JP2011515640A - ハイブレッドセパレータ - Google Patents

Abstract

例えば蒸気ボイラのドラム１１２に用いるのに適当である蒸気−水セパレータのような気体−液体セパレータ１２４はチャンバ２０４を包含し、このチャンバは、気体−液体混合物の流れを受け入れる入口開口２０２と、気体−液体混合物がそれからの液滴の取り除きにさらされた後に、この気体−液体混合物の流れを排出する出口開口２１０とを有する。チャンバ２０４には、入口開口２０２と出口開口２１０との間に長手方向へ延びている通路を画定している内面２０４ａを有する壁が設けられている。スロット２１２が、チャンバ２０４の前記壁の内面２０４ａと外面２０４ｂとを貫通するようにして形成されている。複数のスピナブレード２０８が、スロット２１２より下に位置するようにして前記通路内に適当に配置されている。この複数のスピナブレード２０８は、これらのスピナブレードにより受け止められた気体−液体混合物の流れを回転せしめることを生じせしめ、これにより、付随して、回転上昇にさらされている気体−液体混合物の流れ中の液滴を遠心力の作用によりチャンバ２０４の前記壁の内面２０４ａに対して付勢せしめ、それからチャンバ２０４に形成されているスロット２１２を通過させることを生じせしめる作用をなすように構成されている。前記通路は、気体−液体混合物が回転にさらされた後にこの気体−液体混合物を出口開口２１０へさし向ける作用をなすように構成されている。

Description

本出願は、２０００年２月１８日に出願した米国特許仮出願第６１／０２９，３９１号の優先権を主張するものであり、その開示のすべては参照するために本明細書に含まれている。

本出願は、１９９３年７月１２日に出願した「蒸気分離装置」と題する米国特許出願第０８９８８８号（現在は米国特許第５，３２０,６５２３号として１９９４年６月１４日に特許されている）と関連するものであり、その開示の全体は本出願に対して参照するために本明細書に含まれている。

本発明は、一般には、多相流体混合物の分離に関し、より詳細には、二相流体混合物における液体から気体の分離、例えば、水から蒸気の分離又は液体炭化水素から天然ガスの分離に関する。

加圧蒸気ドラム型の蒸気発生システムの作動の従来のモードによれば、水管（これらの水管は一般に上昇管（ライザ）と称されている）中の水は加熱され、これにより蒸気と水との二相混合物が発生される。

この二相混合物は、それから、上昇管から蒸気ドラムへ流れるように構成されている。蒸気ドラム内に入った蒸気は、それから、大量の空気と直接に混合するように構成されており、この空気の量はおそらくは変えられるようになっている。

蒸気ドラム内には、セパレータ及び他の装置が設けられ、これらのセパレータ及び他の装置は水から蒸気の分離を行う作用をするように構成され、水から分離された蒸気はその後ドラムを出て過熱器に入るように構成されている。また、過熱器に加え、蒸気ドラムには一般にバッフルが設けられ、これらのバッフルは蒸気と水との混合物の流れの方向を変えることを行う作用をするように構成されている。更に、蒸気ドラムにはインペラ及び／又は湿分コアレッサ、例えば、スクリーン及び波形板型の最終ドライヤーが設けられている。このようなセパレータ及び他の装置は、しばしば、蒸気の分離及び浄化を行うために別々に用いられているが、しかし、より一般的には一緒に用いられ、これにより、すべてではないが大部分の不純物は蒸気に乗せられ、蒸気が蒸気ドラムを去るようにされる前に、蒸気から取り除かれる。

このようなセパレータ及び他の装置は種々のファクターに気をつけて構成されることが必要とされる。例えば、このような蒸気の分離及び浄化は数秒以内にかつ種々の異なる作動状態の下で一緒に行わなければならない。このために、蒸気−水混合物は種々の異なる速度のいずれかの速度で流すことができるようにし、及び／又は種々の異なる圧力のいずれかの圧力になることができるようにされる。更に、このようなセパレータと他の装置とにわたる圧力降下は、このようなセパレータ及び他の装置が蒸気発生システムを通しての水の循環及び／又は蒸気発生システムの水レベル制御を行うようにしている作用を最小にするために、相当に低く維持しなければならない。

説明を続けるに、また、蒸気ドラム内における蒸気の分離及び浄化を行うために蒸気ドラム内にこのようなセパレータ及び他の装置を適応させるために必要とされるスペースは、蒸気ドラムの寸法を決める際に考慮しなければならない。このために、蒸気ドラムの直径及び長さは、必然的に、このようなセパレータ及び他の装置の設置を行うため及びこのようなセパレータ及び他の装置の検査をできるようにするために接近できること（アクセシビリティ）を提供するために、また、このようなセパレータ及び他の装置を通しての水及び蒸気の最大流れの処理を提供するために、十分であるように作らなければならない。実際に、このような蒸気ドラムを設計すること、すなわち、上述したようなアクセシビリティを提供するために十分なドラム直径及び長さを有する蒸気ドラムを設計することは、他方において、時々、重大な難局を生じせしめることがわかっている非常に大きいサイズを有する蒸気ドラムを提供してしまうことがある。

更に、このような蒸気−水混合物中の水はたびたび溶解した懸濁塩を含有することが当業者によりよく認識されている。したがって、蒸気−水混合物から分離されていない水もまたこのような溶解した懸濁塩を含有し、このような溶解した懸濁塩は蒸気中に固体不純物として現れる。もしこのような水が蒸気ドラムを去る蒸気と結合したままであると、湿分、すなわち、このような水が過熱器において蒸発されたときに、固体不純物がタービン又は他の蒸気従動装置へ流れるように構成されている過熱蒸気中に残る。そして、混入された固体不純物を有する、このような蒸気はタービン又は他の蒸気従動装置の作動及び運用寿命に有害な影響を及ぼすものである。

一例として、蒸気発生システムの蒸気ドラムにおいて蒸気から水の分離を行う革新的な技術が米国特許第５，３２０，６５２号明細書に開示され（この米国特許のすべての権利は本出願のすべての権利が譲渡されている同じ譲受人に譲渡されている）、その開示の全体は参照するために本明細書に含まれている。説明を続けるに、上記米国特許第５，３２０，６５２号明細書は蒸気発生システムの蒸気ドラム内のかなり小さな大きさの空間内に設置することができるように改良したセパレータを開示し、このようなセパレータは、蒸気発生システムの蒸気ドラムを通してかなりの低い圧力損失でもって流れる蒸気−水混合物からかなりの量の水の取り除きを迅速に行うように作用する。上記米国特許第５，３２０，６５２号明細書に開示されているセパレータは現在まで既存している従来技術の分離技術よりもかなり優れている改良を有しているものと考えられている。しかしながら、上記米国特許第５，３２０，６５２号明細書に開示されている分離技術は、その特許日以来広く実施されていない。むしろ、他の幾らか簡略化されたが、しかし高い信頼性がある分離技術が今日でさえも広く用いられ続けている。この広く用いられているセパレータは、時々、当業者により“スタンダードセパレータ”と称されている。このようなスタンダードセパレータは、コアと、制限した数のスピナブレード、例えば４つのスピナブレードとを包含し、上記米国特許第５，３２０，６５２号明細書に開示されているディフューザ区域又は他の規則格子（上記米国特許第５，３２０，６５２号明細書において、ディフューザ区域及び他の規則格子はセパレータのハウジングの上方に適当に配設されている）を備えていない。このようなスタンダードセパレータは、現在も、長年にわたって産業上申し分ない働きをしている。

しかしながら、なおも、新規で改良された分離技術、すなわち、気体から液体、例えば蒸気から水の一層効率の良い又は一層有効の取り除きを促進せしめるように機能し、また、上記米国特許第５，３２０，６５２号明細書に開示されている分離技術により要求されている、かなり複雑な規則格子を用いることを必要としないで、セパレータを用いることができるように実施できる分離技術が必要であることが存在する。

したがって、本発明の目的は、二相流体混合物中の液体から気体の分離を行う、新規で改良した分離技術を提供することにある。

本発明の他の目的は、蒸気発生システムの蒸気ドラムにおいて水から蒸気の分離を行う、新規で改良した分離技術を提供することにある。

本発明の更に他の目的、利点及び新規な特徴は、本発明の実施形態についての下記の詳細な説明による開示から当業者にとって容易に明らかになるであろう。本発明は以下にその好適な実施形態を参照にして詳細に述べられているけれども、本発明はこれに限定されるものではないことを容易に理解されよう。したがって、当業者は特許請求の範囲に記載れている本発明の範囲内で本発明の本質から逸脱することなしに種々の変形及び変更を行うことができることを認識されよう。

本発明によれば、貫通スロットを有する周囲壁により画定されている通路内を流れる気体−液体混合物からの液体の分離を行うように構成されている分離技術が提供される。その説明を続けるに、気体−液体混合物の流れは前記通路の入口に受け入れられる。また、遠心力が、前記気体−液体混合物に含有されている液滴が前記周囲壁に形成されている前記貫通スロットを通して流れるのを生じせしめるために加えられ、これにより、気体が減少された気体−液体混合物はそれから前記通路に設けられている出口から放出されるように構成されている。したがって、本発明の分離技術は、特に、蒸気発生システムの蒸気ドラムにおいて蒸気−水混合物から水の分離を行うために用いるのに適当である。

好適には、本発明によれば、前記周囲壁に形成されている前記貫通スロットを通して流れるようにされた液滴は、少なくとも１回、スクリーニングされて、濾過される。より好適には、最初のスクリーニングにさらされた液滴の少なくとも一部分は、再びスクリーニングされ、この再びスクリーニングにさらされた液滴の少なくとも一部分はそれから更にまたスクリーニングされる。

本発明の実施形態によれば、円筒形のパイプの形であるチャンバと、複数のスピナブレードとを包含する気体−液体セパレータが提供される。前記チャンバは、気体−液体混合物の流れを受け入れる入口開口と、前記気体−液体混合物を通過させて排出する出口開口とを有する。

本発明の説明を続けるに、前記チャンバには壁が設けられ、この壁の内面は前記入口開口と前記出口開口との間に長手方向に延びる通路を画定する。更に、本発明によれば、スロットが前記壁の内面及び外面を貫通して形成されている。前記スロットは、前記壁の周囲部に沿って延びるように形成することができ、好適には、本発明の好適な実施形態によれば、前記スロットは前記チャンバの前記壁の内面及び外面を貫通して形成されている一連の互いに隣接するスロットのひとつから成る。

本発明の説明を更に続けるに、前記複数のスピナブレードは前記スロットより下に位置するようにして前記通路内に配置されている。説明を続けるに、本発明によれば、前記複数のスピナブレードは、好適には、これらのスピナブレードへ流れるようにされた気体−液体混合物を回転させることを生じさせ、好適にはこのような回転を前記通路の長手方向軸線のまわりに生じさせるために適当な形状及び大きさとされている。前記気体−液体混合物の回転は、それから、回転にさらされた前記気体−液体混合物の流体中に含有されている液滴を遠心力により前記壁の前記内面に対して上向きに流して前記スロットを通過させるようにする。前記複数のスピナブレードは、本発明によれば、前記チャンバの前記壁の前記入口開口と前記チャンバの前記壁の前記出口開口との間のほぼ中間に位置するように配置される。しかしながら、本発明の本質を逸脱することなしに、その他の配置を適当に用いることができるものである。本発明の好適な実施形態によれば、スピナブレードの数は好適には４個以上とされる。しかしながら、本発明の本質を逸脱することなしに、より多い又はより少ない数のスピナブレードを適当に用いることができるものである。本発明の一実施形態によれば、１０個のスピナブレードが非常によく作用することがわかっている。しかしながら、本発明の分離技術を用いることが望まれる特定の適用の内容に依存して、スピナブレードの数及び形状を変えることができることは当業者には容易に認識させるであろう。また、個々の適用において使用するためのスピナブレードの形状を作る技術はよく知られており、更に、このような技術はスピナブレードをその所望する適用において使用するために適当な形状に作るために常習的に適用されていることは当業者には容易に認識されるであろう。前記通路は、回転にさらされている気体−液体混合物を前記チャンバの前記壁に設けられている前記出口開口へ流れせしめるような形状及び大きさとされる。

有益には、本発明の好適な実施形態によれば、メッシュ、例えば、Ｎｏ．８のメッシュメタルスクリーンが前記スロットを通して流れた前記気体−液体混合物の前記液滴の通路内に位置するようにして前記チャンバの外側に配置される。もしメッシュがこのように設けられる場合には、メッシュは、好適には、その両端間に長手方向へ延びるコンパートメントを画定しているメッシュ壁を有し、前記チャンバがこのコンパートメント内に配置される。説明を続けるに、前記通路の長手方向軸線は前記コンパートメントの長手方向軸線とすることもできる。しかしながら、これは本発明の作用モードに関する限りにおいて任意のものである。より好適には、前記メッシュはこのメッシュに形成されて、前記通路の長手方向軸線と実質的に直交する平面内において延びているクリーズを有することができる。したがって、このようなメッシュはその長手方向にアコーディオン形状とされる。

他の、すなわち、第２のメッシュ、例えば、６ゲージメッシュメタルスクリーンを、本発明の本質を逸脱することなしに、先に説明されて以下に時々“第１のメッシュ”と称される前記メッシュを通して流れた前記気体−液体混合物の前記液滴の通路内に位置するようにして前記チャンバの外側に配置することができる。もしこのような第２のメッシュが設けられる場合には、第２のメッシュは、その両端間に長手方向へ延びる他の、すなわち、第２のコンパートメントを画定することが好適であり、これにより、第２のメッシュはこの第２のコンパートメント内に配置される。前記通路の長手方向軸線は、また、前記第２のコンパートメントの長手方向軸線とすることができる。

第３のメッシュ、例えばＮｏ．１３の０．５インチ（１．２７ｃｍ）のエキスパンデッドメタルスクリーンを、本発明の本質を逸脱することなしに、前記チャンバの外側に追加して配置することができる。この第３のメッシュは、前記第２のメッシュを通して流れた前記気体−液体混合物の前記液滴の通路内に位置するようにされる。もしこのような第３のメッシュが設けられる場合には、第３のメッシュはその両端間に長手方向へ延びる第３のコンパートメントを画定することが好適であり、これにより、第３のメッシュはこの第３のコンパートメント内に配置される。この場合において、更に、前記チャンバの長手方向軸線は前記第３のコンパートメントの長手方向軸線とすることができる。

本発明にしたがって構成したセパレータを組み込んでいる蒸気ドラムの断面図である。 本発明にしたがって構成した、図１に示したセパレータの断面図である。 本発明にしたがって構成した、図２に示したセパレータのチャンバの、そのスロット（線３−３）に沿う平面図である。 本発明にしたがって構成した、図２に示したセパレータのスロット及びスクリーンを包含するチャンバの一部分の拡大図である。

特に図面の図１を参照するに、この図１に示されているドラム１１２は従来の蒸気ドラムの構成を有し、細長い円筒形の形状を有すると共に、その軸線が水平面に対して平行にして配置されている。ドラム１１２の説明を続けるに、ドラム１１２を複数の上昇パイプ１１４が貫通しており、蒸気発生器からこれらの上昇パイプ１１４により受け入られた蒸気−水混合物を流すことがこれらの上昇パイプ１１４を通して行われ、これらの上昇パイプ１１４からこの蒸気−水混合物がドラムライナ又はバッフル１１８とドラム１１２との間に存在する環状空間１１６に排出される。複数の上昇パイプ１１４は図面の図１には環状空間１１６のまわりにどちらかといえば均一に分配されているように示されているけれども、複数の上昇パイプ１１４が貫通するドラム１１２の実際区域は次に述べる要素、すなわち、ドラム作動圧力、炉循環の型式、及びドラム１１２内への蒸気及び水の多量の装填のすべてに依存して変えることができるものである。バッフル１１８は、その底部端でバッフル部分１２０により閉じられている。このバッフル１１８は、水平レッジ部分１２２を包含する。バッフル１１８について更に参照するに、バッフル部分１２０及び水平レッジ部分１２２を包含するバッフル１１８は、ドラム１１２の全長さにわたって延び、これにより取り囲んだ環状空間１１６が形成されるような構成とされている。

説明を続けるに、バッフルレッジ部分１２２には複数の蒸気分離ユニット１２４が取り付けられており、これらの蒸気分離ユニット１２４は好適にはドラムの軸線の両側に２つの水平方向に延びる列に配置される。２つの水平方向に延びる列が図面の図１に示されているけれども、本発明の本質を逸脱することなしに、２つ以上の水平方向に延びる列とすることができることを理解されよう。各々の水平方向に延びる列は、所望するならば、ドラム１１２の大きさ及び容量に依存して、多数のセパレータを包含するように構成される。蒸気分離ユニット、すなわち、セパレータ１２４は、バッフルレッジ部分１２２の穴１２５の上をおおって位置するようにして取り付けられ、これにより上昇パイプ１１４から環状空間１１６内への蒸気−水混合物の流れを、バッフルレッジ部分１２２の穴１２５通してセパレータ１２４の内部へ上向きに向けるように作用する。

次に図面の図２を参照するに、本発明によるセパレータ１２４の各々は、その中に蒸気−水混合物を受け入れる入口２０２が設けられている鋳鋼製支持リングから成るものとして示されているベース２００を包含する。セパレータ１２４の説明を続けるに、円筒形のパイプから成るものとして示されているスピナチャンバ２０４は、ベース２００の頂部に溶接されていると共に、ベース２００からの蒸気−水混合物を受け入れる入口開口２０５と、出口開口２１０と、通路とが設けられ、前記通路はチャンバ２０４の周囲壁の内面２０４ａにより形成されている。

セパレータ１２４の説明を更に続けるに、チャンバ２０４内にはコア２０６が収容され、このコア２０６はそれぞれドーム状の頂部端及び底部端が設けられている円筒形の部材である。ドーム状の底部端には圧力均衡の目的のための穴が設けられている。コア２０６とチャンバ２０４との間の環状空間には、複数のスピナブレード２０８が配置されている。この複数のスピナブレード２０８の各々は、コア２０６とチャンバ２０４との両方に溶接され、これにより、単体スピナユニットを形成する。複数のスピナブレード２０８の各々の外形及び放出角度は、これにより、スピナチャンバ２０４の入口開口２０５で受け入れられた蒸気−水混合物の遠心運動を増強せしめるのに最適であるように設計される。複数のスピナブレード２０８の各々の外形及び放出角度は、分離しようとしている気体と液体との混合物の組成及び熱−物理的性質に依存して具体的に作られる。複数のスピナブレード２０８の各々を具体化する外形及び放出角度は任意の特定の状態に関する限りにおいては変えることができるけれども、スピナハウジング及びそのブレード構成に関する限りにおいて図面に例示のために選択されている個々のスピナブレード２０８の形状は単に一例であって、限定されるものではなく、本発明はスピナブレード２０８のために図面に例示されている特定の寸法又は角度のいずれにも限定されるものではない。好適には、本発明の好適な実施形態によるスピナブレード２０８の数は４個以上であるが、しかし、スピナブレード２０８のこの数は本発明の本質を逸脱することなしに適当に増加又は減少せしめることができるものである。所望される本発明の特定の適用においては、１０個のスピナブレード２０８が本発明の目的のために非常に良く作動することがわかっている。

本発明の説明を続けるに、セパレータ１２４内に受け入れられた蒸気−水混合物の、複数のスピナブレード２０８を通しての流れは、セパレータ１２４内に受け入れられた蒸気−水混合物がチャンバ２０４の周囲壁の内面２０４ａにより形成されている通路の長手方向軸線のまわりを回転し、これにより、蒸気−水混合物に遠心力を与えることが生じるように構成されている。この遠心力は、続いて、蒸気−水混合物の流れ中の液滴をセパレータハウジング２０４の内面２０４ａに対して付勢せしめることを生じせしめ、付随して蒸気をチャンバ２０４の中心部に動かすことを生じせしめ、これにより、蒸気−水混合物の流れからの水の分離を有効に行う。

蒸気−水混合物の流れがスピナブレード２０４を通過した後には、スピナブレード２０８を蒸気−水混合物が通過することにより蒸気−水混合物の流れから水の少なくとも一部分が分離されている蒸気−水混合物は、チャンバ２０４の周囲壁の内面２０４ａにより形成されている通路を通して流れるようにされ、その後、チャンバ２０４の出口開口２１０を通して上向きに螺旋状に流れるようにされている。他方、チャンバ２０４の周囲壁の内面２０４ａに対して付勢された蒸気−水混合物の水滴の流れは、チャンバ２０４の周囲壁の内面２０４ａに沿って、それからチャンバ２０４の周囲部のまわりに形成されている一連のスロット２１２を通して、上向きに螺旋状に流れるようにされている。

次に図面の図３を参照するに、図３にはチャンバ２０４の、図２の線３−３に沿う断面が示され、上述した一連のスロット２１２が示されている。一連のスロット２１２の説明を続けるに、一連のスロット２１２の各々はチャンバ２０４の周囲壁の複数のセグメント４００により分離されている。図面に示されている本発明の特定の実施形態によれば、一連のスロットの各々は４．２５−４．２６インチ（１０．７９５−１０．８２０４ｃｍ）の長さ及び０．１３インチ（０．０３３０２ｃｍ）の高さを有する。しかしながら、本発明の本質を逸脱することなしに、スロット２１２の数及び大きさは本発明が実施される特定の適用の内容に依存して変えることができるものである。図面の図３に示されているように、各隣接する２つのスロット２１２の分離を行うように構成されている、チャンバ２０４の周囲壁の複数のセグメント４００の各々は、好適には、約１．０インチ（２．５４ｃｍ）の長さである。しかしながら、本発明の本質を逸脱することなしに、セグメント４００の長さは本発明が実施される特定の適用の内容に依存して変えることができるものである。すべてのスロット２１２が水平に延びるように示されているけれども、本発明の本質を逸脱することなしに、このようなスロットに代えて他のスロットの構造が適当に用いられることは当業者には容易に明らかであろう。例えば、スロット２１２は、もし所望するならば、本発明の本質を逸脱することなしに、他の方向へ向けさせることができる。更に、本発明によれば、すべてのスロット２１２を同じ方向へ向けさせることを要求するものではなく、また、すべてのスロット２１２を同じ大きさ／形状にすることを要求するものではない。この点に関して一例であって限定するものではないが、もし所望するならば、チャンバ２０４の周囲部の全体まわりに延びている単一のスロット２１２を本発明の本質を逸脱することなしに用いることができ、この場合において、スロット２１２より上に位置しているチャンバ２０４の部分は別個に支持せしめることが必要である。なぜなら、チャンバ２０４の上方部分は、図３に示されている、周囲壁のセグメント４００に支持される部分ではないからである。しかしながら、用いられるスロット２１２の大きさ，形状，方位及び数に関係なく、単一又は複数のスロット２１２は、本発明によれば、スピナブレード２０８の上方に位置することが要求される。再び図面の図２を参照するに、この図２を参照することにより最も良く理解されるように、一連のメッシュ２１４，２１６及び２１８がチャンバ２０４の外側に設けられている。この一連のメッシュ２１４，２１６及び２１８の構成及び作用モードは、本発明が実施される特定の適用の内容に依存して変えることができる。

図面の図４において、セパレータ１２４の一部分の拡大図が示されており、このセパレータ１２４の一部分は、スロット２１２を有するチャンバ２０４の壁の一部分と、メッシュ２１４，２１６及び２１８の各々の一部分とを包含する。更に、図面の図２及び図４を参照するに、本明細書に記載されている本発明の特定の実施形態によれば、時々当分野において“フィルター”と称されているメッシュ２１４は、好適には、Ｎｏ．８メッシュメタルスクリーンから成り、このスクリーンのためには、０．０４７直径のワイヤが用いられている。このメッシュ２１４は、スロット２１２を通して流れた蒸気−水混合物の水滴の通路中に位置するようにして配置される。本明細書に記載されている本発明の特定の実施形態において、メッシュ２１４は円筒形の形状に作られ、チャンバ２０４を取り囲むように構成されている。より詳細には、メッシュ２１４の壁はその対向する両端間に長手方向へ延びるコンパートメントを画定するように構成され、これにより、チャンバ２０４はこのコンパートメント内に配置されている。図面の図２を参照することにより最も良く理解されるように、チャンバ２０４の内面２０４ａにより形成されている通路の長手方向軸線２２４は、上述したコンパートメントの長手方向軸線でもあるように構成されている。しかしながら、この構成に代えて他の構成が本発明の本質を逸脱することなしに適当に用いることができるものである。

本発明の説明を続けるに、メッシュ２１４には、好適には、２つのクリーズ又はクリンプが設けられ、これらのクリーズの各々は、チャンバ２０４の内面２０４ａにより形成されている通路の長手方向軸線２２４と実質的に直交して延びている平面内に位置している。メッシュ２１４に設けられている、これらのクリーズは、メッシュ２１４がその長手方向に関して見たときにアコーディオンの様な形状を有するように構成されている。これらのクリーズは、また、図面の図２及び４を参照することにより最も良く示されているように、メッシュの側面に関して見たときに各クリーズの両側からそれぞれ下向きに斜めに延びているメッシュ２１４の２つの部分が円錐体を形成する形状とされている。

説明を続けるに、スロット２１２を通して流れた蒸気−水混合物の水滴は高速でメッシュ２１４に接触するようにされている。そして、スロット２１２から流れてメッシュ２１４と接触するようにされた水滴間の接触力は、合体した蒸気泡を生じせしめ、これらの蒸気泡は水中に乗せられ続けて水滴から分離され、メッシュ２１４を通して上向きに運ばれ、これにより、メッシュ２１６とチャンバ２０４の周囲壁の外面２０４ｂとの間を上向きの方向へ流れることを連続せしめる。更に、このような水滴間の接触は、スロット２１２から流れた蒸気−水混合物の水滴の速度を減少せしめ、また、水滴の流れ中に乗せられる蒸気の運び量を減少せしめる。

これに関して更に説明するに、スロット２１２から流れた蒸気−水混合物の水滴のいくらかはメッシュ２１４により捕えられ、また、他のいくらかの水滴はメッシュ２１４に沿って下向き方向へ動いて出口開口２２５へと動き、この出口開口２２５からドラム１１２の底部に存在している液体のプールへ戻されるように構成されている。

本明細書に記載している本発明の特定の実施形態によれば、時々当分野において“インナージャケット”と称されているメッシュ２１６は、好適には、６ゲージメッシュメタルスクリーンから成る。そして、このメッシュ２１６はメッシュ２１４を通過した蒸気−水混合物の水滴の通路中に位置するように構成されている。本明細書に記載している本発明の特定の実施形態において、メッシュ２１６は円筒形の形状に作られ、メッシュ２１４を取り囲むように構成されている。より詳細には、メッシュ２１６はその対向する両端間に長手方向へ延びる他の、すなわち、第２のコンパートメントを画定するメッシュ壁を形成し、これにより、メッシュ２１４はこの第２のコンパートメント内に配置されている。図面の図２を参照することにより最も良く理解されるように、チャンバ２０４の内面２０４ａにより形成されている通路の長手方向軸線２２４は、また、メッシュ２１６により形成されている他の、すなわち、第２のコンパートメントの長手方向軸線でもあるように構成されている。

本発明の説明を続けるに、メッシュ２１４を通過した蒸気−水混合物の水滴の流れは、メッシュ２１６に対して投げつけられるような傾向にある。そして、水滴のメッシュ２１６との衝突が、また、水滴と一緒に乗せられている蒸気をメッシュ２１６に到達した水滴の流れから解放することを行わせしめる。更に、水滴の流れの、メッシュ２１６との接触は、水滴の流れの速度を更に減少せしめるようにし、また、水滴中に再び乗せられる蒸気の量を減少せしめるようにする。これに関して更に説明するに、このようにして解放された蒸気は、それから、チャンバ２０４の周囲壁の外面２０４ｂの外側を上向き方向へ流れるように構成されている。

メッシュ２１４から流れた蒸気−水混合物の水滴のいくらかはメッシュ２１６により捕えられ、また、他のいくらかの水滴はメッシュ２１６に沿って下向き方向へ動いて、出口開口２２５へと動き、この出口開口２２５からドラム１１２の底部に存在している液体のプールへ戻されるように構成されている。しかしながら、メッシュ２１４から流れた蒸気−水混合物の更に他のいくらかの水滴はメッシュ２１６を通過するように構成され、それから、この通過した水滴はメッシュ２１８と接触するように構成されている。
本明細書に記載している本発明の特定の実施形態によれば、時々当分野において“アウタージャケット”と称されているメッシュ２１８は、好適には、Ｎｏ．１３の０．５インチ（１．２７ｃｍ）のエキスパンデッドメタルスクリーンから成る。そして、このメッシュ２１８はメッシュ２１６を通過した蒸気−水混合物の水滴の通路中に位置するように構成されている。本明細書に記載している本発明の特定の実施形態において、メッシュ２１８は円筒形の形状に作られ、メッシュ２１６を取り囲むように構成されている。より詳細には、メッシュ２１８は、その対向する両端間に長手方向へ延びる第３のコンパートメントを画定するメッシュ壁を形成し、これにより、メッシュ２１６はこの第３のコンパートメント内に配置されている。図面の図２を参照することにより最も良く理解されるように、この場合において、チャンバ２０４の内面２０４ａに形成されている通路の長手方向軸線２２４は、また、メッシュ２１８により形成されている第３のコンパートメントの長手方向軸線でもあるように構成されている。

本発明の説明を続けるに、メッシュ２１６を通過した蒸気−水混合物の水滴の流れは、メッシュ２１８に対して投げつけられるような傾向にある。そして、水滴のメッシュ２１８との衝突が、また、なおも水滴と一緒に乗せられている、更なる量の蒸気をメッシュ２１８に到達した水滴の流れから解放することを行わせしめる。更に、水滴の流れの、メッシュ２１８との接触は、水滴の流れの速度を更に減少せしめるようにし、また、水滴中に再び乗せられる蒸気の量を減少せしめるようにする。これに関して更に説明するに、このようにして解放された蒸気は、それから、チャンバ２０４の周囲壁の外面２０４ｂの外側を上向き方向へ流れるように構成されている。

以上述べた構成の有益な特徴は次の点にある。すなわち、実際にメッシュ２１６を通過した蒸気−水混合物の流れ中の水滴のすべて又はすべてではないが、メッシュ２１８により捕えられ、また、メッシュ２１８に沿って下向き方向へ動いて出口開口２２５へと動き、この出口開口２２５からドラム１１２の底部に存在している液体のプールへ戻されるように構成されている。

説明を続けるに、メッシュ２１４，２１６及び２１８とそれぞれ接触するように構成されている蒸気−水混合物の水滴の流れから分離された蒸気は、その結果として、蒸気収集ノズル２３０へと上向き方向へ流れるように構成されている。この蒸気収集ノズル２３０は、好適には、“ドーナツ”の形状に作られ、これにより、出口開口２２０を形成する開口中央部を有し、蒸気−水混合物は、蒸気の取り除きにさらされた後に、チャンバ２０４の出口開口２１０から出口開口２２０を通して排出され、それから、ドラム１１２内へ解放されて戻される。説明を続けるに、収集ノズル２３０内に収集された蒸気は、また、従来の構成のひとつ又はそれ以上のノズルオリフィスを通してドラム１１２内に解放されて戻される。ノズル２３０は、任意の周知技術の使用に従って設計することができ、これにより、ドラム１１２内へ戻す蒸気の流れ分配を高めることができる。しかしながら、収集ノズル２３０の他の構成を、本発明の本質を逸脱することなしに適当に用いることができるものである。

蒸気−水混合物は、それからの蒸気の取り除きにさらされた後に、セパレータ１２４の頂部から流れ、それから、これらのセパレータ１２４のまわり及び上方に形成されている蒸気用空間に入るように構成され、それから、図１に示されていることを見つけることができるように、蒸気出口１８２に向かって上向き方向へ流れるように構成されている。その有益な特徴は、次の点にある。すなわち、セパレータ１２４と蒸気出口１８２との間に最終蒸気ドライヤーが配置されることにあり、この最終蒸気ドライヤーは図面の参照符号１８４により総括的に示されている。これに関し、最終蒸気ドライヤー１８４は、本発明の本質を逸脱することなしに、任意の型式の従来の構成を採用して作ることができ、限定されるものではないが、任意の従来の形の蒸気ドライヤーから成ることができる。最終蒸気ドライヤー１８４は長年にわたって使用されて、当業者には十分に理解されているので、この最終蒸気ドライヤーの構成の内容及び作用のモードに関する特別の詳細を本明細書において及び／又は例示する必要はないと考えている。

以上述べた説明によれば、したがって、新規で改良した分離技術が本発明にしたがって提供され、この分離技術によれば、二相流体の混合物に同伴されている気体を液体から分離すること、例えば、例示的であって限定されるものではないが、蒸気発生システムの蒸気ドラム内において水から蒸気を分離することを行うように構成されている。

以上本発明の実施形態について詳述してきたけれども、その多くの変形（そのうちの幾つかは上述されている）が本発明の本質を逸脱することなしに当業者により上記実施形態に対して容易に行うことができることは当業者により容易に認識されるであろう。したがって、特許請求の範囲の記載は上述した変形例のすべて、及び本発明の真の精神及び範囲内にある他の変形例のすべてを保護するものである。

Claims (20)

1. 気体−液体セパレータにおいて、
   チャンバであって、（ｉ）気体−液体混合物の流れを受け入れる入口開口と、（ｉｉ）前記気体−液体混合物を通過させて排出する出口開口と、（ｉｉｉ）内面及び外面を包含し、前記内面が前記入口開口と前記出口開口との間に長手方向へ延びる通路を画定している壁と、（ｉｖ）前記壁の前記内面と前記外面との両方を貫通して形成されているスロットとを有しているチャンバと、
   前記スロットより下に位置するようにして前記通路内に配置されている複数のスピナブレードであって、前記気体−液体混合物の流れを回転せしめるような形状とされ、これにより、回転上昇している前記気体−液体混合物の流れに同伴されている液滴を前記壁の前記内面に対して遠心力により付勢せしめ、それから前記スロットを通過させるようにしている、複数のスピナブレードと、
   を包含し、
   前記通路が前記気体−液体混合物の流れを前記出口開口へさし向けるようにしている気体−液体セパレータ。
2. 前記スロットが前記壁の周囲部に沿って延びている、請求項１記載の気体−液体セパレータ。
3. 前記スロットが一連の互いに隣接するスロットのひとつであり、前記一連の互いに隣接するスロットの各々が前記チャンバの前記壁の前記内面を貫通して及び前記外面を貫通して形成されている、請求項１記載の気体−液体セパレータ。
4. 前記複数のスピナブレードが前記入口開口と前記出口開口との間のほぼ中間に配置されている、請求項１記載の気体−液体セパレータ。
5. 更に、前記スロットを通して流れた前記気体−液体混合物の前記液滴の通路内に位置するようにして前記チャンバの外側に配置されているメッシュを包含している、請求項１記載の気体−液体セパレータ。
6. 前記メッシュが前記通路の長手方向軸線と実質的に直交する平面内に延びているクリーズを有している、請求項５記載の気体−液体セパレータ。
7. 前記メッシュが（ｉ）第１の端、（ｉｉ）第２の端、及び（ｉｉｉ）前記第１の端と前記第２の端との間に長手方向へ延びているコンパートメントを画定するメッシュ壁を有し、前記チャンバが前記コンパートメント内に配置されていると共に、前記通路の長手方向軸線が前記コンパートメントの長手方向軸線でもある、請求項５記載の気体−液体セパレータ。
8. 前記メッシュが第１のメッシュであり、更に、前記第１のメッシュを通過した前記気体−液体混合物の前記液滴の通路内に位置するようにして前記チャンバの外側に配置されている第２のメッシュを包含している、請求項５記載の気体−液体セパレータ。
9. 前記第１のメッシュが（ｉ）第１の端、（ｉｉ）第２の端、及び（ｉｉｉ）前記第１の端と前記第２の端との間に長手方向へ延びている第１のコンパートメントを画定するメッシュ壁を有し、
   前記第２のメッシュが（ｉ）第１の端、（ｉｉ）第２の端、及び（ｉｉｉ）前記第１の端と前記第２の端との間に長手方向へ延びている第２のコンパートメントを画定するメッシュ壁を有し、
   前記チャンバが前記第１のコンパートメント内に配置され、また前記第１のメッシュが前記第２のコンパートメント内に配置され、かつ前記通路の長手方向軸線が前記第１のコンパートメント及び前記第２コンパートメントの各々の長手方向軸線でもある、請求項８記載の気体−液体セパレータ。
10. 更に、前記第２のメッシュを通過した前記気体−液体混合物の前記液滴の通路内に位置するようにして前記チャンバの外側に配置されている第３のメッシュを包含している、請求項８記載の気体−液体セパレータ。
11. 前記第１のメッシュが（ｉ）第１の端、（ｉｉ）第２の端、及び（ｉｉｉ）前記第１の端と前記第２の端との間に長手方向へ延びている第１のコンパートメントを画定するメッシュ壁を有し、
    前記第２のメッシュが（ｉ）第１の端、（ｉｉ）第２の端、及び（ｉｉｉ）前記第１の端と前記第２の端との間に長手方向へ延びている第２のコンパートメントを画定するメッシュ壁を有し、
    前記第３のメッシュが（ｉ）第１の端、（ｉｉ）第２の端、及び（ｉｉｉ）前記第１の端と前記第２の端との間に長手方向へ延びている第３のコンパートメントを画定するメッシュ壁を有し、
    前記チャンバが前記第１のコンパートメント内に配置され、また前記第１のメッシュが前記第２のコンパートメント内に配置され、更に前記第２のメッシュが前記第３のコンパートメント内に配置され、かつ前記通路の長手方向軸線が前記第１のコンパートメント、前記第２コンパートメント及び前記第３のコンパートメントの各々の長手方向軸線でもある、請求項１０記載の気体−液体セパレータ。
12. 前記気体−液体混合物の気体が蒸気であると共に、前記気体−液体混合物の液体が水である、請求項１記載の気体−液体セパレータ。
13. 入口と出口とを有し、周囲壁により画定されている通路であって、前記周囲壁がこの周囲壁に設けられている貫通スロットを有している前記通路内を流れるようにされている気体−液体混合物から液体を分離する方法において、
    前記気体−液体混合物の流れを前記通路の前記入口で受け入れること、
    前記通路の前記入口で受け入れた前記気体−液体混合物の液滴に遠心力を加え、これらの液滴を強制的に前記周囲壁の前記貫通スロットを通して流れせしめるようにすること、及び、
    前記液滴を前記気体−液体混合物から取り除いた後に前記気体−液体混合物の流れを前記通路の前記出口から排出すること、
    を包含している方法。
14. 更に、前記スロットを通して流れるようにした前記液滴をスクリーニングすることを包含している、請求項１３記載の方法。
15. 更に、すでにスクリーニングにさらした後の前記液滴の少なくとも一部分を再びスクリーニングすることを包含している、請求項１４記載の方法。
16. 更に、すでに再びスクリーニングにさらした後の前記液滴の少なくとも一部分をさらに再びスクリーニングすることを包含している、請求項１５記載の方法。
17. 前記気体−液体混合物の気体が蒸気であると共に、前記気体−液体混合物の液体が水である、請求項１３記載の方法。
18. 気体−液体セパレータにおいて、
    （ｉ）入口開口、（ｉｉ）出口開口、及び（ｉｉｉ）内面及び外面を有し、前記内面が前記入口開口と前記出口開口との間に長手方向へ延びる通路を画定している壁と、（ｉｖ）前記壁の周囲部に沿って延びると共に前記壁の前記内面及び前記外面の両方を貫通して形成されている、一連の互いに隣接するスロットとを有している円筒形のチャンバと、
    前記スロットより下に位置するようにして前記通路内に配置されている複数のスピナブレードと、
    （ｉ）第１の端、（ｉｉ）第２の端、及び（ｉｉｉ）（ａ）前記第１の端と前記第２の端との間に長手方向へ延びていると共に（ｂ）内部に前記円筒形のチャンバが配置されている第１のコンパートメントを画定するメッシュ壁を有する第１のメッシュと、
    （ｉ）第１の端、（ｉｉ）第２の端、及び（ｉｉｉ）（ａ）前記第１の端と前記第２の端との間に長手方向へ延びていると共に（ｂ）内部に前記第１のメッシュが配置されている第２のコンパートメントを画定するメッシュ壁を有する第２のメッシュと、
    （ｉ）第１の端、（ｉｉ）第２の端、及び（ｉｉｉ）（ａ）前記第１の端と前記第２の端との間に長手方向へ延びていると共に（ｂ）内部に前記第２のメッシュが配置されている第３のコンパートメントを画定するメッシュ壁を有する第３のメッシュと、
    を包含している気体−液体セパレータ。
19. 前記第１のメッシュの前記メッシュ壁が前記通路の長手方向軸線と実質的に直交する平面内に延びているクリーズを有している、請求項１８記載の気体−液体セパレータ。
20. 前記通路、前記第１のコンパートメント、前記第２のコンパートメント及び前記第３のコンパートメントの各々が同一の長手方向軸線を有している、請求項１８記載の気体−液体セパレータ。

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