JP2012125757A - 湿分分離装置 - Google Patents

Abstract

【課題】波板の高さを高くしても、波板で捕集した湿分による液膜の厚さが厚くなることを抑制し、波板で捕集した湿分の再飛散を抑制することで湿分分離の性能低下を抑制することができる湿分分離装置を提供する。
【解決手段】波板４３は、平坦部７４の下流側に位置する傾斜部７２の上流側端部及び当該平坦部７４を覆うように形成されて湿り蒸気流Ｓ１に向かって開口部を有する捕集板４９を備えている。この捕集板４９の基端部は、傾斜部７２に固定されている。この捕集板４９と波板４３本体との間に、ポケット部４７及びドレンダクト部４８が形成されている。湿り蒸気Ｓ１に含まれる湿分は液滴となって、捕集板４９の入口開口からポケット部４７及びドレンダクト部４８に入り、重力によりそれぞれポケット部４７内及びドレンダクト部４８内を流下する。
【選択図】図７

Description

本発明は、例えば原子力発電所等の発電プラントや燃料ガス（Ｂｌａｓｔ Ｆｕｒｎａｃｅ Ｇａｓ：ＢＦＧ）焚きガスタービンコンバインドサイクルシステム（ＧＴＣＣ）に適用される、蒸気から湿分を分離するための湿分分離装置に関するものである。

原子力発電所等の発電所で用いられている湿分分離装置は、一般に蒸気発生器で発生する蒸気から湿分を除去するため、あるいは高圧タービンより排出される湿り蒸気から、湿分を除去することによって、低圧タービン側に乾いた蒸気を供給するために用いられている。これによってタービン翼のエロージョンを抑制すると共にプラント効率が向上する。

このような湿分分離装置の１つとして、シェブロンベーン型の湿分分離装置が知られている。シェブロンベーン型の湿分分離装置は、例えば特許文献１などに開示されている。

図２３は、従来のシェブロンベーン型の湿分分離装置を示す斜視図である。
図２３において、湿分分離装置６０では、上部枠６１と下部枠６２との間に多数の波板６３が装架されている。波板６３は交互に山部と谷部とが並んだジグザグ形状の断面を有し、各平坦部７４にポケット部７６が設けられている。そして湿り蒸気Ｓ１が矢印方向から湿分分離装置６０に流入し、湿り蒸気Ｓ１に含まれる湿分が波板６３の表面に付着する。そして波板６３の表面に沿って湿り蒸気Ｓ１の流れ方向に流れる湿分は、ポケット部７６に受け止められ、ポケット部７６の内側に滞留する。

そして、前記滞留した湿分は、波板６３の表面に沿って下方に流下し、下方に設けられた溝６５に流れ落ちる。また湿り蒸気Ｓ１の流れに乗って飛んでくる湿分も波板６３に衝突し、ポケット部７６に同様の作用で捕集されて湿り蒸気Ｓ１から分離される。
湿分分離装置６０で湿分が除去された湿り蒸気Ｓ１は、乾き蒸気Ｓ２となり、別途設けられた加熱管群などの加熱手段（不図示）で加熱される。

特開２００２−３１１１８０号公報

ところで近年、湿分分離装置が使用される原子力プラントの大型化が求められている。湿分分離装置が使用される原子力プラントの大型化がなされると、湿分分離装置に導入される蒸気量が増加し、湿分分離装置を通過する蒸気の流速が上がり、湿分分離装置で湿分を充分に分離することができなくなる。

そこで、前記原子力プラントの大型化に伴って、湿分分離装置を通過する蒸気の流速が従来と比べて上がらないように湿分分離装置を大型化する、即ち図２３における波板６３の高さを高くすることが必要となる。

一方、波板６３を高くすることで、従来と比較して波板１枚あたりの湿分の捕集負荷が増加するため、ポケット部７６に沿って下方に流下してできる湿分による液膜の厚さが従来より厚くなり、湿分が再飛散しやすくなり湿分分離性能が低下すると考えられる。

図２４は、従来の湿分分離装置における湿分分離装置に導入する蒸気の流速と、湿分分離装置出口における蒸気の湿り度の関係を示したグラフである。図２４において横軸は湿分分離装置に導入する蒸気の流速、縦軸は湿分分離装置出口における蒸気の湿り度を示している。また、図２４において実線で示した短尺ベーンとは、従来の湿分分離装置を大型化する前に使用されている波板の高さにおける湿分分離装置を意味しており、図２４において破線で示した長尺ベーンとは、湿分分離装置を大型化した場合の波板の高さにおける湿分分離装置を意味している。

図２４に示したように、短尺ベーン、長尺ベーンともに湿分分離装置に導入する蒸気の流速が一定の限界値（それぞれｓ１、ｓ２）を越えると、急速に湿分分離装置出口における蒸気の湿り度が上昇即ち湿分分離性能が低下する。この限界値（ｓ１、ｓ２）は波板による湿分の分離の能力の限界の流速を意味している。

一方、前記限界値（ｓ１、ｓ２）よりも小さな流速においても、湿分分離装置出口における蒸気の湿り度のゆるやかな上昇が起こる。これは、ポケットに捕集された湿分が再飛散することによる湿分分離性能の悪化を示し、長尺ベーンにおいて特にその傾向が大きくなる。

従って、本発明は従来技術の問題点に鑑み、波板の高さを高くしても、波板で捕集した湿分による液膜の厚さが厚くなることを抑制し、波板で捕集した湿分の再飛散を抑制することで湿分分離の性能低下を抑制することができる湿分分離装置を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するために、本発明においては、湿り蒸気から湿分を分離する湿分分離装置であって、
山部と谷部とが交互に並んだジグザグ形状を有し、所定の間隔を隔てて配設されて前記湿り蒸気の蒸気流路を形成する複数の波板と、
前記波板に固定され、前記蒸気流路内における蒸気流の上流側に向かって延びて前記波板の山部を覆う捕集板とを備え、
前記捕集板と前記波板との間に設けられ、前記蒸気流の上流側に開口するポケット部が形成され、
前記ポケット部に連通するとともに上下方向に延びるドレンダクト部が、前記ポケット部の前記蒸気流の下流側に設けられたことを特徴とする。

これにより、ポケット部内に捕集された湿分は、蒸気流れによってドレンダクト部に流入し、該ドレンダクト部内を流下するため、ポケット部内を流下する湿分量を低減して液膜の厚さを抑制することで、ポケット部で捕集した湿分が再飛散することを抑制できる。また、ドレンダクト部は、ポケット部よりも蒸気流下流側に設けられているため、ドレンダクト部内を流下する湿分がポケット部に流入する蒸気流れによって流路へ逆流しにくくなることで、ドレンダクト部内の湿分の再飛散を抑制できる。従って、波板の高さを高くしても湿分の再飛散による湿分分離の性能低下を抑制することができる。

また、前記捕集板は、前記波板の山部よりも前記蒸気流の下流側において前記波板に固定されており、
前記捕集板と前記波板との間に形成される空間のうち、前記蒸気流の上流側の領域が前記ポケット部であり、前記蒸気流の下流側の領域が前記ドレンダクト部であることとしてもよい。

このように、捕集板が波板の山部よりも蒸気流の下流側において波板に固定されているので、捕集板の端部と波板との間にドレンダクト部が形成される。これによって、ドレンダクト部は山部の陰になる位置に設けられることとなるため、ドレンダクト部内を流下する湿分は、流路へ逆流しにくくなる。このため、ドレンダクト部内の湿分の再飛散を効果的に抑制できる。

また、前記波板の山部から谷部までの長さをＬとし、前記山部から前記捕集板の固定位置までの長さをＤとしたとき、０≦Ｄ／Ｌ≦０．５の関係が成立することとしてもよい。

山部から捕集板の固定位置までの長さＤが長くなると、ドレンダクト部内に大量の蒸気流れが流入することとなり、捕集板が波板から剥がれてしまうおそれがあるが、本発明のように、山部から捕集板の固定位置までの長さＤと波板の山部から谷部までの長さＬとの関係が０≦Ｄ／Ｌ≦０．５を満たすように捕集板を取り付けてドレンダクト部内に流入する蒸気流れを抑制することで、捕集板が波板から剥がれることを防止することができる。

また、前記捕集板と前記波板との間に設けられ、前記ポケット部に捕集した湿分を前記ドレンダクト部に導くドレン板をさらに備え、
前記ドレン板は、水平に設けられ、又は前記蒸気流の下流側に向かって下方に傾斜するように設けられることとしてもよい。

このように、ポケット部内にドレン板を設けるため、ドレン板の上方でポケット部に捕集された湿分はポケット部内を流下し、すべてドレン板上を介してドレンダクト部に流入する。従って、ポケット部に捕捉された湿分はドレン板より下方のポケット部内を流下しなくなり、ポケット部内を流下する湿分量を抑制して液膜の厚さを抑制することができる。
さらに、ドレン板を水平に設けたり、又は蒸気流下流側に向けて下方に傾斜するように設けることで、ドレン板の湿分が逆流してポケット部から流路へ流出することを防止できる。

また、前記ドレン板は、前記ポケット部の高さ方向に複数設けられていてもよい。
このように、ポケット部内に複数のドレン板を設けているため、波板を高くした場合でも、ポケット部内での液膜の厚さを抑制することで、湿分の再飛散を防止できる。

また、前記捕集板の外表面に取り付けられ、上下方向に延びるダクト板をさらに備え、
前記捕集板と前記波板との間に形成される空間が前記ポケット部であり、前記ダクト板と前記捕集板との間に形成される空間が前記ドレンダクト部であり、
前記ドレンダクト部は、前記捕集板を貫通するドレン穴を介して前記ポケット部に連通していることとしてもよい。

このように、ポケット部とドレンダクト部との間にドレン穴を有する捕集板が存在するため、ドレン板の上方でポケット部内に捕集された湿分はポケット部を流下し、すべてドレン板上及びドレン穴を介してドレンダクト部に流入することで、ポケット部内に捕捉された湿分はドレン板より下方のポケット部内を流下しなくなり、ポケット部を流下する湿分量を抑制して液膜の厚さを抑制することができる。
また、ドレンダクト部内に流入した湿分は、捕集板が設けられているため、再飛散しないので、湿分分離性能を向上させることができる。

また、前記捕集板と前記波板との間に設けられ、前記ポケット部に捕集した湿分を前記ドレン穴を介して前記ドレンダクト部に導くドレン板をさらに備え、
前記ドレン板は、水平に設けられ、又は前記蒸気流の下流側に向かって下方に傾斜するように設けられることとしてもよい。

このように、ポケット部内にドレン板を設けるため、ドレン板の上方でポケット部に捕集された湿分はポケット部内を流下し、すべてドレン板上を介してドレンダクト部に流入する。従って、ポケット部に捕捉された湿分はドレン板より下方のポケット部内を流下しなくなり、ポケット部内を流下する湿分量を抑制して液膜の厚さを抑制することができる。
さらに、ドレン板を水平に設けたり、又は蒸気流下流側に向けて下方に傾斜するように設けることで、ドレン板の湿分が逆流してポケット部から流路へ流出することを防止できる。

また、前記ドレン板は、前記ポケット部の高さ方向に複数設けられており、
前記ドレン穴は、各ドレン板の上面を前記ドレンダクト部に連通させるように複数設けられていることとしてもよい。

このように、ポケット部内に複数のドレン板を設けているため、波板を高くした場合でも、ポケット部内での液膜の厚さを抑制することで、湿分の再飛散を防止できる。

また、前記複数のドレン板は、前記ポケット部を高さ方向に均等に分割するように設けられていることとしてもよい。

このように、ポケット部を高さ方向に均等に分割するように複数のドレン板が設けられているため、各ドレン板間で捕集される湿分量を略均一にすることができ、高さ位置によって湿分分離の性能にムラがでることを防止できる。

また、前記ポケット部に設けられ、前記ポケット部から前記蒸気流路に向かう湿分の逆流を防止する逆流防止部材をさらに備えることとしてもよい。

このように、逆流防止部材をポケット部に設けることで、ポケット部及びドレンダクト部に捕集された湿分が流路へ逆流することを防止できる。

本発明によれば、波板の高さを高くしても、波板で捕集した湿分による液膜の厚さが厚くなることを抑制し、波板で捕集した湿分の再飛散を抑制することで湿分分離の性能低下を抑制することができる湿分分離装置を提供することができる。

実施例における湿分分離加熱器の軸心部分を一部断面で表した側面図である。 図１中のＡ―Ａ線断面矢視図である。 本発明の第一実施形態に係る波板の一部を示す上面図である。 本発明の第一実施形態に係る波板の一部を示す側面図である。 本実施形態に係る波板を示す斜視図である。 本実施形態に係る波板の他の実施例を示す図である。 本発明の第二実施形態に係る波板を示す斜視図である。 本発明の第二実施形態に係る波板を示す上面図である。 図８のＢ−Ｂ矢視図である。 本発明の第三実施形態における波板を示す斜視図である。 本発明の第三実施形態における波板を示す上面図である。 本実施形態に係る逆流防止部材の他の実施例を示す図である。 本実施形態に係る逆流防止部材の他の実施例を示す図である。 本発明の第四実施形態における波板を示す斜視図である。 本発明の第四実施形態における波板を示す上面図である。 図１５のＣ−Ｃ矢視図である。 本実施形態に係る仕切壁の他の実施例を示す図である。 本発明の第五実施形態における波板を示す上面図である。 従来の波板を示す上面図である。 従来例における波板間の一部の流速分布状態を示すコンター図である。 実施例における波板間の一部の流速分布状態を示すコンター図である。 本発明の湿分分離装置が適用される湿式電気集塵器の構成図である。 従来のシェブロンベーン型の湿分分離装置を示す斜視図である。 従来の湿分分離装置における湿分分離装置に導入する蒸気の流速と、湿分分離装置出口における蒸気の湿り度の関係を示したグラフである。

以下、図面を参照して本発明の好適な実施形態について説明する。但し、以下の実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例に過ぎない。

各実施形態に係る湿分分離装置が適用される湿分分離加熱器について図１、図２に基づいて説明する。図１は、本実施形態に係る湿分分離加熱器の軸心部分を一部断面で表した側面図、図２は図１中のＡ―Ａ線断面矢視図である。

図１及び図２において、湿分分離加熱器１は、左右の鏡板２と中央の円筒形状の胴板４とからなる。胴板４と鏡板２との間には仕切板３が設けられている。
図１に示すように、胴板４内の上部を除いた軸方向中央部には、蒸気受入室６が形成され、蒸気受入室６には蒸気受入口８が形成されている。

図２に示すように、前記胴板４内の軸方向両端寄りの径方向外側寄り且つ上部を除いた上方寄りには、蒸気受入室６と連通するマニホールド室１０が形成されている。マニホールド室１０の下部は、分配板１２が配置されている。また、マニホールド室１０の下方には、湿分分離室１４が形成されている。湿分分離室１４の内部には、本発明に係るシェブロンベーン型の湿分分離装置１６が設けられている。

図１に示すように、胴板４内の軸方向両端寄りの径方向内側寄り、即ちマニホールド室１０及び湿分分離室１４で包囲された領域には、湿分分離室１４と連通する加熱室３６が形成されている。加熱室３６内の下方寄りには、第一段管群１８が胴板４の軸方向端部側へ管端部を向けるようにして配設されている。加熱室３６内の第一段管群の上方には、第二段管群２０が胴板４の軸方向端部側へ管端部を向けるようにして配設されている。

胴板４内の軸方向両端側の径方向内側寄りの下方寄りには、内部を分配室２２ａと回収室２２ｂとに仕切られた第一段加熱器蒸気室２２が設けられている。また胴板４内の軸方向両端側の径方向内側寄りの上方寄りには、内部を分配室２４ａと回収室２４ｂとに仕切られた第二段加熱器蒸気室２４が設けられている。
各加熱器蒸気室２２、２４の分配室２２ａ、２４ａには、加熱用の蒸気２３、２５が供給され、回収室２２ｂ、２４ｂには、前記蒸気２３、２５が凝縮ドレンとなって排出するように構成されている。

分配室２２ａには、第一段管群１８の一方の管端部が接続しており、回収室２２ｂには、第一段管群１８の他方の管端部が接続している。同様に、分配室２４ａには、第二段管群２０の一方の管端部が接続しており、回収室２４ｂには、第二段管群２０の他方の管端部がそれぞれ接続している。

また、図１、図２に示すように、胴板４内の上部には、加熱室３６と連通する回収マニホールド室２６が胴板４の軸方向にわたって連続して形成されている。胴板４の上部には、回収マニホールド室２６と連通して蒸気を外部の低圧蒸気タービン（不図示）へ送出する蒸気送出口２８が複数設けられている。

このような本実施形態に係る湿分分離加熱器１の動作について説明する。
高圧蒸気タービン等の上流機器から排出された蒸気Ｓが蒸気受入口８から胴板４内の蒸気受入室６内へ送給されると、該蒸気Ｓは、マニホールド室１０内へ流入する。
マニホールド室１０内へ流入した蒸気Ｓは、分配板１２を介して湿分分離室１４内の湿分分離装置１６を流通することにより湿分を分離された後、加熱室３６内へ流入する。

加熱室３６内へ流入した前記蒸気Ｓは、第一段管群１８と接触して、第一段管群１８内を流通する加熱用の蒸気２３により加熱されてから、第二段管群２０と接触して、第二段管群２０内を流通する加熱用の前記蒸気２５によりさらに加熱された後、回収マニホールド室２６内へ流入する。回収マニホールド室２６内へ流入した蒸気Ｓは、回収マニホールド室２６内を流通して、蒸気送出口２８から送出され、下流機器である低圧蒸気タービンなどへ送給される。

以上のような構成、動作の湿分分離加熱器１に用いられる本発明に係るシェブロンベーン型の湿分分離装置１６について説明する。

図３及び図４は、それぞれ本発明の第一実施形態に係る波板の一部を示す上面図及び側面図である。また、図５は、本実施形態に係る波板の斜視図である。

図３〜図５に示すように、本実施形態の波板６３は、傾斜部７２及び平面状に形成された平坦部７４を有する波板６３本体と、該平坦部７４を覆うように形成されて湿り蒸気流Ｓ１に向かって開口部を有している湿分捕集用の突出部材７３とを備えている。

突出部材７３は、平坦部７４の下流側の傾斜部７２から上流側へ向かって当該平坦部７４を覆うように突出する捕集板７６を有している。捕集板７６の基端は、例えば、溶接等により傾斜部７２に固定されている。そして、捕集板７６は、基端から先端側へ向かって湾曲している。この捕集板７６により、捕集板７６と平坦部７４の間にポケット部７７が形成されている。ポケット部７７の奥行及びポケット部７７の幅は、捕集板７６の湿り蒸気流れの入口開口部の幅よりも、大きく形成されている。このポケット部７７には、波板６３の表面に沿って流れる湿り蒸気Ｓ１が流入する。

また、突出部材７３は、突出部材７３の湿り蒸気Ｓ１の流れ方向下流側で捕集板７６に外接し、上下方向に延びるダクト板７８を有している。ダクト板７８は、円弧状の断面を有しており、該円弧状の両端がそれぞれ捕集板７６に固定されている。ダクト板７８により、捕集板７６とダクト板７８の間にドレンダクト部８１が形成されている。ここで、ドレンダクト部８１とポケット部７７とは捕集板７６にて仕切られている。

そして、突出部材７３のポケット部７７内には、ポケット部７７内を上下方向に仕切るドレン板８０が設けられている。ドレン板８０は、湿り蒸気Ｓ１の流れ方向下流側に向けて下向き傾斜している。
捕集板７６には、ドレン板８０の上面とドレンダクト部８１の内部とを連通するドレン穴８２が、ドレン板８０とドレンダクト部８１の交点周辺のドレン板８０の上方に設けられている。つまり、ドレン穴８２はドレン板８０の傾斜最下部上面とドレンダクト部８１内部を連通している。

上述した構成の波板６３において、湿り蒸気流Ｓ１が複数の波板６３の間を図３〜図５中に示した矢印ａ方向に流れる場合、湿り蒸気Ｓ１に含まれる湿分は波板６３の傾斜部７２の表面に当り、該表面に液滴となって付着する。該液滴は湿り蒸気流Ｓ１の流れに押されて、傾斜部７２の表面に沿って矢印ａ方向に進み、平坦部７４に到達する。液滴は、平坦部７４で湿り蒸気流Ｓ１に押されて捕集板７６の入口開口から捕集板７６内のポケット部７７に入り、液膜を形成する。一方、湿り蒸気流Ｓ１は捕集板７６の外側を進み下流側に流れる。従って、湿分のみを捕集板７６内にスムーズに入れることができる。

ポケット部７７内に液膜として捕集された湿分は、重力によりポケット部７７内を流下する。ドレン板８０よりも下方でポケット部７７内に捕集された湿分はそのままポケット部７７内を最下部まで流下し、下方に設けられた溝６５（図２３参照）に流れ落ちて回収される。
また、ドレン板８０よりも上方でポケット部７７内に捕集された湿分は、ポケット部７７内を流下してドレン板８０上に到達すると、ドレン板８０によってその流れ方向が変えられ、ドレン板８０の傾斜と湿り蒸気Ｓ１に押されることによって、ドレン板８０上を傾斜方向下方に向かって流れる。ドレン板８０上を傾斜下方に向かって流れる湿分は、ドレン穴８２に達するとドレン穴８２よりダクト板７８内のドレンダクト部８１に入り、ドレンダクト部８１内を最下部まで流下し、下方に設けられた溝６５に流れ落ちて回収される。

上述したように、本実施形態によれば、ドレン板８０よりも上方でポケット部７７内に捕集された湿分は、ドレン板８０上を通過してドレンダクト部８１内に流入し、このドレンダクト部８１内を流下するため、ドレン板８０より下方でポケット部７７内を流下しない。よって、ポケット部７７内の下方を流下する湿分量を抑制して液膜の厚さを抑制することができ、波板６３で捕集した湿分が再飛散することを抑制することができる。また、ポケット部７７とドレンダクト部８１とは捕集板７６にて仕切られているため、ドレンダクト部８１内に流入した湿分が再飛散することを抑制できる。従って、波板６３の高さを高くしても湿分の再飛散による湿分分離の性能低下を抑制することができる。

なお、本実施形態では、１つのポケット部７７内にドレン板８０、ドレン穴８２を１つだけ設けているが、図６に示すように、ダクト板７８の高さに応じて上下方向に複数のドレン板８０を設けてもよい。これにより、さらに波板６３を高くした場合でもポケット部７７内での液膜の厚さを抑制することができる。なお、その場合、複数の各ドレン板８０の上面とドレンダクト部８１内とを連通するようにドレン板８０と同数のドレン穴８２を設ける必要がある。

次に、本発明の第二実施形態について説明する。以下の説明において、上記の実施形態に対応する部分には同一の符号を付して説明を省略し、主に相違点について説明する。

図７及び図８は、それぞれ本発明の第二実施形態に係る波板を示す斜視図及び上面図である。また、図９は、図８のＢ−Ｂ矢視図である。
図７〜図９に示すように、本実施形態の波板４３は、平坦部７４の下流側に位置する傾斜部７２の上流側端部及び当該平坦部７４を覆うように形成されて湿り蒸気流Ｓ１に向かって開口部を有する捕集板４９を備えている。この捕集板４９の基端部は、傾斜部７２に固定されている。また、捕集板４９は、基端部から先端側へ向かって複数の屈曲部を有して、全体として波板４３本体の形状に沿うように形成されている。具体的には、基端部から先端側へ向かって波板４３本体から離れる向きに屈曲し、所定の距離だけ波板４３本体から離れたら傾斜部７２に沿うように屈曲し、該屈曲箇所よりも上流側で平坦部７４に沿うように屈曲し、さらに上流側で傾斜部７２に沿うように屈曲している。

この捕集板４９により、波板４３の表面に沿って流れる湿り蒸気Ｓ１が流入するポケット部４７と、ポケット部４７の湿り蒸気流下流側に隣接し、傾斜部７２の中央部付近まで延設されているドレンダクト部４８とが形成されている。ここで、平坦部７４と下流側の傾斜部７２との境界位置７５からドレンダクト部４８の湿り蒸気流下流側端４８ａ（即ち、捕集板４９の固定位置）までの長さＤと、傾斜部７２の長さＬとの関係は次式（１）で表される。
Ｄ＝Ｌ／２ ・・・式（１）
なお、本実施形態では、境界位置７５からドレンダクト部４８の湿り蒸気流下流側端４８ａまでの長さＤをちょうど傾斜部７２の長さＬの半分としたが、これに限定されるものではなく、境界位置７５からドレンダクト部４８の湿り蒸気流下流側端４８ａまでの長さＤと、傾斜部７２の長さＬとが０≦Ｄ／Ｌ≦０．５の関係を満たすようにドレンダクト部４８を設ければよい。

そして、捕集板４９のポケット部４７内には、ポケット部４７内を上下方向に等間隔で仕切る複数のドレン板８０が設けられている。各ドレン板８０は、湿り蒸気Ｓ１の流れ方向下流側に向けて下向き傾斜している。なお、本実施形態では、ポケット部４７内を上下方向に等間隔で仕切るようにドレン板８０を設けているが、これに限定されるものでは無い。

上述した構成の波板４３において、湿り蒸気流Ｓ１が複数の波板４３の間を図７及び図８中に示した矢印ａ方向に流れると、第一実施形態と同様に、湿り蒸気Ｓ１に含まれる湿分は液滴となって、捕集板４９の入口開口からポケット部４７内に入り、液膜を形成する。
そして、ポケット部４７内の湿分の一部は、ポケット部４７内に流入する湿り蒸気Ｓ１に押されてドレンダクト部４８に入り、液膜を形成する。一方、流路を通過する湿り蒸気流Ｓ１の大半は捕集板４９の外側を進み下流側に流れる。

ドレンダクト部４８内及びポケット部４７内に液膜として捕集された湿分は、重力によりそれぞれドレンダクト部４８内及びポケット部４７内を流下する。ドレンダクト部４８内の湿分は、湿り蒸気流Ｓ１に押されることによって、下流側奥深くに向かって移動しながら流下する。そして、下方に設けられた溝６５に流れ落ちて回収される。
また、ポケット部４７内を流下する湿分は、各ドレン板８０上に到達すると、ドレン板８０上を傾斜方向下方に向かって流れる。そして、ドレンダクト部４８内に入り、ドレンダクト部４８内を最下部まで流下し、溝６５に流れ落ちて回収される。

上述したように、本実施形態によれば、ポケット部４７内の各ドレン板８０よりも上方で捕集された湿分は、各ドレン板８０上を通過してドレンダクト部４８内を流下するため、ポケット部４７内を流下する湿分量を抑制して液膜の厚さを抑制することで、波板４３にて捕集した湿分が再飛散することを抑制することができる。また、ドレンダクト部４８内を流下する湿分がドレンダクト部４８内の奥深くを流下することで、湿分が再飛散することを抑制することができる。従って、波板４３の高さを高くしても湿分の再飛散による湿分分離の性能低下を抑制することができる。
また、捕集板４９は、１枚の捕集板４９から構成されているため、波板４３本体への取付けの手間がかからず、かつ、安価に製作できる。

なお、本実施形態では、１つのポケット部４７内に複数のドレン板８０を設けているが、ドレン板８０を１つだけ設けてもよい。なお、その場合、ドレン板８０を波板４３の高さの中央付近に設けることが望ましい。

次に、本発明の第三実施形態について説明する。

図１０及び図１１は、それぞれ本発明の第三実施形態における波板を示す斜視図及び上面図である。
図１０及び図１１に示すように、本実施形態の波板５４は、第二実施形態と同様に、捕集板４９を備え、当該捕集板４９と波板５４本体との間には、ポケット部４７及びドレンダクト部４８が形成されている。また、ポケット部４７内には複数のドレン板８０が設けられている。

本実施形態に係るポケット部４７内の平坦部７４には、上下方向に複数の逆流防止部材５２が設けられている。逆流防止部材５２は、略Ｕ字状の断面を有し、該Ｕ字の開口部がドレンダクト部４８側を向くように平坦部７４に固定されている。そして、逆流防止部材５２は、最上段のドレン板８０の上方、隣接するドレン板８０間及び最下段のドレン板８０の下方にそれぞれ設けられている。

上述した構成の波板５４において、ポケット部４７及びドレンダクト部４８内に捕集された湿分のうち、ドレンダクト部４８内の湿分が重力によって流下する際に、捕集板４９と波板５４本体との間に流入する湿り蒸気Ｓ１によってドレンダクト部４８内を流下する湿分がポケット部４７に逆流すると、ポケット部４７内に逆流防止部材５２が存在しているため、湿分はこの逆流防止部材５２の凹部５２ａ内に入る。そして、逆流防止部材５２の凹部５２ａに捕集される。凹部５２ａに捕集された湿分は、重力により凹部５２ａ内を流下して各ドレン板８０上に到達すると、各ドレン板８０上を傾斜下方に向かって流れてドレンダクト部４８内に入り、ドレンダクト部４８内を最下部まで流下し、溝６５に流れ落ちて回収される。

上述したように、本実施形態によれば、第二実施形態の効果に加えて、ドレンダクト部４８内を流下する湿分が流路に逆流することを防止できるため、波板５４にて捕集した湿分が再飛散することを抑制することができる。

なお、本実施形態では、略Ｕ字状の断面を有している逆流防止部材５２を用いた場合について説明したが、この形状に限定されるものではなく、例えば、図１２に示すように略Ｌ字状の断面を有する逆流防止部材や、図１３に示すように、略Ｖ字状の断面を有する逆流防止部材を用いてもよい。要は、ドレンダクト部４８内を流下する湿分が、捕集板４９の外側に流出することを防止できる形状であればよい。

次に、本発明の第四実施形態について説明する。

図１４及び図１５は、それぞれ本発明の第四実施形態における波板を示す斜視図及び上面図である。また、図１６は、図１５のＣ−Ｃ矢視図である。
図１４〜図１６に示すように、本実施形態の波板５３は、第二及び第三実施形態と同様に、捕集板４９を備え、捕集板４９と波板５３本体との間には、ポケット部４７及びドレンダクト部４８が形成されている。また、ポケット部４７内には複数のドレン板８０が設けられている。

本実施形態に係る捕集板４９と波板５３本体との間には、ポケット部４７とドレンダクト部４８とを仕切る仕切壁５９が設けられている。仕切壁５９は、波板５３と同じ高さを有し、波板５３の上下方向に沿って設けられている。
仕切壁５９の側面にはドレン板８０の端部が接続されている。ドレン板８０の上方で、仕切壁５９にドレン板８０の上面とドレンダクト部４８の内部とを連通するドレン穴８２が設けられている。

上述した構成の波板５３において、ポケット部４７内に捕集された湿分は、重力によりポケット部４７内を流下する。最下段に設けられたドレン板８０よりも下方でポケット部４７内に捕集された湿分はそのまま最下部まで流下し、下方に設けられた溝６５に流れ落ちて回収される。
また、各ドレン板８０よりも上方でポケット部４７内に捕集された湿分は、ポケット部４７内を流下して各ドレン板８０上に到達すると、第一実施形態と同様に、各ドレン板８０上を傾斜方向下方に向かって流れて、ドレン穴８２に達するとドレン穴８２よりドレンダクト部４８内に入り、ドレンダクト部４８内を最下部まで流下し、下方に設けられた溝６５に流れ落ちて回収される。

上述したように、本実施形態によれば、各ドレン板８０よりも上方でポケット部４７内に捕集された湿分は、ドレン板８０上を通過してドレンダクト部４８内に流入してドレンダクト部４８内を流下するため、各ドレン板８０より下方でポケット部４７内を流下しない。よって、ポケット部４７の下方を流下する湿分量を抑制して液膜の厚さを抑制することができ、波板５３で捕集した湿分が再飛散することを抑制することができる。
また、ポケット部４７とドレンダクト部４８とは仕切壁５９にて仕切られているため、ドレンダクト部４８内に流入した湿分がポケット部４７を介して流路に逆流し、再飛散することを抑制することができる。従って、波板５３の高さを高くしても湿分の再飛散による湿分分離の性能低下を抑制することができる。

なお、本実施形態では、波板５３と同じ高さの仕切壁５９を設けているが、図１７に示すように、波板５３の高さよりも短い仕切壁５９を設けてもよい。なお、その場合、仕切壁５９の高さに応じて、ドレン板８０の数及び取付け位置を適宜、調整する。

次に、本発明の第五実施形態について説明する。

図１８は、本発明の第五実施形態における波板を示す上面図である。
図１８に示すように、本実施形態の波板１０３は、平坦部７４を覆うように形成されて湿り蒸気流Ｓ１に向かって開口部を有する捕集板１０９と、捕集板１０９に外接するダクト板１０１と、ドレン板８０とを備えている。

捕集板１０９は、平坦部７４の下流側の傾斜部７２から上流側へ向かって平坦部７４を覆うように設けられている。また、捕集板１０９は、その基端部が傾斜部７２に固定されている。そして、捕集板１０９は、基端部から先端側へ向かうにしたがって所定の箇所で平坦部７４に沿うように屈曲し、さらに上流側で該平坦部７４の上流側に位置する傾斜部７２に沿うように屈曲している。この捕集板１０９により、波板１０３の表面に沿って流れる湿り蒸気Ｓ１が流入するポケット部１０７が形成されている。

また、ダクト板１０１は、湿り蒸気Ｓ１の流れ方向下流側で捕集板１０９に外接し、上下方向に延びるように設けられている。このダクト板１０１は、その基端部が捕集板１０９の下流側に固定されている。そして、ダクト板１０１は、基端部から先端側へ向かうにしたがって所定の箇所で波板１０３から離れる方向へ屈曲し、当該屈曲箇所よりも上流側で傾斜部７２に沿うように屈曲し、更に上流側で平坦部７４に沿うように屈曲し、先端部は捕集板１０９に固定されている。また、ダクト板１０１の高さは、波板１０３の高さの半分である。

このダクト板１０１により、該ダクト板１０１と捕集板１０９との間にドレンダクト部１０８が形成されている。ドレンダクト部１０８は、第二実施形態と同様に、平坦部７４と傾斜部７２との境界位置７５からドレンダクト部１０８の湿り蒸気流下流側端１０８ａまでの長さＤと、傾斜部７２の長さＬとの関係は上記式（１）を満たしている。
そして、ドレンダクト部１０８とポケット部１０７とは捕集板１０９にて仕切られている。この捕集板１０９にはドレン穴８２が設けられており、ポケット部１０７内に設けられたドレン板８０の傾斜最下部上面とドレンダクト部１０８内部とはドレン穴８２にて連通している。

本実施形態によれば、上述した各実施形態と同様に、ドレン板８０よりも上方でポケット部１０７内に捕集された湿分は、ドレン板８０上を通過してドレンダクト部１０８内を流下するため、ドレン板８０より下方でポケット部１０７内を流下しない。よって、ポケット部１０７の下方を流下する湿分量を抑制して液膜の厚さを抑制することができ、波板１０３で捕集した湿分が再飛散することを抑制することができる。また、ポケット部１０７とドレンダクト部１０８とは捕集板１０９にて仕切られているため、ドレンダクト部１０８内に流入した湿分が再飛散することを抑制することができる。従って、波板１０３の高さを高くしても湿分の再飛散による湿分分離の性能低下を抑制することができる。

本実施形態では、捕集板１０９及びダクト板１０１を有している波板１０３を用いた場合（以下、実施例とする）と、従来の突出部材を有している波板を用いた場合（以下、従来例という）について、ＣＦＤ（Ｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎａｌ Ｆｌｕｉｄ Ｄｙｎａｍｉｎｓ）解析により、流路内を流れる湿り蒸気Ｓ１の流速について解析を行った。

ここで、従来の波板について説明する。図１９は、従来の波板を示す上面図である。図１９に示すように、従来の波板１１１の捕集板１１０は、基端部が傾斜部７２に固定され、先端部側が湿り蒸気流Ｓ１の上流側に向かって突出している。また、捕集板１１０は、その先端が波板１１１本体に近づくように屈曲している。この捕集板１１０により、該捕集板１１０と波板１１１本体の間にポケット部１１２が形成されている。
上述した構成からなる波板１１１に沿って湿り蒸気Ｓ１が流れると、ポケット部１１２内に湿分が捕集されて、ポケット部１１２内を流下する。
そして、上述したように、実施例の波板１０３及び従来例の波板１１１を用いた場合の湿り蒸気Ｓ１の流速についてそれぞれＣＦＤ解析を行った。

図２０及び図２１は、それぞれ従来例及び実施例における波板間の一部の流速分布状態を示すコンター図である。
図２０に示すように、従来例の場合、捕集板１１０に沿って流速の小さい区域、すなわち流れの剥離域（図中点線枠内部分）が流路内に生じていることがわかる。この流れの剥離域は、捕集板１１０が設けられた位置の下流域まで広がっている。

一方、図２１に示すように、実施例の場合、湿り蒸気Ｓ１は、従来例の場合と同程度の流速で流路内を流れていることがわかる。また、ドレンダクト部１０８が上述した流れの剥離域内に設けられており、ドレンダクト部１０８を設けたことによる流速の低下等による流れの損失はほとんどないことが確認された。
従って、上述した第１〜第４実施形態においても、本実施形態のドレンダクト部１０８と同様に、ドレンダクト部４８、８１を設けたことによる流れの損失はほとんどないと考えられる。

上述した各実施形態では、ドレン板８０を、湿り蒸気Ｓ１の流れ方向下流側に向けて下向きに傾斜した場合について説明したが、これに限定されるものではなく、水平に設けてもよい。ドレン板８０を水平に設けても、ドレン板８０上に到達した湿分は、湿り蒸気Ｓ１に押されることによって下流側に流れることができる。

上述した各実施形態では、湿分分離加熱器に適用されるシェブロンベーン型の湿分分離装置１６について説明したが、本発明はその他のシェブロンベーン型の湿分分離装置にも適用することが可能である。

本発明が適用されるその他の一例について説明する。
図２２は、本発明の湿分分離装置が適用される湿式電気集塵器の構成図である。このような湿式電気集塵器は例えば燃料ガス焚ガスタービンコンバインドサイクルシステムにおいて、その燃料ガスの湿分を除塵するため等に使用される。

図２２に示した湿式電気集塵器９０においては、燃料ガスは図中の矢印の方向から入口ダクト９１に入り多気孔格子窓９２を通って放電電極９３、集塵電極９４を通る過程で集塵され出口ダクト９５に至る。

出口ダクト９５に取り付けられたシェブロンベーン型の湿分分離装置９６でミストは除去される。

以上のような湿式電気集塵器９０に適用される湿分分離装置９６にも、図３〜図１８、図２３を用いて説明した湿分分離装置１６と同様のものを適用することができる。

本発明は、波板の高さを高くしても、波板で捕集した湿分による液膜の厚さが厚くなることを抑制し、波板で捕集した湿分の再飛散を抑制することで湿分分離の性能低下を抑制することができるシェブロンベーン型の湿分分離装置として利用することができる。

１ 湿分分離加熱器
１６ 湿分分離装置
３６ 加熱室
４３ 波板
４７ ポケット部
４８ ドレンダクト部
４８ａ 湿り蒸気流下流側端
４９ 捕集板
５２ 逆流防止部材
５２ａ 凹部
５３ 波板
５４ 波板
５９ 仕切壁
６０ 湿分分離装置
６１ 上部枠
６２ 下部枠
６３ 波板
６５ 溝
７２ 傾斜部
７３ 突出部材
７４ 平坦部
７５ 境界位置
７６ 捕集板
７７ ポケット部
７８ ダクト板
８０ ドレン板
８１ ドレンダクト部
８２ ドレン穴
９０ 湿式電気集塵器
９６ 湿分分離装置
１０１ ダクト板
１０３ 波板
１０７ ポケット部
１０８ ドレンダクト部
１０８ａ 湿り蒸気流下流側端
１０９ 捕集板
１１０ 従来例の捕集板
１１１ 従来例の波板
１１２ 従来例のポケット部

Claims (10)

1. 湿り蒸気から湿分を分離する湿分分離装置であって、
   山部と谷部とが交互に並んだジグザグ形状を有し、所定の間隔を隔てて配設されて前記湿り蒸気の蒸気流路を形成する複数の波板と、
   前記波板に固定され、前記蒸気流路内における蒸気流の上流側に向かって延びて前記波板の山部を覆う捕集板とを備え、
   前記捕集板と前記波板との間に設けられ、前記蒸気流の上流側に開口するポケット部が形成され、
   前記ポケット部に連通するとともに上下方向に延びるドレンダクト部が、前記ポケット部の前記蒸気流の下流側に設けられたことを特徴とする湿分分離装置。
2. 前記捕集板は、前記波板の山部よりも前記蒸気流の下流側において前記波板に固定されており、
   前記捕集板と前記波板との間に形成される空間のうち、前記蒸気流の上流側の領域が前記ポケット部であり、前記蒸気流の下流側の領域が前記ドレンダクト部であることを特徴とする請求項１に記載の湿分分離装置。
3. 前記波板の山部から谷部までの長さをＬとし、前記山部から前記捕集板の固定位置までの長さをＤとしたとき、０≦Ｄ／Ｌ≦０．５の関係が成立することを特徴とする請求項２に記載の湿分分離装置。
4. 前記捕集板と前記波板との間に設けられ、前記ポケット部に捕集した湿分を前記ドレンダクト部に導くドレン板をさらに備え、
   前記ドレン板は、水平に設けられ、又は前記蒸気流の下流側に向かって下方に傾斜するように設けられていることを特徴とする請求項２に記載の湿分分離装置。
5. 前記ドレン板は、前記ポケット部の高さ方向に複数設けられていることを特徴とする請求項４に記載の湿分分離装置。
6. 前記捕集板の外表面に取り付けられ、上下方向に延びるダクト板をさらに備え、
   前記捕集板と前記波板との間に形成される空間が前記ポケット部であり、前記ダクト板と前記捕集板との間に形成される空間が前記ドレンダクト部であり、
   前記ドレンダクト部は、前記捕集板を貫通するドレン穴を介して前記ポケット部に連通していることを特徴とする請求項１に記載の湿分分離装置。
7. 前記捕集板と前記波板との間に設けられ、前記ポケット部に捕集した湿分を前記ドレン穴を介して前記ドレンダクト部に導くドレン板をさらに備え、
   前記ドレン板は、水平に設けられ、又は前記蒸気流の下流側に向かって下方に傾斜するように設けられていることを特徴とする請求項６に記載の湿分分離装置。
8. 前記ドレン板は、前記ポケット部の高さ方向に複数設けられており、
   前記ドレン穴は、各ドレン板の上面を前記ドレンダクト部に連通させるように複数設けられていることを特徴とする請求項７に記載の湿分分離装置。
9. 前記複数のドレン板は、前記ポケット部を高さ方向に均等に分割するように設けられていることを特徴とする請求項５又は８に記載の湿分分離装置。
10. 前記ポケット部に設けられ、前記ポケット部から前記蒸気流路に向かう湿分の逆流を防止する逆流防止部材をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の湿分分離装置。