JP2014219160A - Direct contact type condenser - Google Patents
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Abstract
Description
本発明の実施形態は、直接接触式復水器に関する。 Embodiments of the present invention relate to a direct contact condenser.
一般的な地熱発電所に設置される直接接触式復水器は、蒸気タービンから排出された排気蒸気に冷却水を直接接触させて排気蒸気を凝縮させる機器である。復水器内部における冷却水の処理方式の一つに、冷却水をスプレー管から噴霧するスプレー式がある。 A direct contact condenser installed in a general geothermal power plant is a device that condenses exhaust steam by bringing cooling water into direct contact with exhaust steam discharged from a steam turbine. One of the cooling water treatment methods inside the condenser is a spray method in which cooling water is sprayed from a spray pipe.
スプレー式の直接接触式復水器の従来の技術としては、例えば排気蒸気の圧力損失の低減を図るため、スプレー管を蒸気の流れの方向に沿って配置した構造のものがある。 As a conventional technique of a spray-type direct contact condenser, for example, there is a structure in which a spray pipe is arranged along the direction of steam flow in order to reduce pressure loss of exhaust steam.
従来の復水器の場合、排気蒸気の圧力損失低減を図ることができるものの、強度の面で弱く、例えば復水器の内部が真空になることによる大気の圧力により外壁が押しつぶされないための補強部材を復水器の内部に多数配置する必要がある。 In the case of a conventional condenser, although it is possible to reduce the pressure loss of exhaust steam, it is weak in terms of strength, for example, because the outer wall is not crushed by atmospheric pressure due to the vacuum inside the condenser, for example It is necessary to arrange a large number of reinforcing members inside the condenser.
本発明が解決しようとする課題は、内部の補強構造を簡素化しつつ内圧低下に対する強度を高めることができる直接接触式復水器を提供することにある。 The problem to be solved by the present invention is to provide a direct contact condenser that can increase the strength against a decrease in internal pressure while simplifying the internal reinforcing structure.
実施形態の直接接触式復水器は第1流通室と第1冷却水供給管を備える。第1流通室は水蒸気と不凝縮ガスとを含む混合気を第1の方向に流通させて冷却するためのものである。第1冷却水供給管は管部と第1放出部を有する。管部は混合気が第1流通室内を流通する第1の方向と交差し第1流通室の左右または上下の両壁に設けた穴に挿通し両壁を突っ張るように両壁に固定されている。第1放出部は外部から管部を通じて供給された冷却水を混合気に吹きかけるためのものである。 The direct contact condenser of the embodiment includes a first circulation chamber and a first cooling water supply pipe. The first circulation chamber is for cooling the mixture containing water vapor and non-condensable gas in a first direction. The first cooling water supply pipe has a pipe part and a first discharge part. The pipe portion is fixed to both walls so as to cross the first direction in which the air-fuel mixture flows in the first circulation chamber and to pass through holes provided in both the left and right or upper and lower walls of the first circulation chamber and to stretch both walls. Yes. The first discharge part is for spraying the coolant supplied from the outside through the pipe part to the air-fuel mixture.
本発明によれば、内部の補強構造を簡素化しつつ内圧低下に対する強度を高めることができる直接接触式復水器を提供できる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the direct contact type condenser which can raise the intensity | strength with respect to a fall of internal pressure can be provided, simplifying an internal reinforcement structure.
以下、図面を参照して、実施形態を詳細に説明する。
(第1実施形態)
図1は第1実施形態の直接接触式復水器の構成を示す図、図2は図1のA−A断面図、図3は図1の平面図、図4はスプレー管の断面図である。
図1乃至図3に示すように、この実施形態の直接接触式復水器は、地熱発電プラントなどの施設に設置される蒸気タービンの下流の循環系統に設置されるものであり、箱型の復水器本体胴容器2(以下「容器2」と称す)、スプレー管1、水室3、空気出口7、ホットウエル出口箱8、冷却水の出口であるドレン出口9などを有する。
Hereinafter, embodiments will be described in detail with reference to the drawings.
(First embodiment)
1 is a diagram showing a configuration of a direct contact condenser according to the first embodiment, FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line AA of FIG. 1, FIG. 3 is a plan view of FIG. 1, and FIG. is there.
As shown in FIGS. 1 to 3, the direct contact condenser of this embodiment is installed in a circulation system downstream of a steam turbine installed in a facility such as a geothermal power plant, and is a box-shaped A condenser main body container 2 (hereinafter referred to as “container 2”), a
容器2は、断面が矩形で、上部が一部半円形の形状の筐体であり、底部は矩形断面または一部が半円形とされている。容器2には、排気蒸気入口2a、ガス冷却水入口6、空気出口7、ホットウエル出口箱8、冷却水の出口であるドレン出口9などが設けられている。
The container 2 is a casing having a rectangular cross section and a semicircular shape at the top, and a rectangular cross section or a semicircular shape at the bottom. The container 2 is provided with an
容器2の内部は、導入室4a、第1流通室としての蒸気冷却室4b、第2流通室としてのガス冷却室4c、還水タンクとしてのホットウエルタンク4dなどに区画されている。
蒸気冷却室4bは、蒸気タービンから排気された蒸気D(以下「タービン排気蒸気D」と称す)を(図の破線の方向)第1の方向に流通させて冷却するための流通室である。タービン排気蒸気Dは水蒸気と不凝縮ガスとを含む混合気(混合ガス)である。
The interior of the container 2 is partitioned into an introduction chamber 4a, a steam cooling chamber 4b as a first circulation chamber, a
The steam cooling chamber 4b is a circulation chamber for circulating and cooling the steam D exhausted from the steam turbine (hereinafter referred to as “turbine exhaust steam D”) in the first direction (the direction of the broken line in the figure). The turbine exhaust steam D is an air-fuel mixture (mixed gas) containing water vapor and non-condensable gas.
排気蒸気入口2aは、タービン排気蒸気Dを容器2内に導入するための開口部である。タービン排気蒸気Dは水蒸気と不凝縮ガスとを含む混合気(混合ガス)である。
The
排気蒸気入口2aから容器2の導入室4a内に導入されたタービン排気蒸気Dは破線で示される経路をたどり、蒸気冷却室4bに入り凝縮されて残った不凝縮ガス(NCガスなど)がガス冷却室4cに入り空気出口7から排出される。空気出口7は残存した不凝縮ガス(NCガスなど)を排出するための開口部である。
Turbine exhaust steam D introduced into the introduction chamber 4a of the container 2 from the
排気蒸気入口2aは、容器2の正面に設けられており、タービン排気蒸気Dが水平方向に流入される。水室3は容器2の側部に設けられている。水室3には、蒸気冷却室4bに導入されるタービン排気蒸気Dを冷却するための冷却水が満たされる。
The
容器2の側面を構成する側板2dには、複数の穴が設けられており、各穴にスプレー管1が挿通され、水室3まで延伸されている。水室3の底部にはガス冷却水入口6が設けられている。ガス冷却水入口6から水室3内に冷却水が導入(流入)される。
A plurality of holes are provided in the
ホットウエルタンク4dは、容器2内で凝縮されて落下した還水が一時的に貯留されるタンクである。ホットウエル出口箱8は、底部が塞がれた管状の筐体であり、容器2の下部の底板2c(下板)の下部、つまりホットウエルタンク4dの下に設けられている。 The hot well tank 4d is a tank in which return water condensed and dropped in the container 2 is temporarily stored. The hot well outlet box 8 is a tubular casing whose bottom is closed, and is provided below the bottom plate 2c (lower plate) below the container 2, that is, below the hot well tank 4d.
ホットウエル出口箱8には、排出前の還水が貯留される。このホットウエル出口箱8の側面には凝縮水の出口であるドレン出口9が設けられており、ホットウエル出口箱8に一定量溜まった還水がドレン出口9から排出される。 The hot well outlet box 8 stores the return water before being discharged. A drain outlet 9 which is an outlet of condensed water is provided on the side surface of the hot well outlet box 8, and the return water accumulated in a certain amount in the hot well outlet box 8 is discharged from the drain outlet 9.
ガス冷却室4cには、蒸気冷却室4bと同様の構造でスプレー管1が配置されている。なお、ガス冷却室4cは、蒸気冷却室4bに比べて空間が小さく蒸気冷却室4bの側面を構成する板への内圧低下の影響が少ないため、スプレー管1をタービン排気蒸気Dの流れの方向に沿って配置してもよい。
In the
スプレー管1は、第1冷却水供給管であり、その長手方向に沿って所定間隔で配置された補強部材5により支持されている。スプレー管1は、管部1aと第1放出部としてのスプレーノズル1bとを有する。
The
管部1aは、タービン排気蒸気Dが蒸気冷却室4bを流通する方向と交差し蒸気冷却室4bの左右(または上下)の側板2d(両壁)に設けた穴に挿通し、側板2d(両壁)を突っ張る(支持する)ように側板2d(両壁)に固定(固着)されている。
The
管部1aの一端は、容器2の側壁である側板2dを貫通して水室3の仕切板に開けられた穴に接続されている。
One end of the
管部1aの他端は、容器2内から外部へ突出した位置で閉止されている。容器2内の管部1aの中間部の外周面には、多数のスプレーノズル1bが多方向へ向けて所定間隔で突設されている。スプレーノズル1bは、外部から管部1aを通じて供給された冷却水をタービン排気蒸気Dに吹きかけるためのものである。
The other end of the
スプレーノズル1bは、外部(水室3)から管部1aを通じて供給された冷却水を、蒸気冷却室4bを流通するタービン排気蒸気Dに吹きかけるためのものである。第1放出部としては、ノズルの形状でなく、例えばスプレー管1の外周面に孔を設けてもよい。
The
スプレー管1は、タービン排気蒸気Dの流れと交差する方向(この例では直交する方向:垂直方向)でかつ容器2の左右の側板2dに設けられた穴を貫通して一端が水室3に延伸して取り付けられている。
The
スプレー管1は、容器2の左右の側板2d(左右の両壁)を突っ張る(支持する)ように側板2dとの接続部分の周囲が溶接などで固定されており、タービン排気蒸気Dの冷却の機能と容器2の左右の側板2dの補強機能とを兼ね備えている。
The
図4に示すように、スプレー管1は、軸方向の断面が円環状の管、つまり円管であり、タービン排気蒸気Dの流れる方向(矢印)に対してなめらかな曲面が向けられており、圧力損失が少ないといえる。
As shown in FIG. 4, the
続いて、この第1実施形態の直接接触式復水器の動作を説明する。
この第1実施形態の場合、タービンから排出されたタービン排気蒸気Dは、排気蒸気入口2aから容器2の導入室4a内に導入される。
Subsequently, the operation of the direct contact condenser of the first embodiment will be described.
In the case of the first embodiment, the turbine exhaust steam D discharged from the turbine is introduced into the introduction chamber 4a of the container 2 from the
そして、導入室4aに導入されたタービン排気蒸気Dは、破線で示される経路をたどり、蒸気冷却室4bに入り蒸気冷却室4bにてスプレー管1から噴霧(噴出)された冷却水により凝縮されて、水蒸気が分離されて下のホットウエルタンク4dに落ち、残った不凝縮ガス(NCガスなど)がガス冷却室4cに入り、このガス冷却室4cでもスプレー管等により噴霧された冷却水でさらに冷却されて空気出口7から排出される。
The turbine exhaust steam D introduced into the introduction chamber 4a follows the path indicated by the broken line, and is condensed by the cooling water that enters the steam cooling chamber 4b and is sprayed (spouted) from the
この直接接触式復水器の場合、運転時、つまりタービン排気蒸気Dが容器2内を流通する際に容器2内では内圧が低下し側板2dに圧力(負圧)がかかる。
In the case of this direct contact type condenser, during operation, that is, when the turbine exhaust steam D flows through the container 2, the internal pressure is reduced in the container 2 and pressure (negative pressure) is applied to the
この実施形態では、蒸気冷却室4bのスプレー管1は、補強部材5よりも直径が太く、スプレー管1を配置した部分では、スプレー管1の突っ張りで側板2dが補強されるので、この部分(空間)については、スプレー管1と同じ補強用としての補強部材5を配置する必要がなく、この分の補強部材5を削減することができる。
In this embodiment, the
このようにこの第1実施形態によれば、タービン排気蒸気Dが流れる方向に対して直交(交差)する方向にスプレー管1を配置し、容器2の両側の側板2dをスプレー管1が突っ張って支持する構造とし、スプレー管1に冷却水の噴霧機能と側板2dの補強機能とを兼務(兼用)させることで、その分の補強部材5を省くことができ、容器2内部の補強構造を簡素化しつつ容器2の強度を高めることができる。
As described above, according to the first embodiment, the
なお上記実施形態では、スプレー管1を、蒸気冷却室4bの左右の側板2d(側壁)を貫通するように配置したが、タービン排気蒸気Dと交差(例えば直交)する方向であれば、蒸気冷却室4bの上下(上板2bと底板2cの両壁)を貫通するように配置してもよい。
In the above embodiment, the
(第2実施形態)
図5を参照して第2実施形態の直接接触式復水器を説明する。図5は第2実施形態の直接接触式復水器の構成を示す図である。なお上記第1実施形態と同じ構成には同一の符号を付しその説明は省略する。
(Second Embodiment)
The direct contact condenser of the second embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 5 is a diagram showing the configuration of the direct contact condenser of the second embodiment. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the same structure as the said 1st Embodiment, and the description is abbreviate | omitted.
図5に示すように、第2実施形態の直接接触式復水器は、ガス冷却室4cに第2冷却水供給管としてのスプレー管10を上下の方向に向けて配置している。
As shown in FIG. 5, in the direct contact condenser of the second embodiment, the spray pipe 10 as the second cooling water supply pipe is arranged in the
ガス冷却室4cは、蒸気冷却室4bにおいてタービン排気蒸気Dを凝縮させて残った不凝縮ガスを矢印方向E(第2の方向)に流通させて冷却するための第2流通室である。
The
スプレー管10は、管部10aと第2放出部としてのスプレーノズル10bとを有する。
The spray tube 10 includes a
管部10aは、不凝縮ガスが流通する矢印Eの方向(第2の方向)と直交(交差)し、ガス冷却室4cの上板11aと下板11bの両壁に設けた穴に挿通し、かつ両壁を突っ張るように上板11aと下板11bの面と接する部分で上板11aと下板11bに溶接して固定(固着)している。
The
スプレーノズル10bは、スプレー管10の外周上に所定間隔で突設された管である。スプレーノズル10bは、外部から管部10aを通じて供給された冷却水を不凝縮ガスに吹きかけるためのものである。第2放出部としては、スプレー管1に孔を設けるだけでもよい。
The
すなわち、この第2実施形態は、蒸気冷却室4bの後段のガス冷却室4cの上板11aと下板11b(上下の両壁)を貫通しかつ両壁を突っ張る(支持する)ようにスプレー管10を配置している。
That is, in the second embodiment, the spray tube is formed so as to penetrate the upper plate 11a and the lower plate 11b (both upper and lower walls) of the
この第2実施形態では、蒸気冷却室4bから不凝縮ガスがガス冷却室4cに導入されると、ガス冷却室4cにおいて不凝縮ガスを矢印方向E(第2の方向)に流通させ、スプレー管10のスプレーノズル10bから冷却水を不凝縮ガスに吹き付ける(噴霧する)ことで冷却し、冷却した不凝縮ガスを空気出口7から排出する。
In the second embodiment, when non-condensable gas is introduced from the steam cooling chamber 4b into the
この実施形態では、ガス冷却室4cのスプレー管10は、補強部材5よりも直径が太く、スプレー管10を配置した部分では、スプレー管10の突っ張りで上板11aと下板11bが補強されるので、この部分(領域)については、補強部材5を配置する必要がなく、この分の補強部材5を削減することができる。
In this embodiment, the spray tube 10 of the
このようにこの第2実施形態によれば、タービン排気蒸気Dが流れる方向に対して直交(交差)する方向にスプレー管1を配置し、ガス冷却室4cの上板と下板の両壁をスプレー管10が突っ張って支持する構造とし、スプレー管10に冷却水の噴霧機能と上板と下板の補強機能とを兼務させることで、その分の補強部材5を省くことができ、ガス冷却室4c内部の補強構造を簡素化しつつガス冷却室4cの強度を高めることができる。
As described above, according to the second embodiment, the
以上、上述した実施形態によれば、容器2の内部の補強構造を簡素化しつつ容器2の内圧低下に対する強度を高めることができる。 As mentioned above, according to embodiment mentioned above, the intensity | strength with respect to the internal pressure fall of the container 2 can be raised, simplifying the reinforcement structure inside the container 2. FIG.
本発明の実施形態を説明したが、この実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。この新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。 Although the embodiment of the present invention has been described, this embodiment is presented as an example and is not intended to limit the scope of the invention. The novel embodiment can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the scope of the invention.
例えば上記実施形態では、スプレー管1を円管としたが(図4参照)、図7に示すように、断面が楕円形のスプレー管21(楕円管)としてもよい。この場合、タービン排気蒸気Dの流れの方向のスプレー管21の直径に対して直交する方向(鉛直方向)のスプレー管21の直径が小さくなるようにスプレー管21を配置する。
For example, in the above embodiment, the
例えばタービン排気蒸気Dの流れの方向が水平方向とすると、その方向と直交する方向(鉛直方向)の径(高さ)が狭くなるようにスプレー管21を配置する。つまり、タービン排気蒸気Dの流れをできるだけ妨げないように楕円形のスプレー管21を配置する。これにより、タービン排気蒸気Dが容器2内を流通する際の圧力損失(略して「圧損」と称す)を低減することができる。 For example, when the flow direction of the turbine exhaust steam D is a horizontal direction, the spray pipe 21 is arranged so that the diameter (height) in a direction (vertical direction) orthogonal to the direction becomes narrow. That is, the elliptical spray tube 21 is arranged so as not to disturb the flow of the turbine exhaust steam D as much as possible. Thereby, the pressure loss (abbreviated as “pressure loss” for short) when the turbine exhaust steam D flows in the container 2 can be reduced.
また、図8に示すように、円形のスプレー管1の外周に沿ってタービン排気蒸気Dの流れの下流側に向けて伸ばすように圧損低減用の平坦な板状部材22(以下「圧損低減板22」と称す)を設けてもよい。この場合、2枚の圧損低減板22をスプレー管1(管部1a)の上下の外周に沿って配置し、それぞれ下流側へ向けて傾斜して配置する。
Further, as shown in FIG. 8, a flat plate-
つまり、スプレー管1(管部1a)中心を通る軸と直交する上下の外周の位置から、タービン排気蒸気Dの流れる方向の下流側に向けて、スプレー管1(管部1a)の軸と垂直な方向(高さ方向)の外径よりも内側に圧損低減板22の面を傾斜させて圧損低減板22をスプレー管1の外周に沿って配置する。これにより、タービン排気蒸気Dが容器2内を流通する際の圧損を低減することができる。
That is, from the position of the upper and lower outer peripheries perpendicular to the axis passing through the center of the spray pipe 1 (
さらに、図9に示すように、スプレー管1(管部1a)の上下の外周に沿ってそれぞれ下流側へ向けて配置した2枚の圧損低減板22の下流側の端部23を合わせるように配置してもよい。
Further, as shown in FIG. 9, the
これら実施形態やその変形例は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。 These embodiments and modifications thereof are included in the scope and gist of the invention, and are included in the invention described in the claims and equivalents thereof.
1…スプレー管、1a…管部、1b…スプレーノズル、2…容器、2a…排気蒸気入口、2c…底板、2d…側板、3…水室、4a…導入室、4b…蒸気冷却室、4c…ガス冷却室、4d…ホットウエルタンク、5…補強部材、6…ガス冷却水入口、7…空気出口、8…ホットウエル出口箱、9…ドレン出口、10…スプレー管、10a…管部、10b…スプレーノズル、21…スプレー管、22…板状部材(圧損低減板)、23…端部。
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記混合気が前記第1流通室内を流通する前記第1の方向と交差し前記第1流通室の左右または上下の両壁に設けた穴に挿通し前記両壁を突っ張るように前記両壁に固定された管部と、外部から前記管部を通じて供給された冷却水を前記混合気に吹きかけるための第1放出部とを有する第1冷却水供給管と
を具備する直接接触式復水器。 A first circulation chamber for circulating and cooling an air-fuel mixture containing water vapor and non-condensable gas in a first direction;
The air-fuel mixture crosses the first direction in which it flows through the first flow chamber and passes through holes provided in both the left and right or upper and lower walls of the first flow chamber so as to stretch the walls. A direct contact condenser comprising: a fixed pipe part; and a first cooling water supply pipe having a first discharge part for spraying cooling water supplied from outside through the pipe part to the mixture.
前記不凝縮ガスが流通する前記第2の方向と交差し前記第2流通室の左右または上下の両壁に設けた穴に挿通し前記両壁を突っ張るように前記両壁に固定された管部と、外部から前記管部を通じて供給された冷却水を前記不凝縮ガスに吹きかけるための第2放出部とを有する第2冷却水供給管と
を具備する請求項1記載の直接接触式復水器。 A second flow chamber disposed downstream of the first flow chamber and configured to flow and cool the non-condensable gas remaining after condensing the air-fuel mixture in the first flow chamber in a second direction;
Pipe portions fixed to both walls so as to pass through holes provided in both the left and right or upper and lower walls of the second circulation chamber and cross the second direction in which the non-condensable gas flows. 2. A direct contact condenser according to claim 1, further comprising: a second cooling water supply pipe having a second discharge part for spraying cooling water supplied from outside through the pipe part to the non-condensable gas. .
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