。

符号の説明

１…蒸気流、２…液滴、３…不純物粒子を含んだ液滴、４…流路壁、５…流入側絶縁部、６…流出側絶縁部、７…絶縁流路区間、８…帯電した液滴、９…不純物を含んだ帯電した液滴、１０…捕集電極、１１…分岐部絶縁体、１２…排出弁、１３…案内羽根捕集電極、１４…捕集電極用印加電源、１５…弁箱、１６…弁体。

Claims (10)

1. 蒸気流路の一部を構成して電気的に他の部分から絶縁された絶縁流路区間と、前記絶縁流路区間の下流側に配置されて前記蒸気流路内の蒸気中の微粒子を捕集する捕集用電極と、を有する蒸気中微粒子分離装置。
2. 請求項１に記載の蒸気中微粒子分離装置において、前記絶縁流路区間は導電材によって構成され、前記絶縁流路区間の両端に接続された前記蒸気流路の部分が絶縁材で構成されていること、を特徴とする蒸気中微粒子分離装置。
3. 請求項１に記載の蒸気中微粒子分離装置において、前記絶縁流路区間は、前記蒸気流路を支持する支持部材の少なくとも一部を絶縁材とすることによって形成されていること、を特徴とする蒸気中微粒子分離装置。
4. 請求項１に記載の蒸気中微粒子分離装置において、前記蒸気流路は、前記絶縁流路区間の下流側の蒸気の一部を分岐して排出するブローダウン配管を有し、前記捕集用電極は前記ブローダウン配管に配置されていること、を特徴とする蒸気中微粒子分離装置。
5. 請求項１に記載の蒸気中微粒子分離装置において、前記蒸気流路は曲がり蒸気配管を有し、前記捕集用電極は前記曲がり蒸気配管に配置されていること、を特徴とする蒸気中微粒子分離装置。
6. 請求項１に記載の蒸気中微粒子分離装置において、前記蒸気流路は曲がり蒸気配管を有し、この曲がり蒸気配管に、この曲がり蒸気配管の方向に平行な案内羽根が設けられており、この案内羽根が前記捕集用電極の少なくとも一部を構成していること、を特徴とする蒸気中微粒子分離装置。
7. 請求項１に記載の蒸気中微粒子分離装置において、前記蒸気流路は曲がり蒸気配管を有し、前記絶縁流路区間は前記曲がり蒸気配管の少なくとも一部を形成していること、を特徴とする蒸気中微粒子分離装置。
8. 請求項１に記載の蒸気中微粒子分離装置において、前記絶縁流路区間は、複数の突起を備えた波板によって構成された壁面を有すること、を特徴とする蒸気中微粒子分離装置。
9. 請求項１に記載の蒸気中微粒子分離装置において、前記蒸気流路は蒸気配管およびこの蒸気配管に接続されて弁箱を備えた弁を有し、前記捕集用電極が前記弁箱内に配置されていること、特徴とする蒸気中微粒子分離装置。
10. 電気的に絶縁した絶縁流路内で蒸気を流すことによって前記蒸気中に含まれる微粒子を帯電させ、前記絶縁流路の下流側に設けた捕集用電極に電圧を印加することにより、前記帯電した微粒子を前記捕集用電極で捕集すること、を特徴とする蒸気中微粒子分離方法。
    
    

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