JP2005274070A

JP2005274070A - 過熱蒸気の減温方法及びその装置

Info

Publication number: JP2005274070A
Application number: JP2004090383A
Authority: JP
Inventors: Akihiko Yasugata; 明彦安形
Original assignee: SHINEI GIKEN KK
Current assignee: SHINEI GIKEN KK
Priority date: 2004-03-25
Filing date: 2004-03-25
Publication date: 2005-10-06

Abstract

【課題】過熱蒸気に減温水を注水し、それらの接触により飽和蒸気を得るに際し、飽和蒸気に使用量に見合った減温水を注水でき、しかも、流出蒸気を完全飽和状態とすることを可能にした過熱蒸気の減温方法及びその装置を提供する。
【解決手段】過熱低減器１に供給する過熱蒸気に減温水を注水し、該過熱低減器において上記過熱蒸気と減温水との接触により飽和蒸気を得るに際し、上記過熱低減器１に余剰減温水を収容する液溜り１６を設け、検出器１７においてこの液溜りに溜る減温水の水位を検出して、その水位が一定範囲内にあるように上記過熱蒸気に注水する注水弁１４の減温水量を制御する。
【選択図】図１

Description

本発明は、過熱（スーパーヒート）された蒸気を注水により飽和蒸気にするための減温方法及びその装置に関するものであり、更に具体的には、飽和蒸気の使用量に見合う減温水を注水できるようにした過熱蒸気の減温方法及びその装置に関するものである。

過熱蒸気と飽和蒸気とは用途によって使い分けられ、発電用タービン等の熱機関を駆動するためには過熱蒸気が使用されるが、各種産業用には主に飽和蒸気が使用される。この飽和蒸気は、圧力と温度に一定の対応関係があり、圧力が一定に設定されれば一定の温度を保つ安定した蒸気であり、しかも、凝縮を始めてから復水になるまで温度が一定でその間の潜熱を利用でき、凝縮伝熱で大きな総括伝熱係数が得られるなどの利点があるため、各種産業用に適している。

従来、過熱された蒸気を有効活用するために、その過熱蒸気を減温装置に導入して減温水を注水する場合、通常、飽和蒸気の使用量に応じて注水量を制御するが、この場合に、過熱低減器（デスーパーヒーター）の出口側の蒸気温度を測定し、その温度がその蒸気圧力の飽和温度よりも５〜１０℃だけ高くなるように温度調節装置が設定される。なぜならば、設定温度をその蒸気圧力の飽和温度とすると、過熱低減器出口蒸気の乾き度にかかわらず（０〜１００％）温度が変化せず、流出側の蒸気の乾き度は安定しないし、注水量も定まらないからである。
しかしながら、上述のように過熱低減器の出口側の蒸気温度をその蒸気圧力の飽和温度よりも５〜１０℃だけ高く設定すると、蒸気がその温度から飽和温度まで下がる範囲内では潜熱を利用できないばかりでなく、前記飽和蒸気を用いる場合の利点を享受できず、効率的に蒸気を利用できなくなる。

一方、飽和蒸気の使用量とは無関係に過熱低減器の出口側温度をその蒸気圧力の飽和温度とする方式では、飽和蒸気使用量の最大値に見合う量の減温水を注水し続けることになるが、この場合には、蒸気の使用量が減った場合に、減温水が過剰注水となってしまうので、過熱低減器の後半部はミストセパレータとして過剰水を系外に放出する構造とならざるを得ず、構成が複雑化すると共に減温水（純水）のロスも多くなる。

また、減圧減温のために過熱蒸気に注水する減温装置では、従来から、過熱蒸気と噴霧した減温水とを十分に混合するために７〜２５ｍの直管部を設けるのが通例であり、この場合、非常に長大なスペースを準備する必要があった。

本発明の技術的課題は、上述した過剰注水を行うことなく、蒸気の使用量に見合った減温水を注水することができ、しかも、流出蒸気を完全飽和状態とすることを可能にした過熱蒸気の減温方法及びその装置を提供することにある。

上記課題を解決するための本発明に係る過熱蒸気の減温方法は、過熱低減器に供給する過熱蒸気に減温水を注水し、該過熱低減器において上記過熱蒸気と減温水との接触により飽和蒸気を得るようにした方法において、上記過熱低減器に余剰減温水を収容する液溜りを設け、この液溜りに溜る減温水の水位を検出して、その水位が一定範囲内にあるように上記過熱蒸気に注水する減温水量を制御することを特徴とするものである。

また、上記課題を解決するための本発明に係る過熱蒸気の減温装置は、過熱低減器に過熱蒸気を供給する供給管に該過熱蒸気中に注水弁を介して減温水を注水するためのスプレーノズルを設け、上記過熱低減器内に上記過熱蒸気と減温水とを接触させて飽和蒸気を得る迂回流路を設けると共に、該過熱低減器に余剰減温水を収容する液溜りを設け、上記液溜りに、そこに溜る減温水の水位を検出する検出器を付設し、該検出器出力に基づいて水位が一定範囲内にあるように上記注水弁からの減温水量を制御する制御装置を設け、それによって上記過熱蒸気の減温方法を実施できるようにしたことを特徴とするものである。

本発明に係る減温装置の好ましい実施形態においては、上記過熱低減器がタンク状に形成されて、該過熱低減器の上部に過熱蒸気を供給する供給管を接続すると共に、該過熱低減器内に多段の棚状板により水平方向に迂回して出口に流れる迂回流路を形成し、該過熱低減器の下部に液溜りが設けられる。

上記構成を有する本発明の減温方法及びその装置においては、過熱低減器に液溜りを設け、この水位がほぼ一定となるように注水弁を制御するようにしているので、過熱低減器から出る飽和蒸気の使用量に見合った減温水の注水が可能となる。
すなわち、蒸気の使用量が増加すれば、注水した減温水はその分蒸気中に蒸発し、そのため減温水が液溜りまで達することなく、逆に液溜りからも蒸発して該液溜りの水位が低下する傾向を示し、一方、蒸気の使用量が減少すれば、注水した減温水の全てが蒸気中に蒸発することなく、その一部が余剰水となって液溜りの水位が上昇する傾向を示し、そのため、上記水位を検出してそれに基づいて減温水の注水弁を上記水位がほぼ一定となるように制御すれば、飽和蒸気の使用量に見合った注水を行うことができる。

また、上記過熱低減器がタンク状に形成されて、該過熱低減器の上部に過熱蒸気を供給する供給管を接続すると共に、該過熱低減器内に多段の棚状板により水平方向に迂回して出口に流れる迂回流路を形成しているので、長大な直管部において過熱蒸気と減温水とを接触させる場合に比して装置全体が著しくコンパクト化されると同時に、上記液溜りも容易に設けることが可能になる。

以上に詳述した本発明の過熱蒸気の減温方法及びその装置によれば、従来例のように過剰注水を行うことなく、蒸気の使用量に見合った減温水を注水することができ、しかも、流出蒸気が飽和温度よりも５〜１０℃だけ高くなることもなく、その流出蒸気を完全飽和状態とすることが可能になる。

図１は、本発明に係る過熱蒸気の減温装置の一実施例の全体的な構成を示している。
この減温装置は、過熱蒸気の供給源２から過熱低減器１に供給される過熱蒸気を、該過熱低減器１の出口側から飽和蒸気として蒸気使用機器３に出力するためのもので、過熱低減器１におけるタンク状に形成された減温器本体１０の上部に過熱蒸気の供給管１１を設け、この供給管１１に、その内部を流れる過熱蒸気中に減温水を注水するためのスプレーノズル１２を設け、減温水の供給源１３と該スプレーノズル１２との間に、減温水量を制御するための注水弁１４を介在させている。

上記タンク状の減温器本体１０は、その内部に上記供給管１１から供給される過熱蒸気とスプレーノズル１２からの減温水とを接触させて飽和蒸気を得るための迂回流路を設けている。具体的には、減温器本体１０内にほぼ一定間隔で多段の棚状板１５を設け、それらの棚状板１５には交互に反対側に多孔部１５ａを設けてそこを流路とすることにより、矢印Ａで示すように、交互に水平逆方向に迂回して出口側に流れる迂回流路を形成している。

そして、該減温器本体１０の下部に余剰減温水を収容する液溜り１６を設け、この液溜り１６に、そこに溜る減温水の水位を検出する検出器１７を付設している。この検出器１７は制御装置１８に接続され、その制御装置１８において上記検出器出力に基づいて注水弁１４の駆動部１４ａを制御し、その開度が調整される。この制御装置１８における注水弁１４の制御は、検出器１７の出力に基づいて上記液溜り１６における水位が一定範囲内にあるように注水弁１４からの減温水量を調整するものである。上記検出器１７としては、従来から水位の検出に利用されている各種のものを使用することができる。

減温器本体１０内における上記液溜り１６上には、ミストセパレータ２１を介して上向きに飽和蒸気を流す蒸気出口２０を設け、この出口２０に蒸気導出管２２を接続して、減温器本体１０内の迂回流路を流下した蒸気を液溜り１６上で該液溜りに収容されている減温水と再び接触させたうえで、蒸気使用機器３に飽和蒸気を送出するようにしている。
なお、図中、２４及び２５は蒸気導出管２２に付設した圧力計及び温度計、２６は液溜り１６に設けた排水弁である。

上記構成を有する減温装置においては、減温器本体１０の下部に液溜り１６を設け、この液溜り１６に溜る減温水の水位を検出器１７で検出し、その水位が一定範囲内にあるように上記注水弁１４を制御し、スプレーノズル１２から過熱蒸気に注水する減温水量を調整するようにしているので、過熱低減器１から出る飽和蒸気の使用量に見合った減温水の注水が可能となる。

すなわち、過熱蒸気を飽和蒸気にするための適量の減温水が供給されている状態で、飽和蒸気の使用量が増加すれば、注水した減温水はその分が全て過熱蒸気中に蒸発し、そのため減温水が液溜り１６まで達することなく、逆に液溜り１６からも蒸発して該液溜りの水位が低下傾向を示し、一方、適量の減温水が供給されている状態で蒸気の使用量が減少すれば、注水した減温水の全てが蒸発することなく、その一部が余剰水となって液溜りに流下するため、液溜り１６の水位が上昇する傾向を示し、そのため、上記検出器１７で水位を検出し、その検出器出力に基づいて制御装置１８により減温水の注水弁１４を上記水位がほぼ一定となるように制御すれば、飽和蒸気の使用量に見合った注水を行うことができる。

上記液溜り１６の水位を検出する検出器１７の出力に基づいて注水弁１４による注水量を制御するに際しては、制御装置１８において水位の上限値及び下限値を適宜設定しておき、検出器１７によって検出された水位がそれらの値を超えたときに注水弁１４の注水量を制御すべく弁開度を調整するのが一般的であるが、上記上限値及び下限値の間の巾をできるだけ小さくしてほぼ一定値から上下に変動したときに弁開度を調整することもでき、あるいは、水位がある上限値を超えて上昇し、または、ある下限値よりも低下して未だ下降傾向にあるときに、注水弁１４を制御するなど、液溜り１６の水位の変動に関する各種情報を注水弁１４の制御に利用することができる。

本発明に係る過熱蒸気の減温装置の実施例についての構成図である。

符号の説明

１過熱低減器
１１供給管
１２スプレーノズル
１４注水弁
１５棚状板
１６液溜り
１７検出器
１８制御装置
２０蒸気出口

Claims

過熱低減器に供給する過熱蒸気に減温水を注水し、該過熱低減器において上記過熱蒸気と減温水との接触により飽和蒸気を得るようにした方法において、
上記過熱低減器に余剰減温水を収容する液溜りを設け、この液溜りに溜る減温水の水位を検出して、その水位が一定範囲内にあるように上記過熱蒸気に注水する減温水量を制御する、
ことを特徴とする過熱蒸気の減温方法。
請求項１に記載した方法を実施するための装置であって、
過熱低減器に過熱蒸気を供給する供給管に該過熱蒸気中に注水弁を介して減温水を注水するためのスプレーノズルを設け、
上記過熱低減器内に上記過熱蒸気と減温水とを接触させて飽和蒸気を得る迂回流路を設けると共に、該過熱低減器に余剰減温水を収容する液溜りを設け、
上記液溜りに、そこに溜る減温水の水位を検出する検出器を付設し、該検出器出力に基づいて水位が一定範囲内にあるように上記注水弁からの減温水量を制御する制御装置を設けた、
ことを特徴とする過熱蒸気の減温装置。
上記過熱低減器がタンク状に形成されて、該過熱低減器の上部に過熱蒸気を供給する供給管を接続すると共に、該過熱低減器内に多段の棚状板により水平方向に迂回して出口に流れる迂回流路を形成し、該過熱低減器の下部に液溜りを設けた、
ことを特徴とする請求項２に記載の過熱蒸気の減温装置。