JP2008215098A - ボイラ蒸気管のスケール捕集装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】ボイラからの蒸気をタービンへ導く蒸気配管内に設置され、蒸気主流が下向きの流れから横向きの流れに流れ方向を変える曲がり部3に設けられて蒸気中に混入したスケール粒子Paを分離させるボイラ蒸気管のスケール捕集装置10Aが、曲がり部3に連通する分岐部11Aと、分岐部11Aの下方に捕集空間を形成するポケット部12とを備え、分岐部11Aに連通する蒸気配管の上流側及び下流側の少なくとも一方に蒸気主流の流路断面積拡大部14を設けた。
【選択図】図1
Description
上述したスケール捕集装置10の関連技術として、高いスケール捕集効率と圧力損失の低減とを両立させたものが提案されている。(たとえば、特許文献1参照)
しかし、実際にボイラの実機内に設置することを考えた場合、たとえば図7に示すように、水平なボイラ蒸気管(水平管部)4から曲がり配管のエルボ5を介して下向き蒸気管1となり、この下向き蒸気管1からすぐに水平蒸気管2となるような箇所に設置されることも予想される。
従って、蒸気とともに水平蒸気管2へ向けて流出するスケール粒子Paの量が多くなるため、下方へ直進して流れるスケール粒子Paの割合は減少するので、スケール捕集装置10の捕集効率を低下させる原因になる。
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、スケール粒子の分布密度に偏りを生じやすい位置に配置された場合であっても、スケール粒子の分布密度の偏りを抑制して良好な捕集効率が得られるボイラ蒸気管のスケール捕集装置を提供することにある。
本発明に係るボイラ蒸気管のスケール捕集装置は、ボイラからの蒸気をタービンへ導く蒸気配管内に設置され、蒸気主流が下向きの流れから横向きの流れに流れ方向を変える曲がり部に設けられて蒸気中に混入したスケール粒子を分離させるボイラ蒸気管のスケール捕集装置であって、
前記曲がり部に連通する分岐部と、該分岐部の下方に捕集空間を形成するポケット部とを備え、前記分岐部に連通する前記蒸気配管の上流側及び下流側の少なくとも一方に、前記蒸気主流の流路断面積拡大部を設けたことを特徴とするものである。
前記曲がり部に連通する分岐部と、該分岐部の下方に捕集空間を形成するポケット部とを備え、前記分岐部の上流側近傍に、前記蒸気主流が流れ方向を変える横向きの流れ方向とは異なる方向の慣性力を前記スケール粒子に与える配管曲げ部を設けたことを特徴とするものである。
<第1の実施形態>
図1に示すスケール捕集装置10Aは、ボイラからの蒸気をタービンへ導くボイラ蒸気管(蒸気配管)内に設置され、蒸気主流が下向きの流れから横向きの流れに流れ方向を変える曲がり部に設けられて蒸気中に混入したスケール粒子を分離させる装置である。
この実施形態では、分岐部11Aに連通する下向き蒸気管1を拡径することにより、蒸気主流の流路断面積拡大部14が設けられている。この流路断面積拡大部14は、分岐部11Aの上流側となる下向き蒸気管1の断面積を分岐直前で拡大した構造とされ、分岐部11Aにおける蒸気主流の流速を低下させるものである。
スケール捕集装置10Aの上流側では、蒸気の流れによって搬送されてきたスケール粒子Paがおおよそ蒸気主流と同等の流速を有している。しかし、分岐部11Aの直前に設けた流路断面積拡大部14で下向き蒸気管1に連通する流路断面積が拡大すると、蒸気主流の流速はおおよそ断面積の変化分だけ遅くなるが、スケール粒子Paは、図中に破線矢印P1で示すように、慣性力により上流の蒸気主流とほぼ同様の流速のままポケット部12へ向けて直進しようとする。
従って、分岐部11Aの上流側近傍にエルボ等が存在してスケール粒子Paの分布密度に偏りを生じる場合であっても、その影響を最小限に抑えてスケール捕集装置10Aの良好な捕集効率を達成可能となる。
次に、本発明に係るボイラ蒸気管のスケール捕集装置について、第2の実施形態を図2に基づいて説明する。なお、上述した第1の実施形態と同様の部分には同じ符号を付し、その詳細な説明は省略する。
この実施形態で説明するスケール捕集装置10Bは、分岐部11Bから分岐した水平蒸気管2側に流路断面積拡大部15を設けてある。すなわち、分岐部11Bに連通する水平蒸気管2の接続部分である蒸気出口2aにおいて、流路断面積が拡大された構成となっている。このような構成により、分岐部11Bから水平蒸気管2へ流れ方向を変えて流入した蒸気主流は、流路断面積の増大分だけ流速が低下する。
スケール捕集装置10Bの上流側では、蒸気の流れによって搬送されてきたスケール粒子Paがおおよそ蒸気主流と同等の流速を有している。しかし、分岐部11Bの直後に設けた流路断面積拡大部15で水平蒸気管2に連通する流路断面積が拡大すると、図中に矢印S2で示す蒸気主流の流速は、流れ方向を変えた直後におおよそ断面積の変化分だけ遅くなる。
このため、分岐部11Bで流れ方向を変える際、蒸気主流からスケール粒子Paに作用する流体力は小さくなる。この結果、スケール粒子Paは、慣性力により上流の蒸気主流とほぼ同様の流速を維持して直進しやすくなるので、水平方向へ流れ方向を転換する蒸気主流から分離してポケット部12に捕集される。
従って、分岐部11Bの上流側近傍にエルボ等が存在してスケール粒子Paの分布密度に偏りを生じる場合であっても、その影響を最小限に抑えてスケール捕集装置10Bの良好な捕集効率を達成可能となる。
次に、本発明に係るボイラ蒸気管のスケール捕集装置について、第3の実施形態を図3に基づいて説明する。なお、上述した第1及び第2の実施形態と同様の部分には同じ符号を付し、その詳細な説明は省略する。
本実施形態のスケール捕集装置10Cは、上述した第2の実施形態と同様に、分岐部11Cから分岐した水平蒸気管2側に流路断面積拡大部16を設けてある。すなわち、分岐部11Cに連通する水平蒸気管2の接続部分である蒸気出口2aにおいて、流路断面積が拡大された構成となっているので、分岐部11Cから水平蒸気管2へ流れ方向を変えて流入した蒸気主流は、流路断面積の増大分だけ流速が低下する。
このような構成により、図中に破線矢印P3で示すように、分岐部11Cにおいて蒸気主流(図中に実線矢印S3で表示)とともに流れ方向を横向きに変えたスケール粒子Paは、少なくとも一部が邪魔板18に当たることとなる。こうして傾斜面18に当たったスケール粒子Paは、蒸気主流から分離された後、ポケット部12に落下して捕集される。この場合の邪魔板18は、上下方向の同一平面上に配置してもよいし、あるいは、図3に示すように、水平方向にずらして配置してもよい。なお、邪魔板18を設けると水平蒸気管2側の流路抵抗が増すので、その分だけ蒸気主流の流速を低下させる作用もある。
このとき、上述した傾斜面17が設けられていると、両者が協働して同様の機能を発揮するとともに、落下したスケール粒子Paをポケット部12へスムーズに導いて捕集することができる。
最後に、本発明に係るボイラ蒸気管のスケール捕集装置について、第4の実施形態を図4に基づいて説明する。なお、上述した各実施形態と同様の部分には同じ符号を付し、その詳細な説明は省略する。
本実施形態のスケール捕集装置10Dは、曲がり部3に連通する分岐部11と、分岐部11の下方に捕集空間を形成するポケット部12とを備え、分岐部11の上流側近傍に、蒸気主流が流れ方向を変える横向きの流れ方向とは異なる方向の慣性力をスケール粒子Paに与える配管曲げ部20を備えている。すなわち、図示のスケール捕集部10Dは、図7に示した従来構成に加えて、図中に実線矢印S4で示す蒸気主流が流れ方向を変える横向き(図示の例では紙面右側)の流れ方向とは異なる方向(図示の例では紙面左側)の慣性力をスケール粒子Paに与えるために、配管曲げ部20が設けられている。
ここで、スケール粒子Paの粒子径をd、粒子密度をρp とする。また、各部の寸法については、図5(a)に示すように、下向き蒸気管1及び水平蒸気管2の内径をD1、流路断面積拡大部14の内径をD2、流路断面積拡大部15の内径をD3、流路断面積拡大部14の流路長さをL1、流路断面積拡大部15の流路長さをL3とする。
なお、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において適宜変更することができる。
2 水平蒸気管
3 曲がり部
10,10A〜D スケール捕集装置
11,11A〜C 分岐部
12 ポケット部
14,15,16 流路断面積拡大部
17 傾斜面
18 邪魔板
20 配管曲がり部
Claims (4)
- ボイラからの蒸気をタービンへ導く蒸気配管内に設置され、蒸気主流が下向きの流れから横向きの流れに流れ方向を変える曲がり部に設けられて蒸気中に混入したスケール粒子を分離させるボイラ蒸気管のスケール捕集装置であって、
前記曲がり部に連通する分岐部と、該分岐部の下方に捕集空間を形成するポケット部とを備え、
前記分岐部に連通する前記蒸気配管の上流側及び下流側の少なくとも一方に、前記蒸気主流の流路断面積拡大部を設けたことを特徴とするボイラ蒸気管のスケール捕集装置。 - ボイラからの蒸気をタービンへ導く蒸気配管内に設置され、蒸気主流が下向きの流れから横向きの流れに流れ方向を変える曲がり部に設けられて蒸気中に混入したスケール粒子を分離させるボイラ蒸気管のスケール捕集装置であって、
前記曲がり部に連通する分岐部と、該分岐部の下方に捕集空間を形成するポケット部とを備え、
前記分岐部の上流側近傍に、前記蒸気主流が流れ方向を変える横向きの流れ方向とは異なる方向の慣性力を前記スケール粒子に与える配管曲げ部を設けたことを特徴とするボイラ蒸気管のスケール捕集装置。 - 前記蒸気主流が横向きに流れを変える蒸気配管入口部分に邪魔板を設けたことを特徴とする請求項1または2に記載のボイラ蒸気管のスケール捕集装置。
- 前記蒸気配管入口部分の下面を入口側が低い傾斜面としたことを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載のボイラ蒸気管のスケール捕集装置。
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JP2007050013A JP2008215098A (ja) | 2007-02-28 | 2007-02-28 | ボイラ蒸気管のスケール捕集装置 |
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2007
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